時間:2023-03-13 11:28:12
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作者簡介:安康(1981-),男,浙江杭州人,杭州師范大學錢江學院,講師;孫亞萍(1980-),女,浙江杭州人,杭州師范大學錢江學院,講師。(浙江 杭州 310012)
基金項目:本文系杭州師范大學錢江學院教學建設項目(項目編號:YS01207031001)的研究成果。
中圖分類號:G642.0 文獻標識碼:A 文章編號:1007-0079(2013)02-0071-02
“電路原理”是電子信息學科重要的一門專業基礎課,本課程的教學目的是使學生掌握電路原理基本概念、分析方法以及電路實驗基本技能。[1]通過制定“電路原理”課程教學大綱,正確把握學科專業課與本課程內容之間的關聯性,為學生構建融會貫通的課程體系。為了在有限的學時內讓學生能夠快速掌握電路原理的知識結構,針對“電路原理”課程從教學模式、教學設計、實驗實踐性教學、網絡課程建設、課程考核評價指標等方面進行改革,并對“電路原理”改革過程中的經驗和體會做了總結。
一、課堂教學模式
“電路原理”課堂理論內容信息量大、涉及到很多數學公式,且電路圖復雜。傳統教學模式中教師通過在黑板上畫電路圖、書寫數學公式等手段進行授課,不僅耗時且效果不明顯。將多媒體教學融入到課堂教學環境中,加大課堂信息的傳遞量,提高課堂教學效果。多媒體教學課件采用PowerPoint制作,配有Flash MX動畫演示,教師在課件制作過程中注意每節課教學內容的重點、難點,能夠對上一節課的內容進行復習并引申出本節課講授的知識點,使學生在接受新知識的同時能夠將知識點串接,注重知識的融會貫通。針對電路課程抽象難理解的內容,采用電路仿真開發環境EWB,讓學生感受抽象電路在實際電路中的運行狀況,培養學生學習電路的興趣。
二、課堂教學設計
教改之前“電路原理”課堂授課形式多為教師講課,學生聽課缺乏互動性,注意力分散,學習興趣不高。[2]教改后,教師在授課過程中針對不同知識點采用隨機提問的方式,促使學生對該問題進行思考和分析,此方法對于知識點掌握薄弱的同學效果尤其明顯,因為他們擔心自己回答不上來,腦部神經處于緊張狀態,就能夠集中注意力認真聽課。在教學設計上,教師與學生共同參與到課堂教學活動中,學生為主體,教師通過引入問題、課堂討論、仿真驗證、問題講解、知識點總結方式進行輔導。例如在講解電路定理(戴維寧/諾頓定理)知識點時,通過引入一個工程問題讓學生分小組討論,教師可以對每組設計的方案進行點評,利用電路仿真環境對方案進行設計,確保課堂理論教學與實驗教學無縫連接,使學生通過虛擬電路實驗快速掌握知識點,培養學生學習方法和學習技能。
三、課程體系構建
教師在教學過程中盡可能使學生在有限的課堂教學時間內掌握“電路原理”的教學內容,[3]注重“電路原理”課程與后續專業課程之間的銜接,統籌安排。精選出基本、實用與后續課程聯系緊密的內容,刪減應用性不強的內容。例如講解一階/二階電路時域分析知識點時,講清楚電路的物理概念,降低該章習題的難度,其中卷積積分、頻率響應、狀態方程等復雜內容放到“信號與系統”課程中講解。另外對于“電路原理”課程中含有運算放大器的電阻電路章節,雖然該章節內容在“模擬電子線路”課程中作為精講內容,但是為了讓學生盡早對專業知識有更清楚的認識,考慮把該部分內容作為學生自學章節,教師提前布置自學題目,學生通過查詢專業資料自學本章,教師給學生一定的指導,結束后學生歸納知識點完成讀書報告,作為平時成績計入總評。通過自學讓學生對運算放大器的概念及應用有大致的了解,不僅解決課程之間課堂教學內容重復問題,同時培養學生自學能力,讓學生知道學習該門課程的價值所在。
四、實踐性教學環節
“電路原理實驗”是一門重要的實踐課,教師把電路原理實驗貫穿在“電路原理”課堂教學整個過程中,學生通過把學到的理論知識運用到實驗實踐中,加深對電路的理解,鞏固課堂所學的理論知識,培養學生動手操作能力。
1.EWB 電路仿真環境
無論是“電路原理”課堂教學還是實踐教學,EWB電路仿真貫穿于電路原理教學整個過程中,該仿真軟件功能強大,操作方便,能夠將虛擬電路環境與真實電路實驗相結合,提高學生綜合應用能力。虛擬實驗仿真前,需在開發環境下根據設計的方案搭建電路進行仿真,然后在電路實驗平臺上面調試電路,在實踐過程中驗證電路設計的正確性,需要在此階段培養學生調試過程中分析問題、解決問題的能力。另外虛擬電路仿真環境能夠設置一些電路故障以及邊界值,不會對電子元器件和實驗儀器造成損壞,減少實驗過程中因學生操作不當損壞電子器件的問題。
2.電路平臺實驗
依據電子專業特點,注重學生動手能力的培養,教研組編寫一套符合自己專業特色的電路原理實驗指導書,授課計劃共開設八個實驗:基爾霍夫定律的驗證;受控源VCVS、VCCS、CCVS、CCCS的實驗研究;疊加原理的驗證;戴維寧定理和諾頓定理的驗證;RC一階電路的響應測試;用三表法測量交流電路等效參數;RLC串聯揩振電路的研究;功率因數及相序的測量。
每個實驗都包含有實驗目的、實驗原理、實驗設備、實驗內容、實驗注意事項、預習思考題和實驗報告。另外教師還設計了需要學生課后自學的實驗比如關于EWB Multisim仿真軟件的學習。實驗中注意學生操作時容易出問題的地方。例如試驗“基爾霍夫定律的驗證”,因為該實驗涉及到依據基爾霍夫電壓/電流定律列寫方程,需要對電路設定參考方向再列寫KCL/KVL方程,但是學生初次接觸電路,對參考方向的理解比較欠缺,單純的課堂理論講解使學生對參考方向掌握情況還不夠深刻,經過這個實驗的驗證,學生動手測量和操作,對參考方向有較深的理解,做習題時慢慢養成分析電路前設定電路參考方向再求解的習慣。
3.電子線路課程設計
在學生具備電路軟件仿真和硬件調試能力基礎上,為了進一步加深學生對電子線路的理解和掌握,將電子線路課程設計引入到“電路原理”課程實踐性教學環節中。學生自主選題,自行設計,根據需求指標設計方案,采用EWB對方案進行仿真,驗證設計的方案是否可行,制作硬件調試系統,在調試過程中學生查閱資料對硬件進行修改調試,在實踐中不斷改進系統。教師在學生課程設計期間給予適當輔導,學生作為主角在實踐中培養自己動手操作能力,為參加各類電子設計大賽和畢業設計做好前期工作準備。
五、“電路原理”網絡課程建設
結合現代教學手段,利用網絡資源,建立“電路原理”教學網站,為學生自主學習提供良好教學平臺,“電路原理”網絡課程網址:http://221.12.26.150/tea_main.jsp。電路網絡課程建設框架主要從四個方面進行:教學信息資源包括教師信息、課程信息以及課程調課、停課、考試等信息及時反饋給學生;課堂理論教學資源包括多媒體課件以及教師批改完每章作業后設置的該章作業的答案以供學生查看,學生通過及時下載作業資源找出自己做錯的地方,不斷改進。另外電路自學章節選題部分教師均通過網絡平臺,方便快捷;實驗實踐教學資源包括實驗課件以及實驗仿真環境,網絡平臺中建立虛擬仿真實驗室,學生可以針對硬件實驗平臺設計實驗方案、仿真分析,提高硬件調試成功的概率,培養學生創新能力;師生互助學習資源通過開展答疑討論、作業提交、自主測試、課程反饋等模塊,為教師網上教學和答疑提供便捷的手段。
六、課程考核評價指標
“電路原理”課程考核主要從理論考核和實驗實踐考核兩方面進行。考核成績構成如下:期末成績占55%,期中成績占15%,平時成績占30%。期末考核主要采用筆試的方式進行,期中考核可以采用筆試的方式進行考核,也可以通過制作電子系統提交論文的方式考核,平時成績考核包括學生課堂教學與實驗教學出勤率、課堂提問、讀書報告完成情況、課程作業和實驗考核構成,其中實驗考核包括實驗報告部分(報告能夠體現實驗基本理論、實驗設計理念、實驗數據分析)以及實驗操作部分(考核儀器儀表的規范使用、電路測試能力等)。通過給予平時成績靈活的權重,建立多元的、綜合性的總評制度,尤其對學生創新的、探討性的觀點給予鼓勵和支持。
七、總結
“電路原理”課程經過電子教研室教師的共同努力,以電子專業2010級和2011級“電路原理”課程考核成績為依據,學生基本上能夠較好地掌握電路原理的知識點,部分同學能夠對電路靈活設計,學生整體的科研能力有了顯著提高。“電路原理”課程改革涉及面廣,改革過程中存在很多問題,還需要電子教研室教師不斷地努力和探索,緊跟社會的發展方向,將“電路原理”課程的教學改革進一步深化。
參考文獻:
中圖分類號:G712 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2016)22-0122-02
《電子技術基礎》課程是技工院校機電類專業基礎課程,安排在中級工階段進行。一直以來,由于技工院校學生基礎知識薄弱,學習習慣較差,學習興趣不高,給《電子技術基礎》課程的傳統授課帶來了很大困難。隨著以學生為主體的教學方法的不斷更新,以“一體化”教學思想為主導的教學改革的不斷開展,因地制宜地對《電子技術基礎》等專業基礎課程的改革也勢在必行。
我校機械設備維修、電氣設備安裝與維修專業的課程體系改革在有條不紊地進行,最先完成的主要是核心課程建立與改革,而作為基礎課程,還未被系統地完成課改工作。在這樣的背景下,作者嘗試以任務為載體,將《電子技術基礎》的各相關知識點,結合中級工階段其他專業課程對專業基礎知識的要求,對本課程進行梳理設計,嘗試開展課程改革。
一、任務驅動教學法較傳統教學的優勢
以往《電子技術基礎》課程的授課主要以課堂講授為主,也結合個別小實驗課程,知識的習得主要以教師講,學生在座位上安靜地聽,這樣的單方向的傳遞為主,由于知識的抽象性較強,看不到,摸不著,很多學生聽著聽著就去見了周公。雖然偶爾有實驗,但或因為趣味性差,或因為基礎知識沒掌握,不知實驗到底是在做什么,為了什么而做,使得實驗也不能達到很好的效果。
任務驅動教學法在教學形式上以學生為主體,在教室的指導下完成某項任務,按照咨詢―計劃―決策―實施―檢查的實施過程,學生在這個過程中是主體,通過教學任務的設計,引導學生自覺主動地投入到項目實施當中。整個過程,知識的傳遞是通過學生的自主活動完成的,同時培養了學生思考能力、解決問題的能力、團隊合作的能力。
二、理清課程橫向與縱向知識脈絡
實施課程改革的前提時熟練掌握本門課程的橫向知識脈絡,明確對知識點的要求程度。《電子技術基礎》課程包含七章內容:半導體二極管、半導體三極管及放大電路、集成運算放大器及其應用、直流穩壓電源、門電路及組合邏輯電路、觸發及時序邏輯電路、晶閘管及其應用電路。還要了解本課程知識點對應在本專業的縱向要求。即了解整個課程體系中后續課程對該課程的要求,這樣項目設計才能有針對性。
對于七章課程內容,出熟練掌握各知識要點外,可以按了解、理解、掌握等幾個層次將知識點歸類,以表格的形式,為以項目為載體的課程改革做準備。舉例如下:
三、廣泛調研需求,設計教學任務
這一課程任務的設計也許依賴于廣泛的調研與研討。由于是中級工一年級階段的專業基礎課程,要求的難度不高,因此,該調研應以本專業畢業生職業為導向,以培養學生學習興趣、提高學習積極性和主動性,掌握基礎知識和基礎技能為目標開展。設計的任務能夠把學生引入電子技術知識之門,打開他們的興趣之窗為后續高年級的課程學習打下基礎。
以此為目的,設計調研表,開展系列訪談。(1)開展畢業生的調研與訪談,了解學生工作中體會到的在技校初級學習階段的需求。(2)開展中級工二年級階段學生調研與訪談,了解學生學習該課程時的興趣點,知識難點。(3)開展高級工階段學生調研與訪談,了解哪些中級工階段知識的對高級工階段的學習最重要,哪些是難點。將學生反映的問題收集整理,作為任務設計時的重點。
四、依托大賽,以賽促學
學生興趣的激發需要應用各種手段,其中職業技能競賽在高技能人才培養、選拔和激勵等方面有著不可替代的作用。教委每年都有針對中學生開展的電子技術大賽,勞動部也會開展相關內容的職業技能大賽。深入了解大賽的競賽內容,將相關知識融入課堂教學,如電子技能大賽中尋軌器的焊接等,均可作為課題進行設計開發,融入相關知識點,使學生能夠在做中學,在學中做。是參加大賽成為學生有一個短期的努力目標,促進了學生學習活動的開展。
五、任務設計舉例
以第一章半導體二極管為例設計學習任務如下:
具體課堂實施設計如下:
學習活動1:認識二極管。能力目標:(1)能通過觀察了解二極管的結構;(2)能通過查閱資料了解制作二極管的材料、結構、型號和分類。知識目標:(1)了解半導體材料的基本知識;(2)了解二極管的結構、分類和型號。組織方式:小組學習。學習手段:下發任務書和學材。學習步驟:分析任務,了解任務要求,查看任務資料;查閱資料。了解二極管的相關知識,符號;完成任務書。可展示的結果書面成果:任務書。
學習活動2:拼插二極管電路。能力目標:能設計簡單電路;能正確拼插電路;能通過分析得到二極管的單向導電性。知識目標:理解二極管的單向導電性;掌握二極管兩個極的判別區分。組織方式:小組學習。學習手段:下發任務書,下發學材電子百拼世界。學習步驟:(1)分析任務制定計劃,了解任務要求,查看任務資料;(2)制定計劃;(3)查閱資料,了解二極管的相關知識、符號;(4)連接百拼電路,理解二極管的單向導電性;(5)檢查發現問題。書面成果:任務書。實物成果:電路。
學習活動3:制作個性閃光標志。能力目標:能設計簡單電路;能正確連接電路;能保證電路安全。知識目標:理解二極管的參數;掌握用萬用表完成二極管正負極的識別、好壞的判別。組織方式:小組學習。學習手段:下發任務書,下發學材二極管、導電膠帶、電池盒、電池等。學習步驟:(1)分析任務,了解任務要求,查看任務資料,了解二極管的參數;(2)制定計劃;(3)設計標志,計算出要用到的二極管數目,電池的電動勢要求;(4)萬用表檢測二極管的正負極與好壞;(5)連接電路;(6)檢查電路,通電;(7)總結。書面成果:任務書。實物成果:標志電路。
學習活動4:總結評價。能力目標:能總結任務過程,語言通順、突出重點;能客觀評價自己與他人表現。組織方式:小組學習。學習手段:總結展示。學習步驟:(1)展示每個小組設計的標志,是否發光;(2)總結評價;(3)教師點評。
六、實施效果與反思
通過在新一級機電類專業班級中進行該課程改革實踐發現,學生的學習活動參與率較之前的傳統教學有了顯著提高,更多的學生參與到活動中來,愿意探究相關知識,在任務的完成中獲得了成就感,看到他們臉上的滿足的笑容,教師也深深地感受到了教與學之中的滿足感。但是,實踐中仍然存在很多不足,比如,學習任務的設計是否具有實用性,如何能夠更多地提高學生的積極性等問題,有待在實踐中進一步完善。
1.教學內容抽象致使一些教師無的放矢
由于串聯和并聯離學生的生活經驗較遠,所以教師一般只重點講解串并聯電路的物理規律,這樣就導致學生們雖然死記硬背了這些抽象的規律內容,卻不知道為什么要學習它們。如果初中物理教師不能把抽象的規律具體化、生活化,極容易使學生對知識點產生盲點。如此一來,教師對教學目標的完成度就被大大削弱了,導致教師經常在教學過程中出現無的放矢的窘境。
2.填鴨式授課導致師生之間反饋不明確
雖然串并聯電路的內容給學生提供了豐富的實踐探究環境,但由于實驗器材有限,原有的教學方式主要是以教師講授為主。如果教師在整個課堂上都運用講授式的教學方法,那教學就會演變成為填鴨式授課。這樣只會把課堂變成教師的“一言堂”,而師生之間的交流微乎其微。如果課堂上沒有了教師與學生之間的交流,那么教師就難以把握學生是否真的能夠運用所學的知識點,難以知道學生是否能跟上目前課堂的授課速度,等等。
3.過少的實驗內容降低學生的自主探究能力
無論哪個階段的物理教學,實驗無疑都是最為重要的一個環節。但在“串并聯電路”的教學中,一些教師認為課上的實驗教學環節是浪費時間,學生直接看書中的結論就可以;還有一部分教師認為書上直接就有實驗過程的圖片,學生完全可以看圖說話,沒必要非親自動手操作實驗。這樣做的后果是,學生在不理解的情況下很難進行知識的內化與融合,對重點、難點的理解更是難上加難。
解決辦法
1.通過問題或任務驅動來提高學生的學習興趣
由于初中學生對初中物理中出現的電流、串聯、并聯等抽象概念的理解還有一定難度,所以教師可以通過問題或任務驅動,把抽象的事物具體化。一旦將抽象事物具化成生活中的實例就可以激發學生的興趣,這是一種很好的導入方式。聯系生活實際可以讓學生更好地利用知識解釋生活中的物理現象,增強學生舉一反三的能力,從而自主鞏固已學習的知識,也可以使教師更好地明確教學目標,有的放矢地進行一系列有效的教學設計。例如,在講解“串并聯電路”時,教師可以在導入環節運用生活實例――小熊臺燈兩只眼睛的亮暗。教師通過讓小熊臺燈全亮或僅有一只眼睛亮的不同要求,引導學生學習串并聯電路,這樣更能激發學生的學習興趣,鞏固所學知識。
2.營造個性化的學習支撐環境
過于單一的教學方式會使處于青少年時期的學生產生厭學情緒,以教師為主體的一言堂講授法,也讓師生之間的交流很難達到預期的教學效果。但是如果教師在課堂上加入多樣化的教學方式,不僅能增強與學生之間的交流,還能加快了解彼此的進程,為課堂教學的順暢、高效奠定基礎。
為了滿足學生個性化學習需要,教師要為每個學習片段準備聽講式、讀懂式、探究式等不同學習類型的支撐環境,使每位學生都能得到個性化的學習。例如,在“串并聯電路”的教學中,教師可以通過錄制微課,如《串聯電路的特點》《并聯電路的特點》《電路連接技巧》等微課為不同層次的學生提供學習支撐;也可以通過探究工具為學生提供自主探究的學習環境,如學生可以通過東北師范大學的初中物理教學平臺,隨意選擇器材來完成探究任務,找到控制電路的不同方法,從而得出串并聯電路的知識。
3.有效地增多實驗內容來提高學生的自主探究能力
初中物理課程是以實驗為基礎的學科,實驗操作也是學生學習物理知識的基本方式之一。但隨著科技的飛速發展,實驗器材的更新速度與日俱增,再好的學校也不可能完全做到及時更新。這時,就需要引入平臺來支撐初中物理高效教學。例如,在東北師范大學的初中物理教學平臺上,各年級、各學科的學習資源應有盡有,學生不用去實驗室操作,學校更不必花大價錢更新實體實驗器材。該平臺軟件會定期更新,其性價比和可操作性遠大于實體實驗室。例如,在學習“串并聯電路”時,學生可以登錄該平臺,在仿真工具中找到電學、電路工具,便可找到實驗器材(電池、導線、小燈泡等),這樣做實驗安全又便捷,也極具個性化。
《串聯和并聯》教學設計
1.教學內容分析
本節課選自人教版八年級物理第五章第三節。重點是知道什么是串聯電路和并聯電路,并會連接簡單的串聯、并聯電路。難點是認識串聯、并聯電路,并在實踐中總結出串聯、并聯電路的連接特點及區別。
2.教學對象分析
這個階段的學生已經學過電流和電路的基本概念,掌握了電流與電路相關知識,并可以獨立地繪制簡單的電路圖,有能力根據簡單的電路圖連接簡單的電路。當然,連接實體電路的經驗對于八年級的學生來說還是很少有的。
3.教學目標制定
知識與技能目標:會讀、會畫簡單的電路圖;知道什么是串聯電路和并聯電路;會連接簡單的串聯、并聯電路。
過程與方法目標:通過生活燈的例子體驗串聯、并聯電路的連接;通過東北師范大學初中物理教學平臺中的仿真電學、電路工具了解串聯電路和并聯電路的區別;通過做任務、做實驗等形式,激發興趣,提高創新意識。
情感態度與價值觀目標:能說出日常生活中采用簡單的串聯、并聯電路的實例,培養觀察能力;認識到探索物理實驗科學之路并非易事,要有嚴謹的科學態度。
4.運用智慧教育相關理念設計教學框架(如下頁圖1)
智慧課堂的構建主要以學生為中心,用任務驅動法來推進教學進程,使學生能在不斷做任務的同時攻克學習的重點、難點。每當學生完成任務時,教師可以根據情況進行知識的總結與調整,使任務的難度逐漸遞增。
5.教學過程
①用熊貓眨眼的情境導入,讓學生思考以下三個問題:一是什么樣的電路會使熊貓臺燈的兩只眼睛都亮,二是什么樣的電路會使熊貓臺燈只眨左眼,三是什么樣的電路會使熊貓臺燈只眨右眼。學生們可以邊思考,邊在東北師范大學初中物理教學平臺(如圖2)上的仿真電學、電路工具中找到相應的實驗器材,進行多次試驗。
②教師根據學生的思考結果,進行恰當的總結,然后拋出任務一:聲控燈電路。它是指研究人員利用“光敏”材料制成光控開關,天黑時,自動閉合,天亮時,自動斷開;利用“聲敏”材料制成“聲控開關”。當有人走動發出聲音時,自動閉合,當無人走動時自動斷開。那么在此種情況下,這兩種開關的電路是什么樣的?學生可以通過仿真電學工具進行探究,教師適時總結出串聯電路的特點。為了及時鞏固知識點,教師還通過小動畫視頻提出了保險柜電路問題。
③根據學生的狀態適時地拋出任務二:衛生間電路。它是指小明家里的衛生間安裝有照明燈和換氣扇,有的時候需要使用照明燈,有的時候需要使用換氣扇,有的時候二者都需要使用。那么在此種情況下,電路是什么樣的?學生仍然可以通過仿真電學工具進行探究,教師適時總結出并聯電路的特點。為了及時鞏固知識點,教師還通過小動畫視頻提出了護士值班電路問題。
④教師根據學生的接受能力可以向學習能力水平較高的學生提出任務三,實現課堂上的分層教學,使得各個層次的學生在此課堂上都能有所收獲。任務三仍然是以學生生活為背景的實例:教師通過小動畫視頻演示一個老式的樓梯照明電路。為了節能,此設計的電路中含有兩個單刀雙擲開關。有能力的學生可以在平臺上自行探究此問題,并在課后展示給教師查閱,檢驗是否正確。
一、前言
考慮到電工教學的實際內容及教學特點,要想做好電工教學工作,就要對現有的教學模式和教學方法進行分析,總結課堂教學經驗,分析課堂教學特點,將課堂教學作為主要的教學陣地,切實做好電工教學工作。從目前電工教學的實際開展情況來看,只有重視知識點結構的調整及優化布局,引入生活元素,提高課堂教學的趣味性,并對課堂教學進行積極總結,才能起到提高課堂教學效果,提升教學質量和教學水平的目的。基于這一考慮,我們應在電工教學中,做好課堂教學的優化整合,滿足實際教學要求。
二、合理調整知識點的結構,優化知識點的布局
《電工學》的教材一直沒有較大的變動,里面的知識點是既定的,但是對于高職的學生而言,并不是每一個知識點都是必須的,而是夠用就行。第三章的《交流電的基本概念》這節內容我嘗試用兩種教學結構。一種按照課本的安排先講授了交流電的產生,學生馬上陷入發電機工作原理的死穴,云里霧里,沒多大會兒,就有一部分學生昏昏欲睡;另一種是直接講授正弦交流電的三要素,對交流電的產生只是輕輕帶過,配合多媒體教學,學生好奇于電流波形的變化,興趣高漲。兩種教學結構造成的后果差異如此之大,原因在于教師沒有合理的調整知識點的結構,很顯然交流電產生的復雜原理把學生打倒了,實際上這部分知識在后續的教學中基本沒有任何作用。作為任課教師,在確保后面知識點學習的基礎上,完全可以調整知識點的結構,優化知識結構,讓課堂保持著學生想進入的氛圍。
三、添加生活元素,將現實中學生熟悉的物件帶入課堂
考慮到電工教學的實際特點,在電工學的課堂教學中,應將電工學理論與實際進行緊密聯系,注重引導學生正確理解電工學概念,可以嘗試在課堂教學中引入生活元素,將現實中學生熟悉的物件帶入課堂,提高課堂教學的實效性,滿足實際教學需求。
添加生活因素的方法有很多,例如布置觀察電器的課外作業,讓學生自己動手拆開簡單電器來認識等等,效果都是非常明顯的。讓學生把課本的概念帶入生活,依靠學生已有的認知來帶動課堂,把簡單的符號跟各種形態的電器聯系上,再把簡單的電路原理圖和真正的電路聯系上。
除此之外,還可以將電工學的用途與實際生活緊密結合,讓學生了解到電工學的實際用處,使學生認識到學習電工學知識的必要性,提高學生參與電工學學習的熱情,使學生能夠自覺參與到課堂教學活動中來,提升電工學課堂教學的整體效果。
四、增加課堂的趣味性,讓學生愛上課堂
通過對電工學知識了解后發現,電工學由于和實際生活聯系緊密,在課堂教學中一定要采用新式教學方法,增加課堂的趣味性,吸引學生的興趣,讓學生愛上電工學這門課程,避免傳統教學方法枯燥乏味使學生喪失學習興趣。基于這一考慮,在電工學課堂教學中,應采取以下措施:
1、將電工學概念與實際生活緊密聯系,提高課堂教學的實用性
考慮到電工學的學科特點,在電工學的課堂教學中,只有將電工學概念與實際生活緊密聯系,才能確保課堂教學實用性的提高,進而滿足課堂教學需要。
2、采用案例教學,增加課堂教學的趣味性
應利用與生活聯系緊密的案例,實行案例教學,使電工學課堂教學的趣味性更強,更能吸引學生的興趣。
3、分析學生特點,選取有針對性的例子培養學生興趣
在課堂教學中,要對學生的特點有足夠的了解,在教學案例的選擇中,應選擇學生感興趣的例子,提高課堂教學質量。
五、總結學生的收獲,及時給予學生學習行為的認可
在電工學的教學過程中,為了確保課堂教學取得積極效果,應對整個教學過程中學生的收獲進行總結,并根據掌握的學生學習情況,對學生的學習行為進行有效性指導,滿足實際教學需要。具體應采取以下措施:
1、在課堂教學中合理設置問題,檢驗學生的接受能力
為了對學生的收獲進行有效總結,應在課堂教學中合理設置問題,對學生的認知能力和接受能力進行全面檢驗,保證課堂教學取得積極效果。
2、采取定期總結的辦法,了解學生的實際水平
在電工學教學過程中,為了保證課堂教學取得積極效果,應該采取定期總結的辦法,通過總結的方式,對學生的實際水平進行全面了解。
3、通過對課堂教學效果的分析,制定具體的指導方案
考慮到電工學的特點,從提高課堂教學質量的角度出發,應對課堂教學效果進行全面分析,并制定具體的指導方案,保證課堂教學取得積極效果。
六、結論
通過本文的分析可知,在電工教學過程中,要想做好課堂教學的優化整合,就要從合理調整知識點的結構,優化知識點的布局;添加生活元素,將現實中學生熟悉的物件帶入課堂;增加課堂的趣味性,讓學生愛上課堂;總結學生的收獲,及時給予學生學習行為的認可等幾個方面做起,提高課堂教學的整體質量。
參考文獻:
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[3]耿志艷;;談如何提高學生對電子電工學習的興趣[J];科技信息;2009年36期
中圖分類號:G642.41 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2016)07-0113-02
電路原理是電類學生的一門非常重要的基礎課,它不僅與后續的《模擬電子技術》、《電機學》、《電力電子技術》等許多課程的關聯非常密切,同時也能單獨運用電路的知識解決一些實際問題,在培養電類學生對電氣工程、自動化等工作的適應能力和創新能力起著重要的作用。目前我校采用的邱關源原著的教材-電路(第5版),需要在64學時講授1~15章的所有內容,課程內容多,且都是基本的理論知識,但課時相對較少。不少學生都覺得這門課程聽起來容易,自己動手做題都感到有相當大的難度。為了更好地提高教學效果和教學質量,通過改變電路課程的教學方法和教學手段,經過多年的教學實踐,取得了一定的效果。
一、采用對偶式的教學方法
在電路課程的教學過程中,有不少知識點都是可以通過對偶式的教學方法,使學生加深對新的知識內容的理解和掌握。如在介紹電路的有源元件時,由于在高中或大學物理中已用到過電壓源這個器件,因此大部分學生對電壓源這個元件比較熟悉,在理解和掌握理想電壓源的特性時基本不會有什么困難。但對理想電流源,如何理解和掌握其電流由自身決定而兩端電壓由外電路決定這個性質,不少學生會感到困惑,在做習題和考試的時候也比較容易犯錯。因此,在介紹這兩個有源元件時,就可以通過對偶式的教學方式,把理想電流源與理想電壓源的特性進行比較,使學生能比較容易理解和接受。同樣,在介紹串聯諧振電路和并聯諧振電路的特性時,也可以采用對偶的教學方式。
二、采用一題多解的教學方法
教材上的例題,基本上都是采用與該節內容有關的某種方式求解的,目的是讓學生通過例題掌握該節相關的理論知識。但這樣也會帶來一些問題,在一些習題課和考試的時候,有些學生不能選擇最合適的求解方式,或者對一個題目不會想到可以用多種方法進行求解,思路比較狹窄。采用一題多解的教學方式,可以開拓學生的思維,把前后所學的知識連貫起來。
例如,在單相交流電路中,有一個用三表法測量電感線圈參數的例題,如圖1所示。已知條件為f=50Hz,且測得U=50V,I=1A,P=30W。這個題目雖然簡單,但很多同學都只會想到利用P=I2R來求得電阻R,對求電感L就會感到困難。實際上,這個題目至少可以從2個不同的思路來進行求解。利用阻抗的概念進行求解:用P=I2R,|Z|=U/I以及|Z|2=R2+(ωL)2來求得R和L;利用功率的概念進行求解:S=UI,Q2=S2-P2以及P=I2R,Q=I2XL,來求得R和L。
三、采用問題導向式的教學方法
在講解新的知識點時,采用問題導向式的教學方式,通過綜合已學的知識提出問題,在講解如何有效地解決該問題的過程中,轉換到即將要講解的新的知識點,這樣能使學生在提出問題時把前面所學的知識進行回顧,又能順利地過渡到新知識點的講解。
譬如,在講解戴維南定理時,可以以圖1所示電路為例提出問題:當圖中的兩個電壓源的電壓值相同時,該圖的兩條支路可以理解為是兩個實際電壓源,把兩個實際的電壓源并聯起來可以等效成什么呢?同學們自然會想到可以等效成一個實際的電壓源。那么當圖中的電壓源的電壓不相同,電阻也不一樣的時候,能不能也等效成一個實際的電壓源呢?進而引出如果是一個任意的有源二端網絡,是不是也能等效呢?這樣就可以自然地進入對戴維南定理這個知識點的介紹。
四、把理論知識與具體科研相結合
電路這門課程講授的都是基本的理論知識,學生上課時容易聽懂,但要把所學的知識應用到求解具體的題目卻有相當大難度,這樣往往使學生對這門課程產生厭倦和害怕的情緒,如何提高學生對這門課程的興趣,也是在教學過程中需要特別注意的問題。把課程中的理論知識與實際生活、與具體的科研和后續課程結合起來,能有效提高學生的學習興趣,也能活躍課堂氣氛,調動學生的積極性。
例如,在講解諧振的相關知識時,一方面可以把諧振與共振現象作對比,兩者在不少方面的特性有相似之處,使學生能更容易理解諧振這種物理現象;另一方面,可以把諧振的一些應用向學生進行介紹,如磁諧振耦合無線能量傳輸、電力電子技術中的軟開關技術,在這些研究方面都會用到諧振技術。2014年TI杯大學生電子設計競賽中也有一個與諧振有關的題目“無線電能傳輸裝置”,要求設計并制作一個磁耦合諧振式無線電能傳輸裝置(結構框圖如圖3所示)。
通過這些介紹,可以有效地吸引學生的注意力,提高學生的學習興趣,使學生在掌握基本的理論知識的同時,也知道這些技術可以應用在哪些場合,同時也使學生對后續課程“電力電子技術”有個初步的印象,在后學課程的學習過程中就會比較容易把電路的基本知識應用到電力電子線路的分析中。
五、結束語
隨著教學改革的進一步深入,對教師的要求也在不斷地提高,高校教學方法多種多樣,教師應該在教學過程中不斷地更新和充實教學內容,提高課堂教學質量,不斷總結和豐富教學手段,從而提高學生的學習興趣,保證大部分學生能夠切實掌握課程的基本理論知識和基本分析方法,并能融會貫通,把基本知識正確應用在具體的解題過程和其他專業研究中。只有在課程教學的每一個細節上精益求精,才能更好地完成電路這門課程的教學任務。
參考文獻:
[1]張新波.“電路理論”課程教學方法探討[J].大學教育,2014,(4):113-114.
[2]姜靜,劉迪,張大為.電路課程教學方法探討[J].中國電力教育,2012,(21):50-51.
作者簡介:羅偉華(1983-),男,湖北荊門人,中南民族大學電子信息工程學院,講師。(湖北 武漢 430074)
中圖分類號:G642.421 文獻標識碼:A 文章編號:1007-0079(2013)27-0106-02
作為電子/電氣信息類專業基礎課的“電路分析”課程,具有內容多、概念多、理論抽象、知識體系復雜等特點,學生對該課程學習和掌握的程度極大影響著后續課程的學習興趣和學習效果。通過本課程的學習,學生應熟練掌握電路分析的基本原理和基本分析方法,為后續專業課程的學習奠定扎實的理論基礎。如何提高“電路分析”課程的教學質量,使學生打下良好的電路理論分析和設計綜合基礎,是一個值得探索研究的問題。有關如何提高“電路分析”課程的教學質量,筆者也有一些研究。[1-2]本文將結合筆者自身教學實踐,淺談如何提高“電路分析”課程的教學質量并進行自我評估,以期能夠起到拋磚引玉的作用。對于課程整體教學質量的改進和提高,筆者認為大致可以分三步走:預先設定教學質量、對教學質量進行自我評估、適時改進和提高教學質量。
一、教學質量的預設定
針對不同年級、不同專業的學生,采用不同教材,[3]首先要明確教學所要達到的目標,包括教學內容的選取、不同知識點的教學要求。由于“電路分析”的內容比較多,不同年級、不同專業的課程要求也存在一些差異。如筆者所教的學生為一年級的光信息科學與技術專業學生,三相交流電這部分內容就不做要求,相量這部分內容的要求也會相應降低。此外,他們還沒有學習如何求解高階微分方程,對于二階電路這一部分,就只能做簡單的分析介紹。
“電路分析”課程的理論性比較強,很多內容會顯得比較枯燥,學生在聽課時容易產生疲勞感,這就需要老師在課堂上能把理論知識與實際生活聯系起來,保證課堂的生動性,調動學生的積極性。例如在學習動態電路時,介紹電路的充、放電過程時,可以結合空調的制冷/制熱過程、相機閃光燈的閃爍等進行講解。
“電路分析”作為一門基礎課程,其中的許多基本概念、基本定律和定理都需要學生能很好地理解、掌握,能融會貫通。比如基爾霍夫定律,這是整個電學的一個最基本的理論,必須要讓學生能深刻理解、熟練掌握和運用。還有一些基本的概念和定理,如電路中的等效、疊加定理、置換定理、戴維南定理等。這些知識點將始終貫穿于電路的學習分析中,如果能讓學生把這些最基本、最重要的知識點都理解掌握并熟練運用也就達到教學目標了,整個課堂的教學質量也會處于一個較高的水平。
二、教學質量的自我評估
在課堂教學進行中,應及時對教學質量進行適當的自我評估和總結,以便改善教學質量。對于課堂教學質量的自我評估,主要可以從以下幾個方面進行:
1.課堂實際教學情況
“電路分析”中的知識點非常多,而其前后有一定的連貫性,這需要在課堂上加強與學生的互動。老師要在講新內容的過程中不斷地回顧前面講過的知識點,同時需要與學生進行課堂交流。比如網孔分析法,實際上是基于KVL來列寫得到的方程組,節點電壓法又是基于KCL來得到的方程組。又比如分析動態電路的三種響應,為什么要對電容的電壓和電感的電流分析列方程,主要是基于電容和電感的基本性質——連續性。通過與學生的交流互動,可以了解學生對這些知識點的掌握情況。如果學生能比較好地跟著老師的思路思考,并能較快較準確地回答老師提出的有關問題,則表明課堂教學情況較好。
2.課后作業完成情況
通過學生的課后作業,一方面可以了解他們對待這門課程的學習態度問題,一方面可以了解他們對知識點的掌握情況,特別是有些課后習題需要學生能獨立思考并舉一反三的。如果學生能較為規范并及時、準確完成課后作業,表明學生學習“電路分析”的態度較為端正,且能較好地掌握課堂教學內容,意味著課堂教學質量處于較高水平。反之,如果學生的課后作業較為糟糕,抄襲成風,則反映出課堂教學沒有帶給學生良好的學習興趣,課堂教學質量處于較低的水平。
3.課后與學生的交流
利用課間休息的空隙或課后答疑的時間,與學生交流課堂講授內容的節奏與方法,能較為及時地了解學生對課堂教學的評價和要求。通過與學生的交流,可以清楚地了解老師在教學上的不足和特色,也能較為及時地了解到學生的學習動態。這樣,就有助于教師對整個課堂情況的掌握,并能及時調整課堂教學方法和教學內容。
綜合以上三方面的考察,教師對教學質量可以有一個較為完善的自我評估,并能較好地總結出老師在課堂教學上的特點和不足。教師需要在課堂教學的進行過程中不斷調整,改進教學方式,使教學質量更優。
三、教學質量的提高
由于學生的基礎不一樣,教學效果必然會存在一定的階梯效應。對課堂教學質量進行自我評估之后,面對不同層次的學生,要盡力采用多種方法提高課堂教學質量。提高或改進課堂質量的主要方法可以從以下幾個方面思考:
1.課堂教學內容要多與實際生活聯系,讓學生始終保持學習的熱情和興趣
“電路分析”課程的理論性比較強,內容相對比較枯燥。要激發大部分同學的學習興趣,就需要考慮選取一些生動的實例融入到課堂教學中。生活中有許多與電路分析理論相關的實例。例如在講動態電路的三種不同響應時,就可以聯系路燈的變化情況來講解。當路燈接通電源時,路燈并不是立刻達到最亮,而是逐漸變亮,這就屬于零狀態響應問題。當路燈斷開電源時,路燈也沒有立刻熄滅,而是逐漸變暗,這就屬于零輸入響應問題。此外,也可以將許多事例與電路分析理論進行類比。例如,講基爾霍夫定律時,KVL可類比為大家繞操場跑一圈回到原點,這期間雖然消耗了很多能量,但做功為零。將各種實例不斷引入課堂教學中,就能讓學生保持興趣來學習和消化,保證課堂教學質量。
2.重邏輯,輕計算
“電路分析”課程主要是從理論上教會大家怎么去分析電路,電路分析中的計算都是些基本計算,即電路分析方法才是這門課程的重點,而電路分析中的計算則屬于次要部分。要讓這些方法能很好地被學生接受,就需要教師在講授時采用恰當的方式,注重分析方法和分析思路的邏輯性和條理性。如講授戴維南定理時,就需要把置換定理和疊加定理的邏輯性講解透徹,這樣學生就易于理解為什么一個單口網絡可以等效為一個電壓源和一個電阻的串聯。在重視電路的邏輯分析上,進一步強調計算,這樣就可以把整個電路分析弄得非常清楚透徹。
3.前后知識點的關聯對比
“電路分析”課程的知識點非常多,但是這些知識點并不是孤立存在的,各部分內容之間都是相互關聯的。這就要求教師在課堂教學時注意各部分的聯系,適時進行對比分析、歸納聯系,幫助學生理順思路,便于理解。如第一章學習的基爾霍夫定律,貫穿于整個電路分析中。第一部分電阻性電路分析中的有關定律、定理以及分析方法同樣也適用于后續部分要學的動態電路的分析。通過這種不斷的對比分析,可以讓學生在學習新內容時,加深對之前學過的知識點的理解,也有助于新內容的消化。
4.例題、課后習題的選擇要得當
“電路分析”課程中的許多定理,都需要結合例題來進行講解,以便于學生能更好地理解。教師在選取例題時,也要盡量有針對性地選取有代表性的例題,而不是簡單地照本宣科。例如在講戴維南定理時,可以先講解簡單電路的等效,然后再慢慢過渡到較為復雜電路的戴維南等效。同樣,在給學生布置課后作業時,也要選擇恰當的習題。課后習題不應該僅僅是課上老師講解過的題型,還應該包括少量的老師沒講到的題型,這樣除了讓學生鞏固學過的知識點之外,還可以激發學生的自主思考能力。
5.注重對學生的人文關懷
課堂教學質量除了要求保證教師的講授質量之外,還要看學生的接受程度。[1]學生的接受程度又容易受到他們的主觀情緒的影響,比如對教師的形象、儀態以及教學態度等的主觀評價。因此,課后多和學生溝通交流,對學生多一些人文關懷,可以讓學生對教師多一些好的主觀印象,學生對課程的興趣也會相應有所提高。另外,課后的一些交流,也可以幫助學生解決在學習和生活上的一些難題,進一步增進師生之間的了解,加深師生之間的感情,改善師生之間的關系,使學生能全神貫注于課堂上,并注重與教師的教學互動。
四、總結
“電路分析”課程作為電子信息類的專業基礎課,需要學生能很好地去掌握,也要求教師在保證一定的教學質量情況下盡量提高教學質量。為了能使得整體教學質量保持到一個較高的水平,就需要教師不斷地思考和探索,改進教學方法和方式。在整個過程中,教師需要做到預先設定教學質量的目標,然后對教學質量進行適當的自我評估,最后再采取相應的手段來改進和提高整體教學質量,高質量地完成“電路分析”課程的教學任務。
參考文獻:
當前,隨著信息技術的發展,人與人之間的交流和學習變得越來越高效便捷,“微理念”已深入人心。[1]在這樣的時代背景下,一種新的教學模式“微課”應運而生并迅速興起。
一、微課的概念及特點
在國內,“微課”最早由佛山教育局胡鐵生提出。胡鐵生認為“微課”是以教學視頻為主要載體、反映教師在課堂教學過程中針對某個知識點或教學環節而開展教與學活動的各種教學資源的有機組合。各種教學資源以一定的結構關系和呈現方式共同營造了一個半結構化、主題突出的資源單元應用“生態環境”。[2]本研究認為:“微課”是一種學習資源,它以微視頻為核心,講解或分析某一單個知識點或技能點,可以是知識介紹或習題講解,也可以是技能操作等。“微課”是針對傳統單一資源類型的局限性而發展起來的一種新的教學資源建設和應用模式,它的主要特點有:主題突出,針對性強;資源豐富,情境真實;短小精悍,使用便捷;半結構化,擴充容易。[3]
二、高職《電子技術》課程教學中采用微課的必要性和可行性
《電子技術》作為高職院校電類專業的一門重要專業基礎課,知識面廣,實踐性強,地位重要。《電子技術》課程中學到的很多基本能力也被越來越多的用人單位和企業列為招聘人才的重要指標,比如電子線路的識圖能力、電子電路的故障檢修等。由此可見,高職《電子技術》課程教學同時肩負著“為學習專業課打基礎,為今后就業作保障”的雙重任務。但目前,一些院校《電子技術》課程的教學存在問題,教學效果不佳。很多院校還是采用知識本位的以講授為主的教學方法,實踐課的設置還多以驗證性實驗為主、綜合應用性實驗較少,缺乏以任務為驅動的引導,學生被動地聽課、參與度不高,學生的實際需求容易被忽視,學習主動性差,這樣不能很好地培養學生的綜合應用能力和創新能力。因此,如何結合高職《電子技術》課程特點,并針對當前教學中出現的問題進行教學改革,顯得十分緊迫。“微課”具有學習時間短、授課內容靈活、主題性針對性強、課程資源構成多樣、情景真實等特點,[4]將“微課”運用到高職高專《電子技術》課程教學中,將很好地解決傳統授課方式中存在的問題。“微課”還可以滿足不同學生的個性化需求,學生可以根據自己在本課程中知識和技能的掌握情況,利用“微課”多遍著重學習個人掌握的薄弱環節。并且,在《電子技術》課程中引入“微課”,使學生處于主動探究問題、解決問題的情境中,還有助于鍛煉學生的高階思維能力。[5]
三、高職《電子技術》微課設計開發與應用
(一)《電子技術》微課內容設計與開發
1.素材的選擇與分析
本研究“微課”設計主要依據教材是《電子技術項目教程》(北京大學出版社,2014年7月第2版,徐超明、李珍主編),該教材是“十二五職業教育國家規劃教材”。該教材的特點是“以項目為載體,將知識融入工作任務;做中帶學,實現職業能力培養;結合實驗與仿真,提高教學質量”,這和本文的微課研究思想不謀而合。全書共7個項目,分別是:直流穩壓電源的設計與制作、擴音機的制作與調試、信號產生電路的設計與制作、加法器的測試與設計、搶答器的設計與制作、數字鐘的設計與制作、電子電路綜合訓練,每一個項目中又有多個任務。其中,項目1—項目3屬于模擬電子技術部分,是對二極管和三極管常用電路、集成運放等知識的運用;項目4—項目6是對組合邏輯電路和時序邏輯電路知識的應用,屬于數字電子技術部分;項目7選取最基本、最普及的通信終端設備之一電話機作為綜合實訓內容。本研究選定《電子技術項目教程》教材中的重點知識點和技能點作為微課開發素材,最終確定了6個有代表性的重點任務來作為“微課”設計的案例。包括:“二極管應用電路制作”“基本放大電路分析測試”“比例運算放大電路制作”“三人表決電路設計制作”“數據選擇器應用電路設計”和“計數器的設計”。
2.微課開發的工具與環境
CamtasiaStudio是本文開發“微課”主要用到的軟件工具,輔助工具軟件是MicrosoftOfficePow⁃erPoint2007(該軟件我們都很熟悉,這里不再贅述)。下面介紹制作微課視頻非常好用的Camta⁃siaStudio軟件。CamtasiaStudio軟件是TechSmith公司研發的、集屏幕錄影和視頻編輯于一體的軟件套餐。該軟件功能非常強大,除了能進行屏幕錄影外,還能進行視頻的剪輯、編輯、個性化制作,還具有視頻播放與視頻劇場功能。在此軟件環境下,用戶能非常方便地進行屏幕錄像的配聲,還可以添加字幕、剪輯視頻,還有動畫轉場等功能。CamtasiaStudio軟件的運行主界面見圖1。
3.微視頻案例
如前所述,本研究選取《電子技術》課程中具有代表性的6個重要任務(其中模擬電子技術部分3個,數字電子技術部分3個)進行“微課”設計開發。以《三人表決電路設計制作》的微課視頻制作為例來說明微視頻設計制作的過程。《三人表決電路設計制作》是《電子技術》課程數字電子技術部分的一個設計性案例,屬于組合邏輯電路設計的典型案例。該案例涉及的知識點和技能點包括:基本邏輯門電路邏輯功能、常用中規模集成芯片管腳圖的識圖方法、組合邏輯電路的設計方法、會根據邏輯電路圖正確地搭建電路等。在對該案例微視頻的制作進行了設計、規劃后,錄制了該案例的微視頻。該案例是借助Cam⁃tasiaStudio軟件制作完成的,它在CamtasiaStudio環境中的界面如圖2所示。做好PPT課件后,打開PPT課件,在MicrosoftOfficePowerPoint2007下錄制完成,經過降噪等一系列后期處理后,最終生成了格式為MP4的播放視頻。該案例的微課視頻播放截圖如圖3所示。
(二)《電子技術》微課的教學過程設計與應用
本研究在制作完成6段微視頻后,進入了“微課”的教學應用階段。6段微課均在本校15電氣自動化專業1班使用。本研究進行“微課”設計開發時,學生們已基本學完課程知識,即將進入復習階段,所以,本研究選定該教材中的重點知識點和技能點作為微課開發素材,提供給正處于復習階段的15級電氣自動化專業學生,幫助學生有針對性地復習重點,提高學習效率。15電氣自動化專業1班共51人,均有智能手機,任課教師在課前把本節課要復習內容對應的微視頻通過QQ群或微信提前發送到每個學生的智能手機和電腦上,方便學生上課時在老師的指導下通過微視頻來復習本節重點。
1.基本教學流程設計
《電子技術》課程的“微課”應用流程如圖4所示。圖5為本研究的“微課”應用教學模式。首先,在教師的深入引導下,學生使用智能手機等移動設備通過“微課”進行自主學習,當然也可以是小組形式的自主學習,這也是學生建構知識的過程。同時,學生會在具體的情境下提出問題,再通過小組分工協作探究來實現其知識能力的構建。然后是評價總結,教師檢查學生任務的完成情況或者通過學生小組自檢或互檢,對學生的學習成果進行點評,這期間,教師要注意引導學生進行反思并給出優化建議。整個過程完成后,學生增加了知識、鍛煉了技能,也提高了發現、探究、解決問題的能力和學習能力;另一方面,教師通過思考、構思、搜集資料設計與制作“微課”并組織課堂學習活動,指導學生進行“微課”學習后,自身專業素養和教學能力也得到了提升。[6]
2.具體教學流程設計
本文研究的基于“微課”的具體教學流程設計如圖6所示。
(三)《電子技術》“微課”應用效果與評價
1.考核成績分析
考核成績分析是基于“微課”應用前和“微課”應用后兩次考核的結果對比來進行的。第一次考核是在課程內容學完之后還未進行“微課”應用時進行。第二次考核是在將“微課”應用到15電氣自動化專業的復習課中輔助教學,在“微課”應用結束后進行的。兩次考核項目都是在題庫中隨機抽取1個綜合應用項目,類型相同,分值相同,時間相同(都是滿分100分、時間100分鐘)。考核完成后對15級電氣自動化1班51名學生的考核結果進行統計。忽略試題細微的難度差別和學生知識掌握熟練程度的差別,15電氣自動化1班的平均成績為79.6分,比前一次考核(在“微課”應用之前)的平均分72.8分提升了大約9.3%。其中,最高分提升約9.0%,最低分提升約7.2%。由此可見,在復習課中應用“微課”能明顯提升學生知識和技能的掌握程度。
2.對學習者的問卷調查分析
在“微課”應用結束后,對51名學生進行了調查,問卷調查主要包括以下3個方面:是否喜歡利用微課學習;使用微課后的效果感受;對微課設計和微視頻制作的滿意程度。問卷調查的目的是為了了解《電子技術》“微課”的應用效果,及時發現其中的不足,以便總結經驗教訓。調查問卷共發出51份,回收有效問卷48份,有效回收率為94.1%。調查結果顯示,80%以上的學生喜歡利用微課進行學習;77.1%的學生認為微課能提高自己對該課程的學習興趣;81.1%的學生認同微課提高了自己的自學能力;85.5%的學生認為微課能幫助自己更好地掌握知識點和技能點;77.8%的學生認為微視頻內容簡潔、針對性強;76.1%的學生認為微視頻中的知識點、技能點劃分合理;81.3%的學生認為微視頻中關于知識點和技能點的講解清晰、全面;95%以上的學生認為微視頻的畫面質量好、聲音清晰。通過考核成績分析和調查問卷分析結果可見,微課在提高學生學習興趣、學習效果以及提升學生自學能力等方面都有顯著效果。
四、總結
高職《電子技術》“微課”開發不僅是教育教學理念的革新,也是學習方式的變革。“微課”以一個個小的知識點、技能點為單位,和傳統的以課時或單元章節為單位的教學資源相比,更容易被學生吸收、消化,更能適應學生個性化的學習需求和當今時代教育信息化的要求,并能切實提高學生學習的有效性。“微課”在高職《電子技術》課程教學中的實踐探索研究對促進該課程的教學改革、促進教學有效性的實現有著重要意義。本研究的建設成果也能為其它專業、其它課程的“微課”應用提供有價值的參考。目前本研究中“微課”使用是將微視頻和其它“微課”資源通過QQ、微信的方式共享給學生,還缺乏“微課”學習網站等“微課”平臺建設,下一步要加快“微課”學習網站建設,不斷完善《電子技術》“微課”研究設計和開發。
參考文獻:
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[2]胡鐵生.“微課”:區域教育信息資源發展的新趨勢[J].電化教育研究,2011(10).
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隨著EDA技術的日益發展,各種仿真軟件也逐漸得到廣泛應用。利用軟件技術構建虛擬實驗已成為提高實踐課程教學質量及實驗效率、降低實驗成本的一條有效途徑。為了緩解學生數量的增加與實驗設備及場地相對不足的矛盾,我們主要采用強大的EDA仿真軟件——Multisim10開發了一套“基于Multisim10的模擬電子課程虛擬實驗平臺”,在教學的各個環節中普遍應用,教學效果良好。
一、虛擬實驗平臺的整體結構
模擬電子電路實踐環節在整個課程教學過程中的重要地位不容忽視。大綱要求學生學習完本門課程以后要達到的基本要求之一是通過“五關”,即:器件關、儀器關、電路關、調試關和設計關。本實驗平臺設計過程中充分考慮了這些技能訓練要求,力求通過合理的結構劃分,來培養學生不同程度的技能水平。
平臺總體結構分為三部分:驗證性實驗仿真模塊、小規模設計性實驗仿真模塊和綜合設計性實驗仿真模塊。其中“驗證性實驗仿真模塊”中涵蓋了模擬電子課程教學過程中的幾乎所有可進行功能驗證的知識點,是對每個獨立知識點的實驗仿真,屬于“熟悉零件”部分;“小規模設計性實驗仿真模塊”基本上是以每章涉及的知識為單元,設計完成一個體現本章內容的設計性實驗題目;而“綜合設計性實驗仿真模塊”旨在訓練學生綜合運用所學知識的能力,希望通過本模塊的練習,學生們能以全局的觀念來認識模擬電子技術課程的實質,屬于“組裝零件”部分。另外,根據學生在教學過程當中的反饋信息,普遍認為模擬電子的有些知識點難以理解,于是,我們在平臺中專門添加了一個“教材例題仿真”子模塊,該子模塊的仿真實例都是教材當中針對某一個知識點的實際應用內容,對理解相關知識點很有幫助,學生還可以把仿真結果直接和教材中的解題結果相對照,以驗證仿真結果的正確性,從而加深對相應知識點的理解。
二、虛擬實驗平臺的應用
(一)在課堂教學環節中的應用
課堂教學中多以講授原理性和基礎性的知識為重點,主要闡述各基本概念、各參數之間的變化關系。在運用多媒體進行課堂教學的過程中,可依據所講授知識點的需要,適當引入仿真實驗,以加深學生們對相關知識點的理解。
在“模擬電子技術基礎”課程教學中,對很多電路圖進行較詳細的原理分析,進而得出相應的電路波形圖屬于必不可少的過程型講授內容,如果單用黑板及口頭語言描述,教師們感到費時、費力,學生們又很難對這樣的知識點有一個感性的、清晰的認識。如果在這些地方引入仿真實驗來輔助教學,就能取得事半功倍的效果。如在“直流穩壓電源”一章的講授中,橋式整流電路及電容濾波電路是兩個非常重要的知識點,但對于其電壓、電流波形的得出學生們卻往往難以領會。于是我們在虛擬實驗平臺中設計了一個相關實驗,學生通過仿真實驗可以一目了然地看到與教材所給電路波形完全一致的實驗結果,既激發了學生的想象力,加深其對知識的理解,又提高了學習興趣。
(二)在實驗教學環節中的應用
虛擬實驗平臺不僅彌補了實驗設備不足的缺憾,而且對已有的實驗教學過程也起到了一定的規范作用,為探索新的實驗教學模式提供了一個思路。
在傳統的實驗教學過程基礎上加入了“仿真預習階段”,要求學生按照實驗指導書對實驗內容用Multisim10在課外作實驗仿真,并將仿真分析步驟、結果(包括重要數據、波形)記錄下來,在真正進入實驗室前交給實驗教師批閱,不合格者不允許進入實驗室開展實驗。有了預先的仿真,避免了傳統實驗方式過程中的盲目性。
實驗后,要求學生把場地實驗得到的結果與事先仿真實驗的結果加以對照,并得出分析結論,使學生對理論仿真與實際實驗過程都有了更進一步的認識,真正體會到理論與實踐相結合的樂趣,同時還能清楚地看到理論和實際的差別所在,對培養學生獨立分析問題和解決問題的能力有非常好的啟迪作用。
(三)在課程設計實踐環節中的應用
從整個的教學過程安排上來看,模擬電子課程課堂教學過程結束后,通常都會配有一至二周的課程設計。
在課程設計環節中,我們通常要求學生通過查閱資料自行構思一個綜合性題目,在設計過程開始前向指導教師提交原理圖及用虛擬實驗平臺對其原理圖進行仿真的結果,由指導教師先行審核學生設計題目的工作量大小及難易程度,對每個學生做出有針對性的指導,不符合要求或脫離實際的設計內容將返回給學生重新修改,直到從原理上實現沒有問題為止。 這樣,學生在設計過程中思路清晰,針對性強,對照仿真結果和實際調試出現的現象,就可以大致判斷設計過程中出現的問題該如何入手解決,從而加強了學生調試過程的自信心。
課程設計結束后我們還會把優秀的設計題目填充到我們的虛擬實驗平臺當中去,供以后的學生學習和參考。
三、結束語
基于Multisim仿真技術的模擬電子課程虛擬實驗平臺的開發應用得到了廣大學生的認可。它的優點集中體現在以下兩個方面:
(1)不受實驗場地及設備的限制,學生只需在個人PC機上就可以完成虛擬實驗平臺中的全部實驗。
從比賽的賽事規程來看,比賽雖然是公開的,但難度大,技術指標要求高,持續時間相對技能大賽要長。從最初確定方案到產品制作完成,各項指標都能滿足要求的確實不多。從歷年的比賽成績來看,獲獎的比例并不高。以2015年為例,全國共有1097所高校、13063支代表隊,共計39189名同學報名參賽。其中獲得全國一等獎有287支隊伍②,占總數的2.2%,可見難度較大。福建省自參加該項賽事以來,本科組近年來獲得全國一等獎的次數逐漸增多,但高職院校參賽獲獎很少。說明高職學生參加該項賽事存在較大困難,主要原因是學生在設計、編程、調試等方面能力訓練不足,離賽項要求存在一定差距,需要在平時訓練中加以提高。然而學生的訓練只有暑期1個多月的時間,涉及的課程多,知識面廣,知識點非常多,要想取得好成績,必須要有針對性的訓練方法,有的放矢才能達到目的。本文試圖從高職組的賽題要求出發,分析、歸納出應具備的知識點及其實現方法,并給出按照模塊劃分的訓練方法。
2賽題分析
近年來大賽的出題以電子技術應用設計為主要內容,涉及模-數混合電路、單片機、可編程器件、EDA技術,運用到模擬電路、數字電路、高頻電路、PCB設計、傳感器技術、單片機技術等課程的知識,體現了教學基本內容和新技術應用趨勢。競賽題目主要測試學生運用基礎知識的能力、實際設計能力和獨立工作能力。題目包括基本要求部分和發揮部分,使大多數參賽學生能在規定時間內完成基本要求部分的設計工作,優秀學生還可以完成發揮部分的內容。
2.1賽題內容統計大賽的題目類型一般分為信號采集類、儀器儀表類、控制類、無線通信類、電源類等類型,表1列出近5年來高職高專組的大賽題目及統計情況(省賽均指福建省比賽)。從比賽題目類型來看,控制類題目每年至少有一題,是比賽必出的題目,其他類型相對較少,均為輪流出現。說明控制類題目仍然是比賽的重點,平時訓練時需要做好充分的準備。
2.2賽題涉及的知識點各個題目所涉及到的知識點內容,詳見表2所示。對以上的知識點進行歸納、總結,可以看出近年來賽題所需具備的知識點有:A/D采樣,位置檢測,角度檢測,電機控制,LED亮度控制,無線通信,按鍵掃描、數據顯示、報警輸出、DC/DC變換器設計等。對各個知識點所涉及的具體內容進一步細分,并給出其實現方法,如表3所示。
3集訓方法
從上面對比賽題目的分析可知,所涉及到知識點很多,內容很廣,對于大二甚至是大一學生來說,完全靠學生自學、自練,要想取得好成績很難,需要指導老師根據學生選題意愿,制定詳細的訓練計劃并實施。
3.1控制系統結構分析一般學生對控制系統沒有什么概念,面對一個題目往往不知道該如何下手,若能夠對系統的整體結構有一個較完整的認識,將有助于學生理解題目要求,制定切實可行的方案,并付諸實施。對一個控制系統來說,系統一般都具有如圖2所示的結構:圖2是一個典型控制系統結構圖,采用閉環控制方式。對于現在比賽的題目而言,技術指標要求越來越高,如果僅僅采用開環控制方式,將很難滿足指標的要求。如電源類題目,常見的問題是當負載變化時,輸出的電壓或電流隨著變化,不能穩定在一個給定值上,主要原因就是沒有采用閉環控制所導致。同樣其他類型的題目也相類似,如角度控制、風板控制、平衡控制等,一般也要求系統是一個閉環的控制系統。對于不同的控制系統,結構圖可能會有所差別,如圖2中反饋環節有的可能沒有傳感器,而是只有信號采集電路;有的信號采集或輸出控制是通過無線通信的方式進行,需要具體問題具體分析。
3.2系統模塊劃分比賽所涉及的知識比較分散,學生學習、訓練時毫無頭緒,不能形成一個系統整體。因此需要對知識點進行歸納,將其劃分到在系統各個模塊中。根據上面的系統結構圖,可以將系統分解為各個單元電路模塊,并將所需掌握的知識點和技能點整理對應起來,按照這些模塊進行訓練更具有針對性。一般可將系統分解如表4所示。
3.3訓練的組織電子設計賽所涉及知識點很多,讓每個隊伍所有成員都對所有模塊進行訓練顯然是不現實的,需進行分工。一般可將一個參賽隊的人員分為兩組,一組負責硬件電路的設計、制作與調試;另一組則負責程序的編程。至于一組需要多少人需根據題目的類型來定,如控制類的題目以程序控制為重點,宜安排2個人進行程序編程,1人負責主控程序的設計,1人負責傳感器及信號的采集與處理。而對于電源類的題目,電路設計是關鍵,宜安排2個人進行電路的設計,包含高頻變壓器的設計、PWM控制電路設計、濾波電路的設計、電壓、電流采集及保護電路的設計與調試等,另1人可進行信號采集顯示、控制的編程。分工確定后,一般參賽學校都有多支隊伍參加比賽,將所有參賽隊伍中相同分工的人員集中起來,按照表4所劃分的模塊進行針對性培訓,比一個指導老師單獨指導多個隊伍的所有項目效率要高。如果條件允許,可在組員分工的基礎上,再按照題目類型進行分類培訓,效果則會更好。
作者簡介:劉慶雪(1980-),男,山東鄒城人,山東科技大學信息與電氣工程學院,講師;公茂法(1959-),男,山東臨沂人,山東科技大學信息與電氣工程學院,教授。(山東 青島 266590)
基金項目:本文系山東省高等學校電氣工程及其自動化特色專業階段性研究成果。
中圖分類號:G642.0 文獻標識碼: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、生物醫學工程等電氣信息類專業必修的一門專業基礎課,在整個本科教學過程中,起著承前啟后的重要作用。本課程內容抽象,理論較多,系統性、邏輯性強。因此,“電路”的學習對培養學生的創新能力、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程和方法,為電類專業后續課程的學習打下堅實基礎,[1,2]這也是電類專業人才培養所具備的基本知識和基本技能。
由于“電路”概念多、定理復雜、內容抽象,定理等概念的理論推導過程設計到“高等數學”、“大學物理”、“復變函數”等知識點,對于沒有任何專業背景的大一大二學生而言,要想學好該課程比較困難。山東科技大學信息與電氣工程學院的“電路”課程教研組教師年齡結構和學緣結構合理,其中有多位教師有多年電路教研經驗,在教學內容、教學手段、教學方法、實驗教學幾個方面進行了全面的研究和探索,也取得了一系列成果。
一、教學內容的改革
“電路”課程具有很強的理論性,又有較強的工程實踐性,因此,如何讓學生在學好基礎理論的同時又能了解和掌握所涉及的相關實踐知識,是當前該教學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和探索,并取得了較理想的教學效果。
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容,加強學生實踐環節和解決實際問題能力的培養,確立了“電阻電路分析與動態電路分析并重;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。通過優化課程內容,引入計算機輔助分析的新內容和計算機仿真、網絡教學、多媒體教學等先進手段,基本滿足了教學需要,并發表了多篇教學論文,獲得多項教學獎。
二、教學方法的改革
我國傳統的教學模式是“填壓式”的,這是在一定歷史條件下中國特定的教學模式的產物,在中國傳統應試教育背景下,有它特定的積極作用。但在科學技術發展日新月異的今天,這種傳統的教學模式已經失去了它昔日的光彩,不能滿足現代社會經濟發展的需要。并且,這種“填壓式”的教學模式往往會使得課堂氣氛異常壓抑和沉悶,以至于使得學生產生消極學習甚至厭學的情緒,這嚴重影響了學生學習的積極性。
電路教研組教師在教學中發現,由于“電路”課程理論性比較強,涉及數學知識比較多,學生學習起來比較吃力。針對這種情況,教研組成員積極改進傳統教學方法,重在培養學生學習興趣,引導學生主動學習,增加學生獨立思考的時間和機會等幾個方面,具體體現在以下幾個方面:
1.采用引導式教學法
教師在上課時主動引導學生對課程相關內容和問題進行思考和討論,這樣既活躍了課堂氣氛,也調動了學生學習的積極性,并且有效地培養了學生的思維、創新能力。當然,學生是否按照教師事先準備的思路去積極思考,關鍵在于所引導內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聯性。因此,教師在授課前應根據所要講授的知識點以及學生對相關知識的掌握情況,仔細設計本堂課的具體內容,包括板書、教案準備、知識引入、課堂提問、課后作業等。比如,在講授電路定理中的戴維南定理這一節內容時,可以列舉學生日常生活中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。然后再進一步舉例:對于所有的負載而言,負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。這樣不僅可以激發學生學習的興趣,而且讓學生明白所要學的內容在實際生產生活中的應用。[3]
2.化抽象為形象教學法
“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,而且學生也很難理解與掌握。對研究對象的有關信息進行形象化地加工,這樣貯存在大腦里的形象信息進行加工(分析、比較、整合、轉化等),從而從形象上認識和把握研究對象的本質和規律,這樣可以達到事半功倍的效果。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,學生會感到非常枯燥,而且學完之后依然沒有一個感性和具體的認識。在對待二階電路問題時,首先要向學生講明白,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”課程學習的重點,因此,只對二階微分方程的求解結果進行簡單的分析和總結就可以了。最后可以舉例汽車的減振系統和天平測量時的振蕩等與實際生活密切相關的例子來說明二階系統振蕩的意義,這樣,更容易使得學生對所學的抽象問題進行深刻理解,而且可以激發學生學習的積極性。
3.歸納總結式教學法
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系又有區別,學生學起來吃力且不容易掌握和運用。這就要求教師在電路教學的整個過程中,經常歸納總結,并且多做多講習題,以達到讓學生徹底掌握知識的教學目的,才能使得學生真正弄清幾種分析方法之間的內在聯系和本質區別。而且“電路”是一門系統性很強的課程,每個章節的內容是緊密相關的,只有教師及時歸納和總結,學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行分析求解,這樣可以給學生以切身感受,真正體會到這三種電路分析法各自的優缺點,然后教師再加以總結,學生就可以有比較的理解記憶和掌握。對于簡單的一階動態電路,用經典的時域分析法求解比較簡單;而對于復雜的高階動態電路,拉氏變換法是最好的分析方法,相量法是分析正弦穩態電路最有效的分析方法。
三、教學手段的改革
在“電路”教學中,教學手段的好壞是保證教學質量的關鍵因素。近些年學校采取多樣化的教學手段,其中多媒體的應用是最主要的改革內容。對于課程中的重點和難點,采取課堂現場電路仿真實驗演示;對于學生平時沒有接觸的常用電路元件,盡量讓教師帶入課堂,增加學生的感性認識,以增加學生的整體印象和學生學習的積極性。
多媒體的運用使得教師在有限的時間內增大了所要講授內容的信息量,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,就會使得教師能夠騰出時間進行講解課程中的難點和重點。另外,多媒體是多種媒體的結合,如果運用得當就可以對學生形成多種渠道感知和學習知識的刺激,也從一定程度上調動了學生的積極性。因此多媒體的使用到大大提高了課堂教學的效率,調動了學生學習的積極性,在有限的時間內拓展了學生的知識面和信息量,把抽象的難以理解的知識點轉化成形象的容易理解的圖片,使得學生能夠輕松直觀地理解所學知識的內在原理,從而更好地找出其中所蘊含的規律。
四、實驗教學的改革
電路實驗是“電路”課程中至關重要的一個環節。實驗教學和課堂理論教學是相輔相成的兩個重要部分,也是學生學習電路知識的一個非常有效的教學手段,更是培養學生實際動手能力、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,從而增加學生由理性到感性,再由感性到理性的深刻認識。電路實驗教學可以幫助學生在實際中觀察問題、分析問題和解決問題,進而培養學生進行理論聯系實際的思維方式。
傳統的電路實驗教學都是學生在實驗指導書要求下,在實驗教師的指導下按部就班地完成電路實驗項目。這種教學模式極大地限制了學生的主觀能動性的發揮,也起不到電路實驗應有的作用。“電路”課程作為電氣信息類專業學生的第一門專業基礎課,培養學生的基本實驗技能,幫助學生樹立理論聯系實際的思維方式無疑更為重要,因此,電路實驗的改革應該從以上幾個方面實施。
1.增加綜合性和設計性實驗項目
學院從2007年開始就著手進行實驗指導書的編制,并于2008年編制一套電路實驗指導書,并在此基礎上于2010年出版電路實訓教程一部。無論是實驗指導書還是實訓教程都重點突出了綜合性和設計性實驗項目,對一些理論性過強、與實際脫鉤的實驗項目進行了刪減,目的就是發揮學生的主觀能動性,培養學生獨立思考和實際動手的能力。綜合性和設計性實驗的增加對于充分調動學生的積極性、培養學生獨立思考意思具有一定的現實意義,也大大激發了學生的學習激情。
2.開放實驗室
學院電路實驗室隸屬于國家級電工電子中心,因此,實驗室除了承擔本學院電類專業學生的電路實驗課之外,還承擔著其他學院相關電類專業學生的相關電路實驗項目,這樣將會面臨接受大量學生進行電路實驗的問題,勢必會造成基礎較差的學生不能在課堂時間保質保量地完成實驗項目。為了幫助這部分學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,這極大地鼓勵了學生的學習積極性,特別是對于參加各類電子競賽和科研立項的學生,電路實驗室為這部分學生提供了一個良好的實驗平臺。
3.增加虛擬實驗
隨著計算機技術的快速發展,傳統的以硬件為主的電路實驗發生了根本的變化。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硬件實驗所沒有的優勢,電子元器件和實驗儀器不會損壞,也不會出現故障,避免了學生由于操作不當所造成的安全問題。
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,傳統的硬件實驗,如果由于操作不規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,只要參數設置得當,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下的頻率特性曲線,有助于幫助學生理解品質因數的大小跟頻率特性曲線形狀的關系問題。因此,虛擬實驗可以極大地提高實驗效率。
以校園網為基礎建立了虛擬實驗平臺,學生可以從校園網下載常用的虛擬仿真實驗軟件,如Pspice、Multisim等,這樣學生可以根據自己的需要,通過虛擬平臺這種開放式的教學環境自由學習。
五、結束語
從2006年至今,電路教研組對教學大綱、教材編寫、內容整合、教學方法、教學手段、實驗教學進行了一系列的改革,取得了良好的教學效果。
2007年“電路”課程被評為“山東省精品課程”,下一步準備申報國家級精品課程;2010年課題組成員編寫教材《電路實訓教程》一部,并由中國石油大學出版社出版;2011年榮獲校級教學成果二等獎;近年來學生創新活動中屢獲佳績,其中在國家級及省級競賽中獲得多項大獎。由于國內相當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,近幾年學院學生考研率較往年有了大幅提高;學院畢業生就業率也較之過去大幅提升,其中一次性就業率各個電類專業都在90%以上。
如何對“電路”課程的教學進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,需要廣大教師進行不斷努力和實踐。
參考文獻: