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1通信电子电路教学改革的必要性
通信电子电路是通信、电子、测控等专业的一门重要的专业基础课程。它的主要内容包括:小信号调谐放大器,高频调谐功率放大器,正弦波振荡器,振幅调制及其解调,振幅调制及其解调,角度调制及其解调,混频器,变频器,锁相环路等。课程涉及的知识面广,与许多课程联系紧密,理论性强,内容较为抽象,实验难度大,授课时间少;它不仅要求学习者掌握好低频电子线路理论和电子器特性的相关知识,而且要求学习者具有较好的非线性数学分析能力[2~3]。本文结合学校自身的情况和要求,对通信电子电路实践教学遇到的部分问题提出改革的建议。
2加强教学内容和其它相关课程的联系,提高教师教学水平
首先,通信电子电路作为高校中讲授通信电路基本组成和工作原理的课程,与高等数学、低频电子线路、信号与系统、通信原理等多门课程的知识体系都存在一定的交叉。在理论教学中兼顾必要的理论知识讲解,重视实际应用的同时不拘泥教材内容,适当引入新知识,摒弃目前不常用的知识,授课过程中避免进行繁琐数学公式的推导,重点突出对通信电子电路概念的物理含义的理解和电路工作基本原理的理解以及通信电路实际应用的学习,从而达到授课事半功倍的良好效果。对于通信电子电路课程存在:课时少、课程涉及内容广、理论较复杂、概念抽象、内容理解困难等问题,教师不仅需要对通信电子电路的课程教学内容进行相应的更新和优化,而且需要提高教师的教学理论水平和加强教师实践环节教学能力。本着“理论和实践相结合”的理念,强调理论教学的同时注重教学过程中的实践环节,不仅能提高学生的学习积极性,而且能促进和强化学生对理论知识的掌握。
3重视电子辅助设计的创新教学,提高学生动手能力
通常在实验教学过程中,验证型实验为主,缺少创新实验。通常学生根据实验目的,实验电路,仪器设备和较详细的实验步骤,通过实验来验证通信电子电路的有关理论知识,最终达到巩固基本知识和基本理论目的。由于实验通常在实验箱中完成,受到元件和实验箱电路的限制,一般给学生提供的创新实验空间很小,通常学生实验的积极性不是很高。根据多年的教学经验和目前通信的快速发展趋势,我们编写了实用的通信电路仿真软件实验教材。通过EDA软件工具,学生可以在计算机上搭建实验平台,对通信电路进行设计、仿真、调试和性能评估,实验内容形象、生动、易懂,学生学习兴趣得到提高,学生的思维得到开拓。通过软件的使用,学生不仅在有限的时间内轻松巩固通信电子电路的理论知识,而且培养了实际的动手能力。同时我们可以将仿真实验与传统实验结合起来,在传统实验前,让学生根据传统实验的具体要求,先使用软件工具对实验电路进行仿真,初步了解本次实验的原理和基本内容,然后在本次实验做的过程中,比较仿真与本次实验中的现象和数据的差别,积极分析产生差别的原因,通过传统实验与仿真实验相结合,充分利用各自的优势,相互弥补各自的不足,学生解决通信电路问题的能力和实际制作通信电路的能力得到了提高,同时理论知识得到了巩固和升华。
4侧重教学和实训紧密结合,加强教学相长
学生完成了整个课程理论课程和实验课程后,我们安排了通信电子电路课程设计的教学内容对学生进行的综合性实践训练,目的是为了提高学生实践能力。在为期两周的综合性实践训练的课程中,我们要求学生在所学的通信电路的基本原理和基本单元电路基础上,紧密联系实际,自己动手搭建通信电路系统。在课程设计过程中,我们坚持以学生为本,主张学生自拟题目,指导老师审核,或者指导老师提供一些难度适中的参考题目由学生选择。在整个课程中,学生首先通过系统的功能框图画出相应的电路原理图,其次运用EDA仿真软件进行电路设计和电路性能的分析与仿真,最后使用元器件搭建相应的硬件电路,实现系统功能。通过通信电子电路课程设计,学生能够掌握所学各环节知识,同时具备了对通信电路的较高的分析能力、设计能力和评估能力。同时学生的分析问题、解决问题、设计电路的能力有质的飞跃,从由元件到电路,最终达到了系统级的认识。通过对通信电路的设计、搭建和调试,学生会遇到理论教学中,甚至实验环节中一些意想不到的许多实际问题,通过和教师共同积极的解决这些实际问题,不仅提高学生的电路设计能力及工程应用能力,而且加强了教师的指导能力,实现了教学相长。
5参加全国大学生电子设计竞赛,培养学生创新能力
全国大学生电子设计竞赛与高等学校相关专业的课程体系和课程内容改革密切结合,推动其课程教学、教学改革和实验室建设工作。竞赛的特色是与理论联系实际学风建设紧密结合,竞赛内容既有理论设计,又有实际制作,以全面检验和加强参赛学生的理论基础和实践创新能力。我校通过参加了4届全国大学生电子设计竞赛,取得了傲人的成绩,培养了一大批既有扎实的理论知识,又有较高实践创新能力的大学生,同时促进了学校的教学改革和实验室建设工作。
【关键词】独立学院;CDIO;电子信息工程
【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
独立学院培养人才目标应定位于应用型,探索自身特色的实践教学,不盲从母体学校的培养模式,又区别于一般公立本科教学模式,进行CDIO教学实践是一条创新之路。本文从提高独立学院学生电子综合应用实践能力出发,以电子信息工程专业模电CDIO教改为范本,围绕实践教学探讨能力培养转型,从教育观念、教学内容、教学方法及课程设置等方面对模拟电路基础课程教学进行探索和改革。
独立学院的模电教学整体以往是重理论轻实践,学生们接触到电子器件和电路的知识,只靠在课堂听讲,没有感性的认识,很多知识点都很难理解,特别是模拟电路中的基本电子器件和基本电路,如果这部分的知识没有学好,对后续的教学内容时就会有困难。模拟电路基础作为电子信工程专业一门重要的专业基础课程。模拟电路基础课程既要求学生具有深厚的理论基础,同时也必须具备较强的工程实践能力。该门课程的教学一直是个难点,学时少与内容多,学习难度大与学生兴趣不高等矛盾始终存在,教学效果一直不够理想。纯粹的理论教学已不能适应社会对电子技术人才的社会需求,进一步加强理论与实践的结合,以CDIO为引导,进行对模拟电路基础课程的教学改革是很有必要的。
1 模电CDIO教改模式和措施
引入任务驱动式CDIO教学模式,模拟电路的通过项目引导的方式,让学生在项目完成过程中能够更好地掌握学习到的知识,学生在做项目过程中,不仅要对理论知识进行理解和计算,还必须掌握画电路图,电路仿真,实物制作,仪器设备操作等实践环节,所有这些环节都要学生自己根据理论知识去思考、设计。通过这些环节,学生在实践任务的驱动下复习旧知识,学习新知识和新技能,学生积极主动参与学习,极大调动学生的学习兴趣,从而对教学内容有更加深刻的认识和理解。
为此教改团队制定了CDIO教学大纲,制作了剧本式教案,革新了理论教学体系。在教学中把重点放在各种基本放大电路及其分析方法、放大电路中的反馈、模拟集成电路及其应用等方面。精讲最基本的概念与方法,基于基础知识的迁移扩大,再到重要的分立元件电路,最终到其组成经典电路的基本概念、基本工作原理和基本分析方法。这对本科生分析问题和解决问题能力的培养起着重要的作用,这一过程中要求学生概念清楚、基础理论扎实,也是学生灵活应用集成电路的关键。对电子器件以及各种集成电路内部的工作原理分析则进行压缩,注重电子电路的组成及结构设计方法,重点讲解器件的应用。尽量减少繁杂的数学推导,以定性分析为主,定量计算为辅。同时加强电子工程系模拟电路实践教学力度,在有限的学时中进行重点知识点的任务实践,精选经典电路设计,使任务涵盖模拟电路基础课程各重要知识点,设计任务要符合重要知识点融合,要充分考虑学生的实际情况,符合教学要求的“做中教、做中学,教学实践合一”的教学理念,实现培养学生的自主学习能力和动手实践能力。
根据CDIO为指导的现代工程人才培养模式,任务驱动式的教学模式具体实施如下:按照五个阶段进行:任务下达―任务讲解―任务准备―任务实施―项目评价。教师下达任务书,提出完成任务书的建议,学生以小组方式,学生阅读任务书,进行查找相关元件及电路资料的任务准备,按学习任务书的要求完成设计方案的讨论,通过方案比较确定最终方案的制定。学生根据制定的方案设计电路,进行仿真,完成电子电路设计制作,正确选用测试仪器进行电路性能指标测试。任课教师在任务实施过程中进行始终给予指导,帮助学生寻求解决问题的方法。最后在学生任务完成后进行考核和评价,根据实践训练情况,检测评价。教师分析并作课堂小结深入分析,帮助学生正确认知实践任务的知识点和相关信息,提高学生的动手设计能力。
本次模电CDIO教改创新了教学模式,在电子工程系14级电子信息工程专业开展了模电CDIO项目教学实践,模电知识点围绕CDIO项目实施教学,学生能在掌握完整的项目所需知识点后很快进入项目实践,教学效果良好,深受学生好评。在模电CDIO项目实践过程中采用教师总体把控,学生自愿组合,将12级电工专业4个教学班级的学生划分为20个小组。教师向学生下达项目任务书后,学生根据项目要求自行设计电子电路并调试成功,学生根据项目设计成果编写项目报告和汇报PPT,学生项目小组上讲台进行成果展示和讲解,教师根据学生表现进行评分,以作为实践成绩折算纳入学生期末最终成绩,整个考核过程透明清晰高效。学生完成模电项目设计电路板60个,项目资料60份。通过模电CDIO项目的成功实施,学生掌握了资料搜索能力,元器件应用能力,电子仪器仪表的检测能力,电子电路的设计和制作能力,极大地促进了学生的工程实践能力
将CDIO工程教育理念和能力培养体系贯穿整个教学活动中,将模电知识点融入到项目设计中讲解,全面落实了能力目标培养体系,完成了模电CDIO教改能力矩阵图,完成了制定了初步的考核评价体系,进一步明确了模电课程的课程定位和理论框架,制定了完善的CDIO教学项目设计。有多个系统化的单项及综合应用项目训练,有项目实施后的考核评价体系,一体化教学,边讲边学,边学边练。根据运用CDIO工程教学理念组织教学内容,技能培养分层次,项目训练系统化,考核方式多样化。
2 结束语
模电CDIO教学改革已经实施,在我院电子工程系电子信息工程专业的教学实践中取得了良好教学效果,教改团队也从本轮教学实践中总结经验,不断完善教改中某些不足之处。学生在学习完理论知识后,能在较短时间内马上进入到实践。本次模电CDIO教改实践充分调动了学生学习的积极性、主动性和创造性,提高了学生分析问题和解决问题的能力,培养和锻炼了学生的动手能力和实践能力,增强了学生的创新意识和学习能力,极大地提升了学生的工程实践能力。
【参考文献】
[1]朱海霞,钟丽娜,等.应用人才培养模式下的模电课程教改浅析[J].中国教育技术装备,2014(22):111-112.
在传统电工电子教学中,学生很难理解那些无法使用肉眼看到的抽象事物,但是借助EWB软件,各种无法用肉眼看见的事物能以电波的形式呈现在屏幕上,形成仿真的交互图像。
在电子电工专业教学中应用该仿真软件,能有效模拟众多电路的功能,以生动、形象的画面呈现繁复的原理,以更加具体的形象呈现抽象的电子和电工概念,使学生更容易理解,进而提高学生对电子和电工专业技术学习的积极性,实现高效地开展相关专业课堂教学。
一、EWB软件简介
虚拟电子工作台,英文为Electronics workbench EDA,简称作EWB,是21世纪80、90年代由加拿大交互图像技术有限公司推出的分析和设计电路的EDA软件。该软件能够提供数万种精确度较高的电子元器件模型和标准电子元器件,并且能提供类似于实际电子仪器的虚拟仪器,涵盖各种仿真分析电路的方法,学习难度较小,并且能灵活应用。这一软件能创造模拟电路、数字电路和电路分析的虚拟实验环境,在EDA实验中刚好能充分利用这种虚拟现实的手段。它最突出的特征即为电路元件库和仪器仪表较为丰富,并且能按照实际需求,对器件库进行扩充,实现灵活设置元件参数,及时有效地解决模拟开路、短路等不良问题;实验的进行可借助计算机来实现,对真实实验室工作台进行模拟,从屏幕中直接选用需要的测试仪器和电器元件等,具有便利、简洁的操作方法;EWB软件上操作仪器控制界面的方法和外形基本是仿真实物,存在极大的共性;能对电路运行和测量的结果进行动态化分析和呈现;还可以进行存储打印,并且能够直接将编制电路图复制到word文档或者其他软件中。该软件按照以下步骤运行:首先,输入原理图。将元件的原理图符号等设置在电路工作区,将导线连接起来,对元件进行参数设置。其次,对测量仪器进行设置和连接,并设置相关参数数据。最后,将方针开关打开,观察仪器上的仿真结果。
二、EWB在电工电子教学钟应用的优势
电工电子这门课程具有较强的实践性,教师在教学该门课程过程中,一直尽力将理论和实践相结合,开展高效教学,不断提升教学质量,尽管如此,在教学中依然存在不少问题和缺陷。教师的教学必须遵循预先设计好的课件,学生的学习也是固定模式,难以达到交互教学的要求。但是,通过在电子电路课堂教学中应用EWB,利用该虚拟电子工作台能有效设计仿真电路,利用转变电子电路数据参数,对各种电路数据参数影响电路性能过程进行观测,利用虚拟仪器对每一次实验过程中波形和整个电路的实验结果进行观察和记录,若设计方案达不到预期的良好效果,则可重新进行设计,经过不断往复实验,最终选择最佳设计方案。
三、EWB软件在电子电工教学中的应用
模拟电子技术是电子电工专业课程中的一门基础性的学科,其涵盖的内容较为广泛,包括半导体二极管及其应用电路、双极型三极管及其放大电路、场效应管及其放大电路、放大电路的频率响应、形发生及变换电路、直流电源、模拟电子电路的multisim仿真等。该学科最大的特点即为电路图贯穿于各部分知识点中,主要包括PN结形成原理图、晶体管输入放大电路直流通路图等。不仅如此,学生之前从未接触该门学科中的一些电路图,因而学习难度较大,存在较多疑问。若教师在开展虚拟实验中应用EEB软件,则可清晰直观地呈现电路图。
1.电路基础教学中的应用。对电路的基本规律和分析方法展开的研究是电子电工专业的基本课程,电子电工专业必须要掌握一定的电路理论知识。电路基础教学包含各种复杂的概念、内容和抽象原理,学生在学习时常常感到乏味、晦涩难懂。可是,借助EWB软件之后,不仅能对理论知识进行讲解,建立电路和仿真分析,将所学的理论应用到实践中,还能使得教学内容逐渐多元化,提升电子电工教学课堂的趣味性,吸引学生积极学习,创造出形象、生动的电子电工教学课堂。
2.模拟电子技术教学中的应用。模拟电子技术这门学科中以半导体器件的功能、电路及其应用原理为研究内容,学习该学科的过程中,涵盖了各种电路图中的相关内容,主要包括晶体管输入输出特性曲线图、交流微变等电路图,而学生在之前学习中并非接触这些电路图。在应用EWB软件的基础上,能将电路的工作过程及原理清晰地将电力工作流程呈现出来,并且经过老师板书讲解,让学生了解晶体管放大电路的静态或动态工作情况。
3.数字电子技术教学中的应用。数字电子技术该项技术的重点研究对象即为逻辑门电路、集成器件的功能或应用的学科,其也包括分析和设计逻辑门电路和时序电路的部分内容。在数字电子技术教学中使用EWB软件,能为学生在课堂中对数字电路进行分析或设计给予充分的自由,进而有利于有效达到学科设计目标。在电子电工教学中应用EWB软件,能全面建立实验原理,将仿真实验过程真实地表现出来,在实践中应用理论知识,提高学习趣味性以吸引学生,进一步提高电子电工的教学效率。
总而言之,EWB这种软件系统的优势在于能简便地操作,功能完善,能将自身功能充分展现出来,能以生动形象的形式表现晦涩难懂的抽象理论,有助于培养学生对学习的兴趣,增强学习的自觉主动性。EWB软件能帮助学生在实践之前做好预备练习,有效解决理论和实践,完善电工电子教学的不足,进一步创造良好的教学效果。
参考文献:
作为信息产业中重要的电类基础课程,“电子技术基础”介绍模拟与数字电子技术的基本概念、基本器件、基本理论、基本方法和基本应用,具有技术发展快、涉及知识点多、实践性比较强、模拟与数字合一等特点。目前我校“电子技术基础”课程教学学时分配为理论课程50学时,实验课程10学时。在学时较少的情况下,课程教学中又涉及大量晶体管电路、集成运放电路、组合逻辑电路、时序逻辑电路等电子电路的基本概念和理论分析,若理论授课时仅仅通过抽象的电路图和预设的波形图来分析理论电路工作原理,就不能让学生及时理解电子电路工作原理等相关知识点,只能起到事倍功半的效果。目前Multisim、Proteus等一批优秀的EDA仿真软件提供了丰富的仿真元器件库、用于调试和测量的虚拟仪器仪表以及各种电子电路基本分析方法,使得虚拟仿真技术在电子电路分析与设计中得到了广泛应用。尽管目前不少教师已经尝试在“电子技术基础”多媒体教学中引入仿真手段来改进教学方式,但这样碎片式的仿真教学只能走马观花、流于形式,缺少对整个课程的设计,难以真正调动学生的积极性、提高学生的创造能力。因此,根据“电子技术基础”教学内容的特点和要求,在教学实践中利用学导式教学法并嵌入仿真辅助教学,将仿真教学融于学导式教学中,利用生动直观的仿真效果化解电子技术教学难点,使烦琐抽象的理论分析图形直观化。通过这种基于仿真的学导式教学方法,不但能加强学生对实际电路的感性认识,帮助学生消除对电路的陌生感和神秘感,快速理解知识点,破解教学难点,更能提高学生的课堂学习效率,培养学生的动手能力,加深其对电路知识的理解和实际应用。
2基于仿真的学导式教学法
基于仿真的学导式教学法的主要特征:作为主导,教师要提示要点、收集问题、讲授理论、仿真辅导,其角色从教学的“主演者”向激发学生探索创新的主导者转变;作为主体,学生自主学习、思考讨论、仿真设计,其角色从教学的“被动者”向探索创新的主动者转变。
2.1基于仿真的学导式教学法实践步骤
基于仿真的学导式教学法努力突出学生的主体地位和教师的指导作用,将仿真贯穿于整个效果。考虑到合训学生课外自主学习时间的实际情况,基于仿真的学导式教学法在“电子技术基础”实践过程中包括4个阶段。
(1)自主学习阶段。教师在课前提示自主学习的要求和重难点,引导学生阅读教材、参考教材以及网络教材。在教师的引导下,学生发挥主观能动性,通过主动思考、互相讨论、仿真验证、查阅参考资料等方法,积极解决发现的问题,变一般性的预习为探索性的自主学习。教师收集、整理学生的疑问,为其答疑解惑,并及时了解学生的自主学习情况,指导学生的学习。
(2)课堂讲授阶段。课堂讲授重在讲透基本概念、原理、重点、难点,教师在教学过程中大量引入仿真电路,边讲理论边实践,将课堂讲解和电路仿真有机结合,避免空洞的纯理论教学,引导学生将所学知识应用到工程实践中。课堂注意与学生互动交流,及时了解共性问题,重难点处设置问题,引导学生思考讨论,考查学生自主学习和课堂掌握程度,利用归纳小结帮助学生对知识点进行理解。
(3)课后提高阶段。教师通过在课后布置作业、练习、仿真设计和实践报告等进一步引导、巩固、提高学生的学习效果。通过检查、批改、评价等及时掌握学生的学习效果,因材施教进行辅导。依托学生科技创新实践平台,鼓励学生开展创新课题研究,积极引导学生开展自主学习,参与各种课外实践和创新竞赛活动,多渠道、多样化、多层次巩固所学知识。
(4)课程考核阶段。课程考核用于评测教学效果,教师要重视教学过程和实践环节的评价,使课堂表现、作业情况、平时成绩、期终考试成绩、仿真实践情况等在课程的最终成绩中占有合理的权重,期终考试成绩占60分、平时学习占20分(包括全期作业完成情况、平时小测成绩、期中测试成绩、课堂表现以及仿真实践成绩)、实践创新占20分(包括实验成绩和课外创新情况),使考核评价方式从传统单一向灵活多样转变。此外,整个实践教学中重视过程管理,教师要详细记录学生的各种学习情况,并做出准确的正面评价。为减轻学生课外负担,提倡团队合作,学习过程中实行小组协作制,将学生分成几个小组,并选拔基础好、有责任心的学生为小组长,负责协调、组织各组的自主学习、讨论答疑、仿真实践等活动,以点带面使全体学生的学习能力、实践能力和创新能力都有所提高。
2.2“电子技术基础”教学实践中的“仿真嵌入”
将仿真教学嵌入“电子技术基础”的学导式教学实践中,做到基本器件都有测试电路仿真、典型电子电路都有电路仿真,通过虚拟仪器仪表揭示电路工作过程,借助仿真平台的基本分析方法分析电路,加强学生对电子器件、实际电路的感性认识,帮助学生掌握电子技术的基本概念、工程分析方法,从而提高学生的实践能力,培养创新精神。例如,教学中介绍二极管、三极管、场效应管等模拟半导体器件时,利用仿真平台中的虚拟器件引导学生认识基本器件的外形,利用IV分析仪等仪器辅助半导体器件伏安特性的理论讲授;讲授逻辑门、集成触发器、MSI功能模块等数字集成芯片特性时,通过逻辑分析仪或示波器来实时直观显示工作波形;介绍共射放大电路等单元电路的工作原理时,结合黑板理论推导或者多媒体理论教学,由仿真平台中示波器等仪表显示信号波形来揭示放大电路的动态工作过程,调节电路参数演示静态工作点对电路的影响及电路的交流放大作用,利用直流工作点分析方法、瞬态分析方法等对比验证理论讲授的工程分析方法,加强电路工作原理的理解和电路分析方法的掌握;分析逻辑门或触发器等构成的组合或时序逻辑电路时,通过数码显示、LED亮灭或波形图等直观显示电路逻辑功能。“电子技术基础”教学实践中可以布置一些具有设计性和创新性的仿真作业,引导学生利用所学知识开拓思考、尝试各种设计方案、仿真设计验证,不断提高学生的学习能力、实践能力和创新能力。如在设计二极管限幅电路、有特定性能指标的晶体管放大电路、集成运放应用电路、楼道灯光智能开关电路、触发器组成的抢答电路、24小时计时器、汽车尾灯控制电路以及月球车避障控制器等时,要求学生利用所学知识大胆思考,认真仿真设计验证,完成并提交仿真实践报告。
2.3基于仿真的学导式实践教学案例
以“集成运算放大器的应用电路”中的“比例运算电路”为例,介绍基于仿真的学导式教学法的具体实施过程。
(1)教师在课前提出自主学习目标:熟悉基本运放电路,利用“虚短”“虚断”、节点电流等方法求解电路电压增益。学习的重点和难点是运算电路的分析方法与电压增益的计算。学生通过阅读教材和参考教材进行自主学习,提出了平衡电阻、输入电阻、反馈组态等概念问题,由教师答疑解惑,及时指导学习方法。
(2)教师在课堂讲授时注意引导学生观察同相比例运算电路结构,提出收集的典型性问题,驱动全体学生思考,验证学生自主学习的效果,控制教学节奏。引导学生利用“虚短”“虚断”以及反馈节点电流方程法来完成电路的分析,完成对提出问题的解答;运行例题仿真电路,通过示波器显示输入/输出波形及幅值大小,验证电路同相比例运算功能及比例系数;提出“若提高输入电压值,输出电压会怎样?”,引导学生展开课堂思考讨论,提示集成运放工作状态,边讨论边仿真实践,得到仿真验证,最后教师归纳总结同相比例运算电路;提出“如果要引入反相比例运算电路,电路结构需要怎么修改,怎么分析?”引导学生思考反相比例运算电路的电路结构和分析方法,仿真验证电路功能,引导学生总结反向比例电路特点。
(3)课后布置比例运算电路习题作业并要求学生进行仿真验证,进一步巩固学生的学习效果;通过检查自主学习效果、批改课后作业、评价仿真实践等及时掌握学生的学习状态,因材施教进行辅导。基于仿真的学导式教学中,仿真教学不再是碎片化的辅助教学手段,而是以学导式教学为载体的系统仿真教学。仿真始终贯穿于整个“电子技术基础”课程教学实践的各个阶段。教师在教学实施的过程中,通过仿真引导学习、布置内容、仿真得证,化主演为主导;学生在接受电子技术知识的过程中,通过仿真自主学习、积极思考、仿真求证,化被动为主动。
3结语
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
电子技术基础与技能是一门专业基础课,在职业院校电子技术相关专业的教学中均有涉及。该课程内容繁杂,涉及面广,部分内容具有较强的抽象性,不利于学生的理解和记忆,例如基本放大电路、集成运放等内容,均为学生的学习和理解的难点。这就需要广大教师在课堂上有意识地引导学生吃透基本概念、掌握各部分内容的关联性、在不断地学习中找到适合自己的学习和记忆方法,教师在讲授时应重点提高学生的思维能力,注重学生辩证思维能力、逻辑思维能力和创新思维能力的培养,真正达到教学目的。
1 辩证思维能力的培养
辩证思维能力指的是运用辩证法分析解决问题的能力。电子技术基础与技能的学习内容相对抽象,例如基本放大电路、集成运放的应用等章节,需要学生在具备扎实基础之上,在脑海中建立各个概念之间的联系网络,并运用抽象思维理解其核心,才能系统地掌握和贯通多个不同知识体系,真正消化为自己的东西。单纯地死读课本是目前职业院校在读学生普遍存在的现象,教师在教学过程中需要抓住教学主要矛盾,也就是教学模式问题,有意识地引导学生辩证的思考问题,增强学生对知识的理解和掌握。具体例子如下:
例1:在学习“半导体的基本特性和PN结”相关章节时,首先需要教授导体、绝缘体、半导体的定义,原子结构概念,载流子概念等最基础的知识。接下来介绍半导体的导电机理。其中需连带介绍半导体的热敏性、光敏性和掺入微量杂质对其导电性的影响。随后引出P型半导体和N型半导体定义,并逐步推进到PN结的学习。这是本章节的重点内容,教师可辅以多媒体设备甚至模型,如图1,将知识深入浅出讲述给学生。在这个过程中,应注意知识教授的层次性,例如PN结正加电压和反加电压的不同结果,可形象地进行对比分析,会让学生印象更加深刻,不易记混。此类在知识层次上渐进的教学方法,对于培养学生的辩证思维能力,增强其对抽象概念的理解,形成有体系的知识网络有很大帮助。
图1 PN结加正、反向电压示意图
例2:“集成运算放大器”章节也是电子技术基础与技能学习的一个重点,并且该部分知识也是大部分学生学习的难度。由于职业院校学生学习能力有限,教师应适当放慢教学速度,按照大纲要求,详解每一个知识点。例如在理想集成运放的教学中,应注意强调“虚断”和“虚短”的概念,结合坐标对比分析理想集成运放工作在线性区和非线性区的特点,如图2所示。在比例运算电路的教学中,教师应抓住反相比例、同相比例和差分比例放大电路推导的共性进行讲解,并要求学生熟练画出各种运算电路图,如图3,不断提问使学生在理解的基础上进行记忆。
学生的辩证思维能力是在整个教学过程的点点滴滴中逐渐培养出来的。学生在形成一定的辩证思维后,能够用联系和发展的眼光分析问题,遇到难题之后也能够利用否定之否定思维方法逼近答案,对于学生理解问题和解决难题具有很大帮助。
图2 理想集成运放电压传输特性
图3 反相比例运算电路
2 逻辑思维能力的培养
电子技术基础与技能的前后章节环环相扣,要想让学生学好这门课程,需要在教学过程中注重培养学生的逻辑思维。其中,主要包括归纳演绎思维、类比思维和求异思维。
归纳、演绎思维能力是对知识点扩展和应用的能力。其中,归纳是从个别到一般,在学习中通过知识点的习题训练掌握这一类问题的解决方法。演绎是从一般到个别,即在学习中将某一知识点理解并应用到解决具体的问题。例如在负反馈电路教学时,主要内容包括判断电压串联负反馈、电压并联负反馈、电流串联负反馈和电流并联负反馈,单纯的逐一讲解方式非常枯燥,学生很容易走神,建议通过四种负反馈电路归纳出串、并联判断方法和电压、电流判断方法。这样方便学生理解、记忆其内容。通过这样的教学方式,学生不仅可以扎实学到课本知识,又可在学习的过程中锻炼归纳思维方法。而演绎思维方法的训练可以在学习运算电路的过程中进行。运算电路的学习首先要明确加、减、积分、微分等基础运算方法,这就属于认识一般规律的过程。在知道运算规则后,运用基础运算方法对具体电路进行分析和判断,这即为一般到个别的演绎过程。这样的教学方法一举两得,既使学生掌握了基础知识,又培养了学生的演绎思维。
类比思维能力是利用已知知识推知未知知识的举一反三的能力,这种能力对于学生学习任何知识都非常重要。锻炼学生的类比思维能力,对于学生的发散思维能力也有较大帮助,这不仅仅限于同一门课程中的学习,在不同专业课的学习,甚至是不同领域的学习都有效。例如在学习同步RS触发器的相关知识时,可以类比基本RS触发器,分析二者的相同点和不同点:R、S之间相互约束为其共同点;结构差异为其不同点。此外,类比学习可以减轻学习负担,但是前提是扎实掌握已有知识内容。
求异思维能力是一种比较高级的思维能力。通常,我们都习惯使用求同思维,即按照已给条件步步下推得到最终答案。然而,问题有时并不那么容易,需要我们从反面或者其他角度进行思考,“另辟蹊径”得到解题思路,最终找到解题的方法。例如在学习差动放大电路的内容时,学生常常碰到的难点是不会求解单端输入差放电路(图4)电压。这是受我们在双端输出差动电路(图5)的差模电压增益和共模电压增益的求解思路影响,在单端输入差放电路电压的求解中运用了求同思维,还按照先画微变等效电路,再求电压增益的老思路求解,很难求出电压。使用求异思维方式,试着将单端输入转化为双端输入,即将图4转化为图5,再来求解,问题迎刃而解。从以上分析可以看出,求异思维能力的训练对于提高学生整体理解和认知能力具有重要的意义,但这种训练比较困难,需要教师在备课时对该方面着重关注,提前设计桥段。
图4 单端输入差动电路图
图5 双端输入差动电路图
3 改进教学模式,培养创新思维能力
现阶段,职业院校、高校等在教学模式上基本沿用传统的教学模式,教学手段单一,教学效果一般。教学模式的改革也早早提上各高校、职业院校的议程,然而进展较慢,效果不好。为了能够从根本上改变这一状况,应从教师身上入手,灌输新型教学模式理念;并尽量选用多媒体资源较为全面的新教材,按照任务驱动、项目式教学方式重组教学内容,让每个章节得到学习更贴近实际;在教学过程中,合理创设问题情境,为学生思维能力的培养创造良好的氛围;同时,加强实践环节,锻炼学生自主分析问题、解决问题的能力。
要以学生能力的发展和素质的提高为根本。本课程教学大纲中对于教学目标的设置为“使学生理解常用电子线路的工作原理,掌握典型电子电路的分析方法,具备应用常见电子电路的能力”等内容,从这我们可以看出该门课程不仅仅要求学生掌握对电子电路的分析方法,更突出要求了学生对电子电路的实际应用能力。这也就是说,教师在教学过程中,如在电路中的分流与分压、基尔霍夫定律、戴维南定理等重要内容的讲解时,多举日常生活中能够用到它们的电路进行实例分析,让学生充分了解这些重要定理和内容的应(下转第137页)(上接第134页)用环境,让课本的知识更加贴近实际,促进学生对知识的理解,提高学生对知识的应用能力。不仅如此,教师在授课过程中应具备工程观念,也就是说要具备一定的“近似观点”,在一些不必要的问题上避免吹毛求疵,以电路的分析和应用为主要思路。另外,在重点知识的讲解上要投入更多的时间,把知识点讲深、讲透。
在保留传统教学模式的优点的基础上探索创新的教学方法。传统的教学模式往往仅注重知识本身,对于教学方法则并不深究。现阶段对教师要求创新教学,例如引入“拼图式”思维方法,打破常规的学科体系,整合教材内容从顺次教学转向项目教学,加强多媒体及Proteus技术在教学中的应用。其中,“拼图式”思维方法的引入对于学生分析复杂电路具有很大帮助,教材中一些复杂的实用电子电路本质上是由基本单元单路组合而成的,“拼图式”思维方式能够帮助学生看透电路基本组成,在进行电路分析时思路更加清晰。而项目教学可以以项目设计的方式作为小组作业布置给学生,一方面增强学生的实际应用能力,一方面促进学生的团队协作能力。此外,因为职业院校的学生学习能力有限,教师还应关注学生的学习方法,在讲授自然科学的同时进行学习方法的指导,例如提醒学生课前预习和课下复习、做题等,另外,对于一些易混淆的知识点可以用编口诀的方法增强同学们的记忆。
摘要:针对电路基础课程理论性强、抽象难懂和实践性强等特点,本文将Multisim10 引入电路基础教学过程,详细分析了Multisim10在电路基础教学中的应用,取得了良好的教学效果,大大激发了学生的学习兴趣,提升了学生的职业能力和职业素质,是提高电路基础教学质量的有效方法。
关键词 :电路基础Multisim10 电路仿真
1 概述
电路基础课程是高职电气自动化技术、机电一体化技术及电子信息技术等专业的一门专业基础必修课,是一系列后续课程的前导课程。学好本课程对于其他课程有着极其重要的作用。但本课程特点是定理、概念众多,理论内容抽象难懂,分析计算量大,要求学生有较高的抽象思维能力和逻辑思维能力。而当前由于扩招和单招的实施,使得高职学生整体生源质量大幅下滑,再加上高职学生普遍理论基础薄弱,学习积极性差,接受新知识的能力弱,这些无疑使得电路基础课程的教学更加雪上加霜。如何让高职学生掌握电路基础相关知识并加以应用,是摆在每一个讲授电路基础老师面前的一个新课题。
Multisim10 是美国国家仪器公司推出的一款原理电路设计、电路功能测试的虚拟仿真软件。Multisim10 具有操作界面直观、仿真能力强大、虚拟测试仪器种类丰富以及数据分析手段完善等特点。故利用Multisim10 仿真软件构建虚拟实验室,克服理论内容枯燥难懂、实验内容单一无趣等缺点,让学生在教中学,在学中做,做到“教学做一体”,使学生不再感到电路基础课程的抽象难学。
2 Multisim10 在电路基础教学中应用
2.1 加深相关基本定理定律内容的理解在讲授相关基本定理定律如基尔霍夫定律、叠加定理等时,为加深对理论内容的理解,一般会进行验证性实验。而验证性实验受实际实验台条件的限制,不利于高职学生的创造性发挥。现以基尔霍夫定律的验证实验为例,将Multisim10 软件引入后,老师和学生一起分工合作,根据定理内容,制定设计任务,学生自己根据设计任务动手设计实验方案,在仿真环境下构建虚拟电路模型。图1 为基尔霍夫定律验证实验仿真电路,每条支路上的电流值和每个元件上的电压值都一目了然。这时引导学生来分析电路图,先分析电流,如果按照流入电流为正,流出电流为负,电流的代数和为零;然后再分析左右回路各元器件的电压代数和也为零,所以可以得出结论:在任意时刻,流入流出某一个节点的电流代数和等于零;在电路中任意闭合回路内各段电压的代数和恒等于零。为了证实结论的可靠性,可以让学生修改电阻和电压源的数值,让学生自行分析。
如果学生已基本掌握相关定理定律的内容,老师可以在原验证性实验的基础上对实验进行一定延伸,设置若干故障点,例如设置短路、开路;阻值增大或减小等等,让学生通过仿真测量的数据去分析计算,从而找出故障点的位置和原因。这样做既可以让学生对所学知识有进一步的理解,更加发挥了学生的主观能动性、积极性和创造性;又不用担心对实训设备造成损坏。
2.2 辅助理论教学在某些抽象难懂的知识点的讲解过程中,以往的板书加多媒体课件的教学效果较差,学生无法直观地看到电路的物理过程。例如,在讲授一阶RC动态电路的过渡过程这部分内容时,需要分析输入信号为方波时电容C 两端电压的变化过程,以往只能用板书加PPT 课件来描述其物理过程,等到做实验时才能用示波器观察其电压波形。这无疑不能很好地满足教学需要。使用Multisim10,就可以当即取得相应波形图,并且通过图形使学生可以非常直观地看到它的变化规律及各个关键点的函数值。如图2 所示。
2.3 拓展实训内容“功率因数的提高———单相交流日光灯电路实验”是电路基础课程实验中一个典型实验项目,它既具有基础性又具有现实的广泛应用性,对学生理
解基本理论和培养实践操作能力都是极为重要的。但是交流电路实验要求电压较高,存在一定安全隐患,同时在进行实训操作时也容易造成器材损坏。因此,通过Multisim10软件来完成相应交流电路的仿真分析就成为一个相对较好的实验方法。
图3 为Multisim10 仿真环境下提高功率因数的实验电路。图中用一个电感线圈与一个电阻并联的电路模型等效代替实际的日光灯模型。通过图4 可知,日光灯是一个感性负载,此时电路功率因数较低,在未进行功率补偿的情况下,功率因数为0.6 左右。当在日光灯两端并联一个可调电容后,改变电容C 的值,电路的功率因数也随之发生变化。但需要强调的是,这种变化并不是线性变化。当电容C 增大到3μf 时,功率因数达到最大值0.99,但随着电容C 的继续增大,功率因数非增反减,当电容C 增至9μf时,功率因数减小至0.4 左右。这是因为一旦电容C 过大,发生过补偿,无功功率增加,所以在实际应用中要根据具体情况分析,选择一个大小合适的电容。
2.4 仿真作业习题传统教学方法下,每学习完一章节内容后,为了解学生对所学知识的掌握程度,会留下典型的习题。学生大都是被动地完成作业或是上交老师,或等老师课堂讲解。而现在完全可以要求学生以Multisim10仿真的形式完成相关习题。这样做一方面有利于学生对所学知识的巩固,也提高了学生的学习兴趣;另一方面有利于学生从工程实际角度来分析问题,同时也利于学生动手能力的提升。
3 结束语
实践证明,将Multisim10 引入电路基础教学取得了良好的教学效果。学生利用Multisim10,把自己变为教学过程的主体,在教中学,学中做,将理论知识通过仿真实验生动形象地展现在面前,缩短了理论到实践的过程;同时启发和扩宽了学生的思路,还锻炼了学生解决实践问题的动手能力,对提升学生的职业能力和职业素质起到了积极的作用。
参考文献:
[1]雷跃,谭永红.基于Multisim10 的电子电路可靠性研究[J].计算机仿真,2009,26(8):300-302.
关键词:电路与模拟电子技术;教学实践;心得体会
作者简介:王玉菡(1981-),女,河北衡水人,重庆理工大学电子信息与自动化学院,讲师;杨奕(1970-),男,重庆人,重庆理工大学电子信息与自动化学院,副教授。(重庆400050)
基金项目:本文系重庆市教委高等教育改革重点项目(项目编号:112003)的研究成果。
中国分类号:G642 文献标识码:A 文章编号:1007-0079(2012)12-0091-02
“电路与模拟电子技术”是高等工业学校本科计算机及其应用专业和电子类相关专业必修的一门技术基础课,是把“电路”和“模拟电路”两门课程合成一门的课程,同时调整了教学要求,教学学时也相应进行了压缩。课程的主要任务是通过讲授电路理论和电路分析方法、电子电路的分析和初步设计方法,使学生获得必要的电路分析和模拟电子技术的基本理论、基本方法和基本技能,了解电子技术发展的概况,初步掌握电子电路的分析、设计方法,为学习后续课程打下基础。为提高教学质量,本文主要结合课堂教学实践,阐述了笔者对教学方法改革的认识和一些具体做法。
一、“电路与模拟电子技术”教学中存在的难点分析
1.如何合理分配学时
“电路与模拟电子技术”课程分电路基础和模拟电子技术两部分,教材编写通常是按80学时左右编写,重庆理工大学选定的教材是由西安电子科技大学出版社出版,江晓安老师编写的,本科教学理论学时数为64学时。如何针对仅有的学时,合理分配教学内容,使学生准确理解并掌握课程的内容,是本课程教学需解决的一大问题。
2.如何突出把握重点
“电路与模拟电子技术”课程内容多,要让学生在短时间内掌握知识,就要求教师在讲授课程过程中,突出重点内容,便于学生课下自学和复习。
3.如何紧跟时代步伐
“电路与模拟电子技术”课程教材体系滞后,不能够与时俱进。在电子技术飞速发展的当今,现有教材没有任何关于EWB仿真的内容,没有把计算机辅助分析融合到教学中。
4.如何提高学生兴趣
俗话说:兴趣是最好的老师。就算是再难的课程,只要有兴趣,肯坚持学习,就一定能学好。关键是如何调动学生的学习兴趣?这就要求教师上课要灵活,不能上死课,要多联系实际,把抽象问题具体化,把复杂问题简单化,把理论问题生活化,给学生体会知识的机会,只有感同身受,才能印象深刻。
二、改进教学方法
1.综合教学,化难为易,合理分配学时
课堂时间是短暂的,要在短时间内让学生明白一些概念和问题就需要教师抓住所讲内容的内在联系,以点带面,举一反三,综合运用相关的知识进行讲解。因为这些知识点之间是有联系的,通过多角度、多视角联系和讲授知识,可以使学生印象深刻,进而掌握知识点。经过笔者多次课程实践教学发现学时数最好的分配是:电路部分24学时,模拟部分40学时。因为电路部分的内容,包括电路基本概念和定律以及电路的分析方法、电路的暂态分析以及正弦稳态电路分析,学习起来并不费力,很多内容学生在“大学物理”、“高等数学”、“复变函数”等课程中都有所接触,是有基础的,即使自学也可以很好的掌握。而模拟电路部分内容,由于涉及到微观粒子的运动、特性曲线以及工程中的近似等效等内容,对学生来说比较生疏,需要多花时间慢慢讲解,很多学生自学也是完全不懂得。因此实践证明讲授这门课程,采用“前紧后松”的教学节奏,要把前面的进度稍稍加快,进入模拟电路部分后,就要慢慢讲授。
2.善于引导,因材施教,突出把握重点
教师在台上固然是授课者,但是学生也不应只是被动接受者。授课是个交流的过程,教师要会讲,善于讲,善于观察学生的反映,适时调动起学生的积极性。笔者在教学实践过程中,讲每一章内容时,都会先告诉学生本章的重点。并以“了解”、“理解”和“掌握”三个词来区分一章内容的轻重。在讲课的时候,只需了解的内容让学生自学即可,重点讲授需要理解和掌握的,突出重点,这样学生学习起来就有了层次感。例如讲授第六章放大电路分析基础时,因为时间有限,通常只着重介绍三极管放大电路及其分析,场效应管放大电路的分析作为了解和自学的内容,这样学生学习起来就会把主要精力放在三极管及其放大电路的学习上了。只要把三极管及其放大电路学习好了,就会运用同样的分析方法去分析场效应管及其放大电路。
3.鼓励学生,自己学习,建立良好课堂气氛
由于课时有限,教师在教授过程中不可能面面俱到,所以适时安排一些内容自学,一方面可以更大限度地完成多一点的教学任务,另一方面也可以提高学生学习的积极性,变被动学习为主动学习,提高教学质量,是绝对的双赢。例如在讲第3章动态电路分析时,就只需要介绍电容元件的一阶零输入响应、零状态响应以及全响应的求解过程,对于电感元件的类似电路就交由学生课下自学,让学生上课讲给大家听,一个学生讲完了,其余的学生还可以补充,大家一起学习,使得印象深刻,学习气氛浓厚了,教学质量也就跟着提高了。
4.每章小结,重视作业,不断深化知识
每章节的小结是为了回顾、总结这一章节的主要内容和知识重点,这样做可以帮助学生掌握其内在联系,理清所学知识的层次结构,形成知识框架;能够促进学生掌握知识,总结规律,从总体上把握知识;能够为学生下一步的学习架设桥梁,为下一节课做好铺垫。所以说章节回顾在教学中有着举足轻重的作用。对于教师,为了检验教学效果是否达到预期目的,为了强化和检查学生对所学内容的理解、掌握程度,每当讲解完一个新的知识点都应布置相应的习题,这也是对学生的一个督促。作为教师,也应该认真批阅学生的作业,分析作业的完成质量,进而了解学生理解的弱点,进行有针对性地备课准备,进一步改进自己的教学方法。
5.结合多媒体增加教学的直观性和趣味性
多媒体课件在现在的教学中已经是不可缺少的了。“电路与模拟电子技术”作为一门重要专业技术基础课,其特点是:理论性强,原理抽象,定理、定律、公式和概念多。如果只用传统教学方法和手段,很难解决该课程中的“图形、电路、图表、原理图、结构”等问题,必然导致知识传授的枯燥无味,会使学生在学习过程中感觉困难,使学生积极性受挫,久而久之会使学生失去学习兴趣,产生厌学情绪,不能按时完成教学任务,也难有好的教学效果。为此,除采用演示、实验手段和语言鼓励之外,还采用多媒体技术手段,通过新颖的、多样的、生动有趣的画面、图像、声音来展现教学内容,可增强课堂教学的形象性、生动性和趣味性,使学生激发起浓厚的学习兴趣和积极性,产生强烈的求知欲望,加强教学效果。
6.增加EDA教学内容,与时俱进
EDA技术是指以计算机为工作平台,融合了应用电子技术、计算机技术、信息处理及智能化技术的最新成果,进行电子产品的自动设计。现今,EDA技术日益成熟,已渗透到电子系统和集成电路设计的各个环节。为了让学生了解电子技术的新发展,了解现代电路设计方法,了解日益发展的电路设计技术,跟上时代的步伐,掌握最基本的EDA技术,特增加这一部分的内容,拿出一个课时专门介绍EDA技术基础、EWB软件、可编程模拟器件及应用,将计算机辅助分析融合到具体的教学内容中。
7.加强实践教学,培养学生的动手能力
理论需联系实际才会有意义,学生学习的最终目的也是学以致用。所以需要加强实践教学,培养学生的动手能力,增加综合实验内容,将有内在联系的实验内容组合到一起,以加强综合能力的培养;同时注意在训练的过程上增加梯度,由浅入深,增加中大规模集成电路的实验内容。随着电子技术的发展,中大规模集成电路的应用越来越广泛,如课堂上只讲授器件基本原理,难以解决实际器件的使用问题。因此,在实验中加强了这方面的训练,其目的是使学生从看懂芯片管脚图功能表,理解电路原理图,一直到电路的实现,以培养解决实际问题的能力。
三、教学成效
在教学过程中,结合传统的教学方法,适当的引入多媒体教学,极大地调动了学生的学习积极性,避免了学生学习过程中的枯燥感,加深了学生对知识的理解和掌握程度。教师的教学过程也改变了以前的只教不学的模式,以学生为主体,充分地发挥了他们的主观能动性,从被教授到主动学习,同时也增进了师生之间的交流。各种综合性的实验项目,很好地将理论和实践结合起来,加强了学生的动手能力。实践证明,在学生的后续学习中,学生的积极性和主动性都有所增强,学习成绩也得到明显的提升。良好的学习习惯和扎实的基础使他们有足够的能力去主动学习他们感兴趣的知识,参加各种电子设计大赛。这既培养了他们的综合能力,也为以后的工作积累了一定的经验。
四、总结
总的来说,教学中存在的问题,主要还是教师这个Leader,要带领好学生,掌控好教学的节奏,做到张弛有度,让学生感受到知识的重要性,自发的学习,而不是为了考试而学习。笔者在“电路与模拟电子技术”课程的教学中不断总结和探索,实践证明了通过以上改革可有效提高教学效果,激发学生的学习兴趣。
参考文献:
[1]高玉良.电路与模拟电子技术课程教学改革的实践[J].长江大学学报,2008,(3).
[2]李心广,王金矿,马文华,等.计算机专业《电路与电子技术基础》课程教学改革研究与实践[J].湘潭师范学院学报,2008,(2).
关键词:物联网工程;翻转课堂;教学改革
电路基础课程是应用型本科专业物联网工程的一门专业基础课,是该专业一系列后续课程的前导。目前,应用型本科学生普遍有理论基础较薄弱,不喜欢枯燥的理论,不能主动进行思考等缺点,使得教学效果收效甚微。为了解决以上问题,学校课程组进行了一些教学改革,在一定程度上提高学生学习积极性和动手探索的能力。
一、明确课程学习目标
学期初,从学生的角度出发明确课程学习的目标。学生最感兴趣的是一门课程能学会什么,如果只是记住一个公式、一个定律,到期末考试的时候突击就可以过关,那么根本就不需要平时认真听讲课、做作业,学生也就没有了持续学习的积极性。所以,本课程组成员在学期初第一节课就给以“四会”概括该课程的教学目标,即一会应用理论进行简单电路原理分析;二会使用常用仪器、仪表进行电路参数测量;三会使用焊接工具进行电子制作;四会与同学、教师一起解决问题。
二、多种教学方法的融合
笔者从事职业教育十多年,教育教学时有新法,但就某一门课程,对特定的学生究竟用什么方法最有效,要根据学及时调整,以适应学生不同学习阶段的特点。
本课程组主要采用“半翻转课堂”教学方法实施教学,“半翻转课堂”的实施过程参见图1(以“节点电位法”教学内容为例)。
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图1 节点电位法半翻转课堂实施流程图
任何一种教学方法的实施都是以学生主动参与学习为目的,所以及时、积极的肯定学生的表现是每一种方法能够获得较好效果的保证。
三、多种实验条件的有效利用
目前,辅助教学的工具非常丰富,教师既能用动画软件制作一些电路的信号流向,也可以用仿真软件验证理论分析结果。本课程组在实际教学过程中除了教师用动画软件制作内容丰富的课件以增强课堂教学的吸引力外,在实验课时还要求学生应用multisim软件进行仿真实验,一方面学习如何应用计算机手段辅助解决专业问题,另一方面通过电路设计建立实际工作规范。
四、调动课外制作的积极性
为了调动学生课后应用理论知识解决问题的积极性,本课程组除了给学生随堂布置适量的理论练习题以外,学期初还给学生布置了与课程内容相关的课外小制作。该制作在课程结束前三周验收评分,制作过程分制作项目选择、项目申报、项目中期检查和项目作品展示四个阶段。四阶段主要帮助学生选择合理的制作项目,及时解决制作过程中学生出现的问题,督促学生进行成果汇报,引导学生课后钻研专业理论知识,训练职业技能。特别是在作品展示环节,充分肯定学生在实践过程中所取得的成绩,激励他们克服困难的决心,为后续课程教学起到了很好的启蒙作用。
表1 电路基础课程考核说明简表
[考核项目\&考核目的\&考核形式\&考核比例\&备 注\&理论知识考核\&以教学大纲为基础,对该课程的理论知识掌握情况进行考核\&理论试卷\&60%\&期末集中考核\&实践性考核\&要求学生掌握基本实验方法和简单电子电路制作方法\&实验操作;作品展示\&20%\&实验操作及时考核;作品展示在学院集中进行\&课堂表现及作业\&促进学生按时、积极参与课堂内外作业活动,提高知识总结归纳能力\&出勤、作业、相关文档等\&20%\&随堂即时考核\&]
五、科学、及时地进行考核评价,促进学生规范化发展
考核的目的是促进学生掌握课程的重要知识点。电路基础课程是传统的专业理论课程,采用理论考核方法能够反映学生理论知识掌握情况。但是,纯粹的理论考核给学生学习带来了很大心理负担,特别是应用型本科院校的学生具有理论基础较差、动手能力强的特点,所以,平衡的考核比例能够给学生在心理上带来积极的暗示,促进学生通过动手制作中的问题来理解理论知识。因此,该课程组教师在制定电路基础考核体系时主要按照表1说明实施考核。
结合以上几个方面,经过一学期的教学,无论是理论分析和实践能力,对于物联网工程专业的学生来说,都有了较大提升。随着实际情况发生变化,教学改革也应该随之而变化,在后续课程教学中,我们将不断探索、不断前进。
基金项目:重庆工程学院创新团队建设项目,项目编号:2014x
关键词:电子线路;分层教学;应用分析
随着职业教育的发展,招生规模的不断扩大,学生的文化程度差异程度较大,面对程度不同的学生群体,如果按教材要求统一授课,必然会有部分学生无法跟上教学进度,不能满足学习要求。在对多年的实践经验总结的基础上,我在《电子线路》课程的教学中进行了分层教学的尝试,取得了良好的教学效果。
一、《电子线路》课程分层教学方法实施的意义
1. 分层教学是现代教育发展的需求
电子线路要面向全体学生,使每一位学生都能掌握一定的电子电路的组成、工作原理、电路的应用等内容。由于学生认知结构的差异、后天努力程度的不同等诸多因素,学生在学习过程中极容易产生分化,从而出现不同的类别和层次,如果不顾学生的实际差异,一味采取“齐头并进”和“一刀切”的教学方式,不仅会拖垮一些学科劣势的学生,而且也会阻碍一些学生强势智慧的充分发展。因此,教师根据学生的个性特长,多形式地组织“分层次教学”,意义重大。
2. 学生心理发展的需求
在传统的教学中,一直以来,我都会把一些学生成绩不理想的原因归为该生的智力差。实际上,人与人之间的智力虽然存在一定的差别,但是绝对的聪明与绝对的智力差的人都是极少数的,绝大部分的人,其智力都是差不多的。而造成学生成绩不理想的原因,除了智力因素之外,还存在着其他的非智力因素,如学生的心理状态,就是影响其成绩的一个重要因素。倘若学生具有一个健康积极的良好心态,那么即使智力稍差一点,功课也会不错的。因此,在实施分层教学模式时,不仅要提高学生的学习成绩,同时又要提高学生的心理素质;既要使学生的智力得到提升,又要使学生的个性得到彰显的理念,达到使学生的健康与知识同步提升的效果。
二、《电子线路》课程分层教学模式实施的关键环节
1. 备课分层
分层教学的初衷就是减少部分学生的学习压力,让更多的学生体会到成功的喜悦。这样既利于调动学生的学习积极性,又能最大限度地挖掘学生的学习潜力。因此,教师在进行备课的时候要做到分层,根据教学大纲要求,为不同基础层次的学生量身定制教学目标,配合相应的教学策略进行,体现出真正的因材施教,从根本上提高学生的学习能力。与此同时,还要在教学手段和作业布置等方面体现出分层,使其更有针对性。这样,才能实现后进生进步、中等生优化、优等生提高的教学目标。
如在对《电子线路》中组织“带有放大环节串联型稳压电路”的教学时,就可以进行分层次的备课。对于成绩优秀的学生,要求其首先要系统地掌握整个知识体系,同时要求其能够对电路的故障进行分析、处理,还要能够看懂实际的应用电路;对于成绩中等的学生,要求其除了系统的掌握知识之外,还要能够掌握稳压的原理,并会进行输出电压可调范围的计算。对于成绩较差的学生,要求能够认识元器件和电路的组成,可以看懂实际应用电路,能够模仿例题进行电路原理和电路计算的一些相关题目的解答就可以了。
2. 课堂教学的分层
对于不同的学生采取不同的课堂教学方式,能够有效地提高课堂的教学效果。教师可以根据《电子线路》这门课程的特点,多安排一些实验课,给学生提供更多的动手机会,同时可以将多媒体手段运用到教学中,增强教学的直观性。在课堂内容安排上要体现一定的分层。对成绩优秀的学生,在完成大纲要求的内容之外,还要适当地选择一些实际问题,让其运用所学知识去解决,提高其理论联系实际的能力。对于成绩中等的学生,除了要掌握大纲要求之外,还要求能够利用所学的知识去分析求解题目,提高应用能力。对于成绩较差的学生,除了掌握大纲要求的基本内容之外,还要增加一些元器件的认识,以及对简单元器件的监测方法的认识。
如在对《电子线路》中“整流电路”一节进行分层教学时,对于成绩优秀的学生,要求其掌握电路的组成、工作原理以及电路的计算之外,还要做到能够利用所学的知识对电路的各种故障进行分析、找出原因和解决方式。对于中等成绩的学生,主要掌握好电路的工作原理和电路的计算,能够利用所学知识进行灵活的解题。对于成绩较差的学生,只要掌握电路的基本组成和一些简单的电路计算就可以了,对于电路的工作原理作为一般性的了解即可。
3. 教学方法分层
对基础不同的学生提出不同的教学要求,采用不同的教学方法。对于成绩优秀的学生,采用研究——讨论——自学的教学方法,提高其分析和解决问题的能力。对于中等成绩的学生,采用启发——反馈——练习的教学方法,提高学生的应试能力。对于成绩较差的学生,采用鼓励——模仿——技能的教学方法,培养学生的学习兴趣。
如对于《电子线路》中“运算放大器组成的运算电路”一节学习中,对于优秀的学生,要求他们能充分利用虚短虚断的概念求解运放电路的问题,同时能利用电工基础的解题方法求解运放电路的问题,也可以让他们组成学习小组,通过讨论来自学完成。对于中等成绩的学生,要求其能够做到利用相关知识解答有关多级运放组成放大器的题目。对于成绩较差的学生,要求能通过模仿解答一些与例题相似的题目即可,然后让他们认识一些常用的集成运放电路就可以了。
4. 课后教学分层
课后教学任务包括布置作业、批改作业、课后辅导等,这是整个教学任务不可缺的重要组成部分。这个过程的分层教学体现在:对于成绩较优秀的学生着重培养其对电子电路的综合分析能力,运用能力;对中等成绩的学生,着重提高其应试能力;对成绩较差的学生,着重进行补差。作业是对教学效果的反馈与检验,对于成绩优秀的学生,除了基础的作业之外,还要布置一些提升思维的作业,如对“计数器”这届进行作业布置时,可以布置“设计几种不同进制的计数器”的思考题。对于中等成绩的学生,除了基础作业之外,再布置一些相关题目的便式,让他们能够做到举一反三。对于成绩较差的学生,只要其掌握一些电子电路基本的电路组成,能够解决一些基础性题目即可。
5. 考核与评价分层
根据学生的学习情况,采取不同评分标准,分层评价。在考试时,试卷的题目由简向难排序,要求成绩好的学生全部答完,其余学生按规定完成某一部分即可,与此同时要鼓励基础较差的学生尽量多答题,答对了给予加分的奖励。还可以在同一张考卷上设置必做题和选做题,让不同层次的学生都得到检验。对于同一水平层次上的题目,基础较差的学生做对了,得分要比基础较好的学生得分高,充分调动学生学习的积极性。
我通过多年在《电子线路》中实施分层教学,不仅使基础较差的学生每节课学有所得,提高了他们学习《电子线路》的兴趣,而且使基础较好的学生既掌握教学大纲所规定的教学内容,又培养了他们的综合运用能力、分析能力。这样,不仅可以提高课堂教学质量,同时又有利于提高学生的理论水平,培养出社会所需的中等专业技术人才。
参考文献:
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[3]杨文尧.中等职业学校开展分层教学的几种尝试[J].中国职
业技术教育,2002(23).
[4]王燕.浅谈电子线路教学中创新能力的培养[J].成才之路,