模拟电子技术课程五自实验教学模式分析

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[摘要]提出了一种开放式、多层次的“五自”实验教学模式，应用了自由选题与分组、自行管理与实现、自主设计与实施、自行调试与安装和自主答辩与论文完成的“五自”实验考核方法，解决了以往传统实验教学内容与实际脱节、考核方式单一、学员主动参与性差等问题。该模式激发了学员学习电子技术类课程的兴趣，培养了团队协作精神，加强了实践操作技能，锻炼了学员对完整科研活动的过程和结果的总结表达、陈述能力，为毕业后第一任职岗位要求奠定了基础。

[关键词]电子技术课程；教学模式；实验教学

0引言

《模拟电子技术》课程是第四军医大学生物医学工程专业一门非常重要的骨干专业基础课程，主要是培养学员对模拟电路的分析、设计、调试等能力，为其毕业后能够胜任军队医疗卫生装备的维修与研发岗位需求打下坚实的理论基础。《模拟电子技术》课程的授课内容涵盖器件、电路及电路应用3个部分，要求学员完成课程学习后，应具备会计算电路参数、会选择器件、会设计电路、会测试电路参数“四会”基本技能[1]。实验是《模拟电子技术》课程非常重要的教学环节，通过实验既可以检验学员的理论学习效果，又能提高学员的实际动手能力。但是，传统的实验教学模式主要以验证性实验为主，即教员指定实验内容、提供实验元器件和实验仪表，学员按照教材中的电路图完成实验、测试电路参数后完成实验报告，整个过程学员始终处于被动，不能形成实验过程教与学动态交互的平台，无法激发学员对电子技术的兴趣，距离培养创新性思维方式甚远[2-5]。在这种实验教学模式下，学员只是能够计算电路参数、测试电路参数，并不知道如何选择器件、如何设计电路，无法满足实用、高素质军队医疗卫生装备研发人才的培养目标和要求。针对以上问题教学组融合课程特点，在实验教学设计中大胆创新与改革。在完成模拟电子技术经典实验项目的前提下，整合验证性实验内容，将实践教学拓展由课堂延伸到课外[6-7]，增加以问题和需求牵引为导向的综合设计性实验，开放性地提出了“五自”实验教学模式；引导学员主动参与实际科研活动，灵活地选取探索的方法，为学员提供发展创造性思维和实践的机会，激发了学员对电子技术类课程学习的热情，同时加强了团队的协作，锻炼了对科研活动的总结和表达能力。

1“五自”实验教学模式

调动学员在《模拟电子技术》课程实验过程的主观能动性和学习积极性，教学组在基本要求“会分析计算、会使用常用的仪器仪表、会测量基本的参数”的指标基础上增加了“会设计电路”和“会选元器”件2个环节；开放性地提出学员自由选题与分组、自行管理与实现、自主设计与实施、自行调试与安装以及自主答辩与论文完成的“五自”实验教学模式。现将具体实施步骤介绍如下。

1.1自由选题与分组

为了培养学员之间的团结协作精神，在其即将完成模拟电子技术课程学习的前2个月，由授课教员针对军队卫生装备中研究的热点问题以及附属医院临床科室的实际需求，发现问题，并联系所学理论知识提出问题；重点列出5~10个综合设计实验题目（如便携式心电图机、自动输液器、电加热手套、太阳能电源等），提出电路设计要求和预期达到的主要性能指标，要求学员自主设计实现电路。学员针对教员指定的实验题目，根据每名同学自身的兴趣和专业特长，自由选题与分组。一般每组不超过3人，组内学员自行分配任务，包括文献查阅、电路设计、电路仿真、印刷电路板（printedcircuitboard，PCB）可在共享上查到制作、元器件购买、电路调试、幻灯制作及答辩等环节。

1.2自行管理与实现

整个教学的实施过程中，教学组采用开放式的管理模式，即教学实验室时间和空间对学员全部开放，所有的测量仪器仪表设备全部开放。模拟电子技术的网络教学交互平台全时段开放，学员选题之后，每个小组的时间和进度节点都自行管理、自行实现，完全发挥学员的主动性。教员只需做好外围的监督安全、答疑引导工作[8]。

1.3自行设计与实施

在学员完成自由选题与分组之后，可根据实验项目的要求查阅文献资料、提出技术方案和实施路线、设计电路并进行电路仿真，通过仿真测试电路的功能及主要性能指标，不断优化电路结构。当学员在电路设计时遇到问题和困难，由教员针对学员的设计进行专题辅导和引导，突出以学员自行设计为主、教员引导为辅。自行设计重在培养学员灵活运用理论知识、信息检索工具、电路设计与仿真软件的综合能力，是“五自”实验教学模式中最为重要的一个环节。在学员完成电路设计与仿真之后，教员对学员的设计审核后由学员列出所需元器件型号、数量和主要参数等。学员自行购买，选择性价比高的元器件，自行购买元器件重在培养学员选择器件的能力。元器件参数的合理设置是电路设计的基本内容，而器件的性能优劣直接影响到电路实现的功能正常与否，因此综合性实验项目增加该环节强化锻炼学员基本的器件选型能力。

1.4自行调试与安装

学员将购买的元器件进行分类，按照电路原理图在PCB上完成焊接，并进行调试、排除电路中可能存在的故障，发现问题，小组内部探讨，网上教学平台发动教学资源共同解决问题，很好地培养了学员解决问题的基本技能，以问题为导向培养了团队协作能力。设计实验过程的测试方案，选用合适的仪器仪表测量不同的参数指标，并记录描绘特征曲线。规范实验测试流程，熟悉常用仪器仪表的特性、使用条件和使用注意事项。完成电路板调试后，学员自行将电路板安装到实验箱内，提供电源输入接口、信号输入输出接口等。自行调试安装重在培养学员的电路故障排除、仪表使用、电路焊接和安装等综合能力。

1.5自行答辩与论文完成

学员完成综合实验项目后，要完整地记录项目的设计和实现过程，准确地记录实验结果，提交规范的设计论文，并自行制作PPT，内容包括课题背景、设计思路、方案、电路及主要参数、改进方法及措施等，汇报时间10min。学员答辩时，教员可以针对学员的电路设计、实验方案或实验结果随时提出质疑，其他组的学员也可以提出质疑。自行答辩与论文完成重在培养学员系统化的科研思维和实践规范，逻辑性的总结能力，精炼客观的表述能力[9-10]。

2教改效果

从2007届生物医学工程专业本科学员开始，我们将“五自”实验教学模式应用到模拟电子技术课程教学中，通过发放调查问卷和对考试成绩分析反馈等方式，对教改效果进行分析和总结。图1为2007—2011届学员对“五自”实验教学模式的问卷调查分析结果，问卷调查采用百分制打分，内容设计“五自”实验环节的执行效果评价（每项20分）。从结果分析中可以看出，学员对“五自”实验教学模式的评价分数逐届提高。2007年级学员评价分数较低，这是因为我们首次改革实验教学模式，在实验项目的设立、学员答辩组织等环节存在不足，学员的建议大多是增加实验项目、不要限制答辩形式；2011年级学员评价分数最高，这是因为我们不断积累经验和教训，灵活设置实验设计题目、灵活学员答辩形式，使“五自”实验教学模式日趋完善。对2007—2011届学员《模拟电子技术》课程考试平均成绩（如图2所示）分析，结果显示平均成绩的提升与“五自”实验教学模式的配套使用有紧密的关系。2007年级学员模拟电子技术的考试分数较低，这是因为我们首次采用“五自”实验教学模式，学员准备时间过短，没有将理论紧密联系实际，直接影响了理论考试时间；2011年级学员评价分数最高，综合实验设计题目选择来源于实际生活或科研需求，且紧密和理论知识相连接，激发了学员对《模拟电子技术》的极大兴趣，巩固了学员的理论知识，提高了学员的理论考试成绩。

3结语

“五自”实验教学模式在2007—2011级生物医学工程专业的《模拟电子技术》课程教学实践中取得了很好的效果。与传统的实验教学模式相比“，五自”教学模式将学员的学习模式从被动变为主动，充分发挥和调动了学员的主观能动性。同时，用问题导向和需求牵引来提高学员的创新意识，用大科学的理念来培养学员的团结协作精神，为学员毕业后的第一岗位任职需求奠定了基础。为了更好地发挥“五自”实验模式在军内生物医学工程人才方面的培养作用，我们将在今后《模拟电子技术》课程的实验教学中令实验项目选题更贴近部队实际需求，即实验调试环节增加机电一体化、电磁兼容、特殊环境设计的内容，使新的实验教学模式更加实用、有效。

[参考文献]

[1]路国华，王华，秦明新.浅析《模拟电子技术基础》课程的教学改革和实践[J].军队医学教育，2006，14（1）：40-41.

[2]路国华，王华，秦明新.电路仿真软件在《模电》中的应用[J].医疗卫生装备，2006，27（9）：288-290.

[3]张华，王健琪，荆西京，等.《模拟电子技术》实验考核的探索和实践[J].医疗卫生装备，2014，35（5）：330-332.

[4]张华，荆西京，路国华，等.电子技术实验教学中的师生关系[J].军队医学教育，2011，19（3）：68-70.

[5]蔡晓艳.模拟电子技术实验教学改革的研究与探索[J].实验室科学，2013，16（3）：51-53.

[6]王革思.“模拟电子技术”课程开放式实验教学平台的研究与实践[J].实验技术与管理，2014，31（8）：170-173.

[7]唐铁军，王平祥，王春潮.课内外结合构建研究型大学本科生科研能力培养体系[J].实验技术与管理，2010，27（4）：19-22.

[8]李淑明，姜玉婷，李晓冬.“虚实”结合的模拟电子技术实验模式[J].大众科技，2014，16（10）：3-4.

[9]郭东亮.“模拟电子技术”课程实践性教学改革探索[J].实验实践教学，2014，33（29）：81-86.

[10]顾莹莹.本科生科研能力培养模式初探[J].实验技术与管理，2014，31（9）：37-40.

作者：路国华 张华 李钊 薛慧君 王健琪