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        計(jì)算機(jī)專業(yè)“模擬電子技術(shù)”課程混合式教學(xué)模式的探索

        2021-12-17 02:20:15任波趙利國(guó)豆夢(mèng)如劉丹
        電腦知識(shí)與技術(shù) 2021年33期
        關(guān)鍵詞:模擬電子技術(shù)線上線下混合式教學(xué)

        任波 趙利國(guó) 豆夢(mèng)如 劉丹

        摘要:“模擬電子技術(shù)”是高校計(jì)算機(jī)專業(yè)本科學(xué)生必修的一門學(xué)科專業(yè)基礎(chǔ)課程,內(nèi)容比較抽象,學(xué)生普遍感到難學(xué)。該文針對(duì)課程教學(xué)中存在的問題,通過對(duì)混合式教學(xué)模式的探索,以提高學(xué)生對(duì)課程學(xué)習(xí)的興趣,打造優(yōu)質(zhì)的學(xué)習(xí)氛圍,注重學(xué)習(xí)的主動(dòng)性,達(dá)到本課程的培養(yǎng)目標(biāo)。

        關(guān)鍵詞:模擬電子技術(shù);混合式教學(xué);線上線下

        中圖分類號(hào):G642? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A

        文章編號(hào):1009-3044(2021)33-0204-02

        開放科學(xué)(資源服務(wù))標(biāo)識(shí)碼(OSID):

        “模擬電子技術(shù)”是高校計(jì)算機(jī)專業(yè)本科學(xué)生必修的一門學(xué)科專業(yè)基礎(chǔ)課程。在我校計(jì)算機(jī)與信息工程學(xué)院不同專業(yè)有不同的課程設(shè)置,在計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)中與電路結(jié)合為“電路與模擬電子技術(shù)”,在物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)與電路和數(shù)字電子技術(shù)結(jié)合為“電工電子技術(shù)”,在通信工程專業(yè)單獨(dú)設(shè)置。大綱中該課程不僅要求學(xué)生掌握模擬電子系統(tǒng)的基本原理和方法,而且要求學(xué)生具備實(shí)際模擬電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)和運(yùn)行維護(hù)的能力,對(duì)學(xué)生的要求非常高,而教師也感到難教,采用單一的課堂教授手段已經(jīng)不能滿足現(xiàn)狀。

        1 模擬電子技術(shù)課程現(xiàn)狀

        模擬電子技術(shù)課程一般是在學(xué)生學(xué)過電路課程后學(xué)習(xí)的,學(xué)生在學(xué)習(xí)電路時(shí),由于有之前學(xué)過的歐姆定律及其簡(jiǎn)單應(yīng)用的知識(shí),且身邊也有較多的電路例子提供給學(xué)生,學(xué)生相對(duì)感覺比較直觀。而模擬電子技術(shù)課程知識(shí)點(diǎn)瑣碎,所研究的半導(dǎo)體電路又是學(xué)生從來沒有接觸過的。更重要的是,模擬電子技術(shù)的電路多與現(xiàn)實(shí)相結(jié)合,所使用的分析計(jì)算方法也較學(xué)生之前所積累的研究問題的方法所不同,學(xué)生很容易產(chǎn)生迷惑,繼而失去學(xué)習(xí)動(dòng)力,甚至最后放棄的情況。課堂教學(xué)多采用多媒體技術(shù)相結(jié)合,教師進(jìn)行板書的時(shí)間越來越少,學(xué)生幾乎沒有思考和記憶的時(shí)間,學(xué)習(xí)變得越來越枯燥。

        在實(shí)驗(yàn)教學(xué)上,學(xué)生從認(rèn)識(shí)上就比較輕視,計(jì)算機(jī)專業(yè)的學(xué)生多數(shù)認(rèn)為今后主要是與程序軟件打交道,輕視對(duì)硬件知識(shí)的學(xué)習(xí),對(duì)硬件學(xué)習(xí)有抵觸心理,認(rèn)為沒有用處,在實(shí)驗(yàn)過程中,每個(gè)小組基本只有一人在做,其他人只是在看。即便去做,也只是在模仿老師的實(shí)驗(yàn)過程,沒有主動(dòng)進(jìn)行思考,只注重實(shí)驗(yàn)結(jié)果,不重視實(shí)驗(yàn)過程和原理,且由于實(shí)驗(yàn)設(shè)備老化,實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)也有不準(zhǔn)確情況,學(xué)生更加加深了所學(xué)內(nèi)容比較陳舊,使得實(shí)驗(yàn)教學(xué)無法達(dá)到預(yù)期效果。根據(jù)當(dāng)前的教學(xué)現(xiàn)狀,提出通過對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行改革,并采用混合式教學(xué)模式,在教學(xué)實(shí)踐中提高了該課程的教學(xué)效果。

        2 教學(xué)內(nèi)容的改革

        模擬電子技術(shù)課程內(nèi)容較多,以童詩白、華成英所著《模擬電子技術(shù)》為例,共分十章。其知識(shí)結(jié)構(gòu)可歸納為半導(dǎo)體技術(shù),放大電路分析,集成運(yùn)放應(yīng)用,信號(hào)的處理和直流電源的功能五部分。每部分之間互相銜接,而初學(xué)者很難把握到其相互聯(lián)系,知識(shí)點(diǎn)瑣碎。

        從對(duì)半導(dǎo)體的認(rèn)識(shí),到放大電路的分析,再到集成電路的應(yīng)用,課程內(nèi)容形成了一套連貫的體系。學(xué)生在一開始接觸半導(dǎo)體器件內(nèi)部載流子的分析,就產(chǎn)生了對(duì)半導(dǎo)體知識(shí)的排斥,而對(duì)之后所學(xué)的針對(duì)放大電路的分析采用的“估算法”,更是顛覆了一直以來精確計(jì)算結(jié)果的基本常識(shí),再往后學(xué)生接觸到的各種越來越復(fù)雜的實(shí)際電路,使得學(xué)習(xí)難度進(jìn)一步加大。

        課程教學(xué)應(yīng)以應(yīng)用為中心,減少對(duì)半導(dǎo)體器件內(nèi)部粒子的運(yùn)動(dòng)特征的學(xué)習(xí)。對(duì)放大電路的分析是模擬電路學(xué)習(xí)的基礎(chǔ),應(yīng)詳細(xì)講述。通過對(duì)放大電路建立交、直流通路,并在此基礎(chǔ)上分別采用不同的分析方法,建立了一套對(duì)模擬電路研究的標(biāo)準(zhǔn)。以這種標(biāo)準(zhǔn),在之后的分壓式偏置電路采用了同樣的分析方法。要讓學(xué)生知道,為什么選取了這一系列的電路作為學(xué)習(xí)內(nèi)容,以及是怎么從放大電路轉(zhuǎn)入集成運(yùn)算電路的,使學(xué)生能夠從工程的角度進(jìn)行思考和處理問題。理解在處理現(xiàn)實(shí)電路的定性分析和定量分析,定性分析較為枯燥,但卻是一切分析的前提和基礎(chǔ),對(duì)定量分析中無法精確問題的研究方法,這點(diǎn)在集成電路中也有相關(guān)實(shí)例,可作為重點(diǎn)講解。信號(hào)的處理和直流電源部分是與現(xiàn)實(shí)電路緊密相關(guān)的知識(shí),但內(nèi)容過多,以目前常用的64學(xué)時(shí)無法全部講授,應(yīng)選擇應(yīng)用性較強(qiáng),較典型的電路,如電壓比較器、整流、濾波電路等,根據(jù)計(jì)算機(jī)專業(yè)特色進(jìn)行取舍,注重分析方法的建立,減少對(duì)類似電路的重復(fù)分析;注重在弱電設(shè)計(jì)中常用電路的學(xué)習(xí),減少強(qiáng)電作用的電路分析。

        3 混合式教學(xué)模式的探索

        目前的課堂改革通常是通過線上線下進(jìn)行全方位立體式教學(xué),學(xué)生通過課前的視頻學(xué)習(xí),對(duì)將要學(xué)到的知識(shí)有一個(gè)初步自學(xué)的過程,然后帶著問題進(jìn)行課堂學(xué)習(xí)。這種效果初衷是好的,但是受限于學(xué)生課下時(shí)間不足,加上部分學(xué)生自學(xué)能力不足,很容易產(chǎn)生挫敗感,進(jìn)而對(duì)課堂的學(xué)習(xí)失去興趣。因此僅僅借助在線視頻和線下課堂進(jìn)行學(xué)習(xí)是不夠的,應(yīng)該使用更多的教學(xué)手段提高學(xué)生線下學(xué)習(xí)的興趣。充分發(fā)揮混合式教學(xué)模式一步步提高學(xué)生主動(dòng)自學(xué)的能力和學(xué)習(xí)的積極性。

        3.1 線上視頻預(yù)習(xí)

        不能否認(rèn),隨著各種網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)的建立,在線學(xué)習(xí)已經(jīng)成為學(xué)生自學(xué)的主要途徑,而大量的線上視頻也提供給學(xué)生自學(xué)的眾多選擇。尤其在“互聯(lián)網(wǎng)+”時(shí)代的背景下,信息技術(shù)與教育教學(xué)逐漸融合,學(xué)生在網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)學(xué)習(xí)概念性知識(shí)或操作方法,還可以完成老師布置的各類任務(wù)。

        但目前較多是通過任課教師自己建立的教學(xué)平臺(tái)進(jìn)行學(xué)習(xí),內(nèi)容與上課所教重復(fù),學(xué)生積極性不高。因此,可以不必刻意指定學(xué)生在線學(xué)習(xí)平臺(tái)的選擇,采用多種教學(xué)平臺(tái)的授課內(nèi)容進(jìn)行學(xué)習(xí),更加有利于學(xué)生之間的討論,只要是和當(dāng)前所學(xué)習(xí)的內(nèi)容相關(guān),都應(yīng)視為課前的預(yù)習(xí)。針對(duì)線上視頻的選擇,任課教師應(yīng)給出建議,并安排每次視頻的知識(shí)點(diǎn),讓學(xué)生能夠?qū)λ鶎W(xué)內(nèi)容以知識(shí)點(diǎn)的形式進(jìn)行學(xué)習(xí),既節(jié)省了預(yù)習(xí)的時(shí)間,也能使學(xué)生對(duì)所學(xué)有一個(gè)提綱式的架構(gòu)。教師自己建立的共享課程除必要視頻外,要更多提供知識(shí)點(diǎn)的相關(guān)資料,作業(yè),實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)以及單元自測(cè)試卷,并采用公開打卡積分,設(shè)立排行榜,對(duì)積分排行較高的學(xué)生可以在平時(shí)分中加分。逐漸營(yíng)造一種競(jìng)爭(zhēng)學(xué)習(xí)的良好環(huán)境,提高學(xué)習(xí)風(fēng)氣。

        3.2 課堂學(xué)術(shù)交流

        在課堂教學(xué)中可以引入學(xué)術(shù)交流環(huán)節(jié),讓學(xué)生與老師,學(xué)生與學(xué)生之間進(jìn)行視頻學(xué)習(xí)內(nèi)容的討論。教師根據(jù)教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)問題,如:模擬電路都有從哪些方面進(jìn)行抗干擾的,學(xué)生之間根據(jù)線上視頻和線下課堂學(xué)習(xí)都可以學(xué)到相關(guān)內(nèi)容,互相討論可以喚起之前學(xué)過的記憶,一方面可以促進(jìn)學(xué)生進(jìn)行線上視頻學(xué)習(xí)的動(dòng)力,另一方面也可以使學(xué)生在線下學(xué)習(xí)時(shí)學(xué)生之間進(jìn)行學(xué)習(xí)。在討論過程中,教師的角色為組織者和引導(dǎo)者,盡量不干預(yù)學(xué)生的討論話題,使學(xué)生能夠從被動(dòng)學(xué)習(xí)的壓力中解放。

        課堂的學(xué)術(shù)討論能夠給學(xué)生帶來良好學(xué)習(xí)習(xí)慣,也是鍛煉學(xué)生今后不斷學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)。討論內(nèi)容雖然由教師指定,但也允許學(xué)生自由發(fā)揮,進(jìn)行頭腦風(fēng)暴,只要和模擬電子技術(shù)相關(guān)皆可??梢蕴岣邔W(xué)生之間的交流,有利于獲得多方面的知識(shí)。討論地點(diǎn)盡量不安排在教室,陌生的環(huán)境能夠使學(xué)生對(duì)所討論的內(nèi)容更加專注,也能使學(xué)生站在實(shí)踐的角度看待問題,而不是以在校的學(xué)生角色。每次討論要安排有記錄員,對(duì)所討論內(nèi)容進(jìn)行記錄,并在討論之后進(jìn)行總結(jié),使學(xué)生能更加清楚討論的效果,之后反饋給教師,教師對(duì)討論成果進(jìn)行評(píng)定。良好的課堂討論的設(shè)計(jì)不但能有效提高學(xué)習(xí)氣氛,也能避免學(xué)生的線上學(xué)習(xí)流于應(yīng)付。

        3.3 任務(wù)驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)

        任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)法是將教學(xué)內(nèi)容設(shè)置成一個(gè)或多個(gè)具體任務(wù),將知識(shí)點(diǎn)隱含在任務(wù)之中,同時(shí)幫助學(xué)生建立學(xué)習(xí)共同體,使之通過自主學(xué)習(xí)探究、掌握知識(shí),繼而實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)的教學(xué)方法。任務(wù)驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)關(guān)鍵是任務(wù)的選擇,既要能與當(dāng)前所學(xué)知識(shí)緊密聯(lián)系,又能在實(shí)際應(yīng)用中體現(xiàn),對(duì)教師有一定要求。學(xué)生在學(xué)習(xí)時(shí)經(jīng)常出現(xiàn)越往后學(xué)越不明白所學(xué)的知識(shí)有什么用,使用任務(wù)驅(qū)動(dòng)可以使學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)有整體上的認(rèn)識(shí),清楚知識(shí)點(diǎn)之間的內(nèi)在聯(lián)系,減少瑣碎知識(shí)的學(xué)習(xí),提高學(xué)習(xí)效率。

        模擬電子技術(shù)課程是一門是現(xiàn)實(shí)緊密相連的學(xué)科,所學(xué)的眾多電路模型都是在現(xiàn)實(shí)中存在的電路,學(xué)生一直以來所學(xué)知識(shí)過于理論,養(yǎng)成了元器件和電路“理想化”的思維,而本課程從基本放大電路開始,為了減少干擾,以及使放大效果更加優(yōu)良,電路一步步進(jìn)行了改進(jìn),這些對(duì)學(xué)生來說都比較抽象,學(xué)生最后不得不死記硬背,對(duì)每一個(gè)電路的學(xué)習(xí)變成了背公式,無形加大了學(xué)習(xí)的難度。對(duì)待這個(gè)問題,采用任務(wù)驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì),可以讓學(xué)生站在設(shè)計(jì)者的角度看待放大這一問題,而不僅僅是去被動(dòng)分析,比如在進(jìn)行差動(dòng)放大電路的學(xué)習(xí)時(shí),在講到如何把溫度對(duì)電路的影響降到最小,學(xué)生紛紛根據(jù)所學(xué)知識(shí)進(jìn)行了設(shè)計(jì),在最后得知科學(xué)家是通過使用對(duì)稱電路把溫度進(jìn)行相互抵消時(shí),無不俯首稱贊,在之后的對(duì)差動(dòng)放大電路的分析學(xué)習(xí)中產(chǎn)生了濃厚的興趣。

        3.4 課內(nèi)外實(shí)踐

        理論教學(xué)與課堂討論雖然能夠培養(yǎng)學(xué)生較好的基礎(chǔ)知識(shí),但對(duì)于模擬電子技術(shù)中一些抽象的知識(shí),比如對(duì)放大電路的動(dòng)態(tài)分析,采用微變等效電路的理解多數(shù)學(xué)生還是停留在死記硬背電路的基礎(chǔ)上,通過實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蚴箤W(xué)生驗(yàn)證其正確性和局限性,從原理上理解這種處理方式。在實(shí)驗(yàn)上,有進(jìn)行實(shí)物的實(shí)驗(yàn)臺(tái)和采用Multisim仿真軟件兩種選擇,這兩種各有優(yōu)缺點(diǎn)。在實(shí)驗(yàn)臺(tái)進(jìn)行實(shí)驗(yàn),學(xué)生能夠接觸到元器件的實(shí)物,對(duì)元器件的大小,參數(shù),方向和連接都有比較形象的印象,但由于實(shí)驗(yàn)臺(tái)經(jīng)常由于不當(dāng)操作產(chǎn)生各種問題,實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)往往不夠準(zhǔn)確,且實(shí)驗(yàn)臺(tái)數(shù)目不能滿足每一位同學(xué)都能親自進(jìn)行實(shí)驗(yàn),即便能夠親自做,實(shí)驗(yàn)臺(tái)上多數(shù)線路已經(jīng)布好,學(xué)生只能進(jìn)行信號(hào)源設(shè)置和輸入輸出的測(cè)量,對(duì)理解電路基本沒有幫助。軟件仿真可以彌補(bǔ)這些問題,且在今后的工作中都是采取進(jìn)行電路的仿真設(shè)計(jì)。結(jié)合兩種實(shí)驗(yàn)方式,應(yīng)以軟件仿真為主,在授課過程中可以給學(xué)生多看一些實(shí)物,兼顧虛擬和現(xiàn)實(shí)。

        除了課上的實(shí)驗(yàn),要多給學(xué)生機(jī)會(huì)接觸生活中的模擬電路,比如穩(wěn)壓電源,使學(xué)生感受到模擬電路的強(qiáng)大功能,并要針對(duì)課堂授課內(nèi)容講解在生活中的應(yīng)用,讓學(xué)生明白理論知識(shí)與實(shí)際應(yīng)用的不同,使學(xué)生明白在目前的工藝水平和計(jì)算精度下,諸如進(jìn)行估算法,等效電路法的可行性,靈活運(yùn)用所學(xué)知識(shí)。

        4 總結(jié)

        在信息技術(shù)不斷發(fā)展的時(shí)代背景下,學(xué)生對(duì)新形式的學(xué)習(xí)興趣不斷高漲,混合式教學(xué)提供了線上和線下各種學(xué)習(xí)途徑,我們應(yīng)多利用多媒體時(shí)代各種技術(shù)手段給學(xué)生營(yíng)造良好的學(xué)習(xí)環(huán)境,減少學(xué)生對(duì)課堂被動(dòng)學(xué)習(xí)的依賴?;旌鲜浇虒W(xué)還能夠給予學(xué)生全方位的學(xué)習(xí)指導(dǎo),使學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)不僅知道理論,也知道實(shí)際情況下的處理方法,對(duì)于今后進(jìn)一步從事模擬電路設(shè)計(jì)相關(guān)的工作和學(xué)習(xí)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

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        【通聯(lián)編輯:代影】

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