淺談電子線路設(shè)計性實驗教學(xué)過程的精細(xì)化管理

淺談電子線路設(shè)計性實驗教學(xué)過程的精細(xì)化管理〔〕:

摘要：電子線路設(shè)計性實驗是在根底性實驗之后開設(shè)的具有較強(qiáng)獨立設(shè)計性的綜合實驗。針對設(shè)計性實驗的教學(xué)目的和特點，提出在指導(dǎo)教師教學(xué)內(nèi)容準(zhǔn)備工作、試驗過程指導(dǎo)及課程評價指標(biāo)體系等方面實現(xiàn)精細(xì)化教學(xué)過程管理，并舉例說明通過精細(xì)化管理，能有效地促進(jìn)學(xué)生后續(xù)科研動力。

關(guān)鍵詞：設(shè)計性實驗；教學(xué)過程；精細(xì)化管理。

本文引用格式：吳耀德，等.淺談電子線路設(shè)計性實驗教學(xué)過程的精細(xì)化管理[J].教育現(xiàn)代化,2022,7(36):187-189.

DiscussionontheFineManagementoftheExperimentalTeachingProcessofElectronicCircuitDesign

WUYao-de,HOUZi-yue

(SchoolofPhysicsandOptoelectronicEngineeringofYangtzeUniversity,JingzhouHubei)

Abstract:TheElectronicCircuitDesignexperimentisaprehensiveexperimentwhichhasstrongindependentdesignafterthebasicexperiment.Accordingtotheteachingaimandcharacteristicsofthedesignedexperiment,itisproposedtorealizethefineteachingprocessmanagementintheaspectsofteachingcontentpreparation,experimentalprocessguidanceandcourseevaluationindexsystem.Examplesaregiventoillustratetheeffectivepromotionofstudents"motivationforscientificresearchthroughthemeticulousmanagement.

Keywords:Designexperiment;Teachingprocess;Finemanagement

一引言

電子線路實驗課的教學(xué)內(nèi)容包含根底性實驗、設(shè)計性實驗，其中設(shè)計性實驗通常在一系列根底性實驗開設(shè)之后進(jìn)展。設(shè)計性實驗要求學(xué)生可以根據(jù)設(shè)計目的自行設(shè)計實驗電路，組織實驗步驟，記錄測試數(shù)據(jù)，分析是否實現(xiàn)目的功能，進(jìn)一步修改調(diào)試電路等。相對于根底性實驗，設(shè)計性實驗教學(xué)的目的是培養(yǎng)學(xué)生運用綜合知識分析和解決實際問題，到達(dá)初步的科研才能，為后續(xù)的課程設(shè)計、畢業(yè)設(shè)計、以及科學(xué)研究打下良好的根底【1】。目前，大多數(shù)電子線路設(shè)計性實驗工程有相應(yīng)的實驗指導(dǎo)書，學(xué)生在完成設(shè)計性實驗時，往往根據(jù)指導(dǎo)書撰寫實驗報告，進(jìn)展實驗步驟，與根底性實驗的過程沒有較明顯的差異；而實驗指導(dǎo)教師大多采用粗放式管理來指導(dǎo)學(xué)生試驗，主要包括按部就班的檢查設(shè)計報告，指導(dǎo)學(xué)生實驗過程，最后查看結(jié)果，給出成績。整個教學(xué)過程未能充分表達(dá)出設(shè)計性實驗的特點和作用。如何到達(dá)設(shè)計性實驗的教學(xué)目的、發(fā)揮其特點，需要對教學(xué)過程各個環(huán)節(jié)做到精細(xì)化管理。

二指導(dǎo)教師應(yīng)精心做好設(shè)計性實驗課的準(zhǔn)備工作

準(zhǔn)備工作涵蓋教學(xué)內(nèi)容的選定、對學(xué)生學(xué)情的理解以及采用的教學(xué)方法。在準(zhǔn)備過程中，教師應(yīng)充分表達(dá)主導(dǎo)性作用，根據(jù)學(xué)生在根底性實驗中的才能表達(dá)，精選教學(xué)內(nèi)容、準(zhǔn)確采用多種教學(xué)方法，引導(dǎo)不同才能的同學(xué)共同完成設(shè)計任務(wù)【2】。

〔一〕精選教學(xué)內(nèi)容

教學(xué)內(nèi)容的選定要注重設(shè)計性實驗與根底性實驗之間的銜接，既不能把設(shè)計性實驗工程訓(xùn)練的知識點選定得過于單一，又不能片面的把內(nèi)容設(shè)定得過于綜合，要考慮到難度相對于根底性試驗的遞進(jìn)性，可以圍繞兩至三個已經(jīng)完成過的根底性實驗內(nèi)容，將其有機(jī)結(jié)合并擴(kuò)展，讓學(xué)生既覺得熟悉又感到陌生，有一種探其終究、躍躍欲試的動手欲望。因此，選定好一個適宜的設(shè)計性實驗內(nèi)容，其良好的教學(xué)效果已經(jīng)可以預(yù)見。例如：在根底性試驗中已分別完成了計數(shù)器實驗、譯碼顯示電路實驗，選定設(shè)計性試驗工程時可以將兩者結(jié)合，提出設(shè)計一交通燈控制電路。該設(shè)計把計數(shù)器、譯碼顯示電路以及相應(yīng)的控制電路結(jié)合在一起，既包含所學(xué)知識，又貼近生活實際，而且增加了控制電路局部的設(shè)計，具有一定的挑戰(zhàn)性，可以充分調(diào)動學(xué)生通過設(shè)計電路解決實際問題的積極性。

〔二〕對學(xué)生學(xué)情的精準(zhǔn)把握

學(xué)生學(xué)情是指學(xué)生在根底性實驗中的動手才能、思維活潑程度，以及是否具備初步的設(shè)計才能。一般來講，學(xué)生來自不同地域，不同學(xué)校，其動手操作才能有較大差異。在前期的根底實驗過程中，有的同學(xué)由于參加過電子競賽，大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)工程等，操作才能明顯優(yōu)于別人，而很多同學(xué)連電子器件特性、示波器的使用等都不熟悉，對較復(fù)雜電路的設(shè)計、多功能測試儀器的使用更加茫然不知所措。指導(dǎo)教師應(yīng)該細(xì)致考慮到個性的差異，對不同才能的同學(xué)有不同層次的設(shè)計要求，保證每一位同學(xué)都能順利地完成任務(wù)。例如，在前面提及的交通燈控制電路設(shè)計中，對才能較強(qiáng)的同學(xué)要求完成十字路口四向交通燈設(shè)計，對才能欠缺的同學(xué)，可以只要求完成單向交通燈設(shè)計，這樣對控制電路要求就相對弱化較多。另外，實驗分組時注意到要將才能差異較大的同學(xué)合理組合，讓才能較弱的同學(xué)感到和動手才能強(qiáng)的同學(xué)一組，有一種平安感，對完成實驗充滿信心【3】。

〔三〕精心選用教學(xué)方法

教學(xué)過程需要從實驗技能的提升、實驗方法的純熟把握以及情感態(tài)度、價值觀三個維度來精細(xì)設(shè)計，要充分表達(dá)學(xué)生的"主體";性和指導(dǎo)教師的"主導(dǎo)";作用。學(xué)生的"主體";性表達(dá)在獨立地考慮、探究與解決問題；教師的"主導(dǎo)";表達(dá)在教師創(chuàng)設(shè)問題情境；激發(fā)學(xué)生興趣；引導(dǎo)學(xué)生考慮。在設(shè)計教學(xué)過程時教學(xué)方法的精準(zhǔn)選用就要求指導(dǎo)教師充分發(fā)揮教師的主導(dǎo)作用，注重解決學(xué)生理論知識掌握程度、動手才能的現(xiàn)狀與其預(yù)期開展需求之間的矛盾。比方，對設(shè)計過程問題不大的同學(xué)，師生之間可以采用討論，研究的方式來處理遇到的問題，能極大地調(diào)動學(xué)生的積極性；對困難重重的學(xué)生，教師以增加原理講述和直接指導(dǎo)設(shè)計圖紙、指導(dǎo)測試等過程幫扶的方式來教學(xué)，讓這一局部同學(xué)感到教師的關(guān)心和期望，并逐步建立學(xué)習(xí)電子線路的興趣。

三注重對學(xué)生設(shè)計實驗過程各節(jié)點階段的精細(xì)化指導(dǎo)

設(shè)計性實驗突出學(xué)生主體性，但不是完全讓學(xué)生去探究；教師的臨場指導(dǎo)雖然不同于根底性實驗的事無巨細(xì)，提倡教師粗放式指導(dǎo)，但是在實驗的各關(guān)鍵節(jié)點階段還是要求指導(dǎo)精細(xì)到位。

1.在學(xué)生設(shè)計電路圖之初，要及時發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)的問題，幫助解決，以防學(xué)生多走彎路。例如，設(shè)計中需一時鐘源電路，假設(shè)采用正弦波振蕩電路加波形變換電路可以實現(xiàn)，但電路復(fù)雜且難以調(diào)試，假設(shè)采用555多諧振蕩器那么電路精簡易調(diào)。

2.在學(xué)生選用器件時，要引導(dǎo)他們養(yǎng)成查閱器件手冊的習(xí)慣。在以往的根底實驗中，器件往往已經(jīng)給出，無需選擇，但設(shè)計電路時，卻要面臨各種功能，不同型號的元件的甄別。教師在現(xiàn)場應(yīng)及時提醒學(xué)生考慮各項參數(shù)指標(biāo)，選用正確的器件，否者，器件一旦組裝再更換，既消耗時間和精力，又容易損毀器件，讓學(xué)生遭受較大的挫折感。

3.在學(xué)生組裝調(diào)試電路時，教師注意觀察學(xué)生連線是否錯誤，選用的信號是否適宜，是否分部測試，技術(shù)指標(biāo)是否符合要求等等。一般學(xué)生都急于完成電路組裝，準(zhǔn)備享受成功的喜悅，往往是事與愿違。這時，教師的及時指導(dǎo)如同雪中送炭。例如，設(shè)計"籃球30秒計時電路";，該電路由時鐘脈沖產(chǎn)生電路、加減計數(shù)電路、譯碼顯示電路、邏輯門控制電路組成。局部同學(xué)統(tǒng)裝統(tǒng)調(diào)，結(jié)果電路顯示異常，功能無法實現(xiàn)，面對復(fù)雜的電路連線，大家無從下手，消耗大量時間。教師應(yīng)及時指導(dǎo)，提示同學(xué)將電路各個功能塊分割，逐一驗證，引導(dǎo)學(xué)生主要對計數(shù)電路、控制電路兩個易犯錯誤的局部進(jìn)展分析查找。這種精細(xì)化的指導(dǎo)讓學(xué)生很快明確解決問題的重點，有了詳細(xì)的目的，保證了實驗的順利進(jìn)展。

四建立電子線路設(shè)計性實驗精細(xì)化的評價體系

一般實驗的教學(xué)評價包括實驗操作、實驗報告及考勤三局部，過于宏觀、籠統(tǒng)?，F(xiàn)代的教育理念倡導(dǎo)以評價促進(jìn)學(xué)生的開展，使每一位同學(xué)通過評價可以發(fā)現(xiàn)自己的長處，強(qiáng)調(diào)過程性、開展性、多元化的評價體系。電子線路設(shè)計性實驗應(yīng)注重在以下幾個方面構(gòu)建精細(xì)化的評價體系【4】。

〔一〕過程性

評價體系要貫穿設(shè)計性試驗的全過程，而不能只看電路是否完成功能目的這一最后的結(jié)果。過程評價包括：電路圖設(shè)計是否合理，電路組裝是否美觀、調(diào)試過程是否純熟、故障判斷是否準(zhǔn)確、參數(shù)測試是否符合技術(shù)指標(biāo)，報告書寫是否完好標(biāo)準(zhǔn)等。

局部學(xué)生在實驗過程中操作純熟，幾乎沒遇到挫折，實驗順利；有的同學(xué)因為某一小細(xì)節(jié)未注意而導(dǎo)致電路故障，實驗進(jìn)度滯后，但是在排障過程中能充分利用所學(xué)知識進(jìn)展分析，運用多種測試儀器進(jìn)展檢查，反而綜合才能得到極大提升，所以不能以實驗是否順利這種最終結(jié)果作為唯一評價標(biāo)準(zhǔn)。

〔二〕多元性

多元性的評價內(nèi)容、評價方式能鼓勵學(xué)生的創(chuàng)新思想、創(chuàng)新精神的形成開展。比方在實驗過程中，學(xué)生的態(tài)度從消極到積極、從特立獨行到團(tuán)結(jié)合作，從被動動手到主動制作，從生搬硬套到改良創(chuàng)造等等均可納入到評價內(nèi)容中。多元性的評價有助于促使學(xué)生情感態(tài)度的正面開展，比方在設(shè)計性實驗過程中兩人一組的合作可以使教學(xué)適應(yīng)兩個不同才能程度的學(xué)生，特別是當(dāng)動手才能較弱的學(xué)生看到同組純熟的動手才能以及實驗成功后，也會進(jìn)步其自身的自我成就感，從而進(jìn)一步增強(qiáng)其主動意識，合作意識。

〔三〕開展性

評價體系不僅關(guān)注學(xué)生的現(xiàn)狀表現(xiàn)，更要關(guān)注其開展性，將各位同學(xué)的過去、現(xiàn)狀及將來開展親密聯(lián)絡(luò)起來，在成認(rèn)個體差異的同時突出個人的縱向開展評價內(nèi)容。開展性評價注重學(xué)生的主體作用，其中，師生的交流要嚴(yán)密，教師應(yīng)多關(guān)注學(xué)生實驗過程，聽取學(xué)生的意見和建議。比方，教師注意到某位同學(xué)設(shè)計性實驗完成了局部數(shù)據(jù)，但是和前期根底性實驗的表現(xiàn)相比，是否設(shè)計才能有一定的進(jìn)步、組裝電路有一定進(jìn)步、儀器調(diào)試較之前標(biāo)準(zhǔn)了許多、已得數(shù)據(jù)結(jié)果是否較合理等，從學(xué)生個體開展的角度，教師應(yīng)及時予以肯定。

通過對設(shè)計性實驗教學(xué)過程的精細(xì)化管理，可以極大地增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、進(jìn)步其設(shè)計才能、促進(jìn)學(xué)生萌生科研動力。例如，我校侯紫玥、肖麗榮、潘鑫、黃馨夢、羅志靈等同學(xué)在完成一系列設(shè)計性實驗后，主動組成創(chuàng)新工程科研團(tuán)隊，設(shè)計一"成員脫離集群自動警示電路";。該電路系統(tǒng)由中心控制電路和多個子終端組成，其中中心控制電路兼有子終端功能，并增加了對子終端地址碼和數(shù)據(jù)碼的識別功能。各子終端電路框圖如圖1。

其中在確定發(fā)射、接收、顯示局部模塊時，團(tuán)員并沒有生搬硬套，而是改良創(chuàng)造，特別是發(fā)射局部，通過增加一級功放及控制電路，使得發(fā)射功率可以根據(jù)需要自動調(diào)整。在解決好上述局部后，接下來處理編碼、解碼、識別控制局部，要求確定中心控制電路與各子終端發(fā)射的地址碼與數(shù)據(jù)碼、解碼后如何控制電路工作狀態(tài)、發(fā)射間隔的轉(zhuǎn)換、發(fā)射時間、發(fā)射間隔等。團(tuán)隊成員采取了分部設(shè)計、逐一仿真驗證、最后整機(jī)測試的方法。每位同學(xué)不但分工明確，而且主動定期開會研討；在團(tuán)員完成各自的任務(wù)后，結(jié)合設(shè)計識別控制局部，討論確定全電路參數(shù)，選擇元器件進(jìn)展電路組裝。創(chuàng)新工程導(dǎo)師在指導(dǎo)過程中明顯感受到團(tuán)員的團(tuán)隊協(xié)作精神、設(shè)計仿真才能、儀器使用