淺談電子線路設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程的精細(xì)化管理

淺談電子線路設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程的精細(xì)化管理〔〕:

摘要：電子線路設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)是在根底性實(shí)驗(yàn)之后開(kāi)設(shè)的具有較強(qiáng)獨(dú)立設(shè)計(jì)性的綜合實(shí)驗(yàn)。針對(duì)設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的教學(xué)目的和特點(diǎn)，提出在指導(dǎo)教師教學(xué)內(nèi)容準(zhǔn)備工作、試驗(yàn)過(guò)程指導(dǎo)及課程評(píng)價(jià)指標(biāo)體系等方面實(shí)現(xiàn)精細(xì)化教學(xué)過(guò)程管理，并舉例說(shuō)明通過(guò)精細(xì)化管理，能有效地促進(jìn)學(xué)生后續(xù)科研動(dòng)力。

關(guān)鍵詞：設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)；教學(xué)過(guò)程；精細(xì)化管理。

本文引用格式：吳耀德，等.淺談電子線路設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程的精細(xì)化管理[J].教育現(xiàn)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

電子線路實(shí)驗(yàn)課的教學(xué)內(nèi)容包含根底性實(shí)驗(yàn)、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，其中設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)通常在一系列根底性實(shí)驗(yàn)開(kāi)設(shè)之后進(jìn)展。設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)要求學(xué)生可以根據(jù)設(shè)計(jì)目的自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)電路，組織實(shí)驗(yàn)步驟，記錄測(cè)試數(shù)據(jù)，分析是否實(shí)現(xiàn)目的功能，進(jìn)一步修改調(diào)試電路等。相對(duì)于根底性實(shí)驗(yàn)，設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)教學(xué)的目的是培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用綜合知識(shí)分析和解決實(shí)際問(wèn)題，到達(dá)初步的科研才能，為后續(xù)的課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)設(shè)計(jì)、以及科學(xué)研究打下良好的根底【1】。目前，大多數(shù)電子線路設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)工程有相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)，學(xué)生在完成設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)時(shí)，往往根據(jù)指導(dǎo)書(shū)撰寫(xiě)實(shí)驗(yàn)報(bào)告，進(jìn)展實(shí)驗(yàn)步驟，與根底性實(shí)驗(yàn)的過(guò)程沒(méi)有較明顯的差異；而實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師大多采用粗放式管理來(lái)指導(dǎo)學(xué)生試驗(yàn)，主要包括按部就班的檢查設(shè)計(jì)報(bào)告，指導(dǎo)學(xué)生實(shí)驗(yàn)過(guò)程，最后查看結(jié)果，給出成績(jī)。整個(gè)教學(xué)過(guò)程未能充分表達(dá)出設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn)和作用。如何到達(dá)設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的教學(xué)目的、發(fā)揮其特點(diǎn)，需要對(duì)教學(xué)過(guò)程各個(gè)環(huán)節(jié)做到精細(xì)化管理。

二指導(dǎo)教師應(yīng)精心做好設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)課的準(zhǔn)備工作

準(zhǔn)備工作涵蓋教學(xué)內(nèi)容的選定、對(duì)學(xué)生學(xué)情的理解以及采用的教學(xué)方法。在準(zhǔn)備過(guò)程中，教師應(yīng)充分表達(dá)主導(dǎo)性作用，根據(jù)學(xué)生在根底性實(shí)驗(yàn)中的才能表達(dá)，精選教學(xué)內(nèi)容、準(zhǔn)確采用多種教學(xué)方法，引導(dǎo)不同才能的同學(xué)共同完成設(shè)計(jì)任務(wù)【2】。

〔一〕精選教學(xué)內(nèi)容

教學(xué)內(nèi)容的選定要注重設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)與根底性實(shí)驗(yàn)之間的銜接，既不能把設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)工程訓(xùn)練的知識(shí)點(diǎn)選定得過(guò)于單一，又不能片面的把內(nèi)容設(shè)定得過(guò)于綜合，要考慮到難度相對(duì)于根底性試驗(yàn)的遞進(jìn)性，可以圍繞兩至三個(gè)已經(jīng)完成過(guò)的根底性實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，將其有機(jī)結(jié)合并擴(kuò)展，讓學(xué)生既覺(jué)得熟悉又感到陌生，有一種探其終究、躍躍欲試的動(dòng)手欲望。因此，選定好一個(gè)適宜的設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，其良好的教學(xué)效果已經(jīng)可以預(yù)見(jiàn)。例如：在根底性試驗(yàn)中已分別完成了計(jì)數(shù)器實(shí)驗(yàn)、譯碼顯示電路實(shí)驗(yàn)，選定設(shè)計(jì)性試驗(yàn)工程時(shí)可以將兩者結(jié)合，提出設(shè)計(jì)一交通燈控制電路。該設(shè)計(jì)把計(jì)數(shù)器、譯碼顯示電路以及相應(yīng)的控制電路結(jié)合在一起，既包含所學(xué)知識(shí)，又貼近生活實(shí)際，而且增加了控制電路局部的設(shè)計(jì)，具有一定的挑戰(zhàn)性，可以充分調(diào)動(dòng)學(xué)生通過(guò)設(shè)計(jì)電路解決實(shí)際問(wèn)題的積極性。

〔二〕對(duì)學(xué)生學(xué)情的精準(zhǔn)把握

學(xué)生學(xué)情是指學(xué)生在根底性實(shí)驗(yàn)中的動(dòng)手才能、思維活潑程度，以及是否具備初步的設(shè)計(jì)才能。一般來(lái)講，學(xué)生來(lái)自不同地域，不同學(xué)校，其動(dòng)手操作才能有較大差異。在前期的根底實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，有的同學(xué)由于參加過(guò)電子競(jìng)賽，大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)工程等，操作才能明顯優(yōu)于別人，而很多同學(xué)連電子器件特性、示波器的使用等都不熟悉，對(duì)較復(fù)雜電路的設(shè)計(jì)、多功能測(cè)試儀器的使用更加茫然不知所措。指導(dǎo)教師應(yīng)該細(xì)致考慮到個(gè)性的差異，對(duì)不同才能的同學(xué)有不同層次的設(shè)計(jì)要求，保證每一位同學(xué)都能順利地完成任務(wù)。例如，在前面提及的交通燈控制電路設(shè)計(jì)中，對(duì)才能較強(qiáng)的同學(xué)要求完成十字路口四向交通燈設(shè)計(jì)，對(duì)才能欠缺的同學(xué)，可以只要求完成單向交通燈設(shè)計(jì)，這樣對(duì)控制電路要求就相對(duì)弱化較多。另外，實(shí)驗(yàn)分組時(shí)注意到要將才能差異較大的同學(xué)合理組合，讓才能較弱的同學(xué)感到和動(dòng)手才能強(qiáng)的同學(xué)一組，有一種平安感，對(duì)完成實(shí)驗(yàn)充滿信心【3】。

〔三〕精心選用教學(xué)方法

教學(xué)過(guò)程需要從實(shí)驗(yàn)技能的提升、實(shí)驗(yàn)方法的純熟把握以及情感態(tài)度、價(jià)值觀三個(gè)維度來(lái)精細(xì)設(shè)計(jì)，要充分表達(dá)學(xué)生的"主體";性和指導(dǎo)教師的"主導(dǎo)";作用。學(xué)生的"主體";性表達(dá)在獨(dú)立地考慮、探究與解決問(wèn)題；教師的"主導(dǎo)";表達(dá)在教師創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情境；激發(fā)學(xué)生興趣；引導(dǎo)學(xué)生考慮。在設(shè)計(jì)教學(xué)過(guò)程時(shí)教學(xué)方法的精準(zhǔn)選用就要求指導(dǎo)教師充分發(fā)揮教師的主導(dǎo)作用，注重解決學(xué)生理論知識(shí)掌握程度、動(dòng)手才能的現(xiàn)狀與其預(yù)期開(kāi)展需求之間的矛盾。比方，對(duì)設(shè)計(jì)過(guò)程問(wèn)題不大的同學(xué)，師生之間可以采用討論，研究的方式來(lái)處理遇到的問(wèn)題，能極大地調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性；對(duì)困難重重的學(xué)生，教師以增加原理講述和直接指導(dǎo)設(shè)計(jì)圖紙、指導(dǎo)測(cè)試等過(guò)程幫扶的方式來(lái)教學(xué)，讓這一局部同學(xué)感到教師的關(guān)心和期望，并逐步建立學(xué)習(xí)電子線路的興趣。

三注重對(duì)學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程各節(jié)點(diǎn)階段的精細(xì)化指導(dǎo)

設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)突出學(xué)生主體性，但不是完全讓學(xué)生去探究；教師的臨場(chǎng)指導(dǎo)雖然不同于根底性實(shí)驗(yàn)的事無(wú)巨細(xì)，提倡教師粗放式指導(dǎo)，但是在實(shí)驗(yàn)的各關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)階段還是要求指導(dǎo)精細(xì)到位。

1.在學(xué)生設(shè)計(jì)電路圖之初，要及時(shí)發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)的問(wèn)題，幫助解決，以防學(xué)生多走彎路。例如，設(shè)計(jì)中需一時(shí)鐘源電路，假設(shè)采用正弦波振蕩電路加波形變換電路可以實(shí)現(xiàn)，但電路復(fù)雜且難以調(diào)試，假設(shè)采用555多諧振蕩器那么電路精簡(jiǎn)易調(diào)。

2.在學(xué)生選用器件時(shí)，要引導(dǎo)他們養(yǎng)成查閱器件手冊(cè)的習(xí)慣。在以往的根底實(shí)驗(yàn)中，器件往往已經(jīng)給出，無(wú)需選擇，但設(shè)計(jì)電路時(shí)，卻要面臨各種功能，不同型號(hào)的元件的甄別。教師在現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)及時(shí)提醒學(xué)生考慮各項(xiàng)參數(shù)指標(biāo)，選用正確的器件，否者，器件一旦組裝再更換，既消耗時(shí)間和精力，又容易損毀器件，讓學(xué)生遭受較大的挫折感。

3.在學(xué)生組裝調(diào)試電路時(shí)，教師注意觀察學(xué)生連線是否錯(cuò)誤，選用的信號(hào)是否適宜，是否分部測(cè)試，技術(shù)指標(biāo)是否符合要求等等。一般學(xué)生都急于完成電路組裝，準(zhǔn)備享受成功的喜悅，往往是事與愿違。這時(shí)，教師的及時(shí)指導(dǎo)如同雪中送炭。例如，設(shè)計(jì)"籃球30秒計(jì)時(shí)電路";，該電路由時(shí)鐘脈沖產(chǎn)生電路、加減計(jì)數(shù)電路、譯碼顯示電路、邏輯門控制電路組成。局部同學(xué)統(tǒng)裝統(tǒng)調(diào)，結(jié)果電路顯示異常，功能無(wú)法實(shí)現(xiàn)，面對(duì)復(fù)雜的電路連線，大家無(wú)從下手，消耗大量時(shí)間。教師應(yīng)及時(shí)指導(dǎo)，提示同學(xué)將電路各個(gè)功能塊分割，逐一驗(yàn)證，引導(dǎo)學(xué)生主要對(duì)計(jì)數(shù)電路、控制電路兩個(gè)易犯錯(cuò)誤的局部進(jìn)展分析查找。這種精細(xì)化的指導(dǎo)讓學(xué)生很快明確解決問(wèn)題的重點(diǎn)，有了詳細(xì)的目的，保證了實(shí)驗(yàn)的順利進(jìn)展。

四建立電子線路設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)精細(xì)化的評(píng)價(jià)體系

一般實(shí)驗(yàn)的教學(xué)評(píng)價(jià)包括實(shí)驗(yàn)操作、實(shí)驗(yàn)報(bào)告及考勤三局部，過(guò)于宏觀、籠統(tǒng)。現(xiàn)代的教育理念倡導(dǎo)以評(píng)價(jià)促進(jìn)學(xué)生的開(kāi)展，使每一位同學(xué)通過(guò)評(píng)價(jià)可以發(fā)現(xiàn)自己的長(zhǎng)處，強(qiáng)調(diào)過(guò)程性、開(kāi)展性、多元化的評(píng)價(jià)體系。電子線路設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)應(yīng)注重在以下幾個(gè)方面構(gòu)建精細(xì)化的評(píng)價(jià)體系【4】。

〔一〕過(guò)程性

評(píng)價(jià)體系要貫穿設(shè)計(jì)性試驗(yàn)的全過(guò)程，而不能只看電路是否完成功能目的這一最后的結(jié)果。過(guò)程評(píng)價(jià)包括：電路圖設(shè)計(jì)是否合理，電路組裝是否美觀、調(diào)試過(guò)程是否純熟、故障判斷是否準(zhǔn)確、參數(shù)測(cè)試是否符合技術(shù)指標(biāo)，報(bào)告書(shū)寫(xiě)是否完好標(biāo)準(zhǔn)等。

局部學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中操作純熟，幾乎沒(méi)遇到挫折，實(shí)驗(yàn)順利；有的同學(xué)因?yàn)槟骋恍〖?xì)節(jié)未注意而導(dǎo)致電路故障，實(shí)驗(yàn)進(jìn)度滯后，但是在排障過(guò)程中能充分利用所學(xué)知識(shí)進(jìn)展分析，運(yùn)用多種測(cè)試儀器進(jìn)展檢查，反而綜合才能得到極大提升，所以不能以實(shí)驗(yàn)是否順利這種最終結(jié)果作為唯一評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。

〔二〕多元性

多元性的評(píng)價(jià)內(nèi)容、評(píng)價(jià)方式能鼓勵(lì)學(xué)生的創(chuàng)新思想、創(chuàng)新精神的形成開(kāi)展。比方在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，學(xué)生的態(tài)度從消極到積極、從特立獨(dú)行到團(tuán)結(jié)合作，從被動(dòng)動(dòng)手到主動(dòng)制作，從生搬硬套到改良創(chuàng)造等等均可納入到評(píng)價(jià)內(nèi)容中。多元性的評(píng)價(jià)有助于促使學(xué)生情感態(tài)度的正面開(kāi)展，比方在設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)過(guò)程中兩人一組的合作可以使教學(xué)適應(yīng)兩個(gè)不同才能程度的學(xué)生，特別是當(dāng)動(dòng)手才能較弱的學(xué)生看到同組純熟的動(dòng)手才能以及實(shí)驗(yàn)成功后，也會(huì)進(jìn)步其自身的自我成就感，從而進(jìn)一步增強(qiáng)其主動(dòng)意識(shí)，合作意識(shí)。

〔三〕開(kāi)展性

評(píng)價(jià)體系不僅關(guān)注學(xué)生的現(xiàn)狀表現(xiàn)，更要關(guān)注其開(kāi)展性，將各位同學(xué)的過(guò)去、現(xiàn)狀及將來(lái)開(kāi)展親密聯(lián)絡(luò)起來(lái)，在成認(rèn)個(gè)體差異的同時(shí)突出個(gè)人的縱向開(kāi)展評(píng)價(jià)內(nèi)容。開(kāi)展性評(píng)價(jià)注重學(xué)生的主體作用，其中，師生的交流要嚴(yán)密，教師應(yīng)多關(guān)注學(xué)生實(shí)驗(yàn)過(guò)程，聽(tīng)取學(xué)生的意見(jiàn)和建議。比方，教師注意到某位同學(xué)設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)完成了局部數(shù)據(jù)，但是和前期根底性實(shí)驗(yàn)的表現(xiàn)相比，是否設(shè)計(jì)才能有一定的進(jìn)步、組裝電路有一定進(jìn)步、儀器調(diào)試較之前標(biāo)準(zhǔn)了許多、已得數(shù)據(jù)結(jié)果是否較合理等，從學(xué)生個(gè)體開(kāi)展的角度，教師應(yīng)及時(shí)予以肯定。

通過(guò)對(duì)設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程的精細(xì)化管理，可以極大地增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、進(jìn)步其設(shè)計(jì)才能、促進(jìn)學(xué)生萌生科研動(dòng)力。例如，我校侯紫玥、肖麗榮、潘鑫、黃馨夢(mèng)、羅志靈等同學(xué)在完成一系列設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)后，主動(dòng)組成創(chuàng)新工程科研團(tuán)隊(duì)，設(shè)計(jì)一"成員脫離集群自動(dòng)警示電路";。該電路系統(tǒng)由中心控制電路和多個(gè)子終端組成，其中中心控制電路兼有子終端功能，并增加了對(duì)子終端地址碼和數(shù)據(jù)碼的識(shí)別功能。各子終端電路框圖如圖1。

其中在確定發(fā)射、接收、顯示局部模塊時(shí)，團(tuán)員并沒(méi)有生搬硬套，而是改良創(chuàng)造，特別是發(fā)射局部，通過(guò)增加一級(jí)功放及控制電路，使得發(fā)射功率可以根據(jù)需要自動(dòng)調(diào)整。在解決好上述局部后，接下來(lái)處理編碼、解碼、識(shí)別控制局部，要求確定中心控制電路與各子終端發(fā)射的地址碼與數(shù)據(jù)碼、解碼后如何控制電路工作狀態(tài)、發(fā)射間隔的轉(zhuǎn)換、發(fā)射時(shí)間、發(fā)射間隔等。團(tuán)隊(duì)成員采取了分部設(shè)計(jì)、逐一仿真驗(yàn)證、最后整機(jī)測(cè)試的方法。每位同學(xué)不但分工明確，而且主動(dòng)定期開(kāi)會(huì)研討；在團(tuán)員完成各自的任務(wù)后，結(jié)合設(shè)計(jì)識(shí)別控制局部，討論確定全電路參數(shù)，選擇元器件進(jìn)展電路組裝。創(chuàng)新工程導(dǎo)師在指導(dǎo)過(guò)程中明顯感受到團(tuán)員的團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神、設(shè)計(jì)仿真才能、儀器使用