构建电工电子系列课程实验教学体系的认识与实践
引言
实验教学是高等工程教育教学过程中的重要组成部分，对培养学生动手能力和创新能力具有独特的不可替代的作用。工科电类专业的电工电子系列课程是实践性很强的技术基础课，不仅要抓好课堂的理论教学这一重要环节，也必须重视和加强该系列课程的实践环节，使理论教学密切联系实际，力求在实践中培养学生的实际操作能力，发现问题、分析和解决问题的能力。要切实实现上述教学目标，就必须构建以培养学生创新意识和创新能力为主线的电工电子系列课程实验教学体系。近年来，我们针对电类专业学生的特点，在学校有关职能部门的大力支持下，充分调动有关教师和实验技术人员的积极性，努力改革，不断探索，逐步形成了电工电子系列课程新的实验教学体系。
一、对构建新的实验教学体系的认识
长期以来，实验课教学存在着未能摆脱理论课授课体系的制约，不能按照实验技术本身的系统性与科学性进行教学的严重问题，结果导致某些实验内容重复或脱节，验证性实验过多，综合性、设计性实验过少，缺乏障碍性实验；没有明确对学生能力培养的具体目标，实验内容安排过于简单，随意性较大，缺乏考核和质量监控途径；实验室设置小而全，低水平重复建设，各专业都有一些完全相同的实验室，实验仪器台套数欠缺；由于资源不能共享而造成有的实验形同虚设，只能作“示范性”实验；在教学仍然以灌输为主，没有充分让学生积极主动参加实验，现代化的实验手段也比较缺乏。针对上述问题，学院在构建新的电工电子系列课程实验教学体系时树立了下面的指导思想：一是加强基础。基础实验内容经过长期教学实践的锤炼已相当成熟，对学生加深理解基础知识、增强基本技能的训练有很好的帮助。因此，需加大对基础课教学实验室的经费投入，建立完善的、有一定规模的电路、电子技术实验室。二是突出综合性、设计性和开放性。每门实验课都应有一定比例的综合性和设计性实验，要更新和改革实验教学内容，减少重复的验证性实验，实验室要对学生开放。三是硬件建设和软件建设一齐抓。硬件建设指的是实验场所的装修和布置，实验仪器仪表的购置，专用实验设备（实验台、实验箱）的设计和外协制造，多媒体实验室的配置。软件建设指的是实验室的设置和规划，实验大纲和实验教材的编写，实验室管理规章制度的制订，实验技术人员的培养和提高。在软件建设中，实验教学内容的改革是相当重要的。
在实验教学内容改革上，不同的课程改革力度不同。电路（或电工）、电磁场的基本实验内容大体上能跟上技术发展的步伐，所以仅需小改。电子线路的基本原理虽然没有大的变化，但由于大规模集成电路和CAD技术的发展，其设计方法发生了革命化的变革，所以引入先进的电子系统设计软硬件技术，强化学生运用电子设计自动化（EDA）软件来实现电子系统设计和研制的能力是新实验教学体系必须增加的重要内容。而对全院学生的一些实验室应根据专业的不同，制定菜单式的实验项目以供选择。例如，电气工程专业对电路课程的实验要求明显要高于计算机专业；而电类非计算机专业的计算机课程的实验要求也应区别于计算机专业。
二、新的实验教学体系的基本框架
从培养适应社会发展所需要的高素质人才角度出发，结合我校的实际情况，我们将电工电子系列课程实验教学划分为三个不同的层次，即基础实验、电子系统设计性实验和创新实验。
（一）基础实验
基础实验涉及电路（或电工）、电子技术（包含模拟电子线路和数字电子技术）、电磁场、信号与系统等课程相关内容，总时数在70~80学时。基础层次的实验使学生掌握基本实验方法，常用电子仪器如示波器、信号源等的使用，突出测量技能和测试方法的训练，培养正确记录与处理数据、合理报告实验结果的能力。基础层次的实验内容应尽量覆盖课程中的重要知识点，起到理论指导实践、实践促进理论教学的相互推动作用。在配置实验设备时，电路实验室采用挂件式的实验台，电子技术实验室采用有一定可变性和灵活性的实验箱，不仅能完成传统的、固定的验证性实验，也能完成一定设计性、综合性、趣味性实验题目，给学生的思维和行为一个广泛的活动空间。具体地讲，在实验台挂件或实验箱面板上，提供实验所需的各种电气器件或电子元器件，包括不同参数的电阻、电容、电感、二极管、三极管、不同管脚数的集成电路插座等。实验时按照电路原理图，用专门的导线连接所需元件，搭接实际电路。这样就给实验设备留下了较大的发展余地，使一些新的、多功能的基本电路模块可在实验台或实验箱上搭接和测试，而且不同的学生完成的元器件布局也不相同。这种灵活性可使学生体会和理解实际电路和电路原理图之间的联系和区别，以激发他们的学习兴趣。
基础层次的实验内容向学生开发，主要上实验内容的设计性和实验题目的多选性。例如，在模拟电路实验中像多级放大器的设计、线性电源的设计都是不错的内容，关键是如何给学生提出要求；如何实施实验；明确让学生巩固哪些知识；对提高学生动手能力有多大的帮助。只有通过实验题目的多选性，才可使学生在实验中由被动变为主动，培养学生的个性。
（二）电子系统综合设计性实验
电子系统综合设计性实验涉及集成电路分析与设计、数字逻辑系统课程设计、单片机技术及应用、可编程控制器（PLC）、电子设计自动化（EDA）等课程的相关内容。这一层次的实验应让学生在掌握新器件、新技术以及一般电子系统的设计、测试步骤的基础上，在实验室提出的若干设计项目中，结合自己的兴趣、特点，任选其中一个题目，选择时间完成。在设计过程中要利用计算机仿真模拟、调试、选择最佳参数，在教师认可后，画出原理图，印刷板布线图，制作印刷电路板，安装，焊接，调试，最终完成实验，并提供一个符合要求的设计实验报告或实物。通过综合设计性实验使学生了解新产品的设计和制作过程，培养学生的工程意识，综合应用能力、测试能力和创新能力。
随着计算机技术的飞速发展，完全有条件利用计算机进行仿真、模拟调试后再用硬件实现。我们建成的电子设计自动化（EDA）实验室，把EWB软件实验平台、ISP在系统可编程器件及应用软件、Matlab软件、Protel电路设计软件引进实验教学中，使学生能在计算机上完成电路的功能设计、逻辑设计、性能分析、时序测量直至印刷电路板的自动设计，集学习、设计、创新于一体，拓展了实验的深度和广度，取得了很好的教学效果。
（三）科技创新实验
科技创新实验主要接受部分有创新意义的毕业设计、科技小发明和各类竞赛（挑战杯、福建省和全国大学生电子设计）培训。它是对本科生的高级工程训练，结合工程和科研实际，使所学的科学体系知识进行全面的应用。科技创新实验阶段，要求学生自行选题或在教师列出的项目中选题，然后查阅文献，论证方案，经审定通过后，设计电路，购买元器件，构造实验平台，独立完成实验全过程。在整个过程中，教师只提供必要的技术指导，实验室提供必要的实验设备。
在电工电子科技创新方面我们的做法是：1、组织专家组对学生选题的意义、可行性进行审核确认；2、要求学生利用计算机进行辅助分析和设计、绘制电路原理图、列出所需的仪器和元件器清单，提出阶段性目标和总体预期目标，由专家组认可后进行实验；3、指导教师进行全程跟踪，分阶段及时检查进度，对遇到困难的学生给予必要的指导和帮助；4、推荐创新性强、意义明显、整体研究目标达到的项目参加各类竞赛。
结束语
我们学院构建的电工电子系列课程实验教学体系在两年多的实践中取得了良好的效果。随着实验设备的不断更新和补充、实验手段的改进、实验教学队伍和实验室技术人员队伍业务能力的提高，这一新的教学体系必将更加完善，在培养学生动手能力、工程意识和创新能力方面发挥越来越大的作用。
