课程群建设中电类专业实验内容融合的研究

曹莉凌 杨 琛 刘雨青 吴燕翔

上海海洋大学工程学院 上海 201306

课程群建设中电类专业实验内容融合的研究

曹莉凌 杨 琛 刘雨青 吴燕翔

上海海洋大学工程学院 上海 201306

课程群建设作为一种新型的课程建设模式成为高校课程教学改革的新趋势。本文以实验课程群建设为基础，分析了电类专业四门主干课程部分实验项目内容间的相互联系与渗透关系，设计了新的实验项目，实现了课程群内实验内容的融合，提高了课程实施效率。

课程群；实验内容；融合

近年，很多高校启动了课程群建设工作。［1，2］课程群［3］是由内容上密切相关、相承、渗透、互补的多门系列课程组合而成的有机整体；建设的目的是对课程体系的整体优化、协调发展；实施的途径是将课程群内单门课程融合为一门大课程，对大课程知识体系结构进行调整，对内容进行重组和整合，避免重复，删除陈旧知识，纳入新的内容，是对培养方案和教学大纲的再修订。课程群建设作为一种新型的课程建设模式成为高校课程教学改革的新趋势。然而，目前各高校更重视理论课程群的建设，而轻视或忽视了实验课程群的建设。对于工科专业而言，实验实践课程尤为重要，其最终目标是培养学生独立思考与设计、发现问题与解决问题的综合实践能力及工程创新能力。各实验课程不应相互独立，更应是一个群。实验课程的教学改革更应该遵循课程群的思路进行建设。因此，本文以实验课程群建设为基础，研究了电类专业实验内容融合的必要性与思路。［4，5］

1 电类专业实验内容分析与融合

本节分析了模拟电子技术（简称模电）［6］、数字电子技术（简称数电）［7］、传感器与现代检测技术（简称传感器）、单片机及其接口技术（简称单片机）四门课程的部分实验项目及内容， 研究了实验内容间的相互联系与渗透关系，设计了新的实验项目内容。

1.1 模电与传感器实验的融合

模电与传感器课程开设学期分别为第4及第5学期。表1所示为目前模电与传感器两门课程中两个典型的实验项目。从多年实验教学情况来看，学生做这类实验兴趣不高，且印象不深刻。分析原因，目前这类传统的实验项目都存在问题，即教师“教”与学生“学”的过程中都没有用“系统”的概念来进行指导。而简单完整的电子系统一般如图1所示，包含信号采集、信号处理及控制对象三个模块。而表1中实验项目1强调的是运算放大器是可以进行“信号处理”的，实验过程中并没有引入待处理的信号，而只是简单地由直流电压源提供，应用场景的缺失造成学生感受不到这类电路的实际应用价值。实验项目2关注传感器的转换特性，强调的是温度传感器AD590是可以将温度值线性地转换为电流量，实现“信号采集”功能，实验过程中学生仅简单测量温度特性数据，忽视了“信号采集”后“信号处理”电路的研究与设计。

表1 模电与传感器实验项目分析

图1 电子系统构成

因此，融合表1中两门课程两个独立的实验项目，设计了新的实验项目及内容，如表2所示，图2给出了学生实验参考电路（Multisim软件绘制［8］，利用恒流源代替AD590）。其中，AD590工作原理简单，可将其实验内容融合到模拟电子技术实验课程中。环境温度0℃下AD590输出273 μA电流，每增加1℃，其输出增加1 μA。虚框（a）中电路通过10 K的电流取样电阻可实现0℃～2.73 V，0.01V/℃的线性转换，虚框（b）中电路产生2.73 V稳压输出，虚框（c）电路为10倍放大、减法电路。通过整个电路可实现实验要求0℃～0 V，且0.1V/℃的温度电压线性转换。

由电路设计图及表2中知识点内容可看出，该实验项目内容实现了在一个具体的应用电路中有效地融合了表1中的两个实验项目，包含了图1中的“信号采集”与“信号处理”两个模块。此外，针对课外拓展实验内容，可要求学生设计加入“控制对象”模块，并描述其应用场景。通过以上实验项目内容的融合与改革，可大大提高学生实验的兴趣，并且提高学生对典型电路应用的重视。

表2 模电与传感器实验项目融合

图2 表2实验参考电路

1.2 数电与单片机实验的融合

数电与单片机课程开设学期分别为第4及第6学期。表3所示为目前数电与单片机两门课程中两个典型的实验项目。表3中实验项目5虽然包含了“信号处理”与“控制对象”两个模块，但单片机实验课程中，由于使用实验箱，学生关注单片机软件编程部分，不关注控制对象，忽视了单片机外围电路的设计。因此，可将实验项目5中“控制对象”模块的实验内容融合到数字电子技术课程实验项目4中，设计得到表4中新的实验项目，既补充了实验项目4中晶体管开关电路的应用实例，又引入了旋转的电机，使得实验现象“生动化”，改善了原有验证型基础课程实验的枯燥乏味的现状，极大地提高了学生完成基础实验的兴趣。图3给出了表4中新实验项目的学生实验参考电路（Protus软件绘制）。

表3 数电与单片机实验项目分析

表4 数电与单片机实验项目融合

图3 表4实验参考电路

2 结束语

电类专业实验课程群的建设重点就是群内课程实验内容间相互联系与渗透关系的研究，其目的是设计出更为合理的实验项目。因此，本文以具体课程具体实验项目的设计与开发为例，充分论述了课程群内实验项目相互融合的措施，为后续大量实验项目的开发提供了基本思路。当然，实验课程群的建设还涵盖了实验室仪器设备的更新共享、师资的调配、管理制度的改革等一系列举措，这将是一项不断完善的课程建设工程。

［1］ 朱汝葵，范建春，苏炜.学科教学论课程群建设与立体化教学相结合提高教学质量的探索［J］.高教论坛，2011（2）：28-31.

［2］ 陆凤仪，徐格宁.机械设计制造及自动化特色专业课程群建设的探索与实践［J］.高教论坛，2013（1）：18-20.

［3］ 龙春阳.课程群建设：高校课程教学改革的路径选择［J］.现代教育科学，2010（3）：139-141.

［4］ 秦剑，胡晓，唐冬.基于课程群的电子信息工程创新实验体系改革探索［J］.实验技术与管理，2012（4）：27-30.

［5］ 蔡启仲.以课程与实践教学环节群建设为基础 加强实践教学环节管理的体系改革［J］.实验室研究与探索，2005（S1）：96-98.

［6］ 华成英，童诗白.模拟电子技术基础［M］.北京：高等教育出版社，2006.

［7］ 阎石.数字电子技术基础［M］.北京：高等教育出版社，2006.

［8］ 王尔申，庞涛，李鹏.Multisim和Proteus仿真在数字电路课程教学中的应用［J］.实验技术与管理，2013，30（3）：78-81.

Practice Content and Teaching Method Innovation in Electronic Circuit Design and Production

Cao Liling， Yang Chen， Liu Yuqing， Wu Yanxiang
Department of Engineering Science and Technology， Shanghai Ocean University， Shanghai， 201306， China

Curriculum group construction， as a new pattern of curriculum construction， becomes a new trend of curriculum teaching reform in colleges. On the basis of the experimental curriculum group construction， in this paper， mutual contacts and penetration relationships in the experimental contents of four main courses in the specialty of electricity are analyzed. Then， some new experiment projects are designed to implement the integration of experimental contents inside one curriculum group， which will improve the teaching effciency.

curriculum group； experimental content； integration

2015-01-19

曹莉凌，硕士，工程师，实验室副主任。杨琛，硕士，讲师。刘雨青，博士，副教授，教研室主任。吴燕翔，硕士，教授，系主任。

2013年上海高校实验技术队伍建设项目（编号：B1-5407-13-0000-8）。