电子技术课程综合设计性实验的改革
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[摘 要] 电子技术课程的逻辑性和实践性都较强，针对该课程的实验教学改革，从创建新型实验教学体系、优化实验项目、建立实验考核体系三个方面进行了阐述。综合设计性实验项目的设置，对培养学生的创新能力和工程设计、综合运用技术的能力，培养学生的安装调试、实践应用的动手能力，提高学生的积极性、主动性以及提高教师的授课质量都起到了非常重要的作用。
[关 键 词] 电子技术;综合设计性;实验改革
[中图分类号] G642 [文献标志码] A [文章编号] 2096-0603（2019）04-0098-02
一、引言
电子技术实验是电子技术课程教学中不可缺少的实践性教学环节，它对学生掌握电子技术的基本理论、培养学生基本实验技能和创新能力起着非常重要的作用。而其中的综合设计性实验，不但要求学生对所学的各个知识点有综合运用的能力，还可通过设计过程使学生了解工程实际，提高学生分析问题和解决问题的能力[1]。
二、创建新型电子技术实验教学体系
目前，我国学生的培养质量不容乐观，高校毕业生的实践能力较差，难以适应社会发展需求。
就我校而言，之前的实验课程教学体系比较陈旧。主要体现在以下几个方面：（1）虽然我校已经将电子技术实验课进行了独立设课，但是学生的重视程度仍停留在之前的状态，并没有得到充分重视。实验过程中使用的实验电路板，学生仅需要对照实验电路图连接几根导线，只要元器件、导线和仪器没有问题，实验结果就基本正确。但是当问及为什么是这样的结果，这个结果是否正确，理论依据是什么的时候，部分学生往往答不上来。可见理论与实践脱节严重[2]。（2）学时少。虽然模拟电子实验和数字电子实验为两门独立的课程，但是除去考试均仅剩14学时，更何况在实验内容上，有12学时的验证性实验，综合设计性实验仅为2学时，在这样的学时内想要学生完全掌握实验技能，并有效提高学生的动手能力和创新能力，很难实现。（3）实验未与专业有机结合。目前，各个专业的实验内容基本是相同的。要想实现应用型人才的培养，这远远是不够的[3]。
电子技术课程是基础课到专业课的一个转折点，学生刚刚接触专业基础课，需要有一个适应的过程。所以这一阶段学生的学习需要循序渐进式地从理论到工程地进行，不能一蹴而就。因此验证性实验也是必不可少的，它直观地验证理论，加深学生对理论知识的理解，并有利于学生掌握基本的实验方法和技能。
因此，需要将验证性实验与综合设计性实验相结合，这对培养学生的工程设计、综合运用的技术能力，安装调试、实践应用的动手能力起到重要的作用。综合设计性实验的设置首先要紧扣教学目标。其次要与时俱进，与专业相结合。坚持学以致用的原则，要求学生灵活运用已学过的理论知识，进行方案与可行性论证，目的是培养学生的科学素养、知识和技能，构建分层次的实验教学体系。这主要是因为学生的知识掌握程度参差不齐，可根据学生的具体情况具体分析。设置题目时可进行设计要求的扩展，有能力的学生在实现基本功能的基础上进行拓展练习，而能力弱一点的学生完成基本要求即可。只要完成题目就可使学生产生成就感，激发学习电子技术的浓厚兴趣。
三、优化实验项目
由于实验学时有限，又要涵盖所对应的知识点，所以需要优化实验项目。优化分为两个方面：（1）实验性质的优化。以数字电子技术课程的实验项目为例，改革前，我学院共计14学时的实验课程，只有2学时是设计性实验——电子秒表的設计，其余均为验证性实验。改革后，将验证性实验压缩至6学时，将编码器和译码器的应用、数据选择器的应用、计数器的应用、移位寄存器的应用等均改成了设计性实验，同时还增加了4学时的综合性实验。（2）综合设计性实验内容的优化。综合设计性实验项目具有研究性、整合性、开放性及可扩展性等特征，因而在内容设置上兼顾了各相关课程知识点的覆盖与拓展、难易程度的把握以及进度上的循序渐进，力求做到理论联系实际。下面具体说一下数字电子综合设计性实验项目的设置。
（一）设计性实验项目
（1）编码器的应用：利用一片74LS148和门电路组成二—十进制优先编码器。（2）译码器的应用：利用74LS138实现一位全减器电路。（3）数据选择器的应用：①利用74LS153构成异或门;②利用74LS151和74LS138构成五路信号分时传输系统。（4）移位寄存器的应用：利用74LS194构成环形计数器和扭环形计数器。（5）计数器的应用：①分别利用74LS160、74LS161、74LS162和74LS163四种计数器芯片构成6进制计数器;②用以上芯片级联构成24进制计数器，方法不限。
相较于验证性实验，设计性实验要求学生利用相应知识点完成自主设计、搭接电路并完成验证。整个过程要求每个学生独立完成，但是难度不是很大，对绝大多数学生来说，还是能够顺利完成的。通过设计性实验提高了学生的解决问题能力和动手能力，小小的成就感也会提高学生的学习兴趣，促进理论知识与实践的充分结合。
（二）综合性实验项目
（1）电子秒表的设计。要求：①具有秒（0～59s）显示功能;②设计控制电路使其具有自动清零、保持、计数三种功能;③具有整点报时功能，当数字秒表计到59s时，驱动音响电路，音响持续1s。（2）加减运算电路设计。要求：设计一个一位十进制并行加/减运算电路，允许减数大于被减数，负号可采用数码管或者其他显示器件。（3）简易数字抢答器。要求：①可同时提供8名选手参加比赛，按键编号为1～8。②抢答器具有数据锁存和显示功能。主持人将系统复位后，抢答者按动本组按键，抢答者的序号立即在LED显示器上显示，扬声器发出提示声音，同时封锁其他组的按键信号。③主持人有控制开关，使系统清零。④（选做）扩展电路。抢答器具有定时抢答功能，抢答时间由主持人设定。抢答者在设定时间内抢答，抢答有效，定时器停止工作，保持到系统清零。如果定时抢答时间已到，无选手抢答，则本次抢答无效，声响电路提示并封锁输入电路，禁止超时抢答。（4）定时器应用电路。①救护车音响电路。要求高低两种音调交替出现，交替周期为1～1.5s。②照明灯节电延时开关。当按动开关后，照明灯点亮，经过1分钟后，照明灯自动熄灭[4]。除此以外，还有彩灯控制器、交通灯、电梯控制器、频率计等多个设计项目，在此不再赘述。 综合性题目相比较于设计性题目，难度加大。由于综合性实验的特殊性，学生选题后，查阅资料、制订设计方案和仿真均在课时外完成，实验室为学生提供了Multisim 12.0，QuartusⅡ两个软件平台，电路的搭建和调试在课时内完成，本校实行的实验室预约功能也为规范实验教学管理，提高设备、场地和人才资源的共享程度，保证实验教学的顺利实施起到了积极的作用。综合设计性实验对培养学生的综合运用能力、安装调试、实践应用的动手能力、工程设计和创新能力都起到了非常重要的作用。
四、科学的实验考核体系的建立
实验成绩的评定是实验教学环节的一个重要组成部分，科学合理的考核方式有利于促进学生学习的积极性，客观检验教学效果，是促进学生能力提高的重要手段。成绩考核从实验教学特点和教学要求出发，以提高学生的学习兴趣和实验技能为目的，量化考评指标，建立综合考核体系。
验证性实验的难度最低，因此仅占总成绩的20%;设计性实验难度尚可，占30%;而综合性实验难度最大，因此所占比例也最大，为50%。每一项实验成绩中又包含预习情况、实验完成情况和实验记录及分析，每一部分分为优、良、中、及格四个等级。考核时要求学生根据设计要求，提供设计方案、搭建的电路、仿真结果、实验结果，提交实验报告，综合性实验增加答辩环节，根据学生选做实验的难度、完成程度以及答辩情况做出综合评价。
五、结语
目前，我校很多专业都在积极参与国际工程教育专业认证。在这样的大好形势下，进行实验教学的改革，建立新型的实验教学体系，逐步引导学生提高实验技能、分析问题和解决问题的能力，制订科学的实验成绩考核体系，在实验项目的设计、实践、调试、反馈过程中，充分調动学生的自主学习能力和创新思维，有着非常重要的作用[5]。同时综合设计性题目的实施对任课教师也提出了更高的要求。一方面要求教师具有扎实的理论基础以及极强的实践动手能力;另一方面还要求教师具备设计选题、了解工程实践、解决工程问题的能力。如何在教学过程中采用新知识、新技术，与时俱进，满足专业教学与技能的传承，这都是作为教育工作者的我们需要不断探索的新问题。
参考文献：
[1]李祖明，胡仁杰.培养学生的工程实践能力和创造力[J].电气电子教学学报，2008，30（6）：56-57.
[2]薛英娟.数字电子技术实验课程教学改革与创新[J].实验室科学，2016，19（1）：145-148.
[3]潘元忠.探析高职高专模拟电子技术实验教学改革[J]. 山东工业技术，2017（16）：191.
[4]周维芳，白庆华，曲萍萍.电子技术实验[M].北京：中国广播影视出版社，2017.
[5]李建霞，闫朝阳.工程教育专业认证背景下数字电子技术实验改革[J].实验室研究与探索，2017，36（1）：156-159.
编辑 武生智
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