可視化信息技術(shù)下《高頻電子技術(shù)》的教學(xué)改革研究與實(shí)踐

葉燕　袁梅

【摘要】? ? 《高頻電子技術(shù)》課程由于概念抽象、數(shù)學(xué)公式比較繁瑣、電路參數(shù)分析起來(lái)也復(fù)雜。大量的數(shù)學(xué)推導(dǎo)，導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)起來(lái)有一定的難度。從而解決如何應(yīng)用有限的教學(xué)時(shí)間更好的讓學(xué)生有效掌握“高頻電子技術(shù)”的知識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生的分析能力和自主探究精神，設(shè)計(jì)能力及提高教學(xué)質(zhì)量具有深遠(yuǎn)意義。結(jié)合《高頻電子技術(shù)》目前存在的問(wèn)題，本文將可視化應(yīng)用到這門課程，對(duì)具有很強(qiáng)的數(shù)學(xué)知識(shí)，抽象的概念等特性用動(dòng)漫化、情境化進(jìn)行教學(xué)改革。

【關(guān)鍵詞】? ? 可視化? ? 動(dòng)漫化? ? 情境化? ? 教學(xué)改革

引言：

隨著信息技術(shù)在教育領(lǐng)域的發(fā)展，傳統(tǒng)的演示教學(xué)課件已經(jīng)不能夠滿足現(xiàn)代教學(xué)的要求，信息化的教學(xué)，從新的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容，教學(xué)方法來(lái)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代教學(xué)特點(diǎn)，同時(shí)信息化環(huán)境下的各種教學(xué)方法也成為了各教育工作者研究的方向。《教育信息化2.0行動(dòng)計(jì)劃》里明確指出：智能化改變了如今的教與學(xué)，而且已經(jīng)深入影響到教育的各種理念、文化和生態(tài)。新形勢(shì)下教育改革勢(shì)在必行。在這樣的教學(xué)環(huán)境下，要注重以學(xué)生為中心，提升學(xué)生對(duì)學(xué)的興趣，著重培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐和創(chuàng)新能力 ，充分利用有效的技術(shù)和手段，讓學(xué)生更好的掌握知識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生自主創(chuàng)新能力。

隨著信息化、智能化、大數(shù)據(jù)發(fā)展的教育環(huán)境，可視化的方式與方法可謂是越來(lái)越多，應(yīng)用領(lǐng)域起來(lái)越來(lái)越廣?？梢暬氖怯脠D形與圖像處理技術(shù)，將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成圖形或圖像顯示出來(lái)，使用沉悶、枯燥、生硬的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成直觀的、易懂的方式方法展現(xiàn)出來(lái)，便于教與學(xué)，理解與吸收。人接收的大部分信息都來(lái)自于視覺(jué)，因而圖形圖像更能便于讓學(xué)習(xí)者理解信息的屬性和信息之間的關(guān)系。從而可視化可以看出其優(yōu)越性，可視化不但可以傳達(dá)書(shū)本信息，還可以傳遞教師的態(tài)度和觀點(diǎn)，伴隨著現(xiàn)代化的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的訊速發(fā)展，可視化教學(xué)也必將成為一種新的教學(xué)工具。

一、主要存在以下幾點(diǎn)問(wèn)題

《高頻電子技術(shù)》作為高職電子、通信專業(yè)的一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課程，該課程概念抽象、公式繁多，理論性強(qiáng)，電路復(fù)雜，分析方法繁瑣。對(duì)學(xué)生要掌握的基礎(chǔ)知識(shí)較多、專業(yè)性強(qiáng)、工程實(shí)踐能力有較高要求等特點(diǎn)。主要問(wèn)題存在以下幾點(diǎn)：

1.1高職學(xué)生普遍呈現(xiàn)的特性

高職學(xué)生的思維模式低齡化、幼稚化和行為模式過(guò)度成熟、現(xiàn)實(shí)的矛盾特征。他們樂(lè)于接受自認(rèn)為有用的結(jié)論而又對(duì)傳統(tǒng)說(shuō)教式的理論教學(xué)方式十分抵觸。同時(shí)由于受日式動(dòng)漫以及抖音、B站等短視頻流媒體內(nèi)容的長(zhǎng)期影響，他們更容易接受所謂二次元的內(nèi)容和碎片化的表現(xiàn)方式的知識(shí)。

1.2傳統(tǒng)的教學(xué)模式

教學(xué)的理論性目前還是較傳統(tǒng)的教學(xué)模式主要以“灌輸式”為主，基本都是在課上完成。整節(jié)課的理論傳授，使得課堂教學(xué)枯燥無(wú)味。下課之后學(xué)生有疑惑時(shí)也得不到及時(shí)解決，從而導(dǎo)致教師在教學(xué)過(guò)程中得到的反饋少、課堂的互動(dòng)性低。學(xué)生注意力不集中更容易產(chǎn)生抵觸情緒，學(xué)習(xí)很被動(dòng)，沒(méi)有自主性。導(dǎo)致理論性知識(shí)掌握不理想。

1.3內(nèi)容抽象，晦澀難懂

由于高頻電子技術(shù)概念抽象、數(shù)學(xué)公式比較繁瑣、電路參數(shù)分析起來(lái)也復(fù)雜。而且大量的數(shù)學(xué)公式推導(dǎo)，且對(duì)推導(dǎo)的過(guò)程解釋過(guò)少，學(xué)生無(wú)法理解理前因后果，導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性大大降低，同時(shí)因條件環(huán)境的限制，實(shí)驗(yàn)課和理論課分開(kāi)進(jìn)行，無(wú)法在理論教學(xué)中給學(xué)生直觀的印象。

1.4理論教學(xué)不能很好的結(jié)合實(shí)踐

實(shí)踐教學(xué)中，由于自身的特點(diǎn)，實(shí)驗(yàn)中測(cè)量的數(shù)據(jù)及波形的輸出容易受干擾，導(dǎo)致波型的失真，理論分析與實(shí)驗(yàn)所得到的數(shù)據(jù)有一定的偏差，對(duì)實(shí)驗(yàn)得出的效果不理想，學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)得出的結(jié)果難以進(jìn)行的有效分析。主要是學(xué)生在理論教學(xué)中缺乏直觀的試驗(yàn)與理論分析的有機(jī)結(jié)合，理論與實(shí)踐不能聯(lián)系結(jié)合在一起，導(dǎo)致學(xué)生基本理論知識(shí)不扎實(shí)、動(dòng)手能力水平低下、實(shí)踐性缺乏等問(wèn)題。不能真正達(dá)到學(xué)以致用、教以致用的目的。

1.5實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)備的不完善

傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)室?guī)缀醵际抢脤?shí)驗(yàn)箱中的實(shí)驗(yàn)板進(jìn)行驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，由于學(xué)生多設(shè)備少，課時(shí)不夠，設(shè)備用久了有所損壞與老化的問(wèn)題。導(dǎo)致功能不完善。陳舊的設(shè)備在經(jīng)過(guò)反復(fù)的使用和維修后，使得實(shí)驗(yàn)箱的精度大大下降。從而學(xué)生在實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中，測(cè)試出來(lái)的數(shù)據(jù)及波形有所偏差，達(dá)不到實(shí)驗(yàn)的效果。現(xiàn)在的實(shí)驗(yàn)箱基本都是封裝好的，看不到真正的元器件，導(dǎo)致學(xué)生與實(shí)物聯(lián)系不到一起。實(shí)驗(yàn)的教學(xué)即要有針對(duì)性，又要具有廣泛性，最好能理論驗(yàn)證，又具有實(shí)踐開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)能力。對(duì)于現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)設(shè)備和內(nèi)容來(lái)說(shuō)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。以上原因?qū)е铝艘敲總€(gè)實(shí)驗(yàn)都做會(huì)有一定的難度。而現(xiàn)在實(shí)踐所提倡的綜合性、設(shè)計(jì)性、研究探索性實(shí)現(xiàn)很難利用實(shí)驗(yàn)箱來(lái)實(shí)現(xiàn)。

二、課程的改革

以整合優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，構(gòu)建可視化的課程教學(xué)框架，對(duì)抽象的概念及一些復(fù)雜的數(shù)學(xué)公式應(yīng)用制作成動(dòng)畫(huà)視頻的效果貫穿到整個(gè)教學(xué)設(shè)計(jì)中去。探索學(xué)生實(shí)踐教學(xué)方法，借助虛擬仿真平臺(tái)可視化、信息化和網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)的手段，制定課程教學(xué)評(píng)價(jià)機(jī)制。讓學(xué)生更有效的掌握難懂知識(shí)，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，使學(xué)生在課堂內(nèi)、外積極、主動(dòng)的參與課程的學(xué)習(xí)為本項(xiàng)目的研究目的。

2.1教學(xué)內(nèi)容框架的可視化。

項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)化來(lái)實(shí)現(xiàn)教學(xué)整體內(nèi)容框架的可視化。用圖形將整體的教學(xué)內(nèi)容做一個(gè)結(jié)構(gòu)導(dǎo)圖，從整體到局部，從簡(jiǎn)單到復(fù)雜。把整個(gè)知識(shí)點(diǎn)清晰化，讓學(xué)生一目了然知道整個(gè)教學(xué)內(nèi)容，各個(gè)部分即獨(dú)立又有聯(lián)系。

2.2理論知識(shí)的可視化教學(xué)。

采用“雙邊法”——左邊畫(huà)故事，右邊講理論及推導(dǎo)過(guò)程的模式。用真實(shí)的無(wú)線電技術(shù)發(fā)展史為主干脈絡(luò)，將課程的主要內(nèi)容有機(jī)串聯(lián)起來(lái)，用卡通漫畫(huà)描繪故事以及對(duì)白，讓學(xué)生了解各種概念及方法的來(lái)龍去脈。了解歷史中科學(xué)家和工程技術(shù)人員面對(duì)的問(wèn)題和難點(diǎn)，解決這些問(wèn)題的方法。將課堂各種概念內(nèi)容，如各種信號(hào)，以及信號(hào)處理電路，處理方法和過(guò)程按其特點(diǎn)予以擬人化、卡通化。如“調(diào)制”到“解調(diào)”的整個(gè)過(guò)程，可將載波信號(hào)制作成貨車，調(diào)制信號(hào)制作成貨物，裝貨、運(yùn)輸、卸貨的一系列過(guò)程。通過(guò)網(wǎng)絡(luò)和教學(xué)平臺(tái)，將難懂的知識(shí)點(diǎn)圖像化、動(dòng)態(tài)化，多元立體的把各知識(shí)點(diǎn)呈現(xiàn)，把抽象的概念具象化，讓學(xué)生的視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)共同參與，使學(xué)生更好的理解知識(shí)難點(diǎn)，激烈發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性。

2.3配套的課程資源。

針對(duì)課程應(yīng)有一套統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的資源。包括教學(xué)整體設(shè)計(jì)和教學(xué)單元設(shè)計(jì)，多媒體教學(xué)課件，教學(xué)所用到的動(dòng)畫(huà)視頻，網(wǎng)絡(luò)教學(xué)綜合平臺(tái)的建設(shè)等。典型的電路仿真制作、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟的編寫。利用學(xué)校教學(xué)平臺(tái)，設(shè)立相關(guān)的資源板塊可以及時(shí)將與之相關(guān)的課程資源上傳，建立討論區(qū)方便老師與學(xué)生之間的溝通。

2.4實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容的改革。

根據(jù)教學(xué)大綱的要求，由于課時(shí)少，內(nèi)容多。實(shí)驗(yàn)課時(shí)也相對(duì)減少。對(duì)于基礎(chǔ)性的實(shí)驗(yàn)可提前布置給學(xué)生做為課前預(yù)習(xí)，通過(guò)一些仿真軟件對(duì)單元電路的實(shí)現(xiàn)。調(diào)試電路并觀察電路的波形及參數(shù)，對(duì)理論知識(shí)點(diǎn)提出的問(wèn)題進(jìn)行研究和分析。對(duì)于綜合性實(shí)驗(yàn)則需要在仿真軟件完成了之后，應(yīng)到實(shí)驗(yàn)室利用實(shí)驗(yàn)箱的電路來(lái)完成。通過(guò)理論、仿真及實(shí)際電路的測(cè)試與數(shù)據(jù)對(duì)比，對(duì)這三者的聯(lián)系及不同做出合理的分析。最后的整體設(shè)計(jì)應(yīng)該是一個(gè)整個(gè)課程的大設(shè)計(jì)—如做一個(gè)發(fā)射機(jī)或一個(gè)接收機(jī)。鼓勵(lì)學(xué)生的動(dòng)手動(dòng)腦能力及創(chuàng)新性，發(fā)揮自身的主觀能動(dòng)性。能夠提出問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力。

2.5實(shí)驗(yàn)箱虛擬仿真平臺(tái)的可視化。

在教與學(xué)的過(guò)程中，學(xué)生可以根據(jù)已經(jīng)有的LabVIEW和Multisim仿真軟件的特點(diǎn)結(jié)合現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)箱開(kāi)發(fā)與之配套的虛擬仿真平臺(tái)，通過(guò)老師的指導(dǎo)，不受時(shí)間地點(diǎn)的限制。虛擬實(shí)驗(yàn)具有良好的人機(jī)交互功能，提供了一些在實(shí)驗(yàn)室沒(méi)的測(cè)試設(shè)備儀器，如掃頻儀、邏輯分析儀及頻譜儀等各種虛擬儀表儀器。將電路中的元器件在虛擬仿真平臺(tái)以實(shí)物的形式調(diào)取，可進(jìn)行電路的連接、電路的測(cè)量及儀表儀器的使用，完成子電路模塊的驗(yàn)證試驗(yàn)。在虛擬實(shí)驗(yàn)仿真的過(guò)程中可以通過(guò)參數(shù)的調(diào)節(jié)，觀察結(jié)果、數(shù)據(jù)及波形的變化。學(xué)生可以在做實(shí)驗(yàn)或教學(xué)內(nèi)容之前通過(guò)仿真來(lái)認(rèn)知電路。更直觀地觀察到理論與實(shí)踐結(jié)合的效果，加深對(duì)相關(guān)知識(shí)的理解。

2.6 教學(xué)評(píng)價(jià)可視化。

運(yùn)用信息化掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)過(guò)程，通過(guò)教學(xué)平臺(tái)及一些教學(xué)軟件給出學(xué)生自主學(xué)習(xí)、課前預(yù)習(xí)、課前課后復(fù)習(xí)等作業(yè)數(shù)據(jù)，應(yīng)用教學(xué)軟件可以導(dǎo)出學(xué)習(xí)圖表及相關(guān)的數(shù)據(jù)分析，進(jìn)行科學(xué)量化的分析，形成科學(xué)的可行的課程評(píng)價(jià)體系，完成學(xué)生實(shí)現(xiàn)對(duì)學(xué)習(xí)效果的自我評(píng)估及教師對(duì)教學(xué)效果的客觀評(píng)價(jià)。

三、結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)信息技術(shù)下《高頻電子技術(shù)》可視化的教學(xué)改革研究與實(shí)踐，解決難理解的知識(shí)點(diǎn)，將可視化的技術(shù)手段結(jié)合《高頻電子技術(shù)》自身課程的特點(diǎn)進(jìn)行改革，融入到課程日常教學(xué)中，優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，改革教學(xué)方法、手段和考核方式及評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。在理論教學(xué)過(guò)程中可以用漫畫(huà)結(jié)合動(dòng)畫(huà)的方式，能夠激發(fā)學(xué)生的興趣。在實(shí)踐教學(xué)過(guò)程中以虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)為輔的形式。從而解決如何應(yīng)用有限的教學(xué)時(shí)間更好的讓學(xué)生有效掌握“高頻電子技術(shù)”的知識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生的分析能力和自主探究精神，設(shè)計(jì)能力及提高教學(xué)質(zhì)量具有深遠(yuǎn)意義。

參? 考? 文? 獻(xiàn)

[1]朱敏，陳正宇，牛犇，等.高頻電子線路課程的教學(xué)改革實(shí)踐[J].集成電路應(yīng)用，2021，05：110-111.

[2]黃德生，李進(jìn)，劉濤.《高頻電子線路》仿真實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)分析的新思路探索[J].教育現(xiàn)代化，2020，36：23-26.

[3]楊軍平，宋清華.淺談項(xiàng)目教學(xué)法在高頻電子技術(shù)課程中的應(yīng)用[J].魅力中國(guó)，2020，46：35-35.

[4]寧仁霞.項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)法在《高頻電子線路》教學(xué)中的應(yīng)用[J].電子世界，2019，07：76-76.

[5]牛芳琳，于玲.基于虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的“高頻電子線路”教學(xué)方法實(shí)踐與探索[J].教育教學(xué)論壇， 2019，6：162-163.

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[8]唐萬(wàn)偉.基于CDIO教學(xué)模式的“高頻電子線路”課程研究[J].譚菲菲，2017，23：100-101.

【基金】

2019年度廣西職業(yè)教育教學(xué)改革研究項(xiàng)目《基于技能型人才培養(yǎng)視閾下《高頻電子技術(shù)》可視化改革研究與實(shí)踐》（GXGZJG2019B137）

2017年度廣西職業(yè)教育教學(xué)改革研究項(xiàng)目《以創(chuàng)新能力培養(yǎng)為導(dǎo)向的《智能電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)》課程教學(xué)改革研究與實(shí)踐》（GXGZJG2017A088）

2020年度桂林理工大學(xué)本科教學(xué)改革工程立項(xiàng)項(xiàng)目《基于SystemView仿真軟件的通信原理課程混合式教學(xué)改革與實(shí)踐》（2020B48）

葉燕（1981.12），女，漢，廣西省柳州，本科，本科學(xué)歷，講師，研究方向：嵌入式開(kāi)發(fā)。