基于任务驱动的实验报告及其在电路分析基础实验教学中的应用

李晓冬　姜玉亭　李淑明

【摘 要】针对当前使用的电路分析基础实验报告存在的不足，结合每一项实验具体内容，设计了一套基于任务驱动的实验报告，实践表明，该实验报告能够激发学生的学习兴趣，提高教学质量。

【关键词】电路分析基础实验；实验报告；任务驱动

【Abstract】Aiming at numbers of deficiencies in the experimental reports in Fundamentals of Circuit analysis experimental in use，combined with the specific content of each experiment，we design a set of experimental reports based on task driven. The practice shows that the experimental reports are able to boost students enthusiasm and enhance the teaching quality.

【Key words】Fundamentals of circuit analysis experiment； Experimental reports； Task driven

0 引言

电路分析基础实验是我校面向电类工科专业开设的第一门专业基础实验课。该课程学时短——只有16个学时，要求高——要求学生熟悉多种常用电子测量仪器的使用方法，学会常用元器件的识别测量、掌握电路分析各基本理论的实验验证，在此基础上能够设计简单的实验电路并验证或得到某个结论[1]。更具挑战性的是，课程面向的对象为大一学生，他们普遍课业繁重，实验动手能力弱，如果缺少有针对性的引导和强力的驱动，他们很难在较短的课时内高质高效地完成学习任务。为此，我们针对以往实验教学中遇到的问题，设计了一套基于任务驱动的实验报告。

1 传统实验报告应用在实验教学中遇到的问题

我校电路分析基础实验课程性质为独立设课，在教学进度上与理论课程不完全同步，时常会出现理论教学滞后于实验教学进度的问题，这就对学生的预习提出了很高的要求，只有经过认真预习，深度思考，学生才有可能对实验原理及实验过程有一个大致的了解，对可能出现的问题有一定的预判，才有可能跟上实验课程的授课进度。然而，传统的实验报告通常只包括实验目的、实验仪器、实验原理、实验步骤、实验数据处理几部分，其中实验目的、实验仪器和实验原理作为预习内容在课前完成。每一项实验的报告格式完全一样，学生在课前预习时只是将实验课本上的相关内容抄袭一遍，整个预习过程流于形式，教师在课堂上被迫要抽出更多宝贵的时间才能让学生弄明白实验原理和基本操作过程，留给学生独立做实验的时间只有1个小时左右，有时候甚至要降低实验难度，减少实验内容才能勉强完成，更谈不上在实验过程中有思考的时间了。

此外，在实验过程中，我们还发现部分学生由于没有提前在预习时制作好实验数据表格，又要浪费宝贵的课堂时间制作表格；在课后对实验数据的处理不符合规范，对实验中出现的问题没有展开讨论。以上种种情况，既有学生惰性的因素，更主要的是在整个实验教学过程中，缺乏关键性的引导。

2 基于任务驱动的实验报告的设计

鉴于以上实验教学过程中存在的种种问题，我们根据不同类型的实验性质（验证性实验和设计综合性实验），针对每一项实验的具体内容设计了一套包含课前预习、实验过程、实验数据处理、课后反思等不同任务的实验报告模板。

2.1 课前预习

对于验证性实验，主要包括仪器使用（一）、仪器使用（二）、元器件识别与测量、直流电路测量、动态电路测量、正弦电路测量等六个实验项目[2]。

在头两个实验中，学生对仪器的使用一无所知，因此我们都在课前预习部分都有侧重性的布置了相关任务帮助学生熟悉仪器设备，引导学生自主学习。例如向学生提供示波器、信号源、数字台式万用表、毫伏表、直流电源等仪器的学习视频，并要求学生根据学习视频简单总结各仪器的基本使用步骤，在此基础上，阅读实验指导书里有关实验基本知识的内容，对实验的基本要求，实验电路的连接及故障处理，实验数据的记录、分析与处理有一个大概的了解；进一步的，结合上述的预习内容并通过搜索网络资料回答几个有关仪器使用和实验基本知识的小问题。

在元器件识别与测量实验中，我们在课前预习部分要求学生先认真复习前两次实验学过的仪器，进一步熟悉各种仪器的使用方法，在此基础上，自学实验指导书中元器件一章的内容，查阅相关书籍，并在网络上搜索相关知识，写一份某一种元件识别方法地小论文作为预习报告（包括分类、性能、封装等）。

当实验教学进行到最后三个验证性实验时，往往会出现前文提到的理论教学滞后于实验教学进度的问题，针对此问题，在预习部分我们要求学生必须掌握实验中涉及到的相关理论知识，如果理论课未讲到的，应自学完成，并用自己的语言简练描述相关实验原理，不得抄书。例如在直流电路测量预习部分，学生必须画出实验用到的具体电路图，并针对这一电路用一两句话及数学公式描述基尔霍夫定理、叠加定理等理论知识，随后根据理论知识计算出实验数据的理论值以方便在实验中立即进行比对。为了考察学生对实验原理的预习程度，我们还设计了一些预习思考题让学生回答，例如在动态电路测量实验中，共地的接线方法是实验的重点也是难点，为此，我们在预习部分要求学生自学实验指导书中共地的原理后，画出实验中实际使用电路及其共地接线图。

对于设计性实验，需要学生自主确定电路参数、连接电路并完成测量，为此我们在预习部分提供了电路的设计指标，要求学生在预习时根据指标计算出电路参数，写出具体的计算过程，画出电路图，利用Multisim软件仿真电路并打印仿真电路图和波形图，同时设计出实验数据表格。

2.2 实验过程

对于验证性实验，在该部分中，我们除简明地介绍实验操作过程外，还提供了实验数据表格，节省了在课堂上制作表格的时间。同时我们还要求学生将实验讲解过程中提到的注意事项记录在该部分中。例如在正弦电路测量实验中，我们以问答题的形式将相关注意事项呈现给学生：（1）连接电路前是否应该测量导线和探头好坏？如何测量？（2）双踪法测量相位差时示波器设置应该注意什么问题？（3）双踪法测量相位差时如何判断示波器上两个波形哪个是U总哪个是UR？（4）向量法测量相位差时UC和UR能否同时测量？为什么？这些问题要求当堂回答在实验过程中并由教师随机抽查。学生带着这些任务听课，明显有了紧迫感，实验效率得到大幅度提升。

对于设计性实验，我们不再提供具体操作过程和实验数据表格，这些内容都要求学生在预习时完成。相关问题和注意事项同样是以提问的形式留给学生在实验测量过程中自己思考。例如在RLC并联谐振电路的设计与测量实验中，有如下问题：（1）RLC并联谐振电路的阻抗与输入信号的频率有什么关系？（2）电路发生谐振时，电路中的总电流和总电压相位关系如何？（3）如何改变电路的品质因数？（4）电路中的电流如何转化为电压用示波器测量？

2.3 实验数据处理

对于验证性实验，我们要求学生分析整理实验中测量的数据，在坐标纸上做出相关曲线图，同时计算误差，分析误差原因，判断实验结果的准确性，提出减小误差的方法。

对于设计性实验，我们在验证性实验数据处理要求的基础上，还要求学生根据测量数据判断设计的电路是否满足指标要求，若不满足需要分析原因，若满足则鼓励学生思考设计出实现更高指标要求的电路。

2.4 课后反思

对于验证性实验，我们要求学生在课后完成与实验内容有关的思考题，若实验中对同一参数有多种测量方法的必须比较分析其优缺点。例如在直流电路测量实验中“戴维南定理”部分，分别利用了网络的外特性测量法和直接测量法两种方法得到一个有源二端网络的等效电阻和电压源，这两种方法我们要求学生从难易度、误差率、所需条件等各方面进行对比，得出相关结论。

对于设计性实验，我们要求学生在课后查找资料，写出实验电路在工程上的应用实例，让学生了解自己学到的知识有什么用处，对“学以致用”有更深的体会[3]。

3 试用效果

我们将设计的实验报告在我校通信、电子等少数几个专业的学生中进行了小范围的试用，教学效果良好。学生普遍反映在整个实验学习过程中，不再像以前那样茫然，不论是预习、听课、做实验还是课后总结都有了清晰明确的目标，知道该做什么，怎么做；他们发现新的实验报告很多任务或问题在课本上无法找到现成的答案，需要通过查找资料，深度思考，反复操作练习才有可能完成，在一系列任务的压力驱动下，带着问题听课，带着问题做实验，效率提高了，对所学知识的理解更加透彻，激发了学生对电路分析基础课程的学习兴趣。同时授课教师也反映，学生的预习质量有了明显提高，授课时能更好地跟上教学进程，因而，教师可以根据学生在预习部分反映出的问题有针对性的讲解关键性内容，其余内容只需点到为止，节省了宝贵的实验时间；学生对实验数据的处理更加规范；不论课前预习还是课后反思都能有效地将实验教学延伸到课外，大大拓展了课程学习时间，实验课时短的问题得以有效解决。

4 结语

基于任务驱动的实验报告的使用，改善了电路分析基础实验教学过程中长期存在的种种问题，降低了学生对教师的依赖性，有利于培养学生主动学习、实验、思考，提高了教学效果。

【参考文献】

[1]李晓冬，李淑明.电路分析基础实验教材中引入工程应用的探索[J].大众科技，2015（9）：193-194.

[2]黄品高，李晓冬，陈震华.电路分析基础实验·设计·仿真[M].成都：电子科技大学出版社，2008，9.

[3]王源.谈在电路课程教学中的工程应用范例[J].考试周刊，2014（67）：171-171.

[责任编辑：杨玉洁]