應(yīng)用型本科院校模擬電子技術(shù)與應(yīng)用課程教學(xué)改革與實踐

陳曉范, 王振鐸, 邊倩

(西安思源學(xué)院 電子信息工程學(xué)院, 西安 710038)

0 引言

目前我國高等教育按照科研規(guī)模的大小可分為研究型大學(xué)、研究教學(xué)型大學(xué)、教學(xué)研究型大學(xué)和教學(xué)型大學(xué)4種類型[1]。其中80%以上為教學(xué)研究型和教學(xué)型大學(xué)，是高等教育大眾化任務(wù)的主要承載者和實施者，這些大學(xué)多以應(yīng)用型人才培養(yǎng)方向為主，更偏重于服務(wù)社會需求，在保證理論知識體系的完整性的同時更注重實際應(yīng)用?！澳M電子技術(shù)與應(yīng)用”是電子信息類專業(yè)重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，具有很強的理論性和實踐性，為學(xué)生從事工程實踐打下堅實基礎(chǔ)，在應(yīng)用型人才培養(yǎng)中占有舉足輕重的地位[2]。

1 “模擬電子技術(shù)與應(yīng)用”課程現(xiàn)狀

(1) 課堂教學(xué)內(nèi)容組織定位不準(zhǔn)確

應(yīng)用型本科高校的辦學(xué)定位和培養(yǎng)目標(biāo)是為地區(qū)經(jīng)濟(jì)文化建設(shè)服務(wù)，使學(xué)生在學(xué)習(xí)新知識、新技術(shù)的過程中獲得解決問題和服務(wù)社會的能力[3]。目前，多數(shù)教師在講授“模擬電子技術(shù)與應(yīng)用”課程時，過多的強調(diào)它的理論性，而忽視了課程的工程應(yīng)用特點。在選取教材時，往往優(yōu)先選用國家級規(guī)劃教材或研究型大學(xué)教學(xué)名師的經(jīng)典教材，這些教材都具有很強的理論性和學(xué)術(shù)性，與應(yīng)用型本科高校的辦學(xué)定位和培養(yǎng)目標(biāo)不相符。不利于教學(xué)質(zhì)量的提高和學(xué)生實踐能力的培養(yǎng)。

西安思源學(xué)院目前開設(shè)的“模擬電子技術(shù)與應(yīng)用”課程總學(xué)時為64學(xué)時，其中理論教學(xué)48學(xué)時，實踐教學(xué)16學(xué)時。教學(xué)過程中面臨內(nèi)容多學(xué)時少的尷尬局面，很多時候只能選講部分內(nèi)容，從而破壞了理論體系的完整性，很難保證教學(xué)質(zhì)量。

(2) 傳統(tǒng)的教學(xué)模式以理論教學(xué)為主，實踐教學(xué)為輔

傳統(tǒng)教學(xué)模式下，教師的實踐教學(xué)內(nèi)容多以驗證性實驗為主，缺乏設(shè)計性實驗和綜合性實驗，整個過程不需要設(shè)計電路或修改電路參數(shù)，并沒有達(dá)到通過實驗加深對理論知識理解應(yīng)用的目的，甚至有些學(xué)生本末倒置，沒有掌握理論知識，只是照貓畫虎也可以得到正確的實驗現(xiàn)象。這嚴(yán)重制約了學(xué)生創(chuàng)新能力和綜合實踐能力的培養(yǎng)，無法滿足電子技術(shù)飛速發(fā)展對高級應(yīng)用型人才的要求。

(3) 學(xué)生基礎(chǔ)知識相對較差，學(xué)習(xí)主動性不強、積極性差

應(yīng)用型本科高校生源大部分是剛過普通高等院校分?jǐn)?shù)線的高中畢業(yè)生或一些高職高專院校的專升本學(xué)生，這就導(dǎo)致學(xué)生的基礎(chǔ)知識相對較差，尤其是數(shù)學(xué)基礎(chǔ)。而“模擬電子技術(shù)與應(yīng)用”課程的學(xué)習(xí)，特別是元器件的特征曲線和頻率響應(yīng)的分析，對數(shù)學(xué)基礎(chǔ)知識的要求又比較高， 從而造成學(xué)生在課程學(xué)習(xí)過程中困難較大，學(xué)習(xí)積極性不高，很難激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，教學(xué)效果較差。

(4) 課程期末考核突擊現(xiàn)象嚴(yán)重

目前，應(yīng)用型本科高?！澳M電子技術(shù)與應(yīng)用”課程考核一般安排在期末，大多采用閉卷形式。教學(xué)過程中除了出勤外，階段性考核或測驗比較少。而學(xué)生普遍認(rèn)為這門課程難度比較大，上課時打瞌睡、聊天、玩手機(jī)，課后作業(yè)抄襲，期末考試前突擊現(xiàn)象比較嚴(yán)重。沒有達(dá)到檢驗教學(xué)質(zhì)量和促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)的考核目的。

2 優(yōu)化課程教學(xué)內(nèi)容

針對“模擬電子技術(shù)與應(yīng)用”課程內(nèi)容多、學(xué)時少、理論性強等特點，我校將課程分為理論教學(xué)和實踐教學(xué)兩大教學(xué)體系，有四個教學(xué)環(huán)節(jié)，即理論教學(xué)、實驗教學(xué)、電子實訓(xùn)、課外實踐等，以項目帶動課程教學(xué)，覆蓋知識點。課程設(shè)計框圖如圖1所示。

圖1 “模擬電子技術(shù)與應(yīng)用”課程設(shè)計框圖

(1) 改革課程教材

針對上述現(xiàn)象，我校在注重理論基礎(chǔ)的同時，吸收了許多新教材的編寫思想，較好的處理了理論性與實用性的關(guān)系。該教材從最基本的電路入手進(jìn)行技能訓(xùn)練，并由此引入相關(guān)知識點，提出問題，再進(jìn)入理論授課，使這些問題得到解決，并通過簡單電路設(shè)計進(jìn)一步提出和解決新的問題，最后，通過綜合應(yīng)用電路設(shè)計歸納所學(xué)知識點，進(jìn)行全面訓(xùn)練。這樣，由感性認(rèn)識引出理論，再由理論到實際應(yīng)用，可使學(xué)生打下牢固的理論與應(yīng)用基礎(chǔ)，提高分析問題和解決問題的能力。能夠滿足應(yīng)用型本科高校實用型人才培養(yǎng)目標(biāo)的需要。

(2) 多層次實踐教學(xué)內(nèi)容改革

針對“模擬電子技術(shù)與應(yīng)用”實踐教學(xué)內(nèi)容以驗證性實驗為主，缺乏設(shè)計性實驗和綜合性實驗的特點，我校將實踐環(huán)節(jié)分為下列四個層次：

① 第一層次：認(rèn)知性實驗。采用實物展示的方式，使學(xué)生掌握常用電子儀器儀表的使用，以及分立元件及綜合應(yīng)用系統(tǒng)的認(rèn)識和測試。例如，在講解半導(dǎo)體器件時，可以將各種類型的二極管和三極管進(jìn)行展示，同時對實際應(yīng)用中經(jīng)常遇到的問題進(jìn)行介紹。在講解負(fù)反饋放大電路時，可以將往屆學(xué)生自己制作的溫度控制系統(tǒng)進(jìn)行展示。在講解直流穩(wěn)壓電源時展示學(xué)生制作的連續(xù)可調(diào)穩(wěn)壓電源等等。實物展示是學(xué)生非常感興趣的一個環(huán)節(jié)，是對理論知識最直觀的接受方式，也是鼓勵學(xué)生創(chuàng)新的好方法。

② 第二層次：基礎(chǔ)驗證性實驗。該層次的實驗是在學(xué)習(xí)某個理論知識點后，由學(xué)生針對該知識點自主設(shè)計制作一些應(yīng)用系統(tǒng)。例如，在學(xué)習(xí)基本放大電路后設(shè)計一個遮光式紅外報警器。在學(xué)習(xí)低頻功率放大電路后設(shè)計一個多功能門鈴電路等等。選擇合適應(yīng)用系統(tǒng)， 有利于學(xué)生對理論知識的理解和實踐能力的培養(yǎng)， 進(jìn)一步提高教學(xué)質(zhì)量。

③ 第三層次：簡單設(shè)計性實驗。是對第二層次的基本電路進(jìn)行簡單的組合，從而實現(xiàn)具有實際應(yīng)用價值的功能，為生產(chǎn)生活中模擬電子電路設(shè)計打好堅實基礎(chǔ)，并熟悉設(shè)計流程。例如設(shè)計水塔水位控制系統(tǒng)、熱釋電紅外報警器、溫度監(jiān)測與控制電路等等。

④ 第四層次：綜合性實驗。電子產(chǎn)品安裝、調(diào)試與初步開發(fā)。例如可調(diào)直流穩(wěn)壓電源與充電器的組裝與調(diào)試、收音機(jī)或萬用表的組裝與調(diào)試、數(shù)字式可調(diào)直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計與開發(fā)等等。這樣可以鍛煉學(xué)生對復(fù)雜電子線路系統(tǒng)的故障分析的能力，加強學(xué)生對實踐教學(xué)的重視，有助于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識和提高綜合能力。

3 教學(xué)過程改革

在教學(xué)過程中，我?！澳M電子技術(shù)與應(yīng)用”課程教學(xué)從以下幾個方面加以嘗試，以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。

(1) 實驗項目驅(qū)動教學(xué)法

實驗項目驅(qū)動教學(xué)法是由學(xué)生相對獨立地完成實驗項目，從資料檢索、方案論證和電路設(shè)計制作都由學(xué)生承擔(dān)，教師在整個過程中給予相應(yīng)指導(dǎo)[4]。我校“模擬電子技術(shù)與應(yīng)用”課程采用多層次化實驗項目教學(xué)法，即認(rèn)知性實驗項目、基礎(chǔ)驗證性實驗項目、簡單設(shè)計性實驗項目和綜合性實驗項目四個層次組成。每個層次的目的和作用不同，但又相互聯(lián)系，層層推進(jìn)。

① 理論課上的認(rèn)知性實驗項目。在理論課上講解某些章節(jié)知識點時，選取合適的實驗項目進(jìn)行展示，教學(xué)過程圍繞實驗項目進(jìn)行組織教學(xué)內(nèi)容。例如，在講解負(fù)反饋放大電路時，可以將往屆學(xué)生自己制作的溫度控制系統(tǒng)進(jìn)行展示。在講解直流穩(wěn)壓電源時展示學(xué)生制作的連續(xù)可調(diào)穩(wěn)壓電源等等。通過實例，學(xué)生能夠直觀感受到半導(dǎo)體器件的工作特點。與傳統(tǒng)理論教學(xué)方式相比，更有利于學(xué)生理解抽象的知識，而且?guī)е蝿?wù)學(xué)習(xí)，容易引起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，有助于學(xué)生積極主動地學(xué)習(xí)。

② 基礎(chǔ)驗證性實驗項目。在理論課后，選擇與課堂上展示的實驗項目功能和難度都比較接近的基礎(chǔ)驗證性實驗項目，由學(xué)生獨立設(shè)計制作。例如，在掌握了半導(dǎo)體器件的相關(guān)知識以后，教師可以給出如光控報警電路等實際應(yīng)用電路作為基礎(chǔ)驗證性實驗項目，讓學(xué)生自行分析其工作過程，還可以在教師指導(dǎo)下進(jìn)行各種功能擴(kuò)展或轉(zhuǎn)換，比如，將光控報警電路轉(zhuǎn)換為光控照明電路等。使學(xué)生能夠更好地領(lǐng)會理論知識，提高實踐動手能力。

③ 簡單設(shè)計性實驗項目。在完成前兩個層次的實驗項目后，可以由教師提供一些簡單的設(shè)計性實驗項目讓學(xué)生獨立完成。例如，在全面掌握模擬電子技術(shù)基本知識以后，教師可以給出如溫度監(jiān)測與控制電路的設(shè)計等簡單設(shè)計性實驗項目，明確設(shè)計要求，從資料檢索、方案論證、電路設(shè)計、元器件的選擇、電路的安裝調(diào)試及最終的性能測試等都由學(xué)生自主完成。這樣有利于學(xué)生建立較為完整的知識體系，培養(yǎng)學(xué)生綜合運用知識來解決實際問題的能力，激發(fā)了學(xué)生的創(chuàng)新意識。

④ 綜合性實驗項目。在課程結(jié)束后，綜合性實驗項目可以以課程設(shè)計、課程實訓(xùn)的形式開出，由教師提供或?qū)W生自主選擇由教師審核一些相對綜合性較強、涵蓋課程知識點較廣的實驗項目，如數(shù)字式可調(diào)直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計與開發(fā)等。學(xué)生分組集中時間完成實驗項目，使學(xué)生在理論知識運用、仿真軟件使用、電路安裝與調(diào)試、創(chuàng)新精神和協(xié)同合作等方面全方位得到提高。

(2) 引入軟件仿真技術(shù)

Proteus常用于單片機(jī)等需要加載程序的電路仿真，仿真結(jié)果直觀、生動。Multisim則應(yīng)用在電子技術(shù)課程等的電路設(shè)計仿真，它基本涵蓋了電路設(shè)計所需要的所有類型電子元器件，具備各種實際電路測試中所有的虛擬儀器儀表，提供多種電路分析工具和方法，可對模擬電子技術(shù)中所有理論知識進(jìn)行仿真驗證，同時可以進(jìn)行其它電路設(shè)計和仿真[5]。將軟件仿真技術(shù)引入課堂，是對傳統(tǒng)教學(xué)手段有益的補充。—方面，可以利用軟件提供的各種分析方法增強學(xué)生對教學(xué)內(nèi)容的理解。另—方面，利用仿真軟件對單元電路和設(shè)計電路進(jìn)行仿真，打破了傳統(tǒng)實驗教學(xué)中時間和空間對學(xué)生的限制，是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力和創(chuàng)新意識的有效途徑[6]。

(3) 依托精品資源共享課，提升慕課能力

我校已啟動慕課能力提升工程，全面探索慕課學(xué)習(xí)方法和組織模式。對于“模擬電子技術(shù)與應(yīng)用”課程的學(xué)習(xí)，依托精品資源共享課，要求學(xué)生按照“觀看視頻——記錄筆記——撰寫講稿——錄制自己學(xué)習(xí)視頻——上傳優(yōu)酷網(wǎng)”五步法完成學(xué)習(xí)過程，其中撰寫講稿和錄制學(xué)習(xí)視頻可以按照 “是什么、為什么、如何做”進(jìn)行內(nèi)容表述，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力和綜合實踐能力。

(4) 構(gòu)建虛擬模擬電子技術(shù)實驗室

虛擬實驗室是利用計算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)、測控技術(shù)和虛擬儀器技術(shù)構(gòu)建一個實驗室管理系統(tǒng)，將硬件和軟件相結(jié)合，用戶遠(yuǎn)程登錄該系統(tǒng)，結(jié)合相應(yīng)的接口模塊，能夠完成傳統(tǒng)的模擬電子技術(shù)實驗任務(wù)[7]。其組成框圖如圖2所示。

圖2 虛擬模擬電子技術(shù)實驗室組成框圖

學(xué)生可以自主選擇時間、地點和實驗內(nèi)容， 強調(diào)學(xué)習(xí)的主動性和研究性。徹底打破了傳統(tǒng)實驗由教師設(shè)計、學(xué)生操作的模式，給了學(xué)生一個充分發(fā)揮自己能力和想象力的空間。有利于提高實驗教學(xué)的開放性和靈活性，能夠激發(fā)學(xué)生的實驗興趣，培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)的自覺性、主動性和創(chuàng)新性，能夠提高實驗教學(xué)的效果。

4 課程考核方式改革

課程考核是課程教學(xué)的重要環(huán)節(jié)，是檢驗教師的教學(xué)效果，學(xué)生的專業(yè)知識水平和技能的最重要和最基本的手段[8]。傳統(tǒng)的期末一次性總結(jié)考核的方式，學(xué)生突擊現(xiàn)象嚴(yán)重，實踐環(huán)節(jié)驗證性實驗結(jié)果和實驗報告不能全面的反映學(xué)生的實踐動手能力?；谏鲜隹紤]，我校“模擬電子技術(shù)與應(yīng)用”課程考核方式做以下幾個方面的探索。

(1) 推行教學(xué)過程中的階段考試改革

理想的教學(xué)效果是靠線路分明的過程性與階段性逐步培育而成的。將期末的1節(jié)次考試改革為學(xué)期過程中的2-3節(jié)次考試，并直接記入學(xué)籍檔案。這樣可以有效的避免考前突擊現(xiàn)象，對促進(jìn)學(xué)生注重過程學(xué)習(xí)、規(guī)范學(xué)生的學(xué)習(xí)行為都起到較好的作用。

(2) 注重成果的實踐環(huán)節(jié)考核改革

與傳統(tǒng)的實踐考核不同，實踐環(huán)節(jié)考核，教師根據(jù)學(xué)生的四個層次的實驗項目作品測試情況、作品使用說明撰寫情況綜合評定學(xué)生的實驗成績。最后階段理論考試成績與實驗成績按一定比例計入該課程的最后總成績。

(3) 多樣化考核方式

在平時的教學(xué)活動中適當(dāng)安排一些形式多樣的考核方式。鼓勵學(xué)生公開發(fā)表課程小論文、電子設(shè)計大賽獲獎、學(xué)習(xí)過程中錄制的學(xué)習(xí)視頻、以及社會企業(yè)和課外實踐單位對學(xué)生的評價等均作為考核成績評定的重要依據(jù)。

通過上述考核方式改革，不僅能對學(xué)生的基礎(chǔ)知識和基本技能進(jìn)行必要的檢測，同時又注重學(xué)生的綜合思維能力和創(chuàng)新能力的多方位考查。實踐證明，考核方法的改革符合教學(xué)規(guī)律和學(xué)生的認(rèn)知、理解規(guī)律，對學(xué)生的學(xué)習(xí)起到規(guī)范與引導(dǎo)作用。

5 總結(jié)

本文從課堂教學(xué)內(nèi)容的優(yōu)化、 教學(xué)方法與教學(xué)過程的改革、考核方式改革3個方面對“模擬電子技術(shù)與應(yīng)用”課程教學(xué)改革進(jìn)行了初步研究與探索。提出了一些切實可行的改革思路和措施。經(jīng)過3年的教學(xué)實踐，學(xué)生在電子設(shè)計大賽和“互聯(lián)網(wǎng)+”創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽中屢獲佳績，畢業(yè)生受到用人單位的廣泛認(rèn)可，部分優(yōu)秀畢業(yè)生已經(jīng)成為項目研發(fā)的主要負(fù)責(zé)人。應(yīng)用型本科模擬電子技術(shù)與應(yīng)用課程的教學(xué)改革已初見成效，切實有效地提高了教學(xué)水平和教學(xué)效果。下一步計劃將課程改革向?qū)I(yè)群相關(guān)課程進(jìn)行推廣，將課程改革作為教學(xué)改革的核心，提升整體的辦學(xué)水平和教學(xué)質(zhì)量。