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“电力电子技术”课程应用性强,因此要求学生有较强的动手实践能力。课程开设了6个学时的实验,对学生来说实践时间较少。因此率先在车辆工程专业新能源汽车专业方向开设了“汽车电力电子技术课程设计”课题,时间为一周,精选了“太阳能电动车SPWM控制逆变电路设计”、“车载逆变电源—推挽式直流变换电路设计”、“车载逆变电源—工频逆变电路设计”等设计课题,要求学生通过课程设计能充分了解电力电子技术在汽车上的应用以及应用设计,要求学生“脚踏实地”进行电路方案论证比较,完成电力电子电路的参数计算、器件的选型、绘制电路原理图等过程,掌握电力电子电路的设计,并能够掌握电力电子器件常用的驱动电路设计,合理设计保护电路。同时对于电路原理图要求采用EDA(电子设计自动化,ElectronicDesignAu-tomation)软件进行绘图,将学生所学的电力电子技术、自动控制技术、EDA技术等几门课程在汽车电力电子技术课程设计中进行融合,提高学生的实际设计能力。对multisim实践能力较强、学有余力的同学进一步指导其采用仿真手段(Matlab或者Multisim)进行仿真实习,论证设计结果。通过紧张而充实的课程设计,大部分的同学对电力电子技术在汽车上的应用有了进一步的认识,并对所学的相关课程进行贯通融合,充分了解所学专业课程之间的相互联系,增强了对自身所学专业知识架构的认识,能够熟练利用相关课程、相关技术手段进行电路设计,实现在专业知识架构中的“自由天地”。
二、基于CDIO教育理念的“数字电子技术”课程教学模式重构
1.课堂授课策略的重构
目前,在多数高校中“数字电子技术”课程普遍采用的是“教师讲授+多媒体教学”的传统教学形式,主要以教师讲解为主,以帮助学生熟练掌握基础知识为指导思想,一般是先利用幻灯片向学生介绍本章节涉及的逻辑单元的内部结构、工作原理和逻辑功能等,然后通过例题给学生讲解组合逻辑电路或时序逻辑电路的工作原理及其实现过程。在整个课堂教学过程中,学生更多的是充当“听众”的角色,跟着教师的思路去理解、记忆相关的知识点,学生的“学”完全围绕教师的“教”来进行,这种传统的教师主动“教”的模式,只能带来学生被动“学”的困境。不可否认,这种教学方法对学生快速掌握课程知识点具有显著的效果,但是,也会导致学生在未来工作中面对实际的工程项目束手无策的尴尬局面。根据CDIO“做中学,学中做”的理念,教师要改变原有的教学方法,采取能培养学生的自主学习能力和创新能力的基于问题的教学方法(Prob-lembasedLearning,PBL)。PBL教学方式是先由教师在课前提出根据教学目标精心设计的具有启发性的问题,再由学生通过查阅相关资料学习解决问题的“教与学”紧密结合的过程。在这个教学过程中,作为课堂教学主体之一的教师是学习方法的引导者、基础知识的讲授者、创新教学模式的整体设计者、学习过程的监控者、学习质量的评价者和师生互动之间的协助者;而作为教学过程中心的学生,需要自己解决学习问题,承担自主学习的责任,成为学习过程的真正主体。“数字电路技术”课程中组合逻辑电路这部分教学内容,教师可以立足于生活引出“数字显示抢答器”的设计问题,由学生分组讨论并各抒己见,让学生的自得到尊重,让学生的学习兴趣得以激发,在学生完成设计后,教师在现场用电子电气设计自动化(ElectronicDesignAutomation,EDA)软件Multisim搭接电路并仿真实效,对学生的设计做出评价,EDA软件具体可参考文献。这样的教学模式,不仅能让学生在解决问题的过程中掌握相关的知识技术和学习策略,也有利于学生更好地适应未来职场上创新性的开发工作,而于教师本身而言,也是一个教学相长的过程,对教学水平的提高和职业技能的开拓都大有裨益。
2.教学内容的重构
“数字电子技术”原有课程教学内容以数字逻辑电路的基础知识和原理为主线,教学目标主要是让学生了解或验证相关的知识点。在现有教学内容和目标的框架下,学生虽然能够掌握单一的知识点及其应用技巧,但不清楚如何在整个项目中合理地使用各类技术,形成“只见树木,不见森林”的认知习惯,造成学生知识结构的单一性和浅薄性。笔者在教学过程中,经常遇到学生反映教学内容枯燥难懂,在未来工作中又没有实际意义,由此形成了教学主客体的双重尴尬局面。在CDIO特色的教学内容体系下,通过项目设计将整个课程体系有机、系统地融合起来,所有的教学内容都围绕该项目展开;符合CDIO模式思想的“数字电子技术”教学内容,需要教师能从较高层次把握这些内容各自的地位和作用,帮助学生理清课程中各种内容之间的关系,从而凸显设计和应用,改变过去重视原理、忽视设计、忽视应用的状况。“数字电子技术”课程教学内容以原理、设计和应用为主线,将课程教学内容划分成与之对应的三个部分:(1)数字电子技术原理部分,涉及逻辑门电路和触发器等;(2)数字逻辑电子电路设计部分,涉及组合逻辑电路和有记忆功能的时序逻辑电路等;(3)数字电子技术应用部分,涉及硬件描述语言、EDA电子仿真实验和硬件电路调试实验等。笔者拟建立基于CDIO特色的“数字电子技术”教学内容体系,如图1所示,虚线框的内容代表教学内容,实线框的内容代表教学内容相应教学的作用。
3.教学评价模式的重构
在传统教学评价模式中,理论考试和实践考试分离,课程考核基本采用单一笔试的考评方式,像大部分课程仍采用“期末成绩(70%)+平时成绩(30%,包括出勤和作业两个部分)”的评价模式,该模式简单公正,但注重的是理论知识的考核。这种考核方式仅仅反映出学生对理论知识的掌握程度,很难体现学生的实践能力和工作态度;此外,这种只关注结果的考核评价具有较浓的功利色彩,学生也仅仅为考试而学习,没有主动参与学习过程的热情,根本体会不到学习的乐趣,更谈不到创新能力的提高。CDIO创新教学模式的愿景是要为工科学生提供一种强调工程基础、建立在实际工程上产品的C—D—I—O过程的环境基础上的工程教育;而基于CDIO的教育理念构建的课程考核评价方式,应将培养符合产业界的工程师需要具备的各种能力和素质变为学生考核的主要目标。因此,我们拟建立以教师、实验师和学生三方为主体,结合学习过程、项目结果和考试三方面的综合评价模式,在这种评价模式下课程的成绩评定,采用“结果性”考核与关注学生在学习过程中体现出的态度、素养、人际团队能力和工程系统能力等“过程性”考核相结合的模式来决定。减少“结果性”期末理论考核在总评中所占比例,设定比例为35%,重点考查学生的知识和技术。加强“过程性”考核的力度,提高平时考核所占比例,学习过程和项目结果占的比例为65%,重点考查学生的能力和态度。学习过程考核主要由课堂表现16分和协作成绩14分组成,教师评课堂表现,学生互评协作成绩;项目结果考核中项目质量和创新占20分,项目答辩占10分,这两部分成绩是教师和实验师针对项目团队打出的,互评成绩5分是根据项目组内根据对项目的贡献程度由学生互评得出,既能使成绩总体上取决于团队成绩,使学生重视团队协作,又能衡量在一个项目组内各学生对项目贡献的大小。然而,项目设计的结果往往不是唯一答案,因此,要重点关注有特点、亮点的设计方案,并给予大力鼓励与表扬。总之,“结果性”和“过程性”课程的考核评价不仅注重知识和技术的评价,而且要注重能力和态度的评价。
重复的知识教师只需引导和简介。如在电子技术基础的数字电路部分,知识点“数制与码制”中的很多知识点是属于重复型的知识,如常用数制有十进制、二进制、八进制和十六进制,这四种数制的定义、计数规则、进位规则等在此课程之前的计算机基础课中已经有详细的讲解,而学生也有较深的印象,故在此处可作为复习型知识,引导学生回忆,快速带过。
1.2缺失型知识
缺失型知识是否需添加要根据实际需求来安排。如在“逻辑函数的化简”这一节中,部分教材只介绍了代数化简法一种方法,由于学生的理解能力相差较大,代数化简法对于许多学生来说很难,这部分学生认为此种方法中的大量基本公式、基本定律难以记牢,记住了又不知该选择何种公式或者定律去应用,看着题目无从下手,亦无他法可选,便失去了学习兴趣。而有的教材会介绍另一种化简方法叫做卡诺图化简法,这种方法与代数化简法相比较,首先不需要记住大量的公式和定律,只需记住四点化简规则,记忆量很少;再次,此种方法是通过绘制表格和圈卡诺圈来完成,很多学生都明显感觉卡诺图化简法很有趣。那么,这样的知识补充就可以帮助一部分学生解决逻辑函数化简的难题。教师在实施过程中还需加入大量的习题供学生练习,这样才能保证更多的学生掌握卡诺图化简法。
1.3加强型知识
每一门课程里重要的知识均颇多,电子技术基础也不例外。如在“计数器”这一节中,重要的知识点不少,特别是计数器在日常生活中的应用又很普遍,且需配备相应电子制作实训来应用这些知识点,故教师需在这一节中对计数器的内部组成、工作原理、逻辑功能等知识点进行详尽的讲解,通过实验让学生掌握相关知识点,最终要能够让学生能自行设计简单的任意进制计数器,例如,要求学生掌握集成十进制同步加法计数器CT74LS160的引脚功能和设计方法,能用74LS160设计一个七进制计数器。
2方法探讨
2.1联想记忆法
联想记忆法是一种通过引发学生的联想从而加深对知识点的印象的方法。这种方法对于提高学生的学习兴趣用处很大。例如,在电子技术基础课程中的“触发器”章节,每一种触发器都有其对应的逻辑功能,学生死记硬背则会越背越乱,反而不好。而在其中的一个逻辑功能“置0”的记忆上,就可采用联想记忆,因“置零”与“志玲”同音,对于90后的学生来说,可能不记得基尔霍夫定律但一定知道林志玲是何许人,明星效应在课堂上有时也可起到意想不到的效果。根据笔者经验,在后期的回顾中均发现,能记住此种逻辑功能的学生数明显增加。又比如“时序逻辑电路”的类型分为莫尔型与米莱型,判别方法是时序逻辑电路中如果除CP时钟脉冲外,无其它输入信号,就属于莫尔型,若有其它输入信号时为米莱型。“莫”有否定之意,联想到“无”,故可借此联想记忆“无”其它输入信号为“莫”尔型。
2.2寻规记忆法
寻规记忆法在基础课程里应用得较多,而学生也很乐意老师能够找出各大知识点的记忆规律。例如在“触发器”这一节里,如前所述,逻辑功能是需要掌握的知识点,而触发器的种类较多,根据逻辑功能的不同,触发器可以分为RS触发器、JK触发器、D触发器、T和T'触发器五种,这些触发器中,最多的可具有四种逻辑功能,最少也有一种逻辑功能,所以学生的记忆量很大,直接背很容易记混淆。而通过观察这五种触发器的功能真值表可发现,RS触发器、JK触发器的逻辑功能有多处相同,如表1所示(R、S、J、K为触发器的输入端子,输入端子等于1时表示有效状态,等于0时表示无效状态),可寻出其中规律用一句话来记忆即“左边输入为有效状态时,置0功能;右边输入为有效状态时,置1功能;两边同时为无效时,保持功能;两边同时为有效时,RS禁止,JK翻转”。如此,学生可迅速而又简洁地记住这两种触发器的逻辑功能。
2.3一半记忆法
在基础类课程中,有大量的知识需要记忆,这对学生来说是一种挑战,部分学生会因为要记很多知识点而放弃这门课程的学习,由一处不懂发展为处处不懂。因此,如果有一个好的记忆方法给学生,那会有更多的学生愿意主动去学习。一半记忆法就是每个知识点只记一半,这样学生的记忆量就会至少减少一半,学生的精神负担自然也会减少很多,学习的效率亦会得到明显的提高。仍以该课程中的“触发器”部分为例,此处还需记下多个特征方程。如果只选择记住方程的前一半,那么方程的后一半只需记住“非”符号的位置是与前一半的相反即可。因为在此方程中,、均为触发器的输入,为触发器的输出现态,学生又很容易记住该触发器的输入端子是和,而输出现态的反变量和的原变量相“与”表示为,的原变量则和的反变量相“与”表示为,则学生在老师的指引下不难观察出方程前一半与方程后一半的关联,只记住一半就可记住整个方程。
2.4理实一体法
理实一体法即理论讲解与实践操作相结合的方法。这种方法在所有的课程中都适用,特别适用于应用型知识模块里。在电子技术基础中,半导体器件是贯穿该课程始终的重要知识,如其中的普通二极管、LED、双极型三极管等在日常生活中均可见。此处的讲解可通过先发予学生一些半导体器件,让学生自由讨论自己在生活中所见过的半导体器件及相关应用,当学生发现所学的知识在自己的了解范围内,却只是知其然而不知其所以然时,学习兴趣将径直提高。例如,学生基本上都见过LED,知其能发光,能显示出各种颜色甚至图文信息,但学生却不知道为什么这些LED能够在指定的时间点亮或熄灭,因此,通过理论讲解加上合适的实验,让学生亲身体验一下,那学习效果可谓事半功倍。
2.5拓展教学法
当前的课堂现状仍是老师站着讲得多,学生坐着听得久。即便是教师的语言功底非常深厚,时间久了学生还是会感到困乏,且师者之义务是教书育人,在授业、解惑的同时亦需传道,教育学生如何为人。因此,在笔者的教学过程中,如果所安排的一次课的时间超出80分钟,就会给学生播放各类从正面或侧面能反映教育意义的拓展资源,题材涉及图片、视频、音乐等,并组织学生一起讨论。因为一次课进行到80分钟之后,学生的注意力、集中力、记忆力等都大幅下降,教师需要及时帮助学生调整学习状态。而每次播放或演示完拓展资源,学生们都非常感兴趣,倦意荡然无存。在拓展资源演示或播放之后,要求学生说出或者书写观后感。经过实践发现,采用这种方法后,学生兴趣很高,不仅让学生认清了读书的目的和人生的目标,更让学生有了学习的动力。用有声的课件带给学生生动的课堂。
修改教学大纲和授课计划,缩减“数字电子技术”课程的授课学时,由64学时改为48学时。在教学内容上要紧跟科技发展,结合实际工作需求调整教学内容,保证基础知识讲透彻,减少冗余知识点,摒弃陈旧内容,增加前沿科技,深入浅出的引导学生学习。对本科生教学要注重基本电路原理分析,将简单器件的原理解释清楚。将该课程分解为“数字电子技术”和“数字电子技术实验”两门课,增加实验课时,增加对实验室的建设投入,开放实验室,建立大学生创新实验室,鼓励学生利用实验室自主学习。
二、教学方法改革
1.探究式教学
在理论教学中,注意引导学生主动提出问题、思考问题、解决问题,以增强其对理论知识的理解。首先由老师提出问题,启发学生采用新方法解决问题。例如,由具有逻辑相邻性的最小项相加可以合并为一项,并消去一个不同因子,启发学生是否可以利用图形的方式,使逻辑相邻的最小项在几何位置上也相邻,由此引出卡诺图化简。在CMOS门电路讲解中,可以由普通CMOS反相器输出端直接连接引起的短路问题,引出OD门来解决输出端线与的功能。
2.计算机辅助教学
多媒体辅助教学(CAI)已经成为一种广泛应用的教学方式,在教学中如果能够充分利用多媒体技术,将大大丰富课程的内容、增强其理解性。因此在教学改革中,对PPT进行全面改进,增加电路板、集成芯片等实物照片,对复杂的工作原理和物理现象增加动画演示。在传统PPT教学的基础上,充分利用电路仿真软件Multisim对电路工作过程进行模拟仿真。该软件提供了一个丰富强大的元件库及虚拟仪器,可对复杂的电路原理图进行仿真分析。例如,教学过程中,理论分析之后,用该软件对CMOS和TTL门电路进行仿真,通过仿真软件可以测量出门电路各部分原件的电压、电流值,与理论分析相结合,使学生更容易理解CMOS和TTL门电路的基本原理。受到实验设备、经费、课时等条件的影响,理论知识有很大一部分不能在实验课当中得到验证,因此借助Multisim软件对数字电路进行仿真,可以提高学生的学习兴趣,增加学生理论与实践相结合的能力。
三、实践教学改革
1.实验教学
实验是工科类专业中非常重要的一个环节,通过亲自动手实验,可以增强学生对理论知识的理解,适当增加实验的趣味性,更容易激发学生的学习兴趣。但在实验教学中发现,很大一部分学生对理论知识掌握不牢固,其实验过程只是机械的按照实验指导书中的步骤进行操作,而并不思考其原理,也不会通过理论分析来判断实验结果的正误。针对这种情况,进行了如下改进:首先要求进行实验预习,提前复习相关理论课程,并通过分析得出实验内容的理论数据。其次在实验之前对实验原理进行讲解,强调实验注意事项。最后在实验结束后进行总结,将理论分析结果与实验结果相对比并分析误差原因。
2课程设计
数字电子技术课程设计是在学生完成《数字电子技术》、《Multisim仿真分析》《DXP电路设计》等课程之后,独立完成一个电路系统的设计,例如多路抢答器、电子闹钟的设计等。以往的选题由教师决定,导致部分学生对指定选题没有兴趣,设计积极性不高。我们做了如下改进,由教师对已有固定选题进行难易评估,学生可根据自身能力选择不同难易程度的题目,对于创新性思维活跃、动手能力强的学生,可自主选择题目,由教师对其复杂程度进行控制。选题完成之后,要求学生自主查阅资料,确定设计方案,并通过Multisim对电路进行仿真,仿真实现之后,通过DXP绘制电路PCB,完成电路板的制作,最后对电路进行安装和调试,以达到设计要求。
四、考核方式改革
将课程总考核成绩分为三部分:平时成绩占30%、期中考试占10%、期末考试占60%。其中平时成绩分为到课率、作业、课堂提问、课堂笔记几部分。增加平时成绩比重,并细化平时成绩考核内容,更有利用督促学生重视日常学习。传统闭卷考试形式,学生需要识记内容较多、负担较大,很多学生通过死记硬背应付考点,而开卷考试又不适合主干课程的考试。因此我们创新式的改变传统期末考试形式,采用半开卷考试方式。提前要求学生在复习时对重点知识进行归纳,并总结在一张A4纸上,期末考试时允许且仅允许携带该一张A4纸。通过自己完整的归纳总结一遍,学生可以更好地理解所学知识,并在不知不加深了记忆。这种方式在近几次的期末考试中取得较为满意的效果,既可以检查学生掌握知识的水平,也反映出教学中存在的问题,以便在以后的教学中改进。
五、结束语
科技发展越来越需要具有工程技术和创新能力的人才,在课程改革中要紧跟时代的步伐,注重对学生动手能力和创新能力的培养,教师也要不断学习提高自身水平,才能使教学质量不断提高。在教学中逐步引入双语教学,引导学生查阅外文文献资料,与国际接轨。此外,对电子技术兴趣较为浓厚的学生,要组织他们积极参加全国大学生电子设计竞赛、“挑战杯”大学生课外学术科技作品竞赛等。总之,只有不断的改进教学方法,更新教学内容,注重创新能力培养,加强实践教学,才能提高教学质量,培养出社会需要的有用人才。
作者:郑丽媛 李如 单位:河南科技学院机电学院 河南科技学院高等职业技术学院
参考文献:
[1]任希,侯建军,李赵红,路勇,曾涛.研究性教学在“数字电子技术”课程中的探索[J].电气电子教学学报,2010.08
[2]赵航.“数字电子技术”课程教学改革与实践[J].吉林工程技术师范学院学报,2012.04
2教学方法改革
(1)改变传统教师直接讲新内容的方式,可以在每节课开始,先写出本节课要解决的所有问题,按照问题来讲课,让学生带着问题听课,这样可以提高学生学习兴趣。例如在讲卡诺图化简时,可先提几个问题:①什么是最小项?②卡诺图的结构?③逻辑函数和卡诺图的关系?④用卡诺图如何化简表达式以及卡诺图化简规则?在讲课中可一步一步逐渐解决问题,最后让学生学会如何用卡诺图化简逻辑表达式。
(2)因为在数字电子技术课程中主要以分析和设计两部分为主,在学生学习这门课程中就可以让学生逐步建立设计思维,可从最基础最简单的开始,例如最初可让设计一个判断输血者与受血者的血型是否符合的逻辑电路,4-6个人分为一组,采用小组讨论的形式,最后要求每组说明自己的设计思路,并比较每种设计的优劣点。这样可逐步设计计数器、秒表计时器等等。当然在此过程中,为防止个别学生偷懒,可在每组说明自己的设计思路时,要求每位同学只说一个部分。
(3)传统的教学手法主要用黑板讲授,但是数字电子技术这门课有大量的电路,像集成芯片的内部电路图,需花费大量时间画图,而且这种教学手法单一,很难提高学生学习兴趣,随着现代教学技术发展,多媒体技术应用越来越多,我们可以在数字电子技术的教学中采用多媒体教学,当然多媒体教学也有弊端,幻灯片放映过快,没有黑板讲述思路清晰,所以我们可以在以多媒体讲课为主的情况下,采用黑板辅助的教学方式。这样既节省大量教学时间,又可以提高学生学习兴趣。
(4)实验教学部分需要降低验证性实验的比例,增加设计性实验内容,为增加学生对实验的重视度,可增加实验考试部分,可在实验开始时告诉学生将会进行实验考试,实验考试内容就在所有做过的实验中,到时抽签决定做那个实验,可以提高学生独自做实验的积极性。
目前,我院的“电工电子技术”课程实训设备由于资金短缺,使用的仍然是十几年前购置的设备。随着新知识、新技术的不断涌现,原有的实训设备已经远远跟不上时代的步伐,理论知识和实践操作相脱节。
1.2理论教学时间和实训教学时间比例、关系密切度安排不合理
受教学大纲规定所限,“电工电子技术”课程学时较少,但是课程内容信息量涵盖很大,这就要求教师在较短的时间内,既要完成该课程的基本理论教学,又要在实训中更好地运用本课程的相关知识,无形中就加大了教师的工作难度和工作量。传统教学模式下都是重理论、轻实践,导致学生在实践中甚至不知道如何下手,以致于不能完成练习任务,没有很好地把理论和实训的课时时间安排紧密结合。
1.3教考分离,不利于提高学生的学习积极性
传统的教学模式下,采用期末考试理论统一闭卷考试,学生就等着期末考试前一段时间任课教师给画画范围,临时抱佛脚,背一下,就能及格了,严重挫伤学生学习的积极性,对平时上课教学秩序和教学质量的提高没有帮助。
2“电工电子技术”课程教学改革措施
2.1整合教材,降低理论教学难度
“电工电子技术”课程无论采用哪本教材都会存在不可避免的局限性,因为教材是静态的,理论性太强,概念、公式、原理都很抽象,学生理解起来很费劲。为降低理论教学难度,笔者首先对教材进行整合,把教材按照所讲内容分为强电和弱电,各占一个学期时间进行讲述。其次,在保证课程重、难点清晰明了的情况下,尽量保证照顾到高职学生的特点,使课程内容更加简单化:尽量去弱化不实用又难学的器件内部结构知识,重点放在电路的外特性及其应用上;删除一些烦琐的理论推导,对一些公式、定律直接给出结果,便于学生接受新的知识;保证课程内容前后连贯的前提下,调整课程内容安排次序,删除后续课程重复的内容和添加对后续课程有用而教材中又缺少的内容。
2.2综合运用多种教学手段,提高教学效果
第一,兴趣导入法。笔者在教学过程中非常重视对该课程绪论部分的教学,绪论课结束后通常会用2个课时的时间带领学生们参观该课程所用的所有实训室,让学生身临其境,自由提问,为以后的教学做好铺垫。第二,情境教学法。在课程教授过程中,笔者通常会根据教学内容创设一定的教学情境,比如让学生结合家庭用电,计算一下电费的问题。讲到放大电路的时候,结合多媒体上自带的麦克风,讲述电路的放大原理,带动学生的学习热情。第三,多媒体教学法。多媒体教学拥有传统的教学手段所无法比拟的优点,能将抽象、生涩、陌生的知识直观化、形象化,并且可以增大信息量,有效扩展课时容量。再加上配上逼真的音效,可以活跃课堂气氛,加深巩固教学内容,使学生感受到学习的喜悦,寓学于乐。
2.3实验教学内容改革
根据现有教学大纲安排,“电工电子技术”现有的实验课课时少,内容多是一些验证性的实验,严重挫伤了学生的学习积极性。笔者在教学过程中,注意增加一些设计性的实验,减少一些验证性的实验,和实训室沟通,建立了相应的规章制度后,成立了电学开放式实验室,学生可以带着问题随时到实验室,或验证理论的正确性,或进行一些创新性的实验,这显著提高了学生学习该课程的热情和主动性。另外,笔者还建议学生们开展课外兴趣小组,比如开展一些电子小制作、电路板的焊接、小家电的维修等,以点带面,全面提升学生的学习兴趣。
二、加强动手能力的培养,让学生肯想、敢想、敢做
动手能力的培养是电子技术实验课程的核心内容,学生是否能够深刻理解教师课堂教授的理论知识,能否将理论知识转化成为实际操作技能,在以后的工作中是否能跟上形势,在电子技术高速发展的潮流下不落伍,关键就在于在实验课程中的动手能力培养的好坏。因此,在进行电子技术实验课程教学中,一定要反复强调动手能力的重要性,并且在整个电子技术实验课程教学中不断要求学生自己动脑、动手。要让学生进入实验室就开始自己动脑筋思考实验步骤、实验过程,设想实验过程中产生的各种问题,思考问题的解决方法,最终能自己动手解决问题。所以,在电子技术实验课程教学中,教师首先要以身示范,从简单仪器的使用到复杂电子线路的设计,带动学生多动手,多思考,在实验操作过程中及时发现问题,及时纠正错误,使学生能养成勤于思考,敢于动手的良好实验习惯。
三、促进学生对基础知识的理解,引导学生从基础理论方面分析问题
各种实验课程相关基础知识是做好实验的必要条件,从理论课本中各种基础理论知识的教学到各种实验室基础设备、器件的属性、使用方法的教学,都是培养学生学好实验知识,增强实验动手能力的必要条件。在基础理论知识的教学中可以穿插理论知识在实际电子技术应用方面的知识,将各种复杂的使用到或者能借鉴到基础知识的应用进行分析,将书本上的各种符号、器件图标通过实际案例进行讲述,以此把理论知识和实际电路应用进行结合,以大大增强学生对电子技术理论知识的理解,增强对电子技术实验课的兴趣。在实验教学中,将各种基础实验设备、器件属性的讲解,渗透到实验设计中去,培养学生由实践理解理论,使用实验手段多方面应用理论知识的能力。
四、优化实验组合形式,培养学生的团队创造能力
在电子技术实验课程教学中由于学生人数多,分组过大,实验器材不足等原因导致部分学生只看不练成了旁观者。由于电子技术更新迅速,实验手段和实验器材也随之更新,加之市场上的电子技术实验设备大多又很贵,所以,很多高校的电子实验室都存在电子实验器材少,实验设备老化等现象。这导致很多高校的电子技术实验课程教学时学生分组过大,很多学生得不到锻炼的情况出现,最终影响或者达不到实验教学目的。因此,在高校实验课程教学中,除了合理配置实验设备外还应该通过改进实验教学方法,优化实验组合形式来达到实验教学目的。可以通过布置任务、自由组合、团队合作等方法使所有学生都积极主动地参与到实验教学中去,都能动手,都能总结讨论,最终达到实验课的教学要求:既提高了学生的动手能力又培养了他们的团队合作能力。
二、对于电子技术类课程的理论教学学生普遍表示理解起来非常困难
主要原因是电子技术课程理论知识非常抽象,学生难以理解,久而久之就对其失去了兴趣。理论中的抽象问题单靠实物是无法完全解释的,需要有很好的逻辑思维,这些抽象的事物被人们具体化就形成了电路。所以,多画电路图是将抽象事物具体化、理论知识操作化的一种方法,正所谓“好记性不如烂笔头”“书读百遍其义自现”正是这个道理。但是单纯的手绘图对于当代高职学生来说不是非常容易,而且学生也不是非常感兴趣,要多利用计算机辅助软件提高学习效率,更重要的是增加学生学习的兴趣。下面以本专业课程改革实施情况及改革前后效果对比来具体说明。以往单片机课程采用多媒体理论教学加单片机实训的形式,这次单片机课程改革最主要的目的是增加学生上课时的操作项目,力求达到每节课学生都有事可做。过去在多媒体教室上课最主要的问题就是课堂讲授部分到实训的时候很多内容还得重新讲一遍,费时费力,学生动手能力得不到充分锻炼,学习过程非常被动。其主要矛盾可以归结为C语言的程序编写与多媒体教学之间的矛盾。单片机课改的具体做法是将授课地点改为机房,包括实训器材也都拿到机房,在课程安排上,先从C语言上机实训开始学习C语言基础,本着以C语言够用为原则试着编写一些单片机程序下载到单片机集成电路板当中完成单片机实训,实现教学做一体式教学。总的来说,以C语言为载体的这种教学模式效果要好于以硬件为载体的教学模式,并且从教学条件角度,这样做更容易实现教学做一体式教学。单片机课程改革前后最明显的区别就是学生自主设计能力增强了,动手能力、分析能力、团结协作能力都得以锻炼。
三、电机与PLC控制是本专业的一门强电类课程。
本课程改革的重点是在理论部分增加操作项目,并且加入PLC实训部分。以往电机与PLC控制课程采用的是多媒体理论教学加电机实训的形式,电机理论部分和PLC控制部分在多媒体教室进行,电机实训部分在实训室进行。改革之后上课地点选在机房和实训室进行,机房增加一款电气设计软件和一款PLC编程软件及其仿真软件。由于强电课程不是本专业的主干课程,在实训设备配备上还比较欠缺,主要表现在PLC实训方面缺少相关设备。多媒体教室上电气原理图的课程学生得不到动手操作的机会,学习效果不理想。其主要矛盾可以归结为学生手绘图困难与原理图分析之间的矛盾,梯形图程序学习与多媒体教学之间的矛盾。在机房利用已学过的AutoCAD软件平台教学生使用SuperWorks软件载入低压电器符号及绘制电气控制原理图,然后到实训室对熟悉的控制环节进行电机实训演练,进一步加深对控制原理的理解;PLC部分在机房使用STEP7软件和S7-200仿真软件进行梯形图的程序编写及仿真实训。这样一来,学生们通过自己动手利用软件熟悉器件的符号、型号及工作原理,掌握电气控制原理图的绘制及控制方法和控制环节,进一步开发了学生们自主学习理论知识的潜力和创造力,再通过实物接线实操,进一步巩固和验证了之前的学习成果。利用软件辅助教学要好于多媒体教学的效果,通过仿真软件做实训弥补了设备不足的缺陷。对于本专业的弱电类课程也可以采用相关软件进行辅助教学。例如用Protel99SE软件可以辅助电子技术类课程的进行。
教材不再是唯一的教学资源,要善于开发和利用校内外教学资源,拓宽学生的知识面,丰富学生的视野。让学生体会到数学与生活的紧密联系,在生活中学习数学,体会其应用价值。例如,教学《方向与位置》这一课时,我把学生带到操场,让学生辨认东、南、西、北,以及操场的四周各有什么,以四人为一小组,展开游戏活动,让学生在熟悉的情境中学习数学,大大降低了难度,激发了学生的学习兴趣,从而理解掌握方向与位置。
二、要善于从多彩的生活中发现和寻找数学资源。
现实世界是数学的丰富源泉,但由于受教学时间的限制和学科知识系统化的影响,能进入教材的只能是生活多棱镜的一个侧面。这就要求教师做生活的有心人,善于寻找、发现身边可供学生进行观察、实验、猜测、验证、推理与交流等数学活动的教学资源。在教学中,我善于运用生活素材,激发学生的学习兴趣,帮助学生学好数学。例如,在教学万以内数的读法时,我了解到许多学生早已会读很多万以内的数了,只是个别中间或末尾有零的数在读时有点困难,因此,上课的前一天布置调查作业,请学生收集日常生活中他们见到过的万以内的数,学生从报纸、杂志、超市广告等材料中发现了许多万以内的数。如:电脑每台4805元,洗衣机2800元,全校有学生1280名。在课堂上,首先让每个学生把他们所找到的数在四人小组内交流,然后每组选择两个最喜欢的数写在黑板上,接着请学生将黑板上的数进行分类。学生很快分出了四类:没有零的数、中间有零的数、末尾有零的数及中间末尾都有零的数。
没有零的数大家都会读了,每个学生自己读一读,而中间或末尾有零的数的读法,通过生生互教、生生互学的形式总结读法,而本节课的重点则是解决中间、末尾都有零的数的读法。掌握了数的读法后,在练习中又设了让学生读一读珠穆朗玛峰的高度,人民大会堂的座位数,非洲象的重量,学校图书馆的藏书数,这样的设计,将教材中枯燥、缺少生活气息的题材改编成活生生的题目,使学生感受到生活中处处皆数学,从而激发他们学习数学的兴趣,提高他们应用数学的能力。
三、要重视其他学科资源与数学学科的整合
凡是科学知识必是一脉相通的,因此教师在教学中必须打破学科本位思想,密切联系其他学科,这样既可以使学生了解数学在不同学科中的运用,也可以使学生学习数学的过程丰富多样。在学习的过程中,教师完全可以将其他学科的内容作为学习数学的材料或情境,这样可以收到事半功倍的效果。
电工电子技术是电类专业教学中的一门重要的专业基础课程,在专业教育教学和人才培养的过程中占有十分重要的地位。该课程的特点是:概念多,抽象,实践性强。通过本课程的学习,学生应在电路、电工技术及电子技术方面获得知识、素质、技能方面的培养,并为以后学习各专业知识和高一级的职业技能打下良好的基础。
一、电工电子技术课程的特点
电工电子技术课程是高等院校理工科电类专业必修的一门技术基础课程,在工科教学体系中占有十分重要的地位,它为学生学习后续课程以及毕业后从事工程技术和科学研究等工作打下一定基础。随着电子工业的飞速发展和计算机技术的迅速普及,它已成为所有理工科本科生的必修课程和部分文科专业的选修课程。
二、电工电子技术教学存在的问题
(一)考核方式简单化,不利于学生综合素质的提高
电工电子技术课程是一门实践性较强的课程,通过本课程的学习,学生不仅要掌握电工电子的基础理论知识,更要掌握电工电子技术技能。我们现行的考核方式是:百分制,其中笔试成绩占70%,平时成绩占30%。显然,笔试成绩所占的比例过大,使得学生过分关注书本知识,死记硬背,不能体现学生的动手能力和综合素质。
(二)教学方法、手段落后,不利于调动学生学习的积极主动性
通过调查发现,学生的基础普遍较差,自主学习能力欠缺,学习兴趣不高,还有来自文科的学生,而电工电子技术课程对物理知识和数学知识需求较多,这就容易使学生产生厌学情绪。而现在的教学主要仍沿用传统教学方式——“粉笔+黑板”或者简单的演示,教师讲,学生听,学生的主体地位没有被发挥,教学内容的生动性得不到体现,学生便不能积极参与到学习过程中,严重影响教学效果。
(三)教材内容理论性强,不利于学生职业技能的培养
职业教育强调理论知识以“必需、够用”为原则,注重操作技能的培养,而现有教材内容仍包含有一些复杂的理论推导、应用较少的难记的公式、注重知识的系统性。同时,缺乏本学科新理念、新技术、新成果及应用实例的引入,使学生视野得不到开阔,不利于学生职业技能的培养。
三、电工电子技术教学改革的有效措施
(一)优化调整教学内容
第一,结合电工电子技术课程目标,选用符合具有职业教育特色的教材。因为现行很多教材大多套用知名高校学历教育相关教材,知识陈旧,理论性强,未能突出职业能力的培养以及及时反映新理论、新技术、新工艺、新装备、新材料,成为制约应用型人才培养的瓶颈;第二,在考虑学科内在的逻辑关系和培养职业能力宏观指导下,微观上精选、调整教学内容。电工电子技术课程知识面广、信息量巨大,而课时非常有限,必须根据职业能力培养的目标,有所侧重地选择、调整教学内容,使“培养应用技能人才”落到实处。例如:在讲授我校计算机科学与技术、电子信息工程专业的电工电子技术课程时,要充分考虑在现代仪器仪表上电工电子技术的应用。
(二)教学方法的改革
采用案例教学法贯穿全课程的教学方法:精心选用典型的、有实用价值的、学生感兴趣的实例,以该案例的设计和改进中的问题为切入点,步步深入,将实践技能的培养贯穿于教学的始终。克服传统教学方法中理论与实践严重脱节造成弊端。学习本课程后,学生分析电路虽然头头是道,但若要设计制作一个电路系统往往不会查手册、不会选器件、不会连电路、不会调试系统。可见,案例教学法从真正意义上实现了以学生为主体,以培养学生的自主学习能力、实践能力和创新能力为基本价值取向,案例教学法若运用得法,将会最大程度地调动学生的主观能动性和学习兴趣。但采用案例教学法一定要注意以下几点:第一,案例要有典型性和实用性,才能激发学生的学习热情和学习兴趣;第二,案例要有综合性和启发性,案例应将课程内容与案例有机结合、融会贯通;第三,案例应体现本学科的前沿知识、技能,这样才能提高学生的实践能力、应用能力和创新能力。
(三)教学手段的改革
有了好的教学理念、教材、教学方法,要取得好的教学效果,还要有好的教学手段,要善于根据课程不同内容、不同的知识点的特点选用不同的教学手段,才能推动教学内容和课程体系改革取得实质性进展。我校在教学过程中,不再采用传统的黑板加粉笔的教学方法,大量地使用多媒体课件、eda仿真软件、网络教学等多种教学手段。比如:第一,在讲到三相异步电动机结构、工作原理及常用控制电器结构、动作原理时,若用传统的黑板加粉笔的方法,在课堂上把电动机的结构和常用控制电器的结构画出来是不可思议的,即使画得出来,也很难将此部分的内容讲清楚,课堂效率极低是可想而知的。但采用powerpoint和flash做成的多媒体课件,节省了在堂上画电动机、常用控制电器的时间,还可以通过flash动画生动地表现电动机的内部结构、工作原理和常用控制电器的动作过程,非常的直观而富感性,有利于学生准确、全面、深刻地接受知识,大大地降低理论学习的难度;第二,在讲单管的共射极放大电路,工作点设置对放大电路的非线性失真的影响(工作点设置得太高,容易导致饱和失真;设置得太低,容易导致截至失真);负反馈对放大电路性能的影响;放大电路的幅频特性和相频特性。虽然我们可以借助powerpoint、flash、vb等制作的包含文字、图片、动画的课件进行讲解,降低学生对这些知识点理解方面的难度,但学生还是觉得缺少感性的认识。但通过利用multisim对单管放大电路进行仿真后,学生好像置身于实验室,体验到:设置适当的工作点的重要性;负反馈的作用;放大电路的频率响应等,对所学知识豁然开朗。实现了理论教学由难化易,由繁化简。
四、总结
总而言之,电工电子技术课程是电类专业开设的一门实践性很强的专业基础课,教与学都存在一定的难度,通过对教学模式、教学方法等教学要素进行改革,最大限度地优化教与学过程,使课程的教学质量更上一级台阶,为后续课程的学习及继续深造打下坚实的基础。
参考文献:
电工电子技术是电类专业教学中的一门重要的专业基础课程,在专业教育教学和人才培养的过程中占有十分重要的地位。该课程的特点是:概念多,抽象,实践性强。通过本课程的学习,学生应在电路、电工技术及电子技术方面获得知识、素质、技能方面的培养,并为以后学习各专业知识和高一级的职业技能打下良好的基础。
一、电工电子技术课程的特点
电工电子技术课程是高等院校理工科电类专业必修的一门技术基础课程,在工科教学体系中占有十分重要的地位,它为学生学习后续课程以及毕业后从事工程技术和科学研究等工作打下一定基础。随着电子工业的飞速发展和计算机技术的迅速普及,它已成为所有理工科本科生的必修课程和部分文科专业的选修课程。
二、电工电子技术教学存在的问题
(一)考核方式简单化,不利于学生综合素质的提高
电工电子技术课程是一门实践性较强的课程,通过本课程的学习,学生不仅要掌握电工电子的基础理论知识,更要掌握电工电子技术技能。我们现行的考核方式是:百分制,其中笔试成绩占70%,平时成绩占30%。显然,笔试成绩所占的比例过大,使得学生过分关注书本知识,死记硬背,不能体现学生的动手能力和综合素质。
(二)教学方法、手段落后,不利于调动学生学习的积极主动性
通过调查发现,学生的基础普遍较差,自主学习能力欠缺,学习兴趣不高,还有来自文科的学生,而电工电子技术课程对物理知识和数学知识需求较多,这就容易使学生产生厌学情绪。而现在的教学主要仍沿用传统教学方式——“粉笔+黑板”或者简单的演示,教师讲,学生听,学生的主体地位没有被发挥,教学内容的生动性得不到体现,学生便不能积极参与到学习过程中,严重影响教学效果。
(三)教材内容理论性强,不利于学生职业技能的培养
职业教育强调理论知识以“必需、够用”为原则,注重操作技能的培养,而现有教材内容仍包含有一些复杂的理论推导、应用较少的难记的公式、注重知识的系统性。同时,缺乏本学科新理念、新技术、新成果及应用实例的引入,使学生视野得不到开阔,不利于学生职业技能的培养。
三、电工电子技术教学改革的有效措施
(一)优化调整教学内容
第一,结合电工电子技术课程目标,选用符合具有职业教育特色的教材。因为现行很多教材大多套用知名高校学历教育相关教材,知识陈旧,理论性强,未能突出职业能力的培养以及及时反映新理论、新技术、新工艺、新装备、新材料,成为制约应用型人才培养的瓶颈;第二,在考虑学科内在的逻辑关系和培养职业能力宏观指导下,微观上精选、调整教学内容。电工电子技术课程知识面广、信息量巨大,而课时非常有限,必须根据职业能力培养的目标,有所侧重地选择、调整教学内容,使“培养应用技能人才”落到实处。例如:在讲授我校计算机科学与技术、电子信息工程专业的电工电子技术课程时,要充分考虑在现代仪器仪表上电工电子技术的应用。 转贴于
(二)教学方法的改革
采用案例教学法贯穿全课程的教学方法:精心选用典型的、有实用价值的、学生感兴趣的实例,以该案例的设计和改进中的问题为切入点,步步深入,将实践技能的培养贯穿于教学的始终。克服传统教学方法中理论与实践严重脱节造成弊端。学习本课程后,学生分析电路虽然头头是道,但若要设计制作一个电路系统往往不会查手册、不会选器件、不会连电路、不会调试系统。可见,案例教学法从真正意义上实现了以学生为主体,以培养学生的自主学习能力、实践能力和创新能力为基本价值取向,案例教学法若运用得法,将会最大程度地调动学生的主观能动性和学习兴趣。但采用案例教学法一定要注意以下几点:第一,案例要有典型性和实用性,才能激发学生的学习热情和学习兴趣;第二,案例要有综合性和启发性,案例应将课程内容与案例有机结合、融会贯通;第三,案例应体现本学科的前沿知识、技能,这样才能提高学生的实践能力、应用能力和创新能力。
(三)教学手段的改革
有了好的教学理念、教材、教学方法,要取得好的教学效果,还要有好的教学手段,要善于根据课程不同内容、不同的知识点的特点选用不同的教学手段,才能推动教学内容和课程体系改革取得实质性进展。我校在教学过程中,不再采用传统的黑板加粉笔的教学方法,大量地使用多媒体课件、EDA仿真软件、网络教学等多种教学手段。比如:第一,在讲到三相异步电动机结构、工作原理及常用控制电器结构、动作原理时,若用传统的黑板加粉笔的方法,在课堂上把电动机的结构和常用控制电器的结构画出来是不可思议的,即使画得出来,也很难将此部分的内容讲清楚,课堂效率极低是可想而知的。但采用PowerPoint和flash做成的多媒体课件,节省了在堂上画电动机、常用控制电器的时间,还可以通过flash动画生动地表现电动机的内部结构、工作原理和常用控制电器的动作过程,非常的直观而富感性,有利于学生准确、全面、深刻地接受知识,大大地降低理论学习的难度;第二,在讲单管的共射极放大电路,工作点设置对放大电路的非线性失真的影响(工作点设置得太高,容易导致饱和失真;设置得太低,容易导致截至失真);负反馈对放大电路性能的影响;放大电路的幅频特性和相频特性。虽然我们可以借助PowerPoint、flash、VB等制作的包含文字、图片、动画的课件进行讲解,降低学生对这些知识点理解方面的难度,但学生还是觉得缺少感性的认识。但通过利用Multisim对单管放大电路进行仿真后,学生好像置身于实验室,体验到:设置适当的工作点的重要性;负反馈的作用;放大电路的频率响应等,对所学知识豁然开朗。实现了理论教学由难化易,由繁化简。
四、总结
总而言之,电工电子技术课程是电类专业开设的一门实践性很强的专业基础课,教与学都存在一定的难度,通过对教学模式、教学方法等教学要素进行改革,最大限度地优化教与学过程,使课程的教学质量更上一级台阶,为后续课程的学习及继续深造打下坚实的基础。
参考文献: