应用型人才培养模式下《模拟电子技术》实验教学改革与实践

    周毅 薛迪杰

    

    

    

    摘要：当前《模拟电子技术》的实验教学过程逐渐形式化，无法使学生真正拥有实验探究能力与科研素养，因此对应用型人才培养模式下《模拟电子技术》实验教学改革与实践方法进行探究。分析《模拟电子技术》实验教学的现状，明确《模拟电子技术》的实验课教学成果不理想的根本原因。根据以上问题进行教学改革，应用Multisim软件进行教学模拟实验，使学生做好课前准备并得到自己设计的电路图的理论值;将翻转课堂应用于实际教学，改革考核制度，使学生拥有学习的主观能动性;将实验课进行层次化项目设计，提高学生的动手能力和创新能力。通过实践，验证实验教学改革的有效性。

    关键词：应用型人才培养;模拟电子技术;实验教学改革;教学实践

    中图分类号：G642? ? ? 文献标识码：A

    文章编号：1009-3044（2021）16-0172-03

    开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

    《模拟电子技术》是工科电子类专业学生必修的一门专业基础课，其在整个专业知识体系中的地位至关重要，是学习后续课程的基石[1]。但就目前的实验教学情况发现，教师和学生们对实验教学的重要性认识普遍不足，教学方法单一，只是将它作为理论学习的一个额外补充。因此，我们需要通过实验教学改革，来转变老师和学生们的传统认识，不仅要打好专业基础，更要通过项目实践建立完善的知识体系，激发学生创新能力和动手能力。根据人才培养方案的要求，我们必须重视该课程的实验教学环节，因此对《模拟电子技术》课程的实验教学进行改革研究有着十分重要的意义。

    1《模拟电子技术》实验教学现状分析

    从目前的教学成果来看，《模拟电子技术》的实验课教学成果十分不理想，通过分析可以得到如下所述的问题。《模拟电子技术》的理论知识由于其自身的估算性和实践性较强，学生平日里学习理论知识时就已经自顾不暇，更无精力去思考理论与实践之间的联系[2]。在问题得不到及时解决的情况下，产生的滚雪球效应让学生一早放弃了对于《模拟电子技术》的学习。大多数学生都是由于理论知识不扎实，课前预习不充分而跟不上老师的教学思路，在实验环节中又总是采取机械地复制老师的操作步骤，不自己主动思考完成实验项目的方法，以至于根本达不到实验教学的教学目标。

    目前《模拟电子技术》的实验课教学体系十分不合理，教师通常只教导学生非常古老的知识，教学内容陈旧，对比现如今的科研成果已经十分落后。在无法与现代科学接轨的前提下，学生的学习积极性根本调动不起来，培养出的学生也根本无法适应当前行业发展的需求[3]。实验课的实验器材陈旧、落后。这些都能导致实验成功率降低，项目与實际生活联系不大等因素打击了学生的积极性，限制了学生创新能力的发展。大部分设备已经被市场淘汰，让学生所学的知识与市场脱节[4]。《模拟电子技术》的实验课考核方式单一，学生为了考试而考试，为了背诵而背诵，没有真正将知识内化，而是你考什么我做什么，一味地模仿，没有自主创新和追求新知识的动力。

    2基于应用型人才培养模式的《模拟电子技术》实验教学改革

    2.1应用Multisim 软件进行教学模拟实验

    模拟电子技术是一项具备较强实验性和应用性的学科，在学习这门学科时，绝不能只学习理论而不进行实验操作，每一个学过本门科目的学生都应该拥有独立解决电子电工问题的能力。但是由于受到时间和场地等问题的限制，学生在进行实验时很难真正完全由自己拟题、自己解答、自己动手实验，大多数都是由老师带领学生一步一步地操作。长此以往，学生很容易失去实验操作的动力，丧失学习的主观能动性和对模拟电子技术这门学科的热爱。而且，老师带领操作的实验不利于培养学生在实验过程中的思考能力，学生只能按照预先设定好的步骤连线、记录、计算，无法达到培养学生创新动手能力的目的[5]。而且，在这种氛围下，很容易让学生产生错误的实验理念，学生也不能很好地理解实验原理，直接导致某些情况下实验器材的损坏，进而导致实验项目无法按时完成。

    在这样的前提条件下，为了能够使学生真正理解实验的原理，拥有长时间进行实验操作的场地和时间，可以使用Multisim 软件进行电路的搭建和仿真。Multisim 软件具备十分真实的虚拟仪表和参数波形，能够将预设的电路原理图填充入系统中，并使外界的操纵者自行设置操作，解决了各高校实验室时间和空间上的不足。另一方面，Multisim 软件还能够通过图形显示的方式使《模拟电子技术》这门实验课更加简单化，帮助初学者更好地了解电子原理和电路分析。学生使用Multisim 软件的步骤如图1所示。

    如上图所示，在进入实验室实验前应首先让学生充分预习实验内容，复习所学的实验原理，真正明白本次实验的重点内容，然后自行制定解决实验问题所需的实验方案[6]。根据方案设计电路图，然后在Multisim 软件中进行电路的搭建和仿真，并设置好相关元件的参数值，计算好实验的理论值。若该理论值不正确，需要分析本次实验失败的原因，然后根据相关错误分析调整电路图。得到理论值后，再进入实验室进行实物搭建，并将测量数值与理论数值进行比对，思考并判断电路是否正确，如果出现错误找出错误产生的原因，如果正确，可以思考改进创新。如此一来，学生就能真正在《模拟电子技术》的实验课教学中学习到知识，理解实验原理，明确实验目的，并且养成独立思考的习惯和能力。

    2.2更新教学方式与考核制度

    Multisim 软件只是一个实验辅助器材，真正想要改革应用型人才培养模式下《模拟电子技术》实验教学课程，需要进行教学方式和考核制度的全方位改革。

    首先是教学方式的更新，由于学生多数主观能动性不足，对《模拟电子技术》这门学科不具备热情，没有主动学习的愿望，以至于在实验课上不想主动思考，只跟随着老师的步骤连线、计算。这主要是学生对所学知识没有浓厚的兴趣所致，因此我们可以利用翻转课堂的形式来让学生变被动为主动，自己提出问题，自己解答问题，老师起到辅助引导的作用。

    其次是外因不足，没有合理全面的考核方式，让学生仅仅为了应付考试而学习，那就容易产生，你考什么我学什么，不考的不学，考的只求通过，不深究里面的原理。因此我们迫切地需要采用综合实训方式考核学生的各项能力。现如今各高校对于實验课的考核就是实验报告，只要写出实验报告，就给予学期成绩。这样既给了很多不爱思考的学生浑水摸鱼的机会，也难以选拔真正热爱思考，喜欢《模拟电子技术》课程的学生，不能给予高分，因此增添《模拟电子技术》实验课程的考试环节是十分必要的。

    2.3层次化实验项目设计

    想要真正培养学生独立思考的能力与创新思维，还需要基于翻转课堂进行层次化实验项目设计。传统的实验项目主要以验证性实验为主，学生根本不去预习，只是等着上课老师实验操作时，照葫芦画瓢，具体为什么这样做，这样做的结果是什么都知道，一个学期学下来的结果只是简单的重复操作，没有任何意思，改革后要将原来的以验证性为主改为基础性试验+验证性实验+研究创新性实验+开放性实验相结合的层次化设计，迫使学生加入自己的想法和设计，提高他们的动手能力和创新能力。

    这个过程主要分为课前、课中和课后，全程都需要学生参与和思考。教师需要在课前将所有教学资源上传到计算机网络中，并布置实验项目和实验要求。而学生则根据教学管理平台或QQ、微信等多媒体方式得到这些实验项目，并根据自身的爱好选择实验项目，设计电路图并在计算机中进行基于Multisim 软件的仿真实验。

    课中则主要由学生自己在实验室中进行实物搭建，计算理论值和实际值的误差，并分析误差原因。课后，老师以问答的方式解决学生的疑难问题，并鼓励学生深入思考。这样既可以提高课堂的趣味性，也能使每一个学生都深入地参与进学习氛围中来，并且培养了学生认真思考、动手创新的能力。在课后，还需要由学生书写实验报告，总结本次实验课的优缺点，并进行深刻的反思。

    3 《模拟电子技术》实验教学实践应用

    3.1教学实验准备

    为了确保本次《模拟电子技术》实验教学课程改革是否达到了最终目的，进行实验验证与分析。选取某高校的作为实验地点，将使用本文设计的教学改革方式进行实验课教学的班级设置为实验组，将使用传统方式进行实验课教学的班级设置为对照组。为了保证实验结果的准确性，选取6个班级参与本次实验，其中3组为实验组，另外3组为对照组。将考试的题目分为四个部分，分别是理论课程（20%）、实验操作部分（50%）、数据处理（15%）、教学问答（15%）。

    3.2教学实验效果分析

    将以上考核结果进行整理和分析，得到的班级教学成绩平均值换算成百分制的教学成果总结如表1所示。

    如上表所示，在各实验组和对照组的成绩中，可以很明显地看出本文设计的应用型人才培养模式下《模拟电子技术》实验教学改革方案在实验教学中具备相当大的影响作用，不仅能够是实验操作更加流畅，教学问答更加准确，还能在一定程度上提高学生理论课程的分数。使学生真正得到在理工课程中发现问题、解决问题的能力，并且培养了学生的创新思维和科研思维。

    4结束语

    综上所述，本次设计的应用型人才培养模式下《模拟电子技术》实验教学改革分析与实践探究，能够使大多数学生拥有对《模拟电子技术》实验课程的兴趣，拥有解决科研问题的能力，并有效地增强了学生的动手和创新能力，而且本次的实验课教改对于理论课程的学习也有一定的促进作用。本次对于教学改革的研究不仅为《模拟电子技术》设计了一套实验课程的教学方法，更是为新时代中其他理工科程的实验课教学改革提供了有效的参考方案。

    参考文献：

    [1] 李晓游，于海雁，庞杰，等.基于超星网络教学平台的电子技术实验课程教学改革[J].实验科学与技术，2020，18（5）：130-134.

    [2] 沈俊慧.基于EDA技术的电工电子技术课程的教学探索——以NI Multisim软件实施为例[J].福建教育学院学报，2020，21（10）：74-76，95.

    [3] 吕书龙，刘文丽，梁飞豹，等.基于发展性评价与专业素质培养的统计计算课程的教学改革研究[J].高等理科教育，2020（5）：87-92.

    [4] 孙惠英，南余荣.面向新工科的CDIO模式电工电子实验教学改革探索[J].教育教学论坛，2020（40）：385-386.

    [5] 陈婷婷，刘元盛，修丽梅.新工科背景下的模拟电子技术课程教学改革[J].教育教学论坛，2020（37）：154-155.

    [6] 李漫漫，蒋胤冰，钱银，等.应用型本科院校《单片机原理与应用》实验教学改进[J].内燃机与配件，2020（16）：241-242.

    【通联编辑：张薇】