《电子测量》课程实验教学的探讨

2022-09-11

电子测量是现代科学获取信息的重要手段, 是从事现代电子科学研究的必备基础。《电子测量》及其实验课程是电子信息、自动控制、测量仪器等专业的通用技术基础课程。该课程包括电子测量的基本原理, 测量误差分析, 主要电子仪器的工作原理, 性能指标, 电参数的测试方法, 该领域的最新发展等, 是培养学生实践动手能力的重要课程, 其特点是综合性强、实践性突出、应用面广泛。通过该课程的学习, 培养学生具有电子测量技术和电子仪器方面的基础知识和应用能力;可开拓学生思路, 培养综合应用知识的能力和实践能力;培养学生严肃认真, 求实求真的科学作风, 为后续课程的学习和从事研发工作打下基础。

要实现上述的培养目标, 做好该课程的实验教学则成为重要的基础。为了使实验教学适应于培养学生的实际工作能力, 提高实验课的教学质量, 本文对电子测量实验教学的特点、方法、效果等进行了一些研究和总结。并探索和提出对于实施开放型实验教学模式的一些观点和思路。

1 实验教学的特点和方法

《电子测量》在本学院是电子信息、通信工程、自动控制等专业学生的一门重要的专业基础课, 是实践性较强的课程。该课程涉及到常用的电子测量原理和方法, 常用的典型电子测量仪器的原理、性能和使用方法, 电子测量中误差分析和处理的方法, 以及电子测量仪器的发展动态, 并培养学生分析与解决实际问题的能力, 为深入学习后续课程和从事实际工作打下一定的基础。因此电子测量的实验教学环节非常重要。本文结合自己的教学经历和研究, 针对《电子测量》课程的实验教学有以下一些总结和体会。

(1) 联系技术发展, 制定实验内容。

好的实验指导书对实验教学将起到积极的作用, 但通常情况下都不容易找到能完全适合自己教学实际的实验指导教材。我们根据本学院培养学生的特点和实验室的具体实验环境和条件, 并参考相关的实验指导资料, 自己编写切合实际需要的实验指导书, 实验内容根据实际情况和相关技术的发展, 不断地进行修改和完善。

在实验内容的选取和安排上, 遵循以下的几条原则:其一, 根据现有实验条件和仪器设备设计实验内容。实验的设计以学院和实验室现有的仪器设备为基础, 结合《电子测量》课程的教学内容, 将实验大致分为以示波器、信号源、时间与频率测量仪器、参数测量仪器和频域、调制域测量仪器为主的几类实验。其二, 注重理论联系实际。将电子测量的理论知识与实践内容紧密结合。同时, 注意培养学生的实践能力和综合应用知识的能力。其三, 联系技术发展, 更新实验内容。近年来, 学院购进一批新的较先进的测量仪器, 在实验的设计上我们尽量考虑充分运用仪器设备的各种不同功用, 使学生对仪器及测量方法有全面的认识和掌握。此外, 我们关注技术的发展状况, 及时更新实验内容。例如, 目前基于Labview的虚拟仪器正在不断发展和成熟, 也属于我们考虑增加的教学内容之一。

(2) 改革考核方式, 促进实验教学。

电子测量教学分为课堂教学和实验教学两部分。一般来讲, 课堂教学以考试作为考核方式, 而实验教学以考察方式进行考核, 即综合学生的实验情况和结果, 以及实验报告成绩给出实验总成绩。这样的考核方式较为传统和平均化, 不能充分调动学生的实验积极性和创造性。为此, 我们对本学院部分专业的学生试采取以操作考试作为实验考核方式的做法, 操作考试即是对每个学生独立操作指定实验内容的过程和结果进行综合评分。实践证明, 考核方式的转变, 使电子测量实验受到了学生的普遍重视, 促进了实验教学。学生在实验前能主动进行预习, 实验过程中认真积极, 主动向老师提问。在实验操作中发现问题, 通过询问老师及查阅相关资料, 能够较好地解决问题。学生的学习积极性和独立操作能力均大有提高, 达到了实验辅以教学, 通过实验教学培养学生实践能力的教学目标。改革后的考核方式还有利于选拔出实践动手能力强、勤于思考和钻研的学生, 对其进行更进一步的培养, 可以作为参加学校的各种科技活动和省级、国家级电子设计大赛等的有力后备人选。

(3) 注重互动交流, 鼓励学生创新。

进行实验教学时, 我们注重与学生之间的交流和互动。在实验的整个进行过程中, 作为实验指导老师, 我们一直在实验室巡回指导, 督促和协助学生的实验过程, 解答学生在实验中出现的问题, 并帮助他们分析、思考和解决问题。在实验前做实验讲解的时候, 除了我们指导老师的讲解之外, 有时候会让某位同学自愿来介绍仪器的工作原理和使用方法;有时候则采用提问的方式检查学生的实验预习情况;经常会让基础好的、动手能力强的, 以及先做完实验的学生协助老师, 给其他的同学解决实验中的问题。对于上述表现良好的同学, 对其实验成绩进行酌情加分。这种互动交流的方式加强了师生之间、学生之间的沟通和联系, 极大地调动了学生的实验积极性和参与性, 实验氛围也更加和谐。

实验教学中我们鼓励学生的创新和设计。例如, 在“直流稳压电源的纹波系数测量”实验中, 实验要求对直流稳压电源的纹波系数进行测量和计算, 实验可选用的仪器设备有数字示波器、交流毫伏表、万用表、若干电阻、电容等电路元件。鼓励学生设计出多种实验方案, 如:可以采用数字示波器测量方法 (测量直流稳压电源输出的直流电压用“直流”耦合档位, 测量直流稳压电源输出的交流电压 (即纹波电压) 用“交流”耦合档位) 。直流稳压电源输出低电压时, 也可以采用交流毫伏表并选取合适的阻值、容值的电阻、电容等元件, 按照图1的接线方式分别测量其输出的直流和交流电压。还可以将图1中的交流毫伏表替换为万用表进行测量。各种测量方法具有不同的测量准确度和优缺点, 要求学生分析和比较采取各种测量方法的测量误差和可行性。鼓励学生在实验中进行创新和设计, 有利于充分发挥学生的主观能动性, 培养其创新意识。

2 开放型实验教学的探讨

电子测量实验课在一定程度上培养了学生的实践能力和动手能力。但实验课目前一直还是作为理论课的辅助课程, 而且现在所开设的实验项目仍是以验证型实验为主。这种形式的实验教学不利于学生动手能力和创新思维的培养。因此, 改变传统的实验教学模式, 建立开放型实验教学模式, 可以有效地培养和发展学生的探究精神, 分析、解决问题的能力和综合实践能力。

开放实验, 就是实验室对学生全天候开放, 学生通过预约登记, 按照实验教学要求, 自由安排实验时间, 自行确定实验项目, 自己掌握实验进度。学生完成规定实验内容以后, 可以选做其它实验项目或自己设计实验, 还可以参与实验室的科研项目、科技活动等相关工作。开放型实验教学即是建立一个新的教学模式, 使学生由被动实验转变为主动实验, 最大限度地调动学生的学习积极性。实施开放型实验既要给学生较多的自主权, 教师也要精心组织安排, 对学生进行有效的引导、把关和解疑。教学中着重于学生的能力培养, 使学生在实践活动中得到锻炼, 提高动手能力、培养理论联系实际以及分析问题、解决问题的技能, 同时促进学生中创造型人才的培养。总之, 主动学习, 自学为主, 培养能力, 利于创新是开放型实验教学最显著的特征。

以下是对于实施开放型实验教学模式的一些探讨和思路。

(1) 预约安排。电子测量实验涉及的仪器设备较多, 而且本学院需要进行实验的学生人数较多, 很难为学生同时提供足够多的仪器设备。因此需要学生在规定时间内跟老师预约实验时间, 并在规定时间段完成实验任务, 以便老师进行统筹安排。

(2) 实验内容。可以按照以下三部分内容进行实验的安排: (1) 验证性实验。这部分实验是对于课程的理论教学中涉及到的电子测量仪器的基本原理和测量方法进行验证。 (2) 综合性实验。主要是进行综合测试或多种仪器的综合应用。 (3) 设计性实验。拟定一定数目的设计课题, 题目内容具有综合性和实用价值。学生自选题目, 并组成若干设计小组, 每个小组的所有成员共同完成一个设计题目。使学生综合运用所学知识, 解决实际问题, 并同时培养学生相互协作的团队精神。

(3) 指导原则。指导教师原则上对学生的实验不做具体指导, 允许学生之间进行讨论和协作。指导教师帮助学生解决在实验中出现的问题, 在技术设计环节上与学生进行交流, 启发、引导学生发现设计中存在的问题, 并提出解决问题的方法。

总之, 开放型实验教学模式力求营造一种独立、严谨、宽松的科学实验氛围。这种实验模式更有利于学生专业知识的学习, 学科知识的综合, 有利于提高学生的综合素质, 激发其创新意识。

3 结语

随着电子工业的迅速发展, 电子测量技术和电子测量仪器也得到了新的快速发展。本文对电子测量课程实验教学的特点和方法进行介绍, 并且对开放型实验教学模式的实施进行一些研究和探索。电子测量实验是学生学习《电子测量》课程的重要实践环节, 我们将进一步探索和完善其教学方法, 不断深化实验教学改革, 提高实验教学质量。

摘要：《:电子测量》及其实验课程是电子信息类专业的一门重要的专业基础课程。本文根据对该实验课程的教学和研究, 介绍了《电子测量》实验教学的特点和方法, 并且对于实施开放型实验教学模式提出了一些观点和思路。

关键词：电子测量,实验教学,开放型实验教学