摘要：開設(shè)設(shè)計(jì)性、綜合性實(shí)驗(yàn)以培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐創(chuàng)新能力是實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)的共識和目標(biāo)，據(jù)此論述了在電路基礎(chǔ)或電路分析實(shí)驗(yàn)中開設(shè)綜合性實(shí)驗(yàn)的重要性和可操作性。以實(shí)例說明了綜合性實(shí)驗(yàn)的設(shè)置方法，并進(jìn)行了仿真驗(yàn)證，并對該實(shí)驗(yàn)設(shè)置中的關(guān)鍵注意事項(xiàng)等進(jìn)行了探討。結(jié)果表明，在電路基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)中設(shè)置綜合性實(shí)驗(yàn)是可行的，為在該課程中設(shè)置綜合性實(shí)驗(yàn)提供了借鑒思路。

關(guān)鍵詞：電路實(shí)驗(yàn)；綜合性實(shí)驗(yàn)；實(shí)驗(yàn)教學(xué)

中圖分類號：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2015）08-0240-02

一、引言

電路基礎(chǔ)或電路分析是電子和電氣信息類的第一門專業(yè)基礎(chǔ)課。在該課程的教學(xué)中，通常都會設(shè)置涉及不同內(nèi)容的實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)。實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)的實(shí)施將有助于學(xué)生較好地加深對該課程相關(guān)內(nèi)容的理解，并起到對動手實(shí)踐能力的培養(yǎng)和鍛煉目標(biāo)。但是目前國內(nèi)眾多的電路基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教材中開設(shè)的綜合性實(shí)驗(yàn)卻明顯較少：一個(gè)實(shí)驗(yàn)往往只涉及到單個(gè)知識點(diǎn)，各個(gè)實(shí)驗(yàn)之間缺乏有機(jī)聯(lián)系，另外實(shí)驗(yàn)的形式、手段比較單一，導(dǎo)致效果不夠理想。同時(shí)，目前學(xué)校的主要開課方式是將實(shí)驗(yàn)設(shè)置在平時(shí)的課堂教學(xué)過程中，每次只能進(jìn)行3～4個(gè)學(xué)時(shí)的實(shí)驗(yàn)不利于學(xué)生綜合能力的鍛煉和提升。究其原因可能有兩點(diǎn)：一是對電路基礎(chǔ)課程中綜合性實(shí)驗(yàn)的認(rèn)識或重視程度不夠并對其含義理解存在偏差；二是認(rèn)為學(xué)生的相關(guān)專業(yè)基礎(chǔ)知識還比較少，開設(shè)綜合性實(shí)驗(yàn)有不少難度，因此導(dǎo)致在電路分析課程中開設(shè)時(shí)間長、內(nèi)容廣、形式多的綜合性實(shí)驗(yàn)缺乏動力。好在近年來，在電工電子實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系中提倡開設(shè)設(shè)計(jì)性、綜合性實(shí)驗(yàn)以培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力已成為眾多相關(guān)專家的共識，因此在電路基礎(chǔ)或電路分析課程中開設(shè)綜合性實(shí)驗(yàn)也自然十分必要。但是，開設(shè)綜合性實(shí)驗(yàn)仍然面臨一些問題，主要是在實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目涉及電路基礎(chǔ)或電路分析課程中知識點(diǎn)不明顯的超出了課程范圍，即在內(nèi)容緊緊圍繞理論課程的前提下，對設(shè)置綜合性實(shí)驗(yàn)的概念和內(nèi)涵等仍要進(jìn)行解釋和澄清，這才有利于綜合性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的展開和實(shí)施。

二、綜合性實(shí)驗(yàn)的概念和意義

綜合性實(shí)驗(yàn)也可稱之為實(shí)驗(yàn)的綜合，正如文獻(xiàn)指出，綜合性實(shí)驗(yàn)可以理解為：（1）實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的綜合性，即實(shí)驗(yàn)內(nèi)容涉及本課程或相關(guān)課程的綜合知識；（2）實(shí)驗(yàn)方法與手段的綜合性，即運(yùn)用綜合的實(shí)驗(yàn)方法與手段進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。因此綜合性實(shí)驗(yàn)可以理解為既可以是涉及理論知識或內(nèi)容的整合，也可以是涉及實(shí)驗(yàn)方法或手段的集合，還可以是涉及上述兩種情況的綜合。由此可見，基于上述概念，與傳統(tǒng)的基礎(chǔ)性、單一性實(shí)驗(yàn)相比，綜合性實(shí)驗(yàn)往往具有更多的實(shí)驗(yàn)信息量和操作工作量。這在時(shí)間上會對現(xiàn)有的少學(xué)時(shí)課堂教學(xué)模式造成沖擊。同時(shí)在形式上，綜合性實(shí)驗(yàn)只對實(shí)驗(yàn)者提出了其任務(wù)要求或給出總體的實(shí)驗(yàn)思路，并沒有給出具體的測試方案和詳細(xì)實(shí)驗(yàn)步驟，卻要求實(shí)驗(yàn)者根據(jù)上述要求或思路，制訂完整的實(shí)驗(yàn)方案，或者利用多種實(shí)驗(yàn)手段，對自行設(shè)計(jì)或給定的電路與系統(tǒng)的功能參數(shù)進(jìn)行測試，并從測試結(jié)果中探究和評估該電路的特性和功能特點(diǎn)等，繼而判斷實(shí)驗(yàn)結(jié)果是否符合設(shè)計(jì)要求或是否符合某種理論或常識。由于學(xué)習(xí)理論的最終目的是為了掌握知識并應(yīng)用知識到實(shí)踐中，解決現(xiàn)實(shí)生活中的問題往往需要多方面的理論知識和多種手段，因此進(jìn)行綜合性實(shí)驗(yàn)一方面可以將理論課程中涉及到的多個(gè)知識點(diǎn)集中，并建立有機(jī)聯(lián)系的橋梁，起到舉一反三的效果；另一方面，實(shí)驗(yàn)的形式或手段的多樣性可以多方面較長時(shí)間地鍛煉實(shí)驗(yàn)者，這種較高要求的鍛煉有利于促進(jìn)學(xué)生綜合能力的培養(yǎng)和提升。因此，綜合性實(shí)驗(yàn)無論是在課堂教學(xué)環(huán)節(jié)還是在實(shí)踐教學(xué)中都具有比較重要的意義。

綜合性實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方法及實(shí)驗(yàn)步驟：綜合性實(shí)驗(yàn)的設(shè)置一直是困擾電路基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)改革的一項(xiàng)難題。首先不單單是因?yàn)榫C合性實(shí)驗(yàn)的相關(guān)概念不夠明確和缺乏改革的動力，更為重要的是在實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目涉及的知識點(diǎn)不明顯超出課程范圍的前提下，對綜合性實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和方法的設(shè)計(jì)比較難把握。這是因?yàn)?，電路基礎(chǔ)或電路分析是一門十分注重基礎(chǔ)理論和推導(dǎo)的課程，它主導(dǎo)對給定電路進(jìn)行分析的理論與方法，缺乏對學(xué)生設(shè)計(jì)和綜合意識的熏陶和引導(dǎo)，既然理論課程中沒有設(shè)計(jì)和綜合的內(nèi)容，要在處于配套地位的電路實(shí)驗(yàn)中讓學(xué)生甚至教師馬上具備這種思想和意識是較為困難的。因此，目前實(shí)驗(yàn)教科書中綜合性實(shí)驗(yàn)較少，綜合性實(shí)驗(yàn)則更少。這里筆者舉一個(gè)例子，希望起到拋磚引玉的作用。“最大功率傳輸”是電路理論教學(xué)中十分重要的內(nèi)容，該定理所涉及的問題也是實(shí)際電子、通信電路設(shè)計(jì)和應(yīng)用中必須考慮的問題。在電路分析課程中，最大功率傳輸在不同的章節(jié)和電路模塊（直流電阻電路、正弦穩(wěn)態(tài)交流電路、含理想變壓器電路）中多次出現(xiàn)，貫穿整個(gè)電路分析過程的始終，因此其內(nèi)容具備一定的綜合性，掌握該內(nèi)容需要理論課程不同知識點(diǎn)的有機(jī)聯(lián)系和綜合，是課程的一個(gè)難點(diǎn)和重點(diǎn)。因此，若將其涉及的多個(gè)知識點(diǎn)集成在一個(gè)實(shí)驗(yàn)環(huán)境中，并綜合通過軟硬件結(jié)合的方法設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)，就可以很好地達(dá)到綜合性實(shí)驗(yàn)的目標(biāo)和要求，且又不盲目提高或超出學(xué)習(xí)要求。這里需要指出的是該實(shí)驗(yàn)無論是實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)表格設(shè)置還是測試過程，都有許多值得注意和探討的地方。

綜合性實(shí)驗(yàn)的實(shí)現(xiàn)過程一般都經(jīng)歷了以下幾個(gè)步驟。

1.明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康募叭蝿?wù)和要求。實(shí)驗(yàn)者首先需要明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康模τ诮o定的實(shí)驗(yàn)任務(wù)，弄清楚實(shí)驗(yàn)可能涉及的實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)測試方法、測試內(nèi)容等。

2.制訂合理的實(shí)驗(yàn)方案和測試內(nèi)容。對于給定實(shí)驗(yàn)電路結(jié)構(gòu)的驗(yàn)證性或研究性實(shí)驗(yàn)，在對電路進(jìn)行了一定理論分析之后，只需按照任務(wù)要求，確定具體的測試內(nèi)容即可。對于檢測維護(hù)性實(shí)驗(yàn)，需要實(shí)驗(yàn)者對所檢修或維護(hù)的系統(tǒng)工作原理大致了解，從理論上分析和判斷引起故障的可能原因，從而確定實(shí)驗(yàn)測試的內(nèi)容和方法。對于設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，由于只對電路功能或指標(biāo)要求進(jìn)行說明，因此要求實(shí)驗(yàn)者自行查閱資料，了解相關(guān)的理論、方法等內(nèi)容，并確定電路各個(gè)組成模塊，并實(shí)現(xiàn)電路的連接，進(jìn)而確定元器件參數(shù)及測試內(nèi)容。

3.確定合理的實(shí)驗(yàn)步驟和方法。當(dāng)電路的測試內(nèi)容確定后，需要合理安排實(shí)驗(yàn)的測試過程和步驟。因?yàn)橛行?shí)驗(yàn)的電路參數(shù)或輸入信號頻率在測試過程中需要根據(jù)測試結(jié)果進(jìn)行必要調(diào)整，為了提高測試的效率，避免重復(fù)且不必要的工作，需要確定合理的實(shí)驗(yàn)測試順序和步驟。endprint

4.進(jìn)行電路仿真實(shí)驗(yàn)。對綜合性實(shí)驗(yàn)，可前期先對待測的電路進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)。仿真的目的是靈活和方便地在較為理想的狀態(tài)下測試電路性能，避免實(shí)際測試過程中的一些不確定性和不必要的浪費(fèi)，并同時(shí)得到需要測試的參數(shù)、波形，大致了解電路的工作性能是否符合要求。

5.連接實(shí)驗(yàn)電路，進(jìn)行測試。搭接實(shí)驗(yàn)電路時(shí)需要注意的是，要確保電路連線正確，同時(shí)電路中的激勵(lì)信號源要調(diào)整到位后，才能接入電路，以免損壞電路及測試儀表；儀器儀表的量程要選擇合適，太大測量誤差亦會大，精度達(dá)不到要求；太小又可能損壞儀表。要養(yǎng)成邊測試邊記錄數(shù)據(jù)和波形的習(xí)慣，以及與仿真結(jié)果進(jìn)行比較（若沒法仿真，也應(yīng)先求出理論上的數(shù)值）的習(xí)慣，以便發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤后能及時(shí)檢查和修正。

6.選擇合適的儀器儀表。當(dāng)實(shí)驗(yàn)步驟確定后，就要根據(jù)實(shí)驗(yàn)測試參數(shù)、測試精度、測量范圍、電路的工作頻率范圍等選擇合適的儀器儀表，并充分考慮儀表內(nèi)阻對測量結(jié)果的影響。但要注意的是，仿真只是一種輔助設(shè)計(jì)的手段，即使仿真成功了，實(shí)際電路也不一定能滿足設(shè)計(jì)要求，還需要進(jìn)一步的測試和調(diào)整。

7.分析測試數(shù)據(jù)，給出測試結(jié)果及評價(jià)。所有的參數(shù)測試完畢后，我們的實(shí)驗(yàn)并沒有結(jié)束，還需要對實(shí)驗(yàn)測試數(shù)據(jù)進(jìn)行整理和評估。一方面檢查數(shù)據(jù)是否符合要求，若不符合，還要找出原因所在，進(jìn)行進(jìn)一步的修正；另一方面，檢查電路是否還有改進(jìn)的空間和方法。

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