高校計算機(jī)類專業(yè)“電路與模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)”課程的教學(xué)改革

馬 龍 燕曼君

重慶三峽學(xué)院計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院 重慶 404100

1 概述

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，我國的教育事業(yè)也迎來了新的發(fā)展契機(jī)，2017年，教育部提出新工科建設(shè)計劃。新工科建設(shè)目的是培養(yǎng)工科學(xué)生具有不斷探索、實(shí)際動手以及創(chuàng)新的能力。新工科建設(shè)的重點(diǎn)在于基礎(chǔ)學(xué)科的教育教學(xué)改革?！半娐放c模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)”課程是計算機(jī)類專業(yè)必修的一門專業(yè)基礎(chǔ)課程，主要介紹電路的分析方法與模擬電子技術(shù)的基礎(chǔ)知識、基本理論，同時注重理論與實(shí)踐的結(jié)合，更強(qiáng)調(diào)工程實(shí)際問題的解決，培養(yǎng)學(xué)生分析問題和解決問題的能力，為以后深入學(xué)習(xí)、工作和研究信息技術(shù)相關(guān)領(lǐng)域的內(nèi)容以及在實(shí)際中的應(yīng)用奠定堅實(shí)的基礎(chǔ)。

“電路與模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)”課程包含電路基礎(chǔ)和模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)兩部分內(nèi)容，學(xué)生需要掌握基本電路分析和模擬電子技術(shù)中交流電、半導(dǎo)體、放大電路等內(nèi)容，這些知識點(diǎn)為后續(xù)計算機(jī)硬件相關(guān)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)以及更好地理解計算機(jī)通信與網(wǎng)絡(luò)做好鋪墊。相對于其他計算機(jī)專業(yè)課程，“電路與模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)”課程難度較高，想要學(xué)好這門課程，需要具備較好的物理與數(shù)學(xué)的功底。本身課程內(nèi)容較多，再加上課時有限，大多數(shù)高校針對“電路與模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)”課程安排64個課時，課時少而且教學(xué)任務(wù)重，這64個課時還分為理論課和實(shí)驗(yàn)課兩部分。在如此緊張的學(xué)習(xí)時間內(nèi)完成該課程的教學(xué)任務(wù)，對老師是一種挑戰(zhàn)，而且學(xué)生學(xué)習(xí)起來很吃力，再加上課程比較枯燥，學(xué)生很容易掉隊(duì)，最終學(xué)習(xí)效果不理想。因此，優(yōu)化“電路與模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)”課程的教學(xué)內(nèi)容安排、多樣化的教學(xué)方式、合理的成績評價方法勢在必行。

文章首先分析了傳統(tǒng)“電路與模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)”課程教育教學(xué)環(huán)節(jié)中存在的問題，針對這些問題結(jié)合計算機(jī)類專業(yè)的特點(diǎn)，提出相應(yīng)的改革措施，希望能夠提高學(xué)生學(xué)習(xí)效果的同時滿足計算機(jī)類專業(yè)的發(fā)展需求。

2 傳統(tǒng)教學(xué)模式存在的問題分析

2.1 教學(xué)內(nèi)容過多，學(xué)生學(xué)習(xí)吃力

計算機(jī)類專業(yè)的“電路與模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)”課程是融合“電路分析”與“模擬電子技術(shù)”兩門課程開設(shè)，這兩門課程本身是面向電子信息類專業(yè)，并且都是單獨(dú)安排一個學(xué)期授課。而目前國內(nèi)大部分計算機(jī)類專業(yè)的“電路與模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)”教材內(nèi)容沿用了“電路分析”與“模擬電子技術(shù)”兩門課程編寫方式，將其中內(nèi)容整理到“電路與模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)”教材中，導(dǎo)致教材內(nèi)容繁多，章節(jié)有些混亂，不同章節(jié)之間聯(lián)系并不緊密，整個教材的主線并不明顯。

此外，對授課教師也提出更高的要求，如何能夠在有限的課時之內(nèi)安排好課程進(jìn)度，“電路與模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)”課程對于計算機(jī)類專業(yè)學(xué)生而言難度比較大，需要很好的物理與數(shù)學(xué)功底才可以學(xué)好這門課程。我國大部分高校計算機(jī)類專業(yè)基本只學(xué)習(xí)“大學(xué)物理”與“高等數(shù)學(xué)”這兩門課，相比于電子信息類專業(yè)學(xué)生而言，理論基礎(chǔ)相對薄弱。再則，教師在上課的時候需要考慮如何合理分配電路與模擬電子技術(shù)兩部分課時分配，如果電路內(nèi)容占用課時較多的話，模擬電子技術(shù)內(nèi)容課時就會嚴(yán)重不足，對于計算機(jī)類專業(yè)學(xué)生，在后續(xù)計算機(jī)硬件相關(guān)課程學(xué)習(xí)中模擬電子技術(shù)的知識是必不可少的。但是反過來講，又不能為了照顧模擬電子技術(shù)內(nèi)容而壓縮電路內(nèi)容，模擬電子技術(shù)內(nèi)容又是以電路內(nèi)容作為基礎(chǔ)，加上計算機(jī)類專業(yè)學(xué)習(xí)底子薄弱，電路內(nèi)容不能一帶而過。因此，教師需要結(jié)合計算機(jī)類專業(yè)特點(diǎn)，精簡課程內(nèi)容，從繁多的教材內(nèi)容中篩選出計算機(jī)類專業(yè)所需知識，合理安排課時，分配好理論與實(shí)驗(yàn)課時，最終達(dá)到良好的教學(xué)效果。

2.2 傳統(tǒng)教學(xué)模式落后，難以提高學(xué)習(xí)積極性

從客觀而言，“電路與模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)”課程相比其他專業(yè)課程難度較大，學(xué)生容易產(chǎn)生畏懼心理，打心里害怕學(xué)習(xí)這門課程，因此，教師需要活躍上課氛圍，保證課堂教學(xué)效果，讓學(xué)生一開始就打消畏學(xué)情緒；該課程知識點(diǎn)多，比如直流電路計算分析的方法就有等效變換、支路電流分析與節(jié)點(diǎn)分析等，所需的學(xué)習(xí)方法與思維與計算機(jī)類其他專業(yè)課程有所區(qū)別，在學(xué)習(xí)過程中，尤其到模擬電子技術(shù)內(nèi)容部分，很容易混淆，加之內(nèi)容比較多，最終學(xué)習(xí)變得枯燥無味。

很多教師在教學(xué)環(huán)節(jié)中完全采用電子信息類專業(yè)的模式，這種教學(xué)模式并不適用于計算機(jī)類專業(yè)學(xué)生，不同的學(xué)科具有不同的特色，不能完全生搬硬套過來。計算機(jī)類專業(yè)學(xué)生大多數(shù)重視軟件而忽視硬件，學(xué)習(xí)軟件很容易上手，課程難度不大，學(xué)生很容易獲得學(xué)習(xí)的成就感。但是“電路與模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)”課程在更多時候以基礎(chǔ)分析為主，在學(xué)習(xí)時候很容易感覺到吃力，會打擊學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。因此，需要結(jié)合計算機(jī)類專業(yè)學(xué)生的特點(diǎn)，對教學(xué)模式進(jìn)行改進(jìn)，不能簡單地照搬復(fù)制。

2.3 實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)缺乏創(chuàng)新性，設(shè)置單一

“電路與模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)”課程分為理論課與實(shí)驗(yàn)課，兩者有機(jī)結(jié)合，通過實(shí)驗(yàn)課加深對理論課的認(rèn)識，理論課給實(shí)驗(yàn)課提供原理依據(jù)。目前大多數(shù)高校在實(shí)驗(yàn)課程設(shè)置中以驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為主，比如驗(yàn)證電阻元件的伏安特性、基爾霍夫定律的驗(yàn)證、疊加原理的驗(yàn)證等，實(shí)驗(yàn)教材中已經(jīng)將電路圖，以及電路圖中每個電子元件的參數(shù)已經(jīng)描述得很清楚，學(xué)生只需要根據(jù)電路圖連接回路，然后使用萬用表完成數(shù)據(jù)測量，最后記錄到實(shí)驗(yàn)報告中，就算做完實(shí)驗(yàn)。

從目前課程實(shí)驗(yàn)課程的設(shè)置中可以看出，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容更加偏向于基本電子元件與電路，基本不會涉及當(dāng)下電子領(lǐng)域中的新元件與新器件。再有，一味地安排驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目不利于對學(xué)生創(chuàng)新性的培養(yǎng)，也不符合當(dāng)下新工科背景下對人才培養(yǎng)的要求。因此，在實(shí)驗(yàn)課項(xiàng)目內(nèi)容的設(shè)置中可以適當(dāng)選取一定比例課時安排幾個設(shè)計性實(shí)驗(yàn)，給學(xué)生講清楚項(xiàng)目要求與目的，讓學(xué)生自己根據(jù)所學(xué)知識設(shè)計電路并驗(yàn)證，可以培養(yǎng)學(xué)生思考能力與動手能力。

2.4 成績考核方式單一，不能準(zhǔn)確評價學(xué)生學(xué)習(xí)情況

目前大部分期末成績考核由三部分組成：平時成績、實(shí)驗(yàn)課成績與理論考試。平時成績是以學(xué)生上課出勤情況與書面作業(yè)完成情況作為評判標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)驗(yàn)課成績主要以學(xué)生實(shí)驗(yàn)課交的實(shí)驗(yàn)報告為主，有時候通過實(shí)驗(yàn)報告打分有失公允性。以上這兩部分在期末成績占比40%，剩余理論考試占據(jù)主要地位。給學(xué)生一種錯覺，這門課程重視理論輕視實(shí)驗(yàn)，上實(shí)驗(yàn)課的時候就會容易出現(xiàn)渾水摸魚的情況，認(rèn)為只要交了實(shí)驗(yàn)報告就可以，也是導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)課學(xué)習(xí)效果較差的一個原因。因此，針對現(xiàn)有考核方式的弊端，需要改革用以形成有效的考核方式。

3 “電路與模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)”課程教學(xué)改革建議

3.1 結(jié)合計算機(jī)類專業(yè)特點(diǎn)，合理安排教學(xué)內(nèi)容

“電路與模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)”課程內(nèi)容多，并且涉及的知識點(diǎn)多，但是課時有限，還要合理分配理論課與實(shí)驗(yàn)課的課時。以重慶三峽學(xué)院計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院為例，課程總共安排64個課時，其中理論課占48個課時，實(shí)驗(yàn)課占16個課時?；谟嬎銠C(jī)類專業(yè)的特點(diǎn)以及培養(yǎng)大綱，同時考慮為后續(xù)計算機(jī)硬件相關(guān)課程服務(wù)的原則，對課程的總體內(nèi)容進(jìn)行篩選與整合。首先考慮在模擬電子技術(shù)部分學(xué)習(xí)的過程中是以電路計算分析方法為基礎(chǔ)，因此電路分析部分的重要內(nèi)容都保留了下來，因?yàn)檫@電路分析內(nèi)容有一部分是初高中階段已經(jīng)學(xué)習(xí)過，比如電阻的串并聯(lián)、歐姆定律等。所以，電路分析的主要時間放在基本的電路分析定律與定理部分內(nèi)容，比如疊加定理、戴維南定理、諾頓定理、基爾霍夫電壓電流定律等，安排8～10個課時重點(diǎn)講解這部分內(nèi)容。

針對模擬電子技術(shù)部分內(nèi)容，本著“必用”與“夠用”的原則，沒必要所有內(nèi)容都面面俱到。將模擬電子技術(shù)部分內(nèi)容篩選留下三部分內(nèi)容：交流電、運(yùn)算放大電路、二極管加三極管。在交流電部分介紹的內(nèi)容包括交流電的基本概念、基本元件的相量表示、正弦穩(wěn)態(tài)電路分析、交流電路的頻率特性。運(yùn)算放大電路部分包括放大電路概述、模擬集成運(yùn)算放大電路、理想集成運(yùn)算放大電路、基本運(yùn)算電路。二極管加三極管部分簡單介紹二極管與三極管的參數(shù)與外部特征，重點(diǎn)介紹應(yīng)用以及放大電流的分析。這樣的話就可以將一些與計算機(jī)專業(yè)結(jié)合不緊密的知識點(diǎn)略去不用講解?？梢詼p少教學(xué)內(nèi)容的同時又可以保證教學(xué)質(zhì)量，減輕學(xué)生的學(xué)習(xí)壓力與負(fù)擔(dān)。

3.2 建立良好的課堂教學(xué)方式，提高課堂氛圍，從而提高學(xué)習(xí)積極性

以往的教學(xué)模式是教師上課講解，學(xué)生被動接受，教師成為課堂的主角，學(xué)生成了配角。因此，在課堂上需要采用新的教學(xué)方式，讓學(xué)生成為課堂的主導(dǎo)，在課堂教學(xué)中引入“問題引入”“組內(nèi)討論”兩種方式。首先是“問題引入”，教師在課前備課的時候需要根據(jù)具體的教學(xué)內(nèi)容設(shè)計相應(yīng)的問題，“電路與模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)”課程與實(shí)際生活結(jié)合很緊密，可以從生活中尋找相關(guān)的問題，當(dāng)然問題需要具備一定的趣味性，比如在講放大電路部分，可以舉例提出問題。然后再通過基礎(chǔ)知識的講解，讓學(xué)生一點(diǎn)點(diǎn)尋找問題的答案，這樣子的話就可以讓學(xué)生通過解決實(shí)際問題的過程找到這門課程的樂趣，從而增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，增加學(xué)習(xí)的動力。

接下來是“組內(nèi)討論”的方式，此方式可以培養(yǎng)學(xué)生相互合作交流的能力。在課程教學(xué)環(huán)節(jié)中，教師先提出問題，同學(xué)們可以自由分組，教師給定時間，小組討論，大膽提出自己的猜想及理由，相互之間討論。教師在講解相關(guān)內(nèi)容之后，再組織小組討論，用剛剛所學(xué)知識再分析問題的答案。采用小組討論的方式可以活躍課堂氛圍，同學(xué)之間可以相互幫助，促進(jìn)共同學(xué)習(xí)、提高。

3.3 實(shí)驗(yàn)課程安排中適當(dāng)加入設(shè)計類項(xiàng)目

在重慶三峽學(xué)院計算機(jī)類專業(yè)中本課程安排16個實(shí)驗(yàn)課時，讓學(xué)生通過實(shí)際動手操作加深對理論課程的學(xué)習(xí)。實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目包含三部分內(nèi)容：認(rèn)識基本電子元件、驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目、開放設(shè)計實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目；認(rèn)識基本電子元件安排2個課時，掌握基本電子元件以及儀器設(shè)備的使用，比如萬用表的使用、實(shí)驗(yàn)箱的使用，判斷二極管與三極管的正負(fù)極性等。只有掌握了這些基本電子元件，才能正確使用。

接下來是驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，安排10個課時，包含基本的電路定理與定律的驗(yàn)證、運(yùn)算放大電路、電路特性的測量等。這部分內(nèi)容在實(shí)驗(yàn)教案中已經(jīng)將具體電路圖與操作步驟寫清楚，學(xué)生提前預(yù)習(xí)，實(shí)驗(yàn)課上教師用15分鐘左右講解相關(guān)要求與注意事項(xiàng)，剩余時間由學(xué)生自己動手連接電路、調(diào)試、測量數(shù)據(jù)，記錄到實(shí)驗(yàn)報告中，對實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的問題進(jìn)行分析討論。最后再安排4個課時的開放設(shè)計實(shí)驗(yàn)，教師可以給出幾個題目，想要實(shí)現(xiàn)某種功能的電路，學(xué)生根據(jù)所學(xué)知識自己思考如何實(shí)現(xiàn)，建議學(xué)生先用仿真軟件(Multisim)進(jìn)行模擬，通過仿真軟件實(shí)現(xiàn)后再通過實(shí)物進(jìn)行驗(yàn)證，通過這種開放設(shè)計類實(shí)驗(yàn)可以培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考的能力，為以后從事科研類工作培養(yǎng)良好的習(xí)慣，提升創(chuàng)新性思維。

3.4 采用新的考核方式，同時注重理論與實(shí)驗(yàn)

以往的考核方式中重視理論而輕視實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，因此我們需要對原有考核方式進(jìn)行改革。在新的考核方式中加強(qiáng)了過程化考核的比重，以重慶三峽學(xué)院計算機(jī)類專業(yè)為例，將期末總成績按照以下比例劃分。首先，平時成績占15分，以平時交的書面作業(yè)為準(zhǔn)，為了避免作業(yè)抄襲，可以適度加大對抄襲作業(yè)的懲罰力度，若發(fā)現(xiàn)作業(yè)雷同，酌情扣平時成績分?jǐn)?shù)；其次，課堂小組討論占15分，在課堂教學(xué)中引入小組討論的方式，教師將小組討論的結(jié)果作為評分標(biāo)準(zhǔn)，同一個小組組員的成績相同，不同小組組員的成績不同，這樣就可以形成小組之間有利競爭；再次，實(shí)驗(yàn)課成績占20分，包含兩部分，實(shí)驗(yàn)報告和實(shí)驗(yàn)考試各占10分，在原有考核方式中引入實(shí)驗(yàn)考試，從平時實(shí)驗(yàn)課驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)中隨機(jī)挑出一個實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，讓學(xué)生根據(jù)要求畫出相應(yīng)的電路圖，在仿真軟件中模擬，成功后再利用實(shí)物連接電路，測量數(shù)據(jù)；最后，期末考試成績占50分，分為兩部分考試，一部分是對基本電路概念與原理的理解，屬于基礎(chǔ)知識，另一部分是對基本電路的計算分析，考查學(xué)生對所學(xué)知識的應(yīng)用能力。采用改革之后的考核方式可以全面有效地對學(xué)生學(xué)習(xí)的效果進(jìn)行評價。

結(jié)語

對高校計算機(jī)類專業(yè)“電路與模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)”課程的教學(xué)改革是一個需要深入討論的課題，需要針對專業(yè)特點(diǎn)制定具體的教學(xué)內(nèi)容與考核方式。文章分析了目前該課程在教學(xué)過程中存在的一些問題，并針對具體問題提出了相應(yīng)的教學(xué)改革建議，希望為計算機(jī)類專業(yè)“電路與模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)”課程的教學(xué)改革提供一些思考，能夠讓該課程為計算機(jī)類專業(yè)學(xué)生日后學(xué)習(xí)計算機(jī)硬件相關(guān)課程打好基礎(chǔ)。