模拟电子技术课程教学改革

2020-06-30 21:10:22 来源:电脑百事网 作者:电脑部落

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赵冬梅 宋阳 孔军辉

摘要:以培养高素质新型军事人才为目标,从课程背景与概况、内容结构与设计、学情分析与探讨、教学策略与评价和课程特色与创新等方面对“模拟电子技术”课程设计的改革进行了探讨。

关键词:模拟电子技术;课程设计;教学改革

中图分类号:G642? ? ? ? 文献标识码:A

文章编号:1009-3044(2019)24-0185-02

开放科学(资源服务)标识码(OSID):

1 课程背景与概况

1.1 课程定位、作用

模拟电子技术是一门重要的技术基础课,它是前期多门课程知识的升华,是电路走向应用的入门,是学习信息知识的首要环节,是处理工程技术问题的基石,在课程体系中起着承上启下的重要作用。

该课程有两大突出特点——工程性、实践性很强[1],工程性是指以现有技术为基础解决实际问题,是近似的科学,取舍的艺术,实践性是理论联系实际。

该课程内容多、知识散,涉及的器件种类多、电路花样多、概念方法多,这就给教与学带来了更大的挑战,教员如何教,学员学什么、如何学、学到什么程度都是课程设计重点考虑的问题。

1.2 教学目标

围绕人才培养方案,为贴近岗位需求,培养具备“8个能力”的高素质军事人才,本课程的教学目标为:

1)会看:能识别电路并定性分析原理、功能;

2)会算:能定量估算电路的性能指标;

3)会选:在已知需求的情况下选择器件和电路;

4)会调:掌握电子电路的测试方法、仪器的使用和故障的排查[2]。

在“四会”的基础上,还应培养学员的科学思维,提高分析解决问题能力;为适应军队信息化建设的需求,增强信息素养,培育信息处理能力;学习电子电路“牵一发而动全身”的特点,树立学员的系统观念,塑造全局战略思维;为满足未来军事发展的需要,充分尊重学员的主体地位,培养自主学习能力和创新精神。

2 内容结构与设计

2.1 教学内容

教材采用华中科技大学康华光、张林主编的“十二五”国家级规划教材,它内容精炼,不断推陈出新,曾获国家级优秀教材特等奖[3]。

全书包含十二章,主要分为三大模块:电子器件、单元电路和功能电路,简称“管”“路”“用”。其中,“管”主要介绍集成运放、二极管、FET、BJT等器件的结构、原理、特性和参数;“路”介绍由这些器件组成的基本放大电路,学习电路组成、工作原理、性能指标和分析方法;“用”包括功率放大电路、正弦波振荡电路等,是对前面所学单元电路的综合应用,学习电路组成、功能和指标等。“管”立足于“路”,“路”瞄准“用”,三个模块层层递进,不断深入,逐步建立学员的知识体系和工程素养。

2.2 内容改革

为落实军队院校改革要求,缓解内容多和学时少的矛盾,首先要优化教学内容。电子学科是突飞猛进发展的学科,这就注定该课程必须“站在基础,面向未来”,教学小组以优化整个电类基础课程体系为依据,推动教学内容改革。

1)提炼重点、核心内容

对于电子电路中的重要、核心内容,必须重点学习,“学深”“学透”。

2)次要内容、降低要求

在保证基本理论完整的前提下,精简器件内部的物理过程,选择性讲述分立元件电路,简明分析频率特性,降低难度较大的功能电路的教学要求。

3)紧跟发展,更新内容

随着新技术的发展,运算放大器和FET比BJT更具优势,应用更广泛,为此,大力加强运放和FET的相关内容,削减BJT内容。

4)贴近军事、增加实例

为贯彻理论联系实际、贴近军事的原则,各章节都安排了军事实例,如PID自动舵中的各种运算电路,陀螺仪温度测量和报警电路,雷达二极管检波电路,舰炮瞄准随动系统中的功率放大电路等。

2.3 重难点

课程的重点是器件的特性,电路的分析方法和功能;

难点是器件的内部结构、电路的工作原理以及学习电子电路的工程性特点。

施教过程中,充分利用多媒体课件、自编习题集、网络课程、微课、军事电路素材库等资源突出教学重点;利用动画演示、实验仿真、实物演示等手段,任务驱动、问题牵引、探究发现等方法和哲学辩证思想突破教学难点。

3 学情分析与探讨

3.1 授课对象

课程的授课对象是大二学员,通过先修课程的学习,学员具备了一定的数学推导、物理抽象和分析线性电路的能力,但对本门课中的非线性电路还比较陌生,普遍存在畏难心理。

3.2 紧扣教学主要矛盾

教学实施过程中主要存在以下教学矛盾[4]:

1)与先修、后续课程脱节,不能站在课程体系的宏观角度去学习,“只见树木不见森林”。

为此,我们将电类基础课程衔接的知识点进行梳理,构建“一体化”的知识体系;还将后续课程的典型电路拆分,引入教学,使先修、后续课程交叉融合、相互渗透。

2)学员习惯机械记忆,忽略对知识的融会贯通,知识与解决问题脱节,知其然不知其所以然。

为此,设计与教学内容相关的问题,在分析解决问题时,不但学到知识,也利于理解电路精髓,培养逻辑思维和分析解决问题能力。

3)学员习惯了“非此即彼”“非黑即白”,不习惯辩证地看问题,忽略电路的工程应用背景,造成理论学习与工程应用脱节,知识无用武之地。

为此,在教学中融入辩证思想;加入实际军事电路,增强感性认识,提高实践应用能力。

4 教学策略与评价

遵循“学为主体,教為主导,启发式教学”的思想,运用“多媒体+板书+仿真+实验”“四位一体”模式,“讲授法”“类比法”“发现法”等多种教学方法,采用多样性、结构化、开放型考核方式,形成教、学、做、考规范化教学实施步骤。

4.1 教学模式

EDA技术的日臻成熟, 为理论和实践的结合搭建了平台, 为丰富学员的探索和实践提供了现代化手段。它是理论课的工具,又是硬件实验的前提, 理论、实践、EDA的相互融合, 理实一体,虚实结合,利于培养学员“会看、会算、会选、会调”的能力。

4.2 教学资源

为此,教学小组开发了虚拟仿真实验平台,设计了上百个虚拟实验,既包括与课堂授课配套的基础项目,也包括电子设计大赛等扩展项目,适合不同层次学员使用;界面简洁易懂,突出实验过程、现象和结果。仿真成功后,学员可以在面包板上搭建电路、调试故障,实现功能,“学中做、做中学”,充分实现了“理论实践一体化”。

此外,教学小组建设的网络课程、微课、精品课例等多次获奖,动画视频、习题集、试题库等不断完善,为开展教学打下了坚实的基础。

在信息化教学的大背景下,引入国内顶级专家的慕课资源,这些资源或经典权威,或紧跟国际电子技术教学的最新发展,能拓展知识面,及时推送给学员,作为教学的有益补充。

教学小组还探索尝试利用智慧教学工具——雨课堂全面提升课前——课上——课后每个环节的教学体验,让课堂互动永不下线。

4.3 教学方法

针对“管”“路”“用”三个模块的不同特点,采用不同的教学方法。

1)“管”,是电子技术课程的入门,各种器件的结构纷繁杂乱、原理费解难懂,就内容特点来说,讲授法无疑能够更好地让学员接受和吸收,为了提高学员兴趣,辅以实物展示、动画演示、引导文铺垫、学习任务单总结等手段。

2)“路”,以“管”为基础,迈上一个台阶,应注重电路特点,强化分析方法,这部分电路有着明显的相似可比之处,所以学完共射放大电路,共集、共源和共漏放大电路可采用类比法由此及彼、举一反三,辅以研讨、自学、线上线下融合等方式能达到事半功倍的效果。

3)“用”,是本课程的最高层次,强调电路应用,突出工程实践,经过“管”“路”的学习,学员具备了分析基本放大电路的能力,却不习惯从系统角度认识电路,缺乏工程思维,故选用发现法。先分析实际需求背景,用已知的电路不能解决问题,引出新电路,论证新电路的正确性,讨论适用条件,继续探索新需求,改进电路……如此不断使学员建立系统和工程的观念,学会定性分析和辩证的思维方法。

4.4 教学评价

围绕“四会”进行考核,包括形成性考核和终结性考核。形成性考核以实验、课堂提问研讨等为主,侧重考查“会选”“会调”的实践能力;终结性考核为期末考试,增加开放型命题,侧重考查“会看”“会算”的分析问题能力。

5 课程特色与创新

号称“魔鬼电路”的模拟电子技术难在知识新、内容多,为解决教学疑难问题,教学小组进行了如下探索,指导学员“魔鬼”变“魔幻”。

5.1 “贴近装备”学模电

电子技术知识是学习和使用现代高科技武器装备的基础和关键,为使学员将来更好地学习使用武器装备,在教学中引入典型装备电路实例。

5.2 “辩证思维”学模电

模拟电子技术的内容和方法蕴含着丰富的辩证关系,闪耀着方法论的光辉。教学小组结合课程特点,开展了培养学员辩证思维能力的课堂教学设计,并在教学实际中不断完善和提高。使学员明白有一利必有一弊,最适用的电路才是最好的电路。

5.3 “理实一体、虚实结合”学模电

结合课程实践性特点,将理论和实验结合,软件和硬件的结合,处理好理论→EDA→实践三个环节,使学员认识理想电路、仿真电路与实际电路的区别,进一步提高认知水平、科学思维和系统观念。

参考文献:

[1] 侯亚玲,刘颖.基于OBE理念的电子电路基础课程建设[J].电脑知识与技术,2018,14(33):219-220.

[2] 童诗白,华成英.模拟电子技术基础(第五版)[M].北京:高等教育出版社,2015.

[3] 康华光.电子技术基础(模拟部分)第六版[M].北京:高等教育出版社,2013.

[4] 王雪明,温建華.电子类专业基础课教学改革的探索与实践[J].高等教育研究学报,2013,36(2):108-110.

【通联编辑:王力】

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