ISSN1672-4305

CN12-1352 N实　 　 验　 　 室　 　 科　 　 学

LABORATORY　

SCIENCE第 23 卷　 第 1 期　 2020 年 2 月

Vol 23　 No 1

　 Feb 2020

综合性设计性实验在电子技术基础教学中的应用

吴根忠 李剑清

(浙江工业大学

信息工程学院 浙江

杭州　 310032)

摘　 要 实验教学是课程教学中的重要组成部分 随着科学技术和知识的不断发展和更新 对电子技术基础

的教学提出了更多更新的要求 针对实验教学中存在综合性设计性实验少 学生实验过程中的操作按部就班

的问题 设计了相应的综合性实验 实践表明 这类实验能提高学生的兴趣 能使学生在查阅资料 电路仿

真 动手实践 相互协作等多方面得到了锻炼 有利于培养学生的实践动手能力和自主学习能力关键词 电子技术基础 综合性实验 设计性实验 实验教学

中图分类号G642　 　 文献标识码A　 　 doi10 3969 j issn 1672-4305 2020 01 027

Application

of

comprehensive

design

experiment

in

the

electronic

technology

foundation

WU

Gen-zhong LI

Jian-qing(College

of

Information

Engineering

Zhejiang

University

of

Technology

Hangzhou

310032

China)

Abstract Experiment

is

an

important

part

of

course

teaching

With

the

development

and

renewal

of

science

and

technology

and

knowledge

more

and

more

requirements

are

put

forward

for

the

teaching

of

electronic

technology

foundation

There

are

few

comprehensive

design

experiments

in

the

experiment

teaching

and

the

students1049011

operation

in

the

course

of

the

experiment

is

carried

out

step

by

step

the

cor-responding

comprehensive

experiment

is

designed

The

practice

shows

that

this

kind

of

experiment

can

improve

studentsrsquo

interest

and

make

students

get

exercise

in

many

aspects

such

as

consulting

data

circuit

simulation

hands-on

practice

and

cooperation

etc

which

is

beneficial

to

the

cultivation

of

students1049011

practical

ability

and

autonomous

learning

abilityKey

words electronic

technology

foundation

comprehensive

experiment

designable

experiment

ex-perimental

teaching

　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　　

　　

　　

　　

　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

　　

　　

　　

　　

　

收稿日期2018-09-29　 　 修改日期2019-04-17

作者简介吴根忠硕士副教授主要研究方向为电力电子技术

电机控制 E-mailwgz zjut edu cn

基金项目2016 年度浙江工业大学校级大类基础核心课程(群)

ldquo电工学课程群rdquo建设项目2017 年度浙江工业大学创

新性实验项目(项目编号SYXM1715)

　 　 ldquo电子技术基础rdquo课程是电工学的一部分包含

了半导体器件模拟电子技术和数字电子技术等几

部分内容跨度大内容多 它是高等院校工科非电

类专业必修的专业技术基础课之一其教学目标是

为非电类专业的学生学习后续相关专业知识和今后

为从事与电类学科相关的工程项目打好电子技术的

基础 实验课程是培养学生实验能力合作能力和

创新能力的重要载体是课程教学中的重要组成部

分也是培养学生动手能力和综合素质的重要环节通过实验能使学生进一步掌握和理解所学的理论知

识学会并掌握常用电子仪器仪表的使用方法 电

工实验教学一个重要的作用是培养学生的实践能

力使学生不仅要ldquo懂电rdquo更要学会ldquo用电rdquo [1] 通

过长期的教学实践结合浙江工业大学创新型实验

的教改项目对其中的综合性设计性实验的开发和

实践进行了积极的探索

1　 电子技术基础实验课现行教学模式所存

在的主要问题

教学模式是从教学的整体出发根据教学的规

律而归纳出的包括教学形式和方法在内的具有典型

性稳定性易学性的教学样式[2] 具体来说教学

模式是指在一定的教学思想指导下的教学原则课程设计以及师生活动方式方法

目前ldquo电子技术基础实验rdquo课的教学模式中存

在的一个主要问题是实验内容单调验证性实验多综合性设计性实验少 现有的电子技术基础课程的

实验主要有单管电压放大器集成运算放大器RC正弦波振荡器计数译码和显示等[3] 大部分都是

验证性实验综合性和设计性实验相对较少 这些

验证性实验在实验教材中都给出了详细的实验步

骤学生只要按照实验步骤进行操作就能顺利完成

实验学生很少对实验数据实验现象或实验结果进

行分析使得学生对做实验不感兴趣不能发挥学生

学习的主动性和积极性也很难收到应有的效果

2　 综合性设计性实验的实践

针对验证性实验多综合性设计性实验少的问

题在 17 18(2)学期中设计了两个综合性设计性

的实验并在两个班级中进行了实践设计一个实验通常包括实验目的实验内容

实验过程等几部分[4] 且在选择实验内容时应遵

循实验题目要有实际含义或工程背景实验所涉及

内容应包含课程的主要知识点实验电路难度适中学生通过自学能够基本理解实验原理实验应具有

直观性趣味性实用性实验线路使用基本器件即

可实现[5 - 6] 一个设计性实验的内容可以只是针对某个知识

点当然更好的是综合一两个知识点来进行设计ldquo电子技术基础rdquo这门课程最主要的内容是模拟电

子技术与数字电子技术这两大部分所以在选择设

计性实验时根据这两部分的知识点开发了ldquo集成

运算放大器的综合设计rdquo和ldquo彩灯循环显示电路的

综合设计rdquo这两个实验下面以ldquo集成运算放大器的综合设计rdquo为例加

以详细说明2 1　 实验目的

ldquo集成运算放大器的综合设计rdquo结合了 RC 正弦

波振荡电路和基本运算放大电路这两个知识点 通

过该实验使学生了解集成运算放大器的功能及引

脚排列掌握集成运算放大器的线性应用熟悉桥式

RC 正弦波振荡器的组成和工作原理验证振荡的幅

值条件了解 RC 选频电路的选频特性2 2　 实验内容

该实验主要包括以下几部分的内容(1)

设计一 RC 桥式正弦波振荡电路合理选

择参数使得输出的正弦波的幅值为 1V频率为

1kHz 波形如图 1 所示

t(ms)

u(V)

1

1

0

图 1　 正弦波振荡电路产生的波形

(2)

利用集成运算放大器设计一电路使得正

弦波振荡电路所产生的波形向上平移得到如图 2所示的输出波形

t(ms)

u(V)

1

2

0

1

图 2　 输出波形

(3)

对所设计电路进行仿真确定实验所需元

器件参数(4)

搭建实物电路对电路进行调试得到所需

的波形

2 3　 实验要求

由于该实验是一个设计性实验实验内容中只

给出需要得到的波形没有具体的线路图可供参考所以对学生的要求主要有以下几点

(1)

根据实验内容分析实验原理和实验方案画出相应的电路

(2)

对电路进行仿真给出仿真电路图和仿真

波形并总结仿真过程中发现的问题和对仿真实验

的体会(3)

根据仿真结果焊接实验所需电路给出实

验电路的实物图总结焊接线路板的体会

69 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　

吴根忠等综合性设计性实验在电子技术基础教学中的应用

(4)

调试电路给出实验波形及测量得到的数

据分析实际得到的波形(数据)与实验要求(仿真

波形) 有什么不同之处 分析其原因 最终解决

问题2 4　 实验效果

这个实验要求学生在仿真的基础上在 PCB 实

验板上焊接实验线路学生经历了从电路设计器件

选择参数计算焊接线路电路调试的整个过程在参加该实验的两个班级共 61 人中基本上每组都

能在规定时间内完成实验任务 有些学生由于是第

一次焊接焊接过程中会出现这样那样的问题他们

就利用业余时间检查问题甚至重新焊接 图 3 是最

图 3　 实物图

图 4　 波形图

后完成的实物照片图 4 是相应的波形 虽然实物

图的正面看上去元器件并不多但要把这些器件全

部按照原理图焊接起来也有一定的难度 从实验

情况看学生对这种实验方式非常感兴趣正如一位

学生在微信中所说ldquo焊接四小时调试四小时终于

成功了好有成就感rdquo

3　 结语

实验教学与理论教学有紧密的联系但又有着

较大的区别实验教学的直观性强能提高学生的基

本技能与综合能力 学生通过这样的综合性设计性

实验的锻炼不仅能帮助他们进一步理解所学的内

容还能引导学生学会如何把所学的理论知识联系

起来感受到学以致用的乐趣 通过这些实验使得

学生在查阅资料电路仿真动手实践相互协作等

多方面得到了锻炼 通过实践证明这样的综合性

设计性实验有利于培养学生的实践动手能力和自主

学习能力

参考文献(References)

[1] 　 王彦军 电工学实验教学与学生能力培养[ J] 榆林学院学报

201020(4)106-108

[2] 　 储春华李有军翁绍捷等 非电类专业电工学实验课程教学

模式改革探讨[ J] 海南大学学报 ( 自然科学版) 2010 28

(4)382-384

[3] 　 吴根忠李剑清顾伟驷等 电工学实验教程[ M] 北京清华

大学出版社2014

[4] 　 樊薇薇吴世华李锡等 多层次教学方法在ldquo电工学实验rdquo中

的应用[J] 电气电子教学学报2015(3)114-117

[5] 　 王心刚贺利张冬至等 电工电子学课程研究性实验教学模

式改革与实践[J] 实验室研究与探索201736(4)188-191

[6] 　 唐胜安李瑞程 建立新型实验教学课程体系[ J] 实验室研究

与探索200221(4)13-14

10509791050979105097910509791050979105097910509791050979105097910509791050979105097910509791050979105097910509791050979105097910509791050979105097910509791050979105097910509791050979105097910509791050979105097910509791050979105097910509791050979105097910509791050979105097910509791050979105097910509791050979105097910509791050979(上接第 94 页)[3] 　 刘乔寿

黄沛昱 电子信息类开放实验教学模式[ J] 实验室

研究与探索2013(7)157-160

[4] 　 孔宇张雅利莫晓燕 增强综合开放实验课程教学效果措施

探索[J] 实验技术与管理2014(6)33-35

[5] 　 王晓岗高英史良等 开放实验教学的理论与实践[ J] 实验

室科学2011(4)

73-75

[6] 　 余萍程文清车辚辚 ldquo通信电子电路rdquo团队合作实验教学探

索[J] 实验技术与管理2012(2)16-19

[7] 　 刘凌肖靓刘幸福等 基于项目目标法的ldquo小老师rdquo团队实验

教学模式[J]

实验科学与技术2012(4)80-82

[8] 　 Ron

Roscoe

Introductory

Analog

Electronics

Laboratory

[ EB

OL]

[2018- 09 - 06] http ocw mit edu courses electrical-

engineering-and-computer-science 6-101-introductory-analog-

electronics-laboratory-spring-2007

[9] 　 Anantha

Chandrakasan

Introductory

Digital

System

Laboratory

[EB OL] [ 2018 - 09 - 06] http ocw mit edu courses elec-

trical-engineering-and-computer-science 6- 111-introductory-

digital-systems-laboratory-spring-2006

[10] 　 孔庆生 模拟与数字电路基础实验[ M]

上海

复旦大学出

版社2013

[11] 　 王勇 模拟与数字电路实验[ M] 上海

复旦大学出版社

2013

79

1　 电子技术基础实验课现行教学模式所存

在的主要问题

教学模式是从教学的整体出发根据教学的规

律而归纳出的包括教学形式和方法在内的具有典型

性稳定性易学性的教学样式[2] 具体来说教学

模式是指在一定的教学思想指导下的教学原则课程设计以及师生活动方式方法

目前ldquo电子技术基础实验rdquo课的教学模式中存

在的一个主要问题是实验内容单调验证性实验多综合性设计性实验少 现有的电子技术基础课程的

实验主要有单管电压放大器集成运算放大器RC正弦波振荡器计数译码和显示等[3] 大部分都是

验证性实验综合性和设计性实验相对较少 这些

验证性实验在实验教材中都给出了详细的实验步

骤学生只要按照实验步骤进行操作就能顺利完成

实验学生很少对实验数据实验现象或实验结果进

行分析使得学生对做实验不感兴趣不能发挥学生

学习的主动性和积极性也很难收到应有的效果

2　 综合性设计性实验的实践

针对验证性实验多综合性设计性实验少的问

题在 17 18(2)学期中设计了两个综合性设计性

的实验并在两个班级中进行了实践设计一个实验通常包括实验目的实验内容

实验过程等几部分[4] 且在选择实验内容时应遵

循实验题目要有实际含义或工程背景实验所涉及

内容应包含课程的主要知识点实验电路难度适中学生通过自学能够基本理解实验原理实验应具有

直观性趣味性实用性实验线路使用基本器件即

可实现[5 - 6] 一个设计性实验的内容可以只是针对某个知识

点当然更好的是综合一两个知识点来进行设计ldquo电子技术基础rdquo这门课程最主要的内容是模拟电

子技术与数字电子技术这两大部分所以在选择设

计性实验时根据这两部分的知识点开发了ldquo集成

运算放大器的综合设计rdquo和ldquo彩灯循环显示电路的

综合设计rdquo这两个实验下面以ldquo集成运算放大器的综合设计rdquo为例加

以详细说明2 1　 实验目的

ldquo集成运算放大器的综合设计rdquo结合了 RC 正弦

波振荡电路和基本运算放大电路这两个知识点 通

过该实验使学生了解集成运算放大器的功能及引

脚排列掌握集成运算放大器的线性应用熟悉桥式

RC 正弦波振荡器的组成和工作原理验证振荡的幅

值条件了解 RC 选频电路的选频特性2 2　 实验内容

该实验主要包括以下几部分的内容(1)

设计一 RC 桥式正弦波振荡电路合理选

择参数使得输出的正弦波的幅值为 1V频率为

1kHz 波形如图 1 所示

t(ms)

u(V)

1

1

0

图 1　 正弦波振荡电路产生的波形

(2)

利用集成运算放大器设计一电路使得正

弦波振荡电路所产生的波形向上平移得到如图 2所示的输出波形

t(ms)

u(V)

1

2

0

1

图 2　 输出波形

(3)

对所设计电路进行仿真确定实验所需元

器件参数(4)

搭建实物电路对电路进行调试得到所需

的波形

2 3　 实验要求

由于该实验是一个设计性实验实验内容中只

给出需要得到的波形没有具体的线路图可供参考所以对学生的要求主要有以下几点

(1)

根据实验内容分析实验原理和实验方案画出相应的电路

(2)

对电路进行仿真给出仿真电路图和仿真

波形并总结仿真过程中发现的问题和对仿真实验

的体会(3)

根据仿真结果焊接实验所需电路给出实

验电路的实物图总结焊接线路板的体会

69 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　

吴根忠等综合性设计性实验在电子技术基础教学中的应用

(4)

调试电路给出实验波形及测量得到的数

据分析实际得到的波形(数据)与实验要求(仿真

波形) 有什么不同之处 分析其原因 最终解决

问题2 4　 实验效果

这个实验要求学生在仿真的基础上在 PCB 实

验板上焊接实验线路学生经历了从电路设计器件

选择参数计算焊接线路电路调试的整个过程在参加该实验的两个班级共 61 人中基本上每组都

能在规定时间内完成实验任务 有些学生由于是第

一次焊接焊接过程中会出现这样那样的问题他们

就利用业余时间检查问题甚至重新焊接 图 3 是最

图 3　 实物图

图 4　 波形图

后完成的实物照片图 4 是相应的波形 虽然实物

图的正面看上去元器件并不多但要把这些器件全

部按照原理图焊接起来也有一定的难度 从实验

情况看学生对这种实验方式非常感兴趣正如一位

学生在微信中所说ldquo焊接四小时调试四小时终于

成功了好有成就感rdquo

3　 结语

实验教学与理论教学有紧密的联系但又有着

较大的区别实验教学的直观性强能提高学生的基

本技能与综合能力 学生通过这样的综合性设计性

实验的锻炼不仅能帮助他们进一步理解所学的内

容还能引导学生学会如何把所学的理论知识联系

起来感受到学以致用的乐趣 通过这些实验使得

学生在查阅资料电路仿真动手实践相互协作等

多方面得到了锻炼 通过实践证明这样的综合性

设计性实验有利于培养学生的实践动手能力和自主

学习能力

参考文献(References)

[1] 　 王彦军 电工学实验教学与学生能力培养[ J] 榆林学院学报

201020(4)106-108

[2] 　 储春华李有军翁绍捷等 非电类专业电工学实验课程教学

模式改革探讨[ J] 海南大学学报 ( 自然科学版) 2010 28

(4)382-384

[3] 　 吴根忠李剑清顾伟驷等 电工学实验教程[ M] 北京清华

大学出版社2014

[4] 　 樊薇薇吴世华李锡等 多层次教学方法在ldquo电工学实验rdquo中

的应用[J] 电气电子教学学报2015(3)114-117

[5] 　 王心刚贺利张冬至等 电工电子学课程研究性实验教学模

式改革与实践[J] 实验室研究与探索201736(4)188-191

[6] 　 唐胜安李瑞程 建立新型实验教学课程体系[ J] 实验室研究

与探索200221(4)13-14

10509791050979105097910509791050979105097910509791050979105097910509791050979105097910509791050979105097910509791050979105097910509791050979105097910509791050979105097910509791050979105097910509791050979105097910509791050979105097910509791050979105097910509791050979105097910509791050979105097910509791050979105097910509791050979(上接第 94 页)[3] 　 刘乔寿

黄沛昱 电子信息类开放实验教学模式[ J] 实验室

研究与探索2013(7)157-160

[4] 　 孔宇张雅利莫晓燕 增强综合开放实验课程教学效果措施

探索[J] 实验技术与管理2014(6)33-35

[5] 　 王晓岗高英史良等 开放实验教学的理论与实践[ J] 实验

室科学2011(4)

73-75

[6] 　 余萍程文清车辚辚 ldquo通信电子电路rdquo团队合作实验教学探

索[J] 实验技术与管理2012(2)16-19

[7] 　 刘凌肖靓刘幸福等 基于项目目标法的ldquo小老师rdquo团队实验

教学模式[J]

实验科学与技术2012(4)80-82

[8] 　 Ron

Roscoe

Introductory

Analog

Electronics

Laboratory

[ EB

OL]

[2018- 09 - 06] http ocw mit edu courses electrical-

engineering-and-computer-science 6-101-introductory-analog-

electronics-laboratory-spring-2007

[9] 　 Anantha

Chandrakasan

Introductory

Digital

System

Laboratory

[EB OL] [ 2018 - 09 - 06] http ocw mit edu courses elec-

trical-engineering-and-computer-science 6- 111-introductory-

digital-systems-laboratory-spring-2006

[10] 　 孔庆生 模拟与数字电路基础实验[ M]

上海

复旦大学出

版社2013

[11] 　 王勇 模拟与数字电路实验[ M] 上海

复旦大学出版社

2013

79

吴根忠等综合性设计性实验在电子技术基础教学中的应用

(4)

调试电路给出实验波形及测量得到的数

据分析实际得到的波形(数据)与实验要求(仿真

波形) 有什么不同之处 分析其原因 最终解决

问题2 4　 实验效果

这个实验要求学生在仿真的基础上在 PCB 实

验板上焊接实验线路学生经历了从电路设计器件

选择参数计算焊接线路电路调试的整个过程在参加该实验的两个班级共 61 人中基本上每组都

能在规定时间内完成实验任务 有些学生由于是第

一次焊接焊接过程中会出现这样那样的问题他们

就利用业余时间检查问题甚至重新焊接 图 3 是最

图 3　 实物图

图 4　 波形图

后完成的实物照片图 4 是相应的波形 虽然实物

图的正面看上去元器件并不多但要把这些器件全

部按照原理图焊接起来也有一定的难度 从实验

情况看学生对这种实验方式非常感兴趣正如一位

学生在微信中所说ldquo焊接四小时调试四小时终于

成功了好有成就感rdquo

3　 结语

实验教学与理论教学有紧密的联系但又有着

较大的区别实验教学的直观性强能提高学生的基

本技能与综合能力 学生通过这样的综合性设计性

实验的锻炼不仅能帮助他们进一步理解所学的内

容还能引导学生学会如何把所学的理论知识联系

起来感受到学以致用的乐趣 通过这些实验使得

学生在查阅资料电路仿真动手实践相互协作等

多方面得到了锻炼 通过实践证明这样的综合性

设计性实验有利于培养学生的实践动手能力和自主

学习能力

参考文献(References)

[1] 　 王彦军 电工学实验教学与学生能力培养[ J] 榆林学院学报

201020(4)106-108

[2] 　 储春华李有军翁绍捷等 非电类专业电工学实验课程教学

模式改革探讨[ J] 海南大学学报 ( 自然科学版) 2010 28

(4)382-384

[3] 　 吴根忠李剑清顾伟驷等 电工学实验教程[ M] 北京清华

大学出版社2014

[4] 　 樊薇薇吴世华李锡等 多层次教学方法在ldquo电工学实验rdquo中

的应用[J] 电气电子教学学报2015(3)114-117

[5] 　 王心刚贺利张冬至等 电工电子学课程研究性实验教学模

式改革与实践[J] 实验室研究与探索201736(4)188-191

[6] 　 唐胜安李瑞程 建立新型实验教学课程体系[ J] 实验室研究

与探索200221(4)13-14

10509791050979105097910509791050979105097910509791050979105097910509791050979105097910509791050979105097910509791050979105097910509791050979105097910509791050979105097910509791050979105097910509791050979105097910509791050979105097910509791050979105097910509791050979105097910509791050979105097910509791050979105097910509791050979(上接第 94 页)[3] 　 刘乔寿

黄沛昱 电子信息类开放实验教学模式[ J] 实验室

研究与探索2013(7)157-160

[4] 　 孔宇张雅利莫晓燕 增强综合开放实验课程教学效果措施

探索[J] 实验技术与管理2014(6)33-35

[5] 　 王晓岗高英史良等 开放实验教学的理论与实践[ J] 实验

室科学2011(4)

73-75

[6] 　 余萍程文清车辚辚 ldquo通信电子电路rdquo团队合作实验教学探

索[J] 实验技术与管理2012(2)16-19

[7] 　 刘凌肖靓刘幸福等 基于项目目标法的ldquo小老师rdquo团队实验

教学模式[J]

实验科学与技术2012(4)80-82

[8] 　 Ron

Roscoe

Introductory

Analog

Electronics

Laboratory

[ EB

OL]

[2018- 09 - 06] http ocw mit edu courses electrical-

engineering-and-computer-science 6-101-introductory-analog-

electronics-laboratory-spring-2007

[9] 　 Anantha

Chandrakasan

Introductory

Digital

System

Laboratory

[EB OL] [ 2018 - 09 - 06] http ocw mit edu courses elec-

trical-engineering-and-computer-science 6- 111-introductory-

digital-systems-laboratory-spring-2006

[10] 　 孔庆生 模拟与数字电路基础实验[ M]

上海

复旦大学出

版社2013

[11] 　 王勇 模拟与数字电路实验[ M] 上海

复旦大学出版社

2013

79