电子技术类课程实验教学改革探索

Experimental teaching reform in electronic technology courses

摘要

电子技术是基于电子学的原理，运用电子元器件设计和制造具有某种特定功能的电路，从而达到解决实际问题的目的。电子技术课程主要特点包括知识点较多、概念抽象、逻辑性和实践性较强，学习电子技术讲求理论与实践的结合，想要锻炼学生对理论知识的应用，最直观且最重要的途径就是实践教学。本文基于对以往实验教学的思考，根据医学影像技术专业培养目标，对电子技术实验课内容进行相应调整，同时对教学方法和考核方式进行改善。实验教学改革实施后，学生的操作分析能力、理论知识的掌握程度、实验素养、专业认同度等都得到了一定程度的提高，实验教学效果得到了积极的反响。

Abstract

Electronic technology is based on the principles of electronics, using electronic components to design and manufacture circuits with specific functions, to achieve the goal of solving practical problems. The main characteristics of electronic technology courses include numerous knowledge points, abstract concepts, strong logic and practicality. Learning electronic technology requires a combination of theory and practice. To exercise students' application of theoretical knowledge, the most direct and important way is through practical teaching. It is necessary and important to adjust the content of electronic technology experimental courses, reform teaching methods, and improve assessment methods based on the training objectives of students in different majors. After the implementation of experimental teaching reform, students' operational analysis ability, mastery of theoretical knowledge, experimental literacy, and professional recognition have all been improved to a certain extent, and the effectiveness of experimental teaching has received a positive response.

关键词

电子技术 / 教学改革 / 实验教学

Key words

electronic technology / teaching reform / experimental teaching

电子技术类课程是徐州医科大学针对医学影像技术、医学信息工程等专业开设的专业基础课，课程的教学目的是让学生理解电子技术相关知识，基于专业背景掌握如何使用工程学的方法解决与“医工结合”有关的实际问题。电子技术实验课具有较强的实践性，通过对本课程的学习，要求学生在掌握基本实验技能的基础上，突出实践能力和创新能力的培养。作为理论课的有效补充，实验课可以使学生得到实验技能方面的训练，掌握实验的基本知识、技术技能，培养学生分析和解决问题的能力^［1］。因此，电子技术实验课对于培养学生的基本技能和动手能力、提高学生的实验素养起着重要的作用。

学习电子技术知识需要理论与实践相结合，实践教学是培养学生掌握科学方法和提高动手能力的重要平台^［2-4］。这要求学生在做实验时，一定要认真、仔细研究实验内容，具备发现问题和解决问题的能力，从而达到锻炼学生科学素养的目的^［5］。如何在有限的时间内将实验课内容合理安排、改进教学方法和手段、完善考核机制，以及如何激发学生的学习兴趣，提高学生学习的主动性和积极性，从而达到培养学生的创新意识和综合素质的目的，是电子技术实验课教学改革的核心内容^［6-7］。推动电子技术实验教学与专业教育紧密结合，实验教学改革没有固定的模式，需要不停地探索创新，才能跟上时代的步伐，适应教育现代化的需要^［8］。

1 实验教学中存在的问题

在以往的实验教学中，实验内容主要是基于理论知识的验证。在教师的指导下，学生逐步完成每个实验。这样的教学方法过于固化，很难锻炼学生的创造性思维^［9］。对于以往教学的思考，主要存在以下主要问题：①被动式开展实验，学生上课过于依赖实验指导书，在实验过程中，大部分学生都是根据实验指导书中给出的电路图，进行连线、测试、记录实验数据，这种方式过于机械化，很难激发学生学习新知识的积极性^［10］；②实验课学习质量不高，部分学生按照实验指导书逐步完成实验后，并没有对理论知识进行巩固，反而对本次实验原理不甚了解，对于得出的实验结果准确性难以分析^［11］；③实验课成绩的评估方法相对单一，评估方式主要基于实验报告。实验课分小组进行，会出现同一小组可能有学生始终未参与，最后上交的实验报告存在雷同现象，其结果不能客观反映每个学生的真实水平。

基于对以上问题的思考，为了进一步了解课堂教学效果、发现教学问题、掌握教学动态，本研究对徐州医科大学2019级医学影像技术专业56名学生进行了课程满意度调研，此时实验课内容已完成两次基础实验。问卷调查采用问卷星进行，回收答卷数56份，有效答卷56份。根据期中课程满意度调研结果（图1），学习效果满意度为54%，其中专业培养关联度对其影响最大，满意度为68%，学生反映很难从实验内容直接联系本专业前景。对实验教学的思考以及此次调研结果均表明，以往实验教学不足以激发学生的学习热情，难以进一步提高学生的操作能力和创造能力。本文所讲述实验教学改革从2019级医学影像技术专业学生开始，主要对实验教学内容、方法、考核方式等方面进行改善。

2 多种方法并用，提高实验教学效果

2.1 教学内容的改进

电子技术类课程改革前后的实验教学内容安排见表1。改革后的实验教学内容共分为4种类型：基础实验、改进实验、拓展实验和综合设计实验。基础实验主要是知识模块中的前两次实验，学生首次实验需要熟悉实验流程，了解并熟练使用实验装置、仪器仪表等。此外，基础实验是实验教学体系的基础，也是做好后续实验的基础，因此基础实验与原实验保持一致。

改进实验主要是针对电子技术课程教学中面临的突出问题，为了提高本课程专业培养关联度和学习效果，主要改进在于搭建医学电子学实践平台相关实验和增加自主命题实验内容，在保留和优化一些必要的验证性实验的基础上，实验内容根据学生专业背景增加了一些设计性和创新性实验，提高了学生在不同实验条件下的分析问题和解决问题的能力，充分发挥学生的逻辑思维和创造性思维，加强学生创新能力和创新意识的培养。根据实验内容调整配套新的医学电子学实践平台，主要由主机系统、可实现不同功能测试的电路板（血压、体温、呼吸等）以及功能配件等组成，可实现调试、焊接、测量等，具有较强实践性和多元化特点，为后续医学电子电路、医学信号处理等课程实践奠定基础。集成运算放大电路是理论课讲述的重要内容之一，实验案例改进前后所涉电路均由集成运算放大器和电阻通过相同的连接方式组成（图2），让学生在理解课程科学原理的基础上，将反相比例运算电路与临床医疗仪器数字血压计中的脉搏波检测电路紧密联系起来。

综合设计和拓展实验是指在学生掌握相关理论知识和相关实验技能的基础上，由教师给出实验基本要求，学生自拟实验方案以及自行设计电路搭建实验设备元件进行实验或者通过虚拟电子工作平台进行电路设计与仿真实验。综合设计和拓展实验既培养了学生运用知识的综合能力和创新能力，也锻炼了学生分析和解决与本专业相关的医工结合问题的能力。

此外，教学实验室承担了电子技术相关的学生科研训练等相关项目的实验工作，以学生为主体、以学生自我训练为主，激发学生学习兴趣和潜能，引导学生追求卓越、超越自我，实验课内容拓展了一些综合设计性、创新性的医工结合实验，鼓励实践能力强的学生参与此类实验，并作为后续选拔参加电子创新实践类竞赛学生的评估依据。教学方法及内容的改进，提高学生课堂参与积极性的同时，也提高了学生的主观能动性以及创新能力。此外，通过设计电子技术实验相关课题及教学项目，吸引学生参加，培养学生的动手能力，进一步加深他们对电子技术理论知识的理解。

2.2 教学方法的改进

为了进一步提升教学效果，本研究在教学方法上也进行了改革。前期实验教学主要以单向教学方式进行，即教师讲，学生听，学生被动学习^［12］。本研究采用“教师讲述+课堂提问+讨论”相结合的方式，鼓励学生针对出现的实验异常现象提出自己的见解和意见，激发学生的学习热情，培养学生独自解决问题、分析问题的能力。首先，教师需要通过课堂讲述或微课的形式来讲解实验注意事项等^［13-14］。如在“常用电子仪器的使用”实验中，学生很快了解示波器、函数发生器、万用表等常用仪器的使用方法及注意事项，并掌握相关仪器的测量原理、物理量的测量方法及步骤，这样可以避免学生在实验时因不会连线、不熟悉实验箱上的电路模块等问题而浪费不必要的时间，提高学生实验课的学习效率。其次，在学生已经掌握基础操作方法上，以学生为中心，可以提问并进行讨论，学生可在实验箱上自行搭建电路并进行调试。避免学生按照实验指导书接线、测量和记录数据等机械式学习形式，培养学生的自主学习和创新思维能力。

以往受到实验设备以及教学班人数等因素的限制，使得实验分组较少（3～4人/组），会出现每组有1~2名学生在一旁观看，不能参与实验操作过程。通过增加实验组数（2人/组）以及分班教学等方法，使得每位学生都能参与到实验过程中来。教学方法实施后，从实验线路的连接、测量、记录、数据处理等各个环节得到锻炼，学生间的相互配合也得到了提高。

电子技术类课程的改革，没有固定的模式，要跟上时代的步伐，随着信息技术与教育教学深度融合，建立在线开放课程教学平台，学生可以通过电子产品实现随时随地的泛在学习。改革传统教学方法，广泛开展探究式、参与式教学，推广翻转课堂、混合式教学等新型教学模式，使之更好地满足、引导学生的兴趣爱好。

2.3 考核方式的改革与完善

以往实验教学中，实验报告成绩是评估学生实验课成绩的主要依据，这很难客观真实地反映每个学生的实验课表现。新的考核模式以能力为中心，注重实验教学的全过程。对实验课涉及的各个环节进行综合考虑，实验预习报告、实验操作、实验报告、创新能力所占比例分别为10：20：40：20，剩余10分为加分项，主要涉及独立思考能力、独立排除故障能力、良好的实验习惯等方面，对有实验素养和独到见解者给予额外加分。另外，为了提高学生的实验态度，对于实验课考勤制度也有新的规定，并且严格执行。如果出现旷课，本次实验课成绩为0分。如果迟到早退，时间超过10 min，该次实验课成绩扣10分。

加强考试评价改革，创新考核评价体系。加大过程性考核比重，更加公平、合理、准确地去评定每一位学生的成绩，可以引起学生高度重视实验课，提高了学生主动学习、分析问题和解决问题的能力，进一步巩固了所学理论知识，为学生今后从事生产实践奠定了基础^［15-16］。

3 实验教学改革后的实践效果

为了了解学生对于改革后实验教学的满意度，本研究对2019级医学影像技术专业学生进行期末课程满意度调研，主要内容涉及实践教学改革后在调动学生学习积极性、专业培养关联度认同感、学生自主学习能力和教学效果是否具有显著积极意义。将两次调研结果进行对比分析，专业培养关联度认同感由原来的67.9%上升至96.4%，学习效果由原来的53.6%上升至85.7%（图3），这在一定程度上表明学生对于实验教学改革的认可。同时，实验改革对于提高电子技术类实验教学质量具有重要的积极意义。因此，本研究在后来的实验教学中延续改革后的实验方案。

为了验证改革后实验教学效果，本研究分别对2017级、2018级、2019级、2020级、2021级医学影像技术专业学生电子技术类实验课成绩进行了对比分析。除了实践教学内容及教学方法进行较大调整，尽量降低其他授课因素的影响。如这5年授课教师为同一组教师，实验教学实施后，理论课教学内容、教材、授课学时、考试题型、考察难度等基本保持稳定。本课程实验课成绩按照完善后的考核方式严格执行，近两年（2020级、2021级）学生实验课成绩平均值较改革前有明显提高，实验课总成绩呈稳步上升趋势（图4）。可见，实验教学改革后，激发了学生的学习热情，提高了学生实验动手能力，锻炼了学生分析和解决实际问题的能力，也培养了学生运用知识的综合能力和创新能力。

4 结 语

通过本次电子技术实验教学的改革，多种教学手段综合应用后，发现学生的上课积极性和主观能动性得到了较大改善，其创新实践能力也得到了较大提升。通过参与课下的实验室活动，使学生的科研视野和思路得到扩展。完善考核方式，使学生逐渐重视实验课，学习态度出现明显转变，学生的实验素养和科研意识都得到了显著提高。总之，倾听师生的意见，积极探索适应新阶段的教学内容和方法，厚植“以学生学习为中心、以学生发展为中心、以学习效果为中心”的育人理念，构建“课堂教学、仿真教学、实践教学”相互支撑的新型实践教学体系。电子技术实验教学的改革是一项细致且长期的工程^［16］，需要每一位教师积极实践和勇于探索，为培养兼备工程实践能力和创新思维能力的高素质应用型人才做出应有的贡献。

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