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开篇:写作不仅是一种记录,更是一种创造,它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感,将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇模拟电子技术基础论文,希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友,陪伴您不断探索和进步。
【中图分类号】 G424 【文献标识码】 A 【文章编号】 1006-5962(2013)01(a)-0044-02
1 引言
模拟电子技术课程设计是电类专业的一门重要实践环节的必修课,其教学质量对学生专业素质的培养有着举足轻重的关系。双语教学是教育部2007年推出的高等教育改革的重要手段之一,我们已经在09电子信息工程专业开设了模拟电子技术理论课的双语教学,效果很好。而模拟电子技术课程设计是为能够应用所学理论知识和技能解决生产实际问题而设置的,因此学生必须经过实践教学环节的严格训练才有可能牢固掌握课程的基本内容。电子技术起源于西方,西方电子技术的发展要早于我国。为达到模拟电子技术课程设计的目的和要求,我们一直在探索一种更加适合自己特点并且又能够与国际接轨的教学方式,通过实践教学改革不断提高实践教学的质量。
2 对传统课程设计教学模式的反思
模拟电子技术课程设计是一门实践性很强的技术实践课程,该课程设计是针对《模拟电子技术》课程对学生能力培养的要求进行综合训练性质的课程,其目的是让学生通过有关课题的设计和线路搭试调试,进一步加深对所学基础知识的理解,培养和提高学生实践动手能力和分析解决实际问题的能力。在传统的课程设计教学工作中课程设计总是被看作理论教学的辅环节,例行的设计程序是学生根据教师已编好的课程设计指导书在面包板上搭试实验线路,机械地测试一些数据来验证所讲理论的正确性。在此过程中由于面包板被使用多次,难免有些插孔会变松,一旦导线去后会有接触不良的现象,以至会造成电路调试困难。对于许多异常现象绝大多数学生除了对预先设计好的电路反复检查实物电路有无错误外[1],就根本不知道问题出在哪儿了,即使有的学生很幸运的做出来了,也是知其然而不知其所以然。另外我们实践环节所用的很多芯片资料都是英文的,需要有一定的英文专业述语。因此我们教师的责任就是必须要在教学中不断地探索教学方法;要考虑如何发挥学生学习的主动性,培养学生独立思考、独立工作的能力;如何提高学生应用理论解决实际问题的能力和动手制作能力。
3 构建新的课程设计教学模式的指导思想及其探索
3.1 教学模式改革
为了改变传统实验教学模式所造成的被动局面,须建构一种既发挥教师的主导作用又能充分体现学生认知主体作用的新型教学模式[2]。适量的引入双语教学,对用到的专业述语用英文表达,并告诉学生上网查阅AD芯片、TI芯片、LM芯片和ST等芯片,让学生了解如何与国际接轨。我们必须要求课程设计的主体-学生明白课程设计是单独开设的一门课程,必须要上好。其次给学生提供三个以上的不同课题,课题的选择上既要结合学生目前学到的知识(因为他们才上了电路分析、模拟电子技术双语教学2门专业基础课),又要具有趣味性。让学生选择自己感兴趣的课题去做,其目的是让学生能够根据自己的兴趣自主学习,并同时要求学生仔细阅读课程设计的任务书和指导书,明确要做什么、需要用到哪些英文专业述语、如何去网上检索可能需要用到的相关芯片、将如何使用该芯片以及对芯片的器件的要求等等。再将电子工艺融进课程设计之中,即在课程设计中除了印制线路板不需要做(由于课时与硬件条件的原因,我选用了焊接板)外,要求学生了解设计中所用元器件及材料的类别、型号、规格、参数和符号;主要性能和一般的选用原则以及所用元器件的测量方法;熟悉电子装接工艺的基本知识和要求;掌握电子产品的手工焊接、装配、调试技术。提高了对常用仪器仪表及元器件的选用和使用能力,掌握了焊接的技能。在满足了电子工艺要求的同时还要求学生具有一定的艺术审美眼光,即出来的产品具有艺术欣赏性。
3.2 教学实施
我在带09电子信息工程专业学生模拟电子技术课程设计时已经尝试了上述的教学方法,结果另人满意。例如课程设计的其中一个课题要求学生设计一个简易的电子琴电路,能发出八个基本音阶。该课程设计要涉及到模拟电子技术理论中运算放大器的原理、振荡电路的原理,功放电路的原理。那么在其中学生需要掌握small-signal low-power amplifiers、distortion、driving low-impedance loads、……Wien-Bridge circuit、op-amp等重要的专业述语。使得学生很方便的阅读英文相关资料,同时又进一步加深了对于模拟电子技术双语理论课程概念的理解。
该课程设计另外一个关键知识点是如何选频,RC桥式振荡电路是由RC选频网络和同相比例运算电路组成,对不同频率的输入信号产生不同的响应[3]。通过对RC串并联选频网络的幅频及相频特性的分析找出选频点。起振时>1,=3时,振幅达到稳定且可以自动稳幅;按下不同琴键即改变RC值;八个基本音阶电路的构建基于此原理。在输出级功放选取时,学生又能够进一步加深对功放知识点的理解,学生经过查阅相关资料,选择了低频集成功率放大电路芯片及其所需的电路,设计出一个合理的综合电路图。在安装、调试、测试的过程中,遇到能否通过喇叭发出八个基本音阶问题。声音是否好听即悦耳;若发不出声音,需要找出问题所在,改进电路。这期间学生必须经过反复的独立思考、独立分析问题与解决问题的过程,同时还要有细心、耐心、恒心,从中培养了他们的动手能力与创新能力。在成功调试出电路后,有音乐细胞的学生还激动地当场弹奏了“欢乐颂”,班里其他的学生也都被这个曲子感染得欢呼了起来。虽然感到模拟电子技术这门课程非常抽象、难学;课程设计的过程也是艰苦的,但与有趣的作品结合起来,结果是另人欣慰的。
3.3 课程设计报告撰写
在课程设计教学改革中,对于课程设计报告撰写,我又提出了新的要求,即不能像写模拟电子技术实验报告那样写得简单化、模版化。而是要写成小论文的形式,不需要像写毕业设计论文那样多的字数,大约3000-4000字左右。我告诉学生论文正文应该围绕主题有其整篇论文的结构,即节、段的层次及其划分。正文应充分阐明对课题的观点、原理、方法及具体达到预期目标的整个过程。内容务求客观、科学、完备,要尽量让事实和数据说话。物理量和单位应采用法定计量单位等,完全属于科技论文的写作,虽然有一定的难度,但这样为他们今后毕业设计论文的写作起了一个引子和铺垫作用,让学生脑海里有这么一个意识存在。在我的鼓励下,结果也是非常令人满意。
4 结束语
根据我校以高级应用型人才的培养模式,本次课程设计对原有的教学方法与教学手段进行了改革,并且适当融入了双语教学,跟踪世界的电子技术发展,注重学生实践能力的培养,创新思维的培养。通过课程设计,学生不仅掌握了一个小产品的制作过程,而且掌握了相应的专业英文述语;更加理解和掌握了模拟电子技术课程的精髓。使学生将理论知识点运用到实践中,并通过实践将理论知识点有机的融合起来。使学生从兴趣中感知了理论知识,又从抽象的理论知识中获取兴趣,经过培训的学生已经在参加全国大学生电子设计竞赛中发挥了重要作用。改革也为学生今后的主动学习以及以后的毕业设计打下了良好的基础。
参考文献
[1] 刘长国.模拟电子技术课程设计的探讨[J].电子制作,2006.12,55-56.
关键词:电子技术 自主探索式教学
中图分类号: TN710 文献标识码:B
电子技术是电类专业的一门重要的专业基础课。这门课程理论性强,尽管教师投入较多,学生还是一头雾水。实践证明,采取自主探索式教学有助于调动学生学习的积极性,有助于学生能力的培养。自主探究型教学是一种在教师引导下, 教师提出问题,学生对问题进行独立思考和探索,获取知识的智能活动。 它能充分发挥学生在学习过程中的主体作用, 有效培养学生的创造性。
一、演示实验
“负反馈”是电子技术中一个比较重要的概念,它对放大电路也有极其重要的影响。若是空洞地介绍“负反馈”的概念及其他对负反馈的作用,学生很难接受。课堂上首先要让学生感性认识两级放大电路的输出、输入波形,发现输出波形严重发生失真,此时引导学生如何获得较高放大倍数又不失真地输出波形。有的学生提出:“减小输入波形”“改变静态工作点”“在输出端与输入端之间加入一条导线”……引导学生积极地思考并且让他们真正参与实验,尝试实现各自的设想,这样学生能主动地参与到其中,在这种探索式的活动中他们不知不觉地理解了“负反馈”的概念和意义。
二、仿真实验
在传统实验的基础上,引入仿真技术,可以让学生自主在仿真平台上探索电路性能。RC桥式振荡器是电子技术中的一难点电路,见图(1),它由选频电路、放大电路、正反馈电路电路,稳幅电路组成。对于选频电路,只有当信号频率=159HZ时,选频电路的输出信号与输入信号同相且输出与输入电压之比达到最大,为1/3,见图(2)。将以上电路如图(1)连接起来,便可构成自激振荡电路。通过仿真可知只有当放大电路的放大倍数略大于1/3时,自激振荡电路才可自动产生频率为159HZ的信号,且幅度逐渐增大,最后实现稳幅。引导学生观察如R3作用,发现:R3越大,放大电路放大倍数越大,产生稳幅振荡所需时间越短。见图(3)(4)。学生可通过仿真实验探索电路性能,完善电路性能,改抽象的理性学习为具体、生动的感性学习,学习积极性大大提高。
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图(1)RC桥式振荡电路
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图(2)选频电路输出与输入波形
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图(3)R3=10.3KΩ的振荡波形
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图(4)R3=10.3KΩ的振荡波形
三、撰写专题小论文
在学习555集成芯片前,鼓励学生通过借助学术期刊、 科学杂志和网络资源收集有关555集成芯片的文献和资料,让他们了解芯片结构、工作原理及最新应用及其发展动态。对搜集的资料归纳整理,撰写专题小论文。在学习555集成芯片时,让学生自由地介绍自己的研究成果,此时学生兴趣极高,注意力高度集中,教师再有目的地加以引导,有助于学生理解难点和重点。
在电子技术教学过程中, 改变“注入式”“填鸭式”“一言堂”的过于强调教师的主导作用的教学方式,通过“自主探索”式的教学,将生活实际与专业需求带入了课堂,有助于激发学生的求知欲望和学习兴趣,使学生体会到有趣的、有用的电子技术,从而真正掌握知识和思维本领。
参考文献:
[1] 闫慧兰. “模拟电子技术” 多元化教学的探索[ J]. 北京:电气电子教学学报.
【关键词】模拟电子技术;教学内容;教学方法;改革
模拟电子技术是一门理论性、实践性很强的课程,其任务不仅要传授学生扎实的专业知识,为后续的专业课学习打下坚实的基础,同时还要注重学生运用所学知识解决实际问题能力的培养。
1.改革课程内容,构建模块化教学内容体系
根据培养目标,将课程分成半导体器件、电压放大器、反馈放大器、运算放大器、功率放大器、信号发生器、稳压电源七大模块。在教学过程中把重点放在基本放大电路分析、负反馈分析、集成电路及其应用等方面,对基本概念与方法精讲,重点介绍典型电路的基本概念、基本原理和基本分析方法,对电子器件及各种集成电路内部的工作原理分析则进行压缩,注重电子电路的组成及结构设计方法,重点讲解器件的外特性和应用,尽量减少繁杂的数学推导,以定性分析为主,定量计算为辅。
2.改革教学方法,增强教学效果
模拟电子技术课程内容繁杂,电路种类多,分析方法多,容易使学生感到没有头绪,在教学过程中采取比较与总结的方法,使一些彼此分散的知识点能够有机地联系起来,加深了学生对基本概念与基本原理的理解,达到增强教学效果的目的。
例如,对于半导体器件:各种二极管、三极管、场效应管、集成运放等器件在特性分析方面进行比较,使学生更好地把握不同器件的外部特性,为进一步进行电路分析打好基础。同样,也可以在不相同的电路之间进行适当的比较,如放大电路、反馈电路、振荡电路、运放电路、整流电路、滤波电路、稳压电路等。对电路结构、工作原理和电路功能进行适当的比较,可使学生更好地区分、理解与掌握不同电路的结构特征与工作原理。微变等效电路法是三极管放大电路动态分析的最常用方法,正确画出微变等效电路是对学生掌握该方法的基本要求,画微变等效电路的方法可以总结如下:电容看成交流短路,直流电源也看成交流短路,对三极管则进行线性代换,通过以上的总结,学生就很容易掌握微变等效电路的画法。
3.采用多媒体与板书相结合的教学手段
上课时每位授课老师都准备两种授课文本,一个是电子教案,另一个是多媒体教学课件,采用多媒体与板书两种教学手段。通过多媒体课件的动态演示,既节约了上课的板书画图时间,又形象生动地展示了元器件的工作特性以及电路的工作原理,使学生更容易理解课程的内容,能取得较好的教学效果。根据经验,一堂课不能完全依靠多媒体而摒弃板书,多媒体教学虽然节约了教学时间,提高了教学效率,但不利于学生作课堂笔记,不利于学生及时消化吸收内容,对基础差一点的学生来说,可能会因为跟不上老师的教学节奏而导致整堂课的听课效果不好,因此建议采用多媒体课件教学与传统的板书教学相结合的形式,充分发挥两种教学手段各自的优势。
4.改进考核办法,探索以能力为核心的评价方法
新的教学模式和新的教学手段需要改革对学生学习结果所进行传统的闭卷考试的评价机制。以业绩评估标准设计考核内容,在考核上,应更多的以过程为背景,主要测试学生对每一知识点的掌握情况。考试不仅仅是对学习结果的评价,还要包括学习能力,学习过程的评价,是一种全面的综合的动态评价过程。考试分为平时、期中和期末三部分,平时以读书报告、小论文、学术报告等多种形式对学生进行评价考核,期末采用多种形式相结合的考核方法,如闭卷与开卷相结合,笔试与口试相结合,这套方法能客观、公正、全面地测评学生的成绩和能力。
5.结束语
几年来,经过不断改革积累了一些宝贵的经验,课程的教学质量得到了稳步提高,但模拟电子技术课程改革是一个长期的过程,在今后的实践中我们还将做出不懈的努力。
参考文献
[1]余辉晴.模拟电子技术教程[M].电子工业出版社,2010.
[2]曹灿云.模拟电子技术基础教学改革的探索[J].科技信息,2011(8).
[关键词]研究性学习方式 研究性教学策略 教学改革 模拟电子技术
[中图分类号]G427 [文献标识码]A [文章编号]1006-5962(2013)03(a)-0013-01
人的发展是社会发展的根本目的和基本保障,教育作为实现人的发展的主要途径,显得尤为重要l学生的主体性发展不可避免地对传统的教育观念和教学方法形成了强烈的冲击。作为教育工作者,应该研究教育、教学与学生身心发展的规律,使自己的教育行为符合学生发展与社会发展的要求。为能在有限的课时内,有效地将最精华的内容介绍给学生,提高课程的教和学的水平,笔者将研究性学习应用到《模拟电子技术》课程教学中,受到了学生的普遍欢迎。
1.《模拟电子技术》课程特点及教学中存在的问题
1.1课程特点
《模拟电子技术》是电气信息类的专业基础课程,是培养学生掌握“硬件能力”的关键课程之一。其基本作用和任务是:通过对常用电子器件、模拟电路及其系统的分析和设计的学习,使学生系统地掌握各种功能单元电路的工作原理和分析设计方法,为电子系统的工程实现和后续课程学习打下必备的基础。
1.2教学中存在的问题
课程知识点多,难度大,不及格率比较高;课程强调理论联系实际,注重培养学生解决实际问题的能力和工程实践能力,无法速成。这就要求教育者通过教学使学生具有符合时代要求的知识体系,掌握扎实的电子技术基础理论知识和基本实验技能;强化对学生的工程实践能力、意识的培养,启发学生的创新意识、培养创新能力。
2.研究性学习简介
2.1作为学习方式的研究性学习
研究性学习作为一种学习方式,就是以类似科学研究的过程、方法和形式进行的学习,简称研究性学习方式。研究性学习是与接受性学习相对的一个概念,就人的发展而言,两者都是必要的。我国新的基础教育课程体系别强调研究性学习,是因为我们过去过多地倚重接受性学习,而研究性学习被完全忽略或退居边缘。强调研究性学习的重要性是为了促进学生学习方式的转变,从而使以培养学生的创新精神和实践能力为核心的素质教育落到实处。
2.2作为教学策略的研究性学习
研究性学习作为一种教学策略,是指教师通过引发、促进、支持、指导学生的研究性学习活动,来完成学科教学任务的一种教学思想、教学模式和教学方法,简称研究性教学策略。教师的研究性教学策略与学生的研究性学习活动是相互依存的。
3.针对《模拟电子技术》的教学改革措施
3.1打破传统教育观念束缚,提倡研究性学习
为了提高教学质量,必须打破传统教育观念的框架。传统教育理论认为,学生是知识的接受者和教师教学活动的被动承受者。而建立在主体哲学基础上的教学论则强调树立正确的学生观,其中包括:学生是具有主体性的人,学生具有对教育影响的选择性、学习的独立性、学习的自觉性、学习的创造性。
研究性学习强调学生学习的主动性,学生在研究性学习中,获得丰富的知识经验和情感体验,形成永不满足、追求卓越的科学态度和克服困难、超越自我的意志力;通过综合能力和素质的提高及个性、特长的张扬,获得一种成功的体验,从而升华出对自身精神价值的肯定和不断发展与完善自我的追求。
3.2发挥教师主导作用,积极应用研究性教学策略
研究近三十年来电子技术发展,明确电子技术的发展潮流,以此为基础,确定课程改革基本思路为:坚持以分立元件为基础,以集成电路为主导的原则。
研究教学内容,以半导体元件为基础,以放大电路分析为核心,以电路设计EDA为拓展,以分析方法为重点,以实践应用为目的。换句话说教会学生过电子线路四关:器件关(入门基础),近似关(工程估算的分析方法),动手关(实践应用),EDA关(设计开发)。
研究教学过程的设计。第一要打好基础,重在入门,“宁浅勿深”;第二要学准方法,勤于实践,“宁实勿虚”;第三要志在提高,掌握EDA,“与时俱进”。
3.3改革课堂教学模式,培养学生的研究性学习方式
(1)理解学生。初次接触专业基础课,学生普遍反映课程难学,针对这种情况,笔者并不是批评或者嘲笑,而是表示理解,在人格上把学生看成是与自己平等的成人。
(2)信任学生,让他们充分发挥自己的主体性,积极参与教学活动。因为学生是具有主体性的人,是有潜能的人,学生是年轻的成年人,天生具有争强好胜不认输的特性,在他们的想法中,既然老师能学好,那自己肯定也能学会,从而激起了他们的学习兴趣。
(3)帮助学生,笔者也帮助学生明确学习内容,安排适当的学习活动和学习资料。
(4)激励学生,互动教学,引导学生探索。在教学过程中,笔者打破满堂灌的教育传统,充分采用师生互动的方式,例如讲到集成电路一章时,由于集成电路的内部结构比较复杂,学生比较发怵,如果直接讲有可能导致学生的厌学心理。于是,笔者就先从学生比较熟悉的手机说起,问大家手机都有什么功能,学生的好奇心就来了,怎么问这个,是否跟集成电路有关系?待学生回答之后,笔者又问这些功能怎么实现的?如果用分立元件电路的话,手机的体积得多大呀!这样以来,学生们就对小小的集成电路如此巨大的功能产生了浓厚的兴趣。
实验课分设验证性实验和综合性实验,激励学生将自己的设计用实验器材模拟;课程设计环节,让学生自己设计电路,并搭建调试,取得了较好的效果。
另外,作为课外活动,笔者常以身边的电子应用系统刺激学生,积极培养学生的创新精神和实践能力。建议学生多阅览电子设计相关书刊及网页,了解电子技术前沿及新技术应用,为后续课程打下坚实基础。
“模拟电子技术基础”课程需要在有限的学时内(理论教学64学时,实验20学时)使学生获得电子技术方面的基本理论、基本知识和基本技能。新修订的课程内容体系更加注重理论教学与实践教学的衔接,在保证经典理论的基础上重点讲授集成运放组成的各种信号运算、信号处理和信号产生电路,并延伸到模拟集成电路和模数混合系统等内容,培养学生系统级的分析与设计能力。理论教学应简化器件内部机理的介绍,弱化缺乏工程背景的解题技巧及公式记忆,强化器件的组合应用与接口扩展机制,加强主流新技术的探讨;实践教学应重点引入研究型和设计型实践教学环节,为此出版了课程配套的“十一五”规划实验教材《电子技术实验与模拟电子技术课程设计》。目前,多媒体教学和电子设计自动化(EDA)的发展使得教学辅助软件能够融入课堂,为学生丰富的探索和实践提供了现代化手段。适用于该课程的研究型教学辅助软件包括EDA仿真软件Multisim、Proteus和工程计算软件Matlab、MathCAD。在此基础上,笔者将EDA仿真作为理论课的工具及学生进行硬件实验的前提,建立了“理论•仿真•硬件”相互融合的教学模式,以保证研究型教学落到实处。
教学方法与教学手段的改进
1.通过网络辅助教学平善课程体系
随着信息技术的发展,世界各国高校都在大力开展网络化教学应用,然而海量的数字化资源会使学生感到无所适从。为此,笔者通过网络辅助教学平台给学生提供少而精的数字化资源,与课堂教学相辅相成。除了教学大纲、教学日历和教学课件,网络辅助教学平台提供的数字化教学资源还包括教学辅助软件、往届试卷及答案详解、国家级电子技术精品课程和国际一流大学电子技术课程的网址,方便学生进行自主学习。网络辅助教学平台还提供与课程相关的在线辅导答疑,并通过微博、QQ群、飞信群等网络互动方式开展忆阻器、在系统可编程模拟器件、新型传感器等前沿技术的专题讨论,并让学生通过网络调查模拟电子技术的相关专利与应用,撰写调研报告,促进学生开展研究性学习。
2.将EDA仿真演示融入理论教学
EDA技术是电子设计领域的一场革命,改变了以变量估算和硬件实验为基础的电路设计方法。在理论教学中引入重点内容的EDA仿真演示,有利于快捷地将理论性和应用性融于一体,实现理论教学的拓展,并为实践教学打下基础。由于学时与场所限制,教师需要在备课时充分考虑课堂投影演示与本机显示的不同,精心设计演示范例与互动环节,引导学生思考,由学生得出结论,并事先做好演示范例的中间版本以便重点演示关键步骤。例如,笔者在课堂上利用EDA仿真软件边演示边讲解电路引入负反馈前后各种参数、输入输出信号波形、频率响应特性的异同,学生通过直观的比较加深了对负反馈作用的理解。此外,笔者在布置书面作业时还鼓励学生对作业中的疑难问题进行仿真,并在作业本上写出心得体会。
3.强化“系统化模拟电路”的定性思维
现行的理论教学往往只讲器件和基础电路,很少涉及如何由各种元器件通过某种联结组成一个实用系统。笔者在绪论课中就结合实际阐明电路系统的组成及各部分的作用,并给出简图;之后课程中每一个新内容都会回到系统简图上来,逐渐深化、细化,并引导学生寻找反例,这样不但使学生建立了系统的概念,而且能够举一反三。在EDA的辅助下,学生对各种电路无须精确的理论计算,但要掌握近似估算的方法,弄清楚电路系统的设计思路及其局限性、性能指标的折衷考虑。要注意各章节之间的相互配合和衔接,坚持培养学生“系统化模拟电路”的定性思维,强化以集成运放为基础的知识体系,使学生建立系统观念、工程观念,学会定性分析与辩证的思维方法。
多层次的实践教学
1.利用Multisim软件开展虚拟实验
研究型教学是理论和实践有机结合的一种教学方式。然而由于学时、实验条件的限制,课内实验的教学效果难以达到预期目标,利用EDA软件开展虚拟实验能够弥补当前课内实验的不足。目前EDA软件的种类很多,其中Multisim软件提供了多种常用的虚拟电子仪器与元器件,特别适合于模拟电路系统的虚拟实验。
学生可以通过这些仪器观察电路的运行状态,查看电路的仿真结果,许多设置、使用和读数与实际的测量仪器类似。因此,课内实验是首先在EDA实验室安排了一节课的Multisim认识实习,随后按教学日历分为基础实验、综合实验、课程设计三个阶段。各阶段都增加了相应的仿真设计内容。在课内实验之前,笔者要求学生预习实验内容并进行Multisim仿真及课外研究,再进入实验室通过仪器设备进行实际的硬件操作。虚拟实验和硬件实验不可重此轻彼,而应软硬结合。笔者通过实验课件的演示减少讲解时间,让学生有更多的时间用于实际操作与硬件调试。这种“理论•仿真•硬件”相互融合的教学模式将仿真考核和课外研究作为实验成绩的重要部分,增强了学生对理论知识的理解与掌握,提高了学生的仿真能力、设计能力和系统调试能力。
2.重视综合实验和课程设计
研究型教学需要一种类似科学研究的氛围以及一对一的师生互动。综合实验和课程设计能够较好地弥补理论教学大班授课的不足。有限的学时在一定程度上制约了实践教学的深入开展,为此笔者压缩了前期验证型基础实验的次数,在实验课程的后期安排了三次融合整学期知识点的综合实验,帮助学生强化“系统化模拟电路”的定性思维。期末的课程设计则由指导教师布置若干难度适中的研究课题,要求学生从查阅资料开始自主进行电路设计,对设计的电路进行仿真分析,经教师审查后方可选购器件,安装调试电路,测量各种参数,进行实验分析,提出改进意见,并根据规范格式书写课程设计报告,完成一次较完整的工程研究训练。鼓励学生进一步拓展课程设计内容并发表科技小论文,在课程设计中表现突出的学生将被选拔参加各种课外科技活动和竞赛。
结束语
关键词:教学体系;教学模式;教学实践;应用型人才
引言
电工电子技术课程是非电类专业学生的重要专业基础课程,它涉及电路分析、模拟电子技术和数字电子技术等领域的基础知识,是非电类专业学生学习相关电学知识的一门重要技术基础课程。在信息时代的今天,电工电子技术的发展日新月异,不仅信息量大、知识面广,而且所传授的知识具有基础性、先进性和很强的工程应用背景,电工电子基本技能已经成为各专业学生的重要基本技能之一,学好本门课程将为学生学好后续专业课程起到决定性的作用。电工电子技术课程的教学内容既要完成知识的传授,更要把人才培养与发展学生的主观能动性有机结合;既要符合学生的认知规律,考虑到不同专业学生的理论基础,又要更好地服务于社会。如何在课程的教学过程中处理好“继承与创新”、“内容多与学时少”、“学好与用好”之间的关系显得尤为重要。本论文提出了八点改革措施,为提高人才培养质量、推动教学改革、建立与辽宁经济结构调整和产业转型升级相关联的应用型专业体系、推进产教融合、现代信息技术与教育教学深度融合提供有价值的借鉴。在近几年的国内外各高校电工电子技术课程教学改革过程中,都始终把学生工程应用能力和创新创业能力的培养贯穿始终,但每个高校的教学体制和专业设置各不相同,学生个体素质也有差异,先进的教学理念可以借鉴,但具体实施过程还得参照我校具体情况而异。
1课程教学体系
目前,电工电子技术课程教学学时减少与教学内容急剧膨胀的矛盾在不断加剧,原有的课程体系已不能满足各专业人才培养的要求。围绕应用型人才培养,深化课程体系改革,对应落实应用型人才培养目标和毕业生的能力需求,体现行业、企业的发展动态与需要,体现行业、企业标准以及行业发展、技术进步和社会发展对人才培养的新要求,优化课程结构,整合课程体系,形成支撑应用型人才培养的课程模块。由于每个专业的培养目标和对该课程的需求各有差异,根据我校实际情况,按专业需求,将教学内容分为五大模块,制定不同的教学大纲,让各专业根据自己对人才培养的不同需要合理对模块进行不同组合,已有效支撑应用型人才培养的新要求。1.1模块一基本模块。电工电子技术课程的传统内容中大部分还是基本内容,即为非电类专业的基础性内容,如长期起作用的电路基本定理、定律及基本分析方法,或当下还在起作用的如继电接触器控制系统,由分立器件组成的放大电路也应在此模块中,因为它毕竟是集成电路的基础。基本内容中的基本点要讲清讲透,如直流电路的基本知识点是基尔霍夫定律和欧姆定律,正弦交流电路的基本知识点是基尔霍夫定律的交流形式以及单一参数的正弦交流电路;三相交流电路的基本知识点是对称的三相电压和对称的三相电流;模拟集成运算放大电路的基本知识点是理想运算放大器的“虚短”和“虚断”;数字集成电路的基本知识点是各种基本门电路和触发器的逻辑特点和逻辑功能等。1.2模块二针对我校机械工程与自动化学院各专业,包括机电、机设、机制、过程、工业工程等,除基本模块中讲解的内容以外,还应重点选讲磁路部分和电机部分,但不是按照电类的要求重点讲解电机绕组的结构、内部电磁机理、矢量图和等效电路等,而是重点突出机械类各专业常用的三相交流异步电动机的转矩、机械特性、起动、调速、制动以及铭牌数据的计算等知识点。示意图如图1所示。1.3模块三针对我校汽车与交通工程学院各专业,包括车辆、汽服、物流、交通、交工等,除基本模块中讲解的内容以外,由于汽车类专业的学生要对车载电池、充电桩、驱动电机、控制器、变频调速器和各种电源等设备要熟练掌握,所以还应重点选讲交直流电动机、驱动电机、可编程控制器、可编程逻辑器件、电路中的反馈以及电力电子技术等知识点,对于非电量的电测量方法也应掌握。示意图如图2所示。1.4模块四针对我校土木建筑工程学院各专业,包括建环、建筑、道桥、给排水等,除基本模块中讲解的内容以外,还应重点选讲建筑电气相关知识,如感性负载功率因数的提高意义及方法、安全供用电常识、电工测量、常用传感器的电测量法、松下、欧姆龙、西门子等系列可编程控制器等知识点。示意图如图3所示。1.5模块五针对我校材料科学与工程学院各专业,包括焊接、材料、材成、材物等,以及针对我校化学与环境工程学院各专业,包括环境、环科、应化、化工等,讲解内容为基本模块即可,还可以适当在基本模块中再精炼些,如受控源电路、电路的暂态分析、直流稳压电源等可以作为选讲内容,因为这些专业的学生将来跨到电类或机类专业的机会和可能性不大。
2课程教学模式
传统的教学模式是以教师、课堂和教材为中心的“填鸭式”教学模式,学生处于被动接受知识的地位,学生的个性和创造力难以发挥。以培养学生自主学习能力和锻炼学生发散性思维为目的,教学模式应满足应用型人才培养的新需求,积极探索问题导向、案例教学等适合应用型人才培养目标的教学模式,并能充分利用现代教育信息技术改革教学方法,积极探索现场教学、远程教学、模拟教学等适宜应用型人才培养的多种教学组织形式,提出了综合教学模式,有效地促进了师生交流,取得了较好的教学效果。2.1铺垫法例如,在讲解晶体管工作特性时,从多方面反复强调放大、饱和和截止三种工作状态,与后续数字电路内容的学习有机结合,前后呼应。2.2图解法与解析法相比,图解法是一种比较形象、直观、便于理解的一种教学方法,例如,将其应用在交流电路的相量法当中,可以较方便地比较两个正弦量之间的大小和相位关系;将其应用在放大电路中,可以形象、直观地表明各信号交流分量的传输、相位和有无失真等现象。2.3表格法简明易懂、含义明确、详略得当,例如,在讲解数字集成电路各种逻辑门电路的逻辑功能时,采用表格的形式进行对比分析将使学生很快地理解和记忆逻辑门的动作特点和规律。2.4对比法对可比性内容,如单相交流电路和三相交流电路、RC和RL电路的暂态分析等,只需重点抓住一个讲深讲透,同时指出异同点,其余完全可以让学生自行分析,培养学生举一反三的能力。2.5循环提问教学法课堂上,采用不断循环提问的启发式教学方法来调动学生的学习积极性和主动性,让学生在学习过程中不断处于思维状态,从而提高学生分析问题和解决问题的能力。2.6多媒体课件演示法有一些比较不好理解的内容可以采用多媒体课件演示法,使复杂问题简单化,也使得课堂教学生动有趣。课件的制作要按照“发现问题分析问题解决问题得出结论举例应用”这一标准,依照学生的认知规律,做到科学系统性和逻辑性并存。2.7远程教学法在互联网飞速发展的今天,充分利用强大的网络资源,利用发达的手机通讯软件,如QQ、微信等,可以在线、实时地答疑解惑,达到让学生自主学习和创新性学习相结合的目的,还可以增进师生情感,为课堂气氛的活跃和讲课、听课质量的提高奠定了良好的基础,让学生体验随时随地辅导答疑的乐趣,体验多样性的教学手段,使得学习不再枯燥乏味,而变得生动有趣,课余时间也能感觉到老师就在身边。
3改革实践教学
传统的实践教学环节的方式和内容比较固定和单一,专业特色不明显,不利于学生后续专业工程设计能力的培养,提出基于专业导向的改革,构建以基本操作能力、自主设计能力和综合创新能力为主的三级实践教学环节,使学生达到知识应用能力和科技创新能力的培养目标。基本操作能力是通过验证性实验逐步掌握电子仪器设备和电子元器件的使用及实验的基本测量方法;自主设计能力是学生自己获取知识、自主设计实验的能力,以便使其逐步掌握较复杂、系统的功能电路的设计过程;综合创新能力是按兴趣方向选择教师提出的命题或自由选题,利用课余时间进行安装调试和测量,确定最终设计电路的能力。根据学科特点构建实践教学体系,合理安排实训、实习、社会实践等环节,形成加强学生创新实践能力和就业能力培养的有效机制。
4多元化考核评价机制
采取课堂讨论、笔试、实际操作、现场答辩以及实践论文等多元化考核方式,改变学生过分注重理论知识的学习、忽视综合能力的培养,注重对学生学习过程的考核和实践能力的评价,建立促进学生实践能力和综合素质提高的多元化评价方式。
5网络教学和精品资源共享课建设
依托辽宁工业大学教改项目《电工与电子技术微课教学方法研究》,建立并不断更新电工电子教学网站,完成电工电子多媒体教学视频、习题课资源共享视频、实验视频和部分电工电子课程微课视频的录制,实现课程资源的最大共享。
6教材建设
积极选用适合应用型专业教学需要的教材,或具有与企业联合编写的参考教材并具有明显的应用型专业特色。
7校企合作
与行业、企业、实务等部门共建校外实践教育基地,建立企业专家进校的工作机制,让学生体验到学有所用、学有所成,有效地促进应用型人才培养目标的实现和应用技术的开发。
8师资队伍实践能力的提升
任课教师不仅要具有扎实的理论功底,还应具备一定的工程实践能力,以提高教学效率和教学质量。教师要加强和企业之间的联系,要走出去,深入到生产第一线,了解先进工程设备和技术的使用,了解企业真正需要我们高校培养什么样的应用型人才,探索与企业共建共管共享的长效机制,有效地促进应用型人才培养目标的实现和应用技术的开发。
9展望
电工电子技术课程2004年被评为辽宁工业大学精品课程,电工电子实验中心2007年评为辽宁省高校实验教学示范中心,以本课题组成员为骨干力量的“电工电子技术教学团队”于2008年被评为辽宁省高校教学团队。课题组成员多年来一直坚持不懈地进行教学改革与实践,虽然我们取得了一定的教学改革成果,但为了有效地促进应用型人才培养目标的实现和应用技术的开发,其教学改革还有很多工作要做。(1)如何在没有后续课程支撑的前提下,更好地解决电工电子课程内容多而学时少的矛盾,仍然是摆在我们每个任课教师面前的一道难题。(2)目前电工电子实践教学方法尚显单一,要进一步改革实践教学手段,充分利用多媒体、EDA仿真技术及网络化教学等现代化教学手段,提高实践教学效果和效率。(3)开发更多的和专业相结合的实验和实训项目,给少数能力较强的学生提供更多锻炼的平台。(4)派更多的学生和教师深入企业一线,掌握企业现实需求,让学生和老师都学会有的放矢。10结语辽宁是老工业基地,重工业基础雄厚,工科类学生在省内的需求较大,同时伴随着电工电子技术的快速发展,本学科的知识更新较快,对学生的知识结构和能力要求更高。为配合我校实施应用型人才培养的需要,结合电工电子课程的实际特点和我校学生的实际情况,有必要进行新形式下的电工电子课程教学改革,对解决当前我省高校电工电子课程教学中普遍存在的问题、提高人才培养质量、推动教学改革等目标、有效地促进应用型人才培养目标的实现将起到一定的积极示范作用。
参考文献
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[2]刘大力,吕宏,王立峰等.高校电子技术实验教学改革的探索[J].教育探索,2014.
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[4]王波,张岩,王美玲等.电子技术课程设计教学改革的探索[J].实验室研究与探索,2013.
关键词:电子技术;概念;现象;抽象;形象
电子中的概念是反映电子现象和过程的本质属性的思维方式,是电子技术事实的抽象。它不仅是电子技术基础理论知识的一个重要组成部分,也是构成电子技术规律和公式的理论基础。论文百事通学生学习电子技术的过程,其实是在不断地建立电子技术概念的过程。因此概念教学是学生学好电子技术的基础,更是学好电子技术的关键。在实际教学中如何才能让学生有效地掌握、理解并运用好高中电子技术概念呢,从实际教学的经验中体会到,采用灵活多变的教学方式,激发学生的学习兴趣,变抽象为形象,可以提高概念教学的效果。
一、联系、联想记忆法
电子技术中有很多抽象的概念,例如:电场、电力线,磁场、磁力线。电场、磁场看不到但却实存在(可以利用实验证明),而电力线和磁力线不存在为了分析问题方便而画出来的(可以看到)。利用电力线或磁力线的方向表示电场或磁场的方向,利用电力线或磁力线的疏密来表示电场或磁场的强弱。
半导体中载流子的运动也是如此:一般我们看不到,为了分析方便往往把空穴和自由电子画出来。空穴带正电荷,自由电子带负电荷,主要靠空穴导电的半导体称为空穴型半导体或P型半导体;主要靠自由电子导电的半导体称为电子型半导体或称为N型半导体。空穴通常用圆圈O表示,P去掉尾巴就是O;电子带负电N就可以想成三个负号。通过总结空穴、电子,P型半导体、N型半导体就比较容易记了。
二、教学实验演示法
电子技术是一门以实验为基础的学科,在进行概念教学时,演示实验法是一种行之有效的教学方法,一个生动的演示实验,可创设一种良好的电子技术环境,给学生提供鲜明具体的感性认识,再通过引导学生对现象特征的概括形成自己的概念。
如“整流”概念的教学,用直流电源和单向半波整流电路演示,让学生体会到外加电源的正极接二极管的正极,电源的负极接二极管的负极,二极管受正电压,二极管导通,电路中通过大的电流IF;反之外加电源的正极接二极管的负极,电源负极接二极管的正极,电路中几乎无电流通过。从而揭示了二极管的单向导电性。
三、电教图像剖析法
有些高中电子技术概念,无法实验演示也无法从生活中体验。如PN结的形成,空穴和电子的扩散运动、漂移运动等。可以用图像、电教手段(如FLASH动画)展示给学生观看。电子技术图像通过培养学生的直觉,从而培养学生的高层次的形象思维能力,建立起电子技术概念的情景;电教手段能以生动、形象、鲜明的动画效果,模拟再现一些电子技术过程,学生通过观看、思考,就会自觉地在头脑中形成建立电子技术概念的情景。这种方法符合“从生动的直观,到抽象的思维”的基本认识规律,是现代教学中提高概念教学效果的一种重要手段。
四、兴趣引导法
兴趣是最好的老师,实际生活,生产实践及现代高科技中一些有趣的电子技术现象会吸引学生的注意力,激发学生的学习兴趣,活跃学生的思维,提高学生的理解能力,有利于知识的掌握。
如对放大概念的认识,以门铃的工作过程为例。可以先不加放大三极管时接好电源和音乐片,门铃发声,声音很小只能在耳边才能听到;接着接好电源、音乐片,门铃发声,声音比较大,整个班都可以听到。使学生亲身感受到门铃发出声响的明显变化的现象。说明和分析什么是放大的概念,通过学生对“放大”现象切身的体会来理解掌握这一概念。利用振荡电路组成的闪光灯电路即提高了学生的学习兴趣,有利于学生对电路的分析对知识的掌握。
五、循序渐进法
循序渐进,通过复习旧知识引入新知识,是实际教学中常用的一种教学方法。通过复习已掌握的电子技术概念,并对此概念加以扩展,延伸,或使其内涵、外延发生变化从而得到新的概念。
材料化学专业主要课程
在学习高等数学、化学、物理等基础理论知识及相关实验技能的基础上,本专业主要学习材料科学基础、结晶化学、高分子化学、高分子物理、现代材料分析技术、材料研究与测试方法、材料性能学、材料化学、材料工艺学以及材料基础实验、材料化学专业实验等专业基础课和专业课,接受计算机课程模拟及应用,实验技能、信息获取、工程设计、科学研究等方面的技能培训。该课程体系设置使学生既掌握了材料化学方面的扎实宽广的基础理论知识又具备材料专业特长。主要实践性教学环节:包括生产实习、毕业论文等,一般安排10--20周。
材料化学专业就业方向
本专业学生毕业后可在无机材料、高分子材料等材料及相关技术领域从事质量检验、产品开发、生产、教学及技术管理工作。
从事行业:
毕业后主要在石油、新能源、电子技术等行业工作,大致如下:
1、石油/化工/矿产/地质;
2、新能源;
3、电子技术/半导体/集成电路;
4、制药/生物工程;
5、原材料和加工;
6、其他行业;
7、建筑/建材/工程;
8、环保。
从事岗位:
毕业后主要从事研发、工艺、材料工程师等工作,大致如下:
1、研发工程师;
2、工艺工程师;
3、化验员;
4、质检员;
5、材料工程师;
6、销售工程师;
7、技术员;
8、实验员。
1.掌握数学、物理、化学等方面的基本理论和基本知识;
2.掌握材料制备(或合成)、材料加工、材料结构与性能测定及材料应用等方面的基础知识、基本原理和基本实验技能;
3.了解相近专业的一般原理和知识;
4.熟悉国家关于材料科学与工程研究、科技开发及相关产业的政策,国内外知识产权等方面的法律法规;
5.了解材料化学的理论前沿、应用前景和最新发展动态,以及材料科学与工程产业的发展状况;
生物医学工程专业主要课程 主干课程:《高等数学》、《普通物理学》、《模拟电子技术》、《脉冲数字电子技术》、《医用传感器》、《数字信号处理》、《微机原理及应用》、《医学图像处理》、《医用仪器原理》、《医学影像仪器》、《检验分析仪器》。
以及《临床工程学》、《正常人体形态学》、《生物化学》、《生理学》、《诊断学》、《内科学》、《外科学》等。实践课程:电子工艺实习、认识实习、金工实习、生理学实验、电子技术综合实验、专业实践综合训练、生产实习、论文综合训练等。
生物医学工程专业就业方向 本专业学生毕业后可可以在医疗仪器企业的研发机构、生物医学工程及相关学科的科研单位、大型医院的设备中心、高等院校等地方工作,也可以做国家公务员。相关行业(如IT,仪器仪表等)。
从事行业:
毕业后主要在医疗设备、护理、制药等行业工作,大致如下:
1 医疗设备/器械;
2 医疗/护理/卫生;
3 制药/生物工程;
4 新能源;
5 电子技术/半导体/集成电路;
6 其他行业;
7 计算机软件;
8 仪器仪表/工业自动化。
从事岗位:
毕业后主要从事算法工程师、售后工程师、销售工程师等工作,大致如下:
1 算法工程师;
2 售后工程师;
3 销售工程师;
4 硬件工程师;
5 维修工程师;
6 注册专员;
7 技术支持工程师;
8 产品经理。
20世纪70年代,英特尔公司(Intel)的戈登・摩尔(Gordan Moore)预言:芯片上晶体管的数量将每隔18个月至两年就会翻一番。这即是电脑行业在幕后称之为的“摩尔定律”,这一定律至今依然在发挥着作用。但是,如果“摩尔定律”一直有效,那么小小芯片上的晶体管数量将继续呈指数级的增长。可以想像不久的将来芯片将承受怎样的负担,这就需要将整个系统集成在一个小小芯片上的SoC(System on Chip)技术。这个激动人心的技术将曾经占据整个房间的庞大的计算机变得如今只有小拇指的指甲那么大小。正如很多专家所言,自从以半导体和集成电路为基础的计算技术出现以来,片上系统(SoC)技术已经成为最重要的一项技术。
本书是为迎接新一代半导体技术来临的巨大的设计挑战而汇集的论文集,这些论文几乎涵盖了SoC技术的所有相关主题。具体为:1.为了使器件模型不断地降低成本,还必须满足其准确性,就需要扩展各种不同的新技术,ColinMcAndrew的论文就是面向二极管的模型,Matthias Bueher和Christian Enz的论文解决了MOS管的模型。2.解决过程参数的概率性偏差,这些偏差表现为电路的行为偏差,也就是在大规模生产当中被称为参数出现误差,Colin McAndrew的论文的另外一个贡献就是研究了在电路模拟当中的概率性偏差,这在计算效率和物理分析方面很重要,最终可能会决定设计是否可以生产。3.电路部件的设计复杂性,在新技术快速涌现的当代,对于每一种新技术都相应重新设计电路显然不现实,也为成本要求所不允许,Jose Franca的论文试图设计出将数据转换器、放大器和滤波器集成在一起,成为一个能够匹配很多应用的系统。4.随着芯片上晶体管数量的增加,单位面积里所聚集的晶体管数量将越来越多,密集的晶体管单位面积上的发热将越来越巨大,这就提出了当今非常热门的问题――低功耗,R.Leung的文章就涉及这个方面,试图解决高速NO缓冲器的低功耗问题。5.T.Yanagawa,S.Bampi和G.Wirth的文章很翔实和理性的预测了2010年的微电子技术对将来的微电子和集成电路半导体技术产生的影响。
本书适合学习和从事微电子和计算机专业的研究生和工程技术人员阅读,同时也适合相关专业读者参考。
丁丹,硕士生
(中国科学院计算技术研究所)
关键词:研究性教学;电子技术;创新能力
中图分类号:G647 文献标识码:A 文章编号:1007-0079(2014)33-0073-02
“电子技术”是一门理论性和实践性较强的非电类专业学科基础课程,包含模拟电子和数字电子两部分,既强调知识的综合性、实用性,又强调创新能力、综合分析和解决生产实践问题的能力,但是在教授“电子技术”课程的过程中,存在以下几个问题:
对于非电专业学生,模拟电子部分的非线性思维的建立需要一定时间,求解问题在工程上不需要像数学计算那样严密的精确。
对于数字电子,学生缺少对实用电路的综合认识,缺乏对能完成实际功能的数字电路的设计调试的能力。
为此结合模拟电子和数字电子两部的不同特点,分别开展了模拟电子和数字电子部分研究型教学的实践与探索工作。
一、研究型教学的总体思路
研究性教学的理念是在教学过程中不断引导学生进行研究性学习,让学生在掌握知识的同时培养学生的研究能力和创新能力。研究性教学的目的不仅是使学生掌握系统的科学知识,更重要的是使学生综合运用知识去发现、分析和解决问题,得到思维训练,学会知识的应用,学会研究与探索。
对于电子技术,开展研究型教学的总体思路是将科学研究的基本要素(提出问题、查阅文献、猜想与假设、方案设计、分析论证、科学思想和交流与合作等)结合课程核心的教学内容,包括基本概念、重要的分析方法和实际电路的仿真实现以及拓展环节以研究型独有的教学模式(论文研究、基于问题的学习、案例分析研究和实际电路仿真训练等)进行教学。通过研究性的探讨形式将课程内容内化构建到自身的认知结构中;使得学生除了掌握课程的核心框架和知识体系之外,还可以获得学习过程本身的价值,经历并体验开展科学研究的规律,同时达到提升各方面能力目标。[1,2]
研究型教学体系应十分强调学生的主体性地位。学生不仅是文化知识的被动接受者,而且是知识的积极探索者,师生共同参与知识的研究与传播,科学的发现与发展,共享探索的成果与经验。因此,设计的研究型教学体系应该寓学于研,在课堂教学中为学生创造探究式学习的机会,提供参与科研的条件,使学生在自主学习、研究活动中逐步建立基于教师指导下的探索研究的学习模式,训练基本研究能力,学会提出问题特别是有创见的问题。
在电子技术课程中进行了研究性教学的探索和实践中把分成三个阶段:准备阶段是教师提炼合适的研究型专题;学习阶段是使学生获取知识,训练思维和培养能力;第三阶段是实施阶段。
二、研究型教学的模式的准备
根据电子技术大规模集成技术发展现状,“电子技术”课程教学中理论性逐渐弱化,实践性不断增强,由此对现代电子技术课程教学模式提出了新要求[3]。
准备阶段是研究型教学模式的关键环节,要提出合适的研究探讨专题,并选择合适的教学模式,既能把要研究的课题突出,又能把培养学生的特定能力融入其中。
针对模拟电子部分,根据各章节掌握的内容重点可以提出以下专题:
(1)半导体器件:针对基于三极管输入、输出特性曲线,介绍线性元件与非线性元件、线性电路与非线性电路理论。
培养目标:通过查阅文献、分析讨论的形式使学生顺利地从线性思维过渡到非线性思维。并在研究性的学习中力图培养学生:发掘、梳理和分析有关信息资料的能力;提炼或提出有价值问题的能力。
(2)基本放大电路:以分压偏置式静态工作点稳定电路的数学解析与工程近似解为例进行计算复杂度对比。
培养目标:帮助学生建立工程思维,实际应用中,如果使用工程近似的方法,将快速获得近似解,扭转他们从精确、严谨到粗略、估算的思维习惯。
(3)集成运算放大器:通过实际运放到理想运放的对比,介绍从实际器件到理想器件简化问题的方法。
培养目标:通过查阅文献、分析讨论的形式使学生通过运放各个实际参数理想化的过程,培养学生从实际到理想的思维,简化问题的能力。
(4)放大电路中的反馈:通过Multisim仿真各种正反馈和负反馈放大电路的对比。
培养目标:不同仿真电路的对比分析,使学生探究放大电路中的反馈的实质,自己总结分析负反馈和正反馈具有的不同能力,对放大电路的不同的影响。
(5)直流稳压电源:直流稳压电源的历史发展与现状,可以结合日常实用的电器,例如目前手机电池的历史发展与现状的调查报告。
培养目标:通过查阅文献、分析讨论的形式使学生探究科技发展中发现问题解决问题再发现问题再解决问题的发展历程,培养发现问题解决问题的思维方式。
针对数字电子部分,融合组合逻辑电路和时序逻辑电路可以提出以下专题:
(1)元器件的市场调研,列如74LS00两输入与非门芯片的市场调研。
培养目标:可以让学生通过网络和市场上亲自购买芯片,培养学生在实践中探究器件的分类和挑选,内部结构和参数性能探究和好奇,提高学生极大的兴趣和自主动手能力。
(2)多个实用性数字电路设计,例如数字电子钟的设计,通过分析问题,发现问题,解决问题最终实现设计电路的完成。
培养目标:培养了学生的调查研究、查阅文献、分析论证、制定方案、设计或实验、分析总结等方面的综合能力;
以上各种专题的设置引导学生在掌握电子技术课程的知识体系的基础上融入自己独有特点,把学习过程中的变被动接受转变为主动探究性学习。
三、研究型教学的模式的学习
要想把以上的专题进行顺利,达到学生的培养目标,可以采用多种教学模式。
1.采用任务驱动模式教学过程
教学是知识获取建立在真实事件或者真实问题之上。具体的教学过程是由教师提出预先设计好的、发生在身边的真实问题,用一根主线将问题的解决过程以及课程的知识点融入其中,学生在教师的引导下、自主地探索中循序渐进地引出相关的知识,使学生置身在提出问题、思考问题和解决问题的动态过程中进行研究和学习[4]。
2.采用启发模式教学过程
在教学中注意充分发挥教师的引导作用和学生的主体作用,不采用传统的“灌输”式教学方法,而是采用教师启发、引导的方式,循序渐进地诱导、启发、鼓励学生对问题和现象进行思考、讨论,再由教师总结、答疑。对于一些容易混淆的概念,一些知识点在个案中的运用分析,都可以采用启发式的教学方法。既有利于提高学生学习的积极、主动性,又有利于培养学生分析、解决问题的能力。
3.采用讨论模式教学过程
在教学中,对于一些有争议的疑难问题、一些可能有所创新或具有独特见解的新课题等,都可以采取讨论式教学方法。讨论式教学形式,既可以是小组讨论、专题汇报、小组辩论、也可以通过小组讨论后派代表在全班演讲,并且作为平时成绩的一部分,以激发学生的积极性。讨论式教学法使学生变被动听课为主动学习,既有利于提高学生学习的积极性、主动性,又有利于学生分析问题、解决问题能力的提高和表达能力、团队合作能力的培养。
4.采用互动式教学法
教学中强调采用互动式教学,克服学生被动学习的局面。课堂上不仅仅是教师提问学生,同时鼓励学生向教师提问。一改往日教师满堂灌的传统授课方式,在讲课中通过提问问题,激发学生参与讨论和积极思考的主观能动性,形成教学互动,同时实现寓教于乐。
授课教师还要注意将最新的学术研究成果转化到教学中,培养学生的创新能力,这里的学术研究成果有两种:一是学术界的最新研究成果,二是课程教师的学术研究成果。讲授前者,能够使学生了解电子技术及相关领域的研究现状与前沿;后者则授以学生分析方法,把教学内容提升到研究性的程度。
四、研究型教学的模式的实施
实施方法。首先,教师更新教学内容,实施大课堂精讲,使学生获得本学科基本的理论知识。其次,按照自由结合或特长优势等原则,将人数众多的班级学生分为不同的小组,并从每个小组中抽取一位学生组成一个团队,以这些小组和团队为单位开展接下来既需要合作又相对独立的学习活动。接着,精心提供覆盖面广、难度适宜的科研项目,供各小组选择进行课程设计。然后,各小组成员进行文献搜集、方案制定、软件实现、模拟仿真、设计优化、研究总结、成果展示等工作,在充分发挥自己主观能动性、教师必要指导以及研究生团队的帮助下,自主完成项目设计。最后,从研究报告、多媒体演示、源程序及效果四个方面对各小组的项目设计进行综合评价。
通过实际的电路设计与仿真,也加强了学生的工程意识,培养了创新思维和设计能力,还让学生体会到理论与实际应用的联系与区别。有的学生做完一个题目还不过瘾,自己又加大难度要求多做题目;还有不少同学由课程设计题目中找到了科技创新点和完成科技创新的信心。近三年的本科生科技创新项目申请中我们课堂的学生申请非常踊跃;由课程设计延伸出的1组校级项目,5组院级项目均已顺利结题,现还有一组正在申请国家级项目支持。
五、总结
研究性教学模式本质上是以科学研究主导教学过程的教学方法,该方法能够通过科学研究的知识应用过程,让学生在科学探索中获得知识、提高专业技能,实现理论教学与实践检验并重的教学理念,达到高校高素质应用型人才培养的目的。“电子技术”课程中研究性教学模式的应用,能够有效提高该课程的教学效果,为电学类应用型人才培养奠定良好的专业基础。
参考文献:
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[3]史雪飞,李江昀,等.研究型教学在“模拟电子技术”中的应用[J].电气电子教学学报,2012,34(6):90-92.
[4]Pyrhonen J,Niemela M. Test results with the direct flux linkage control of synchronous motors[J].IEEE AES Systems Magazine,1998(4):23-27.
关键词:智能科学与技术;毕业生情况;北京科技大学
从2004年国内开始招生至今,全国已有不少高校设立了智能科学与技术专业。我校是较早设置该专业的院校,于2007年在信息工程学院设置其为第7个本科专业,并开始招生。2009年9月,学生进入相关专业课程的学习,第一届学生于2011年7月毕业。日前,该专业学生已经完成本科阶段的学习。
在专业开设过程中,我们完成的主要工作如下。
1) 调研国内外相关院校智能科学与相关专业的培养目标和培养方案。
2) 形成智能科学与技术学科的知识体系和能力要求。
3) 制定2010版智能科学与技术专业的教学大纲。
同时,在办学过程中,我们选择了脑科学与认知科学概论,人工智能基础,微机原理及应用、课程设计(微机原理),可视化程序设计、智能计算与应用四个课程组进行教学模式改革。
1首届毕业生知识结构
因为是首届学生,我校大多数课程安排参考了国内兄弟院校的课程设置,也参考了我校自动化专业的部分课程设置。学生的知识结构主要由5个方面组成[1],如图1所示。
1) 数理基础课程群:工科数学分析、高等代数、复变函数与积分变换、概率与数理统计、数学实验、大学物理、物理实验、应用力学基础、离散数学等。
2) 电工电子技术课程群:电路分析基础、电路实验技术、模拟电子技术、模拟电子技术实验、数字电子技术、数字电子技术实验等。
3) 机电技术基础课程群:工程制图基础、程序设计基础、信号处理、计算机网络、微机原理及应用、嵌入式系统、数据库技术及应用、面向对象程序设计、现代检测技术、电机控制技术、现代通讯技术、DSP处理器及应用、机械设计基础等。
4) 专业主干课程群:信息论与编码、控制工程基础、脑科学与认知科学概论、人工智能基础、机器人组成原理、计算智能基础、模式识别基础、虚拟现实技术、智能控制及其应用。
5) 实践创新课程群[2]:计算机应用实践、电子技术实习、MATLAB编程与工程应用、Linux系统与程序设计、自动控制系统设计与实现、微机原理课程设计、嵌入式系统设计与实现、专业(生产)实习、毕业设计(论文)等。
除了专业课程的学习,学生还参与了很多课外科技活动和竞赛,并取得了良好成绩,内容如下。
1)“基于Matlab的智能五子棋人机博弈系统”在北京科技大学第十一届“摇篮杯”课外学术作品竞赛中获三等奖。
2) 第八届校机器人队队员在第八届亚太机器人大赛国内选拔赛中获十六强。
3) 在全国大学生电子设计大赛中获成功参赛奖。
4) 在智能车校内赛中获二等奖。
5) 在北京市机械创新大赛中获三等奖。
6) 在北京市大学生电子设计大赛中获二等奖。
7) 在“飞思卡尔”智能车竞赛的校级赛中获三等奖。
8) 在校级机器人竞赛中获季军。
9) 在全国大学生节能减排大赛科技类中获三等奖。
10) 在北京科技大学计算机博弈锦标赛中获最佳程序设计奖。
11) 在北京科技大学“闪我风采”Flash大赛中获最佳细节奖。
在参加课外竞赛及各种活动之余,首届智能班还自组织了以小组为单位的指纹识别考勤计时系统编程比赛,历时一个月,比赛结束后评出了最优编程奖。然后返回给每个小组,再讨论再修改,最终确定了最优版,申请了国家软件著作权,于2010年5月份获得审批。此次比赛成果是全班学生辛苦劳动的果实,凝聚了24位学生的智慧和努力。图2展示了该系统的计算机软件著作权登记证书。
2首届毕业生毕业设计情况
2010年底,首届学生进入本科毕业设计环节。在大家的共同努力下,全部学生通过了本科毕业设计。毕业设计的题目如表1所示。
3首届毕业生去向
智能科学与技术专业首届24名学生是2009年9月进入大三学习专业课的。目前,我们统计的毕业生去向,专业第1名放弃了保研指标,选择出国留学,另外有4人保送本校读研究生。选择考研的学生还有12人,另外有3人选择出国留学,还有2人选择就业,如表2所示。
4经验和教训
我们对2007级智能科学与技术首届毕业生的总体情况还是比较满意,通过一系列教学改革,取得一定的成效,内容如下。
1) 人工智能基础。此课程为智能科学与技术专业的理论基础性课程,具有涉及的面比较广、内容较多、变化较快的特点。我们结合人工智能学科的发展,在保证课程完整性的同时,尽可能增加学科发展的前沿内容。
2) 微机原理及应用、课程设计(微机原理)。微机原理及其应用是一门实践性很强的课程,特点是计算机软硬件结合非常紧密,需要经过大量的实践环节学习。在充分分析本门课程特点的基础上,我们对该课程作了如下教学改革:自行研制开发了一套实验装置,开发了配套的实验项目,编写了相应的实验讲义。图3是我们使用的微机原理与单片机实验装置。
在教学方法上,教师让学生在学习已有实验项目的基础上,做一些由简单到复杂的新改动,直至最后设计出新的应用电路,并用相关器件实现。为了鼓励学生亲自动手制作电路板,教学团队花费近3 000元,购买了各种电子元器件和电路制作工具,包括单片机芯片、集成稳压电路芯片、各种传感器、小键盘、电阻电容、印刷电路板、万用表、电烙铁等,保证每位学生都能设计并制作完成一个单片机控制系统。在课堂管理方面,我们实行小班授课,每班不超过30人。学生都很遵守课堂纪律,几乎没有迟到早退现象,为该门课程的学习营造了良好的学习氛围。
3) 可视化程序设计。小班在实验机房上课,课程将讲解部分与上机练习结合起来,教师对每一个知识点进行讲解后,让学生立刻练习,提高学生的动手实践能力。通过教师的课堂讲解和学生的课堂练习,使学生达到融会贯通的程度。
4) 数据结构与算法分析。针对智能科学与技术专业对计算机软件能力要求高的特点,我们压缩了计算机专业的数据结构和算法分析两门课程的学时,保证学生应用能力的培养,并编写了相应教材。
5) 根据国内外高等教育的最新发展,我们对研究思路、内容、方法进行必要调整。英国、美国、马来西亚等国近几年开设了AI相关专业,并且多数与机器人结合。在2010版教学计划中,我们也将机器人作为学生学习过程中的实验平台和设计实现对象,为此探讨设立机器人组成原理课程[3],并在准备教材。我们还与南开大学、河北工业大学合作开发智能科学与技术专业的系列教材[4]。
另一方面,我们在办学过程中也感觉到一些问题,和南开大学[5]的问题较为类似。
1) 专业宣传方面的问题。
2) 没有形成统一的教学指导委员会,各学校还处于单兵作战阶段。
3) 学校的重视程度不够,经费投入有待加强。
4) 师资结构对其他学科的依赖程度较大,还未形成完整的师资队伍,多数教师来自其他专业。
5结语
通过两年的专业课学习,首届智能科学与技术专业的全体学生在各方面都取得了不错成绩。多门基于专业课程开设的课程设计不仅增强了学生的动手实
践能力,还加深了学生对专业知识的理解及掌握程度,很好地将理论学习与实践教学结合起来。特别是在毕业设计阶段,学生的论文题目都很有新意,充分体现出智能科学与技术专业的“智能”特点,而且学生在论文答辩环节全部顺利通过。首届毕业生中,出国和保研率达到54.17%,就业率达到45.83%,有很好的发展前景。通过研究首届毕业生情况,我们认为智能科学与技术专业是一个很有发展潜力的专业,能够将人工智能科学、计算机技术、智能控制等专业性较强的学术领域综合起来,培养出具有综合能力的优秀毕业生。
总结首届毕业生情况,我们将在随后的教学过程中进行如下改进:结合人工智能学科的发展,尽可能增加学科发展前沿的内容;针对学有余力的学生,布置学科前沿的自学内容;在教学中尝试以作业的形式安排实验内容[6]。同时,我们继续保持小班授课方式,营造出良好的学习氛围。在考核方面,结合平时、考试和答辩3种形式,来客观、公正地评定学生,促进学生的全面发展。通过总结已有的教学经验,吸取教训,发展优势,我们相信智能科学与技术专业一定会一步一步成为更加完备的、更有优势的、更具时代特征的新型专业。
参考文献:
[1] 刘冀伟,石志国,王志良. 北京科技大学智能科学与技术专业建设概况[J]. 现代大学教育,2010(6):1-4.
[2] 石志国,刘冀伟,王志良.“智能科学与技术”本科专业软件实践类课程建设探讨[J].计算机教育,2009(11):93-97.
[3] 石志国,刘冀伟,王志良,等. 机器人组成原理课程规划[J]. 计算机教育,2010(15):86-90.
[4] 杨鹏,张建勋,刘冀伟,等. 智能科学与技术专业课程体系和教材建设的思考[J]. 计算机教育,2010(19):11-18.
[5] 方勇纯. 智能科学与技术专业毕业生情况分析与专业建设[J]. 计算机教育,2010(19):51-54.
[6] 魏秋月. 关于智能科学与技术专业人才培养和学科建设的思考[J]. 教育理论与实践,2009,29(9):18-19.
The Situation of the Major in Intelligence Science and Technology
in University of Science and Technology Beijing
LIU Jiwei, SHI Zhiguo, WANG Zhiliang
(College of Information Engineering, University of Science and Technology Beijing, Beijing 100083, China)