电工电子示范性实验建设

吴 羽 龙晓莉 陈新兵 张 倩

广州大学实验中心 广东广州 510006

在高等教育阶段，实验教学对于人才培养具有极为重要的意义，是实践教学中最基本的一环，是课堂及其他形式教学所不能替代的。实验中蕴藏着极其活跃的因素，随时会出现许多意想不到的问题，对于学生学习知识和训练思维大有意义。

在实验教学中，验证性实验能够加深学生对理论知识的理解，但是在传统的验证性实验教学中，学生根据实验讲义按部就班地做实验，处于被动状态，难以发挥他们在实验过程中的学习积极性和创造性。他们认为一切结果都在意料之中，以至于对实验的态度不热情、不严肃。但是，验证性实验仍是实验教学中不可或缺的一部分，尤其是大学一、二年级的学生，无论是自身的能力还是可以用于自主实验的课余时间，都难以保证他们完成设计性实验。因而扎实基础、规范操作、调动兴趣显得尤为重要，这就需要充分发挥验证性实验的作用[1]。我校实验中心电子信息实验室以电工电子示范性实验为切入点，通过电工电子示范性实验的建设推动验证性实验项目的开展，从而达到提高教学质量的目的[2-4]。

1 示范性实验建设的目标和原则

示范性实验是体现现代教育教学思想，符合科学实验的基本规范和学生认知与能力发展规律，具有丰富的教学内涵、良好的实验环境氛围、切实有效的教学策略，教学效果明显，特色鲜明且具有示范推广作用的优秀实验项目。通过示范性实验项目的建设，树立实践育人理念，以培养学生实践能力、自主学习能力和创新精神为宗旨，充分发挥实验室和实验教学在培养高素质人才方面的作用，以建设示范性实验为抓手推动实验课程建设，达到全面提升实验教学质量的目的。

示范性实验的建设原则包括可行性、科学性、创新性等。示范性实验既受学生欢迎，又不增加学时和教师的工作量，教师教得轻松，学生学得愉快。其教学观念、教学设计、教学方式方法具有科学性。在传统的实验教学内容、方法、手段的基础上继承、发展、创新，充分调动学生参与实验学习的主动性，教学效果要达到对学生实践能力、自主学习能力、创新精神培养与提高的目的。

2 示范性实验建设的内容

以电工电子示范性实验建设为主线，有机结合影响实验教学的各要素，把实验教学做细做实，丰富示范性实验项目的实质内涵，激发学生做实验的积极性、主动性，充分提升学生的自主学习能力。建设示范性实验要重点抓好4个方面的工作：

2.1 制订科学合理的实验教学目标

以解决电工电子实际问题为目标导向，定位准确，服从和服务于所属课程的教学和专业人才培养目标，在实验教学中融知识传授、能力培养于一体。让学生在实验中广泛参与，在深度上练透。同时，注意设置实验项目的深度，让不同层次的学生均能有所提高。

2.2 重视实验项目的设计和改革

实验项目的设置应科学合理，既要与学生的水平相适应，又要有益于激发学习兴趣，有益于启发引导创新思维，有益于培养自主学习能力。教学内容应实例化，思路清晰、方案具体。教学项目设计应贴近生活，或解决实际问题，或反映科技发展成果与趋势。对一些验证性实验可通过实验改革赋予新属性，以培养学生的自主学习能力。实验项目的设置可更具目的性，可以与挑战杯或电子设计大赛等竞赛结合起来。

2.3 采取切实有效的实验教学策略

教师采用的实验教学策略，应力求使实验学习活动实现最佳组合和排序，并让各种实验学习活动之间相互促进，从而激发学生的实验学习兴趣。教师要引导和启发学生通过实验学会剖析实验问题、制订最佳实验方案，要给学生留下一些启发性和能够开阔视野、思路的问题，绝不“抱”着学生走。

2.4 重视学生自主学习能力的培养

自主学习能力是当代大学生必须具备的基本能力。高校大学生自主学习能力的培养和提高，既需要学习者本身学习主体意识的提高，又需要教师适当的引导。教师在教学中大胆放手，鼓励学生对实验指导书进行自我理解，大胆质疑。有了问题意识，才能使学生积极主动地去思考，真正掌握学习的主动权，成为学习的主人。每学期开学，笔者就把这个学期的教学安排、实验教学进度表发给学生，让他们心中有数。一些知识掌握得比较好的学生，在完成相应阶段教学内容的前提下，可以根据各自的水平和爱好，提前向教师提出学习要求。笔者鼓励学生自学，并给他们提供个别辅导。鼓励自学不等于放任自流，当学生遇到问题时，教师要与学生共同探讨，启迪学生思维，指导学生找出解决办法。笔者还将教学资料上传到网上与学生共享，大量资源极大地丰富了学生的实验课堂，开阔了学生的视野。

3 示范性实验的典型案例

在我校电工电子实验课程平台体系中，数字电路实验是培养学生工程能力的专业技术基础课，是一门实践性很强的课程。学生通过验证、自行设计电路，安装、调试电路，排除电路故障，初步掌握数字电子技术的原理，并根据需要合理选用集成电路，设计并制作出实际电路，培养了工程实践能力，提高动手操作能力和创新能力。组合逻辑电路的设计是数字电路实验中的第一个验证性实验项目，对学好课程和后续开展综合设计性实验很重要。很多学生在刚接触这个实验项目时，不知从何下手，所以有必要将这个实验项目建设成为电工电子实验平台的示范性实验项目。对于组合逻辑电路的设计示范性实验项目的建设，我们从以下3个方面着手：

3.1 明确实验目的和能力培养目标

该项目包含交通灯监控电路、四人表决电路、一位全加器、灯的多开关控制电路的设计等。通过本实验，学生应掌握逻辑电路的设计原则、基本方法、步骤及其测试方法，并了解IC选型及其Datasheet查阅使用、闲置引脚的处理方法、数字电路的搭建及其测试方法以及IO测试排查故障的方法，较为系统地培养逻辑思维和设计能力，为下一步做综合设计性实验和后续课程与课外实践做准备。学生根据题目要求和给定元件设计一个或几个实验方案。由于组合逻辑电路设计同一个功能有多种方案，怎样设计才能使电路既简单可靠又经济实用，是摆在学生面前的首要问题。

3.2 运用适当的实验教学策略

在示范性实验教学中，充分发挥教师的主导作用和学生的主体作用。(1)重视实验预习。在以往的实验教学中，教师要检查学生的预习报告，但预习报告的内容大部分是从实验指导书中抄下来的实验目的、原理和步骤等，达不到预习的目的，反而增加了学生的作业负担。在新的实验教学模式中，学生依照实验任务，查阅有关资料，设计实验方案，和教师讨论相关问题。如设计1个一位全加器电路，由于实验指导书不提供具体的设计方案，学生必须在课前做好预习，画出逻辑图，并选择IC类型，否则无法完成实验。为减轻学生负担，减少重复劳动，笔者允许学生不必单独填写预习报告，可以将预习内容写在实验报告上作为实验报告的一部分，撰写实验报告时可以在此基础上续写其他内容。(2)重视启发引导。在教师指导实验过程中，引导、启示、激发学生积极思考及主动实践。如引导学生掌握组合逻辑电路设计的基本思路和方法之后，提出具体问题和要求，让学生自行设计交通灯电路及全加器电路。(3)重视因材施教。从学生的实际出发，使实验教学的深度、广度、进度适合学生的知识水平和接受能力，使每个学生的实验水平都获得最佳发展。对一般程度的学生，只需完成基本实验任务即可，对能力强者可增加难度。帮助学生克服害怕犯错误、担心实验失败的心理，允许学生通过不同的思路实现电路功能。如在做全加器实验时，大部分学生用与非门设计电路，有的学生提出用异或门实现，简化了连线。学有余力的学生，除了按要求完成交通灯监控电路，四人表决电路，一位全加器3个必做项目外，还可以选择灯的多开关控制电路这一新增项目。

3.3 采用激励考核方式

考核的目的是促使学生重视实验课，增强学生参与实验的动力。教师在教学中对不同层次的学生提出不同的要求，鼓励学生在学习上获得成功，让每个学生体验到成功的喜悦。对学习有困难的学生，教师应尽量发掘他们的闪光点，帮助他们树立自信心，使他们时常能感受成功的喜悦。在讲组合逻辑电路的设计实验时，看到学生经过独立思考、精心设计的电路逻辑图经调试运行最终顺利地实现功能后，笔者都及时表扬和鼓励学生。为激励学生在实验中有所创新，对于有创意的学生，成绩从优。学习绩效受到肯定，学生的信心大大增强，学习的动力也增加了。

4 结束语

电工电子示范性实验的建设，对提高实验教学质量起着重要的作用。虽然示范性实验项目数量有限，但在建设过程中对实验项目的设计和教学策略的研究所引发的探索与实践，对所有实验项目都有借鉴作用，这对整个实验教学质量的提高有积极的意义。

[1]张志洁,王风彬,鞠先.验证性实验教学中的创新意识培养[J].实验室研究与探索,2005(12):9-10,17.

[2]陈安,蒋力立,彭端.电工电子特色实验项目建设的探索与实践[J].实验科学与技术,2011(3):86-89.

[3]黄扬帆,甘平.电子类基础实验教学改革的探索[J].实验室科学,2009(3):25-27.

[4]朱玉华,杨正宏.建设精品实验项目 促进创新能力培养[J].实验室研究与探索,2008(1):7-9,25.