分级自主实验模式在“线性电路特性实验”中的应用

李亚宁，王聪敏

（空军工程大学 电子技术教研室，陕西 西安 710051）

电子技术实验教学的现状及存在问题一直以来都是大家讨论的热门话题，其核心在于如何改变其教学模式以提高教学效果。对于学生来说，学生对于单纯的理论设计和计算很难提起兴趣，他们更愿意了解所学内容能否真正地解决实际问题。教师们容易发现：同样一个知识点，教师设计出不同的题目，使用不同的实验教学方法，其实验教学效果也不尽相同。然而，要找到最合适的实验教学方法是不容易的，需要更多的教师花更多的时间去思考试验和总结。笔者根据自己多年从事电子技术实验教学的工作实践，提出构建一种分级自主的实验教学模式，即在不改变客观实验条件的前提下，调动学生实验积极性，改善电子技术实验课程及后续相关实验课程的教学效果。分级自主实验教学模式的实施有助于强化学生实验技能，培养学生的综合实验素质和创新实验能力。

1 实验内容

实验教学内容直接与教学对象相联系，针对不同类别不同层次的学生必然有不同层次的教学内容与之对应。

“电路实验”是空军工程大学电类专业的第一门实验课，而“线性电路特性实验”则是整个实验体系的一次入门课，对于学生来说，掌握仪器仪表的使用方法以及对本次实验的熟练操作同等重要。

本次实验内容分为两部分。（1）课外：自主学习掌握仪器仪表的使用方法，自主学习实验原理。（2）课堂：搭建实验电路对实验原理进行验证。

基础部分：（1）验证叠加原理，至少含有两个独立源。（2）验证戴维南定理，至少含有一个独立源。（3）选择合适的实验室提供的仪器仪表测量参数，填入表格。（4）根据本次实验相关知识，自行设计实验方案对戴维南定理进行验证。

提高部分：（1）设计实验电路并验证最大功率传输定理。（2）非线性电路叠加原理的验证。

根据教学对象的不同，实验内容的完成要求有所不同。（1）对于技术类学员：完成基础部分、提高部分（可以自行选择）。（2）对于士兵类学员：完成基础部分，提高部分不作要求[1]。

2 实验过程及要求

课外预习实践：（1）阅读实验室提供的相关仪器设备的使用说明，掌握其使用方法。（2）理解实验原理，知道等效电阻、开路电压的意义。（3）理解实验内容及任务要求，查阅教材及相关资料，设计实验电路及相关参数。（4）使用Multisim软件提前仿真实验内容基础部分，记录相关数据。

课堂实践操作：（1）根据预习，选择合适的仪器设备及测量方法，按照步骤完成实验。（2）关注理论分析值、仿真值及实际测量值之间的差异；根据实验情况，积极回答提出的问题，进行课堂讨论。

课后实验总结：（1）对实验结果进行分析总结，提交实验报告。（2）在线提问答疑[2]。

3 教学方法与流程

教学包括3个步骤：课前引导+课堂指导+课后答疑[3]。

3.1 课前引导

3.1.1 引导式的任务下达

公布具体实验内容及要求，学习理论教材相关章节熟悉实验原理，以设计需求引导学员巩固并运用理论课所学知识，加强预习效果。

3.1.2 提供立体式教学资源自主学习

（1）仪器设备元器件说明文档。（2）网络答疑。着重在于相关原理部分及仪器设备使用方法等，减少课堂内固定内容的重复讲解，把更多操作思考时间留给学员，培养学员阅读文献资料、设备说明书的能力。

3.2 课堂指导

3.2.1 采取“先动手后讲解”授课方式

学员在充分预习的基础上，上课直接动手操作，实践过程中根据需求进行个别指导。注重引导发现问题思考问题自主解决问题。

下课前10～15 min集体开展实验内容的讨论，包括实验中遇到的问题，实验应该注意的问题及相关思考题。

3.2.2 因材施教，灵活指导

根据教学对象具体实践情况开展实验讨论，如果学员基础较好则增加讨论内容及时间，如果基础较差则适当减少。

3.2.3 强调技巧及注意事项

（1）实验前应先查看仪器设备是否正常工作。

（2）在等效电阻测量环节，让学生体会并理解一个实际电路不能轻易把一个电源短路或者短路，这样不仅会给整个实际电路系统带来危险，更重要的是会引起人身安全，从而进一步可以延伸到实际工程的相关知识。

3.3 课后答疑

布置课后思考题，引导学员对实验结果及相关知识进行探究：（1）叠加原理、戴维南定理在什么条件下应用？（2）说明戴维南定理的验证方法和过程？（3）戴维南定理实验中，RO的测试方法有哪些？（4）戴维南定理实验中，实验箱0～12 V电压源已用导线连接至实验电路中12 V独立源插孔，现在要用直接测试法测定RO，那么实验电路中12 V独立源如何处理？

（1）对学员课后提问进行回答，可以采取面谈、网上论坛答疑等方式。（2）与学员课后交流，抽样发放调查问卷，获取学员反馈，进一步改进教学方式[4]。

4 实验报告要求

实验报告需要反映以下工作[5]。

4.1 预习内容

实验目的和意义；实验采用的仪器仪表设备型号；实验原理；根据需求设计的电路图及参数；用仿真软件仿真的电路截图、现象截图、仿真数据记录、计算分析；提高部分的实验设计方案、电路图、步骤、数据记录表格等（此部分加分）。

4.2 实验内容

实验操作注意事项；实际测量数据与理论设计、仿真实验的差异，分析原因。总结实验中遇到的问题，解决方法和收获。合理使用仪器设备查找实验中出现的问题。总结叠加定理、戴维南定理的使用条件、应用场合等。指导书上的思考题，写出对实验的自我评价、心得体会及其他疑问。

5 考核要求与方法

（1）预习情况：提交预习报告，考核学员预习情况（10分）。

考核标准及考核方法：检查学生的预习报告。预习报告中有多个方案，并进行取舍论证的3分；有设计过程并详细计算过程的4分；有运用仿真软件进行仿真的3分。

（2）实验过程：现场观察学员实践情况。在实验过程中进行考核（15分）。

考核标准及考核方法：电路连接美观正确3分；按照实验操作规程进行操作3分；测量数据正确合理3分；正确运用仪器仪表3分；正确整理实验台及仪器仪表3分。

（3）实验报告：课后一周内提交，考察实验内容的完成程度，数据记录的规范性，数据计算的正确性，分析及结论的科学性，给出实验报告成绩（5分）。

考核标准及考核方法：满足实验报告要求的、书写认真、字迹工整的5分。

（4）综合预习情况、课堂实践、实验报告折算加入本项目实验成绩。

6 实验特色或创新

相对传统实验，本实验形式具有形式新颖、内容生动、主线关联的鲜明特色：（1）根据实验要求，学员自主设计实验电路，增加预习主动性。（2）电路结构、参数具有自主性，增加了实验的趣味性，也避免抄袭数据现象。（3）进阶式实验内容设计，便于根据不同教学对象提出不同要求。（4）先做后讲的教学方式，更好地发挥学生主观能动性。（5）理论联系实际，让学生学会把书本上的电路转变成实际电路。（6）改变传统验证性实验的手段，增加了验证性实验的难度。