浅谈电子线路设计性实验教学过程的精细化管理

浅谈电子线路设计性实验教学过程的精细化管理〔〕:

摘要：电子线路设计性实验是在根底性实验之后开设的具有较强独立设计性的综合实验。针对设计性实验的教学目的和特点，提出在指导教师教学内容准备工作、试验过程指导及课程评价指标体系等方面实现精细化教学过程管理，并举例说明通过精细化管理，能有效地促进学生后续科研动力。

关键词：设计性实验；教学过程；精细化管理。

本文引用格式：吴耀德，等.浅谈电子线路设计性实验教学过程的精细化管理[J].教育现代化,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

电子线路实验课的教学内容包含根底性实验、设计性实验，其中设计性实验通常在一系列根底性实验开设之后进展。设计性实验要求学生可以根据设计目的自行设计实验电路，组织实验步骤，记录测试数据，分析是否实现目的功能，进一步修改调试电路等。相对于根底性实验，设计性实验教学的目的是培养学生运用综合知识分析和解决实际问题，到达初步的科研才能，为后续的课程设计、毕业设计、以及科学研究打下良好的根底【1】。目前，大多数电子线路设计性实验工程有相应的实验指导书，学生在完成设计性实验时，往往根据指导书撰写实验报告，进展实验步骤，与根底性实验的过程没有较明显的差异；而实验指导教师大多采用粗放式管理来指导学生试验，主要包括按部就班的检查设计报告，指导学生实验过程，最后查看结果，给出成绩。整个教学过程未能充分表达出设计性实验的特点和作用。如何到达设计性实验的教学目的、发挥其特点，需要对教学过程各个环节做到精细化管理。

二指导教师应精心做好设计性实验课的准备工作

准备工作涵盖教学内容的选定、对学生学情的理解以及采用的教学方法。在准备过程中，教师应充分表达主导性作用，根据学生在根底性实验中的才能表达，精选教学内容、准确采用多种教学方法，引导不同才能的同学共同完成设计任务【2】。

〔一〕精选教学内容

教学内容的选定要注重设计性实验与根底性实验之间的衔接，既不能把设计性实验工程训练的知识点选定得过于单一，又不能片面的把内容设定得过于综合，要考虑到难度相对于根底性试验的递进性，可以围绕两至三个已经完成过的根底性实验内容，将其有机结合并扩展，让学生既觉得熟悉又感到陌生，有一种探其终究、跃跃欲试的动手欲望。因此，选定好一个适宜的设计性实验内容，其良好的教学效果已经可以预见。例如：在根底性试验中已分别完成了计数器实验、译码显示电路实验，选定设计性试验工程时可以将两者结合，提出设计一交通灯控制电路。该设计把计数器、译码显示电路以及相应的控制电路结合在一起，既包含所学知识，又贴近生活实际，而且增加了控制电路局部的设计，具有一定的挑战性，可以充分调动学生通过设计电路解决实际问题的积极性。

〔二〕对学生学情的精准把握

学生学情是指学生在根底性实验中的动手才能、思维活泼程度，以及是否具备初步的设计才能。一般来讲，学生来自不同地域，不同学校，其动手操作才能有较大差异。在前期的根底实验过程中，有的同学由于参加过电子竞赛，大学生创新创业工程等，操作才能明显优于别人，而很多同学连电子器件特性、示波器的使用等都不熟悉，对较复杂电路的设计、多功能测试仪器的使用更加茫然不知所措。指导教师应该细致考虑到个性的差异，对不同才能的同学有不同层次的设计要求，保证每一位同学都能顺利地完成任务。例如，在前面提及的交通灯控制电路设计中，对才能较强的同学要求完成十字路口四向交通灯设计，对才能欠缺的同学，可以只要求完成单向交通灯设计，这样对控制电路要求就相对弱化较多。另外，实验分组时注意到要将才能差异较大的同学合理组合，让才能较弱的同学感到和动手才能强的同学一组，有一种平安感，对完成实验充满信心【3】。

〔三〕精心选用教学方法

教学过程需要从实验技能的提升、实验方法的纯熟把握以及情感态度、价值观三个维度来精细设计，要充分表达学生的"主体";性和指导教师的"主导";作用。学生的"主体";性表达在独立地考虑、探究与解决问题；教师的"主导";表达在教师创设问题情境；激发学生兴趣；引导学生考虑。在设计教学过程时教学方法的精准选用就要求指导教师充分发挥教师的主导作用，注重解决学生理论知识掌握程度、动手才能的现状与其预期开展需求之间的矛盾。比方，对设计过程问题不大的同学，师生之间可以采用讨论，研究的方式来处理遇到的问题，能极大地调动学生的积极性；对困难重重的学生，教师以增加原理讲述和直接指导设计图纸、指导测试等过程帮扶的方式来教学，让这一局部同学感到教师的关心和期望，并逐步建立学习电子线路的兴趣。

三注重对学生设计实验过程各节点阶段的精细化指导

设计性实验突出学生主体性，但不是完全让学生去探究；教师的临场指导虽然不同于根底性实验的事无巨细，提倡教师粗放式指导，但是在实验的各关键节点阶段还是要求指导精细到位。

1.在学生设计电路图之初，要及时发现出现的问题，帮助解决，以防学生多走弯路。例如，设计中需一时钟源电路，假设采用正弦波振荡电路加波形变换电路可以实现，但电路复杂且难以调试，假设采用555多谐振荡器那么电路精简易调。

2.在学生选用器件时，要引导他们养成查阅器件手册的习惯。在以往的根底实验中，器件往往已经给出，无需选择，但设计电路时，却要面临各种功能，不同型号的元件的甄别。教师在现场应及时提醒学生考虑各项参数指标，选用正确的器件，否者，器件一旦组装再更换，既消耗时间和精力，又容易损毁器件，让学生遭受较大的挫折感。

3.在学生组装调试电路时，教师注意观察学生连线是否错误，选用的信号是否适宜，是否分部测试，技术指标是否符合要求等等。一般学生都急于完成电路组装，准备享受成功的喜悦，往往是事与愿违。这时，教师的及时指导如同雪中送炭。例如，设计"篮球30秒计时电路";，该电路由时钟脉冲产生电路、加减计数电路、译码显示电路、逻辑门控制电路组成。局部同学统装统调，结果电路显示异常，功能无法实现，面对复杂的电路连线，大家无从下手，消耗大量时间。教师应及时指导，提示同学将电路各个功能块分割，逐一验证，引导学生主要对计数电路、控制电路两个易犯错误的局部进展分析查找。这种精细化的指导让学生很快明确解决问题的重点，有了详细的目的，保证了实验的顺利进展。

四建立电子线路设计性实验精细化的评价体系

一般实验的教学评价包括实验操作、实验报告及考勤三局部，过于宏观、笼统。现代的教育理念倡导以评价促进学生的开展，使每一位同学通过评价可以发现自己的长处，强调过程性、开展性、多元化的评价体系。电子线路设计性实验应注重在以下几个方面构建精细化的评价体系【4】。

〔一〕过程性

评价体系要贯穿设计性试验的全过程，而不能只看电路是否完成功能目的这一最后的结果。过程评价包括：电路图设计是否合理，电路组装是否美观、调试过程是否纯熟、故障判断是否准确、参数测试是否符合技术指标，报告书写是否完好标准等。

局部学生在实验过程中操作纯熟，几乎没遇到挫折，实验顺利；有的同学因为某一小细节未注意而导致电路故障，实验进度滞后，但是在排障过程中能充分利用所学知识进展分析，运用多种测试仪器进展检查，反而综合才能得到极大提升，所以不能以实验是否顺利这种最终结果作为唯一评价标准。

〔二〕多元性

多元性的评价内容、评价方式能鼓励学生的创新思想、创新精神的形成开展。比方在实验过程中，学生的态度从消极到积极、从特立独行到团结合作，从被动动手到主动制作，从生搬硬套到改良创造等等均可纳入到评价内容中。多元性的评价有助于促使学生情感态度的正面开展，比方在设计性实验过程中两人一组的合作可以使教学适应两个不同才能程度的学生，特别是当动手才能较弱的学生看到同组纯熟的动手才能以及实验成功后，也会进步其自身的自我成就感，从而进一步增强其主动意识，合作意识。

〔三〕开展性

评价体系不仅关注学生的现状表现，更要关注其开展性，将各位同学的过去、现状及将来开展亲密联络起来，在成认个体差异的同时突出个人的纵向开展评价内容。开展性评价注重学生的主体作用，其中，师生的交流要严密，教师应多关注学生实验过程，听取学生的意见和建议。比方，教师注意到某位同学设计性实验完成了局部数据，但是和前期根底性实验的表现相比，是否设计才能有一定的进步、组装电路有一定进步、仪器调试较之前标准了许多、已得数据结果是否较合理等，从学生个体开展的角度，教师应及时予以肯定。

通过对设计性实验教学过程的精细化管理，可以极大地增强学生的学习兴趣、进步其设计才能、促进学生萌生科研动力。例如，我校侯紫玥、肖丽荣、潘鑫、黄馨梦、罗志灵等同学在完成一系列设计性实验后，主动组成创新工程科研团队，设计一"成员脱离集群自动警示电路";。该电路系统由中心控制电路和多个子终端组成，其中中心控制电路兼有子终端功能，并增加了对子终端地址码和数据码的识别功能。各子终端电路框图如图1。

其中在确定发射、接收、显示局部模块时，团员并没有生搬硬套，而是改良创造，特别是发射局部，通过增加一级功放及控制电路，使得发射功率可以根据需要自动调整。在解决好上述局部后，接下来处理编码、解码、识别控制局部，要求确定中心控制电路与各子终端发射的地址码与数据码、解码后如何控制电路工作状态、发射间隔的转换、发射时间、发射间隔等。团队成员采取了分部设计、逐一仿真验证、最后整机测试的方法。每位同学不但分工明确，而且主动定期开会研讨；在团员完成各自的任务后，结合设计识别控制局部，讨论确定全电路参数，选择元器件进展电路组装。创新工程导师在指导过程中明显感受到团员的团队协作精神、设计仿真才能、仪器使用