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)起來有一定的難度。從而解決如何應(yīng)用有限的教學(xué)時間更好的讓學(xué)生有效掌握“高頻電子技術(shù)”的知識，培養(yǎng)學(xué)生的分析能力和自主探究精神，設(shè)計能力及提高教學(xué)質(zhì)量具有深遠意義。結(jié)合《高頻電子技術(shù)》目前存在的問題，本文將可視化應(yīng)用到這門課程，對具有很強的數(shù)學(xué)知識，抽象的概念等特性用動漫化、情境化進行教學(xué)改革。

【關(guān)鍵詞】? ? 可視化? ? 動漫化? ? 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)，從新的方法來實現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容，教學(xué)方法來實現(xiàn)現(xiàn)代教學(xué)特點，同時信息化環(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行動計劃》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)。新形勢下教育改革勢在必行。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)生對學(xué)的興趣，著重培養(yǎng)學(xué)生的實踐和創(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，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越多，應(yīng)用領(lǐng)域起來越來越廣。可視化的是用圖形與圖像處理技術(shù)，將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成圖形或圖像顯示出來，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，便于教與學(xué)，理解與吸收。人接收的大部分信息都來自于視覺，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書本信息，還可以傳遞教師的態(tài)度和觀點，伴隨著現(xiàn)代化的虛擬現(xiàn)實技術(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、主要存在以下幾點問題

《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，電路復(fù)雜，分析方法繁瑣。對學(xué)生要掌握的基礎(chǔ)知識較多、專業(yè)性強、工程實踐能力有較高要求等特點。主要問題存在以下幾點：

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度成熟、現(xiàn)實的矛盾特征。他們樂于接受自認(rèn)為有用的結(jié)論而又對傳統(tǒng)說教式的理論教學(xué)方式十分抵觸。同時由于受日式動漫以及抖音、B站等短視頻流媒體內(nèi)容的長期影響，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。

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)枯燥無味。下課之后學(xué)生有疑惑時也得不到及時解決，從而導(dǎo)致教師在教學(xué)過程中得到的反饋少、課堂的互動性低。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，沒有自主性。導(dǎo)致理論性知識掌握不理想。

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)分析起來也復(fù)雜。而且大量的數(shù)學(xué)公式推導(dǎo)，且對推導(dǎo)的過程解釋過少，學(xué)生無法理解理前因后果，導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性大大降低，同時因條件環(huán)境的限制，實驗課和理論課分開進行，無法在理論教學(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)合實踐

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

1.5實驗教學(xué)設(shè)備的不完善

傳統(tǒng)的實驗室?guī)缀醵际抢脤嶒炏渲械膶嶒灠暹M行驗證實驗，由于學(xué)生多設(shè)備少，課時不夠，設(shè)備用久了有所損壞與老化的問題。導(dǎo)致功能不完善。陳舊的設(shè)備在經(jīng)過反復(fù)的使用和維修后，使得實驗箱的精度大大下降。從而學(xué)生在實驗的過程中，測試出來的數(shù)據(jù)及波形有所偏差，達不到實驗的效果。現(xiàn)在的實驗箱基本都是封裝好的，看不到真正的元器件，導(dǎo)致學(xué)生與實物聯(lián)系不到一起。實驗的教學(xué)即要有針對性，又要具有廣泛性，最好能理論驗證，又具有實踐開發(fā)設(shè)計能力。對于現(xiàn)有的實驗設(shè)備和內(nèi)容來說是遠遠不夠的。以上原因?qū)е铝艘敲總€實驗都做會有一定的難度。而現(xiàn)在實踐所提倡的綜合性、設(shè)計性、研究探索性實現(xiàn)很難利用實驗箱來實現(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)用制作成動畫視頻的效果貫穿到整個教學(xué)設(shè)計中去。探索學(xué)生實踐教學(xué)方法，借助虛擬仿真平臺可視化、信息化和網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺的手段，制定課程教學(xué)評價機制。讓學(xué)生更有效的掌握難懂知識，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，使學(xué)生在課堂內(nèi)、外積極、主動的參與課程的學(xué)習(xí)為本項目的研究目的。

2.1教學(xué)內(nèi)容框架的可視化。

項目驅(qū)動化來實現(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)容做一個結(jié)構(gòu)導(dǎo)圖，從整體到局部，從簡單到復(fù)雜。把整個知識點清晰化，讓學(xué)生一目了然知道整個教學(xué)內(nèi)容，各個部分即獨立又有聯(lián)系。

2.2理論知識的可視化教學(xué)。

采用“雙邊法”——左邊畫故事，右邊講理論及推導(dǎo)過程的模式。用真實的無線電技術(shù)發(fā)展史為主干脈絡(luò)，將課程的主要內(nèi)容有機串聯(lián)起來，用卡通漫畫描繪故事以及對白，讓學(xué)生了解各種概念及方法的來龍去脈。了解歷史中科學(xué)家和工程技術(shù)人員面對的問題和難點，解決這些問題的方法。將課堂各種概念內(nèi)容，如各種信號，以及信號處理電路，處理方法和過程按其特點予以擬人化、卡通化。如“調(diào)制”到“解調(diào)”的整個過程，可將載波信號制作成貨車，調(diào)制信號制作成貨物，裝貨、運輸、卸貨的一系列過程。通過網(wǎng)絡(luò)和教學(xué)平臺，將難懂的知識點圖像化、動態(tài)化，多元立體的把各知識點呈現(xiàn)，把抽象的概念具象化，讓學(xué)生的視覺、聽覺共同參與，使學(xué)生更好的理解知識難點，激烈發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性。

2.3配套的課程資源。

針對課程應(yīng)有一套統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的資源。包括教學(xué)整體設(shè)計和教學(xué)單元設(shè)計，多媒體教學(xué)課件，教學(xué)所用到的動畫視頻，網(wǎng)絡(luò)教學(xué)綜合平臺的建設(shè)等。典型的電路仿真制作、實驗內(nèi)容及步驟的編寫。利用學(xué)校教學(xué)平臺，設(shè)立相關(guān)的資源板塊可以及時將與之相關(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實驗教學(xué)內(nèi)容的改革。

根據(jù)教學(xué)大綱的要求，由于課時少，內(nèi)容多。實驗課時也相對減少。對于基礎(chǔ)性的實驗可提前布置給學(xué)生做為課前預(yù)習(xí)，通過一些仿真軟件對單元電路的實現(xiàn)。調(diào)試電路并觀察電路的波形及參數(shù)，對理論知識點提出的問題進行研究和分析。對于綜合性實驗則需要在仿真軟件完成了之后，應(yīng)到實驗室利用實驗箱的電路來完成。通過理論、仿真及實際電路的測試與數(shù)據(jù)對比，對這三者的聯(lián)系及不同做出合理的分析。最后的整體設(shè)計應(yīng)該是一個整個課程的大設(shè)計—如做一個發(fā)射機或一個接收機。鼓勵學(xué)生的動手動腦能力及創(chuàng)新性，發(fā)揮自身的主觀能動性。能夠提出問題、解決問題的能力。

2.5實驗箱虛擬仿真平臺的可視化。

在教與學(xué)的過程中，學(xué)生可以根據(jù)已經(jīng)有的LabVIEW和Multisim仿真軟件的特點結(jié)合現(xiàn)有的實驗箱開發(fā)與之配套的虛擬仿真平臺，通過老師的指導(dǎo)，不受時間地點的限制。虛擬實驗具有良好的人機交互功能，提供了一些在實驗室沒的測試設(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以實物的形式調(diào)取，可進行電路的連接、電路的測量及儀表儀器的使用，完成子電路模塊的驗證試驗。在虛擬實驗仿真的過程中可以通過參數(shù)的調(diào)節(jié)，觀察結(jié)果、數(shù)據(jù)及波形的變化。學(xué)生可以在做實驗或教學(xué)內(nèi)容之前通過仿真來認(rèn)知電路。更直觀地觀察到理論與實踐結(jié)合的效果，加深對相關(guān)知識的理解。

2.6 教學(xué)評價可視化。

運用信息化掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)過程，通過教學(xué)平臺及一些教學(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，進行科學(xué)量化的分析，形成科學(xué)的可行的課程評價體系，完成學(xué)生實現(xiàn)對學(xué)習(xí)效果的自我評估及教師對教學(xué)效果的客觀評價。

三、結(jié)束語

通過信息技術(shù)下《高頻電子技術(shù)》可視化的教學(xué)改革研究與實踐，解決難理解的知識點，將可視化的技術(shù)手段結(jié)合《高頻電子技術(shù)》自身課程的特點進行改革，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價標(biāo)準(zhǔn)。在理論教學(xué)過程中可以用漫畫結(jié)合動畫的方式，能夠激發(fā)學(xué)生的興趣。在實踐教學(xué)過程中以虛擬仿真實驗平臺為輔的形式。從而解決如何應(yīng)用有限的教學(xué)時間更好的讓學(xué)生有效掌握“高頻電子技術(shù)”的知識，培養(yǎng)學(xué)生的分析能力和自主探究精神，設(shè)計能力及提高教學(xué)質(zhì)量具有深遠意義。

參? 考? 文? 獻

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【基金】

2019年度廣西職業(yè)教育教學(xué)改革研究項目《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踐》（GXGZJG2019B137）

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

2020年度桂林理工大學(xué)本科教學(xué)改革工程立項項目《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：嵌入式開發(fā)。