“电子电路综合实验”课程中创新性开放实验项目建设

盛苏英

摘    要：文章通过提升“电子电路综合实验”课程中实验项目的教学内涵、完善创新性开放实验项目的教学模式、改进“电子电路综合实验”课程实验项目过程化管理，以“微型电风扇系统设计”为实验设计案例，开展了“电子电路综合实验”课程中创新性开放实验项目建设的探索与实践工作，以此保障其创新性开放实验项目建设的正常、有效开展。

关键词：“电子电路综合实验”课程；创新性；开放实验

中图分类号：G642      文献标识码：A      文章编号：1002-4107（2023）08-0075-03

一、引言

“电子电路综合实验”作为电气类专业教学体系中的专业基础实践类课程，本着持续改进的理念，以工程教育为目标深入研究满足工程认证标准要求的创新性开放实验项目建设已势在必行。如何有效建设“电子电路综合实验”课程创新性开放实验项目，如何推进“电子电路综合实验”课程教学不断创新和发展，培养出具有专业素养、实践能力和创新精神的人才，是高校开展实验教学改革亟待解决的问题[1-2]。

通过调研发现，目前“电子电路综合实验”课程中创新性开放实验项目的建设仍存在诸多问题：（1）现有的

“电子电路综合实验”中实验项目来源单一，创新性项目更是凤毛麟角；（2）虽然考虑了学生毕业达成度要求，但

复杂工程应用背景有待加强，另外，实验项目的更新速度与日新月异的电子电路发展技术脱节，难免造成“一对

照，还差一点儿”的窘境[3]；（3）日益缩减的实践课时数，使“电子电路综合实验”课程教学效果不理想，特别是实践周与考试周的“不期而遇”，使实验教学效果“雪上加霜”；（4）在现有的“电子电路综合实验”课程教学过程中，学生对教师仍抱有依赖思想，最有“激情”的是教师，实验室里经常会出现貌似来“听听评书、连连线”的学生[4]；（5）学生在开放实验室“随心所欲”，缺乏有效的监控机制和评价标准，缺乏实验过程的监督和评估[5- 6]。为了有效建设“电子电路综合实验”课程创新性开放实验项目，南通大学电工电子实验中心，从提升实验教学内涵、完善实验教学模

式、改进实验项目过程化管理3个方面开展实验项目的研究与实践，采用开放式实验模式，提供良好的实验条件和支持措施，鼓励学生参与实验并发挥创新精神，为“电子电路综合实验”课程创新性开放实验项目建设的顺利

推进“保驾护航”，保障其取得较好的教学效果。

二、创新性开放实验项目建设

1.“电子电路综合实验”课程是通过一个以工程实践

或社会生活为背景的电子电路的研究、设计与实物搭试，使学生将已学过的“电路分析”“数字逻辑电路”和“模拟电子线路”等课程理论和相应的实验课程知识综合运用

于电子电路的设计中，通过实践训练和创新研究，培养学生的实践能力和创新精神，为后续课程的学习及今后从事相关的工作做好准备。

教学团队从自研课题、电子设计竞赛命题、课外科技作品、教师纵向课题、企业研发课题和学科发展衍生角度深挖掘，多渠道综合、严格筛选，形成一批具备创新性、实践性、可操作性和发展潜力的开放式“电子电路综合实

验”课程项目，并关注工程应用背景、学科发展动态和生产实际需求，实时进行内涵提升，同时，“开放实验教学资源系统”实现了创新实验项目资源的共享和整合，设计流程如图1所示。

2.按照工程教育专业认证的要求，教师做好“点灯人”和“引路人”，创新教学方法，引导学生以积极主动的心态投入课程的实践学习中，建立开放式、引导式、探究式的“开放设计+实验室调试”“理论+实验+探究”“微视频+讨论+动手”等“电子电路综合实验”课程项目教学模式（图2）。转变“电子电路综合实验”课程授课教师的教学观念，强调学生的“践行者”主体地位、教师的“引導者”主导地位，建立完善的创新性开放实验项目的教学模式。

3.建设开放式网络化“电子电路综合实验”课程项目管理平台，把握项目申请（提交任务书）、专家评审、项目立项（提交方案）、软件仿真设计、中期汇报、硬件发放、硬件搭试、项目答辩评审、项目结题、资料上交等环节的全面监管，实现对在研创新性实验项目的过程化监管（图3）。

三、实验设计案例：微型电风扇系统设计

以“微型电风扇系统设计”为实验设计案例，从创新性开放实验项目设计、实验教学开展、实验项目结果展示3个方面介绍该实验项目的建设实践。该项目来源于社会生活实践，综合电路和电子技术知识，采取开放式实验教

学，鼓励学生进行创新设计并拓展创新功能。

（一）实验项目设计

该实验项目设计一个微型电风扇系统，通过“风速”“风种”“定时”功能键的选择，实时显示电风扇当前工作状态，并控制风扇电机相应运作。系统包括3部分结构：操作面板、控制逻辑电路和风扇电机控制。

系统总体框图如图4所示，在控制面板上有“按键”和“风速、风种、定时指示灯”；控制逻辑电路包括“消抖动电路”“脉冲控制电路”“状态锁存电路”“风速控制电路”“风种控制电路”“单稳态定时电路”和“秒脉冲及分频电路”；“风扇电机控制电路”主要用来控制风扇运行。

控制面板上设有“风速、风种、定时和停止”4个按键，以及“风速、风种、定时”3个数码管。按动“风速”按键可以循环切换5种风速，风扇由慢到快转动；按动“风种”按键可以循环切换3种风种，其中，“正常风”指电风扇连续运转，“自然风”指电风扇转4 s停4 s模拟产生自然风，“睡

眠”指电风扇转8 s停8 s模拟产生轻柔的微风；按动“定

时”按键可以循环切换定时时长，即无定时、定时0.5 h、定时1 h和定时3 h。

控制逻辑电路中设计的“消抖动电路”消除按键引起的毛刺，以实现一次按键产生一个升降沿；“脉冲触发电路”以实现只有按“风速”键才能启动电风扇，启动后按“风速”键可由慢到快循环选择5种风速状态，按“风种”键可循环选择3种风种状态，按“定时”键可循环选择4种定时状态，电风扇运行状态通过“状态锁存电路”进行锁存并数码显示；“风速控制电路”将5种风速状态与电

风扇的转速建立连接， “单稳态定时电路”利用4种定时状态信号选择单稳触发器产生不同的定时信号，而“风种控制电路”由风种状态信号选择产生连续风、自然风还是睡眠风信号。

“风扇电机控制电路”将风速、风种、定时3个控制模块的输出结合到一起，共同控制电机运转。

（二）实验教学开展

将开放式、引导式、探究式实验教学贯穿实验的始

终。在选题阶段，教师引导学生自主学习、查阅资料，提交项目任务书；在项目立项提交阶段，教师引导学生利用所学知识进行多种方案设计，鼓励学生多种设计思路碰撞，形成百花齐放式的实验方案；在软件仿真设计阶段，鼓励学生选用合适的软件进行仿真；在硬件搭试阶段，引导学生自主排除故障，发现问题、协调合作、探究分析，自行解决问题；在项目验收答辩环节，引导学生综合分析，“学有所悟、学有所得”。

等问题）；要求学生上传实验软硬件的操作、实验故障的排除，以及实验现象的展示等微视频，特别期待看到学生实验过程中探究式的方案微调、实验故障清除等“每个实验细节、每次闪亮火花”。

在实验答辩评审环节，注重培养学生相互协作、沟通和交流的能力，不仅提高学生参与实验的信心和热情，同时增强学生主动参与实验、设计实验、创新实验的意识，使学生真正成為实验的“主体”。

（三）实验项目结果展示

只有完成软件仿真设计、通过中期汇报的学生，才能发放硬件，进入硬件搭试环节。在硬件搭试环节中，鼓励学生3人一组、自行组队，各人分担完成风速、风种、定时控制功能，并能整体联调实现电风扇控制，从而增强学生的自主意识，培养学生的“一荣俱荣、一损俱损”协同配合能力。

如图5所示，3块面包板从左往右分别实现风速、定时和风种控制；联调时，3块面包板的风速、定时和风种控制信号接至左边面包板左侧的“风扇电机控制电路”，实

现电风扇的控制。

四、实验教学取得的有益效果

电工电子实验中心开展“电子电路综合实验”课程中创新实验项目建设，不仅能提高学生的实践能力和创新思维，帮助他们更好地适应未来的工作和生活，成为具有综合素质和创新精神的专业人才，而且充分调动教师的积极性，教学与科研相互融合、滋养，让学生成为最大收获者，也充实创新实验项目内涵，为开拓创新教育模式提供一种新的思路。正如学生在实验报告中所说的，“真正

利用开放式网络化“电子电路综合实验”课程项目管理平台，实现项目全过程化监管。把握“方案设计”“软件仿真”和“硬件搭试”环节的微视频汇报，要求学生录制好开放实验项目的实验内容、设计方案、软硬件准备如何验证的微视频（回答好“做什么”“怎么做”“为什么这么做”

体会到学以致用的开放实验真谛，引导我们在做中学、学中做、边做边探索，提高了我们的创造思维和工程实践能

力，培养了严谨的科学态度和不断探索进取的毅力，锻炼与人沟通、团队协作能力”。实验指导教师对历届学生自拟的实验项目啧啧称赞，对学生设计的“百花齐放式”方案，面对故障时勤于思考、勇于探索的精神连连夸奖，感叹学生实验素养的连年提升。同时，实验室管理人员也真真切切地感受到了学生日益高涨的实验热情，进入实验室的学生多了，而实验设备损坏却少了，开放实验项目真正起到了事半功倍的效果。

五、结束语

文章通过提升“电子电路综合实验”课程的实验项目教学内涵，完善实验项目教学模式，以及改进实验项目管理，以“微型电风扇系统设计”为实验设计案例，开展了“电子电路综合实验”课程中创新性开放实验项目建设的探索与实践，以此保障“电子电路综合实验”课程的创新性开放实验项目建设的成效，培养更多具有全面素质和创新精神的专业人才。

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编辑∕丁俊玲