模拟电路实验模式创新,模电实验教学研讨会反响热烈
2024年6月和7月,在西安召开了两次模拟电路实验教学的研讨会,参加研讨会的各学校教师热烈深入地讨论了模拟电路教学的创新实验模式,一致认同创新模式突破了以往实验模式对学生创新设计能力培养的限制,改变了以往实验模式对实验开放性的束缚,从而可取得高效、高质量的教学实验效果,可培养学生的创新能力,增强学生学习的主动性和积极性。
一、具有完全开放性的实验教学
1、创新性实验模式带来了全过程实验的开放
(1)模拟电路实验模式创新
以往模拟电路实验中,一些学校采用模块化电路方式,使实验电路固化而不开放,实验教学管理上简单了,但限制了学生观测观察到更多的实验现象,也限制了学生创新能力的培养。而且以基本分立元件构造的电路,固然可使学生能学习掌握最基本的电路知识,但在拓展大规模电路实验上就无可奈何了,更无法让学生学习掌握先进的模拟集成电路,使学生无法及时跟进当代模拟电路开发中普遍使用的电路,从而会限制对学生创新能力的培养。
唐都模电实验系统中的可配置模拟电路开发单元及设计软件,可使学生由最基础的元器件来构建各种类型的实验电路,并可任意调整各个元件的参数指标,从而培养学生的电路设计构造能力。对一些复杂电路,学生还可直接调用其电路,只需要修改、配置元器件或电路参数,就能快速实现自己所需的实验电路。另外,学生还能学习掌握当今一些主流应用的模拟电路集成芯片的功能及编程应用方法。由此可使学生学习掌握当今主流的可编程或可配置模拟电路的实现方法,培养学生与开发实际相一致的创新能力。
同时,基础教学仍可采用以往分立元件实验方式,但系统提供的是由分立元件构成的开放式实验电路单元,学生只要在单元中选取自己所需参数的元件,通过简单连线,就可快速构造出实验电路,避免了以往单纯验证式实验的弊端。
(2)实验模式创新带来了实验全过程的开放
因为有了以上实验电路模式的创新,所以才使得实验教学的全部环节得以全面开放。实验教学体系的全面开放,可充分调动发挥教师的创造性和主动性,体现了教师在实验教学中的价值。同时还可使学生的实践动手能力、设计开发能力和创新能力的培养得到极大的提升,使实验教学效果成倍增加,教学成果更加全面完整和辉煌。
2、实验内容创新
模拟电路课程实际上就是把现在主流的常用的一些模拟电路作为教学内容,三极管放大电路和集成运放是基础内容,现在应该增加先进的模拟集成电路教学内容,比如说DDS,以往要用一块电路板来实现,成本高,性能指标也做不上去,现在使用一个集成芯片9833,成本是原来的十分之一,指标非常高性能还稳定。模拟集成电路是可编程的,需要让学生学会其编程使用的方法。所以当代模拟集成电路应作为模拟电路教学的扩展内容,使学生掌握当代先进的模拟集成芯片。
唐都推出的可配置电路实验模式,就可实现模拟集成电路的实验教学,把当前正在应用的典型集成电路封装到了可配置电路中,就能使学生非常容易学会并掌握当今主流的典型模拟集成电路,增强学生的设计能力和自信心。
3、教师的实验设计环节完全开放,体现每一位教师自身的教学特点
教师可以按照教学内容和自己的教学特点,自由设计实验的内容,包括实验电路、实验测量要求、实验调试要求、实验步骤等,没有任何限制,任何教师都可以发挥自己的教学设想和特长。
4、学生的实验环节完全开放,培养学生实验设计、实验测量、调试和实验操作的实战能力
可由学生自己选择他所需要的元器件,来自己设计布局电路,进行自由的电路连接,实验系统对元器件选择和学生自己的设计没有任何限制,充分发挥学生的创新能力。学生按照实验要求,可自由选择各种测量仪器,在需要的位置进行开放式的测量,并对电路进行调试,自由调整电路参数,进行详细细致的开放性实验操作,从而培养学生符合开发实际的实战动手能力。
5、教师辅导环节的智能化和开放性,减轻了教师辅导工作的难度及负担
教师可使用智能化实验助手功能,随时帮助每个学生,可快速响应学生可能存在或提出的实验问题,比如电路设计或连接是否正确,问题在哪里,参数调试是否合适,最佳取值多少合适,测量结果是否正确,运行结果是否正确等等问题。
6、对学生实验的评价、对学生能力和水平的评价
教师根据工作站所记录的学生实验的过程和数据、以及学生完成上传的实验报告,能够对学生的实验进行客观准确的评价,最终能够对学生的实验能力和水平进行全面客观的评价,从而使教学质量能够得到保证,促进学生上实验课的积极性,改变了以往因实验成绩评定缺乏客观性和准确性,学生对上不上实验课、或实验课上好上坏都无所谓的状态。
二、实验测量手段的创新带来更加完善的教学内容和更好的教学效果
1、模拟电路实验测量仪器的创新
唐都模拟电路实验教学系统创新性地提供了与实验内容紧密相关的专用测量分析仪器,例如三极管放大电路静态和动态特性观测仪、集成运放基础特性观测仪、频率特性分析仪等。解决了以往靠估值计算和粗略想像而造成的实验教学困难,并弥补了以往所缺失的重要教学内容,使基础教学实验内容得到完善。
实验系统将数字存储示波器、X-Y测量仪、交流毫伏表等仪器,与各种专用测量分析仪器全部集成一体化,保证了实验教学的高效开展,而且这些测量仪器产生的所有数据都可与学生完全绑定,实现实验信息数据链的闭环,保证了实验信息的真实性和客观性。另外,集成一体化仪器对实验室设备管理极为方便,解决了以往实验室中由于各种类型仪器及设备杂乱而难于管理维护的问题。
三、全数据链系统绑定,使教学质量产生飞跃性的提高
以往使用的各种实验信息管理系统都无法做到实验数据的全闭环管理,许多数据或图表都是由非系统绑定设备产生、或者是其他不明来源产生,不能保证数据来源的真实性与合法性,因而对学生实验能力和水平的评定就不具有客观性和公平性,难以保证实验教学的质量要求。
唐都实验室工作站与模拟电路实验教学系统相连接,就构成了模电实验信息管理的完善体系。该信息管理体系将学生、设备及实验电路数据、实验操作过程数据、实验测量数据等等全部绑定并自动记录,实现了全数据链的闭环管理,每个学生实验中所产生的所有数据信息都由系统全面自动保存,对每个学生都具有准确性和完整性,教师可依据实验数据和学生上传的实验报告(报告中的数据、图表等也都是系统中所保存的),来客观准确地评定学生的实验能力和水平,从而保证了模电实验的教学质量,促进并提高了教师和学生开展实验教学的积极性和认真程度。
工作站可对所有实验设备进行监控,并自动评估设备状态的好坏,给出设备状态信息与维护报告,教师由此可确认各设备是否处于良好状态,并可精确开展相应维护工作,保证实验室始终处在良好设备状态。