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[關(guān)鍵詞]電子技術(shù)課程;教學(xué)模式;實驗教學(xué)
0引言
《模擬電子技術(shù)》課程是第四軍醫(yī)大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)一門非常重要的骨干專業(yè)基礎(chǔ)課程,主要是培養(yǎng)學(xué)員對模擬電路的分析、設(shè)計、調(diào)試等能力,為其畢業(yè)后能夠勝任軍隊醫(yī)療衛(wèi)生裝備的維修與研發(fā)崗位需求打下堅實的理論基礎(chǔ)。《模擬電子技術(shù)》課程的授課內(nèi)容涵蓋器件、電路及電路應(yīng)用3個部分,要求學(xué)員完成課程學(xué)習(xí)后,應(yīng)具備會計算電路參數(shù)、會選擇器件、會設(shè)計電路、會測試電路參數(shù)“四會”基本技能[1]。實驗是《模擬電子技術(shù)》課程非常重要的教學(xué)環(huán)節(jié),通過實驗既可以檢驗學(xué)員的理論學(xué)習(xí)效果,又能提高學(xué)員的實際動手能力。但是,傳統(tǒng)的實驗教學(xué)模式主要以驗證性實驗為主,即教員指定實驗內(nèi)容、提供實驗元器件和實驗儀表,學(xué)員按照教材中的電路圖完成實驗、測試電路參數(shù)后完成實驗報告,整個過程學(xué)員始終處于被動,不能形成實驗過程教與學(xué)動態(tài)交互的平臺,無法激發(fā)學(xué)員對電子技術(shù)的興趣,距離培養(yǎng)創(chuàng)新性思維方式甚遠[2-5]。在這種實驗教學(xué)模式下,學(xué)員只是能夠計算電路參數(shù)、測試電路參數(shù),并不知道如何選擇器件、如何設(shè)計電路,無法滿足實用、高素質(zhì)軍隊醫(yī)療衛(wèi)生裝備研發(fā)人才的培養(yǎng)目標和要求。針對以上問題教學(xué)組融合課程特點,在實驗教學(xué)設(shè)計中大膽創(chuàng)新與改革。在完成模擬電子技術(shù)經(jīng)典實驗項目的前提下,整合驗證性實驗內(nèi)容,將實踐教學(xué)拓展由課堂延伸到課外[6-7],增加以問題和需求牽引為導(dǎo)向的綜合設(shè)計性實驗,開放性地提出了“五自”實驗教學(xué)模式;引導(dǎo)學(xué)員主動參與實際科研活動,靈活地選取探索的方法,為學(xué)員提供發(fā)展創(chuàng)造性思維和實踐的機會,激發(fā)了學(xué)員對電子技術(shù)類課程學(xué)習(xí)的熱情,同時加強了團隊的協(xié)作,鍛煉了對科研活動的總結(jié)和表達能力。
1“五自”實驗教學(xué)模式
調(diào)動學(xué)員在《模擬電子技術(shù)》課程實驗過程的主觀能動性和學(xué)習(xí)積極性,教學(xué)組在基本要求“會分析計算、會使用常用的儀器儀表、會測量基本的參數(shù)”的指標基礎(chǔ)上增加了“會設(shè)計電路”和“會選元器”件2個環(huán)節(jié);開放性地提出學(xué)員自由選題與分組、自行管理與實現(xiàn)、自主設(shè)計與實施、自行調(diào)試與安裝以及自主答辯與論文完成的“五自”實驗教學(xué)模式。現(xiàn)將具體實施步驟介紹如下。
1.1自由選題與分組
為了培養(yǎng)學(xué)員之間的團結(jié)協(xié)作精神,在其即將完成模擬電子技術(shù)課程學(xué)習(xí)的前2個月,由授課教員針對軍隊衛(wèi)生裝備中研究的熱點問題以及附屬醫(yī)院臨床科室的實際需求,發(fā)現(xiàn)問題,并聯(lián)系所學(xué)理論知識提出問題;重點列出5~10個綜合設(shè)計實驗題目(如便攜式心電圖機、自動輸液器、電加熱手套、太陽能電源等),提出電路設(shè)計要求和預(yù)期達到的主要性能指標,要求學(xué)員自主設(shè)計實現(xiàn)電路。學(xué)員針對教員指定的實驗題目,根據(jù)每名同學(xué)自身的興趣和專業(yè)特長,自由選題與分組。一般每組不超過3人,組內(nèi)學(xué)員自行分配任務(wù),包括文獻查閱、電路設(shè)計、電路仿真、印刷電路板(printedcircuitboard,PCB)可在共享上查到制作、元器件購買、電路調(diào)試、幻燈制作及答辯等環(huán)節(jié)。
1.2自行管理與實現(xiàn)
整個教學(xué)的實施過程中,教學(xué)組采用開放式的管理模式,即教學(xué)實驗室時間和空間對學(xué)員全部開放,所有的測量儀器儀表設(shè)備全部開放。模擬電子技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)交互平臺全時段開放,學(xué)員選題之后,每個小組的時間和進度節(jié)點都自行管理、自行實現(xiàn),完全發(fā)揮學(xué)員的主動性。教員只需做好的監(jiān)督安全、答疑引導(dǎo)工作[8]。
1.3自行設(shè)計與實施
在學(xué)員完成自由選題與分組之后,可根據(jù)實驗項目的要求查閱文獻資料、提出技術(shù)方案和實施路線、設(shè)計電路并進行電路仿真,通過仿真測試電路的功能及主要性能指標,不斷優(yōu)化電路結(jié)構(gòu)。當學(xué)員在電路設(shè)計時遇到問題和困難,由教員針對學(xué)員的設(shè)計進行專題輔導(dǎo)和引導(dǎo),突出以學(xué)員自行設(shè)計為主、教員引導(dǎo)為輔。自行設(shè)計重在培養(yǎng)學(xué)員靈活運用理論知識、信息檢索工具、電路設(shè)計與仿真軟件的綜合能力,是“五自”實驗教學(xué)模式中最為重要的一個環(huán)節(jié)。在學(xué)員完成電路設(shè)計與仿真之后,教員對學(xué)員的設(shè)計審核后由學(xué)員列出所需元器件型號、數(shù)量和主要參數(shù)等。學(xué)員自行購買,選擇性價比高的元器件,自行購買元器件重在培養(yǎng)學(xué)員選擇器件的能力。元器件參數(shù)的合理設(shè)置是電路設(shè)計的基本內(nèi)容,而器件的性能優(yōu)劣直接影響到電路實現(xiàn)的功能正常與否,因此綜合性實驗項目增加該環(huán)節(jié)強化鍛煉學(xué)員基本的器件選型能力。
1.4自行調(diào)試與安裝
學(xué)員將購買的元器件進行分類,按照電路原理圖在PCB上完成焊接,并進行調(diào)試、排除電路中可能存在的故障,發(fā)現(xiàn)問題,小組內(nèi)部探討,網(wǎng)上教學(xué)平臺發(fā)動教學(xué)資源共同解決問題,很好地培養(yǎng)了學(xué)員解決問題的基本技能,以問題為導(dǎo)向培養(yǎng)了團隊協(xié)作能力。設(shè)計實驗過程的測試方案,選用合適的儀器儀表測量不同的參數(shù)指標,并記錄描繪特征曲線。規(guī)范實驗測試流程,熟悉常用儀器儀表的特性、使用條件和使用注意事項。完成電路板調(diào)試后,學(xué)員自行將電路板安裝到實驗箱內(nèi),提供電源輸入接口、信號輸入輸出接口等。自行調(diào)試安裝重在培養(yǎng)學(xué)員的電路故障排除、儀表使用、電路焊接和安裝等綜合能力。
1.5自行答辯與論文完成
學(xué)員完成綜合實驗項目后,要完整地記錄項目的設(shè)計和實現(xiàn)過程,準確地記錄實驗結(jié)果,提交規(guī)范的設(shè)計論文,并自行制作PPT,內(nèi)容包括課題背景、設(shè)計思路、方案、電路及主要參數(shù)、改進方法及措施等,匯報時間10min。學(xué)員答辯時,教員可以針對學(xué)員的電路設(shè)計、實驗方案或?qū)嶒灲Y(jié)果隨時提出質(zhì)疑,其他組的學(xué)員也可以提出質(zhì)疑。自行答辯與論文完成重在培養(yǎng)學(xué)員系統(tǒng)化的科研思維和實踐規(guī)范,邏輯性的總結(jié)能力,精煉客觀的表述能力[9-10]。
2教改效果
從2007屆生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)本科學(xué)員開始,我們將“五自”實驗教學(xué)模式應(yīng)用到模擬電子技術(shù)課程教學(xué)中,通過發(fā)放調(diào)查問卷和對考試成績分析反饋等方式,對教改效果進行分析和總結(jié)。圖1為2007—2011屆學(xué)員對“五自”實驗教學(xué)模式的問卷調(diào)查分析結(jié)果,問卷調(diào)查采用百分制打分,內(nèi)容設(shè)計“五自”實驗環(huán)節(jié)的執(zhí)行效果評價(每項20分)。從結(jié)果分析中可以看出,學(xué)員對“五自”實驗教學(xué)模式的評價分數(shù)逐屆提高。2007年級學(xué)員評價分數(shù)較低,這是因為我們首次改革實驗教學(xué)模式,在實驗項目的設(shè)立、學(xué)員答辯組織等環(huán)節(jié)存在不足,學(xué)員的建議大多是增加實驗項目、不要限制答辯形式;2011年級學(xué)員評價分數(shù)最高,這是因為我們不斷積累經(jīng)驗和教訓(xùn),靈活設(shè)置實驗設(shè)計題目、靈活學(xué)員答辯形式,使“五自”實驗教學(xué)模式日趨完善。對2007—2011屆學(xué)員《模擬電子技術(shù)》課程考試平均成績(如圖2所示)分析,結(jié)果顯示平均成績的提升與“五自”實驗教學(xué)模式的配套使用有緊密的關(guān)系。2007年級學(xué)員模擬電子技術(shù)的考試分數(shù)較低,這是因為我們首次采用“五自”實驗教學(xué)模式,學(xué)員準備時間過短,沒有將理論緊密聯(lián)系實際,直接影響了理論考試時間;2011年級學(xué)員評價分數(shù)最高,綜合實驗設(shè)計題目選擇來源于實際生活或科研需求,且緊密和理論知識相連接,激發(fā)了學(xué)員對《模擬電子技術(shù)》的極大興趣,鞏固了學(xué)員的理論知識,提高了學(xué)員的理論考試成績。
3結(jié)語
“五自”實驗教學(xué)模式在2007—2011級生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)的《模擬電子技術(shù)》課程教學(xué)實踐中取得了很好的效果。與傳統(tǒng)的實驗教學(xué)模式相比“,五自”教學(xué)模式將學(xué)員的學(xué)習(xí)模式從被動變?yōu)橹鲃樱浞职l(fā)揮和調(diào)動了學(xué)員的主觀能動性。同時,用問題導(dǎo)向和需求牽引來提高學(xué)員的創(chuàng)新意識,用大科學(xué)的理念來培養(yǎng)學(xué)員的團結(jié)協(xié)作精神,為學(xué)員畢業(yè)后的第一崗位任職需求奠定了基礎(chǔ)。為了更好地發(fā)揮“五自”實驗?zāi)J皆谲妰?nèi)生物醫(yī)學(xué)工程人才方面的培養(yǎng)作用,我們將在今后《模擬電子技術(shù)》課程的實驗教學(xué)中令實驗項目選題更貼近部隊實際需求,即實驗調(diào)試環(huán)節(jié)增加機電一體化、電磁兼容、特殊環(huán)境設(shè)計的內(nèi)容,使新的實驗教學(xué)模式更加實用、有效。
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關(guān)鍵詞:模擬電子技術(shù);科技競賽;教學(xué)改革
模擬電子技術(shù)是電子信息類各專業(yè)必修的專業(yè)基礎(chǔ)課,具有很強的理論性和實踐性[1].課程涉及半導(dǎo)體基礎(chǔ)、放大器、反饋、信號的產(chǎn)生及處理等多方面內(nèi)容,要求學(xué)生有較扎實的電路分析基礎(chǔ)和物理基礎(chǔ).作為專業(yè)基礎(chǔ)課,開課時間一般是在大二上學(xué)期,此時學(xué)生對專業(yè)尚迷茫,加之課程的強理論和工程實踐性,使課程教學(xué)推進困難.因此,在創(chuàng)新應(yīng)用型人才培養(yǎng)的模式下,如何調(diào)動學(xué)生積極性,轉(zhuǎn)聽講為互動交流;如何直觀地傳授模電課程,為學(xué)生今后的專業(yè)發(fā)展打下基礎(chǔ)等,一直是教師探討的問題.本文針對課程教學(xué)存在的問題,從專業(yè)相關(guān)活動的舉辦到應(yīng)用在課堂上進行教學(xué)改革,旨在提高學(xué)生的自主學(xué)習(xí)性.
1教學(xué)現(xiàn)狀分析
在實際教學(xué)中,學(xué)生反映模擬電子技術(shù)學(xué)習(xí)普遍存在幾個問題:(1)學(xué)生對電子類從業(yè)應(yīng)具備的技能比較迷茫,不清楚模擬電子技術(shù)與后續(xù)相關(guān)課程的聯(lián)系;(2)課程理論性強,學(xué)生學(xué)習(xí)時相對被動,以聽為主,無法與教師討論,枯燥乏味時直接放棄;(3)由于電路基礎(chǔ)和物理基礎(chǔ)相對薄弱,所以學(xué)習(xí)半導(dǎo)體基礎(chǔ)如二極管、三極管時,過半學(xué)生對非線性器件的特性不能理解,造成后續(xù)章節(jié)如二極管的穩(wěn)壓原理、三極管的放大原理等學(xué)習(xí)效果不佳,以致于進入惡性循環(huán).究其原因:(1)學(xué)生對專業(yè)的從業(yè)方向不了解,不能把握應(yīng)用的學(xué)習(xí)目的;(2)模擬電子技術(shù)課程較難,理論推導(dǎo)多,大部分教材較為深入;(3)模擬電路涉及到了非線性器件的應(yīng)用,要在掌握器件特性的基礎(chǔ)上學(xué)習(xí)電路,對學(xué)生來說確實較難.為了讓學(xué)生對課程產(chǎn)生興趣,把握學(xué)習(xí)課程的目的,發(fā)揮主觀能動性[2],扭轉(zhuǎn)“我聽老師講”為“我跟老師切磋”的互動交流模式.一方面,學(xué)生得以學(xué)以致用,另一方面,督促教師改變“依書教書”的習(xí)慣,提高自己的專業(yè)水平.如此循環(huán),形成良好的學(xué)風(fēng)和教風(fēng),提高課程的整體教學(xué)水平.因此,對模擬電子技術(shù)課程教學(xué)進行了改革探索.
2教學(xué)改革思路
在分析模擬電子技術(shù)教學(xué)現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上,提出發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性,改變“你教我學(xué)”的局面,結(jié)合專業(yè)培養(yǎng)計劃和課程體系,鼓勵學(xué)生多參加活動,包括:(1)開展“精英講壇”,邀請企業(yè)界精英人士分享創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)或者職業(yè)發(fā)展歷程,為學(xué)生帶來從業(yè)方向的指導(dǎo),系統(tǒng)把握專業(yè)學(xué)習(xí)的目標;(2)與企業(yè)聯(lián)合形成實踐基地,組織學(xué)生到企業(yè)短期學(xué)習(xí),認識專業(yè)的分工合作、部門設(shè)置和崗位職能等,系統(tǒng)上認知就業(yè)所需的職業(yè)技能;(3)組建校園小家電義務(wù)維修隊,將所學(xué)知識與日常結(jié)合,學(xué)習(xí)系統(tǒng)的模塊布局,認識二極管、三極管及放大器等的應(yīng)用,切身感受電路就在生活中;(4)發(fā)揮學(xué)院科技協(xié)會的帶頭作用,定時舉辦科技節(jié),宣傳參加競賽的重要性,并定期舉辦焊接、院級電子設(shè)計/挑戰(zhàn)杯等賽事,組建種子隊,備戰(zhàn)全國電子設(shè)計大賽.提出一條以應(yīng)用為基本出發(fā)點,以科技競賽、實踐項目為引導(dǎo),實現(xiàn)教學(xué)互動的良好局面的教改思路.
2.1應(yīng)用是基本出發(fā)點
電子技術(shù)應(yīng)用在海陸空無孔不入,小到生活中可見的手機家電,大到航天船舶,更深入的是物聯(lián)網(wǎng)智能時代[3].作為電子信息類的學(xué)生,不僅是既有領(lǐng)域的繼承者,更是未來領(lǐng)域的開拓者.模擬電子技術(shù)課程的學(xué)習(xí),就是使學(xué)生獲取入門鑰匙.模擬電子技術(shù)課程內(nèi)容給出的是基本單元電路的原理和參數(shù)處理過程,缺乏系統(tǒng)的功能應(yīng)用[4-5].學(xué)以用為先,結(jié)合多年的工程經(jīng)驗,以直流電源系統(tǒng)[6]為例(見圖1),系統(tǒng)地給學(xué)生展示電子技術(shù)的應(yīng)用.該系統(tǒng)用來產(chǎn)生1.2~5V的直流電壓源,輸出電流為1A.系統(tǒng)涵蓋了模擬電子技術(shù)的大部分內(nèi)容,包括差分放大電路(EA)、低通濾波(typII)、比較器(PWM)和互補輸出級(MP&MN)等.在講述相應(yīng)的課程內(nèi)容時,結(jié)合模塊電路在系統(tǒng)中的功能進行講解,并結(jié)合EDA工具[7](如Multisim等),仿真給出模塊的輸入輸出波形,使得模塊功能可觀可測.講述差分放大時,讓學(xué)生設(shè)計差分電路(見圖2a),涉及到了器件的對稱性和電流源的設(shè)計;當講述集成運放時,以低通濾波器(見圖2b)和比較器(見圖2c)為例,讓學(xué)生明白集成運放線性和非線性應(yīng)用的區(qū)別;當講述功放時,引入互補輸出級(見圖2d),讓學(xué)生明白功放管的工作原理、極限參數(shù)的依據(jù),順帶地復(fù)習(xí)了大功率管的相關(guān)參數(shù)及器件選擇;當講述反饋時,以系統(tǒng)的電源穩(wěn)定輸出調(diào)節(jié),讓學(xué)生直觀地明白反饋的自我調(diào)節(jié)原理;從整個系統(tǒng)的實現(xiàn),學(xué)生可以了解到直流電源的產(chǎn)生和輸送原理.因此,從應(yīng)用的角度,全局把握系統(tǒng)功能,分化模塊作用,直觀上明白所學(xué)基本單元的用處.
2.2科技競賽、實踐項目是引導(dǎo)
目前,各大高校都在探索如何實現(xiàn)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)應(yīng)用型人才的培養(yǎng)[8-10].從完善模擬電子技術(shù)“理論課——實驗課——實訓(xùn)課”的課程設(shè)置到開放創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實驗室,讓感興趣、想做事的學(xué)生能切實地將想法實現(xiàn);從舉辦焊接大賽、院級電子設(shè)計大賽到組織學(xué)生參加省級或全國電子設(shè)計大賽,讓學(xué)生在有限的時間里完成項目制作,真切體會所學(xué)得以所用的成就感;和企業(yè)聯(lián)合建立實踐基地,為學(xué)生提供假期、畢業(yè)實習(xí)機會,從實戰(zhàn)項目中得到能力的提升,如器件識別、器件使用、測試方法和設(shè)計過程等,學(xué)會做事的基本流程,從項目管理上學(xué)會把握進度,責(zé)任落實到人.以2016年校電子設(shè)計大賽的賽題“簡易信號發(fā)生器的設(shè)計”為例,來說明學(xué)生如何在賽事引導(dǎo)下實現(xiàn)專業(yè)知識的應(yīng)用.題目的要求是產(chǎn)生一個頻率、幅度可調(diào)的信號發(fā)生器,包括三角波、方波和正弦波.從開題到作品上交,為期3天,成果需包括實物和論文以及現(xiàn)場答辯,學(xué)生以3人一組,分工合作.題不難,但是時間短,需要學(xué)生平時對專業(yè)知識的把握以及如何應(yīng)用有個較清晰的思路.結(jié)合專業(yè)知識以及平常所教,學(xué)生需對題目進行仔細分析之后,通過文獻查閱,方案比較,然后選購器材、焊板調(diào)試,并根據(jù)結(jié)果做出論文以及答辯PPT.其中獲獎學(xué)生的信號發(fā)生器方案見圖3.該方案涉及到了集成運放的應(yīng)用及反饋原理,包括積分電路(方波到三角波的變換)、正反饋振蕩(方波的產(chǎn)生)以及帶通濾波(方波到正弦波的變換),融合了模電的基本知識.通過該方案的仿真和調(diào)試,以及論文和答辯的理論闡述,相信學(xué)生對模擬電子技術(shù)的相關(guān)應(yīng)用可以更直觀、更身有體會.學(xué)生疲于學(xué)習(xí),很多時候源于沒有成就感.從應(yīng)用出發(fā),加之科技競賽、實踐項目的引導(dǎo),學(xué)生能夠獲得階段性的成就感,樹立專業(yè)學(xué)習(xí)的信心,從而有了和教師討論和溝通的驅(qū)動力.學(xué)生向教師求知,而非教師在灌輸,這樣的良好互動局面,是學(xué)生熱情學(xué)習(xí)的環(huán)境.
3結(jié)語
結(jié)合多年的工程經(jīng)驗,將應(yīng)用帶入教學(xué)中,同時將從業(yè)方向信息與學(xué)生分享,并鼓勵學(xué)生在課程設(shè)計時,不用局限于題目,只要有新想法,都可以拿來實現(xiàn).每次的實現(xiàn)都是一次鍛煉的機會,厚積薄發(fā),就可以在以后的競賽中更有實現(xiàn)作品的能力.該教學(xué)方法在學(xué)生的反應(yīng)中收效很好,真切體現(xiàn)出學(xué)生是為了探索和解惑而學(xué)習(xí),而非為了應(yīng)付學(xué)分,充分發(fā)揮了學(xué)生的主觀能動性,提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的自主性.
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關(guān)鍵詞:信息技術(shù);模擬電子技術(shù);課程理論;教學(xué)整合
【中圖分類號】 G642【文獻標識碼】 B 【文章編號】 1671-1297(2012)10-0179-02
21世紀是信息化的社會,隨著多媒體技術(shù)的發(fā)展和高等院校課程改革的推進,信息技術(shù)逐漸與課程教學(xué)整合,已成為高校教育教學(xué)模式的必然趨勢。
模擬電子技術(shù)課程是高校電信類電子類各專業(yè)的一門重要的專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)課,具有強大的知識理論體系。本課程理論教學(xué)特點是:①教學(xué)難度大。模擬電子技術(shù)課是電子技術(shù)課群中難度最大的課程,被戲稱為“魔電”。②學(xué)時少、內(nèi)容多、課堂信息大。因此教學(xué)要采用學(xué)生自主學(xué)習(xí)、教師指導(dǎo)--學(xué)生探究學(xué)習(xí)、教師主導(dǎo)學(xué)習(xí)等多種教學(xué)方式相結(jié)合的方式。與此同時,必須合理選用教學(xué)媒體才能解決課堂信息大的問題,單靠傳統(tǒng)的“黑板加粉筆”是無法完成的。③電路復(fù)雜、電路圖多。單靠傳統(tǒng)的“黑板加粉筆”效率太低并且太差,無法完成教學(xué)目標。④電子科學(xué)技術(shù)的發(fā)展異常迅速,新知識、新技術(shù)、新產(chǎn)品不斷涌現(xiàn),使得電子技術(shù)課程的深度和廣度都在增加。
本文針對信息技術(shù)與高校模擬電子技術(shù)課程理論教學(xué)整合后的教學(xué)模式、評價體系、教學(xué)效果、存在的問題進行一些初步的探究。
一 信息技術(shù)與高校模擬電子技術(shù)課程理論教學(xué)整合后的教學(xué)模式
模擬電子技術(shù)課程具有完整而又強大的知識體系,為更好地掌握該課程的基本原理、基本理論、基本知識,必須將信息技術(shù)有效地與模擬電子技術(shù)課程的理論教學(xué)進行整合。根據(jù)整合時所采用的教學(xué)手段和形式,結(jié)合筆者多年的教學(xué)實踐,將整合后該課程的教學(xué)模式分為三種:教師主導(dǎo)教學(xué)模式、學(xué)生主講教學(xué)模式、探究式教學(xué)模式。
1.學(xué)生主講教學(xué)模式。
這樣的好處是不在課堂上自學(xué)、合作,提前在課余課前進行,不占用課堂時間,提高了效率,同時更為重要是這種方式既調(diào)動了學(xué)生自主學(xué)習(xí)的積極性,學(xué)習(xí)氣氛熱烈,又鍛煉了學(xué)生自學(xué)合作的能力。運用這種教學(xué)模式要注意兩點:一是要保證學(xué)生自學(xué)的自覺性和積極性,采取的措施是將學(xué)生的課件和課堂主講按質(zhì)量評分并以一定比例計入課程成績;二是要選擇一些難度相對較小的教學(xué)內(nèi)容。
2.教師主導(dǎo)教學(xué)模式。
但有別于傳統(tǒng)的教師主講課,要對各種教學(xué)資源、要素、環(huán)節(jié)等精心設(shè)計,主要從以下五個方面進行:①在教師的主導(dǎo)和調(diào)控下,營造自主、探究的學(xué)習(xí)氛圍,引導(dǎo)學(xué)生“發(fā)現(xiàn)”和“創(chuàng)新”,培養(yǎng)學(xué)生的思維能力和創(chuàng)新意識。②把信息技術(shù)融入學(xué)科教學(xué),為學(xué)生創(chuàng)設(shè)探究學(xué)習(xí)的環(huán)境,該環(huán)境能支持實現(xiàn)情景創(chuàng)設(shè)、啟發(fā)思考、信息獲取、資源共享、多重交互、自主探究、協(xié)作學(xué)習(xí)等多方面要求的教學(xué)方式與學(xué)習(xí)方式。③培養(yǎng)學(xué)生工程化思維和工程應(yīng)用能力,要將這一目標有意適得落實到每一堂課。④注意教書育人和素質(zhì)教育,落實情感方面的教學(xué)目標。⑤關(guān)注學(xué)科前沿的發(fā)展動向。這種模式的好處主要有:①刺激學(xué)生的多種感觀,從而提高教學(xué)效率。研究與實驗表明,在教學(xué)中應(yīng)用多種媒體組合能真正實現(xiàn)視聽的完美結(jié)合,有效地提高學(xué)生的注意力和記憶力,從而提高教學(xué)效率。②改進信息的呈現(xiàn)方式,從而提高教學(xué)質(zhì)量。
3.探究式教學(xué)模式。
探究式教學(xué)模式即應(yīng)用信息技術(shù)提供信息、收集信息、整理信息、深化理解、靈活虛用、培養(yǎng)創(chuàng)新能力。運用這種方式要注意兩點:①要認真指導(dǎo)、修改、評閱學(xué)生上交的論文。②要根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度、論文質(zhì)量評分并以一定比例計入課程成績。
由于模擬電子技術(shù)課程學(xué)時少、內(nèi)容多、教學(xué)難度大,因此在信息技術(shù)與模擬電子技術(shù)課程的整合中,教師主導(dǎo)教學(xué)的課堂教學(xué)依然是主要的教學(xué)形式,而學(xué)生主講教學(xué)和探究式教學(xué)是其有效的、必要的補充,而且每種教學(xué)形式,都少不了雙主的相輔相成、相互聯(lián)系。
二 信息技術(shù)與高校模擬電子技術(shù)課程理論教學(xué)整合后的評價體系
教學(xué)成效的測量和評價是教學(xué)過程中的重要環(huán)節(jié),對學(xué)生的評價方式主要采用了形成性評價和總結(jié)性評價,評價內(nèi)容主要包括了:作業(yè)、課程小論文、課堂主講及課件、期末考試。傳統(tǒng)課堂教育的質(zhì)量評價體系是在經(jīng)歷了數(shù)百年的發(fā)展才逐步形成和完善起來的,對于信息教育這一全新的教育方式,建立一套科學(xué)實用的質(zhì)量保障和評價體系也需要教育工作者長期不懈的探索與實踐。
三 信息技術(shù)與高校模擬電子技術(shù)課程理論教學(xué)整合后的教學(xué)效果
為了研究信息技術(shù)與高校模擬電子技術(shù)課程教學(xué)整合后的教學(xué)效果,筆者選取了本系09級電子信息工程本科1、2班作為對照班,其中1班采用與信息技術(shù)整合的、既發(fā)揮教師主導(dǎo)作用又充分體現(xiàn)學(xué)生主體作用的雙主教學(xué)模式進行教學(xué),2班采用黑板加粉筆為主的、以教師的教為中心的傳統(tǒng)教學(xué)模式進行教學(xué)。教學(xué)效果采用的是模擬電子技術(shù)課程成績指標。課程成績=平時成績×30%(作業(yè)占10%、課程小論文占10%、課堂主講和課件成績占10%)+期末考試成績(期末理論考試卷面成績)×70%。
為了研究信息技術(shù)與高校模擬電子技術(shù)課程教學(xué)整合后的教學(xué)效果,筆者分別從兩個班級的課程成績分布以及兩個班級的各分數(shù)段的人數(shù)分布做了數(shù)學(xué)統(tǒng)計,并將統(tǒng)計結(jié)果采用表1、表2清楚、直觀地表達出來。
從可以表1、表2看出:采用新型教學(xué)模式教學(xué)后,學(xué)生的課程成績明顯提高了,而且優(yōu)秀率、良好率、合格率都顯著上升了。
四 結(jié)論
1.優(yōu)勢:
采用信息技術(shù)與高校模擬電子技術(shù)課程教學(xué)進行整合后,對學(xué)生的優(yōu)勢表現(xiàn)在:有助于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動機,增強學(xué)生的自信心和自豪感;有助于提高學(xué)生的信息索養(yǎng);有助于增強學(xué)生之間進行“協(xié)作”的能力;有助于提高學(xué)生的設(shè)計技巧。
2.問題:
采用信息技術(shù)與高校模擬電子技術(shù)課程教學(xué)進行整合時有待進一步解決的問題為:教師綜合素質(zhì)的提高是實施“整合”的前提;建立恰當?shù)脑u價體系是“整合”的重要組成部分;資源建設(shè)和應(yīng)用是搞好“整合”的關(guān)鍵。
參考文獻
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關(guān)鍵詞:高級電子技術(shù);實驗教學(xué);實驗室
作者簡介:廉玉欣(1980-),男,黑龍江佳木斯人,哈爾濱工業(yè)大學(xué)電氣工程及自動化學(xué)院,工程師;李琰(1977-),男,黑龍江大慶人,哈爾濱工業(yè)大學(xué)電氣工程系電工電子實驗教學(xué)中心副主任,工程師。(黑龍江?哈爾濱?150001)
基金項目:本文系哈爾濱工業(yè)大學(xué)校級教學(xué)研究項目的研究成果。
中圖分類號:G642.423?????文獻標識碼:A?????文章編號:1007-0079(2012)21-0088-02
“高級電子技術(shù)綜合實驗”課程是依托哈爾濱工業(yè)大學(xué)(以下簡稱“我校”)電工電子實驗教學(xué)中心,面向全校本科生和碩士研究生開設(shè)的一門實驗課程。作為電子技術(shù)實驗課程的延伸,本課程主要內(nèi)容包括:電子儀器儀表的使用,基礎(chǔ)電子學(xué)實驗,模擬電路綜合設(shè)計,數(shù)字電路綜合設(shè)計,單片機綜合設(shè)計,DSP綜合設(shè)計,F(xiàn)PGA綜合設(shè)計。通過學(xué)習(xí)該實驗課程,有利于提高學(xué)生運用所學(xué)知識解決實際問題的能力、動手能力、應(yīng)用實踐能力,同時也有利于培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新和求知探索精神。
本文探討了“高級電子技術(shù)綜合實驗”課程建設(shè)的重要性和意義,介紹了課程體系和課程內(nèi)容,提出可采用開放式教學(xué)、問題式教學(xué)等方法,最后總結(jié)了教學(xué)實踐環(huán)節(jié)中的一些經(jīng)驗體會,提出進一步改革的方向。[1]
一、建設(shè)課程的必要性
我校的本科生基本上在大一大二階段就在電工電子實驗教學(xué)中心完成了所必修的實驗課程,通過這些實驗課程,學(xué)生提高了自身的動手能力和實驗技能。由于必修的實驗課程大部分都是驗證型實驗和小部分綜合設(shè)計型實驗,對學(xué)生的綜合素質(zhì)教育和創(chuàng)新精神的培養(yǎng)還略顯不足,因此有必要設(shè)置一門以綜合設(shè)計型實驗為主,基礎(chǔ)型實驗和創(chuàng)新型實驗為輔的實驗課程。
“高級電子技術(shù)綜合實驗”課程面向的對象包括本科生和碩士研究生。本科生在大一大二階段,還沒有接觸專業(yè)課知識和實際專業(yè)實習(xí),因此對必修實驗課程的應(yīng)用實踐認識深度不夠。在大三大四學(xué)期,通過對所在專業(yè)領(lǐng)域的進一步深入了解,如果學(xué)生發(fā)現(xiàn)自身動手能力、實驗技能不夠,仍想繼續(xù)提高,可以選修該課程到實驗中心完成實驗。此外,為了構(gòu)建本—碩—博一體化的培養(yǎng)體系,本課程的面向?qū)ο笙虼T士研究生延伸。我校本科畢業(yè)的所有電類和非電類學(xué)科專業(yè),希望繼續(xù)提高在電子領(lǐng)域里實驗技能、動手能力的碩士研究生,他們可以選修該課程。我校地處北疆,同國內(nèi)其他同類水平的學(xué)校相比,地勢優(yōu)勢較弱。所以我校每年入取的各類研究生中,二、三類院校報考的也不在少數(shù)。這些學(xué)生原來本科院校實驗條件較差,在電子技術(shù)實踐方面底子較薄,這對于進入課題后能否順利完成論文,或高質(zhì)量完成論文成為一大障礙,因此建議這部分學(xué)生必修該課程。
“高級電子技術(shù)綜合實驗”課程對學(xué)生能力的培養(yǎng)主要體現(xiàn)在以下幾個方面:
一是完成“高級電子技術(shù)綜合實驗”的過程與進行小型科學(xué)研究項目的過程類似,這種培養(yǎng)方式給學(xué)生創(chuàng)造了一個實踐自己想法的機會,每個學(xué)生都有較大的獨立思考空間,有利于培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用研究型思維和能力。
二是通過高級電子技術(shù)綜合實驗可以培養(yǎng)學(xué)生的系統(tǒng)觀念、工程觀念和解決實際問題的能力,包括實際動手進行科學(xué)研究的能力。例如查閱文獻資料的能力,根據(jù)要求設(shè)計實驗的能力,在實踐中發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題的能力等。
三是通過總結(jié)交流、答辯,撰寫總結(jié)報告,培養(yǎng)實驗研究的總結(jié)和表達能力。最后,如果學(xué)生所作課題,確有心得或有學(xué)術(shù)意義,鼓勵他們撰寫相關(guān)論文。
“高級電子技術(shù)綜合實驗”課程主要的教學(xué)目的是培養(yǎng)學(xué)生的應(yīng)用研究性思維、應(yīng)用實踐能力和探索精神。強調(diào)學(xué)生的自主應(yīng)用研究與創(chuàng)新,將學(xué)習(xí)與應(yīng)用實踐有機結(jié)合起來,通過學(xué)習(xí)中應(yīng)用實踐,在應(yīng)用實踐中學(xué)習(xí),培養(yǎng)學(xué)生的應(yīng)用研究性思維和能力。
二、課程體系與建設(shè)內(nèi)容
對于選修“高級電子技術(shù)綜合實驗”課程的學(xué)生來說,僅僅完成一些驗證類、設(shè)計類的實驗項目是不夠的,他們應(yīng)該完成高水平的、研究型的高級電子技術(shù)綜合實驗。這門單獨設(shè)課的綜合實驗課程是在設(shè)計型實驗的基礎(chǔ)上進行的具有研究性和探索性的大型高級實驗。其選用的題目是從科學(xué)研究、生產(chǎn)實踐和實驗室建設(shè)等項目中提煉出來的子課題或子系統(tǒng)。
“高級電子技術(shù)綜合實驗”所用到的知識涉及多個學(xué)科或多門課程,例如模擬電路和數(shù)字電路理論課程,單片機,DSP和FPGA課程等。它側(cè)重于電子技術(shù)理論知識的靈活運用,設(shè)計的創(chuàng)新,新知識的探索研究,具有系統(tǒng)性、綜合性和探索性。它要求學(xué)生深入理解實驗任務(wù)與要求,了解完成實驗任務(wù)的基本原理和方法,通過查閱資料、設(shè)計實施方案、設(shè)計電路、撰寫報告、交流與答辯等過程,獲取新的知識和經(jīng)驗,得到全面的提高與鍛煉。
1高職電子產(chǎn)品組裝與調(diào)試實訓(xùn)項目現(xiàn)狀
據(jù)調(diào)研,目前國內(nèi)大部分高職院校所開設(shè)的電子產(chǎn)品組裝與調(diào)試實訓(xùn)內(nèi)容包括:收音機組裝與焊接、數(shù)字電子鐘的裝配、直流穩(wěn)壓電源及聲光控延時開關(guān)等,這些項目涉及電子技術(shù)基礎(chǔ)課程內(nèi)容比較單一,僅包括模擬電子或數(shù)字電子,且電路比較簡單,已經(jīng)不太適用本課程的實訓(xùn)。我校開設(shè)的電子產(chǎn)品組裝與調(diào)試實訓(xùn)內(nèi)容以收音機組裝與焊接為主,該實訓(xùn)內(nèi)容雖然成熟,且在我校使用多年。然而,收音機套件元件以模擬電子元件為主,不包含數(shù)字電子元件,越來越集成化,以致所使用的電子元器件越來越少,已不適用于我校現(xiàn)在的電子產(chǎn)品組裝與調(diào)試實訓(xùn)教學(xué)。因此,本論文致力于尋找新的實訓(xùn)內(nèi)容,包括模擬電子和數(shù)字電子電路的所有知識點,以便提高學(xué)生電子技術(shù)基礎(chǔ)的綜合水平。
2電子技術(shù)基礎(chǔ)課程包括的知識點匯總
2.1模擬電子技術(shù)部分
分立元件:二極管、三極管(晶體管)、場效應(yīng)管、晶閘管等。集成元件:集成運算放大器、晶振、三端集成穩(wěn)壓管等。常用電路:三極管放大電路、集成運算放大電路、負反饋放大電路、振蕩電路、直流穩(wěn)壓電源等。
2.2數(shù)字電子技術(shù)部分
集成元件:各種集成芯片(與門、或門、非門、與非門、或非門、與或非門、同或門、異或門、加法器、編碼器、譯碼器、數(shù)值比較器、數(shù)據(jù)選擇器、RS觸發(fā)器、D觸發(fā)器、JK觸發(fā)器、T觸發(fā)器、計數(shù)器、寄存器等)。常用電路:組合邏輯電路(無記憶功能)和時序邏輯電路(有記憶功能)。
3電子產(chǎn)品組裝與調(diào)試實訓(xùn)項目的改革
根據(jù)以上電子技術(shù)基礎(chǔ)課程所包括的知識點,查找到比較更切合實訓(xùn)要求的實訓(xùn)內(nèi)容即數(shù)字溫度計[1]。數(shù)字溫度計主要由溫度檢測電路、信號放大電路、V/F變換電路、頻率測量電路、超溫告警電路和電源電路所組成。框圖中各部分電路簡介:溫度檢測電路:溫度檢測電路主要由并聯(lián)式穩(wěn)壓器、電橋和差分放大器組成。信號放大電路:同相比例運算放大器,主要有2個作用,其一是用于將上一級的信號進行同相放大,其二是調(diào)整因元件參數(shù)偏差引起的測量誤差。V/F變換電路:電壓頻率轉(zhuǎn)換電路。計數(shù)譯碼顯示電路:設(shè)有鎖存器、七段顯示譯碼器和輸出驅(qū)動電路,顯示選用3只七段LED數(shù)碼管。門控電路:采用V/F轉(zhuǎn)換器進行A/D轉(zhuǎn)換,就應(yīng)該對V/F轉(zhuǎn)換器輸出的頻率在固定時間內(nèi)進行計數(shù),當門控信號為高電平時,計數(shù)器允許計數(shù),當門控電路變化為低電平時,計數(shù)器禁止計數(shù)。以上電路中包括了電子技術(shù)基礎(chǔ)中大部分的常用分立元件、集成芯片及電路,學(xué)生可以通過對元件的檢測進一步熟悉各種分立元件,在整個電子線路的分析中,學(xué)生通過分模塊進行分析,掌握分析電路的方法和產(chǎn)品的調(diào)試。因此,數(shù)字溫度計符合本實訓(xùn)項目內(nèi)容改革需要。
4結(jié)語
【關(guān)鍵詞】高職教育;模擬電子技術(shù);教學(xué)內(nèi)容;教學(xué)方法
一、《模擬電子技術(shù)》課程的地位與特點
模擬電子技術(shù)課程是電子信息與電氣類專業(yè)學(xué)生的必修專業(yè)基礎(chǔ)課,是學(xué)習(xí)其它后續(xù)課程的基礎(chǔ),并且是一門理論性和實踐性都很強的課程。同時,模擬電子技術(shù)課程又是計算機課程和集成電路應(yīng)用以及數(shù)字電子技術(shù)課程的基礎(chǔ)內(nèi)容,它始終反映和跟蹤者當今計算機技術(shù)發(fā)展的最新動態(tài)與理論。尤其是EDA和計算機仿真技術(shù)的引入,使得它成為一門前沿的、基礎(chǔ)的、應(yīng)用性極強的課程。
模擬電子技術(shù)課程是在介紹一些常用的半導(dǎo)體器件的基礎(chǔ)上,著重研究電子線路的基本概念、原理和一些基本電路的分析方法。模擬電子技術(shù)是學(xué)生接觸的第一門工程實踐性較強的專業(yè)基礎(chǔ)課,通過理論與實踐相結(jié)合,使學(xué)生獲得模擬電子電路方面的基本理論、基本知識和基本技能,培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識、分析與解決工程實踐問題的能力。為今后進一步學(xué)習(xí)、研究和應(yīng)用電子技術(shù)打下堅實的基礎(chǔ)。
二、《模擬電子技術(shù)》課程的教學(xué)現(xiàn)狀
模擬電子技術(shù)課程具有內(nèi)容多而且雜,既要求記憶又要求靈活應(yīng)用、知識更新快的特點,同時由于該門課程理論抽象、電路多、難度系數(shù)大且難點呈集中分布,有“魔電”之稱。大部分學(xué)生在學(xué)完這門課程后只是了解一些專業(yè)術(shù)語,掌握了一些基本電路的原理及計算公式,但理論知識運用不夠靈活,稍微復(fù)雜的電路圖就看不懂了,也不會分析和調(diào)試電路,更談不上設(shè)計和制作電路了。
該門課程實踐性強,按道理說,學(xué)生對實踐性強的課程會很感興趣,但是長期以來,學(xué)生對這門課程的學(xué)習(xí)普遍感到比較吃力,甚至于一些學(xué)生由于在學(xué)習(xí)該課程時產(chǎn)生的畏懼感,導(dǎo)致在以后的學(xué)習(xí)中凡是遇到和模電有關(guān)聯(lián)的課程時都不自覺的帶有畏難情緒,從而影響了后續(xù)相關(guān)專業(yè)課程的學(xué)習(xí);對于教師來說。也有許多老師反映該門課程難教,教學(xué)效果比較差。另外,課時的不足以及課程內(nèi)容的陳舊、繁多使得教學(xué)理論不能深入,實驗流于形式或是根本沒有實驗課程的安排。
實際上,看似枯燥的課程在理論的運用上又很強的靈活性,對于該課程在教學(xué)中存在的問題,已經(jīng)有許多文獻做了探討,本人根據(jù)幾年來的教學(xué)體會,在提高教學(xué)效率及培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣的基礎(chǔ)上,闡述自己的幾點看法。
三、《模擬電子技術(shù)》教學(xué)改革的探索與實踐
1.改革課程內(nèi)容與體系
教學(xué)內(nèi)容改革的主要思路是:跟蹤國內(nèi)外電子技術(shù)理論的發(fā)展,加大課堂講授內(nèi)容信息量,將課程學(xué)習(xí)和計算機有機結(jié)合起來,拓寬視野,所選教材應(yīng)符合高職學(xué)生的層次,應(yīng)突出電子技術(shù)的應(yīng)用;同時應(yīng)做到內(nèi)容精煉,聯(lián)系實際。教學(xué)中,應(yīng)將課程重點放在基本電路的分析與應(yīng)用上,突出集成電路內(nèi)容,以“分立為集成服務(wù)”的原則來處理必要的分立元件電路;應(yīng)當構(gòu)建從外部電路來分析電子器件的教學(xué)內(nèi)容;從工程思維的概念出發(fā),不過分追求理論分析的嚴謹,強調(diào)定性概念理解;增加應(yīng)用電路舉例;注重分析規(guī)律和思維方法的講授,分析電路以典型電路為例,實現(xiàn)舉一反三;例題與習(xí)題的理解、掌握,應(yīng)達到鞏固基礎(chǔ)知識、啟發(fā)學(xué)生思路、培養(yǎng)自學(xué)能力的目的。
模擬電子技術(shù)課程中主要講述電子技術(shù)中最基本的內(nèi)容,即基本理論、基本知識、基本技能,稱為”三基“。具體地說,基本理論是電子電路的原理與分析方法;基本知識是電子器件和電子電路的性能與應(yīng)用;基本技能是電子電路的實驗?zāi)芰Α⑦\算能力和讀圖能力。先修課程為高等數(shù)學(xué)、物理、電工學(xué),這三門課程的掌握程度將直接影響模擬電子技術(shù)課程的學(xué)習(xí)。
總之,教學(xué)內(nèi)容的安排應(yīng)突出基本原理、基本方法,以分立元件為基礎(chǔ),適當加強集成電路相關(guān)知識。筆者以本院用的某教材和教學(xué)大綱為例。模擬電子技術(shù)課程的教學(xué)內(nèi)容的重點是:PN結(jié)的單向?qū)щ娦裕雽?dǎo)體二極管的伏安特性、工作原理和主要參數(shù);共射、共集放大電路的靜、動態(tài)分析;集成運放的基礎(chǔ)知識、集成運放構(gòu)成的運算電路、信號發(fā)生電路;功率放大電路;反饋的概念類型、反饋對放大電路的影響;正弦波振蕩電路;直流穩(wěn)壓振蕩電路。
根據(jù)理論教學(xué)以實際教育為目的,以夠用為尺度的高職教學(xué)要求,降低了放大電路的圖解分析法、場效應(yīng)管放大電路、多級放大電路的計算、放大電路頻率響應(yīng)、差動放大電路的分析計算、晶閘管應(yīng)用電路的教學(xué)要求。同時,刪去放大電路的頻率特性、有源濾波器這兩個教學(xué)內(nèi)容。
2.調(diào)整思路,推進理實一體化教學(xué)
“實驗”是理論聯(lián)系實際的橋梁,是培養(yǎng)學(xué)生分析問題、解決問題、提高操作技能,培養(yǎng)協(xié)作精神、創(chuàng)新精神等綜合能力的主要途徑。在傳統(tǒng)的實驗教學(xué)方法中,學(xué)生始終處于被動的地位。學(xué)生按照規(guī)定的時間進入實驗室,執(zhí)行統(tǒng)一的實驗步驟,獲得進入實驗室之前便已知曉的實驗結(jié)果。這樣的實驗的確可有可無,難怪有些學(xué)生對實驗課無興趣、無動力,把實驗課當成“休息課”。
鑒于此,我們對專業(yè)教學(xué)內(nèi)容確立以下調(diào)整思路:理論實踐并重,強化兩者融合。按照這一思路,我們精心改革。將《模擬電子技術(shù)》和《模擬電子技術(shù)實驗》(其中理論48學(xué)時,實驗24學(xué)時)改為理實一體化的《電子電路安裝與調(diào)試》課程,總課時56學(xué)時(其中理論實踐各占28學(xué)時),,并將原來的24學(xué)時驗證性實驗改為28學(xué)時的非驗證性實驗;將78學(xué)時的《EDA輔助設(shè)計》改為64學(xué)時學(xué)訓(xùn)交替的《EDA工程應(yīng)用》(其中理論32學(xué)時,實訓(xùn)32學(xué)時)。同時,為重視應(yīng)用能力和基本訓(xùn)練,在本課程的教學(xué)計劃中開設(shè)了一周的《模擬電子技術(shù)課程設(shè)計》,亦是一種相關(guān)的實踐教學(xué)環(huán)節(jié),該環(huán)節(jié)放在理論與實踐課結(jié)束后,集中一周進行。通過改革,讓學(xué)生自主設(shè)計和開展實驗,從而提高了其挑戰(zhàn)性,也極大地激發(fā)了學(xué)生的創(chuàng)新欲望,對培養(yǎng)學(xué)生的實際動手能力和創(chuàng)新精神是非常有利的。
這正好符合張堯?qū)W司長“兩個系統(tǒng)”講話精神,“一個系統(tǒng)是培養(yǎng)學(xué)生實踐動手能力的系統(tǒng),再一個系統(tǒng)是要培養(yǎng)學(xué)生可持續(xù)發(fā)展能力的基礎(chǔ)知識的系統(tǒng)培養(yǎng),這是兩個人才培養(yǎng)體系,這兩個體系要靈活的、交叉的進行應(yīng)用。
3.改進教學(xué)手段,將多媒體教學(xué)與傳統(tǒng)板書結(jié)合起來
模擬電子技術(shù)課程邏輯性強,教學(xué)基礎(chǔ)要求高,對電路應(yīng)用的要求也高。一些電路結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜,集成化程度高。因此,它比較適合采用與多媒體教學(xué)的方式相結(jié)合。而多媒體教學(xué)的不斷完善,又使得它的教學(xué)形式更加生動有趣,形象生動,具有觀賞性和知識性,便于學(xué)生更好橫快的融入到教與學(xué)的環(huán)境中。隨著電子技術(shù)的迅速發(fā)展,新概念、新技術(shù)和新設(shè)計方法不斷涌現(xiàn),使電子技術(shù)基礎(chǔ)課程的教學(xué)面臨著新的挑戰(zhàn),傳統(tǒng)的教學(xué)方法和教學(xué)模式將不能適應(yīng)現(xiàn)代教學(xué)的要求。
多媒體輔助教學(xué)以豐富的信息量和極強的表現(xiàn)力迅速走進課堂,成為課堂的主要教學(xué)手段,給現(xiàn)代教育注入了活力。但同時多媒體教學(xué)也存在弊端:(1)信息保留時間短,稍有疏忽就趕不上趟,不便于學(xué)生把握信息的局部和整體之間的關(guān)系;(2)信息量大,節(jié)奏快,學(xué)生的思維處于高度緊張狀態(tài),不便于學(xué)生深入思考;(3)記筆記受到影響,不便于知識的消化和吸收。為此,我們建立了以多媒體授課為主、以板書為輔的授課方式。我們在模擬電子技術(shù)教學(xué)課件的制作和使用過程中摸索規(guī)律,揚長避短。在課件制作過程中,教師親自動手,融入教師的學(xué)術(shù)水平、教學(xué)技藝及藝術(shù)修養(yǎng),創(chuàng)建適于高職教學(xué)目的特點、教師個人特點和風(fēng)格的課件,在課堂講授中,教師適時走動,用生動形象的講解和豐富的語言適時調(diào)控講課節(jié)奏、課堂氣氛和學(xué)生情緒,聲情并茂,充分體現(xiàn)教師的氣質(zhì)、風(fēng)度和魅力,同時這種教學(xué)模式有效的發(fā)揮、豐富和提升了多媒體教學(xué)的優(yōu)勢,使多媒體輔助教學(xué)健康的發(fā)展。
4.改變傳統(tǒng)教學(xué)模式
學(xué)生是教學(xué)活動的主體,而教師在教學(xué)活動中處于主導(dǎo)地位。為提高學(xué)生學(xué)習(xí)模擬電子技術(shù)課程的積極性,思維的活躍性,必須摒棄傳統(tǒng)的以教師為中心的教學(xué)模式,除教師主講外,應(yīng)盡可能提高討論式、啟發(fā)式、研究式等不同的教學(xué)模式采用的比例,充分體現(xiàn)學(xué)生在認知過程中的主體作用。我們將以學(xué)生為主體的教學(xué)模式貫穿課程教學(xué)的始終,使整個教學(xué)過程在自然流暢、張弛有度、生動活波的氣氛下進行。
在教學(xué)中開展討論式教學(xué),教師現(xiàn)提出問題,讓學(xué)生預(yù)習(xí),鼓勵學(xué)生大膽提出自己的看法,然后圍繞問題展開課堂討論,形成師生互動關(guān)系。再由教師根據(jù)學(xué)生的討論情況進行歸納整理,對重點、難點內(nèi)容詳細講解;應(yīng)用現(xiàn)場教學(xué),教師在現(xiàn)場將理論知識與實際應(yīng)用聯(lián)系起來,激發(fā)學(xué)生的好奇心和學(xué)習(xí)興趣,加深理解和記憶,從而培養(yǎng)學(xué)生的觀察力和分析解決實際問題的能力。
注重啟發(fā)式教學(xué)。教學(xué)活動中學(xué)生在教師啟發(fā)下通過自己主動思考獲取知識。在教學(xué)中調(diào)動每個而學(xué)生的積極性,是提高學(xué)生能力的重要環(huán)節(jié)。交給學(xué)生學(xué)習(xí)的方法比傳授給學(xué)生知識更重要。采用啟發(fā)式教學(xué)是調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)熱情與興趣,促進學(xué)生個性發(fā)展的有效手段。
研究式教學(xué)方法是由教師布置研究題目,學(xué)生自行查閱資料,在規(guī)定時間內(nèi),提交研究報告,然后由教師歸納總結(jié)。通過研究式教學(xué)方法可以培養(yǎng)學(xué)生的自主能力和查資料的能力,激發(fā)學(xué)生的求知欲,同時也為做畢業(yè)論文打下基礎(chǔ)。
四、結(jié)束語
對于高職院校的模擬電子技術(shù)這一門課程來說,改革是一個系統(tǒng)工程,包含了許多方面,其中教學(xué)內(nèi)容是基礎(chǔ),教學(xué)方法的改進是關(guān)鍵。要突出高職院校的辦學(xué)特色,提高模擬電子技術(shù)的教學(xué)效果需要教師們在教學(xué)實踐中不斷地探索和努力。
參考文獻
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首先將模擬電子技術(shù)課程的教學(xué)體現(xiàn)在三個方面:課堂理論教學(xué)、計算機仿真技術(shù)輔助教學(xué)和實踐教學(xué)。其次,模擬電子技術(shù)相關(guān)知識點的實踐應(yīng)用則貫穿于大二(下)到四年級的畢業(yè)設(shè)計,如大二的電子技術(shù)基本技能訓(xùn)練、模擬電子技術(shù)課程設(shè)計,大三的綜合電子系統(tǒng)設(shè)計,大四的畢業(yè)設(shè)計等。其三,除了這些必修科目以外,在一些選修類項目,如大學(xué)生科技創(chuàng)新、電子設(shè)計競賽、社團組織中也體現(xiàn)了模擬電子技術(shù)知識的運用。通過培養(yǎng)方案的調(diào)整,可以行之有效的保證學(xué)生在校學(xué)習(xí)期間不斷學(xué)習(xí)、實踐模擬電子的相關(guān)知識,將學(xué)以致用的理念貫穿于整個在校學(xué)習(xí)期間,使學(xué)生在反復(fù)學(xué)習(xí)實踐中不斷拓展知識的深度和廣度,具有分析問題、解決問題的工程實踐能力。
二、改革探索更加有效的教學(xué)模式
(一)教學(xué)手段不斷改革
為了改進教學(xué)質(zhì)量,提高教學(xué)效果,為培養(yǎng)應(yīng)用型人才提供有力支持,近年來,我們在教學(xué)手段的不斷改進方面做了有益的嘗試。第一,引入計算機仿真技術(shù),將理論與實踐有機結(jié)合。在教學(xué)中引入仿真技術(shù),有效的改進了教學(xué)效果,增強了學(xué)生分析問題、解決問題的能力。首先,站在教師的角度,仿真技術(shù)的使用,使教師在原有電子課件的基礎(chǔ)上,加入了對實際電路的分析過程,使得教學(xué)生動直觀,加深學(xué)生對概念和規(guī)律的理解和掌握。通過仿真軟件,不僅可以幫助學(xué)生理解一些抽象概念,并且可以使其深刻理解在電路中,各元件參數(shù)對電路的影響。其次,從學(xué)生的角度看,將計算機仿真技術(shù)與模擬電子技術(shù)教學(xué)內(nèi)容有效結(jié)合,使學(xué)生通過仿真直觀的了解本課程研究中所能解決的實際問題,有利于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣與參與探索的求知欲。如在學(xué)習(xí)完相關(guān)理論后,引導(dǎo)學(xué)生利用仿真軟件自行設(shè)計波形信號發(fā)生器、多路輸出的直流穩(wěn)壓電源、心電圖信號放大器、低頻功率放大器、光電報警器等。學(xué)生通過這樣一些模擬電路的實際應(yīng)用,了解了課程的作用,明確了學(xué)習(xí)目標,產(chǎn)生了好奇心,激發(fā)了學(xué)習(xí)動力。在教學(xué)中引入計算機仿真技術(shù),使學(xué)生在教師的引導(dǎo)下帶著問題進行自發(fā)學(xué)習(xí),使整個學(xué)習(xí)過程始終處于探索研究、再探索研究到最終驗證的良性循環(huán)過程。第二,開放實驗室,提供探究和創(chuàng)新的良好環(huán)境。模擬電子技術(shù)是一門實踐性很強,并且面向工程的課程,基本的應(yīng)用電路在掌握了基本理論后,都需要實驗來驗證。通過實驗驗證理論→發(fā)現(xiàn)問題→結(jié)合理論修正問題→再次進行實驗驗證,通過這樣一個螺旋式過程,學(xué)生學(xué)習(xí)知識的深度和廣度均不斷拓展。同時,也讓學(xué)生深刻體會到了實踐和理論的差異,在實踐中切實鍛煉了學(xué)生分析解決問題的能力。院系面向電子信息類學(xué)生開放電子技術(shù)實驗室,為學(xué)生提供了理論聯(lián)系實踐的場所,更為學(xué)生進行探究式學(xué)習(xí)提供了不可取代的自主學(xué)習(xí)平臺,是培養(yǎng)學(xué)生探究未知能力、實踐能力和創(chuàng)新能力的必要途徑。除集中實驗外,課后及其他學(xué)期學(xué)生根據(jù)自己的興趣及時間安排,自行登記到實驗室進行實驗和研究。電子技術(shù)實驗室安排值班教師為實驗學(xué)生答疑,幫助學(xué)生探究和創(chuàng)新。實驗室的開放,滿足了不同層次學(xué)生培養(yǎng)實踐能力的要求,體現(xiàn)了因人而異、因材施教的教育理念。第三,充分利用網(wǎng)絡(luò)資源,引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)。模擬電子技術(shù)課程為校級精品課程,目前在建校級資源共享課程。現(xiàn)有的精品課程網(wǎng)站,為學(xué)生的課外學(xué)習(xí)提供了一個高效的研究型學(xué)習(xí)平臺。精品課程網(wǎng)站提供了豐富的和教學(xué)相關(guān)的資訊。學(xué)生可以根據(jù)自己的興趣和愛好,進行探索式研究式自主學(xué)習(xí)。這樣的學(xué)習(xí)模式不受空間和時間的制約,延伸了學(xué)生獲取知識的途徑,不僅使得學(xué)生的學(xué)習(xí)變得更加便捷,而且學(xué)習(xí)起來更加自主、高效,更重要的是在學(xué)生能力培養(yǎng)方面起到了不可或缺的作用。
(二)教學(xué)方法不斷改進
教學(xué)是一個獲取知識、啟迪思想、激發(fā)潛能、培養(yǎng)能力的過程,它需要教師根據(jù)自己的教學(xué)能力設(shè)計一種教學(xué)策略,通過優(yōu)化的教學(xué)手段和教學(xué)方法,在課堂上將教學(xué)內(nèi)容精彩而生動地展示給學(xué)生,并且在課后進一步挖掘?qū)W生自主學(xué)習(xí)的潛力。在培養(yǎng)應(yīng)用型人才思想指導(dǎo)下,我們不斷在教學(xué)方法上進行探索和改進,側(cè)重培養(yǎng)學(xué)生的工程應(yīng)用能力。
1.采用啟發(fā)探索式教學(xué)激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣,提高教學(xué)質(zhì)量。
采用啟發(fā)探索式教學(xué)提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,教師在教學(xué)中主要承擔主導(dǎo)作用。在對課程進行教學(xué)設(shè)計時,在保證基本概念的基礎(chǔ)上部分重點采用案例式教學(xué),通過分析實際電路,引入知識點。通過課堂討論、仿真軟件演示、習(xí)題研究等環(huán)節(jié),引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí),讓學(xué)生由被動的接受知識轉(zhuǎn)化為主動的探索知識,充分發(fā)揮學(xué)生在教學(xué)中的主體作用。教師在完成一個知識點或一個章節(jié)的教學(xué)后,布置兩到三個綜合性的問題,讓學(xué)生自由分組形成課題組。利用課余時間自行通過查閱資料完成題目的分析、方案選擇、電路仿真設(shè)計、結(jié)果分析,并制作出一份多媒體課件及電子文檔說明原理、分析過程、重難點及注意事項,由課題組選派一名同學(xué)在課堂上進行講解,并且接受老師和同學(xué)的提問,進行討論。在這個過程中,學(xué)生不僅從中領(lǐng)會自學(xué)的思路,學(xué)會分析問題和解決問題,而且還培養(yǎng)了團隊協(xié)作能力和科技論文的寫作能力。還有一點也是很重要的,即講解之后還要接受老師和同學(xué)的提問,進行討論。在這個環(huán)節(jié)中,不僅可以查漏補缺,檢查出學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中的薄弱環(huán)節(jié),及時加以彌補,而且也可以有效的促進教學(xué)相長,教師可以根據(jù)討論中學(xué)生反映出的興趣點對教學(xué)過程進行進一步優(yōu)化。最后,在教與學(xué)的位置互換中,學(xué)生親身體驗了“教”,這有助于加強師生之間的互相理解。
2.鼓勵支持學(xué)生自主學(xué)習(xí),拓展知識廣度與深度。
課堂教學(xué)無論在時間和內(nèi)容上都是有限的,除了課堂教學(xué),課后可供學(xué)生自主支配的時間很多。引導(dǎo)學(xué)生利用好課余時間,是提高學(xué)習(xí)質(zhì)量的一個有效工具。如在初期給出參考書目,讓學(xué)生閱讀,撰寫讀書報告;給出優(yōu)秀的模擬電子技術(shù)學(xué)習(xí)網(wǎng)站或電子論壇,指導(dǎo)學(xué)生進行自主學(xué)習(xí);訂好答疑時間,定期解答學(xué)習(xí)過程中遇到的問題;鼓勵學(xué)生參加專業(yè)社團及校省級大學(xué)生創(chuàng)新項目;在學(xué)生自愿報名的基礎(chǔ)上,優(yōu)選學(xué)生參與省及國家的電子設(shè)計競賽和智能車大賽;鼓勵和幫助學(xué)生在校學(xué)習(xí)期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文等。參與以上活動的優(yōu)秀學(xué)生,根據(jù)培養(yǎng)方案中規(guī)定,均獎勵相應(yīng)的學(xué)分,旨在鼓勵和培養(yǎng)學(xué)生的研究創(chuàng)新能力。通過近幾年的實踐,反映出學(xué)生普遍對面向?qū)嶋H、有挑戰(zhàn)性的課題比較感興趣。而興趣是促進學(xué)習(xí)的強大動力,在強大的興趣驅(qū)動下,在團隊精神的鼓舞下,學(xué)生自發(fā)學(xué)習(xí),分析問題、解決問題的能力得到了迅速的提高。近年來,電信專業(yè)的學(xué)生在大學(xué)生電子設(shè)計競賽、智能車大賽中均獲得省級以上獎項。
(三)重組優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容,充分發(fā)揮課堂教學(xué)的效果
在課時壓縮的客觀條件下,教學(xué)內(nèi)容必須進行優(yōu)化重組。教學(xué)內(nèi)容在保證本課程基礎(chǔ)及關(guān)鍵知識點完整的前提下進行了合適的優(yōu)選。在電子教案中增加了本學(xué)科領(lǐng)域的技術(shù)前沿和新科技成果的應(yīng)用介紹,在不多占用課時的基礎(chǔ)上擴展了知識的廣度,提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,同時也為學(xué)生的自主學(xué)習(xí)指引了方向。
三、教學(xué)改革的進一步探索
關(guān)鍵詞:模擬電子技術(shù),多媒體課件,EDA,教學(xué)網(wǎng)站
《電子技術(shù)》是我院機電與電子專業(yè)的一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)必修課,也是較能整合新科學(xué)、新技術(shù)、新知識的一門重要的技術(shù)性綜合課程, 是與實踐聯(lián)系緊密, 培養(yǎng)創(chuàng)新能力和實施創(chuàng)新教育的重要課程。在課程教學(xué)中發(fā)現(xiàn), 學(xué)員往往陷入繁雜而較抽象的理論中不能自拔, 在課程學(xué)習(xí)的理解上存在較大的偏差, 即不知道學(xué)什么, 怎么學(xué), 如何做到理論應(yīng)用于實踐,更談不上理論與實踐的有機結(jié)合。隨著電子時代的快速發(fā)展, 以多媒體計算機輔助教學(xué)、EDA 技術(shù)為主的現(xiàn)代教學(xué)方法應(yīng)運而生, 正如火如荼地應(yīng)用于教育教學(xué)之中,《電子技術(shù)》的教學(xué)也不例外。這些教學(xué)形式的應(yīng)用是對傳統(tǒng)教學(xué)的挑戰(zhàn), 也是對傳統(tǒng)教學(xué)的革新, 更是對傳統(tǒng)教學(xué)的繼承和發(fā)展。
1 多媒體課件在教學(xué)中的應(yīng)用多媒體課件是計算機輔助教學(xué)應(yīng)用最廣泛的形式之一。教學(xué)中遇到學(xué)員難以理解的概念、規(guī)律等重點知識或不便攻克的難點,利用多媒體技術(shù)的優(yōu)勢,通過圖形、動畫、視頻、文本、聲音等方式加以表現(xiàn)。教師邊演示邊講解,將抽象問題形象化,復(fù)雜問題簡單化,既縮短了教學(xué)時間,又使得教學(xué)過程生動有趣、易于理解,這是傳統(tǒng)的教學(xué)方法所無法比擬的。論文參考。論文參考。例如講PN 結(jié)的形成過程和三極管電流分配和放大規(guī)律時, 都用到載流子的定向移動, 學(xué)員對載流子沒有感性認識。若利用動畫課件, 自由電子用黑色, 空穴用紅色, 像小蝌蚪游動, 相遇時消失表示復(fù)合運動等, 這樣既能把枯燥無味、難以理解的規(guī)律形象化, 也培養(yǎng)了學(xué)員的學(xué)習(xí)興趣, 提高了課堂教學(xué)效果。再如放大電路的圖解分析,一直是學(xué)員學(xué)習(xí)中的難點,教員費很大勁講解,學(xué)員還是感覺抽象,難以理解。通過動畫方式加以表現(xiàn),使學(xué)員對放大電路中工作點的變化及輸入對輸出的控制過程都有了清楚的認識,花費較少的時間即可將此難點問題學(xué)懂。
2 EDA技術(shù)在教學(xué)中的應(yīng)用近年來,隨著計算機技術(shù)的發(fā)展,電子設(shè)計自動化( EDA) 技術(shù)越來越成為電子業(yè)的重要開發(fā)工具,使得電子線路的設(shè)計、開發(fā)、制造過程更快更好。論文參考。EWB是90年代初推出的專用于電子線路仿真的虛擬“電子工作臺”。 它可以對模擬、數(shù)字和混合電路進行電路的性能仿真和分析。它采用圖形界面,創(chuàng)建電路、選用元器件和測試儀器均可直接從屏幕圖形中選取,且測試儀器的圖形與實物外型基本相似,與其它電路仿真軟件相比較,具有界面直觀,操作方便等優(yōu)點。利用EWB作為電子技術(shù)課程的輔助教學(xué)手段,不僅解決了場地、設(shè)備、經(jīng)費等因素的限制,避免了因誤操作而對儀器造成的損壞,而且對于某些實驗中不易觀察到的現(xiàn)象,也可以仿真得出。另外,通過仿真,還能加深學(xué)員對課程內(nèi)容的理解,幫助他們掌握常用儀器的使用方法和測量方法,提高學(xué)習(xí)興趣,培養(yǎng)分析問題、解決問題的能力。
實例 工作點穩(wěn)定問題
在講解工作點穩(wěn)定問題時,我們只能通過原理分析溫度變化對工作點產(chǎn)生的影響,要從實驗中觀察此現(xiàn)象,就比較困難了。而在EWB中,則非常容易辦到。方法如下:
(1)輸入固定偏置電路,調(diào)節(jié)RB的參數(shù),使Ic=1mA。方法為:
在Analysis欄中選擇Parameter Sweep(參數(shù)掃描)選項,輸入各參數(shù)如下:
元件:R1起始值:100KΩ終止值:2000KΩ
掃描類型:線性步長:10KΩ輸出節(jié)點:3
并選擇對 DC Operating Point 進行掃描 。
按下Simulate按鈕,得到集電極電壓與基極電阻之間的關(guān)系曲線。見圖1。分析可知,Ic=1mA時,Vc=9V。選取Toggle Cursors 按鈕,彈出電壓窗口,用鼠標拖動曲線上的豎條光標,并調(diào)整光標位置使Y1=9V,則對應(yīng)的X1值就是Ic=1mA時的RB值,RB=1.14×103 KΩ。