模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)范文
時間:2023-03-15 15:09:46
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《模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)》是根據(jù)西北工業(yè)大學面向21世紀課程教材建設(shè)的總體規(guī)劃,并結(jié)合現(xiàn)代科學技術(shù)發(fā)展的形勢與當今的應用環(huán)境組織編寫的。
全書共分為8章,是電子技術(shù)基礎(chǔ)的一個重要分支,是電氣、電子信息類和部分非電類專業(yè)本科生在電子技術(shù)方面入門性質(zhì)的技術(shù)基礎(chǔ)課。課程主要內(nèi)容包括半導體基礎(chǔ)知識、放大電路基礎(chǔ)、多級放大電路、集成運算放大電路、放大電路的頻率響應、放大電路的反饋、信號的運算和處理、波形的產(chǎn)生和信號的轉(zhuǎn)換、功率放大電路等。
課程通過對常用電子器件、模擬電路及其系統(tǒng)的分析和設(shè)計
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關(guān)鍵詞:模擬電子技術(shù) 教材內(nèi)容 教學方法 實用性
前言
《模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)》是高等院校工科電專業(yè)開設(shè)的一門專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)課。由于課時數(shù)少、內(nèi)容覆蓋面廣、理論性強、內(nèi)容抽象等特點,學生們普遍認為該課程比較難學。為此,筆者就該課程的改革作一探索,不妥之處,歡迎批評指正。
1 教材內(nèi)容探討
限于篇幅,本文不討論整個教材的編寫提綱,但總原則是:理論聯(lián)系實際,服務于培應用型人材。本文就各章節(jié)內(nèi)容提出一些重點實例,與同行交流。這些內(nèi)容,在不少教材中很少提及,或者提到了但沒有就它們的實用性作較多的講述。
1.1 常用半導體器件
介紹半導體基礎(chǔ)知識;二極管、三極管、場效應管。應增加介紹二極管的位作用和三極管參數(shù)與命名方法的實用意義;根據(jù)三極管的三個電極電位判斷三極管的工作狀態(tài)及應用實例。
1.2 基本放大器
* 共射基本放大器,通過它學習基本知識,包括靜態(tài)工作點、微變等效電路、電壓放大倍數(shù)、輸入電阻與輸出電阻計算方法。應增講設(shè)置合適工作點的重要性。
* 工作點穩(wěn)定放大器。應指出:工作點穩(wěn)定不是說工作點絕對不變,而是變化很小而已。
* 共集放大器:重點介紹三大特點及用途。
* 共基放大器:重點介紹其特點及應用場合。適合做高頻放大器。
* 要求掌握三類放大器輸入端和輸出端的相位關(guān)系。
* 多級放大器的耦合方式及其特點。
1.3 直接耦合放大器
直接耦合放大器存在問題及解決方法;差分放大器工作原理和計算方法。
1.4 放大器的頻率響應
討論影響放大器頻率響應的因素、增加研究頻率響應的應用實例;了解波特圖的概念。
1.5 放大器中的反饋
反饋的概念,反饋性質(zhì)的判斷方法;深度負反饋條件下放大倍數(shù)的估算方法。負反饋對放大器性能的影響。增加介紹實用意義和應用實例。
1.6 信號的運算和處理
* 要求掌握基本運算電路:比例、加減、積分運算等。利用“虛短”和“虛斷”的概念分析各種運算電路的運算關(guān)系,用實例講解如何選擇運算電路。
* 增講測量放大器(在單片機測量系統(tǒng)中常用)。
* 幾種常用的運算放大器型號及應用實例。
1.7 波形的發(fā)生和信號的轉(zhuǎn)換
* 正弦波振蕩電路的振蕩條件、判斷方法;方框圖;分類。
* RC、LC正弦波振蕩電路;增加正弦波振蕩器應用實例。
* 單限、滯回、窗口比較器的特點及應用實例。
1.8 功率放大器
* 只講兩種功率放大器:OTL和OCL。用實例講解功率管的選擇。
* 介紹幾種集成功率放大器。
1.9 直流穩(wěn)壓電源
* 整流(半波、橋式)、電容濾波。
* 可調(diào)晶體管串聯(lián)型穩(wěn)壓電源及其輸出電壓的計算。
* 集成穩(wěn)壓電源及應用實例。應特別指出:電源變壓器內(nèi)阻大小的重要性。
1.10 實驗儀器使用
《模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)》是一門實踐性很強的課程,因此,動手能力的培養(yǎng)是很重要的一環(huán),增加講解一些常用儀器的使用方法很有必要。儀器的工作原理可不講,需用實例講解并演示各種儀器的操作方法。這些儀器是:指針式和數(shù)字式萬用表、直流穩(wěn)壓電源、通用示波器、低頻和高頻信號發(fā)生器、晶體管毫伏表。
如課時少,本部分內(nèi)容可不講,但應要求學生們自己閱讀。也可安排在實驗課中講解。
1.11 增加仿真技術(shù)在輔助教學中的應用
為了解決學生反映的“枯燥難學”問題,應該把多媒體技術(shù)和計算機仿真技術(shù)結(jié)合起來,這樣可以使模擬電路的知識形象化,學習生動有趣。為此在教材中應增加EDA(Electronic design Automation 電子設(shè)計自動化)技術(shù),用它來輔助教學,效果非常好[2][3]。每章可通過實例,增加EDA輔助教學內(nèi)容。
2 《模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)》教材編寫的原則
編寫教材的原則是:以學生為本,因為教材內(nèi)容首先是給學生閱讀用的。即使教師沒有講的內(nèi)容,學生也應該去閱讀,因此所編寫的教材就應是讓學生讀得懂的教材。教材不是專著。
不少學生反映:有些教材若沒有教師講,根本就看不懂。打個比方:有的教材絕大部分是用“文言文”寫的,語言簡潔、扼要;有的語言像寫專業(yè)論文似的,學生看不懂,有的教師也看不懂。為此,我們建議:用“白話文”來寫教材。所謂“白話文”就是用通俗易懂的語言來編寫教材。深奧難懂的地方,絕對不能用一兩句話一帶而過,而必須多用些具體材料或?qū)嵗右哉f明,深入必須淺出。
其次,本課程開設(shè)的目的是培養(yǎng)應用型人才,因此教材內(nèi)容的編寫應注重理論聯(lián)系實際,真正成為一門實踐性強的課程,所舉例題及習題均應突出解題思路及方法。
3 教學方法探討
教學方法多種多樣,筆者就體會較深的方面提出以下三點:
(1)建議用多媒體和傳統(tǒng)粉筆板書相結(jié)合的教學方法,而絕對不能照課件內(nèi)容一念了之,絕對不能丟掉粉筆。
(2)教學方法中的另一個重要問題是:教師用什么“語言”來講課?是用大多數(shù)教材中的語言――“文言文”――來講課?還是教師在對教材內(nèi)容充分理解基礎(chǔ)上,用自己的語言――“白話文”――來講課?筆者積極贊成后者。用教師自己的語言講課,比較生動,學生容易接受,容易理解,效果很好。
(3)如果教師本人有豐富的實踐經(jīng)驗,那么能結(jié)合自己做過的課題講課,會更生動、更能吸引學生,效果會更
好。
4 考試應增加一些實用性強的試題
考試往往是從理論到理論,這是不妥的。我們認為應增加一些實用性強的試題。例如:如何利用萬用表檢查放大器是否正常工作?如何測量放大器的電壓放大倍數(shù)?如何測量放大器的頻帶寬度?如何設(shè)計一個最大不失真功率為2W的功率放大器?如何設(shè)計一個輸出電壓為6―9V的晶體管串聯(lián)型穩(wěn)壓電源?等等。
參考文獻:
[1]華成英,童詩白.模擬電子技術(shù)基礎(chǔ).北京:高等教育出版社(第四版),2006.5.
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關(guān)鍵詞:電子信息;專業(yè)課程;模擬電子技術(shù)
1 模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)課程的特點
模擬電子技術(shù)基礎(chǔ),又稱為電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬部分,與數(shù)字電子技術(shù)一起統(tǒng)稱為電子技術(shù)基礎(chǔ)。是面向電子信息學科的專業(yè)基礎(chǔ)必修課。該課程的特點包括:重要性,模擬電子技術(shù)是現(xiàn)代化重中之重的技術(shù);非線性,電子放大器是一種非線性元件,需要用非線性分析方法(圖解法、微變等效近似等);工程性,在足夠精確的情況下,為了計算方便,常用近似來化簡;微觀性,深入到原子電子級分析問題;實踐性很強,動手性很強,需要很好的實踐,不實踐學不好;復雜性,易受多種因素影響,如溫度,隨機性,光照等等影響,參數(shù)宜變,參數(shù)分散等增加了該課程內(nèi)容的復雜程度;基礎(chǔ)性,是后續(xù)電子類課程的基礎(chǔ),也是電子信息類專業(yè)考研的課程之一;主干性,是電子信息類本科專業(yè)的主干專業(yè)課程。本課核心是電子放大器,該課程主要就是講放大。
模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)課程的基本概念、基本分析方法已經(jīng)滲透到了各行各業(yè)各個領(lǐng)域。包括廣播通信:發(fā)射機、接收機、擴音、錄音、程控交換機、電話、手機等;互聯(lián)網(wǎng)絡:路由器、ATM交換機、收發(fā)器、調(diào)制解調(diào)器等;工業(yè)領(lǐng)域:鋼鐵、石油化工、機加工、數(shù)控機床等;交通方面:飛機、火車、輪船、汽車等;軍事領(lǐng)域:雷達、電子導航等;航空航天領(lǐng)域:衛(wèi)星定位、監(jiān)測;醫(yī)學領(lǐng)域:γ刀、CT、B超、微創(chuàng)手術(shù)等;消費類電子領(lǐng)域:家電(空調(diào)、冰箱、電視、音響、攝像機、照相機、電子表)、電子玩具、各類報警器、保安系統(tǒng)等。電子技術(shù)的發(fā)展,推動計算機技術(shù)的發(fā)展,使之“無孔不入”,應用廣泛。
模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)課程的學習使學生牢固掌握模擬電子電路系統(tǒng)的分析能力和集成電路的創(chuàng)新設(shè)計能力,掌握模擬電子信號和系統(tǒng)的基本原理及基本分析方法,深入理解模擬電子電路系統(tǒng)的各個組成部分的基本原理,掌握應用所學典型模擬電子系統(tǒng)解決信號分析問題的方法,掌握集成電路的設(shè)計原理和實現(xiàn)方法。為學生進一步學習有關(guān)信息、通信方面的課程和今后的科研工作打下良好的理論基礎(chǔ)。
2 模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)課程的先修課程
模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)課程的先修課程有《高等數(shù)學》、《大學物理》和《電路分析基礎(chǔ)》,其中最重要的也是銜接最緊密的一門課程就是――《電路分析基礎(chǔ)》。簡單來說可以將電路分析基礎(chǔ)和模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)歸為同一類專業(yè)課程,從內(nèi)容上看,《電路分析基礎(chǔ)》主要讓學生掌握電子電路分析的基本能力,而《模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)》課程則是學習對模擬信號的處理分析,從模擬電子系統(tǒng)的各個組成部分出發(fā),分別學習各種典型的模擬電子電路,給學生建立起模擬系統(tǒng)的基本構(gòu)架,為后續(xù)深入學習信號與系統(tǒng)的分析能力打好基礎(chǔ)。
模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)課程在《電路分析基礎(chǔ)》學習的基礎(chǔ)上,分別從微觀和宏觀探討模擬電子電路系統(tǒng)的各個方面。微觀深入到電子原子級,討論半導體材料的神奇,進而分析二極管、三極管和場效應管在微觀領(lǐng)域,內(nèi)部載流子運動的情況,從而讓學生深入體會半導體器件的奇妙之處。宏觀上從集成電路出發(fā),理解集成電路的奧妙,小到微觀電子原子級,大到模擬系統(tǒng)及大型集成電路的設(shè)計。學習模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)課程之后,學生有了系統(tǒng)的概念,信號處理的概念,在此基礎(chǔ)上再進行數(shù)字電子技術(shù)的學習,學生更能理解和接受,電路分析基礎(chǔ)和模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)兩門課雖然內(nèi)容不同,各有側(cè)重點,但很多分析方法、理論公式都環(huán)環(huán)相扣,所以可以進行對比學習,提高學習效率。
3 模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)置知識要求
模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)課程是電子信息專業(yè)本科生的專業(yè)基礎(chǔ)主干必修課程,它具有自身的體系,是理論性、實踐性都很強的課程,是學習很多后續(xù)專業(yè)課的基礎(chǔ)。為今后深入學習電子技術(shù)在專業(yè)中的應用(例如在《信號與系統(tǒng)》、《數(shù)字信號處理》、《通信與系統(tǒng)》、《通信原理》、《嵌入式系統(tǒng)理論及實踐》等后續(xù)專業(yè)課程中的應用)打好基礎(chǔ),為學生建立系統(tǒng)分析的概念,培養(yǎng)學生自主分析問題和解決問題的能力,幫助學生成功的從中學階段對電壓電流的具體求解,過渡到本科階段自主進行信號與系統(tǒng)的分析能力的培養(yǎng)。
4 模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)置能力要求
模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)置能力要求以理論基礎(chǔ)和實踐操作相結(jié)合,既保證嚴謹?shù)睦碚擉w系,又結(jié)合工程實踐的特點。通過模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)課程的學習,應能具備模擬電子電路的系統(tǒng)分析能力、大型集成電路系統(tǒng)的分析計算能力、簡單的集成電路設(shè)計能力,以及電子技術(shù)系統(tǒng)相關(guān)專業(yè)知識的自學能力。
5 模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)課程達成目標要求
通過模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)課程的學習,掌握模擬電子系統(tǒng)的各個部分,包括電子電路系統(tǒng)與信號、半導體二極管及其基本電路、半導體三極管及放大電路基礎(chǔ)、場效應管放大電路及其應用、功率放大電路、集成電路的組成原則、集成電路運算放大器、反饋放大電路、信號的運算與處理電路、信號產(chǎn)生電路、直流穩(wěn)壓電源等典型模擬電子電路系統(tǒng)的分析計算能力及基本集成電路系統(tǒng)的設(shè)計能力,培養(yǎng)學生分析問題和解決問題的自主學習能力;學會用所學的典型模擬電子電路系統(tǒng)自主創(chuàng)新設(shè)計完整的模擬集成電路系統(tǒng),輔助實現(xiàn)模擬電子電路系統(tǒng)的各種基本功能;能借助實際電子電路實驗箱和軟件模擬仿真,實現(xiàn)不同類型模擬電路系統(tǒng)的功能,通過實驗環(huán)節(jié)操作訓練具備處理實際工作問題的相關(guān)專業(yè)技能,理論與實踐相結(jié)合,更好的理解模擬電子技術(shù)這門學科的專業(yè)知識,為后續(xù)專業(yè)課程打好基礎(chǔ)。
6 教學方法建議
和眾多電子信息類專業(yè)基礎(chǔ)課一樣,模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)課程以理論講授與實踐操作相結(jié)合,理論部分也是以教師講授為主,課程內(nèi)容繁多,有時候為了在有限的學時內(nèi)完成全部的課程內(nèi)容講授,很多教師會全程進行講授,學生被動的接受知識,猶如過眼云煙,沒有足夠的消化理解相關(guān)知識點的時間,真正理解領(lǐng)會的知識點非常有限,不懂的內(nèi)容還需要教師花更多的時間來反復講解,其實這樣的教學模式,教師辛苦不說,教學效果還會極差。理論部分的講授應該著重抓課前預習及課后復習,上課前十分鐘用來對前一次課的內(nèi)容及要求預習的內(nèi)容做提問,以這種方式督促學生進行課前預習和課后復習,對知識點進行鞏固。
綜上所述,《模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)》這門課程對電子信息類專業(yè)的本科生非常重要,另外電子信息類本科專業(yè)基礎(chǔ)課程還有很多,不僅僅是模擬電子技術(shù)基礎(chǔ),每門不同的專業(yè)課程都有其特點和用途,學生只要從宏觀的角度,理解其中的關(guān)聯(lián)性和銜接性,教師也可適當讓學生了解每門課程設(shè)置的知識要求、課程設(shè)置的能力要求,以及課程的達成目標要求等,只為每一位學生能學好每一門專業(yè)課,真正具備電子信息的相關(guān)專業(yè)技能。
參考文獻
[1]童詩白,華成英.模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)(第四版)[M].高等教育出版社.
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高等學校的教學內(nèi)容應該與時俱進,注意更新與豐富。目前在實際中應用較多的是各種規(guī)模的集成電路,然而在傳統(tǒng)的“模擬電子技術(shù)”課程里,半導體器件內(nèi)部的載流子運動,分立元件構(gòu)成的共射、共基、共集放大電路等內(nèi)容均為教學重點,因此我校對此部分教學內(nèi)容的學時進行了壓縮,內(nèi)容精煉,注重實用。例如略講了三極管內(nèi)部載流子的運動過程,而增加了實際應用中三極管類型的判別方法等內(nèi)容,在減少對分立元件構(gòu)成的放大電路內(nèi)容講解的同時加強了對集成電路外特性及應用的介紹。我校新編的教材在注重基礎(chǔ)的同時,吸收了很多新教材中的新思想、新理論和新技術(shù),較好地處理了實用性和先進性之間的關(guān)系,可滿足“應用型本科學生”的培養(yǎng)目標。該教材已被機械工業(yè)出版社于2013年出版,并被列入普通高等教育“十二五”規(guī)劃教材。
二、改革“模擬電子技術(shù)”教學方法與手段
1.重視語言的藝術(shù)性
蘇霍姆林斯基曾言:“教師的語言素養(yǎng)在極大程度上決定著學生在課堂上腦力勞動的效率。”在傳統(tǒng)的教學過程中,教師往往作為課堂上的主體,用嚴謹且邏輯性很強的語言將知識傳授給學生,而學生只能被動接受,結(jié)果使很多學生認為“模擬電子技術(shù)”課程內(nèi)容枯燥難懂,逐漸失去了學習這門課程的興趣。筆者認為教師的語言不僅應準確、精練且邏輯性強,還應風趣幽默,這樣可以縮短師生之間的距離,激發(fā)學生的學習興趣,提高學生的學習效率。例如在三極管放大電路中既有直流信號又有交流信號,很多同學對此不理解,教師則可以用“直流搭臺,交流唱戲”八個字總結(jié),語言詼諧幽默又起到了畫龍點睛的作用。對于硅二極管兩端加0.5V電壓時的狀態(tài)則可用“小荷才露尖尖角”這句詩來描述,枯燥的課堂頓時變成生動的、有吸引力的課堂。此外,教師作為主導,學生作為課堂上的主體,積極采用啟發(fā)式和討論式教學模式可以啟迪學生的智慧、挖掘?qū)W生的創(chuàng)新意識,同時也對學生學習以后的專業(yè)課程有著潛移默化的影響。
2.豐富多媒體教學的多樣性
首先,制作高質(zhì)量的幻燈片。多媒體課件作為易于展示圖片和動畫效果的教學工具,應該充分利用它的優(yōu)勢,彌補板書授課方式的不足,提高課堂教學質(zhì)量。例如,在講解PN結(jié)形成的過程及晶體管內(nèi)部載流子運動規(guī)律的內(nèi)容時,單一用板書授課會讓學生普遍感覺聽起來很累,不便于學生理解,并且增加了此部分內(nèi)容的授課時間。用多媒體動畫的方式讓PN結(jié)及晶體管內(nèi)部載流子真正“運動起來”,學生觀看起來感覺輕松、直觀、生動,提高教學效果的同時又節(jié)省了此部分內(nèi)容的授課時間。其次,合理利用視頻播放。在課堂上用適當?shù)臅r間播放一些電子新技術(shù)的視頻,可以滿足學生的好奇心,拓寬學生的視野,也有益于學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。此外,我校將教師做過的一些科研項目以及一些學生做過的優(yōu)秀作品制作成視頻,在講授到相關(guān)內(nèi)容的時候進行播放,大大提高了學生動手實踐的積極性,改變了過去學生學完理論知識不知道有什么用以及怎樣用的狀況。再次,將仿真技術(shù)引入課堂。Multisim仿真軟件具有操作界面簡單,元器件資源豐富,運行速度快等優(yōu)點,利用Multisim仿真軟件進行課堂教學是對傳統(tǒng)教學手段有益的補充。一方面,可以利用軟件提供的各種分析方法增強學生對教學內(nèi)容的理解。例如,用Multisim仿真軟件演示晶體管放大電路的工作波形與靜態(tài)工作點位置之間的關(guān)系,只需要調(diào)節(jié)相應電阻的阻值,便可以實時觀察輸出信號波形出現(xiàn)了頂部削平或者底部削平的現(xiàn)象,然后結(jié)合理論對現(xiàn)象進行分析,學生會很容易理解。另一方面,具有豐富資源的實驗環(huán)境是培養(yǎng)創(chuàng)新能力和創(chuàng)新意識的重要保障。電子技術(shù)日新月異,然而由于條件限制,各高等學校的實驗條件卻不可能隨時更新。充分利用Multisim仿真軟件對單元電路和設(shè)計電路進行仿真,打破了傳統(tǒng)實驗教學中時間和空間對學生的限制,是培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力和創(chuàng)新意識的有效途徑。
3.提高實物展示的實效性
實物展示是學生非常感興趣的一個環(huán)節(jié),是對理論知識最好的總結(jié),也是鼓勵學生創(chuàng)新的好方法。展示的實物既可以是元器件,也可以是一個相對復雜的系統(tǒng)。例如,在講二極管和三極管內(nèi)容的時候,可以將各種類型的二極管和三極管進行展示,同時對實際應用中常常遇到的問題進行介紹。在講解反饋這部分的時候,我校將學生自己制作的一個溫度控制系統(tǒng)進行了演示,在講直流穩(wěn)壓電源時展示了由往屆學生制作的手機充電器等等。利用適當?shù)臅r間,選擇適合展示的實物,有益于學生對理論知識的理解及實踐能力的培養(yǎng),進一步提高了教學質(zhì)量。
三、創(chuàng)新“模擬電子技術(shù)”實驗與實踐教學
模擬電子技術(shù)實驗教學與實踐教學是課程體系中不可缺少的一個重要教學環(huán)節(jié)。我校的實驗教學環(huán)節(jié)采取開放式教學,電子技術(shù)實驗室從每天早上八點半到晚上十點開放,學生可根據(jù)每個人的具體情況選擇做實驗的時間。在開放的時間內(nèi),學生既可以選擇實驗計劃中的實驗內(nèi)容,也可以按照個人的興趣自行選擇實驗項目,經(jīng)教師審核通過后便可實施,教師可根據(jù)實驗的完成情況及是否有創(chuàng)新進行評分。在實驗過程中教師真正起到導向的作用,從而提高了學生動手實踐的能力。模擬電子技術(shù)課程實踐環(huán)節(jié)以我校的國家級精品課——電氣工程實踐基地為依托,進一步提高了學生理論聯(lián)系實際的能力。在電子工程實踐教學基地,學生可以利用我校自行開發(fā)的電子工程實驗箱進行電子電路的設(shè)計,增強了學生調(diào)試電子電路的能力;通過在電子工藝實踐教學基地的學習,學生增強了進行手工焊接和貼片焊接的能力;在EDA工程實踐教學基地的學習可以使學生熟練進行電路原理圖的設(shè)計及實現(xiàn)印制電路板的版面設(shè)計;在應用電子工程實踐教學基地,學生可以鍛煉對復雜電子線路系統(tǒng)(如電視機等)的故障分析的能力;學生必須在每一個實踐教學基地學習并通過考試,這也加強了學生對實踐教學的重視,在培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識和提高綜合能力方面取得了良好效果。
四、結(jié)語
篇5
【關(guān)鍵詞】模擬 電子課程 教材建設(shè)
《模擬電子技術(shù)》課程對學生能力培養(yǎng)的要求進行綜合訓練性質(zhì)的課程,其目的是讓學生通過有關(guān)課題的設(shè)計和線路搭試調(diào)試,進一步加深對所學基礎(chǔ)知識的理解,培養(yǎng)和提高學生實踐動手能力和分析解決實際問題的能力。這門課程的難點在于,既不能不注意到前期課程的作用和效果,又不能把“模擬電子技術(shù)課程設(shè)計”課處理得和“電子制作”等課程完全在同一層次上,即應該體現(xiàn)課程設(shè)計類課程的特點和要求。模擬電子技術(shù)課程教材建設(shè)就需要從課程設(shè)計理念、課程體系構(gòu)建和課程內(nèi)容選取、實踐教學等諸多方面建設(shè),才能符合當前社會形勢下對高職教育的要求。
一、模擬電子技術(shù)課程性質(zhì)
模擬電子技術(shù)是一門非電專業(yè)的學科基礎(chǔ)課程,是電子技術(shù)方面入門性質(zhì)的技術(shù)基礎(chǔ)課;是機械電子、機械設(shè)計制造及其自動化、農(nóng)機化類專業(yè)必修的學科基礎(chǔ)課。模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)課程是電氣、電子信息類和部分非電類專業(yè)學生在電子技術(shù)方面入門性質(zhì)的技術(shù)基礎(chǔ)課,具有自身的體系和很強的實踐性。它的主要任務是本課程通過對常用電子器件、模擬電路及其系統(tǒng)的分析和設(shè)計的學習,通過本課程的學習使學生掌握模擬電子技術(shù)方面的基本理論、基本知識和基本技能,培養(yǎng)學生分析問題和解決問題的能力,為學習后續(xù)課程、將電子技術(shù)運用到自動化與信息技術(shù)領(lǐng)域打下堅實的基礎(chǔ)。理論課程內(nèi)容設(shè)計,全課程以電路基礎(chǔ)知識和模擬電子技術(shù)的基本理論及分析方法為主線,強調(diào)理論聯(lián)系實際。充分體現(xiàn)了高職高專“夠用和實用”的教改方向,在基本理論部分特別強調(diào)對一些重要的基本概念和定律的理解,去掉或避開通常煩瑣的理論推導過程。在模擬電子技術(shù)部分根據(jù)現(xiàn)代電子技術(shù)發(fā)展,側(cè)重集成電路器件的應用。突出對學生應用能力和綜合素質(zhì)的培養(yǎng),同時還把課堂教學同生產(chǎn)實踐相結(jié)合,通過實驗、生產(chǎn)實習等措施,使得理論與實踐形成了有機的結(jié)合以利于學生實際能力和素質(zhì)的提高。
二、機電專業(yè)模擬電子技術(shù)教材現(xiàn)狀分析
現(xiàn)今模擬電子技術(shù)教科書的理論框架是晶體管發(fā)明以后美國科學家從上世紀50年代開始匆匆忙忙搭建起來的。一個學科理論完善起來至少需要幾百年時間。模擬電子學只有短短幾十年歷史,因此是難以完善的。傳統(tǒng)模擬電子學基礎(chǔ)理論有很多缺陷,傳統(tǒng)模擬電子技術(shù)教材有很多問題甚至錯誤。模擬電子學深層次的問題有概念錯誤及方法低效等。例如小信號放大器概念虛幻縹緲,圖解法笨拙低效及放大器性能指標參數(shù)敘述殘缺不全等。模擬電子技術(shù)教科書缺陷錯誤長期存在的根本原因是傳統(tǒng)理論的錯誤沒有及時得到糾正。數(shù)字電子技術(shù)等很多學科都能挑到比較好的書,而模擬電子技術(shù)很難找出一本好書,而且抄襲風盛行,其根本原因就是目前模擬電子學基礎(chǔ)理論有系統(tǒng)性錯誤和空白,但是長期沒有人敢碰它。結(jié)果教材不少,但難有發(fā)揮,基本都是互相抄的。“那些譯本也是漏洞百出,只能將就著看”。
傳統(tǒng)模擬電子技術(shù)教科書的系統(tǒng)性問題實際反映了模擬電子學的思維混亂。基礎(chǔ)理論上的思維混亂不解決,必然引起教材作者的思維混亂。而教材作者的思維混亂必然引起讀者的思維混亂和工作效率及學習效率低下。幾個方面的思維混亂和效率低下是當今模擬電子技術(shù)難教難學和教學質(zhì)量差的根本原因。
三、模擬電子技術(shù)教材編寫原則與思路
(一)以現(xiàn)代職教理念為平臺,倡導實驗的創(chuàng)新
實驗是研究自然科學的一種重要方法,而電子學又是一門實踐性較強的學科。在模擬電子技術(shù)專業(yè)創(chuàng)新人才培養(yǎng)環(huán)節(jié)中,電子技術(shù)實驗及模擬電子技術(shù)課程設(shè)計不僅是進一步鞏固學生理論知識的重要手段,更是訓練、培養(yǎng)學生掌握電子實驗操作技能和方法的必要途徑,編寫教材的目的是培養(yǎng)學生熟練操作實驗儀器和獨立開展基本實驗的能力,幫助學生建立基本電路分析和設(shè)計的理念并培養(yǎng)學生熟練、準確地測量和分析實驗數(shù)據(jù)與結(jié)果的能力,進而從實際工程和系統(tǒng)應用出發(fā),提高獨立思考能力和創(chuàng)新意識,為進一步學習相關(guān)專業(yè)課程以及將來從事電類專業(yè)工程技術(shù)工作奠定必需的專業(yè)基礎(chǔ)。編寫教材的原則是:以學生為本,因為教材內(nèi)容首先是給學生閱讀用的。即使教師沒有講的內(nèi)容,學生也應該去閱讀,因此所編寫的教材就應是讓學生讀得懂的教材。教材不是專著。用通俗易懂的語言來編寫教材。深奧難懂的地方,絕對不能用一兩句話一帶而過,而必須多用些具體材料或?qū)嵗右哉f明,深入必須淺出。強化器件外特性,淡化器件內(nèi)部原理;強化宏觀設(shè)計應用,淡化微觀細節(jié)內(nèi)容;強化定性分析,淡化定量推導;增加應用電路舉例。
(二)教學內(nèi)容與教材素材之間的協(xié)同性
為了適應電子信息科學技術(shù)迅猛發(fā)展的需要,以及新的課程體系和教學內(nèi)容改革的需要,我們根據(jù)教學基本要求,總結(jié)了多年從事模擬電子技術(shù)教學工作的豐富的教學經(jīng)驗,針對模擬電子技術(shù)課程的基本要求和學習特點,為滿足課程學時壓縮的實際需要,將傳統(tǒng)的“電路基礎(chǔ)”、“模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)”兩門課程合并,鑒于近幾年來就業(yè)形勢的嚴峻,各個學校都對專業(yè)基礎(chǔ)課學時進行壓縮,使得學生在學習數(shù)學等基礎(chǔ)課的同時學習專業(yè)基礎(chǔ)課,內(nèi)容銜接上的不連貫使得學生對本門課程的掌握普遍感覺困難,所以本書的編寫思路是保證基礎(chǔ)、注重應用、講清概念、力求精練。在模擬電子基礎(chǔ)部分,將難點分散,循序漸進。
要始終立足于模擬信號放大與處理這一條主線,保證模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)內(nèi)容,強調(diào)理論聯(lián)系實際,適應現(xiàn)代電子技術(shù)的發(fā)展。對傳統(tǒng)教學內(nèi)容進行了適當更新,適度刪減分立元器件電路,重視實際應用模擬數(shù)字的與設(shè)計案例,引入現(xiàn)代模擬集成電路新技術(shù)、新知識、新器件及新方法,如光電子器件、開關(guān)電容濾波器、模擬乘法器、丁類功率放大器。實訓內(nèi)容可以結(jié)合基礎(chǔ)理論課程的進度安排教學,也可以單獨作為電子實踐訓練課程。
篇6
關(guān)鍵詞:模擬與數(shù)字電路;電子技術(shù)綜合實驗;實驗園地;虛擬儀器實驗
中圖分類號:G642 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2014)08-0151-03
一、背景
以模擬與數(shù)字電路為基礎(chǔ)內(nèi)容的電子技術(shù)實驗是高等學校理工科專業(yè)學生重要的必修專業(yè)基礎(chǔ)課,也是電子、計算機、自動化等工科專業(yè)的學生在大學教育階段所要經(jīng)歷的一個重要的工程性實踐環(huán)節(jié),在培養(yǎng)學生素質(zhì)和能力方面占有十分重要的地位[1]。而電子技術(shù)綜合實驗課程作為一門綜合性的實踐課程,與理論課程并行開設(shè),其實驗內(nèi)容不再限制于某一門課程,而是把多門相關(guān)課程的知識相互滲透,有機融合。在一個實驗項目或設(shè)計課題中,可以融合模擬電子技術(shù)、數(shù)字電子技術(shù)、EDA技術(shù)、單片機原理等知識模塊,讓學生運用多種技術(shù)完成一個完整的電子系統(tǒng)的設(shè)計,使學生對電子系統(tǒng)的設(shè)計過程有深入的理解,同時培養(yǎng)工程實踐方面的基本素養(yǎng)。除了傳統(tǒng)實驗教學中的實驗項目,課題設(shè)計還可以采用電子設(shè)計競賽、科研項目、學生創(chuàng)新實踐等方式,在“開放”的狀態(tài)下進行,充分體現(xiàn)學生的主體性[2]。眾所周知,軟件學院的辦學宗旨是要基于“精英型軟件人才”的培養(yǎng)目標,一般的軟件學院通常擁有軟件工程和網(wǎng)絡工程兩個專業(yè)方向,而我院為了強化“精英型軟件人才”的培養(yǎng)目標,在本科二年級時又開設(shè)了嵌入式和物聯(lián)網(wǎng)兩個專業(yè)方向,這兩個專業(yè)方向的學習需要有更好的硬件基礎(chǔ),這也是我院面向本科一個年級800人開設(shè)模擬與數(shù)字電路理論與實驗課程,并且實驗教學采取獨立設(shè)課的方式的重要原因。嵌入式與物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)與電子技術(shù)等硬件課程的聯(lián)系要較為緊密一些,對于目前的模擬與數(shù)字電路教學,從事這兩個專業(yè)方向?qū)W習的學生往往會感到學得不夠多,不夠深入。許多有志于這兩個專業(yè)方向?qū)W習的學生,在做完基礎(chǔ)的模擬與數(shù)字電路實驗后希望,還能有機會到實驗室做一些額外的、提高性的實驗。而不從事這兩個專業(yè)方向?qū)W習的軟件工程和網(wǎng)絡工程專業(yè)的學生,往往體會不到學習電子技術(shù)等硬件課程的重要意義,簡單的認為在軟件學院學習,只要把“軟”的東西搞明白就可以了,不應在“硬”上浪費時間。因此,結(jié)合我院目前本科生的教學體系、培養(yǎng)目標以及開設(shè)的相關(guān)硬件課程如:51單片機接口與匯編、fpga設(shè)計、通信原理、計算機組成原理等與硬件電路密切相關(guān)的課程,構(gòu)建“電子技術(shù)綜合實驗教學體系”就顯得有重大的意義,能夠使基礎(chǔ)的硬件教學與軟件學院的教學體系和培養(yǎng)目標建立起聯(lián)系,體現(xiàn)了硬件實驗教學相對于軟件專業(yè)方向?qū)W習的重要性和關(guān)聯(lián)性,實現(xiàn)軟硬兼顧。除此以外,目前在全國眾多的軟件學院中,另外,還沒有發(fā)現(xiàn)一所軟件學院提出構(gòu)建“軟件學院電子技術(shù)綜合實驗教學體系”的教學改革活動。著名的大學如北京大學是將軟件與微電子學院放在一起合辦,盡管如此,北京大學也沒有面向軟件工程、網(wǎng)絡工程將近800人的、規(guī)模龐大的模擬與數(shù)字電路的實驗課程,因此,我院進行構(gòu)建“軟件學院電子技術(shù)綜合實驗教學體系”的教學改革實踐就顯得特別有意義,能夠起到“示范性”的作用。
二、研究基礎(chǔ)
我院自2008年開始在本科生的教學體系中引入獨立的模擬與數(shù)字電路實驗課程以來,取得了許多積極的教學成果:(1)有力的輔助了模擬與數(shù)字電路理論課的教學,使抽象的理論課不再生澀難懂。(2)通過動手搭電路的實驗很好的煅練了學生的操作能力,通過實驗學生的實踐能力得以提高。(3)對我院其他專業(yè)方向的如計算機組成原理等理論與實驗課程的教學提供了有力的支持。(4)教學模式不斷改進,部分實驗,如儀器使用的教學方式完成了由傳統(tǒng)的“老師講,學生跟著做”到以學生為主體,旨在培養(yǎng)學生“自主學習和創(chuàng)新意識”的開放式教學。在數(shù)字實驗部分設(shè)立了“選做”實驗項目,面向能快速完成必做實驗部分的、有興趣做更多學習和嘗試的學生。(5)規(guī)范實驗教學的流程,引入了實驗報告冊,在報告冊中明確規(guī)定實驗的預習、操作、總結(jié)部分的要求。(6)在現(xiàn)有課程教學基礎(chǔ)上,結(jié)合我院嵌入式工程專業(yè)的培養(yǎng)目標,開設(shè)了一門提高性質(zhì)的開放式電路設(shè)計實驗課程“嵌入式電路設(shè)計開發(fā)與應用實踐”。
但現(xiàn)在的實驗教學仍有許多不足之處:(1)實驗內(nèi)容陳舊,所用元器件型號過時,需要更新。(2)實驗項目仍然偏少,不夠豐富,可供選擇的余地小,大大的限制了學生自主性的發(fā)揮,不利于創(chuàng)新型、研究型的學習。因此,驗證性、綜合性、設(shè)計性的實驗項目均應增加。(3)教學模式僵化,手段單一,仍以傳統(tǒng)的老師在課堂上按部就班的指導,學生跟著按實驗步驟進行操作驗證為主,學生沒有自由發(fā)揮、進行創(chuàng)新型學習的機會。實驗室目前仍沒有完全實現(xiàn)開放,而學生的專業(yè)學習任務較重,課程設(shè)置多,很難有整塊的時間和專門的機會通過更多的實驗訓練獲得提高。(4)實驗課程考核的方式單一,除了批閱實驗報告之外,成績評定主要以學生完成實驗的快慢為主,即主要考核學生的學習態(tài)度,認真預習的程度及實驗動手操作能力的高低。(5)尚未形成一個有效的綜合教學體系,使模擬與數(shù)字電路實驗課程能更好地融入我院的整體教學體系當中。
三、研究思路
基于以上的原因及分析,應結(jié)合目前我院的教學體系及專業(yè)培養(yǎng)方向,以現(xiàn)有的模擬與數(shù)字電路實驗教學為基礎(chǔ),以“開放式”教學為主要依托,構(gòu)建“電子技術(shù)綜合實驗教學體系”,以求根本解決我院目前模擬與數(shù)字電路實驗教學中存在的各種問題。
1.建設(shè)電子技術(shù)綜合實驗園地[3]。建設(shè)電子技術(shù)綜合實驗園地是本研究課題要實現(xiàn)的基礎(chǔ)目標,是構(gòu)建我院電子技術(shù)綜合實驗教學體系的基礎(chǔ)。
實驗園地中的實驗項目如圖1所示分為以下幾大組成部分:①實驗基本技能訓練園地,實驗基本技能訓練園地主要包括:如何進行實驗預習,如查找資料,對實驗進行理論分析;實驗操作中的FAQ;實驗總結(jié)報告的書寫要求;電路設(shè)計仿真軟件的入門;嵌入式C、匯編語言的集成開發(fā)環(huán)境的使用;VHDL、Verilog等硬件設(shè)計語言及ISE開發(fā)編譯環(huán)境的使用;EDA技術(shù)基礎(chǔ)如電路板的原理圖、PCB板圖的設(shè)計;電路焊接的基本技能培訓等。將實驗基本技能訓練部分的資源放置于我院的ftp課程網(wǎng)站或?qū)W院網(wǎng)站上,根據(jù)具體實驗的要求或?qū)W生自已的需求下載使用。②專用儀器設(shè)備園地,在專用儀器設(shè)備園地中,可獲得示波器、萬用表、函數(shù)信號發(fā)生器、直流穩(wěn)壓電源、電子技術(shù)實驗箱、實驗操作面板等儀器設(shè)備的使用說明書,操作實例,操作課件等。③基礎(chǔ)模擬與數(shù)字電子技術(shù)實驗園地,按照基礎(chǔ)模擬與數(shù)字電子技術(shù)通用的理論教學,實驗園地可分為四大模塊[4]:模塊A:常用電子元器件,包括電阻、電容、電感、二極管、三極管、場效應管等,模塊A是模擬與數(shù)字電子技術(shù)的共同基礎(chǔ)。模塊B:模擬電路模塊,包括基本放大器、差動放大器、功率放大器、運算放大器、反饋放大器、信號發(fā)生器、直流穩(wěn)壓電源等,該模塊是模擬電子技術(shù)的主要內(nèi)容,著重讓學生掌握模擬電路的基本概念、基本原理和基本分析方法。模塊C:數(shù)字邏輯和數(shù)字電路模塊,主要包括邏輯代數(shù)基礎(chǔ)、邏輯門電路、組合邏輯電路、時序邏輯電路、脈沖產(chǎn)生與整形、大規(guī)模集成電路(半導體存儲器、A/D和D/A等)。模塊C是數(shù)字電子技術(shù)的主要內(nèi)容,旨在讓學生掌握數(shù)電的基本知識及常用數(shù)字集成電路,學會邏輯分析和邏輯設(shè)計的方法。模塊D:可編程邏輯器件模塊,目前常用的可編程邏輯器件包括EPROM、GAL、FPGA、E2PROM,模塊D是數(shù)字電路領(lǐng)域發(fā)展較快的一項技術(shù),通過與EDA技術(shù)的結(jié)合,使通過軟件編程的方法實現(xiàn)硬件設(shè)計成為可能。④演示實驗教學園地,將演示實驗教學園地分為三大模塊:模塊A:實物演示實驗教學,實物演示實驗教學是從實驗結(jié)果入手的教學方法,有助于從總體設(shè)計方面建立深入的宏觀印象,趣味性的結(jié)果還有助于激發(fā)學生的實驗學習創(chuàng)造的興趣,使學生在充分理解了現(xiàn)有實現(xiàn)方法的基礎(chǔ)上,積極探求不同的實驗思路和解決方案。“實物”既可以包括實驗教師為某項實驗所設(shè)計的專用演示電路實驗板,也可以包括學生創(chuàng)新實踐過程中的設(shè)計產(chǎn)品,當然也可以是實驗電路搭接后結(jié)果的視頻演示。演示實驗教學系統(tǒng)也可以通過多媒體PPT課件,WORD或PDF文檔、視頻的形式集中于我院的FTP課程網(wǎng)站或?qū)W院網(wǎng)站上,根據(jù)具體實驗的要求或?qū)W生自已的需求下載使用。模塊B:虛擬儀器實驗,建設(shè)基于Labview的3D電子技術(shù)虛擬實驗室。可以滿足學生進行常用儀器設(shè)備的熟悉與使用,驗證性實驗的虛擬仿真等。如圖2所示為實驗中心自主開發(fā)的“三維虛擬實驗室”軟件系統(tǒng),目前該系統(tǒng)正在研制。
通過對實物如儀器設(shè)備、電子元件等的虛擬,使學生對電子技術(shù)實驗形成全方位的了解,為深入實驗做準備,虛擬實驗還可以減少針對儀器設(shè)備、電子器件的誤操作,降低設(shè)備器件的損耗,延長使用壽命,減少維修維護的工作量。虛擬實驗的教學可以不受時間、空間的限制,學生可以在實驗室開放的時間到實驗室來做實驗,也可以在公共機房安裝有該軟件系統(tǒng)的PC機上完成實驗任務,甚至可以在宿舍、網(wǎng)吧、圖書館等有網(wǎng)絡環(huán)境的地方通過網(wǎng)絡進行實驗教學,真正實現(xiàn)實驗教學的“開放式”。模塊C:電路仿真實驗,許多EDA軟件就具有電路仿真功能,針對簡單的驗證性實驗,電路仿真往往顯得特別有效,如RC電路的實驗,實現(xiàn)過程非常簡單。如果在進入實驗室之前就能利用EDA軟件針對不同電阻R和電容C進行電路仿真,根據(jù)仿真的結(jié)果確定所需要的電阻、電容,就可以大大節(jié)省查找器件的時間,降低了在實驗室中找不到該器件的風險,提高的實驗學習的效率,有助于開放教學過程中更高效的使用實驗室。相比于實物演示教學和虛擬實驗教學,電路仿真更顯得專業(yè)化。⑤提高性實驗園地,提高性實驗園地的建設(shè)是構(gòu)建“電子技術(shù)綜合實驗教學體系”的關(guān)鍵,是使電子技術(shù)綜合實驗教學能與軟件學院的教學體系和培養(yǎng)目標建立聯(lián)系的重要環(huán)節(jié),體現(xiàn)硬件實驗教學相對于軟件專業(yè)方向?qū)W習的重要性和關(guān)聯(lián)性,實現(xiàn)軟硬兼顧。結(jié)合我院本科生教學體系及專業(yè)培養(yǎng)方向的實際,以及我院目前開設(shè)的51單片機接口與匯編、fpga設(shè)計、通信原理、計算機組成原理等與硬件電路密切相關(guān)的課程,提高性實驗教學園地包括三大模塊:模塊A:單片機硬件實驗,實驗方式為,設(shè)計電路原理圖進行電路仿真(可選)編寫C、匯編程序編譯成HEX文件用編程器寫入MCU實驗箱上搭接電路實現(xiàn)功能制作PCB板(可選)。單片機硬件實驗可以實現(xiàn)基礎(chǔ)的模擬與數(shù)字電路、單片機原理及應用、EDA電路設(shè)計技術(shù)及軟件編程與測試等多門專業(yè)課程的綜合。模塊B:FPGA硬件實驗,實驗方式為,設(shè)計電路原理圖進行電路仿真(可選)編寫VHDL、Verilog語言程序編譯生成bit文件燒寫到可編程器件內(nèi)搭接電路實現(xiàn)數(shù)字邏輯設(shè)計或系統(tǒng)功能。FPGA硬件實驗可以實現(xiàn)基礎(chǔ)的模擬與數(shù)字電路(尤其是數(shù)字邏輯)、計算機組成原理及體系結(jié)構(gòu)、EDA電路設(shè)計技術(shù)及軟件編程與測試等多門專業(yè)課程的綜合。模塊C:通信原理硬件實驗,通信原理理論課程是我院網(wǎng)絡工程系開設(shè)的一門專業(yè)課,為了深入這門課程,必須具備堅實的模擬(包括低頻、高頻電子線路)和數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)。目前,我院尚無完善的硬件實驗課程與之匹配,因此可在提高性實驗園地中加入這一模塊。通信原理硬件實驗可以實現(xiàn)基礎(chǔ)的模擬與數(shù)字電路(尤其是高頻電子線路與數(shù)字邏輯)、網(wǎng)絡技術(shù)及軟件編程與測試等多門專業(yè)課程的綜合。
四、結(jié)論
由以上分析得出如圖3所示的“軟件學院電子技術(shù)綜合實驗教學體系”的基本構(gòu)思。
實驗教師應是電子技術(shù)綜合實驗園地的建設(shè)者,在利用園地中的各種實驗項目及資源做好基礎(chǔ)及提高性實驗教學的基礎(chǔ)上,承擔實驗園地中實驗方案與任務書的設(shè)計工作,在實驗項目開發(fā)的過程中,針對不同水平的學生,逐漸形成驗證性,綜合性,設(shè)計性實驗教學的層次。做為電子技術(shù)綜合實驗園地的使用者的學生,在傳統(tǒng)的課堂教學與“開放式”教學相結(jié)合的基礎(chǔ)上,逐漸與實驗教師建立新型的教與學的關(guān)系,如:學生自已選擇現(xiàn)有的實驗項目,盡可能的獨立完成實驗,實驗教師僅起到輔助指導的作用;教師根據(jù)學生的水平,將現(xiàn)有的多個驗證性實驗綜合,形成實驗方案,引導學生獨立完成;學生獨立設(shè)計實驗方案,尋求實驗教師的建議及幫助,盡可能的完全獨立自主的完成電路設(shè)計及實驗驗證。實驗園地的建設(shè)會為基礎(chǔ)、提高性實驗教學提供更多的實驗素材,有助于豐富實驗教學內(nèi)容。教學中產(chǎn)生的問題有助于豐富實驗園地中的實驗項目的建設(shè),使教師、學生在進行實踐教學的過程中有更多的選擇,有助于擴展學生的知識面,提高實驗教師的教學水平。總之,三者之間的良性互動將創(chuàng)造一個良好的教學實踐環(huán)境,切實提高實驗教學水平和教學質(zhì)量。
鳴謝:本文受到2013年大連理工大學教學改革項目“立足精英型軟件人才培養(yǎng)目標的電子技術(shù)綜合實驗教學體系的構(gòu)建”項目資助。
參考文獻:
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篇7
論文摘要:《模擬電子技術(shù)》是電專業(yè)的一門非常重要的專業(yè)基礎(chǔ)課程。《模擬電子技術(shù)》的教學改革具體表現(xiàn)在教學內(nèi)容、教學方法、教學手段、實踐環(huán)節(jié)、等方面的改革。本文對模擬電子技術(shù)課程簡單介紹,通過五方面闡述了模擬電子技術(shù)教學改革的方法,并對模擬電子技術(shù)課程的發(fā)展進行展望。
一、引言
《模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)》課程是工科電氣信息類專業(yè)的一門重要技術(shù)基礎(chǔ)課程,其工程性和實踐性都很強。它是繼《電路分析基礎(chǔ)》之后又一門主干技術(shù)基礎(chǔ)課程。并與《通信電子線路》一起為電子專業(yè)的學生提供有關(guān)模擬電子電路必備的理論基礎(chǔ)知識,也為其它實踐性課程和專業(yè)課程提供了必要的知識準備。模擬電子技術(shù)基本概念多、原理強、與工程實踐聯(lián)系緊密,分析方法與以往的課程有很大的不同,再加上課程“學時少,內(nèi)容多”,學生學習起來普遍感到困難。為達到應用型的人才培養(yǎng)目標、以專業(yè)素質(zhì)教育為教學目標,以基本概念、基本原理、基本分析方法為教學內(nèi)容。在將基本教學內(nèi)容貫穿課程始終的同時,加強對學生應用技能的培養(yǎng),并在教學過程中采取多種教學方法貫徹落實。
二、模擬電子技術(shù)教學改革的基本方法
(一)強化基本概念,加強實踐應用。本課程有很多基本概念,這些基本概念回答的是模擬電路最基本的問題,構(gòu)成了該門課程的根基,因此必須強化基本概念,并在應用中反復強調(diào),進一步加深印象。模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)課程有很強的實踐性,而實驗是培養(yǎng)理論聯(lián)系實際、動手能力、嚴謹?shù)目茖W態(tài)度和科學研究方法的重要手段。應精選了最基本的和有較高實用價值的綜合實驗項目。實驗過程中,注重介紹新儀表、新儀器的使用,這樣學生會直接感受到科技發(fā)展帶來的巨大方便,通過對企業(yè)及畢業(yè)生的跟蹤調(diào)查,進一步明確了知識體系的重點和難點,明確了學生學習本課程的核心能力。基礎(chǔ)實驗、綜合實驗和創(chuàng)新實驗(課程設(shè)計中完成)三階段臺階式教學方式,教學目的層次分明,循序漸進,使學生從常用電子儀器的使用方法和電子電路的測試方法學起,通過綜合應用到創(chuàng)新的設(shè)計和實現(xiàn),經(jīng)歷完整的科學的自主的訓練過程,培養(yǎng)了學生實踐能力、綜合應用能力和創(chuàng)新意識,使之在“硬件”實現(xiàn)和eda技術(shù)的應用上能夠達到一定的水平,并為進一步發(fā)展打下基礎(chǔ)。加上之后的“電子工藝實習”、“電子設(shè)計大賽”和貫穿學生學習期間的課外科技活動,形成一個整體,使對電子技術(shù)感興趣的學生能夠有個性地健康發(fā)展,達到較高的水平。
(二)在教學過程中注重定性分析。從工程思維觀念出發(fā),不過分追求理論分析的嚴謹。注重培養(yǎng)系統(tǒng)的觀念、工程的觀念、科技進步的觀念和創(chuàng)新意識,學習科學的思維方法。例如,介紹rc串并聯(lián)選頻網(wǎng)絡的選頻特性時,先定性分析該網(wǎng)絡對低頻和高頻信號的相移,確定有一頻率信號通過時相移為零,依據(jù)該特點再與放大電路配合,滿足振蕩相位平衡條件,則該選頻網(wǎng)絡就具有選頻特性,其定量推導只給出思路和結(jié)果即可。
(三)化大為小,化繁為易。對于難度較大的內(nèi)容,采取化大為小,化繁為簡,各個擊破的方法。例如,負反饋組態(tài)的判斷是一個難點,要根據(jù)反饋性質(zhì)、取樣方式、反饋方式進行判斷,每一類判斷又有多種方法,若三類判斷混在一起講,多種方法無重點的講,學生一方面很容易混淆,另一方面每種方法可能都掌握不好。為此,我們把三類判斷分開講,講一種,練一種,學生掌握后,再講下一種,把大難點分散為小難點,再各個擊破。講判斷方法時,先介紹定義法,然后引出短路法,最后引出更簡單易行的方法——從結(jié)構(gòu)判斷,并重點練習,這樣將繁瑣的判斷簡單化,化繁為簡,便于學生掌握。
(四)及時對教學內(nèi)容進行改革。模擬電子技術(shù)是當今自動化控制的基本手段,集成化技術(shù)發(fā)展非常快,因此及時調(diào)整教學內(nèi)容,追蹤最新技術(shù),增加新知識,講授中對分立元件的電路從器件、電路產(chǎn)生的背景和需求入手進行基本原理分析,然后講解其結(jié)構(gòu)、作用和電路的分析,并將重點放在廣泛應用的集成元件的電路分析和使用上。
(五)采用多種形式的課堂教學。在教學手段上,利用現(xiàn)代化教學手段,采用多媒體課件、黑板授課及實驗仿真和實際操作相結(jié)合的方法,將肢體語言與聲光電有機的結(jié)合起來,全方位對學生實施情景教學,學生可以在電腦上進行課程實驗的調(diào)試與測量,加大課程信息量,使學生對所學知識產(chǎn)生興趣,很快進入學習狀態(tài)。教學活動的主體是學生,為了能讓學生真正參與到教學活動中,我們采用討論課、練習課、提問課等多種形式,激發(fā)學生學習興趣,培養(yǎng)學生創(chuàng)新精神。采用啟發(fā)式、仿真環(huán)節(jié)、邊講邊練、理論與實踐穿行的教學方法,在講授完本節(jié)內(nèi)容的同時提出新問題,為下面的新內(nèi)容、新知識的講授作好鋪墊。做到“提出問題——¬¬¬¬¬引導思考——求證歸納”,同時總結(jié)一些有助于學生形象化思維和記憶的竅門、比喻,通過傳授知識提高學生的學習興趣,使學生和教師達到互動,調(diào)動大家學習的積極性。
三、結(jié)束語
隨著電子技術(shù)學科的發(fā)展,如何更好地解決基礎(chǔ)與發(fā)展、基礎(chǔ)知識與實際應用、理論與實踐等矛盾,處理好“寬”“新”“深”的關(guān)系,建立先進和科學的教學結(jié)構(gòu),以適應不斷更新的課程內(nèi)容體系始終是我們改革的重點。本課程需要建立起課堂教學、實驗教學、網(wǎng)絡教學和eda教學交叉融合的教學結(jié)構(gòu),并使各教學環(huán)節(jié)各司其職,相輔相成,互相交融,實現(xiàn)“加強基礎(chǔ),注重實踐,因材施教,促進創(chuàng)新”的同一個目標,并不斷地研究國內(nèi)外高等教育的發(fā)展,把新的教育思想、教學方法和教學手段恰當?shù)貞糜诒菊n程。
參考文獻:
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關(guān)鍵詞:高技能人才;教學研究;教學實踐;模擬電子技術(shù)
作者簡介:王娟(1981-),女,河北石家莊人,河北農(nóng)業(yè)大學機電工程學院,講師;趙秋霞(1974-),女,河北秦皇島人,河北農(nóng)業(yè)大學機電工程學院,講師。(河北 保定 071001)
中圖分類號:G642.0 文獻標識碼:A 文章編號:1007-0079(2013)08-0049-02
“模擬電子技術(shù)”是電氣信息類專業(yè)學生的專業(yè)基礎(chǔ)課,素來以難學著稱,嚴重影響了學生學習的積極性,甚至有的同學干脆不學了。然而,21世紀需要的是高技能應用型人才,“模擬電子技術(shù)”作為學科基礎(chǔ)課,在應用型人才培養(yǎng)中占有舉足輕重的地位。如何才能提高學生學習“模擬電子技術(shù)”的積極性,使學生變被動接受為主動探索?筆者經(jīng)過多年的教學研究,總結(jié)出了一套“理論實踐兩手抓、兩手都要硬”的教育思路,整合理論教學內(nèi)容,去陳添新;改革實驗教學內(nèi)容及方法,增加軟件仿真實驗;指導學生利用理論知識處理簡單的日常生活問題;鼓勵學生積極參加大學生創(chuàng)新大賽和全國大學生電子設(shè)計競賽,大大提高了學生的學習興趣,培養(yǎng)了學生的創(chuàng)新實踐能力。
一、“模擬電子技術(shù)”課程現(xiàn)狀
1.課程內(nèi)容多、學時少
河北農(nóng)業(yè)大學目前開設(shè)的“模擬電子技術(shù)”課程總學時為64學時,其中理論教學52學時,實驗12學時,另外還有2周的課程設(shè)計;1個學時的教學時間是45分鐘,除去課前復習和課后總結(jié)的時間,每個學時講授新知識的時間只有35~40分鐘。而從“模擬電子技術(shù)”涵蓋的知識來看,包括了半導體器件、基本放大電路、功率放大電路、集成運算放大電路、信號處理與變換電路、信號產(chǎn)生電路、直流電源等,內(nèi)容多且難度大。
2.課堂教學內(nèi)容陳舊,講課方式枯燥
目前,多數(shù)教師在講授“模擬電子技術(shù)”課程時,過多強調(diào)了它是專業(yè)基礎(chǔ)課,忽視了“模擬電子技術(shù)”課程中包含的工程理論。教學內(nèi)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(fā)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(chǎn)生厭學情緒,教學效果不理想。
3.理論教學為主,實踐教學為輔
由于“模擬電子技術(shù)”的內(nèi)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(shè)計電路形式或者電路參數(shù)。這種實驗形式往往導致一個班的測量結(jié)果基本一致,學生們通過實驗并沒有體驗到設(shè)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(yǎng)學生動手能力和創(chuàng)新能力的教學目的。
二、改革理論教學,力求服務于實踐
傳統(tǒng)的“模擬電子技術(shù)”課程理論教學中,老師往往以知識的系統(tǒng)性和邏輯性作為教學目標,忽視了理論知識向?qū)I(yè)技能的轉(zhuǎn)化。根據(jù)模擬電子技術(shù)內(nèi)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(yōu)化教學內(nèi)容
一直以來,河北農(nóng)業(yè)大學的“模擬電子技術(shù)”課程主要以分立元件構(gòu)成的共射、共集放大電路為教學重點。這部分內(nèi)容雖然是構(gòu)成多級放大電路乃至集成運算放大電路的基礎(chǔ),但是從應用的角度來看,目前應用較多的是各種規(guī)模的集成電路,更側(cè)重的是集成電路的外特性,不要求分析其內(nèi)部結(jié)構(gòu)。所以筆者認為,應該適當縮減分立元件構(gòu)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(tài)性能時刪減了關(guān)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(gòu)成相應組態(tài)的三極管的微變等效模型;再按照交流通路將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(nèi)容,學生容易掌握。
2.結(jié)合新技術(shù),改革教學內(nèi)容
隨著電子技術(shù)的發(fā)展,電子產(chǎn)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(chǔ)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(chǔ)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(tǒng)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(nèi)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(tǒng)的填鴨式教學模式,嘗試以設(shè)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(shè)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(tài)。
通過設(shè)問2 (當開關(guān)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(guān)K,在示波器上可看到什么現(xiàn)象?) 幫助學生實現(xiàn)知識的重現(xiàn)。
通過設(shè)問3(斷開開關(guān)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(jié)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(fā)式教學方法,由生活中的實例(例如手機充電器)啟發(fā)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(jié)題思路,老師負責評價指導。
三、實踐教學立足工程應用,培養(yǎng)高技能應用型人才
1.根據(jù)教學內(nèi)容設(shè)置驗證性和設(shè)計型實驗
傳統(tǒng)的“模擬電子技術(shù)”實踐教學由實驗和課程設(shè)計兩個環(huán)節(jié)構(gòu)成。筆者將實驗環(huán)節(jié)設(shè)置成了驗證性實驗和設(shè)計型實驗兩個層次,而課程設(shè)計則是設(shè)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(shè)計實驗步驟和電路參數(shù),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(shù)對放大器性能的影響。
設(shè)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(fā)生電路設(shè)置成設(shè)計型實驗,只給出需要產(chǎn)生信號的類型、幅值、周期等參數(shù),由學生根據(jù)所學知識自己設(shè)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(jīng)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(shù),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(yǎng)需求,筆者鼓勵學生在課余時間進行電子產(chǎn)品制作加以彌補。為此,筆者一方面引入了Multisim軟件仿真技術(shù),鼓勵學生利用電腦先完成電子系統(tǒng)仿真的工作;另一方面聯(lián)系電子技術(shù)實驗室,每周選擇兩天開放實驗室,供學生在系統(tǒng)軟件仿真通過的基礎(chǔ)上搭建硬件電路,進行驗證。這樣既減輕了實驗室的壓力,節(jié)約了實驗成本,同時又鍛煉了學生的動手能力。
傳統(tǒng)教學中,課程設(shè)計集中在期末的1~2周進行,時間緊迫,學生很難完善設(shè)計。筆者在教學中,嘗試了在學期初布置課程設(shè)計任務。這樣,學生帶著任務學習,積極性高;并且,結(jié)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(shè)計中,成就感也促使學生更好地學習后續(xù)內(nèi)容。
3.拓展課外實踐活動,鍛煉學生的創(chuàng)新能力
2011年,河北農(nóng)業(yè)大學設(shè)立了大學生電子協(xié)會,吸收有興趣的學生參加。協(xié)會組織老師對會員進行系統(tǒng)的電子制作培訓,然后會員們可以根據(jù)自己的興趣進行簡單的電子產(chǎn)品設(shè)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(chuàng)新大賽,學生可以自己選題、自己設(shè)計,最后拿出電子產(chǎn)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(chuàng)新大賽的基礎(chǔ)上,選拔優(yōu)秀的學生參加全國大學生電子設(shè)計競賽,并取得了河北賽區(qū)一等獎1項、三等獎5項、優(yōu)秀獎多項的好成績。
總之,課外實踐活動給學生提供了第二課堂,使學生樂在學中,養(yǎng)成了學生發(fā)現(xiàn)問題并積極解決問題的好習慣,鍛煉了學生的創(chuàng)新能力,增強了學生的工程意識,有利于培養(yǎng)高技能應用型人才。
四、結(jié)論與展望
通過“模擬電子技術(shù)”課程的研究與改革實踐,幫助學生了解了學科前沿,激發(fā)了學生的學習興趣;改變傳統(tǒng)教學理論為主、實驗為輔的現(xiàn)狀,提高實驗在人才培養(yǎng)中的比重,改變實驗教學思路,先驗證后設(shè)計,并且積極開展第二課堂,逐步培養(yǎng)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(yǎng)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(xù)努力:聯(lián)合多門課程老師加強對學生基礎(chǔ)理論知識的教育,培養(yǎng)學生扎實的基礎(chǔ)知識和良好的專業(yè)素質(zhì);繼續(xù)推行仿真軟件教學,培養(yǎng)學生良好的設(shè)計習慣;工學結(jié)合,讓學生實際接觸生產(chǎn)一線,以項目或產(chǎn)品為載體,培養(yǎng)學生的基本生產(chǎn)技能,使學生深刻認識學以致用的內(nèi)涵,進一步培養(yǎng)學生的工程意識。
參考文獻:
[1]李美長.基于高技能應用人才培養(yǎng)的模擬電子技術(shù)課程改革的探索[J].安徽電子信息職業(yè)技術(shù)學院學報,2012,11(58):47-49.
篇9
關(guān)鍵詞:模擬電子技術(shù) 教學改革 工程實踐 面向應用
中圖分類號:G642.1
文獻標識碼:B
DOI:10.3969/j.issn.1672- 8181.2015.03.153
“模擬電子技術(shù)”是高等學校電類專業(yè)重要的教學科目之一,是電子工程師們必須掌握的基本技能,企業(yè)、學校、教師、學生都非常重視。電子類學生完成模擬電子技術(shù)課程學習后,還有電子技術(shù)課程設(shè)計,畢業(yè)設(shè)計等,參加全國大學生電子競賽【1】前還會有專門的模擬電子技術(shù)培訓課程,以強化學生的基礎(chǔ)知識,提高設(shè)計能力。模擬電子技術(shù)還是考研課程和眾多公司的筆試內(nèi)容,可以說學生從大二開始直至大學畢業(yè)都在反復地學習模擬電子技術(shù)。然而,據(jù)畢業(yè)生反映,他們依然沒有很好地掌握模擬電子技術(shù)知識,找工作時筆試、面試成績都不好。
教師和學生都花了很大的時間和精力在模擬電子技術(shù)的學習上,卻沒有取得應有的效果,究其原因就是模擬電子技術(shù)是一門實踐性很強的課程,學生的實踐時間少,學習過程中沒有結(jié)合工程實踐,沒有真正理解所學知識。為此,從大二的模擬電子技術(shù)理論教學開始,至大學畢業(yè)時的畢業(yè)設(shè)計的整個過程中,應該多結(jié)合工程實例,鍛煉學生發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力,使學生真正理解所學知識。
1 教學內(nèi)容改革
1.1 及時更新教學內(nèi)容
適度增加新技術(shù)和新電子元器件的介紹,以及這些技術(shù)和元器件在電子產(chǎn)品,特別是消費電子類產(chǎn)品中的應用,使學生了解現(xiàn)代電子技術(shù)發(fā)展的前沿和動態(tài),激發(fā)學生的學習熱情,使之更加積極主動地學習模擬電子技術(shù)知識。
電子技術(shù)是研究電子元器件、電子電路及其應用的科學。電子元器件是組成電子產(chǎn)品的基礎(chǔ),新型電子元器件促進電子技術(shù)和電子產(chǎn)品整機的更新?lián)Q代。當前電子器件科技正步入以新材料、新工藝、新技術(shù)帶動下的產(chǎn)品更新升級和深化發(fā)展的新時期,技術(shù)更新非常迅速,要想跟上電子技術(shù)發(fā)展的步伐,就必須不斷地努力,學習新的知識。
1.2 減少數(shù)理論證,利用計算機仿真展示電路規(guī)律
模擬電子技術(shù)有許多公式推導、參數(shù)計算和近似處理,對于初學者來說過于復雜,學生可能會喪失信心,打擊學習積極性。而且模擬電子技術(shù)課程課時不多,有必要減少數(shù)理推導和論證,利用計算機仿真演示電路的功能和工作過程。現(xiàn)代電子技術(shù)早已經(jīng)不是傳統(tǒng)的分析計算、制作硬件電路、測試并改進的設(shè)計過程,而是利用EDA【2】技術(shù)完成所有電路設(shè)計、性能分析,并設(shè)計出IC版圖或PCB版圖,最后制作硬件電路驗證的計算機輔助設(shè)計過程。
1.3 增加各種實用電路介紹
增加各種實用電路的介紹,不但可以培養(yǎng)學生分析電路圖的能力和解決實際問題的能力,而且有助于學生以后的就業(yè)和工作。對于初學者,模擬電子電路看起來非常復雜,分析起來感覺無從下手。只有從單一功能電路開始,把復雜電路看成一個一個的功能模塊,并通過閱讀大量的實用電路,掌握其中的規(guī)律,學生的識圖能力才能提高。但是,一般教材所提供的電子電路偏少,而且大都注重計算,跟實際應用脫節(jié),學生興趣不大。
2 教研結(jié)合
正確處理科研與教學之間的辯汪關(guān)系,堅持以人才培養(yǎng)為第一要務,重視將科研成果轉(zhuǎn)化為教學內(nèi)容,把教學工作融人科研工作之中,促進科研與教學良性互動,創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式。積極承接企業(yè)和科研院所的一些科研項目或工程項目【3】,讓部分基礎(chǔ)較好的學生參與其中,既可以培養(yǎng)學生的科研能力,還可以進一步加強學生對理論知識的理解。目的鮮明科研與枯燥的理論學習相比更能激發(fā)了學生的學習興趣,增強學生對電路的感性認識,促進學生對知識的理解和記憶,更能提高教學質(zhì)量和培養(yǎng)創(chuàng)新思維能力。
另一方面,應該加強學科隊伍建設(shè),培育出高水平師資,提升科研團隊的創(chuàng)新能力。教學與科研工作的融合,使眾多優(yōu)秀學生在學習過程中不斷脫穎而出。結(jié)合教學和生產(chǎn)實際,加強與企業(yè)橫向課題的研究工作,及時將教學研究成果應用于生產(chǎn)實踐中,幫助企業(yè)解決生產(chǎn)中的實際問題。鼓勵青年教師積極參與企業(yè)橫向科研課題研究,增加青年教師工程經(jīng)驗和科研水平。邀請企業(yè)技術(shù)人員來學院舉行學術(shù)講座,傳授新技術(shù)新工藝,達到產(chǎn)學研共同提高的目的。
3 實訓教學改革
3.1 改革實驗教學的內(nèi)容和方式
利用EDA技術(shù),學生可以在計算機上完成從電子產(chǎn)品的電路設(shè)計、性能分析到設(shè)計出PCB版圖的整個過程。而且EDA仿真軟件具有元器件豐富、測試儀器齊全、分析功能完善等渚多優(yōu)點,學生通過自己搭建實驗電路,并對實驗結(jié)果和數(shù)據(jù)進行分析,加深對電路功能的理解,為實際操作打好技術(shù)基礎(chǔ)。
實驗中加入與工程應用相關(guān)的內(nèi)容,鼓勵學生自己利用EDA軟件設(shè)計電路,并動手制作PCB板進行實驗,培養(yǎng)學生的創(chuàng)造力。減少驗證性實驗和參數(shù)測量性實驗,增加綜合設(shè)計性實驗,在實驗過程中側(cè)重電路的故障診斷,提高學生發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力。注重工程實踐能力的培養(yǎng),豐富實驗內(nèi)容,提高研究深度,嚴格以工程項目的標準來要求學生。
3.2 面向工程實踐的課程設(shè)計和畢業(yè)設(shè)計
課程設(shè)計和畢業(yè)設(shè)計是學習深化、拓寬、綜合運用所學知識的重要過程,其選題應該來自實際的工程項目,并根據(jù)電子技術(shù)的發(fā)展及時做出調(diào)整,緊跟主流技術(shù),引入新器件、新技術(shù)和新發(fā)展。學生在教師的指導下,自主完成搜索文獻資料、設(shè)計項目方案、制作實物電路、測試電路性能等一系列工作。通過課程設(shè)計和畢業(yè)設(shè)計的鍛煉,加強學生對理論知識的運用能力、分析與解決問題的能力以及創(chuàng)新能力,進一步培養(yǎng)學生踏實嚴謹?shù)墓こ虒嵺`能力,同時為畢業(yè)后從事研制電子產(chǎn)品的工作奠定堅實的基礎(chǔ)。
3.3 積極參加各類競賽
積極組織學生參加全國大學生電子設(shè)計競賽,全國大學生挑戰(zhàn)杯,大學生機器人大賽,全國大學生“飛思卡爾”杯智能汽車競賽等一些與模擬電子技術(shù)相關(guān)的競賽。特別是全國大學生電子設(shè)計競賽,其選題基本都來自于真實的項目設(shè)計中的典型工作任務,著重考核學生的綜合技能。我校電氣工程學院利用暑期時間,專門組織了針對全國大學生電子競賽的培訓,其中模擬電子技術(shù)作為一門主要課程占了很大的課時比重。
對于學生來說,這些競賽的成績很重要,過程更是受益匪淺。不但可以提高他們的工程實踐素質(zhì),針對實際問題進行電子設(shè)計制作的能力,還能加強學生的理論基礎(chǔ)和實踐動手能力,培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識和協(xié)作精神,理論聯(lián)系實際的學風等。
4 結(jié)語
興趣是最好的老師,學生只有對該課程產(chǎn)生了濃厚的興趣,學習效率才會提高。近年來,我校教師利用電子類專業(yè)的新生導論課、各種學術(shù)講座、課間休息時與學生的交流等途徑,給學生傳播模擬電子技術(shù)的最新知識、前沿技術(shù)和應用、新技術(shù)帶來的經(jīng)濟和社會效益等信息,激發(fā)了學生的學習主動性。這些交流改變了以往學生對模擬電子技術(shù)的學習態(tài)度,不再畏懼他們眼中的“重修之王”,在電子競賽中取得了很好的成績,在省內(nèi)高校中處于領(lǐng)先地位。
參考文獻:
【1】黃志偉.全國大學生電子設(shè)計競賽培訓教程【M】.電子工業(yè)出版社.2010:210-253.
篇10
關(guān)鍵詞:模擬電子技術(shù);教學改革;探索;實踐
作者簡介:唐宏偉(1982-),男,湖南武岡人,邵陽學院電氣工程系,講師;尹進田(1981-),男,湖南邵東人,邵陽學院電氣工程系,講師。(湖南 邵陽 422004)
基金項目:本文系邵陽學院教改項目“模擬電子技術(shù)課程教學改革研究與實踐”(項目編號:2012JG21)、“以應用型人才培養(yǎng)為導向的電類專業(yè)實踐教學體系改革探析”(項目編號:2012JG23)、“地方院校自動化專業(yè)應用型人才培養(yǎng)體系構(gòu)建與實踐”(項目編號:2012JG22)的研究成果。
中圖分類號:G642.0 文獻標識碼:A 文章編號:1007-0079(2013)32-0097-02
邵陽學院電氣工程系有三個專業(yè)都開設(shè)了“模擬電子技術(shù)”課程,本課程是高等院校電類本科專業(yè)的一門重要的必修課,同時也是一門理論性、實踐性都很強的專業(yè)基礎(chǔ)課,一般都是在大學二年級的時候開設(shè)本課程。目前在地方本科院校實際教學中還存在著許多問題,比如注重理論教學,輕實驗和實踐教學等。這樣不僅背離了人才培養(yǎng)的宗旨,也嚴重制約人才培養(yǎng)的質(zhì)量。所以,不僅要加強學生理論知識的學習,還要想辦法提高學生分析問題、解決問題的實踐能力。邵陽學院在近幾年的“模擬電子技術(shù)”課程教學中進行了探索和改革,取得了較顯著的效果。
一、“模擬電子技術(shù)”課程教學改革的探索
課程教學改革要適合“模擬電子技術(shù)”課程具有綜合性和關(guān)聯(lián)性等特點。基于地方本科院校師生現(xiàn)狀,在實際教學中對傳統(tǒng)教學方法上存在的弊端進行了一些改革和嘗試。
1.穩(wěn)定理論教學的基礎(chǔ)性地位
理論是實踐的基礎(chǔ),所以要求學生重視理論知識的學習,能夠熟練掌握基本概念和原理并能加以應用。在真正掌握了基礎(chǔ)理論的情況下,才能進行實際電路的設(shè)計、仿真和焊接,同時需要避免學生的浮躁情緒。例如,有學生在電路設(shè)計過程中忽略理論知識的重要性,比如設(shè)計運算電路時需要用平衡電阻,但他沒有掌握“直流平衡電阻”的概念,認為可用可不用,即使用到了平衡電阻也不知道應該選用多大的電阻,導致設(shè)計出來的電路性能很差,運算放大器偏置電流在兩輸入端之間就會產(chǎn)生附加的差模輸入電壓。在這種情況下,要求學生先掌握“直流平衡電阻”的理論,只有在掌握其電路基本原理的基礎(chǔ)上再進行電路設(shè)計,電路設(shè)計和焊接的成功率才會得到提高。在平時的授課過程中,對于一些過于復雜的大量計算,尤其對于某些重復性計算,并不很強調(diào)其重要性,只要求學生學會或理解能用就好。對于一些重要的計算公式和結(jié)論,則重點傳授給學生進行解決復雜計算的方法,并引導學生用其它方式加以解決和應用。例如,在設(shè)計基本“直流穩(wěn)壓電源”方面,一些常見的電阻和電容的取值范圍應該熟練掌握,避免盲目的應用。如果能用計算機編程方式來解決則學會用計算機來解決,這樣不僅僅學會了相關(guān)的理論知識,還學會了相關(guān)的一些軟件。同時要求學生在焊接電路之前一定要用Proteus或Multisim等軟件進行仿真,這樣可以減小因直接焊接帶來的沒必要的損失。
2.注重培養(yǎng)協(xié)調(diào)能力
在學習“模擬電子技術(shù)”時,需要有一定的協(xié)調(diào)能力,學生需要進行全方位的綜合考慮,并進行元件參數(shù)之間的相互關(guān)聯(lián)調(diào)整。要讓學生明白,在電路中調(diào)整一個元件參數(shù)時,需考慮這個元件參數(shù)的改變所帶來的影響,而不能簡單地換掉這個元件,如果是在可調(diào)范圍內(nèi)進行更換參數(shù),對整體電路影響較小。[1]例如,在“模擬電子技術(shù)”中所講授的共集電極放大電路,一般情況下三極管的集電極是不接電阻的。但有些電路需要在集電極接上電阻,如果電阻取值不合適,三極管就有可能由放大狀態(tài)進入飽和狀態(tài),從而失去了應有的放大能力,這需要學生具有一定的綜合元件參數(shù)處理和協(xié)調(diào)能力。
3.注重綜合能力的培養(yǎng)
老師按教材章節(jié)講授課程知識是傳統(tǒng)的授課方式,但是學生在設(shè)計電路時,不僅僅要掌握某個或某些知識點,更需要學生把所學到的知識融會貫通,此時就需要學生具有一定的綜合能力。所以,提高學生綜合能力的想法就要在平時的教學及實踐中貫穿始終,適當增加綜合性訓練題比例,引導學生將所學過的知識有機結(jié)合起來,提高學生的綜合能力。
二、適度調(diào)整教學內(nèi)容,合理設(shè)置課程體系
由于學時有限,并且該課程涉及面廣、概念多、理論性強,所以首先應該保證學生掌握模擬電子技術(shù)的基礎(chǔ)知識,并結(jié)合實際不斷融入一些新的發(fā)展內(nèi)容,如PLD、EDA仿真技術(shù)。此外,因為課時有限,還需要放棄一些舊的內(nèi)容。首先要更新教材,調(diào)整部分教學內(nèi)容,以高等教育出版社胡宴如主編的《模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)》作少學時主講教材,清華大學童詩白、華成英主編的《模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)》(第四版)和康華光《電子技術(shù)基礎(chǔ)(模擬部分)》第5版作為參考教材。所用教材的突出特點是注重結(jié)論的實際應用,注重電子電路的分析和設(shè)計以及動手能力的培養(yǎng),另外還介紹了Multisim仿真軟件,在運算電路、信號發(fā)生電路、穩(wěn)壓電源等章節(jié)增加了集成電路的運用。
現(xiàn)在大學開設(shè)的課程較多,“模擬電子技術(shù)”課程的課時一直在壓縮。如果按傳統(tǒng)的授課方法則要將這些內(nèi)容全部細講,有關(guān)集成電路的部分就得壓縮課時,教學內(nèi)容的先進性難以保證,就只能講一些經(jīng)典理論知識。比如《基本放大電路》這一章,重點講授共發(fā)射極放大電路,并通過大量的例題和習題使學生牢固地掌握放大電路的分析方法,并在加強監(jiān)督的情況下,讓學生自行完成共集電極和共基極放大電路的分析和設(shè)計,彌補了內(nèi)容多學時少的不足,同時也提高了學生的自學能力。教學內(nèi)容上,過時的、重復性的知識不講或少講,將與信息技術(shù)發(fā)展結(jié)合十分緊密的集成電路及其實際運用引入課堂,將目前電子技術(shù)發(fā)展的新技術(shù)與理論知識相關(guān)聯(lián)的部分結(jié)合。比如,線性集成電路已廣泛應用于通信、網(wǎng)絡、控制等各類電子產(chǎn)品,要想完全掌握各類集成電路是難以做到的,把此部分內(nèi)容與信號的運算和處理結(jié)合起來一起講解和分析,理論結(jié)合實際,內(nèi)容有新意,分析方法簡單,提高了學生的綜合理解能力和學習積極性。[2]
三、“模擬電子技術(shù)”課程教學改革的實踐
1.改革教學模式,多種教學手段相結(jié)合
“模擬電子技術(shù)”課程具有原理性強、概念多、知識較抽象等特點,教學方式以教師講解知識為主,學生主動參與的環(huán)節(jié)較少。這種被動學習的方式效果很差,學生上課積極性普遍不高。研究性教學是目前國際上普遍認同和實施的模式,以問題為導向進行教學,增加多元化的課程訓練環(huán)節(jié),采取多種授課方式,如問題式、啟發(fā)式、案例式等方式,教師作為引導者進行教學,學生由被動接收知識轉(zhuǎn)化為自主學習的探求者,這是以學生為本,以問題為主線,突出探索精神、科學思維和創(chuàng)新意識的一種新的教學模式。
板書教學是傳統(tǒng)的授課方式,這種方式使教師容易掌握上課節(jié)奏,并且在公式推導時可以一步一步寫出來,邏輯性強,學生容易接受;分析過程性內(nèi)容,如載流子運動或特性曲線過程時,更容易理解。但本課程內(nèi)容較多,學時有限,僅靠板書教學會影響進度。而多媒體教學形象直觀,通過動畫演示可以增加學生對抽象事物與過程的理解,增加授課的生動性和靈活性。但是多媒體教學也容易造成教學進度過快,導致學生有時跟不上老師的進度,難以及時消化吸收課堂知識。因此采用多媒體與傳統(tǒng)教學方式相結(jié)合,揚長避短,提高了課堂效率和教學效果。同時采用啟發(fā)式教學,調(diào)動了學生學習的熱情與興趣,促進學生個性發(fā)展。這就要求在教學中根據(jù)教學內(nèi)容的鋪展循序漸進地不斷引出問題,用問題引導學生按教師的思路不斷思考,主動發(fā)現(xiàn)問題、分析問題并解決問題。[3]
2.實行課程理論和實驗教學授課分離的模式
在邵陽學院電氣工程系,“模擬電子技術(shù)”和“電工電子實驗”是兩門課程。其中“電工電子實驗”是結(jié)合“模擬電子技術(shù)”、“數(shù)字電子技術(shù)”和“電路”三門課程開設(shè)的專門實驗課程。在“電工電子實驗”課程中設(shè)計動手考試環(huán)節(jié),不僅避免了部分老師在輕實驗思想指導下大力壓縮實驗課時的做法,同時也使學生們從思想上重視實驗,重視理論知識的運用,在保證實驗課時的前提下提高學生的動手和實踐能力。
3.以課程實驗、課程設(shè)計、課程實習、電子大賽及科研活動提高基礎(chǔ)理論水平及綜合實踐和創(chuàng)新能力
加強理論課程基礎(chǔ)知識的學習,打好理論基礎(chǔ)后再到實驗室完成一些基礎(chǔ)實驗,在驗證理論知識的同時也加深了學生對知識的理解和記憶,提高了學生的基本操作能力。學生把基礎(chǔ)知識學完后,再通過讓學生制作一些中小規(guī)模的電子電路完成課程設(shè)計,鍛煉學生的綜合能力,必要的時候由老師加以引導和輔助。當電子電路完成以后,學生的綜合能力顯然能得到較大的提高。在“模擬電子技術(shù)”課程教學期間,也相繼舉辦和參加各種級別的比賽,從電氣系組織的電子小制作,到參加全國電子設(shè)計大賽,鼓勵學生們積極參與并給予一定的物質(zhì)和精神上的獎勵。在課程開設(shè)后的第二個學期,還有電工實習等課程實習環(huán)節(jié),給學生提供元器件讓學生按照實習要求面向?qū)嶋H的操作。以前有學生在做實驗的時候都不敢動手,他們怕被電擊或怕?lián)p壞儀器設(shè)備,此時要鼓勵學生多動手,提醒學生應該注意的安全事項,并演示部分內(nèi)容,強調(diào)在學好理論的同時加強實踐,在實踐中學習。在平時,電氣工程系積極鼓勵學生參與老師們的各種科研項目并積極申請一些大學生項目,比如湖南省大學生研究性學習和創(chuàng)新性實驗項目及邵陽學院大學生創(chuàng)新實驗項目,以實際的項目研究方式帶動學生的學習興趣,訓練和提高了學生的理論水平和實踐動手能力。
4.對學生開放實驗室,激發(fā)大學生創(chuàng)新精神
對傳統(tǒng)的實驗室進行改進,形成多功能開放式實驗室。目前已經(jīng)有一個專門針對學生的創(chuàng)新實驗室,學生隨時都可以進入實驗室進行學習和實踐。同時成立了創(chuàng)新小組,由專門的指導老師和創(chuàng)新小組負責人在指導老師指導下完成相關(guān)的實踐和實驗內(nèi)容,同時由高年級學生帶動低年級學生,提高學生的學習積極性。實驗室針對全系學生開放,學生只要想進入實驗室自學就可以申請開放實驗項目,有專門的老師進行指導。[4]
四、總結(jié)
對“模擬電子技術(shù)”課程教學改革進行了一些初步的探索和實踐,并給出了具體的實施方案和措施。從目前邵陽學院電氣工程系的情況來看,效果還是比較明顯的。迄今為止,學生們發(fā)表學術(shù)論文9篇,獲得國家發(fā)明專利1項,獲得軟件著作權(quán)3項,實用新型專利1項,參與開發(fā)70kvar微機型低壓動態(tài)靜止無功補償裝置和50kvar新型靜止無功補償裝置各1套,成功獲得湖南省大學生研究性學習和創(chuàng)新性實驗計劃項目5項,獲得校級大學生科研立項項目6項,并已大部分順利結(jié)題或取得很好的進展。同時,2009年獲得“挑戰(zhàn)杯”三等獎1項,2012年獲得湖南省電子設(shè)計競賽二等獎1項,三等獎1項。[5]立足于地方本科院校現(xiàn)有條件,對“模擬電子技術(shù)”課程傳統(tǒng)教學中的一些矛盾和不足進行有效解決,在以后的教學實踐中將不斷思考、探索、改進和完善,提高本課程的教學效果。
參考文獻:
[1]李玉魁,王鳳歌.高校本科模擬電子技術(shù)課程教學模式的一些探索、改革與思考[J].科技信息,2010,(33):430-431.
[2]劉藝.“模擬電子技術(shù)”課程教學改革探索[J].高等理科教育,
2009,(1):133-135.
[3]閆慧蘭,雷飛,徐萍萍.模擬電子技術(shù)多元化教學的探索[J].電氣電子教學學報,2010,(5):86-88.
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