模擬電子技術(shù)人才培養(yǎng)研究
課堂教學(xué)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(qiáng)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(xué)內(nèi)容以半導(dǎo)體器件的基本特性、基本放大電路的分析方法等為教學(xué)重點,忽視了工程實踐中應(yīng)用電路的分析,不利于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。講課中過多采用填鴨式的灌輸方式,一味地趕進(jìn)度,忽略了學(xué)生的接受能力。長此以往,學(xué)生很容易產(chǎn)生厭學(xué)情緒,教學(xué)效果不理想。
理論教學(xué)為主,實踐教學(xué)為輔由于“模擬電子技術(shù)”的內(nèi)容多,學(xué)時又不足,很多老師就把大量精力放在了理論教學(xué)的研究上,而實驗教學(xué)多以驗證性實驗為主,且配有實驗指導(dǎo)書,實驗步驟很詳細(xì);實驗箱上有完整的電路,只預(yù)留插線孔;學(xué)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(dǎo)致一個班的測量結(jié)果基本一致,學(xué)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(xué)并沒有因為實驗而加深對理論知識的理解,達(dá)不到實驗教學(xué)培養(yǎng)學(xué)生動手能力和創(chuàng)新能力的教學(xué)目的。
改革理論教學(xué),力求服務(wù)于實踐
傳統(tǒng)的“模擬電子技術(shù)”課程理論教學(xué)中,老師往往以知識的系統(tǒng)性和邏輯性作為教學(xué)目標(biāo),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(xué)時少的特點,筆者以服務(wù)實踐為目標(biāo)對理論教學(xué)進(jìn)行了改革探索。
1.以應(yīng)用為教學(xué)目的,優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容一直以來,河北農(nóng)業(yè)大學(xué)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(xué)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(yīng)用的角度來看,目前應(yīng)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(rèn)為,應(yīng)該適當(dāng)縮減分立元件構(gòu)成的電路的授課學(xué)時,增加集成電路應(yīng)用的案例,引導(dǎo)學(xué)生分析其工作原理,掌握應(yīng)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(dǎo)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(yīng)組態(tài)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(xué)時間又簡化了教學(xué)內(nèi)容,學(xué)生容易掌握。
2.結(jié)合新技術(shù),改革教學(xué)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(qiáng)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(yīng)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(xué)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(xué)習(xí)的興趣,增強(qiáng)學(xué)習(xí)的方向性。
3.豐富教學(xué)手段,探索新的教學(xué)方法傳統(tǒng)教學(xué)中,老師們多采用板書形式邊分析邊講解,學(xué)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(dǎo)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(dǎo)體器件為教具,配合多媒體教學(xué),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(xué)生的印象,取得了很好的教學(xué)效果。在教學(xué)方法的選擇上,筆者摒棄了傳統(tǒng)的填鴨式教學(xué)模式,嘗試以設(shè)問的方式,變學(xué)生為主體、教師為主導(dǎo)。例如,在講解放大電路中的負(fù)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(xué)生的注意力,使其盡快進(jìn)入學(xué)習(xí)狀態(tài)。通過設(shè)問2(當(dāng)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(xué)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(xué)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(fù)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(xué)方法,由生活中的實例(例如手機(jī)充電器)啟發(fā)學(xué)生探索其工作原理;對于習(xí)題的解法,筆者采用討論式的教學(xué)方法,讓學(xué)生分組討論給出結(jié)題思路,老師負(fù)責(zé)評價指導(dǎo)。
實踐教學(xué)立足工程應(yīng)用,培養(yǎng)高技能應(yīng)用型人才
1.根據(jù)教學(xué)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(xué)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(biāo)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(biāo),由學(xué)生自己設(shè)計實驗步驟和電路參數(shù),完成測量。這樣,學(xué)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(xué)生的實驗?zāi)康模蓪W(xué)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(xué)生根據(jù)所學(xué)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(zhǔn)備出可能用到的元件,供學(xué)生選擇。經(jīng)過教學(xué)實踐,學(xué)生的實驗積極性很高,實踐動手能力得到了顯著加強(qiáng)。
2.引入軟件仿真技術(shù),開放實驗室由于實驗教學(xué)學(xué)時較少,難以滿足學(xué)生動手能力的培養(yǎng)需求,筆者鼓勵學(xué)生在課余時間進(jìn)行電子產(chǎn)品制作加以彌補(bǔ)。為此,筆者一方面引入了Multisim軟件仿真技術(shù),鼓勵學(xué)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(xué)生在系統(tǒng)軟件仿真通過的基礎(chǔ)上搭建硬件電路,進(jìn)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(xué)生的動手能力。傳統(tǒng)教學(xué)中,課程設(shè)計集中在期末的1~2周進(jìn)行,時間緊迫,學(xué)生很難完善設(shè)計。筆者在教學(xué)中,嘗試了在學(xué)期初布置課程設(shè)計任務(wù)。這樣,學(xué)生帶著任務(wù)學(xué)習(xí),積極性高;并且,結(jié)合仿真軟件,利用開放實驗室的契機(jī),學(xué)生可以隨時將自己學(xué)到的知識用到設(shè)計中,成就感也促使學(xué)生更好地學(xué)習(xí)后續(xù)內(nèi)容。
3.拓展課外實踐活動,鍛煉學(xué)生的創(chuàng)新能力2011年,河北農(nóng)業(yè)大學(xué)設(shè)立了大學(xué)生電子協(xié)會,吸收有興趣的學(xué)生參加。協(xié)會組織老師對會員進(jìn)行系統(tǒng)的電子制作培訓(xùn),然后會員們可以根據(jù)自己的興趣進(jìn)行簡單的電子產(chǎn)品設(shè)計制作,增強(qiáng)了學(xué)習(xí)的主動性。另外,學(xué)院每年組織一次大學(xué)生創(chuàng)新大賽,學(xué)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(xué)生完全自己動手,老師僅進(jìn)行指導(dǎo)。在創(chuàng)新大賽的基礎(chǔ)上,選拔優(yōu)秀的學(xué)生參加全國大學(xué)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(xué)生提供了第二課堂,使學(xué)生樂在學(xué)中,養(yǎng)成了學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題并積極解決問題的好習(xí)慣,鍛煉了學(xué)生的創(chuàng)新能力,增強(qiáng)了學(xué)生的工程意識,有利于培養(yǎng)高技能應(yīng)用型人才。
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(xué)生了解了學(xué)科前沿,激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣;改變傳統(tǒng)教學(xué)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(xué)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(yīng)用型人才。但是,課程改革任重道遠(yuǎn),如何才能更好地把改革成果傳承下去,適應(yīng)時代需求培養(yǎng)真正的高技能應(yīng)用型人才?筆者認(rèn)為還應(yīng)從以下幾方面繼續(xù)努力:聯(lián)合多門課程老師加強(qiáng)對學(xué)生基礎(chǔ)理論知識的教育,培養(yǎng)學(xué)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(xué),培養(yǎng)學(xué)生良好的設(shè)計習(xí)慣;工學(xué)結(jié)合,讓學(xué)生實際接觸生產(chǎn)一線,以項目或產(chǎn)品為載體,培養(yǎng)學(xué)生的基本生產(chǎn)技能,使學(xué)生深刻認(rèn)識學(xué)以致用的內(nèi)涵,進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生的工程意識。
作者:王娟 趙秋霞 張青 任振輝 單位:河北農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院河北農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院
責(zé)任編輯:電力交易小郭
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