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2防火墙技术
与加密技术相对应的是防火墙技术。防火墙旨在从一开始就杜绝不法人士的攻击,降低病毒、木马植入计算机的概率。随着科技的发展,一些黑客为了窃取计算机内的数据信息,会通过多种途径来找出计算机系统中的漏洞,然后根据漏洞的位置进行有针对性的攻击,造成计算机系统的瘫痪。在计算机瘫痪的时刻,黑客通过木马、病毒等程序来控制计算机,转移计算机内的相关数据,从而达到窃取数据、破坏数据的目的。为降低这种风险,研发人员设计出防火墙技术,来抵御黑客的攻击,保障计算机内的信息安全。人们可以根据自身工作种类的不同,然后对防火墙设置不同的权限,提高防火墙的性能,维护企业内部的信息安全。此外,随着防火墙技术的不断完善,相关人员提出在防火墙的基础上,建立安全服务平台,统一管理企业内部的数据。在信息安全专业服务平台中,不仅包含数据共享,还包含数据备份等多种功能,来提高信息安全保障能力。
3解决电子科技企业信息安全问题的方法
3.1在企业内部构建信息安全管理体系
尽管科技水平不断提升,电子科技企业应用的安全技能也不断提高,但还是要根据企业运行的状况,有针对性的构建信息安全管理体系,来完成对企业内部数据的管理,以保障信息安全工作的正常进行。目前,很多电子科技企业都忽略了信息安全管理体系的完善,使得当内部信息出现问题时,信息安全工作将无法正常运转。由此,企业应该在根据市场的变化,构建符合自身企业运转的信息安全管理体系,提高信息安全管理的效率。
3.2加强局域网建设,提高信息安全指数
对于绝大多数的电子科技企业,都建有内部局域网,来完成日常的通讯。局域网具有安全性,电子科技企业应该利用局域网的优势,加强企业内部的信息安全建设。企业通过局域网,不仅可以传达信息,下载专门的安全软件,还能对员工进行信息安全知识培训。由此,通过局域网,员工可以进行日常的信息交流,避免互联网进行交流的弊端,从源头上避免了信息的泄露。此外,企业应该定期对主机进行维护,分析重要信息是否泄漏,查询信息泄漏的原因等等,从而提高企业内部信息安全指数。
3.3定期更新信息安全防护软件
电子科技公司应该定期更新虚拟系安全防护软件。由于新木马、新病毒的出现,安全防护软件会有针对性的进行修补,保护计算机内的信息安全。如果不进行更新,不能获取更新之后的防护内容,降低计算机内的安全指数。
2电子科技型企业内部控制支持系统
电子科技型企业内部控制体系的建立要尤其注意两个方面的问题,一是要建立电子科技型企业内部控制的制度,二是要建立内部控制的环境基础及支持系统。而电子科技型企业内部控制系统的构建会直接影响到企业制度的执行效果和贯彻实施。
2.1电子科技型企业内部控制的外部系统支持
首先,法律法规体系需要完善。电子科技型企业的内部控制需要用法律规章制度来规范,建立在法律的基础上,只有建立健全各项法律法规才能使企业的内部控制体系得到保障,从而进行有效的实施。其次,市场体系需要完善。市场主体活动的一个重要的空间梁宇是市场体系,建立健全的市场是一个有机的整体,这样能够充分的发挥市场机制配置资源的作用,完善的产品市场能够对企业内部控制体系的建立和运作带来积极的作用。最后,现代法人治理结构。现代公司治理的核心是在发展权和所有权相分离的状态下进行的,这样可以保证出资人的资金安全,使资金得到高效利用,从而为全体股东创造财富。在我国很多电子科技型企业的管理素质不高,有一部分公司的治理是建立了委托关系,需要规范法人的治理结构使权力得到合理分配,从而能够起到制衡和约束整体的作用,这能够为电子科技型企业的内部控制体系的构建起到良好的制度保证作用。
2.2电子科技型企业内部控制的内部系统支持
首先,需要企业管理者有先进的发展理念。电子科技型企业的管理者要对风险的态度和控制有一定的方法,为了实现企业利润和成本的发展目标,要对企业管理有足够的重视,这些都会对企业内部控制的建立起到很大的影响。其次,企业组织结构。电子科技型企业的组织结构的目前发展结构,企业管理效率和企业管理沟通的方式、方法等都会对企业内部控制产生影响。最后,企业内部控制的方式和方法也是一个重要的外部支持系统,需要企业的管理者加以重视。
3构建电子科技型企业内部控制体系的方法和策略
3.1明确企业管理机构的权限
在现代企业制度下,要优化以法人为核心的治理结构。作为股东,掌握着企业的控制权,也能够决定董事会的组成人员,要注意的是授权董事会一旦负责了公司的经营管理后,作为股东就不能够任意的去干预和影响董事会的决策。董事会是企业法人财产的代表,也受到股东利益的影响和制约,要对电子科技型企业的重大问题进行决策,也拥有着对公司的法人财产进行支配的权利,经营公司业务的经理人员是被董事会聘用的,在董事会的授权之下,享有决策权,当然也要受到董事会的评判和监督。
3.2选择合理科学的企业组织结构
就现代企业集团来看,组织结构主要有职能制、只限制、事业部制和控股制等模式,相应的也是各有特色和利弊。要实现企业的良好发现和战略目标的实现,能在激烈的市场竞争中立足,需要企业根据实际的发展来调整和选择适合自己的企业组织结构形式。其中,事业部制对管理层次的权责利关系有了进一步的确定和明晰,实现了管理层次和管理幅度、分权和集权的良好制约,也有助于提高企业组织的运行,有助于促进企业战略目标得以实现。
3.3健全监督机制
要建立健全企业的约束机制,基础在于加强对企业的管理,核心在于对企业财务进行管理。企业的财务部门要利用和发挥好优势,对企业的组织资金加以充分和利用,实现高效的运作,最大限度的为股东的权益考虑。此外,还需要加强企业的内部审计监督,要注重企业内部审计的地位,并且要保持其独立性,这样鞥够是内部审计的功效得到很好的发挥,保证了其权威性、独立性和科学性。
3.4科学合理的对企业的管理机构进行设置
要确定适合电子科技学企业管理的合理的管理模式。尤其是要确立科学合理的财务管理模式,电子科技型企业要结合自身的发展战略和企业特点进行选择。此外,需要成立企业专门的财务结算管理中心,为企业提供及时有效可靠的财务信息。
1.1引入实例
在讲解每一个知识点之前,通过PPT课件、视频和实物演示的方法,把日常生活中诸如音响、功率、电源、信号源等电子技术的应用实例展示给学生。让大家感性认识这一知识点,体会这个知识点并不只是在死板的书里。从而刺激学生学习的兴趣,调动学生学习的主动性。
1.2讲解基本概念和元器件的外特性
电路的基本概念和元器件的外特性是不变的,但应用是灵活的。所以讲清楚基本概念和元器件的外特性显得尤为重要。讲解基本概念时,要引出它的物理意义;例如输入电阻是指从放大电路输入端看进去的电阻,它的物理含义是它的大小表示了有用信号加入到放大电路的多少;对于元器件的讲解,比如在进行二极管的教学时,应以讲清二极管的伏安特性、应用及应用时注意事项为主,对其内部PN结的形成过程、载流子的运动规律等微观内容要略讲,甚至不讲。
1.3分析电路的特征和功能
首先要分析基本电路构成原则、特点和工作原理,是认清楚电路功能的关键。同类电路构成的原则是不变的,具体电路是多种多样的。所以采用分类学习法。根据通过对教学计划中的专业课程内容和专业岗位群所需技能的分析,模拟电子技术可以分为以下几类电路:二极管保护电路;稳压管稳压电路;放大电路;运算电路、滤波电路、信号转换电路;功放电路;整流电路;以放大电路为例:首先对这类电路进行系统的定性分析,它包括分析基本放大电路的构成原则和特点;各元器件的作用;输入输出电压的相位关系,静态工作点设置对放大电路的影响;当电路出现失真是,如何解决等;这问题进行分析
1.4分析电路性能
不同类型的电路有不同的性能指标和描述方法,因而有不同的分析方法。比如放大电路,评价一个放大电路性能好坏是从电路的放大倍数、输入电阻、输出电阻和通频带等性能指标来评价;如何求得这些性能指标能,针对这一类中经典的电路进行定量的分析。为了减小学习的难度,选取经典电路是采用从简单到复杂的、从理论电路到实用电路的原则,逐步进行分析;例如首先选取的顺序是基本共射放大电路、直接耦合放大电路、阻容耦合放大电路、静态工作点稳定电路和差分放大电路;定量分析是学会画交流和直流等效电路图;通过直流通路计算静态工作点,然后通过微变等效电路求出,计算出输入输出电阻和电压放大倍数等参数。
1.5应用体检
电子技术的最大价值就是实践设计,每一章安排一个精巧的实例,可用面包板动手进行实验,达到理论和实践相结合的目的,使呆板的理论变为活生生的现实,使学生们越学越有兴趣,坚定了学好这门课的决心。
2教学方法的改革
教学方法和手段的合理结合,使模拟电子技术教学更加生动、形象。从而激发学生的学习兴趣,调动了学习积极性,学生从被动地接受知识灌输,转为主动参与教学过程,对学生素质和技能的培养起到了重要作用。
2.1引入proteus仿真
对学过的经典电路,通过PROTEUS对电路进行仿真学习,既强化了知识点,也训练了技能。比如基本放大电路的分析,要设置合适的静态工作点,使信号的整个周期内晶体管始终工作在放大状态,输出信号才不会产生失真。但静态工作点的设置比较形象,学生的感知性较差。此时可以在理论讲述时采用PR0TEUS软件进行仿真,帮助学生理解。
2.2引导式教学方法
两节课90分钟分为三个阶段:第一个阶段用5-10分钟复习上节课讲解的重要内容,采用老师提问学生回答的方式,为了激励学生回答问题的积极性,回答问题的好坏以及积极程度计入平时成绩中;第二个阶段用于讲解上次课要求同学预习的内容;采用讨论的方式,针对大家不理解的地方给予重点讲解,这样老师可以做到有的放矢,;第三个阶段:用5-10分钟的时间,说明下次课要讲解的内容,并针对下次课内容的重点,提出几个问题让学生课下去预习,让学生有针对性的预习,对于预习中不理解的地方加以标明,让学生每次做到心中有数,哪些该重点听,哪些听一下就可以了。整个教学过程中,以学生学习为主,老师指导为辅的理念。
3考核模式的改革
除了合理安排教学内容和教学顺序以及改进教学方法外,还必须有合理的考核模式。要改变传统的评价模式,紧靠期末卷面成绩来评价一个学生学习成绩的好坏。这种模式不能及时反映学生的对知识点的掌握情况,而老师只能一味的按照自己的进度进行,会造成部分同学因跟不上进度,从而产生厌学的心理。所以要对学生学习全过程的监控,将考核融入各种日常教学实践活动中,以便能及时发现问题。在《模拟电子技术》课程考核中,从人才培养目标及课程教学目标出发,重点考核学生对单元电路的理解、分析、焊接、调试、设计等综合技能,考核方式包括平时成绩与期末笔试相结合。其中平时成绩包含出勤率、作业、实验和实验报告;期末笔试包含课本上的理论内容和重要的实验内容。另外为了更好的学习本门课程,课程结束时要求学生针对本课程做一个综合的课程设计,对于设计的要求是完成实物作品的设计和设计报告,以及完成答辩环节。中实践项目的考核一定要有答辩的环节,一方面避免学生抄袭,另一方面也能考察出学生对理论的掌握程度。
二、课程设计实施
(一)课程的培养目标
通过本门课程的学习,逐步培养学生具备以下四种类型的能力:1、专业核心能力:综合利用电子技术的基础知识进行理论设计的能力;具备一定的生产、生活中的电子电路的制作及维修能力。2、社会适应能力:自学创新能力;团队合作能力;独立解决问题的能力。3、行业通用能力:熟练应用Multisim仿真软件。4、岗位专用能力:元器件识别检测,仪器的使用及保养。知识目标的培养具体包括以下5个方面:1、认识各种电子元器件,掌握电子元器件的特性、参数选择以及检测方法。学会常用电子仪器的使用及器件手册的查阅。2、通过搭建各种典型电子电路,了解元器件在电路中的作用,掌握典型电路的工作原理。3、通过焊接技术的学习,使学生掌握焊接技术机理,掌握合格焊点的质量标准。了解生产企业中电子产品的制造过程。4、熟练掌握Multisim仿真软件的使用。5、能够进行一个简单电路或一个简单电子产品的设计、焊接、制作与调试。
(二)教学项目的选取
充分利用校内外教学资源,以项目作为教学的载体,采纳企业人员的建议,基于工作过程选取典型功能电路作为教学项目。教学项目实施进程表设计如下:企业常用到的一些大型的焊接设备,例如:波峰焊和贴片焊,在校内无法让学生亲身体验,因此可采取带领学生去校外的企业参观学习的形式作为教学的补充。项目一至五为模拟电路,项目六和七为数字电路,模拟电路是数字电路的基础。电路结构的选取由简单到复杂,呈递进关系。教学中以学生为主体,体现了“教学做”一体化的教学模式。
(三)教学项目的具体实施
1、教师给出具体项目后,学生根据电路图选取并检测所需的元器件。2、运用Multisim仿真软件进行电路的仿真实验,学习掌握电路的工作原路。3、利用面包板搭建实际电路,进行电路的参数调整并调试电路使其符合性能要求。4、将实际搭建电路与仿真电路对比,进行误差分析。5、通过举一反三,对所学电路进行拓展。6、运用Multisim仿真软件仿真拓展电路培养学生的电路设计能力。
(四)课程教学方法及手段
本门课程教学方法的使用大体归纳为三点:1、基于企业实际开发电子产品的设计流程,采用仿真与实践相结合的项目导向教学方法。根据实际教学需要,将案例教学法、问题教学法、擂台竞赛法等多种教学方法灵活应用。同时,注重人文与专业的结合,重视做人做事的教育,将职业道德、职业规范、职业技能的培养有机结合。2、教育技术的应用:借助现代教育手段,可以使学生了解行业最新的技术信息,开阔学生的眼界,并促进教学内容更新完善。3、体验性学习的广泛开展:通过校内实训室的实际动手操作,校内外企业的参观学习,使学生亲身体验,产生直观的感受,通过体味领悟,使学生真正弄懂知识,从而收到良好的教学效果。所使用到的教学手段主要有:1、采用多媒体教学影片。2、准备电子教案,并且采用多媒体课件辅助教学。3、充分利用校园网和互联网:学生可以根据自己掌握知识的程度有选择的进行学习,通过校园网随时进入仿真实验室进行操作。通过大量互联网的使用使学生了解最新的行业资讯。教师也会给学生提供一些电子行业相关的网站供学生参考。4、利用真实的实践教学环境。例如:项目八电子产品的制造过程这一知识目标的学习,通过带领学生进入校外企业参观学习以及安排学生观看多媒体教学影片的形式来实现。在参观的过程中,由我们顶岗实习的学生给新生做详细的介绍。一方面,学生直观了解电子产品制造的全过程,另一方面,亲身感受企业真实的工作环境,提前做好心理准备,明确发展的方向。
(五)课程的评价体系
《电子设计初步》课程采用项目实施过程的考核机制,企业参与、教师评定与学生互评相结合。总评成绩由实践表现和项目累积成绩两部分组成。其中,实践表现部分结合企业用人标准给个人打分,包括出勤率、学习态度、查阅资料质量、电路所测参数、校内、外企业参观实习表现等。实践表现占个人总评成绩的30%。项目累积成绩部分给出的是团队成绩,学生互评推选出优秀作品参加小组间的评比,校内实训室完成的项目由教师打分给出小组的项目实践成绩;校内企业完成的项目请企业人员参与评分,项目累积成绩占个人总评成绩的70%。
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。
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。
2MATLAB/Simulink在三相桥式全控整流电路的应用
笔者在电力电子技术课堂教学中可以直接在MATLAB/Simulink画出三相半波可控整流电路,其实也就是搭建其仿真模型,其过程十分简单,不需占用很多课堂教学时间,最重要的是这是一种新鲜事物,可吸引学生的注意力,增加他们的好奇心,间接地可以提高课堂教学质量。三相半波可控整流电路的仿真模型如图3所示[4-6]。仿真结果如图4所示,其中图4(a)、(b)和(c)中的每个波形从上到下分别为触发脉冲波形仿真波形、晶闸管电流仿真波形、晶闸管电压仿真波形、输入负载电压和电流仿真波形。很容易看出,图4中的各个仿真波形跟图2所示的理论分析波形完全一致。在这个教学过程中可以得出以下结论:第一,将计算机仿真软件引入课堂教学中达到了实验的目的,在教学过程中直接对所学理论知识进行验证,可以完全等同于在实验室通过实验方法验证理论的正确性,从而节省了实验资源。第二,将计算机仿真软件引入课堂教学中,可以改变传统的授课方式,改变“满堂灌”的教学方式,更能吸引学生的注意力,激发他们的学习兴趣,更重要的是在课后他们可以自己动手通过计算机仿真软件对当天所学的知识进行验证,其实这个过程就是学生学习和掌握所学课堂知识的过程,如果任课教师布置一些任务,学生就可以做到学以致用,达到培养人才的目的。
仿真技术能够实现较多的教学工作,从现有的教学来看,通过较好的运用汽车电工与电子技术课程方针技术,能够在很大程度上解决试验场所、设备不足的问题,更好的创新课程。在案例分析的过程中,可以实现较为真实的效果。首先,学生不必经常下车间进行体验,而是在课堂中就可以很好的应用和学习汽车电工与电子技术课程,即便是在课下,也可以通过系统来反复的练习,提高了技术的熟练度。以电子工作平台EWB为例,提供了方便的操作界面,学生可以轻松地完成原理图的输入。单击鼠标,可以方便地完成元件的选择;拖动鼠标,就可将元件放在原理图上。EWB具有自动排列连线的功能,同时也允许用户调整电路连线和元件的位置。第二,在实际的实习中,可以将遇到的问题和学习到的解决方法,利用汽车电工与电子技术课程仿真技术,反复的钻研和学习,配合其他的案例分析,增加技术上的经验,对于毕业后的工作,具有较大的积极意义。
(二)着重培养学生的操作能力
使学生对于理论知识与操作技能的掌握达到该专业人才培养目标要求。汽车电工与电子技术课程仿真技术并不是理论上的技术,通过运用该技术,能够在很多方面完成对人才的较强培养,并且在理论学习、技能操作、个人方法建立等方面,均实现了较大的进步。本文认为,通过利用汽车电工与电子技术课程仿真技术,完全能够较好的培养学生自身的操作能力。首先,通过在教学中运用汽车电工与电子技术课程仿真技术,能够更好的完成基础课程的教学,提高学生的基础能力,促使学生向着多元化方向发展,培养更多的“一专多能”人才。其次,在运用汽车电工与电子技术课程仿真技术的过程中,可实现拓展课程的全新优化。可以通过汽车电工与电子技术课程仿真技术的帮助,学生可以对课题提出更多的猜想和假设,自己去证明和解答,与教师共同讨论,这对人才培养来讲,才是最需要的。
2.采用问题式教学增强学生主观能动性
传统的课堂教学基本上以知识传授灌输的方式为主导,对学生的引导启发不够。学生的自主思考机会太少,对其创造性的培养跟不上,这都极大地限制了学生的创造性的自我培养,与素质教育的目标是背道而驰的。另外,传统教学过程中把学生做为被动的接受者,这使得学生没有机会参与教学,只会人云亦云,缺乏独立思考。这样机械的教学模式一方面限制会教师教学风格的发挥,另一方面更限制了学生个性的培养和发挥。兴趣是最好的老师,我们需要通过培养学生的兴趣才能有效地提高教学质量,这就对我们进行传统教学模式的改革提出了要求。可以通过提问产生课堂互动,从而启发引导学生,营造出一种愉快的课堂氛围。使师生之间充分的互动起来,可以使教师由传统的传道授业形式转化为教学过程的组织者,从而调动学生的自主学习积极性,使学生能够主动思考,有利于改善教学效果。对于问题式教学,我们应该有针对性地结合学校的自身特点和具体情况采用这种教学方法,把传统的知识点讲解型转变为问题导向型,以提高学生的主观积极性。比如在讲授时序逻辑电路之前,提出由触发器构成加法计数器的问题,在讲授过程中,让学生带着问题有所侧重的学习各知识点,并参与问题的讨论。
3.加大实验环节提高学生实践能力
数字电子技术课程是一门实践性很强的课程,该课程不能仅仅只局限于为学生后续的专业课学习打好基础,还应培养学生理论联系实际,分析完整系统,掌握系统设计的能力。在教学过程中实验是一个非常重要的环节,通过实验环节的设置和进行,目的是培养学生的解决实际问题的能力和动手能力。在教学过程中,要使培养学生理论联系实际能力的最直接途径便是加大实验环节。现有条件下,在实践性教学过程中安排的实验大多都是基础性实验,能提高学生动手能力和创新能力的设计性实验尤为缺乏。学生仅仅通过基础性的实验不能涉及到知识与技术的前沿,如此一来将不能适应现在新技术发展的需求。另外,做实验时只要求学生按步骤机械地操作,将会减弱学生的学习兴趣,制约其创造力的培养,也不能很好地锻炼学生查找资料、安装调试等方面的能力。设计性实验应该考核学生综合应用所学知识的能力。可以选取一些应用性的课题,例如十字路通灯控制电路等。要求学生查阅资料、综合所学,完成实验方案的自主设计,选取合适元器件实现电路的功能。另外,EDA技术的Multisim模拟仿真软件,提供了多种数字电子技术元器件模型,通过实验环节的设置能够让学生很方便地在电脑上完成电路的设计和调试,有利于激发学生的探究和思维能力。
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。
1引言
随着石河子大学人才培养模式的不断改革,以及社会对高等教育培养具备实践能力、创新思维人才目标要求的提出,实践教学环节作为工科专业人才培养体系中的重要组成部分[1],成为当下大学生创新思维和创新能力培养的重要环节。电子技术综合设计是一门实践性非常强的实训类课程,是电子技术人才培养成长的必由之路。由学生自行设计、自行制作和自行调试电子电路,旨在培养学生掌握综合模拟、数字、高频电路知识,解决电子信息方面常见实际问题的能力,培养学生电子电路设计与EDA(ElectronicDesignAutomation)调试工具的使用方法,以及开展项目管理的基本方法。
2现状
以往的教学安排中主要侧重电子电路的设计和仿真,留给学生自己用于思考和设计的时间有限,设计基本停留在纸上和计算机上。因此,教学效果很难达到预期的教学目的。虽然学生在参加接下来的相关课程的课程设计、大学生训练计划、全国大学生电子设计大赛、毕业设计时理论分析能力得到提高,但实际设计和调试时却出现大量问题很难得到快速解决的现象。所以,这种教学模式不再适应目前新的人才培养方案对于电子信息工程专业提出的要求以及创新人才的培养。
3课程改革探索与实践
电子技术综合设计课程的改革与探索主要从课程教学目标、课程教学内容、课程教学实施、教学方法、考核方法和教学效果等几个方面进行。课程目标电子技术综合设计将学生已学过的电路基础、模拟电路、数字电路以及高频电路等课程的知识综合运用在该课程中[2],从而培养学生具备电子元器件的识别和选择,电子电路仿真和电路设计软件的使用,电子电路的分析和设计以及实际应用电路项目的开发、管理等综合能力,使学生切实经历从原来课本上的电路到EDA软件的仿真电路再到实际看得到、摸得着的电路的实现过程。该课程是对现有课程体系的完善和补充[3],帮助学生拓展视野,提升学生参加课外科技活动、校级SRP(StudentResearchProject)活动、国家大学生创新计划以及全国电子设计竞赛等专业竞赛的兴趣和毕业设计的质量与水平。教学内容课程的主要内容按照基本知识验证、专业知识综合、创新设计能力培养的原则进行安排,主要包括:常用电子元器件基础知识;常用电子测量仪表的使用;电路仿真软件的使用;印刷电路板的设计与实现;电子电路系统设计方案提出、论证、设计、元件焊接、系统调试;撰写总结报告、答辩等。1)常用电子元器件基础知识:主要讲解电阻、电容、电感、电位器、变压器等常用元件的区分,还包括一些电子常用术语,比如单面板、双面板、焊盘、焊接面、虚焊、桥接等。2)常用电子测量仪表的使用:包括万用表、示波器、函数发生器、直流稳压电源的基本使用方法。3)电路仿真软件的使用:主要讲解电路仿真软件Multisim的使用。4)印刷电路板的设计与实现:AltiumDesigner软件中电路原理图的绘制和PCB图的绘制方法。5)电子电路系统设计方案提出、论证、设计、元件焊接、系统调试:对全班学生进行分组,四个人一组,每组一个设计题目,每组经过方案的提出、讨论、修改、教师审核、论证后设计出电路仿真图,仿真没有问题后设计PCB图,然后制成单面板进行元件焊接、调试。6)撰写总结报告、答辩:系统设计完成后,每组撰写总结报告,提出系统的优点和设计不足,以及设计过程中自己的心得体会,最后制作幻灯片进行课程汇报答辩。教学实施在完成各个教学内容时,课程采用项目驱动的方式使学生在掌握理论知识的同时,实践能力也得到不同程度的提高。整个教学过程分为4个项目进行,通过项目的完成,学生逐步完成课程的学习,综合能力也在不知不觉中得到锻炼。1)基本元件及电路测试项目。教学内容的前两部分讲解完成后,要求每个学生进行基本元件参数的测试、电路虚焊、双面板线路测试等。通过该项目,学生掌握电子元件与电路测试的基本方法和常用测量仪器的使用方法。2)电子电路设计和仿真项目。在该项目中,教师首先讲解电路仿真软件Multisim的使用方法,然后以实例设计一个两级晶体管放大电路。在此过程中,教师从元件参数的选取、放大倍数的计算、系统测试和修改等方面给学生进行讲解。讲解完成后,学生参考实例设计一个放大倍数不同的晶体管放大电路作为练习。练习完成后,全体学生设计一个波形发生电路用来产生方波、三角波信号。学生设计过程中可相互交流,碰到问题可询问教师,最终完成项目预期目标。该项目完成后,学生可以掌握电路仿真软件的使用方法和电路设计的基本原则。3)电子电路制板与焊接调试项目。前两阶段的项目完成后,教师讲解电路制板软件AltiumDesigner的使用方法和手工腐蚀法制作单面电路的流程,讲解和制作过程以上一个项目中的两级晶体管放大电路为例,讲解的过程中学生如果有问题可随时提出,教师进行解答。最终要求学生自己实现一个两级晶体管放大电路的印刷电路板的绘制,以及电路的腐蚀、焊接、通电调试。通过该项目,学生掌握了电子电路从书本的理论知识到实物实现的过程。4)综合设计与总结项目。学生按学号进行随机选题,题目内容涵盖模拟电路(如连续可调直流稳压电源)、数字电路(如循环彩灯控制器)、高频电路(如小信号阻容耦合放大电路设计)。题目选定后,题目相同的学生分成一组,组建项目小组。项目组成员提出设计方案,经过理论论证,设计完成仿真电路和PCB电路,然后采用手工腐蚀法实现电路系统的板面布线,最后进行元件焊接和调试。系统完成后,整个课程基本接近尾声,每组学生要对自己的设计方案进行汇报答辩。通过该项目,学生掌握了复杂电路的设计与实现,以及团队合作完成项目设计、管理、总结的过程。教学方法课程的教学方法,打破传统理论课程完全靠教师讲授以及实验课程以学生动手为主的模式,采用教师讲授、项目训练、学生参与设计和讨论、分析讲解和答辩的形式。学生有机会表达自己的观点和设计思路,充分调动积极参与的兴趣。考核方法课程的总评成绩由5个部分组成:考勤10%+课程表现10%+项目完成情况30%+课程答辩情况20%+课程报告30%。新的考核标准打破原来课程总评成绩主要由平时成绩、设计成绩两部分组成的模式,主要以学生在教学实践活动中的参与度和完成度作为考量,注重学生实践能力和综合能力的培养。教学效果经过两周的项目驱动训练和实践环节的总结,学生对于测量仪器的使用更加熟练,对常用电子元器件的选用和封装了解得更为清楚,对电子电路的设计和实现更加有信心,分析问题、解决问题的能力得到了很大的提高。
4结论
课程改革和实践在石河子大学电子信息工程2012级、2013级和2014级为期两周的电子技术综合设计课程中进行,学生对于课程内容安排和各个环节的设计比较欢迎,加大了学生创新思维和创新能力的培养。课程实施的整个过程侧重基础能力培养,将项目管理理念贯穿整个课程的始终,加大创新能力的培养。学生在后续的毕业设计和课外科技活动中凸显了较强的实践和创新能力。
作者:周涛 张锐敏 刘巧 李栓明 钟福如 单位:石河子大学信息科学与技术学院
参考文献