模擬電子技術人才培養研究
課堂教學內容陳舊,講課方式枯燥目前,多數教師在講授“模擬電子技術”課程時,過多強調了它是專業基礎課,忽視了“模擬電子技術”課程中包含的工程理論。教學內容以半導體器件的基本特性、基本放大電路的分析方法等為教學重點,忽視了工程實踐中應用電路的分析,不利于激發學生的學習興趣。講課中過多采用填鴨式的灌輸方式,一味地趕進度,忽略了學生的接受能力。長此以往,學生很容易產生厭學情緒,教學效果不理想。
理論教學為主,實踐教學為輔由于“模擬電子技術”的內容多,學時又不足,很多老師就把大量精力放在了理論教學的研究上,而實驗教學多以驗證性實驗為主,且配有實驗指導書,實驗步驟很詳細;實驗箱上有完整的電路,只預留插線孔;學生只需要按照步驟在實驗箱上插線完成測量即可,不需要自己設計電路形式或者電路參數。這種實驗形式往往導致一個班的測量結果基本一致,學生們通過實驗并沒有體驗到設計的成就感,甚至有的同學并沒有因為實驗而加深對理論知識的理解,達不到實驗教學培養學生動手能力和創新能力的教學目的。
改革理論教學,力求服務于實踐
傳統的“模擬電子技術”課程理論教學中,老師往往以知識的系統性和邏輯性作為教學目標,忽視了理論知識向專業技能的轉化。根據模擬電子技術內容多、學時少的特點,筆者以服務實踐為目標對理論教學進行了改革探索。
1.以應用為教學目的,優化教學內容一直以來,河北農業大學的“模擬電子技術”課程主要以分立元件構成的共射、共集放大電路為教學重點。這部分內容雖然是構成多級放大電路乃至集成運算放大電路的基礎,但是從應用的角度來看,目前應用較多的是各種規模的集成電路,更側重的是集成電路的外特性,不要求分析其內部結構。所以筆者認為,應該適當縮減分立元件構成的電路的授課學時,增加集成電路應用的案例,引導學生分析其工作原理,掌握應用技巧。為此,筆者在用“微變等效電路法”講解放大電路的動態性能時刪減了關于三極管微變等效電路的推導過程,直接給出如圖1所示模型。該模型為共集、共射、共基放大電路中三極管的通用模型,將某一極拉下即可構成相應組態的三極管的微變等效模型;再按照交流通路將外圍器件連到三極管的三個電極上,放大電路的微變等效模型就完成了,這樣既縮短了教學時間又簡化了教學內容,學生容易掌握。
2.結合新技術,改革教學內容隨著電子技術的發展,電子產品的種類層出不窮,功能越來越強大,體積趨于薄、輕、小型化,對元件集成度的要求也越來越高。因此,在講解元器件基礎知識時,應增加新器件的性能和使用方法的介紹,例如增加表面貼元件的介紹等,使學生在掌握基礎理論的同時了解市場需求,從而提高他們學習的興趣,增強學習的方向性。
3.豐富教學手段,探索新的教學方法傳統教學中,老師們多采用板書形式邊分析邊講解,學生對分析過程的印象較深刻。這種形式對于基本電路的性能分析比較有利,但在分析半導體器件內部載流子的運動時卻顯得不夠生動。筆者在講課中以實際的半導體器件為教具,配合多媒體教學,利用動畫的方式將載流子的運動生動地演示出來,變靜為動,加深了學生的印象,取得了很好的教學效果。在教學方法的選擇上,筆者摒棄了傳統的填鴨式教學模式,嘗試以設問的方式,變學生為主體、教師為主導。例如,在講解放大電路中的負反饋時,通過設問1(圖2是什么實驗的電路原理圖?)來集中學生的注意力,使其盡快進入學習狀態。通過設問2(當開關K閉合,輸入的正弦波幅度合適時,輸出端可獲得一個最大但是有點失真的正弦波;此時斷開開關K,在示波器上可看到什么現象?)幫助學生實現知識的重現。通過設問3(斷開開關K時,為什么放大器性能得到改善?)幫助學生正確尋找反饋支路,得到結論:在兩級放大電路中,Re組成一個負反饋支路。另外,在知識點的講解中,筆者更多地采用了啟發式教學方法,由生活中的實例(例如手機充電器)啟發學生探索其工作原理;對于習題的解法,筆者采用討論式的教學方法,讓學生分組討論給出結題思路,老師負責評價指導。
實踐教學立足工程應用,培養高技能應用型人才
1.根據教學內容設置驗證性和設計型實驗傳統的“模擬電子技術”實踐教學由實驗和課程設計兩個環節構成。筆者將實驗環節設置成了驗證性實驗和設計型實驗兩個層次,而課程設計則是設計型實驗的升華。例如,將基本放大電路性能指標的測量實驗定性為驗證性實驗,但是,只給出原理電路和需要測量的指標,由學生自己設計實驗步驟和電路參數,完成測量。這樣,學生對放大電路的理解更加深刻透徹,有助于了解電路參數對放大器性能的影響。設計型實驗只給出學生的實驗目的,由學生自己制訂實驗方案和步驟。例如,將信號發生電路設置成設計型實驗,只給出需要產生信號的類型、幅值、周期等參數,由學生根據所學知識自己設計電路,自己動手連接,并完成實驗。實驗室提前準備出可能用到的元件,供學生選擇。經過教學實踐,學生的實驗積極性很高,實踐動手能力得到了顯著加強。
2.引入軟件仿真技術,開放實驗室由于實驗教學學時較少,難以滿足學生動手能力的培養需求,筆者鼓勵學生在課余時間進行電子產品制作加以彌補。為此,筆者一方面引入了Multisim軟件仿真技術,鼓勵學生利用電腦先完成電子系統仿真的工作;另一方面聯系電子技術實驗室,每周選擇兩天開放實驗室,供學生在系統軟件仿真通過的基礎上搭建硬件電路,進行驗證。這樣既減輕了實驗室的壓力,節約了實驗成本,同時又鍛煉了學生的動手能力。傳統教學中,課程設計集中在期末的1~2周進行,時間緊迫,學生很難完善設計。筆者在教學中,嘗試了在學期初布置課程設計任務。這樣,學生帶著任務學習,積極性高;并且,結合仿真軟件,利用開放實驗室的契機,學生可以隨時將自己學到的知識用到設計中,成就感也促使學生更好地學習后續內容。
3.拓展課外實踐活動,鍛煉學生的創新能力2011年,河北農業大學設立了大學生電子協會,吸收有興趣的學生參加。協會組織老師對會員進行系統的電子制作培訓,然后會員們可以根據自己的興趣進行簡單的電子產品設計制作,增強了學習的主動性。另外,學院每年組織一次大學生創新大賽,學生可以自己選題、自己設計,最后拿出電子產品參加比賽。整個過程學生完全自己動手,老師僅進行指導。在創新大賽的基礎上,選拔優秀的學生參加全國大學生電子設計競賽,并取得了河北賽區一等獎1項、三等獎5項、優秀獎多項的好成績??傊?,課外實踐活動給學生提供了第二課堂,使學生樂在學中,養成了學生發現問題并積極解決問題的好習慣,鍛煉了學生的創新能力,增強了學生的工程意識,有利于培養高技能應用型人才。
結論與展望
通過“模擬電子技術”課程的研究與改革實踐,幫助學生了解了學科前沿,激發了學生的學習興趣;改變傳統教學理論為主、實驗為輔的現狀,提高實驗在人才培養中的比重,改變實驗教學思路,先驗證后設計,并且積極開展第二課堂,逐步培養高技能應用型人才。但是,課程改革任重道遠,如何才能更好地把改革成果傳承下去,適應時代需求培養真正的高技能應用型人才?筆者認為還應從以下幾方面繼續努力:聯合多門課程老師加強對學生基礎理論知識的教育,培養學生扎實的基礎知識和良好的專業素質;繼續推行仿真軟件教學,培養學生良好的設計習慣;工學結合,讓學生實際接觸生產一線,以項目或產品為載體,培養學生的基本生產技能,使學生深刻認識學以致用的內涵,進一步培養學生的工程意識。
作者:王娟 趙秋霞 張青 任振輝 單位:河北農業大學機電工程學院河北農業大學機電工程學院
責任編輯:電力交易小郭
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