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首先將模擬電子技術課程的教學體現在三個方面:課堂理論教學、計算機仿真技術輔助教學和實踐教學。其次,模擬電子技術相關知識點的實踐應用則貫穿于大二(下)到四年級的畢業設計,如大二的電子技術基本技能訓練、模擬電子技術課程設計,大三的綜合電子系統設計,大四的畢業設計等。其三,除了這些必修科目以外,在一些選修類項目,如大學生科技創新、電子設計競賽、社團組織中也體現了模擬電子技術知識的運用。通過培養方案的調整,可以行之有效的保證學生在校學習期間不斷學習、實踐模擬電子的相關知識,將學以致用的理念貫穿于整個在校學習期間,使學生在反復學習實踐中不斷拓展知識的深度和廣度,具有分析問題、解決問題的工程實踐能力。
二、改革探索更加有效的教學模式
(一)教學手段不斷改革
為了改進教學質量,提高教學效果,為培養應用型人才提供有力支持,近年來,我們在教學手段的不斷改進方面做了有益的嘗試。
第一,引入計算機仿真技術,將理論與實踐有機結合。在教學中引入仿真技術,有效的改進了教學效果,增強了學生分析問題、解決問題的能力。首先,站在教師的角度,仿真技術的使用,使教師在原有電子課件的基礎上,加入了對實際電路的分析過程,使得教學生動直觀,加深學生對概念和規律的理解和掌握。通過仿真軟件,不僅可以幫助學生理解一些抽象概念,并且可以使其深刻理解在電路中,各元件參數對電路的影響。其次,從學生的角度看,將計算機仿真技術與模擬電子技術教學內容有效結合,使學生通過仿真直觀的了解本課程研究中所能解決的實際問題,有利于激發學生的學習興趣與參與探索的求知欲。如在學習完相關理論后,引導學生利用仿真軟件自行設計波形信號發生器、多路輸出的直流穩壓電源、心電圖信號放大器、低頻功率放大器、光電報警器等。學生通過這樣一些模擬電路的實際應用,了解了課程的作用,明確了學習目標,產生了好奇心,激發了學習動力。在教學中引入計算機仿真技術,使學生在教師的引導下帶著問題進行自發學習,使整個學習過程始終處于探索研究、再探索研究到最終驗證的良性循環過程。
第二,開放實驗室,提供探究和創新的良好環境。模擬電子技術是一門實踐性很強,并且面向工程的課程,基本的應用電路在掌握了基本理論后,都需要實驗來驗證。通過實驗驗證理論發現問題結合理論修正問題再次進行實驗驗證,通過這樣一個螺旋式過程,學生學習知識的深度和廣度均不斷拓展。同時,也讓學生深刻體會到了實踐和理論的差異,在實踐中切實鍛煉了學生分析解決問題的能力。院系面向電子信息類學生開放電子技術實驗室,為學生提供了理論聯系實踐的場所,更為學生進行探究式學習提供了不可取代的自主學習平臺,是培養學生探究未知能力、實踐能力和創新能力的必要途徑。
除集中實驗外,課后及其他學期學生根據自己的興趣及時間安排,自行登記到實驗室進行實驗和研究。電子技術實驗室安排值班教師為實驗學生答疑,幫助學生探究和創新。實驗室的開放,滿足了不同層次學生培養實踐能力的要求,體現了因人而異、因材施教的教育理念。第三,充分利用網絡資源,引導學生自主學習。模擬電子技術課程為校級精品課程,目前在建校級資源共享課程?,F有的精品課程網站,為學生的課外學習提供了一個高效的研究型學習平臺。精品課程網站提供了豐富的和教學相關的資訊。學生可以根據自己的興趣和愛好,進行探索式研究式自主學習。這樣的學習模式不受空間和時間的制約,延伸了學生獲取知識的途徑,不僅使得學生的學習變得更加便捷,而且學習起來更加自主、高效,更重要的是在學生能力培養方面起到了不可或缺的作用。
(二)教學方法不斷改進
教學是一個獲取知識、啟迪思想、激發潛能、培養能力的過程,它需要教師根據自己的教學能力設計一種教學策略,通過優化的教學手段和教學方法,在課堂上將教學內容精彩而生動地展示給學生,并且在課后進一步挖掘學生自主學習的潛力。在培養應用型人才思想指導下,我們不斷在教學方法上進行探索和改進,側重培養學生的工程應用能力。
1.采用啟發探索式教學激發學生學習興趣,提高教學質量。
采用啟發探索式教學提高學生的學習興趣,教師在教學中主要承擔主導作用。在對課程進行教學設計時,在保證基本概念的基礎上部分重點采用案例式教學,通過分析實際電路,引入知識點。通過課堂討論、仿真軟件演示、習題研究等環節,引導學生自主學習,讓學生由被動的接受知識轉化為主動的探索知識,充分發揮學生在教學中的主體作用。教師在完成一個知識點或一個章節的教學后,布置兩到三個綜合性的問題,讓學生自由分組形成課題組。利用課余時間自行通過查閱資料完成題目的分析、方案選擇、電路仿真設計、結果分析,并制作出一份多媒體課件及電子文檔說明原理、分析過程、重難點及注意事項,由課題組選派一名同學在課堂上進行講解,并且接受老師和同學的提問,進行討論。在這個過程中,學生不僅從中領會自學的思路,學會分析問題和解決問題,而且還培養了團隊協作能力和科技論文的寫作能力。還有一點也是很重要的,即講解之后還要接受老師和同學的提問,進行討論。在這個環節中,不僅可以查漏補缺,檢查出學生在學習過程中的薄弱環節,及時加以彌補,而且也可以有效的促進教學相長,教師可以根據討論中學生反映出的興趣點對教學過程進行進一步優化。最后,在教與學的位置互換中,學生親身體驗了“教”,這有助于加強師生之間的互相理解。
2.鼓勵支持學生自主學習,拓展知識廣度與深度。
課堂教學無論在時間和內容上都是有限的,除了課堂教學,課后可供學生自主支配的時間很多。引導學生利用好課余時間,是提高學習質量的一個有效工具。如在初期給出參考書目,讓學生閱讀,撰寫讀書報告;給出優秀的模擬電子技術學習網站或電子論壇,指導學生進行自主學習;訂好答疑時間,定期解答學習過程中遇到的問題;鼓勵學生參加專業社團及校省級大學生創新項目;在學生自愿報名的基礎上,優選學生參與省及國家的電子設計競賽和智能車大賽;鼓勵和幫助學生在校學習期間發表學術論文等。參與以上活動的優秀學生,根據培養方案中規定,均獎勵相應的學分,旨在鼓勵和培養學生的研究創新能力。通過近幾年的實踐,反映出學生普遍對面向實際、有挑戰性的課題比較感興趣。而興趣是促進學習的強大動力,在強大的興趣驅動下,在團隊精神的鼓舞下,學生自發學習,分析問題、解決問題的能力得到了迅速的提高。近年來,電信專業的學生在大學生電子設計競賽、智能車大賽中均獲得省級以上獎項。
(三)重組優化教學內容,充分發揮課堂教學的效果
在課時壓縮的客觀條件下,教學內容必須進行優化重組。教學內容在保證本課程基礎及關鍵知識點完整的前提下進行了合適的優選。在電子教案中增加了本學科領域的技術前沿和新科技成果的應用介紹,在不多占用課時的基礎上擴展了知識的廣度,提高了學生的學習興趣,同時也為學生的自主學習指引了方向。
首先將模擬電子技術課程的教學體現在三個方面:課堂理論教學、計算機仿真技術輔助教學和實踐教學。其次,模擬電子技術相關知識點的實踐應用則貫穿于大二(下)到四年級的畢業設計,如大二的電子技術基本技能訓練、模擬電子技術課程設計,大三的綜合電子系統設計,大四的畢業設計等。其三,除了這些必修科目以外,在一些選修類項目,如大學生科技創新、電子設計競賽、社團組織中也體現了模擬電子技術知識的運用。通過培養方案的調整,可以行之有效的保證學生在校學習期間不斷學習、實踐模擬電子的相關知識,將學以致用的理念貫穿于整個在校學習期間,使學生在反復學習實踐中不斷拓展知識的深度和廣度,具有分析問題、解決問題的工程實踐能力。
二、改革探索更加有效的教學模式
(一)教學手段不斷改革
為了改進教學質量,提高教學效果,為培養應用型人才提供有力支持,近年來,我們在教學手段的不斷改進方面做了有益的嘗試。第一,引入計算機仿真技術,將理論與實踐有機結合。在教學中引入仿真技術,有效的改進了教學效果,增強了學生分析問題、解決問題的能力。首先,站在教師的角度,仿真技術的使用,使教師在原有電子課件的基礎上,加入了對實際電路的分析過程,使得教學生動直觀,加深學生對概念和規律的理解和掌握。通過仿真軟件,不僅可以幫助學生理解一些抽象概念,并且可以使其深刻理解在電路中,各元件參數對電路的影響。其次,從學生的角度看,將計算機仿真技術與模擬電子技術教學內容有效結合,使學生通過仿真直觀的了解本課程研究中所能解決的實際問題,有利于激發學生的學習興趣與參與探索的求知欲。如在學習完相關理論后,引導學生利用仿真軟件自行設計波形信號發生器、多路輸出的直流穩壓電源、心電圖信號放大器、低頻功率放大器、光電報警器等。學生通過這樣一些模擬電路的實際應用,了解了課程的作用,明確了學習目標,產生了好奇心,激發了學習動力。在教學中引入計算機仿真技術,使學生在教師的引導下帶著問題進行自發學習,使整個學習過程始終處于探索研究、再探索研究到最終驗證的良性循環過程。第二,開放實驗室,提供探究和創新的良好環境。模擬電子技術是一門實踐性很強,并且面向工程的課程,基本的應用電路在掌握了基本理論后,都需要實驗來驗證。通過實驗驗證理論→發現問題→結合理論修正問題→再次進行實驗驗證,通過這樣一個螺旋式過程,學生學習知識的深度和廣度均不斷拓展。同時,也讓學生深刻體會到了實踐和理論的差異,在實踐中切實鍛煉了學生分析解決問題的能力。院系面向電子信息類學生開放電子技術實驗室,為學生提供了理論聯系實踐的場所,更為學生進行探究式學習提供了不可取代的自主學習平臺,是培養學生探究未知能力、實踐能力和創新能力的必要途徑。除集中實驗外,課后及其他學期學生根據自己的興趣及時間安排,自行登記到實驗室進行實驗和研究。電子技術實驗室安排值班教師為實驗學生答疑,幫助學生探究和創新。實驗室的開放,滿足了不同層次學生培養實踐能力的要求,體現了因人而異、因材施教的教育理念。第三,充分利用網絡資源,引導學生自主學習。模擬電子技術課程為校級精品課程,目前在建校級資源共享課程?,F有的精品課程網站,為學生的課外學習提供了一個高效的研究型學習平臺。精品課程網站提供了豐富的和教學相關的資訊。學生可以根據自己的興趣和愛好,進行探索式研究式自主學習。這樣的學習模式不受空間和時間的制約,延伸了學生獲取知識的途徑,不僅使得學生的學習變得更加便捷,而且學習起來更加自主、高效,更重要的是在學生能力培養方面起到了不可或缺的作用。
(二)教學方法不斷改進
教學是一個獲取知識、啟迪思想、激發潛能、培養能力的過程,它需要教師根據自己的教學能力設計一種教學策略,通過優化的教學手段和教學方法,在課堂上將教學內容精彩而生動地展示給學生,并且在課后進一步挖掘學生自主學習的潛力。在培養應用型人才思想指導下,我們不斷在教學方法上進行探索和改進,側重培養學生的工程應用能力。
1.采用啟發探索式教學激發學生學習興趣,提高教學質量。
采用啟發探索式教學提高學生的學習興趣,教師在教學中主要承擔主導作用。在對課程進行教學設計時,在保證基本概念的基礎上部分重點采用案例式教學,通過分析實際電路,引入知識點。通過課堂討論、仿真軟件演示、習題研究等環節,引導學生自主學習,讓學生由被動的接受知識轉化為主動的探索知識,充分發揮學生在教學中的主體作用。教師在完成一個知識點或一個章節的教學后,布置兩到三個綜合性的問題,讓學生自由分組形成課題組。利用課余時間自行通過查閱資料完成題目的分析、方案選擇、電路仿真設計、結果分析,并制作出一份多媒體課件及電子文檔說明原理、分析過程、重難點及注意事項,由課題組選派一名同學在課堂上進行講解,并且接受老師和同學的提問,進行討論。在這個過程中,學生不僅從中領會自學的思路,學會分析問題和解決問題,而且還培養了團隊協作能力和科技論文的寫作能力。還有一點也是很重要的,即講解之后還要接受老師和同學的提問,進行討論。在這個環節中,不僅可以查漏補缺,檢查出學生在學習過程中的薄弱環節,及時加以彌補,而且也可以有效的促進教學相長,教師可以根據討論中學生反映出的興趣點對教學過程進行進一步優化。最后,在教與學的位置互換中,學生親身體驗了“教”,這有助于加強師生之間的互相理解。
2.鼓勵支持學生自主學習,拓展知識廣度與深度。
課堂教學無論在時間和內容上都是有限的,除了課堂教學,課后可供學生自主支配的時間很多。引導學生利用好課余時間,是提高學習質量的一個有效工具。如在初期給出參考書目,讓學生閱讀,撰寫讀書報告;給出優秀的模擬電子技術學習網站或電子論壇,指導學生進行自主學習;訂好答疑時間,定期解答學習過程中遇到的問題;鼓勵學生參加專業社團及校省級大學生創新項目;在學生自愿報名的基礎上,優選學生參與省及國家的電子設計競賽和智能車大賽;鼓勵和幫助學生在校學習期間發表學術論文等。參與以上活動的優秀學生,根據培養方案中規定,均獎勵相應的學分,旨在鼓勵和培養學生的研究創新能力。通過近幾年的實踐,反映出學生普遍對面向實際、有挑戰性的課題比較感興趣。而興趣是促進學習的強大動力,在強大的興趣驅動下,在團隊精神的鼓舞下,學生自發學習,分析問題、解決問題的能力得到了迅速的提高。近年來,電信專業的學生在大學生電子設計競賽、智能車大賽中均獲得省級以上獎項。
(三)重組優化教學內容,充分發揮課堂教學的效果
在課時壓縮的客觀條件下,教學內容必須進行優化重組。教學內容在保證本課程基礎及關鍵知識點完整的前提下進行了合適的優選。在電子教案中增加了本學科領域的技術前沿和新科技成果的應用介紹,在不多占用課時的基礎上擴展了知識的廣度,提高了學生的學習興趣,同時也為學生的自主學習指引了方向。
三、教學改革的進一步探索
將EDA仿真軟件應用于模擬電子技術理論和實踐教學,提出一種基于EDA仿真平臺的理論分析與仿真分析相輔相成、虛擬仿真實驗和實際實踐相結合的教學模式。通過仿真電路和波形顯示,加深學生對理論的理解,有效解決模擬電子技術理論概念抽象,電路分析復雜的難題。同時通過EDA技術的引入,引導學生進行基本電路的分析和設計,為實際電路的設計應用打下基礎。
2.EDA技術在模擬電子技術理論教學中的應用
EDA即電子設計自動化,以計算機和仿真軟件為工具,可以完成整個電路從系統級到物理級的設計與分析。常用仿真軟件有Matlab、Protel、Multisim和PSpice等,考慮到Multisim先進的電路仿真和設計功能且一年級時曾作為學生的自修課程,本次教學研究采用Multisim軟件。在模擬電子技術的理論教學中,對于那些概念分析抽象、不易理解的部分,利用Multisim,教師可以構建電子電路模型進行仿真演示,通過波形圖和數據直觀展示各種參數變化和虛擬故障對電路靜態動態性能的影響,具體而又生動,不僅可以加強學生對理論知識的理解,還可以激發學生的學習興趣,提高課堂教學效果。例如在模擬電子教學中第一次講解共射放大電路時,很多同學對放大線路中各個節點的波形分不清楚,不知道直流信號和交流信號如何疊加在同一個電路中,電路中各節點信號的相位關系如何覺得難以理解。傳統教學中,僅僅靠在黑板上畫圖講解,教師難講,學生難懂,費事費力效果卻不好?,F在針對這個問題,教師可以通過Multisim搭建基本共射放大電路模型,設置模型參數,觀察仿真波形。共射電路輸入信號(節點2波形)和輸出信號(節點5波形)的反相關系,并且根據波形的峰值可以直接算出電路的電壓放大倍數。節點2和節點4波形是靜態工作點電壓和交流信號疊加信號,c1和c2兩個電容起到隔直作用。通過Multisim軟件的演示過程,直接把抽象的理論轉化成直觀的視覺感受,電路各點波形在學生的腦海里留下深刻的印象,教學效果事半功倍。教學過程的前期,可以在課堂上現場建立電路模型,演示如何進行仿真,讓學生逐漸掌握Multisim的使用。在教學過程的中后期,隨著學生對Multisim軟件的熟悉,為了節約課堂時間,可以事先把教材中需要講解的電路模型搭建好,用到時直接調用即可。通過這種理論教學和軟件演示相輔相成的教學方式,使得學生把電路原理、工作波形和數學關系等緊密結合在一起,全面掌握模擬電路的基礎理論,更好地理解這門課程。
3.EDA技術在模擬電子技術實踐教學中的應用
模擬電子技術在傳統的教學過程中,實踐教學基本都是基于實驗平臺操作。實驗平臺的特點是安全、便于操作,但是平臺電路有限,只能覆蓋課程教學中一部分基礎電路,基于實驗平臺的實驗基本都是驗證型實驗,且操作過程中平臺電路元件易損壞,不能很好地達到鍛煉學生動手能力的目的。這就使得學校教學比工程實際滯后,不利于工科應用型人才的培養,造成學生眼高手低,進一步影響學生的就業和發展。因此,模擬電子技術實踐教學中引入仿真軟件,將平臺實驗和軟件虛擬實驗結合,先采用軟件對實驗進行設計仿真,后平臺實驗進行實際電路搭建,既加強了學生對理論的理解,又突出了學生的動手能力。實踐教學分成兩部分,第一部分是基本電路的驗證和演示實驗,加深學生對書本基礎理論的理解。該部分實驗相對比較簡單,學生主要在實驗平臺上進行操作,同時以Multisim仿真為輔,對一些在實驗平臺上難以操作的部分進行仿真驗證。如研究靜態工作點對電路動態性能的影響,實驗平臺操作只能觀察電路中的一個電阻參數改變對電路輸出波形的影響,而在虛擬仿真平臺上,可以對電路中所有涉及到靜態工作點的元件參數進行更改,進而觀察電路波形的變化,并且還可以連續改變元件參數對波形的變化進行實時觀測。第二部分是模擬電子技術課程設計,要求學生自己分析設計一個較大規模復雜模擬電路,給出嚴格的設計思路、理論推導和元件選型依據,在仿真軟件平臺上搭建出具體電路模型并通過仿真實驗驗證,然后進行實際電路焊接,充分發揮學生的主體作用,調動學生對該課程學習的主動性、積極性和創造性,提高學生對模擬電路的認識分析能力和創造能力。
4.結論