工程教育專業(yè)認證背景下模擬電路實驗教學探索

艾偉清+徐偉

摘 要 在工程教育專業(yè)認證背景下，以學習成果為導向，對模擬電路實驗教學改革進行探索。以學生為中心，由淺入深地設(shè)計驗證性、綜合性和設(shè)計性實驗，實行四階段教學模式，制定“課前技術(shù)報告+課上實驗操作+課后實驗報告”的考核方式和評價反饋機制。學生的工程實踐、自主學習能力和創(chuàng)新能力得到提高。

關(guān)鍵詞 工程教育專業(yè)認證；模擬電路；實驗教學

中圖分類號：G642.423 文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2017）16-0130-03

1 前言

工程教育專業(yè)認證是國際通行的工程教育質(zhì)量保證制度，也是實現(xiàn)工程教育國際互認和工程師資格國際互認的重要基礎(chǔ)[1]。它的標準體系可以概括為：以學生為中心，以成果導向教育為指導思想，通過課程體系、師資隊伍與支持條件支撐畢業(yè)要求達成，進而支撐培養(yǎng)目標達成，實施內(nèi)、外部評價反饋的持續(xù)改進體系[2-4]。隨著2016年6月我國正式成為《華盛頓協(xié)議》的第18個會員，通過工程教育專業(yè)認證將成為我國工科院校專業(yè)建設(shè)的新目標。

模擬電路實驗是高等學校本科電氣自動化類專業(yè)的一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)實踐課，主要任務(wù)是幫助學生正確使用各類電子儀器儀表，學習模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)知識以及掌握基本電子電路測量和研究方法，并通過工程性、功能性和趣味性相結(jié)合的實踐研究與系統(tǒng)設(shè)計等實踐環(huán)節(jié)，培養(yǎng)學生積極思考、主動學習、自主動手和獨立解決工程問題的研究能力和創(chuàng)新意識，為后續(xù)專業(yè)課程和從事工程技術(shù)工作奠定基礎(chǔ)[5]。

傳統(tǒng)的模擬電路實驗教學不注重學生的學習效果，無法根據(jù)學生學習成果來調(diào)整教學內(nèi)容和教學方式，導致學生覺得該課程內(nèi)容復(fù)雜、枯燥無味。在工程教育專業(yè)認證背景下，本文將成果導向教育這一指導思想引入模擬電路實驗教學，通過制定預(yù)期的課程學習成果，設(shè)計實驗教學內(nèi)容、教學方法和考核方案，通過對學習成果達成度的評價來分析教學效果，反哺教學。

2 模擬電路實驗教學改革

制定課程學習成果 針對工程教育專業(yè)認證標準中對畢業(yè)要求的12條說明，模擬電路實驗可滿足培養(yǎng)學生問題分析能力、設(shè)計/開發(fā)解決方案能力以及研究能力等三項畢業(yè)要求。針對這三項畢業(yè)要求，根據(jù)學校與學生的實際情況，本文制定五項學習成果。

成果一：培養(yǎng)學生掌握模擬電子技術(shù)相關(guān)文獻資料的檢索查詢能力和基本元件參數(shù)、信號特性測量方法。

成果二：培養(yǎng)學生熟練地掌握常用電子儀器的使用方法，提高學生對模擬電路課程工程性和技術(shù)性的認識。

成果三：培養(yǎng)學生獨立設(shè)計和完成基礎(chǔ)實驗的能力，獨立思考并解決實驗中所出現(xiàn)問題的能力、排除故障的能力，對實驗結(jié)果進行分析處理和撰寫實驗報告的能力。

成果四：培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識，能利用多種基本電路實現(xiàn)綜合電路的構(gòu)建和調(diào)試，并能與他人合作完成綜合性實驗項目的設(shè)計和調(diào)試。

成果五：培養(yǎng)學生的工程實踐、自主學習能力，能夠應(yīng)用模擬電子技術(shù)獨立設(shè)計實驗方案并進行驗證。

設(shè)計實驗教學內(nèi)容 為了達成上述學習成果，本文分別設(shè)計了基礎(chǔ)性實驗、綜合性實驗和設(shè)計性實驗來培養(yǎng)學生的能力，如圖1所示。

基礎(chǔ)性實驗共五個，15學時，主要培養(yǎng)學生掌握模擬電子技術(shù)基本實驗方法及常用的參數(shù)測量方法，掌握晶體管放大電路的基本原理及其參數(shù)測量方法。通過基礎(chǔ)性實驗，學生能夠具備電子技術(shù)文獻資料查詢能力，熟練使用電子儀器以及獨立完成基礎(chǔ)實驗的能力。

綜合性實驗共兩個，六學時，主要培養(yǎng)學生獨立分析實驗原理，利用多種基本電路實現(xiàn)電路集成和調(diào)試的能力。設(shè)計性實驗共一個，三學時，是波形發(fā)生器、有源濾波器、電壓比較器三選一的實驗。

設(shè)計性實驗由教師課前下達實驗課題，學生通過前期調(diào)研確定課題，并借助EAD軟件完成電路的設(shè)計與仿真報告，課上完成電路搭建、調(diào)試及答辯。

創(chuàng)新實驗教學方式 學生在課程的不同學習階段，對知識的掌握也不同，因此必須針對學生學習情況每一階段的特點設(shè)計教學方式。本文將模擬電路實驗教學方式分為四個階段，如圖2所示。

第一階段為學生初次接觸模擬電路實驗時，教學方式以基本過程演示為主，輔以探究式學習的教學。重點講授模擬電路實驗的基本儀器操作、測量方法以及實驗注意事項。

第二階段為學生初步對模擬電路有了一定的理論與實驗基礎(chǔ)后，教學方式改以探究式學習為主、基本過程演示為輔。通過課上引導，讓學生逐步學會分析問題、發(fā)現(xiàn)問題以及解決問題。

第三階段為學生已經(jīng)熟悉模擬電路的基本元件、參數(shù)以及測試方法時，教學方式改為以探究式學習和基于問題的教學為主。通過布置綜合性實驗課題，引導學生根據(jù)課題的要求，完成各個模塊電路的搭建和測試，最終完成電路系統(tǒng)的集成和測試。

第四階段為學生具備一定的自我學習能力和模擬電路設(shè)計基礎(chǔ)時，教學方式改為研究性教學為主。通過提前布置設(shè)計性實驗課題，學生利用課余時間自主調(diào)研資料，確定選做實驗課題，借助EAD軟件設(shè)計電路并完成仿真和實驗調(diào)試，課上完成課題設(shè)計方案答辯。

完善以成果為導向的考核方式 傳統(tǒng)的以實驗報告考核為主的考核方式不能很好地反映出學生的學習成果達成情況，因此需要以學習成果為導向，重新設(shè)計針對性更強的考核方式。本文分別根據(jù)基礎(chǔ)性實驗、綜合性實驗和設(shè)計性實驗的特點，設(shè)計了相應(yīng)的考核方案，如圖3所示。

基礎(chǔ)性實驗考核方式中的元器件與電子儀器技術(shù)報告主要考核學生的文獻資料查詢調(diào)研能力，以及是否認真預(yù)習實驗，了解實驗中用到的電子元器件與電子儀器的性能特點。實驗操作環(huán)節(jié)主要考核學生掌握電子儀器使用方法和電路參數(shù)測量方法熟練程度，獨立完成實驗的能力以及在實驗過程中排除故障的能力。實驗報告環(huán)節(jié)主要考核學生對實驗結(jié)果進行分析處理和撰寫實驗報告的能力。

綜合性實驗考核方式中的各模塊電路設(shè)計技術(shù)報告主要考核學生獨立設(shè)計基礎(chǔ)實驗?zāi)K的能力以及掌握EAD軟件設(shè)計電路的能力。電路集成與調(diào)試環(huán)節(jié)主要考核學生是否能獨立利用多種基本電路實現(xiàn)綜合電路的構(gòu)建和調(diào)試。實驗數(shù)據(jù)分析報告則主要考核學生對實驗結(jié)果進行分析處理和撰寫實驗報告的能力。endprint

設(shè)計性實驗考核方式中的實驗方案設(shè)計報告與仿真報告主要考核學生自主學習能力和利用電子技術(shù)獨立設(shè)計實驗方案能力。實驗操作演示與答辯環(huán)節(jié)主要考核學生與他人團隊合作完成實驗的搭建、調(diào)試和匯報方案能力。

建立評價反饋機制，持續(xù)改進 為了了解預(yù)先制定的學習成果的達成情況，以便不斷改進教學內(nèi)容與教學方式，本文引入學習成果評價反饋機制。表1為常熟理工學院電氣與自動化工程學院Z161141班學生模擬電路實驗學習成果達成度評價表。

從表1數(shù)據(jù)可知，學習成果1、2、3、4的達成度均超過70%。這表明根據(jù)成果導向所設(shè)計的實驗教學內(nèi)容、教學方式和考核形式能夠達成預(yù)訂的培養(yǎng)目標，使學生通過本課程獲得電子文獻的調(diào)研能力，掌握電子儀器的使用方法，能獨立完成實驗搭建與調(diào)試、數(shù)據(jù)分析和報告撰寫，最終獲得創(chuàng)新能力。

學習成果5的達成度為60%，暴露出學生在設(shè)計性實驗環(huán)節(jié)對課題認識不深，自主學習能力和工程實踐能力還不強。為了解決這一問題，提高學習成果5的達成度，在教學內(nèi)容上應(yīng)加強設(shè)計性訓練內(nèi)容，在考核形式上應(yīng)更側(cè)重考查學生對課題的理解能力和設(shè)計能力，以達到持續(xù)改進的目的。

3 結(jié)束語

自從以成果為導向?qū)δM電路實驗進行教學改革后，學生的興趣和積極性被充分調(diào)動，成績顯著提高，該課程不再是學生眼中的“老大難”。學生的預(yù)習報告不再照抄書本，而是加上了自己通過調(diào)研文獻資料得到的知識。課上也不只是照著電路圖連線，而是能充分理解電路圖原理，自主排除故障和設(shè)計簡單電路。課后，通過微信討論平臺，能夠?qū)虒W效果及時反饋。該課程在2016年工程教育專業(yè)認證專家進?？疾炱陂g，得到專家的肯定，為學校工程教育專業(yè)認證工作貢獻了自己的力量。

參考文獻

[1]中國工程教育專業(yè)認證[EB/OL].http：//cn.ceeaa.org.cn/.

[2]李志義.解析工程教育專業(yè)認證的成果導向理念[J].中國高等教育，2014（17）：7-10.

[3]李志義.解析工程教育專業(yè)認證的持續(xù)改進理念[J].中國高等教育，2015（Z3）：33-35.

[4]唐洪，邱天爽，劉海龍.淺談工程教育專業(yè)認證背景下《數(shù)字電路》的教學改革措施[J].科技創(chuàng)新導報，2016（22）：170，172.

[5]劉保存.淺談模擬電路實驗教學改革[J].中國校外教育，2010（4）：81.endprint