時間:2023-03-10 14:57:16
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一、我國高等教育電子電路實驗教學(xué)的現(xiàn)狀及原因分析
(一)教師實踐技能匱乏,學(xué)生動手能力提升不明顯在高等院校中,電子電路課程的教師嚴(yán)重缺少企業(yè)一線工作經(jīng)歷,在實踐技能方面十分匱乏,缺乏新技術(shù)駕馭能力,最終導(dǎo)致在實際的操作過程中,表現(xiàn)出經(jīng)驗不足,無法很好地滿足學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中的求知欲望。在以往教學(xué)中,學(xué)生對實驗課程只要按照規(guī)定要求進行操作就可以,但這種實驗?zāi)J礁觽?cè)重于對書本知識的驗證,對學(xué)生來說只是一個形式,對學(xué)生動手能力的提高,對學(xué)生分析和解決問題能力的提升作用不大。隨著近年來擴招規(guī)模的加大,本科學(xué)生的人數(shù)不斷攀升,學(xué)校的實驗場地、設(shè)備、教師隊伍跟不上,這對高等院校電子電路實驗教學(xué)質(zhì)量提高非常不利。
(二)對電子電路實驗教學(xué)的定位存在偏差,整體教學(xué)過程缺乏創(chuàng)新性目前,我國已經(jīng)將創(chuàng)新能力與對知識的應(yīng)用能力作為衡量一個人才的標(biāo)準(zhǔn),因此將實驗課作為輔助學(xué)生進行理論知識學(xué)習(xí)的工具的教學(xué)方法已經(jīng)很難跟上時代對人才的要求?,F(xiàn)學(xué)習(xí)電子電路的學(xué)生仍舊是跟著教學(xué)大綱與教師的教學(xué)計劃參加電子電路的實驗課程。在這種教學(xué)方式下的實驗課程往往都是與理論課程同步進行,過于依賴于課堂理論教學(xué),導(dǎo)致學(xué)生在學(xué)習(xí)的過程中容易被條條框框給約束住,導(dǎo)致學(xué)生常常在被動地接受知識。在電子電路的實驗教學(xué)過程中,教師在開展教學(xué)之前需要做足課前的準(zhǔn)備,在實驗教學(xué)時,學(xué)生可以按照實驗中的要求進行相關(guān)方面的操作,學(xué)生獲得最終的實驗結(jié)果,但是,絕大多數(shù)的學(xué)生在實驗教學(xué)的過程中就是走個程序,沒有切實地培養(yǎng)學(xué)生的動手能力和操作能力,更沒有進行思維上的創(chuàng)新,無法將理論知識和實踐結(jié)合起來。由于學(xué)生在動手以及學(xué)習(xí)能力上存在著一定的差異,因此,基礎(chǔ)知識能力相對較差的學(xué)生,在實驗教學(xué)中就會有些吃力,而基礎(chǔ)知識能力較強的學(xué)生,在實驗教學(xué)中就會感覺較輕松,這樣很難真正實現(xiàn)開展實驗教學(xué)時的最終目的。
(三)實驗教學(xué)模式過時,課程設(shè)置內(nèi)容多且復(fù)雜1.電子電路實驗教學(xué)的內(nèi)容和體系較為滯后由于我國目前的電子電路實驗教學(xué)體系以及教育理念相對落后使得整個電子電路實驗課程的教學(xué)過于依賴?yán)碚撜n的教學(xué),實驗課程進度往往都安排到理論課之后進行,從而對實驗課程的內(nèi)容產(chǎn)生了禁錮的作用,使得學(xué)生在應(yīng)用能力以及創(chuàng)新能力上很難得到提升。2.實驗教學(xué)設(shè)備的缺失由于我國在實驗室教學(xué)管理水平不高,加之實驗手段以及實驗室設(shè)備都比較落后,無法為學(xué)生提供創(chuàng)新、設(shè)計型實驗的條件,使得電子電路實驗教學(xué)的教學(xué)效果受到影響。3.實驗手段不足在我國高等院校的傳統(tǒng)實驗教學(xué)模式之中,學(xué)生往往是根據(jù)教師所給出的電路圖進行電路連接,這對提高學(xué)生的動手創(chuàng)新能力沒有絲毫的裨益。同時在實驗教學(xué)課程之中也缺乏相應(yīng)的考核制度,無法對教學(xué)效果進行實時地檢測,不利于電子電路教學(xué)質(zhì)量的提升。
二、電子電路實驗教學(xué)的改革措施
(一)建立師資隊伍改革教學(xué)評價體系實驗教學(xué)中質(zhì)量的有效保證就是要有良好的師資隊伍,高等院校需要主動培養(yǎng)且發(fā)展綜合能力強和經(jīng)驗豐富的理論性教師加入到實驗教學(xué)中,同時,通過在崗學(xué)習(xí)或者進修培訓(xùn)的方法,不斷拓展教師的知識范圍,提高教師綜合性能力以及業(yè)務(wù)水平。實驗評分方面可以從實驗過程和實驗報告兩個方面著手。共同對學(xué)生的實驗評價打出客觀的分?jǐn)?shù)。在考核的過程中,教師可通過抽題方式保證公平性。
(二)逐步采取開放式的實驗教學(xué)管理電子電路實驗教學(xué)的創(chuàng)新,開放式的實驗管理模式將是未來的發(fā)展方向。開放式的實驗教學(xué)所指的是實驗場地的開放、實驗儀器的開放和實驗內(nèi)容的開放。讓學(xué)生自主進行實驗,全面培養(yǎng)學(xué)生思維能力和創(chuàng)新能力。目前,考慮到部分高等院校實驗場地和學(xué)生知識水平的限制,可以從傳統(tǒng)實驗教學(xué)的基礎(chǔ)上進行,有計劃地推行開放式實驗教學(xué)模式,將開放管理和計劃安排有機地結(jié)合起來。電子電路開放式實驗教學(xué)中,將其實驗中的實驗時間和實驗內(nèi)容分開,對必做和選做的內(nèi)容進行區(qū)分,對于額外的實驗內(nèi)容學(xué)生可以自主進行選擇,并由學(xué)生對實驗的時間進行預(yù)約,教師只對學(xué)生自主實驗中所出現(xiàn)的問題進行指導(dǎo)。在這一開放式實驗教學(xué)的實施中,學(xué)生要事先和實驗室的教師多溝通,對實驗室中的課程安排進行核對查看,以避免實驗場地在使用上出現(xiàn)沖突。
(三)優(yōu)化實驗教學(xué)的方式和內(nèi)容將現(xiàn)場演示和當(dāng)面指導(dǎo)相結(jié)合;將理論驗證和電路設(shè)計相結(jié)合;將實物安裝和計算機仿真技術(shù)相結(jié)合;必修選修和創(chuàng)新發(fā)明相結(jié)合。同時,實驗教學(xué)對象是全體學(xué)生,在實驗方法上,可將教學(xué)時間和教學(xué)方式同時開展,因材施教,為不同層次的學(xué)生制定有效的培養(yǎng)計劃,創(chuàng)建實驗新平臺。在內(nèi)容的優(yōu)化創(chuàng)新上,必要的驗證試驗是學(xué)生一定要掌握的,在此基礎(chǔ)上,可以適當(dāng)增加一些綜合性的實驗,或者設(shè)計性的實驗,從學(xué)生日常所感興趣的內(nèi)容出發(fā),開發(fā)實驗內(nèi)容。
(四)重視新技術(shù)在實驗中的應(yīng)用目前,我國很多新技術(shù)得到了開發(fā)和應(yīng)用,在電子電路教學(xué)中,實驗教學(xué)已經(jīng)不再是儀器和理論簡單的組合,它需要從各種新軟件和新硬件的技術(shù)平臺中建立起來。實驗教學(xué)也不僅僅是對課程理論的驗證,也是對其發(fā)展前景和應(yīng)用場合的實踐探索。所以,在電子電路的實驗教學(xué)的創(chuàng)新實踐中,更需要加強對新技術(shù)的應(yīng)用。在教學(xué)大綱的制定中,教師要從實際出發(fā),在原有實驗手段的基礎(chǔ)上,將各種現(xiàn)代化的教學(xué)技術(shù)融入到電子電路實驗教學(xué)中,采取以設(shè)計性實驗為主,由淺到深、由分離到綜合的積木方式,循環(huán)漸進地對實驗的內(nèi)容進行設(shè)置。創(chuàng)新實驗教學(xué)中,對理論性較強的系統(tǒng)與信號實驗,可以將虛擬儀器技術(shù)、MATLAB、EWB等技術(shù)融入其中,使每一個實驗都能成為學(xué)生掌握新概念和應(yīng)用新技術(shù)的切入點,讓電子電路學(xué)生在新技術(shù)的應(yīng)用中獲得更大的思維空間,從而激發(fā)學(xué)生在電子電路實驗中的創(chuàng)新意識,逐步提高學(xué)生的創(chuàng)新能力。
(五)引入多媒體網(wǎng)絡(luò)技術(shù),激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣興趣是學(xué)習(xí)的主要原動力,將學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性進行大力且有效的調(diào)動,才是達到教學(xué)目標(biāo)的第一步。教師可以自己設(shè)計出與教材相同但實驗過程不同的實驗,讓學(xué)生自己動手,發(fā)現(xiàn)實驗中的趣味性,從而激發(fā)起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。將多媒體技術(shù)充分應(yīng)用到電子電工實驗教學(xué)中,可以將原本單一化的教學(xué)形式轉(zhuǎn)變成多種表現(xiàn)形式,多媒體技術(shù)中可以通過圖像、文字、聲音、動畫等,將原本教材中枯燥乏味的教學(xué)內(nèi)容變得更加生動形象,讓學(xué)生有學(xué)習(xí)的興趣,同時也可以更加形象、直觀地幫助學(xué)生了解相關(guān)知識,加上教師將多媒體中的實驗進行現(xiàn)場演示,可以加深學(xué)生對知識的印象。
三、結(jié)語
1現(xiàn)狀與問題
根據(jù)調(diào)查了解,幾乎所有的各類高等院校和中職學(xué)校都使用廠家生產(chǎn)的實驗箱進行電子電路實驗。雖然使用這種實驗箱有其優(yōu)點,如靈活性較強,理論上講可以做很多種實驗,但實際上大多數(shù)學(xué)校按照教學(xué)大綱的要求,通常只做幾種至十幾種實驗,實驗箱的靈活性體現(xiàn)并不明顯,而其弊端卻是十分明顯的,最突出的問題是每個元件都要通過連接導(dǎo)線和接插件進行連接,如果電路比較復(fù)雜,連線必定很多,要花費很多時間,還很容易接錯,造成元件損壞;或者由于實驗箱使用日久,接插口氧化接觸不良,連接線內(nèi)部斷線,導(dǎo)致電路不工作,無法進行實驗,修復(fù)實驗箱也花費不少時間。老師指導(dǎo)實驗也很辛苦,檢查學(xué)生的實驗電路很費事,因為學(xué)生往往把線接得很亂,特別是當(dāng)實驗電路比較復(fù)雜的時候,更是紛紜繁復(fù),老師有時甚至寧愿重新接線.事實上,根據(jù)我們的觀察,學(xué)生經(jīng)常是把主要的時間都花在接線和排查上,接完電路,檢查接線,排除故障,確認(rèn)無誤,準(zhǔn)備開始實驗時,時間已所剩無幾,只好匆匆進行測試,有些學(xué)生測不完就湊數(shù)據(jù)、抄結(jié)論,從根本上來說這是本末倒置的.實驗的目的,本應(yīng)是測試電路的主要性能、指標(biāo)、參數(shù)等,例如,基本放大電路實驗,主要要求學(xué)生測試基本放大電路的靜態(tài)工作點、增益、輸入阻抗、輸出阻抗、頻率響應(yīng)等,至于接線實際上基本是無用功,因為在實際工作中都不需要用人工將導(dǎo)線連接,而是通過印刷電路板已經(jīng)連接好了的,將大量時間花費在接線上,是完全沒有必要的。以上弊端的存在,大大影響了實驗教學(xué)的效果更達不到實驗教學(xué)的目的,必須進行改革.把實驗箱由分散的元器件用導(dǎo)線和接插件連接起來改為模塊式電子電路實驗板,即把每個實驗電路用印刷電路制作成模塊式電子電路實驗板(制作實驗板本身對學(xué)生就是一種實踐機會),可以做到在設(shè)計電路板時盡量與電路圖的元件布置和走線相同,讓學(xué)生直觀地看出電路的結(jié)構(gòu),有助于學(xué)生對實驗電路的認(rèn)識和理解,這是原來所用的實驗箱不可比擬的。實驗時,只須接通模塊式電子電路實驗板的電源,接入信號源和測試儀器,即可進行實驗,將時間和精力主要用于測試電路的性能、指標(biāo)、參數(shù)等,大大提高了實驗的效率和實驗的可靠性,更使學(xué)生有時間用于對實驗的分析和研究上,甚至可以做到只給出實驗的目標(biāo),而實驗的方法和步驟由學(xué)生設(shè)計,從而提高學(xué)生的綜合分析能力和自主創(chuàng)新能力。
2模塊式電子電路實驗板
首先,按照實驗要求,設(shè)計出合理的電路圖,然后設(shè)計相應(yīng)的印刷板圖,應(yīng)盡量與原理圖相同,以便學(xué)生直觀了解。
2.1實驗電路與模塊電路板
下面以模擬電路中最基本的和最重要的基本放大電路為例,其基本電路如圖1所示。R2用于調(diào)整靜態(tài)工作點;設(shè)置兩個輸入點1和2(一個直接輸入,一個經(jīng)電阻R2)目的是測試放大電路的輸入電阻;設(shè)置J2是用于測試輸出阻抗;J1用于觀察旁路電容的作用,或者說觀察負(fù)反饋對放大電路的影響。設(shè)計的印刷電路板如圖2所示。元件就直接焊在印刷板敷銅線一面上,可見其與電路原理圖基本是一模一樣的,學(xué)生可以一目了然地直觀地看出電路的結(jié)構(gòu)。
2.2實驗方法與步驟
開始實驗,先調(diào)整R2,選擇合適的工作點,一般選IC=1~2mA,按圖中的參數(shù),測得VE=1~2V即可,然后將信號源直接接入1點,調(diào)整信號源至幅度20mV左右,頻率1000Hz,將J1閉合,J2斷開,用示波器測出輸出電壓VO,將它與輸入電壓Vi相比,即可求出放大倍數(shù)A=VO/Vi。合上J2測出輸出電壓VO′,根據(jù)公式VO/(RO+RL)=VO′/RL即可求得輸出阻抗RO=RL(VO-VO′)/VO′,然后將信號源改接2點,用示波器分別測得2點對地電壓Vi和1點對地電壓Vi′,根據(jù)公式Vi/(R1+Ri)=Vi′/Ri即可求得輸入阻抗Ri=R1Vi′/(Vi-Vi′),還可測量頻率響應(yīng),以及通過調(diào)整R2觀察靜態(tài)工作點對放大倍數(shù)、失真的影響;通過斷開J1,按以上方法重新測試放大電路的放大倍數(shù)、輸入阻抗、輸出阻抗、頻率響應(yīng)等,觀察旁路電容的作用,或者說觀察負(fù)反饋對放大電路的影響。
3結(jié)論
主要培養(yǎng)目標(biāo)是:工程基礎(chǔ)、分析、解決問題和設(shè)計的綜合能力、團隊合作精神[3]。
二、實驗教學(xué)方法改進
傳統(tǒng)的實驗教學(xué)方法基本上是老師給出學(xué)生實驗?zāi)康暮鸵?,學(xué)生根據(jù)老師的演示,機械的模仿。雖然完成了實驗教學(xué)計劃,但是會造成學(xué)生對實驗不感興趣,創(chuàng)新精神得不到發(fā)展。[4]
1.將仿真軟件引入實驗教學(xué)中
將仿真軟件引入傳統(tǒng)的電路實驗教學(xué)中來,可以達到軟硬結(jié)合、虛實相輔的目的。[5]例如:在諧振電路的實驗中,我們要求學(xué)生不但要測出諧振頻率,還要繪出不同Q值下的通用幅頻特性曲線,以及UL(ω)和、UC(ω)曲線。將multisim仿真軟件引入電路實驗之后,可以輕松、準(zhǔn)確的顯示出曲線,有利于同學(xué)們對理論知識的分析和理解,還有助于提高學(xué)生的實驗興趣。
2.利用網(wǎng)絡(luò)平臺支撐實驗教學(xué)
在實驗教學(xué)網(wǎng)站上提供實驗指導(dǎo)書、實驗教學(xué)大綱、儀器設(shè)備的使用方法、常用儀表的使用說明,電子元器件手冊和老師的實驗教學(xué)課件等教學(xué)資源供學(xué)生查閱,學(xué)生可通過系統(tǒng)中師生互動平臺與老師、同學(xué)進行交流。
3.采用多媒體教學(xué)手段,提高實驗教學(xué)的效率
在實驗教學(xué)時數(shù)有限的情況下,利用多媒體教學(xué)方式,一方面可更加有效地指導(dǎo)學(xué)生完成大綱要求必須做的實驗,提高學(xué)生的動手能力,另一方面可通過觀看實驗演示,延伸實驗教學(xué)范圍,彌補課堂教學(xué)的不足,以達到以點帶面的教學(xué)效果。[6]
三、實驗教學(xué)管理的改進
1.加強預(yù)習(xí)環(huán)節(jié)的監(jiān)督
嚴(yán)格要求學(xué)生的預(yù)習(xí)環(huán)節(jié),為了使學(xué)生更好地完成實驗,要求學(xué)生按實驗預(yù)習(xí)要求及內(nèi)容進行課前預(yù)習(xí),大部分同學(xué)會做到,但是也會有一些自覺性差的同學(xué)不去預(yù)習(xí),這樣一定會影響實驗的完成進度和質(zhì)量。為了檢驗學(xué)生是否完成預(yù)習(xí),預(yù)習(xí)完成后,我們會要求學(xué)生登錄實驗預(yù)約系統(tǒng),接受實驗項目預(yù)習(xí)測試,作為學(xué)生實驗考核的一項重要指標(biāo),從而有效的保證了實驗預(yù)習(xí)質(zhì)量。[7-8]
2.實驗過程中加強團隊合作意識
實驗過程中采用分組合作的方式,進行實驗。這樣可以提高同學(xué)之間的溝通能力,加強同學(xué)的合作意識。將團隊合作精神引入到實驗教學(xué)中,使實驗教學(xué)由一個人參與變成多個人共同參與,學(xué)生為了更好地完成實驗,會在實驗過程中有明確的分工和互助,這樣有助于培養(yǎng)學(xué)生的團隊合作能力,從而整體優(yōu)化實驗教學(xué)效果。[9-10]
3.全面的實驗考核機制
實驗成績評定,不能單純依靠實驗報告中的數(shù)據(jù),要以實驗考試的形式考核學(xué)生的動手能力,由于我校電路實驗沒有單獨設(shè)課,所以學(xué)生在做實驗時積極性不高,老師會在每班實驗全部完成后進行現(xiàn)場實驗考核。在規(guī)定時間內(nèi)要求學(xué)生獨立完成實驗元器件的選擇、實驗電路連接、實驗數(shù)據(jù)測量和計算等過程。老師根據(jù)完成情況給出實驗操作分。實驗結(jié)束后老師將學(xué)生的實驗預(yù)習(xí)成績、實驗操作成績、實驗報告成績,按照合理的分配,生成學(xué)生的實驗成績。避免單靠實驗報告給定成績的片面性,不僅可以使學(xué)生查看成績,而且可以使學(xué)生更全面地了解自已的薄弱環(huán)節(jié)。采用這種實驗考核方式之后,學(xué)生做實驗的積極性有了極大的提高,對電路實驗及儀器使用記憶深刻,動手能力大大增強。[11-12]
四、實驗內(nèi)容的設(shè)計
1.進行實驗內(nèi)容和要求的調(diào)整
針對學(xué)生專業(yè)的不同,學(xué)習(xí)程度的不同,實驗內(nèi)容和要求上做適當(dāng)?shù)恼{(diào)整,例如只有電氣、自動化專業(yè)的同學(xué)做一階電路和二階電路實驗,而其它專業(yè)如機械制造專業(yè)的同學(xué)只設(shè)三個基礎(chǔ)實驗。同樣的戴維南定理實驗,要求電氣專業(yè)的同學(xué)通過多種測量方法,計算出等效電阻,而其他專業(yè)同學(xué)可以只用一種方法測量并計算。
2.以工程項目為核心設(shè)計實驗內(nèi)容
以工程項目引導(dǎo)實驗設(shè)計,例如:在日光燈電路連接及功率因數(shù)提高這個實驗中。項目設(shè)計的總體目標(biāo)是借助于該實驗平臺,構(gòu)思、設(shè)計日光燈電路,并實現(xiàn)將日光燈點亮,簡單故障排除,并且能提高功率因數(shù)。為了完成設(shè)計目標(biāo),首先需要學(xué)生深刻理解日光電路的工作原理,充分了解實驗系統(tǒng)的組成和功能,熟悉日光燈電路實驗裝置的結(jié)構(gòu)及使用方法;其次,需要將任務(wù)分解為連接、測量等子任務(wù),確定每一子任務(wù)需要完成哪些工作,并設(shè)計相應(yīng)的電路;而后在電工實驗臺上搭建電路并點亮日光燈,自已動手用智能功率表或其他儀表測量電路的各項參數(shù),自已分析計算功率因數(shù),并通過并聯(lián)電容的方法提高功率因數(shù)接近于1;最后,進行實驗調(diào)試,若不能達到預(yù)定目標(biāo),還需要根據(jù)電路、電工學(xué)知識進行分析,采取相應(yīng)的措施,重新修正參數(shù),直到得到滿意的實驗結(jié)果為止。在實驗中不可避免地遇到隨機干擾、估計不準(zhǔn)等實際工程問題。在整個教學(xué)過程中,以工程項目為驅(qū)動不斷拓展和層層推進來帶動實訓(xùn)步驟,由教師引導(dǎo)學(xué)生完成整個項目。從構(gòu)思、設(shè)計、方案決策、器件選型、電路搭建、測試、數(shù)據(jù)收集整理等方面,對學(xué)生進行了完整的知識點和技能訓(xùn)練。
3.鼓勵學(xué)生大膽創(chuàng)新
鼓勵學(xué)生大膽創(chuàng)新,讓學(xué)生自己設(shè)計實驗方案,以往的實驗教學(xué)往往是老師先講實驗的原理和實驗過程中應(yīng)注意的問題,即應(yīng)該怎樣做,不能怎樣做,這種做法雖然使學(xué)生掌握了這個實驗,但學(xué)生的大腦得不到積極的開發(fā),學(xué)習(xí)處于被動狀態(tài)。所以在實驗教學(xué)中,有時應(yīng)讓學(xué)生大膽地做出自己的猜想,自己設(shè)計實驗方案,然后教師和學(xué)生共同評選出最佳方案進行操作,分析過程、現(xiàn)象,得出結(jié)論。如在講元件伏安特性實驗時,我們可以提出實驗要求用伏安法將元件的伏安特性曲線畫出,讓學(xué)生自已去設(shè)計電路,做出原理圖,并用multisim軟件進行仿真,確定所用元器件的規(guī)格,選擇合適量程的儀表和電阻箱等,放手讓學(xué)生自己完成實驗的整個過程,并對測量數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)處理,并形成文檔資料。這樣,學(xué)生必須要動手動腦,選擇儀表的量程,電阻的大小,考慮連接電路時應(yīng)注意什么問題等。在實驗的過程中,學(xué)生有時不能一步到位,需要進行重復(fù)操作、觀察、數(shù)據(jù)處理、結(jié)果分析等,這些過程本身就能很好地鍛煉學(xué)生的實驗?zāi)芰?,使他們的?chuàng)新思維得到充分的發(fā)展。使學(xué)生在構(gòu)思—設(shè)計—實現(xiàn)—運行的過程中,開拓思維,增強動手操作能力。這恰恰符合能力培養(yǎng)為目標(biāo)的工程教育理念。
五、結(jié)語
集成電路設(shè)計實踐主要是提供學(xué)生一個實踐平臺,采用先進的集成電路仿真軟件,將書本上的知識采用模擬的方法進行加深理解。實踐內(nèi)容既是電路、模擬電子技術(shù)、數(shù)字電子技術(shù)以及課程設(shè)計中所學(xué)知識的應(yīng)用,又是與最前沿科技緊密聯(lián)系的。而傳統(tǒng)的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)模式,缺乏對學(xué)生創(chuàng)造力的培養(yǎng),也缺乏與前沿科技的聯(lián)系,因此需要進行教學(xué)改革的探討和實踐。隨著教育改革的不斷深入,傳統(tǒng)的實踐教學(xué)中“以教師為中心”、“以灌輸為主要方式”的教學(xué)模式已無法適應(yīng)時代的要求。先進的教學(xué)模式是人才培養(yǎng)的關(guān)鍵措施。研究型教學(xué)模式,又稱為研討式教學(xué)模式,是指教師以課程內(nèi)容和學(xué)生的知識積累為基礎(chǔ),引導(dǎo)學(xué)生創(chuàng)造性地運用知識、自主地發(fā)現(xiàn)問題、研究問題和解決問題,以學(xué)生為中心,以知識掌握為基礎(chǔ),以能力培養(yǎng)為主線,以提高素質(zhì)為目的的一種新模式。集成電路設(shè)計實踐同樣需要采用先進的教學(xué)方式,提高學(xué)生的創(chuàng)新能力,培養(yǎng)研究型IC設(shè)計人才。
2研究型實踐教學(xué)模式的作用分析
集成電路設(shè)計實踐引入研究型實踐教學(xué)模式,可以使相關(guān)領(lǐng)域的學(xué)生真正實現(xiàn)學(xué)有所用,不僅學(xué)習(xí)了集成電路設(shè)計的軟件知識,同時可以將課堂的理論知識通過工藝模型、電路設(shè)計、仿真方法來復(fù)現(xiàn),從而更深入的理解理論知識,而且可以通過一些電路實例來解釋生活中的一些現(xiàn)象,激發(fā)學(xué)習(xí)的興趣。集成電路設(shè)計是實踐性很強的一個方向,要求將工藝、器件、電路、版圖四個方面的理論課程融會貫通,而傳統(tǒng)的實踐教學(xué)旨在加強學(xué)生對軟件的認(rèn)識,忽略對理論內(nèi)容的加深與貫通。通過研究型實踐教學(xué)模式的開展,可以在保證教學(xué)大綱不變的前提下,通過選擇適用性較強的實踐內(nèi)容,使學(xué)生一方面能夠?qū)⒏鏖T理論課的知識加深及貫通,另一方面可以使學(xué)生接觸到用人單位感興趣的課題內(nèi)容,有利于學(xué)生加強實踐的動力和持續(xù)進步。通過研究型實踐,對學(xué)校而言,可以培養(yǎng)更優(yōu)秀學(xué)生;對學(xué)生而言,可以掌握前沿知識、促進就業(yè)。研究型實踐成果的實現(xiàn)為學(xué)生的晉升、發(fā)展提供支持。學(xué)生的實踐研究成果如能公開發(fā)表或獲獎,能解決實際工作中的問題,這無形中為學(xué)生在工作崗位上的晉升、發(fā)展增加籌碼。這在最大程度上激發(fā)學(xué)生的實踐興趣,是其他任何實踐模式都不可比擬的。同時,研究型實踐教學(xué)鼓勵學(xué)生多看文獻、多寫總結(jié)報告,這也為學(xué)生撰寫本科畢業(yè)論文打下良好的基礎(chǔ)。
3研究型實踐教學(xué)模式的具體實施
3.1課程結(jié)構(gòu)優(yōu)化
指導(dǎo)學(xué)生接觸各類資料,能夠提出問題,進而解決問題以掌握知識、應(yīng)用知識,完成對知識的一個探求過程;對實驗內(nèi)容進行適當(dāng)調(diào)整和完善,使課程體系更全面更科學(xué),更能貼近行業(yè)發(fā)展,更能體現(xiàn)學(xué)生的主動性。
3.2采用課堂討論進行專題研討的教學(xué)方法
在研究型實踐教學(xué)模式中,師生互動有助于學(xué)生對基本概念、基本理論、基本方法的理解和掌握。根據(jù)課程需要,結(jié)合國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢,采用與行業(yè)內(nèi)吻合的實驗軟件,挑選合適的電路原型做仿真設(shè)計,并共同探討電路的優(yōu)化方案。
3.3專業(yè)資料查詢能力培養(yǎng)
為學(xué)生提供研究資料或指導(dǎo)學(xué)生進行資料查詢、整理,鼓勵學(xué)生從圖書館、書店、網(wǎng)絡(luò)等各種途徑查閱文獻資料,以充實自己的研究基礎(chǔ)。提醒學(xué)生要對已收集的資料進行批判性的研究,去偽存真,指導(dǎo)學(xué)生從這些資料中總結(jié)、分析、解釋與實踐研究課題相關(guān)的理論、知識經(jīng)驗以及前人的研究成果。
3.4指導(dǎo)學(xué)生撰寫專題論文(報告)
在研究型實踐教學(xué)過程中,指導(dǎo)學(xué)生通過論文、調(diào)查報告、工作研究、分析報告、可行性論證報告等形式記錄實踐研究成果。在撰寫論文時,要求學(xué)生要了解實踐課題研究報告的一般撰寫格式;要先擬訂論文的寫作提綱,組織好論文的結(jié)構(gòu),做到綱舉目張;會用簡練、嚴(yán)謹(jǐn)、準(zhǔn)確的語言表達自己的思想,不追求文章的長短。指導(dǎo)學(xué)生開展專題電路討論,由學(xué)生根據(jù)自己感興趣的課題來查找文獻資料,進行研究,完成電路設(shè)計和仿真,最后完成專題論文的撰寫。
3.5鼓勵學(xué)生參與課題研究
為調(diào)動學(xué)生參與科研創(chuàng)新活動的積極性,激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維,提高學(xué)生實踐創(chuàng)新能力,鼓勵學(xué)生參加老師的課題,鍛煉學(xué)生的動手能力,培養(yǎng)“研究型”的思維模式。
4研究型實踐教學(xué)模式對教師和學(xué)生的要求
4.1研究型實踐教學(xué)模式對教師的要求
研究型實踐教學(xué)模式的實施對任課教師提出了新的要求:一是要熟練地掌握課程的基礎(chǔ)知識和內(nèi)在結(jié)構(gòu),還要掌握與課程相關(guān)的專業(yè)基礎(chǔ)知識和實踐的基本技能;二是要掌握學(xué)科最新信息,不斷更新知識,了解課程所涉及學(xué)科的最新動態(tài)和取得的最新研究成果;三是要熟練運用科學(xué)研究的方法和手段。這些都對教師提出了更高的要求。
4.2研究型實踐教學(xué)模式對學(xué)生的要求
一、新實驗教學(xué)模式構(gòu)建思路與實踐
(一)基礎(chǔ)性實驗教學(xué)為中心以教學(xué)實驗室為平臺,確立量驗證性實驗組成,用以驗證所學(xué)基礎(chǔ)課程的理論知識,通過測試設(shè)備觀察、分析實驗現(xiàn)象,加深對課堂所學(xué)相關(guān)理論知識的理解,具有一定的直觀性和啟發(fā)性,同時能夠有效地培養(yǎng)學(xué)生實踐動手能力及實驗素養(yǎng)。
(二)跨學(xué)科課程的“相互融合式”教學(xué)驗證性實驗內(nèi)容通過對硬件的操作來觀察實驗現(xiàn)象,不能使學(xué)生綜合運用所學(xué)知識達到創(chuàng)新能力及工程設(shè)計能力培養(yǎng)的目標(biāo)。目前全國各高校開設(shè)的EDA技術(shù)理論課程為電子技術(shù)領(lǐng)域帶來了一場技術(shù)革命[7-13],諸如EWB、LabView、Multisim、SystemView、Protel、Pspice等各類仿真設(shè)計軟件,能夠在有限的學(xué)時內(nèi)實現(xiàn)仿真設(shè)計性實驗,既能培養(yǎng)學(xué)生綜合設(shè)計能力和創(chuàng)新能力,又能克服硬件設(shè)計基礎(chǔ)實驗所存在的問題??鐚W(xué)科課程為硬件設(shè)計基礎(chǔ)實驗奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。
(三)課程設(shè)計的“相互融合式”教學(xué)高校開設(shè)的各類課程設(shè)計已經(jīng)成為目前實踐教學(xué)體系的重要組成部分之一,由于其教學(xué)效果良好,現(xiàn)已在高校電子信息類專業(yè)普遍實施。以黑龍江大學(xué)電子工程學(xué)院為例,電子信息類專業(yè)開設(shè)的各類專業(yè)課程設(shè)計為通信電子線路設(shè)計性及綜合性實驗項目內(nèi)容的開展奠定了基礎(chǔ),立足黑龍江大學(xué)—電子工程學(xué)院—電子信息類專業(yè)課程設(shè)計,有效地相互融合通信電子線路設(shè)計性和綜合性實驗內(nèi)容,對實驗課程體系的建設(shè)具有重要教學(xué)意義。
(四)課外科技活動的“相互融合式”教學(xué)課外電子設(shè)計類科技活動充分提高了大學(xué)生實踐動手能力,調(diào)動了大學(xué)生參與實驗教學(xué)的主動性和積極性,培養(yǎng)大學(xué)生團隊協(xié)作精神、工程意識和創(chuàng)新能力。目前各高校充分意識到各類電子設(shè)計科技活動的重要性,黑龍江大學(xué)電子工程學(xué)院也不例外,各教研室教師積極組織學(xué)生參加各類國家級、省級及校級各類電子設(shè)計大賽,并親自跟蹤指導(dǎo)。在電子設(shè)計大賽及立項課題內(nèi)容設(shè)計上有機融入綜合性、軟硬件設(shè)計性和創(chuàng)新性實驗項目,拓展了通信電子線路課內(nèi)實驗內(nèi)容。課外各類大學(xué)生科技活動為通信電子線路綜合性、軟硬件設(shè)計性、創(chuàng)新性實驗項目開展提供了新的舞臺。
(五)畢業(yè)設(shè)計的“相互融合式”教學(xué)高等教育人才培養(yǎng)過程中大學(xué)生畢業(yè)設(shè)計是綜合性實踐教學(xué)重要環(huán)節(jié)之一,也是培養(yǎng)大學(xué)生綜合運用知識解決實際問題能力的重要手段之一。指導(dǎo)教師依據(jù)大學(xué)生所學(xué)專業(yè)知識為大學(xué)生設(shè)計畢設(shè)題目,選題要體現(xiàn)所學(xué)知識的綜合運用,同時可以充分融入通信電子線路的綜合性、設(shè)計性及創(chuàng)新性實驗內(nèi)容。近年來,黑龍江大學(xué)電子工程學(xué)院在畢業(yè)設(shè)計環(huán)節(jié)中,使通信電子線路實驗課程內(nèi)容與畢業(yè)設(shè)計內(nèi)容有機結(jié)合,既能達到黑龍江大學(xué)電子工程學(xué)院大學(xué)生畢業(yè)設(shè)計要求,又使通信電子線路多樣化實驗內(nèi)容得到充分開展。
(六)教師科研的“相互融合式”教學(xué)德國著名思想家、教育家洪堡在柏林大學(xué)辦學(xué)實踐過程中,首次提出了“通過科研進行教學(xué)”的思想和“教學(xué)與科研相統(tǒng)一”的原則[14],明確了教學(xué)與科研辯證統(tǒng)一、相輔相成、互相促進的關(guān)系。圍繞指導(dǎo)教師科研課題,將科研性和創(chuàng)新性實驗內(nèi)容融入到教師科研項目中,通過教師科研項目鍛煉大學(xué)生實驗設(shè)備的操作能力及分析問題解決問題的能力,是洪堡“科學(xué)研究促進教學(xué)”思想的外在表現(xiàn)。在教學(xué)過程中,教師要鼓勵學(xué)生參與科研項目,提高大學(xué)生的積極性和主動性。同時經(jīng)過學(xué)院專家指導(dǎo),使大學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中初步掌握科研的基本方法,有效培養(yǎng)了學(xué)生的科研意識和科學(xué)素養(yǎng),激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和主觀能動性,進一步提高了教學(xué)效果和教學(xué)質(zhì)量。
二、結(jié)論
集成電路設(shè)計實踐引入研究型實踐教學(xué)模式,可以使相關(guān)領(lǐng)域的學(xué)生真正實現(xiàn)學(xué)有所用,不僅學(xué)習(xí)了集成電路設(shè)計的軟件知識,同時可以將課堂的理論知識通過工藝模型、電路設(shè)計、仿真方法來復(fù)現(xiàn),從而更深入的理解理論知識,而且可以通過一些電路實例來解釋生活中的一些現(xiàn)象,激發(fā)學(xué)習(xí)的興趣。集成電路設(shè)計是實踐性很強的一個方向,要求將工藝、器件、電路、版圖四個方面的理論課程融會貫通,而傳統(tǒng)的實踐教學(xué)旨在加強學(xué)生對軟件的認(rèn)識,忽略對理論內(nèi)容的加深與貫通。通過研究型實踐教學(xué)模式的開展,可以在保證教學(xué)大綱不變的前提下,通過選擇適用性較強的實踐內(nèi)容,使學(xué)生一方面能夠?qū)⒏鏖T理論課的知識加深及貫通,另一方面可以使學(xué)生接觸到用人單位感興趣的課題內(nèi)容,有利于學(xué)生加強實踐的動力和持續(xù)進步。通過研究型實踐,對學(xué)校而言,可以培養(yǎng)更優(yōu)秀學(xué)生;對學(xué)生而言,可以掌握前沿知識、促進就業(yè)。研究型實踐成果的實現(xiàn)為學(xué)生的晉升、發(fā)展提供支持。學(xué)生的實踐研究成果如能公開發(fā)表或獲獎,能解決實際工作中的問題,這無形中為學(xué)生在工作崗位上的晉升、發(fā)展增加籌碼。這在最大程度上激發(fā)學(xué)生的實踐興趣,是其他任何實踐模式都不可比擬的。同時,研究型實踐教學(xué)鼓勵學(xué)生多看文獻、多寫總結(jié)報告,這也為學(xué)生撰寫本科畢業(yè)論文打下良好的基礎(chǔ)。
2研究型實踐教學(xué)模式的具體實施
2.1課程結(jié)構(gòu)優(yōu)化
指導(dǎo)學(xué)生接觸各類資料,能夠提出問題,進而解決問題以掌握知識、應(yīng)用知識,完成對知識的一個探求過程;對實驗內(nèi)容進行適當(dāng)調(diào)整和完善,使課程體系更全面更科學(xué),更能貼近行業(yè)發(fā)展,更能體現(xiàn)學(xué)生的主動性。
2.2采用課堂討論進行專題研討的教學(xué)方法
在研究型實踐教學(xué)模式中,師生互動有助于學(xué)生對基本概念、基本理論、基本方法的理解和掌握。根據(jù)課程需要,結(jié)合國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢,采用與行業(yè)內(nèi)吻合的實驗軟件,挑選合適的電路原型做仿真設(shè)計,并共同探討電路的優(yōu)化方案。
2.3專業(yè)資料查詢能力培養(yǎng)
為學(xué)生提供研究資料或指導(dǎo)學(xué)生進行資料查詢、整理,鼓勵學(xué)生從圖書館、書店、網(wǎng)絡(luò)等各種途徑查閱文獻資料,以充實自己的研究基礎(chǔ)。提醒學(xué)生要對已收集的資料進行批判性的研究,去偽存真,指導(dǎo)學(xué)生從這些資料中總結(jié)、分析、解釋與實踐研究課題相關(guān)的理論、知識經(jīng)驗以及前人的研究成果。
2.4指導(dǎo)學(xué)生撰寫專題論文(報告)
在研究型實踐教學(xué)過程中,指導(dǎo)學(xué)生通過論文、調(diào)查報告、工作研究、分析報告、可行性論證報告等形式記錄實踐研究成果。在撰寫論文時,要求學(xué)生要了解實踐課題研究報告的一般撰寫格式;要先擬訂論文的寫作提綱,組織好論文的結(jié)構(gòu),做到綱舉目張;會用簡練、嚴(yán)謹(jǐn)、準(zhǔn)確的語言表達自己的思想,不追求文章的長短。指導(dǎo)學(xué)生開展專題電路討論,由學(xué)生根據(jù)自己感興趣的課題來查找文獻資料,進行研究,完成電路設(shè)計和仿真,最后完成專題論文的撰寫。
2.5鼓勵學(xué)生參與課題研究
為調(diào)動學(xué)生參與科研創(chuàng)新活動的積極性,激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維,提高學(xué)生實踐創(chuàng)新能力,鼓勵學(xué)生參加老師的課題,鍛煉學(xué)生的動手能力,培養(yǎng)“研究型”的思維模式。
3研究型實踐教學(xué)模式對教師和學(xué)生的要求
3.1研究型實踐教學(xué)模式對教師的要求
研究型實踐教學(xué)模式的實施對任課教師提出了新的要求:一是要熟練地掌握課程的基礎(chǔ)知識和內(nèi)在結(jié)構(gòu),還要掌握與課程相關(guān)的專業(yè)基礎(chǔ)知識和實踐的基本技能;二是要掌握學(xué)科最新信息,不斷更新知識,了解課程所涉及學(xué)科的最新動態(tài)和取得的最新研究成果;三是要熟練運用科學(xué)研究的方法和手段。這些都對教師提出了更高的要求。
3.2研究型實踐教學(xué)模式對學(xué)生的要求
高頻電子技術(shù)是電子信息類專業(yè)的重要基礎(chǔ)課程,是一門理論性、工程性與實踐性都很強的課程,它的內(nèi)容豐富,應(yīng)用廣泛。該課程的任務(wù)是研究高頻電子線路的基本原理與基本分析方法,以單元電路的分析和設(shè)計為主。其主要內(nèi)容包括:高頻電路的基本知識、高頻小信號調(diào)諧放大器、高頻諧振功率放大器、正弦波振蕩器、振幅調(diào)制和解調(diào)、環(huán)形混頻器等內(nèi)容。
隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展,對高頻電子技術(shù)試驗課提出了更高的要求。
1.1教學(xué)現(xiàn)狀與需求分析
當(dāng)前大部分“高頻電子線路”教學(xué)仍然沿用較為經(jīng)典的內(nèi)容。例如。在功率放大器章節(jié)中,動態(tài)負(fù)載線和丙類功率放大器的分析方法依然是其核心內(nèi)容,而在目前的射頻功率放大器設(shè)計中,由于c類放大器具有非線性特性,所以應(yīng)用較少,D類和E類放大器已經(jīng)成為當(dāng)前設(shè)計應(yīng)用的主流;
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