电路实验教学的研究与实践

电路实验教学的研究与实践
摘要：电路实验是电类专业一门实践性很强的技术基础课程，针对以往改革以及实践教学过程中出现的问题，为使实验环节能真正达到培养、提高工科大学生综合工程素质能力的目的，从实验教学体系、教学方法、教学模式、考核方法等方面对该课程进行全方位的研究探索与改革。

关键词：电路实验；教学体系；教学模式
电路实验是电类专业一门实践性很强的技术基础课程，是学生进入专业基础阶段所进行的重要实验课。

近几年，为了提高实验教学水平，长沙理工大学逐步进行了一系列实验教学改革，包括针对电类专业的学生将电路实验单独设课，改变了电路实验教学完全依附于理论课教学的状况；将传统的课堂讲授与多媒体教学方式有效结合，增加实验的趣味性、可理解性；合并部分验证性实验，适量增加综合性实验和设计性实验；实施了由操作成绩、报告成绩和操作考试成绩三大部分组成的实验考核环节；通过网上预约实验项目，初步实现了部分开放式实验教学模式。

这使得学生在获得关于本专业实验基本的、初步系统的知识之外，实验技能与分析问题的能力都比以前有了较大的提高，但同时也存在不少问题：实验单独设课后，个别实验与理论处于一种“异步”状态；由于实验条件的限制，个别新增的综合性实验与设计实验误差较大，实验效果不很理想；实验内容与plc、eda等及相关软件未能很好融合；学生过多地依
赖实验指导书，在实验过程中处于被动的接受地位，使实验完全变成了一个按指示进行的操作过程，不利于学生探索与创新精神的培养；三性实验内容的选择以及所占比例都有待改革；目前的实验考核方式并不能全面考评学生的实验能力；个别三性实验在既定的2个学时内无法完成；没有一种有效的手段对学生的预习情况进行检查，造成许多学生忽视实验预习，因而实验过程带有一定的盲目性。

因此，为使实验环节能真正达到培养、提高工科大学生综合工程素质能力的目的，我们对电路实验教学进行了研究与实践。

一、建立以能力培养为主线、分层次的实验教学体系
按照理论与实践相结合的原则，“以基础性实验为先导，逐步增加综合性、设计性、创新性实验项目，并把课外电子科技制作、电子设计竞赛培训等有机地结合起来”，构建了以能力培养为主线的三层次实验教学体系。

第一层次：基础理论与实验技能培养。

通过基础性实验项目，要求在电路课程基本原理、方法和概念进行验证的基础上进行引深分析，掌握电测量的基本方法以及实验数据分析、处理方法，达到满足电路实验基本操作技能和基本知识能力训练的目的。

第二层次：综合应用能力培养。

以综合性实验项目和虚拟实验项目为第二层次，这一层次作为电气信息类专业和多学时非电类专业的必修实验项目、少学时非电类专业的选修实验项目，不同层次的学生可以根据自己的专业培养要求和兴趣爱好选择。

如谐振电路及
动态电路的研究等实验，通过硬件实验，让学生寻找谐振点和临界电阻值，观察波形；通过虚拟实验使学生掌握电路及波形的综合分析方法。

利用大规模可编程逻辑器件，让学生组合出各种逻辑、时序应用电路，提高综合运用知识的能力。

第三层次：创新思维与设计能力培养。

通过研究创新型实验项目和课程设计训练，使学生掌握电路设计方法。

能够运用新的设计工具和新的元器件设计与调试出新颖、高性能的应用电路，这一层次主要针对电气信息类专业和多学时非电类专业学生开放。

二、科学合理地编排实验项目，适当提高“三性”实验比例
增加“综合性、设计性、研究创新性”实验项目是培养具有创新精神的工程应用型人才的需要，因此在实验教学内容选取上本着注重内容的科学性和新颖性、实验方案设计有利于启迪学生科学思维和创新意识的原则，对原有实验项目重新编排认证，整合实验内容，更新实验项目，减少验证性实验，适当增加综合性、设计性、研究创新性实验，引入虚拟电子工作平台（ewb），开设虚拟、仿真实验。

在教学组织上按照认识规律采用循序渐进的方式，由基础到综合、由简单到复杂设计实验项目。

让学生先了解单元电路性能，学会实验仪器设备使用，然后指导学生进行功能电路和综合电路的设计、制作、安装、调试，并学会虚拟仪器、eda方法的应用，最后引导学生进行创新研究性质的教学实践活动。

经过两年的研究与实践，电工电子实验教学中“三性”实验项目
已达实验项目的74%，大大激发了学生的学习兴趣，培养了学生的应用能力和探索精神。

三、采取“精讲、示例、设问、点拨、研讨、评析”的课堂实验教学方法
在实验教学中采取“精讲、示例、设问、点拨、研讨、评析”的课堂实验教学方法，强调学生的自主性和独立性，充分给予学生自主训练的空间，让学生自主训练，独立完成各个层次的实验。

基础性实验：强调操作的规范性，教师“精讲、示例”，采用互动式教学，学生独立完成实验。

综合性实验：强调启发性、自主性，注重培养学生分析问题、解决问题的能力。

采用“设问、点拨”的教学方式，即教师提问、学生讲解、教师解答相结合的互动方式。

同时，鼓励学生课余时间进入网上虚拟实验室，自主完成虚拟仿真实验。

设计性、创新性实验：强调学生研究创新能力的培养，采用“研讨、评析”的教学方法。

提出设计研究课题，要求学生在实验前根据实验项目要求查阅文献资料，设计实验方案，交教师评析后进行实验，实验后整理实验数据，写出实验总结。

上述实验教学方法体现了循序渐进的原则，有利于学生工程实践能力和创新能力的培养。

四、采取充分利用网络资源与计算机辅助教学软件的实验教学模式
依托学校的网络课程教学平台创建了由多媒体课件、电子教案、网络课程和虚拟实验室、flash动画演示实验、可视化仿真和远程实验构成的网络实验教学环境，在课程教学网站上不仅有丰富的实践教学资源，还开辟了“在线答疑”栏目，要求学生充分利用课外时间完成实验预习工作，定期通过在线测试系统进行自我测试，通过在线答疑系统实现师生的在线交流。

对于综合设计性实验，要求学生在课前登陆网上虚拟实验室，自主进行电路设计，经教师检查合格后再到实验室进行硬件实现。

要求学生做完实验后必须将实验原始数据交指导教师签字，方可离开实验室。

这种教学模式取代了粉笔加黑板的教学方式，避免了学生在实验过程中的盲目性，提高了实验教学效果，同时可以在不增加实验学时的情况下较好地完成实验内容，解决个别实验课时不够的问题，也为后续专业课的学习及毕业后尽快适应工作打下良好的基础。

五、实验室实行全方位开放，鼓励学生独立自主地完成实验
为了适应社会对创新人才培养的要求，培养学生的创新意识和实践能力，发挥实验资源效益，我们实行实验教学开放运行，教学资源实施统筹调配，资源共享。

实验室实行开放式实验教学模式，全方位开放实验室。

学生通过网上预约系统与本学期开设的课程同步选课。

期末考试成绩在网上报送。

在没有课程安排的工作时间内，各分实验室随时对校内学生开放，让学生进入实验室自主完成实验，同时，鼓励学生自带项目进行研究性实验，鼓励学生独立自主
地完成实验，教师提供必要的辅导。

六、建立了多元实验教学考核方法
为更加全面地考评学生的实验能力水平，同时提高学生对实验课的重视程度，我们重新制定了考试大纲，建立了多元实验考核方法，考试管理严格、规范。

实验考核分为平时考核和期末操作考试两部分，学期实验总成绩中平时实验成绩占60%、考试成绩占40%。

具体做法如下：
（1）各个实验项目占总成绩的比例适当。

一个学期中开设的实验项目很多，为了不让学生疏忽每个实验，每个实验的成绩占总成绩要有一定的比例，比例大小根据实验内容的多少、难易程度来划分，各个实验项目成绩之和占总成绩的60%。

（2）实验项目成绩评定具体化。

每个实验项目成绩评定由预习、实验操作、实验记录、整理实验装置、完成实验报告等环节组成。

（3）选择典型的实验项目作为综合考核。

学生一学期实验结束时，我们全过程对学生进行综合考核。

选择有代表性的实验制成实验考试题库，学生在实验考试题库中随机抽取试题进行测试，学生自行设计电路，相同题目其选择的参数要求不同，考试测试时间为1小时，测试完成后要有实验结果、数据处理及问题讨论；测试前实验目的、实验原理阐述清楚；操作时实验电路规范。

该测试成绩占学生学期实验总成绩的40%。

通过对长沙理工大学电路实验教学当中存在的实际问题进行研
究与实践，建立了新的实验教学模式，让学生在有限的学时内对这门课程产生更浓厚的兴趣并掌握基本的实验方法与技能，摆脱对实验指导书的依赖，充分提高了学生学习的主动性，培养了学生创新意识、创造能力和综合解决问题的能力。

参考文献：
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