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电子技术教学改革分析

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摘要:分析了课程改革的必要性和目标,详细说明了教学内容与教学模式两方面改革的原则与实践方法。在教学内容上重组和设计选题,增强综合性与多样性;在教学模式改革中采用导师制,引入网络和EDA辅助手段开展教学,增大学生的自主性,融入信息素养培养等。 

关键词:电子技术课程;教学改革;教学模式

1课程改革历程

作为一门历史悠久的专业基础课程,武汉工程大学的电子技术课程设计经历了多次改革的探索和实践。在教学时间上,课程计划时间起初为两周;之后为强化模拟电路部分,分为模拟电子技术课程设计和数字电子技术课程设计两门课程,各一周时间,分两学期开设;经历几年的实践,再次合并为电子技术课程设计一门课程,教学时间恢复为两周。在选题上,最初仅有少量以数字电子技术为主的项目;在分成两门单独的课程时,单个课题系统规模减小,分别对模拟电路和数字电路进行设计,同时增加选题数量;再次合并为两周的课程后,教学组重新论证、选择、组织、设计了一批模拟和数字电路综合的题目,并改革了教学模式和考核方法。经过两年多的实践验证,取得了良好的效果。

2教学内容改革

2.1设计题目改革的必要性

由于课程开设多年,连续使用相同的题目逐渐显现出明显的弊端[1]。重复的选题不容易引起学生的兴趣和积极性,而且往届设计课题的资料积累较多,容易出现抄袭现象,影响课程效果。此外,传统项目选题数量偏少,且往往一个题目仅偏重模电或者数电一门课程的知识,难以使学生从中得到更全面的训练。

2.2设计题目改革的基本原则和目标

(1)应保证设计题目的综合性,扩展知识覆盖面。由于课程设计是项目驱动,小组合作模式进行,每组学生只能选择一个课题来完成所有设计任务。因此,单个项目应具有一定的综合性,最好应包含数字电路部分和模拟电路部分,有利于学生通过一个课题锻炼两个领域的综合知识。经电子学教学组讨论,建议选题时主要强调电子技术基本知识和技能的训练,增加电子设计自动化(EDA)软件的要求,可以适当引入传感器等扩展内容,但不建议引入后续课程知识,如单片机、FPGA、虚拟仪器等独立完成项目的设计[2]。

(2)题目需难度适当,在设计任务书中既有功能要求,也有具体的技术指标要求,同时设计要求有一定的灵活性和扩展性。既可保证普通水平的学生可以在既定时间内通过努力达到基本要求,也能鼓励并给有余力的学生有发挥的空间。并鼓励学生充分发挥主观能动性和创新思维。

(3)应保证设计题目的多样性,并应紧密联系工程实践应用。如果学生可以有更丰富的可选题目,题目的趣味性和实用性更强,就更有利于激起学生的学习兴趣,积极投入设计工作。而且选择不同课题的同学在设计过程中通过相互交流,也可以学到更多知识。

2.3选题设计

在具体确定选题时,一方面增加新的课题,或者改编一DOI:10.16735/j.cnki.jet.2016.07.004些典型应用项目,另一方面,不需要舍弃有价值、有特色的传统题目,但是可以改编功能要求,增加新的模块或性能指标要求,以满足综合训练的需要或使实验项目更接近工程实际。例如,在传统选题中,对数字钟的功能要求明确,但对计时精度没有要求,很多设计资料中数字钟时基信号往往采用RC振荡电路或者555定时器构成的多谐振荡器来产生,其精度和稳定度是无法满足实际应用要求的。在新的课题任务书中,要求数字钟的计时误差必须小于每日1s,因此学生在考察设计方案时就必须主动思考,仔细辨别,分析确定如何选择更合适的电路单元来输出标准时基信号。在频率计课题中,除了传统的振荡、分频、计数、锁存模块设计,还提出对输入被测信号进行放大整形、自动转换量程和显示控制等功能要求[3]。在新增选题多位数码管动态扫描译码驱动电路中,在实现基本的扫描、译码、驱动等基本功能之外,要求学生给出设计方案,将控制模块中振荡电路部分为采用模拟电路模块来实现。此外还增加或改编设计了电子密码锁、电子拔河游戏机、可编程运算放大器、简易交通灯控制器、声光报警定时抢答器、双声道功率放大器、篮球竞赛24秒计时器等综合性选题。对某些规模较小的数字电路,将直流稳压电源作为一个辅助模块,加入到电路系统中。基本上每一个课题学生都必须结合数字和模拟电路知识,以实现一个完整系统的功能和技术指标。

3教学模式改革

3.1实施导师制和小组合作模式

传统的教学模式是每个班级的学生分成2-3人的小组,每组合作完成一个选题,每个班3-5个选题,指导老师按班级指导课程设计。改革后,在一个指导周期内每位指导老师仅负责2-3个项目,每位导师将不同班级的学生按照选题组织在一起。虽然项目仍以小组为单位完成,但可以统一安排设计进度,组织教学活动。对学生来说,这种模式可创造班级间和专业间的交流机会,碰撞出更多的思想火花,有利于推进设计进度,改善设计方案。对老师来说,无需提前准备和熟悉每个指导课题的所有材料,也不用在一个指导周期内经常在各个课题之间切换,既提高了教学率,也减轻了工作负担,使教师可能有精力对课题的设计方案做更全面的研究,与学生进行更深入探讨。

3.2 “粗化”指导方式,给学生更多自主性和锻炼机会

教师在介绍、布置设计任务时,仅说明功能、指标,以电路框图或模块结构介绍电路组成,提示可能的设计方案,规定时间进度,但不再给出具体参考电路,也不指定器件,由学生自主查阅相关资料,分析讨论设计方案,经指导老师审查后,再领取元件和器材,连接调试电路。如遇缺少的元器件,经老师同意后,学生可以自行到电子市场购买补充。

3.3借助网络,构建多方位、多层次课内外交流模式

在指导过程中,每位导师开设专用QQ群,将同课题大组同学组织在一个群中,形成一个几十人的学习小组。一方面方便导师把教学资料共享,在课外开展指导和答疑工作,一方面方便选择同一课题的同学,一起交流心得体会,构造互相帮助的平台。实践证明,这是一种非常积极有效的教学方式。既营造了积极向上的学习气氛,也使教学的时间、地点更加灵活,受到学生的一致欢迎。

3.4开放实验室资源,提供灵活自主学习环境

在特定时间段开放实验室资源,期间学生可以随时来实验室调试电路,并能得到实验室老师的指导。

3.5引入EDA辅助方法

在进行电路设计时,要求学生在EDA仿真软件中进行多组方案的性能比较,分析论证最佳及最可行方案。在电路检查调试时,建议学生比较仿真结果与实物电路测试数据,排查错误,改进设计。对软件类型给出建议,但不予限制,学生可自由选择Multisim、OrCAD、Proteus等常用EDA软件。

3.6融入信息素养培养

信息素养是信息意识、信息能力和信息道德的综合,反映了一个人的终身学习能力[4]。在电子技术课程设计的教学中,我们有意识地引导学生培养信息观念,在文献检索、方案论证、解决问题、撰写报告等工作中,注意提升自己搜寻、鉴别、利用、组织和有效创造、交流信息的能力。

3.7加强过程考查,考核方式多样化

为了在共用课题和小组合作模式下实施科学的、反映个体差异的评价,指导教师在考核时需要跟踪方案设计、电路仿真、连线和调试过程,了解小组成员的分工合作情况。在电路验收时进行一对一答辩,要求学生演示操作电路,回答课题相关问题。在课程设计报告撰写时要求必须独立完成,如果出现明显雷同则需退回重写,或者直接评定为不合格。总评成绩由6个部分构成:调查证、实践能力、分析解决问题能力、工作量和工作态度、质量、创新。

4结语

在教学改革的实践中,新的课题和新的教学模式提高了学生的积极性和学习深度,不少学生反映电子技术课程设计是进入大学以来最有意思、得到最多锻炼的一门课,教学效果得到明显提升。指导教师们也从课题的深入研究和交流中获益,对课程的进一步改革和发展有了更多的思路。

作者:陈柳 刘海英 郑宽磊 戴璐平 戴丽萍 单位:武汉工程大学 电气信息学院

参考文献:

[1]侯素芳,任艳频.电子技术课程设计内容改革的研究与实践[J].实验室研究与探索,2012(1):108-110.

[2]刘颖,侯建军,黄亮.“电子技术课程设计”精品课程建设与改革实践[J].电气电子教学学报,2008,30(2):3-4+7.

[3]熊俊俏,戴路平,陈柳,等.改进电子技术课程设计教学,培养学生综合能力与素质[C].长沙:教育部中南地区高等学校电子电气基础课教学研究会第二十四届学术年会会议论文集2014(8):61-73.

[4]陈柳,周伟.网络普及背景下高校学生信息素养培养研究[J].高等函授学报:自然科学版,2012(2):33-34+37.

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