于　蕾，王麗敏，肖易寒

(哈爾濱工程大學(xué)　電工電子實驗教學(xué)中心，哈爾濱　150001)

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全開放自主化實驗教學(xué)模式的探索與實踐

于蕾，王麗敏，肖易寒

(哈爾濱工程大學(xué)電工電子實驗教學(xué)中心，哈爾濱150001)

該文提出的電子技術(shù)基礎(chǔ)實驗開展全開放、自主化實驗教學(xué)模式，從根本上改變了傳統(tǒng)實驗課先由老師講授的“灌輸式”的教學(xué)方式，而是強調(diào)學(xué)生自主學(xué)習、自主實驗。若站在教學(xué)改革的高度看待自主實驗，該學(xué)習模式將顛覆“先講后做”的慣性思維，教師由主導(dǎo)變引導(dǎo)，學(xué)生由主體變主導(dǎo)，其結(jié)果將帶來教學(xué)模式和教學(xué)方法的革新，學(xué)生的學(xué)習方式、實驗習慣亦將隨之改變。

全開放；自主實驗；教學(xué)模式；模擬電子技術(shù)實驗

模擬電子技術(shù)課程是電氣類、 自控類和電子類等專業(yè)學(xué)生必修的一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，是所有相關(guān)后續(xù)專業(yè)課程的基礎(chǔ)。經(jīng)過電路及其實驗的學(xué)習，學(xué)生已具有了電路方面的基礎(chǔ)知識，而實踐性很強的模電實驗的開設(shè) ，要求學(xué)生進一步熟悉并逐漸開始用所學(xué)的知識獨立分析、 設(shè)計電路，因而模電實驗對鞏固學(xué)生所學(xué)知識、提高學(xué)生觀察和分析問題的能力、培養(yǎng)學(xué)生動手解決實際問題起著重要作用[1-2]。

為了適應(yīng)國家對創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的要求，結(jié)合我校國家級電工電子實驗教學(xué)示范中心建設(shè)，模擬電子技術(shù)實驗課程組開展了基礎(chǔ)實驗教學(xué)的開放自主實驗教學(xué)模式的探索與實踐。經(jīng)過2013和2014兩個年度的實踐，基本建立了全開放、自主學(xué)習的實驗教學(xué)體系架構(gòu)。

1　全開放自主學(xué)習的實驗教學(xué)模式

1.1全開放模式

包括實驗時間和空間開放、實驗元器件開放、實驗內(nèi)容開放等，不同專業(yè)的學(xué)生可以根據(jù)個人實際情況，合理選擇實驗時間，實現(xiàn)不同專業(yè)的學(xué)生能夠在相同的實驗教學(xué)平臺上進行教學(xué)。全開放模式拓寬了實驗的時空概念，能夠最大限度地利用實驗室資源，體現(xiàn)了以學(xué)生為本，給學(xué)生以最大的自由空間，有助于學(xué)生個性化發(fā)展，有利于創(chuàng)新實踐能力培養(yǎng)，為科技精英型的拔尖人才培養(yǎng)提供條件和空間，在“開放式”的基礎(chǔ)上向“研究性”過渡[3-4]。

1.2自主式學(xué)習模式

自主學(xué)習要求學(xué)生自己了解和理解實驗內(nèi)容，獨立思考、解決問題，獨立完成實驗，培養(yǎng)學(xué)生獨立分析和解決問題的能力，提倡學(xué)生之間進行交流，教師盡量做到少講多做，由指導(dǎo)變?yōu)橐龑?dǎo)，由講授變?yōu)閱l(fā)，從“以教為主”到“以學(xué)為主”觀念的轉(zhuǎn)變。這種學(xué)習模式提高了學(xué)生自主、主動學(xué)習和獲取知識的能力，其特點是強調(diào)學(xué)生自主學(xué)習、協(xié)作學(xué)習，為研究性、探究性學(xué)習模式打下良好基礎(chǔ)。

2　全開放自主學(xué)習模式下的實驗教學(xué)體系架構(gòu)

2.1全開放實驗室

以前模電實驗室采用的是時間上半開放模式，即提供給學(xué)生3～5個可選時間段，學(xué)生事先預(yù)約，按照規(guī)定時間來上實驗課。

改革后，充分利用現(xiàn)有實驗室的資源，從時間上保證實驗室的開放。學(xué)生使用校園卡，不需要按照固定的時間來完成實驗，只要在學(xué)時允許的范圍內(nèi)都可以隨時進入實驗室完成實驗。

2.2設(shè)置多層次的實驗教學(xué)內(nèi)容，加強實驗項目分級化的實施

目前，模電實驗課程共16學(xué)時，設(shè)置4次實驗，采用循序漸進原則，建立基礎(chǔ)型實驗和設(shè)計型實驗。每次實驗分別提供至少3個實驗內(nèi)容，供學(xué)生選擇。

1)實驗分級化。

全開放自主式教學(xué)模式必然要求有更多的實驗項目來支撐，而“實驗分級化”是增加實驗項目數(shù)量的較好方式。所謂“實驗分級化”是指每個實驗項目設(shè)A、B、C共3級，難度系數(shù)分別為0.8、0.9、1.0，學(xué)生可根據(jù)自身情況自選難度級別[5]。

2)改進實驗教學(xué)硬件。

我校模電實驗從2003年開始就摒棄了實驗箱的做法，采用面包板搭建硬件電路。在實驗箱表面上可以讓學(xué)生順利完成實驗，但是學(xué)生對電路結(jié)構(gòu)完全沒有理解，動手實踐能力得不到提高，所以不適合電子技術(shù)類實驗課程。在面包板上搭接電路，優(yōu)點是學(xué)生的動手能力得到了明顯提高，對于電路結(jié)構(gòu)理解更為明確，出現(xiàn)故障也能促進學(xué)生勤動腦解決。但缺點也十分明顯，面包板經(jīng)常發(fā)生接觸不良現(xiàn)象；電路稍復(fù)雜些，也容易連錯。另外，模電實驗需要外接多臺儀器儀表，面包板上無法固定，經(jīng)常把安裝好的電路弄亂。

在我校國家級電工電子實驗中心的支持下，對模電實驗的硬件教學(xué)模塊進行了更新，學(xué)生在實驗板上直接焊接電路。在綜合考慮了實驗內(nèi)容和學(xué)生的實際情況后，該硬件模塊一共有3類，低頻放大器實驗板、功率放大器實驗板和運算放大器實驗板。

在低頻放大器實驗板上可以完成與晶體管相關(guān)的除了差動放大電路的所有實驗內(nèi)容。如簡單共射接法放大電路、工作點穩(wěn)定電路、共集接法放大電路、兩級放大電路、負反饋放大電路等。功率放大器實驗板可以完成LM386的各種實驗，如功率放大、方波發(fā)生和低音提升等。運算放大器板在設(shè)計時考慮到通用性的問題，并沒有外接其他元件，便于學(xué)生在上面焊接各種電路。

實驗室為學(xué)生提供各種元器件及實驗耗材，最大限度地滿足學(xué)生的實驗要求。

“實驗分級化”不但為能力較強的學(xué)生提供了進一步發(fā)展的空間，同時也對學(xué)生起到了較強的激勵作用，更為學(xué)生自主學(xué)習打下良好基礎(chǔ)。

圖1　集成運放硬件實驗板

2.3充實教學(xué)資源

在傳統(tǒng)的實驗教學(xué)中，教師需在實驗課前花費較多的時間講解實驗步驟、實驗測量方法等內(nèi)容，甚至實驗數(shù)據(jù)表格都給學(xué)生畫好，這樣一來，學(xué)生不再自己動腦思考如何進行實驗，甚至預(yù)習工作都欠缺，達不到實驗課的培養(yǎng)目的[6-7]。

全開放自主教學(xué)模式給學(xué)生提供豐富的菜單，強調(diào)學(xué)生自己主動學(xué)習，對教師提供的教學(xué)資源提出了更高的要求。教師提供了以下3方面自主教學(xué)資源。

1)開放環(huán)境下儀器使用(4種儀器)的視頻可隨時在實驗室的電腦上點擊播放。

2)編寫實驗教材，內(nèi)容有別于理論教材，盡量貼近工程實際。如寬帶放大、低噪聲放大、如何兼顧帶寬與增益、多級放大器電源退偶濾波電路、抗干擾問題、pcb板共地問題、典型芯片及應(yīng)用等。

3)制作了詳細的自主學(xué)習課件，針對具體實驗內(nèi)容和實驗中可能會出現(xiàn)的問題都給出了詳細的說明和示例。

2.4加強對學(xué)生的引導(dǎo)，強調(diào)預(yù)習的重要性

自主實驗要求學(xué)生自己要認真預(yù)習，自己完成實驗。但是在模電實驗之前學(xué)生接觸到的實驗課都是整班完成實驗，各班實驗內(nèi)容大都近似，所以學(xué)生對于開放實驗、自主學(xué)習這種模式十分不適應(yīng)。因此，必須要加強對學(xué)生的引導(dǎo)，讓學(xué)生能夠順利地完成實驗，動手能力得到提高。而不是不知所措，對于實驗更加糊涂[8-10]。

除了充實教學(xué)資源以外，我們采用了如下4個解決方案。

1)增加前導(dǎo)課，不占用計劃學(xué)時，在實驗前集中講授30～50分鐘，內(nèi)容為設(shè)計概論、實驗要求、布置實驗項目。

自主實驗的特點是“開板就做”，因此設(shè)置前導(dǎo)課就顯得必要了。所謂前導(dǎo)課是在每學(xué)期實驗課開課之前集中講授30～50分鐘，意義有兩個:①講解設(shè)計概論，教給學(xué)生設(shè)計思路；②講解自主實驗學(xué)生要做好那些準備工作。

2)預(yù)留1～2周的實驗預(yù)習期，實驗室全開放，教師全天在實驗室值守答疑。

3)準備自查表。自查表的作用是幫助學(xué)生理清思路，更好地了解實驗內(nèi)容，指導(dǎo)預(yù)習、解釋實驗電路現(xiàn)象、提醒實驗中容易出錯的地方以及分析錯誤的可能原因。自查表中項目分為預(yù)習階段、實驗階段和故障檢查部分，表中列出實驗中需要預(yù)習的項目、操作步驟說明、需注意事項及問題，要求學(xué)生對照自查表理解實驗現(xiàn)象和查找問題。

4)建立預(yù)習考核制度。自主實驗要求學(xué)生通過自主預(yù)習充分理解實驗?zāi)康摹嶒炘O(shè)計原理和測試方法。在此基礎(chǔ)上，根據(jù)實驗選題的技術(shù)指標要求撰寫預(yù)習報告，列出元件表、設(shè)計過程、自擬實驗操作步驟和測試表格，并采用EDA軟件進行仿真。實行自主開放實驗的初始階段，不可避免的有部分同學(xué)抱著應(yīng)付的態(tài)度，因此實驗前的預(yù)習考核測試環(huán)節(jié)必不可少。

預(yù)習考核環(huán)節(jié)通過設(shè)計考題來考察測試學(xué)生對所要完成實驗內(nèi)容的熟練程度?？己藘?nèi)容包括基本理論問題、現(xiàn)場簡單的設(shè)計和實驗步驟、實驗操作測量中的一些關(guān)鍵細節(jié)。一方面考察學(xué)生通過預(yù)習對實驗內(nèi)容的掌握程度；另一方面也避免由于實驗內(nèi)容的設(shè)計錯誤。若預(yù)考核測試沒通過，將不允許進入下一步的實驗環(huán)節(jié)。通過對預(yù)習情況嚴格把關(guān)，使學(xué)生不在盲目進行實驗。

對每一個實驗項目建立預(yù)習考核題庫，預(yù)習考核題目涉及本次實驗的理論知識、儀器儀表的使用方法、電路連接正誤判斷、實驗中出現(xiàn)的某些現(xiàn)象的解釋、實驗中用到的調(diào)試方法等。

3　結(jié)束語

自主開放實驗的最大好處是學(xué)生可以有更多的機會接觸實驗，發(fā)現(xiàn)自己的問題并提出改進思路。從實施的效果來看，大多數(shù)學(xué)生都能夠獨立和較好地完成實驗。有的學(xué)生在實驗報告中寫道:“模電實驗提高了我們分析思考能力，從第一次做實驗的遇到問題不知所措，到后來可以自己找出問題所在并將其解決。模電實驗培養(yǎng)我們嚴謹認真的學(xué)習態(tài)度，使我們懂得一個小小的細節(jié)將決定實驗的成敗，如雙電源接線問題和共地的問題?！?/p>

可以看出，自主開放實驗不僅提高了學(xué)生的動手能力，也在無形中激發(fā)了學(xué)生的創(chuàng)新潛能[11-12]。雖然對于教師來說，加大了準備實驗的一些相關(guān)工作量，但我們還是希望學(xué)生可以在每一個實驗中實現(xiàn)設(shè)計的構(gòu)想，在研究方法、實驗?zāi)芰Φ确矫娑加兴斋@，從中體驗實踐成功的樂趣。希望學(xué)生能夠在實踐中有所發(fā)現(xiàn)，通過實驗培養(yǎng)探索求知的習慣。從目前的情況看，我們的自主實驗教學(xué)體系取得了一定的效果，但還需要經(jīng)過不斷地更新和完善使其更加的趨于實用。其他專業(yè)實驗室也可根據(jù)自身的特點設(shè)計不同層次和不同方式的自主開放實驗形式，共同探索和實現(xiàn)工程實踐教學(xué)的新模式。

[1]王波，張巖，王美玲，等.“模擬電子技術(shù)實驗”課程的改革[J].實驗室研究與探索，2013，32(4):140-143..

[2]劉艷，朱昌平，宋鳳琴，等.模擬電子技術(shù)實驗教學(xué)中的學(xué)生實踐能力培養(yǎng)[J].實驗技術(shù)與管理.2010，27(2):110-112..

[3]杭州電子科技大學(xué)課程教學(xué)模式改革情況匯報[EB/OL].(2012-06-25).http://www.doc88.com/ p-980628499893.html.

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[7]于兆勤，吳福根，郭鐘寧，等.基于項目驅(qū)動的現(xiàn)代工程訓(xùn)練方法研究[J].實驗室研究與探索，2012，31(8):131-133.

[8]潘正坤，李良榮，鄧朝勇，等.開放式電子技術(shù)教學(xué)方案研究與實施[J].實驗技術(shù)與管理，2012，29(3):30-32.

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[11]呂小蘭，戴延鳳，胡滿根，等.學(xué)分制開放式實驗教學(xué)模式探討[J].實驗室研究與探索，2012，31(8):121-124.

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Exploration and Practice on Experimental Teaching Mode of Overall Opening and Autonomic Learning

YU Lei，WANG Limin，XIAO Yihan

(Electrotechnics and Electronics Experiment Teaching Center，Harbin Engineering University，Harbin 150001，China)

Analog electronic technology experiment pioneered on carrying out a full open，independent experimental teaching mode.It fundamentally changed the kind of "indoctrination" way of teaching mode in the previous experimental classes，which the teacher explained the experimental purposes，principles，contents，steps，requirements，instrument use and attentions at the first.The class emphasis students’ the ability of independent learning and independently finishing experiment.If it was looked at the independent experiment on the height of teaching reform，this learning mode will overturn the habitual thinking.This will bring the reform of teaching mode and teaching method.Students’ learning style and the experimental habits will change.

full opening; independent learning; teaching mode; Analog circuit experiment

2014-11-26；修改日期:2014-12-19

2013年哈爾濱工程大學(xué)高等學(xué)校教育教學(xué)改革重點基金；2014年哈爾濱工程大學(xué)教育教學(xué)改革實驗重點基金。

于蕾(1977-)，女，工學(xué)博士，副教授，主要從事電子技術(shù)課程教學(xué)和實驗建設(shè)、管理與規(guī)劃方面的工作。

G424；G642.4

A

10.3969/j.issn.1672-4550.2016.01.047