郭立強(qiáng)

(淮陰師范學(xué)院 計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院， 江蘇 淮安 223300)

“電子技術(shù)基礎(chǔ)”課程教學(xué)改革探索

郭立強(qiáng)

(淮陰師范學(xué)院 計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院， 江蘇 淮安 223300)

本文針對(duì)“電子技術(shù)基礎(chǔ)”教學(xué)中所存在的問題，提出采用結(jié)構(gòu)化教學(xué)、視覺化教學(xué)和硬件實(shí)物教學(xué)相結(jié)合的方式來傳授知識(shí)，同時(shí)強(qiáng)化學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐能力并采用過程化的考核方式檢驗(yàn)學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。兩年的教學(xué)實(shí)踐表明學(xué)生在該教學(xué)方法下學(xué)習(xí)的積極主動(dòng)性更高，對(duì)知識(shí)點(diǎn)的把握更為系統(tǒng)深刻。

電子技術(shù)基礎(chǔ)；教學(xué)改革

0 引言

我校于2014年開始逐步開展了本科教學(xué)改革，學(xué)校的總體人才培養(yǎng)目標(biāo)要求逐步向應(yīng)用型本科人才培養(yǎng)方向進(jìn)行轉(zhuǎn)型。在這個(gè)背景下，我院對(duì)部分專業(yè)課進(jìn)行調(diào)整，大幅度縮減理論課的教學(xué)時(shí)數(shù)，增加應(yīng)用實(shí)踐型課程的比重。把傳統(tǒng)的“電路分析”和“模擬電子技術(shù)”這兩門課整合成“電子技術(shù)基礎(chǔ)”一門課來對(duì)學(xué)生進(jìn)行講授。此時(shí)，“電子技術(shù)基礎(chǔ)”這門課的教學(xué)面臨如下主要問題：

(1) 課時(shí)量被大幅度縮減，而學(xué)生需要在短時(shí)間內(nèi)掌握相當(dāng)于傳統(tǒng)兩門課的知識(shí)量，難度很大。

(2) 學(xué)生對(duì)傳統(tǒng)的授課方式興趣不大，學(xué)習(xí)的積極性、主動(dòng)性不高。

(3) 學(xué)生的學(xué)習(xí)積累比較薄弱，而這門課的學(xué)習(xí)需要學(xué)生提前掌握微積分、線性代數(shù)等相關(guān)基礎(chǔ)知識(shí)。學(xué)生對(duì)課程中理論推導(dǎo)的理解上存在困難。

為了解決“電子技術(shù)基礎(chǔ)”這門課在教學(xué)過程中所面臨的這些問題，提高學(xué)生對(duì)這門課的學(xué)習(xí)興趣，筆者對(duì)這門課的教學(xué)總體設(shè)計(jì)進(jìn)行嘗試性的改革。

1 教學(xué)要求和總體目標(biāo)

“電子技術(shù)基礎(chǔ)”作為我院計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)和物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課，按照學(xué)校關(guān)于應(yīng)用型本科人才培養(yǎng)要求，結(jié)合學(xué)生的實(shí)際情況，在教學(xué)總體目標(biāo)的制定上統(tǒng)籌考慮基礎(chǔ)理論的掌握和實(shí)踐能力的提升兩方面要求。通過課程學(xué)習(xí)學(xué)生能夠掌握電路、模擬電子技術(shù)的基礎(chǔ)理論和基本技能，具備分析和設(shè)計(jì)實(shí)際模擬電路的能力，培養(yǎng)其工程創(chuàng)新思維，在自己的專業(yè)領(lǐng)域靈活應(yīng)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際的工程問題。

2 教學(xué)內(nèi)容的選取

之前，我院將“電路分析”和“模擬電子技術(shù)”按照兩門獨(dú)立的課程來講授，所用教材分別是邱關(guān)源教授的《電路》和童詩白、華成英教授的《模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)》，并為學(xué)生推薦李瀚蓀教授的《電路分析基礎(chǔ)》和康華光教授的《電子技術(shù)基礎(chǔ)：模擬部分》作為參考書[1-4]。教改之后，我們把這兩門課的內(nèi)容進(jìn)行整合，以一門課的形式在一個(gè)學(xué)期完成教學(xué)任務(wù)，教學(xué)課時(shí)量也縮減為48課時(shí)(理論課為32課時(shí)，實(shí)驗(yàn)課為16課時(shí))。為了解決教學(xué)學(xué)時(shí)少而教學(xué)內(nèi)容成倍增加的問題，必須選擇合適的教材，同時(shí)，教學(xué)內(nèi)容也要進(jìn)行適當(dāng)?shù)娜∩?。我們所用的教材是李心廣教授的《電路與電子技術(shù)基礎(chǔ)》[5]。

整合之后的“電子技術(shù)基礎(chǔ)”課程，在教學(xué)內(nèi)容的選取上，既要保證電路和模擬電子技術(shù)這兩部分內(nèi)容的前后關(guān)聯(lián)性，在教學(xué)上做到融會(huì)貫通，又要考慮到為學(xué)生今后將要學(xué)習(xí)的“數(shù)字電子技術(shù)”和“單片機(jī)”等相關(guān)課程打下良好的基礎(chǔ)。

電路這部分內(nèi)容只講解電路分析的基礎(chǔ)理論與方法：電子電路的基本概念、常用電子元件、基爾霍夫定律；電阻電路一般分析方法(支路電流法、網(wǎng)孔電流法和節(jié)點(diǎn)電壓法)；電路分析基本定理(疊加定理、置換定理、戴維南和諾頓定理)。而動(dòng)態(tài)電路和正弦穩(wěn)態(tài)電路分析方法這部分內(nèi)容作為課外閱讀，由學(xué)生通過自學(xué)來完成。電路部分內(nèi)容的理論和實(shí)驗(yàn)教學(xué)課時(shí)數(shù)分別為12和4課時(shí)。

模擬電子技術(shù)部分的核心內(nèi)容是放大電路，因此，相關(guān)課程安排主要圍繞放大電路展開，主要講解：半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識(shí)、二極管和三極管的基本原理；三極管基本放大電路及其分析、多級(jí)放大電路、負(fù)反饋放大電路、功率放大電路；集成運(yùn)算放大器基礎(chǔ)以及直流穩(wěn)壓電源。這部分內(nèi)容的理論和實(shí)驗(yàn)教學(xué)課時(shí)數(shù)分別為20和12課時(shí)。

3 教學(xué)方法的改革

為了保證在有限的課時(shí)條件下把“電子技術(shù)基礎(chǔ)”的核心內(nèi)容呈現(xiàn)給學(xué)生，吸引學(xué)生的注意力，筆者在教學(xué)上進(jìn)行了如下設(shè)計(jì)。

(1) 結(jié)構(gòu)化教學(xué)。首先給出“電子技術(shù)基礎(chǔ)”這門課的知識(shí)結(jié)構(gòu)框圖，包括這門課的整體結(jié)構(gòu)框圖以及這門課與后續(xù)要學(xué)習(xí)的“數(shù)字電子技術(shù)”課程的關(guān)系。在學(xué)習(xí)每一章內(nèi)容時(shí)也會(huì)給出本章的知識(shí)結(jié)構(gòu)圖。通過框圖把課程教學(xué)內(nèi)容、工具及方法展示給學(xué)生，讓學(xué)生對(duì)教學(xué)內(nèi)容及重、難點(diǎn)有一個(gè)整體認(rèn)識(shí)，引導(dǎo)學(xué)生建立合理的知識(shí)結(jié)構(gòu)體系。結(jié)合知識(shí)結(jié)構(gòu)框圖，學(xué)生可根據(jù)實(shí)際需要來對(duì)自己感興趣以及課堂上沒有講的內(nèi)容進(jìn)行有針對(duì)性的自學(xué)，這么做可以一定程度上減輕由于課時(shí)量少而帶來的諸多問題。

(2) 視覺化教學(xué)。除了傳統(tǒng)的多媒體課件和板書外，在教學(xué)環(huán)節(jié)中引入大量的現(xiàn)場(chǎng)演示環(huán)節(jié)，增強(qiáng)視覺化教學(xué)。對(duì)于一些經(jīng)典電路，利用Multisim軟件非常豐富的虛擬儀表對(duì)其進(jìn)行仿真，使學(xué)生對(duì)相關(guān)知識(shí)點(diǎn)有個(gè)直觀的認(rèn)識(shí)。同時(shí)，利用這種現(xiàn)場(chǎng)演示的視覺化教學(xué)方法，可以對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行深層次的分析，有助于歸納、提煉教學(xué)內(nèi)容，使學(xué)生更容易理解相關(guān)知識(shí)點(diǎn)。此外，對(duì)于需要一些數(shù)學(xué)知識(shí)進(jìn)行推理的教學(xué)內(nèi)容，可以采用仿真的模式來替代，避免了復(fù)雜的數(shù)學(xué)推理，使課堂教學(xué)更有趣味性，學(xué)生記憶更深刻。

(3) 硬件實(shí)物教學(xué)。作為一門電子學(xué)的基礎(chǔ)課，最忌諱拋開硬件來直接將一些理論知識(shí)灌輸給學(xué)生。為了貫徹應(yīng)用型本科人才培養(yǎng)的要求，使學(xué)生具備一定的動(dòng)手實(shí)踐能力。每堂課都會(huì)給學(xué)生展示一些硬件實(shí)物，包括基本的電子元器件和與教學(xué)內(nèi)容相關(guān)的趣味電子制作。以下幾幅圖是筆者制作的用于課堂教學(xué)的一些硬件電路，這是其中的幾塊電路板。

圖1是在課堂教學(xué)中講解基本元器件時(shí)展示給學(xué)生的常用元器件。這么做可以讓學(xué)生對(duì)基本元件有個(gè)直觀的印象，有助于了解相關(guān)元器件的封裝形式、元器件的數(shù)據(jù)參數(shù)。圖2是驗(yàn)證疊加定理的硬件實(shí)驗(yàn)電路，圖中的數(shù)字電壓表顯示的是220 Ω電阻兩端電壓。取下跳線帽接入電流表，可測(cè)量電流。圖3是驗(yàn)證穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓原理的實(shí)驗(yàn)板，圖中左側(cè)是一個(gè)輸出電壓可調(diào)的開關(guān)電源，來驗(yàn)證電路兩端電壓變化時(shí)穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓效果；右側(cè)的幾組單刀多擲開關(guān)可以把六個(gè)不同阻值的電阻接到穩(wěn)壓管兩端，來模擬負(fù)載變化時(shí)的穩(wěn)壓效果。圖4是在講解晶體管放大電路時(shí)演示給學(xué)生的硬件電路，一個(gè)電路是音樂門鈴，另一個(gè)電路是簡(jiǎn)易電平指示電路，來感應(yīng)聲音大小。

圖1 常用電子元器件展示板

圖2 驗(yàn)證疊加定理的實(shí)驗(yàn)板

圖3 穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓實(shí)驗(yàn)板

圖4 晶體管放大電路趣味制作

課堂教學(xué)上，通過引入與本節(jié)課教學(xué)內(nèi)容相關(guān)的趣味電子制作作為切入點(diǎn)，課前預(yù)先讓學(xué)生接觸實(shí)際的硬件電路，引起學(xué)生的興趣，在學(xué)生注意力最集中的“課初三分鐘”設(shè)置相應(yīng)的問題情境，把學(xué)生的注意力快速引導(dǎo)到課堂教學(xué)上來，使學(xué)生對(duì)本堂課所要學(xué)習(xí)的知識(shí)產(chǎn)生深厚的興趣，將學(xué)習(xí)變成一種自我需要。以穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓原理的教學(xué)為例，給學(xué)生演示圖3中的電路板，介紹整個(gè)硬件電路的構(gòu)成，首先演示輸入電壓升高或降低時(shí)穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓效果，然后通過右側(cè)的單刀多擲開關(guān)改變負(fù)載的阻值來驗(yàn)證負(fù)載變化時(shí)的穩(wěn)壓效果。當(dāng)把1.5 Ω、4.7 Ω、22 Ω電阻分別作為負(fù)載時(shí)，穩(wěn)壓管不具備穩(wěn)壓效果，當(dāng)接入1.5 Ω電阻時(shí)，電壓表示數(shù)僅為0.04V。根據(jù)這一現(xiàn)象設(shè)置問題情景：是否電路存在問題？此時(shí)穩(wěn)壓二極管為什么不具備穩(wěn)壓效果？通過問題的解決總結(jié)利用穩(wěn)壓二極管進(jìn)行穩(wěn)壓的優(yōu)缺點(diǎn)，指出穩(wěn)壓管無法實(shí)現(xiàn)大電流輸出條件下的穩(wěn)壓，這是并聯(lián)穩(wěn)壓電路的缺點(diǎn)，為了克服這個(gè)缺點(diǎn)，可以采用串聯(lián)穩(wěn)壓電路，為后續(xù)直流穩(wěn)壓電源這一章內(nèi)容的學(xué)習(xí)做了鋪墊。

(4) 實(shí)踐教學(xué)。在實(shí)驗(yàn)課的教學(xué)上，重點(diǎn)突出學(xué)生對(duì)已學(xué)知識(shí)的實(shí)踐領(lǐng)悟能力。具體方案如下：

對(duì)于驗(yàn)證性的實(shí)驗(yàn)，如戴維南定理的驗(yàn)證、三極管電流分配關(guān)系等，全部由學(xué)生課下來完成并遞交實(shí)驗(yàn)報(bào)告。

實(shí)驗(yàn)課主要帶領(lǐng)學(xué)生進(jìn)行一些趣味性、實(shí)踐探索性的實(shí)驗(yàn)。例如，進(jìn)行晶體管放大電路的教學(xué)時(shí)，讓學(xué)生實(shí)現(xiàn)一個(gè)助聽器的設(shè)計(jì)。首先要求學(xué)生搭建一個(gè)基本的放大電路，并進(jìn)行相應(yīng)的理論計(jì)算及分析。接下來，為了穩(wěn)定Q點(diǎn)，需要為電路引入負(fù)反饋。之后，指出電路所存在的缺點(diǎn)，即單管放大電路放大輸出的信號(hào)仍然微弱。然后引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行多級(jí)放大電路的設(shè)計(jì)。為了使末級(jí)輸出端有足夠的功率輸出，還需引入功率放大電路。通過這種任務(wù)層層分解，逐步引導(dǎo)學(xué)生完成一個(gè)完整電路的設(shè)計(jì)工作，同時(shí)能夠?qū)滩闹械闹R(shí)點(diǎn)有一個(gè)全面系統(tǒng)的把握。

實(shí)驗(yàn)課中的設(shè)計(jì)任務(wù)采取學(xué)生分組合作的形式完成，當(dāng)設(shè)計(jì)任務(wù)完成后每組選一名代表對(duì)本組設(shè)計(jì)進(jìn)行介紹及總結(jié)。這樣既鍛煉了學(xué)生的表達(dá)能力，又培養(yǎng)了學(xué)生互動(dòng)協(xié)作精神。

4 考核方式的改革

傳統(tǒng)的考核方式比較單一，由平時(shí)成績(jī)和期末閉卷考試成績(jī)構(gòu)成。這種考核方式的弊端就是學(xué)生對(duì)課程學(xué)習(xí)過程重視不夠，在期末時(shí)采取突擊復(fù)習(xí)的被動(dòng)方式來應(yīng)對(duì)考核。對(duì)于“電子技術(shù)基礎(chǔ)”這門課而言，其知識(shí)點(diǎn)多、覆蓋面廣，學(xué)生復(fù)習(xí)困難，若是單靠期末一張?jiān)嚲磉M(jìn)行考核，不利于學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握?？己酥皇且环N手段，最終目的是通過考核使學(xué)生掌握知識(shí)。因此，我們改用過程化考核方法。

過程化考核的具體方案是：取消期末閉卷考試，把期末考試的比重分散到整個(gè)學(xué)期考核的各個(gè)環(huán)節(jié)。其中，平時(shí)成績(jī)占總評(píng)成績(jī)的10%，主要考核學(xué)生的出勤及課堂表現(xiàn)情況；平時(shí)作業(yè)占30%，批改三次作業(yè)，每次滿分10分，批改后直接公布分?jǐn)?shù)；實(shí)驗(yàn)作業(yè)成績(jī)占總成績(jī)的60%。

這里，平時(shí)作業(yè)主要以讀書筆記的形式布置給學(xué)生。在每堂課結(jié)束后，把下一節(jié)課將要講的知識(shí)點(diǎn)告訴學(xué)生，讓學(xué)生圍繞知識(shí)點(diǎn)做讀書筆記。平時(shí)作業(yè)的批改采取抽查的方式，整個(gè)學(xué)期每位學(xué)生被抽查三次。要求學(xué)生每節(jié)課都帶作業(yè)本，根據(jù)情況隨機(jī)抽查學(xué)生的讀書筆記完成情況并酌情給分。

實(shí)驗(yàn)作業(yè)部分：包括實(shí)驗(yàn)報(bào)告和焊接超外差式中波收音機(jī)兩部分。實(shí)驗(yàn)報(bào)告占30分，利用Multisim軟件來設(shè)計(jì)相應(yīng)的電路，撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告，根據(jù)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)情況來進(jìn)行打分。在學(xué)期期末，簡(jiǎn)單講解超外差式中波收音機(jī)的基本原理后，帶領(lǐng)學(xué)生完成收音機(jī)的焊接，占30分。這里要求學(xué)生掌握基本電子元件的測(cè)量，能夠正確使用電烙鐵進(jìn)行電路焊接，收音機(jī)的安裝調(diào)試符合規(guī)范、能收聽到電臺(tái)。

這種考核方式使學(xué)生在整個(gè)學(xué)期各個(gè)階段對(duì)自己所獲得的成績(jī)有個(gè)直觀的把握。該方式一方面能夠調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極主動(dòng)性、能夠避免期末復(fù)習(xí)考試給學(xué)生帶來的額外負(fù)擔(dān)，使他們能夠把注意力集中在課堂上；同時(shí)，在教學(xué)的各個(gè)階段教師可以有機(jī)會(huì)對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)行督促和總結(jié)。

5 結(jié)語

本文從“電子技術(shù)基礎(chǔ)”教學(xué)過程中所遇到的問題入手，在教學(xué)方法和考核方法進(jìn)行了相應(yīng)的改革。通過兩年的教學(xué)實(shí)踐，課改后學(xué)生的學(xué)習(xí)積極主動(dòng)性更高，對(duì)知識(shí)點(diǎn)的把握更為系統(tǒng)深刻，提高了學(xué)生的實(shí)踐能力，學(xué)生普遍對(duì)教學(xué)持滿意態(tài)度。

[1] 邱關(guān)源, 羅先覺主編. 電路(第五版)[M]. 北京: 高等教育出版社, 2006年5月

[2] 童詩白, 華成英. 模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)(第四版)[M]. 北京: 高等教育出版社, 2006年5月

[3] 于歆杰, 朱桂萍, 陸文娟. 電路原理[M]. 北京: 清華大學(xué)出版社, 2007年3 月

[4] 康華光，陳大欽. 電子技術(shù)基礎(chǔ)：模擬部分(第六版)[M]. 北京: 高等教育出版社, 2013年12月

[5] 李心廣, 王金礦, 張晶. 電路與電子技術(shù)基礎(chǔ)(第二版) [M]. 北京:機(jī)械工業(yè)出版社, 2012年8月

Study on Teaching Reform of Electronics Technology Fundamentals Course

GUO Li-qiang

(SchoolofcomputerScienceandTechnology,HuaiyinNormalUniversity,Huai'an223300,China)

Aiming at the problem occurred in the teaching of electronics technology fundamentals course, this paper proposes a novel teaching model which is the combination of structured, visualized and hardware based teaching methods. Meanwhile, we reinforce the practical teaching and adopt procedurization assessment to evaluate the learning effect. The two years practical experiences indicate that the proposed teaching method can enhance the students' enthusiasm and initiative, and can grasp the knowledge more systematic and profound.

electronics technology fundamentals; teaching reform

2016-05-04;

2016-06- 07 基金項(xiàng)目：江蘇省高校“青藍(lán)工程”項(xiàng)目資助。

郭立強(qiáng)(1982- )，男，博士，講師，主要從事電子技術(shù)基礎(chǔ)、圖像處理與模式識(shí)別方面的教學(xué)科研工作，E-mail：guolq@hytc.edu.cn

TN710-4

A

1008-0686(2017)02-0070-04