電子信息實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系探析

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近些年我國(guó)高等教育對(duì)人才培養(yǎng)提出了越來越高的質(zhì)量要求，除提高了理論教學(xué)教育目標(biāo)以外，同時(shí)對(duì)學(xué)生的操作技能也提出了新的要求。實(shí)驗(yàn)、實(shí)踐作為檢驗(yàn)學(xué)生所學(xué)理論、所學(xué)技能的重要工序，其對(duì)培養(yǎng)優(yōu)秀人才、全能人才來說具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。為了達(dá)成這一目的就必須不斷優(yōu)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)的格局與體系，結(jié)合學(xué)生成才需要、教育目標(biāo)需要、社會(huì)發(fā)展需要?jiǎng)?chuàng)新人才培養(yǎng)方式。實(shí)驗(yàn)是基于科學(xué)研究和人才培養(yǎng)的重要實(shí)踐平臺(tái)，其體現(xiàn)的是學(xué)校辦學(xué)能力、辦學(xué)質(zhì)量。學(xué)校有必要加強(qiáng)實(shí)訓(xùn)基地、實(shí)驗(yàn)室建設(shè)，推進(jìn)開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)。這是迎合雙創(chuàng)教育、應(yīng)用型人才建設(shè)的重要方式。

1現(xiàn)階段電子信息實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系問題

電子信息課程作為理論實(shí)踐并重的課程，實(shí)驗(yàn)教學(xué)一直都是電子信息教育最重要的內(nèi)容之一。從某些角度來說實(shí)驗(yàn)教育有助于檢驗(yàn)理論思想和理論知識(shí)，在實(shí)踐互動(dòng)的過程中加深對(duì)知識(shí)的印象和理解水平。傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師往往會(huì)將過多的時(shí)間用于基礎(chǔ)知識(shí)、實(shí)驗(yàn)流程、實(shí)驗(yàn)操作的講解。這是因?yàn)榻^大多數(shù)學(xué)生都存在知識(shí)印象、操作記憶不深刻的問題。教師為了保障教學(xué)有效性不得已應(yīng)用了大量時(shí)間用于實(shí)驗(yàn)流程和實(shí)驗(yàn)操作講解。這一問題嚴(yán)重影響了學(xué)生的實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)有效性。實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)，很多學(xué)生并沒有充分完成實(shí)驗(yàn)，學(xué)生只能照抄他人報(bào)告，這就導(dǎo)致學(xué)生的知識(shí)印象和理解水平出現(xiàn)嚴(yán)重的差異。如果教師不予以該問題足夠的重視，必然會(huì)影響到實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果，無法凸顯實(shí)驗(yàn)教育意義。實(shí)際上實(shí)驗(yàn)教學(xué)是非常開放、趣味性的活動(dòng)。學(xué)生在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中可以充分動(dòng)用自己的思路和想法去檢驗(yàn)自己對(duì)知識(shí)點(diǎn)的疑惑，這有助于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神。實(shí)踐能力與操作能力需要實(shí)驗(yàn)過程來提高，即便學(xué)生的操作結(jié)果最終陷入失敗，其也是學(xué)生經(jīng)驗(yàn)總結(jié)的重要過程，可以幫助學(xué)生得出錯(cuò)誤的實(shí)驗(yàn)方法與規(guī)避的方式，對(duì)學(xué)生創(chuàng)新素質(zhì)和實(shí)踐素質(zhì)培養(yǎng)來說具有重要意義。

2電子信息實(shí)驗(yàn)教學(xué)優(yōu)化方法

2.1建立管理機(jī)制

為保障實(shí)踐教學(xué)有效性，教師就必須結(jié)合學(xué)科特性構(gòu)建完善的實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理方式，確保實(shí)驗(yàn)教學(xué)能夠真正意義上提升學(xué)生的創(chuàng)新與學(xué)習(xí)能力，發(fā)揮實(shí)驗(yàn)教育應(yīng)有的作用。首先制定實(shí)驗(yàn)室準(zhǔn)入標(biāo)準(zhǔn)和運(yùn)作方式。其次為學(xué)生提供項(xiàng)目申報(bào)和立項(xiàng)的自由選擇途徑。另外還要根據(jù)學(xué)習(xí)需求確定和篩選實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，確定實(shí)驗(yàn)計(jì)劃與實(shí)驗(yàn)流程。最后結(jié)合教學(xué)需要與學(xué)生能力設(shè)計(jì)與管理實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式與評(píng)價(jià)體系。

2.2實(shí)驗(yàn)教學(xué)構(gòu)建因素

1）理實(shí)教育統(tǒng)一

為提高教學(xué)有效性，突出實(shí)驗(yàn)教學(xué)的意義和價(jià)值，針對(duì)性教學(xué)是必不可少的教學(xué)方式。當(dāng)然只有教師充分了解了每一名學(xué)生的能力和個(gè)性，才能夠圍繞學(xué)生設(shè)計(jì)針對(duì)化的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式，重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生的薄弱點(diǎn)，強(qiáng)化與發(fā)掘?qū)W生的實(shí)踐操作優(yōu)勢(shì)，幫助學(xué)生樹立和形成學(xué)習(xí)自信心。在鞏固學(xué)生基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)素質(zhì)與能力的基礎(chǔ)上，教師應(yīng)當(dāng)將教學(xué)管理重心放在安全操作方面。保障學(xué)生能夠安全的完成實(shí)驗(yàn)操作。對(duì)于一些具備較強(qiáng)動(dòng)手能力的學(xué)生，教師可以提出具有啟發(fā)性、探究性問題，要求學(xué)生利用已學(xué)知識(shí)和實(shí)驗(yàn)理論，用科學(xué)的驗(yàn)證、分析方式解答與鉆研實(shí)驗(yàn)問題。這一過程中有助于培養(yǎng)學(xué)生的研究能力和實(shí)驗(yàn)技巧。實(shí)現(xiàn)學(xué)生的知識(shí)貫通，前后交替。幫助學(xué)生在遇到問題的時(shí)候能夠以獨(dú)立意識(shí)完成問題的思考和解決。

2）以生為本

實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)中，教師必須要重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神、獨(dú)立思考意識(shí)、技巧意識(shí)、技術(shù)知識(shí)。利用實(shí)驗(yàn)教學(xué)為學(xué)生提供電子信息實(shí)驗(yàn)所用儀器與設(shè)備，確保學(xué)生能夠在安全的實(shí)驗(yàn)環(huán)境下，用自行設(shè)計(jì)、自行選題、自行實(shí)驗(yàn)的方式解答實(shí)驗(yàn)中遇到的困難和麻煩。當(dāng)然教師有必要在學(xué)生實(shí)驗(yàn)前審核學(xué)生的實(shí)驗(yàn)方案和實(shí)驗(yàn)流程，提出針對(duì)性的處理方法與注意事項(xiàng)。當(dāng)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中遇到問題以后，教師不要直接提供給學(xué)生問題解決方式，而是要鼓勵(lì)學(xué)生，讓學(xué)生自行思考問題解答的正確方式。教師可以要求學(xué)生以組為單位，展開實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)、實(shí)驗(yàn)合作。在小組合作的過程中完成實(shí)驗(yàn)思路的融會(huì)貫通，幫助學(xué)生獲得更多的實(shí)驗(yàn)展開、設(shè)計(jì)思路。在和其他學(xué)生一同解答問題、解答難題的過程中，實(shí)現(xiàn)思維的發(fā)散式訓(xùn)練。

3）選做實(shí)驗(yàn)與基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)結(jié)合

電子信息實(shí)驗(yàn)包含兩種一種是必學(xué)實(shí)驗(yàn)也就是基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)，另外一種是非必學(xué)實(shí)驗(yàn)也就是選做實(shí)驗(yàn)。實(shí)際上相較于基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)來說，選做實(shí)驗(yàn)有著更高的實(shí)驗(yàn)要求與難度，對(duì)提升學(xué)生實(shí)踐水平、技術(shù)能力有很突出的幫助作用。而基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容通常都非常的簡(jiǎn)單，目標(biāo)為使所有學(xué)生都能夠掌握實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)方法，對(duì)電子技術(shù)產(chǎn)生基本的認(rèn)知和理解能力。從中不難看出二者各有優(yōu)勢(shì)，為了進(jìn)一步突出與發(fā)揮選做實(shí)驗(yàn)和基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)的作用，教師就必須充分結(jié)合二者，用具有開放性的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ剑陟柟虒W(xué)生基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)素質(zhì)的基礎(chǔ)上，為學(xué)生提供更多、更全面的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰μ嵘緩健?

2.3實(shí)驗(yàn)教學(xué)要求

實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)是夠彌補(bǔ)能力差距最好的方式，為了提高所有學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?，教師?yīng)當(dāng)允許學(xué)生在課堂中沒有完成實(shí)驗(yàn)的情況下，利用課余時(shí)間繼續(xù)實(shí)驗(yàn)。教師應(yīng)當(dāng)允許實(shí)踐能力強(qiáng)的學(xué)生完成多個(gè)實(shí)驗(yàn)、開放性實(shí)驗(yàn)。學(xué)生在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)前必須書寫報(bào)告，由教師審查學(xué)生的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)流程與合理性，確保實(shí)驗(yàn)的安全性與科學(xué)性，達(dá)成實(shí)驗(yàn)教學(xué)培養(yǎng)目標(biāo)和教學(xué)意義。在學(xué)生結(jié)束實(shí)驗(yàn)以后，必須書寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告，實(shí)驗(yàn)報(bào)告包括實(shí)驗(yàn)流程、應(yīng)用理論、數(shù)據(jù)結(jié)果、誤差分析、實(shí)驗(yàn)問題等內(nèi)容。當(dāng)然并不是每一次的實(shí)驗(yàn)學(xué)生都能夠取得成功，失敗是成功之母。教師與學(xué)生應(yīng)充分利用失敗案例，分析失敗原因從中汲取經(jīng)驗(yàn)，防止下一次的實(shí)驗(yàn)再次出現(xiàn)問題。為了保障實(shí)驗(yàn)設(shè)備與實(shí)驗(yàn)時(shí)間能夠得到充分利用，防止實(shí)驗(yàn)設(shè)備出現(xiàn)使用沖突問題。實(shí)驗(yàn)室的實(shí)用必須提前預(yù)約，并做好實(shí)驗(yàn)儀器的保護(hù)，這樣才能夠進(jìn)一步發(fā)揮實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果，提高開放實(shí)驗(yàn)教育的有效性。

3實(shí)驗(yàn)課程體系

電子信息課程包括兩個(gè)項(xiàng)目分別為信息技術(shù)與電子技術(shù)，其中的信息技術(shù)又包括信號(hào)處理、系統(tǒng)與信號(hào)。電子技術(shù)則包括基礎(chǔ)電路、數(shù)字電路與模擬電路。當(dāng)然不論是哪一項(xiàng)技術(shù)都是電子信息課程重要的內(nèi)容。結(jié)合實(shí)驗(yàn)需要可以將電子實(shí)驗(yàn)課程分為三個(gè)等級(jí)。第一個(gè)等級(jí)為軟件平臺(tái)輔助設(shè)計(jì)與仿真分析。第二個(gè)等級(jí)為單片機(jī)、通信原理、電子線路硬件設(shè)計(jì)、第三個(gè)等級(jí)為高級(jí)電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)。與之對(duì)應(yīng)的是教學(xué)體系同樣也要以三個(gè)等級(jí)展開設(shè)計(jì)，詳情如下：

1）數(shù)字電路與模擬電路

該等級(jí)在數(shù)字電路與模擬電路中需要利用EDA工具，使用EWB與Pspice軟件平臺(tái)，結(jié)合電路曲線、數(shù)據(jù)分析電路特性和功能，檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)中的原理性問題。EDA工具可以有效的完成電路系統(tǒng)響應(yīng)、頻譜、交直流的分析工作。理論知識(shí)教學(xué)中EDA工具的應(yīng)用可以賦予物理過程更加直觀化的特性。利用具體的曲線與圖像說明電路系統(tǒng)過程和理論，降低學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解難度。此外學(xué)生可以應(yīng)用EDA掌握電子技術(shù)理論內(nèi)容，形成屬于自己的電路知識(shí)體系認(rèn)知系統(tǒng)，學(xué)會(huì)電路系統(tǒng)分析方式，利用電路數(shù)據(jù)和曲線分析電路特性與功能，驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)原理性內(nèi)容。此外在通信原理、信號(hào)處理、信號(hào)與系統(tǒng)中，可以應(yīng)用Simulink、Matlab等仿真工具。這兩種工具都有著十分強(qiáng)大的計(jì)算能力，且可視化功能和數(shù)據(jù)分析也是其比較突出的優(yōu)勢(shì)。用GUI編程方式，開發(fā)信號(hào)與系統(tǒng)演示程序。實(shí)踐中完成實(shí)踐演示與理論教學(xué)的有機(jī)結(jié)合，獲得更好的教學(xué)效果，對(duì)提高課程教學(xué)有效率以及增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣而言有著十分突出的幫助意義，是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)、創(chuàng)新思維的重要途徑。

2）通信原理、高頻電子

作為電子專業(yè)學(xué)生必須要學(xué)會(huì)的技能，硬件調(diào)試同時(shí)也是一電路設(shè)計(jì)最基礎(chǔ)的課程之一。學(xué)生需要在實(shí)驗(yàn)中自行動(dòng)手調(diào)試，在這樣的過程中發(fā)現(xiàn)問題，用自己所掌握的知識(shí)解決問題。該流程可以進(jìn)一步加深學(xué)生對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)的理解，提升硬件感性認(rèn)知。完成數(shù)字電路、模擬電路等基礎(chǔ)課程的學(xué)習(xí)，掌握硬件調(diào)試方式，是引導(dǎo)學(xué)生掌握硬系統(tǒng)設(shè)計(jì)的重要方式。51單片機(jī)是一款很好的入門級(jí)硬件編程芯片。學(xué)生利用單片機(jī)能夠掌握與理解電子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法。片上系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，學(xué)生需要學(xué)會(huì)Protel設(shè)計(jì)軟件的應(yīng)用方式，學(xué)會(huì)電路原理圖設(shè)計(jì)方式以及主控芯片的挑選方法，學(xué)會(huì)應(yīng)用電磁兼容原理制作PCB版圖。在最后的制版中，完成電路調(diào)試和元器件焊接，下載程序與單片機(jī)源代碼的變成。在這一實(shí)踐過程中，幫助學(xué)生掌握電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)流程。

3）主控芯片

該流程中展開數(shù)字系統(tǒng)、VHDL語言、編程邏輯器件等課程設(shè)計(jì)。學(xué)生在這一過程中掌握Verilog、VHDL兩種描述語言。在實(shí)驗(yàn)中掌握Foundation、XilinxExpress、MaxPlusⅡ等工具的使用方法，掌握電路原理圖、狀態(tài)機(jī)、描述語言等方式用于CPLD/FPGA中的系統(tǒng)設(shè)計(jì)。DSP實(shí)驗(yàn)作為信號(hào)專業(yè)應(yīng)用類課程，同樣也是重點(diǎn)課程。因此需要利用C語言完成DSP程序編譯。為迎合電子技術(shù)的發(fā)展需要，開設(shè)ARM系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)，掌握Unix編程方法，學(xué)會(huì)EDA技術(shù)，全面提升學(xué)生電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)能力。例如掌握FIR數(shù)字濾波器、LCD現(xiàn)實(shí)、I2C總線控制電路設(shè)計(jì)，由學(xué)生自行選擇課題。上述課程對(duì)于開發(fā)提升學(xué)生電子系統(tǒng)開發(fā)能力都有著極為突出的幫助作用。

4結(jié)語

實(shí)驗(yàn)教學(xué)有助于培養(yǎng)具有雙創(chuàng)精神、實(shí)踐精神、應(yīng)用意識(shí)。學(xué)校必須要牢牢結(jié)合社會(huì)對(duì)人才的素質(zhì)、能力需求，創(chuàng)辦具有現(xiàn)代化教育價(jià)值、實(shí)踐教育價(jià)值的教學(xué)模式。在充分滿足學(xué)生成長(zhǎng)需要的基礎(chǔ)上，調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性與積極性，使學(xué)生能夠在實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)的過程中得到動(dòng)手、動(dòng)腦能力的培養(yǎng)。這些要素的學(xué)習(xí)和實(shí)踐對(duì)于學(xué)生今后的成長(zhǎng)具有現(xiàn)實(shí)性意義，我們必須要多加關(guān)注與多加了解學(xué)生的實(shí)際學(xué)習(xí)需求，結(jié)合教學(xué)需求調(diào)整教學(xué)計(jì)劃，充分體現(xiàn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的實(shí)踐特性，突出實(shí)驗(yàn)教育教書育人的作用和特性。