设计性实验教学法在电路分析实验教学中的探索论文

设计性实验教学法在电路分析实验教学中的探索论文

　　论文摘要：电路实验是电专业一门重要的基础实验课。采用设计性实验教学对于激发学生的学习积极性，培养学生的创新意识，增强学生的动手能力和创造力有着重要的作用。通过设计性实验，使学生的工程设计能力和创新能力得到提高，为后续专业课的学习和实践打下良好的基础。

　　论文关键词：电路实验,设计性实验,创新能力

　　实验教学是高校教学工作的重要组成部分,实验教学的目的不仅是让学生通过实际操作，来提高分析和解决实际问题的能力，而且还是培养他们的创新意识、创造性思维习惯和创新人格的重要途径。加强实践、实验教学,着力培养理论基础扎实、创新精神和实践能力强、综合素质高的应用性人才是新时期高校面临的首要任务。

　　电路分析作为电类专业的一门专业基础课，多年来已形成了一整套的传统实验。这些传统实验对培养学生的基本实验能力、科学作风和巩固所学理论知识无疑是基本的、重要的。但也普遍地存在着一些问题，教学内容往往只注重理论验证性的实验，忽略对学生创新能力的培养。学生参与程度低，不利于调动学生的主观能动性。为适应当今高等教育发展的要求,培养更多的具有高素质的电子信息类人才,这种模式必须改革。通过多年的电路实验教学模式的实践和探索,我深刻体会到,创新来源于思维的独立性，而设计性实验不仅有利于学生独立思考和主体作用的发挥，也有利于学生的个性发展，更有助于提高学生的学习积极性、创造性,使学生对知识的掌握更加坚实牢固。设计性实验是培养学生实验设计能力和创造性思维能力的有效途径。

　　电路分析通常是学生学习到的第一门专业基础课，刚刚接触到专业基础课，学生还缺乏系统的电子电路知识和基本的动手实验能力，更缺乏活跃的设计思维能力，因此在实验教学中应采用循序渐进的教学方法，最初的一、两个实验应采用传统的实验教学方式，例如：基尔霍夫定律的验证，线性电路齐次性定理和叠加定理的验证这种验证型实验，实验内容不要安排过多，目的是使学生通过这些验证性实验，掌握一些基本的实验方法、常用仪器仪表的使用以及误差理论、实验报告的撰写等等，从而强化学生的基础实验技能。待学生掌握了常用电路实验设备的原理和具体的使用方法，具备了一定的实验技能之后，再逐步加入设计性实验的内容。可将设计性实验分为两个层次：一是在每个基本实验中扩展一些小型设计性实验。扩展设计性实验与相应的基本实验内容应有相关性，让学生学会联想，在已有的基础上进行设计和独立完成实验，体现创新意识，使学生的创造潜能受到激发。比如在集成运算放大器的线性应用的实验中，让学生先对一个加法电路给定的一组输入信号测试输出信号，从而验证加法功能。之后再让学生自行设计一个减法电路，并通过数据进行验证功能，通过对集成运放电路的线性应用的理论学习，学生很容易画出完成设计要求的电路图，但同时还要给出运放外围电路的所有电阻的参数，这将是学生在自行设计中面临的新问题，在电阻元件的最优选择中，使学生对一个完整电路的设计过程有了初步的体会和认识，为后续的独立的设计性实验的进行打下了基础。二是开设内容相对独立的设计性实验。独立的设计性实验要求学生综合所学的理论知识和专业技能，剖析具有一定深度和工作量的小课题，搜集材料，设计方案。这对学生的理论知识和专业技能水平有一定的要求，所以独立的设计性实验通常在电路课程的学习接近尾声阶段安排，学生这时已经掌握了课程的大部分内容，有了理论和实验的基础的准备，学生就可以调动整个课程的各个环节，这样既可培养学生解决实际问题的能力，又可避免开始时学生一筹莫展的局面。教师不在实验指导书中列出设计性实验内容、实验步骤与实验方法，仅简单介绍一下实验原理，然后下达实验任务、预习要求以及推荐使用的仪器设备。学生在实验课前根据所下达的实验任务及现有的实验器材，自行设计实验线路及实验步骤，这样学生就会经过充分的实验预习之后参加实验。为便于学生预习，下达实验任务书的同时，给出每个实验规定的阅读材料。由于实验中会有些仪器设备学生以前未曾使用过，为此，在实验之前需要介绍常用电路实验设备的简明原理和具体的使用方法技巧，这样使得学生的知识面扩大了，充分地调动了学生做实验的积极性、主动性，有利于创新精神的培养和个性发展。设计大实验，对培养学生的动手能力十分重要。在实验课上，因为没有现成的书本供预习(只是一些参考资料)，更没有现成的实验步骤或者是其它同学的实验结果供参考。学生自由度大，他们在实验时兴趣就大，积极性就高。虽然内容分散，教师较难管理，但学生会认真实验，教学秩序会很好，仪器损坏情况通常就会很少发生。实验完成后，要进行书面总结和口头报告交流。这样的教学模式使学生开阔了眼界，活跃了思路，提高了动手能力，锻炼了分析问题和解决问题的本领。有的同学实验虽然失败了，但也可以从失败中总结经验教训，印象会更加深刻，比一次常规的顺利的实验会收获更大，这部分同学会感到这才是真正的实验。实验教学由以前教师排好实验、准备好仪器、学生来做实验的状态，过渡到学生在教师指导下自己设计方案来完成实验，从而达到培养学生的综合思维和创造能力的目的。

　　在传统的设计性实验中，学生常常受到元器件的限制和固定的实验设备的束缚而改变实验设计思路，也不可避免地存在许多错误和不足，致使电路调试费时费力，甚至会引起元器件和仪器设备损坏等问题，导致设计性实验不能达到预期效果。这就需要将计算机仿真技术引入电路实验，如Multisim软件，这样学生在仿真时由于不顾虑因接错电路而导致器件和仪器的损坏，就可以放心大胆地连接电路，大大地激发了学生的创新意识和能力，教师应着重引导学生对一个实验尝试多种电路，比较优缺点，选择合适的方案，比较仿真软件的分析方法、测量方法与硬件电路的异同以及测量结果的差异，引导学生去发现问题;学生不仅可以充分利用仿真实验软件对数据采集、存储、分析、处理、传输及控制的强大功能，对方案进行论证、选定和电路的设计，而且可以随时改变电阻的阻值、电容的容量、集成电路的型号参数等来调整电路。使之更好地逼近设计要求，得出较为理想的设计电路。不仅如此，学生还可以根据要求输出电路的测试参量或波形，作为真实电路调试的依据或参考。当系统仿真满足技术要求后，再按照仿真电路装配实际电路进行调试，仿真技术与传统技术相结合，从而培养和提高学生工程设计能力和创新能力。

　　通过设计性实验的开设，丰富了学生的想象力和创造力，提高了学生做实验的自主性，打破了学生实验时按照规定好的实验电路、实验步骤做验证性实验的方法，真正使学生成为实验课的主体。一些学生在完成实验报告的同时，还能写出实验设计与研究小论文，所以是培养学生日后实际工作能力的有效途径之一。经过设计性实验的锻炼，学生考虑问题更周密，解决实际问题的能力更强，实验报告也更规范。

　　在具体实施设计性实验的教学过程中，应以专职的具有较高水平的实验教学人员为主导，在整个实验教学过程中教师要加强实验指导，设计性实验的选题强调知识的综合性、设计性、前沿应用性;注重实验手段与实验方法的科学与先进性，指导老师对典型问题应进行集中讲解，并和学生一起讨论以开拓思路，启发他们分析问题，指明注意事项和设计疑难点，对基础差的学生不妨提供必要的技术支持。实验中重点辅导学生高新技术运用，实验过程中出现问题，提示检查和排除故障的方法，引导启发学生自己解决问题。每组实验完成后教师检查结果并随意抽一个同学进行讲解，这样可避免少数学习差的同学光看不做，充分调动每个同学的积极性。为了让不同爱好、不同程度的学生可以选择自己喜欢的题目，最大限度地激发学生的创造性，题目应当更多地取材于教师课题中有实际应用价值的小系统。为了充实教学内容，尽可能地增加学时的信息量，拓宽学生的知识面，激发他们的求知欲，任课教师必须不断学习，提高自身的学术水平和教学水平，以保证好的教学效果和教学质量。

　　在评价学生掌握知识程度上，在提倡素质教育的今天，对学生的实验成绩作出一个客观评价尤为重要。由于设计性实验能够考察出学生知识的综合运用能力、创新程度，所以应加大综合设计性实验成绩在整个实验成绩中的权重，同时也应加大实验成绩在本课程成绩的权重，从而激发学生的实验兴趣，并且鼓励学生在实验中有所创新。以往的学生实验成绩多数都是教师根据实验报告及印象给出，从而使学生得出一个结论:实验做好做坏结果差别不大。这样就使差的学生更加懒惰，也挫伤了好学生的学习积极性。所以应建立新型实验教学考试与考核模式，客观公正地评价学生的实验水平。电路实验的考核应以平时成绩为主。尤其是设计性实验的考核应注重的是实验的过程而不是单纯看实验的结果是否正确，设计性实验成绩可由三部分组成：实验预习占20%，这部分成绩可根据学生的实验设计思想及问题的提出和解决的方案、方案的可行性分析等情况给出；实验操作过程占40%，实验过程中教师根据学生实验完成的情况、实验的方法的最优程度、实验的态度等当场给出这部分成绩；实验数据处理及总结报告占40%，根据学生的实验报告包括实验数据处理情况、实验现象的总结及体会等给出这部分成绩。

　　几年来通过对电路实验教学的不断探索，电路实验的教学效果不断提高，设计性实验的开设，使得学生的基本理论和专业知识得以巩固并且培养了学生综合应用、独立分析和解决实际问题的能力，为后续课程的教学打下了良好的实践基础。但在实验教学环节中还难免存在一定的不足，需要我们进一步的积极探索，逐步完善以适应培养具有综合素质的应用型人才的需求。

　　参考文献

　　1 胡 皓,电工学实验教学中创新能力的培养.现代技能开发[J],2002年08期

　　2 洪秋媛赵顺东,电路实验教学的改革与探索.实验室科学[J],2004年第03期

　　3 郑富龙,仿真实验与传统实验的教学探索。实验室研究与探索[J],2005年第09期。

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