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關(guān)鍵詞:電子技術(shù)綜合設(shè)計;實踐能力;創(chuàng)新思維
1引言
隨著石河子大學(xué)人才培養(yǎng)模式的不斷改革,以及社會對高等教育培養(yǎng)具備實踐能力、創(chuàng)新思維人才目標(biāo)要求的提出,實踐教學(xué)環(huán)節(jié)作為工科專業(yè)人才培養(yǎng)體系中的重要組成部分[1],成為當(dāng)下大學(xué)生創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力培養(yǎng)的重要環(huán)節(jié)。電子技術(shù)綜合設(shè)計是一門實踐性非常強的實訓(xùn)類課程,是電子技術(shù)人才培養(yǎng)成長的必由之路。由學(xué)生自行設(shè)計、自行制作和自行調(diào)試電子電路,旨在培養(yǎng)學(xué)生掌握綜合模擬、數(shù)字、高頻電路知識,解決電子信息方面常見實際問題的能力,培養(yǎng)學(xué)生電子電路設(shè)計與EDA(ElectronicDesignAutomation)調(diào)試工具的使用方法,以及開展項目管理的基本方法。
2現(xiàn)狀
以往的教學(xué)安排中主要側(cè)重電子電路的設(shè)計和仿真,留給學(xué)生自己用于思考和設(shè)計的時間有限,設(shè)計基本停留在紙上和計算機上。因此,教學(xué)效果很難達(dá)到預(yù)期的教學(xué)目的。雖然學(xué)生在參加接下來的相關(guān)課程的課程設(shè)計、大學(xué)生訓(xùn)練計劃、全國大學(xué)生電子設(shè)計大賽、畢業(yè)設(shè)計時理論分析能力得到提高,但實際設(shè)計和調(diào)試時卻出現(xiàn)大量問題很難得到快速解決的現(xiàn)象。所以,這種教學(xué)模式不再適應(yīng)目前新的人才培養(yǎng)方案對于電子信息工程專業(yè)提出的要求以及創(chuàng)新人才的培養(yǎng)。
3課程改革探索與實踐
電子技術(shù)綜合設(shè)計課程的改革與探索主要從課程教學(xué)目標(biāo)、課程教學(xué)內(nèi)容、課程教學(xué)實施、教學(xué)方法、考核方法和教學(xué)效果等幾個方面進(jìn)行。課程目標(biāo)電子技術(shù)綜合設(shè)計將學(xué)生已學(xué)過的電路基礎(chǔ)、模擬電路、數(shù)字電路以及高頻電路等課程的知識綜合運用在該課程中[2],從而培養(yǎng)學(xué)生具備電子元器件的識別和選擇,電子電路仿真和電路設(shè)計軟件的使用,電子電路的分析和設(shè)計以及實際應(yīng)用電路項目的開發(fā)、管理等綜合能力,使學(xué)生切實經(jīng)歷從原來課本上的電路到EDA軟件的仿真電路再到實際看得到、摸得著的電路的實現(xiàn)過程。該課程是對現(xiàn)有課程體系的完善和補充[3],幫助學(xué)生拓展視野,提升學(xué)生參加課外科技活動、校級SRP(StudentResearchProject)活動、國家大學(xué)生創(chuàng)新計劃以及全國電子設(shè)計競賽等專業(yè)競賽的興趣和畢業(yè)設(shè)計的質(zhì)量與水平。教學(xué)內(nèi)容課程的主要內(nèi)容按照基本知識驗證、專業(yè)知識綜合、創(chuàng)新設(shè)計能力培養(yǎng)的原則進(jìn)行安排,主要包括:常用電子元器件基礎(chǔ)知識;常用電子測量儀表的使用;電路仿真軟件的使用;印刷電路板的設(shè)計與實現(xiàn);電子電路系統(tǒng)設(shè)計方案提出、論證、設(shè)計、元件焊接、系統(tǒng)調(diào)試;撰寫總結(jié)報告、答辯等。1)常用電子元器件基礎(chǔ)知識:主要講解電阻、電容、電感、電位器、變壓器等常用元件的區(qū)分,還包括一些電子常用術(shù)語,比如單面板、雙面板、焊盤、焊接面、虛焊、橋接等。2)常用電子測量儀表的使用:包括萬用表、示波器、函數(shù)發(fā)生器、直流穩(wěn)壓電源的基本使用方法。3)電路仿真軟件的使用:主要講解電路仿真軟件Multisim的使用。4)印刷電路板的設(shè)計與實現(xiàn):AltiumDesigner軟件中電路原理圖的繪制和PCB圖的繪制方法。5)電子電路系統(tǒng)設(shè)計方案提出、論證、設(shè)計、元件焊接、系統(tǒng)調(diào)試:對全班學(xué)生進(jìn)行分組,四個人一組,每組一個設(shè)計題目,每組經(jīng)過方案的提出、討論、修改、教師審核、論證后設(shè)計出電路仿真圖,仿真沒有問題后設(shè)計PCB圖,然后制成單面板進(jìn)行元件焊接、調(diào)試。6)撰寫總結(jié)報告、答辯:系統(tǒng)設(shè)計完成后,每組撰寫總結(jié)報告,提出系統(tǒng)的優(yōu)點和設(shè)計不足,以及設(shè)計過程中自己的心得體會,最后制作幻燈片進(jìn)行課程匯報答辯。教學(xué)實施在完成各個教學(xué)內(nèi)容時,課程采用項目驅(qū)動的方式使學(xué)生在掌握理論知識的同時,實踐能力也得到不同程度的提高。整個教學(xué)過程分為4個項目進(jìn)行,通過項目的完成,學(xué)生逐步完成課程的學(xué)習(xí),綜合能力也在不知不覺中得到鍛煉。1)基本元件及電路測試項目。教學(xué)內(nèi)容的前兩部分講解完成后,要求每個學(xué)生進(jìn)行基本元件參數(shù)的測試、電路虛焊、雙面板線路測試等。通過該項目,學(xué)生掌握電子元件與電路測試的基本方法和常用測量儀器的使用方法。2)電子電路設(shè)計和仿真項目。在該項目中,教師首先講解電路仿真軟件Multisim的使用方法,然后以實例設(shè)計一個兩級晶體管放大電路。在此過程中,教師從元件參數(shù)的選取、放大倍數(shù)的計算、系統(tǒng)測試和修改等方面給學(xué)生進(jìn)行講解。講解完成后,學(xué)生參考實例設(shè)計一個放大倍數(shù)不同的晶體管放大電路作為練習(xí)。練習(xí)完成后,全體學(xué)生設(shè)計一個波形發(fā)生電路用來產(chǎn)生方波、三角波信號。學(xué)生設(shè)計過程中可相互交流,碰到問題可詢問教師,最終完成項目預(yù)期目標(biāo)。該項目完成后,學(xué)生可以掌握電路仿真軟件的使用方法和電路設(shè)計的基本原則。3)電子電路制板與焊接調(diào)試項目。前兩階段的項目完成后,教師講解電路制板軟件AltiumDesigner的使用方法和手工腐蝕法制作單面電路的流程,講解和制作過程以上一個項目中的兩級晶體管放大電路為例,講解的過程中學(xué)生如果有問題可隨時提出,教師進(jìn)行解答。最終要求學(xué)生自己實現(xiàn)一個兩級晶體管放大電路的印刷電路板的繪制,以及電路的腐蝕、焊接、通電調(diào)試。通過該項目,學(xué)生掌握了電子電路從書本的理論知識到實物實現(xiàn)的過程。4)綜合設(shè)計與總結(jié)項目。學(xué)生按學(xué)號進(jìn)行隨機選題,題目內(nèi)容涵蓋模擬電路(如連續(xù)可調(diào)直流穩(wěn)壓電源)、數(shù)字電路(如循環(huán)彩燈控制器)、高頻電路(如小信號阻容耦合放大電路設(shè)計)。題目選定后,題目相同的學(xué)生分成一組,組建項目小組。項目組成員提出設(shè)計方案,經(jīng)過理論論證,設(shè)計完成仿真電路和PCB電路,然后采用手工腐蝕法實現(xiàn)電路系統(tǒng)的板面布線,最后進(jìn)行元件焊接和調(diào)試。系統(tǒng)完成后,整個課程基本接近尾聲,每組學(xué)生要對自己的設(shè)計方案進(jìn)行匯報答辯。通過該項目,學(xué)生掌握了復(fù)雜電路的設(shè)計與實現(xiàn),以及團隊合作完成項目設(shè)計、管理、總結(jié)的過程。教學(xué)方法課程的教學(xué)方法,打破傳統(tǒng)理論課程完全靠教師講授以及實驗課程以學(xué)生動手為主的模式,采用教師講授、項目訓(xùn)練、學(xué)生參與設(shè)計和討論、分析講解和答辯的形式。學(xué)生有機會表達(dá)自己的觀點和設(shè)計思路,充分調(diào)動積極參與的興趣。考核方法課程的總評成績由5個部分組成:考勤10%+課程表現(xiàn)10%+項目完成情況30%+課程答辯情況20%+課程報告30%。新的考核標(biāo)準(zhǔn)打破原來課程總評成績主要由平時成績、設(shè)計成績兩部分組成的模式,主要以學(xué)生在教學(xué)實踐活動中的參與度和完成度作為考量,注重學(xué)生實踐能力和綜合能力的培養(yǎng)。教學(xué)效果經(jīng)過兩周的項目驅(qū)動訓(xùn)練和實踐環(huán)節(jié)的總結(jié),學(xué)生對于測量儀器的使用更加熟練,對常用電子元器件的選用和封裝了解得更為清楚,對電子電路的設(shè)計和實現(xiàn)更加有信心,分析問題、解決問題的能力得到了很大的提高。
4結(jié)論
課程改革和實踐在石河子大學(xué)電子信息工程2012級、2013級和2014級為期兩周的電子技術(shù)綜合設(shè)計課程中進(jìn)行,學(xué)生對于課程內(nèi)容安排和各個環(huán)節(jié)的設(shè)計比較歡迎,加大了學(xué)生創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。課程實施的整個過程側(cè)重基礎(chǔ)能力培養(yǎng),將項目管理理念貫穿整個課程的始終,加大創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。學(xué)生在后續(xù)的畢業(yè)設(shè)計和課外科技活動中凸顯了較強的實踐和創(chuàng)新能力。
作者:周濤 張銳敏 劉巧 李栓明 鐘福如 單位:石河子大學(xué)信息科學(xué)與技術(shù)學(xué)院
參考文獻(xiàn)
[1]吳大鵬,黃沛昱.“電子系統(tǒng)綜合設(shè)計”課程建設(shè)探索[J].電氣電子教學(xué)學(xué)報,2014,36(6):41-43.
【關(guān)鍵詞】 PCB 實驗課 教學(xué)模式
PCB(Printed Circuit Board),中文名稱為印制電路板或印刷電路板,是重要的電子部件,是電子元器件的支撐體和電子元器件電氣連接的提供者。PCB在電子元件產(chǎn)業(yè)中的地位是舉足輕重的,其全球產(chǎn)值占電子元件產(chǎn)業(yè)全球總產(chǎn)值的四分之一以上,是各個電子元件細(xì)分產(chǎn)業(yè)中比重最大的產(chǎn)業(yè)。我國經(jīng)過多年的努力已經(jīng)成為世界第二大PCB產(chǎn)出國,PCB產(chǎn)業(yè)取得了長足進(jìn)步,但至今與發(fā)達(dá)國家相比還有較大差距,未來的發(fā)展還需要我國PCB人的奮斗和努力。高校PCB實驗課擔(dān)當(dāng)著為國家培養(yǎng)先進(jìn)PCB工作者的重任,同時也為PCB行業(yè)的發(fā)展提供有力的理論與實踐支持。
西安科技大學(xué)工程訓(xùn)練中心PCB實驗課程是由其電工電子部承擔(dān)的。PCB實驗課是集理論知識與實踐探索于一體的綜合課程,它的目的是培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實際、自己動手、獨立思考解決問題的能力。在其發(fā)展的幾年中總結(jié)了一些教學(xué)經(jīng)驗,探索了一些特色教學(xué)模式,為以后的發(fā)展提供思路。
一、PCB課內(nèi)教學(xué)模式改革
以往實驗的課內(nèi)教學(xué)模式多是“一講一做一寫”,老師講或演示完實驗步驟后、學(xué)生操作、最后書寫實驗報告。這樣的舊模式普遍、普通,對于學(xué)生而言只是做了一次實驗,很難讓學(xué)生完全理解實驗,吃透實驗知識,也很難讓學(xué)生將所學(xué)應(yīng)用于實際,培養(yǎng)他們自己動手、獨立思考解決問題的能力。所以改變舊模式探索新模式是必要的。以下兩種課內(nèi)模式是針對舊模式的不足而探索出的新教學(xué)模式。
1、“信息”模式
在當(dāng)今,掌握即時有用的信息,利用信息為自己學(xué)習(xí)和工作服務(wù)是當(dāng)代大學(xué)生應(yīng)具備的能力。此模式就是讓學(xué)生在沒有接觸實驗前先通過網(wǎng)絡(luò)、書籍及其他信息途徑了解PCB,然后再進(jìn)入實驗室操作,著重培養(yǎng)學(xué)生利用信息資源查詢并掌握自己所需知識的能力。
2、“個組”模式
通過信息途徑了解PCB后,學(xué)生利用了解到的PCB知識,帶著疑問,觀看老師演示實驗并聽取老師對演示過程的講解,在這過程中 “解答”疑問。
觀看完演示實驗后,學(xué)生以“個”為單位在規(guī)定時間內(nèi)完成實驗。這種實驗形式確保每一名學(xué)生都能獨立操作實驗,學(xué)生根據(jù)之前了解的PCB理論知識以及觀看演示實驗所留下的印象來完成實驗。這種形式不僅讓學(xué)生學(xué)會用理論知識指導(dǎo)實際操作,也培養(yǎng)了學(xué)生獨立動手、思考問題的能力。
規(guī)定時間結(jié)束后,老師對學(xué)生實驗進(jìn)行詳細(xì)點評,指出不正確的實驗操作方法,糾正錯誤的概念,強調(diào)注意事項。
隨后學(xué)生以“組”為單位對實驗展開研究、討論、總結(jié)。這種實驗形式是讓學(xué)生通過彼此之間的交流,發(fā)現(xiàn)自己實驗中的不足,查漏補缺,通過大家的討論研究來解決共同遇到的難題。交流結(jié)束后每個人再去完善自己的實驗。這樣一來能非常有效地加深學(xué)生對實驗的理解,加強對知識的掌握。
二、創(chuàng)新PCB課外教學(xué)模式
除PCB課內(nèi)模式轉(zhuǎn)變外,一種新的PCB課外模式也被應(yīng)用于教學(xué)中,這種模式簡單概括為:PCB與其他學(xué)科之間的交叉。這種模式有助于學(xué)生對不同學(xué)科知識之間的掌握、融匯貫通,開闊學(xué)生眼界,豐富知識結(jié)構(gòu),讓學(xué)生對知識的運用能夠更加靈活,更加實用。
1、“互助教學(xué)”模式
這種模式是將兩個獨立實驗學(xué)科聯(lián)系起來,讓一門實驗課所學(xué)知識延伸到下一實驗課中使用或者一門實驗課的結(jié)果可以作為下門實驗開始的前提。
西安科技大學(xué)工程訓(xùn)練中心的PCB教研室經(jīng)過幾年的探索,認(rèn)真總結(jié),首先提出并應(yīng)用這種特色教學(xué)模式。比如電工電子實驗課和PCB實驗課就是這種“互助教學(xué)”模式的典型。學(xué)生在PCB實驗中完成一塊單面板,又將這塊電路板作為電工電子實驗課的基礎(chǔ)材料,在其電路板上面焊接、粘貼電子元器件,最終讓電路板變成一個“活生生”會運行的電路系統(tǒng)。
這種教學(xué)模式不僅讓學(xué)生感到新穎而且能激發(fā)學(xué)生動手做實驗的興趣,學(xué)生在一個實驗中完成的不再僅是一個實驗結(jié)果,一份實驗報告,而是能夠服務(wù)于其他實驗并對其他實驗起到關(guān)鍵作用的“實驗果實”。
2、“實驗群”模式
這種模式其實是“互助教學(xué)”模式的延伸,它可以用圖1來解釋:A實驗的結(jié)果可以在B實驗中應(yīng)用,B實驗結(jié)果又可以用在C實驗中,而C實驗的結(jié)果又可以給A實驗提供導(dǎo)向。
“實驗群”模式在PCB實驗課的應(yīng)用也是有成熟案例的:PCB實驗課做出的電路板可以在電工電子實驗課中應(yīng)用,制作成機器人實驗課中符合機器人運行的電路系統(tǒng),根據(jù)這種電路系統(tǒng)的不同要求再在PCB實驗室做出滿足要求的電路板。
這樣一環(huán)扣一環(huán)的模式讓三個本身獨立的實驗屹然變成產(chǎn)了一個實驗集群,不僅豐富了每一單個實驗內(nèi)容,而且讓三個實驗所涵蓋的知識緊密聯(lián)系在一起,彼此互通。可見,“實驗群”模式的效果要遠(yuǎn)大于獨立實驗,對學(xué)生知識層面的提升也是獨立實驗所無法達(dá)到的。
三、模式的整合
PCB實驗教學(xué)模式的改革就是將這幾種創(chuàng)新模式有效地整合為一套獨有的教學(xué)模式體系,以課內(nèi)課外模式的相互搭配來展開實驗教學(xué),從而真正從實驗內(nèi)容、實驗過程、實驗方法進(jìn)行改革,告別了以往枯燥的教學(xué)模式,開辟了特色教學(xué)的新篇章。
四、結(jié)論
本文總結(jié)了西安科技大學(xué)工程訓(xùn)練中心PCB實驗課經(jīng)過幾年的教學(xué)經(jīng)驗積累、探索出的新教學(xué)模式體系,其中包括了教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)過程、教學(xué)手段的改革。“全方位”提高了PCB實驗課的教學(xué)質(zhì)量。在今后更長的時間里,要不斷深入實驗教學(xué)模式的改革,不斷探索出結(jié)合實際的教學(xué)方法和手段,為PCB教學(xué)的發(fā)展提供更新的思路,為培養(yǎng)學(xué)生實現(xiàn)素質(zhì)教育做出貢獻(xiàn)。
【參考文獻(xiàn)】
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關(guān)鍵詞:“95后”大學(xué)生;電路教學(xué);對分課堂;電路仿真軟件;電路設(shè)計競賽
中圖分類號:G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A 文章編號:1674-9324(2017)15-0215-02
一直以來,在傳統(tǒng)的電路教學(xué)過程中,教師采用“填鴨式”的方法進(jìn)行講授,學(xué)生被動式的接受知識,并配合課后作業(yè)的形式進(jìn)行。但是,我們在實際的教學(xué)過程中,特別是當(dāng)教學(xué)對象變?yōu)榘橹娔X手機長大的“95后”一代,傳統(tǒng)的教學(xué)方法存在著諸多問題,并不完全適應(yīng)新時代學(xué)生的特點。課堂中的重點是電路概念的灌輸、定理的記憶和反復(fù)的習(xí)題訓(xùn)練,忽略了電路和實際生活的聯(lián)系,最終導(dǎo)致很多學(xué)生對大學(xué)電路課程感覺到枯燥和抽象,沉迷于在課堂上玩手機,即便學(xué)過本課程依然完全不懂實際生活中的電路,等等問題。因此,我們在電路教學(xué)的實踐過程中進(jìn)行教學(xué)方法的改進(jìn)和教學(xué)模式的改革,探討有效的電路教學(xué)方法改革策略,以適應(yīng)“95后”學(xué)生學(xué)習(xí)方式和思維方式的改變。
一、從生活實際入手,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣
目前的電路教學(xué)通常開篇就直接告訴學(xué)生“電路理論研究的是電路模型,而電路模型是對實際電路的簡化”,接下來就開始講授電路定理和電路化簡,求解電路中的電流和電壓量。在這種教學(xué)引入模式下,最大的問題就在于沒有講授我們?yōu)槭裁匆M(jìn)行電路化簡、為什么要分析電路并求出電路中的電旱緦髁俊R簿褪撬擔(dān)通常我們的教師并沒有提出電路課程學(xué)習(xí)的意義,一件沒有說明意義的事情難以提起學(xué)生的興趣。從心理學(xué)的角度分析,“興趣是人們力求認(rèn)識某種事物或愛好、某種行為的傾向,它的有效功能之一就是能對正在進(jìn)行的行為起到推動作用。”告訴學(xué)生學(xué)習(xí)電路的意義,無疑更加能夠激發(fā)學(xué)生的興趣,形成課堂電路教學(xué)的重要基礎(chǔ)。特別是對于“95后”學(xué)生,由于其受到手機等移動設(shè)備的誘惑更大,如果一門課程不能引起他們的興趣,那么將很難讓他們把目光從手機轉(zhuǎn)移到黑板。因此,教師在電路教學(xué)中,從生活實際入手,著眼于電路學(xué)習(xí)的意義以及生活工作中所遇到的電路問題,將學(xué)生的注意力從手機轉(zhuǎn)移到課堂,這是非常重要的。
二、對分課堂,提高學(xué)生的積極性和參與感
由于電路課程的難度高,電路的形式變換多樣,理論的應(yīng)用靈活,學(xué)生的基礎(chǔ)參差不齊,正常課堂上師生的互動少,導(dǎo)致學(xué)生在一段時間的聽課后,特別是“95后”學(xué)生,可能會被手機吸引,這時如果沒有有效的方式將學(xué)生從手機等設(shè)備吸引回課堂,那么將導(dǎo)致學(xué)生學(xué)得少,教師也非常有挫敗感,因此我們嘗試部分課程的教學(xué)采用對分課堂的形式,提高學(xué)生的積極性和參與感。
對分課堂的定義是將一半的課堂時間分配給教師講授課堂知識,另一半的時間分配給學(xué)生進(jìn)行課堂討論與自我學(xué)習(xí)。首先,通過教師提綱挈領(lǐng)地講授本節(jié)課的知識點,并舉一些例子進(jìn)行論證和應(yīng)用;接下來,提出問題和任務(wù),安排學(xué)生以小組形式進(jìn)行討論分析;最后,請學(xué)生互相提問,教師回答學(xué)生討論過程中不能解決的問題,并進(jìn)行課堂總結(jié)。接下來我們詳細(xì)介紹對分課堂的每一個部分是如何在我們的電路課堂教學(xué)中應(yīng)用的。
1.教師講授。在對分課堂上教師首先介紹了基本框架和基本概念,特別是本節(jié)課程的重點和難點,但是教師并不將每一個定理應(yīng)用的特例全部講出來,而是通過提出問題和讓學(xué)生自己發(fā)現(xiàn)問題的方式將這部分課堂上未講的內(nèi)容留給學(xué)生課后學(xué)習(xí)。
2.課后復(fù)習(xí)。在結(jié)束了教師的課堂講解后,教師安排學(xué)生進(jìn)行課后的復(fù)習(xí)與思考,并布置下一節(jié)課討論的任務(wù)。例如,教師可以要求學(xué)生根據(jù)學(xué)習(xí)的內(nèi)容和個人的特點,完成學(xué)習(xí)筆記的制定,對學(xué)習(xí)內(nèi)容進(jìn)行提煉與總結(jié),據(jù)此教師可以了解學(xué)生對課程的消化吸收以及學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度。此外,教師還要要求學(xué)生完成下次討論課程中討論和相互提問環(huán)節(jié)中問題的準(zhǔn)備,問題可以分為兩個部分:(1)學(xué)生通過閱讀書籍、查詢資料和自我思考得到答案的問題;(2)學(xué)生沒辦法解決的問題。
3.分組討論。學(xué)生帶著課后復(fù)習(xí)模塊的問題來到分組討論的課堂。第一類問題在課堂討論中學(xué)生可以向其他學(xué)生發(fā)問,第二類問題需要在課堂討論中通過學(xué)生和教師的共同探討學(xué)習(xí)得到結(jié)論和解答。
4.教師總結(jié)。經(jīng)過教師講授、課后復(fù)習(xí)和分組討論等幾個模塊對同一教學(xué)內(nèi)容的學(xué)習(xí)后,教師針對課后復(fù)習(xí)和分組討論中學(xué)生暴露的問題進(jìn)行進(jìn)一步的總結(jié)。那么,同一內(nèi)容,經(jīng)過幾個模塊的學(xué)習(xí),加深了學(xué)生的理解程度,夯實了學(xué)生的基礎(chǔ)。
三、運用電路仿真軟件,實現(xiàn)電路定理的直接驗證
目前我校的電路課程是由電氣系的教師負(fù)責(zé),而相對應(yīng)的實驗課程是由實驗中心的教師負(fù)責(zé)。理論課過多講授公式、定理,比較枯燥,學(xué)生接受效率低。而實驗課設(shè)置驗證性實驗多,學(xué)生在實驗過程中,步驟機械,缺乏思考。這造成了理論和實際的嚴(yán)重脫節(jié),針對這一類問題,我們考慮運用電路仿真軟件,引導(dǎo)學(xué)生搭建電路模型,觀察電路中電壓、電流的變化,使抽象的電路特征變成形象的圖像顯示,直觀的驗證我們所學(xué)到的電路定理。通過觀察發(fā)現(xiàn),“95后”伴著手機電腦長大的這一代大學(xué)生,并不喜歡單純的聽取比較枯燥的知識講解。這種通過自己設(shè)計思考發(fā)現(xiàn)問題再學(xué)習(xí)的方法,更為他們所喜愛。也就是說,仿真平臺的引入使學(xué)生充分運用了所學(xué)知識,發(fā)揮了主觀能動性,達(dá)到良好的教學(xué)效果,這是提高電路教學(xué)質(zhì)量的一種有效措施。
四、舉辦電路設(shè)計競賽,升華電路定理在實踐中應(yīng)用的能力
一個知識點如果僅僅是通過做題和電路仿真并不能夠使學(xué)生得到深刻的理解,因此在電路理論的學(xué)習(xí)中,我們舉辦小規(guī)模的電路設(shè)計競賽,組織學(xué)生通過仿真軟件設(shè)計電路、實際元器件搭建電路等步驟將所學(xué)到的電路知識應(yīng)用到實際。在實際電路設(shè)計競賽中,學(xué)生將不同內(nèi)容的知識綜合利用,促進(jìn)知識的融合,形成觸類旁通的開放性思維能力和理論應(yīng)用于實際的科學(xué)素養(yǎng)。
五、結(jié)論
總之,針對伴著電腦和手機長大的“95后”大學(xué)生,如何有效提高他們對電路學(xué)習(xí)的興趣,形成良好的教學(xué)效果,這是一個具有重要理論與實現(xiàn)意義的課題。本文提出將理論聯(lián)系實際、對分課堂教學(xué)、電路仿真軟件輔助教學(xué)以及電路設(shè)計競賽等手段應(yīng)用于電路教學(xué)的課堂,增加學(xué)生的積極性和參與感,增強“95后”電氣工程學(xué)生的電路知識和綜合素養(yǎng),達(dá)到更優(yōu)的教學(xué)效果。
參考文獻(xiàn):
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關(guān)鍵詞:高中物理;電路知識;學(xué)習(xí)方法;解題思路
1 高中物理電路知識的學(xué)習(xí)方法
1.1記憶
就高中課程而言,無論是歷史、政治等文科科目,還是物理、化學(xué)等理科科目,都需要我們記憶甚至是背誦其中的基礎(chǔ)理論知識,這也是我們提升學(xué)習(xí)成績的根本。以高中物理中的電路知識為例,像其中的庫侖定律、閉合電路的歐姆定律等,是要求我們必須熟練掌握的。我們只有記憶并理解這些基本內(nèi)容、定理概念的用法,才能夠在解題時隨取隨用。實施上,通過分析物理考試試卷也能夠看出,試卷中至少有
1-2積累
是對基本概念的考察,甚至在后面壓軸的計算題上,也會考察到一些基本的計算公式。因此,我們只有打好基礎(chǔ),熟練記憶基本知識,才能為下一步的學(xué)習(xí)奠定堅實基礎(chǔ)。1.2積累許多同學(xué)之所以認(rèn)為物理電路知識學(xué)習(xí)難度大,其中重要的原因是電路知識的考察面廣、習(xí)題靈活度大,很多同學(xué)可能掌握了公式,但是一旦題目內(nèi)容發(fā)生變化,或是換一種表述方式,就又不會解答了。事實上,電路知識的相關(guān)問題雖然復(fù)雜多樣,但是萬變不離其宗,我們只要認(rèn)真分析題目內(nèi)容,并嘗試從出題者角度看待問題,就會明白這道題想要考察哪方面的內(nèi)容,從而有針對性的進(jìn)行解答。
1.3總結(jié)
新課程改革后,高中物理教材在內(nèi)容設(shè)置上也更加科學(xué)化和合理化。電路知識被分成若干個章節(jié),每一章節(jié)的知識各不相同,但是又有前后聯(lián)系。我們在學(xué)習(xí)完一部分內(nèi)容后,要及時進(jìn)行回顧和總結(jié),一方面能夠從宏觀角度找出本章節(jié)內(nèi)容的重點和難點,進(jìn)行有針對性的強化訓(xùn)練;另一方面也能夠及時總結(jié)學(xué)習(xí)中存在的不足,以便于自己利用課余時間進(jìn)行補習(xí),保證學(xué)習(xí)過程中不留任何死角。我們進(jìn)行知識總結(jié)和回顧的過程,其實也是復(fù)習(xí)所學(xué)知識的過程,只有認(rèn)真完成學(xué)結(jié),才能做到“溫故而知新”。
1.4提高
高中物理的學(xué)習(xí)是一個循序漸進(jìn)、由量變到質(zhì)變的過程,在完成前述準(zhǔn)備工作的基礎(chǔ)上,還必須借助于科學(xué)的學(xué)習(xí)方法,才能實現(xiàn)學(xué)習(xí)效率和應(yīng)試成績的提高。首先,要提高問題分析能力,通過問題分析,能夠篩除掉不必要的細(xì)枝末節(jié),使問題變得清晰和簡單;其次,要靈活選擇解題方法。
2 電路相關(guān)問題的解題思路
2.1解題的基本方法和步驟掌握解題的基本方法,并保證解題步驟的完整性,一方面能夠幫助學(xué)生理清答題思路,另一方面也能夠使卷面條理、整潔,給教師留下一個好印象。根據(jù)個人學(xué)習(xí)經(jīng)驗,總結(jié)電路問題的解題方法如下:一是依據(jù)題意,選定所解答的電路,沒有電路圖的題目要依據(jù)題意畫出電路圖;二是題目中如果有不規(guī)范的電路串并聯(lián)圖可以改畫為幾個簡單的電路圖,一目了然,方便解題;三是將題中的已知量標(biāo)在圖中,將未知量進(jìn)行逐步分析;四是根據(jù)歐姆定律,串、并聯(lián)特性和電功率公式列方程求解。除此之外,在答題完畢后,如果時間較為充裕,還可以從頭檢查一遍,避免因疏忽大意導(dǎo)致計算錯誤。
2.2例題解析如圖所示的電路中,電阻R1=1Ω,R2=2Ω,R3=3Ω,在A、B間接電源,S1、S2都打開,此時電阻R1、R2、R3消耗的功率之比P1:P2:P3=_;當(dāng)S1、S2都閉合時,電阻R1、R2、R3消耗的功率之比P'1:P'2:P'3=_這道題是對高中物理電路知識的綜合考察,我們在解答此類問題時,需要結(jié)合已經(jīng)學(xué)習(xí)過的功率計算公式。當(dāng)S1、S2都打開時,R1、R2、R3相互串聯(lián),根據(jù)公式P=I2Rt可知,電流I相同,則P1:P2:P3=R1:R2:R3=1:2:3;當(dāng)S1、S2都閉合時,R1、R2、R3相互并聯(lián),此時P'1:P'2:P'3=1/R1:1/R2:1/R3=6:3:2。
3 結(jié)束語
高中物理中的電路知識,既是物理考試中考察的重點,也是學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中普遍反映的難點。我們只有養(yǎng)成科學(xué)的學(xué)習(xí)方法,才能熟練掌握課本中的內(nèi)容。與此同時,我們還必須擁有清晰的解題思路,無論電路相關(guān)題型如何變化,都能夠抓住考察要點,提高電路相關(guān)問題的答題速度和正確率。
參考文獻(xiàn):
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關(guān)鍵詞:二階電路 暫態(tài)過程 狀態(tài)軌跡
中圖分類號:TM133 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:1007-3973(2013)008-037-02
1 引言
暫態(tài)過程是指存在電感或電容的電路在接通或斷開電源的短暫時間內(nèi),電路從一個穩(wěn)定狀態(tài)轉(zhuǎn)變到另一個穩(wěn)定狀態(tài),這個過程稱為暫態(tài)過程。暫態(tài)過程一般很短,但出現(xiàn)在這過程中的某些現(xiàn)象卻非常重要。例如,某些暫態(tài)過程中出現(xiàn)比穩(wěn)態(tài)時大數(shù)倍及數(shù)十倍的電壓或電流。暫態(tài)過程的出現(xiàn)有利有弊,有時他能對設(shè)備和人身安全構(gòu)成危險,有時又會在電路設(shè)計中發(fā)揮巨大作用。例如日光燈中的鎮(zhèn)流器。因此,在物理學(xué)和工程技術(shù)中暫態(tài)過程的研究是很重要的。
因為二階電路的過渡過程是瞬間消失的過程,所以必須使過渡過程重復(fù)出現(xiàn)才能進(jìn)行觀察,故在實驗中用信號發(fā)生器發(fā)生的方波代替直流電源的接通與斷開,在方波的每一周期內(nèi),前半周期給電路輸入脈沖信號,相當(dāng)于電路與直流電源接通;后半周期對電路輸入信號為零,相當(dāng)于直流電源短路。只要方波半周期大于過渡過程實際的持續(xù)持續(xù)時間,則在方波的每個半個周期內(nèi)出現(xiàn)一次過渡過程。前半周期為零狀態(tài)響應(yīng),后半周期為零輸入響應(yīng),于是可以觀測到重復(fù)出現(xiàn)的零狀態(tài)響應(yīng)和零輸入響應(yīng)。
2 二階電路在方波激勵下的暫態(tài)過程
2.1 實驗原理
2.2 實驗分析
2.3 實驗總結(jié)
在本實驗中,由于電路參數(shù)的不同,加之RLC電路中的兩種不同的儲能裝置,其能量過度過程便不簡單,可能是能量累積和釋放,也可能是電容、電感間能量互相傳遞。接下來的分析我們分為兩種情況討論:電阻(電感線圈電阻和回路中其余電阻之和)較小和電阻較大的情況。前者能量消耗較小,所以主要能量改變過程是L和C之間的能量轉(zhuǎn)換。后者能量消耗較大,所以大部分能量在第一、二次交換中就消耗掉了,只發(fā)生單向傳遞,即非震蕩過程。
在電路發(fā)生振蕩過程時,其振蕩的性質(zhì)大致可以分為三種情況:
(1)衰減振蕩:電路中電壓或電流的振蕩副度按指數(shù)規(guī)律減小,直至衰減到零。
(2)等幅振蕩:電路中電壓或電流的振蕩副度保持不變,相當(dāng)于電路中電阻為零,振蕩過程中不消耗能量。
(3)增幅振蕩:電路中電壓或電流的振蕩副度指數(shù)規(guī)律增加,相當(dāng)于電路中存在負(fù)電阻,振蕩過程中逐點得到能量補充。所以,RLC二階電路瞬態(tài)響應(yīng)的各種形式與條件可以歸結(jié)如下:
3 二階電路在方波激勵下的狀態(tài)軌跡
3.1 實驗原理
(1)相平面法。
用繪制在直角平面坐標(biāo)上的表征變量及其變化速率間關(guān)系的軌跡來研究二階自治系統(tǒng)的一種圖解方法。這種方法可用來分析一大類非線性系統(tǒng)的運動。
(2)雙蹤示波器的使用。
3.2 狀態(tài)軌跡的測量結(jié)果
3.3 實驗總結(jié)
試驗中,筆者分別在試驗狀態(tài)下測量了RLC串聯(lián)電路中,欠阻尼、臨界阻尼和過阻尼這三種狀態(tài)下的狀態(tài)軌跡。我們可利用狀態(tài)軌跡確定電路動態(tài)過程的性質(zhì)以及狀態(tài)變量間的關(guān)系。這個實驗是對分析二階電路暫態(tài)過程的擴展,對二階電路的過渡過程有了更深刻的理解。
參考文獻(xiàn):
[1] 王植恒.大學(xué)物理實驗[M].北京:高等教育出版社,2008.
關(guān)鍵詞:電子設(shè)計競賽;項目化;電子技術(shù);仿真
電子設(shè)計競賽是非常重要的大學(xué)生學(xué)科競賽活動,推動了高等學(xué)校電子信息類專業(yè)課程體系和課程內(nèi)容的改革,不僅培養(yǎng)了大學(xué)生的實踐創(chuàng)新能力和團隊協(xié)作精神,而且提高了學(xué)生的工程實踐素質(zhì)。另外,大賽組委會還增加了全國大學(xué)生電子設(shè)計競賽模擬電子系統(tǒng)專題邀請賽,命題以模擬電子系統(tǒng)設(shè)計為主題,內(nèi)容涉及模擬信號獲取、處理、轉(zhuǎn)換、產(chǎn)生以及變換技術(shù)等方面。由此可以看出模擬電子技術(shù)在電子信息類專業(yè)課程體系中的重要地位。模擬電子技術(shù)是電子信息類專業(yè)非常重要的專業(yè)基礎(chǔ)課,對學(xué)生后續(xù)課程的學(xué)習(xí)有著舉足輕重的作用。隨著電子技術(shù)的發(fā)展,數(shù)字電路的應(yīng)用越來越普遍,使得部分學(xué)生產(chǎn)生了模擬電子電路不再重要的錯誤認(rèn)識。由于傳統(tǒng)的教學(xué)模式存在著過分重視理論知識考核成績,重分析輕設(shè)計,驗證性實驗多綜合性實驗少等問題,加上課程學(xué)時數(shù)的不斷減少,使得模擬電子技術(shù)課程的學(xué)習(xí)效果不盡理想。綜上所述,進(jìn)行模擬電子技術(shù)課程教學(xué)改革已勢在必行。安徽工程大學(xué)電氣工程學(xué)院在總結(jié)學(xué)生多年參加電子設(shè)計競賽經(jīng)驗的基礎(chǔ)上,利用仿真計算和自制教學(xué)設(shè)備相結(jié)合的教學(xué)手段,建立了以項目化為核心的模擬電子技術(shù)課程教學(xué)體系,并取得了顯著的教學(xué)效果。
1以電子競賽題目為依托,設(shè)計項目化教學(xué)任務(wù)
全國大學(xué)生電子設(shè)計競賽的題目是在廣泛開展賽區(qū)征題的基礎(chǔ)上由專家統(tǒng)一進(jìn)行命題,具有較高的前瞻性。通過分析大賽命題所包含的知識點,結(jié)合模擬電子技術(shù)教學(xué)大綱中的內(nèi)容,建立項目化教學(xué)任務(wù),實現(xiàn)該課程由重理論到重實踐的轉(zhuǎn)變[1~3]。電氣工程學(xué)院師生經(jīng)過多年的探索,結(jié)合電子競賽中用到的知識點,建立了若干個綜合性的實驗項目,實現(xiàn)模塊化教學(xué)[4~6]。通過這些項目,學(xué)生可以很輕松得將理論和實踐聯(lián)系起來,加深對所學(xué)知識的理解。這里以其中的一個實驗項目“差動變壓器式位移傳感器的調(diào)理電路設(shè)計和制作”為例進(jìn)行說明。圖1所示的是差動變壓器式位移傳感器調(diào)理電路原理框圖。圖中正弦波或方波產(chǎn)生電路的功能是產(chǎn)生一定頻率的正弦波或方波,用來激勵傳感器的初級線圈;檢波電路的功能是將差動變壓器次級線圈輸出的電壓轉(zhuǎn)換成一個既能反映位移大小,又能反映位移方向的電壓信號;放大電路的功能是將檢波電路得到的小信號放大成合適的大信號;濾波電路的功能是將放大信號的高頻分量濾掉,獲得一個純凈的直流電壓信號;轉(zhuǎn)換電路的功能是將電壓信號轉(zhuǎn)換成電流信號,以便適應(yīng)信號的遠(yuǎn)距離傳輸;直流電源電路的功能是對整個電路進(jìn)行供電,一般情況下供電電壓為24VDC。該電路通常用來檢測物件移動的位移量,在電子設(shè)計競賽中的應(yīng)用非常普遍,同時整個調(diào)理電路基本上包含了模擬電子技術(shù)課程的所有知識點。表1為調(diào)理電路包含的單元電路和教學(xué)大綱的對應(yīng)關(guān)系。
2仿真計算和自制教學(xué)設(shè)備相互融合
隨著計算機技術(shù)的發(fā)展,仿真計算在學(xué)習(xí)和研究工作中的地位日益提高[7~8]。仿真計算已經(jīng)與理論分析、科學(xué)實驗成為當(dāng)代科學(xué)研究的三大支柱。在電路板制作之前未能發(fā)現(xiàn)設(shè)計缺陷可能延遲計劃,從而顯著增加成本,仿真則有助于這類問題的及時發(fā)現(xiàn)。在模擬電子技術(shù)教學(xué)過程中,支持“理論分析仿真計算實驗驗證”的完整流程。目前,在計算機上搭建仿真計算的平臺非常容易,這就為課程教學(xué)實現(xiàn)理論和實踐結(jié)合提供了極大的便利。全國大學(xué)生電子設(shè)計競賽考查參賽者的一項重要能力就是設(shè)計并制作電路板。我校電氣工程學(xué)院師生結(jié)合歷年電子設(shè)計競賽的題目,先用PSpice軟件進(jìn)行仿真,然后自行設(shè)計制作了多套實驗裝置,并用于實驗教學(xué)。其中,2013年全國大學(xué)生電子設(shè)計競賽綜合測評題要求利用綜合測試板上的555芯片和四運放324芯片,設(shè)計制作一個頻率可變的同時輸出脈沖波、鋸齒波、正弦波I、正弦波II的波形產(chǎn)生電路。圖2是其中一個單元電路即方波和鋸齒波產(chǎn)生電路的仿真計算,(a)圖為方波和鋸齒波產(chǎn)生的電路原理圖,(b)圖為uo1端輸出的方波波形,(c)圖為uo2端輸出為鋸齒波波形。同樣,可以利用PSpice軟件對其它單元電路進(jìn)行仿真計算。圖3為自制的2013年全國大學(xué)生電子設(shè)計競賽綜合測評題的PCB圖和實物圖。
3教學(xué)改革的效果
以項目化教學(xué)任務(wù)為載體,結(jié)合大學(xué)生電子設(shè)計競賽,優(yōu)化了模擬電子電路課程的教學(xué)內(nèi)容,并采用最新的教學(xué)手段,培養(yǎng)了學(xué)生的動手能力、創(chuàng)新能力和團隊協(xié)作精神。
3.1學(xué)生理論基礎(chǔ)明顯扎實
以前學(xué)生在學(xué)習(xí)模擬電子電路時,很多概念學(xué)得不是很扎實,自從課堂教學(xué)中使用了仿真計算后,特別是我校電子電氣類專業(yè)開設(shè)了仿真軟件學(xué)習(xí)課程,學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣明顯提高。學(xué)生可以利用仿真軟件對學(xué)習(xí)的每一個電路都進(jìn)行仿真計算,這樣可以很好地檢驗理論學(xué)習(xí)的效果。
3.2學(xué)生競賽成績顯著提高
自從教學(xué)改革以來,參加電子設(shè)計大賽的人數(shù)大幅度提高,同時取得了很好的成績。截止到2017年,我校電氣工程學(xué)院學(xué)生參加大學(xué)生電子設(shè)計競賽,共獲得國家級一等獎3個,國家級二等獎2個,2014年和2015年蟬聯(lián)安徽省TI杯,成績喜人。
4結(jié)語
在總結(jié)電子競賽經(jīng)驗的基礎(chǔ)上,運用仿真軟件進(jìn)行項目化教學(xué),對模擬電子技術(shù)課程教學(xué)進(jìn)行了全方位的改革,優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容,革新教學(xué)手段,形成了完善的課程體系。通過多年的教學(xué)實踐,該體系能夠有效地調(diào)動學(xué)生的主動性,在最近幾年模擬電子技術(shù)課程考試中,學(xué)生的不及格率明顯下降。同時,教學(xué)改革的各項措施,提高了學(xué)生的實踐創(chuàng)新能力,教學(xué)效果顯著。
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關(guān)鍵詞:電路教學(xué);思維能力;遷移學(xué)習(xí);電路仿真
中圖分類號:G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A 文章編號:1674-9324(2016)18-0113-02
一直以來,傳統(tǒng)的電路教學(xué)方法在大學(xué)電路教學(xué)中占據(jù)著主導(dǎo)地位,其中有很多有益的教學(xué)方法值得借鑒。但是,我們在實際的教學(xué)過程中,也發(fā)現(xiàn)了傳統(tǒng)電路教學(xué)過程中存在的諸多缺點。在新課程改革的大背景下,要求我們在電路教學(xué)的實踐過程中進(jìn)行教學(xué)模式的改革,以適應(yīng)我國現(xiàn)行教育發(fā)展的需要。而新課改的重要內(nèi)容就是學(xué)生學(xué)習(xí)和思維方式的改變。傳統(tǒng)的電路教學(xué)過程中,學(xué)生的學(xué)習(xí)方式是被動的,在學(xué)習(xí)過程中過分注重對電路概念、定理的機械記憶和大量的重復(fù)訓(xùn)練,過于強求知識體系的完整,但忽略了學(xué)科特點和知識建構(gòu)的作用。實際的教學(xué)過程基本采用以教師講授為主的填鴨學(xué)習(xí)方式,教學(xué)方法過于機械和老化,最終導(dǎo)致大部分學(xué)生對大學(xué)電路教學(xué)感到枯燥和抽象,實際動手能力差。新課改革倡導(dǎo)“以弘揚人的主體性、能動性、獨立性為宗旨的自主學(xué)習(xí)”,著眼于培養(yǎng)學(xué)生的主動性和創(chuàng)新精神。那么,怎樣才能優(yōu)化大學(xué)電路教學(xué)呢?筆者結(jié)合近幾年的教學(xué)經(jīng)驗和體會,認(rèn)為應(yīng)從以下幾個教學(xué)方法進(jìn)行綜合實施。
一、積極創(chuàng)設(shè)教學(xué)情境,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣
首先,教師要營造輕松活躍的課堂氣氛,課堂教學(xué)作為一種特定情境中的人際交往活動,其互動的形式本身就要求師生共同參與。因此,互動教學(xué)不僅是師生之間傳遞信息和知識的平臺,也是情感方面的信息交流方式。交流的雙方在課堂上都會受到課堂氣氛的影響。良好的課堂氣氛可以有效地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動機,充分調(diào)動學(xué)生參與教學(xué)活動的積極性。其次,教學(xué)的引入要從生活情境入手,或者從電路的基礎(chǔ)知識出發(fā),把需要解決的問題有意識地、巧妙地寓于符合學(xué)生實際的生活知識之中,把學(xué)生引入一種與問題有關(guān)的情境之中,以此激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和求知欲。通過學(xué)生所了解、熟悉的生活中實際問題(如生活中常見的電路特征、電路事故),為學(xué)生創(chuàng)設(shè)探究知識的特定場景,從而激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。從心理學(xué)的角度理解:“興趣是人們力求認(rèn)識某種事物或愛好某種行為的傾向,它的有效功能之一就是能對正在進(jìn)行的行為起到推動作用。”學(xué)生對電路的學(xué)習(xí)興趣和主動性是構(gòu)成學(xué)習(xí)動機的重要成分。特別對于大一階段的學(xué)生,積極激發(fā)學(xué)生對學(xué)習(xí)的需要和興趣是積極實施課堂電路教學(xué)重要基礎(chǔ),而擁有濃厚的學(xué)習(xí)興趣又將使學(xué)生擁有較強的學(xué)習(xí)動力和精神支持。
二、培養(yǎng)學(xué)生掌握良好的思維能力
教師要引導(dǎo)學(xué)生逐步培養(yǎng)良好的思維能力,掌握科學(xué)的思維方法。首先,應(yīng)使學(xué)生對思維方法有明確的認(rèn)識。開始引入新課時,要引導(dǎo)學(xué)生把注意力放在對概念和規(guī)律的理解上,而不應(yīng)該急于做大量的習(xí)題,使學(xué)生明確學(xué)習(xí)知識的目的并不全是為了解題。在學(xué)生基本概念和基本規(guī)律等基本內(nèi)容已充分理解的基礎(chǔ)上,引導(dǎo)學(xué)生適量練習(xí),對電路的特征多歸類分析、尋找規(guī)律。使學(xué)生養(yǎng)成每做完一道習(xí)題,都進(jìn)行一下總結(jié)的良好習(xí)慣,看看通過做這道習(xí)題,自己對知識的理解上有哪些新的體會和感悟,對習(xí)題中所給的大學(xué)電路教學(xué)條件和大學(xué)電路教學(xué)情景產(chǎn)生的原因和有關(guān)的條件是否能獨立地分析等。其次,教師要對學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中的表現(xiàn),要注意觀察,及時總結(jié)跟進(jìn),隨時了解學(xué)生的對所講內(nèi)容的掌握情況,適當(dāng)給予鼓勵或進(jìn)一步鞏固分析。同時,教學(xué)過程中要充分應(yīng)用學(xué)生為主體,教師為主導(dǎo)的教學(xué)特點,調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性,圍繞著學(xué)生主體展開教學(xué)。
三、培養(yǎng)計算機輔助學(xué)習(xí)能力
電路是電工類的專業(yè)基礎(chǔ)課,有其自身的學(xué)科特點,但在傳統(tǒng)的課堂教學(xué)中,存在諸多問題,比如,電路教學(xué)中,理論和實驗是分離教學(xué)。一般教師先講授理論知識,然后做實驗,理論和實踐的異步,導(dǎo)致學(xué)生很難將理論和實踐有效的結(jié)合。又如,理論課過多講授公式、定理,比較枯燥,學(xué)生接受效率低。而實驗課設(shè)置驗證性實驗多,學(xué)生在實驗過程中,步驟機械,缺乏思考。對于傳統(tǒng)教學(xué)中的該類問題,可以結(jié)合計算機輔助,有效利用仿真計算(比如Multisim仿真、MATLAB仿真)來解決實際電路教學(xué)中的問題。
通過將計算機仿真教學(xué)引入課堂教學(xué)和課實驗教學(xué),可以直觀地顯示電路性能,通過調(diào)節(jié)輸入?yún)?shù)來顯示各種動態(tài)響應(yīng)的變化,使抽象的電路特征變成形象的圖像顯示。而且,通過對參數(shù)的改變,直觀清晰地顯示所需要的結(jié)果,也在一定程度上增加了學(xué)生的學(xué)習(xí)樂趣。學(xué)生通過自己動手設(shè)計實際電路,較好激發(fā)了自身的創(chuàng)造性,提高了自身的動手操作能力。利用電路仿真,可有效快捷地設(shè)計典型電路,對電路的各種參數(shù)和性能進(jìn)行模擬。由于仿真界面形象,實驗效果直觀,既節(jié)省了實際電路元件的使用,又能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。同時,完成后仿真電路可以多次模擬,既提高了實驗效率,也節(jié)省了搭建調(diào)試電路過程中的精力和時間,提高了教學(xué)效率和質(zhì)量。通過筆者近幾年在電路教學(xué)方面的探索表明,仿真平臺的引入使學(xué)生充分運用所學(xué)知識,發(fā)揮了主觀能動性,達(dá)到良好的教學(xué)效果,是提高電路教學(xué)質(zhì)量的一種有效措施。
四、培養(yǎng)學(xué)生反思學(xué)習(xí)能力
反思教學(xué)在實際電路教學(xué)中有較強的實踐意義。它具有探究自主性和發(fā)展創(chuàng)造性等基本特點。根據(jù)心理學(xué)的特點,影響學(xué)生學(xué)習(xí)效果的最重要因索是學(xué)生頭腦中已有的知識和認(rèn)知水平。教師要充分利用學(xué)生原有的知識結(jié)構(gòu),通過觀察和研究,將新知識融入學(xué)生原有的知識體系,進(jìn)而形成新的知識體系。學(xué)生的學(xué)習(xí)不是被動地接受和單純地復(fù)制與強化,而是對自己的思維活動過程不斷地進(jìn)行反省概括,逐步深入理解和接受。大多數(shù)學(xué)生在學(xué)習(xí)電路內(nèi)容時很少意識到自己的思維過程,也不了解強化自己思維和學(xué)習(xí)行為的習(xí)慣,只是通過機械重復(fù)進(jìn)行高強度低效率的電路習(xí)題訓(xùn)練模式,缺乏反思意識和能力。通過反思性學(xué)習(xí),可有效促使學(xué)生主動實現(xiàn)所學(xué)電路知識的重構(gòu)和整合,提高電路分析和解決實際電路設(shè)計的能力。反思性電路學(xué)習(xí)的整個過程實質(zhì)上是學(xué)生自主學(xué)習(xí)電路的過程。學(xué)生通過自我分析、探究性學(xué)習(xí)來獲得電路知識的提升。而且,通過反思性學(xué)習(xí)也可以消除由學(xué)生自身消極因素造成的如思維定式、以偏概全等影響思維的障礙,進(jìn)而改進(jìn)思維習(xí)慣,提高分析和設(shè)計電路的思維能力,提高運用所學(xué)知識綜合分析、解決實際電路問題的能力。
五、培養(yǎng)學(xué)生的遷移學(xué)習(xí)能力
在大學(xué)階段電路教學(xué)中,恰當(dāng)利用心理學(xué)中的學(xué)習(xí)遷移特點,在各種不同的實際電路教學(xué)環(huán)境中,使學(xué)生根據(jù)原有的學(xué)習(xí)經(jīng)驗加以改造轉(zhuǎn)移,從而在腦中建立系統(tǒng)的電路知識網(wǎng)絡(luò)。電路教材中的許多教學(xué)概念規(guī)律的涉及面比較廣泛,內(nèi)容比較豐富。有些看似并不相干的問題,實質(zhì)上卻有著密切的、內(nèi)在的有機聯(lián)系,甚至遵循著同一規(guī)律。首先,在大學(xué)電路教學(xué)中,教師要注重電路概念和電路原理的聯(lián)系,合理引導(dǎo),促使學(xué)生實現(xiàn)不同內(nèi)容、不同領(lǐng)域間的知識遷移,設(shè)置情境,將不同知識點建立實質(zhì)的聯(lián)系,促進(jìn)知識的正向遷移,加速學(xué)生的認(rèn)識和理解。其次,教師要讓學(xué)生學(xué)會概括一般電路原理、電路定律的方法,培養(yǎng)學(xué)生善于發(fā)現(xiàn)各知識板塊中存在的共同點,并有效地將這些因索進(jìn)行加工,把已有的知識經(jīng)驗概括成一般性原理和規(guī)律,并運用到新的電路對象中,從而把新對象納入到已有的知識體系當(dāng)中。再者,教師要善于指導(dǎo)學(xué)生對學(xué)過的知識進(jìn)行分析、綜合,拓寬學(xué)生思維,培養(yǎng)學(xué)生觸類旁通的開放性思維能力,培養(yǎng)學(xué)生在學(xué)習(xí)中找出知識內(nèi)在的有機聯(lián)系,掌握知識體系的內(nèi)在規(guī)律,并加強培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用知識的方法和技能等方面的遷移能力,使學(xué)生能較深刻地掌握知識間的層次和各知識點之間的相關(guān)聯(lián)系,增強自身在學(xué)習(xí)中能應(yīng)用所學(xué)知識去創(chuàng)造性地進(jìn)行電路分析和電路設(shè)計的科學(xué)素質(zhì),促進(jìn)自己形成知識技能和科學(xué)思維的正向遷移,提高大學(xué)電路教學(xué)學(xué)習(xí)的質(zhì)量和效率。
總之,新課程改革背景下的電路教學(xué)改革的研究是一個具有重要理論與實踐意義的課題。如何對傳統(tǒng)的電路教學(xué)模式進(jìn)行優(yōu)化和改革,已成為大學(xué)電路教學(xué)研究的一個重要研究方向。教師在教學(xué)實施過程中,通過對大學(xué)電路教學(xué)方法的優(yōu)化,可以較好地增強工科學(xué)生的電路知識和綜合素質(zhì),為后續(xù)的深入學(xué)習(xí)打下扎實的電路分析基礎(chǔ)。同時,也能夠?qū)σ恍┐髮W(xué)電路教學(xué)理論進(jìn)行有效的拓展。
參考文獻(xiàn):
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關(guān)鍵詞:模電;數(shù)電;定義;特點;區(qū)別與聯(lián)系
1 模擬電路與數(shù)字電路的定義
模擬電路主要處理模擬信號,如果輸入信號有一個微小的變化,輸出信號必有一個與之相對應(yīng)的變化。數(shù)字電路主要處理數(shù)字信號,它的變化只有高、低電平兩個狀態(tài),如果輸入信號發(fā)生一個微笑的變化,輸出信號一般不會立即發(fā)生變化,需要累積到一定值輸出端才會發(fā)生變化。
2 模擬電路與數(shù)字電路的特點
1.模擬電路的特點:
①處理模擬信號,模擬信號即在時間和幅值上均連續(xù)的信號。在一個信號周期內(nèi),模擬電路的電流和電壓保持持續(xù)變化。
②電路中元器件的動作方式為線性變化,如放大器。
③模擬電路是電子技術(shù)的基礎(chǔ),應(yīng)用十分廣泛。手機等電子產(chǎn)品的無線收發(fā)模塊都是模擬電路。自然界中的物理量均為連續(xù)量,連續(xù)信號的處理離不開模擬電路。
④輸出信號隨輸入信號的微小變化而變化。
2.數(shù)字電路的特點:
①處理數(shù)字信號,數(shù)字信號即在時間和幅值上均離散的信號。在一個信號周期內(nèi),數(shù)字電路的電流和電壓呈現(xiàn)脈沖變化。
②數(shù)字電路可對數(shù)字信號進(jìn)行算數(shù)運算及邏輯運算。基本邏輯運算有與或非三種,復(fù)合邏輯運算有常用的與非、或非、與或非、異或等等。因此,它具有邏輯推理和邏輯判斷的能力。
③數(shù)字信號只有0、1兩種狀態(tài),可用晶體管的飽和和截止分別表示,意味著其輸出量不隨輸入量的微小變化而變化,需累積到一定程度才發(fā)生變化,由此可以看出,數(shù)字電路實現(xiàn)簡單,系統(tǒng)可靠,不易受外界的影響而變化。
④數(shù)字電路的突出優(yōu)點之一是集成度高,功耗低,速度快。用數(shù)字集成電路不僅縮小了體積,提高了生產(chǎn)技術(shù),更推動了數(shù)字電路的發(fā)展。
3 模擬電路與數(shù)字電路的區(qū)別
簡單的來說,模擬電路和數(shù)字電路中信號的表達(dá)方式不同。自然界中許多物理量,如溫度、壓力等為連續(xù)變化,處理此種信號的電路為模擬電路。也有一種物理量,在時間和幅值上均不連續(xù),處理此種信號的電路為數(shù)字電路。一個簡單的例子幫助我們理解,如對光照強度的感受,模擬電路可直接處理信號,輸出隨光照強度變化而變化,數(shù)字電路則將此信號經(jīng)過抽樣、量化等一系列工作轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號方可處理。由此總結(jié)區(qū)別如下:
1.工作的信號不同。模擬電路處理的是模擬信號,一般都具有連續(xù)變化的特點;數(shù)字電路則處理的是數(shù)字信號,它的變化總發(fā)生在離散的瞬間,數(shù)字信號通常用脈沖的有無來表示,有脈沖為“1”――高電平,無脈沖則為“0”――低電平。
2.電路的作用不同。模擬電路是通過放大器等元器件實現(xiàn)模擬信號的比例放大,其要求輸出信號盡量不失真;數(shù)字電路處理0、1兩種電平的信號,實現(xiàn)輸入輸出的數(shù)字量之間一定的邏輯關(guān)系。
3.分析方法不同。模擬電路通常采用圖解法和微變等效電路法,如負(fù)反饋放大器的框圖分析法,即把放大器分解成基本放大電路和反饋網(wǎng)絡(luò)兩部分;數(shù)字電路的主要分析方法在組合邏輯電路中有邏輯關(guān)系式,真值表等,在時序邏輯電路中有狀態(tài)轉(zhuǎn)換真值表,狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖,卡諾圖等。
4.電流和電壓的變化方式不同。模擬電路中,電流和電壓是呈持續(xù)變化的;數(shù)字電路中,電流和電壓是呈脈沖變化的。
5.三O管的工作狀態(tài)不同。模擬電路中其作用是放大,這就意味著工作在放大區(qū);數(shù)字電路中其相當(dāng)于開關(guān),這就意味著工作在截止區(qū)和飽和區(qū),即“0”、“1”狀態(tài)。
4 模擬電路與數(shù)字電路的聯(lián)系
從我們可以直接看的到的層面上來說,模擬電路和數(shù)字電路的最直接聯(lián)系就是它們同屬于電子電路,只不過處理的信號不同罷了。對接觸過數(shù)電和模電的我們都清楚,數(shù)電是建立在模電的基礎(chǔ)之上,換句話來說,數(shù)字電路從根本上來說都是模擬電路。模擬電路處理模擬信號,數(shù)字電路處理數(shù)字信號,但自然界中多為模擬量,所以數(shù)字信號通常由模擬信號獲得,它是將模擬信號抽樣后數(shù)字化得到的。模擬電路和數(shù)字電路的諸多聯(lián)系總結(jié)如下:
1.它們的基本元器件大都相同,無論是模擬電路,還是數(shù)字電路,都是已三極管為基礎(chǔ),不斷增加其他功能以實現(xiàn)復(fù)雜化。
2.數(shù)字電路是在模擬電路的基礎(chǔ)上發(fā)展而來,數(shù)字電路處理的數(shù)字信號也是由模擬信號經(jīng)過采樣、保持、量化、編碼而來。
3.把模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號的轉(zhuǎn)換器稱為A/D轉(zhuǎn)換器,把數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為模擬信號的轉(zhuǎn)換器稱為D/A轉(zhuǎn)換器。如果想要用數(shù)字電路處理模擬信號,那么在系統(tǒng)中置入A/D轉(zhuǎn)換器再輸入信號就可以了,反之,需要在系統(tǒng)中置入D/A轉(zhuǎn)換器。舉例來講,在自動控制系統(tǒng)中,被控制量,如溫度、壓力等均為連續(xù)量,經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為數(shù)字量即可用數(shù)字電路進(jìn)行處理。
參考文獻(xiàn)
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作者簡介
關(guān)鍵詞:電路;仿真實驗;引導(dǎo)式教學(xué)法
作者簡介:劉慶雪(1980-),男,山東鄒城人,山東科技大學(xué)信息與電氣工程學(xué)院,講師;公茂法(1959-),男,山東臨沂人,山東科技大學(xué)信息與電氣工程學(xué)院,教授。(山東 青島 266590)
基金項目:本文系山東省高等學(xué)校電氣工程及其自動化特色專業(yè)階段性研究成果。
中圖分類號:G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:1007-0079(2013)07-0068-02
“電路”課程是電氣工程及其自動化、自動化、通信工程、電子信息工程、生物醫(yī)學(xué)工程等電氣信息類專業(yè)必修的一門專業(yè)基礎(chǔ)課,在整個本科教學(xué)過程中,起著承前啟后的重要作用。本課程內(nèi)容抽象,理論較多,系統(tǒng)性、邏輯性強。因此,“電路”的學(xué)習(xí)對培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力、動手能力以及分析問題解決問題的能力,有著舉足輕重的作用。
“電路”課程要求學(xué)生掌握電路的基本概念、一般電路分析理論和電路分析方法,掌握實驗的基本操作規(guī)程和方法,為電類專業(yè)后續(xù)課程的學(xué)習(xí)打下堅實基礎(chǔ),[1,2]這也是電類專業(yè)人才培養(yǎng)所具備的基本知識和基本技能。
由于“電路”概念多、定理復(fù)雜、內(nèi)容抽象,定理等概念的理論推導(dǎo)過程設(shè)計到“高等數(shù)學(xué)”、“大學(xué)物理”、“復(fù)變函數(shù)”等知識點,對于沒有任何專業(yè)背景的大一大二學(xué)生而言,要想學(xué)好該課程比較困難。山東科技大學(xué)信息與電氣工程學(xué)院的“電路”課程教研組教師年齡結(jié)構(gòu)和學(xué)緣結(jié)構(gòu)合理,其中有多位教師有多年電路教研經(jīng)驗,在教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)手段、教學(xué)方法、實驗教學(xué)幾個方面進(jìn)行了全面的研究和探索,也取得了一系列成果。
一、教學(xué)內(nèi)容的改革
“電路”課程具有很強的理論性,又有較強的工程實踐性,因此,如何讓學(xué)生在學(xué)好基礎(chǔ)理論的同時又能了解和掌握所涉及的相關(guān)實踐知識,是當(dāng)前該教學(xué)改革所面臨的主要問題。課程組教師通過近年的探索和實踐,在以下方面作了改進(jìn)和探索,并取得了較理想的教學(xué)效果。
在確保基本理論和定理的前提下,摒棄一些技巧性過重且與實際脫鉤的內(nèi)容,加強學(xué)生實踐環(huán)節(jié)和解決實際問題能力的培養(yǎng),確立了“電阻電路分析與動態(tài)電路分析并重;時域分析與相量分析及s域分析并重;直流分析與交流分析并重;方程分析與計算機輔助分析并重;解析方法與仿真方法并重”的新課程體系。通過優(yōu)化課程內(nèi)容,引入計算機輔助分析的新內(nèi)容和計算機仿真、網(wǎng)絡(luò)教學(xué)、多媒體教學(xué)等先進(jìn)手段,基本滿足了教學(xué)需要,并發(fā)表了多篇教學(xué)論文,獲得多項教學(xué)獎。
二、教學(xué)方法的改革
我國傳統(tǒng)的教學(xué)模式是“填壓式”的,這是在一定歷史條件下中國特定的教學(xué)模式的產(chǎn)物,在中國傳統(tǒng)應(yīng)試教育背景下,有它特定的積極作用。但在科學(xué)技術(shù)發(fā)展日新月異的今天,這種傳統(tǒng)的教學(xué)模式已經(jīng)失去了它昔日的光彩,不能滿足現(xiàn)代社會經(jīng)濟發(fā)展的需要。并且,這種“填壓式”的教學(xué)模式往往會使得課堂氣氛異常壓抑和沉悶,以至于使得學(xué)生產(chǎn)生消極學(xué)習(xí)甚至厭學(xué)的情緒,這嚴(yán)重影響了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。
電路教研組教師在教學(xué)中發(fā)現(xiàn),由于“電路”課程理論性比較強,涉及數(shù)學(xué)知識比較多,學(xué)生學(xué)習(xí)起來比較吃力。針對這種情況,教研組成員積極改進(jìn)傳統(tǒng)教學(xué)方法,重在培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣,引導(dǎo)學(xué)生主動學(xué)習(xí),增加學(xué)生獨立思考的時間和機會等幾個方面,具體體現(xiàn)在以下幾個方面:
1.采用引導(dǎo)式教學(xué)法
教師在上課時主動引導(dǎo)學(xué)生對課程相關(guān)內(nèi)容和問題進(jìn)行思考和討論,這樣既活躍了課堂氣氛,也調(diào)動了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性,并且有效地培養(yǎng)了學(xué)生的思維、創(chuàng)新能力。當(dāng)然,學(xué)生是否按照教師事先準(zhǔn)備的思路去積極思考,關(guān)鍵在于所引導(dǎo)內(nèi)容和問題的趣味性和吸引力,在于所提出的問題是否與所要引出的問題具有很大的關(guān)聯(lián)性。因此,教師在授課前應(yīng)根據(jù)所要講授的知識點以及學(xué)生對相關(guān)知識的掌握情況,仔細(xì)設(shè)計本堂課的具體內(nèi)容,包括板書、教案準(zhǔn)備、知識引入、課堂提問、課后作業(yè)等。比如,在講授電路定理中的戴維南定理這一節(jié)內(nèi)容時,可以列舉學(xué)生日常生活中MP3的例子,對耳機來說,MP3所有的其他電路部分都可以看出一個實際電壓源。然后再進(jìn)一步舉例:對于所有的負(fù)載而言,負(fù)載外的所有電路部分都可以看成一個實際電壓源,直到引出本堂課所要講的戴維南定理。這樣不僅可以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣,而且讓學(xué)生明白所要學(xué)的內(nèi)容在實際生產(chǎn)生活中的應(yīng)用。[3]
2.化抽象為形象教學(xué)法
“電路”課程中的很多概念和知識點比較抽象,不但教師很難形象地表達(dá),而且學(xué)生也很難理解與掌握。對研究對象的有關(guān)信息進(jìn)行形象化地加工,這樣貯存在大腦里的形象信息進(jìn)行加工(分析、比較、整合、轉(zhuǎn)化等),從而從形象上認(rèn)識和把握研究對象的本質(zhì)和規(guī)律,這樣可以達(dá)到事半功倍的效果。比如,對于二階電路問題,如果花大量時間講解怎樣求解二階微分方程,學(xué)生會感到非常枯燥,而且學(xué)完之后依然沒有一個感性和具體的認(rèn)識。在對待二階電路問題時,首先要向?qū)W生講明白,分析任何電路包括二階電路,最根本的方法就是對電路進(jìn)行列方程,然后求解方程。由于二階電路的特殊性,描述電路的方程為二階微分方程,至于如何求解二階微分方程不是“電路”課程學(xué)習(xí)的重點,因此,只對二階微分方程的求解結(jié)果進(jìn)行簡單的分析和總結(jié)就可以了。最后可以舉例汽車的減振系統(tǒng)和天平測量時的振蕩等與實際生活密切相關(guān)的例子來說明二階系統(tǒng)振蕩的意義,這樣,更容易使得學(xué)生對所學(xué)的抽象問題進(jìn)行深刻理解,而且可以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。
3.歸納總結(jié)式教學(xué)法
由于“電路”課程本身的特點,電路分析的方法特別多,這些分析方法既有聯(lián)系又有區(qū)別,學(xué)生學(xué)起來吃力且不容易掌握和運用。這就要求教師在電路教學(xué)的整個過程中,經(jīng)常歸納總結(jié),并且多做多講習(xí)題,以達(dá)到讓學(xué)生徹底掌握知識的教學(xué)目的,才能使得學(xué)生真正弄清幾種分析方法之間的內(nèi)在聯(lián)系和本質(zhì)區(qū)別。而且“電路”是一門系統(tǒng)性很強的課程,每個章節(jié)的內(nèi)容是緊密相關(guān)的,只有教師及時歸納和總結(jié),學(xué)生才能理順整個課程體系的來龍去脈。例如:在講授線性電路的復(fù)頻域分析法時,可以通過簡單的典型一階電路和二階電路,分別用時域分析法、相量法和拉普拉斯變換法進(jìn)行分析求解,這樣可以給學(xué)生以切身感受,真正體會到這三種電路分析法各自的優(yōu)缺點,然后教師再加以總結(jié),學(xué)生就可以有比較的理解記憶和掌握。對于簡單的一階動態(tài)電路,用經(jīng)典的時域分析法求解比較簡單;而對于復(fù)雜的高階動態(tài)電路,拉氏變換法是最好的分析方法,相量法是分析正弦穩(wěn)態(tài)電路最有效的分析方法。
三、教學(xué)手段的改革
在“電路”教學(xué)中,教學(xué)手段的好壞是保證教學(xué)質(zhì)量的關(guān)鍵因素。近些年學(xué)校采取多樣化的教學(xué)手段,其中多媒體的應(yīng)用是最主要的改革內(nèi)容。對于課程中的重點和難點,采取課堂現(xiàn)場電路仿真實驗演示;對于學(xué)生平時沒有接觸的常用電路元件,盡量讓教師帶入課堂,增加學(xué)生的感性認(rèn)識,以增加學(xué)生的整體印象和學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。
多媒體的運用使得教師在有限的時間內(nèi)增大了所要講授內(nèi)容的信息量,特別是由于“電路”課程本身的特點,電路圖比較多,且復(fù)雜,如果單靠教師的板書,很顯然將會占用大量課堂時間。如果采用多媒體教學(xué),就會使得教師能夠騰出時間進(jìn)行講解課程中的難點和重點。另外,多媒體是多種媒體的結(jié)合,如果運用得當(dāng)就可以對學(xué)生形成多種渠道感知和學(xué)習(xí)知識的刺激,也從一定程度上調(diào)動了學(xué)生的積極性。因此多媒體的使用到大大提高了課堂教學(xué)的效率,調(diào)動了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性,在有限的時間內(nèi)拓展了學(xué)生的知識面和信息量,把抽象的難以理解的知識點轉(zhuǎn)化成形象的容易理解的圖片,使得學(xué)生能夠輕松直觀地理解所學(xué)知識的內(nèi)在原理,從而更好地找出其中所蘊含的規(guī)律。
四、實驗教學(xué)的改革
電路實驗是“電路”課程中至關(guān)重要的一個環(huán)節(jié)。實驗教學(xué)和課堂理論教學(xué)是相輔相成的兩個重要部分,也是學(xué)生學(xué)習(xí)電路知識的一個非常有效的教學(xué)手段,更是培養(yǎng)學(xué)生實際動手能力、實驗操作技能的渠道。電路實驗是檢驗電路理論知識的一種重要途徑,從而增加學(xué)生由理性到感性,再由感性到理性的深刻認(rèn)識。電路實驗教學(xué)可以幫助學(xué)生在實際中觀察問題、分析問題和解決問題,進(jìn)而培養(yǎng)學(xué)生進(jìn)行理論聯(lián)系實際的思維方式。
傳統(tǒng)的電路實驗教學(xué)都是學(xué)生在實驗指導(dǎo)書要求下,在實驗教師的指導(dǎo)下按部就班地完成電路實驗項目。這種教學(xué)模式極大地限制了學(xué)生的主觀能動性的發(fā)揮,也起不到電路實驗應(yīng)有的作用。“電路”課程作為電氣信息類專業(yè)學(xué)生的第一門專業(yè)基礎(chǔ)課,培養(yǎng)學(xué)生的基本實驗技能,幫助學(xué)生樹立理論聯(lián)系實際的思維方式無疑更為重要,因此,電路實驗的改革應(yīng)該從以上幾個方面實施。
1.增加綜合性和設(shè)計性實驗項目
學(xué)院從2007年開始就著手進(jìn)行實驗指導(dǎo)書的編制,并于2008年編制一套電路實驗指導(dǎo)書,并在此基礎(chǔ)上于2010年出版電路實訓(xùn)教程一部。無論是實驗指導(dǎo)書還是實訓(xùn)教程都重點突出了綜合性和設(shè)計性實驗項目,對一些理論性過強、與實際脫鉤的實驗項目進(jìn)行了刪減,目的就是發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性,培養(yǎng)學(xué)生獨立思考和實際動手的能力。綜合性和設(shè)計性實驗的增加對于充分調(diào)動學(xué)生的積極性、培養(yǎng)學(xué)生獨立思考意思具有一定的現(xiàn)實意義,也大大激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)激情。
2.開放實驗室
學(xué)院電路實驗室隸屬于國家級電工電子中心,因此,實驗室除了承擔(dān)本學(xué)院電類專業(yè)學(xué)生的電路實驗課之外,還承擔(dān)著其他學(xué)院相關(guān)電類專業(yè)學(xué)生的相關(guān)電路實驗項目,這樣將會面臨接受大量學(xué)生進(jìn)行電路實驗的問題,勢必會造成基礎(chǔ)較差的學(xué)生不能在課堂時間保質(zhì)保量地完成實驗項目。為了幫助這部分學(xué)生能夠順利完成實驗,從2007年開始,實行電路實驗室全天開放,這極大地鼓勵了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性,特別是對于參加各類電子競賽和科研立項的學(xué)生,電路實驗室為這部分學(xué)生提供了一個良好的實驗平臺。
3.增加虛擬實驗
隨著計算機技術(shù)的快速發(fā)展,傳統(tǒng)的以硬件為主的電路實驗發(fā)生了根本的變化。虛擬實驗不受時間和空間的限制,只要在普通的PC機上就可以完成虛擬實驗。流行的虛擬仿真軟件功能異常強大,界面逼真,模擬程度幾乎跟傳統(tǒng)的硬件實驗一模一樣,可以完成所有硬件實驗所能完成的實驗項目。另外,虛擬實驗還具備傳統(tǒng)硬件實驗所沒有的優(yōu)勢,電子元器件和實驗儀器不會損壞,也不會出現(xiàn)故障,避免了學(xué)生由于操作不當(dāng)所造成的安全問題。
由于電路課程本身的特點,虛擬實驗還可以完成傳統(tǒng)硬件實驗不能完成的功能。比如在觀察二階電路頻率特性曲線時,傳統(tǒng)的硬件實驗,如果由于操作不規(guī)范所引起的測量誤差問題就很難繪制出頻率特性曲線,但如果利用虛擬實驗,只要參數(shù)設(shè)置得當(dāng),就能夠很順利地繪出頻率特性曲線,并且可以繪出不同參數(shù)下的頻率特性曲線,有助于幫助學(xué)生理解品質(zhì)因數(shù)的大小跟頻率特性曲線形狀的關(guān)系問題。因此,虛擬實驗可以極大地提高實驗效率。
以校園網(wǎng)為基礎(chǔ)建立了虛擬實驗平臺,學(xué)生可以從校園網(wǎng)下載常用的虛擬仿真實驗軟件,如Pspice、Multisim等,這樣學(xué)生可以根據(jù)自己的需要,通過虛擬平臺這種開放式的教學(xué)環(huán)境自由學(xué)習(xí)。
五、結(jié)束語
從2006年至今,電路教研組對教學(xué)大綱、教材編寫、內(nèi)容整合、教學(xué)方法、教學(xué)手段、實驗教學(xué)進(jìn)行了一系列的改革,取得了良好的教學(xué)效果。
2007年“電路”課程被評為“山東省精品課程”,下一步準(zhǔn)備申報國家級精品課程;2010年課題組成員編寫教材《電路實訓(xùn)教程》一部,并由中國石油大學(xué)出版社出版;2011年榮獲校級教學(xué)成果二等獎;近年來學(xué)生創(chuàng)新活動中屢獲佳績,其中在國家級及省級競賽中獲得多項大獎。由于國內(nèi)相當(dāng)一部分工科院校特別是知名高校把“電路”作為研究生初試課程,近幾年學(xué)院學(xué)生考研率較往年有了大幅提高;學(xué)院畢業(yè)生就業(yè)率也較之過去大幅提升,其中一次性就業(yè)率各個電類專業(yè)都在90%以上。
如何對“電路”課程的教學(xué)進(jìn)行有效的改革一直是電路課程教育工作者們所面臨的重大課題,需要廣大教師進(jìn)行不斷努力和實踐。
參考文獻(xiàn):
[1]劉慶雪,公茂法,劉寧.基于Multisim的遠(yuǎn)程虛擬實驗研究與實踐[J].中國電力教育,2011,(33):191-192.
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