电子电路实验教学的改革探索

王芳　张燕　乔泽鹏

摘要：大学理工科专业的电路知识包括电路分析、数字电路、模拟电路等内容，实验教学有利于学生消化理解理论知识，提高动手实践能力，本文根据笔者多年的教学经验，主要分析了电子与电路课程改革的背景，阐述了电子电路教学中存在的问题，以及面向工程教育的电子电路教学改革的主要措施、教学手段的改革及创新：对课程的设计进行改革，扩充知识点，提升学生的综合能力;合理利用实验学时，注重实践操作，完善实验内容，将教材枯燥的理论知识与实验教学相结合，调动学生的主动性及创新性。

关键词：电子电路  实验改革  课程设计

1 引言

电路是理工科许多专业（电子、通信、机电、计算机应用、网络等等）的基础理论课。实验实训教学与专业理论教学是该课程相辅相成的不可分割的两个部分，实验教学有利于学生消化理解理论知识，提高学生动手实践能力，促进学生创新，但传统的实验教学环节较为机械刻板，难以达到教学目的。

在新时期新工科的背景要求下，电路课程的教学重点不可逆转地向实验实训教学倾斜，在应用型本科院校中尤为如此，因此势必要对实验课程进行改革，同时不论是专业课教师还是专职实验员，提高自身实验实训素养，加强实验实训教学势在必行。知识内容广而难，如果仅仅是进行理论教学，学生对电路知识进行全面的掌握和应用，需要通过电路实验教学和实训结合，促进学生对实验技能和知识内容的理解和掌握。本文通过对电路实验进行讲解、设计和实训进行有机的结合，实现教学-实验-实训一体化的电路实验教学。

2 电子电路实验教学中存在的问题

在实验课程的长期教学过程中，通过对对象、时间和方式的分析，发现主要存在以下几方面问题：

（1）电路实验在教学大纲中，一般安排在大一学期开设，是大一新生入校后进入专业实验室开始学习的第一门实验课程，同样也是学生接触到的第一个与工程实践相关的课程，由于各地高中教育水平和应试要求的不同，导致大一学生的文化基础水准参差不齐。相同教的学内容，有的学生轻松接受，有的学生迟迟无法完成实验教学内容。同时，不同专业对课程需求不同，会安排出不同课时的实验课，有的专业课时为24学时，有的仅为8学时。针对不同专业学生的需求，如何安排实验内容以方便与其后续专业课程衔接，以及如何培养学生的自主学习、自主设计能力和工程思维尤为重要。

（2）传统的实验教学一般以验证性实验为主，所使用试验箱电路设计基本已经完成，学生按照实验原理图或者实验步骤，轻松的接几根线，记录一下数据就算完成实验，对实验面板后的基本器件缺少直观了解，更缺乏自我设计电路原理图，自行搭建电路的锻炼能力。同时由于实验课时较少，管理较宽，学生往往认为只有理论课才需要提前预习，实验课只是用来验证一下所学的理论，导致实验课的过程变成走过场。且大多数学生对课后实验报告撰写的态度也不认真。预习的效果一般，导致缺少预习报告，对实验中的理论计算和原理往往忽视，这样就达不到以实验来巩固理论知识，以实验来带动自主学习，以实验来活跃学生思维的目的。因而导致学生中存在不同程度重课堂轻实验的倾向。

（3）目前，电路实验依靠购买的集成的实验台，而实验室的实验箱过于追求“一箱多功能”，即同一个实验箱可以完成多种课程的实验，这虽然提高了实验箱的利用效率，但过度使用，导致设备的损坏概率增加。实验箱的各种按钮和大小插孔在多次使用后会出不同程度的损坏，导致学生在进行实验时实验结果不准或实验失败等问题。

3 创新一体化的电路实验教学设计

针对以上存在的问题，电路类实验教学可以采用由浅入深、由基础到综合、由理论到创新的渐进式教学方案，引导学生从基础入手，在“做中学”的实践学习教学模式。开发学生实验管理平台，强调学生为主体，教师组织引导学生，学生选择时间段自主完成实验，增强实验课程的灵活性、减轻教师负担的同时培养学生的学习动手能力和自我约束能力。

3.1 分层次实验设计

将实验内容分为验证型、综合、设计型和开放实验三个层次：

（1）验证型实验：验证型实验对于学生在巩固基础理论知识、培养基本实验技能、锻炼严谨科研作风等方面发挥了重要的基础性作用。通过本阶段学习使学生学会如何发现问题、总结规律，并对实验感兴趣、渴望进实验室动手实践。此部分实验应重视实验仪器的使用指导。在日常教学活动中，可由学生通过实验管理系统自行完成，学生可以在实验管理系统上通过观看视频演示，掌握好相关的实验技能与仪器使用方式，进行电路连接，在线填写实验数据，进行相应的仿真等自主灵活的在课下完成。

（2）设计型、综合型实验：学生掌握基础理论知识和实验技能后，即可进入设计型、综合型实验的学习。对于这类实验课题，我们可以采用问题情境的教学方法，将问题抛给学生。教师给出实验设计要求，引导学生以小组为单位进行试验、思考、分析与总结，由学生自主设计实验电路、拟定实验步骤、选择仪器设备、自行完成实验，记录相关实验数据、分析实验结果等。该类型实验过程能充分调动学生主观能动性，引导学生的独立思维，锻炼学生实践能力。

（3）开放实验：开放实验一般针对高年级的学生的课程设计，实验室尽可能提供各类实验器材;学生可以选择自己感兴趣的课题进入实验室开展自主学习和实践探索，通过组队协作，一起探讨、研究、解决问题，这种模式既培养了学生的实验实践能力，又锻炼了学生组织协调、综合设计能力。

3.2 完善和充实实验教材

实验教材的编写也是电路实验教学改革工作中的一项内容，以前的实验指导书的内容比较老套，而且实验项目种类也比较少，并不能满足学生的实践学习需求，应针对不同专业学生需求，对不同类型的实验进行进一步的分类和设计，在教学过程中要有不同的侧重，实验项目适当增添一些创新性的实验内容，丰富电路实验教学内容。

4 结论

电路在理工科院校中具有非常重要的地位，在实验环节中，让学生对知识进行灵活的运用，充分调动学生的积极性，培养学生的创新意识及动手能力是我们教学的目标。

对理论知识的融会贯通，需要通过各层次实验的结合，来促进学生对实验技能和知识内容的理解和掌握。本文通过对电路实验进行分层次设计，将实验和实训进行有机的结合，实现教学-实验-实训一体化的电路实验教学。在教学过程中，教师需要根据学生的认知情况制订实验目标，对学生进行科学的指导，并引导其进行讨论，学生选择好实验器材，根据试验目标设计实验电路图，对试验结果进行科学的评估，实现课堂的翻转。这样不仅让学生学会了知识，同时还有利于提高学生的逻辑能力、观察能力以及表达能力，引导其积极地参与教学活动。从教学实践中体会到，翻转课堂为课堂教学“增加”学时、拓展更多的知识提供了可能。

参考文献

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[2]王侃，盛智勇，吴小林等.新形势下工科专业基础课程实验教学改革探索——以电路分析实验课程為例[J].教育现代化，2019，48：55-56.

[3]杨晓邦，张素妍.电路实验教学的改革与实践[J].科技信息，2013，07：206-207.

基金项目

全国高等院校计算机基础教育研究会计算机基础教育教学研究项目（ 编号：2018-AFCEC-171）。

作者简介

王芳，女，1985年3月11日出生，天津人，信息工程学院教师，讲师，硕士研究生，主要研究方向为硬件设计、网络通信，2009年9月至今在北京科技大学天津学院工作。张燕，女，1989年10月出生，河北邢台人，信息工程学院教师，助教，硕士研究生毕业，主要研究方向为电子与通信工程，2016年3月至今在北京科技大学天津学院工作。乔泽鹏，男，1995年出生，山西大同人，电工电子实验室实验员，助教，本科毕业，主要研究方向为电学，2019年8月至今在北京科技大学天津学院工作。