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的現(xiàn)狀及原因分析
(一)教師實踐技能匱乏,學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,缺乏新技術駕馭能力,最終導致在實際的操作過程中,表現(xiàn)出經(jīng)驗不足,無法很好地滿足學生在學習過程中的求知欲望。在以往教學中,學生對實驗課程只要按照規(guī)定要求進行操作就可以,但這種實驗模式更加側(cè)重于對書本知識的驗證,對學生來說只是一個形式,對學生動手能力的提高,對學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,本科學生的人數(shù)不斷攀升,學校的實驗場地、設備、教師隊伍跟不上,這對高等院校電子電路實驗教學質(zhì)量提高非常不利。
(二)對電子電路實驗教學的定位存在偏差,整體教學過程缺乏創(chuàng)新性目前,我國已經(jīng)將創(chuàng)新能力與對知識的應用能力作為衡量一個人才的標準,因此將實驗課作為輔助學生進行理論知識學習的工具的教學方法已經(jīng)很難跟上時代對人才的要求?,F(xiàn)學習電子電路的學生仍舊是跟著教學大綱與教師的教學計劃參加電子電路的實驗課程。在這種教學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,導致學生在學習的過程中容易被條條框框給約束住,導致學生常常在被動地接受知識。在電子電路的實驗教學過程中,教師在開展教學之前需要做足課前的準備,在實驗教學時,學生可以按照實驗中的要求進行相關方面的操作,學生獲得最終的實驗結(jié)果,但是,絕大多數(shù)的學生在實驗教學的過程中就是走個程序,沒有切實地培養(yǎng)學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。由于學生在動手以及學習能力上存在著一定的差異,因此,基礎知識能力相對較差的學生,在實驗教學中就會有些吃力,而基礎知識能力較強的學生,在實驗教學中就會感覺較輕松,這樣很難真正實現(xiàn)開展實驗教學時的最終目的。
(三)實驗教學模式過時,課程設置內(nèi)容多且復雜1.電子電路實驗教學的內(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過于依賴理論課的教學,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,使得學生在應用能力以及創(chuàng)新能力上很難得到提升。2.實驗教學設備的缺失由于我國在實驗室教學管理水平不高,加之實驗手段以及實驗室設備都比較落后,無法為學生提供創(chuàng)新、設計型實驗的條件,使得電子電路實驗教學的教學效果受到影響。3.實驗手段不足在我國高等院校的傳統(tǒng)實驗教學模式之中,學生往往是根據(jù)教師所給出的電路圖進行電路連接,這對提高學生的動手創(chuàng)新能力沒有絲毫的裨益。同時在實驗教學課程之中也缺乏相應的考核制度,無法對教學效果進行實時地檢測,不利于電子電路教學質(zhì)量的提升。
二、電子電路實驗教學的改革措施
(一)建立師資隊伍改革教學評價體系實驗教學中質(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中,同時,通過在崗學習或者進修培訓的方法,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。共同對學生的實驗評價打出客觀的分數(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管理電子電路實驗教學的創(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。讓學生自主進行實驗,全面培養(yǎng)學生思維能力和創(chuàng)新能力。目前,考慮到部分高等院校實驗場地和學生知識水平的限制,可以從傳統(tǒng)實驗教學的基礎上進行,有計劃地推行開放式實驗教學模式,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)容學生可以自主進行選擇,并由學生對實驗的時間進行預約,教師只對學生自主實驗中所出現(xiàn)的問題進行指導。在這一開放式實驗教學的實施中,學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)化實驗教學的方式和內(nèi)容將現(xiàn)場演示和當面指導相結(jié)合;將理論驗證和電路設計相結(jié)合;將實物安裝和計算機仿真技術相結(jié)合;必修選修和創(chuàng)新發(fā)明相結(jié)合。同時,實驗教學對象是全體學生,在實驗方法上,可將教學時間和教學方式同時開展,因材施教,為不同層次的學生制定有效的培養(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生一定要掌握的,在此基礎上,可以適當增加一些綜合性的實驗,或者設計性的實驗,從學生日常所感興趣的內(nèi)容出發(fā),開發(fā)實驗內(nèi)容。
(四)重視新技術在實驗中的應用目前,我國很多新技術得到了開發(fā)和應用,在電子電路教學中,實驗教學已經(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平臺中建立起來。實驗教學也不僅僅是對課程理論的驗證,也是對其發(fā)展前景和應用場合的實踐探索。所以,在電子電路的實驗教學的創(chuàng)新實踐中,更需要加強對新技術的應用。在教學大綱的制定中,教師要從實際出發(fā),在原有實驗手段的基礎上,將各種現(xiàn)代化的教學技術融入到電子電路實驗教學中,采取以設計性實驗為主,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)容進行設置。創(chuàng)新實驗教學中,對理論性較強的系統(tǒng)與信號實驗,可以將虛擬儀器技術、MATLAB、EWB等技術融入其中,使每一個實驗都能成為學生掌握新概念和應用新技術的切入點,讓電子電路學生在新技術的應用中獲得更大的思維空間,從而激發(fā)學生在電子電路實驗中的創(chuàng)新意識,逐步提高學生的創(chuàng)新能力。
(五)引入多媒體網(wǎng)絡技術,激發(fā)學生學習興趣興趣是學習的主要原動力,將學生的學習積極性進行大力且有效的調(diào)動,才是達到教學目標的第一步。教師可以自己設計出與教材相同但實驗過程不同的實驗,讓學生自己動手,發(fā)現(xiàn)實驗中的趣味性,從而激發(fā)起學生的學習興趣。將多媒體技術充分應用到電子電工實驗教學中,可以將原本單一化的教學形式轉(zhuǎn)變成多種表現(xiàn)形式,多媒體技術中可以通過圖像、文字、聲音、動畫等,將原本教材中枯燥乏味的教學內(nèi)容變得更加生動形象,讓學生有學習的興趣,同時也可以更加形象、直觀地幫助學生了解相關知識,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)學校按照教學大綱的要求,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線和接插件進行連接,如果電路比較復雜,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,導致電路不工作,無法進行實驗,修復實驗箱也花費不少時間。老師指導實驗也很辛苦,檢查學生的實驗電路很費事,因為學生往往把線接得很亂,特別是當實驗電路比較復雜的時候,更是紛紜繁復,老師有時甚至寧愿重新接線.事實上,根據(jù)我們的觀察,學生經(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,確認無誤,準備開始實驗時,時間已所剩無幾,只好匆匆進行測試,有些學生測不完就湊數(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,本應是測試電路的主要性能、指標、參數(shù)等,例如,基本放大電路實驗,主要要求學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的效果更達不到實驗教學的目的,必須進行改革.把實驗箱由分散的元器件用導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生就是一種實踐機會),可以做到在設計電路板時盡量與電路圖的元件布置和走線相同,讓學生直觀地看出電路的結(jié)構,有助于學生對實驗電路的認識和理解,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、參數(shù)等,大大提高了實驗的效率和實驗的可靠性,更使學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,而實驗的方法和步驟由學生設計,從而提高學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,設計出合理的電路圖,然后設計相應的印刷板圖,應盡量與原理圖相同,以便學生直觀了解。
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,或者說觀察負反饋對放大電路的影響。設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,學生可以一目了然地直觀地看出電路的結(jié)構。
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,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、頻率響應等,觀察旁路電容的作用,或者說觀察負反饋對放大電路的影響。
3結(jié)論
主要培養(yǎng)目標是:工程基礎、分析、解決問題和設計的綜合能力、團隊合作精神[3]。
二、實驗教學方法改進
傳統(tǒng)的實驗教學方法基本上是老師給出學生實驗目的和要求,學生根據(jù)老師的演示,機械的模仿。雖然完成了實驗教學計劃,但是會造成學生對實驗不感興趣,創(chuàng)新精神得不到發(fā)展。[4]
1.將仿真軟件引入實驗教學中
將仿真軟件引入傳統(tǒng)的電路實驗教學中來,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、準確的顯示出曲線,有利于同學們對理論知識的分析和理解,還有助于提高學生的實驗興趣。
2.利用網(wǎng)絡平臺支撐實驗教學
在實驗教學網(wǎng)站上提供實驗指導書、實驗教學大綱、儀器設備的使用方法、常用儀表的使用說明,電子元器件手冊和老師的實驗教學課件等教學資源供學生查閱,學生可通過系統(tǒng)中師生互動平臺與老師、同學進行交流。
3.采用多媒體教學手段,提高實驗教學的效率
在實驗教學時數(shù)有限的情況下,利用多媒體教學方式,一方面可更加有效地指導學生完成大綱要求必須做的實驗,提高學生的動手能力,另一方面可通過觀看實驗演示,延伸實驗教學范圍,彌補課堂教學的不足,以達到以點帶面的教學效果。[6]
三、實驗教學管理的改進
1.加強預習環(huán)節(jié)的監(jiān)督
嚴格要求學生的預習環(huán)節(jié),為了使學生更好地完成實驗,要求學生按實驗預習要求及內(nèi)容進行課前預習,大部分同學會做到,但是也會有一些自覺性差的同學不去預習,這樣一定會影響實驗的完成進度和質(zhì)量。為了檢驗學生是否完成預習,預習完成后,我們會要求學生登錄實驗預約系統(tǒng),接受實驗項目預習測試,作為學生實驗考核的一項重要指標,從而有效的保證了實驗預習質(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。這樣可以提高同學之間的溝通能力,加強同學的合作意識。將團隊合作精神引入到實驗教學中,使實驗教學由一個人參與變成多個人共同參與,學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)學生的團隊合作能力,從而整體優(yōu)化實驗教學效果。[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生的動手能力,由于我校電路實驗沒有單獨設課,所以學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)束后老師將學生的實驗預習成績、實驗操作成績、實驗報告成績,按照合理的分配,生成學生的實驗成績。避免單靠實驗報告給定成績的片面性,不僅可以使學生查看成績,而且可以使學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)容的設計
1.進行實驗內(nèi)容和要求的調(diào)整
針對學生專業(yè)的不同,學習程度的不同,實驗內(nèi)容和要求上做適當?shù)恼{(diào)整,例如只有電氣、自動化專業(yè)的同學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)的同學只設三個基礎實驗。同樣的戴維南定理實驗,要求電氣專業(yè)的同學通過多種測量方法,計算出等效電阻,而其他專業(yè)同學可以只用一種方法測量并計算。
2.以工程項目為核心設計實驗內(nèi)容
以工程項目引導實驗設計,例如:在日光燈電路連接及功率因數(shù)提高這個實驗中。項目設計的總體目標是借助于該實驗平臺,構思、設計日光燈電路,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)。為了完成設計目標,首先需要學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)構及使用方法;其次,需要將任務分解為連接、測量等子任務,確定每一子任務需要完成哪些工作,并設計相應的電路;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,若不能達到預定目標,還需要根據(jù)電路、電工學知識進行分析,采取相應的措施,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、估計不準等實際工程問題。在整個教學過程中,以工程項目為驅(qū)動不斷拓展和層層推進來帶動實訓步驟,由教師引導學生完成整個項目。從構思、設計、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,對學生進行了完整的知識點和技能訓練。
3.鼓勵學生大膽創(chuàng)新
鼓勵學生大膽創(chuàng)新,讓學生自己設計實驗方案,以往的實驗教學往往是老師先講實驗的原理和實驗過程中應注意的問題,即應該怎樣做,不能怎樣做,這種做法雖然使學生掌握了這個實驗,但學生的大腦得不到積極的開發(fā),學習處于被動狀態(tài)。所以在實驗教學中,有時應讓學生大膽地做出自己的猜想,自己設計實驗方案,然后教師和學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,讓學生自已去設計電路,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,考慮連接電路時應注意什么問題等。在實驗的過程中,學生有時不能一步到位,需要進行重復操作、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生的實驗能力,使他們的創(chuàng)新思維得到充分的發(fā)展。使學生在構思—設計—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)為目標的工程教育理念。
五、結(jié)語
集成電路設計實踐主要是提供學生一個實踐平臺,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、數(shù)字電子技術以及課程設計中所學知識的應用,又是與最前沿科技緊密聯(lián)系的。而傳統(tǒng)的教學內(nèi)容和教學模式,缺乏對學生創(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)的實踐教學中“以教師為中心”、“以灌輸為主要方式”的教學模式已無法適應時代的要求。先進的教學模式是人才培養(yǎng)的關鍵措施。研究型教學模式,又稱為研討式教學模式,是指教師以課程內(nèi)容和學生的知識積累為基礎,引導學生創(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,以學生為中心,以知識掌握為基礎,以能力培養(yǎng)為主線,以提高素質(zhì)為目的的一種新模式。集成電路設計實踐同樣需要采用先進的教學方式,提高學生的創(chuàng)新能力,培養(yǎng)研究型IC設計人才。
2研究型實踐教學模式的作用分析
集成電路設計實踐引入研究型實踐教學模式,可以使相關領域的學生真正實現(xiàn)學有所用,不僅學習了集成電路設計的軟件知識,同時可以將課堂的理論知識通過工藝模型、電路設計、仿真方法來復現(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)學習的興趣。集成電路設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)的實踐教學旨在加強學生對軟件的認識,忽略對理論內(nèi)容的加深與貫通。通過研究型實踐教學模式的開展,可以在保證教學大綱不變的前提下,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,另一方面可以使學生接觸到用人單位感興趣的課題內(nèi)容,有利于學生加強實踐的動力和持續(xù)進步。通過研究型實踐,對學校而言,可以培養(yǎng)更優(yōu)秀學生;對學生而言,可以掌握前沿知識、促進就業(yè)。研究型實踐成果的實現(xiàn)為學生的晉升、發(fā)展提供支持。學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,研究型實踐教學鼓勵學生多看文獻、多寫總結(jié)報告,這也為學生撰寫本科畢業(yè)論文打下良好的基礎。
3研究型實踐教學模式的具體實施
3.1課程結(jié)構優(yōu)化
指導學生接觸各類資料,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)容進行適當調(diào)整和完善,使課程體系更全面更科學,更能貼近行業(yè)發(fā)展,更能體現(xiàn)學生的主動性。
3.2采用課堂討論進行專題研討的教學方法
在研究型實踐教學模式中,師生互動有助于學生對基本概念、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)
為學生提供研究資料或指導學生進行資料查詢、整理,鼓勵學生從圖書館、書店、網(wǎng)絡等各種途徑查閱文獻資料,以充實自己的研究基礎。提醒學生要對已收集的資料進行批判性的研究,去偽存真,指導學生從這些資料中總結(jié)、分析、解釋與實踐研究課題相關的理論、知識經(jīng)驗以及前人的研究成果。
3.4指導學生撰寫專題論文(報告)
在研究型實踐教學過程中,指導學生通過論文、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,做到綱舉目張;會用簡練、嚴謹、準確的語言表達自己的思想,不追求文章的長短。指導學生開展專題電路討論,由學生根據(jù)自己感興趣的課題來查找文獻資料,進行研究,完成電路設計和仿真,最后完成專題論文的撰寫。
3.5鼓勵學生參與課題研究
為調(diào)動學生參與科研創(chuàng)新活動的積極性,激發(fā)學生的創(chuàng)新思維,提高學生實踐創(chuàng)新能力,鼓勵學生參加老師的課題,鍛煉學生的動手能力,培養(yǎng)“研究型”的思維模式。
4研究型實踐教學模式對教師和學生的要求
4.1研究型實踐教學模式對教師的要求
研究型實踐教學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知識和內(nèi)在結(jié)構,還要掌握與課程相關的專業(yè)基礎知識和實踐的基本技能;二是要掌握學科最新信息,不斷更新知識,了解課程所涉及學科的最新動態(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研究型實踐教學模式對學生的要求
一、新實驗教學模式構建思路與實踐
(一)基礎性實驗教學為中心以教學實驗室為平臺,確立量驗證性實驗組成,用以驗證所學基礎課程的理論知識,通過測試設備觀察、分析實驗現(xiàn)象,加深對課堂所學相關理論知識的理解,具有一定的直觀性和啟發(fā)性,同時能夠有效地培養(yǎng)學生實踐動手能力及實驗素養(yǎng)。
(二)跨學科課程的“相互融合式”教學驗證性實驗內(nèi)容通過對硬件的操作來觀察實驗現(xiàn)象,不能使學生綜合運用所學知識達到創(chuàng)新能力及工程設計能力培養(yǎng)的目標。目前全國各高校開設的EDA技術理論課程為電子技術領域帶來了一場技術革命[7-13],諸如EWB、LabView、Multisim、SystemView、Protel、Pspice等各類仿真設計軟件,能夠在有限的學時內(nèi)實現(xiàn)仿真設計性實驗,既能培養(yǎng)學生綜合設計能力和創(chuàng)新能力,又能克服硬件設計基礎實驗所存在的問題??鐚W科課程為硬件設計基礎實驗奠定了技術基礎。
(三)課程設計的“相互融合式”教學高校開設的各類課程設計已經(jīng)成為目前實踐教學體系的重要組成部分之一,由于其教學效果良好,現(xiàn)已在高校電子信息類專業(yè)普遍實施。以黑龍江大學電子工程學院為例,電子信息類專業(yè)開設的各類專業(yè)課程設計為通信電子線路設計性及綜合性實驗項目內(nèi)容的開展奠定了基礎,立足黑龍江大學—電子工程學院—電子信息類專業(yè)課程設計,有效地相互融合通信電子線路設計性和綜合性實驗內(nèi)容,對實驗課程體系的建設具有重要教學意義。
(四)課外科技活動的“相互融合式”教學課外電子設計類科技活動充分提高了大學生實踐動手能力,調(diào)動了大學生參與實驗教學的主動性和積極性,培養(yǎng)大學生團隊協(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計科技活動的重要性,黑龍江大學電子工程學院也不例外,各教研室教師積極組織學生參加各類國家級、省級及校級各類電子設計大賽,并親自跟蹤指導。在電子設計大賽及立項課題內(nèi)容設計上有機融入綜合性、軟硬件設計性和創(chuàng)新性實驗項目,拓展了通信電子線路課內(nèi)實驗內(nèi)容。課外各類大學生科技活動為通信電子線路綜合性、軟硬件設計性、創(chuàng)新性實驗項目開展提供了新的舞臺。
(五)畢業(yè)設計的“相互融合式”教學高等教育人才培養(yǎng)過程中大學生畢業(yè)設計是綜合性實踐教學重要環(huán)節(jié)之一,也是培養(yǎng)大學生綜合運用知識解決實際問題能力的重要手段之一。指導教師依據(jù)大學生所學專業(yè)知識為大學生設計畢設題目,選題要體現(xiàn)所學知識的綜合運用,同時可以充分融入通信電子線路的綜合性、設計性及創(chuàng)新性實驗內(nèi)容。近年來,黑龍江大學電子工程學院在畢業(yè)設計環(huán)節(jié)中,使通信電子線路實驗課程內(nèi)容與畢業(yè)設計內(nèi)容有機結(jié)合,既能達到黑龍江大學電子工程學院大學生畢業(yè)設計要求,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”教學德國著名思想家、教育家洪堡在柏林大學辦學實踐過程中,首次提出了“通過科研進行教學”的思想和“教學與科研相統(tǒng)一”的原則[14],明確了教學與科研辯證統(tǒng)一、相輔相成、互相促進的關系。圍繞指導教師科研課題,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生實驗設備的操作能力及分析問題解決問題的能力,是洪堡“科學研究促進教學”思想的外在表現(xiàn)。在教學過程中,教師要鼓勵學生參與科研項目,提高大學生的積極性和主動性。同時經(jīng)過學院專家指導,使大學生在學習過程中初步掌握科研的基本方法,有效培養(yǎng)了學生的科研意識和科學素養(yǎng),激發(fā)了學生學習興趣和主觀能動性,進一步提高了教學效果和教學質(zhì)量。
二、結(jié)論
集成電路設計實踐引入研究型實踐教學模式,可以使相關領域的學生真正實現(xiàn)學有所用,不僅學習了集成電路設計的軟件知識,同時可以將課堂的理論知識通過工藝模型、電路設計、仿真方法來復現(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)學習的興趣。集成電路設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)的實踐教學旨在加強學生對軟件的認識,忽略對理論內(nèi)容的加深與貫通。通過研究型實踐教學模式的開展,可以在保證教學大綱不變的前提下,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,另一方面可以使學生接觸到用人單位感興趣的課題內(nèi)容,有利于學生加強實踐的動力和持續(xù)進步。通過研究型實踐,對學校而言,可以培養(yǎng)更優(yōu)秀學生;對學生而言,可以掌握前沿知識、促進就業(yè)。研究型實踐成果的實現(xiàn)為學生的晉升、發(fā)展提供支持。學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,研究型實踐教學鼓勵學生多看文獻、多寫總結(jié)報告,這也為學生撰寫本科畢業(yè)論文打下良好的基礎。
2研究型實踐教學模式的具體實施
2.1課程結(jié)構優(yōu)化
指導學生接觸各類資料,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)容進行適當調(diào)整和完善,使課程體系更全面更科學,更能貼近行業(yè)發(fā)展,更能體現(xiàn)學生的主動性。
2.2采用課堂討論進行專題研討的教學方法
在研究型實踐教學模式中,師生互動有助于學生對基本概念、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)
為學生提供研究資料或指導學生進行資料查詢、整理,鼓勵學生從圖書館、書店、網(wǎng)絡等各種途徑查閱文獻資料,以充實自己的研究基礎。提醒學生要對已收集的資料進行批判性的研究,去偽存真,指導學生從這些資料中總結(jié)、分析、解釋與實踐研究課題相關的理論、知識經(jīng)驗以及前人的研究成果。
2.4指導學生撰寫專題論文(報告)
在研究型實踐教學過程中,指導學生通過論文、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,做到綱舉目張;會用簡練、嚴謹、準確的語言表達自己的思想,不追求文章的長短。指導學生開展專題電路討論,由學生根據(jù)自己感興趣的課題來查找文獻資料,進行研究,完成電路設計和仿真,最后完成專題論文的撰寫。
2.5鼓勵學生參與課題研究
為調(diào)動學生參與科研創(chuàng)新活動的積極性,激發(fā)學生的創(chuàng)新思維,提高學生實踐創(chuàng)新能力,鼓勵學生參加老師的課題,鍛煉學生的動手能力,培養(yǎng)“研究型”的思維模式。
3研究型實踐教學模式對教師和學生的要求
3.1研究型實踐教學模式對教師的要求
研究型實踐教學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知識和內(nèi)在結(jié)構,還要掌握與課程相關的專業(yè)基礎知識和實踐的基本技能;二是要掌握學科最新信息,不斷更新知識,了解課程所涉及學科的最新動態(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研究型實踐教學模式對學生的要求
高頻電子技術是電子信息類專業(yè)的重要基礎課程,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,應用廣泛。該課程的任務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。
隨著電子技術的飛速發(fā)展,對高頻電子技術試驗課提出了更高的要求。
1.1教學現(xiàn)狀與需求分析
當前大部分“高頻電子線路”教學仍然沿用較為經(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計中,由于c類放大器具有非線性特性,所以應用較少,D類和E類放大器已經(jīng)成為當前設計應用的主流;
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