电子技术基础实验课程教学改革与探索

杨晓霞 于群 王媛媛 张承明

摘要：随着现代电子信息技术的迅猛发展，大批高校针对非电类专业学生开设了《电子技术基础》课程，实验是《电子技术基础》课程的重要和核心环节。针对我校电子技术基础实验课教学过程中出现的问题，引入翻转课堂的教学模式，重新规划实验内容，并将其划分为认知型、总结型和综合设计型三类实验，调整每类实验的学时数及授课方式。通过实验课程的教学改革，加深了学生对理论知识的理解，同时提高了他们的动手能力，激发其创造性。

关键词：电子技术基础；实验课教学改革；翻转课堂

中图分类号：G420 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2018）29-0146-03

1 引言

《电子技术基础》将电路、模拟电子技术和数字电子技术三门课程有机集合，随着现代电子信息技术的迅猛发展，很多高校针对非电类专业学生开设了《电子技术基础》课程。在我校《电子技术基础》是计算机专业学生的必修课程，它系统地介绍了二极管、三极管、组合逻辑电路和时序逻辑电路的内容，作为《计算机组成原理》的先修课程，帮助学生积累硬件知识，增强其电路分析及设计能力，在教学体系中占有十分重要的位置。

《电子技术基础》是一门操作性、实践性很强的课程，但是其理论教学往往内容抽象。因此作为课程的必要补充，实验课便成为《电子技术基础》课程的重要和核心环节。

《电子技术基础》实验课程的基本任务一是辅助学生进行理论知识的消化和理解，更重要的任务是进行理论知识的扩充，切实加强学生的动手操作能力。目前我校的《电子技术基础》实验课程的开设存在下面几个问题：

1）实验课程往往安排在全部理论课结束后，这就导致理论与实验脱节，无法很好地起到辅助理论理解的作用。

2）实验课上学生严重缺乏积极主动性，实验课程依然以教师为主体，往往在课堂上“教师一步步介绍，学生一步步模仿”，学生依赖老师的指导。这导致的一个直接结果是，一节实验课后学生虽然完成了实验任务，但是却不知道自己到底做了什么，更谈不上实验收获。导致这一现象的根本原因是实验内容设置偏重理论，也就是实验内容基本以认知实验为主，很少与实际应用相关联，这样实验课上学生“照本宣科”、“应付任务”也就不足为奇了。

2 教学改革的方法和措施

针对我校在《电子技术基础》实验课开设过程中存在的问题，首先根据《电子技术基础》实验课的教学内容和培养目标，将实验分为认知型、总结型和综合设计型三类实验，合理分配各类实验的开课时间和学时数，引入翻转课堂的教学模式，实验课上杜绝“教师滔滔不绝，学生昏昏欲睡”的教学模式，将自主权和创造权留给学生，充分调动学生的积极主动性。

2.1 “认知型实验先行”的实验模式改革

所谓的认知型实验是让学生通过观察实验结果，了解器件特性的一类实验。在本次教学改革中我们将这类实验安排到理论课程之前开展。实验课上学生根据实验指导书或者教师讲解的操作步骤进行实验，观察实验过程，记录实验结果。然后理论课上教师带领学生分析实验结果，通过真实数据，辅助学生认知器件，理解理论知识。这种从现象出发，进行归纳总结得到理论知识的过程也符合人类认知新鲜事物的过程。表1是实验课中认知型實验安排，四次认知型实验分别带领学生认识并观察二极管、三极管、门电路和触发器。

认知型实验课不重点考察学生的动手能力，以认识器件、观察器件、熟悉设备为主要目标，所以认知型实验课仍以教师讲解为主。表2以三极管认知实验为例，展示认知型实验课的实验内容。实验课上教师首先引导学生观察三极管的外部形态和输入输出管脚，具体讲解并演示实验步骤，学生只需要按照具体操作步骤进行实验，观察并记录实验结果。表2中的实验任务2、实验任务3和实验任务4分别代表了三极管三个工作区域的特性，通过结果的对比和观察，学生能有从中体会三极管的特点、与二极管的不同等内容，有了这样的感性认知，课堂教学中与实验结果结合，能让学生更加容易理解并掌握三极管的基本概念和特点。

2.2 “层次化、应用型”的实验内容的改革

《电子技术基础》实验课重要的教学目标是培养学生的整机概念，并掌握基本的电路设计的原理和方法，最终能够设计、实现简单的电路。对于从未接触过电路的同学来讲，这显然需要一个循序渐进的过程。我们采用了“层次化、应用型”的实验内容的改革，根据实验内容的不同，将实验分为认知型实验、总结型实验和综合应用型实验，三层次的实验安排如表3所示。

在2学时的认知型实验后，学生基本熟悉了硬件环境，接下来是4学时总结型实验。这类实验的目的一方面让学生加深对于理论知识的理解并作简单扩展，另一方面通过总结型的实验学生应逐步掌握电路设计、连线及调试等一系列过程，为综合应用实验做好充分的前期准备，总结型实验的实验安排如表2.4所示。学习完二极管之后开展二极管实现与门电路的设计，首先使学生把模拟电路和数字电路进行关联，了解到两门课程之间的相关性，同时也使学生认识到半导体是门电路的基础和核心。通过三极管对二极管的模拟，学生能认识到三极管的特点及应用，加强对于二极管和三极管异同的理解，进一步掌握三极管的应用。全加器的制作实验学生能体会到门电路是组合逻辑电路的核心，同时全加器的实现其实就是组合

逻辑电路的实现过程，通过这个实验，学生能了解组合逻辑电路的设计流程，并通过记录实现过程中的问题及解决，掌握电路调试的基本方法，增加其动手能力的同时也提高了解决问题的能力。在基本门制作触发器的实验中，学生就能够将其所学到的理论知识全部系统起来，二极管三极管是门电路的基础，而门电路是时序逻辑电路的基础，组合和时序两类电路是计算机的基础电路，这样从半导体器件出发，经过门电路最终帮助学生建立起整机概念，同时在简单的电路设计和实现过程中，学生不仅能够掌握电路实现的流程，还积累了宝贵的电路调试的经验，为综合设计实验打下夯实的基础。

总结型实验的教学环节体现师生的相互结合，在这一阶段学生掌握了基本器件的原理和特点，但是对电路设计的具体细节了解不多。在实验课中教师不再需要进行理论知识和实验步骤的讲解，而是应该有选择性的讲解一到两个芯片的电气特性，连线时候的注意事项，调试方法等问题。讲解完毕后布置实验任务，由学生分组讨论设计并完成实验，这一过程充分调动了学生的思考能力，并通过独立的连线及调试过程增加动手能力及解决问题的能力。表5以二极管组成与门电路实验为例，介绍了详细的实验内容。从表2.5可以看出，在总结型实验环节中，教师的讲解内容大幅度减少，从指导性详细的讲解变换为启发性引导性的讲解。同时在总结型实验中增加了学生讨论的环节，学生们通过分组讨论完成电路的设计，这样能够充分增加学生的参与意识与参与度。另外在总结型实验中要注重实验启发与总结部分，也就是在完成实验后引导学生体会通过这次实验你认识到了什么，这是对理论知识的很好的回顾与总结。学生在真正的电路设计过程中一定会遇到各种各样的问题，而这些问题恰好能有效地提高学生的动手能力，所以在总结型实验中，尤其要注意引导学生记录实验过程中出现的问题，以及解决问题的过程，为日后的电路实现积累经验。

《电子技术基础》实验课最重要的目标之一就是使学生独立进行电路设计的能力，这也是综合应用型实验的目的。在这一时期学生掌握了所有器件的理论知识，并积累了一定的电路设计和实现的经验，此时应该将课本上的理论知识与实际应用相结合，并最终完成一套应用电路的实现。在综合应用型实验中，引入翻转课堂的教学模式，将课堂实验时间充分留给学生，由学生根据所学到的理论知识分组讨论确定设计内容，独立设计电路、完成电路的连线和调试。这一过程中教师起到辅助作用，在设计内容的确定过程中教师适当引导学生即可。在综合应用型实验中，学生通过选题过程充分回顾所学知识，并在设计和实现过程中进一步提高动手能力和解决问题的能力。

3 结束语

文章针对我校《电子技术基础》实验课堂上存在的学生实验不积极、依赖教师指导，实验内容与理论脱节等问题，进行《电子技术基础》实验课教学内容及教学方式的改革。首先针对教学内容及实验课的培养目标，重新制定实验内容，并按照实验内容的不同将实验分为认知型实验、总结型实验和综合设计型实验，合理安排各类型实验的内容及时间比例。同时在实验课中引入翻转课堂的教学模式，随着实验内容的推进教师的讲解比例越来越少，而学生的參与度和独立程度也越来越高。

通过实验课教学方式和教学内容的改革，能有效提高学生实验课的参与意识，发挥学生的积极主动性，同时有利于进一步巩固课堂理论知识，实验课结束后学生将具备独立进行电路设计的能力。

参考文献：

[1] 王杨，殷晓斌，陈付龙，等.面向高师院校物联网工程专业的实验教学策略研究[J].大学教育，2014（8）：132-134.

[2] 王鉴，安富海，李泽林.“互联网+”背景下课程与教学论研究的进展与反思[J].教育研究，2017（11）：105-114.

[3] 林琛琛.创客教育：高校课堂教学改革的新视角[J].教育理论与实践，2017（37）：33-36.

[4] 黄爱华.高等教育教学模式的演进、研究与变革[J].高校教育管理，2017（01）：92-96.

[5] 王婷，徐继存，王爱菊.改革开放四十年我国课堂教学研究的回顾与反思[J].教育学报，2018（14）：27-34.

[6] 王润兰，张振国，马艳彬，宋潇.高校翻转课堂教学实施影响因素探析[J].教学实践与教师专业发展，2017（10）：131-137.

[7] 崔天裕.生动课堂的实践与探索[J].教育理论与实践，2018（38）：59-60

[8]宋生涛，杨晓萍.翻转课堂的基本原理与教学形态[J].西北师大学报（社会科学版），2018，55（02）：98-104.

[9] 乔莉，魏海波.基于翻转课堂和虚拟仿真的单片机教学改革[J].实验技术与管理，2018，35（03）：112-114+139.

[10] 李彤彤，庞丽，王志军.翻转课堂教学对学生学习效果的影响研究——基于37个实验和准实验的元分析[J].电化教育研究，2018，39（05）：99-107.

【通联编辑：王力】