基于興趣引導(dǎo)的“合作研究式”電子技術(shù)課程群教學(xué)模式改革研究

李燕　嚴(yán)金龍

【摘 要】本文結(jié)合寧波大紅鷹學(xué)院電氣工程及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)的學(xué)科特點(diǎn)和研究前沿，將模擬電子技術(shù)和數(shù)字電子技術(shù)兩門(mén)理論課程整合成一個(gè)課程群進(jìn)行整體建設(shè)，開(kāi)展合作研究式學(xué)習(xí)模式改革，應(yīng)用表明教學(xué)效果良好，學(xué)生創(chuàng)新成果突出。

【關(guān)鍵詞】課程群；興趣引導(dǎo)；合作研究；教學(xué)改革

0 引言

電子技術(shù)課程群由模擬電子技術(shù)和數(shù)字電子技術(shù)兩門(mén)理論課及配套的電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)和模電課程設(shè)計(jì)、數(shù)電課程設(shè)計(jì)等三門(mén)實(shí)踐課程組成，是電氣工程及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)的重要的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課，具有很強(qiáng)的理論性和實(shí)踐性。課程群的主要任務(wù)是通過(guò)對(duì)模擬和數(shù)字電路基本理論的學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握電子技術(shù)的基本概念和基本理論，掌握電子電路的基本分析和設(shè)計(jì)方法。目的是為今后學(xué)習(xí)有關(guān)傳感器、單片機(jī)、PLC、電力電子技術(shù)等專(zhuān)業(yè)課，以及為解決工程實(shí)踐中所遇到的電子系統(tǒng)問(wèn)題打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

1 存在的問(wèn)題

在實(shí)際教學(xué)中，仍然存在不少問(wèn)題：

1）課程起點(diǎn)高、難度大、理論性強(qiáng)，內(nèi)容抽象，難以引起學(xué)生的興趣；

2）模電和數(shù)電兩門(mén)課程都是單獨(dú)開(kāi)設(shè)課程設(shè)計(jì)或隨課實(shí)驗(yàn)，造成實(shí)踐內(nèi)容缺乏綜合性、創(chuàng)新性和時(shí)代性實(shí)驗(yàn)；

3）新技術(shù)發(fā)展速度快，學(xué)生對(duì)其應(yīng)用不甚明了；

4）學(xué)學(xué)生學(xué)習(xí)以課堂聽(tīng)課和課外作業(yè)為主，課堂討論、小組合作等機(jī)會(huì)很少，教師難以與學(xué)生互動(dòng)；

5）學(xué)生學(xué)習(xí)容局限于課堂教學(xué)范圍，學(xué)習(xí)成績(jī)分化較嚴(yán)重，部分學(xué)生學(xué)習(xí)興趣不足，不利于課程群教學(xué)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。

2 教學(xué)改革內(nèi)容

電子技術(shù)課程群“合作研究式”課程教學(xué)新模式精心設(shè)計(jì)教學(xué)過(guò)程，對(duì)授課內(nèi)容進(jìn)行重組、優(yōu)化與更新，開(kāi)展理論與實(shí)踐相結(jié)合的“課內(nèi)外多層次、全方位、一體化”教學(xué)模式。

合作學(xué)習(xí)是指學(xué)生在小組或團(tuán)隊(duì)中為了完成共同的任務(wù)，有明確的責(zé)任分工的互助性學(xué)習(xí)。研究式學(xué)習(xí)即從學(xué)科領(lǐng)域或現(xiàn)實(shí)社會(huì)生活中選擇和確定研究主題，在教學(xué)中，創(chuàng)設(shè)一種類(lèi)似于學(xué)術(shù)（或科學(xué)）研究的情境，通過(guò)學(xué)生自主獨(dú)立地發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、實(shí)驗(yàn)、操作、調(diào)查、搜集與處理信息、表達(dá)與交流等探索活動(dòng)，獲得知識(shí)、技能、情感與態(tài)度的發(fā)展，特別是探索精神和創(chuàng)新能力的發(fā)展的學(xué)習(xí)方式和學(xué)習(xí)過(guò)程。

圖1 “合作研究式”教學(xué)模式

“合作研究式”教學(xué)模式如圖1所示。通過(guò)課堂講演和討論來(lái)培養(yǎng)學(xué)生的分析思維能力；而通過(guò)課外調(diào)研及實(shí)操來(lái)培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力。

根據(jù)電子技術(shù)課程群理論性和實(shí)踐性均較強(qiáng)，部分學(xué)生由于基礎(chǔ)薄弱或自主學(xué)習(xí)意愿不強(qiáng)，獨(dú)立學(xué)習(xí)效果不夠理想的特點(diǎn)，在電子技術(shù)課程群開(kāi)展合作研究式學(xué)習(xí)模式改革，根據(jù)課程在專(zhuān)業(yè)的地位和知識(shí)、能力和素質(zhì)目標(biāo)教學(xué)要求，在模擬電子技術(shù)和數(shù)字電子技術(shù)理論課程教學(xué)中，根據(jù)重新整合后的教學(xué)內(nèi)容模塊，分別安排4～5次學(xué)生講演或課堂討論。項(xiàng)目任務(wù)在模塊內(nèi)容開(kāi)始時(shí)即下達(dá)，可以有效提高學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性和目的性，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，學(xué)生按選定的課題自主組隊(duì)，開(kāi)展團(tuán)隊(duì)合作研究式學(xué)習(xí)，利用課外時(shí)間事先做好資料查閱和方案設(shè)計(jì)調(diào)試等準(zhǔn)備工作，在課堂上進(jìn)行方案講演，其他學(xué)生進(jìn)行質(zhì)疑和點(diǎn)評(píng)，最后由教師進(jìn)行總結(jié)點(diǎn)評(píng)。

首先選擇模擬電子技術(shù)和數(shù)字電子技術(shù)兩門(mén)理論課作為試點(diǎn)進(jìn)行改革：

2.1 模擬電子技術(shù)部分

根據(jù)電子技術(shù)發(fā)展特點(diǎn)和專(zhuān)業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)要求，刪去集成電路的內(nèi)部電路等陳舊復(fù)雜的內(nèi)容，強(qiáng)化集成電路的應(yīng)用等較新內(nèi)容，教學(xué)過(guò)程中適時(shí)引入在工程實(shí)踐中有廣泛應(yīng)用的MULTISIM等仿真設(shè)計(jì)軟件，課程教學(xué)內(nèi)容在原有大綱內(nèi)容上重新整合為常用半導(dǎo)體器件、放大電路基礎(chǔ)、放大電路中的負(fù)反饋、集成運(yùn)算放大器應(yīng)用、功放和電源電路等5個(gè)模塊，每個(gè)模塊都對(duì)應(yīng)著出現(xiàn)一個(gè)課堂討論內(nèi)容或者合作研究項(xiàng)目，所有內(nèi)容共消耗60個(gè)學(xué)時(shí)，還有4個(gè)學(xué)時(shí)的機(jī)動(dòng)時(shí)間，內(nèi)容分布如下：

2.1.1 常用半導(dǎo)體器件（6學(xué)時(shí)）

主要內(nèi)容：半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識(shí)；半導(dǎo)體二極管；半導(dǎo)體二極管；晶體三極管和場(chǎng)效應(yīng)管。

任務(wù)內(nèi)容：課堂討論——常用半導(dǎo)體器件基本知識(shí)。

2.1.2 放大電路基礎(chǔ)（18學(xué)時(shí)）

主要內(nèi)容：基本共射放大電路；放大電路分析方法；單管放大電路的三種基本接法；場(chǎng)效應(yīng)管放大電路；基本放大電路的派生電路；多級(jí)放大電路分析；直接耦合放大電路和集成運(yùn)放簡(jiǎn)介。

任務(wù)內(nèi)容：合作研究——單管放大電路分析與設(shè)計(jì)。

2.1.3 放大電路中的負(fù)反饋（8學(xué)時(shí)）

主要內(nèi)容：反饋的基本概念及判斷方法；負(fù)反饋放大電路的方框圖及四種基本組態(tài)；深度負(fù)反饋放大電路放大倍數(shù)分析；負(fù)反饋對(duì)放大電路性能的影響和負(fù)反饋放大電路的穩(wěn)定性。

任務(wù)內(nèi)容：合作研究——負(fù)反饋放大電路分析與設(shè)計(jì)。

2.1.4 集成運(yùn)算放大器應(yīng)用（16學(xué)時(shí)）

主要內(nèi)容：基本運(yùn)算電路；有源濾波電路；正弦波振蕩電路；電壓比較器和非正弦波發(fā)生電路。

任務(wù)內(nèi)容：合作研究——集成運(yùn)放應(yīng)用電路分析與設(shè)計(jì)。

2.1.5 功放和電源電路（12學(xué)時(shí)）

主要內(nèi)容：互補(bǔ)功率放大電路；集成功率放大電路；整流濾波電路；穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路、串聯(lián)型穩(wěn)壓電路和集成穩(wěn)壓器電路。

任務(wù)內(nèi)容：合作研究——功率放大或電源電路的分析與設(shè)計(jì)。

2.2 數(shù)字電子技術(shù)部分：

課程教學(xué)內(nèi)容在原有內(nèi)容基礎(chǔ)上進(jìn)行整合，突出數(shù)字電路基本原理和基本器件的應(yīng)用，刪去集成器件內(nèi)部電路、可編程邏輯器件、半導(dǎo)體存儲(chǔ)器等在課程知識(shí)、能力和素質(zhì)目標(biāo)中要求不高或較陳舊且不易理解的內(nèi)容，增加D/A和A/D轉(zhuǎn)換和MULTISIM電路仿真等與后續(xù)課程聯(lián)系密切的內(nèi)容，結(jié)合課程實(shí)驗(yàn)和課程設(shè)計(jì)，將全部課程內(nèi)容分成四個(gè)模塊，所有內(nèi)容共消耗44個(gè)學(xué)時(shí)，還有4個(gè)學(xué)時(shí)的機(jī)動(dòng)時(shí)間，內(nèi)容分布如下所示：

2.2.1 邏輯代數(shù)和門(mén)電路基礎(chǔ)（4學(xué)時(shí)）

主要內(nèi)容：邏輯代數(shù)中的基本運(yùn)算、基本定理和常用公式；邏輯函數(shù)的公式化簡(jiǎn)法；邏輯函數(shù)的卡諾圖化簡(jiǎn)法；具有無(wú)關(guān)項(xiàng)的邏輯函數(shù)及其化簡(jiǎn)；半導(dǎo)體二極管和三極管的開(kāi)關(guān)特性；基本門(mén)電路；TTL門(mén)電路的特點(diǎn)及應(yīng)用；CMOS門(mén)電路的特點(diǎn)及應(yīng)用。

任務(wù)內(nèi)容：課堂討論——邏輯代數(shù)和門(mén)電路基礎(chǔ)知識(shí)。

2.2.2 組合邏輯電路的分析、設(shè)計(jì)和應(yīng)用（8學(xué)時(shí)）

主要內(nèi)容：組合邏輯電路的分析方法和設(shè)計(jì)方法；常用組合邏輯電路。

任務(wù)內(nèi)容：合作研究——組合邏輯電路的分析和設(shè)計(jì)。

2.2.3 時(shí)序邏輯電路的分析和應(yīng)用（16學(xué)時(shí)）

主要內(nèi)容：基本RS觸發(fā)器和同步RS觸發(fā)器；主從觸發(fā)器和邊沿觸發(fā)器；時(shí)序邏輯電路的分析方法；常用時(shí)序邏輯電路設(shè)計(jì)和應(yīng)用；寄存器和移位寄存器；計(jì)數(shù)器。

任務(wù)內(nèi)容：合作研究——時(shí)序邏輯電路分析或常用時(shí)序邏輯電路應(yīng)用。

2.2.4 時(shí)基電路應(yīng)用和數(shù)模、模數(shù)轉(zhuǎn)換（6學(xué)時(shí)）

主要內(nèi)容：555定時(shí)器；555定時(shí)器組成的施密特觸發(fā)器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器和多諧振蕩器；數(shù)模轉(zhuǎn)換器；模數(shù)轉(zhuǎn)換器。

任務(wù)內(nèi)容：合作研究——555定時(shí)器應(yīng)用電路設(shè)計(jì)或數(shù)模、模數(shù)轉(zhuǎn)換器基礎(chǔ)知識(shí)。

3 教學(xué)實(shí)施

3.1 教學(xué)方式方法選擇

在開(kāi)展合作研究式學(xué)習(xí)模式的基礎(chǔ)上，合理采用問(wèn)題探究式和項(xiàng)目引導(dǎo)式等方法，結(jié)合網(wǎng)絡(luò)課程促進(jìn)學(xué)生自主式學(xué)習(xí)，根據(jù)課程內(nèi)容適時(shí)引入MULTISIM仿真軟件，進(jìn)行仿真教學(xué)。

3.2 教學(xué)運(yùn)行組織

課程第一輪教學(xué)運(yùn)行選擇1個(gè)教學(xué)班進(jìn)行試點(diǎn)改革，按修訂的教學(xué)計(jì)劃組織實(shí)施，教學(xué)內(nèi)容按模塊組織，每個(gè)模塊設(shè)計(jì)2個(gè)學(xué)時(shí)的學(xué)生課堂講演和討論，學(xué)生按選定的課題自主組隊(duì)，開(kāi)展自主式學(xué)習(xí)和團(tuán)隊(duì)合作研究式學(xué)習(xí)，利用課外時(shí)間事先做好資料查閱和方案設(shè)計(jì)等準(zhǔn)備工作，在課堂上進(jìn)行方案講演，其他學(xué)生進(jìn)行質(zhì)疑和點(diǎn)評(píng)，最后由教師進(jìn)行總結(jié)點(diǎn)評(píng)。課程考核按改革方案進(jìn)行；其他教學(xué)班仍按傳統(tǒng)模式組織教學(xué)。

在認(rèn)真總結(jié)第一輪試點(diǎn)改革經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步修訂課程改革方案，第二輪教學(xué)運(yùn)行推廣到多個(gè)教學(xué)班或本課程全部教學(xué)班。

3.3 課程考核方案設(shè)計(jì)

課程考核改為全過(guò)程綜合考核，每個(gè)模塊考核成績(jī)各占10%，重點(diǎn)考核學(xué)生自主學(xué)習(xí)和合作學(xué)習(xí)能力，以及對(duì)模塊知識(shí)和能力的應(yīng)用能力和創(chuàng)新能力，考核成績(jī)以學(xué)生組內(nèi)自評(píng)和各組之間互評(píng)為主，教師審核把關(guān)，平時(shí)作業(yè)和出勤占20%。

在模塊考核中嘗試開(kāi)展學(xué)生自評(píng)和互評(píng)。小組內(nèi)個(gè)人成績(jī)由學(xué)生自評(píng)和組員之間互評(píng)，每個(gè)小組設(shè)成績(jī)系數(shù)，成績(jī)系數(shù)由其他小組評(píng)定，教師負(fù)責(zé)過(guò)程指導(dǎo)和最終審定。

3.4 特色與創(chuàng)新

在工科課程的教學(xué)中嘗試開(kāi)展合作研究式學(xué)習(xí)模式改革實(shí)踐，學(xué)生根據(jù)要求選擇課題，通過(guò)查閱資料、小組合作、設(shè)計(jì)方案、課堂講演和相互點(diǎn)評(píng)，有效提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)積極性和合作學(xué)習(xí)成效，減少課堂講授時(shí)間，提升教學(xué)效果。

4 結(jié)語(yǔ)

對(duì)模擬電子技術(shù)和數(shù)字電子技術(shù)梁門(mén)課程進(jìn)行新思路、新內(nèi)容、新途徑和新方法得創(chuàng)新探索，經(jīng)過(guò)兩輪教學(xué)實(shí)踐，發(fā)現(xiàn)“合作研究式”教學(xué)模式成功激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，學(xué)生合作學(xué)習(xí)和自主學(xué)習(xí)的良好學(xué)習(xí)習(xí)慣得到培養(yǎng)，對(duì)比未進(jìn)行改革的班級(jí)來(lái)看學(xué)生學(xué)習(xí)效果得到了提升，在班級(jí)里形成相對(duì)穩(wěn)定的學(xué)習(xí)小組或團(tuán)隊(duì)。在總結(jié)改革經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上，完善改革方案，逐步在課程組內(nèi)推廣，并促進(jìn)另外三門(mén)實(shí)踐課程的改革。

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[責(zé)任編輯：張濤]