动手做实验\为能力加分

时间:2022-09-17 08:48:46

动手做实验\为能力加分

摘 要: 硬件基础课实验对培养学生的实践动手能力和创新能力具有非常重要的作用。教师在教学过程中应针对学生的要求,结合社会实际需求,选择合适的实验内容,制定合理的实验方案,充分利用实验资源培养学生的综合能力,提高专业课教学质量。

关键词: 硬件基础课实验教学 实验资源 教学改革

在信息处理和传输技术快速发展的现代社会,计算机系统硬件和各种电子设备更新换代非常迅速,新技术与新产品不断涌现。因此,硬件课教学也应该随着技术的进步不断调整。计算机专业和电子信息专业必修的硬件基础课程有“电子技术基础”、“模拟电路”、“数字逻辑”与“通信原理”,这几门课程都有16个课时的实验。实验是理论与实践的纽带,是激发学生学习兴趣的重要教学工具。因此,在适时调整硬件理论课教学计划和教学大纲的同时,教师更应该重视硬件基础课实验教学改革,把学生的手和脑都调动起来,充分利用实验资源,提高学生综合应用能力。

1.选择合适的教材与实验设备

1.1选择内容简练的教材。

实验教材不同于理论教材,太详细就成了设备说明书,实验步骤讲得非常清楚,学生哪里还有动脑的必要,只要机械地动手就能得出结论。这不是实验的目的。因此,实验教材只要简单明了地讲明实验目的、所应用的实验器材,以及实验内容就可以了,实验步骤应该是学生自行设计的。最好的教材应该是教师依实验箱说明书自行编写的。

1.2选取合适的实验器材。

实验器材是实验中最重要的。硬件实验中最常用的示波器、信号发生器应该选择精度比较高、性能较稳定的。对于实验箱的选择,不能太简单,如果全部都是集成的模块,学生就没有可以动手的地方,激发不了学习兴趣;如果全部都是分立元件,学生则需要花很长时间连电路,会有烦躁情绪,同样收不到好的效果。所以,理想的实验箱应该是分立元件占大部分,兼有几个已经连接好的电路。根据以上原则,模拟电路实验箱除了“功放”、“差分放大电路”之外都是分立元件。“数字逻辑”实验箱则全部是分立元件。

2.合理安排实验内容

2.1重视第一次实验,激发学生学习兴趣。

俗话说“师傅领进门,修行在个人”,可见“师傅领进门”还是很重要的。对于实验,第一次是入门课,是培养学生实验兴趣的一次重要的课。第一次实验课除介绍常用器材的构造和使用方法外,教师还应该演示一个或两个简单而有趣的实验来吸引学生。例如:“电子技术基础”实验可以演示一个“功放”的实验,“数字逻辑”实验可以演示一下“计数器”的计数过程,“通信原理”可以做“FSK通断键控编译码”实验给学生看。自己亲眼所见,学生会对实验产生兴趣,产生自己动手的欲望,为以后实验的顺利进行打下坚实的基础。

2.2规范实验教学内容。

本着“加强基础、拓宽专业、注重实践、提高素质”的方针,我们将实验项目分为四类:验证性、设计性、综合性和开放性实验。

验证性实验指熟悉实验设备和操作方法,目的是使学生进一步掌握基本概念和基本技能;设计性实验指针对某一个知识点设计实验电路,注重培养学生的创新意识、设计能力、创造能力和动手能力;综合性实验指多个知识点综合应用设计实验电路,注重培养学生综合运用所学知识的能力,使学生受到更为实际、更加全面的科学研究的训练;开放性实验指学生独立确定实验目的、制定实验方案、实施实验操作,以及分析实验结论,目的是提高实验室及其仪器设备的利用率,使人、财、物发挥最大作用,提高学生综合素质。

2.3精心设计实验步骤。

合理安排实验步骤可以在有限的实验时间内完成更多的实验内容,实现理论到实践的转变。硬件实验设计步骤如图1所示。

3.改革教学模式

3.1坚持“学生主体”原则。

3.1.1权力下放,合理指导。

在安排实验内容之后,教师应让学生在实验目的和实验器材明了的前提下,自己安排实验步骤,把“怎么做”实验的权力下放给学生。

学生在正式实验之前应该完成审图一步。在设计实验步骤的过程中,学生可能会遇到各种意想不到的难题,可能对如何选择实验器件参数不知所措。这时,教师应给予合理及时的指导。指导并不是“告知”,而是“引导”,通过理论知识引导学生自己解决问题。例如,做“直接耦合两级放大电路”实验,有的学生设计两级电路的偏置参数一样,结果示波器始终显示失真波形。这时教师应该引导学生分析电路原理,适当降低第二级静态工作点,经过几次调整之后就能得出理想的实验结论。

另外,对于动手能力比较强的学生,教师还可以下放自己安排实验内容的权利。这部分学生做完教师安排的实验内容后还有很多剩余时间,教师应该鼓励其自行设计一些小实验。学生可以在原实验基础上改变参数,可以把课后习题电路拿出来实际连接一下,也可以是按照自己想法做出的电路。只要把手与脑结合起来,就能提高学生的应用能力。

在此,应强调一点,教师必须让学生把思想放开,不能怕错。学生设计一个实验,一次成功的概率很低,应该在实验过程中不断改进,每一次改进都是一次能力的提高。这样学生可能在有限的实验课时内完不成所有实验内容,担心影响自己的实验成绩。教师应打消学生的后顾之忧,对实验成绩的评定应该重质量轻数量。

3.1.2灵活分配实验时间。

由于实验课时量有限,原则上以设计性和综合性实验为主,验证性和开放性实验为辅,由浅到深,循序渐进,满足不同层次学生的需求。因此,验证性实验分配两个课时,开放性实验分配3到4个课时,设计性和综合性实验分配10到11个课时。

由于学生学习能力不同,在时间的把握上应该因人而异。有一部分动手能力强的学生在10个课时左右已经完成了验证性、设计性和综合性实验,这时可以引导其设计较复杂的开放性实验。

3.1.3开放性实验的实施办法。

开放性实验教学以培养学生实践动手与创新能力为目的,使学生理论联系实际,提高实践能力,为以后走向社会奠定基础。

开放性实验没有具体的实验内容,没有实验目的的指导。以往,很多学生都是随便复习一下以前的实验,这样浪费的不仅仅是几个课时的时间,还有之前所有的努力。必须强调,不设目的并不是没有目的。教师在实验开始前,用少量的时间进行集中讲解,引导学生自己给自己确定一个合理目的,设计一个合理方案,不能“异想天开”,更不能“什么都不想”。在实验过程中,教师进行答疑。例如:完成“模拟电路”基础实验之后,学生可以自行采集一个变频信号通过放大器之后经功放输出,研究功放对不同频率信号的放大作用;完成“数字逻辑”基础实验之后,学生应用“计数器”、“七段字型译码器”、“显示芯片”,以及简单门电路设计交通倒计。

在完成“通信原理”基础实验之后,学生可以综合所做实验设计一个简单的点对点的数字通信系统。

还有另外一类开放性实验,即课程设计。针对某一课程,教师确定课题及开发工具,动手能力较强的学生可以自己确定。然后写出设计书,教师审核之后实施。学生必须查阅大量的参考书籍和各种工具书才能完成设计任务。因此,课程设计能培养学生的自学能力、研究设计能力、独立分析问题,以及解决问题的能力和创新能力。

3.2改革考核办法。

实验考核是保证实验教学质量的有效手段。以往的考核办法有两类:一是考试,二是根据学生平时表现给成绩。考试局限性太大,很难考查能力;教师凭印象给分又有失公平性。因此,教师必须确定一种公平合理的考核办法。

首先,分配每一类实验的分数。验证性实验占20%,设计性实验占25%,综合性实验占35%,开放性实验占20%。根据实际情况,教师还可以在小范围内调整各类实验所占分数比例。

其次,确定考核办法。在实验过程中教师可根据学生实施实验情况将学生分成优、良、中、可、差几个等级。学生实验结束后对每一个实验都要提交实验报告。教师应根据实验内容再度评价学生,实验报告要注重设计思想的描述,注重分析、总结实验中的收获、体会。将两者评价综合起来,如果对某一个学生两者不符,可以单独给其一个实验任务再度评价。

最后,教师在评定学生成绩时,应重点测试学生理解、掌握、灵活运用所学知识的能力,了解学生在实验中是否有深入思考问题的能力,适当提高开放性实验的分数。

4.结语

遵循以上原则和模式实施实验以后,在“电子技术基础”和“模拟电路”实验后,学生能独立设计调频收音机,电机调速控制器等较复杂电路;在“数字逻辑”实验后,学生能独立设计交通灯倒计时器等电路;在“通信原理”实验后,学生能独立设计点对点模拟和数字通信系统。

总之,硬件实验课程改革教学方法之后,学生的学习兴趣浓厚了,学习动力增强了,实践动手能力、综合应用能力和创新能力得到了提高,在实验的同时还巩固了理论知识,使理论与实践结合了起来,掌握了实际设计电路的流程,为以后从事硬件设计工作奠定了坚实的基础。

参考文献:

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