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1目前模拟电子技术实验平台存在问题
我校模拟电子技术实验室一直使用的是用世行贷款购买的THM－6型模拟电路实验平台。该产品比较适合非电类学生使用，对于电类的学生，其测试验证性实验模块就稍显简单。并且，随着实验教学内容的不断改进和完善，原厂所提供的实验教学模块越来越不适应现在的实验教学需求。在实验过程中，几乎所有的实验内容都需要学生在面包板上搭接实验电路。在实验平台上，用到的只有电源、直流信号源和手调电位器。并且，由于使用时间过长，实验平台已经老化，电源部分损坏率较高，手调电位器接触不良的问题频繁出现，已经严重影响到学生做实验的情绪和进度，现急需更换一种新的实验教学平台。在模拟电子技术实验课上，大多数学生第一次接触到面包板，认识和熟悉使用面包板的过程会相对较慢，头几次实验，学生在面包板上搭错实验电路的问题普遍存在。再加上配套的实验仪器也都是刚刚接触，学生还没有达到熟练使用的程度，让学生自己用实验仪器在面包板上纠错非常困难。很多学生因找不到出错原因，就重新搭接实验电路，结果造成一部分学生整个实验过程就是不停地搭电路、拆电路、再搭电路，再拆电路……这部分学生做完实验，除了知道自己实验电路搭错了，其他几乎没有任何收获，实验效率极低。这种完全靠学生自己在面包板上搭接实验电路的教学方式需要改变。尤其是头几次实验，应该用一些相对简便的实验教学方式，引导学生认识并熟悉使用实验仪器和面包板，教会学生基本的电路纠错方法，激发出学生喜欢做实验的热情，在实验过程中逐步引导学生，帮助学生逐步过渡到自己在面包板上实现相对复杂的实验电路。
2市场上模拟电子技术实验平台的现状
由于教学仪器和设备的生产厂家对高校学生的学习状况、实验教学过程、实验教学需求等并不十分了解，在生产制造实验用教学平台时，只注重传统的实验教学内容和教学方法，对近几年的教改内容并不十分熟悉。目前市场上各仪器设备厂家所提供的模拟电子技术实验平台不能完全满足当今实验教学的要求。并且，随着教学改革的不断深入，市场现有模拟电子技术实验平台的使用率会逐年降低，花费大量的资金购买现有模拟电子技术实验平台势必会造成某种程度上的资源浪费。市场上现有模拟电子技术实验平台普遍存在的问题是:以测试验证性实验为主，实验项目比较固定，大多是传统的实验项目。实验用器件比较单一，出厂前都已经设定好，不允许学生自己做元器件的增减或替换，一块实验模板对应一个实验项目。实验内容单一，实验方式的灵活性不够，直接导致某些能引起学生实验兴趣的实验项目无法开设。并且市场上所能买到的模拟电子技术实验平台，实验器件大多封装在实验箱里。在完成实验的过程中，学生看不到真正实现实验功能的器件实物，造成实验过程与实践训练脱节。学生在实验过程中所能看到的大多是电路符号和电路图形，做实验的感觉就好像在图纸上测试实验数据，学生不能真正体会到用真实的电子元器件设计、安装实验电路的兴奋和刺激。并且，为了能让学生对实验器件有感性认识，学校还必须另外安排时间给学生做电子元器件的辨识培训，这既占用了学生有限的学习时间，同时又因为学生没有真正在实验过程中见过并使用过这些电子元器件，器件辨识培训的效果并不理想，很多学生很快就会忘掉培训内容。
3开发思路和设计准则
在实验平台开始设计之初，课题组成员专门到兄弟院校做了实地考察，将各种实验平台进行了比较，对在不同实验平台上的实验过程进行了观摩，同时和一线实验教师进行了现场交流，重点讨论实验教学过程中遇到的问题，一起探讨了对未来实验平台的设想，整理出第一手实验教学资料。课题组成员将带回来的产品图片和产品资料进行了汇总，对实验平台样品进行了剖析，对比分析了各知名厂家生产的实验平台，重点讨论现有实验平台在设计中存在的缺陷。从可靠性、耐用性、可扩展性、产品成本和使用效率等多个角度出发，经多次集体讨论修改，最终确定了模拟电子技术实验平台的研发方案。实验平台的设计，必须将安全性和可靠性放在首位。为了增强学生对电子元器件的感性认识，课题组决定，在此次设计的实验平台上，所有电子元器件都安装在外面，保证学生在实验的过程中能直观地看到自己是用哪些电子元器件完成设计任务的。这种产品设计方案对电路设计的安全性提出了更高的要求。在设计电路时，必须将安全问题渗透到每个实验项目、每个实验细节。设想学生在实验过程中可能出现的操作失误，设想这些失误会造成哪些过流或过压的安全隐患，在适当的位置，加上电路保护器件，这样可以大大减少学生在实验过程中所浪费的无效实验时间，同时安全可靠性的提高，也简化了实验教师对实验平台的维修维护工作。在安全可靠的基础上，实验平台还应具有一定的灵活性。其灵活性表现在实验内容的多样性和实验器件的可替换性。此次实验平台的设计原则之一是保证每一个实验项目可以提供多种不同的实验电路供学生选择，方便学生在相同的实验时间里完成不同的实验内容，这样不仅有利于提高实验平台的利用率，同时也减轻了实验教师的课前准备时间。实验内容的多样性，也符合层次化教学培养目标的要求，改进了实验教学方法，提高了学生做实验的效率。创新应从细微处开始，在实验内容设置上，保留了经典的实验项目，扩展了设计性实验内容，注重单元电路与系统的融合，重视各模块之间的衔接和匹配。把实验过程中一些小的细节渗透到每个实验电路中。在经典实验项目基础上，增设了设计提高性实验项目。在实验内容中，强化电路的原理，让学生根据实验电路原理设计扩展功能和细化功能，设定除主要元器件之外其他各元件的电路参数，制定符合电路要求的实验方法并测试。给学生在实验过程中提供了更加灵活方便的实验条件，让学生把时间和精力都用在电路设计、实验过程、实验方法、仪器仪表的使用、实验数据的测试、对比和分析上，以提高学生的实践技能。
4实验平台的研究成果
4．1电源部分
出于安全考虑，市场上所能购买到的模拟电路实验平台的电源电路:变压、整流、滤波、保护、去耦等都封装在机箱里面，学生所能看到的只有交流220V输入电源线、直流输出电源接口、电源指示灯和电源开关。学生对电源电路的设计没有感性认识，甚至很多学生认为电源电路很简单，用电阻分压就可以实现。本次教改设计实验平台时，将整个电源电路全都暴露给学生，让学生清楚的看到自己在实验过程中所用的电源是怎么实现的，让学生直观地认识到使用电源应该注意哪些问题，帮助学生理解在设计电源电路时保护电路的重要性，同时也教会学生在使用电源的过程中，通过指示灯和表头发现并判断问题所在，帮助学生在实验过程中学习维护实验设备的基本常识，从细微处学习，积累实践经验。为了能做到电源变压器外置，让学生能直观地看到整个电源电路的设计，前提是必须保证学生在用电方面的安全。在设计电源电路的过程中，课题组成员花费了大量的时间在市场上调研，最后确定选用北京新创四方电子有限公司生产的兵字牌全封闭环氧灌封板载电源变压器，该系列电源变压器采用绝缘灌封的方式，采用双层绝缘，PPT外壳的绝缘电压符合外置变压器的用电安全要求，同时解决了电源变压器外置和保证学生用电安全的问题。
4．2基础实验部分
在市场上所能购买到的实验平台上，基础实验部分大多采用模块化设计结构，即一个实验模块对应一个实验项目，模块上的实验器件不可以更换，除了可以用电位器调节静态工作点外，学生在实验过程中可以自由选择的实验器件几乎没有，这势必会造成在同一次实验课上，所有学生使用的是一种实验模块，做的是相同的实验内容，测试出来的实验数据也基本一样。对学生来说，这种实验方式，缺乏新鲜感，更没有挑战性，很难激发出学生做实验的热情，更难以实现层次化培养的教学目标。新设计的实验平台，在实验内容的一致性方面做了重大调整。在实验平台上，只提供给学生最基本的实验器件，学生需要自己补充选择一部分实验器件才能完成实验。比如单管放大实验，实验台上只给学生提供一个晶体管和四个固定电阻，学生需要另外选择一个电位器才能完成最基本的基极分压式单管放大电路静态工作点的设置实验，同时还需要学生另外选择交流器件，设计不同的交流放大通路:共发射极放大电路、共基极放大电路、共集电极放大电路，最后完成全部实验内容。这样设计实验的好处是:在一个实验环节里，给学生设置了多个不同的实验内容，实现了实验内容的多样性。同时也保证了实验技能相对较好的学生可以利用剩余的实验时间，完成扩展的实验内容，以实现层次化培养的教学目标。
4．3设计提高实验
本次设计的实验平台，注重采用传统实验平台上很难见到、并且学生平时也很少有机会使用的贴片封装器件，如贴片封装的电阻、二极管、MOS管，让学生有机会认识这些器件。各单元模块都采用开放式设计结构，增加接口电路，注重各模块之间的级联和匹配，提高设计性实验内容的比重。让学生进到实验室，一下子见到很多以前没有见过的实验器件，首先会异常兴奋，充满好奇心，带着新鲜感去完成实验。为了能更好地贴近实际应用，激发学生学习的热情，在本次设计的实验平台上，还增设了多个传感器接口电路，如称重传感器小信号的检测与放大，室内光强变化的检测与控制，环境温度变化的检测与控制，障碍物的检测与判断等多种模拟传感器检测电路，让学生在实验室里就能直观地体验到在学校所学到的理论知识与实际应用有着紧密的联系，以激发学生做实验的热情，同时帮助学生初步建立起系统设计的观念。
5结语
经过一年两个学期多组学生的实验测试，本次教改所开发的实验平台符合教学大纲的要求，性能稳定，检修方便，大大减少了实验教师维修维护实验设备的时间，其功能和实用性达到了设计要求。尤其是实验内容的增加，受到多数学生的欢迎。参加测试的学生对模拟电子技术实验课的态度有了明显的改变，做实验的热情显著提高。当然，新研制的模拟电子技术实验平台还存在一些小的缺陷和不足，在后续的产品化过程中，课题组将以学生为中心，以设计制作满足教学要求的实验平台是教师的职责和义务为准则，投入更多的时间和精力，将实验平台尽快完善并推广，以使更多的学生和老师受益。
作者：程春雨 吴振宇 吴雅楠 马驰 郭学满 王林 单位：大连理工大学
