“高级电子技术综合实验”课程的建设与实践

　　摘要：“高级电子技术综合实验”课程是面向本科生和硕士研究生开设的一门综合设计型实验课程，是电子技术实验课程的延伸。从本课程开设的必要性入手，介绍了本课程的建设过程和概况，并详细阐述了课程的层次化教学体系和模块化教学内容，以及该课程的教学环境和条件建设情况。本课程建设充分体现了哈尔滨工业大学实验教学的特色。
　　关键词：高级电子技术；实验教学；实验室
　　作者简介：廉玉欣（1980-），男，黑龙江佳木斯人，哈尔滨工业大学电气工程及自动化学院，工程师；李琰（1977-），男，黑龙江大庆人，哈尔滨工业大学电气工程系电工电子实验教学中心副主任，工程师。（黑龙江?哈尔滨?150001）
　　基金项目：本文系哈尔滨工业大学校级教学研究项目的研究成果。
　　中图分类号：G642.423?????文献标识码：A?????文章编号：1007-0079（2012）21-0088-02
　　“高级电子技术综合实验”课程是依托哈尔滨工业大学（以下简称“我校”）电工电子实验教学中心，面向全校本科生和硕士研究生开设的一门实验课程。作为电子技术实验课程的延伸，本课程主要内容包括：电子仪器仪表的使用，基础电子学实验，模拟电路综合设计，数字电路综合设计，单片机综合设计，DSP综合设计，FPGA综合设计。通过学习该实验课程，有利于提高学生运用所学知识解决实际问题的能力、动手能力、应用实践能力，同时也有利于培养学生创新和求知探索精神。
　　本文探讨了“高级电子技术综合实验”课程建设的重要性和意义，介绍了课程体系和课程内容，提出可采用开放式教学、问题式教学等方法，最后总结了教学实践环节中的一些经验体会，提出进一步改革的方向。[1]
　　一、建设课程的必要性
　　我校的本科生基本上在大一大二阶段就在电工电子实验教学中心完成了所必修的实验课程，通过这些实验课程，学生提高了自身的动手能力和实验技能。由于必修的实验课程大部分都是验证型实验和小部分综合设计型实验，对学生的综合素质教育和创新精神的培养还略显不足，因此有必要设置一门以综合设计型实验为主，基础型实验和创新型实验为辅的实验课程。
　　“高级电子技术综合实验”课程面向的对象包括本科生和硕士研究生。本科生在大一大二阶段，还没有接触专业课知识和实际专业实习，因此对必修实验课程的应用实践认识深度不够。在大三大四学期，通过对所在专业领域的进一步深入了解，如果学生发现自身动手能力、实验技能不够，仍想继续提高，可以选修该课程到实验中心完成实验。此外，为了构建本—硕—博一体化的培养体系，本课程的面向对象向硕士研究生延伸。我校本科毕业的所有电类和非电类学科专业，希望继续提高在电子领域里实验技能、动手能力的硕士研究生，他们可以选修该课程。我校地处北疆，同国内其他同类水平的学校相比，地势优势较弱。所以我校每年入取的各类研究生中，二、三类院校报考的也不在少数。这些学生原来本科院校实验条件较差，在电子技术实践方面底子较薄，这对于进入课题后能否顺利完成论文，或高质量完成论文成为一大障碍，因此建议这部分学生必修该课程。
　　“高级电子技术综合实验”课程对学生能力的培养主要体现在以下几个方面：
　　一是完成“高级电子技术综合实验”的过程与进行小型科学研究项目的过程类似，这种培养方式给学生创造了一个实践自己想法的机会，每个学生都有较大的独立思考空间，有利于培养学生应用研究型思维和能力。
　　二是通过高级电子技术综合实验可以培养学生的系统观念、工程观念和解决实际问题的能力，包括实际动手进行科学研究的能力。例如查阅文献资料的能力，根据要求设计实验的能力，在实践中发现问题、分析问题、解决问题的能力等。
　　三是通过总结交流、答辩，撰写总结报告，培养实验研究的总结和表达能力。最后，如果学生所作课题，确有心得或有学术意义，鼓励他们撰写相关论文。
　　“高级电子技术综合实验”课程主要的教学目的是培养学生的应用研究性思维、应用实践能力和探索精神。强调学生的自主应用研究与创新，将学习与应用实践有机结合起来，通过学习中应用实践，在应用实践中学习，培养学生的应用研究性思维和能力。
　　二、课程体系与建设内容
　　对于选修“高级电子技术综合实验”课程的学生来说，仅仅完成一些验证类、设计类的实验项目是不够的，他们应该完成高水平的、研究型的高级电子技术综合实验。这门单独设课的综合实验课程是在设计型实验的基础上进行的具有研究性和探索性的大型高级实验。其选用的题目是从科学研究、生产实践和实验室建设等项目中提炼出来的子课题或子系统。
　　“高级电子技术综合实验”所用到的知识涉及多个学科或多门课程，例如模拟电路和数字电路理论课程，单片机，DSP和FPGA课程等。它侧重于电子技术理论知识的灵活运用，设计的创新，新知识的探索研究，具有系统性、综合性和探索性。它要求学生深入理解实验任务与要求，了解完成实验任务的基本原理和方法，通过查阅资料、设计实施方案、设计电路、撰写报告、交流与答辩等过程，获取新的知识和经验，得到全面的提高与锻炼。
　　“高级电子技术综合实验”课程依托我校国际联合实验室哈工大—安捷伦电子学实验室，利用该实验室先进的仪器设备，例如Agilent公司的示波器、任意函数波形发生器、手持万用表等，分层次设立实验项目，包括基本的电子仪器仪表使用的验证类实验项目，模拟和数字综合设计项目，高级电子技术综合实验项目。其中高级电子技术综合项目属于研究型实验项目，不要求解决方案的唯一性，学生可以使用单片机、DSP和FPGA等来完成设计任务。
　　“高级电子技术综合实验”课程总学时数为40学时，2学分，按照从基础到创新的五层次课程教学体系，设置了相应的教学模块，各教学模块与教学内容如表1所示。其中，二级模块中的每一项都对应有多个可选的实验项目。[2]综合创新层次的实验，不仅仅涉及到电子学领域，还延伸到仪器仪表、机械制造、控制理论等学科和方向。采取自由选题以及基于项目的实验教学方式，鼓励学生从所研究的课题中衍生出实验项目或子系统，而自主设计实验项目。