模擬電子技術(shù)課程五自實驗教學(xué)模式分析

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[摘要]提出了一種開放式、多層次的“五自”實驗教學(xué)模式，應(yīng)用了自由選題與分組、自行管理與實現(xiàn)、自主設(shè)計與實施、自行調(diào)試與安裝和自主答辯與論文完成的“五自”實驗考核方法，解決了以往傳統(tǒng)實驗教學(xué)內(nèi)容與實際脫節(jié)、考核方式單一、學(xué)員主動參與性差等問題。該模式激發(fā)了學(xué)員學(xué)習(xí)電子技術(shù)類課程的興趣，培養(yǎng)了團(tuán)隊協(xié)作精神，加強(qiáng)了實踐操作技能，鍛煉了學(xué)員對完整科研活動的過程和結(jié)果的總結(jié)表達(dá)、陳述能力，為畢業(yè)后第一任職崗位要求奠定了基礎(chǔ)。

[關(guān)鍵詞]電子技術(shù)課程；教學(xué)模式；實驗教學(xué)

0引言

《模擬電子技術(shù)》課程是第四軍醫(yī)大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)一門非常重要的骨干專業(yè)基礎(chǔ)課程，主要是培養(yǎng)學(xué)員對模擬電路的分析、設(shè)計、調(diào)試等能力，為其畢業(yè)后能夠勝任軍隊醫(yī)療衛(wèi)生裝備的維修與研發(fā)崗位需求打下堅實的理論基礎(chǔ)?！赌M電子技術(shù)》課程的授課內(nèi)容涵蓋器件、電路及電路應(yīng)用3個部分，要求學(xué)員完成課程學(xué)習(xí)后，應(yīng)具備會計算電路參數(shù)、會選擇器件、會設(shè)計電路、會測試電路參數(shù)“四會”基本技能[1]。實驗是《模擬電子技術(shù)》課程非常重要的教學(xué)環(huán)節(jié)，通過實驗既可以檢驗學(xué)員的理論學(xué)習(xí)效果，又能提高學(xué)員的實際動手能力。但是，傳統(tǒng)的實驗教學(xué)模式主要以驗證性實驗為主，即教員指定實驗內(nèi)容、提供實驗元器件和實驗儀表，學(xué)員按照教材中的電路圖完成實驗、測試電路參數(shù)后完成實驗報告，整個過程學(xué)員始終處于被動，不能形成實驗過程教與學(xué)動態(tài)交互的平臺，無法激發(fā)學(xué)員對電子技術(shù)的興趣，距離培養(yǎng)創(chuàng)新性思維方式甚遠(yuǎn)[2-5]。在這種實驗教學(xué)模式下，學(xué)員只是能夠計算電路參數(shù)、測試電路參數(shù)，并不知道如何選擇器件、如何設(shè)計電路，無法滿足實用、高素質(zhì)軍隊醫(yī)療衛(wèi)生裝備研發(fā)人才的培養(yǎng)目標(biāo)和要求。針對以上問題教學(xué)組融合課程特點(diǎn)，在實驗教學(xué)設(shè)計中大膽創(chuàng)新與改革。在完成模擬電子技術(shù)經(jīng)典實驗項目的前提下，整合驗證性實驗內(nèi)容，將實踐教學(xué)拓展由課堂延伸到課外[6-7]，增加以問題和需求牽引為導(dǎo)向的綜合設(shè)計性實驗，開放性地提出了“五自”實驗教學(xué)模式；引導(dǎo)學(xué)員主動參與實際科研活動，靈活地選取探索的方法，為學(xué)員提供發(fā)展創(chuàng)造性思維和實踐的機(jī)會，激發(fā)了學(xué)員對電子技術(shù)類課程學(xué)習(xí)的熱情，同時加強(qiáng)了團(tuán)隊的協(xié)作，鍛煉了對科研活動的總結(jié)和表達(dá)能力。

1“五自”實驗教學(xué)模式

調(diào)動學(xué)員在《模擬電子技術(shù)》課程實驗過程的主觀能動性和學(xué)習(xí)積極性，教學(xué)組在基本要求“會分析計算、會使用常用的儀器儀表、會測量基本的參數(shù)”的指標(biāo)基礎(chǔ)上增加了“會設(shè)計電路”和“會選元器”件2個環(huán)節(jié)；開放性地提出學(xué)員自由選題與分組、自行管理與實現(xiàn)、自主設(shè)計與實施、自行調(diào)試與安裝以及自主答辯與論文完成的“五自”實驗教學(xué)模式?，F(xiàn)將具體實施步驟介紹如下。

1.1自由選題與分組

為了培養(yǎng)學(xué)員之間的團(tuán)結(jié)協(xié)作精神，在其即將完成模擬電子技術(shù)課程學(xué)習(xí)的前2個月，由授課教員針對軍隊衛(wèi)生裝備中研究的熱點(diǎn)問題以及附屬醫(yī)院臨床科室的實際需求，發(fā)現(xiàn)問題，并聯(lián)系所學(xué)理論知識提出問題；重點(diǎn)列出5~10個綜合設(shè)計實驗題目（如便攜式心電圖機(jī)、自動輸液器、電加熱手套、太陽能電源等），提出電路設(shè)計要求和預(yù)期達(dá)到的主要性能指標(biāo)，要求學(xué)員自主設(shè)計實現(xiàn)電路。學(xué)員針對教員指定的實驗題目，根據(jù)每名同學(xué)自身的興趣和專業(yè)特長，自由選題與分組。一般每組不超過3人，組內(nèi)學(xué)員自行分配任務(wù)，包括文獻(xiàn)查閱、電路設(shè)計、電路仿真、印刷電路板（printedcircuitboard，PCB）可在共享上查到制作、元器件購買、電路調(diào)試、幻燈制作及答辯等環(huán)節(jié)。

1.2自行管理與實現(xiàn)

整個教學(xué)的實施過程中，教學(xué)組采用開放式的管理模式，即教學(xué)實驗室時間和空間對學(xué)員全部開放，所有的測量儀器儀表設(shè)備全部開放。模擬電子技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)交互平臺全時段開放，學(xué)員選題之后，每個小組的時間和進(jìn)度節(jié)點(diǎn)都自行管理、自行實現(xiàn)，完全發(fā)揮學(xué)員的主動性。教員只需做好外圍的監(jiān)督安全、答疑引導(dǎo)工作[8]。

1.3自行設(shè)計與實施

在學(xué)員完成自由選題與分組之后，可根據(jù)實驗項目的要求查閱文獻(xiàn)資料、提出技術(shù)方案和實施路線、設(shè)計電路并進(jìn)行電路仿真，通過仿真測試電路的功能及主要性能指標(biāo)，不斷優(yōu)化電路結(jié)構(gòu)。當(dāng)學(xué)員在電路設(shè)計時遇到問題和困難，由教員針對學(xué)員的設(shè)計進(jìn)行專題輔導(dǎo)和引導(dǎo)，突出以學(xué)員自行設(shè)計為主、教員引導(dǎo)為輔。自行設(shè)計重在培養(yǎng)學(xué)員靈活運(yùn)用理論知識、信息檢索工具、電路設(shè)計與仿真軟件的綜合能力，是“五自”實驗教學(xué)模式中最為重要的一個環(huán)節(jié)。在學(xué)員完成電路設(shè)計與仿真之后，教員對學(xué)員的設(shè)計審核后由學(xué)員列出所需元器件型號、數(shù)量和主要參數(shù)等。學(xué)員自行購買，選擇性價比高的元器件，自行購買元器件重在培養(yǎng)學(xué)員選擇器件的能力。元器件參數(shù)的合理設(shè)置是電路設(shè)計的基本內(nèi)容，而器件的性能優(yōu)劣直接影響到電路實現(xiàn)的功能正常與否，因此綜合性實驗項目增加該環(huán)節(jié)強(qiáng)化鍛煉學(xué)員基本的器件選型能力。

1.4自行調(diào)試與安裝

學(xué)員將購買的元器件進(jìn)行分類，按照電路原理圖在PCB上完成焊接，并進(jìn)行調(diào)試、排除電路中可能存在的故障，發(fā)現(xiàn)問題，小組內(nèi)部探討，網(wǎng)上教學(xué)平臺發(fā)動教學(xué)資源共同解決問題，很好地培養(yǎng)了學(xué)員解決問題的基本技能，以問題為導(dǎo)向培養(yǎng)了團(tuán)隊協(xié)作能力。設(shè)計實驗過程的測試方案，選用合適的儀器儀表測量不同的參數(shù)指標(biāo)，并記錄描繪特征曲線。規(guī)范實驗測試流程，熟悉常用儀器儀表的特性、使用條件和使用注意事項。完成電路板調(diào)試后，學(xué)員自行將電路板安裝到實驗箱內(nèi)，提供電源輸入接口、信號輸入輸出接口等。自行調(diào)試安裝重在培養(yǎng)學(xué)員的電路故障排除、儀表使用、電路焊接和安裝等綜合能力。

1.5自行答辯與論文完成

學(xué)員完成綜合實驗項目后，要完整地記錄項目的設(shè)計和實現(xiàn)過程，準(zhǔn)確地記錄實驗結(jié)果，提交規(guī)范的設(shè)計論文，并自行制作PPT，內(nèi)容包括課題背景、設(shè)計思路、方案、電路及主要參數(shù)、改進(jìn)方法及措施等，匯報時間10min。學(xué)員答辯時，教員可以針對學(xué)員的電路設(shè)計、實驗方案或?qū)嶒灲Y(jié)果隨時提出質(zhì)疑，其他組的學(xué)員也可以提出質(zhì)疑。自行答辯與論文完成重在培養(yǎng)學(xué)員系統(tǒng)化的科研思維和實踐規(guī)范，邏輯性的總結(jié)能力，精煉客觀的表述能力[9-10]。

2教改效果

從2007屆生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)本科學(xué)員開始，我們將“五自”實驗教學(xué)模式應(yīng)用到模擬電子技術(shù)課程教學(xué)中，通過發(fā)放調(diào)查問卷和對考試成績分析反饋等方式，對教改效果進(jìn)行分析和總結(jié)。圖1為2007—2011屆學(xué)員對“五自”實驗教學(xué)模式的問卷調(diào)查分析結(jié)果，問卷調(diào)查采用百分制打分，內(nèi)容設(shè)計“五自”實驗環(huán)節(jié)的執(zhí)行效果評價（每項20分）。從結(jié)果分析中可以看出，學(xué)員對“五自”實驗教學(xué)模式的評價分?jǐn)?shù)逐屆提高。2007年級學(xué)員評價分?jǐn)?shù)較低，這是因為我們首次改革實驗教學(xué)模式，在實驗項目的設(shè)立、學(xué)員答辯組織等環(huán)節(jié)存在不足，學(xué)員的建議大多是增加實驗項目、不要限制答辯形式；2011年級學(xué)員評價分?jǐn)?shù)最高，這是因為我們不斷積累經(jīng)驗和教訓(xùn)，靈活設(shè)置實驗設(shè)計題目、靈活學(xué)員答辯形式，使“五自”實驗教學(xué)模式日趨完善。對2007—2011屆學(xué)員《模擬電子技術(shù)》課程考試平均成績（如圖2所示）分析，結(jié)果顯示平均成績的提升與“五自”實驗教學(xué)模式的配套使用有緊密的關(guān)系。2007年級學(xué)員模擬電子技術(shù)的考試分?jǐn)?shù)較低，這是因為我們首次采用“五自”實驗教學(xué)模式，學(xué)員準(zhǔn)備時間過短，沒有將理論緊密聯(lián)系實際，直接影響了理論考試時間；2011年級學(xué)員評價分?jǐn)?shù)最高，綜合實驗設(shè)計題目選擇來源于實際生活或科研需求，且緊密和理論知識相連接，激發(fā)了學(xué)員對《模擬電子技術(shù)》的極大興趣，鞏固了學(xué)員的理論知識，提高了學(xué)員的理論考試成績。

3結(jié)語

“五自”實驗教學(xué)模式在2007—2011級生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)的《模擬電子技術(shù)》課程教學(xué)實踐中取得了很好的效果。與傳統(tǒng)的實驗教學(xué)模式相比“，五自”教學(xué)模式將學(xué)員的學(xué)習(xí)模式從被動變?yōu)橹鲃?，充分發(fā)揮和調(diào)動了學(xué)員的主觀能動性。同時，用問題導(dǎo)向和需求牽引來提高學(xué)員的創(chuàng)新意識，用大科學(xué)的理念來培養(yǎng)學(xué)員的團(tuán)結(jié)協(xié)作精神，為學(xué)員畢業(yè)后的第一崗位任職需求奠定了基礎(chǔ)。為了更好地發(fā)揮“五自”實驗?zāi)Ｊ皆谲妰?nèi)生物醫(yī)學(xué)工程人才方面的培養(yǎng)作用，我們將在今后《模擬電子技術(shù)》課程的實驗教學(xué)中令實驗項目選題更貼近部隊實際需求，即實驗調(diào)試環(huán)節(jié)增加機(jī)電一體化、電磁兼容、特殊環(huán)境設(shè)計的內(nèi)容，使新的實驗教學(xué)模式更加實用、有效。

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作者：路國華 張華 李釗 薛慧君 王健琪