大學(xué)本科“電子技術(shù)基礎(chǔ)”課程教學(xué)改革探析

朱旭芳 王肖君

[摘 要]電子技術(shù)基礎(chǔ)是介于科學(xué)文化和首次任職課程之間的專業(yè)背景課，該課程理論知識(shí)點(diǎn)繁雜且實(shí)踐性強(qiáng)，是學(xué)員從理論思維走向工程實(shí)踐的重要節(jié)點(diǎn)。該文結(jié)合學(xué)校人才培養(yǎng)目標(biāo)，以培養(yǎng)學(xué)員的電子創(chuàng)新實(shí)踐應(yīng)用能力為導(dǎo)向，將理實(shí)一體化、師師合作和智慧實(shí)驗(yàn)室等理念引入課程教學(xué)，在理論解析過(guò)程中穿插仿真驗(yàn)證和電路設(shè)計(jì)制作等實(shí)踐活動(dòng)，讓理論指導(dǎo)實(shí)踐，讓實(shí)踐支撐理論。同時(shí)在資歷和專業(yè)背景不同的教員之間廣泛開(kāi)展合作，取得了很好的教學(xué)效果。

[關(guān)鍵詞]教學(xué)改革;電子技術(shù);理實(shí)一體化

[基金項(xiàng)目]2019年度海軍工程大學(xué)“軍人資助分組合作學(xué)習(xí)模式在理實(shí)一體化課程教學(xué)中的應(yīng)用”（NUE2019115）

[作者簡(jiǎn)介]朱旭芳（1978—），女，湖北天門(mén)人，博士，海軍工程大學(xué)電子工程學(xué)院副教授，主要從事電路與系統(tǒng)研究;王肖君（1992—），女，山東濟(jì)南人，碩士，海軍工程大學(xué)電子工程學(xué)院助教，主要從事電路與系統(tǒng)研究。

[中圖分類(lèi)號(hào)] G642[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A[文章編號(hào)] 1674-9324（2020）28-0229-02[收稿日期] 2019-11-19

一、引言

大學(xué)階段，電子技術(shù)課程是幾乎所有工科學(xué)生的必修課，其學(xué)習(xí)效果也直接影響到后續(xù)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)。為強(qiáng)化課程學(xué)習(xí)效果，目前各高校教員們都在大力開(kāi)展教學(xué)改革[1-2]。本門(mén)課程要讓學(xué)員通過(guò)課程感知電子技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)、計(jì)算機(jī)和作戰(zhàn)系統(tǒng)等各領(lǐng)域中帶來(lái)的顛覆性變化，使其具備基本的電子系統(tǒng)分析和設(shè)計(jì)能力（理論）和對(duì)電子系統(tǒng)的使用、保養(yǎng)和維修的基本技能（實(shí)踐），養(yǎng)成細(xì)心、耐心的習(xí)慣并提升自身的團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。這些知識(shí)技能和情感價(jià)值觀的培塑將通過(guò)電路圖的認(rèn)知、電路板制作、小系統(tǒng)的調(diào)試等環(huán)節(jié)傳遞到學(xué)員的課程學(xué)習(xí)生活中，從而對(duì)其后續(xù)的職業(yè)生涯產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。要達(dá)成預(yù)期的教學(xué)效果必須從教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法上予以保障。

二、建設(shè)合適的教材體系和創(chuàng)新平臺(tái)

1.課程配套教材。秉承“加強(qiáng)信號(hào)和系統(tǒng)的概念、突出集成技術(shù)、淡化器件底層結(jié)構(gòu)和參數(shù)”的理念。在教材編寫(xiě)方面，按照“模擬和數(shù)字合一、理論和實(shí)踐統(tǒng)一”的原則編寫(xiě)了系列教材，包括理論教材、習(xí)題手冊(cè)和實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)。教材的內(nèi)容架構(gòu)分為模擬和數(shù)字兩篇。其中模電部分的知識(shí)體系圍繞“放大”這一關(guān)鍵詞展開(kāi)，從放大器件到放大電路，再到電路的性能改進(jìn)，最后是放大器的應(yīng)用。數(shù)字部分的知識(shí)體系圍繞“邏輯”這一關(guān)鍵詞展開(kāi)，包括邏輯代數(shù)、組合邏輯電路、時(shí)序邏輯電路以及可編程器件。習(xí)題手冊(cè)中不僅包含課后答案解析，而且還包括對(duì)章節(jié)重要知識(shí)點(diǎn)的梳理。實(shí)驗(yàn)教材劃分為三個(gè)模塊，涵蓋21個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，包括“基本技能訓(xùn)練實(shí)驗(yàn)”（電子元器件識(shí)別與檢測(cè)、電子儀器儀表使用、電子系統(tǒng)組裝與調(diào)試）、“基本驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)”以及“綜合設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)”。項(xiàng)目次序按照“循序漸進(jìn)，由淺入深”的原則編排。

2.信息化資源。隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對(duì)教育的全方位滲透，傳統(tǒng)的紙質(zhì)教材資源遠(yuǎn)不足以滿足90后甚至00后網(wǎng)民們的學(xué)習(xí)需求，他們習(xí)慣于在網(wǎng)絡(luò)上獲取信息資源，為此我們?cè)诖髮W(xué)校園網(wǎng)上開(kāi)放電子技術(shù)多媒體教程，對(duì)精選理論課程中的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行講解，建立并向全體在校學(xué)員開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室儀器儀表操作MOOC課程。

3.創(chuàng)新平臺(tái)。為激發(fā)學(xué)員們的電子創(chuàng)新熱情，建立了全方位的電子創(chuàng)新實(shí)踐平臺(tái)，平臺(tái)下屬的實(shí)驗(yàn)室全天候開(kāi)放，從本科生到研究生到外訓(xùn)學(xué)員，每名學(xué)員都可以在這里親身實(shí)踐，感受電子技術(shù)的魅力。這個(gè)平臺(tái)也是我們和學(xué)員一起努力的舞臺(tái)，我們一起從這里出發(fā)走進(jìn)湖北省電賽、全國(guó)的大學(xué)生電賽、中國(guó)研究生電賽等各大賽事的現(xiàn)場(chǎng)，為學(xué)校爭(zhēng)得了眾多的榮譽(yù)。

三、采用先進(jìn)有效的課程教學(xué)方法

在很長(zhǎng)一段時(shí)間里我們都是迷茫的，與創(chuàng)新實(shí)踐平臺(tái)的異?；馃嵯啾?，課堂教學(xué)遭遇了寒流，電子技術(shù)課程被公認(rèn)為是最難學(xué)、學(xué)生最不想學(xué)的科目。我們的理論和實(shí)踐課程分設(shè)于不同的時(shí)間和地點(diǎn)，相互守望卻永不相遇，導(dǎo)致學(xué)員在理論課堂上昏昏欲睡，不知教員所云;在實(shí)踐課程上，學(xué)員按圖連接試驗(yàn)箱上固定好的元器件，卻不知電路可用來(lái)干什么。這樣的課堂不是我們要的課堂！課下實(shí)創(chuàng)之所以深刻有趣，原因在哪里呢？在學(xué)科競(jìng)賽中我們找到了答案，主要包括以下兩點(diǎn)：一是所學(xué)即所見(jiàn)。學(xué)員知道自己的目標(biāo)在哪里，而單獨(dú)實(shí)施的理論課冗長(zhǎng)枯燥讓學(xué)員看不到出口。因此要突破這個(gè)壁壘，必須讓學(xué)員之所學(xué)即為其所見(jiàn)，使其能夠在理論學(xué)習(xí)的現(xiàn)場(chǎng)見(jiàn)證到理論的實(shí)際功能;二是所見(jiàn)即所學(xué)。獨(dú)立設(shè)置的實(shí)驗(yàn)課上的實(shí)驗(yàn)箱能讓學(xué)員驗(yàn)證給定電路的基本功能，但是必須要在基礎(chǔ)之上加以改進(jìn)才能走向?qū)嵱?，?shí)現(xiàn)性能提升，而這就必須回溯到理論課程，進(jìn)一步地探尋理論支撐。

由此，我們找到了課堂教學(xué)的實(shí)施方法—理實(shí)一體化[3]，讓理論和實(shí)踐教學(xué)在同樣的時(shí)間、同樣的場(chǎng)合相遇并深度融合，讓學(xué)員體驗(yàn)從過(guò)客式轉(zhuǎn)變?yōu)槿轿坏某两剑箤W(xué)員深度感受電子技術(shù)的魅力。

1.教學(xué)內(nèi)容按實(shí)踐專題重新梳理。如果將電子信息系統(tǒng)比作人，電子技術(shù)中所涉及的電路大都是器官級(jí)的，這些器官級(jí)的電路是整個(gè)電子技術(shù)發(fā)展歷程中的經(jīng)典，也是我們解讀電子技術(shù)最好的鑰匙，在飛速發(fā)展的電子時(shí)代，它們中的大部分都內(nèi)化為現(xiàn)代集成電路的單元模塊，雖無(wú)法獨(dú)立存在，但卻根植于裝備之中無(wú)處不在。我們要讓學(xué)生看見(jiàn)理論應(yīng)用的出口，就應(yīng)該在經(jīng)典和現(xiàn)代之間搭建一座橋，將教學(xué)內(nèi)容以實(shí)踐專題的形式重新整理，建立起“模型與器件、器件與電路、電路與系統(tǒng)、系統(tǒng)與裝備”之間的聯(lián)系，理清體系之源。

2.師師合作教學(xué)模式。理實(shí)一體化課堂教學(xué)模式，必須打破單師制授課模式，讓教員們聯(lián)合起來(lái)，廣泛開(kāi)展合作式教學(xué)，使長(zhǎng)周期大課堂靈活生動(dòng)起來(lái)。我們將課堂教學(xué)劃分為了三大環(huán)節(jié)：首、尾、理論和實(shí)踐。每個(gè)模塊由不同的教員承擔(dān)。

在課程的開(kāi)頭明確知識(shí)的來(lái)源，在課程的結(jié)尾歸納知識(shí)的去向，通常須與裝備或者學(xué)員們的創(chuàng)新實(shí)踐作品結(jié)合，采用研討訪談或?qū)嵨铿F(xiàn)場(chǎng)解說(shuō)等方式進(jìn)行，錄制成視頻，在課堂中播放。這兩個(gè)環(huán)節(jié)的工作由課題小組成員輪流負(fù)責(zé)，相信隨著新的教學(xué)模式的推進(jìn)，我們的這類(lèi)信息資源會(huì)越來(lái)越豐富。

理論和實(shí)踐環(huán)節(jié)在課堂上交叉融合實(shí)施。理論課教員先介紹基本電路的組成和工作原理，接著在實(shí)踐老師的要求設(shè)定下進(jìn)行電路解析、方案論證、制作和調(diào)試。在整個(gè)過(guò)程中，學(xué)員會(huì)遇到無(wú)法實(shí)現(xiàn)電路功能或電路性能不夠完備的問(wèn)題，而其應(yīng)該在理論課教員深入解析原理后，再回到實(shí)踐中解決存在的問(wèn)題。

理實(shí)一體化將理論和實(shí)踐課堂放在了同一空間下，在這個(gè)空間中同時(shí)存在的還有大量的儀器設(shè)備，這在一定程度上給課堂節(jié)奏的管控增加了難度，因此，要想順利實(shí)施教學(xué)，必須要有平臺(tái)支撐。

3.智慧實(shí)驗(yàn)室提升課堂教學(xué)效率。這個(gè)平臺(tái)就是我們新建的智慧實(shí)驗(yàn)室。其設(shè)計(jì)原則是基于網(wǎng)絡(luò)來(lái)管理整個(gè)實(shí)驗(yàn)室的儀器表。每個(gè)實(shí)驗(yàn)臺(tái)包括電腦、示波器、信號(hào)源、多路電源和萬(wàn)用表。

所有儀器設(shè)備聯(lián)網(wǎng)后，老師可以在服務(wù)器主機(jī)上隨時(shí)掌握各實(shí)驗(yàn)臺(tái)的儀器設(shè)備狀態(tài)以及儀器使用的工作情況;也可通過(guò)服務(wù)器隨時(shí)修改儀器設(shè)置，防止學(xué)生誤操作損壞儀器。

教員只需要在統(tǒng)一的服務(wù)器電腦前，就可以隨時(shí)觀看不同教室中、不同實(shí)驗(yàn)臺(tái)上的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行情況。即使不在實(shí)驗(yàn)室，也能通過(guò)手機(jī)終端連接服務(wù)器隨時(shí)查看各實(shí)驗(yàn)臺(tái)數(shù)據(jù)。

與此同時(shí)，學(xué)員也可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)隨時(shí)向教員進(jìn)行線上咨詢，在實(shí)驗(yàn)室電腦上訪問(wèn)各種工程軟件、模擬仿真系統(tǒng)、教學(xué)視頻、講義、測(cè)試報(bào)告等信息資源。

智慧實(shí)驗(yàn)室縮小了教員和學(xué)員之間的距離，讓教員可以更有效地主導(dǎo)課堂，因此大班教員非常適合采用理實(shí)一體化模式進(jìn)行授課。

四、教學(xué)改革實(shí)施效果

經(jīng)過(guò)幾年的探索實(shí)踐，課程改革創(chuàng)新實(shí)績(jī)主要體現(xiàn)在以下四個(gè)方面。

（1）學(xué)員評(píng)價(jià)。學(xué)員紛紛表示這可以使他們從枯燥的課本中跳出來(lái)，能夠自己動(dòng)手根據(jù)原理做出許多驚艷的作品。

（2）課堂效果。學(xué)員作為主體的課堂氣氛活躍，主動(dòng)思考意識(shí)增強(qiáng)，會(huì)學(xué)、會(huì)用能力提高。

（3）課外實(shí)踐。成立的創(chuàng)新實(shí)踐平臺(tái)連續(xù)三年被評(píng)為“校優(yōu)秀俱樂(lè)部”，5年來(lái)在5個(gè)國(guó)家級(jí)學(xué)科競(jìng)賽中斬獲13項(xiàng)全國(guó)最高獎(jiǎng)項(xiàng)。

（4）團(tuán)隊(duì)成長(zhǎng)。在不斷改進(jìn)教學(xué)效果的同時(shí)，團(tuán)隊(duì)成員的教學(xué)能力也在不斷提升。近五年來(lái)先后榮獲大學(xué)和全國(guó)各類(lèi)教學(xué)獎(jiǎng)項(xiàng)16項(xiàng)。

參考文獻(xiàn)

[1]王江，董瑞，馮輝.“電子技術(shù)基礎(chǔ)”課程教學(xué)改革[J].中國(guó)電子教育，2019，（02）：53-57.

[2]王波，王美玲，劉偉，等.基于產(chǎn)出導(dǎo)向的電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)教學(xué)改革[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2019，38（09）：224-227.

[3]吳丹陽(yáng)，魏元焜.基于OBE理念的模擬電子技術(shù)課程理實(shí)一體化模式的研究與實(shí)踐[J].電子測(cè)試，2018，（20）：132-133+73.

On the Teaching Reform of the Basic Course of Electronic Technology for Undergraduates

ZHU Xu-fang， WANG Xiao-jun

（School of Electronic Engineering， Naval University of Engineering， Wuhan， Hubei 430033， China ）

Abstract： Electronic Technology is a professional background course between scientific culture and first-time courses. The theoretical knowledge of this course is complicated and practical. It is an important node for students to move from theoretical thinking to engineering practice. This article combines the school's talent training goals and takes students' electronic innovation and practical application capabilities as the guidance. It introduces concepts such as integration of theory and practice， teacher-teacher cooperation and smart laboratory， into the course teaching， interspersed with simulation verification， circuit design， and other practical activities in the theoretical analysis process， allowing theory to guide practice and practice to support theory. At the same time， extensive cooperation among teachers with different qualifications and professional backgrounds has achieved good teaching results.

Key words： teaching reform; electronic technology; integration of theory and practice