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【中圖分類號】 G424 【文獻標識碼】 A 【文章編號】 1006-5962(2013)01(a)-0044-02
1 引言
模擬電子技術課程設計是電類專業的一門重要實踐環節的必修課,其教學質量對學生專業素質的培養有著舉足輕重的關系。雙語教學是教育部2007年推出的高等教育改革的重要手段之一,我們已經在09電子信息工程專業開設了模擬電子技術理論課的雙語教學,效果很好。而模擬電子技術課程設計是為能夠應用所學理論知識和技能解決生產實際問題而設置的,因此學生必須經過實踐教學環節的嚴格訓練才有可能牢固掌握課程的基本內容。電子技術起源于西方,西方電子技術的發展要早于我國。為達到模擬電子技術課程設計的目的和要求,我們一直在探索一種更加適合自己特點并且又能夠與國際接軌的教學方式,通過實踐教學改革不斷提高實踐教學的質量。
2 對傳統課程設計教學模式的反思
模擬電子技術課程設計是一門實踐性很強的技術實踐課程,該課程設計是針對《模擬電子技術》課程對學生能力培養的要求進行綜合訓練性質的課程,其目的是讓學生通過有關課題的設計和線路搭試調試,進一步加深對所學基礎知識的理解,培養和提高學生實踐動手能力和分析解決實際問題的能力。在傳統的課程設計教學工作中課程設計總是被看作理論教學的輔環節,例行的設計程序是學生根據教師已編好的課程設計指導書在面包板上搭試實驗線路,機械地測試一些數據來驗證所講理論的正確性。在此過程中由于面包板被使用多次,難免有些插孔會變松,一旦導線去后會有接觸不良的現象,以至會造成電路調試困難。對于許多異?,F象絕大多數學生除了對預先設計好的電路反復檢查實物電路有無錯誤外[1],就根本不知道問題出在哪兒了,即使有的學生很幸運的做出來了,也是知其然而不知其所以然。另外我們實踐環節所用的很多芯片資料都是英文的,需要有一定的英文專業述語。因此我們教師的責任就是必須要在教學中不斷地探索教學方法;要考慮如何發揮學生學習的主動性,培養學生獨立思考、獨立工作的能力;如何提高學生應用理論解決實際問題的能力和動手制作能力。
3 構建新的課程設計教學模式的指導思想及其探索
3.1 教學模式改革
為了改變傳統實驗教學模式所造成的被動局面,須建構一種既發揮教師的主導作用又能充分體現學生認知主體作用的新型教學模式[2]。適量的引入雙語教學,對用到的專業述語用英文表達,并告訴學生上網查閱AD芯片、TI芯片、LM芯片和ST等芯片,讓學生了解如何與國際接軌。我們必須要求課程設計的主體-學生明白課程設計是單獨開設的一門課程,必須要上好。其次給學生提供三個以上的不同課題,課題的選擇上既要結合學生目前學到的知識(因為他們才上了電路分析、模擬電子技術雙語教學2門專業基礎課),又要具有趣味性。讓學生選擇自己感興趣的課題去做,其目的是讓學生能夠根據自己的興趣自主學習,并同時要求學生仔細閱讀課程設計的任務書和指導書,明確要做什么、需要用到哪些英文專業述語、如何去網上檢索可能需要用到的相關芯片、將如何使用該芯片以及對芯片的器件的要求等等。再將電子工藝融進課程設計之中,即在課程設計中除了印制線路板不需要做(由于課時與硬件條件的原因,我選用了焊接板)外,要求學生了解設計中所用元器件及材料的類別、型號、規格、參數和符號;主要性能和一般的選用原則以及所用元器件的測量方法;熟悉電子裝接工藝的基本知識和要求;掌握電子產品的手工焊接、裝配、調試技術。提高了對常用儀器儀表及元器件的選用和使用能力,掌握了焊接的技能。在滿足了電子工藝要求的同時還要求學生具有一定的藝術審美眼光,即出來的產品具有藝術欣賞性。
3.2 教學實施
我在帶09電子信息工程專業學生模擬電子技術課程設計時已經嘗試了上述的教學方法,結果另人滿意。例如課程設計的其中一個課題要求學生設計一個簡易的電子琴電路,能發出八個基本音階。該課程設計要涉及到模擬電子技術理論中運算放大器的原理、振蕩電路的原理,功放電路的原理。那么在其中學生需要掌握small-signal low-power amplifiers、distortion、driving low-impedance loads、……Wien-Bridge circuit、op-amp等重要的專業述語。使得學生很方便的閱讀英文相關資料,同時又進一步加深了對于模擬電子技術雙語理論課程概念的理解。
該課程設計另外一個關鍵知識點是如何選頻,RC橋式振蕩電路是由RC選頻網絡和同相比例運算電路組成,對不同頻率的輸入信號產生不同的響應[3]。通過對RC串并聯選頻網絡的幅頻及相頻特性的分析找出選頻點。起振時>1,=3時,振幅達到穩定且可以自動穩幅;按下不同琴鍵即改變RC值;八個基本音階電路的構建基于此原理。在輸出級功放選取時,學生又能夠進一步加深對功放知識點的理解,學生經過查閱相關資料,選擇了低頻集成功率放大電路芯片及其所需的電路,設計出一個合理的綜合電路圖。在安裝、調試、測試的過程中,遇到能否通過喇叭發出八個基本音階問題。聲音是否好聽即悅耳;若發不出聲音,需要找出問題所在,改進電路。這期間學生必須經過反復的獨立思考、獨立分析問題與解決問題的過程,同時還要有細心、耐心、恒心,從中培養了他們的動手能力與創新能力。在成功調試出電路后,有音樂細胞的學生還激動地當場彈奏了“歡樂頌”,班里其他的學生也都被這個曲子感染得歡呼了起來。雖然感到模擬電子技術這門課程非常抽象、難學;課程設計的過程也是艱苦的,但與有趣的作品結合起來,結果是另人欣慰的。
3.3 課程設計報告撰寫
在課程設計教學改革中,對于課程設計報告撰寫,我又提出了新的要求,即不能像寫模擬電子技術實驗報告那樣寫得簡單化、模版化。而是要寫成小論文的形式,不需要像寫畢業設計論文那樣多的字數,大約3000-4000字左右。我告訴學生論文正文應該圍繞主題有其整篇論文的結構,即節、段的層次及其劃分。正文應充分闡明對課題的觀點、原理、方法及具體達到預期目標的整個過程。內容務求客觀、科學、完備,要盡量讓事實和數據說話。物理量和單位應采用法定計量單位等,完全屬于科技論文的寫作,雖然有一定的難度,但這樣為他們今后畢業設計論文的寫作起了一個引子和鋪墊作用,讓學生腦海里有這么一個意識存在。在我的鼓勵下,結果也是非常令人滿意。
4 結束語
根據我校以高級應用型人才的培養模式,本次課程設計對原有的教學方法與教學手段進行了改革,并且適當融入了雙語教學,跟蹤世界的電子技術發展,注重學生實踐能力的培養,創新思維的培養。通過課程設計,學生不僅掌握了一個小產品的制作過程,而且掌握了相應的專業英文述語;更加理解和掌握了模擬電子技術課程的精髓。使學生將理論知識點運用到實踐中,并通過實踐將理論知識點有機的融合起來。使學生從興趣中感知了理論知識,又從抽象的理論知識中獲取興趣,經過培訓的學生已經在參加全國大學生電子設計競賽中發揮了重要作用。改革也為學生今后的主動學習以及以后的畢業設計打下了良好的基礎。
參考文獻
0引言
《模擬電子技術》課程是第四軍醫大學生物醫學工程專業一門非常重要的骨干專業基礎課程,主要是培養學員對模擬電路的分析、設計、調試等能力,為其畢業后能夠勝任軍隊醫療衛生裝備的維修與研發崗位需求打下堅實的理論基礎?!赌M電子技術》課程的授課內容涵蓋器件、電路及電路應用3個部分,要求學員完成課程學習后,應具備會計算電路參數、會選擇器件、會設計電路、會測試電路參數“四會”基本技能[1]。實驗是《模擬電子技術》課程非常重要的教學環節,通過實驗既可以檢驗學員的理論學習效果,又能提高學員的實際動手能力。但是,傳統的實驗教學模式主要以驗證性實驗為主,即教員指定實驗內容、提供實驗元器件和實驗儀表,學員按照教材中的電路圖完成實驗、測試電路參數后完成實驗報告,整個過程學員始終處于被動,不能形成實驗過程教與學動態交互的平臺,無法激發學員對電子技術的興趣,距離培養創新性思維方式甚遠[2-5]。在這種實驗教學模式下,學員只是能夠計算電路參數、測試電路參數,并不知道如何選擇器件、如何設計電路,無法滿足實用、高素質軍隊醫療衛生裝備研發人才的培養目標和要求。針對以上問題教學組融合課程特點,在實驗教學設計中大膽創新與改革。在完成模擬電子技術經典實驗項目的前提下,整合驗證性實驗內容,將實踐教學拓展由課堂延伸到課外[6-7],增加以問題和需求牽引為導向的綜合設計性實驗,開放性地提出了“五自”實驗教學模式;引導學員主動參與實際科研活動,靈活地選取探索的方法,為學員提供發展創造性思維和實踐的機會,激發了學員對電子技術類課程學習的熱情,同時加強了團隊的協作,鍛煉了對科研活動的總結和表達能力。
1“五自”實驗教學模式
調動學員在《模擬電子技術》課程實驗過程的主觀能動性和學習積極性,教學組在基本要求“會分析計算、會使用常用的儀器儀表、會測量基本的參數”的指標基礎上增加了“會設計電路”和“會選元器”件2個環節;開放性地提出學員自由選題與分組、自行管理與實現、自主設計與實施、自行調試與安裝以及自主答辯與論文完成的“五自”實驗教學模式。現將具體實施步驟介紹如下。
1.1自由選題與分組
為了培養學員之間的團結協作精神,在其即將完成模擬電子技術課程學習的前2個月,由授課教員針對軍隊衛生裝備中研究的熱點問題以及附屬醫院臨床科室的實際需求,發現問題,并聯系所學理論知識提出問題;重點列出5~10個綜合設計實驗題目(如便攜式心電圖機、自動輸液器、電加熱手套、太陽能電源等),提出電路設計要求和預期達到的主要性能指標,要求學員自主設計實現電路。學員針對教員指定的實驗題目,根據每名同學自身的興趣和專業特長,自由選題與分組。一般每組不超過3人,組內學員自行分配任務,包括文獻查閱、電路設計、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、電路調試、幻燈制作及答辯等環節。
1.2自行管理與實現
整個教學的實施過程中,教學組采用開放式的管理模式,即教學實驗室時間和空間對學員全部開放,所有的測量儀器儀表設備全部開放。模擬電子技術的網絡教學交互平臺全時段開放,學員選題之后,每個小組的時間和進度節點都自行管理、自行實現,完全發揮學員的主動性。教員只需做好的監督安全、答疑引導工作[8]。
1.3自行設計與實施
在學員完成自由選題與分組之后,可根據實驗項目的要求查閱文獻資料、提出技術方案和實施路線、設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,不斷優化電路結構。當學員在電路設計時遇到問題和困難,由教員針對學員的設計進行專題輔導和引導,突出以學員自行設計為主、教員引導為輔。自行設計重在培養學員靈活運用理論知識、信息檢索工具、電路設計與仿真軟件的綜合能力,是“五自”實驗教學模式中最為重要的一個環節。在學員完成電路設計與仿真之后,教員對學員的設計審核后由學員列出所需元器件型號、數量和主要參數等。學員自行購買,選擇性價比高的元器件,自行購買元器件重在培養學員選擇器件的能力。元器件參數的合理設置是電路設計的基本內容,而器件的性能優劣直接影響到電路實現的功能正常與否,因此綜合性實驗項目增加該環節強化鍛煉學員基本的器件選型能力。
1.4自行調試與安裝
學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,并進行調試、排除電路中可能存在的故障,發現問題,小組內部探討,網上教學平臺發動教學資源共同解決問題,很好地培養了學員解決問題的基本技能,以問題為導向培養了團隊協作能力。設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指標,并記錄描繪特征曲線。規范實驗測試流程,熟悉常用儀器儀表的特性、使用條件和使用注意事項。完成電路板調試后,學員自行將電路板安裝到實驗箱內,提供電源輸入接口、信號輸入輸出接口等。自行調試安裝重在培養學員的電路故障排除、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
學員完成綜合實驗項目后,要完整地記錄項目的設計和實現過程,準確地記錄實驗結果,提交規范的設計論文,并自行制作PPT,內容包括課題背景、設計思路、方案、電路及主要參數、改進方法及措施等,匯報時間10min。學員答辯時,教員可以針對學員的電路設計、實驗方案或實驗結果隨時提出質疑,其他組的學員也可以提出質疑。自行答辯與論文完成重在培養學員系統化的科研思維和實踐規范,邏輯性的總結能力,精煉客觀的表述能力[9-10]。
2教改效果
從2007屆生物醫學工程專業本科學員開始,我們將“五自”實驗教學模式應用到模擬電子技術課程教學中,通過發放調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。圖1為2007—2011屆學員對“五自”實驗教學模式的問卷調查分析結果,問卷調查采用百分制打分,內容設計“五自”實驗環節的執行效果評價(每項20分)。從結果分析中可以看出,學員對“五自”實驗教學模式的評價分數逐屆提高。2007年級學員評價分數較低,這是因為我們首次改革實驗教學模式,在實驗項目的設立、學員答辯組織等環節存在不足,學員的建議大多是增加實驗項目、不要限制答辯形式;2011年級學員評價分數最高,這是因為我們不斷積累經驗和教訓,靈活設置實驗設計題目、靈活學員答辯形式,使“五自”實驗教學模式日趨完善。對2007—2011屆學員《模擬電子技術》課程考試平均成績(如圖2所示)分析,結果顯示平均成績的提升與“五自”實驗教學模式的配套使用有緊密的關系。2007年級學員模擬電子技術的考試分數較低,這是因為我們首次采用“五自”實驗教學模式,學員準備時間過短,沒有將理論緊密聯系實際,直接影響了理論考試時間;2011年級學員評價分數最高,綜合實驗設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,激發了學員對《模擬電子技術》的極大興趣,鞏固了學員的理論知識,提高了學員的理論考試成績。
3結語
“五自”實驗教學模式在2007—2011級生物醫學工程專業的《模擬電子技術》課程教學實踐中取得了很好的效果。與傳統的實驗教學模式相比“,五自”教學模式將學員的學習模式從被動變為主動,充分發揮和調動了學員的主觀能動性。同時,用問題導向和需求牽引來提高學員的創新意識,用大科學的理念來培養學員的團結協作精神,為學員畢業后的第一崗位任職需求奠定了基礎。為了更好地發揮“五自”實驗模式在軍內生物醫學工程人才方面的培養作用,我們將在今后《模擬電子技術》課程的實驗教學中令實驗項目選題更貼近部隊實際需求,即實驗調試環節增加機電一體化、電磁兼容、特殊環境設計的內容,使新的實驗教學模式更加實用、有效。
[參考文獻]
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[3]張華,王健琪,荊西京,等.《模擬電子技術》實驗考核的探索和實踐[J].醫療衛生裝備,2014,35(5):330-332.
[4]張華,荊西京,路國華,等.電子技術實驗教學中的師生關系[J].軍隊醫學教育,2011,19(3):68-70.
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[8]李淑明,姜玉婷,李曉冬.“虛實”結合的模擬電子技術實驗模式[J].大眾科技,2014,16(10):3-4.
一、引言
《模擬電子技術基礎》課程是工科電氣信息類專業的一門重要技術基礎課程,其工程性和實踐性都很強。它是繼《電路分析基礎》之后又一門主干技術基礎課程。并與《通信電子線路》一起為電子專業的學生提供有關模擬電子電路必備的理論基礎知識,也為其它實踐性課程和專業課程提供了必要的知識準備。模擬電子技術基本概念多、原理強、與工程實踐聯系緊密,分析方法與以往的課程有很大的不同,再加上課程“學時少,內容多”,學生學習起來普遍感到困難。為達到應用型的人才培養目標、以專業素質教育為教學目標,以基本概念、基本原理、基本分析方法為教學內容。在將基本教學內容貫穿課程始終的同時,加強對學生應用技能的培養,并在教學過程中采取多種教學方法貫徹落實。
二、模擬電子技術教學改革的基本方法
(一)強化基本概念,加強實踐應用。本課程有很多基本概念,這些基本概念回答的是模擬電路最基本的問題,構成了該門課程的根基,因此必須強化基本概念,并在應用中反復強調,進一步加深印象。模擬電子技術基礎課程有很強的實踐性,而實驗是培養理論聯系實際、動手能力、嚴謹的科學態度和科學研究方法的重要手段。應精選了最基本的和有較高實用價值的綜合實驗項目。實驗過程中,注重介紹新儀表、新儀器的使用,這樣學生會直接感受到科技發展帶來的巨大方便,通過對企業及畢業生的跟蹤調查,進一步明確了知識體系的重點和難點,明確了學生學習本課程的核心能力。基礎實驗、綜合實驗和創新實驗(課程設計中完成)三階段臺階式教學方式,教學目的層次分明,循序漸進,使學生從常用電子儀器的使用方法和電子電路的測試方法學起,通過綜合應用到創新的設計和實現,經歷完整的科學的自主的訓練過程,培養了學生實踐能力、綜合應用能力和創新意識,使之在“硬件”實現和eda技術的應用上能夠達到一定的水平,并為進一步發展打下基礎。加上之后的“電子工藝實習”、“電子設計大賽”和貫穿學生學習期間的課外科技活動,形成一個整體,使對電子技術感興趣的學生能夠有個性地健康發展,達到較高的水平。
(二)在教學過程中注重定性分析。從工程思維觀念出發,不過分追求理論分析的嚴謹。注重培養系統的觀念、工程的觀念、科技進步的觀念和創新意識,學習科學的思維方法。例如,介紹rc串并聯選頻網絡的選頻特性時,先定性分析該網絡對低頻和高頻信號的相移,確定有一頻率信號通過時相移為零,依據該特點再與放大電路配合,滿足振蕩相位平衡條件,則該選頻網絡就具有選頻特性,其定量推導只給出思路和結果即可。
(三)化大為小,化繁為易。對于難度較大的內容,采取化大為小,化繁為簡,各個擊破的方法。例如,負反饋組態的判斷是一個難點,要根據反饋性質、取樣方式、反饋方式進行判斷,每一類判斷又有多種方法,若三類判斷混在一起講,多種方法無重點的講,學生一方面很容易混淆,另一方面每種方法可能都掌握不好。為此,我們把三類判斷分開講,講一種,練一種,學生掌握后,再講下一種,把大難點分散為小難點,再各個擊破。講判斷方法時,先介紹定義法,然后引出短路法,最后引出更簡單易行的方法——從結構判斷,并重點練習,這樣將繁瑣的判斷簡單化,化繁為簡,便于學生掌握。
(四)及時對教學內容進行改革。模擬電子技術是當今自動化控制的基本手段,集成化技術發展非???,因此及時調整教學內容,追蹤最新技術,增加新知識,講授中對分立元件的電路從器件、電路產生的背景和需求入手進行基本原理分析,然后講解其結構、作用和電路的分析,并將重點放在廣泛應用的集成元件的電路分析和使用上。
(五)采用多種形式的課堂教學。在教學手段上,利用現代化教學手段,采用多媒體課件、黑板授課及實驗仿真和實際操作相結合的方法,將肢體語言與聲光電有機的結合起來,全方位對學生實施情景教學,學生可以在電腦上進行課程實驗的調試與測量,加大課程信息量,使學生對所學知識產生興趣,很快進入學習狀態。教學活動的主體是學生,為了能讓學生真正參與到教學活動中,我們采用討論課、練習課、提問課等多種形式,激發學生學習興趣,培養學生創新精神。采用啟發式、仿真環節、邊講邊練、理論與實踐穿行的教學方法,在講授完本節內容的同時提出新問題,為下面的新內容、新知識的講授作好鋪墊。做到“提出問題——¬¬¬¬¬引導思考——求證歸納”,同時總結一些有助于學生形象化思維和記憶的竅門、比喻,通過傳授知識提高學生的學習興趣,使學生和教師達到互動,調動大家學習的積極性。
三、結束語
隨著電子技術學科的發展,如何更好地解決基礎與發展、基礎知識與實際應用、理論與實踐等矛盾,處理好“寬”“新”“深”的關系,建立先進和科學的教學結構,以適應不斷更新的課程內容體系始終是我們改革的重點。本課程需要建立起課堂教學、實驗教學、網絡教學和eda教學交叉融合的教學結構,并使各教學環節各司其職,相輔相成,互相交融,實現“加強基礎,注重實踐,因材施教,促進創新”的同一個目標,并不斷地研究國內外高等教育的發展,把新的教育思想、教學方法和教學手段恰當地應用于本課程。
中圖分類號: TN710 文獻標識碼:B
電子技術是電類專業的一門重要的專業基礎課。這門課程理論性強,盡管教師投入較多,學生還是一頭霧水。實踐證明,采取自主探索式教學有助于調動學生學習的積極性,有助于學生能力的培養。自主探究型教學是一種在教師引導下, 教師提出問題,學生對問題進行獨立思考和探索,獲取知識的智能活動。 它能充分發揮學生在學習過程中的主體作用, 有效培養學生的創造性。
一、演示實驗
“負反饋”是電子技術中一個比較重要的概念,它對放大電路也有極其重要的影響。若是空洞地介紹“負反饋”的概念及其他對負反饋的作用,學生很難接受。課堂上首先要讓學生感性認識兩級放大電路的輸出、輸入波形,發現輸出波形嚴重發生失真,此時引導學生如何獲得較高放大倍數又不失真地輸出波形。有的學生提出:“減小輸入波形”“改變靜態工作點”“在輸出端與輸入端之間加入一條導線”……引導學生積極地思考并且讓他們真正參與實驗,嘗試實現各自的設想,這樣學生能主動地參與到其中,在這種探索式的活動中他們不知不覺地理解了“負反饋”的概念和意義。
二、仿真實驗
在傳統實驗的基礎上,引入仿真技術,可以讓學生自主在仿真平臺上探索電路性能。RC橋式振蕩器是電子技術中的一難點電路,見圖(1),它由選頻電路、放大電路、正反饋電路電路,穩幅電路組成。對于選頻電路,只有當信號頻率=159HZ時,選頻電路的輸出信號與輸入信號同相且輸出與輸入電壓之比達到最大,為1/3,見圖(2)。將以上電路如圖(1)連接起來,便可構成自激振蕩電路。通過仿真可知只有當放大電路的放大倍數略大于1/3時,自激振蕩電路才可自動產生頻率為159HZ的信號,且幅度逐漸增大,最后實現穩幅。引導學生觀察如R3作用,發現:R3越大,放大電路放大倍數越大,產生穩幅振蕩所需時間越短。見圖(3)(4)。學生可通過仿真實驗探索電路性能,完善電路性能,改抽象的理性學習為具體、生動的感性學習,學習積極性大大提高。
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圖(1)RC橋式振蕩電路
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圖(2)選頻電路輸出與輸入波形
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圖(3)R3=10.3KΩ的振蕩波形
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圖(4)R3=10.3KΩ的振蕩波形
三、撰寫專題小論文
在學習555集成芯片前,鼓勵學生通過借助學術期刊、 科學雜志和網絡資源收集有關555集成芯片的文獻和資料,讓他們了解芯片結構、工作原理及最新應用及其發展動態。對搜集的資料歸納整理,撰寫專題小論文。在學習555集成芯片時,讓學生自由地介紹自己的研究成果,此時學生興趣極高,注意力高度集中,教師再有目的地加以引導,有助于學生理解難點和重點。
在電子技術教學過程中, 改變“注入式”“填鴨式”“一言堂”的過于強調教師的主導作用的教學方式,通過“自主探索”式的教學,將生活實際與專業需求帶入了課堂,有助于激發學生的求知欲望和學習興趣,使學生體會到有趣的、有用的電子技術,從而真正掌握知識和思維本領。
參考文獻:
作者簡介:廉玉欣(1980-),男,黑龍江佳木斯人,哈爾濱工業大學電氣工程及自動化學院,工程師;李琰(1977-),男,黑龍江大慶人,哈爾濱工業大學電氣工程系電工電子實驗教學中心副主任,工程師。(黑龍江?哈爾濱?150001)
基金項目:本文系哈爾濱工業大學校級教學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
“高級電子技術綜合實驗”課程是依托哈爾濱工業大學(以下簡稱“我?!保╇姽る娮訉嶒灲虒W中心,面向全校本科生和碩士研究生開設的一門實驗課程。作為電子技術實驗課程的延伸,本課程主要內容包括:電子儀器儀表的使用,基礎電子學實驗,模擬電路綜合設計,數字電路綜合設計,單片機綜合設計,DSP綜合設計,FPGA綜合設計。通過學習該實驗課程,有利于提高學生運用所學知識解決實際問題的能力、動手能力、應用實踐能力,同時也有利于培養學生創新和求知探索精神。
本文探討了“高級電子技術綜合實驗”課程建設的重要性和意義,介紹了課程體系和課程內容,提出可采用開放式教學、問題式教學等方法,最后總結了教學實踐環節中的一些經驗體會,提出進一步改革的方向。[1]
一、建設課程的必要性
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中心完成了所必修的實驗課程,通過這些實驗課程,學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計型實驗,對學生的綜合素質教育和創新精神的培養還略顯不足,因此有必要設置一門以綜合設計型實驗為主,基礎型實驗和創新型實驗為輔的實驗課程。
“高級電子技術綜合實驗”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,還沒有接觸專業課知識和實際專業實習,因此對必修實驗課程的應用實踐認識深度不夠。在大三大四學期,通過對所在專業領域的進一步深入了解,如果學生發現自身動手能力、實驗技能不夠,仍想繼續提高,可以選修該課程到實驗中心完成實驗。此外,為了構建本—碩—博一體化的培養體系,本課程的面向對象向碩士研究生延伸。我校本科畢業的所有電類和非電類學科專業,希望繼續提高在電子領域里實驗技能、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,同國內其他同類水平的學校相比,地勢優勢較弱。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。這些學生原來本科院校實驗條件較差,在電子技術實踐方面底子較薄,這對于進入課題后能否順利完成論文,或高質量完成論文成為一大障礙,因此建議這部分學生必修該課程。
“高級電子技術綜合實驗”課程對學生能力的培養主要體現在以下幾個方面:
一是完成“高級電子技術綜合實驗”的過程與進行小型科學研究項目的過程類似,這種培養方式給學生創造了一個實踐自己想法的機會,每個學生都有較大的獨立思考空間,有利于培養學生應用研究型思維和能力。
二是通過高級電子技術綜合實驗可以培養學生的系統觀念、工程觀念和解決實際問題的能力,包括實際動手進行科學研究的能力。例如查閱文獻資料的能力,根據要求設計實驗的能力,在實踐中發現問題、分析問題、解決問題的能力等。
三是通過總結交流、答辯,撰寫總結報告,培養實驗研究的總結和表達能力。最后,如果學生所作課題,確有心得或有學術意義,鼓勵他們撰寫相關論文。
“高級電子技術綜合實驗”課程主要的教學目的是培養學生的應用研究性思維、應用實踐能力和探索精神。強調學生的自主應用研究與創新,將學習與應用實踐有機結合起來,通過學習中應用實踐,在應用實踐中學習,培養學生的應用研究性思維和能力。
二、課程體系與建設內容
對于選修“高級電子技術綜合實驗”課程的學生來說,僅僅完成一些驗證類、設計類的實驗項目是不夠的,他們應該完成高水平的、研究型的高級電子技術綜合實驗。這門單獨設課的綜合實驗課程是在設計型實驗的基礎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研究、生產實踐和實驗室建設等項目中提煉出來的子課題或子系統。
0 前言
目前,我們正處在瞬息萬變的信息時代,信息時代對教育教學方法提出了挑戰。教師要清醒地認識到除了掌握本學科的專業知識外,還必須學習現代教育技術的知識?,F代教育技術在課堂上的運用能實現教學方式的變革,增強教學的直觀性,充分發揮學生的想象力,調動學生學習的積極性,從而提高教育教學質量和效率,作為中等職業學校電子技術專業課教師,應該學習學習哪些教育技術能力,掌握何種適合電子技術專業課程教學的教學軟件,是我們應當研討的課題。下面介紹一些常用的計算機軟件,說明其在電子技術專業教學中的簡單應用。
1 Microsoft Office辦公套裝軟件
Microsoft Office是微軟公司開發的辦公軟件。Microsoft Office擁有許多組件,如Word、Excel、PowerPoint、Access、FrontPage等,在教學中應用最為廣泛和有效的是Word、PowerPoint和Excel。
Word是一個文字處理軟件,不僅能夠進行文本處理,還能夠將文字、圖形、圖像、表格混合編排,制作成版面整齊美觀、視覺效果強化、主題鮮明突出的圖文并茂的電子文本。教師主要用來編寫電子教案、論文、總結、試卷等。
Excel是電子表格制作軟件,利用該軟件,不僅可以制作各類精美的電子表格,還可以用來組織、計算和分析各種類型的數據,方便地制作復雜的圖表和統計表。教師用來制作學生成績表、并且可以分析統計學生總分、平均分、排名等,再者可以根據實驗數據制作分析圖表和趨勢曲線等。
PowerPoint主要用于制作演示文稿。它雖然不是專業的多媒體課件制作軟件,但是它具有多媒體課件制作軟件的大部分功能。與其他多媒體課件制作軟件相比,它簡單易學、高效便捷,是零基礎的教師學習課件制作的首選軟件。它能夠將文字、圖形、圖像、影片和聲音等媒體組合在一起,制作成課件,很好地表達特定的教學內容。利用多媒體課件輔助教學,以快捷、簡便、明了的特點替代一些耗時的板書和作圖,在完成每課時的教學任務外,還可以擴充一些現代的科學知識,這對于培養學生的能力和提高綜合素質,發揮著積極作用。
2 Flash動畫制作軟件
Flash是有美國的Macromedia公司推出的優秀網頁動畫設計軟件,目前的最高版本為Flash CS3。它是一種交互式動畫設計工具,用它可以將音樂、聲效、動畫以及富有新意的畫面融合在一起,以制作出高品質的動畫。Flash與其他動畫工具相比,具有矢量描述、播放流暢、數據量小、色彩鮮明等特點。Flash可以把圖像、動畫、聲音、文字及交互按鈕融合在一起,制作出界面美觀且交互功能強大的多媒體教學課件。作為教師,掌握了Flash的基礎后,只要發揮自己的想象力,一定能夠按照自己的構思,制作出滿意的動畫效果。電子技術課程教學的內容,有微觀的、漸變的、動態的等抽象過程,用傳統的教學方法很難講授,若通過動畫來形象地模擬出這些過程,則能夠激起學生學習興趣,達到理解這些知識的目的。例如,在講解三極管放大電路的工作原理時,僅僅用教學掛圖來說明就顯得蒼白無力,如果用動畫來模擬三極管內部電子的流向和分配關系,就能夠幫助學生更好的理解三極管的電流放大作用。
3 EDA軟件
EDA是電子設計自動化(Electronic Design Automation)的縮寫。EDA技術就是以計算機作為工具,在EDA軟件平臺上,用硬件描述語言完成設計文件,然后由計算機自動地完成邏輯編譯、化簡、分割、綜合、優化、布局、布線和仿真,直至對于特定目標芯片的適配編譯、邏輯映射和編程下載等工作。
3.1 MultiSim——虛擬電子實驗臺
Multisim是加拿大Interactive Image Technologies公司出品的電路仿真模擬軟件,被稱為“虛擬電子實驗臺”,早期版本為Electronics Workbench,這是一種新型的虛擬電子實驗技術,在創建實驗電路時,元器件和測量儀器直接從屏幕圖形中選取,且軟件提供的測量儀器的圖形界面和實際測量儀器非常相似。利用MultiSim來進行電子技術實驗課程的仿真教學,不僅可以彌補實驗室儀器不足、元器件短缺或不合規格等因素,還能利用軟件提供的不同分析方法,輔助學生又快又好地理解教學內容,加深對原理和概念的深入理解,并且能夠使學生學習常用儀器如函數信號發生器、示波器的使用方法,進而激發學生的探索欲望,有利于培養學生的創新能力。
3.2 Protel DXP 2004軟件
Protel是Aitium公司在上世紀80年代末推出的一款功能強大的電路CAD軟件,是目前國內電子行業使用最廣泛的電子電路設計軟件。有多種版本,現在教育行業普遍使用的版本是Protel DXP 2004,主要用于繪制電路原理圖、電路仿真、PCB板設計等。電子技術專業課教師運用Protel軟件可以快速繪制規范的電路圖,在小制作中可以制作成規范的PCB板,恰當利用Protel的仿真功能,既可以使學生較好地掌握理論知識,提高實驗教學的效率,而且為學生的以后的設計開發奠定基礎。
電子技術專業課教師要正確認識電路仿真軟件的作用,充分利用這種現代化教育手段來輔助實驗教學,與學科教學相結合,而不是片面夸大這種輔助手段的作用、功效。用軟件進行教學、實驗,固然有很多優點,但不能完全替代實際操作,因為那樣無助于提高學生的思考能力和實際動手能力。
4 結束語
作為中等職業學校電子技術專業的教師,必須提高自身現代化教育技術水平,學習一些教學輔助軟件,努力根據講授內容和學生的實際探索新的、易于被學生接受的教學方法,提高課堂教學效果,達到預期的教學目標,只有這樣,才能使中職電子技術專業課堂教學的質量和效益不斷躍上一個新的臺階。
模擬電子技術是一門理論性、實踐性很強的課程,其任務不僅要傳授學生扎實的專業知識,為后續的專業課學習打下堅實的基礎,同時還要注重學生運用所學知識解決實際問題能力的培養。
1.改革課程內容,構建模塊化教學內容體系
根據培養目標,將課程分成半導體器件、電壓放大器、反饋放大器、運算放大器、功率放大器、信號發生器、穩壓電源七大模塊。在教學過程中把重點放在基本放大電路分析、負反饋分析、集成電路及其應用等方面,對基本概念與方法精講,重點介紹典型電路的基本概念、基本原理和基本分析方法,對電子器件及各種集成電路內部的工作原理分析則進行壓縮,注重電子電路的組成及結構設計方法,重點講解器件的外特性和應用,盡量減少繁雜的數學推導,以定性分析為主,定量計算為輔。
2.改革教學方法,增強教學效果
模擬電子技術課程內容繁雜,電路種類多,分析方法多,容易使學生感到沒有頭緒,在教學過程中采取比較與總結的方法,使一些彼此分散的知識點能夠有機地聯系起來,加深了學生對基本概念與基本原理的理解,達到增強教學效果的目的。
例如,對于半導體器件:各種二極管、三極管、場效應管、集成運放等器件在特性分析方面進行比較,使學生更好地把握不同器件的外部特性,為進一步進行電路分析打好基礎。同樣,也可以在不相同的電路之間進行適當的比較,如放大電路、反饋電路、振蕩電路、運放電路、整流電路、濾波電路、穩壓電路等。對電路結構、工作原理和電路功能進行適當的比較,可使學生更好地區分、理解與掌握不同電路的結構特征與工作原理。微變等效電路法是三極管放大電路動態分析的最常用方法,正確畫出微變等效電路是對學生掌握該方法的基本要求,畫微變等效電路的方法可以總結如下:電容看成交流短路,直流電源也看成交流短路,對三極管則進行線性代換,通過以上的總結,學生就很容易掌握微變等效電路的畫法。
3.采用多媒體與板書相結合的教學手段
上課時每位授課老師都準備兩種授課文本,一個是電子教案,另一個是多媒體教學課件,采用多媒體與板書兩種教學手段。通過多媒體課件的動態演示,既節約了上課的板書畫圖時間,又形象生動地展示了元器件的工作特性以及電路的工作原理,使學生更容易理解課程的內容,能取得較好的教學效果。根據經驗,一堂課不能完全依靠多媒體而摒棄板書,多媒體教學雖然節約了教學時間,提高了教學效率,但不利于學生作課堂筆記,不利于學生及時消化吸收內容,對基礎差一點的學生來說,可能會因為跟不上老師的教學節奏而導致整堂課的聽課效果不好,因此建議采用多媒體課件教學與傳統的板書教學相結合的形式,充分發揮兩種教學手段各自的優勢。
4.改進考核辦法,探索以能力為核心的評價方法
新的教學模式和新的教學手段需要改革對學生學習結果所進行傳統的閉卷考試的評價機制。以業績評估標準設計考核內容,在考核上,應更多的以過程為背景,主要測試學生對每一知識點的掌握情況。考試不僅僅是對學習結果的評價,還要包括學習能力,學習過程的評價,是一種全面的綜合的動態評價過程??荚嚪譃槠綍r、期中和期末三部分,平時以讀書報告、小論文、學術報告等多種形式對學生進行評價考核,期末采用多種形式相結合的考核方法,如閉卷與開卷相結合,筆試與口試相結合,這套方法能客觀、公正、全面地測評學生的成績和能力。
5.結束語
幾年來,經過不斷改革積累了一些寶貴的經驗,課程的教學質量得到了穩步提高,但模擬電子技術課程改革是一個長期的過程,在今后的實踐中我們還將做出不懈的努力。
參考文獻
[1]余輝晴.模擬電子技術教程[M].電子工業出版社,2010.
二、改革探索更加有效的教學模式
(一)教學手段不斷改革
為了改進教學質量,提高教學效果,為培養應用型人才提供有力支持,近年來,我們在教學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,將理論與實踐有機結合。在教學中引入仿真技術,有效的改進了教學效果,增強了學生分析問題、解決問題的能力。首先,站在教師的角度,仿真技術的使用,使教師在原有電子課件的基礎上,加入了對實際電路的分析過程,使得教學生動直觀,加深學生對概念和規律的理解和掌握。通過仿真軟件,不僅可以幫助學生理解一些抽象概念,并且可以使其深刻理解在電路中,各元件參數對電路的影響。其次,從學生的角度看,將計算機仿真技術與模擬電子技術教學內容有效結合,使學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,有利于激發學生的學習興趣與參與探索的求知欲。如在學習完相關理論后,引導學生利用仿真軟件自行設計波形信號發生器、多路輸出的直流穩壓電源、心電圖信號放大器、低頻功率放大器、光電報警器等。學生通過這樣一些模擬電路的實際應用,了解了課程的作用,明確了學習目標,產生了好奇心,激發了學習動力。在教學中引入計算機仿真技術,使學生在教師的引導下帶著問題進行自發學習,使整個學習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過程。第二,開放實驗室,提供探究和創新的良好環境。模擬電子技術是一門實踐性很強,并且面向工程的課程,基本的應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→發現問題→結合理論修正問題→再次進行實驗驗證,通過這樣一個螺旋式過程,學生學習知識的深度和廣度均不斷拓展。同時,也讓學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生分析解決問題的能力。院系面向電子信息類學生開放電子技術實驗室,為學生提供了理論聯系實踐的場所,更為學生進行探究式學習提供了不可取代的自主學習平臺,是培養學生探究未知能力、實踐能力和創新能力的必要途徑。除集中實驗外,課后及其他學期學生根據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。電子技術實驗室安排值班教師為實驗學生答疑,幫助學生探究和創新。實驗室的開放,滿足了不同層次學生培養實踐能力的要求,體現了因人而異、因材施教的教育理念。第三,充分利用網絡資源,引導學生自主學習。模擬電子技術課程為校級精品課程,目前在建校級資源共享課程?,F有的精品課程網站,為學生的課外學習提供了一個高效的研究型學習平臺。精品課程網站提供了豐富的和教學相關的資訊。學生可以根據自己的興趣和愛好,進行探索式研究式自主學習。這樣的學習模式不受空間和時間的制約,延伸了學生獲取知識的途徑,不僅使得學生的學習變得更加便捷,而且學習起來更加自主、高效,更重要的是在學生能力培養方面起到了不可或缺的作用。
(二)教學方法不斷改進
教學是一個獲取知識、啟迪思想、激發潛能、培養能力的過程,它需要教師根據自己的教學能力設計一種教學策略,通過優化的教學手段和教學方法,在課堂上將教學內容精彩而生動地展示給學生,并且在課后進一步挖掘學生自主學習的潛力。在培養應用型人才思想指導下,我們不斷在教學方法上進行探索和改進,側重培養學生的工程應用能力。
1.采用啟發探索式教學激發學生學習興趣,提高教學質量。
采用啟發探索式教學提高學生的學習興趣,教師在教學中主要承擔主導作用。在對課程進行教學設計時,在保證基本概念的基礎上部分重點采用案例式教學,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、習題研究等環節,引導學生自主學習,讓學生由被動的接受知識轉化為主動的探索知識,充分發揮學生在教學中的主體作用。教師在完成一個知識點或一個章節的教學后,布置兩到三個綜合性的問題,讓學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、電路仿真設計、結果分析,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在課堂上進行講解,并且接受老師和同學的提問,進行討論。在這個過程中,學生不僅從中領會自學的思路,學會分析問題和解決問題,而且還培養了團隊協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的提問,進行討論。在這個環節中,不僅可以查漏補缺,檢查出學生在學習過程中的薄弱環節,及時加以彌補,而且也可以有效的促進教學相長,教師可以根據討論中學生反映出的興趣點對教學過程進行進一步優化。最后,在教與學的位置互換中,學生親身體驗了“教”,這有助于加強師生之間的互相理解。
2.鼓勵支持學生自主學習,拓展知識廣度與深度。
課堂教學無論在時間和內容上都是有限的,除了課堂教學,課后可供學生自主支配的時間很多。引導學生利用好課余時間,是提高學習質量的一個有效工具。如在初期給出參考書目,讓學生閱讀,撰寫讀書報告;給出優秀的模擬電子技術學習網站或電子論壇,指導學生進行自主學習;訂好答疑時間,定期解答學習過程中遇到的問題;鼓勵學生參加專業社團及校省級大學生創新項目;在學生自愿報名的基礎上,優選學生參與省及國家的電子設計競賽和智能車大賽;鼓勵和幫助學生在校學習期間發表學術論文等。參與以上活動的優秀學生,根據培養方案中規定,均獎勵相應的學分,旨在鼓勵和培養學生的研究創新能力。通過近幾年的實踐,反映出學生普遍對面向實際、有挑戰性的課題比較感興趣。而興趣是促進學習的強大動力,在強大的興趣驅動下,在團隊精神的鼓舞下,學生自發學習,分析問題、解決問題的能力得到了迅速的提高。近年來,電信專業的學生在大學生電子設計競賽、智能車大賽中均獲得省級以上獎項。
(三)重組優化教學內容,充分發揮課堂教學的效果
在課時壓縮的客觀條件下,教學內容必須進行優化重組。教學內容在保證本課程基礎及關鍵知識點完整的前提下進行了合適的優選。在電子教案中增加了本學科領域的技術前沿和新科技成果的應用介紹,在不多占用課時的基礎上擴展了知識的廣度,提高了學生的學習興趣,同時也為學生的自主學習指引了方向。
模擬電子技術傳統教學常常重理論輕實踐,采用按部就班的教學模式,力求對教材講細講透,學生習慣于被動接受,學習枯燥,無法激發學生的學習興趣.在實驗教學環節中,實驗內容安排多為驗證性實驗,學生只是機械性的按照指導書連電路得數據,內容單一,過程簡單,技術含量低,知其然,而不知其所以然.在教學內容上,多以電子元件為基本知識點,過于注重電子元件的內部結構,工作原理,特性曲線等進行反復講解,使本來生動、有趣的一堂課變得生硬、呆板、沉悶.極大抑制了學生在整個教學過程中的主體作用,使學生的綜合能力未能得到有效的訓練和提高.
2改革課程體系,全面整合教學內容
(1)電子技術的主要任務是為學生學習專業知識和從事工程技術工作打好理論基礎,并使他們受到必要的技能訓練,具備一定分析問題和解決工程實際問題的能力〔2〕.因此,在模擬電子技術教學大綱的制定上應以培養學生理論分析為基礎,突出理論應用,注重實踐能力的培養,比如在二極管、三極管、場效應管等元器件的講解上,應把實物帶進課堂,壓縮對其內部結構,工作原理及特性的課時,增加其實際應用舉例的比重,以夠用為原則,突出實用性.(2)實驗教學應從理論教學中剝離出來,單獨設課,獨立考核.為進一步提高學生的實踐創新能力,還需開設電子創新設計選修課,開辦電子設計大賽,充分滿足學生電子愛好者求知探索的需求.同時精簡整合實驗教學內容,在模擬電路設計部分增加器件建模內容,并利用Multisim仿真軟件做具體仿真分析與設計〔3〕.
3改革教學觀念,注重全面、辯證的分析電子電路
(1)任何一個電子電路只能運用在一個特定的場合下,沒有萬能的電路,因此,最實用的電路就是最好的電路.比如在分析放大電路時,就去追求放大倍數越大越好,結果放大倍數足夠大的同時帶來頻帶變窄,輸入電阻變化等問題,而這樣不可避免的問題是否對你所應用的場合是最合適的呢?因此在分析模擬電子電路時要特別注意,要故此,又不失彼,辯證、全面的分析你所應用的場合,選擇合適的電路.(2)要注意研究電路的利弊關系,牢記“有一利必有一弊”,當某一電路朝著你所理想的方向改變時,反過來要考慮,這樣的改變產生了什么樣的副作用,而這一副作用是否對你所應用的場合來說可以容忍,所以在研究電子電路實用性問題時,要抓主要矛盾或矛盾的主要方面.
4改革教學手段,突出多媒體教學的輔助作用
教學不僅是一門科學,更是一種藝術,“精講多練”是各個學科經常運用的教學方法之一,精講就是要詳略得當,內容完整,重點突出,而不是少講或略講.要做到這些去取得良好的教學效果,就應該借助于多媒體教學手段,尋求最佳表述方式:板書,電子教案,實物投影,flas,現場演示,CAI課件,Multisim仿真等,這樣的教學形象、直觀,富有感染力,學生在多種感官的作用下,課堂有效時間大大延長,從而提高了課堂教學效率〔4〕.
5改革實驗運行方式,全面開放實驗室
傳統實驗教學以班級為單位,統一安排時間,完成一些基礎性、驗證性實驗,并且在規定的時間不能完成的實驗任務,而在下次實驗課又有新的實驗內容,導致學生對實驗失去信心,難以激發學生的創新思維和探索精神,為此,在實驗的安排上應打破常規,學生可以除了正常的實驗時間外,預約時間完成未做實驗.實施實驗室全面開放,提高學生獨立分析和解決實際問題的能力,在實驗室開放期間,學生可自擬題目,自行設計,自選實驗器材,獨立裝配調試,完成實驗報告,教師提供實驗資料,幫助學生排除實驗故障,并驗收設計電路.這樣既激發了學生對實驗課的興趣,又培養了學生動手能力和獨立工作的能力.為了突出以能力為本位的教學目的,培養學生的設計與創新意識,在原有基礎實驗的基礎上,增加設計性、綜合性實驗,使實驗內容更充實更靈活.在實驗過程中教師不做過多指導,而是讓學生結合所學理論知識指導自己去發現問題、解決問題,使他們有自己的思想和創造〔5〕.
6改革考核方式,科學評價學生綜合知識與能力
更新考試觀念,改革考試方式,突出考核在學生學習中發揮的重要作用.傳統考試方式“期末一考定成敗”,讓學生成為了考試的工具,使學生學習的目的變成了為了考試過關而學習,而不是為了學習而學習.從而限制了創新能力的發展和綜合素質的提高.考試要發揮引導教學的功能,改變“期末搞突擊,不求甚解,死記硬背”的考試模式,推進適應培養學生創新能力,理論聯系實踐能力,知識應用能力的提高的考試模式.模擬電子技術是一門工程性、實踐性、創新性極強的技術基礎課,所以模擬電子技術在考試的改革上應根據教學目標詳細制定課程考試方案,教師應以考試方案為綱具體實施.考試方案由平時考核、階段性考核和結果考核三部分組成,突出平時考核和階段性考核的重要性,強調對學生平時自學能力、實踐能力、創新意識及學習態度的考核,在考試內容上,還要有利于對教師所教和學生所學的診斷反饋.對于期末結果考核應注意覆蓋全面,重點突出.模擬電子技術是電子信息相關專業的基礎學科,為夯實學生專業基礎知識,在考試形式上實現考試次數由期末一次變成整個學期的過程性分階段考試,另外,考試方式由期末單一閉卷變為小論文,抽簽答題,展示作品,專題報告,小組講述,開卷考試等多種考核方式,教師根據考試形式制定考核方法和評分標準.具體模擬電子技術課程總評成績構成如表1.
[中圖分類號]G427 [文獻標識碼]A [文章編號]1006-5962(2013)03(a)-0013-01
人的發展是社會發展的根本目的和基本保障,教育作為實現人的發展的主要途徑,顯得尤為重要l學生的主體性發展不可避免地對傳統的教育觀念和教學方法形成了強烈的沖擊。作為教育工作者,應該研究教育、教學與學生身心發展的規律,使自己的教育行為符合學生發展與社會發展的要求。為能在有限的課時內,有效地將最精華的內容介紹給學生,提高課程的教和學的水平,筆者將研究性學習應用到《模擬電子技術》課程教學中,受到了學生的普遍歡迎。
1.《模擬電子技術》課程特點及教學中存在的問題
1.1課程特點
《模擬電子技術》是電氣信息類的專業基礎課程,是培養學生掌握“硬件能力”的關鍵課程之一。其基本作用和任務是:通過對常用電子器件、模擬電路及其系統的分析和設計的學習,使學生系統地掌握各種功能單元電路的工作原理和分析設計方法,為電子系統的工程實現和后續課程學習打下必備的基礎。
1.2教學中存在的問題
課程知識點多,難度大,不及格率比較高;課程強調理論聯系實際,注重培養學生解決實際問題的能力和工程實踐能力,無法速成。這就要求教育者通過教學使學生具有符合時代要求的知識體系,掌握扎實的電子技術基礎理論知識和基本實驗技能;強化對學生的工程實踐能力、意識的培養,啟發學生的創新意識、培養創新能力。
2.研究性學習簡介
2.1作為學習方式的研究性學習
研究性學習作為一種學習方式,就是以類似科學研究的過程、方法和形式進行的學習,簡稱研究性學習方式。研究性學習是與接受性學習相對的一個概念,就人的發展而言,兩者都是必要的。我國新的基礎教育課程體系別強調研究性學習,是因為我們過去過多地倚重接受性學習,而研究性學習被完全忽略或退居邊緣。強調研究性學習的重要性是為了促進學生學習方式的轉變,從而使以培養學生的創新精神和實踐能力為核心的素質教育落到實處。
2.2作為教學策略的研究性學習
研究性學習作為一種教學策略,是指教師通過引發、促進、支持、指導學生的研究性學習活動,來完成學科教學任務的一種教學思想、教學模式和教學方法,簡稱研究性教學策略。教師的研究性教學策略與學生的研究性學習活動是相互依存的。
3.針對《模擬電子技術》的教學改革措施
3.1打破傳統教育觀念束縛,提倡研究性學習
為了提高教學質量,必須打破傳統教育觀念的框架。傳統教育理論認為,學生是知識的接受者和教師教學活動的被動承受者。而建立在主體哲學基礎上的教學論則強調樹立正確的學生觀,其中包括:學生是具有主體性的人,學生具有對教育影響的選擇性、學習的獨立性、學習的自覺性、學習的創造性。
研究性學習強調學生學習的主動性,學生在研究性學習中,獲得豐富的知識經驗和情感體驗,形成永不滿足、追求卓越的科學態度和克服困難、超越自我的意志力;通過綜合能力和素質的提高及個性、特長的張揚,獲得一種成功的體驗,從而升華出對自身精神價值的肯定和不斷發展與完善自我的追求。
3.2發揮教師主導作用,積極應用研究性教學策略
研究近三十年來電子技術發展,明確電子技術的發展潮流,以此為基礎,確定課程改革基本思路為:堅持以分立元件為基礎,以集成電路為主導的原則。
研究教學內容,以半導體元件為基礎,以放大電路分析為核心,以電路設計EDA為拓展,以分析方法為重點,以實踐應用為目的。換句話說教會學生過電子線路四關:器件關(入門基礎),近似關(工程估算的分析方法),動手關(實踐應用),EDA關(設計開發)。
研究教學過程的設計。第一要打好基礎,重在入門,“寧淺勿深”;第二要學準方法,勤于實踐,“寧實勿虛”;第三要志在提高,掌握EDA,“與時俱進”。
3.3改革課堂教學模式,培養學生的研究性學習方式
(1)理解學生。初次接觸專業基礎課,學生普遍反映課程難學,針對這種情況,筆者并不是批評或者嘲笑,而是表示理解,在人格上把學生看成是與自己平等的成人。
(2)信任學生,讓他們充分發揮自己的主體性,積極參與教學活動。因為學生是具有主體性的人,是有潛能的人,學生是年輕的成年人,天生具有爭強好勝不認輸的特性,在他們的想法中,既然老師能學好,那自己肯定也能學會,從而激起了他們的學習興趣。
(3)幫助學生,筆者也幫助學生明確學習內容,安排適當的學習活動和學習資料。
(4)激勵學生,互動教學,引導學生探索。在教學過程中,筆者打破滿堂灌的教育傳統,充分采用師生互動的方式,例如講到集成電路一章時,由于集成電路的內部結構比較復雜,學生比較發怵,如果直接講有可能導致學生的厭學心理。于是,筆者就先從學生比較熟悉的手機說起,問大家手機都有什么功能,學生的好奇心就來了,怎么問這個,是否跟集成電路有關系?待學生回答之后,筆者又問這些功能怎么實現的?如果用分立元件電路的話,手機的體積得多大呀!這樣以來,學生們就對小小的集成電路如此巨大的功能產生了濃厚的興趣。
實驗課分設驗證性實驗和綜合性實驗,激勵學生將自己的設計用實驗器材模擬;課程設計環節,讓學生自己設計電路,并搭建調試,取得了較好的效果。
1 引言
模擬電子技術課程是電類專業的一門重要的專業基礎課。本課程具有概念抽象、理論性強、電路原理復雜等特點。盡管教師投入較多,學生還是感覺難學、難懂,一頭霧水,稱模擬電路為“魔電”。實踐證明,在講授知識的過程中靈活運用多種教學方法、教學手段,有助于調動學生主動學習的積極性,有助于學生能力的培養。
2 多元的教學方法
2.1 問題情景教學法
問題情景教學法就是教師根據教學任務創設一個或多個具體的問題,將枯燥的知識轉變為一個個生動的問題情景,學生圍繞著這些問題去分析,去思考,去解決問題。例如,在介紹自激震蕩之前先提出“在一個擴音系統中,為什么當話筒對準揚聲器時會發出嘯叫聲?”,引發學生去思考這種現象實質,為什么會產生這種現象?從而激發學生學習興趣、求知欲,積極思考,達到良好的學習效果.
2.2 漸進教學法
漸進教學法是指利用現有的知識作為新知識的基礎和階梯,靈活利用知識點之間的橫向、縱向關聯,由易到難、層層深入的教學方法。例如,在引入甲乙類功率放大電路,說明它不失真且效率高之前,先介紹單管功率電路的特點教學手段,它效率高但嚴重失真,需要改進;然后介紹兩個互補管組成的功率放大器,它的兩個三極管可輪流工作,效率高并可減少失真,但還存在交越失真;之后引導學生尋通過在兩管的兩個B極端之間串上兩個二極管這種方案可消除交越失真,這樣改進的電路不僅效率高而且不失真。通過這種由淺入深,層層遞進地引導,有利于學生深刻地理解甲乙類功率放大電路特性。
3 多元的教學手段
3.1 板書和多媒體相結合
在傳統板書的基礎上,輔助集文、圖、聲、動畫于一體多媒體技術,可激發學生的求知欲,促使學生積極地參與教學,形成“教”與“學”的互動。例如在介紹集成電路時,以圖片和視頻的形式插入元器件到集成電路的演變發展過程,有助于提高學生學習的興趣。再如,在介紹三極管的電流放大作用的微觀機理時,用flash動畫直觀生動地演示內部的粒子的運動,將無形轉為有形,變抽象為具體,讓學生在輕松愉快中學習這一知識點。
3.2 實物演示
反饋是模擬電路課程中的一個教學難點,如果老師在課堂中只是空洞地講授,學生很難接受。實踐證明,我們借助演示實驗平臺,可以提高學生的學習興趣。首先引導學生用示波器觀察一個沒接入反饋的兩級放大電路的輸出,發現輸出波形明顯失真;然后引導學生觀察加入反饋后,即在輸出與輸入端之間搭起一個橋梁,發現輸出信號波形不再失真,一方面說明什么是反饋,另一方面說明反饋對電路的影響,把抽象的概念及理論形象化,具體化。
3.3 仿真演示
在傳統教學的基礎上,引入Multisim 10仿真技術,可彌補傳統實驗不宜實施的缺陷。例如,在介紹正弦波震蕩電路的震蕩過程時,用真實的電路和儀器,我們只能看到穩幅的過程,而對于先起振(︱AF︱>1),而后穩幅的過程卻看不到;然而利用Multisim 10仿真實驗平臺,搭建起正弦波震蕩電路,利用虛擬示波器,我們可以清晰地看到起振和穩幅過程,見圖1.
圖1 正弦波的震蕩過程
又如,對于分壓偏置電路,它相比基本放大電路,溫度穩定性好,溫度變化時,靜態工作點穩定教學手段,輸出波形不易失真。當觀察電路中的三極管由環境溫度從27℃變化到450℃時,靜態工作點的變化,輸出波形的變化,對于真實電路這是不可能的,然而,在Multisim10仿真平臺上,我們可清楚地看到這兩個電路靜態工作點變化及輸出波形的不同,分壓偏置電路的靜態工作點在溫度由27℃變化到450℃時,靜態工作點基本不變,輸出波形不失真;而對于基本放大電路,靜態工作點有很大變化,輸出波形明顯失真。
利用Multisim 10仿真技術,可快速實現各種電路的設計,準確地對電路性能進行分析,可補充有些傳統實驗不能實施的不足,從而進一步掌握電路性能,擴大知識面,提高學生學習興趣。
4 結語
教學過程中,合理地采用多元的教學方法,多元的教學手段,教學中相互補充, 取長補短,可使教學充滿活力,切實提高教學質量。
參考文獻:
[1]閆慧蘭.“模擬電子技術”多元化教學的探索[J]. 北京:電氣電子教學學報:86-88