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摘要：电子线路设计性实验是在基础性实验之后开设的具有较强独立设计性的综合实验。针对设计性实验的教学目的和特点，提出在指导教师教学内容准备工作、试验过程指导及课程评价指标体系等方面实现精细化教学过程管理，并举例说明通过精细化管理，能有效地促进学生后续科研动力。
关键词：设计性实验；教学过程；精细化管理。
本文引用格式：吴耀德，等.浅谈电子线路设计性实验教学过程的精细化管理[J].教育现代化,2020,7(36):187-189.
Discussion on the Fine Management of the Experimental Teaching Process of Electronic Circuit Design
WU Yao-de,HOU Zi-yue
(School of Physics and Optoelectronic Engineering of Yangtze University,Jingzhou Hubei)
Abstract:The Electronic Circuit Design experiment is a comprehensive experiment which has strong independent design after the basic experiment.According to the teaching aim and characteristics of the designed experiment,it is proposed to realize the fine teaching process management in the aspects of teaching content preparation,experimental process guidance and course evaluation index system.Examples are given to illustrate the effective promotion of students’motivation for scientific research through the meticulous management.
Key words:Design experiment;Teaching process;Fine management
一 引言
电子线路实验课的教学内容包含基础性实验、设计性实验，其中设计性实验通常在一系列基础性实验开设之后进行。设计性实验要求学生能够根据设计目标自行设计实验电路，组织实验步骤，记录测试数据，分析是否实现目标功能，进一步修改调试电路等。相对于基础性实验，设计性实验教学的目的是培养学生运用综合知识分析和解决实际问题，达到初步的科研能力，为后续的课程设计、毕业设计、以及科学研究打下良好的基础[1]。目前，大多数电子线路设计性实验项目有相应的实验指导书，学生在完成设计性实验时，往往依据指导书撰写实验报告，进行实验步骤，与基础性实验的过程没有较明显的差别；而实验指导教师大多采用粗放式管理来指导学生试验，主要包括按部就班的检查设计报告，指导学生实验过程，最后查看结果，给出成绩。整个教学过程未能充分体现出设计性实验的特点和作用。如何达到设计性实验的教学目的、发挥其特点，需要对教学过程各个环节做到精细化管理。
二 指导老师应精心做好设计性实验课的准备工作
准备工作涵盖教学内容的选定、对学生学情的了解以及采用的教学方法。在准备过程中，教师应充分体现主导性作用，根据学生在基础性实验中的能力体现，精选教学内容、准确采用多种教学方法，引导不同能力的同学共同完成设计任务[2]。
（一）精选教学内容
教学内容的选定要注重设计性实验与基础性实验之间的衔接，既不能把设计性实验项目训练的知识点选定得过于单一，又不能片面的把内容设定得过于综合，要考虑到难度相对于基础性试验的递进性，可以围绕两至三个已经完成过的基础性实验内容，将其有机结合并扩展，让学生既觉得熟悉又感到陌生，有一种探其究竟、跃跃欲试的动手欲望。因此，选定好一个合适的设计性实验内容，其良好的教学效果已经可以预见。例如：在基础性试验中已分别完成了计数器实验、译码显示电路实验，选定设计性试验项目时可以将两者结合，提出设计一交通灯控制电路。该设计把计数器、译码显示电路以及相应的控制电路结合在一起，既包含所学知识，又贴近生活实际，而且增加了控制电路部分的设计，具有一定的挑战性，能够充分调动学生通过设计电路解决实际问题的积极性。
（二）对学生学情的精准把握
学生学情是指学生在基础性实验中的动手能力、思维活跃程度，以及是否具备初步的设计能力。一般来讲，学生来自不同地域，不同学校，其动手操作能力有较大差异。在前期的基础实验过程中，有的同学由于参加过电子竞赛，大学生创新创业项目等，操作能力明显优于别人，而很多同学连电子器件特性、示波器的使用等都不熟悉，对较复杂电路的设计、多功能测试仪器的使用更加茫然不知所措。指导老师应该细致考虑到个性的差异，对不同能力的同学有不同层次的设计要求，保证每一位同学都能顺利地完成任务。例如，在前面提及的交通灯控制电路设计中，对能力较强的同学要求完成十字路口四向交通灯设计，对能力欠缺的同学，可以只要求完成单向交通灯设计，这样对控制电路要求就相对弱化较多。另外，实验分组时注意到要将能力差异较大的同学合理组合，让能力较弱的同学感到和动手能力强的同学一组，有一种安全感，对完成实验充满信心[3]。
（三）精心选用教学方法
教学过程需要从实验技能的提升、实验方法的熟练把握以及情感态度、价值观三个维度来精细设计，要充分体现学生的“主体”性和指导教师的“主导”作用。学生的“主体”性体现在独立地思考、探究与解决问题；教师的“主导”体现在教师创设问题情境；激发学生兴趣；引导学生思考。在设计教学过程时教学方法的精准选用就要求指导教师充分发挥教师的主导作用，注重解决学生理论知识掌握程度、动手能力的现状与其预期发展需求之间的矛盾。比如，对设计过程问题不大的同学，师生之间可以采用探讨，研究的方式来处理遇到的问题，能极大地调动学生的积极性；对困难重重的学生，教师以增加原理讲述和直接指导设计图纸、指导测试等过程帮扶的方式来教学，让这一部分同学感到老师的关怀和期望，并逐步建立学习电子线路的兴趣。
三 注重对学生设计实验过程各节点阶段的精细化指导
设计性实验突出学生主体性，但不是完全让学生去摸索；老师的临场指导虽然不同于基础性实验的事无巨细，提倡教师粗放式指导，但是在实验的各关键节点阶段还是要求指导精细到位。
1.在学生设计电路图之初，要及时发现出现的问题，帮助解决，以防学生多走弯路。例如，设计中需一时钟源电路，如果采用正弦波振荡电路加波形变换电路可以实现，但电路复杂且难以调试，若采用555多谐振荡器则电路精简易调。
2.在学生选用器件时，要引导他们养成查阅器件手册的习惯。在以往的基础实验中，器件往往已经给出，无需选择，但设计电路时，却要面临各种功能，不同型号的元件的甄别。老师在现场应及时提醒学生考虑各项参数指标，选用正确的器件，否者，器件一旦组装再更换，既耗费时间和精力，又容易损毁器件，让学生遭受较大的挫折感。
3.在学生组装调试电路时，老师注意观察学生连线是否错误，选用的信号是否合适，是否分部测试，技术指标是否合乎要求等等。一般学生都急于完成电路组装，准备享受成功的喜悦，往往是事与愿违。这时，老师的及时指导如同雪中送炭。例如，设计“篮球30秒计时电路”，该电路由时钟脉冲产生电路、加减计数电路、译码显示电路、逻辑门控制电路组成。部分同学统装统调，结果电路显示异常，功能无法实现，面对复杂的电路连线，大家无从下手，耗费大量时间。老师应及时指导，提示同学将电路各个功能块分割，逐一验证，引导学生主要对计数电路、控制电路两个易犯错误的部分进行分析查找。这种精细化的指导让学生很快明确解决问题的重点，有了具体的目标，保证了实验的顺利进行。
四 建立电子线路设计性实验精细化的评价体系
一般实验的教学评价包括实验操作、实验报告及考勤三部分，过于宏观、笼统。现代的教育理念倡导以评价促进学生的发展，使每一位同学通过评价能够发现自己的长处，强调过程性、发展性、多元化的评价体系。电子线路设计性实验应注重在以下几个方面构建精细化的评价体系[4]。
（一）过程性
评价体系要贯穿设计性试验的全过程，而不能只看电路是否完成功能目标这一最后的结果。过程评价包括：电路图设计是否合理，电路组装是否美观、调试过程是否熟练、故障判断是否准确、参数测试是否符合技术指标，报告书写是否完整规范等。
部分学生在实验过程中操作熟练，几乎没遇到挫折，实验顺利；有的同学因为某一小细节未注意而导致电路故障，实验进度滞后，但是在排障过程中能充分利用所学知识进行分析，运用多种测试仪器进行检查，反而综合能力得到极大提升，所以不能以实验是否顺利这种最终结果作为唯一评价标准。
（二）多元性
多元性的评价内容、评价方式能鼓励学生的创新思想、创新精神的形成发展。比如在实验过程中，学生的态度从消极到积极、从特立独行到团结合作，从被动动手到主动制作，从生搬硬套到改进创造等等均可纳入到评价内容中。多元性的评价有助于促使学生情感态度的正面发展，比如在设计性实验过程中两人一组的合作能够使教学适应两个不同能力水平的学生，特别是当动手能力较弱的学生看到同组熟练的动手能力以及实验成功后，也会提高其自身的自我成就感，从而进一步增强其主动意识，合作意识。
（三）发展性
评价体系不仅关注学生的现状表现，更要关注其发展性，将各位同学的过去、现状及未来发展密切联系起来，在承认个体差异的同时突出个人的纵向发展评价内容。发展性评价注重学生的主体作用，其中，师生的交流要紧密，教师应多关注学生实验过程，听取学生的意见和建议。比如，教师注意到某位同学设计性实验完成了部分数据，但是和前期基础性实验的表现相比，是否设计能力有一定的提高、组装电路有一定进步、仪器调试较之前规范了许多、已得数据结果是否较合理等，从学生个体发展的角度，教师应及时予以肯定。
通过对设计性实验教学过程的精细化管理，能够极大地增强学生的学习兴趣、提高其设计能力、促进学生萌生科研动力。例如，我校侯紫玥、肖丽荣、潘鑫、黄馨梦、罗志灵等同学在完成一系列设计性实验后，主动组成创新项目科研团队，设计一“成员脱离集群自动警示电路”。该电路系统由中心控制电路和多个子终端组成，其中中心控制电路兼有子终端功能，并增加了对子终端地址码和数据码的识别功能。各子终端电路框图如图1。
其中在确定发射、接收、显示部分模块时，团员并没有生搬硬套，而是改进创造，特别是发射部分，通过增加一级功放及控制电路，使得发射功率可以根据需要自动调整。在解决好上述部分后，接下来处理编码、解码、识别控制部分，要求确定中心控制电路与各子终端发射的地址码与数据码、解码后如何控制电路工作状态、发射距离的转换、发射时间、发射间隔等。团队成员采取了分部设计、逐一仿真验证、最后整机测试的方法。每位同学不但分工明确，而且主动定期开会研讨；在团员完成各自的任务后，联合设计识别控制部分，讨论确定全电路参数，选择元器件进行电路组装。创新项目导师在指导过程中明显感受到团员的团队协作精神、设计仿真能力、仪器使用熟练程度、组装技术、测试水平等均大幅提升。
总之，通过在电子线路设计性教学过程中严格地贯彻精细化管理的思想，其教学效果成效明显，将大大增强学生独立分析问题、解决问题的能力，激发学生创作设计电路的兴趣、培养其创新意识和团队协作精神，从而达到设计性实验的教学目的[5,6]。
参考文献
[1]李龙.教学过程设计[M].内蒙古:内蒙古人民出版社,2001.
[2]毛红艳.“通信电子线路”实践教学改革的思考与实践[J].中国电力教育,2012(14):97-98.
[3]林弥,刘国华.高校通信电子电路实验的创新性教学改革浅析[J].高校实验室工作研究,2011(3):13-14.
[4]高文焕,张尊侨，等.电子技术实验[M].北京:清华大学出版社,2004.
[5]李志军,陈万培,于卫.《模拟电路》实验教学改革探讨[J].实验科学与技术,2013(11):78-80.
[6]王勇.“模拟与数字电路实验”的课程设置[J].电气电子教学学报，2007（2）：6-10.
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