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[摘要]文章分析了当前高职院校电子技术课的教学方法、教学模式、教学内容及实践性教学中存在的问题,并提出了解决问题的对策。
[关键词]电子技术课EDA多媒体
[作者简介]闫学斌(1966- ),男,河北张家口人,张家口职业技术学院,高级讲师,硕士,研究方向为高职教育、电气工程。(河北张家口075051)
[中图分类号]G712[文献标识码]A[文章编号]1004-3985(2009)30-0117-02
电子技术课是高等职业学校电气工程、电子信息、电气自动化、机电、计算机与应用等专业的技术基础课,是进一步学习其他专业课程的基础,担负着使学生掌握电子技术基本知识,学会电子技术基本技能的重任。随着现代电子信息的快速发展,高职院校对电子技术基础课也愈加重视,要求学生能够达到“厚基础(具有坚实的专业理论基础),宽专业(知识面广),强实践(动手能力强),重创新(具有较强的自我学习和创新能力)”这样四个要求。而现在教学大纲修改之后,电子技术课课程学时有所减少,同时还要考虑到让学生了解或掌握现在社会上的最新技术。可见,关于电子技术课在新的条件下如何开展,如何达到大纲的要求,以让我们的学生在毕业之后有一定的竞争力是值得商榷的问题。本文试就以上问题对电子技术课教学进行探讨。
一、教学内容的调整
对学生培养要有上述“四个要求”的需要,又要结合最新的技术发展,还要考虑到现在教学学时的减少,因此应对现在教学内容做出相应的调整,对不同章节、不同知识点要有一定的侧重点。主要基于以下几方面调整教学内容:
1.以学生的创新思维为核心。电子技术课程教学体系的改革思路是:重视基础,拓宽视野,强化实践环节,培养学生具有创新意识、思维与能力。这就要求从教学内容上进行必要的调整,以激发学生的创新思维。坚持学习是基础、思考是关键、实践是根本。鼓励学生大胆利用所学知识参与电子制作竞赛、业余发明制作小产品等。例如,半导体二极管的基本知识一节讲解中,掌握二极管的单向导电性、伏安特性曲线及其主要参数是基础,拓宽思路引导学生思考二极管的应用,除整流、检波等基本应用外,可以通过这样的一道思考题来启发学生创新思维:为某电子产品设计一个不用考虑电池夹正负的小电路。先帮助学生分析题意:比如说收音机之类的小电子产品,使用时安放电池是要考虑电池的正负极性的,本题的意思是能不能设计出一个小电路,使得安放电池时不用考虑电池的正负极,电路都能正常工作。再提示刚刚学过的二极管的单向导电性知识点和二极管基本应用的整流电路原理,于是学生经过一段时间思考后给出如右图所示的答案。这样,不管接于3、4脚的电池哪个是正,都能保证电子产品的1脚是正。最后还可以鼓励学生自己动手制作这样的小电路,并找一台收音机试验。
2.侧重集成电路的分析与应用。在电子技术课程中,模拟电路部分电路种类繁多、器件工作状态复杂、电路分析方法灵活多样,而且随着电子技术的迅速发展,新器件、新电路、新概念和新方法不断涌现。为此应对教学内容做出相关调整,在保证基本概念、基本原理和基本分析方法的基础上,删去对电子器件和集成电路内部导电机理及内部组成等方面的分析,压缩分立元件电路的分析与计算,而加强集成电路的分析和应用,并及时跟踪电子电路学科前沿的进展,即在教学中注意给学生介绍电子电路的新技术、新产品和新工艺等,以便开阔学生的视野,增强学生学习的兴趣。
3.以培养学生的能力为目标。电子技术课作为一门专业基础课,要为后续自动控制、计算机硬件、电视机原理等专业课程的学习打下基础,对提高学生的专业素质和培养学生的电路识图能力、分析电路原理的能力和动手制作、调试电路的能力等都有着重大意义。笔者在多年来的电子技术课教学中发现,学生普遍觉得“模拟电子技术”课程学习起来困难。对于高职学生来说,由于他们中学阶段数学、物理基础较差,进入高职后,高等数学、大学物理和电路分析这样的课程学起来本身就感觉到困难。如果到了电子技术课教学中,教师一味地追求原理、追求设计和计算,势必给学生造成畏难情绪。最后的结果是理论没学会,操作下不了手。事实上,依据高职学校的培养目标,应突出“技术”二字,适当加大技术训练,增加实训学时。如各种电子仪器仪表的使用方法、电路基本参数的测试和电路的调试过程等实践性知识是必须严格要求学生掌握的技能。而对于诸如模拟电子技术部分中负反馈这样的概念,重在给学生讲清楚负反馈的道理和负反馈给电路性能指标带来的影响;要淡化反馈电路极性的判别、反馈组态的确定及反馈的计算;还可以通过实训课中的动手实践来研究反馈给电路性能指标带来的影响,逐步培养学生的职业技术能力。
二、教学手段和方式的改进
1.采用现代化教学工具。采用现代化教学手段,会带动教学思想和教学方法的更新。应以电路课件替代传统的“粉笔+黑板”,增大电化教学的比例。例如,教学中播放一些介绍电子器件在现代工业生产领域中实际应用和电子产品生产新工艺的录像片,这样既拓宽了学生的知识面,又活跃了学生的思维,提高了学生的学习兴趣。
电子技术课内容多,电路图复杂、庞大,多媒体电脑等现代教学设备的引入,为教师带来方便,也为学生在课后的进一步学习提供资料。例如采用PowerPoint和Flash共同制作的课件,利用在计算机上文字、动态图像、声音等交互的方式,形成了声、光、形色、动等直接对学生的视觉和听觉器官共同作用,具有良好的授课效果。一些不重要的概念和了解的知识,可以很快地在课堂中浏览过去,而不像以前那样花费较多的时间了。重要的概念和分析理论方法则可采用动态浏览、演示和典型例题等方式形象地展示给学生,从而使得学生掌握得更加扎实。例如用Pspice对三极管放大电路的失真情况进行分析,可动态分析出随着静态工作点的上升和下降,集电极电流和输出电压波形的输出情况。
在授课中,运用多媒体课件,可大大减少书写演示时间,而将注意力放在分析过程中,其形象的动态图形和美观整洁的显示效果,也容易提高学生的兴趣。但是制作课件对教师的素质要求较高:既要求教师熟悉授课内容、教学目的和不同专业学生的要求,又要充分利用现代教育理论和计算机技术的知识,同时具备一定的美学基础也是必要的。虽然多媒体课件可以减少教师某些方面的工作,但教师的授课最终目的没有变,应把握课堂教学节奏,注意同学生双向交流,教学语言上要做到言简意赅、形象生动、通俗易懂。
2.灵活运用教学方法,提高授课质量。课堂教学是教师同学生双向互动的交流过程。为了提高授课效果,培养学生分析问题、解决问题的能力,要充分调动学生的主动性和参与意识,采用启发式教学。以下是两种有效的教学方法:(1)案例教学法:尽量结合学生专业的实际,选用一些实用性、趣味性较强的案例,或选择学生熟悉易知且能充分反映事物本质的具体现象提供给学生,增强学生的感性认识和学习兴趣。(2)讨论教学法:教师在课堂期间提出问题,让学生对问题进行讨论。通过讨论,把课堂气氛调动起来,学生自己动脑筋、自己思考得到结论,强化学生自身的学习和思考能力。教师在讨论环境中要事前预见到问题的各种可能解决方法,且要处于引导地位。对学生的发言,要持赞赏态度,鼓励学生积极发言。在学生解决问题方法正确但表达不是太好时,可以要求其他学生补充。等最后总结的时候,把刚才学生的各种解决方法一一指明正确或不足之处。
三、实验和实践环节的加强
加强实验和实践环节的教学,是培养学生职业技术能力的关键措施。每一个学生实验和每一个实训项目,都要事先做好精心设计,有目的地引入或创设一定的情境,使之独具趣味性及实用性,让学生产生新鲜感,从而激起他们的学习兴趣,更好地培养其职业技术能力。
电子技术课实践性教学作为素质教育中的重要一环,学生在实验中应该学会自学,特别是能够积极主动地通过实验学习新知识,使实验成为一种获取知识的必要手段,成为一种既动脑又动手的学习新知识的方法。电子技术课的实践教学体系改革如下:
1.电子技术实验课按照验证型、综合型、设计型三个层次来设置。对于高职教育,可以淡化甚至取消设计型实验,简化验证型实验,而将实验重点放在综合型技能培养的实验上来,如收音机、万年历的组装等。同时要给学生提供一系列的应用电路,供学生自学试验。如温度控制、直流电源、波形发生电路等。
2.开放实验室。将便携式实验箱发给学生,人手一台。学生可以实验前在宿舍或自习室将电路连好,到实验室仅仅完成调试工作,这样拓展了实验的空间和时间,有利于学生通过实验自主学习,有利于学生自学能力的提高。
3.以实际操作实验为主,适量的计算机仿真为辅。EDA(Electronic Design Automation,即电子设计自动化)技术的快速发展,将电子系统的软件技术和硬件有机结合起来,为电子产品设计、电子系统开发提供了全新的手段,也为高校有关电子的实验和实践提供了更广阔的空间。随着现在市场对EDA技术人才的需求,将EDA融入教学、实验及实践中,也是培养人才的需要。要学生达到“强实践、重创新”的目的,其中重要的环节就是实验课以及后续的实践课程。在理论课程中实践性很强的内容可通过实验或实践环节来加强学生的体会和学习。
对于验证型实验,可以让学生采用EDA工具(例如EWB,Pspice等),在实验之前先进行仿真,所得到的数据再同实际测得的数据比较,分析其中误差的原因,这样就比单纯地做实验的效果要好得多。验证型实验学时控制在总实验学时的30%以下。而综合型实验,主要由学生自己选题,且可以稍微复杂一些,选题的题目指导教师要控制一下,尽量向与实际应用有关的设计靠拢,同时考虑题目的可操作性,这样学生有能力做出来,兴趣就比较大。其实验学时控制在总实验学时的50%左右。对于设计型实验,一般采用模块化集成器件,让学生采用最新器件来完成。中间的分析可采用仿真软件来完成,最后做PCB板时,可采用Protel,PADS或其他软件来完成。总之,应充分发挥计算机在实验教学中的作用,培养学生的仿真意识和仿真能力。
4.同实际应用和科研相结合。为培养学生的创新能力,课程设计和实践是不可或缺的。在实践方面,可让学生参加学校举办的电子协会或课外服务小组等,通过修理家电来提高自身的动手能力,也能了解电子的最新发展情况。教师可将科研的部分工作交给学生来完成,当然事先要考虑学生的综合素质。例如可让EDA基础比较好的学生用VHDL语言或FPGA来设计部分电路。现在每两年举办一次的全国大学生电子设计大赛也是提高学生创新能力的一个重要途径。
[参考文献]
[1]倪振文,王俊年,刘昆山.电子信息类专业实践教学体系改革的研究[J].实验室研究与探索,2004,23(2).
[2]汪建.将EDA技术引入电子类课程教学的研究[J].电子科技大学学报(社会科学版),2002,4(2).
[3]王淑娟,蔡惟铮.电子技术基础课程全方位建设的研究与实践[J].电气电子教学学报,2005,27(2).
[关键词]电子技术课EDA多媒体
[作者简介]闫学斌(1966- ),男,河北张家口人,张家口职业技术学院,高级讲师,硕士,研究方向为高职教育、电气工程。(河北张家口075051)
[中图分类号]G712[文献标识码]A[文章编号]1004-3985(2009)30-0117-02
电子技术课是高等职业学校电气工程、电子信息、电气自动化、机电、计算机与应用等专业的技术基础课,是进一步学习其他专业课程的基础,担负着使学生掌握电子技术基本知识,学会电子技术基本技能的重任。随着现代电子信息的快速发展,高职院校对电子技术基础课也愈加重视,要求学生能够达到“厚基础(具有坚实的专业理论基础),宽专业(知识面广),强实践(动手能力强),重创新(具有较强的自我学习和创新能力)”这样四个要求。而现在教学大纲修改之后,电子技术课课程学时有所减少,同时还要考虑到让学生了解或掌握现在社会上的最新技术。可见,关于电子技术课在新的条件下如何开展,如何达到大纲的要求,以让我们的学生在毕业之后有一定的竞争力是值得商榷的问题。本文试就以上问题对电子技术课教学进行探讨。
一、教学内容的调整
对学生培养要有上述“四个要求”的需要,又要结合最新的技术发展,还要考虑到现在教学学时的减少,因此应对现在教学内容做出相应的调整,对不同章节、不同知识点要有一定的侧重点。主要基于以下几方面调整教学内容:
1.以学生的创新思维为核心。电子技术课程教学体系的改革思路是:重视基础,拓宽视野,强化实践环节,培养学生具有创新意识、思维与能力。这就要求从教学内容上进行必要的调整,以激发学生的创新思维。坚持学习是基础、思考是关键、实践是根本。鼓励学生大胆利用所学知识参与电子制作竞赛、业余发明制作小产品等。例如,半导体二极管的基本知识一节讲解中,掌握二极管的单向导电性、伏安特性曲线及其主要参数是基础,拓宽思路引导学生思考二极管的应用,除整流、检波等基本应用外,可以通过这样的一道思考题来启发学生创新思维:为某电子产品设计一个不用考虑电池夹正负的小电路。先帮助学生分析题意:比如说收音机之类的小电子产品,使用时安放电池是要考虑电池的正负极性的,本题的意思是能不能设计出一个小电路,使得安放电池时不用考虑电池的正负极,电路都能正常工作。再提示刚刚学过的二极管的单向导电性知识点和二极管基本应用的整流电路原理,于是学生经过一段时间思考后给出如右图所示的答案。这样,不管接于3、4脚的电池哪个是正,都能保证电子产品的1脚是正。最后还可以鼓励学生自己动手制作这样的小电路,并找一台收音机试验。
2.侧重集成电路的分析与应用。在电子技术课程中,模拟电路部分电路种类繁多、器件工作状态复杂、电路分析方法灵活多样,而且随着电子技术的迅速发展,新器件、新电路、新概念和新方法不断涌现。为此应对教学内容做出相关调整,在保证基本概念、基本原理和基本分析方法的基础上,删去对电子器件和集成电路内部导电机理及内部组成等方面的分析,压缩分立元件电路的分析与计算,而加强集成电路的分析和应用,并及时跟踪电子电路学科前沿的进展,即在教学中注意给学生介绍电子电路的新技术、新产品和新工艺等,以便开阔学生的视野,增强学生学习的兴趣。
3.以培养学生的能力为目标。电子技术课作为一门专业基础课,要为后续自动控制、计算机硬件、电视机原理等专业课程的学习打下基础,对提高学生的专业素质和培养学生的电路识图能力、分析电路原理的能力和动手制作、调试电路的能力等都有着重大意义。笔者在多年来的电子技术课教学中发现,学生普遍觉得“模拟电子技术”课程学习起来困难。对于高职学生来说,由于他们中学阶段数学、物理基础较差,进入高职后,高等数学、大学物理和电路分析这样的课程学起来本身就感觉到困难。如果到了电子技术课教学中,教师一味地追求原理、追求设计和计算,势必给学生造成畏难情绪。最后的结果是理论没学会,操作下不了手。事实上,依据高职学校的培养目标,应突出“技术”二字,适当加大技术训练,增加实训学时。如各种电子仪器仪表的使用方法、电路基本参数的测试和电路的调试过程等实践性知识是必须严格要求学生掌握的技能。而对于诸如模拟电子技术部分中负反馈这样的概念,重在给学生讲清楚负反馈的道理和负反馈给电路性能指标带来的影响;要淡化反馈电路极性的判别、反馈组态的确定及反馈的计算;还可以通过实训课中的动手实践来研究反馈给电路性能指标带来的影响,逐步培养学生的职业技术能力。
二、教学手段和方式的改进
1.采用现代化教学工具。采用现代化教学手段,会带动教学思想和教学方法的更新。应以电路课件替代传统的“粉笔+黑板”,增大电化教学的比例。例如,教学中播放一些介绍电子器件在现代工业生产领域中实际应用和电子产品生产新工艺的录像片,这样既拓宽了学生的知识面,又活跃了学生的思维,提高了学生的学习兴趣。
电子技术课内容多,电路图复杂、庞大,多媒体电脑等现代教学设备的引入,为教师带来方便,也为学生在课后的进一步学习提供资料。例如采用PowerPoint和Flash共同制作的课件,利用在计算机上文字、动态图像、声音等交互的方式,形成了声、光、形色、动等直接对学生的视觉和听觉器官共同作用,具有良好的授课效果。一些不重要的概念和了解的知识,可以很快地在课堂中浏览过去,而不像以前那样花费较多的时间了。重要的概念和分析理论方法则可采用动态浏览、演示和典型例题等方式形象地展示给学生,从而使得学生掌握得更加扎实。例如用Pspice对三极管放大电路的失真情况进行分析,可动态分析出随着静态工作点的上升和下降,集电极电流和输出电压波形的输出情况。
在授课中,运用多媒体课件,可大大减少书写演示时间,而将注意力放在分析过程中,其形象的动态图形和美观整洁的显示效果,也容易提高学生的兴趣。但是制作课件对教师的素质要求较高:既要求教师熟悉授课内容、教学目的和不同专业学生的要求,又要充分利用现代教育理论和计算机技术的知识,同时具备一定的美学基础也是必要的。虽然多媒体课件可以减少教师某些方面的工作,但教师的授课最终目的没有变,应把握课堂教学节奏,注意同学生双向交流,教学语言上要做到言简意赅、形象生动、通俗易懂。
2.灵活运用教学方法,提高授课质量。课堂教学是教师同学生双向互动的交流过程。为了提高授课效果,培养学生分析问题、解决问题的能力,要充分调动学生的主动性和参与意识,采用启发式教学。以下是两种有效的教学方法:(1)案例教学法:尽量结合学生专业的实际,选用一些实用性、趣味性较强的案例,或选择学生熟悉易知且能充分反映事物本质的具体现象提供给学生,增强学生的感性认识和学习兴趣。(2)讨论教学法:教师在课堂期间提出问题,让学生对问题进行讨论。通过讨论,把课堂气氛调动起来,学生自己动脑筋、自己思考得到结论,强化学生自身的学习和思考能力。教师在讨论环境中要事前预见到问题的各种可能解决方法,且要处于引导地位。对学生的发言,要持赞赏态度,鼓励学生积极发言。在学生解决问题方法正确但表达不是太好时,可以要求其他学生补充。等最后总结的时候,把刚才学生的各种解决方法一一指明正确或不足之处。
三、实验和实践环节的加强
加强实验和实践环节的教学,是培养学生职业技术能力的关键措施。每一个学生实验和每一个实训项目,都要事先做好精心设计,有目的地引入或创设一定的情境,使之独具趣味性及实用性,让学生产生新鲜感,从而激起他们的学习兴趣,更好地培养其职业技术能力。
电子技术课实践性教学作为素质教育中的重要一环,学生在实验中应该学会自学,特别是能够积极主动地通过实验学习新知识,使实验成为一种获取知识的必要手段,成为一种既动脑又动手的学习新知识的方法。电子技术课的实践教学体系改革如下:
1.电子技术实验课按照验证型、综合型、设计型三个层次来设置。对于高职教育,可以淡化甚至取消设计型实验,简化验证型实验,而将实验重点放在综合型技能培养的实验上来,如收音机、万年历的组装等。同时要给学生提供一系列的应用电路,供学生自学试验。如温度控制、直流电源、波形发生电路等。
2.开放实验室。将便携式实验箱发给学生,人手一台。学生可以实验前在宿舍或自习室将电路连好,到实验室仅仅完成调试工作,这样拓展了实验的空间和时间,有利于学生通过实验自主学习,有利于学生自学能力的提高。
3.以实际操作实验为主,适量的计算机仿真为辅。EDA(Electronic Design Automation,即电子设计自动化)技术的快速发展,将电子系统的软件技术和硬件有机结合起来,为电子产品设计、电子系统开发提供了全新的手段,也为高校有关电子的实验和实践提供了更广阔的空间。随着现在市场对EDA技术人才的需求,将EDA融入教学、实验及实践中,也是培养人才的需要。要学生达到“强实践、重创新”的目的,其中重要的环节就是实验课以及后续的实践课程。在理论课程中实践性很强的内容可通过实验或实践环节来加强学生的体会和学习。
对于验证型实验,可以让学生采用EDA工具(例如EWB,Pspice等),在实验之前先进行仿真,所得到的数据再同实际测得的数据比较,分析其中误差的原因,这样就比单纯地做实验的效果要好得多。验证型实验学时控制在总实验学时的30%以下。而综合型实验,主要由学生自己选题,且可以稍微复杂一些,选题的题目指导教师要控制一下,尽量向与实际应用有关的设计靠拢,同时考虑题目的可操作性,这样学生有能力做出来,兴趣就比较大。其实验学时控制在总实验学时的50%左右。对于设计型实验,一般采用模块化集成器件,让学生采用最新器件来完成。中间的分析可采用仿真软件来完成,最后做PCB板时,可采用Protel,PADS或其他软件来完成。总之,应充分发挥计算机在实验教学中的作用,培养学生的仿真意识和仿真能力。
4.同实际应用和科研相结合。为培养学生的创新能力,课程设计和实践是不可或缺的。在实践方面,可让学生参加学校举办的电子协会或课外服务小组等,通过修理家电来提高自身的动手能力,也能了解电子的最新发展情况。教师可将科研的部分工作交给学生来完成,当然事先要考虑学生的综合素质。例如可让EDA基础比较好的学生用VHDL语言或FPGA来设计部分电路。现在每两年举办一次的全国大学生电子设计大赛也是提高学生创新能力的一个重要途径。
[参考文献]
[1]倪振文,王俊年,刘昆山.电子信息类专业实践教学体系改革的研究[J].实验室研究与探索,2004,23(2).
[2]汪建.将EDA技术引入电子类课程教学的研究[J].电子科技大学学报(社会科学版),2002,4(2).
[3]王淑娟,蔡惟铮.电子技术基础课程全方位建设的研究与实践[J].电气电子教学学报,2005,27(2).