設計性實驗教學法在電路分析實驗教學中的探索論文

　　論文摘要：電路實驗是電專業一門重要的基礎實驗課。采用設計性實驗教學對于激發學生的學習積極性，培養學生的創新意識，增強學生的動手能力和創造力有著重要的作用。通過設計性實驗，使學生的工程設計能力和創新能力得到提高，為后續專業課的學習和實踐打下良好的基礎。

　　論文關鍵詞：電路實驗,設計性實驗,創新能力

　　實驗教學是高校教學工作的重要組成部分,實驗教學的目的不僅是讓學生通過實際操作，來提高分析和解決實際問題的能力，而且還是培養他們的創新意識、創造性思維習慣和創新人格的重要途徑。加強實踐、實驗教學,著力培養理論基礎扎實、創新精神和實踐能力強、綜合素質高的應用性人才是新時期高校面臨的首要任務。

　　電路分析作為電類專業的一門專業基礎課，多年來已形成了一整套的傳統實驗。這些傳統實驗對培養學生的基本實驗能力、科學作風和鞏固所學理論知識無疑是基本的、重要的。但也普遍地存在著一些問題，教學內容往往只注重理論驗證性的實驗，忽略對學生創新能力的培養。學生參與程度低，不利于調動學生的主觀能動性。為適應當今高等教育發展的要求,培養更多的具有高素質的電子信息類人才,這種模式必須改革。通過多年的電路實驗教學模式的實踐和探索,我深刻體會到,創新來源于思維的獨立性，而設計性實驗不僅有利于學生獨立思考和主體作用的發揮，也有利于學生的個性發展，更有助于提高學生的學習積極性、創造性,使學生對知識的掌握更加堅實牢固。設計性實驗是培養學生實驗設計能力和創造性思維能力的有效途徑。

　　電路分析通常是學生學習到的第一門專業基礎課，剛剛接觸到專業基礎課，學生還缺乏系統的電子電路知識和基本的動手實驗能力，更缺乏活躍的設計思維能力，因此在實驗教學中應采用循序漸進的教學方法，最初的一、兩個實驗應采用傳統的實驗教學方式，例如：基爾霍夫定律的驗證，線性電路齊次性定理和疊加定理的驗證這種驗證型實驗，實驗內容不要安排過多，目的是使學生通過這些驗證性實驗，掌握一些基本的實驗方法、常用儀器儀表的使用以及誤差理論、實驗報告的撰寫等等，從而強化學生的基礎實驗技能。待學生掌握了常用電路實驗設備的原理和具體的使用方法，具備了一定的實驗技能之后，再逐步加入設計性實驗的內容。可將設計性實驗分為兩個層次：一是在每個基本實驗中擴展一些小型設計性實驗。擴展設計性實驗與相應的基本實驗內容應有相關性，讓學生學會聯想，在已有的基礎上進行設計和獨立完成實驗，體現創新意識，使學生的創造潛能受到激發。比如在集成運算放大器的線性應用的實驗中，讓學生先對一個加法電路給定的一組輸入信號測試輸出信號，從而驗證加法功能。之后再讓學生自行設計一個減法電路，并通過數據進行驗證功能，通過對集成運放電路的線性應用的理論學習，學生很容易畫出完成設計要求的電路圖，但同時還要給出運放外圍電路的所有電阻的參數，這將是學生在自行設計中面臨的新問題，在電阻元件的最優選擇中，使學生對一個完整電路的設計過程有了初步的體會和認識，為后續的獨立的設計性實驗的進行打下了基礎。二是開設內容相對獨立的設計性實驗。獨立的設計性實驗要求學生綜合所學的理論知識和專業技能，剖析具有一定深度和工作量的小課題，搜集材料，設計方案。這對學生的理論知識和專業技能水平有一定的要求，所以獨立的設計性實驗通常在電路課程的學習接近尾聲階段安排，學生這時已經掌握了課程的大部分內容，有了理論和實驗的基礎的準備，學生就可以調動整個課程的各個環節，這樣既可培養學生解決實際問題的能力，又可避免開始時學生一籌莫展的局面。教師不在實驗指導書中列出設計性實驗內容、實驗步驟與實驗方法，僅簡單介紹一下實驗原理，然后下達實驗任務、預習要求以及推薦使用的儀器設備。學生在實驗課前根據所下達的實驗任務及現有的實驗器材，自行設計實驗線路及實驗步驟，這樣學生就會經過充分的實驗預習之后參加實驗。為便于學生預習，下達實驗任務書的同時，給出每個實驗規定的閱讀材料。由于實驗中會有些儀器設備學生以前未曾使用過，為此，在實驗之前需要介紹常用電路實驗設備的簡明原理和具體的使用方法技巧，這樣使得學生的知識面擴大了，充分地調動了學生做實驗的積極性、主動性，有利于創新精神的培養和個性發展。設計大實驗，對培養學生的動手能力十分重要。在實驗課上，因為沒有現成的書本供預習(只是一些參考資料)，更沒有現成的實驗步驟或者是其它同學的實驗結果供參考。學生自由度大，他們在實驗時興趣就大，積極性就高。雖然內容分散，教師較難管理，但學生會認真實驗，教學秩序會很好，儀器損壞情況通常就會很少發生。實驗完成后，要進行書面總結和口頭報告交流。這樣的教學模式使學生開闊了眼界，活躍了思路，提高了動手能力，鍛煉了分析問題和解決問題的本領。有的同學實驗雖然失敗了，但也可以從失敗中總結經驗教訓，印象會更加深刻，比一次常規的順利的實驗會收獲更大，這部分同學會感到這才是真正的實驗。實驗教學由以前教師排好實驗、準備好儀器、學生來做實驗的狀態，過渡到學生在教師指導下自己設計方案來完成實驗，從而達到培養學生的綜合思維和創造能力的目的。

　　在傳統的設計性實驗中，學生常常受到元器件的限制和固定的實驗設備的束縛而改變實驗設計思路，也不可避免地存在許多錯誤和不足，致使電路調試費時費力，甚至會引起元器件和儀器設備損壞等問題，導致設計性實驗不能達到預期效果。這就需要將計算機仿真技術引入電路實驗，如Multisim軟件，這樣學生在仿真時由于不顧慮因接錯電路而導致器件和儀器的損壞，就可以放心大膽地連接電路，大大地激發了學生的創新意識和能力，教師應著重引導學生對一個實驗嘗試多種電路，比較優缺點，選擇合適的方案，比較仿真軟件的分析方法、測量方法與硬件電路的異同以及測量結果的差異，引導學生去發現問題;學生不僅可以充分利用仿真實驗軟件對數據采集、存儲、分析、處理、傳輸及控制的強大功能，對方案進行論證、選定和電路的設計，而且可以隨時改變電阻的阻值、電容的容量、集成電路的型號參數等來調整電路。使之更好地逼近設計要求，得出較為理想的設計電路。不僅如此，學生還可以根據要求輸出電路的測試參量或波形，作為真實電路調試的依據或參考。當系統仿真滿足技術要求后，再按照仿真電路裝配實際電路進行調試，仿真技術與傳統技術相結合，從而培養和提高學生工程設計能力和創新能力。

　　通過設計性實驗的開設，豐富了學生的想象力和創造力，提高了學生做實驗的自主性，打破了學生實驗時按照規定好的實驗電路、實驗步驟做驗證性實驗的方法，真正使學生成為實驗課的主體。一些學生在完成實驗報告的同時，還能寫出實驗設計與研究小論文，所以是培養學生日后實際工作能力的有效途徑之一。經過設計性實驗的鍛煉，學生考慮問題更周密，解決實際問題的能力更強，實驗報告也更規范。

　　在具體實施設計性實驗的教學過程中，應以專職的具有較高水平的實驗教學人員為主導，在整個實驗教學過程中教師要加強實驗指導，設計性實驗的選題強調知識的綜合性、設計性、前沿應用性;注重實驗手段與實驗方法的科學與先進性，指導老師對典型問題應進行集中講解，并和學生一起討論以開拓思路，啟發他們分析問題，指明注意事項和設計疑難點，對基礎差的學生不妨提供必要的技術支持。實驗中重點輔導學生高新技術運用，實驗過程中出現問題，提示檢查和排除故障的方法，引導啟發學生自己解決問題。每組實驗完成后教師檢查結果并隨意抽一個同學進行講解，這樣可避免少數學習差的同學光看不做，充分調動每個同學的積極性。為了讓不同愛好、不同程度的學生可以選擇自己喜歡的題目，最大限度地激發學生的創造性，題目應當更多地取材于教師課題中有實際應用價值的小系統。為了充實教學內容，盡可能地增加學時的信息量，拓寬學生的知識面，激發他們的求知欲，任課教師必須不斷學習，提高自身的學術水平和教學水平，以保證好的教學效果和教學質量。

　　在評價學生掌握知識程度上，在提倡素質教育的今天，對學生的實驗成績作出一個客觀評價尤為重要。由于設計性實驗能夠考察出學生知識的綜合運用能力、創新程度，所以應加大綜合設計性實驗成績在整個實驗成績中的權重，同時也應加大實驗成績在本課程成績的權重，從而激發學生的實驗興趣，并且鼓勵學生在實驗中有所創新。以往的學生實驗成績多數都是教師根據實驗報告及印象給出，從而使學生得出一個結論:實驗做好做壞結果差別不大。這樣就使差的學生更加懶惰，也挫傷了好學生的學習積極性。所以應建立新型實驗教學考試與考核模式，客觀公正地評價學生的實驗水平。電路實驗的考核應以平時成績為主。尤其是設計性實驗的考核應注重的是實驗的過程而不是單純看實驗的結果是否正確，設計性實驗成績可由三部分組成：實驗預習占20%，這部分成績可根據學生的實驗設計思想及問題的提出和解決的方案、方案的可行性分析等情況給出；實驗操作過程占40%，實驗過程中教師根據學生實驗完成的情況、實驗的方法的最優程度、實驗的態度等當場給出這部分成績；實驗數據處理及總結報告占40%，根據學生的實驗報告包括實驗數據處理情況、實驗現象的總結及體會等給出這部分成績。

　　幾年來通過對電路實驗教學的不斷探索，電路實驗的教學效果不斷提高，設計性實驗的開設，使得學生的基本理論和專業知識得以鞏固并且培養了學生綜合應用、獨立分析和解決實際問題的能力，為后續課程的教學打下了良好的實踐基礎。但在實驗教學環節中還難免存在一定的不足，需要我們進一步的積極探索，逐步完善以適應培養具有綜合素質的應用型人才的需求。

　　參考文獻

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