模擬電子技術課程五自實驗教學模式分析

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[摘要]提出了一種開放式、多層次的“五自”實驗教學模式，應用了自由選題與分組、自行管理與實現、自主設計與實施、自行調試與安裝和自主答辯與論文完成的“五自”實驗考核方法，解決了以往傳統實驗教學內容與實際脫節、考核方式單一、學員主動參與性差等問題。該模式激發了學員學習電子技術類課程的興趣，培養了團隊協作精神，加強了實踐操作技能，鍛煉了學員對完整科研活動的過程和結果的總結表達、陳述能力，為畢業后第一任職崗位要求奠定了基礎。

[關鍵詞]電子技術課程；教學模式；實驗教學

0引言

《模擬電子技術》課程是第四軍醫大學生物醫學工程專業一門非常重要的骨干專業基礎課程，主要是培養學員對模擬電路的分析、設計、調試等能力，為其畢業后能夠勝任軍隊醫療衛生裝備的維修與研發崗位需求打下堅實的理論基礎。《模擬電子技術》課程的授課內容涵蓋器件、電路及電路應用3個部分，要求學員完成課程學習后，應具備會計算電路參數、會選擇器件、會設計電路、會測試電路參數“四會”基本技能[1]。實驗是《模擬電子技術》課程非常重要的教學環節，通過實驗既可以檢驗學員的理論學習效果，又能提高學員的實際動手能力。但是，傳統的實驗教學模式主要以驗證性實驗為主，即教員指定實驗內容、提供實驗元器件和實驗儀表，學員按照教材中的電路圖完成實驗、測試電路參數后完成實驗報告，整個過程學員始終處于被動，不能形成實驗過程教與學動態交互的平臺，無法激發學員對電子技術的興趣，距離培養創新性思維方式甚遠[2-5]。在這種實驗教學模式下，學員只是能夠計算電路參數、測試電路參數，并不知道如何選擇器件、如何設計電路，無法滿足實用、高素質軍隊醫療衛生裝備研發人才的培養目標和要求。針對以上問題教學組融合課程特點，在實驗教學設計中大膽創新與改革。在完成模擬電子技術經典實驗項目的前提下，整合驗證性實驗內容，將實踐教學拓展由課堂延伸到課外[6-7]，增加以問題和需求牽引為導向的綜合設計性實驗，開放性地提出了“五自”實驗教學模式；引導學員主動參與實際科研活動，靈活地選取探索的方法，為學員提供發展創造性思維和實踐的機會，激發了學員對電子技術類課程學習的熱情，同時加強了團隊的協作，鍛煉了對科研活動的總結和表達能力。

1“五自”實驗教學模式

調動學員在《模擬電子技術》課程實驗過程的主觀能動性和學習積極性，教學組在基本要求“會分析計算、會使用常用的儀器儀表、會測量基本的參數”的指標基礎上增加了“會設計電路”和“會選元器”件2個環節；開放性地提出學員自由選題與分組、自行管理與實現、自主設計與實施、自行調試與安裝以及自主答辯與論文完成的“五自”實驗教學模式。現將具體實施步驟介紹如下。

1.1自由選題與分組

為了培養學員之間的團結協作精神，在其即將完成模擬電子技術課程學習的前2個月，由授課教員針對軍隊衛生裝備中研究的熱點問題以及附屬醫院臨床科室的實際需求，發現問題，并聯系所學理論知識提出問題；重點列出5~10個綜合設計實驗題目（如便攜式心電圖機、自動輸液器、電加熱手套、太陽能電源等），提出電路設計要求和預期達到的主要性能指標，要求學員自主設計實現電路。學員針對教員指定的實驗題目，根據每名同學自身的興趣和專業特長，自由選題與分組。一般每組不超過3人，組內學員自行分配任務，包括文獻查閱、電路設計、電路仿真、印刷電路板（printedcircuitboard，PCB）可在共享上查到制作、元器件購買、電路調試、幻燈制作及答辯等環節。

1.2自行管理與實現

整個教學的實施過程中，教學組采用開放式的管理模式，即教學實驗室時間和空間對學員全部開放，所有的測量儀器儀表設備全部開放。模擬電子技術的網絡教學交互平臺全時段開放，學員選題之后，每個小組的時間和進度節點都自行管理、自行實現，完全發揮學員的主動性。教員只需做好外圍的監督安全、答疑引導工作[8]。

1.3自行設計與實施

在學員完成自由選題與分組之后，可根據實驗項目的要求查閱文獻資料、提出技術方案和實施路線、設計電路并進行電路仿真，通過仿真測試電路的功能及主要性能指標，不斷優化電路結構。當學員在電路設計時遇到問題和困難，由教員針對學員的設計進行專題輔導和引導，突出以學員自行設計為主、教員引導為輔。自行設計重在培養學員靈活運用理論知識、信息檢索工具、電路設計與仿真軟件的綜合能力，是“五自”實驗教學模式中最為重要的一個環節。在學員完成電路設計與仿真之后，教員對學員的設計審核后由學員列出所需元器件型號、數量和主要參數等。學員自行購買，選擇性價比高的元器件，自行購買元器件重在培養學員選擇器件的能力。元器件參數的合理設置是電路設計的基本內容，而器件的性能優劣直接影響到電路實現的功能正常與否，因此綜合性實驗項目增加該環節強化鍛煉學員基本的器件選型能力。

1.4自行調試與安裝

學員將購買的元器件進行分類，按照電路原理圖在PCB上完成焊接，并進行調試、排除電路中可能存在的故障，發現問題，小組內部探討，網上教學平臺發動教學資源共同解決問題，很好地培養了學員解決問題的基本技能，以問題為導向培養了團隊協作能力。設計實驗過程的測試方案，選用合適的儀器儀表測量不同的參數指標，并記錄描繪特征曲線。規范實驗測試流程，熟悉常用儀器儀表的特性、使用條件和使用注意事項。完成電路板調試后，學員自行將電路板安裝到實驗箱內，提供電源輸入接口、信號輸入輸出接口等。自行調試安裝重在培養學員的電路故障排除、儀表使用、電路焊接和安裝等綜合能力。

1.5自行答辯與論文完成

學員完成綜合實驗項目后，要完整地記錄項目的設計和實現過程，準確地記錄實驗結果，提交規范的設計論文，并自行制作PPT，內容包括課題背景、設計思路、方案、電路及主要參數、改進方法及措施等，匯報時間10min。學員答辯時，教員可以針對學員的電路設計、實驗方案或實驗結果隨時提出質疑，其他組的學員也可以提出質疑。自行答辯與論文完成重在培養學員系統化的科研思維和實踐規范，邏輯性的總結能力，精煉客觀的表述能力[9-10]。

2教改效果

從2007屆生物醫學工程專業本科學員開始，我們將“五自”實驗教學模式應用到模擬電子技術課程教學中，通過發放調查問卷和對考試成績分析反饋等方式，對教改效果進行分析和總結。圖1為2007—2011屆學員對“五自”實驗教學模式的問卷調查分析結果，問卷調查采用百分制打分，內容設計“五自”實驗環節的執行效果評價（每項20分）。從結果分析中可以看出，學員對“五自”實驗教學模式的評價分數逐屆提高。2007年級學員評價分數較低，這是因為我們首次改革實驗教學模式，在實驗項目的設立、學員答辯組織等環節存在不足，學員的建議大多是增加實驗項目、不要限制答辯形式；2011年級學員評價分數最高，這是因為我們不斷積累經驗和教訓，靈活設置實驗設計題目、靈活學員答辯形式，使“五自”實驗教學模式日趨完善。對2007—2011屆學員《模擬電子技術》課程考試平均成績（如圖2所示）分析，結果顯示平均成績的提升與“五自”實驗教學模式的配套使用有緊密的關系。2007年級學員模擬電子技術的考試分數較低，這是因為我們首次采用“五自”實驗教學模式，學員準備時間過短，沒有將理論緊密聯系實際，直接影響了理論考試時間；2011年級學員評價分數最高，綜合實驗設計題目選擇來源于實際生活或科研需求，且緊密和理論知識相連接，激發了學員對《模擬電子技術》的極大興趣，鞏固了學員的理論知識，提高了學員的理論考試成績。

3結語

“五自”實驗教學模式在2007—2011級生物醫學工程專業的《模擬電子技術》課程教學實踐中取得了很好的效果。與傳統的實驗教學模式相比“，五自”教學模式將學員的學習模式從被動變為主動，充分發揮和調動了學員的主觀能動性。同時，用問題導向和需求牽引來提高學員的創新意識，用大科學的理念來培養學員的團結協作精神，為學員畢業后的第一崗位任職需求奠定了基礎。為了更好地發揮“五自”實驗模式在軍內生物醫學工程人才方面的培養作用，我們將在今后《模擬電子技術》課程的實驗教學中令實驗項目選題更貼近部隊實際需求，即實驗調試環節增加機電一體化、電磁兼容、特殊環境設計的內容，使新的實驗教學模式更加實用、有效。

[參考文獻]

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[3]張華，王健琪，荊西京，等.《模擬電子技術》實驗考核的探索和實踐[J].醫療衛生裝備，2014，35（5）：330-332.

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[10]顧瑩瑩.本科生科研能力培養模式初探[J].實驗技術與管理，2014，31（9）：37-40.

作者：路國華 張華 李釗 薛慧君 王健琪