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模拟电子技术课程“仿真-理论-实践”三位一体教学模式的改革与实践

时间:2016-11-28来源: 作者: 点击: 22次


申凤娟*,张东,杨守良

(重庆文理学院电子电气工程学院,重庆  402160)

摘要:模拟电子技术是电子电气类专业非常重要的一门基础课程,是很多电类课程的基础。本文针对高校在模拟电子技术实践教学环节中存在的不足,结合应用型工科院校的培养宗旨,提出 仿-理论-实践”三位一体的教学模式,提出“边学边做,创新递进,自主实践”的教学理念,按照 “What--Why--How”三步走的教学方法,解决教育教学中由于课程理论性强、语言讲解抽象和学生基础薄弱造成的教学效果欠佳问题。该教学模式在实践教学过程中获得了学生的一致好评和优良教学效果,期待为高校模拟电子技术的实践教学和人才培养提供思路和参考。

关键词 仿-理论-实践;模拟电子技术;应用型;实践教学;

中图分类号:G642.0                            文献标志码:A

随着社会和科技的不断发展进步,高等学校对学生创新能力和实践动手能力的培养越来越受重要。而模拟电子技术课程实用性强,综合技能要求高,课程应用覆盖了电子、通信、光电子和信息服务等多种领域[1]。通过该课程的学习,使学生掌握模拟电子技术的基本概念,基本理念和基本方法,并具有一定的电路分析和设计能力,使学生对常用电子器件的结构、工作原理及典型参数有较好的理解,能够对常用的电子电路进行分析和计算,并能够设计简单的电子电路,逐步适应技术类课程的学习方法,使学生初步具备技术类学科的思想方法,初步具备模拟电子技术的修养,为后续课程和就业打下坚实的基础[2]。如何改善模拟电子技术课程教育教学中出现的各种问题,建设优质完善的教学体系,提高教学效果是亟待解决的问题。

一、模拟电子技术课程的教学现状与改革基础

模拟电子技术课程具有理论与实践结合强、软件教学与硬件教学共施、知识掌握与能力培养并重、基本要求与新技术衔接度高等特点。而该课程自身的特点使教育教学环节普遍存在以下三个问题:(1)课程理论性强、理论推导复杂、物理数学语言过多,语言讲解抽象目前使用的模拟电子技术教材普遍侧重理论分析,理论性强,逻辑推导、物理数学语言过多,内容晦涩难懂。(2)基础性强、教学内容范围广、知识点多、学科性强,而学生基础薄弱造成教学效果欠佳;(3)理论与实践无法联系,不能将已学的理论知识应用到实践中来,因此学生学习的兴趣不高,教学质量低。如何改善上述教育教学中出现的问题是本次教学改革探索的重点。

本次改革完成的基础是本校丰富教学资源和扎实的教学基础,主要体现在:(1)编写了应用型教材:本次教改选用的教材是《模拟电子技术基础》(IBSN:978-7-03-047786-6),该教材由教学经验丰富的教师以培养学生应用型工程实践能力为目标专门编写的教材[3]。该教材淡化公式推导,突出功能与应用,加强了学生对专业英语的学习,具有将理论实践专业英语和课程教学融于一体的两大特点。特别是针对应用型工科院校,每章都附有设计与创新,同时配套提供实验电路,突出创新与应用能力培养。(2)优越的教学条件:独立的模拟电路实验室和焊接实验室是强有力的硬件保障,简单易学且安装方便的通用型电子设计自动化软件Multisim提供了软件支持。

二、模拟电子技术课程的改革思路

针对教育教学中出现的上述问题,本文提出仿-理论-实践”三位一体的教学模式,实施“以应用为导向,以能力为本位”的教学思想,按照What--Why--How”三步走的方法,解决教育教学中由于课程理论性强、语言讲解抽象和学生基础薄弱等造成的教学效果欠佳问题。

(1)软件仿真观察实验现象:通过仿真(如Multisim软件),首先让学生对实验结果有个感性的认识,将实验现象和结果直观、形象、真实的呈现出来,即“What”。这种由实验现象引发的学生好奇心,可以增强学生的学习兴趣,让学生定性的认识、了解将要学习的内容。

(2)理论分析引起现象的原因:通过理论讲解,针对软件仿真的现象或结果,进行理论分析和推导,让学生明白为什么会有上述软件观察到的现象,即Why”。这样就可以让学生从本质上认识所学的内容,把枯燥抽象的理论知识驮载于生动形象的仿真结果之上,提高学生对理论知识的理解和接受能力,做到“知其然,且知其所以然”,达到事半功倍的教学效果。

(3)实践操作验证真伪:最后通过实验实践操作,让学生去验证仿真结果和理论推导的真伪性,提高学生的实践动手能力,即How”。在已有知识的基础上,应用提供的实验条件,通过模拟电子技术实验,应使学生熟悉模拟电子技术实验的主要环节、技术手段,掌握常用电子仪器的正确使用,熟悉常用电子元器件,掌握模拟电子电路的安装、调试和测量技术。学生自己动手设计、焊接并测试电路,将实践操作的结果与软件仿真现象和理论推导结论进行对比,以验证软件仿真结果和理论推导结论的真伪性。

三、模拟电子技术课程的改革措施

针对模拟电子技术课程改革措施,是以学生将来从事的职业岗位群所需要的相关知识和基本技能为依据,结合实践环节,为学生获得模拟电子技术方面的基本理论、基本知识和基本技能,培养学生将理论与实践密切结合的科学思维能力和实践操作能力,为电子技术的应用与创新培养高素质人才而制定的[4]。该措施突出应用教学模式,减少理论推导,将学科内容进行整合,在内容安排上也是由简到繁,逐步深入,以应用型教学方式为主,以增强学生的综合能力。具体改革措施如下:

1、教学内容改革:

(1)通过软件仿真解决理论性强,讲解抽象的问题:《模拟电子技术》主要介绍半导体器件工作原理、放大电路的组成及工作原理、集成运放、放大电路的频率响应和反馈、波形的发生、信号的运算和处理、直流电源等。因此课程涉及内容范围广、知识点多、基础性强、理论推导复杂、学科性强,学起来感到头绪繁多。再加上该课程理论性强,逻辑推导、物理数学语言过多,晦涩难懂,纯粹的依靠教师语言讲解会很抽象,因此学生学习的兴趣不高,教学质量降低。本次教学改革希望通过软件仿真模拟使抽象的问题具体化、形象化,以解决上述问题。

(2)简化推导,强化结论,弥补学生基础薄弱造成的教学效果差问题:模拟电子技术课程开设在第三学期,学生只学过基本的高等数学和电路分析,缺乏对电子器件、电子电路和电路仿真软件等学科的认识和学习,知识上难以衔接,无法形成系统化,严重影响了学生学习的积极性和学习效果。该学科领域发展极为迅速,研究领域不断扩展,学科交叉渗透性强,知识更新迅疾,因此在有限的课时内要详细的涵盖所有的内容困难度很大。目前该课程系统性、理论性和连贯性很强,再加上本校学生基础知识相对薄弱,对于本校学生来说学习起来有一定难度。如果学生对所学的内容不能及时掌握,将会影响到后续课程的学习,达不到预期的教学效果。本次教学改革通过简化明了的理论推导,将知识系统化、模块化,强化学生对结论结果的理解和记忆,优化教学效果。

(3)加强实践操作训练和指导,克服理论与实践无法联系的弊端:理论与实践的联系是模拟电子技术课程必不可少的有机组成部分、是教学过程中重要的实践教学环节、是课堂教学的延伸和补充、是对大学生进行技术与技能训练的一种重要手段,它在培养学生动手能力方面具有不可替代的作用。通过以往教学经验的观察,学生很难将该课程理论与实践联系起来,应用能力和动手操作能力较差,达不到学以致用的教学目的。本次教学改革通过综合设计性开放实验培养学生动手能力,并加强实践指导,保证实践环节顺利进行。

2、教学方式改革:

现有的教学几乎都采用理论教学满堂灌,本次教学改革希望通过“实验仿真为引导,理论分析为依据,实验设计为校验”,这种循序渐进,逐层引入的教学方式,实现理论讲解与实践操作相结合、软件教学和硬件教学相结合,增强学生的创新能力和实际动手能力,从而培养学生发现问题、分析问题和决绝问题的能力。同时提高学生素质能力,培养学生积极认真的态度和自主学习的能力,增强与人交流、互动和合作的团队精神,培养学生的自信心,从而做到“授人于渔,而非授人鱼”。

四、总结:

模拟电子技术课程的教学改革取得了良好的教学效果。教学上提高了学生对课程的兴趣和学习的积极性,在学习过程中很好的发挥了主观能动性,为将来学生的走出校门踏入社会就业打下良好的基础。能力上,增强了学生发现问题、分析问题、解决问题的实践能力,此外学生动手能力显著增强,提升学生参加竞赛获奖几率。情感上增强了学生自信心和自我认同感,拥有更加正确健康的情感态度和积极乐观的生活态度。总体提高学生对教学效果的满意度,提高了教学效果。

参考文献:

[1] 王荣秀, 江朝元.电子信息类专业产学研一体化实践教学模式的研究与实践[J]. 教育教学论坛,2016(35):140-141.

[2童诗白,华成英. 模拟电子技术基础[M]. 第四版.北京:高等教育出版社, 19802.

[3] 杨守良,廖长荣,张东等. 模拟电子技术基础[M]. 第一版.北京:科学出版社,2016:1.

[4] 武毅英, 叶爱珍. 高教研究的社会责任与高教研究主体的使命[J]. 阅江学刊, 2010, 02(6):46-51.

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