《計算機(jī)電路與電子技術(shù)》課程教學(xué)改革和實踐

吳珂

摘 ?要：《計算機(jī)電路與電子技術(shù)》是一門高職院校物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課，在整個人才培養(yǎng)方案中起著至關(guān)重要的作用。該文通過對《計算機(jī)電路與電子技術(shù)》課程在教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法等方面進(jìn)行了深入的探索和思考，結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)，進(jìn)行課程教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法的改革和實踐。教學(xué)改革后，學(xué)生學(xué)習(xí)興趣提高、綜合能力提升，教學(xué)效果顯著改善。

關(guān)鍵詞：計算機(jī)電路與電子技術(shù) ?教學(xué)內(nèi)容 ?教學(xué)方法 ?教學(xué)改革

中圖分類號：TN7-4;G642.0 ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1672-3791（2020）12（a）-0121-03

Abstract： Computer circuit and electronic technology is a professional basic course of Internet of things application technology specialty in higher vocational colleges， which plays an important role in the whole talent training program. In this paper， the computer circuit and electronic technology course in the teaching content， teaching methods and other aspects of in-depth exploration and thinking， combined with the Internet of things professional talent training objectives， curriculum teaching content， teaching methods reform and practice. After the teaching reform， students' learning interest and comprehensive ability have been improved， and the teaching effect has been significantly improved.

Key Words： Computer circuit and electronic technology; Teaching content; Teaching method; Teaching reform

隨著科學(xué)技術(shù)特別是電子信息技術(shù)的飛速發(fā)展，對學(xué)生掌握電路知識的要求越來越高。電路實際應(yīng)用方面尤為如此。但是在教學(xué)過程中，過去開展的大多數(shù)實驗都是驗證性實驗，其實用性不高。對于高職學(xué)生而言，我們可以詳細(xì)闡述其理論知識，拆分和簡化復(fù)雜知識，并突出其應(yīng)用。根據(jù)電路與電子技術(shù)要求的實踐能力培養(yǎng)重點進(jìn)行訓(xùn)練，在目前的實驗教學(xué)條件基礎(chǔ)上，及時采用實驗練習(xí)，強(qiáng)化所學(xué)知識的理解和運(yùn)用，培養(yǎng)學(xué)生解決實際問題的能力。在教學(xué)過程中，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題，思考解決方案，為后續(xù)教學(xué)內(nèi)容做鋪墊[1]。

為了提升學(xué)生對學(xué)習(xí)電路的興趣，培養(yǎng)和提高學(xué)生的綜合能力，使學(xué)生能夠適應(yīng)科學(xué)技術(shù)發(fā)展的需求，提高筆者學(xué)校高素質(zhì)技術(shù)技能型人才的培養(yǎng)質(zhì)量。該文針對電路基礎(chǔ)課程當(dāng)前的教學(xué)方法，圍繞物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)專業(yè)的人才培養(yǎng)目標(biāo)，對計算機(jī)電路課程教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法進(jìn)行教學(xué)改革。

1 ?當(dāng)前存在的主要問題

1.1 理論性較強(qiáng)，教學(xué)方法單一

該課程是學(xué)生大學(xué)上的第一門專業(yè)基礎(chǔ)課，涉及基本電路理論、數(shù)字電路和模擬電路知識，基本電路部分涉及很多電路分析方法;模擬電路部分涉及很多放大電路的理論分析。該課程側(cè)重于理論分析和學(xué)習(xí)，尤其是基礎(chǔ)理論的建立。涉及的電路模型很多，學(xué)生容易混淆，從而感到學(xué)習(xí)困難， 會輕易放棄對這部分內(nèi)容的學(xué)習(xí)[2]。

傳統(tǒng)的教學(xué)方法通常是以老師講解理論、學(xué)生聽講、課后做習(xí)題為主，學(xué)生被動地接受知識，學(xué)習(xí)興趣不能被有效地激發(fā)，學(xué)生學(xué)習(xí)這門課程覺得枯燥吃力。同時學(xué)生高中的電路知識如果沒有學(xué)好，在講電路分析時也很難理解。特別是后半部分的模擬電路部分，教學(xué)更不好開展。

1.2 理論脫離實踐，缺乏實際應(yīng)用

大部分教師在講解該該課程時，沒有結(jié)合實際電路，電路的分析脫離實踐，在教學(xué)中很難接觸到實際的電子產(chǎn)品，課程學(xué)習(xí)內(nèi)容不能得到有效的實際應(yīng)用。學(xué)生容易對該門課程的學(xué)習(xí)失去學(xué)習(xí)動力，而且現(xiàn)在學(xué)校的實驗設(shè)備跟不上企業(yè)的發(fā)展，學(xué)生的思維和創(chuàng)新能力得不到充分發(fā)揮[3]，分析和解決具體問題的能力不足。

理論知識如果不能很好地與專業(yè)知識相聯(lián)系，教學(xué)內(nèi)容脫離學(xué)生熟悉的知識內(nèi)容，使學(xué)生學(xué)習(xí)難度增加，且使學(xué)生看不到該門課程在今后的學(xué)習(xí)和工作中的重要性，很難提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，反而使學(xué)生輕視該門課程的學(xué)習(xí)[4]。

2 ?教學(xué)內(nèi)容的改革和實踐

2.1 教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行優(yōu)化

根據(jù)物聯(lián)網(wǎng)人才培養(yǎng)方案的要求，在教學(xué)內(nèi)容中注重基本電路理論和分析方法的應(yīng)用，要做到因材施教，因此對該課程的教學(xué)內(nèi)容要進(jìn)行一定的優(yōu)化。優(yōu)化內(nèi)容包括：對電子技術(shù)部分行了優(yōu)化，降低了理論難度;優(yōu)化了部分實驗內(nèi)容，加入一些趣味性強(qiáng)的實驗，如利用三極管的工作原理制作心型流水燈等;增加了邊學(xué)邊練的內(nèi)容，旨在使學(xué)有余力的學(xué)生開闊視野，掌握更多的電路電子技能，使課程內(nèi)容體系做到系統(tǒng)性、科學(xué)性、先進(jìn)性、實用性的完美統(tǒng)一。

2.2 增加實際應(yīng)用實例

計算機(jī)電路課程的應(yīng)用背景涉及面廣，應(yīng)用范圍廣，因此在教學(xué)過程中應(yīng)注意從數(shù)學(xué)、物理分析到實際應(yīng)用的過渡。該學(xué)期的課程教學(xué)中增加了多個實際應(yīng)用的實例設(shè)計和操作，安排簡單的電路設(shè)計問題和故障診斷問題，以此來激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生使用電路知識的能力和提升邏輯思維能力的綜合技能，并激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識。例如，讓同學(xué)們利用電壓源和不同阻值的電阻，設(shè)計出一個分壓電路使得輸出固定值的電壓，該實例可以使學(xué)生了解實際電阻元件的一些參數(shù)。

3 ?教學(xué)方法的改革和實踐

物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)專業(yè)的人才培養(yǎng)必須在課程教學(xué)中進(jìn)行落實，學(xué)生獲取知識，提高能力要通過課堂教學(xué)來實現(xiàn)。如何建立有效課堂并反映出學(xué)生的主體地位，并融入教育部物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)“1+X”證書制度試點工作的要求，使學(xué)生不僅可以掌握系統(tǒng)的專業(yè)知識，還可以提高實踐和創(chuàng)新能力，課程進(jìn)行了以下的改革。教師應(yīng)調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情并激發(fā)他們的潛能，應(yīng)從傳授知識的角色轉(zhuǎn)變，充分引導(dǎo)學(xué)生積極參與課堂教學(xué)，并采取一定的教學(xué)方法，提升自主學(xué)習(xí)能力。

3.1 聯(lián)系生活實際應(yīng)用的啟發(fā)教學(xué)

在講解課程內(nèi)容的同時，注重教學(xué)內(nèi)容的實用性和學(xué)習(xí)的必要性，將理論知識與實踐相結(jié)合，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和熱情，并利用所學(xué)的理論知識來解決現(xiàn)實生活中的問題。比如，講進(jìn)制和數(shù)碼時，可以引導(dǎo)學(xué)生思考生活中存在的二進(jìn)制、四進(jìn)制和十二進(jìn)制等有哪些？把抽象的進(jìn)制與實際相聯(lián)系，進(jìn)而幫助學(xué)生更快理解并掌握進(jìn)制的概念;可以問同學(xué)們?yōu)槭裁词謾C(jī)可以把話筒聲音的微小電信號放大成能聽得到的信號？引導(dǎo)學(xué)生更進(jìn)一步學(xué)習(xí)放大電路的工作原理。

通過這樣的教學(xué)方式和內(nèi)容，教師以設(shè)置問題、提問方式并結(jié)合實際生活中常見或遇到的問題引入知識點，激發(fā)學(xué)生的濃厚興趣。問題的主要特點是能夠激發(fā)學(xué)生的好奇心并產(chǎn)生問題，進(jìn)而將興趣引入到教學(xué)話題的討論中。

3.2 采用三位一體教學(xué)模式

三位一體教學(xué)模式，即理論+電路仿真+實踐。大一上學(xué)期的學(xué)生，他們年輕、有朝氣，接受新事物的能力強(qiáng)，愿意動手操作。在課程學(xué)習(xí)中，結(jié)合學(xué)生學(xué)習(xí)理論知識的進(jìn)度，用計算機(jī)輔助軟件EWB進(jìn)行電路設(shè)計、仿真和驗證實驗。EWB軟件可以讓學(xué)生對抽象的理論知識得到驗證，如在講解RS觸發(fā)器這一內(nèi)容時，教師先利用多媒體課件進(jìn)行理論知識的講解，接著讓學(xué)生通過EWB進(jìn)行仿真驗證。

在仿真過程中，學(xué)生首先需要根據(jù)觸發(fā)器的電路圖對電路真值表進(jìn)行分析，接著在EWB軟件中添加對應(yīng)的元器件，選擇合適的參數(shù)，連接電路圖，做到邊測試、邊分析邊修改，最終實現(xiàn)對觸發(fā)器知識的深刻理解，有效提高了課堂質(zhì)量。學(xué)生還可以在業(yè)余時間使用EWB軟件進(jìn)行實驗練習(xí)并完成無法實現(xiàn)的電路。通過計算機(jī)和EWB軟件完成以研究為導(dǎo)向的探索性實驗，不再受實驗課時和設(shè)備的限制，有效地培養(yǎng)了學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力。同時，加強(qiáng)了分析問題和解決問題的能力，當(dāng)學(xué)生遇到電路故障，可以先利用EWB電子仿真平臺進(jìn)行故障仿真分析，再以小組協(xié)作的形式解決實際故障，進(jìn)而使他們意識到了團(tuán)隊協(xié)作的重要性，為將來就業(yè)打下了很好的基礎(chǔ)[5]。

3.3 加強(qiáng)理論與實際的融合

為了充分調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，除了在計算機(jī)上利用EWB軟件對電路進(jìn)行仿真外，在實踐環(huán)節(jié)還采用了以面包板為實踐平臺的電路分析教學(xué)方法。面包板電路作為一種比較流行的學(xué)習(xí)載體，能在枯燥無聊的理論知識與豐富多彩的實際應(yīng)用之間搭起橋梁，特別適合電子技術(shù)初學(xué)者學(xué)習(xí)入門和進(jìn)階[6]。例如，在學(xué)習(xí)555定時器時，讓同學(xué)們利用555時基芯片、二極管和發(fā)光二極管和揚(yáng)聲器等搭建防盜電子門鈴的電路，當(dāng)模擬盜竊破門破窗把其中一段的導(dǎo)線切斷之后，555就會連續(xù)震蕩不止，于是LED一直發(fā)光，揚(yáng)聲器發(fā)出連續(xù)不斷的報警聲時，同學(xué)們產(chǎn)生了強(qiáng)烈的好奇心，躍躍欲試，課堂氣氛被充分地調(diào)動起來。

整個課程的教學(xué)都可以借助面包板來設(shè)計趣味性和實用性強(qiáng)的實驗，增加學(xué)生動手操作實踐的機(jī)會，有效地加強(qiáng)理論與實踐的融合，讓學(xué)生在開闊眼界的同時擴(kuò)展了思維，提高了對學(xué)習(xí)的興趣，并為后續(xù)課程單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)基礎(chǔ)的學(xué)習(xí)奠定了堅實的基礎(chǔ)。

3.4 有效利用多媒體

根據(jù)電路基礎(chǔ)課程的特點，多媒體主要用于直觀演示和仿真實驗演示。借助軟件工具，可以直觀地演示和模擬一些抽象的理論知識，引導(dǎo)指導(dǎo)學(xué)生下課后完成模擬演示，并增強(qiáng)他們對學(xué)習(xí)的興趣和直觀的體驗。積極利用多媒體等技術(shù)，改變傳統(tǒng)教學(xué)方式，增強(qiáng)學(xué)生對知識的感性認(rèn)識，培養(yǎng)學(xué)生分析問題、解決問題的能力。

3.5 引導(dǎo)學(xué)生思考和討論

在電路與電子技術(shù)課程中，大多數(shù)定理命題是有條件的，但是為了促進(jìn)教學(xué)的實施，很多教科書都沒有進(jìn)行過多討論。盡管在有限的上課時間內(nèi)掌握課程的主要內(nèi)容對學(xué)生來說是有益的，但這會造成概念模糊和一些知識盲點，所有很有必要讓學(xué)生在課后進(jìn)行思考。

為了能引起學(xué)生的關(guān)注，教師應(yīng)為學(xué)生設(shè)計有趣、具有挑戰(zhàn)性的學(xué)習(xí)內(nèi)容。可以從以下4個方面設(shè)計學(xué)習(xí)內(nèi)容：（1）對基本概念的討論;（2）使用所學(xué)內(nèi)容來模擬或者解決實際應(yīng)用中的問題;（3）專門設(shè)置出一些典型的錯誤問題，讓學(xué)生進(jìn)行深入的思考和研究;（4）鼓勵學(xué)生“異想天開”，對某個問題提出新的問題和自己的看法。設(shè)計一個好的討論內(nèi)容是關(guān)鍵，例如，在電路中如果同學(xué)們用一個5 V的電壓源來替代一個電壓是5 V的電阻，那么在分析和計算電路時，結(jié)果是一樣的嗎？那原因是什么呢？通過專門設(shè)置一些問題，讓學(xué)生對替代定理進(jìn)行深入的思考和研究，更快速地理解替代定理就是用恒壓源去替換一些復(fù)雜的電路，讓電路的分析變得更加簡潔。

4 ?結(jié)語

該文對物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)計算機(jī)電路與電子技術(shù)課程在教學(xué)方法存在的問題進(jìn)行了分析，結(jié)合目前存在的問題，進(jìn)行了以上幾點教學(xué)改革。跟過去相比，在該課程進(jìn)行教學(xué)改革后，學(xué)生對電子技術(shù)實驗課程的興趣明顯提高，在實驗課上更加積極主動并勤于思考;結(jié)課后，學(xué)生在動手能力、工程意識和創(chuàng)新型思維方面也都有了顯著進(jìn)步。教學(xué)改革使教學(xué)效果整體顯著改善：在40人班級教學(xué)中，有90%的同學(xué)反映理論部分知識結(jié)合EWB軟件和面包板的仿真、實踐等操作，抽象的理論知識變得容易接受和理解，學(xué)習(xí)興趣明顯提高;20%的同學(xué)會嘗試設(shè)計新的電路來擴(kuò)展思維;80%的同學(xué)動手能力提高，特別是高中是文科的同學(xué)。這充分表明該門課程教學(xué)改革是成功的，為物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)學(xué)習(xí)后續(xù)課程奠定了堅實的基礎(chǔ)。后續(xù)將適當(dāng)擴(kuò)展課外實驗，使得理論教學(xué)、課內(nèi)實驗、課外實驗?zāi)軌蛉诤县炌ā?/p>

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