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1通信電子電路教學改革的必要性
通信電子電路是通信、電子、測控等專業的一門重要的專業基礎課程。它的主要內容包括:小信號調諧放大器,高頻調諧功率放大器,正弦波振蕩器,振幅調制及其解調,振幅調制及其解調,角度調制及其解調,混頻器,變頻器,鎖相環路等。課程涉及的知識面廣,與許多課程聯系緊密,理論性強,內容較為抽象,實驗難度大,授課時間少;它不僅要求學習者掌握好低頻電子線路理論和電子器特性的相關知識,而且要求學習者具有較好的非線性數學分析能力[2~3]。本文結合學校自身的情況和要求,對通信電子電路實踐教學遇到的部分問題提出改革的建議。
2加強教學內容和其它相關課程的聯系,提高教師教學水平
首先,通信電子電路作為高校中講授通信電路基本組成和工作原理的課程,與高等數學、低頻電子線路、信號與系統、通信原理等多門課程的知識體系都存在一定的交叉。在理論教學中兼顧必要的理論知識講解,重視實際應用的同時不拘泥教材內容,適當引入新知識,摒棄目前不常用的知識,授課過程中避免進行繁瑣數學公式的推導,重點突出對通信電子電路概念的物理含義的理解和電路工作基本原理的理解以及通信電路實際應用的學習,從而達到授課事半功倍的良好效果。對于通信電子電路課程存在:課時少、課程涉及內容廣、理論較復雜、概念抽象、內容理解困難等問題,教師不僅需要對通信電子電路的課程教學內容進行相應的更新和優化,而且需要提高教師的教學理論水平和加強教師實踐環節教學能力。本著“理論和實踐相結合”的理念,強調理論教學的同時注重教學過程中的實踐環節,不僅能提高學生的學習積極性,而且能促進和強化學生對理論知識的掌握。
3重視電子輔助設計的創新教學,提高學生動手能力
通常在實驗教學過程中,驗證型實驗為主,缺少創新實驗。通常學生根據實驗目的,實驗電路,儀器設備和較詳細的實驗步驟,通過實驗來驗證通信電子電路的有關理論知識,最終達到鞏固基本知識和基本理論目的。由于實驗通常在實驗箱中完成,受到元件和實驗箱電路的限制,一般給學生提供的創新實驗空間很小,通常學生實驗的積極性不是很高。根據多年的教學經驗和目前通信的快速發展趨勢,我們編寫了實用的通信電路仿真軟件實驗教材。通過EDA軟件工具,學生可以在計算機上搭建實驗平臺,對通信電路進行設計、仿真、調試和性能評估,實驗內容形象、生動、易懂,學生學習興趣得到提高,學生的思維得到開拓。通過軟件的使用,學生不僅在有限的時間內輕松鞏固通信電子電路的理論知識,而且培養了實際的動手能力。同時我們可以將仿真實驗與傳統實驗結合起來,在傳統實驗前,讓學生根據傳統實驗的具體要求,先使用軟件工具對實驗電路進行仿真,初步了解本次實驗的原理和基本內容,然后在本次實驗做的過程中,比較仿真與本次實驗中的現象和數據的差別,積極分析產生差別的原因,通過傳統實驗與仿真實驗相結合,充分利用各自的優勢,相互彌補各自的不足,學生解決通信電路問題的能力和實際制作通信電路的能力得到了提高,同時理論知識得到了鞏固和升華。
4側重教學和實訓緊密結合,加強教學相長
學生完成了整個課程理論課程和實驗課程后,我們安排了通信電子電路課程設計的教學內容對學生進行的綜合性實踐訓練,目的是為了提高學生實踐能力。在為期兩周的綜合性實踐訓練的課程中,我們要求學生在所學的通信電路的基本原理和基本單元電路基礎上,緊密聯系實際,自己動手搭建通信電路系統。在課程設計過程中,我們堅持以學生為本,主張學生自擬題目,指導老師審核,或者指導老師提供一些難度適中的參考題目由學生選擇。在整個課程中,學生首先通過系統的功能框圖畫出相應的電路原理圖,其次運用EDA仿真軟件進行電路設計和電路性能的分析與仿真,最后使用元器件搭建相應的硬件電路,實現系統功能。通過通信電子電路課程設計,學生能夠掌握所學各環節知識,同時具備了對通信電路的較高的分析能力、設計能力和評估能力。同時學生的分析問題、解決問題、設計電路的能力有質的飛躍,從由元件到電路,最終達到了系統級的認識。通過對通信電路的設計、搭建和調試,學生會遇到理論教學中,甚至實驗環節中一些意想不到的許多實際問題,通過和教師共同積極的解決這些實際問題,不僅提高學生的電路設計能力及工程應用能力,而且加強了教師的指導能力,實現了教學相長。
5參加全國大學生電子設計競賽,培養學生創新能力
全國大學生電子設計競賽與高等學校相關專業的課程體系和課程內容改革密切結合,推動其課程教學、教學改革和實驗室建設工作。競賽的特色是與理論聯系實際學風建設緊密結合,競賽內容既有理論設計,又有實際制作,以全面檢驗和加強參賽學生的理論基礎和實踐創新能力。我校通過參加了4屆全國大學生電子設計競賽,取得了傲人的成績,培養了一大批既有扎實的理論知識,又有較高實踐創新能力的大學生,同時促進了學校的教學改革和實驗室建設工作。
【關鍵詞】獨立學院;CDIO;電子信息工程
【Abstract】This paper analyzes of the current situation of analog circuits course and the necessity of CDIO educational reform in independent college, and combining with the characteristics of this course and discusses the CDIO educational reform measures in independent college. Letter according to the electronic engineering specialty, and connecting with the school actual situation, based on CDIO education concept and denso laboratory, expect to build a suitable for their own development teaching system, to enhance the cultivation of students' practical ability, improve the effect of the practice teaching.
【Key words】Independent college; CDIO; Electronic information engineering
0 引言
獨立學院培養人才目標應定位于應用型,探索自身特色的實踐教學,不盲從母體學校的培養模式,又區別于一般公立本科教學模式,進行CDIO教學實踐是一條創新之路。本文從提高獨立學院學生電子綜合應用實踐能力出發,以電子信息工程專業模電CDIO教改為范本,圍繞實踐教學探討能力培養轉型,從教育觀念、教學內容、教學方法及課程設置等方面對模擬電路基礎課程教學進行探索和改革。
獨立學院的模電教學整體以往是重理論輕實踐,學生們接觸到電子器件和電路的知識,只靠在課堂聽講,沒有感性的認識,很多知識點都很難理解,特別是模擬電路中的基本電子器件和基本電路,如果這部分的知識沒有學好,對后續的教學內容時就會有困難。模擬電路基礎作為電子信工程專業一門重要的專業基礎課程。模擬電路基礎課程既要求學生具有深厚的理論基礎,同時也必須具備較強的工程實踐能力。該門課程的教學一直是個難點,學時少與內容多,學習難度大與學生興趣不高等矛盾始終存在,教學效果一直不夠理想。純粹的理論教學已不能適應社會對電子技術人才的社會需求,進一步加強理論與實踐的結合,以CDIO為引導,進行對模擬電路基礎課程的教學改革是很有必要的。
1 模電CDIO教改模式和措施
引入任務驅動式CDIO教學模式,模擬電路的通過項目引導的方式,讓學生在項目完成過程中能夠更好地掌握學習到的知識,學生在做項目過程中,不僅要對理論知識進行理解和計算,還必須掌握畫電路圖,電路仿真,實物制作,儀器設備操作等實踐環節,所有這些環節都要學生自己根據理論知識去思考、設計。通過這些環節,學生在實踐任務的驅動下復習舊知識,學習新知識和新技能,學生積極主動參與學習,極大調動學生的學習興趣,從而對教學內容有更加深刻的認識和理解。
為此教改團隊制定了CDIO教學大綱,制作了劇本式教案,革新了理論教學體系。在教學中把重點放在各種基本放大電路及其分析方法、放大電路中的反饋、模擬集成電路及其應用等方面。精講最基本的概念與方法,基于基礎知識的遷移擴大,再到重要的分立元件電路,最終到其組成經典電路的基本概念、基本工作原理和基本分析方法。這對本科生分析問題和解決問題能力的培養起著重要的作用,這一過程中要求學生概念清楚、基礎理論扎實,也是學生靈活應用集成電路的關鍵。對電子器件以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。同時加強電子工程系模擬電路實踐教學力度,在有限的學時中進行重點知識點的任務實踐,精選經典電路設計,使任務涵蓋模擬電路基礎課程各重要知識點,設計任務要符合重要知識點融合,要充分考慮學生的實際情況,符合教學要求的“做中教、做中學,教學實踐合一”的教學理念,實現培養學生的自主學習能力和動手實踐能力。
根據CDIO為指導的現代工程人才培養模式,任務驅動式的教學模式具體實施如下:按照五個階段進行:任務下達―任務講解―任務準備―任務實施―項目評價。教師下達任務書,提出完成任務書的建議,學生以小組方式,學生閱讀任務書,進行查找相關元件及電路資料的任務準備,按學習任務書的要求完成設計方案的討論,通過方案比較確定最終方案的制定。學生根據制定的方案設計電路,進行仿真,完成電子電路設計制作,正確選用測試儀器進行電路性能指標測試。任課教師在任務實施過程中進行始終給予指導,幫助學生尋求解決問題的方法。最后在學生任務完成后進行考核和評價,根據實踐訓練情況,檢測評價。教師分析并作課堂小結深入分析,幫助學生正確認知實踐任務的知識點和相關信息,提高學生的動手設計能力。
本次模電CDIO教改創新了教學模式,在電子工程系14級電子信息工程專業開展了模電CDIO項目教學實踐,模電知識點圍繞CDIO項目實施教學,學生能在掌握完整的項目所需知識點后很快進入項目實踐,教學效果良好,深受學生好評。在模電CDIO項目實踐過程中采用教師總體把控,學生自愿組合,將12級電工專業4個教學班級的學生劃分為20個小組。教師向學生下達項目任務書后,學生根據項目要求自行設計電子電路并調試成功,學生根據項目設計成果編寫項目報告和匯報PPT,學生項目小組上講臺進行成果展示和講解,教師根據學生表現進行評分,以作為實踐成績折算納入學生期末最終成績,整個考核過程透明清晰高效。學生完成模電項目設計電路板60個,項目資料60份。通過模電CDIO項目的成功實施,學生掌握了資料搜索能力,元器件應用能力,電子儀器儀表的檢測能力,電子電路的設計和制作能力,極大地促進了學生的工程實踐能力
將CDIO工程教育理念和能力培養體系貫穿整個教學活動中,將模電知識點融入到項目設計中講解,全面落實了能力目標培養體系,完成了模電CDIO教改能力矩陣圖,完成了制定了初步的考核評價體系,進一步明確了模電課程的課程定位和理論框架,制定了完善的CDIO教學項目設計。有多個系統化的單項及綜合應用項目訓練,有項目實施后的考核評價體系,一體化教學,邊講邊學,邊學邊練。根據運用CDIO工程教學理念組織教學內容,技能培養分層次,項目訓練系統化,考核方式多樣化。
2 結束語
模電CDIO教學改革已經實施,在我院電子工程系電子信息工程專業的教學實踐中取得了良好教學效果,教改團隊也從本輪教學實踐中總結經驗,不斷完善教改中某些不足之處。學生在學習完理論知識后,能在較短時間內馬上進入到實踐。本次模電CDIO教改實踐充分調動了學生學習的積極性、主動性和創造性,提高了學生分析問題和解決問題的能力,培養和鍛煉了學生的動手能力和實踐能力,增強了學生的創新意識和學習能力,極大地提升了學生的工程實踐能力。
【參考文獻】
[1]朱海霞,鐘麗娜,等.應用人才培養模式下的模電課程教改淺析[J].中國教育技術裝備,2014(22):111-112.
在傳統電工電子教學中,學生很難理解那些無法使用肉眼看到的抽象事物,但是借助EWB軟件,各種無法用肉眼看見的事物能以電波的形式呈現在屏幕上,形成仿真的交互圖像。
在電子電工專業教學中應用該仿真軟件,能有效模擬眾多電路的功能,以生動、形象的畫面呈現繁復的原理,以更加具體的形象呈現抽象的電子和電工概念,使學生更容易理解,進而提高學生對電子和電工專業技術學習的積極性,實現高效地開展相關專業課堂教學。
一、EWB軟件簡介
虛擬電子工作臺,英文為Electronics workbench EDA,簡稱作EWB,是21世紀80、90年代由加拿大交互圖像技術有限公司推出的分析和設計電路的EDA軟件。該軟件能夠提供數萬種精確度較高的電子元器件模型和標準電子元器件,并且能提供類似于實際電子儀器的虛擬儀器,涵蓋各種仿真分析電路的方法,學習難度較小,并且能靈活應用。這一軟件能創造模擬電路、數字電路和電路分析的虛擬實驗環境,在EDA實驗中剛好能充分利用這種虛擬現實的手段。它最突出的特征即為電路元件庫和儀器儀表較為豐富,并且能按照實際需求,對器件庫進行擴充,實現靈活設置元件參數,及時有效地解決模擬開路、短路等不良問題;實驗的進行可借助計算機來實現,對真實實驗室工作臺進行模擬,從屏幕中直接選用需要的測試儀器和電器元件等,具有便利、簡潔的操作方法;EWB軟件上操作儀器控制界面的方法和外形基本是仿真實物,存在極大的共性;能對電路運行和測量的結果進行動態化分析和呈現;還可以進行存儲打印,并且能夠直接將編制電路圖復制到word文檔或者其他軟件中。該軟件按照以下步驟運行:首先,輸入原理圖。將元件的原理圖符號等設置在電路工作區,將導線連接起來,對元件進行參數設置。其次,對測量儀器進行設置和連接,并設置相關參數數據。最后,將方針開關打開,觀察儀器上的仿真結果。
二、EWB在電工電子教學鐘應用的優勢
電工電子這門課程具有較強的實踐性,教師在教學該門課程過程中,一直盡力將理論和實踐相結合,開展高效教學,不斷提升教學質量,盡管如此,在教學中依然存在不少問題和缺陷。教師的教學必須遵循預先設計好的課件,學生的學習也是固定模式,難以達到交互教學的要求。但是,通過在電子電路課堂教學中應用EWB,利用該虛擬電子工作臺能有效設計仿真電路,利用轉變電子電路數據參數,對各種電路數據參數影響電路性能過程進行觀測,利用虛擬儀器對每一次實驗過程中波形和整個電路的實驗結果進行觀察和記錄,若設計方案達不到預期的良好效果,則可重新進行設計,經過不斷往復實驗,最終選擇最佳設計方案。
三、EWB軟件在電子電工教學中的應用
模擬電子技術是電子電工專業課程中的一門基礎性的學科,其涵蓋的內容較為廣泛,包括半導體二極管及其應用電路、雙極型三極管及其放大電路、場效應管及其放大電路、放大電路的頻率響應、形發生及變換電路、直流電源、模擬電子電路的multisim仿真等。該學科最大的特點即為電路圖貫穿于各部分知識點中,主要包括PN結形成原理圖、晶體管輸入放大電路直流通路圖等。不僅如此,學生之前從未接觸該門學科中的一些電路圖,因而學習難度較大,存在較多疑問。若教師在開展虛擬實驗中應用EEB軟件,則可清晰直觀地呈現電路圖。
1.電路基礎教學中的應用。對電路的基本規律和分析方法展開的研究是電子電工專業的基本課程,電子電工專業必須要掌握一定的電路理論知識。電路基礎教學包含各種復雜的概念、內容和抽象原理,學生在學習時常常感到乏味、晦澀難懂。可是,借助EWB軟件之后,不僅能對理論知識進行講解,建立電路和仿真分析,將所學的理論應用到實踐中,還能使得教學內容逐漸多元化,提升電子電工教學課堂的趣味性,吸引學生積極學習,創造出形象、生動的電子電工教學課堂。
2.模擬電子技術教學中的應用。模擬電子技術這門學科中以半導體器件的功能、電路及其應用原理為研究內容,學習該學科的過程中,涵蓋了各種電路圖中的相關內容,主要包括晶體管輸入輸出特性曲線圖、交流微變等電路圖,而學生在之前學習中并非接觸這些電路圖。在應用EWB軟件的基礎上,能將電路的工作過程及原理清晰地將電力工作流程呈現出來,并且經過老師板書講解,讓學生了解晶體管放大電路的靜態或動態工作情況。
3.數字電子技術教學中的應用。數字電子技術該項技術的重點研究對象即為邏輯門電路、集成器件的功能或應用的學科,其也包括分析和設計邏輯門電路和時序電路的部分內容。在數字電子技術教學中使用EWB軟件,能為學生在課堂中對數字電路進行分析或設計給予充分的自由,進而有利于有效達到學科設計目標。在電子電工教學中應用EWB軟件,能全面建立實驗原理,將仿真實驗過程真實地表現出來,在實踐中應用理論知識,提高學習趣味性以吸引學生,進一步提高電子電工的教學效率。
總而言之,EWB這種軟件系統的優勢在于能簡便地操作,功能完善,能將自身功能充分展現出來,能以生動形象的形式表現晦澀難懂的抽象理論,有助于培養學生對學習的興趣,增強學習的自覺主動性。EWB軟件能幫助學生在實踐之前做好預備練習,有效解決理論和實踐,完善電工電子教學的不足,進一步創造良好的教學效果。
參考文獻:
作為信息產業中重要的電類基礎課程,“電子技術基礎”介紹模擬與數字電子技術的基本概念、基本器件、基本理論、基本方法和基本應用,具有技術發展快、涉及知識點多、實踐性比較強、模擬與數字合一等特點。目前我校“電子技術基礎”課程教學學時分配為理論課程50學時,實驗課程10學時。在學時較少的情況下,課程教學中又涉及大量晶體管電路、集成運放電路、組合邏輯電路、時序邏輯電路等電子電路的基本概念和理論分析,若理論授課時僅僅通過抽象的電路圖和預設的波形圖來分析理論電路工作原理,就不能讓學生及時理解電子電路工作原理等相關知識點,只能起到事倍功半的效果。目前Multisim、Proteus等一批優秀的EDA仿真軟件提供了豐富的仿真元器件庫、用于調試和測量的虛擬儀器儀表以及各種電子電路基本分析方法,使得虛擬仿真技術在電子電路分析與設計中得到了廣泛應用。盡管目前不少教師已經嘗試在“電子技術基礎”多媒體教學中引入仿真手段來改進教學方式,但這樣碎片式的仿真教學只能走馬觀花、流于形式,缺少對整個課程的設計,難以真正調動學生的積極性、提高學生的創造能力。因此,根據“電子技術基礎”教學內容的特點和要求,在教學實踐中利用學導式教學法并嵌入仿真輔助教學,將仿真教學融于學導式教學中,利用生動直觀的仿真效果化解電子技術教學難點,使煩瑣抽象的理論分析圖形直觀化。通過這種基于仿真的學導式教學方法,不但能加強學生對實際電路的感性認識,幫助學生消除對電路的陌生感和神秘感,快速理解知識點,破解教學難點,更能提高學生的課堂學習效率,培養學生的動手能力,加深其對電路知識的理解和實際應用。
2基于仿真的學導式教學法
基于仿真的學導式教學法的主要特征:作為主導,教師要提示要點、收集問題、講授理論、仿真輔導,其角色從教學的“主演者”向激發學生探索創新的主導者轉變;作為主體,學生自主學習、思考討論、仿真設計,其角色從教學的“被動者”向探索創新的主動者轉變。
2.1基于仿真的學導式教學法實踐步驟
基于仿真的學導式教學法努力突出學生的主體地位和教師的指導作用,將仿真貫穿于整個效果。考慮到合訓學生課外自主學習時間的實際情況,基于仿真的學導式教學法在“電子技術基礎”實踐過程中包括4個階段。
(1)自主學習階段。教師在課前提示自主學習的要求和重難點,引導學生閱讀教材、參考教材以及網絡教材。在教師的引導下,學生發揮主觀能動性,通過主動思考、互相討論、仿真驗證、查閱參考資料等方法,積極解決發現的問題,變一般性的預習為探索性的自主學習。教師收集、整理學生的疑問,為其答疑解惑,并及時了解學生的自主學習情況,指導學生的學習。
(2)課堂講授階段。課堂講授重在講透基本概念、原理、重點、難點,教師在教學過程中大量引入仿真電路,邊講理論邊實踐,將課堂講解和電路仿真有機結合,避免空洞的純理論教學,引導學生將所學知識應用到工程實踐中。課堂注意與學生互動交流,及時了解共性問題,重難點處設置問題,引導學生思考討論,考查學生自主學習和課堂掌握程度,利用歸納小結幫助學生對知識點進行理解。
(3)課后提高階段。教師通過在課后布置作業、練習、仿真設計和實踐報告等進一步引導、鞏固、提高學生的學習效果。通過檢查、批改、評價等及時掌握學生的學習效果,因材施教進行輔導。依托學生科技創新實踐平臺,鼓勵學生開展創新課題研究,積極引導學生開展自主學習,參與各種課外實踐和創新競賽活動,多渠道、多樣化、多層次鞏固所學知識。
(4)課程考核階段。課程考核用于評測教學效果,教師要重視教學過程和實踐環節的評價,使課堂表現、作業情況、平時成績、期終考試成績、仿真實踐情況等在課程的最終成績中占有合理的權重,期終考試成績占60分、平時學習占20分(包括全期作業完成情況、平時小測成績、期中測試成績、課堂表現以及仿真實踐成績)、實踐創新占20分(包括實驗成績和課外創新情況),使考核評價方式從傳統單一向靈活多樣轉變。此外,整個實踐教學中重視過程管理,教師要詳細記錄學生的各種學習情況,并做出準確的正面評價。為減輕學生課外負擔,提倡團隊合作,學習過程中實行小組協作制,將學生分成幾個小組,并選拔基礎好、有責任心的學生為小組長,負責協調、組織各組的自主學習、討論答疑、仿真實踐等活動,以點帶面使全體學生的學習能力、實踐能力和創新能力都有所提高。
2.2“電子技術基礎”教學實踐中的“仿真嵌入”
將仿真教學嵌入“電子技術基礎”的學導式教學實踐中,做到基本器件都有測試電路仿真、典型電子電路都有電路仿真,通過虛擬儀器儀表揭示電路工作過程,借助仿真平臺的基本分析方法分析電路,加強學生對電子器件、實際電路的感性認識,幫助學生掌握電子技術的基本概念、工程分析方法,從而提高學生的實踐能力,培養創新精神。例如,教學中介紹二極管、三極管、場效應管等模擬半導體器件時,利用仿真平臺中的虛擬器件引導學生認識基本器件的外形,利用IV分析儀等儀器輔助半導體器件伏安特性的理論講授;講授邏輯門、集成觸發器、MSI功能模塊等數字集成芯片特性時,通過邏輯分析儀或示波器來實時直觀顯示工作波形;介紹共射放大電路等單元電路的工作原理時,結合黑板理論推導或者多媒體理論教學,由仿真平臺中示波器等儀表顯示信號波形來揭示放大電路的動態工作過程,調節電路參數演示靜態工作點對電路的影響及電路的交流放大作用,利用直流工作點分析方法、瞬態分析方法等對比驗證理論講授的工程分析方法,加強電路工作原理的理解和電路分析方法的掌握;分析邏輯門或觸發器等構成的組合或時序邏輯電路時,通過數碼顯示、LED亮滅或波形圖等直觀顯示電路邏輯功能。“電子技術基礎”教學實踐中可以布置一些具有設計性和創新性的仿真作業,引導學生利用所學知識開拓思考、嘗試各種設計方案、仿真設計驗證,不斷提高學生的學習能力、實踐能力和創新能力。如在設計二極管限幅電路、有特定性能指標的晶體管放大電路、集成運放應用電路、樓道燈光智能開關電路、觸發器組成的搶答電路、24小時計時器、汽車尾燈控制電路以及月球車避障控制器等時,要求學生利用所學知識大膽思考,認真仿真設計驗證,完成并提交仿真實踐報告。
2.3基于仿真的學導式實踐教學案例
以“集成運算放大器的應用電路”中的“比例運算電路”為例,介紹基于仿真的學導式教學法的具體實施過程。
(1)教師在課前提出自主學習目標:熟悉基本運放電路,利用“虛短”“虛斷”、節點電流等方法求解電路電壓增益。學習的重點和難點是運算電路的分析方法與電壓增益的計算。學生通過閱讀教材和參考教材進行自主學習,提出了平衡電阻、輸入電阻、反饋組態等概念問題,由教師答疑解惑,及時指導學習方法。
(2)教師在課堂講授時注意引導學生觀察同相比例運算電路結構,提出收集的典型性問題,驅動全體學生思考,驗證學生自主學習的效果,控制教學節奏。引導學生利用“虛短”“虛斷”以及反饋節點電流方程法來完成電路的分析,完成對提出問題的解答;運行例題仿真電路,通過示波器顯示輸入/輸出波形及幅值大小,驗證電路同相比例運算功能及比例系數;提出“若提高輸入電壓值,輸出電壓會怎樣?”,引導學生展開課堂思考討論,提示集成運放工作狀態,邊討論邊仿真實踐,得到仿真驗證,最后教師歸納總結同相比例運算電路;提出“如果要引入反相比例運算電路,電路結構需要怎么修改,怎么分析?”引導學生思考反相比例運算電路的電路結構和分析方法,仿真驗證電路功能,引導學生總結反向比例電路特點。
(3)課后布置比例運算電路習題作業并要求學生進行仿真驗證,進一步鞏固學生的學習效果;通過檢查自主學習效果、批改課后作業、評價仿真實踐等及時掌握學生的學習狀態,因材施教進行輔導。基于仿真的學導式教學中,仿真教學不再是碎片化的輔助教學手段,而是以學導式教學為載體的系統仿真教學。仿真始終貫穿于整個“電子技術基礎”課程教學實踐的各個階段。教師在教學實施的過程中,通過仿真引導學習、布置內容、仿真得證,化主演為主導;學生在接受電子技術知識的過程中,通過仿真自主學習、積極思考、仿真求證,化被動為主動。
3結語
Cultivation of Students' Thinking Ability in
"Electronic Technology Base and Skill" Teaching
ZHANG Guohua
(Guangzhou Huadu District Polytechnic Vocational School, Guangzhou, Guangdong 510800)
Abstract Some teachers currently exist in the electronic technology teaching vocational colleges offered relevant professional "Electronic technology base and skills" basic courses teaching mode when a single, teaching philosophy behind the problem, the students can not study full play to the initiative, the teaching effect is not obvious. This article on how to develop students' dialectical thinking ability and logical thinking ability in the teaching of the course in-depth discussion, and describes modern teaching methods and focus mode.
Key words electronic technology; logical thinking; dialectical thinking; teaching mode
0 引言
電子技術基礎與技能是一門專業基礎課,在職業院校電子技術相關專業的教學中均有涉及。該課程內容繁雜,涉及面廣,部分內容具有較強的抽象性,不利于學生的理解和記憶,例如基本放大電路、集成運放等內容,均為學生的學習和理解的難點。這就需要廣大教師在課堂上有意識地引導學生吃透基本概念、掌握各部分內容的關聯性、在不斷地學習中找到適合自己的學習和記憶方法,教師在講授時應重點提高學生的思維能力,注重學生辯證思維能力、邏輯思維能力和創新思維能力的培養,真正達到教學目的。
1 辯證思維能力的培養
辯證思維能力指的是運用辯證法分析解決問題的能力。電子技術基礎與技能的學習內容相對抽象,例如基本放大電路、集成運放的應用等章節,需要學生在具備扎實基礎之上,在腦海中建立各個概念之間的聯系網絡,并運用抽象思維理解其核心,才能系統地掌握和貫通多個不同知識體系,真正消化為自己的東西。單純地死讀課本是目前職業院校在讀學生普遍存在的現象,教師在教學過程中需要抓住教學主要矛盾,也就是教學模式問題,有意識地引導學生辯證的思考問題,增強學生對知識的理解和掌握。具體例子如下:
例1:在學習“半導體的基本特性和PN結”相關章節時,首先需要教授導體、絕緣體、半導體的定義,原子結構概念,載流子概念等最基礎的知識。接下來介紹半導體的導電機理。其中需連帶介紹半導體的熱敏性、光敏性和摻入微量雜質對其導電性的影響。隨后引出P型半導體和N型半導體定義,并逐步推進到PN結的學習。這是本章節的重點內容,教師可輔以多媒體設備甚至模型,如圖1,將知識深入淺出講述給學生。在這個過程中,應注意知識教授的層次性,例如PN結正加電壓和反加電壓的不同結果,可形象地進行對比分析,會讓學生印象更加深刻,不易記混。此類在知識層次上漸進的教學方法,對于培養學生的辯證思維能力,增強其對抽象概念的理解,形成有體系的知識網絡有很大幫助。
圖1 PN結加正、反向電壓示意圖
例2:“集成運算放大器”章節也是電子技術基礎與技能學習的一個重點,并且該部分知識也是大部分學生學習的難度。由于職業院校學生學習能力有限,教師應適當放慢教學速度,按照大綱要求,詳解每一個知識點。例如在理想集成運放的教學中,應注意強調“虛斷”和“虛短”的概念,結合坐標對比分析理想集成運放工作在線性區和非線性區的特點,如圖2所示。在比例運算電路的教學中,教師應抓住反相比例、同相比例和差分比例放大電路推導的共性進行講解,并要求學生熟練畫出各種運算電路圖,如圖3,不斷提問使學生在理解的基礎上進行記憶。
學生的辯證思維能力是在整個教學過程的點點滴滴中逐漸培養出來的。學生在形成一定的辯證思維后,能夠用聯系和發展的眼光分析問題,遇到難題之后也能夠利用否定之否定思維方法逼近答案,對于學生理解問題和解決難題具有很大幫助。
圖2 理想集成運放電壓傳輸特性
圖3 反相比例運算電路
2 邏輯思維能力的培養
電子技術基礎與技能的前后章節環環相扣,要想讓學生學好這門課程,需要在教學過程中注重培養學生的邏輯思維。其中,主要包括歸納演繹思維、類比思維和求異思維。
歸納、演繹思維能力是對知識點擴展和應用的能力。其中,歸納是從個別到一般,在學習中通過知識點的習題訓練掌握這一類問題的解決方法。演繹是從一般到個別,即在學習中將某一知識點理解并應用到解決具體的問題。例如在負反饋電路教學時,主要內容包括判斷電壓串聯負反饋、電壓并聯負反饋、電流串聯負反饋和電流并聯負反饋,單純的逐一講解方式非常枯燥,學生很容易走神,建議通過四種負反饋電路歸納出串、并聯判斷方法和電壓、電流判斷方法。這樣方便學生理解、記憶其內容。通過這樣的教學方式,學生不僅可以扎實學到課本知識,又可在學習的過程中鍛煉歸納思維方法。而演繹思維方法的訓練可以在學習運算電路的過程中進行。運算電路的學習首先要明確加、減、積分、微分等基礎運算方法,這就屬于認識一般規律的過程。在知道運算規則后,運用基礎運算方法對具體電路進行分析和判斷,這即為一般到個別的演繹過程。這樣的教學方法一舉兩得,既使學生掌握了基礎知識,又培養了學生的演繹思維。
類比思維能力是利用已知知識推知未知知識的舉一反三的能力,這種能力對于學生學習任何知識都非常重要。鍛煉學生的類比思維能力,對于學生的發散思維能力也有較大幫助,這不僅僅限于同一門課程中的學習,在不同專業課的學習,甚至是不同領域的學習都有效。例如在學習同步RS觸發器的相關知識時,可以類比基本RS觸發器,分析二者的相同點和不同點:R、S之間相互約束為其共同點;結構差異為其不同點。此外,類比學習可以減輕學習負擔,但是前提是扎實掌握已有知識內容。
求異思維能力是一種比較高級的思維能力。通常,我們都習慣使用求同思維,即按照已給條件步步下推得到最終答案。然而,問題有時并不那么容易,需要我們從反面或者其他角度進行思考,“另辟蹊徑”得到解題思路,最終找到解題的方法。例如在學習差動放大電路的內容時,學生常常碰到的難點是不會求解單端輸入差放電路(圖4)電壓。這是受我們在雙端輸出差動電路(圖5)的差模電壓增益和共模電壓增益的求解思路影響,在單端輸入差放電路電壓的求解中運用了求同思維,還按照先畫微變等效電路,再求電壓增益的老思路求解,很難求出電壓。使用求異思維方式,試著將單端輸入轉化為雙端輸入,即將圖4轉化為圖5,再來求解,問題迎刃而解。從以上分析可以看出,求異思維能力的訓練對于提高學生整體理解和認知能力具有重要的意義,但這種訓練比較困難,需要教師在備課時對該方面著重關注,提前設計橋段。
圖4 單端輸入差動電路圖
圖5 雙端輸入差動電路圖
3 改進教學模式,培養創新思維能力
現階段,職業院校、高校等在教學模式上基本沿用傳統的教學模式,教學手段單一,教學效果一般。教學模式的改革也早早提上各高校、職業院校的議程,然而進展較慢,效果不好。為了能夠從根本上改變這一狀況,應從教師身上入手,灌輸新型教學模式理念;并盡量選用多媒體資源較為全面的新教材,按照任務驅動、項目式教學方式重組教學內容,讓每個章節得到學習更貼近實際;在教學過程中,合理創設問題情境,為學生思維能力的培養創造良好的氛圍;同時,加強實踐環節,鍛煉學生自主分析問題、解決問題的能力。
要以學生能力的發展和素質的提高為根本。本課程教學大綱中對于教學目標的設置為“使學生理解常用電子線路的工作原理,掌握典型電子電路的分析方法,具備應用常見電子電路的能力”等內容,從這我們可以看出該門課程不僅僅要求學生掌握對電子電路的分析方法,更突出要求了學生對電子電路的實際應用能力。這也就是說,教師在教學過程中,如在電路中的分流與分壓、基爾霍夫定律、戴維南定理等重要內容的講解時,多舉日常生活中能夠用到它們的電路進行實例分析,讓學生充分了解這些重要定理和內容的應(下轉第137頁)(上接第134頁)用環境,讓課本的知識更加貼近實際,促進學生對知識的理解,提高學生對知識的應用能力。不僅如此,教師在授課過程中應具備工程觀念,也就是說要具備一定的“近似觀點”,在一些不必要的問題上避免吹毛求疵,以電路的分析和應用為主要思路。另外,在重點知識的講解上要投入更多的時間,把知識點講深、講透。
在保留傳統教學模式的優點的基礎上探索創新的教學方法。傳統的教學模式往往僅注重知識本身,對于教學方法則并不深究。現階段對教師要求創新教學,例如引入“拼圖式”思維方法,打破常規的學科體系,整合教材內容從順次教學轉向項目教學,加強多媒體及Proteus技術在教學中的應用。其中,“拼圖式”思維方法的引入對于學生分析復雜電路具有很大幫助,教材中一些復雜的實用電子電路本質上是由基本單元單路組合而成的,“拼圖式”思維方式能夠幫助學生看透電路基本組成,在進行電路分析時思路更加清晰。而項目教學可以以項目設計的方式作為小組作業布置給學生,一方面增強學生的實際應用能力,一方面促進學生的團隊協作能力。此外,因為職業院校的學生學習能力有限,教師還應關注學生的學習方法,在講授自然科學的同時進行學習方法的指導,例如提醒學生課前預習和課下復習、做題等,另外,對于一些易混淆的知識點可以用編口訣的方法增強同學們的記憶。
摘要:針對電路基礎課程理論性強、抽象難懂和實踐性強等特點,本文將Multisim10 引入電路基礎教學過程,詳細分析了Multisim10在電路基礎教學中的應用,取得了良好的教學效果,大大激發了學生的學習興趣,提升了學生的職業能力和職業素質,是提高電路基礎教學質量的有效方法。
關鍵詞 :電路基礎Multisim10 電路仿真
1 概述
電路基礎課程是高職電氣自動化技術、機電一體化技術及電子信息技術等專業的一門專業基礎必修課,是一系列后續課程的前導課程。學好本課程對于其他課程有著極其重要的作用。但本課程特點是定理、概念眾多,理論內容抽象難懂,分析計算量大,要求學生有較高的抽象思維能力和邏輯思維能力。而當前由于擴招和單招的實施,使得高職學生整體生源質量大幅下滑,再加上高職學生普遍理論基礎薄弱,學習積極性差,接受新知識的能力弱,這些無疑使得電路基礎課程的教學更加雪上加霜。如何讓高職學生掌握電路基礎相關知識并加以應用,是擺在每一個講授電路基礎老師面前的一個新課題。
Multisim10 是美國國家儀器公司推出的一款原理電路設計、電路功能測試的虛擬仿真軟件。Multisim10 具有操作界面直觀、仿真能力強大、虛擬測試儀器種類豐富以及數據分析手段完善等特點。故利用Multisim10 仿真軟件構建虛擬實驗室,克服理論內容枯燥難懂、實驗內容單一無趣等缺點,讓學生在教中學,在學中做,做到“教學做一體”,使學生不再感到電路基礎課程的抽象難學。
2 Multisim10 在電路基礎教學中應用
2.1 加深相關基本定理定律內容的理解在講授相關基本定理定律如基爾霍夫定律、疊加定理等時,為加深對理論內容的理解,一般會進行驗證性實驗。而驗證性實驗受實際實驗臺條件的限制,不利于高職學生的創造性發揮。現以基爾霍夫定律的驗證實驗為例,將Multisim10 軟件引入后,老師和學生一起分工合作,根據定理內容,制定設計任務,學生自己根據設計任務動手設計實驗方案,在仿真環境下構建虛擬電路模型。圖1 為基爾霍夫定律驗證實驗仿真電路,每條支路上的電流值和每個元件上的電壓值都一目了然。這時引導學生來分析電路圖,先分析電流,如果按照流入電流為正,流出電流為負,電流的代數和為零;然后再分析左右回路各元器件的電壓代數和也為零,所以可以得出結論:在任意時刻,流入流出某一個節點的電流代數和等于零;在電路中任意閉合回路內各段電壓的代數和恒等于零。為了證實結論的可靠性,可以讓學生修改電阻和電壓源的數值,讓學生自行分析。
如果學生已基本掌握相關定理定律的內容,老師可以在原驗證性實驗的基礎上對實驗進行一定延伸,設置若干故障點,例如設置短路、開路;阻值增大或減小等等,讓學生通過仿真測量的數據去分析計算,從而找出故障點的位置和原因。這樣做既可以讓學生對所學知識有進一步的理解,更加發揮了學生的主觀能動性、積極性和創造性;又不用擔心對實訓設備造成損壞。
2.2 輔助理論教學在某些抽象難懂的知識點的講解過程中,以往的板書加多媒體課件的教學效果較差,學生無法直觀地看到電路的物理過程。例如,在講授一階RC動態電路的過渡過程這部分內容時,需要分析輸入信號為方波時電容C 兩端電壓的變化過程,以往只能用板書加PPT 課件來描述其物理過程,等到做實驗時才能用示波器觀察其電壓波形。這無疑不能很好地滿足教學需要。使用Multisim10,就可以當即取得相應波形圖,并且通過圖形使學生可以非常直觀地看到它的變化規律及各個關鍵點的函數值。如圖2 所示。
2.3 拓展實訓內容“功率因數的提高———單相交流日光燈電路實驗”是電路基礎課程實驗中一個典型實驗項目,它既具有基礎性又具有現實的廣泛應用性,對學生理
解基本理論和培養實踐操作能力都是極為重要的。但是交流電路實驗要求電壓較高,存在一定安全隱患,同時在進行實訓操作時也容易造成器材損壞。因此,通過Multisim10軟件來完成相應交流電路的仿真分析就成為一個相對較好的實驗方法。
圖3 為Multisim10 仿真環境下提高功率因數的實驗電路。圖中用一個電感線圈與一個電阻并聯的電路模型等效代替實際的日光燈模型。通過圖4 可知,日光燈是一個感性負載,此時電路功率因數較低,在未進行功率補償的情況下,功率因數為0.6 左右。當在日光燈兩端并聯一個可調電容后,改變電容C 的值,電路的功率因數也隨之發生變化。但需要強調的是,這種變化并不是線性變化。當電容C 增大到3μf 時,功率因數達到最大值0.99,但隨著電容C 的繼續增大,功率因數非增反減,當電容C 增至9μf時,功率因數減小至0.4 左右。這是因為一旦電容C 過大,發生過補償,無功功率增加,所以在實際應用中要根據具體情況分析,選擇一個大小合適的電容。
2.4 仿真作業習題傳統教學方法下,每學習完一章節內容后,為了解學生對所學知識的掌握程度,會留下典型的習題。學生大都是被動地完成作業或是上交老師,或等老師課堂講解。而現在完全可以要求學生以Multisim10仿真的形式完成相關習題。這樣做一方面有利于學生對所學知識的鞏固,也提高了學生的學習興趣;另一方面有利于學生從工程實際角度來分析問題,同時也利于學生動手能力的提升。
3 結束語
實踐證明,將Multisim10 引入電路基礎教學取得了良好的教學效果。學生利用Multisim10,把自己變為教學過程的主體,在教中學,學中做,將理論知識通過仿真實驗生動形象地展現在面前,縮短了理論到實踐的過程;同時啟發和擴寬了學生的思路,還鍛煉了學生解決實踐問題的動手能力,對提升學生的職業能力和職業素質起到了積極的作用。
參考文獻:
[1]雷躍,譚永紅.基于Multisim10 的電子電路可靠性研究[J].計算機仿真,2009,26(8):300-302.
關鍵詞:電路與模擬電子技術;教學實踐;心得體會
作者簡介:王玉菡(1981-),女,河北衡水人,重慶理工大學電子信息與自動化學院,講師;楊奕(1970-),男,重慶人,重慶理工大學電子信息與自動化學院,副教授。(重慶400050)
基金項目:本文系重慶市教委高等教育改革重點項目(項目編號:112003)的研究成果。
中國分類號:G642 文獻標識碼:A 文章編號:1007-0079(2012)12-0091-02
“電路與模擬電子技術”是高等工業學校本科計算機及其應用專業和電子類相關專業必修的一門技術基礎課,是把“電路”和“模擬電路”兩門課程合成一門的課程,同時調整了教學要求,教學學時也相應進行了壓縮。課程的主要任務是通過講授電路理論和電路分析方法、電子電路的分析和初步設計方法,使學生獲得必要的電路分析和模擬電子技術的基本理論、基本方法和基本技能,了解電子技術發展的概況,初步掌握電子電路的分析、設計方法,為學習后續課程打下基礎。為提高教學質量,本文主要結合課堂教學實踐,闡述了筆者對教學方法改革的認識和一些具體做法。
一、“電路與模擬電子技術”教學中存在的難點分析
1.如何合理分配學時
“電路與模擬電子技術”課程分電路基礎和模擬電子技術兩部分,教材編寫通常是按80學時左右編寫,重慶理工大學選定的教材是由西安電子科技大學出版社出版,江曉安老師編寫的,本科教學理論學時數為64學時。如何針對僅有的學時,合理分配教學內容,使學生準確理解并掌握課程的內容,是本課程教學需解決的一大問題。
2.如何突出把握重點
“電路與模擬電子技術”課程內容多,要讓學生在短時間內掌握知識,就要求教師在講授課程過程中,突出重點內容,便于學生課下自學和復習。
3.如何緊跟時代步伐
“電路與模擬電子技術”課程教材體系滯后,不能夠與時俱進。在電子技術飛速發展的當今,現有教材沒有任何關于EWB仿真的內容,沒有把計算機輔助分析融合到教學中。
4.如何提高學生興趣
俗話說:興趣是最好的老師。就算是再難的課程,只要有興趣,肯堅持學習,就一定能學好。關鍵是如何調動學生的學習興趣?這就要求教師上課要靈活,不能上死課,要多聯系實際,把抽象問題具體化,把復雜問題簡單化,把理論問題生活化,給學生體會知識的機會,只有感同身受,才能印象深刻。
二、改進教學方法
1.綜合教學,化難為易,合理分配學時
課堂時間是短暫的,要在短時間內讓學生明白一些概念和問題就需要教師抓住所講內容的內在聯系,以點帶面,舉一反三,綜合運用相關的知識進行講解。因為這些知識點之間是有聯系的,通過多角度、多視角聯系和講授知識,可以使學生印象深刻,進而掌握知識點。經過筆者多次課程實踐教學發現學時數最好的分配是:電路部分24學時,模擬部分40學時。因為電路部分的內容,包括電路基本概念和定律以及電路的分析方法、電路的暫態分析以及正弦穩態電路分析,學習起來并不費力,很多內容學生在“大學物理”、“高等數學”、“復變函數”等課程中都有所接觸,是有基礎的,即使自學也可以很好的掌握。而模擬電路部分內容,由于涉及到微觀粒子的運動、特性曲線以及工程中的近似等效等內容,對學生來說比較生疏,需要多花時間慢慢講解,很多學生自學也是完全不懂得。因此實踐證明講授這門課程,采用“前緊后松”的教學節奏,要把前面的進度稍稍加快,進入模擬電路部分后,就要慢慢講授。
2.善于引導,因材施教,突出把握重點
教師在臺上固然是授課者,但是學生也不應只是被動接受者。授課是個交流的過程,教師要會講,善于講,善于觀察學生的反映,適時調動起學生的積極性。筆者在教學實踐過程中,講每一章內容時,都會先告訴學生本章的重點。并以“了解”、“理解”和“掌握”三個詞來區分一章內容的輕重。在講課的時候,只需了解的內容讓學生自學即可,重點講授需要理解和掌握的,突出重點,這樣學生學習起來就有了層次感。例如講授第六章放大電路分析基礎時,因為時間有限,通常只著重介紹三極管放大電路及其分析,場效應管放大電路的分析作為了解和自學的內容,這樣學生學習起來就會把主要精力放在三極管及其放大電路的學習上了。只要把三極管及其放大電路學習好了,就會運用同樣的分析方法去分析場效應管及其放大電路。
3.鼓勵學生,自己學習,建立良好課堂氣氛
由于課時有限,教師在教授過程中不可能面面俱到,所以適時安排一些內容自學,一方面可以更大限度地完成多一點的教學任務,另一方面也可以提高學生學習的積極性,變被動學習為主動學習,提高教學質量,是絕對的雙贏。例如在講第3章動態電路分析時,就只需要介紹電容元件的一階零輸入響應、零狀態響應以及全響應的求解過程,對于電感元件的類似電路就交由學生課下自學,讓學生上課講給大家聽,一個學生講完了,其余的學生還可以補充,大家一起學習,使得印象深刻,學習氣氛濃厚了,教學質量也就跟著提高了。
4.每章小結,重視作業,不斷深化知識
每章節的小結是為了回顧、總結這一章節的主要內容和知識重點,這樣做可以幫助學生掌握其內在聯系,理清所學知識的層次結構,形成知識框架;能夠促進學生掌握知識,總結規律,從總體上把握知識;能夠為學生下一步的學習架設橋梁,為下一節課做好鋪墊。所以說章節回顧在教學中有著舉足輕重的作用。對于教師,為了檢驗教學效果是否達到預期目的,為了強化和檢查學生對所學內容的理解、掌握程度,每當講解完一個新的知識點都應布置相應的習題,這也是對學生的一個督促。作為教師,也應該認真批閱學生的作業,分析作業的完成質量,進而了解學生理解的弱點,進行有針對性地備課準備,進一步改進自己的教學方法。
5.結合多媒體增加教學的直觀性和趣味性
多媒體課件在現在的教學中已經是不可缺少的了。“電路與模擬電子技術”作為一門重要專業技術基礎課,其特點是:理論性強,原理抽象,定理、定律、公式和概念多。如果只用傳統教學方法和手段,很難解決該課程中的“圖形、電路、圖表、原理圖、結構”等問題,必然導致知識傳授的枯燥無味,會使學生在學習過程中感覺困難,使學生積極性受挫,久而久之會使學生失去學習興趣,產生厭學情緒,不能按時完成教學任務,也難有好的教學效果。為此,除采用演示、實驗手段和語言鼓勵之外,還采用多媒體技術手段,通過新穎的、多樣的、生動有趣的畫面、圖像、聲音來展現教學內容,可增強課堂教學的形象性、生動性和趣味性,使學生激發起濃厚的學習興趣和積極性,產生強烈的求知欲望,加強教學效果。
6.增加EDA教學內容,與時俱進
EDA技術是指以計算機為工作平臺,融合了應用電子技術、計算機技術、信息處理及智能化技術的最新成果,進行電子產品的自動設計。現今,EDA技術日益成熟,已滲透到電子系統和集成電路設計的各個環節。為了讓學生了解電子技術的新發展,了解現代電路設計方法,了解日益發展的電路設計技術,跟上時代的步伐,掌握最基本的EDA技術,特增加這一部分的內容,拿出一個課時專門介紹EDA技術基礎、EWB軟件、可編程模擬器件及應用,將計算機輔助分析融合到具體的教學內容中。
7.加強實踐教學,培養學生的動手能力
理論需聯系實際才會有意義,學生學習的最終目的也是學以致用。所以需要加強實踐教學,培養學生的動手能力,增加綜合實驗內容,將有內在聯系的實驗內容組合到一起,以加強綜合能力的培養;同時注意在訓練的過程上增加梯度,由淺入深,增加中大規模集成電路的實驗內容。隨著電子技術的發展,中大規模集成電路的應用越來越廣泛,如課堂上只講授器件基本原理,難以解決實際器件的使用問題。因此,在實驗中加強了這方面的訓練,其目的是使學生從看懂芯片管腳圖功能表,理解電路原理圖,一直到電路的實現,以培養解決實際問題的能力。
三、教學成效
在教學過程中,結合傳統的教學方法,適當的引入多媒體教學,極大地調動了學生的學習積極性,避免了學生學習過程中的枯燥感,加深了學生對知識的理解和掌握程度。教師的教學過程也改變了以前的只教不學的模式,以學生為主體,充分地發揮了他們的主觀能動性,從被教授到主動學習,同時也增進了師生之間的交流。各種綜合性的實驗項目,很好地將理論和實踐結合起來,加強了學生的動手能力。實踐證明,在學生的后續學習中,學生的積極性和主動性都有所增強,學習成績也得到明顯的提升。良好的學習習慣和扎實的基礎使他們有足夠的能力去主動學習他們感興趣的知識,參加各種電子設計大賽。這既培養了他們的綜合能力,也為以后的工作積累了一定的經驗。
四、總結
總的來說,教學中存在的問題,主要還是教師這個Leader,要帶領好學生,掌控好教學的節奏,做到張弛有度,讓學生感受到知識的重要性,自發的學習,而不是為了考試而學習。筆者在“電路與模擬電子技術”課程的教學中不斷總結和探索,實踐證明了通過以上改革可有效提高教學效果,激發學生的學習興趣。
參考文獻:
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關鍵詞:物聯網工程;翻轉課堂;教學改革
電路基礎課程是應用型本科專業物聯網工程的一門專業基礎課,是該專業一系列后續課程的前導。目前,應用型本科學生普遍有理論基礎較薄弱,不喜歡枯燥的理論,不能主動進行思考等缺點,使得教學效果收效甚微。為了解決以上問題,學校課程組進行了一些教學改革,在一定程度上提高學生學習積極性和動手探索的能力。
一、明確課程學習目標
學期初,從學生的角度出發明確課程學習的目標。學生最感興趣的是一門課程能學會什么,如果只是記住一個公式、一個定律,到期末考試的時候突擊就可以過關,那么根本就不需要平時認真聽講課、做作業,學生也就沒有了持續學習的積極性。所以,本課程組成員在學期初第一節課就給以“四會”概括該課程的教學目標,即一會應用理論進行簡單電路原理分析;二會使用常用儀器、儀表進行電路參數測量;三會使用焊接工具進行電子制作;四會與同學、教師一起解決問題。
二、多種教學方法的融合
筆者從事職業教育十多年,教育教學時有新法,但就某一門課程,對特定的學生究竟用什么方法最有效,要根據學及時調整,以適應學生不同學習階段的特點。
本課程組主要采用“半翻轉課堂”教學方法實施教學,“半翻轉課堂”的實施過程參見圖1(以“節點電位法”教學內容為例)。
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圖1 節點電位法半翻轉課堂實施流程圖
任何一種教學方法的實施都是以學生主動參與學習為目的,所以及時、積極的肯定學生的表現是每一種方法能夠獲得較好效果的保證。
三、多種實驗條件的有效利用
目前,輔助教學的工具非常豐富,教師既能用動畫軟件制作一些電路的信號流向,也可以用仿真軟件驗證理論分析結果。本課程組在實際教學過程中除了教師用動畫軟件制作內容豐富的課件以增強課堂教學的吸引力外,在實驗課時還要求學生應用multisim軟件進行仿真實驗,一方面學習如何應用計算機手段輔助解決專業問題,另一方面通過電路設計建立實際工作規范。
四、調動課外制作的積極性
為了調動學生課后應用理論知識解決問題的積極性,本課程組除了給學生隨堂布置適量的理論練習題以外,學期初還給學生布置了與課程內容相關的課外小制作。該制作在課程結束前三周驗收評分,制作過程分制作項目選擇、項目申報、項目中期檢查和項目作品展示四個階段。四階段主要幫助學生選擇合理的制作項目,及時解決制作過程中學生出現的問題,督促學生進行成果匯報,引導學生課后鉆研專業理論知識,訓練職業技能。特別是在作品展示環節,充分肯定學生在實踐過程中所取得的成績,激勵他們克服困難的決心,為后續課程教學起到了很好的啟蒙作用。
表1 電路基礎課程考核說明簡表
[考核項目\&考核目的\&考核形式\&考核比例\&備 注\&理論知識考核\&以教學大綱為基礎,對該課程的理論知識掌握情況進行考核\&理論試卷\&60%\&期末集中考核\&實踐性考核\&要求學生掌握基本實驗方法和簡單電子電路制作方法\&實驗操作;作品展示\&20%\&實驗操作及時考核;作品展示在學院集中進行\&課堂表現及作業\&促進學生按時、積極參與課堂內外作業活動,提高知識總結歸納能力\&出勤、作業、相關文檔等\&20%\&隨堂即時考核\&]
五、科學、及時地進行考核評價,促進學生規范化發展
考核的目的是促進學生掌握課程的重要知識點。電路基礎課程是傳統的專業理論課程,采用理論考核方法能夠反映學生理論知識掌握情況。但是,純粹的理論考核給學生學習帶來了很大心理負擔,特別是應用型本科院校的學生具有理論基礎較差、動手能力強的特點,所以,平衡的考核比例能夠給學生在心理上帶來積極的暗示,促進學生通過動手制作中的問題來理解理論知識。因此,該課程組教師在制定電路基礎考核體系時主要按照表1說明實施考核。
結合以上幾個方面,經過一學期的教學,無論是理論分析和實踐能力,對于物聯網工程專業的學生來說,都有了較大提升。隨著實際情況發生變化,教學改革也應該隨之而變化,在后續課程教學中,我們將不斷探索、不斷前進。
基金項目:重慶工程學院創新團隊建設項目,項目編號:2014x
關鍵詞:電子線路;分層教學;應用分析
隨著職業教育的發展,招生規模的不斷擴大,學生的文化程度差異程度較大,面對程度不同的學生群體,如果按教材要求統一授課,必然會有部分學生無法跟上教學進度,不能滿足學習要求。在對多年的實踐經驗總結的基礎上,我在《電子線路》課程的教學中進行了分層教學的嘗試,取得了良好的教學效果。
一、《電子線路》課程分層教學方法實施的意義
1. 分層教學是現代教育發展的需求
電子線路要面向全體學生,使每一位學生都能掌握一定的電子電路的組成、工作原理、電路的應用等內容。由于學生認知結構的差異、后天努力程度的不同等諸多因素,學生在學習過程中極容易產生分化,從而出現不同的類別和層次,如果不顧學生的實際差異,一味采取“齊頭并進”和“一刀切”的教學方式,不僅會拖垮一些學科劣勢的學生,而且也會阻礙一些學生強勢智慧的充分發展。因此,教師根據學生的個性特長,多形式地組織“分層次教學”,意義重大。
2. 學生心理發展的需求
在傳統的教學中,一直以來,我都會把一些學生成績不理想的原因歸為該生的智力差。實際上,人與人之間的智力雖然存在一定的差別,但是絕對的聰明與絕對的智力差的人都是極少數的,絕大部分的人,其智力都是差不多的。而造成學生成績不理想的原因,除了智力因素之外,還存在著其他的非智力因素,如學生的心理狀態,就是影響其成績的一個重要因素。倘若學生具有一個健康積極的良好心態,那么即使智力稍差一點,功課也會不錯的。因此,在實施分層教學模式時,不僅要提高學生的學習成績,同時又要提高學生的心理素質;既要使學生的智力得到提升,又要使學生的個性得到彰顯的理念,達到使學生的健康與知識同步提升的效果。
二、《電子線路》課程分層教學模式實施的關鍵環節
1. 備課分層
分層教學的初衷就是減少部分學生的學習壓力,讓更多的學生體會到成功的喜悅。這樣既利于調動學生的學習積極性,又能最大限度地挖掘學生的學習潛力。因此,教師在進行備課的時候要做到分層,根據教學大綱要求,為不同基礎層次的學生量身定制教學目標,配合相應的教學策略進行,體現出真正的因材施教,從根本上提高學生的學習能力。與此同時,還要在教學手段和作業布置等方面體現出分層,使其更有針對性。這樣,才能實現后進生進步、中等生優化、優等生提高的教學目標。
如在對《電子線路》中組織“帶有放大環節串聯型穩壓電路”的教學時,就可以進行分層次的備課。對于成績優秀的學生,要求其首先要系統地掌握整個知識體系,同時要求其能夠對電路的故障進行分析、處理,還要能夠看懂實際的應用電路;對于成績中等的學生,要求其除了系統的掌握知識之外,還要能夠掌握穩壓的原理,并會進行輸出電壓可調范圍的計算。對于成績較差的學生,要求能夠認識元器件和電路的組成,可以看懂實際應用電路,能夠模仿例題進行電路原理和電路計算的一些相關題目的解答就可以了。
2. 課堂教學的分層
對于不同的學生采取不同的課堂教學方式,能夠有效地提高課堂的教學效果。教師可以根據《電子線路》這門課程的特點,多安排一些實驗課,給學生提供更多的動手機會,同時可以將多媒體手段運用到教學中,增強教學的直觀性。在課堂內容安排上要體現一定的分層。對成績優秀的學生,在完成大綱要求的內容之外,還要適當地選擇一些實際問題,讓其運用所學知識去解決,提高其理論聯系實際的能力。對于成績中等的學生,除了要掌握大綱要求之外,還要求能夠利用所學的知識去分析求解題目,提高應用能力。對于成績較差的學生,除了掌握大綱要求的基本內容之外,還要增加一些元器件的認識,以及對簡單元器件的監測方法的認識。
如在對《電子線路》中“整流電路”一節進行分層教學時,對于成績優秀的學生,要求其掌握電路的組成、工作原理以及電路的計算之外,還要做到能夠利用所學的知識對電路的各種故障進行分析、找出原因和解決方式。對于中等成績的學生,主要掌握好電路的工作原理和電路的計算,能夠利用所學知識進行靈活的解題。對于成績較差的學生,只要掌握電路的基本組成和一些簡單的電路計算就可以了,對于電路的工作原理作為一般性的了解即可。
3. 教學方法分層
對基礎不同的學生提出不同的教學要求,采用不同的教學方法。對于成績優秀的學生,采用研究——討論——自學的教學方法,提高其分析和解決問題的能力。對于中等成績的學生,采用啟發——反饋——練習的教學方法,提高學生的應試能力。對于成績較差的學生,采用鼓勵——模仿——技能的教學方法,培養學生的學習興趣。
如對于《電子線路》中“運算放大器組成的運算電路”一節學習中,對于優秀的學生,要求他們能充分利用虛短虛斷的概念求解運放電路的問題,同時能利用電工基礎的解題方法求解運放電路的問題,也可以讓他們組成學習小組,通過討論來自學完成。對于中等成績的學生,要求其能夠做到利用相關知識解答有關多級運放組成放大器的題目。對于成績較差的學生,要求能通過模仿解答一些與例題相似的題目即可,然后讓他們認識一些常用的集成運放電路就可以了。
4. 課后教學分層
課后教學任務包括布置作業、批改作業、課后輔導等,這是整個教學任務不可缺的重要組成部分。這個過程的分層教學體現在:對于成績較優秀的學生著重培養其對電子電路的綜合分析能力,運用能力;對中等成績的學生,著重提高其應試能力;對成績較差的學生,著重進行補差。作業是對教學效果的反饋與檢驗,對于成績優秀的學生,除了基礎的作業之外,還要布置一些提升思維的作業,如對“計數器”這屆進行作業布置時,可以布置“設計幾種不同進制的計數器”的思考題。對于中等成績的學生,除了基礎作業之外,再布置一些相關題目的便式,讓他們能夠做到舉一反三。對于成績較差的學生,只要其掌握一些電子電路基本的電路組成,能夠解決一些基礎性題目即可。
5. 考核與評價分層
根據學生的學習情況,采取不同評分標準,分層評價。在考試時,試卷的題目由簡向難排序,要求成績好的學生全部答完,其余學生按規定完成某一部分即可,與此同時要鼓勵基礎較差的學生盡量多答題,答對了給予加分的獎勵。還可以在同一張考卷上設置必做題和選做題,讓不同層次的學生都得到檢驗。對于同一水平層次上的題目,基礎較差的學生做對了,得分要比基礎較好的學生得分高,充分調動學生學習的積極性。
我通過多年在《電子線路》中實施分層教學,不僅使基礎較差的學生每節課學有所得,提高了他們學習《電子線路》的興趣,而且使基礎較好的學生既掌握教學大綱所規定的教學內容,又培養了他們的綜合運用能力、分析能力。這樣,不僅可以提高課堂教學質量,同時又有利于提高學生的理論水平,培養出社會所需的中等專業技術人才。
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