基于网络环境下的“电路与电子技术实验”改革

吴 霞，沈小丽，李 敏，施 阁

（中国计量学院 机电工程学院，浙江 杭州310018）

“电路与电子技术实验”是一门实践性很强的专业技术基础课程。为了改变传统的以验证、演示为主的实验教学状况，使实验环节能真正达到提高学生动手能力、及综合应用能力为目的，我们课程组对实验课程进行了全方位的改革。我们倡导以学生为主体的学习活动，通过实践环节的设计使学生养成自主学习的习惯，让学生的学习更具有实践性。在实践教学中使学生得到系统的工程意识和技能的训练，学会理论联系实际、解决实际问题，培养学生的创新精神和团队协作意识。

1 改革传统的实验教材

进入21世纪以来，有很多高校的办学规模在逐步扩大，建立新校区，购买新设备。然而，实验教学改革的重点是实验教学观念的改革，而不仅仅是实验设备的更新。为了使实验教学真正发挥培养学生实践能力的作用，实验教学的改革应该是从实验内容到实验教学模式的全面改革。如果按照传统的实验教材进行实验，既有完整的电路图、详细实验步骤说明和实验数据记录表格，学生只要按照实验指导书一步一步进行就可完成实验的话，仍然起不到对实验能力的培养。学生做完实验，没有真正了解实验结果的意义是传统验证性实验中普遍存在的问题。事实上，传统的实验教材已经束缚了学生的实践创新设计能力，为了改变这类现象，我们编写了一本《电路与电子技术仿真与实践》教程，已经正式出版。该教程是以设计性实验项目为主线，以Multisim10仿真软件为主，实验内容涵盖验证性、设计性、综合性。本教程具有以下主要特点。

（1）强调仿真工具在实验教学中的应用。全书贯穿使用电子仿真工作平台Multism10，每个实验项目均有仿真实例。利用仿真软件工具能够完成从最初的概念建模到最终成品的完整过程，即手册资料查阅、电路原理图设计、电路仿真分析、电子产品调试、成品制造等电子工程项目全过程，培养学生利用计算机仿真软件对电路进行分析的能力。

（2）强调实验的预习环节。要求学生在进实验室之前对所设计内容利用仿真工具进行验证，并对电路的实验预期结果有正确的判断。本教程的教学理念是课堂教学以学生为中心，强调实践环节以学生自主学习的教学模式；要求学生必须进行实验前的预习，强调Multism仿真软件在实验过程中的应用，学生进入实验室前，所有实验都要有仿真结果，然后再进入实验室完成实验。强调学生自主参与实验的意识，对学生的创新思维能力培养很有帮助。教师在实验过程中起到是导演的角色，改变以往学生在实验环节中过分依赖教师的习惯。

（3）教材内容安排既有验证性实验、又有设计性实验任务。每个实验项目内容、实例由浅入深，并给出了相应的预习提示及实验注意事项。指导教师可根据学生所学专业、学时数和课程内容选择相应的实验任务，学有余力的学生可选择一些难度大的实验任务。

2 积极开展设计性实验项目活动

我们提倡在实验课堂教学中，教师在布置实验任务时注意要与学生做毕业设计论文的内容和要求应有严格区别，要注意把握较难的实验项目的完成，必须适当引导学生如何去做，教师在实验课堂指导和设计内容时要有明确的导向。

例如我们在开设实验项目 “直流稳压电源的设计”提出实验任务是：要求学生分别在Multisim10仿真工作平台和实验室完成以下任务，试用整流二极管、三端稳压器7815、集成运算放大器741、电阻、电位器设计一个输出电压可调15V～20V的直流稳压电源。观察其输出波形、并测试输出电压为17V时，可调电位器的阻值［1］。

我们采取如下教学方法，在实验前指导教师给予必要的提示：①实验前给出学生实现实验任务的简要流程框图，给予学生正确的引导；②在网络课堂上张贴课前预习提示，也可以提供一些实验预习课件，供学生参考，使学生逐步适应设计性实验项目的教学模式；③要求学生课余时间查找相关器件。如查找三端稳压器7815的管脚图、使用方法及主要参数。掌握整流滤波环节的电压与滤波前的电压关系式；④教师提供参考电路。当所需电压高于稳压器的输出电压时，由于LM7800集成稳压器的输出电压是不可调的，有时可用外接电路来进行。可采用图1所示电路，它能使输出电压高于固定输出电压。图中输出电压可通过R2来调节，其中的运算放大器组成电压跟随器，R1、R2、R3组成升压调压取样电路；⑤学生自行设计实验方案。我们要求学生尽可能地选用不同的设计方案来实现设计课题。学生通过查找相关资料，通过比较论证设计实现方案，并进行仿真结果等；⑥在综合性实验项目中，教师可再放手让学生自行查找相关资料，自行设计。

图1 输出电压可调的直流稳压电路

3 扩展实验教学活动外延

1）教学理念：实验教学活动不仅仅只在实验室中进行，教师要领导学生扩大实验教学活动外延，充实学生第二课堂的业余时间，让学生的业余生活丰富多彩。

2）改革模式：将实验教学活动设计为“课前预习→课前方案设计→课前计算机仿真→部分实验项目开展课堂小组讨论→实验项目在课堂实验室实施完成→课堂外实验室开放”教学模式［2］。

3）措施：在改革实践中我们认识到，为了使实验内容的改革能够真正落实，实验教学模式的改革是必不可少的。为适应设计性实验教学内容的改革，新模式将实验过程分为如下六个阶段。

（1）课前预习：完成查找实验中有关元器件的信息的任务（在实验室外进行）。

（2）课前方案设计：完成实验线路与实验过程的设计（在实验室外进行）。

（3）课前计算机仿真：用计算机完成所设计实验线路的仿真（在实验室外进行）仿真。

（4）开展小组课堂讨论：针对一些教难的综合性实验项目开展。

（5）进入实验室完成相应实验的硬件设计（在实验室内进行）。

（6）课堂外实验室开放：可以弥补程度差学生在课堂内完成不了的实验任务，同时也方便了一些程度好的学生完成高难度的实验任务。

4 积极开展网络课堂教学活动

通过引进网络教学平台Blackboard，网络教学平台由美国Blackboard公司研发，是一个以互联网为介质的课程管理系统，其实质就是一个虚拟的学习环境。教师把课程的相关内容放到网络教学平台，学生即可进行自主学习［3］。它弥补了传统教学的课时少、授课信息量小的缺憾，使学生的学习从课堂内延伸到课堂外，保证了学生知识的完整性。实现了教师对学生实验的课外指导，加强了师生之间、学生之间的交流互动，提高了学生参与实验的主动性。课程组已连续使用了2年半时间，受到了学生的好评。其网络课程教学模型见图2。

图2 网络课程教学模型设计

5 开展小组合作式学习模式活动

在教学活动中开展教师讲授和学生小组合作模式相结合的教学模式。帮助学生改变传统的学习模式。每学期安排4－5次小组合作讨论形式，教师讲授必须掌握和要求的内容，讲授难点和重点；培养学生自主学习与终生学习能力为目标。

课堂教学引入小组合作式的教学模式，课堂上让学生做主角，教师在课堂教学中起到导演作用，即时点评学生的讨论主题。教师在开学初将全班按4－6人分一个学习小组（按照学生的性别、性格、能力、兴趣、学习成绩、寝室类别等因素编组）。小组成员要有明确的责任分工、互助性学习，锻炼了学生的团队合作精神很受学生欢迎。教师针对一些比较难的实验项目，在实验课堂中开展以小组为单位的课堂讨论教学模式，在BB网络课堂上布置实验任务，要求每个小组设计不同的实验方案，并在实验前上交仿真报告，制作PPT文件，将PPT方案上传到网络课堂中。每组派一个代表在实验前介绍自己的设计方案，评比后选出最佳设计方案、最佳PPT奖和最佳演讲奖。然后，以小组为单位到实验室进行实验实施，最后根据实验结果的好坏评比最佳团队奖。这种以小组合作式的实验改革学生自主学习的积极性非常高，有利于让学生互相学习，取长补短。并将个人之间的竞争转化为小组之间的竞争，在小组合作学习的过程中，学生能够更独立更主动的参与到学习新知识中去，激发了学生的学习动力，也充分的发掘了学生的个人潜力，比传统教学方式中学生被动接受知识更能顺应社会的发展。

小组合作学习改变了传统教学方式中以教师为中心的不足，做到了以学生为中心多向交流，实现了师生之间、学生之间多向互动的、多元的信息交流方式，从而真正地促进每个学生的学习进步，充分体现了新时代的教育理念。

6 改革课程测评模式

实验课程考试方法可以对课程的教学质量起到调控作用。课程组积极进行实验考试方法的改革。认真对待实验课程考试，近年来积累了许多考试经验。从有利于学生掌握知识，巩固所学内容，提高能力和素质的目的出发，采取一系列的实验改革措施。我们的考试以实验平时和实验考试操作两方面进行，合计计分来作为考试成绩。

（1）平时占成绩的40

根据学生的平时实验表现、实验预习报告成绩、实验操作成绩、实验报告成绩、实验课堂提问等因素，综合评价学生的平时成绩。

（2）实验考试，占成绩的60%。我们通过多种考试形式来检验学生。近年来我们进行了一些考试改革的尝试。

方法一：开卷考试，教师事先提前一周布置实物制作类的任务书。每个班有25%的比例学生报名，每3人组成一个考试小组，参加实物制作类考试。这种考试方法，解决了传统考试的弊端，减轻同学对考试心理负担，对同学起到很好的作用。为了避免小组成员之间的互相依赖，每人有15分的面试题，面试题的题型有多种多样，覆盖实验大纲要求，其中有多选题、填空题、正误判断、名词解释、简答与问答题等。实物制作类的考试时间2个小时，提前1周下达实验任务。小组成员可以分工协作，按照实验任务指标完成最终结果，由监考老师验收。

方法二：题库试卷＋实验操作，有10套题库，选择其中5套，由学生抽签选择试题，根据试卷内容完成相应的实验操作，回答思考题。考试题库的题型足以反映当今考试的形式特点。试题答卷的答案有明确的评分标准。考试分数公布后，允许学生有组织有序地进行查分。

［1］ 吴霞.用Orcad PSpice9.2仿真分析输出电压可调的直流稳压电源［J］.上海：实验室研究与探索，2006，25（7）：8062－808

［2］ 吴霞.电路与电子技术实验系列课程教学改革［J］.南京：电气电子教学学报，2004，26（3）：82－84

［3］ 吴霞等.运用BB网络平台建设"电路与电子技术实验"课程的实践与探索［J］.兰州：兰州理工大学学报，2008，34论文集：42－44