時間:2023-02-12 22:38:07
序論:好文章的創(chuàng)作是一個不斷探索和完善的過程,我們?yōu)槟扑]十篇模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)范例,希望它們能助您一臂之力,提升您的閱讀品質(zhì),帶來更深刻的閱讀感受。
作者簡介:許建霞(1975-),女,江西南城人,武漢理工大學(xué)信息學(xué)院,講師。(湖北 武漢 430070)
基金項目:本文系武漢理工大學(xué)教研項目資助:“模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)”輔助教學(xué)平臺研制的研究成果。
中圖分類號:G642.0?????文獻標(biāo)識碼:A?????文章編號:1007-0079(2012)33-0047-02
“模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)”是電氣自動化、電子科學(xué)與技術(shù)、電子信息、通信與信息系統(tǒng)等學(xué)科的基礎(chǔ)課程。為了讓學(xué)生能更好地適應(yīng)新技術(shù)的發(fā)展,掌握模擬電子技術(shù)的基礎(chǔ)知識,有必要加強學(xué)生對“模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)”課程的學(xué)習(xí)。但“模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)”課程所涉及到的電路以及分析方法比較抽象,講解起來非常困難,學(xué)生也普遍反應(yīng)比較難學(xué),素來有“魔鬼模電”之說,[1]在學(xué)習(xí)過程中,常感到比較枯燥,難于理解,影響了學(xué)生對學(xué)習(xí)這門課的興趣,學(xué)習(xí)質(zhì)量也相應(yīng)的下降。為了保證學(xué)生能真正理解其基本概念和方法,為其將來自學(xué)其他內(nèi)容打下基礎(chǔ),這就要求教師在教學(xué)過程中必須采取一定的技巧和方法,將“模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)”的理論知識與Multisim軟件有機結(jié)合起來,利用Multisim強大的電路仿真功能,[2-3]將一些抽象的概念和技術(shù)理論用易于理解的可視化圖形演示給學(xué)生看,有助于學(xué)生對知識點的理解和掌握。
一、豐富課堂教學(xué)手段
為了提高教學(xué)質(zhì)量,提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,激發(fā)他們學(xué)習(xí)的熱情,首先要注重課堂教學(xué)過程設(shè)計的連貫性,上課時,可以以提出問題的方式引入本節(jié)課的教學(xué)內(nèi)容,然后圍繞要解決的問題展開教學(xué),這樣可以讓學(xué)生對本節(jié)課要學(xué)的內(nèi)容有一個清晰的認(rèn)識。其次針對目前“模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)”課程內(nèi)容多,課時不夠的矛盾,在課堂教學(xué)的過程中充分運用多媒體教學(xué)與傳統(tǒng)板書教學(xué)相結(jié)合的方式,對于一些理論推導(dǎo)和典型電路的分析方法等采用板書教學(xué),而對于一些結(jié)構(gòu)較復(fù)雜的電路分析則采用多媒體課件,且多媒體課件要避免照搬教材,在多媒體課件中可以借助動畫來幫助學(xué)生理解抽象的知識點,例如二極管、三極管和場效應(yīng)管的工作原理非常抽象和復(fù)雜,是模電的教學(xué)難點之一,如果利用Flas演示器件內(nèi)部復(fù)雜的載流子微觀運動,有助于學(xué)生理解這類器件的外部特性和主要參數(shù),這樣也充分發(fā)揮了多媒體教學(xué)和傳統(tǒng)板書教學(xué)各自的優(yōu)勢。最后在課堂教學(xué)中引入Multisim軟件仿真,將理論教學(xué)與實驗教學(xué)結(jié)合起來,Multisim9提供了豐富的元件庫,包括電源庫、基本元件庫等,虛擬儀器是電路仿真和設(shè)計必不可少的測量工具,靈活運用各種分析儀器會給電路的仿真和分析帶來方便,Multisim9提供了20種虛擬儀器,[4]包括萬用表、示波器、信號發(fā)生器等,利用Multisim9提供的元件搭建仿真電路,然后用虛擬儀器對電路進行分析,這一過程,如同在真實的實驗室中搭建真實的電路,由于上課時間有限,重點放在演示上,搭建仿真電路的具體過程可作為課后作業(yè)布置給學(xué)生來完成。
二、教學(xué)實例
以講解射極偏置放大電路為例,本章節(jié)內(nèi)容包括溫度對工作點的影響,射極偏置放大電路穩(wěn)定工作點的過程,靜態(tài)工作點分析和交流工作狀況分析,教學(xué)設(shè)計思路如下:
(1)由基本共射放大電路的特點引出射極偏置放大電路。利用Multisim軟件,打開溫度掃描參數(shù)設(shè)計界面,設(shè)置起始溫度和終止溫度,分析溫度對基本共射放大電路靜態(tài)工作點的影響,基本共射放大電路如圖1所示,在溫度分別為26℃和96℃下節(jié)點1、2、3的電壓如圖2所示,從圖2中,學(xué)生可以非常直觀的看出溫度對該放大電路靜態(tài)工作點的影響。
(2)分析溫度對三極管參數(shù)的影響。
(3)給出能夠穩(wěn)定工作點的射極偏置放大電路,如圖3所示,分析各個元件在電路中所起的作用以及講解該電路是如何穩(wěn)定工作點的。
(4)分別從理論上計算靜態(tài)工作點和用Multisim仿真分析靜態(tài)工作點,然后對兩者進行比較,Multisim仿真分析靜態(tài)工作點如圖4所示,與理論值相近。
(5)先從理論上推導(dǎo)分析電壓放大倍數(shù)、輸入電阻和輸出電阻;再用Multisim仿真。仿真結(jié)果如圖5、圖6和圖7所示,在圖5中A通道為輸出波形,B通道為輸入波形,從圖5可以看出放大倍數(shù)約192倍;圖6為輸入電阻的測量,從圖6可計算出輸入電阻約為3.24kΩ;圖7為輸出電阻的測量,從圖7可計算出輸出電阻約為5kΩ。最后對兩者進行比較。
三、課后作業(yè)
多數(shù)教材都配有一定的練習(xí)題,而且有答案,因此很多學(xué)生對教師布置的課后作業(yè)不感興趣,感到很枯燥,容易抄襲答案,這樣背離了教師布置習(xí)題的初衷。為了避免這種現(xiàn)象發(fā)生,布置課后作業(yè)也要求學(xué)生將理論計算與仿真結(jié)合起來分析電路,還可以布置一些思考題來讓學(xué)生思考,例如在講完射極偏置放大電路后,課后可以布置這樣一道題:電路如圖3所示,討論R5分別取0Ω和100Ω時溫度對放大倍數(shù)的影響,學(xué)生通過設(shè)置溫度掃描參數(shù)界面設(shè)置相應(yīng)的參數(shù),進行仿真,得到R5=0Ω節(jié)點6的波形如圖8所示,幅度值較大的為溫度27℃時節(jié)點6的波形,而幅度值較小的為溫度90℃時節(jié)點6的波形,學(xué)生從圖8可以很明顯的看出溫度升高時,交流輸出幅度值減小了,說明放大倍數(shù)的穩(wěn)定性不高。R5=100Ω溫度分別為27℃和90℃時節(jié)點6的波形如圖9所示,學(xué)生從圖9可以看出溫度升高,交流輸出幅度值變化不明顯,說明R5起到穩(wěn)定工作點的作用,也抑制了溫度的變化對放大電路電壓放大倍數(shù)穩(wěn)定性的影響。在整個做作業(yè)的過程中,學(xué)生通過理論計算,搭建仿真電路圖,對原理圖進行仿真,把仿真結(jié)果和理論計算做比較,這樣既加深了學(xué)生對課堂知識的理解,又激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。
四、結(jié)論
要使學(xué)生較好地掌握模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)教材中的許多概念、理論知識,需在合理安排各個章節(jié)內(nèi)容的基礎(chǔ)上,強調(diào)教與學(xué)方法的改進,在授課的過程中,為了合理利用有限的課堂授課時間,電路圖和一些重要的結(jié)論可用多媒體課件顯示;推導(dǎo)過程用板書,這樣可以讓學(xué)生在上課時,有足夠的時間思考和做筆記;對結(jié)果進行驗證,可利用課前準(zhǔn)備好的Multisim文件,或者在PPT中用超鏈接。至于如何具體搭建電路圖和對電路進行仿真,可以讓學(xué)生利用課余時間來完成。利用Multisim輔助教學(xué),可以鞏固學(xué)生對“模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)”理論知識的理解,使學(xué)生對理論知識的理解和實際應(yīng)用技術(shù)的掌握達到事半功倍的效果。
參考文獻:
[1]吳友宇,伍時和,凌玲.模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)[M].北京:清華大學(xué)出版社,2008.
[2]石嘉順.基于Multisim環(huán)境下的電路設(shè)計與仿真[J].計算機仿真,
《模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)》是高校信息類專業(yè)的基礎(chǔ)主干課程,在本科教學(xué)計劃和課程建設(shè)評估中占有重要的地位。當(dāng)前許多高校都是按院系統(tǒng)一招生,學(xué)完專業(yè)基礎(chǔ)課再分專業(yè)方向和選擇專業(yè)模塊,強調(diào)“寬口徑、重基礎(chǔ)”,在這種培養(yǎng)模式下,作為專業(yè)基礎(chǔ)課的《模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)》的教學(xué)就顯得尤為重要。
1 課程現(xiàn)狀及存在的問題
《模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)》是培養(yǎng)電子信息專業(yè)技術(shù)人才的重要基礎(chǔ)課程,它講述電子器件及其應(yīng)用的知識,內(nèi)容經(jīng)歷了從電子管到晶體管到集成電路的發(fā)展過程。近年來,信息技術(shù)發(fā)展迅速,電子信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)已成為國家經(jīng)濟發(fā)展的支柱產(chǎn)業(yè),國家需要大量的電子信息技術(shù)專業(yè)人才。但是在很多高校卻出現(xiàn)了奇怪的現(xiàn)象:近些年,《模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)》課程反而出現(xiàn)了“沒落”的趨勢,青年教師不愿教、學(xué)生不愛學(xué)。近幾年對信息類學(xué)生成績的統(tǒng)計表明,《模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)》課程是不及格人數(shù)最多的科目之一。出現(xiàn)問題的原因,主要有以下兩個方面:
第一,隨著電子和相關(guān)產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展,《模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)》課程所涉及的內(nèi)容發(fā)生了很大的變化。新的專業(yè)發(fā)展不僅要求學(xué)生具備一定的理論基礎(chǔ),而且對學(xué)生的實踐能力和動手能力也提出了更高的要求。但是傳統(tǒng)的教學(xué)內(nèi)容和方法強調(diào)培養(yǎng)研究型的人才,強調(diào)理論,強調(diào)對復(fù)雜的電路原理及物理過程的分析和研究,而對課程的工程應(yīng)用性反映不足,不夠重視實踐,實驗課設(shè)置不盡合理,這些使得《模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)》課程在“教與學(xué)”“學(xué)與應(yīng)用”的環(huán)節(jié)上與現(xiàn)實的要求存在較大的矛盾。例如,學(xué)習(xí)三極管、場效應(yīng)管等器件和各種放大電路時,教師花了很多課時對器件、電路原理進行講述,推導(dǎo)計算公式,學(xué)生感到枯燥、難懂,應(yīng)用能力欠缺。教師反映“難教”,學(xué)生反映“難學(xué)”,有些同學(xué)甚至戲稱這門課為“魔鬼電路(魔電)”,這在很大程度上影響了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動性。
第二,近幾年來,《模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)》的教學(xué)處于尷尬的地位。講過這門課的老師都有這樣的感受:《模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)》這門課不好上。它既需要扎實的理論功底,又需要較豐富的實踐經(jīng)驗,需要教師投入大量時間精力才能上好。但是由于它不屬于信息技術(shù)發(fā)展的前沿課程,科研創(chuàng)新的機會少,學(xué)校投入、重視不足,使任課教師心理出現(xiàn)落差,因此很容易造成教師特別是青年教師不重視教學(xué)工作,不愿投入時間和精力去研究教學(xué)改革,最終導(dǎo)致整體教學(xué)水平出現(xiàn)下滑。
2 教學(xué)模式的改革
課程的教學(xué)改革勢在必行。一方面加強宣傳,使各級管理和教學(xué)人員認(rèn)識到專業(yè)基礎(chǔ)課既是傳授從事本學(xué)科和專業(yè)方向所必備的基本知識,又在人才培養(yǎng)和三類課程體系中起到承前啟后的作用,必須注重專業(yè)基礎(chǔ)課的投入和師資的培養(yǎng)。另一方面必須不斷調(diào)整教學(xué)的內(nèi)容、方法和手段,適應(yīng)信息技術(shù)發(fā)展對人才的需要。
2.1教學(xué)改革
2.1.1 改革傳統(tǒng)教學(xué)方法和手段
根據(jù)專業(yè)發(fā)展重視實踐動手能力的要求,改變傳統(tǒng)教學(xué)強調(diào)理論的“滿堂灌”的做法,授課方式由“單向傳授”轉(zhuǎn)變?yōu)椤岸喾N方式”。例如,開展互動學(xué)習(xí)法,選擇一些章節(jié),組織學(xué)生自學(xué)――演講――討論,最后教師給予總結(jié),完成教學(xué)過程。也可以選擇適當(dāng)章節(jié),采用“實踐――理論――實踐”的方式,由學(xué)生先做實驗,認(rèn)識電路,然后學(xué)理論加深理解,再做實驗進一步提高。除了常規(guī)作業(yè)外,教師可以適時安排2~3次大作業(yè),比如,在學(xué)完二極管、三極管及場效應(yīng)管這三章內(nèi)容之后,設(shè)置若干實用電路,如,二極管構(gòu)成的限幅電路、單相橋式整流電路、共射極放大電路等,并提出使用條件和參數(shù)要求,由學(xué)生分組選題討論設(shè)計。最后,教師可以安排專門時間,由每組派出代表,講解設(shè)計過程,通過MULTISIM或PSPICE軟件驗證設(shè)計結(jié)果。這樣,有助于培養(yǎng)學(xué)生將理論知識運用到實踐中的能力。
在教學(xué)手段上,采用多媒體的教學(xué)方式和傳統(tǒng)的教學(xué)方法相結(jié)合。多媒體教學(xué)是近幾年來各高校高度提倡的教學(xué)手段之一,它具有傳播信息量大、圖文并茂、形象直觀的特點,在《模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)》課程中使用多媒體教學(xué),可以節(jié)省時間,對電路的講解也更清晰。然而傳統(tǒng)的教學(xué)方法也不能完全拋棄,它可以使學(xué)生有更多的時間思考、消化所學(xué)內(nèi)容。據(jù)測算,完全使用多媒體進行教學(xué),可以在兩個課時內(nèi)完成傳統(tǒng)教學(xué)三個課時的內(nèi)容。因此,教師可以根據(jù)學(xué)生的具體情況,選擇合適的課時比例,靈活使用這兩種教學(xué)方法,以期達到良好的教學(xué)效果。
2.1.2 教學(xué)內(nèi)容的改革
近幾年來,電子技術(shù)進入了飛速發(fā)展的時期,集成化代表著電子技術(shù)的發(fā)展方向。電子技術(shù)的教學(xué)必須體現(xiàn)這一方向,以集成為主,拓寬更新教學(xué)內(nèi)容。對不符合集成發(fā)展方向的傳統(tǒng)電路及其分析方法,如,對于變壓器耦合電路工作點的靜態(tài)及動態(tài)圖解法、差分式放大電路參數(shù)的計算等應(yīng)進行精簡,而對基本放大電路、負(fù)反饋概念及穩(wěn)定性內(nèi)容應(yīng)加強。同時,在教學(xué)中,教師應(yīng)著重闡明基本電路的原理、功能及主要參數(shù),尤其要給出電路的應(yīng)用實例。
在課程的定位上應(yīng)當(dāng)明確,《模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)》課程的重點不是理論問題而是應(yīng)用問題,強調(diào)實踐應(yīng)用和電子設(shè)計能力。《模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)》采用“近似模型”,強調(diào)“工程性”和“近似估算”。因此《模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)》的教與學(xué),應(yīng)當(dāng)采取“避虛(純理論)就實(實際應(yīng)用)”的策略,要強調(diào)物理概念,不要陷入盲目的公式推導(dǎo)而成為講數(shù)學(xué),有關(guān)理論只要“夠用即可”,這是課程性質(zhì)所決定的。
2.1.3 實驗課改革
實踐教學(xué)是《模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)》課程教學(xué)的重要組成部分,但是長期以來實驗教學(xué)一直作為輔助環(huán)節(jié)從屬于理論教學(xué),受到課時和硬件條件的限制,使實驗課的設(shè)置不盡合理,實驗的作用得不到充分發(fā)揮。許多實驗課變成了走過場,有些學(xué)生做了一學(xué)期的實驗后仍不認(rèn)識器件,不了解器件參數(shù)。因此,實驗課改革的目標(biāo)就是要使學(xué)生真正參與到實驗中來,通過實驗提高動手操作能力。實驗的改革主要從以下兩個方面著手。
2.1.3.1 改革實驗內(nèi)容
第一,設(shè)置入門實驗課時,激發(fā)學(xué)生對實驗的興趣。
在學(xué)生學(xué)習(xí)《模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)》課程的第一周,開設(shè)2課時的教學(xué)實習(xí),采用直觀教學(xué)方法和手段,準(zhǔn)備好各種電子元器件、歷屆制作的電子作品,例如,音樂賀卡、搶答器、數(shù)字電子表等,讓學(xué)生零距離接觸、觀看和測試,讓學(xué)生充分感受電子產(chǎn)品并非高不可攀,它就在我們即將學(xué)習(xí)的知識中,消除學(xué)生對電子電路設(shè)計的陌生感和神秘感,激發(fā)學(xué)生對實驗課程的興趣。
第二,設(shè)立驗證性實驗、設(shè)計性實驗、綜合設(shè)計性實驗等多層次的實驗?zāi)J健?/p>
《模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)》的實驗教學(xué)模式可設(shè)置為如下的三個層次:第一,驗證性實驗。實驗內(nèi)容主要是對所學(xué)理論的驗證,目的是加深學(xué)生對電子技術(shù)基本理論的理解,比如,晶體管共射極放大電路實驗,通過實驗學(xué)生就會加深對靜態(tài)工作點對放大器性能影響、電壓放大倍數(shù)、輸入電阻、輸出電阻等概念的理解。但此類實驗由于缺乏主動性與創(chuàng)造性,所占比例不宜過大。但是,目前90%的實驗都屬于此類。第二,設(shè)計性實驗。需要學(xué)生根據(jù)實驗要求,先設(shè)計電路,然后選用器件完成應(yīng)用電路,目的是培養(yǎng)學(xué)生的設(shè)計、裝調(diào)與測試電路的能力。實驗內(nèi)容可由易到難,比如,可以結(jié)合理論課的大作業(yè),從設(shè)計二極管的相關(guān)電路開始,循序漸進。在學(xué)完運算電路和功率放大電路后,就可以讓學(xué)生設(shè)計卡拉OK音響電路,學(xué)生通過麥克風(fēng)輸入聲音,加法電路混合聲音、再由功率放大電路輸出聲音,將三部分的內(nèi)容結(jié)合在一起完成設(shè)計。這類實驗的設(shè)置能使學(xué)生的應(yīng)用能力及動手能力大大增強,因此,這是實驗課內(nèi)容改革需要重點關(guān)注的部分。第三,綜合設(shè)計性實驗。實驗內(nèi)容是以模擬電子電路為主,利用跨學(xué)科知識、器件進行綜合性系統(tǒng)的設(shè)計的實驗,這類實驗要求學(xué)生具有較高的綜合能力和創(chuàng)新能力,難度較大,因此,選擇實驗內(nèi)容時可適當(dāng)考慮,有條件的情況下可考慮設(shè)置成課程設(shè)計內(nèi)容。這三類實驗的比例以4:3:1為宜。
2.1.3.2 建立開放的實驗室
《模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)》的實驗課程一般設(shè)置8個實驗,每個實驗2個學(xué)時。但從實驗效果來看,由于學(xué)生水平參差不齊,有創(chuàng)意的學(xué)生感覺時間不夠用或自己的設(shè)計想法沒有機會實踐,而實驗教師則感到學(xué)生多,壓力大。每次實驗結(jié)束,學(xué)生意猶未盡而教師筋疲力盡。因此,建立一個開放的實驗室是解決當(dāng)前遇到的問題最好的辦法。實驗室除了在規(guī)定的時間段內(nèi)承擔(dān)計劃內(nèi)的實驗外,其他時間向所有學(xué)生開放。實驗室提供必要的軟件,如PSPICE、PROTEL、MUILTISIM、MAXPLUS2等以及一些基本的電子元器件,安排相關(guān)的教師進行指導(dǎo)。學(xué)生可根據(jù)自己的時間、興趣進行預(yù)約,實驗內(nèi)容既可以是實驗課內(nèi)容的深化,也可以進行創(chuàng)新設(shè)計。
3 結(jié)語
《模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)》是信息類專業(yè)一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課程,隨著電子技術(shù)的發(fā)展,《模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)》課程中的基本器件、內(nèi)容體系、實驗方法、設(shè)計手段也在不斷發(fā)展更新,這就要求教師不斷更新與改進教學(xué)的內(nèi)容、方法和手段,使學(xué)生“學(xué)能懂”“學(xué)能用”,充分發(fā)揮教育優(yōu)勢,培養(yǎng)高素質(zhì)、創(chuàng)新性的人才。
參考文獻:
關(guān)鍵詞:
非電專業(yè);電子技術(shù);教學(xué)內(nèi)容;教學(xué)方法
應(yīng)用型人才所具備的特征是有較強地實際動手能力,具備創(chuàng)造性地運用專業(yè)知識和技能解決該專業(yè)領(lǐng)域?qū)嶋H問題的能力。目前社會對這種人才有著廣泛地需求,在社會工業(yè)化乃至信息化的過程中,社會對這種人才的需求占較大比重,而培養(yǎng)各專業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用型人才應(yīng)該是高校的首要任務(wù)及人才培養(yǎng)目標(biāo)。這類人才的培養(yǎng)往往需要一個復(fù)雜的過程,而這個過程中最基本的單元就是課程的建設(shè),強化核心課程模塊建設(shè),優(yōu)化應(yīng)用型人才培養(yǎng)的課程結(jié)構(gòu)體系是各高校培養(yǎng)應(yīng)用型人才的必要環(huán)節(jié)。作為課程直接講授者的一線教師,深化課程建設(shè)和改革是首要任務(wù)。模擬電子技術(shù)是理工類專業(yè)一門關(guān)鍵的專業(yè)基礎(chǔ)課,學(xué)生對其掌握程度直接影響后續(xù)相關(guān)專業(yè)課、實踐類課程的學(xué)習(xí)及至將來的考研及就業(yè)。模擬電子技術(shù)是實踐性較強的專業(yè)基礎(chǔ)課程,從目前應(yīng)用的教學(xué)大綱、現(xiàn)有教材及該校的課堂教學(xué)中,發(fā)現(xiàn)課程存在諸如課程內(nèi)容跟不上電子行業(yè)發(fā)展、教學(xué)方法單一、基于實驗箱進行驗證性實驗無法鍛煉動手能力及考核環(huán)節(jié)缺乏有效的過程性評價等問題,這些問題是類似專業(yè)基礎(chǔ)課程的共性問題。課題組結(jié)合多年教學(xué)經(jīng)驗并經(jīng)過廣泛調(diào)研和交流討論,在教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法與手段、實踐教學(xué)環(huán)節(jié)三方面進行了探討。
1教學(xué)內(nèi)容調(diào)整
模擬電子技術(shù)課程的特點是知識點多,學(xué)生除掌握大量的新概念外,還要掌握電子電路的分析方法及一些電子器件,繁瑣的內(nèi)容極易導(dǎo)致學(xué)生失去興趣,影響學(xué)習(xí)效果。另外,該校模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)課程選用教材為康華光版《電子技術(shù)基礎(chǔ)》的模擬部分,該教材的特點是知識面特別全面,除基本內(nèi)容之外,還編有較為深入的內(nèi)容,在第一章的最后一節(jié)對應(yīng)有PSPICE仿真例題,這些例題是教材理論內(nèi)容外需要更全面地分析或是設(shè)計來實現(xiàn)的,有利于學(xué)生開拓思路。隨著現(xiàn)代電子技術(shù)發(fā)展,金屬-氧化物-半導(dǎo)體場效應(yīng)管已取代雙極結(jié)型晶體管成為集成電路的主流。教材中相應(yīng)增加了例如砷化鎵場效應(yīng)管(MSFET)、VMOS功率器件等。教材本身內(nèi)容及先進性是足夠人才培養(yǎng)知識體系構(gòu)建的,問題是課程沿用的教學(xué)大綱基本沒有變動,教學(xué)內(nèi)容仍以傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)體系為主,體現(xiàn)電子技術(shù)先進性的章節(jié)往往是被刪掉了,不夠重視應(yīng)用和實踐內(nèi)容。針對這些問題,構(gòu)建模塊化的教學(xué)內(nèi)容體系更有利于學(xué)生對該課程的學(xué)習(xí)。緒論作為課程導(dǎo)學(xué)模塊,為后讀各章的學(xué)習(xí)提供引導(dǎo)性的背景知識。半導(dǎo)體二極管、雙極結(jié)型三極管及場效應(yīng)管作為半導(dǎo)體器件模塊,基本放大電路的分析方法為一模塊。這其中適當(dāng)調(diào)整教學(xué)內(nèi)容,適當(dāng)刪減原來以晶體管為主的電路,增加場效應(yīng)管組成電路的教學(xué)內(nèi)容,體現(xiàn)電子技術(shù)的先進性和實用性。集成電路基礎(chǔ)及反饋技術(shù)(包括集成運放的應(yīng)用)為第三個模塊,集成器件相較于分立元件電路比優(yōu)勢更為突出,也更接近實際應(yīng)用。這一模塊的教學(xué)重點內(nèi)容應(yīng)適當(dāng)由原來偏重于分立元件電路,向集成電路相關(guān)芯片介紹,集成電路參數(shù)測試及典型應(yīng)用電路分析等偏重。第五模塊則為實用模擬電子電路,包括信號處理及產(chǎn)生電路、直流穩(wěn)壓電源等。這一模塊內(nèi)容往往是教材中的最后章節(jié),以往的教學(xué)中大都將其作為一般內(nèi)容講解。以應(yīng)用型人才培養(yǎng)為目標(biāo),這一模塊內(nèi)容恰恰是最接近電子技術(shù)實際應(yīng)用的章節(jié),應(yīng)調(diào)整為重點講解內(nèi)容。
2教學(xué)方式改革
2.1融合多種教學(xué)方法,改變單一的“講授式”教學(xué)經(jīng)調(diào)研,大多高校的模擬電子技術(shù)課程都仍以講授式為主,即教師按部就班地按照教學(xué)大綱規(guī)定內(nèi)容依次講授,學(xué)生則被動接受。以現(xiàn)有的教學(xué)條件及學(xué)生知識接受程度不同的情況來看,完成摒棄講授式教學(xué)是不可能的,解決辦法當(dāng)是教師以講授為基礎(chǔ),提煉多種教學(xué)方法,針對不同教學(xué)內(nèi)容進行分析,確定哪些內(nèi)容適合講授,哪些教學(xué)內(nèi)容適合引導(dǎo)學(xué)生探究思考,哪些內(nèi)容適合展開討論等。針對不同教學(xué)內(nèi)容,以課程組為單位,教師集體備課,共同交流討論,同一界學(xué)生中的不同班級可進行多種教學(xué)方法的嘗試。最終目的是以應(yīng)用型人才培養(yǎng)為導(dǎo)向,以調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)主動性為目的,探討出師生得以互動的課堂教學(xué)模式,激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。例如:常用的“項目驅(qū)動”教學(xué)法很適用于模擬電子技術(shù)教學(xué)。如要求學(xué)生設(shè)計一個指定參數(shù)指標(biāo)的直流穩(wěn)壓電源的過程中,學(xué)生可將電源的組成、工作原理、質(zhì)量指標(biāo)計算等理論的知識點研究一遍,相較直接講授式教學(xué)效應(yīng)更好。
2.2充分利用多媒體教學(xué)手段,提高教學(xué)質(zhì)量多媒體課件信息量大,無需教師花費時間在黑板上畫電路圖,在模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)教學(xué)中得到了普遍采用。多數(shù)教材配套有多媒體課件,在使用之前一定要根據(jù)不同專業(yè)學(xué)生的教學(xué)大綱修改及完善課件。在使用課件教學(xué)時,易出現(xiàn)完全摒棄板書、教學(xué)節(jié)奏過快,導(dǎo)致學(xué)生無法做課堂筆記甚至跟不上教學(xué)進度的現(xiàn)象。經(jīng)課程組多年教學(xué)經(jīng)驗,采用傳統(tǒng)板書和多媒體課件相結(jié)合的方式更利于學(xué)生的理解。例如:基本放大電路的圖解分析法,輸入輸出特性曲線可在PPT中顯示,相對應(yīng)的特性曲線方程及工作點Q的相關(guān)推導(dǎo)可在黑板上一步步給學(xué)生推導(dǎo)。
2.3利用網(wǎng)絡(luò)資源,推行網(wǎng)絡(luò)課程建設(shè)隨著高校的不斷擴招,師生比例不斷提高,多數(shù)高校存在教學(xué)資源缺少的問題。為了減輕教師的授課壓力,保證教學(xué)質(zhì)量,同時也滿足不同層次學(xué)生的學(xué)習(xí)要求,課程組開發(fā)了該課程的網(wǎng)絡(luò)課程平臺。網(wǎng)絡(luò)使教師教和學(xué)生學(xué)的活動產(chǎn)生了時空的分離,教師可以不再是直接的教育者,教育目標(biāo)和教學(xué)活動可通過網(wǎng)絡(luò)課程來實現(xiàn)。課程組在建設(shè)網(wǎng)絡(luò)課程過程中,以應(yīng)用型人才培養(yǎng)為目標(biāo),除具有課程應(yīng)該具備的基本的教學(xué)大綱、多媒體課件、電子教案、教學(xué)錄像等教學(xué)資源外,另建設(shè)了案例教學(xué)欄目。其采用FLASH格式,是根據(jù)該學(xué)科的特點,制作的幾個具有針對性的典型案例。例如:其中一個肌電假肢的案例,是一個典型的測控系統(tǒng),可檢測神經(jīng),控制執(zhí)行機構(gòu),引起學(xué)生極大地興趣。此案例與低頻電子線路課程中的小信號放大電路及功率放大電路等知識點均相關(guān),是其典型的應(yīng)用。案例教學(xué)既提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,又可在興趣中學(xué)習(xí)課程相關(guān)知識點。
3實踐環(huán)節(jié)改革
通過有效地實踐教學(xué)手段,可使學(xué)生獲得電子技術(shù)方面的基本知識和基本技能,并運用所學(xué)理論來分析和解決實際問題,提高實踐動手能力。課程將對應(yīng)實驗課分為三個層次:第一層為基礎(chǔ)性驗證性實驗,是以驗證模擬電子技術(shù)有關(guān)理論為目的。第二個層次是提高性實驗,主要是根據(jù)給定實驗電路,由學(xué)生自行選擇測試儀器,完成規(guī)定電路性能測試任務(wù)。第三個層次是綜合性和設(shè)計性實驗,學(xué)生根據(jù)給定設(shè)計任務(wù)指標(biāo)及要求,自行設(shè)計實驗電路圖,選擇合適元器件并組裝實驗電路,擬定調(diào)試及測量方法,這個層次的實驗,可培養(yǎng)學(xué)生運用所學(xué)知識解決實際問題能力。在實驗教學(xué)過程中,強調(diào)以實驗操作為主,實驗理論教學(xué)為輔。圍繞和配合各階段實驗的教學(xué)內(nèi)容和要點,進行必要的和基本的實驗理論教學(xué)??刹捎谩岸嗝襟w教學(xué)”“虛擬實驗”等多種手段,以提高實驗教學(xué)效果。貫徹因材施教的原則,對不同程度的學(xué)生提出不同的要求。在完成規(guī)定的基本實驗內(nèi)容后,允許程度較好地學(xué)生選做加做某些實驗內(nèi)容。
4結(jié)語
該文以應(yīng)用型人才培養(yǎng)為導(dǎo)向,以模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)課程教學(xué)為例,針對課程現(xiàn)存教學(xué)問題,結(jié)合課程組多年教學(xué)經(jīng)驗,從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法及實踐教學(xué)環(huán)節(jié)三方面對模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)課程的教學(xué)改革進行了研究。提出的一些措施若能有效改善這些教學(xué)問題,那么這一套應(yīng)用型人才培養(yǎng)模式中的課程改革方式即可推廣到任何相關(guān)課程的教學(xué)實踐中去。
參考文獻
[1]李旭瓊,韋保林,段吉海.應(yīng)用型本科模擬電子技術(shù)課程改革與實踐[J].中國教育技術(shù)裝備,2014(2):132-134.
[2]劉微,苗壯.應(yīng)用型本科院?!赌M電子技術(shù)》教學(xué)改革探索[J].赤峰學(xué)院學(xué)報:科學(xué)教育版,2011(7):196-197.
[3]劉士興,張章,魯迎春,等“.模擬電子技術(shù)”教學(xué)模式改革與探索[J].教育教學(xué)論壇,2015(3):89-90.
[4]李成,張靜“.大電類”模式下通信人才培養(yǎng)模式及教學(xué)方法改革研究[J].中國電力裝備,2014(30):15-16.
0.引言
《模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)》是電子、電力工程、通信、計算機等工科專業(yè)的一門理論性和實踐性都很強的技術(shù)基礎(chǔ)課;它是研究各種半導(dǎo)體器件的性能、電路及其應(yīng)用的學(xué)科。該課程對后續(xù)課程的學(xué)習(xí)有著很重要的作用,學(xué)生對該課程的掌握程度直接影響著后續(xù)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)。但該課程內(nèi)容多、理論比較抽象,學(xué)生對定義和概念等理解困難;而實踐性又較強,學(xué)生感覺理論學(xué)習(xí)很吃力,實踐時感到無從下手,就是在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下做出了實驗結(jié)果,也對實驗結(jié)果不能作出合理、準(zhǔn)確的評價,因此學(xué)生都感到該課程難學(xué),學(xué)習(xí)效果不夠理想。如何讓學(xué)生在有限的學(xué)時內(nèi)學(xué)好該門課程,并提高學(xué)生的實際動手能力,是每一位《模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)》課程教師要探索的問題。
1. 提高教師自身專業(yè)素質(zhì)
要想上好課,教師本身就是重要的因素。在電子技術(shù)日新月異的形勢下,為了培養(yǎng)面向21世紀(jì)的電子技術(shù)人才,使之更符合電子信息時代的要求,承擔(dān)教學(xué)任務(wù)的教師必須能跟上時代的步伐,深造、加強專業(yè)學(xué)習(xí)、提高自身實踐能力,能夠站在學(xué)科發(fā)展的前沿,能夠根據(jù)電子科技的發(fā)展用最新的專業(yè)知識武裝自己,努力成為一名“復(fù)合型”、“雙師型”教師。教師對電子專業(yè)知識的學(xué)習(xí)絕不可能一勞永逸。
電子專業(yè)教師只有具備了過硬的理論與實踐技術(shù),做到理論與實踐相結(jié)合,才能更好地組織《模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)》課程的教學(xué)。才能做到在課堂上教有所長,引導(dǎo)有方。電子專業(yè)教師應(yīng)積極參與社會實踐,電子行業(yè)發(fā)展迅猛,新型元器件、新型大型集成電路不斷涌現(xiàn),新型電子儀器設(shè)備不斷更新,向更深層次、更高技術(shù)含量領(lǐng)域發(fā)展。電子專業(yè)教師為了及時地掌握這些新技術(shù),必須積極參與社會實踐;必須深入研究機構(gòu)、生產(chǎn)研發(fā)部門進行實踐學(xué)習(xí),這樣才能做到在實驗室里指導(dǎo)學(xué)生時,處事不亂、胸有成竹。
2. 合理安排教學(xué)內(nèi)容,提高教學(xué)效率
隨著現(xiàn)代電子科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展,一些電子器件也在發(fā)生著巨大的變化,一些集成電路的規(guī)模不斷擴大,功能不斷提高,為了跟上時代的步伐,《模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)》課程的內(nèi)容也在不斷地更新、變化;而每所高校對該課程設(shè)定的課時是有限的;因此,教師應(yīng)根據(jù)電子科技的發(fā)展現(xiàn)狀和各專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)合理優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容,強化定性分析,淡化定量推導(dǎo);強調(diào)估算,淡化精算,適當(dāng)引入最新科技成果。
《模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)》教材大部分比較厚、章節(jié)多,學(xué)生一般對厚重的書籍比較畏懼,因此,一定要上好緒論課。上緒論課時教師應(yīng)該簡要地講清課程的整體結(jié)構(gòu),讓學(xué)生明白該門課程的主干,明白在該門課程里要學(xué)些什么內(nèi)容,學(xué)生在有了整體把握后,會打消自己的畏懼情緒,為以后的學(xué)習(xí)打下一個好的基礎(chǔ)??茖W(xué)安排教學(xué)順序,循序漸進,力求所教內(nèi)容學(xué)生能學(xué)以致用。
3. 注重教學(xué)方法,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣
3.1 教學(xué)中多運用對比、比喻方法,化難為易
在進行概念的教學(xué)時,恰當(dāng)?shù)剡\用對比、比喻的方法,能使枯燥的知識變得更加形象有趣,深奧的理論變得更形象,抽象的概念變的更具體,有助于培養(yǎng)學(xué)生的思維能力和想象能力,提高了記憶效果和教學(xué)效果。例如:講解直流耦合放大電路的零點漂移現(xiàn)象時,可借助于做電路實驗的經(jīng)驗,在測量電流或電壓時,如果對電流表或電壓表沒有進行零點較正的話,則當(dāng)沒有輸入電流或電壓時,電流表或電壓表也會顯示非零的數(shù)據(jù),這就相當(dāng)于零點漂移現(xiàn)象,易于學(xué)生理解零點漂移現(xiàn)象及其危害。講解放大電路的靜態(tài)工作點這一概念時,首先應(yīng)講明放大電路的工作原理,要使放大電路不失真地放大輸入信號,電路必須工作于合適的靜態(tài)工作點。為了讓學(xué)生真正理解靜態(tài)工作點的意義??膳c蕩秋千進行類比。蕩秋千時,繩子距地面的高度必須合適,過低秋千會觸地,過高則游戲著不方便上得去。又譬如:求放大電路輸出電阻時,學(xué)生容易將負(fù)載電阻算進去,也可借助一個類比加強理解,輸出電阻是放大電路的一個性能指標(biāo),好比體重是人的一個指標(biāo)一樣,把學(xué)生的書包類比為負(fù)載電阻,測體重時肯定不應(yīng)該背上書包測,這樣學(xué)生以后再犯同樣錯誤的可能性就大大減小了。
3.2 .加強理論聯(lián)系實際,增強學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣
興趣是最好的老師,教師要想激發(fā)并培養(yǎng)學(xué)生對該門課程的興趣,必須使學(xué)生充分了解學(xué)習(xí)該門課程的意義和價值。在教學(xué)過程當(dāng)中,應(yīng)適當(dāng)多舉一些實際應(yīng)用,提高教學(xué)效率、激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。
教學(xué)中應(yīng)從基本應(yīng)用實例出發(fā),由實際問題提出要學(xué)習(xí)的相關(guān)理論,可以在課堂上充分介紹一些學(xué)生感興趣的熱門技術(shù),讓學(xué)生了解模擬電子技術(shù)在自己的專業(yè)領(lǐng)域里的應(yīng)用前景。比如,在數(shù)字通信領(lǐng)域,數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器的高精度,大帶寬設(shè)計;在無線領(lǐng)域,高頻、抗干擾等設(shè)計都與“模擬電子技術(shù)”有關(guān),這樣既可激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,又可開闊學(xué)生的視野。
3.3.合理、綜合使用現(xiàn)代教學(xué)手段
在科技高度發(fā)展的今天,課堂教學(xué)已不再是“粉筆+黑板”的傳統(tǒng)模式,電教手段已廣泛地應(yīng)用于課堂教學(xué),有效地利用現(xiàn)代電教手段,可使教學(xué)變得生動和靈活,可以大大地縮短板書、板畫時間,加大課堂信息量。傳統(tǒng)的模式雖然手段較單一,但講授節(jié)奏流暢,學(xué)生思維連貫,教師能夠更好地根據(jù)學(xué)生的反饋信息及時調(diào)整自己的教學(xué)思路和方法。所以,綜合使用多媒體與傳統(tǒng)教學(xué)手段,可以做到優(yōu)勢互補,進一步提高教學(xué)效果。
對一些理論的推導(dǎo)可采用板書方法,這樣學(xué)生好有時間思考、做筆記。對于結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜的大規(guī)模集成電路、交直流負(fù)載線的畫法、圖解分析法等,則可充分發(fā)揮多媒體課件快捷、方便的優(yōu)勢,利用事先設(shè)計好的多媒體課件進行教學(xué),這樣就避免了現(xiàn)場作圖既浪費時間又不夠準(zhǔn)確、科學(xué)的弊端。
另外,對一些較難理解的物理過程,應(yīng)當(dāng)通過形象化的FLASH動畫來輔助理解。例如,F(xiàn)ET的溝道變化過程、BJT內(nèi)部的載流子輸運過程是教學(xué)中的難點,如果采用FLASH動畫來演示發(fā)射區(qū)注入到基區(qū)的載流子變化,學(xué)生就能輕松、形象地理解這些抽象的 物理過程。
模擬電子技術(shù)教學(xué)過程中需要在講解電路理論的基礎(chǔ)上,進行實際電路的設(shè)計與實現(xiàn)。因此理論課堂上也必須講解實際電路的設(shè)計與應(yīng)用。在這方面,可通過“先仿真,后實驗”的方式進行。在講解單元電路時,可采用Multisim、Proteus等電路軟件進行模擬仿真。通過仿真學(xué)生不但能加強學(xué)生對基礎(chǔ)電路的理解,而且仿真也是學(xué)生進行創(chuàng)新性電路設(shè)計的手段。同樣,學(xué)生也可通過仿真對簡單的電子技術(shù)實驗進行預(yù)習(xí)。這樣在實驗的過程中,學(xué)生可更熟練地完成電路的安裝及調(diào)試,學(xué)習(xí)的主動性就提高了。
4.建立一個多層次、立體化的實驗教學(xué)體系
《模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)》課程的理論性和實踐性都很強,在《模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)》課程中,實驗教學(xué)的內(nèi)容如果設(shè)置不科學(xué)、教學(xué)方法如果不合理,將會影響學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、使學(xué)生的學(xué)習(xí)效果大打折扣,難免使實驗教學(xué)流于形式,收不到預(yù)想的效果。
4.1 合理安排實驗教學(xué)內(nèi)容
《電子技術(shù)基礎(chǔ)》實驗的主要目的是,讓學(xué)生掌握做基本的與電子技術(shù)相關(guān)的知識,能夠根據(jù)所學(xué)的理論知識來解決實際問題?!赌M電子技術(shù)》實踐課程除應(yīng)包含不同層次、不同訓(xùn)練目標(biāo)、不同特點的教學(xué)內(nèi)容外,還應(yīng)該包含儀器使用訓(xùn)練和工程實踐常識等,通過實驗型實驗加強學(xué)生的基本實驗技能。但只有驗證型實驗是遠遠不夠的,在確保驗證性實驗質(zhì)量的同時,增大設(shè)計性、綜合性的實驗內(nèi)容;由此來激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,并提高學(xué)生的實踐動手能力,加強學(xué)生對理論知識的靈活運用。
4.2 利用EDA技術(shù)開設(shè)設(shè)計型和綜合型實驗
通信、電子電工類專業(yè)的學(xué)生,除了開設(shè)有電子技術(shù)課程外,一般還開設(shè)了EDA課程,為了提高學(xué)生對EDA的應(yīng)用能力,同時也為了加強學(xué)生對模擬電子技術(shù)課程的學(xué)習(xí),可讓學(xué)生利用EDA技術(shù)進行設(shè)計型和綜合型實驗。教師給出一定的設(shè)計任務(wù)和原理,引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合計算機仿真軟件,利用EDA技術(shù),獨立完成電子電路的設(shè)計、組裝和調(diào)試,在實驗中培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力。當(dāng)學(xué)生在實驗過程中碰到各種問題時,指導(dǎo)教師只能引導(dǎo)學(xué)生去解決,絕不能代為解決,應(yīng)做到“與其授人以魚,不如授人以漁”。
開放實驗室,鼓勵學(xué)生自行進行一些有關(guān)電子電路的探究工作,鼓勵學(xué)生積極參加各級各類電子設(shè)計競賽活動,充分展現(xiàn)出學(xué)生內(nèi)在的學(xué)習(xí)活動和創(chuàng)造力。
5. 結(jié)束語
《模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)》課程內(nèi)容繁多,具有較強的理論性和實踐性,學(xué)生學(xué)習(xí)的難度較大。本文對《模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)》的教學(xué)、教改進行了研究。在教學(xué)過程中,任課教師應(yīng)努力提高自身專業(yè)素質(zhì),掌握專業(yè)的前沿知識;優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容,合理采用各種現(xiàn)代教學(xué)手段,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,才能收到良好的教學(xué)效果??傊?,教學(xué)過程是一個復(fù)雜、多變、靈活的過程,要讓學(xué)生在有限的時間內(nèi)獲取更多有用的知識,需要教師在長期的教學(xué)實踐活動中不斷地探索和研究。
參考文獻:
[1].康華光.《模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)》.北京:高等教育出版社,1999,6
作者簡介:劉浩(1977-),男,四川達州人,東華大學(xué)信息學(xué)院,副教授;任立紅(1966-),女,內(nèi)蒙古赤峰人,東華大學(xué)信息學(xué)院,副教授。(上?!?01620)
基金項目:本文系2012年度上海市教委重點課程項目(項目編號:901-07-010155)的研究成果。
中圖分類號:G642.0?????文獻標(biāo)識碼:A?????文章編號:1007-0079(2012)35-0052-02
以培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力為基本出發(fā)點,研究型教學(xué)是與國家創(chuàng)新體系和高等教育改革高度契合的一種現(xiàn)代教學(xué)模式。實施研究型教學(xué)是我國創(chuàng)建高水平大學(xué)的重要路徑和改革方向。[1]創(chuàng)新能力是不僅關(guān)注知識結(jié)論本身,還要探究其背景、概念、方法、局限性等,善于發(fā)現(xiàn)問題、研究問題,注重逆向思辨的綜合能力。[2]研究型教學(xué)模式已成為當(dāng)前重點高校教學(xué)改革亟待解決的深層次問題。“模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)”是電類本科專業(yè)一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課,是學(xué)好后續(xù)專業(yè)課的前提,在電類學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)中具有承上啟下的重要作用。[3]近年來,在學(xué)?!胺€(wěn)量提質(zhì)”的新目標(biāo)下,筆者結(jié)合“模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)”課程特點及我校信息學(xué)院的實際情況,從教改思路、內(nèi)容體系、教學(xué)方法、實踐環(huán)節(jié)等方面對研究型教學(xué)改革進行了有益的探索和實踐,取得了一定的成果。
一、教改的基本思路
一方面,“模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)”課程具有較強的工程性和實踐性。這一特點打破了學(xué)生習(xí)慣于數(shù)學(xué)分析的思維模式,教師應(yīng)通過啟發(fā)式和討論式教學(xué)方法培養(yǎng)學(xué)生面向應(yīng)用的創(chuàng)新意識。另一方面,電子學(xué)科發(fā)展迅速,該課程應(yīng)與現(xiàn)代教育技術(shù)充分結(jié)合,從發(fā)展的角度更新課程內(nèi)容體系,并適當(dāng)通過雙語教學(xué)吸收國外先進的教學(xué)成果。因此,該課程確立了“夯實經(jīng)典,面向發(fā)展,注重實踐,促進創(chuàng)新”的教改思路,堅持理論性、工程性和前沿性并重的原則,在教學(xué)中實現(xiàn)線性與非線性、理論解析與工程方法、基礎(chǔ)理論與前沿應(yīng)用、元件與系統(tǒng)的辯證統(tǒng)一,并推進以創(chuàng)新能力培養(yǎng)為目標(biāo)的多元化考核方式。教師以“元器件基礎(chǔ)電路電路系統(tǒng)”為主線,從設(shè)計的角度講授某一電路的獲得過程,引導(dǎo)學(xué)生站在系統(tǒng)的高度解析電路及其局限性,并獲得重新構(gòu)造電路的思路。課程教學(xué)將發(fā)現(xiàn)問題放在更重要的地位,并用研究的方法解決問題,從而培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識和能力。
二、課程內(nèi)容體系的更新
“模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)”課程需要在有限的學(xué)時內(nèi)(理論教學(xué)64學(xué)時,實驗20學(xué)時)使學(xué)生獲得電子技術(shù)方面的基本理論、基本知識和基本技能。新修訂的課程內(nèi)容體系更加注重理論教學(xué)與實踐教學(xué)的銜接,在保證經(jīng)典理論的基礎(chǔ)上重點講授集成運放組成的各種信號運算、信號處理和信號產(chǎn)生電路,并延伸到模擬集成電路和模數(shù)混合系統(tǒng)等內(nèi)容,培養(yǎng)學(xué)生系統(tǒng)級的分析與設(shè)計能力。理論教學(xué)應(yīng)簡化器件內(nèi)部機理的介紹,弱化缺乏工程背景的解題技巧及公式記憶,強化器件的組合應(yīng)用與接口擴展機制,加強主流新技術(shù)的探討;實踐教學(xué)應(yīng)重點引入研究型和設(shè)計型實踐教學(xué)環(huán)節(jié),為此出版了課程配套的“十一五”規(guī)劃實驗教材《電子技術(shù)實驗與模擬電子技術(shù)課程設(shè)計》。目前,多媒體教學(xué)和電子設(shè)計自動化(EDA)的發(fā)展使得教學(xué)輔助軟件能夠融入課堂,為學(xué)生豐富的探索和實踐提供了現(xiàn)代化手段。適用于該課程的研究型教學(xué)輔助軟件包括EDA仿真軟件Multisim、Proteus和工程計算軟件Matlab、MathCAD。[4]在此基礎(chǔ)上,筆者將EDA仿真作為理論課的工具及學(xué)生進行硬件實驗的前提,建立了“理論·仿真·硬件”相互融合的教學(xué)模式,以保證研究型教學(xué)落到實處。
三、教學(xué)方法與教學(xué)手段的改進
1.通過網(wǎng)絡(luò)輔助教學(xué)平善課程體系
隨著信息技術(shù)的發(fā)展,世界各國高校都在大力開展網(wǎng)絡(luò)化教學(xué)應(yīng)用,然而海量的數(shù)字化資源會使學(xué)生感到無所適從。為此,筆者通過網(wǎng)絡(luò)輔助教學(xué)平臺給學(xué)生提供少而精的數(shù)字化資源,與課堂教學(xué)相輔相成。除了教學(xué)大綱、教學(xué)日歷和教學(xué)課件,網(wǎng)絡(luò)輔助教學(xué)平臺提供的數(shù)字化教學(xué)資源還包括教學(xué)輔助軟件、往屆試卷及答案詳解、國家級電子技術(shù)精品課程和國際一流大學(xué)電子技術(shù)課程的網(wǎng)址,方便學(xué)生進行自主學(xué)習(xí)。網(wǎng)絡(luò)輔助教學(xué)平臺還提供與課程相關(guān)的在線輔導(dǎo)答疑,并通過微博、QQ群、飛信群等網(wǎng)絡(luò)互動方式開展憶阻器、在系統(tǒng)可編程模擬器件、新型傳感器等前沿技術(shù)的專題討論,并讓學(xué)生通過網(wǎng)絡(luò)調(diào)查模擬電子技術(shù)的相關(guān)專利與應(yīng)用,撰寫調(diào)研報告,促進學(xué)生開展研究性學(xué)習(xí)。
2.將EDA仿真演示融入理論教學(xué)
EDA技術(shù)是電子設(shè)計領(lǐng)域的一場革命,改變了以變量估算和硬件實驗為基礎(chǔ)的電路設(shè)計方法。在理論教學(xué)中引入重點內(nèi)容的EDA仿真演示,有利于快捷地將理論性和應(yīng)用性融于一體,實現(xiàn)理論教學(xué)的拓展,并為實踐教學(xué)打下基礎(chǔ)。由于學(xué)時與場所限制,教師需要在備課時充分考慮課堂投影演示與本機顯示的不同,精心設(shè)計演示范例與互動環(huán)節(jié),引導(dǎo)學(xué)生思考,由學(xué)生得出結(jié)論,并事先做好演示范例的中間版本以便重點演示關(guān)鍵步驟。例如,筆者在課堂上利用EDA仿真軟件邊演示邊講解電路引入負(fù)反饋前后各種參數(shù)、輸入輸出信號波形、頻率響應(yīng)特性的異同,學(xué)生通過直觀的比較加深了對負(fù)反饋作用的理解。此外,筆者在布置書面作業(yè)時還鼓勵學(xué)生對作業(yè)中的疑難問題進行仿真,并在作業(yè)本上寫出心得體會。
3.強化“系統(tǒng)化模擬電路”的定性思維
現(xiàn)行的理論教學(xué)往往只講器件和基礎(chǔ)電路,很少涉及如何由各種元器件通過某種聯(lián)結(jié)組成一個實用系統(tǒng)。筆者在緒論課中就結(jié)合實際闡明電路系統(tǒng)的組成及各部分的作用,并給出簡圖;之后課程中每一個新內(nèi)容都會回到系統(tǒng)簡圖上來,逐漸深化、細化,并引導(dǎo)學(xué)生尋找反例,這樣不但使學(xué)生建立了系統(tǒng)的概念,而且能夠舉一反三。在EDA的輔助下,學(xué)生對各種電路無須精確的理論計算,但要掌握近似估算的方法,弄清楚電路系統(tǒng)的設(shè)計思路及其局限性、性能指標(biāo)的折衷考慮。要注意各章節(jié)之間的相互配合和銜接,堅持培養(yǎng)學(xué)生“系統(tǒng)化模擬電路”的定性思維,強化以集成運放為基礎(chǔ)的知識體系,使學(xué)生建立系統(tǒng)觀念、工程觀念,學(xué)會定性分析與辯證的思維方法。
四、多層次的實踐教學(xué)
1.利用Multisim軟件開展虛擬實驗
研究型教學(xué)是理論和實踐有機結(jié)合的一種教學(xué)方式。然而由于學(xué)時、實驗條件的限制,課內(nèi)實驗的教學(xué)效果難以達到預(yù)期目標(biāo),利用EDA軟件開展虛擬實驗?zāi)軌驈浹a當(dāng)前課內(nèi)實驗的不足。目前EDA軟件的種類很多,其中Multisim軟件提供了多種常用的虛擬電子儀器與元器件,特別適合于模擬電路系統(tǒng)的虛擬實驗。[5]學(xué)生可以通過這些儀器觀察電路的運行狀態(tài),查看電路的仿真結(jié)果,許多設(shè)置、使用和讀數(shù)與實際的測量儀器類似。因此,課內(nèi)實驗是首先在EDA實驗室安排了一節(jié)課的Multisim認(rèn)識實習(xí),隨后按教學(xué)日歷分為基礎(chǔ)實驗、綜合實驗、課程設(shè)計三個階段。各階段都增加了相應(yīng)的仿真設(shè)計內(nèi)容。在課內(nèi)實驗之前,筆者要求學(xué)生預(yù)習(xí)實驗內(nèi)容并進行Multisim仿真及課外研究,再進入實驗室通過儀器設(shè)備進行實際的硬件操作。虛擬實驗和硬件實驗不可重此輕彼,而應(yīng)軟硬結(jié)合。筆者通過實驗課件的演示減少講解時間,讓學(xué)生有更多的時間用于實際操作與硬件調(diào)試。這種“理論·仿真·硬件”相互融合的教學(xué)模式將仿真考核和課外研究作為實驗成績的重要部分,增強了學(xué)生對理論知識的理解與掌握,提高了學(xué)生的仿真能力、設(shè)計能力和系統(tǒng)調(diào)試能力。
2.重視綜合實驗和課程設(shè)計
研究型教學(xué)需要一種類似科學(xué)研究的氛圍以及一對一的師生互動。綜合實驗和課程設(shè)計能夠較好地彌補理論教學(xué)大班授課的不足。有限的學(xué)時在一定程度上制約了實踐教學(xué)的深入開展,為此筆者壓縮了前期驗證型基礎(chǔ)實驗的次數(shù),在實驗課程的后期安排了三次融合整學(xué)期知識點的綜合實驗,幫助學(xué)生強化“系統(tǒng)化模擬電路”的定性思維。期末的課程設(shè)計則由指導(dǎo)教師布置若干難度適中的研究課題,要求學(xué)生從查閱資料開始自主進行電路設(shè)計,對設(shè)計的電路進行仿真分析,經(jīng)教師審查后方可選購器件,安裝調(diào)試電路,測量各種參數(shù),進行實驗分析,提出改進意見,并根據(jù)規(guī)范格式書寫課程設(shè)計報告,完成一次較完整的工程研究訓(xùn)練。鼓勵學(xué)生進一步拓展課程設(shè)計內(nèi)容并發(fā)表科技小論文,在課程設(shè)計中表現(xiàn)突出的學(xué)生將被選拔參加各種課外科技活動和競賽。
五、結(jié)束語
研究型教學(xué)是面向創(chuàng)新型國家建設(shè)的新型教學(xué)實踐活動,也是創(chuàng)建高水平大學(xué)的重要途徑。本文以“模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)”課程為例,從教改思路、內(nèi)容體系、教學(xué)方法及實踐環(huán)節(jié)等多個方面探討了研究型教學(xué)改革的具體措施和方法,建立了學(xué)生為主體、教師為向?qū)У慕虒W(xué)模式。教學(xué)實踐表明,這些改革措施有效地調(diào)動了學(xué)生探索學(xué)習(xí)的積極性和主動性,提高了電類本科生的科學(xué)素養(yǎng)與創(chuàng)新能力。
參考文獻:
[1]唐朝京,涂瑞斌,庫錫樹.電子信息類大學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)體系建設(shè)研究[J].高等教育研究學(xué)報,2009,(2):88-90.
[2]丁國強,郭凌云,崔光照.“電子技術(shù)”課程研究性教學(xué)模式應(yīng)用研究[J].中國電力教育,2012,(14):73-74.
《模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)》是電氣、電子信息類和部分非電類專業(yè)本科生在電子技術(shù)方面入門性質(zhì)的技術(shù)基礎(chǔ)課程,但隨著微電子技術(shù)和計算機科技的迅速發(fā)展,模擬電子技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用早已今非昔比。作為一名《模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)》的任課教師,如何在教學(xué)過程中,采用新的教學(xué)方式,能夠更好地講授教學(xué)內(nèi)容,最大限度地調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性,才是亟需解決的問題,更是這門課程教學(xué)改革的目標(biāo)和方向[1]。
一、研究型教學(xué)模式的特征
研究型教學(xué),從本質(zhì)上看,是以培養(yǎng)創(chuàng)新性人才為目標(biāo)、將科學(xué)研究與教學(xué)有機結(jié)合,形成“研究依托教學(xué)―教學(xué)支持研究―研究反哺教學(xué)”的教學(xué)和科研相長的一種教學(xué)模式[2]。
研究型教學(xué)模式具有以下特點:①教師和學(xué)生的互動性。研究型教學(xué)強調(diào)教學(xué)過程中采用項目式學(xué)習(xí)、小組討論、情境實驗等多種方式,注重師生的共同參與以及雙方的互動。②學(xué)生的主動性和能動性。學(xué)生在教師的指導(dǎo)下以現(xiàn)有知識為基礎(chǔ),應(yīng)善于質(zhì)疑并主動探究、驗證教師講授的知識。③教學(xué)過程能夠擺脫對教材的依賴。在研究型教學(xué)過程中,解決教師布置的研究性問題所需的知識往往超出教學(xué)大綱和課本內(nèi)容,因此,學(xué)生應(yīng)擺脫對教材的依賴,主動地通過圖書館、網(wǎng)絡(luò)等搜集所需的知識和信息,進而解決問題[3]。
二、研究型教學(xué)的探索與實踐
1.教學(xué)方法靈活多變
為了能夠突出學(xué)生的主體地位,引導(dǎo)學(xué)生逐步建立起自主性學(xué)習(xí)、發(fā)現(xiàn)式學(xué)習(xí)、研究性學(xué)習(xí)等多樣化的學(xué)習(xí)模式,在教學(xué)的過程中,可以采取多種教學(xué)方法相結(jié)合。在研究型教學(xué)模式中,主要應(yīng)用的教學(xué)方法有以下幾種[4]:
1.1啟發(fā)式教學(xué)法。教師充分運用學(xué)生已有的基礎(chǔ),引導(dǎo)學(xué)生提出問題,激發(fā)學(xué)生的好奇心,擴展學(xué)生的思維空間,發(fā)揮聯(lián)想延伸,使之能得到對問題的圓滿回答。
1.2思維調(diào)動教學(xué)法。指課堂教學(xué)的啟發(fā)、引導(dǎo)和教學(xué)互動。充分尊重學(xué)生的主體地位,激發(fā)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)精神,形成互動式、討論式的教學(xué)方法。
1.3總結(jié)歸納法。如我們在講述了共射、共基、共集三種放大電路之后,碰到放大電路如何去判斷?教師對此做出總結(jié)歸納,對學(xué)生掌握基礎(chǔ)電路非常有益。
1.4課程內(nèi)容延展性教學(xué)法。注重基礎(chǔ)課與后續(xù)專業(yè)知識點的結(jié)合,使學(xué)生用辯證發(fā)展的思維看待基礎(chǔ)課程中知識點的學(xué)習(xí),形成發(fā)散的思維;使學(xué)習(xí)的知識構(gòu)成有機的整體。有利于學(xué)生對后續(xù)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)和培養(yǎng)學(xué)生綜合運用知識的能力。
1.5課堂實驗演示教學(xué)法。對于一些簡單的電路工作現(xiàn)象,輔以實驗錄像,增強學(xué)生對電路工作的感性認(rèn)識,引導(dǎo)學(xué)生運用理論知識分析實際問題。
1.6課程設(shè)計驅(qū)動教學(xué)法。根據(jù)教學(xué)需要和學(xué)生學(xué)習(xí)的實際進展情況,有計劃、及時地擬定一些分析和設(shè)計題目,作為任務(wù)提供給同學(xué)。有了任務(wù),同學(xué)們就會仔細閱讀教材,尋找各種資料文獻來解決問題。學(xué)生對電路小制作十分感興趣,所以教師可以因勢利導(dǎo),鼓勵學(xué)生參加各種科技競賽活動。
2.教學(xué)手段不拘一格
教學(xué)手段在整個教學(xué)過程中是非常重要的環(huán)節(jié),對保證課程的教學(xué)質(zhì)量至關(guān)重要。在課堂教學(xué)中,教師使用的教學(xué)手段要不拘一格,形式多樣,能夠從視覺、聽覺、思維和動手等多方面充分調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積級性和主動性。同時,還要充分利用網(wǎng)絡(luò)平臺,使得網(wǎng)絡(luò)教學(xué)與課堂教學(xué)互補。
在鼓勵教師采用多媒體等現(xiàn)代教學(xué)技術(shù)和手段的同時,針對多媒體教學(xué)容易產(chǎn)生的投影畫面相對黑板較窄,頻繁翻頁造成學(xué)生不易跟上思維節(jié)奏,長時間觀看投影容易產(chǎn)生視覺疲乏等問題,鼓勵教師多媒體和板書相結(jié)合的教學(xué)手段。
3.教學(xué)內(nèi)容突出創(chuàng)新
模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)包含的內(nèi)容豐富,而且技術(shù)還在迅猛發(fā)展。對初學(xué)者來說,難度很大。因此,在選擇教學(xué)內(nèi)容的時候要注重內(nèi)容的基礎(chǔ)性與科學(xué)性及時代性的統(tǒng)一,堅持基本知識的學(xué)習(xí)與研究能力的培養(yǎng)互相兼顧的原則。在講授基本模擬電路知識和概念的同時,嘗試加入最新的科研進展,特別是通過具體的科學(xué)發(fā)現(xiàn)引入其科學(xué)研究的思維方式,使學(xué)生增強研究的興趣和信心。
為了適應(yīng)研究型教學(xué)的要求,同時,也是為了響應(yīng)學(xué)校的號召,我們正在嘗試著編寫滲透著研究型教學(xué)理念的模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)教材。該教材旨在使學(xué)生在學(xué)習(xí)模擬電路基礎(chǔ)模型的同時,對其實際電路的特性和實驗方法有所認(rèn)識;使學(xué)生在學(xué)習(xí)電路分析的同時,對電路設(shè)計問題有所了解,從而更好地掌握模擬電路的基礎(chǔ)理論,提高分析和解決實際電路分析的能力。
4.考核方法形式多樣
0 引言
模擬電子技術(shù)和數(shù)字電子技術(shù)課程同屬于電子技術(shù)基礎(chǔ)課程,其中處理模擬信號的電路屬于模擬電路,而數(shù)字電路時處理數(shù)字信號的電路,這兩種電路就形成相應(yīng)的兩門課程。其中模擬電路時較難的一門課程,俗稱“模電”,但在大多數(shù)學(xué)生眼中,它卻成了“魔電”,足見其難的程度。但是現(xiàn)實生活中的大多數(shù)電路時模擬電路,尤其是今年來全國電子設(shè)計大賽如火如荼的召開,模擬電路的影響力受到越來越多學(xué)生的關(guān)注,但是學(xué)習(xí)起來卻有難度,本文主要從教材的選用、教學(xué)內(nèi)容的選取以及教學(xué)方法的改進等方面進行了一定的分析和探討,并從中提出了一種較為有效的提高教學(xué)質(zhì)量和學(xué)習(xí)效率,并能消除學(xué)生對于模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)的恐懼心理的方法。
1 主講教材的選取
經(jīng)過多年的課程教學(xué)和對各大高校該門課程的調(diào)研,從中發(fā)現(xiàn)主要有兩種教材使用率很高。其中一個是高等教育出版社出版由康華光主編的教材,另一本是是清華出版社出版的由童詩白主編的教材??等A光版的教材思路清晰,知識點的編排邏輯性強,課程內(nèi)容易學(xué)易懂,而童詩白版的教材更側(cè)重于基本概念的講解,邏輯性強,知識點豐富,學(xué)生需要掌握的內(nèi)容多,學(xué)生學(xué)起來較為吃力,所以一般選用康華光主編的教材。本校采用的也是這本教材,而將童詩白版的教材作為主要的參考資料,以增加學(xué)生的知識面。
2 主講內(nèi)容的取舍
所謂的模擬電路就是處理模擬電壓和電流的電路,而由于現(xiàn)實生活中大多信號較為微弱,所以要進行信號的放大,這也是模擬電子技術(shù)課程的核心部分,同時放大電路的設(shè)計也是歷年全國電子設(shè)計大賽必選題目之一,因此本課程的主講內(nèi)容自然非放大電路莫屬。
放大電路主要有兩種類型的電路構(gòu)成,其一是由三極管、場效應(yīng)管等分立元件組成的放大電路,主要分布在教材的第三和第四章;其二是由集成運算放大器所形成的放大電路,主要分布在第二和第七章。
除放大電路外,還有一個重要內(nèi)容是直流穩(wěn)壓電源。因為既然稱之為電路,必然有供電電源且大多數(shù)電源為直流電源,但是現(xiàn)實生活中由于發(fā)電廠的原因大多為交流電源,所以必然需要一種交流轉(zhuǎn)為直流的電路,此電路就是直流穩(wěn)壓電源,主要分布在第三和第十章。
由此可知,主講內(nèi)容就是放大電路和直流穩(wěn)壓電源,且主要分布在第二、三、四、五、七和第十章。
3 教學(xué)方法的改進
確定好主講內(nèi)容,教學(xué)方法自然也要改進,不能從頭講到尾、面面俱到,而應(yīng)該講重點內(nèi)容,從簡單內(nèi)容開始,減少復(fù)雜原理的講解,提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,總而言之是避難就易,使學(xué)生擺脫“魔電”的困擾。
這里主要提一下放大電路內(nèi)容的教學(xué)方式。先介紹分立元件組成的放大電路,該部分由三個方面組成:三極管、場效應(yīng)管的放大原理,兩者組成的放大電路類型和放大電路的分析方法。其中三極管、場效應(yīng)管的放大原理是難點,教師可以少講,只需讓學(xué)生知道只有這兩種器件可以用于放大即可,避開難點,而放大類型是簡單內(nèi)容,學(xué)生易于掌握且為主要內(nèi)容,最后一個是放大電路的分析方法,這也是學(xué)生學(xué)習(xí)模擬電子技術(shù)必須掌握的核心內(nèi)容,同樣采用避難就易的方式,重點講解分析的步驟和技巧,而分析的步驟主要分為兩大步,其一是直流狀態(tài)下的靜態(tài)分析,其二是交流狀態(tài)下的動態(tài)分析過程。
至于集成運算放大器組成的放大電路更為重要,但其實它的分析非常簡單,只需掌握虛短、虛斷的分析方法即可。
所以,通過“避難就易”的教學(xué)方式,學(xué)生一般能克服對于“模電”的恐懼心理。
4 結(jié)束語
本文通過對于模擬電子技術(shù)課程主講教材的選用、主講內(nèi)容的取舍和教學(xué)方法的改進等方面進行一定的分析和探索,找出了一條適合教學(xué)、學(xué)生易懂的教學(xué)方式,經(jīng)過多年的實際應(yīng)用,學(xué)生反映非常好,各位專家也是大為贊賞,值得各院校推廣。
【參考文獻】
[1]肖麗萍.模擬電子技術(shù)教學(xué)探討[J].科教文匯,2009(04).
[2]肖麗萍.高職《模擬電路》教學(xué)探討[J].福建電腦,2011(09).
1. 利用Flash模擬演示課件可將抽象的東西形象化
在電子技術(shù)基礎(chǔ)教學(xué)中,有許多微觀的物理現(xiàn)象及變化過程是很難甚至不能用肉眼看清的,有些即使借助最現(xiàn)代的儀器也很難看到,這些內(nèi)容對學(xué)生來說是很抽象的,也很難理解。利用計算機多媒體制作軟件flash的動畫制作功能,創(chuàng)建事物變化的動畫效果,把一個原本無法看到或看清的現(xiàn)象逼真地呈現(xiàn)到學(xué)生的面前。例如,在學(xué)習(xí)PN結(jié)的形成過程時,通過flash模擬演示課件可以直觀的展示P形半導(dǎo)體和N形半導(dǎo)體通過特殊工藝連接在一起時由于多數(shù)載流子的擴散形成PN結(jié)的過程,通過模擬演示可將PN結(jié)形成過程中非常抽象的東西形象地表達出來,教師只需要播放相關(guān)的動畫,再進行簡單的說明,就可以比較容易地解決學(xué)生難以理解的問題。
2. 利用Flash模擬演示課件可激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣
愛因斯坦說過:“興趣是最好的老師”,課堂教學(xué)實踐也表明,學(xué)生感興趣的時候,求知欲非常強烈,學(xué)習(xí)熱情高,學(xué)習(xí)時能發(fā)揮出潛在的積極性和主動性。Flas技術(shù)具有豐富的表現(xiàn)能力,在電子技術(shù)基礎(chǔ)課堂教學(xué)中,利用Flash模擬演示課件,可將抽象的教學(xué)內(nèi)容形象、直觀、生動地展示在學(xué)生面前,使學(xué)生仿佛身臨其境,極大地調(diào)動學(xué)生的參與意識和學(xué)習(xí)興趣。
3. 利用Flash模擬演示課件可提高課堂教學(xué)效率
在電子技術(shù)基礎(chǔ)教學(xué)中,利用Flash的模擬、仿真與動畫技術(shù),可以使一些普通條件下無法實現(xiàn)或無法觀察到的過程和現(xiàn)象生動而形象地顯示出來,可大大增強學(xué)生對抽象事物與過程的理解與感受,同時還能吸引學(xué)生的注意力,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,使學(xué)生在課堂上接受和掌握更多的知識。另外,利用Flash演示課件還能促進我們教師去進一步完善課堂教學(xué),使教學(xué)過程更具有科學(xué)性,是提高電子技術(shù)基礎(chǔ)課堂教學(xué)效率的一種有效手段。
4. 利用Flash模擬演示課件可彌補普通實驗無法實現(xiàn)的問題
1) 有利于解決實驗設(shè)備不足的狀況。Flash模擬演示課件提供了高指標(biāo)的虛擬儀器和充足的虛擬元器件資源。虛擬實驗的引入,可以節(jié)省購置元器件和儀器設(shè)備的大量經(jīng)費,彌補了因?qū)嶒瀮x器缺乏和實驗經(jīng)費不足而造成的缺憾。
2) 可以實現(xiàn)許多實驗中不能實現(xiàn)或難以實現(xiàn)的功能。Flash虛擬仿真能在各種假定的條件下,甚至是在目前無法實現(xiàn)的條件下,對電路進行研究。如:不管是考慮安全因素還是成本,實驗室里都不宜做的破壞性實驗,但虛擬仿真卻可以做,甚至可以做各種故障和非正常性的實驗。在研究一個電路方案初期,可以將影響電路的一些次要因素去掉,如雜散電容、漏電感等,以免它們對電路的基本原理和性能產(chǎn)生影響,從而混淆了對電路的正確理解,但在制作一個實際電路中卻做不到這一點。
二、 用Flash制作《電子技術(shù)基礎(chǔ)》模擬演示課件的實例
Flash 是一款矢量動畫軟件, 主要特點是使用方便, 制作的動畫效果千變?nèi)f化,占用空間小,任意縮放圖像的大小不失真,具有強大的交互性和兼容性。在電子技術(shù)基礎(chǔ)的教學(xué)中,本人嘗試用Flash制作了一些模擬演示課件。下面介紹其中的一個課件――《PN 結(jié)的形成過程》。
首先,用Flash制作一個被控制的PN結(jié)形成過程的影片,該影片共有590幀組成。前25幀描述整個模擬演示課件的標(biāo)題《PN結(jié)的形成過程》,字幕從中間開始從無到有漸漸顯示,稍作停頓之后漸漸消隱;第26-110幀描述P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體通過特殊工藝連接的過程;第111-160幀描述P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體后在接觸面上出現(xiàn)自由電子和空穴的擴散運動;第161-375幀描述電子空穴的復(fù)合和消失過程,由于電子空穴對不斷復(fù)合和消失形成空間電荷區(qū),在這個過程中用閃動效果突出了電子―空穴對的復(fù)合和消失過程;第375-415幀描述由于空間電荷區(qū)的存在而形成內(nèi)電場;第416-590幀描述擴散運動和漂移運動動態(tài)平衡過程,由于內(nèi)電場的存在,產(chǎn)生電子和空穴的擴散和漂移運動, 剛開始由于擴散運動大于漂移運動, 電子―空穴對的復(fù)合和消失不斷進行,空間電荷區(qū)不斷加寬,內(nèi)電場不斷加強,擴散運動和漂移運動達到了動態(tài)平衡, 因此PN 結(jié)的寬度不再改變, 也就是形成了PN 結(jié)。
三、 用Flash制作模擬演示課件應(yīng)該注意的幾個問題
1. 要合理利用Flash模擬演示課件。雖然Flash多媒體教學(xué)方式有許多優(yōu)勢,但并非所有的學(xué)科、所有的內(nèi)容都適合用Flash演示課件形式進行教學(xué),不能讓Flash演示課件壟斷一切。如重要的電子技術(shù)概念、定律的結(jié)論可以用傳統(tǒng)的教學(xué)方式進行講解,而抽象的微觀變化過程、成本高或無法開設(shè)的電子技術(shù)實驗可以用Flash模擬演示課件進行仿真實驗。
2. 要盡量避免flash模擬演示課件重復(fù)制作,浪費人力資源。電子技術(shù)教師的工作重點應(yīng)該放在電子技術(shù)課堂教學(xué)上,而不應(yīng)該把精力過多地放在flash課件制作上,應(yīng)該更多的收集和應(yīng)用別人的課件。當(dāng)然,如果自己會做課件也要集中精力做幾個優(yōu)質(zhì)課件提供給別人,做到真正的網(wǎng)絡(luò)資源共享,沒有必要制作所有的課件,把精力浪費在課件的制作上面。
3. Flash仿真模擬實驗不能替代實物實驗。職業(yè)學(xué)校培養(yǎng)的是技能型人才,實踐動手能力的培養(yǎng)是職業(yè)學(xué)校教學(xué)的重要任務(wù)之一,而學(xué)生的動手能力單靠仿真模擬實驗是練不出來的。許多事例證明學(xué)生們用仿真軟件按照書本連接一個電路, 測試電路中每部分的參數(shù)都較容易, 而真正要他們用實物, 自己動手搭連一個電路, 用實際的儀器去測量電路參數(shù), 調(diào)整元器件, 他們就不知如何動手了??吹诫娮?、電容等實物他們不知道這是什么東西,干什么用的, 也不知道這些元器件參數(shù)在實物上的表示方法, 更不知道如何將它們連接在電路中;拿來一個三極管, 不知道如何去識別和判斷三個管腳的極性等等, 不勝枚舉。據(jù)了解之所以出現(xiàn)這種現(xiàn)象, 主要是因為動手太少了。
參考文獻
項目化教學(xué)不同于傳統(tǒng)的模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)理論教學(xué),它打破了原有課程自成體系,自我封閉的局面,為模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)與外面世界的聯(lián)系打開了一條道,提供了一種有效的方式。開展項目化課程教學(xué),學(xué)生親自參加了將理論知識應(yīng)用于電路設(shè)計的過程,取得了在課堂和書本上無法提供的實踐經(jīng)驗和親身感受;培養(yǎng)了他們的實踐能力;促進了他們更好地在項目實施過程中理解和掌握好理論知識,提高學(xué)習(xí)熱情,在知識、能力和素質(zhì)三方面迅速成長。同時,模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)項目化教學(xué),除了用到模擬電路的理論知識外,還用到電路安裝、儀器儀表的使用以及各個實際應(yīng)用領(lǐng)域中的知識,并且要將這些知識結(jié)合起來,綜合思維,來完成方案的設(shè)計和制作。這就要求在整個教學(xué)過程中,學(xué)生能夠處于主體地位,教師只作主導(dǎo)。引入項目化教學(xué)方法,就是要將模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)理論知識與實際電路制作相結(jié)合,這對培養(yǎng)學(xué)生綜合運用電路知識,分析和解決實際問題的能力有重要的意義。
一、項目化教學(xué)方法
項目化教學(xué)方法,它是通過“項目”的形式進行教學(xué)。為了使學(xué)生在解決問題中習(xí)慣于一個完整的方式,所設(shè)置的“項目”包含多門課程的知識。項目化教學(xué)方法就是在老師的指導(dǎo)下,將一個相對獨立的項目交由學(xué)生自己處理。信息的收集,方案的設(shè)計,項目實施及最終評價,都由學(xué)生自己負(fù)責(zé),學(xué)生通過該項目的進行,了解并把握整個過程及每一個環(huán)節(jié)中的基本要求。在項目化教學(xué)中,學(xué)習(xí)過程成為一個人人參與的創(chuàng)造實踐活動,注重的不是最終的結(jié)果,而是完成項目的過程。學(xué)生在實踐過程中,體驗了創(chuàng)新的艱辛與樂趣,培養(yǎng)了分析問題和解決問題的思想和方法。
二、項目化教學(xué)方法在高職模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)教學(xué)中的應(yīng)用
1.項目準(zhǔn)備
課程項目化重構(gòu)教學(xué)法,是師生通過共同實施一個完整的項目工作而進行的教學(xué)活動。它是以項目為載體的。而項目的選取則是通過對畢業(yè)生就業(yè)區(qū)域內(nèi),與本專業(yè)畢業(yè)生就業(yè)崗位相對應(yīng)的不同企業(yè)的生產(chǎn)和工作過程調(diào)研,概括出畢業(yè)生工作崗位群的工作任務(wù)中所對應(yīng)的與《模擬電子技術(shù)》課程相關(guān)的知識要求和能力要求,進而選擇一個典型的產(chǎn)品來之工作項目具體化,原則上在項目結(jié)束后,應(yīng)該有一件完整的作品。
2.項目背景
我們以簡易音頻功放電路設(shè)計制作項目為例,該項目涵蓋了理論知識中的多級放大電路和功率放大電路部分的知識內(nèi)容,學(xué)生通過項目的實施,掌握多級放大電路和OTL互補對稱功率放大電路的電路結(jié)構(gòu)和工作原理,產(chǎn)品安裝按成后能夠?qū)崿F(xiàn)語音信號的收錄級放大輸出。
3.項目實施
(1)引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)自身特點進行小組劃分,一般小組由4人構(gòu)成,在劃分的時候,盡量做到,小組成員應(yīng)分別擅長問題分析,電路安裝、故障檢測和論文撰寫。
(2)教師講解與項目有關(guān)的知識,說明項目任務(wù)。
(3)學(xué)生學(xué)習(xí)與會議籌備的相關(guān)知識,明確項目對象與要求,通過專業(yè)網(wǎng)站、學(xué)校圖書館等可以獲取信息的地方查閱相關(guān)資料,對所給項目進行認(rèn)真分析,提出自己的見解,并對可能存在的情況,進行適當(dāng)?shù)募僭O(shè),然后小組討論,嘗試各種解決方案,最后通過比較確定最優(yōu)方案。
(4)根據(jù)設(shè)計方案電路選擇元器件進行電路安裝和調(diào)試。
(5)電路安裝完成并調(diào)試實現(xiàn)所有功能后上交由教師驗收產(chǎn)品。
(6)小組完成項目設(shè)計制作總結(jié)報告。
三、教學(xué)過程反思
一、《模擬電子技術(shù)》課程改革的必要性
我國經(jīng)濟的快速發(fā)展需要大批的高技能高素質(zhì)的勞動人才,特別是電子行業(yè)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展技術(shù)推陳出新,變化更是日新月異,高技能人才緊缺,高職院校成了培養(yǎng)高技能人才的主力軍。近幾年來,我院對電類專業(yè)的畢業(yè)生跟蹤調(diào)查發(fā)現(xiàn):畢業(yè)生就業(yè)率較高,但進入職業(yè)角色的適應(yīng)期較長,且崗位技能水平不高,企業(yè)對畢業(yè)生的職業(yè)能力評價也不高。經(jīng)過深層的調(diào)查和分析,出現(xiàn)以上問題的主要原因在于學(xué)生在校學(xué)習(xí)期間理論與實際操作之間沒有很好地對接,實踐技能沒有得到很好的培養(yǎng)和提高。因此,電類學(xué)生的教學(xué)模式改革勢在必行?!赌M電子技術(shù)》課程作為電類專業(yè)的一門專業(yè)核心基礎(chǔ)課程,在教學(xué)改革浪潮中必須走在前面。下面我們以《模擬電子技術(shù)》課程為例,探討新的教學(xué)模式的實施。
二、基于工作過程的六步教學(xué)法
近年來,德國基于工作過程導(dǎo)向的高等職業(yè)教育理論以及在此基礎(chǔ)上提出的“學(xué)習(xí)領(lǐng)域”課程建設(shè)方案迅速成為我國各大院校特別是職業(yè)院校專業(yè)建設(shè)、課程開發(fā)、課程建設(shè)及其教學(xué)模式實施的理論指南?;诠ぷ鬟^程的教學(xué)模式將相關(guān)內(nèi)容的理論教學(xué)和實訓(xùn)教學(xué)整合成工作過程的項目任務(wù)內(nèi)容,打破理論課與實踐課的界線,將理論和實踐教學(xué)巧妙地融合在一起。而六步教學(xué)法就是根據(jù)學(xué)生的心理特征和認(rèn)知規(guī)律,將一節(jié)課在程序上和時間上科學(xué)地加以規(guī)劃,融教法和學(xué)法于其中并輔以現(xiàn)代教學(xué)手段,達到大面積提高教學(xué)質(zhì)量的一種新型教學(xué)方法。它包括:信息、計劃、決策、實施、檢查、評估六個工作步驟。我們將“六步法”與“基于工作過程導(dǎo)向”的項目教學(xué)模式相結(jié)合,模擬企業(yè)真實的工作環(huán)境,讓學(xué)生親身參與到工作過程之中,學(xué)習(xí)和掌握與工作過程相關(guān)的知識和技能,學(xué)會從工作過程的全局出發(fā)分析問題和解決問題,從而獲得與工作崗位更貼近的職業(yè)能力。
三、基于工作過程六步教學(xué)法的具體實施過程
根據(jù)“六步法”的六個環(huán)節(jié)可將《模擬電子技術(shù)》的項目實施過程劃分為項目引入及信息收集、項目計劃、確定方案、實施方案、電路檢測及調(diào)試、演示講解及總結(jié)評價。各階段的教學(xué)時間安排可根據(jù)教學(xué)內(nèi)容和學(xué)生情況確定。下面以直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計與制作為例,探索六步法的實施過程。
教師首先將學(xué)生分成5、6組,每組8-10人為宜,分組的方式由教師自己決定,由各小組成員選出各組小組長。然后在學(xué)生當(dāng)中選出一個項目負(fù)責(zé)人,該負(fù)責(zé)人最好是技術(shù)能力強、較有威信的班干。
1.項目引入及信息搜集
教師結(jié)合學(xué)生前面所學(xué)的專業(yè)知識以及職業(yè)崗位能力的要求,設(shè)定合適的項目任務(wù),學(xué)生則以小組成員合作的形式完成項目。為了激發(fā)學(xué)生的興趣,教師可將自己事先做好的項目成品展示給學(xué)生看,演示項目成品的功能,讓學(xué)生對項目有一個初步的認(rèn)識。任務(wù)要求不必太多,可放寬范圍給予學(xué)生設(shè)計空間。根據(jù)引入的項目任務(wù),學(xué)生應(yīng)通過互聯(lián)網(wǎng)或參考書等搜集項目需要的專業(yè)知識。教師向?qū)W生講解項目中應(yīng)用到的新知識點。
項目任務(wù):用分立元件設(shè)計并制作一個輸出可調(diào)直流穩(wěn)壓電源,要求輸入交流電壓220V,f=50HZ,輸出可調(diào)直流電壓。用萬能板或自制PCB板焊接電路。
信息搜集:直流穩(wěn)壓電源的工作原理,三端可調(diào)集成穩(wěn)壓器的基本資料,電容、二極管、集成穩(wěn)壓器的測量方法,萬能板布線方法或印制板圖設(shè)計及制作(Protell 99設(shè)計及制作)、焊接技術(shù)等。
2.項目計劃
各小組根據(jù)搜集的資料,分析可調(diào)直流穩(wěn)壓電源的工作原理及設(shè)計需求,設(shè)計與規(guī)劃完成項目的步驟與方法,形成一個初步可行的方案。例如:根據(jù)搜集的資料和項目要求選擇元器件,并列出所需元器件清單,畫出可調(diào)直流穩(wěn)壓電源的電路圖,撰寫計劃書,制定任務(wù)分配表及進度表等。
3.確定方案
各小組通過分析所設(shè)計的電路中各元件的作用來確定電路的可行性,為了確保電路的可行性以及確定電路各元器件的參數(shù),可用仿真軟件Multisim對設(shè)計好的原理圖進行測試。通過小組討論和組員提意見的方式完善小組的方案,最后確定最佳方案。在這一過程中教師對方案的決策可提出意見但不能過分干涉,要知道學(xué)生可能會有錯誤的決策,但錯誤也是一種學(xué)習(xí)的過程,甚至通過修正錯誤的方案達成既定目標(biāo),可以讓學(xué)生獲得更大的提升空間。
4.實施方案
各小組實施確定的方案,包括購買元器件、畫印制板圖或裝配圖、組裝電路等。小組成員根據(jù)任務(wù)分配表中分配的任務(wù)執(zhí)行。組裝電路可在自制的PCB板上焊接(如果學(xué)生已學(xué)或正在學(xué)Protell99制圖軟件),也可用萬能板設(shè)計電路的走線和元件的排列布置。
5.電路檢測及調(diào)試
對焊接完成的可調(diào)直流穩(wěn)壓電源進行檢查,檢查電路是否連接正確,焊接是否合格,用萬用表檢查有無短路和斷路現(xiàn)象。若安裝的電路有故障存在,工作小組應(yīng)根據(jù)故障現(xiàn)象對照電路原理圖進行討論分析,利用儀器及儀表具體排查可疑故障點,找到確切的故障點并進行相應(yīng)的修改。經(jīng)確認(rèn)無故障后進行調(diào)試,用示波器觀察整流、濾波、穩(wěn)壓后的波形,用直流電壓表測量整流、濾波、穩(wěn)壓各輸出點的直流電壓。電路調(diào)試及故障排除的整個過程要在老師的監(jiān)護下由學(xué)生獨立操作完成。
6.演示講解及總結(jié)評價
各小組輪流上講臺將自己的作品進行展示和講解,包括分析設(shè)計思路、電路原理、制作過程中遇到的問題及解決方案、故障排除的過程、調(diào)試的結(jié)果等。每個學(xué)生要圍繞可調(diào)直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計與制作撰寫實訓(xùn)報告,實訓(xùn)報告應(yīng)包括查閱的資料、電路原理圖和印制板圖或裝配圖、電路原理分析、制作電路注意事項、電路的調(diào)試和故障的排除、感想收獲等。根據(jù)各小組的講解、展示的作品和實訓(xùn)報告進行評價。評價的方式包括學(xué)生互評和教師評價:
(1)學(xué)生互評包括組內(nèi)評和組間評。組內(nèi)評是由工作小組組長組織組員點評在完成工作任務(wù)中各小組成員的表現(xiàn)及完成任務(wù)的情況,并確定等級;組間評是由項目負(fù)責(zé)人組織各小組組長點評完成本項目過程中的優(yōu)點及缺點,并確定各工作小組等級。綜合組內(nèi)評和組間評得出學(xué)生互評的結(jié)果。
(2)教師集中所有學(xué)生點評項目完成的質(zhì)量,檢驗其是否合格。教師點評態(tài)度要中肯,以肯定優(yōu)點為主。教師結(jié)合項目的完成情況對學(xué)生進行評價,評價要點包括工作分配是否合理、成員間的合作意識、提交資料的質(zhì)量、作品的美觀、功能的實現(xiàn)、在完成項目中存在的亮點及不足。
在六步教學(xué)法實施過程當(dāng)中,實施的主體應(yīng)該是學(xué)生,教師在其中的作用是主持和引導(dǎo)。理論上《模擬電子技術(shù)》的教學(xué)最好能按照以上六步進行,但在實際教學(xué)過程中教師很難保證每一次教學(xué)過程都能完成這六步。老師在設(shè)計教學(xué)時要有這六步的思想,盡量地呈現(xiàn)一個完整的教學(xué)過程。
但在實際的教實施過程中,基于工作過程的六步法教學(xué)也存在一定的問題:
(1)因六部教學(xué)法的實施主體是學(xué)生,學(xué)生在行動上擁有較大的自由空間,但許多學(xué)生自覺自律性、主動性較差,不能很好地參與到學(xué)習(xí)過程之中。一個組往往只靠一兩個學(xué)生執(zhí)行項目任務(wù),其他學(xué)生等著坐收成果,所以學(xué)生的行動需要加強巡視和規(guī)范。
(2)學(xué)生解決問題的能力有待提高。面對眾多的資料,學(xué)生往往不知道如何取舍,面對問題,不能夠通過知識遷移和協(xié)作探究解決問題,表現(xiàn)為對教師和對能力強的學(xué)生依賴性強。
(3)該六步教學(xué)法對教師的要求非常高,時間比較難掌握,因為每一步的任務(wù)不一樣,學(xué)生的水平不一樣,關(guān)注的點也不一樣,有時候會出現(xiàn)一些不可預(yù)見的意外而影響實施的進程。由此可見在運用這六步教學(xué)法的時候,老師需要做很多功課。如每個組的項目方案不一樣,因此老師要掌握該項目不同方案的知識,才能指導(dǎo)學(xué)生完成自己的項目。
(4)教學(xué)法在我國高校中運用不多,方法還不成熟,教師需要進一步的探索和學(xué)習(xí),而學(xué)生對此也要有一個適應(yīng)的過程。在這種情況下,我們可以把它進行分解,比如只運用六步法中的兩三步,進行一個小型的設(shè)計,讓學(xué)生們逐漸熟悉和接受,老師也可以在此過程中運用和揣摩這種方法,等有了一定經(jīng)驗之后,再進行整個六步法的教學(xué)。
隨著基于工作過程的六步法的推廣,它的弊端也日益顯現(xiàn)出來,這需要我們的教學(xué)工作者在以后的教學(xué)實踐中不斷認(rèn)識、探索和研究,尋求出解決方案,更好地實踐基于工作過程的六步教學(xué)法。
參考文獻