“模擬電子技術(shù)”課程過程監(jiān)控的教學(xué)探究

唐坤杰, 趙天嘯, 孫　盾

(1. 浙江大學(xué) 電氣工程學(xué)院, 浙江 杭州　310027； 2. 浙江大學(xué) 控制科學(xué)與工程學(xué)院, 浙江 杭州　310027)

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“模擬電子技術(shù)”課程過程監(jiān)控的教學(xué)探究

唐坤杰1, 趙天嘯2, 孫盾1

(1. 浙江大學(xué) 電氣工程學(xué)院, 浙江 杭州310027； 2. 浙江大學(xué) 控制科學(xué)與工程學(xué)院, 浙江 杭州310027)

為了不斷提升“模擬電子技術(shù)”的課程質(zhì)量與教學(xué)效果,在理論教學(xué)中嘗試引入“過程監(jiān)控”的教學(xué)模式。在該教學(xué)模式下,學(xué)生通過完成知識點(diǎn)梳理、思考題、自主研討課題等任務(wù),不斷提升綜合能力。同時,教師對于學(xué)生的評價依據(jù)也從單一的書面考試轉(zhuǎn)變?yōu)閷W(xué)生的整個學(xué)習(xí)過程。通過教學(xué)實(shí)踐證明,“過程監(jiān)控”對于調(diào)動學(xué)生主觀能動性、提升教學(xué)效果、全面客觀評價學(xué)生有著積極意義。

過程監(jiān)控； 教學(xué)模式； 自主研討

為了不斷改革大學(xué)課堂基本模式,提高大學(xué)教育品質(zhì),我校積極倡導(dǎo)“三個轉(zhuǎn)變”,即“以教為主(教師滿堂灌)向以學(xué)生為主轉(zhuǎn)變、以課堂為主(過分重課堂)向課內(nèi)外結(jié)合轉(zhuǎn)變及以結(jié)果評價為主(過分重分?jǐn)?shù))向結(jié)果過程結(jié)合轉(zhuǎn)變。”我們秉承“三個轉(zhuǎn)變”的教學(xué)宗旨,一直致力于“模擬電子技術(shù)”(以下簡稱“模電”)這門課程的教學(xué)改革和創(chuàng)新,在教學(xué)實(shí)踐中嘗試引入了“過程監(jiān)控”的教學(xué)模式[1-2]。

1　“模擬電子技術(shù)”理論教學(xué)現(xiàn)狀

1.1課程理論教學(xué)中存在的主要問題

目前,“模電”課程的理論教學(xué)還存在諸多亟待解決的問題:

首先,這門課程的理論教學(xué)目前普遍仍是“教師為主,學(xué)生為輔”的模式,即課堂以教師授課為主,學(xué)生的自主學(xué)習(xí)空間比較小[3]。課堂中,教師是“主導(dǎo)者”,學(xué)生和教師間缺少有效的互動,學(xué)生之間也缺少相互交流、相互探討的機(jī)會,這使得“模電”的課堂顯得沉悶,學(xué)生的學(xué)習(xí)興致不高,學(xué)習(xí)效率也偏低。

第二,“模電”課程本身有著概念抽象、原理復(fù)雜等特點(diǎn),且有些知識點(diǎn)晦澀難懂,課堂中理論解讀分析和課后的習(xí)題訓(xùn)練往往讓學(xué)生感到枯燥、疲倦甚至畏懼,因此學(xué)生通過理論學(xué)習(xí)往往難以理解課程中的很多內(nèi)容,且難以掌握“模電”課程完整的知識體系。學(xué)生的不適應(yīng)和畏難情緒往往導(dǎo)致了“模電”課堂學(xué)習(xí)效率低,課程考試的不及格率偏高[4]。

第三,傳統(tǒng)的“模電”課程中教師布置給學(xué)生的各項(xiàng)任務(wù)比較單一,難度是相對固定的,學(xué)生的發(fā)揮空間也比較小[5]。這意味著,任務(wù)過難,學(xué)習(xí)上有一定困難的學(xué)生會感到無所適從；任務(wù)過于簡單,則學(xué)有余力的學(xué)生又會感到自己的能力沒有充分發(fā)揮。

此外,當(dāng)前“模電”課程的考核方式仍以單一的卷面考試為主,對學(xué)生的評價不夠全面,學(xué)生往往通過考前刷題來提高應(yīng)試能力,忽視了其他方面能力的培養(yǎng)，制約了課程學(xué)習(xí)質(zhì)量的提升。

1.2課程教學(xué)改革情況

近幾年很多高校都在對這門課程提出改革方案[4-6]。當(dāng)前,改革方案主要分為兩個方向[7-10]。

一個改革方向是充分發(fā)揮多媒體教學(xué)優(yōu)勢,利用電子教案、紀(jì)錄片等形式提高課堂的生動性,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。同時,將與“模電”課程密切相關(guān)的計算機(jī)仿真軟件Pspice、Multisim等引入到理論課程中,通過清晰明確的仿真結(jié)果驗(yàn)證理論知識,加深學(xué)生對理論知識的理解[6]。另一個改革方向旨在提升實(shí)踐環(huán)節(jié)的質(zhì)量和作用。目前,很多高校都在嘗試調(diào)整“模電”理論教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)的內(nèi)容,明確兩者的相互關(guān)系,達(dá)到理論實(shí)驗(yàn)兩輪驅(qū)動、互補(bǔ)教學(xué)的良好效果。“模電”的實(shí)驗(yàn)教學(xué)是增強(qiáng)學(xué)生對理論知識理解的重要途徑,通過改革不斷更新實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容,引入自主探究實(shí)驗(yàn),從而有效增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和創(chuàng)新能力[7]。

事實(shí)證明,這兩個改革方向都為“模電”課程的不斷改進(jìn)和完善提供了重要的幫助。

2　過程監(jiān)控的主要內(nèi)容與課堂教學(xué)實(shí)例

對于未來“模電”課程的教學(xué),我們希望能在目前的改革基礎(chǔ)上,從根本上突破現(xiàn)有的課堂模式以及對學(xué)生的評價方式,以一種新的視角對這門課程進(jìn)行改革。因此,我們在“模電”的理論教學(xué)中嘗試引入“過程監(jiān)控”的教學(xué)模式,即注重在教學(xué)過程中培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力。過程監(jiān)控,顧名思義是注重學(xué)習(xí)過程,通過引入新的學(xué)習(xí)內(nèi)容和新的學(xué)習(xí)方式,豐富和加強(qiáng)“模電”課程教學(xué)載體,以達(dá)到全面提高學(xué)生能力的目的。同時,將對學(xué)生的評價體系由單一的卷面考試向完整學(xué)習(xí)過程的評價模式轉(zhuǎn)變。

在過去的學(xué)期中,我們主要引入了知識點(diǎn)梳理、思考題、自主研討課題等環(huán)節(jié),強(qiáng)化“模電”學(xué)習(xí)過程。

2.1分章節(jié)的知識點(diǎn)梳理

“模電”課程的知識點(diǎn)零碎,容易遺忘。為了將零碎的知識點(diǎn)進(jìn)行歸納總結(jié),強(qiáng)化學(xué)生記憶,在學(xué)習(xí)過程中,我們以教師指導(dǎo)與學(xué)生自主復(fù)習(xí)相結(jié)合的方式,按照章節(jié)對相關(guān)知識點(diǎn)進(jìn)行梳理。例如,在學(xué)習(xí)完BJT、FET管的動態(tài)分析后,很多學(xué)生對于6種不同組態(tài)的分析記憶模糊。為了強(qiáng)化學(xué)生關(guān)于這部分內(nèi)容的記憶,我們要求學(xué)生在課后對6種組態(tài)的相關(guān)指標(biāo)進(jìn)行演算,并針對其特點(diǎn)進(jìn)行歸類整理。

學(xué)生普遍認(rèn)為,分章節(jié)的知識點(diǎn)梳理是有必要的,能夠有效幫助理解并為后續(xù)章節(jié)學(xué)習(xí)奠定良好基礎(chǔ)。

2.2思考與討論題

除了傳統(tǒng)的作業(yè)(習(xí)題訓(xùn)練)外,我們也會布置一些思考與討論題,這類題目往往具有一定的難度,或是思路比較獨(dú)特,不能僅僅依靠死記硬背公式或解題步驟來完成,需要綜合運(yùn)用所學(xué)知識才能解決。學(xué)生利用課余時間完成思考題,并在課堂中進(jìn)行討論。討論的過程既是為學(xué)生提供表達(dá)自己想法的過程,也是培養(yǎng)學(xué)生善于聆聽、敢于質(zhì)疑、大膽思考能力的過程。

例如,我們布置過這樣一道思考與討論題:對于共射電路前加一級共集電路、共射電路后加一級共集電路以及在共射電路前后各加一級共集電路這3種情況,哪一種能得到更好的性能指標(biāo)？這道思考題需要學(xué)生對共射、共集放大電路動態(tài)分析的相關(guān)知識有一個清晰的理解,同時也需要學(xué)生利用課后時間進(jìn)行仿真方能得到結(jié)果。課堂中,學(xué)生間的相互討論增強(qiáng)了學(xué)習(xí)的探討氛圍,也能使得學(xué)生互相汲取他人想法中的可取之處,共同進(jìn)步。

2.3自主研討課題

自主研討課題環(huán)節(jié)是“過程監(jiān)控”中最為重要的一部分,主要由兩個階段組成。

第一階段是前期準(zhǔn)備、研究和設(shè)計階段,為期2個月左右。該階段中,由教師為學(xué)生提供備選的研討課題,學(xué)生根據(jù)自身學(xué)習(xí)情況和設(shè)計需求,可以相互間組成研討小組,共同完成課題的方案設(shè)計。這些課題與“模電”的理論教學(xué)內(nèi)容息息相關(guān),學(xué)生的發(fā)揮空間大,學(xué)生可以在這些課題下充分發(fā)散思維,應(yīng)用所學(xué)的理論知識進(jìn)行設(shè)計。課題的難易程度和目標(biāo)效果也不是統(tǒng)一規(guī)定的,而是由學(xué)生自主決定,學(xué)生可以根據(jù)自己的學(xué)習(xí)能力，有差別地決定課題設(shè)計的難度和復(fù)雜度。設(shè)計過程中,學(xué)生可以利用Pspice、Multisim等仿真軟件實(shí)現(xiàn)設(shè)計目標(biāo)。研討小組利用課余時間進(jìn)行交流和探討,明確共同目標(biāo),結(jié)合每人的能力和特點(diǎn)進(jìn)行合理的分工與合作。

第二階段是學(xué)生匯報答辯與交流探討環(huán)節(jié)。完成課題設(shè)計后,每個研討小組需準(zhǔn)備答辯報告,進(jìn)行10 min左右的總結(jié)陳述,向整個教學(xué)班的所有學(xué)生介紹課題的設(shè)計思路與完成情況等,并利用仿真軟件對實(shí)驗(yàn)成果進(jìn)行PPT的展示。匯報完畢后,由教師和其他學(xué)生對該組的課題設(shè)計進(jìn)行有針對性的提問,所有學(xué)生在答辯會中可以暢所欲言,相互切磋。根據(jù)課題完成情況與匯報情況,學(xué)生間進(jìn)行互相評分、相互評價。

在剛剛過去的學(xué)期中,我們要求學(xué)生結(jié)合“模電”課程中“運(yùn)算放大器”的相關(guān)知識,以“運(yùn)放”為核心,實(shí)現(xiàn)一個特定的功能電路。運(yùn)算放大器及其相關(guān)應(yīng)用是“模電”課程的重要內(nèi)容之一,在各常見電路中運(yùn)放都是不可缺少的元件[8]。提出這一課題要求的目的，一方面使得學(xué)生能夠?qū)碚撝R進(jìn)行一個綜合運(yùn)用,從而提升對理論知識的理解；另一方面,運(yùn)算放大器的功能眾多,這一課題對學(xué)生來說有很大的發(fā)揮空間,也有一定的趣味性,能夠充分激發(fā)學(xué)生的好奇心,豐富“模電”課程的理論教學(xué)內(nèi)容。

經(jīng)過2個月的時間,每一個研討小組都得到較好的設(shè)計成果。功能電路方面,有研討小組完成了“腦電信號放大監(jiān)測電路”的設(shè)計,還有探討小組完成了“用模擬電路研究斜拋運(yùn)動”的課題研究,另外,還有研討組完成了“多頻率的低頻信號發(fā)生器”等。

加法器、比例運(yùn)算器是“模電”課程理論學(xué)習(xí)的基本內(nèi)容,乘法器、平方器是課程學(xué)習(xí)過程中的拓展內(nèi)容。通過搭建各運(yùn)算電路,學(xué)生能夠進(jìn)一步熟悉運(yùn)算放大電路的基本性質(zhì)和各運(yùn)算電路的實(shí)現(xiàn)方法[9]。學(xué)生充分結(jié)合現(xiàn)有的數(shù)理知識和模電知識,還能自主設(shè)計并搭建新的電路模塊。諸如正弦運(yùn)算器等一些功能電路模塊，是學(xué)生根據(jù)現(xiàn)有知識發(fā)散思維而設(shè)計出來的,具有一定的創(chuàng)新性,這也是自主研討課題環(huán)節(jié)所帶來的學(xué)習(xí)成果。

2.4評價方式的轉(zhuǎn)變

全面客觀地評價學(xué)生是“過程監(jiān)控”的重要目標(biāo)。目前,在引入知識點(diǎn)梳理、思考題、自主研討課題等課程內(nèi)容以豐富“模電”學(xué)習(xí)過程的同時,我們也在嘗試推進(jìn)新的評價方式——“重過程、輕結(jié)果”。我們希望降低期末測試占學(xué)生最終成績的比例,而將最新引入的一些課程學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)，如知識點(diǎn)梳理、思考題、自主研討課題等納入總評成績考量范圍,全方位對學(xué)生做出考核和評價。

3　過程監(jiān)控的教學(xué)成果與學(xué)生反饋

過程監(jiān)控的教學(xué)模式引入“模電”課程的教學(xué)后收效良好,在激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)積極性、提升課程品質(zhì)等方面均起到積極作用，對“模電”課程以往存在的一些問題,也起到了一定的改善作用。

3.1激發(fā)學(xué)生興趣,打破傳統(tǒng)課堂教學(xué)模式

過程監(jiān)控的引入是對“模電”課程的傳統(tǒng)理論教學(xué)模式的挑戰(zhàn)。在過程監(jiān)控中引入的思考與討論題、自主研討課題等環(huán)節(jié)不同于傳統(tǒng)的習(xí)題訓(xùn)練,留給學(xué)生發(fā)揮的空間較大,需要學(xué)生發(fā)散思維,倡導(dǎo)學(xué)生溝通、交流、合作。其次,在過程監(jiān)控中引入的新的教學(xué)環(huán)節(jié)鼓勵學(xué)生積極表達(dá)、敢于質(zhì)疑、善于探究,教師的角色隨之從課堂的“主導(dǎo)者”逐步向“引導(dǎo)者”轉(zhuǎn)變[10]。

學(xué)生普遍認(rèn)為,過程監(jiān)控中新引入的教學(xué)環(huán)節(jié)與他們的興趣點(diǎn)相契合。相較于枯燥的理論知識和習(xí)題訓(xùn)練,思考與討論題、自主研討課題具有實(shí)際的應(yīng)用背景和更豐富的內(nèi)容,能夠讓他們充分理解所學(xué)知識的應(yīng)用環(huán)境,通過解決實(shí)際問題來進(jìn)一步鞏固和理解相關(guān)知識,讓他們有更多的空間去體現(xiàn)自己的學(xué)習(xí)水平以及創(chuàng)造力。

3.2消除學(xué)生畏難情緒,提高課程學(xué)習(xí)興趣

過程監(jiān)控中引入的各個環(huán)節(jié)都以課堂內(nèi)容為基礎(chǔ),并適當(dāng)擴(kuò)展、延伸。因?yàn)檫@些環(huán)節(jié)的構(gòu)建,學(xué)生對“模電”課程的整個知識體系會有更加明確的認(rèn)識,對一些細(xì)碎的知識點(diǎn)也會有更好的把握。另外,在交流討論的過程中,學(xué)生能夠彼此相互促進(jìn),相互提高,學(xué)習(xí)興趣、學(xué)習(xí)自主性明顯加強(qiáng),整個學(xué)習(xí)氛圍良好。過程監(jiān)控能夠有效幫助學(xué)生消除對于模電課程的畏懼情緒,提高學(xué)習(xí)信心。事實(shí)證明,學(xué)生在課程考試中的成績在不斷提升,課程的不及格率也有了明顯的下降,學(xué)生反映逐步不再害怕“模電”了。

在過程監(jiān)控模式中,自主研討環(huán)節(jié)的引入是對學(xué)生進(jìn)行梯度培養(yǎng)的大膽嘗試。自主研討課題往往是梯度化的,起點(diǎn)比較低,上手比較快,人人都可參與。同時,題目的發(fā)揮空間大,可以供層次較高的學(xué)生進(jìn)行深入的研究,有的可以發(fā)展為SRTP研究項(xiàng)目。課題的最終難度和復(fù)雜度完全由學(xué)生自主確定,個人自由度較高。自主研討課題環(huán)節(jié)貼近學(xué)生實(shí)際和“模電”教學(xué)實(shí)際,能夠使絕大多數(shù)學(xué)生得到鍛煉,提升綜合能力,鞏固理論知識，同時也為學(xué)有余力的學(xué)生創(chuàng)造了更多的發(fā)揮空間,使他們能夠在有限的時間內(nèi)充分挖掘自己的潛能,自主學(xué)習(xí)更多的模電拓展內(nèi)容[11-12]。

3.3轉(zhuǎn)變評價方式,提升學(xué)生綜合能力

過程監(jiān)控是一個全面提升學(xué)生綜合能力的教學(xué)模式。在這個教學(xué)模式中,對于學(xué)生的考核將從依據(jù)單一的考試轉(zhuǎn)變?yōu)榭疾檎麄€學(xué)習(xí)過程。相應(yīng)地,學(xué)生會將原本花費(fèi)在期末考試前集中的學(xué)習(xí)時間和精力持續(xù)用在整個“模電”的學(xué)習(xí)過程中,因此學(xué)生的能力能夠得到持續(xù)的、明顯的上升。

過程監(jiān)控中引入的各個環(huán)節(jié)對課堂內(nèi)容進(jìn)行了拓展延伸,有利于幫助學(xué)生開闊視野、發(fā)揮想象力和創(chuàng)造力,獲得并掌握一些課本以外的知識。在過程監(jiān)控模式下,可以不斷挖掘、發(fā)揮學(xué)生的潛能。

4　結(jié)語

過程監(jiān)控是充分借鑒以往教學(xué)改革經(jīng)驗(yàn)、將眾多教學(xué)環(huán)節(jié)融為一體的一種教學(xué)模式,過程監(jiān)控中的許多教學(xué)環(huán)節(jié),也是以往一系列改革主旨的體現(xiàn)。通過教學(xué)實(shí)踐,過程監(jiān)控這一模式收效良好,學(xué)生學(xué)習(xí)積極性有了明顯提高,學(xué)生對“模電”課程的總體把握也有提升。同時,學(xué)生普遍表示過程監(jiān)控在激發(fā)學(xué)習(xí)興趣、提升自身能力和鞏固理論知識等方面有積極作用。

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Exploration on teaching of process monitoring in Analog Electronic Technology course

Tang Kunjie1, Zhao Tianxiao2, Sun Dun1

(1. College of Control Science and Engineering, College of Electrical Engineering, Zhejiang University, Hangzhou 310027, China; 2. College of Control Science and Engineering, Zhejiang University, Hangzhou 310027, China)

To improve the quality and teaching effect of the course of Analog Electronic Technology, the“process monitoring” is introduced into class as a new teaching mode. Students are required to accomplish various tasks-knowledge points review, extended questions, independent research, etc., to enhance the ability of all aspects. Meanwhile, evaluations on students are also transformed from written examinations to the entire learning process. Through the teaching practice, the process monitoring should be improved and popularized, on account of that it is effective to encourage students’ initiative, improve teaching effect and make comprehensive and objective evaluations to students.

process monitoring; teaching mode; independent research

10.16791/j.cnki.sjg.2016.03.058

2015- 08- 14

浙江省2013高等教育教學(xué)改革項(xiàng)目(jg201311)；國家級電類基礎(chǔ)課程教學(xué)團(tuán)隊(duì)建設(shè)項(xiàng)目(教育部,2010)；2013浙江大學(xué)本科大類課程建設(shè)項(xiàng)目“電路與模擬電子技術(shù)”課程建設(shè)；2014年電氣工程學(xué)院本科教學(xué)改革立項(xiàng)項(xiàng)目“電路與模擬電子技術(shù)”大類課程建設(shè)

唐坤杰(1994—),男,江蘇南京,本科生,主修專業(yè)為電氣工程及其自動化

E-mail:tangkunjie1994@163.com

孫盾(1966—),女,江西南昌,碩士,副教授,主要從事電工理論的教學(xué)與研究工作.

E-mail:sundun01@163.com

G642.0

B

1002-4956(2016)3- 0229- 03