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系统教学法在电子课程教学中的应用

2014-6-2 13:45| 发布者: dzly| 查看: 665| 评论: 0

摘要: 系统教学法即课堂基础教学法+ 仿真设计教学法+ 工程实践教学法。这一方法注重学生能力的培 养,能够充分调动学生学习的积极性,可以夯实理论基础、建立完善的知识体系、实现多学科间的融会贯通、强化 理论与实验仿真以及工程实际相结合、把最新的电子技术引入课堂,最终实现知识、能力、素质三者的有机结合。
  系统教学法即课堂基础教学法+仿真设计教学法+工程实践教学法,该方法可以充分调动学生学习的积极性,使学生在掌握专业基础知识的同时,提高综合素质和能力。

  一、课堂基础教学法

  1.加深理论知识的教学

  高校要求电子课程既要有一定的理论深度,同时又要与现实的工程实际相结合。培养学生掌握扎实的基本功以及一些灵活的方法和技巧,唯有从高等数学、电路理论、电动力学、电磁学、自控原理等多个方面分析电子电路,才能够较深入地理解和掌握知识〔1〕。如对场效应管的内部结构、载流子运动及其导电机理的分析;对集成运算放大电路的内部工作原理进行讲解、分析以及对相关参数的确定;对正弦波振荡电路中各参数的定量计算等。

  只有足够的理论支撑才能使学生构建自己的专业知识体系,更深层次地理解和掌握知识。

  2.注重板书教学,增强与学生的互动

  现代教学观认为,课堂教学中的教师和学生均是教学活动的主体,教师的主体性体现在对学生学习的引导与指导上;学生的主体性体现在学生是学习的主人,是学习任务的承担者,一切教学活动都要紧紧地围绕学生开展。通过交互性良好的课堂授课,可以使学生在感性和理性上全面认识问题,全身心地投入到学习环境中去,主动交互和亲自设计比传统教学中空洞、抽象的说教更具说服力,更容易实现学生的内部需要和动机的满足,进而激发学生的求知欲,引导学生进一步学习和探索。为充分激励学生学习的积极性和能动性,教师可以建立学习兴趣小组,鼓励一部分学生多学多得,对于课堂上没时间完成的工程训练内容,先对这部分学生进行指导和训练,然后通过他们在学生中的传帮带作用,达到共同提高的目的。

  3.拓展理论知识的广度

  在课堂教学的设计中,教师不但要拓展本学科知识的宽广度,还需要将不同学科之间的知识、技能进行综合研究,让学生体会知识的无边界;而学生在学习中也要不断地拓展自己的知识宽度,在各个学科之间融会贯通。例如,模拟电子技术电路中的电压和电流可以与物理中水流的压差和流量相联系,会发现它们之间的原理十分相似,都是从高压处向低压处移动。这样在不同学科之间相互融合,使学生的学习变得生动化和具体化。

  4.数字电路与模拟电路相结合

  在课堂讲授由PLD、CPLD、FPGA 等可编程逻辑器件组成各种组合、时序电路的时候,可以联系目前在模拟电路领域中出现的比较新的技术———可编程模拟技术〔2〕,说明目前的模拟电路已经可以由可编程的数字电路构成,如在实际中常用到的可编程电位器、可编程增益放大器都是由数字电路组成的。可编程增益放大器不仅可以增加输出模拟信号的幅值,从而可以处理较弱的信号,而且对放大器的增益和参考电压都可编程,这就为模拟电路的设计和应用增强了很大的灵活性。同时,学生通过对CPLD、FPGA 以及可编程模拟的学习,可以对当前电子技术的整体把握有比较新颖和全面的认识。

  二、仿真设计教学法

  为了能够使学生更好地掌握专业知识,获得更加理想的教学效果,必须在教学过程中把理论和实践有机地结合起来。通过多年的电子课程教学实践证明,应用型工科院校引入仿真教学是具有可行性的。高等院校要求教师和学生不仅要掌握本专业知识,还必须具备一定的计算机应用能力。我国高校的大多数专业都开设了相应的计算机应用课程,为顺利开展仿真教学提供了前提。

  通过理论分析、推理、计算等过程可以使学生在数学的层面上明白电路的工作机理,但通过仿真软件如Multisim、Pspice 等对模拟电子技术电路进行相应的验证,不但可以让学生生动、直观地感受电路的输入、输出信号的相位、幅值、频率等,而且还可以对中间信号进行检查与观测,以及对电路结构进行分块调整和仿真,通过对电路结构和参数的修改,能更好地让学生理解电路的特性。如在二极管整流电路中,平波电容的大小对电路性能的影响甚大,通过更改电容容量的大小,能够清楚地观察到电容参数对电路性能的影响。通过仿真软件在课堂中的引用,可以使静态的理论推导与动态的仿真验证交相呼应、相辅相成,使学生不仅能够更深刻地理解电路,更能激发学生的主观能动性,进而积极地改造和设计电路。

  三、工程实践教学法

  1.理论知识与工程实际相联系

  工程教育的环境包括构思-设计-实施-操作,工程的核心任务是设计和实施尚未存在的方案,以直接或间接地服务社会。具体的实践教学包括实验、实习、课程设计、学生的外出实践机会等〔3〕。

  在二极管教学中,学生通常只注重载流子运动、PN 结的形成与分析、二极管伏安特性和模型分析、计算等,忽视了二极管的上限频率、功耗、反向击穿电压、限流电阻的计算以及在高频电路中的结电容等问题。事实上,在课堂讲授完二极管的基础知识以后,以实际的工程电路对学生进行训练,可以对学生所学基础知识进行巩固、应用和提高。如果将这些内容清晰地讲授给学生,学生在毕业以后进入工作岗位会发现,这些实际问题的应用比掌握载流子运动分析更有现实意义。

  2.教学与电子技术发展相联系

  电子技术是一门实践性、实时性很强的基础课程,一方面,该课程涉及的内容非常广泛,具有“复合型”的特点,是电气工程、自动化、电子信息等专业的基础课,是学好后续课程的重要前提条件;另一方面,电子技术的发展具有很强的实时性,当今的电子技术以集成电路为代表,且高速、低功耗、低噪声等新技术、新产品不断涌现〔4〕,教师应该紧密跟踪这些新技术的发展,把新技术、新理念带入课堂,拓宽学生的视野。例如,在讲解显示器件时,由二极管构成的LED 数码管将被作为重点进行讲解,但是目前应用更多的不仅是LED,还有LCD 液晶点阵和等离子技术等。因此,教师要分析它们彼此之间的联系和优缺点,不仅如此,还要进一步介绍OLED 和电子纸技术,这两项技术目前也已经日趋成熟,并且这两种新技术有取代LCD 和等离子的势头。只有这样,学生拓宽眼界了,提高境界了,思路也更灵活了。

  随之而来的益处就是学生会根据教师课堂上的这些指引去探求新技术,学生学习与科研的兴趣在不知不觉中培养起来了。

  3.培养学生的学习兴趣

  理论知识的枯燥、不直观以及实验条件的限制,也直接影响了教学效果。教师在教学中要丰富自身的教学手段,才能有利于学生获取新知识。教师要通过交互性良好的教学,使学生在感性和理性上全面认识问题,全身心地投入到学习环境中去,成为学习的主体,进而激发学生的求知欲,引导学生进一步学习和探索,从而极大地激发学生的学习兴趣。同时突出教学重点、突破教学难点。__

  

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