前言:一篇好文章的诞生,需要你不断地搜集资料、整理思路,本站小编为你收集了丰富的半导体器件知识点主题范文,仅供参考,欢迎阅读并收藏。
项目教学法是由学生相对独立地完成项目,即从资料的收集与阅读到方案的论证与实施都由学生承担,教师在整个过程中给予相应指导。很多高校为了加大实践教学力度,一些专业和专业基础课程都开设了配套的课程设计,课程设计也属于项目教学模式,即以具体项目为载体展开教学。但是,课程设计通常是在课程理论教学结束之后进行,无法有效地解决学生在理论学习中遇到的困难。因此,如何在理论教学中引入项目教学法是值得重点探讨的。通过分析项目教学的特点和电子类专业课程理论教学的要求以及应用型人才培养的目标,本文提出操作性较强的分级项目教学法,即由单元示范项目、单元练习项目和综合项目三部分组成,每个项目的目的和作用不同,但又相互联系,层层推进。(1)理论课上的单元示范项目。理论课一般按照选用的教材进行讲授,教材通常按照知识点分章节编写,称为单元。因此不能选用综合性项目而选用单元项目,单元项目应涵盖课程相关章节的主要知识点,但由于学生此时还未掌握足够的知识,因此项目的执行由教师完成,称为示范。因为项目具有实际应用性,围绕项目组织教学内容,与传统理论教学方式相比,更有利于学生理解抽象的知识,而且带着任务学习,容易引起学生的学习兴趣,有助于学生积极主动地学习。(2)理论课后的单元练习项目。传统教学多以布置书面作业进行基础知识的强化巩固,但电子类专业的学习仅靠做题无法提高学生的实践动手能力,对于理论知识的领会和应用也不够深刻全面,因此,在理论课后引入适当的单元练习项目很有必要。单元练习项目与示范项目相辅相成。单元练习项目可选择与示范项目从功能到难度都近似的实际任务,由学生独立完成。单元练习项目与课程配套单元实验不同,后者侧重于对理论知识的验证,前者则更注重知识在实际中的应用,甚至可以根据实际应用情况进行完善优化。(3)简单综合项目。学生通过示范单元项目和单元项目练习获取了一定的知识量以后,教师可以提供一些简单综合项目让学生独立完成,有利于学生建立较为完整的知识体系,强化技术训练和能力培养,为后续课程设计打下良好的基础。
2项目教学法在《模拟电子技术》课程教学中的运用
通常,《模拟电子技术》从半导体器件如二极管和三极管开始讲授,然后衍生出半导体器件构成的各种电路。在教学中,可以先引入一个由二极管构成的限幅电路和由三极管构成的简易扩音器等单元示范项目,告诉学生这些应用电路的功能,然后分析其工作原理以及半导体器件在电路中所起到的作用,从而让学生掌握二极管的单向导电性特性、三极管电流放大作用等。通过实例,学生能够直观感受到半导体器件的工作特点,提升他们想去了解其性能的兴趣。在掌握了二极管及三极管的相关知识以后,教师可以给出基于此的一些实际应用电路作为单元练习项目,如光控报警电路等,让学生自行分析其工作过程,还可以在教师指导下进行各种功能扩展,比如,将光控实现报警功能转换成光控路灯亮灭功能等。在全面掌握模拟电子技术基本知识以后,教师将给出相对简单的综合性项目,比如简易测谎仪的设计等。学生以2-3人为一组,首先明确设计要求,然后通过查阅资料进行方案可行性论证,其中包括确定所需的各种元器件等,再进行电路安装、调试以及最终的性能测试等。整个项目的实施给学生一个相对自由发挥的空间,在一定程度上培养了学生综合运用知识来解决实际问题的能力,激发了学生的创造潜能;也为接下来的课程设计做好了铺垫。通过一个又一个项目的训练,学生的理论知识和专业技能以螺旋形式上升,学生将在知识运用能力、仿真软件应用能力、电路安装调试能力和创新能力以及合作能力等方面全方位得到提高,特别是分析电路性能和排查电路故障的能力。引入项目教学法作为教学方式提升教学效果必须注意以下几点:(1)项目的选择应难易适中,既要覆盖关键知识点和技能,又要实用有趣。由单一三极管构成的电压放大电路到多个三极管构成的功率放大电路再到集成运放构成的音响放大器,以循序渐进的方式,让学生在项目中学习和巩固相关理论知识,锻炼学生的实践动手能力,包括独立分析和解决问题的能力、创新能力等,培养学生协同合作的意识。(2)项目实施过程中,教师要进行掌控和指导。对于学生遇到的问题,应鼓励其自主解决,对于无法解决的困难,教师应帮助分析问题所在,引导解决。方案选择中,教师应让学生多作比较,比如,选择分立元件还是集成芯片实现,它们各自的优势是什么等等,从而开阔学生的思维,让学生对不同电路的性能加深了解。对于典型问题,教师应多作归纳总结,比如,当有多组同学电路同时出现烧坏芯片的情况发生时,应分析其共性问题,加以强调,以避免类似问题发生。另外,对于关键知识点和技能要作重点讲解。(3)引入项目教学法的考核方式与传统理论考核方式不同,应将单纯的知识性考核转变为知识、能力和素养并重的考核。促进学生积极参与学习过程,重视能力的培养,而不是只注重分数。
3结语
随着电子技术的发展和高职教育的深化,模拟电子技术的教学内容和教学方法需不断改进,实践教学已被证实是高职教学中传授知识和技能的有效方法[1][2]。近年来,基于计算机平台的电子仿真被广泛应用于教学,电子仿真能有效、快速地把知识以类似实物的形成展示给学生,可以把抽象的知识具体化、技能化,从而提高学生对知识和技能的掌握。因此,把电子仿真引入到模拟电子技术教学中,是实现本课程实践教学法的有效途径。
一、模拟电子技术教学现状与改革措施
模拟电子技术内容有二极管、三极管、集成电路等 ,即三极管的使用被集成电路所取代。目前模拟电子技术的教学内容仍包含了大量的关于三极管的知识,比如输入阻抗、输出阻抗等,这些知识是设计由三极管构成复杂电路(如集成电路)时所必需的,而高职培养的人才主要是能正确使用电子器件,极少涉及研发性较强的有关电路设计等方面的工作。因而在授课过程中,有关集成运放方面的知识需要加强,而三极管的知识应合理取舍,取舍的方法和内容将在后文讲述。综上所述,模拟电子技术的授课需根据技术发展和应用型人才的培养目标,按照“需要、够用、实用”的原则抛弃陈旧内容,突出重点,选择合适的授课知识点,这是促进模拟电子技术教学改革的关键。
传统模拟电子技术的教学是以理论教学为主,实践教学为辅,通常采用“理论教学+实训周”的模式,理论内容在课堂上讲授,实训周则是为提高学生的实践技能。目前理论教学主要是“黑板+多媒体”,该方式手段较单一,内容展示枯燥,学生的学习兴趣不高,且该方式通常是在理论课结束后才开始实训,致使授课内容和实训内容在时间上不同步,理论教学和实践教学融合不彻底。为调动学生学习的积极性,需要把抽象的知识具体化、形象化;为减轻学生的学习压力,需要让教学活动更符合高职学生的学习规律;为增强知识的掌握和技能的运用能力,需要把知识的传授寓于实践中,通过实践增强对知识的理解和运用。为达上述目的,需促进理论教学与实践教学的深层次融合。本文在借鉴“教、学、做一体化”教学方法优点[4]的基础上,在理论教学阶段同步引入了实践教学,即在阶段性知识点学习完后,综合运用理论指导实践,实践验证理论的科学方法加深学生对知识的理解和掌握,促使学生把知识转变为技能。在该教学方法实施过程中,合理地安排教学内容、划分知识节点是保证该教学方法实施效果的关键;而以简单、便捷、灵活的计算机仿真作为实践平台则是教学实施的保障。
Multisim仿真软件是美国国家仪器有限公司(NI)推出的一款用于电子电路设计与仿真的EDA软件,该软件可在Windows环境下运行,界面直观,操作方便。Multisim除提供了包括基本元器件、半导体器件、运算放大器以及各种数字器件外,还提供了丰富的测试仪器,如:万用表、函数信号发生器、示波器等。其电路的建模方式有电路原理图图形输入方式和电路硬件描述语言输入方式,图形输入方式具有简单、直观、易学等特点,更符合高职学生的学习规律,因而Multisim仿真是实施模拟电子技术实践教学的理想平台。
二、阶段性知识点设计
模拟电子技术的课程目标是让学生掌握电子技术的基本知识和技能,能够运用电路的基本分析方法对电路进行参数设置和调试。模拟电子技术由半导体器件、三极管及其放大电路、模拟集成电路、波形发生电路、集成稳压器等部分组成。由于二极管、三极管、集成电路是模拟电子技术的重要内容,因而本文给出了这三个知识点的教学设计方案。
1.半导体器件教学设计
半导体器件部分主要是让学生了解本征Si、N型Si和P型Si的区别,PN结的结构,以及二极管的电特性和应用。其中二极管是本部分的主要知识,高职学生应了解检波、整流、稳压、开关、隔离、肖特基、发光、硅功率开关、旋转等二极管的特性及应用场合,能根据用途选择合适的二极管。此外二极管的单向导电性是需掌握的重要内容,也是本节教学的重点。在讲授二极管知识时,可用Multisim自带的IV测试仪测量二极管的IV特性,讲解该曲线的形成,而后由学生根据图1所示的电路自行测量二极管的IV曲线,即在不同电压下测量电流值,测量过程可提醒学生参照IV测试仪测量的IV曲线在拐点处多测量几个点,以保证测量曲线的平滑性,通过该实践可加深学生对二极管导电特性的理解。
2.三极管教学设计
三极管内容主要有直流分析和交流分析,通过直流分析,可以给NPN或PNP型三级管施加合适的电压使三极管根据需要分别工作于截止、放大或饱和状态;交流分析是利用微变等效电路计算输入/输出阻抗以及放大倍数。直流分析是三极管工作的基础,尽管在复杂电路中三极管已被集成芯片取代,但在一些简单电路中仍被使用,如利用三极管的开/关特性,可使用在自动控制电路中;再如在集成芯片引脚驱动电流(灌/拉电流)不足时,利用三极管的放大功能,用集成芯片的引脚控制三极管的基极,可在发射极获得大的驱动电流,这些典型应用需学生掌握三极管不同状态的工作条件和静态工作点的设定。
三极管接法主要有共发射极、共基极和共集电极,教学中可用射极偏置电路,如图2所示。调节电阻Rx,通过电压表观察BE、CE电压(UBQ和UCEQ),根据三极管截止、放大、饱和的工作条件可判断出三极 管的工作状态。为让学生更好地理解公式计算结果与电路电特性之间的关系,从而把理论和实践结合起来,可用公式(1)、(2)和(3)分别计算出UBQ和UCEQ,并和仿真结果进行比较。
交流分析的内容较多、较难,有些内容不适合高职学生学习,如输入、输出阻抗、放大倍数等电参数的计算;有些内容仍需掌握,如截止失真,饱和失真,以及如何通过调整电参数使电路工作于不同状态的技能。
在图2中加入信号源,并用耦合电容与基极相连,同样在集电极的输出端用耦合电容和负载相连,可得到交流放大电路,通过该电路学生可直接观察输入信号和输出信号的波形。
[JZ][XC<36.JPG>;%48%48][HT5”K][JZ]图3 截止失真和饱和失真波形[HT5SS]
在静态电路中判断三极管的工作状态主要是根据UBQ和UCEQ的电压值,而在交流通路中可以直观地观察到三个状态下输出的波形,图3即为截止失真和饱和失真时输出的波形。通过该教学过程,也能进一步说明直流分析和交流分析间的关系和区别。
3.集成运放教学设计
集成运放构成的电路主要有:反相输入运算电路、同相输入运算电路和比较电路。应掌握的知识点有:(1)集成运放主要技术指标;(2)反相/同相放大电路的组成,外围电子元器件的作用,电路动态参数的计算;(3)简单比较电路的组成。如图4(a)和图4(b)所示,同相和反相比例放大电路均引入负反馈,信号的输入端分别是同相端和反相端。应用方面:同相放大电路优点在于有足够大的输入阻抗,对于输出阻抗很大的电路比较适用;缺点在于放大电路没有虚地,抗干扰能力相对较差,放大倍数只能大于1。反相放大电路优点是同相端接地,反相端虚地,抗干扰能力强;缺点是输入阻抗很小,不适用于前级电路输出阻抗很大的电路。反相比例放大电路输入/输出的信号如图5所示,可以看出输入/输出信号的波形的相位相差180度,而同相比例放大电路输出/输入信号的相位则相同(信号波形图本文没有给出)。比较电路是集成运放的另一个重要应用,它通过比较两个输入端的电压,根据比较结果输出高电压或低电压,常用于比较、判断和分析。简单的比较电路如图4(c)所示,比较电路通常工作在开环(如图4(c)所示)或正反馈状态。
图4所示的电路主要是配合理论教学使用,在学生实践过程中,可引导学生对上述电路做适当修改,设计一些简单的电路:(1)利用反相比例放大器设计放大倍数为50的放大电路,(2)利用同相比例放大器设计一个放大倍数为50的放大电路,并比较两者的输出的信号;(3)设计一个比较电路,改变参考电压值,观察输出信号的变化。
三、结语
通过将Multisim仿真软件引入到模拟电子技术教学中,实现了教学活动的实践化,激发了学生的学习兴趣,提高了掌握知识和技能的能力。
[参考文献]
[1] 邹 洁,张 彦.强化实践教学初探[J].石家庄职业技术学院学报,2010,22(4):5658.
[2] 梅德平.高校实践教学体系的建设与完善[J].高等函授学报,2010,23(2):3638.
1传统的微电子工艺实践教学中存在的不足
1.1教学内容和教学方法陈旧、单_
微电子工艺实践课程的教学内容,主要是半导体器件和集成电路芯片的制造原理和制造流程,主要包括光刻、刻蚀、抛光、薄膜、扩散和离子注入等工艺环节。开设其中任何一个工艺环节的实验都需要动辄上百万元的实验设备资金,很多开设微电子专业的学校都没有建成上述完整的工艺实验室,对一些设备要求较高的实验根本没有办法开展(比如离子注入实验>,而只能开设一些陈旧的实验,比如封装、成品测量、芯片解剖观察等[3]。开设光刻、刻蚀等设备要求较高的实验的高校,所使用的光刻机设备也已经很陈旧了。实验教学方法上,也是以教师讲解、演示、单向传输知识为主,由于实验设备昂贵,实验台套数少,每次实验的时候都是两个甚至两个以上的学生为一组,而且每个实验,学生只有一次动手做实验的机会,学生对实验缺乏真正的理解和思考,也缺少复习巩固实验知识的机会。
1.2学生的科研能力和创新精神得不到有效锻炼
微电子器件与超大规模集成电路的制造设备价格昂贵,环境条件要求苛刻,运转与维护费用很大,国内的许多高校都没有建设现成的微电子工艺生产线[5],学生学习微电子工艺知识过程中动手实践的机会很少,这导致学生对微电子工艺各个环节的理解和掌握大打折扣,学生也很难在实践当中发现问题、分析问题、解决问题,很难培养学生的创新精神和科研能力。
1.3微电子工艺实践教学内容与微电子产业的发展严重脱节
微电子工艺技术以摩尔定律飞速发展,每隔18-24个月,芯片集成度将提高一倍[4]。微电子工艺实践课程教学内容与微电子技术的飞速发展相脱节,具有滞后性。必须在微电子工艺实践教学中将公司最先进的微电子技术引入到课堂教学中,以培养适应产业发展需要的人才。
2建设微电子工艺实践教学网络平台
构建微电子工艺实践教学网络平台,以研究型实践教学为指导,以提高学习效率、激发学生学习兴趣、强化教学效果为目标。为学生构建一个自主的学习环境,打破传统教学中“以教师为中心”的课堂教学模式,利用互联网的优势实施现代远程教育,使学生由“被动式”学习变为“主动探索式学习”。网络教学平台的功能模块如下:
2.1课程信息模块
课程信息模块主要是让学生对微电子工艺实践课程的教学内容和教学目标、教学安排有一个清晰的了解,主要包括五个方面:(1课程介绍。介绍这门课程的主要内容和教学目标,开设的主要实验;(2教学大纲。给出微电子工艺实践教学中每个具体实验名称、每个实验的课时数,实验的重点和难点和每个实验的注意事项;(3教学日历。给出每次实验的具体安排,包括实验的时间地点等;(4任课教师信息。给出任课教师的学位和学术背景,教师的教学邮箱等信息;(5课程通知。将在实验教学中,每次实验安排及课程设计、小组讨论、教师因故调课或停课等教学活动信息及时传达给学生。
2.2研究型教学模块
现在的高等教育本科阶段课程设置的一个主要思想在于压缩具体每门课程的课时数,而增加开设课程的门次,以适应社会对复合性人才的需要,如何在少课时数的情况下开展研究型教学并达到好的教学效果,这是一个值得探索的问题,我们通过在微电子工艺实践课程网络教学平台中开设研究型教学这个模块,利用远程教学,将学习从课堂延伸到课下。主要包括五个方面:(1研究型教学主题。我们根据班级学生人数将全班同学分成几个小组,每个小组给出—个研究型小课题,将分组名单和研究型小课题公布在网络上;(2课程问卷。研究型教学是学生对基本的理论和方法掌握的前提下对研究课题展开分析讨论,我们给出课程问卷,通过问卷调查掌握学生对实验基本的理论方法和实验技能的掌握情况;(3学习笔记。该模板记录在完成研究型教学的进程中,学生查阅的文献资料、所遇到的问题以及本人对研究型课题所发表的个人看法和见解等等;0答疑讨论。学术在研究型教学过程中,将遇到的问题在答疑讨论区留言,也可以在答疑讨论区就其他同学提出的问题发表自己的看法和见解;(5研究型学习统计模块。这是一个对研究型学习进行跟踪和监督的模块,该模块统计学生访问该课程网络教学平台的次数,统计学生在课程讨论区发表的话题、向其他同学和老师提问的次数、回答课程讨论区其他同学提出的问题的次数和学习笔记数量等。将统计的结果作为同学的平时成绩考核的重要指标并且和期末考试成绩直接挂钩。
我们对每一个研究型小课题给出时间限制:比如两周,学生必须在规定的时间内完成研究型学习任务,在规定的时间结束之后,我们将专门安排研究型学习汇报课,组织学生将研究型小课题的研究成果在课堂上向全班同学和老师做汇报。学生在汇报课上的表现和期末成绩直接挂钩。2.3网络自主学习模块
网络自主学习模块是课堂教学的补充和延伸,能最大限度地丰富和补充课堂上教学的内容。主要包括五个方面:(1课程作业模块。在该模块中,任课教师根据每次实验课教学的内容,课后作业,并要求学生在限定的时间内完成。在该模块中设置答题权限,如果学生超过了答题时间,则取消学生的答题资格。任课教师根据学生在网上提交的作业进行评价和打分,并将评价结果通过该模块反馈给学生;(2试题试卷库。微电子工艺实践教学将研究型教学环节作为主要的课程成绩考核指标,如果学生没有真正掌握具体的实验原理、实验方法和步骤,是不可能对研究型教学中的小课题展开分析和讨论的,也不可能在研究型学习的后阶段的汇报课上对全班同学和老师作出圆满的汇报。因此,我们将学生教材所涉及的实验思考题编入试题库,同时针对实验过程和现象编制大量思考题进入试题库中,引导学生积极思考;(3教学材料模块。我们在该模块中提供了丰富的教学资料,我们将上课用的教学课件以及每次上课的教学重点、难点、知识点等放在该模块中,作为学生课后复习参考。另外,从学生就业角度考虑,微电子专业毕业的学生毕业之后很多进入外资企业工作,外资企业公司的很多技术资料一律用英文。因此,我们将国外微电子工艺实践课程的英文电子教材放在该模块当中,一方面引导学生提高自己阅读外文文献的能力,另外一个方面,让学生接触国外这门学科的知识体系,让学生所学的内容直接和国际接轨;(4网络视频模块。由于微电子工艺课程是讲授半导体器件和集成电路的制造原理和制造流程的,因此,这门课程的实践性很强,和生产实际联系密切,我校根据自身的实验条件,在微电子工艺实践教学中开设了光刻、薄膜、封装、成品检测等实验。但是,这些实验内容当中的每个实验都是孤立的,由于实验条件的限制,微电子专业实验室很难建成半导体器件和集成电路芯片的生产线,因此,学生仅仅通过这些孤立的实验,很难理解和掌握集成电路芯片的整个工艺流程,我们通过和浙江的华凯电子有限公司、扬州的晶芯微电子有限公司、扬州璨扬光电有限公司、扬州虹扬电子有限公司等公司合作,将那些公司所生产半导体器件和集成电路芯片的一整套工艺流程的生产场景拍摄成视频以案例的形式放到该模块当中,开阔了学生的视野,激发了学生的学习兴趣,引导学生将所学的知识运用于生产实际。在视频中还体现了这些企业在生产过程中遇到的一些技术难题,以及这些企业和研发团队对这些技术难题的思考,引导学生接触微电子产业发展中所面临的一些技术难题,从而激发他们的学习热情,也为他们找到了努力的方向,明确了学习的目标;(5网络学习统计模块。统计学生阅读教学材料次数,上交课程作业次数,阅读试题库里的试题次数,并将统计结果直接和学生期末考试成绩挂钩。
3结语
微电子工艺实践教学所需要的微电子工艺生产线设备昂贵,很多开设微电子专业的学校都没有在实验室建成微电子工艺生产线,而且学生所学的知识陈旧,跟不上微电子产业发展的步伐。而微电子产业以摩尔定律向前发展,这个产业需要不断创新的人才,我们通过建立微电子工艺实践教学平台,克服了实验教学条件的限制,将公司生产线上先进的微电子工艺流程技术引入到网络教学平台中,让学生将所学知识和生产实际紧密结合;我们利用网络教学平台作为研究型教学的有力支撑,为研究型教学的教学效果起到了很好的辅助作用;我们利用网络教学平台,改变了“以教师为主”的传统教学模式,实现了老师和学生之间的良好互动,将课堂上学习和课下学习有机结合起来,弥补了课堂教学的不足,同时,网络教学平台丰富的教学资源拓宽了学生的视野,激发了学生的学习兴趣,为培养微电子专业创新型人才的培养模式提供了借鉴。
基金项目:扬州大学教改项目:微电子工艺课程实践教学环节的探索与实践(2010-15);扬州大学教改项目:案例教学法在微电子工艺教学中的探索与实践(2011-12);陈磊为本文通信作者,E-mail:chenlei@yzu.edu.cn
参考文献
[1]李群明.微电子制造专业中光电检测技术教学改革的探索[J].长沙铁道学院学报:社会科学版,2009,10(1):78-79.
[2]黄春跃.微电子制造工程人才培养模式创新实验区建设探索J].桂林电子科技大学学报,2008,28(2):160-162.
[3]毛剑波,易茂祥,张天畅.微电子学专业实验室建设的探索与实践[J].实验室研究与探索,2005,24(12):118-119.
[4]MichaelQuirkJulianSerda.半导体制造技术网.韩郑生,等,译.北京:电子工业出版社,2009:10.
“模拟电子技术”是电子信息类专业的重要学科基础课程。该课程内容丰富,既有模拟电子技术的理论分析,又强调模拟电路的工程性和实践性;既要掌握模拟电子电路的基本概念、基本电路及其分析方法,又要求对电路进行定性分析和近似分析,学会辩证、全面地分析问题和解决问题。通过本课程的学习,培养学生继续深入学习和接受电子技术专业知识的能力,培养学生系统的观念、工程的观念、科技进步的观念和创新意识,学习科学的思维方法。因此,普遍认为该课程“入门难”,在教学过程中各个知识点的衔接以及各个教学环节的配合十分重要。
二、课程结构与基本教学要求
“模拟电子技术”是电子信息类专业及其重要的学科基础课程之一,“电路分析基础”是与其直接相关的先修课程,此外还包括“高等教学”和“普通物理学”等相关课程。“数字电子技术”、“电子线路课程设计”、“高频电子电路”、“半导体集成电路基础”等后续课程与本课程密切相关,传感器原理、嵌入式系统以及毕业设计等也与本课程的联系比较紧密。结合电子科学与技术、微电子科学与工程的专业特点,在本课程教学过程中,我们注意本课程与后续课程的内容衔接,尽量避免复杂的公式推导,注重分析问题能力的培养。
1.课程的基本结构。为使学生对电子电路建立起系统的观念、工程的观念和创新意识。首先,要培养学生分析问题的能力,使其“会”读图,能对电路进行性定性分析,其次,要求能够进行定量计算。以我院电子科学与技术,微电子科学与工程两个专业为例,“模拟电子技术”教学计划共64学时,其中56学时为课堂理论教学,8学时为实验教学。为进一步培养学生的动手能力,随后安排2周的电子电路课程设计,作为实践环节的补充。经过比较甄别,采用文献[1]作为基础教材。教材遵循“先器件后电路,先小信号后大信号,先基础后应用”的规律编排内容,为相关课程的学习打下较好基础。在应用方面,是围绕信号的放大、运算、处理、转换和产生来介绍。
2.本课程的教学内容。在教学内容安排上,除去绪论部分,笔者将课程内容分成4个单元,如表1所示。第一单元讲述常用半导体原理,及其与分立元件组成的放大电路的原理;二、三单元分别为集成运算放大电路的原理及其应用;关于直流稳压电源的内容为第四单元。其中每个单元安排2学时的实验课程,分别为三极管放大电路(单级、差分)、运算电路、反馈放大电路和直流电源,考虑与实践环节“电子线路课程设计”的衔接,仅安排验证性实验。
三、教学模式的改革思路
1.优化教学内容。我们以所选用教材为根本,考虑教学学时有限,以及相关知识点的衔接,对教学内容做了一些优化。如表1所示,第一单元内容包括半导体器件及其基本放大电路,以双极性器件为主,单极性器件的学习做好与后续课程衔接即可。其中多级放大电路部分主要讲述差分放大电路;考虑知识点的连贯性,特别是把教材第9章关于功率放大电路的内容作为分立元件放大电路的应用,与多级放大器的输出级部分一起讲授。在此,要特别注意本课程“入门难”在该部分教学内容中充分体现;例如关于PN结单向导电特点,应避免复杂的理论和公式推导,在教学时可先由线性电阻的双向导电性对比PN结的单向导电性,比较其伏安特性曲线,使其特点一目了然。随着信息技术的发展,集成放大电路的应用越来越广泛。学习第二单元集成放大电路的原理及特点,特别要注意与后续课程“半导体集成电路基础”的衔接,关于集成放大电路的原理此处应重视其外特性,重点分析集成放大电路的频率响应和放大电路中的反馈。第三单元,集成运算放大电路的应用,包括基于集成运算放大器的信号运算与处理以及波形发生与转换电路。此处应注意与“高频电子线路”课程的衔接,波形发生电路重点讲述RC正弦波振荡电路即可,在内容上要避免不必要的重复。第四单元,直流稳压电源,讲述小功率整流滤波电路和串联反馈式稳压电路,并安排2学时的实验。考虑到在本课程的教学过程中,已将关于电子线路读图的方法穿插到相关章节;没有单独安排第11章“模拟电子电路的读图”的教学内容。
2.合理安排相关知识点的教学顺序。为培养学生综合应用所学知识解决问题的能力,要明确“学以致用”的道理;即学习器件原理的目的是为了组成功能电路。遵循这个理念,合理安排相关知识点的教学顺序,深刻领会知识点的内涵是教学过程中一个重要环节。首先,针对第一单元知识点的教学顺序做了一些调整。在学习三极管基本原理后,接下来便是三极管基本放大电路的学习;其次,考虑为CMOS集成电路的学习打下基础,关于场效应管原理其基本放大电路的学习虽非重点内容,但却是必不可少的。另外,关于差分放大电路以及互补输出电路的学习,需注意与集成运算放大电路的关系。第三单元分析非正弦波发生电路是一个难点,在教学过程中应引导学生应用“电路分析基础”课程“RC电路三要素法”定理分析非正弦波发生电路工作原理,则问题可迎刃而解。“电路分析基础”课程中所学“电流节点定律”、“电压回路定律”、“线性电路叠加原理”、“戴维宁定理”和“诺顿定理”等理论是从事模拟电子线路分析的基本定理,必须牢记。
3.完善多媒体教学课件,做好板书与多媒体教学相结合。多媒体教学以信息量大、图文并茂等优点,在当前电子信息类专业课的教学已普遍采用,很多教材配套多媒体课件,甚至出现在课教学过程中完全丢弃板书的现象。但必须注意多媒体教学节奏快,学生很难有时间做课堂笔记,容易产生“夹生饭”。对此,我们首先完善了与教材配套的多媒体教学课件,根据上文3.1和3.2所述优化教学内容和知识点顺序,特别参考相关文献对一些知识难点分解、细化,经过近3年的不断完善基本形成具有特色的“模拟电子技术基础”多媒体课件。同时,对一些比较适合板书讲解的知识点,注意做好传统板书与多媒体相结合;例如二极管整流滤波、放大电路图解分析法、放大电路交流等效电路、非正弦波发生电路的过程分析等,在讲解过程中通过板书一步步地画出相关波形有利于充分理解其内涵,培养学生的学习兴趣、增强学生的自主学习和实践动手能力。
4.以能力培养为导向,充分调动学习主动性。以能力培养为导向,注重学生的综合素质与创新能力的提高。探索师生互动的课堂教学模式,提倡和鼓励学生自主学习,让学生真正参与教学。以应用为背景,采用提问的方式,激发学生学习兴趣,破解本课程“入门难”的问题。在一轮教学过程,按照“回顾要点—提出问题—分析问题—当堂小结”的顺序组织授课内容,除了要求完成相应的作业题目,每个知识点均设计1~2题小结性质的问题进行提问,并引导学生当堂解答,或作为课后作业在下次课随机抽取学生讲述该题目的解答,鼓励学生发表见解,大胆质疑。以此使学生充分参与教学,激发学习兴趣,调动其学习积极性。
要学好变频技术这门课程,必须注重相关课程的学习,如电工基础、电子技术基础、可编程序控制器及其应用等课程。在学习过程中,教师要深入了解学生的学习情况,发现学生有疑问,要及时解决。如果一时无法回答,课后通过询问其他任课老师或查阅资料寻求答案,然后告知学生。教师一定要明白“学生之事无小事”。同样,在学习过程中,学生要严格要求自己,深入细致,不能想当然。所有的知识环环相扣,唯有努力学习,才能掌握知识。
二、采用一体化教学模式,注重理论和实践相结合
所谓一体化教学,通俗地理解是将理论与实践更好地衔接起来,将理论教学与实训教学融为一体。变频技术是一门实践性很强的课程,理论知识点需要通过实践来检验,否则就是纸上谈兵,不利于学生的学习。采用一体化教学模式可以消除这个弊端。例如:教师讲完变频器各个参数的原理,随后组织学生进行实训练习,要求学生将不同的参数输入变频器,运行主机,观察不同的参数值对变频器运行状况的影响。实践结果充分验证了理论知识。教学过程直观形象,学生的感性认识增强了,同时激发了他们学习理论知识的兴趣。理论与实践是相辅相成的,密不可分。有的学生认为实训浪费时间,这种想法是偏激的。如果学生们在学习中总是纠结于某个知识点,会失去学习兴趣。在学习过程中,可以边干边学,不断地用实践验证、巩固理论;反过来再用理论指导实践。只有这样,才能真正做到“学会”。
三、进行养成教育,培养学生良好的学习习惯
职业学校的学生在校期间,接受的教育有限,不可能面面俱到。将来就业以后,学生会接触到新知识,怎么办呢?唯有继续学习。这时良好的学习习惯就显得尤为重要,而学习习惯的培养不是一朝一夕之事,所以教师在教学中要教授学生相应的学习方法,培养学生较强的自学能力,唯有这样他们才能尽快适应将来的工作岗位。
四、孜孜不倦地钻研新技术,与时俱进
当今社会的发展日新月异,新技术层出不穷,仅仅依靠课堂上所学的知识远远不够,需要学生经常对自己进行充电,更新知识体系。例如:变频器内部使用的电力半导体器件,从最初的可关断晶闸管,历经绝缘栅双极型晶体管、功率场效应管,直至今天广泛使用的智能模块;相应的,变频器型号也从普通的U/F控制型、转差率控制型,发展为闭环控制和动态性能较好的矢量控制型。所以,学生们要孜孜不倦地钻研新技术,与时俱进。
五、小结
[关键词]电工及电子技术;教学改革;实践教学
一、引言
随着科技的发展,“电工与电子技术”理论的应用越来越广泛,已渗透到各行各业。我校的“电工与电子技术”课程是一门针对工科非电类专业的专业基础课程[1 ,2]。通过对“电工与电子技术”课程的学习,使非电类专业的学生获得电工、电子技术必要的基本理论、基本知识和基本技能,了解电工电子技术应用和我国电工电子事业发展概况,为今后学习和从事与本专业有关的工作打下一定基础[3]。本课程在非电专业的教学计划中占有重要地位和作用。本文根据教学过程中存在的问题以及本课程的特点,结合我校电工与电子技术课程的实际情况,提出了一些改革方案。
二、课程的基本情况与现状
我校每年约有7 个专业,800 多名非电类专业的学生学习“电工与电子技术”课程,因此,这是一门影响面较广的专业基础课程。课程涵盖电工技术和电子技术,其中电工技术部分包含电路参数、电路模型、电路基本分析方法、正弦交流电路分析等内容;电子技术部分包含半导体器件、基本放大电路、集成放大电路、基本门电路及其组合逻辑电路、时序逻辑电路等内容[4 ,5]。但在教学中普遍存在学生的学习热情不高,认为这门课程不好学的现象。经过调研和分析,我们发现引起这一现象的原因主要有以下几个:1.该课程内容涉及面广,理论比较抽象难懂。2.对学生之前学习过的“高数”“大学物理”等课程掌握度要求比较高。3.许多学生没有形成良好的学习方法和习惯。4.教学方法落后,教材不能及时更新。为了解决以上提到的问题,本人提出了一些改革方案。
三、课程的教学改革方案
1.课程内容的改革(1 )更新教材,选用清晰易懂与实际更为贴切的教材目前我校“电工与电子技术”这门课所采用的教材内容中存在一些印刷错误、编写错误、个别知识点的条理性不清晰以及与实际结合的内容较少等问题。我们将通过对目前各高校这门课已使用的各种教材进行对比分析,吸取一些内容编排较好教材的优点,邀请几名教学经验丰富,思想开阔的老师结合本校专业的特点重新编写一本经典教材。(2 )划分课程体系,研究总结各类专业的授课内容和方式本课程涵盖的知识内容多、理论性强、涉及的专业多,但是针对不同专业的学生却采用相同的教学内容和模式,这样将会导致同一个知识点对有些专业的学生来说对后续专业知识的学习帮助不大,而对有些专业的学生来说学得还不够深入。因此,我们课题组将课程内容分为4 个基本模块,即电路基础、模拟电子技术、数字电子技术、电机学。根据各专业的教学大纲,针对不同专业的学生在授课内容的侧重点上将会有所不同。2.教学方法与手段改革(1 )培养学生的自学能力,养成带着问题来听课的习惯经调研,目前我校许多学生都没有课前预习的习惯,如果老师在课堂上没有布置作业,一些学生甚至连课后复习的习惯都没有。由于没有课前预习、课后复习,学生上课时往往对新知识的理解和吸收效率不高,一旦遇到前后知识联系不上或难以理解的知识点,很容易产生厌倦心理和放弃听课的行为。针对这一问题,我们提出以下改革方案:在教师开始讲课前给学生预留5 ~10 分钟左右的时间让大家快速阅读本节课将要学习的内容,要求学生在阅读课本的过程中把难以理解的知识点标出或记录下来。教师可利用学生阅读课本的这段时间将本节课中需要板书的内容写到黑板上,学生阅读完后教师首先提问几个与本节课授课内容相关的知识点,检查学生的阅读效果,回答不出问题的学生至少也可以在脑子里对该问题有一定的印象,从而在后续的听课过程中带着问题来听课。(2 )改革教学方式,采用教材+板书+多媒体的授课方式采用传统的教材+板书的授课方式在讲解理论推导、例题以及分析简单的电路时非常简便,但在讲解复杂电路、设备的动态运行等比较抽象的概念和理论时往往要占用较多的上课时间来画图,或难以在黑板上形象地画出来。这样学生只是知道课本上介绍的一些元器件的原理,而对这些器件、设备的实际外形以及在实际的生产中如何应用都一无所知,因此,我们在讲课过程中将借助于多媒体使得一些抽象的知识点更利于理解。例如,在PPT中多加入一些实际的元器件图片,设备实际运行的动画,以及通过播放视频介绍一些课本中的理论在实际中应用的实例等,加深学生对一些器件、设备的理性认识和感性认识,也可以增强理论和实际相结合。(3 )让学生参与到讲课过程中,增强学生的表达能力及自信心在教学过程中,学生总是扮演着被动听课的角色,在整个教学过程中没有参与感,没有体会到自己的重要性,同时学生也很难站在老师的角度来看待这门课。因此在这门课的教改研究中,我们计划每学期组织学生进行两到三次的讲课,即提前给出2 ~3 个较难的知识点让所有学生好好准备,在下次课的授课过程中留出30 分钟左右的时间,随机抽查至少3 个学生让他们有机会站在讲台上给同学们讲解知识点。通过这种形式的角色互换,可以让学生参与到课堂中,增强了学生的学习热情,激发学生对知识的追求。
四、结语
本文对《电工与电子技术》课程从教学内容、教学方法和手段方面提出的一些教学改革方案,通过对这些改革方案的实施,将会增强学生对基本理论和基础知识的深入理解和掌握,培养学生良好的学习习惯、较强的自学能力及表达能力。但是,《电工与电子技术》这门课的教学改革是一个长期而系统的工作,今后我们将继续紧贴教学大纲和不同学科的发展要求,对这门课的教学改革进行进一步的探索和创新,全面提高教学质量,培养适合社会发展的人才。
参考文献
[1 ]刘佩敏,郎素萍.《电工电子技术》课程的教改实践[A].2009 无锡职教教师论坛论文集[C].2009:148-150.
[2 ]黄双根,吴燕,周华茂,等.“电工电子技术”精品课程建设与探讨[J].实验室研究与探索,2014(4):184-186,214.
关键词:多媒体技术;高职;模拟电子技术;课程教学
随着计算机信息处理技术、网络通讯技术、多媒体数字化技术的快速发展,传统的教育观念、教育思想、教学内容、教学模式、教学环境、教学方法、教学手段和教学管理等正在发生深刻的变革,其中对现代信息化教学技术的应用是诸多教育教学改革的重要组成部分。《模拟电子技术》作为高职院校电类专业的一门重要基础课程,主要研究各种半导体器件的性能、电路及应用,是后续电类课程的理论和实践基础。然而,《模拟电子技术》课程概念抽象、非线性特性多、电子器件参数分散性大、工程应用性强,在传统教学中,往往是教师讲得通学生却听不懂,或学生听懂了却想不通。将现代信息化教学技术——多媒体技术应用到《模拟电子技术》课程教学,具有非常重要的现实意义。
高职《模拟电子技术》课程教学的特点
(一)概念抽象
该课程的概念和理论比较抽象,给教学带来了较大困难。如PN结单向导电性、正弦波振荡电路起振过程等,学生对这些概念和理论很难理解。为了使学生能够较好地接受这些单调、枯燥的理论,课程教学中教师多采用启发式、互动式、引例式、演练式等教学方法来加深学生的理解,但教学效果并不显著。
(二)非线性特性多
模拟电路是由半导体二极管、三极管为主要器件组成的。二极管、三极管均具有非线性特性,因此,线性电路理论对于分析和设计模拟电路不适用,必须采用非线性电路的分析方法。传统教学在这方面收效甚微。
(三)电子器件特性分散性大
电子器件的参数是特性的定量描述,也是实际工作中根据要求选用器件的主要依据。然而电子器件参数分散性较大,相应的特性分散性也较大,往往需要通过手册查得,在实际电路中往往难以或是不需要精确计算输出值。
要准确选取具有分散性的电子元器件,除了需要扎实的理论,还需要丰富的经验。
(四)工程应用性强
在科学技术飞速发展的今天,模拟电子技术几乎在所有的领域——科学研究、生产实践、日常生活中无处不在。模拟电子技术工程应用十分广泛,设计、应用一个模拟电路,即便是一个小型的应用电路,也是一项系统工程。
多媒体技术在教学中的优势
(一)多媒体技术形象生动,容易激发学生的学习兴趣
多媒体教学手段以灵活多变的教学方式,给学生提供鲜明、生动、清晰的感受,使学生感兴趣。多媒体教学手段以大量视听信息和高科技手段来冲击学生的思维兴奋点,可以极大地激发学生学习《模拟电子技术》课程的兴趣,从而调动起学生的学习积极性。
(二)多媒体技术丰富课堂信息量,能大大提高教学效率
《模拟电子技术》课程的主要特点是合理利用视图及表达方法表达各种元件及电路图的结构及有关国家标准。为了收到较好的教学效果,教师往往在课堂上手绘各种电路图。这个过程要占用许多授课时间,如果刻意减少绘图,势必会影响教学效果。而将多媒体技术应用到《模拟电子技术》课程教学中,制作电子教案、绘制电路、解答习题、做虚拟实验、进行仿真应用,能极大地丰富课堂教学信息,从而提高课堂教学效率。
(三)多媒体技术便于理论联系实际,有助于培养学生的动手能力
处于工作状态的模拟电路看似平静,实则正在发生量和质的深刻变化。这样的过程,传统教学手段根本无法在学生面前展示,学生的兴趣点往往只停留在电路的输出结果上,而忽视电路的实际工作原理和工作过程,不利于学生动手能力的培养。多媒体技术教学最大的优势是可以将复杂模拟电路的工作过程形象化,使理论联系实际。这对于促进学生实际操作、设计、应用模拟电路具有十分重要的意义。
多媒体技术在高职《模拟电子技术》课程教学中的应用
(一)使微观世界和抽象概念直观化
由于半导体内部的载流子是微观粒子,看不见、摸不着,因此,在传统教学中,学生对PN结形成过程的理解全靠想象,学生感到太抽象、难以接受,在短时间内很难透彻理解。
采用多媒体动画教学,可将P型半导体与N型半导体内部的空穴与电子用不同的标识符形象地描绘出来,生动地演示PN结内部微观粒子的运动。这样,将学生带入微观世界,就可以让学生去观察和发现“奥秘”:扩散运动内建电场漂移运动扩散与漂移达到动态平衡,从而理解PN结的形成过程。
通过在PN结两端加不同极性的电压来破坏PN结原有的动态平衡,会使它呈现单向导电性。可利用多媒体动画演示PN结加正向电压处于导通状态时,外加电压的方向与内电场方向相反,使P区的多子空穴和N区的多子电子都推向空间电荷区PN结厚度变窄内电场削弱PN结原有的平衡被打破扩散运动大于漂移运动在外电源作用下,P区空穴不断扩散到N区,N区的自由电子不断地扩散到P区,从而形成了从P区流入N区的正向电流PN结正向导通。PN结反偏时的动态过程正好相反,少子漂移运动形成极小的反相饱和电流。这样,就能使学生真切感受PN结的单向导电性,“亲眼见到”在微观世界里PN结如何正偏导电与反偏截止。
三极管与场效应管内部载流子的运动都可以用多媒体动画形象生动地演示,将肉眼看不见的微观世界载流子传输过程非常形象和直观地展现出来,学生的学习效果会非常好。
(二)使非线性特性形象化
非线性电压放大电路对低频信号的放大作用是本课程的重点,是学生学习后续各章节的基础,同时也是难点。许多学生很难在脑海中建立交直流共存的概念,尤其是对于非线性电路。为了使学生更好地理解交直流如何共存于一个非线性电路,最直观的方法就是图解法。
这种方法通过波形图与非线性元器件的特性曲线来动态展示电路的电压放大特性。先画出只有直流信号作用下的共射极放大电路的直流通路,带领学生分析仅在直流信号作用下流过三极管的静态基级电流与静态集电极电流的波形图。然后在直流通路的基础上,输入与输出端加上耦合电容,由输入耦合电容将低频交流小信号加在放大电路的输入端。最后利用动画效应给出输入端交流小信号随着时间的推移电压ui波形的动态变动情况。此时,在交流信号的作用下,基级电流ib,集电极电流ic,集电极与发射极之间的电压uce以及输出电压u0的波形,随着ui的动态变化就生动形象地显现在各支路与输出端。动画演示可采用慢放方式,使学生在波形的缓慢变化中看到输入与输出信号之间的动态关系与变动过程,以及ube与ib和uce与ic的非线性关系,由此即可形象展示交直流的共存现象。动画展示时,信号波形的变化快慢以及信号的周期可以根据具体情况调整,启发学生从中观察输入信号频率变化对输出信号的影响。
分析温度、电路参数对静态工作点的影响时,利用多媒体课件,可逐步展示随着温度与各电路参数的变化,静态工作点逐步上移或下移的过程,以及工作点位置不当时,输出信号波形出现的非线性失真。静态工作点过高使放大管进入饱和区输出波形出现饱和失真,过低使放大管进入截止区输出波形出现截止失真,以及波形上半周或下半周出现畸变的情况,都可以用动态图像形象地展示,进而取代书本上的静止图像。这样,就能马上吸引学生的目光,促使学生去思考。恰当地运用多媒体刺激学生的多种感官,不仅可以吸引学生的注意力,而且能有效地突出重点,突破难点。
(三)使电子器件参数分散性带来的不必要复杂计算简单化
电子器件的参数是特性的定量描述,也是实际工作中根据要求选用器件的主要依据。二极管参数分散性较大,在实际电路中难以精确计算输出值。利用多媒体技术可以简化因电子器件参数分散性带来的不必要的复杂计算(有时复杂精确的计算对于电路分析也没必要,只需知道局部电路的输出值即可反映电路设计的有效性),从而直观演示模拟电路的工作过程。
教师在讲授直流稳压电源内容时,传统的教学方法是先介绍整流、滤波与稳压的理论,然后再通过复杂数学计算与理论推导来求解负载上的输出电压值以及电压脉动系数,最后通过实验演示或实施分组实验教学来验证理论以提高教学效果。如果在这部分教学中辅以多媒体教学,对半波整流电路与桥式整流电路的整流效果、电容滤波与电感滤波的区别,电容C以及负载RL对滤波效果的影响(如图1所示),均可以通过视频动态镜头来展示。可通过慢放展现各种情况下的输出电压波形,引导学生对比波形的不同之处,让学生根据过程演示推导出正确的结论,从而使学生自然而然地得出结论。这要比通过繁杂的数学理论推导得出结论更有说服力,更容易使学生牢记结论。
尤其是在实验条件没办法满足教学要求时,通过多媒体技术进行实验演示,可以使学生通过观察实验过程和现象总结出规律或得出结论,有助于提高学生的学习积极性,提高学生的动手能力。不过要注意的是,多媒体课件所演示的实验难以替代学生亲自动手进行的真实实验,若完全代替真实实验,有可能会扼制学生活跃的思维和丰富的想象力。
(四)虚拟化工程应用实践
对于振荡电路的起振过程,传统教学全靠学生想象,由于学生的知识水平和阅历有限,对起振情景想象不出或想象不全,从而限制了他们对相关知识点的理解。多媒体技术在正弦波振荡电路课堂教学中的应用却能很好地解决这一难题。利用电路仿真软件EWB或PROTEL先搭建振荡电路,接通电源后由虚拟示波器来测试振荡信号的波形(如图2所示),来模拟实现振荡电路的起振与振荡过程,不仅可以使学生深刻体会和理解振荡的抽象理论,而且还可以间接地教会学生如何利用虚拟仿真软件进行电路仿真,可谓一举两得。
正弦波振荡电路的理论讲授完成后,为了使学生能够将所学理论知识运用到实践中,加深对专业理论知识的理解,应带领学生做一个信号发生器。但由于教学资源与教学条件受限,实现起来比较困难。在这种情况下,可以考虑利用虚拟技术来实现,带领学生运用计算机技术与多媒体技术做一个虚拟信号发生器。在制作虚拟信号发生器的过程中,加深学生对振荡电路的理解,从而掌握振荡频率与谐振电路元器件及谐振频率之间的关系。
将多媒体技术应用于教学不仅可弥补有关理论教学、实践教学环节的不足,而且可使仿真软件与虚拟仪器的强大功能在教学领域获得进一步应用。
多媒体辅助教学引入高职模拟电子技术课堂教学后,弥补了传统教学的不足,优化了教学效果,不仅使枯燥乏味的理论变得形象生动,提高了学生的学习主观能动性,也使得学生不再惧怕实验与实训,学会在实践中去思考问题,从而提高动手能力。但多媒体技术的运用要恰到好处,不能取代教师的主导地位与学生的主体地位。巧用与妙用多媒体技术,才能使学生消除对本课程的畏难心理,真正激发学生学习电类专业课的兴趣。
参考文献:
[1]陈吉利,黄克斌,杨斌.多媒体技术在《模拟电子技术》课程教学中的应用[J].软件导刊(教育技术),2009,(5):32-33.
论文摘要:在武警初级指挥院校《电子技术基础》的教学中引入网络课程,并利用网络课程的资源及技术优势提高该课程的教学质量。
《电子技术基础》是武警初级指挥院校武警指挥本科专业开设的一门重要必修课。通过本课程的学习,使学员较系统地掌握电路和电子技术的基础理论、主要电路和电子器件的技术特性与应用,具有对一般电路进行分析和应用的能力,具有严谨科学的思维方式和分析方法,为相关课程的学习以及新装备的正确使用与维护奠定必要的技术基础。我院于2003年在本科学员队首次开设《电子技术基础》课程,并于2007年完成了《电子技术基础》网络课程的建设。该网络课程主要由网络教材、仿真实验、在线测验三部分组成。通过近年来在教学中引入网络课程的实践经验,我们总结出一些运用网络课程提高《电子技术基础》教学质量的做法。
一、发挥网络课程资源优势,促进相关课程知识前后连接
《电子技术基础》在武警指挥专业的教学体系中并不是一门孤立的课程,它需要《高等数学》和《大学物理》的相关内容作为预备知识,并为《军事高科技》和《武警基层常用技术装备器材》等后续课程提供理论支持。为了提高《电子技术基础》及其后续课程的教学质量,可利用网络课程教学资源共享方便、配置灵活的优势,加强前后相关课程的知识连接。
二、利用网络课程加强教学内容与实际的结合,调动学员的学习兴趣
武警指挥专业开设《电子技术基础》这门课程,要求学员除了掌握各种电路与器件工作原理以及简单的定量分析外,还应具有将理论知识与部队装备中典型电路相结合的能力,这与地方工科院校开设该课程主要强调理论知识和定量计算有一定差别。学员在学习中也普遍表现出对电路实际应用更感兴趣的现象。为了使学员学有所用,教员平时可以注意收集与教学内容有关联的部队装备的相关案例,然后将它们融入网络课程中,增强课堂讲授与部队实际的联系。电子技术在部队的应用日益广泛,教员应随时注意对教学内容进行增删修补,吐故纳新。
三、运用多媒体制作软件将抽象的理论转化成学员易于接受的具体现象
网络课程区别于其他教学方式的最大特点是可以将教学信息通过多种媒体进行加载。其中常用的媒体有:文本、图形/图像、声音、视频、动画)。相对于传统教材的文字与静止图像,网络课程拓宽了教师对教学素材的选择,能有效加大教学过程中的信息量。特别是针对一些比较抽象的授课内容,多媒体网络教学的优势十分明显。例如第5章《半导体器件》中的二极管及三极管工作原理这个知识点,学员若只通过书本上的文字和几幅简单的原理图进行学习,要深刻理解和掌握其原理就显得比较困难。而网络教材内容如果只做书本的翻版,这也将丧失网络课程在技术上的先天优势。因此在这个知识点网络教材的设计中,我们利用动画制作软件Flash制作了相关演示动画,详细地描绘出电子器件内部载流子的运动过程。通过动画的演示,学员普遍反映比书本教材理解更为直观形象。
四、使用电路仿真软件进行实验演示
实验作为理论知识的实践过程,可以使学员加深对课堂理论讲授的印象,提高学习效果。由于学时限制,我们只选取了6个实验内容:常用电子仪器的使用、动态电路RC充放电、单管放大电路分析、集成运算放大器的应用、组合逻辑电路的测试与设计、集成触发器逻辑功能测试。传统实验所需器材的价格较为昂贵,并且部分实验效果也不直观明显。基于这两个缺点,我们改革了实验课教学方式,通过利用电子设计自动化软件ElectronicsWorkbench在计算机上进行仿真实验替代了传统实物实验。EWB软件界面形象直观、操作方便。运用图形界面可以很方便创建电路,并且还提供了多种虚拟仪器。使用该软件进行电路仿真,既解决了购置高档仪器以及大量元器件之难,又避免了仪器被损坏等不利因数,还使得实验结果形象直观,学员易于接受。超级秘书网
五、运用在线测验适时反馈教学效果
摘要:电子技术课程是中职校电子类专业的一门专业基础课。本文从中职校学生的培养目标出发,对课程进行了一体化教学的探索,阐述了“知识+操作技能”的教学模式,并对具体实施作了详细的论述。
关键词:电子技术;一体化教学;探索;实施
电子技术课程由两大部分组成,即模拟电路基础和数字电路基础,是研究各种半导体器件的性能、各种单元电子电路的工作原理、功能及应用的一门专业基础课,同时也是一门实践性、应用性很强的课程。其目的就是使学生通过学习和实践获得电子方面的基础知识和基本技能,提高学生的观察能力、逻辑思维能力及分析问题解决问题的能力,同时提高学生使用相关电子仪器设备的能力和电子组装工艺水平。由于该课程的理论性和实践性都很强,在整个电子专业的教学中起着重要的作用。但是,我们的学生却很难学好这门课,原因就在于陈旧的教材及老式的教学方法不适应技校学生的特点,也与中职校培养社会上需要的操作型、技能型、实用型人才的培养目标不相适应。因此有必要进行探索与改革。
一、电子技术课程教材及老式教学方法存在的问题
目前,中职校电子类专业使用的电子技术教材,内容较落后,很多教材都是由大学教材改编而来,理论性太强,就现在的技校生而言,基本上都不能完全理解和接受,容易使学生产生放弃学习该课程的念头;重理论,轻实践,与中职校培养社会上需要的操作型、技能型、实用型人才的培养目标不相适应。传统的教学方法也不能适应现代教学的需要。传统的教学方法是先在教室上理论课,讲授的是诸如各种电子电路的基本概念、工作原理、各种参数的推导与计算等看不见摸不着的抽象知识。然后再让学生到实验室进行实验。而实验内容也是以验证性实验为主,是由老师事先准备好实验电路和器材,实验时先由老师将实验目的、实验内容及过程、实验中可能发生的问题及注意事项讲述一遍,然后让学生在规定的时间内完成实验。由于现今的技校生基础知识相对较差,学习能力欠缺,无法全面掌握课程的理论基础知识,不能详尽地分析各种单元电路的工作原理,其结果是大部分学生成了实验的旁观者,而在做实验的学生也是“照葫芦画瓢”,机械地完成了实验内容,甚至于做完后还不知道自己到底做了什么,要解决的是一个什么问题。结果使学生失去了实验兴趣,而对高深的理论知识更是望而却步。因此有必要对电子技术课程的教材和教学过程进行新的探索,找出一条由纯理论教学、验证性实验教学模式到既能让学生掌握一定的理论知识,又能通过实验(实习)提高学生操作技能的、适合中职校学生学习的教学模式。
二、电子技术课程一体化教学的探索
根据中职校对电子类人才的培养目标,本着理论知识够用,重在实际能力培养的原则,对原课程内容进行大胆整合,对理论偏深的内容和陈旧知识进行删减,对于各种单元电路,只要求掌握其工作过程及功能作用,而对于繁琐的理论分析和公式推导计算则删去不讲,把重点放在如何“用”这些电路上。故而将本门课程的教学全部放在实习室进行,由过去的“理论+实验论证”的教学模式转到“知识+操作技能”的全新的一体化教学模式。为此,将电子技术课程整合为多个主模块和子模块进行一体化模块式教学,每个模块都给出要掌握的知识点和要达到的操作技能。在使学生掌握常用电子仪器仪表使用方法的前提下,能分析判断各模块电路发生故障的原因和部位,不断提高学生的基本操作技能和组装各种电路的工艺水平。重点要求学生掌握各模块的知识点及对各模块电路的功能测试、分析与应用。
三、电子技术课程一体化教学的实施
电子技术课程是一门理论性和实践性都很强的课程,要想收到很好的教学效果,在具体教学内容的编排上要做到模块与模块之间的衔接。对于模块与模块之间的知识连接点,一定要向学生阐述清楚,否则前后知识脱节,就很难取得较好的教学效果。对于电子电路,几乎所有的电路参数、数据、波形都必须通过电子仪器仪表才能反映出来,电路原理图与实物装配图之间的转换也是一个难点。因此,要取得较好的学习效果,提高学生的动手能力,必须从以下几个方面入手:
1、狠抓基本功练习。要求每位学生都要学会万用表、信号发生器、直流稳压电源、示波器等电子仪器的使用方法;练好元器件在线路板上的焊接基本功;认识电阻、电容、二极管、三极管等元件,并能用万用表测量其参数。
2、合理安排理论知识点的讲授时机。对于每个模块理论知识点的讲授,要进行科学的安排,有的模块可放在学生动手操作前讲述,如电子仪器的使用,老师必须要边讲授边示范,然后让学生动手操作练习,引导学生入门。有的则可放在实习后用讨论、提问、总结的形式获得。如集成运算放大器组成的放大电路,可先让学生动手装配与测试,学生通过自己测量得到的数据得出集成运放组成的放大电路的闭环电压放大倍数只取决于反馈网络的电阻与输入电阻的比值,与集成运放本身的参数无关。这种由学生自己得出的结论,容易被学生接受和牢记。
3、循序渐进,提高学生学习积极性。对于每个子模块的教学,要循序渐进,开始的几个模块都要将电路原理图中的元件与其对应的实物进行对照说明,引导学生在万能板上设计电路装配图。要加强实习过程中的巡回指导,对于实习中发生的故障,以引导的方式指导学生分析故障可能产生的原因和部位,逐步缩小故障范围,直到排除故障,让学生感受到成功带来的喜悦,激发学生的学习兴趣,提高学生的学习积极性。
4、表彰先进,激发积极向上的学习热情。每个模块结束后,都要评出该模块的“学习之星”,表彰先进,激发学生你追我赶,积极向上的学习热情。
5、改变学习成绩的评定方法。改变过去以理论考试和实验报告成绩决定学生学习成绩的方法,而是根据学生在整门课程的学习过程中的学习态度、操作情况、实验结果的准确性、参与实践教学的主动性、创造性、正确性来综合评定学生的成绩。扭转学生只重视理论考试、实验结果,不重视实习过程、不动脑筋、抄袭别人实习数据的现象。真正把学生培养成既有一定的理论知识又有很强的实际动手操作能力和创新能力的实用型人才。
参考文献
[1]张兴龙.电子技术基础[M].北京.高等教育出版社.2005.