時間:2022-12-16 09:31:49
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1.利用多媒體技術(shù),讓學(xué)生對書本知識有個直觀的認(rèn)識我們在教學(xué)媒體上選擇采用多媒體教學(xué)形式。由于課程特點,電路圖形較多,借助多媒體可提高效率,在進(jìn)行重要電路分析時循循善誘逐步給出分析步驟,給學(xué)生消化理解的空間。另外,在一些章節(jié)講解時必須要借助多媒體來教學(xué),借助于現(xiàn)代先進(jìn)的教育技術(shù)手段把微觀問題形象化,例如課堂上不易實現(xiàn)的電機工作原理及過程具體化等等都可采用動畫演示說明內(nèi)部的工作過程、功能和特點,使學(xué)生有深刻的認(rèn)識。
2.理論聯(lián)系實際,提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣電工電子技術(shù)涉及的一些內(nèi)容較為抽象,學(xué)生理解起來比較困難,在具體講解時可以理論聯(lián)系實際,提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣,更好地掌握所學(xué)知識點。例如在學(xué)習(xí)電路的結(jié)點和支路時,可以把結(jié)點和支路用日常生活中常見的馬路和十字路口作比喻,一條馬路就是一條支路,十字路口或丁字路口就是一個結(jié)點等等,簡單明了,學(xué)生很容易理解。在講到功率時可以聯(lián)系家用電器,每個家用電器用電功率是多少,再聯(lián)系到所在教室空調(diào)功率是多少,根據(jù)空調(diào)功率的大小讓學(xué)生計算上兩節(jié)課的耗電量,由于有實際例子,所以對于用電量的計算公式很容易記憶,再根據(jù)當(dāng)前電價計算出上兩節(jié)課所需支付的電費,進(jìn)而鼓勵學(xué)生要認(rèn)真學(xué)習(xí),節(jié)約用電,做到下課關(guān)燈關(guān)空調(diào)的好習(xí)慣。在講到RC電路的應(yīng)用時,RC電路可作為濾波器,在教學(xué)過程中可聯(lián)系實際生活。先拋出一個問題:現(xiàn)在學(xué)生都有手機,他們手機有的用中國移動網(wǎng)絡(luò)、有的用中國聯(lián)通網(wǎng)絡(luò)、還有的用中國電信網(wǎng)絡(luò),并且每個運營商又有2G網(wǎng)絡(luò)、3G網(wǎng)絡(luò),但為什么打電話沒有出現(xiàn)彼此相互干擾呢?這樣可以提高學(xué)生的興趣,先讓他們思考一會,然后請學(xué)生回答一下原因,再結(jié)合實際回答情況給出答案,即濾波器起了作用。國家給每個網(wǎng)絡(luò)運營商都分配了固定的頻帶范圍,每個網(wǎng)絡(luò)都有自己的基站,基站有濾波器,會自動濾除不屬于自己頻帶范圍的信號。而講到三相電路時,可以聯(lián)系具體家庭用電知識,更好地掌握星形聯(lián)結(jié)和三角形聯(lián)結(jié)特點及計算方法,尤其對于星形聯(lián)結(jié)方式還分為有中線(也稱作地線或零線)即三相四線制和沒有中線即三相三線制的情況,結(jié)合我們照明電路,讓學(xué)生思考照明電路能否去掉中線?再根據(jù)理論分析,可以從理論上完全得出結(jié)論:照明電路是不能去掉中線的,也就是說我們實際民用負(fù)載一定要采用三相四線制,這樣才能保證負(fù)載都能正常工作;在學(xué)習(xí)用電常識時可以聯(lián)系當(dāng)前由于用電不當(dāng)引起的火災(zāi)事故或觸電事故,和同學(xué)一起學(xué)習(xí)一些基本用電常識,甚至可以延伸到一些自然災(zāi)害如地震的避難常識,這樣既能提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,又能讓他們學(xué)到實際有用的知識。
3.創(chuàng)造良好的課堂情境有興趣的問題,可使學(xué)生對學(xué)習(xí)產(chǎn)生濃厚的興趣,并產(chǎn)生強烈的求知欲,從而進(jìn)一步調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和自覺性。例如在講到暫態(tài)分析時,就可以從日常生活中的一個實例開始,先讓學(xué)生思考白熾燈、日光燈打開和關(guān)閉時的特點,這時學(xué)生注意力就吸引過來了,開始回答問題,課堂氣氛馬上活躍起來。但課堂氣氛活躍的同時,要注意課堂效果,不能讓學(xué)生停留在新鮮好奇上,每一個教學(xué)情境的創(chuàng)設(shè)都要緊緊結(jié)合教學(xué)內(nèi)容。幾分鐘時間后,教師就可以總結(jié)出白熾燈、日光燈打開和關(guān)閉時的特點,白熾燈開關(guān)一打開就馬上亮起來,一關(guān)閉就馬上熄滅;而日光燈不管在打開還是關(guān)閉時都有一個過程,那為什么同樣是照明負(fù)載,他們現(xiàn)象會有這么大的區(qū)別呢?緊接著這個問題后就可以引出本次授課的知識點:暫態(tài)過程。
4.總結(jié)所學(xué)知識點,讓學(xué)生更好更快地掌握所學(xué)新內(nèi)容在講解過程中,一定要善于總結(jié)所學(xué)知識點,讓學(xué)生更快更好地掌握所學(xué)新內(nèi)容。例如在講到電路分析中的電源等效變換方法時就可總結(jié)出三要素法,可以強調(diào)等效變換過程中時刻注意三個要素:內(nèi)阻不變、電壓源的大小等于電流源的大小乘以電阻的大小、電壓源的正方向為電流源電流流出的方向。而在講到單一參數(shù)的交流電路時,電感元件和電容元件容易混淆,怎樣分別記憶他們的電壓和電流相位關(guān)系呢?引導(dǎo)學(xué)生只需要記住關(guān)于電感和電容電壓電流的伏安關(guān)系式即可。從伏安關(guān)系式就可以看出,電容電流是電壓的微分,所以電流超前電壓90°;電感電壓是電流的微分,所以電壓超前電流90°。也就是說針對這兩種單一參數(shù)元件,哪個電量是另一個電量的微分,哪個電量就超前另一個電量90°。通過總結(jié)知識點,讓學(xué)生知道重點和難點,在課后復(fù)習(xí)時也能抓大放小,更快地掌握所學(xué)內(nèi)容。
二、組織好實驗教學(xué),為更好地掌握課堂知識做鋪墊
“電工電子技術(shù)”作為一門實踐性很強的課程,實驗是展示其教學(xué)魅力的有效手段,它化枯燥為生動,化抽象為具體,化平淡為神奇,為理解和掌握好新知識創(chuàng)造條件。所以一定要把握好實驗教學(xué)的效果,為更好地掌握課堂知識做下鋪墊。例如在學(xué)習(xí)電路分析方法中的疊加原理時,很多學(xué)生容易混淆不作用的電源處理方法,把恒壓源和恒流源處理方法記反,通過實驗可以掌握不作用的恒壓源的處理方法,而恒流源處理方法則相反,這樣就不會在學(xué)習(xí)中混淆,更好地掌握了該方法。
三、開展考試改革,提高學(xué)生平時學(xué)習(xí)的動力
“電工電子技術(shù)”課程是以現(xiàn)代電工電子技術(shù)的基本知識、基本理論為主線,以應(yīng)用為目的,在保證科學(xué)性的前提下,刪繁就簡,使理論分析重點突出、概念清楚、實用性強。通過本課程的學(xué)習(xí),使學(xué)生掌握近代電工電子技術(shù)的基礎(chǔ)知識,以及進(jìn)行電工實驗研究的基本技能,為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)及今后從事電類各學(xué)科領(lǐng)域的學(xué)習(xí)和工作打下堅實的基礎(chǔ)。但針對目前大學(xué)現(xiàn)狀,再加上該門課程有關(guān)知識點比較抽象,使得學(xué)生學(xué)習(xí)積極性普遍不是很高。除了在課堂上提高效率之外,還要從紀(jì)律上約束學(xué)生,提高平時考核所占的分?jǐn)?shù)比重。例如增加平時練習(xí)的機會,把練習(xí)成績計入平時成績;另外,對于課堂發(fā)言積極的學(xué)生、勇于上臺練習(xí)的學(xué)生還可以進(jìn)行獎勵平時成績的政策。這樣,雙管齊下,一定能提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣,讓學(xué)生把這門課程學(xué)好。
四、結(jié)語
(1)使課程設(shè)計的手段和實驗教學(xué)的內(nèi)容變得多樣化、徹底有效地貫通課程設(shè)計和實習(xí)教學(xué)。豐富課程的設(shè)計手段和實驗教學(xué)內(nèi)容,是構(gòu)建多樣化、立體全方位教學(xué)體系的核心基礎(chǔ),因此,我們應(yīng)該從加強基礎(chǔ)的能力入手,是創(chuàng)新的教學(xué)體系以整體的形式覆蓋模擬、數(shù)字化電子技術(shù)的教學(xué)內(nèi)容,同時綜合電路設(shè)計的專業(yè)訓(xùn)練,此外還包含了編程邏輯的器件、CAD設(shè)計、EWB方針、單片機等創(chuàng)新技術(shù)的實驗教學(xué),通過這些來促動電子技術(shù)課程設(shè)計教學(xué)內(nèi)容的特點開展,如在點在的元器件教學(xué)的內(nèi)容上采取利用多媒體文檔的形式和教師的實驗課程內(nèi)容相結(jié)合起來的教學(xué)方式;電子課程的設(shè)計環(huán)節(jié)采用上機的實際操作的教學(xué)和教師課前準(zhǔn)備的教學(xué)材料相結(jié)合的方式;在電子產(chǎn)品的實踐制作的環(huán)節(jié)上以學(xué)生的實際操作為主,以教師的教學(xué)材料為輔的方式來達(dá)到預(yù)期的效果;同時學(xué)生自主探索式教學(xué)和問題的情境教學(xué)的方法相結(jié)合,可以有效激發(fā)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)、開拓創(chuàng)新以及動手實踐的積極性,要注重課程設(shè)計與電工電子實習(xí)教學(xué)的方法相整合優(yōu)化、有次序的關(guān)聯(lián)起來,通過這些方法為學(xué)生構(gòu)建出集電子技術(shù)設(shè)計,電路器件的測試、計算機的輔助的應(yīng)用和設(shè)計、制版焊接的技術(shù)應(yīng)用、系統(tǒng)的調(diào)試技術(shù)等綜合技能于一身的教學(xué)體系。
(2)科學(xué)的編制電子課程設(shè)計和教學(xué)內(nèi)容,大力推舉開放性實驗室的管理模式的完善建立,在編制課程設(shè)計的大綱環(huán)節(jié)上,我們應(yīng)該充分了解電子技術(shù)課程設(shè)定的教學(xué)目標(biāo)的定位,以新一輪的教學(xué)改革為指導(dǎo)方向,要充分注重教學(xué)的實踐性、素質(zhì)教育、自主創(chuàng)新,要突出對學(xué)生的自主創(chuàng)新的能力和實際操作能力的雙方面能力培養(yǎng),為學(xué)生制定出一系列的、分為不同層次的、不同渠道的實踐訓(xùn)練課程,推動課程結(jié)構(gòu)和其他科目的貫通,從而使電子技術(shù)課程設(shè)計教學(xué)能跟上時展的腳步,能滿足社會主義市場經(jīng)濟對這樣的人才需求。當(dāng)今社會信息化發(fā)展突飛猛進(jìn),我們必須要用現(xiàn)代化的信息武器來武裝自己,充分利用現(xiàn)代化信息技術(shù)的設(shè)備、教學(xué)材料和各種教學(xué)媒體進(jìn)行模擬演練、虛擬實驗練習(xí)并構(gòu)建完善的電子技術(shù)課程設(shè)計教學(xué)題庫,使這一教學(xué)具有科學(xué)、綜合、實踐、新穎、包含的知識量多、內(nèi)容完善的特點,從而可以推動學(xué)生對研究電子科學(xué)的積極性。我們在編寫課程設(shè)計指導(dǎo)書的時候,要對學(xué)生參與實踐操作的環(huán)節(jié)加以充分的重視,讓學(xué)生通過查詢各種不同的資料,為他們提供自主創(chuàng)新、通過計算機軟件進(jìn)行模擬、接通電力原件、測試調(diào)試環(huán)節(jié)的依據(jù),從而使學(xué)生在科學(xué)有效的指導(dǎo)下實現(xiàn)自主的實踐的充分鍛煉。
2結(jié)語
1、考試內(nèi)容拘泥于教材,重知識,輕能力。課程考試的內(nèi)容大多根據(jù)指定的教材或所講授的內(nèi)容出題,考試內(nèi)容多是以知識考核為主,缺乏考核學(xué)生綜合運用知識的能力和創(chuàng)新能力。一些老師為了使更多的學(xué)生過關(guān),在考試前劃范圍、給重點,從而導(dǎo)致了大學(xué)生養(yǎng)成“上課記筆記,課后看筆記,考試背筆記,考后扔筆記”的機械學(xué)習(xí)方法。
2、考試過程中輕過程,重結(jié)果。以分?jǐn)?shù)高低作為判斷的唯一標(biāo)準(zhǔn),造成有些學(xué)生一味追求考試分?jǐn)?shù),而忽視全面素質(zhì)的提高,造成高分低能,甚至有些學(xué)生學(xué)習(xí)的目的只是為了應(yīng)付期末考試,平時不注意認(rèn)真聽講,到考試前幾周開始突擊復(fù)習(xí),學(xué)習(xí)前松后緊,這樣也許可以通過考試,但并不能真實反映學(xué)生對知識的掌握情況。
3、考試方式缺乏多元化、全面性,形式比較單一。以閉卷考試為主,題型多為填空、選擇、判斷、計算等,難以體現(xiàn)課程的特點,只能簡單的考核學(xué)生的記憶知識和簡單推理的基本技能,無法考核學(xué)生運用知識的能力和創(chuàng)新能力??陀^題較多,抑制了學(xué)生的創(chuàng)造性和個性,不利于培養(yǎng)創(chuàng)新素質(zhì)。
4、考試時間安排的不合理。考試大多安排在期末,致使學(xué)生平時懶于學(xué)習(xí),考試前突擊學(xué)習(xí),養(yǎng)成投機心理;只考核學(xué)生成績,不能及時反饋、促進(jìn)教學(xué);考試后信息反饋不足,難以準(zhǔn)確評價教學(xué)效果。
二、改革考試方式,促進(jìn)教學(xué)改革,全面提高學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)
1、革新考試內(nèi)容,增加設(shè)計性、創(chuàng)新性內(nèi)容。《電工與電子技術(shù)》是一門應(yīng)用性極強的課程,考試時,題型應(yīng)該盡量減少客觀題比例,避免過于側(cè)重知識的機械記憶,考試內(nèi)容應(yīng)轉(zhuǎn)移到對分析和綜合應(yīng)用的考核上。
2、加強過程管理,強調(diào)學(xué)習(xí)過程中的考核和監(jiān)測。不再“一考定終身”,而是把考試當(dāng)作一個貫穿教學(xué)的過程來對待。要求在教學(xué)進(jìn)程中進(jìn)行連續(xù)的、不定期的考核,考核的形式可以是多樣的。如增加平時成績在總成績中的比重,以加強對學(xué)生平時學(xué)習(xí)的考核和督促。平時的考核可以采用作業(yè)、課堂提問、討論、報告、階段性測驗等多種方式。通過多種形式,綜合考量學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。在這個過程中,可以提高學(xué)生的參與性,加強學(xué)生和教師的交流,提高學(xué)生的課堂學(xué)習(xí)效率,真正的掌握所學(xué)知識,而不是僅為了應(yīng)付考試,同時,教師也可以了解到學(xué)生對知識點的掌握情況,動態(tài)的調(diào)節(jié)后續(xù)教學(xué)內(nèi)容??己藭r要注意兩種不良傾向:只注重平時成績的積累;平時不學(xué)習(xí),期末突擊復(fù)習(xí)。
3、增加小設(shè)計、小制作、小論文等實踐性環(huán)節(jié),作為考核成績的一部分,鼓勵學(xué)生實踐、創(chuàng)新。《電工與電子技術(shù)》是一門實踐性很強的課程,可以結(jié)合課程內(nèi)容,從現(xiàn)實生活中挖掘課題,如從簡單電路的聲控?zé)?、門鈴、防盜報警、雙聯(lián)燈到空氣斷路器、電氣布線等,鼓勵學(xué)生由淺到深,開展以求知為目的的開放型自主學(xué)習(xí)活動,提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,培養(yǎng)創(chuàng)新和實踐能力,并把該環(huán)節(jié)的內(nèi)容作為考核成績的一部分。
三、結(jié)束語
首先合理安排教學(xué)的順序和內(nèi)容,使得整個教學(xué)過程由形象到抽象,由簡單到復(fù)雜,由理論到實用,逐步引導(dǎo)學(xué)生深入學(xué)習(xí)。同時針對獨立學(xué)院的學(xué)生的特點,簡化理論內(nèi)容,增加實踐內(nèi)容,具體改革如下:
1.1引入實例
在講解每一個知識點之前,通過PPT課件、視頻和實物演示的方法,把日常生活中諸如音響、功率、電源、信號源等電子技術(shù)的應(yīng)用實例展示給學(xué)生。讓大家感性認(rèn)識這一知識點,體會這個知識點并不只是在死板的書里。從而刺激學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣,調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性。
1.2講解基本概念和元器件的外特性
電路的基本概念和元器件的外特性是不變的,但應(yīng)用是靈活的。所以講清楚基本概念和元器件的外特性顯得尤為重要。講解基本概念時,要引出它的物理意義;例如輸入電阻是指從放大電路輸入端看進(jìn)去的電阻,它的物理含義是它的大小表示了有用信號加入到放大電路的多少;對于元器件的講解,比如在進(jìn)行二極管的教學(xué)時,應(yīng)以講清二極管的伏安特性、應(yīng)用及應(yīng)用時注意事項為主,對其內(nèi)部PN結(jié)的形成過程、載流子的運動規(guī)律等微觀內(nèi)容要略講,甚至不講。
1.3分析電路的特征和功能
首先要分析基本電路構(gòu)成原則、特點和工作原理,是認(rèn)清楚電路功能的關(guān)鍵。同類電路構(gòu)成的原則是不變的,具體電路是多種多樣的。所以采用分類學(xué)習(xí)法。根據(jù)通過對教學(xué)計劃中的專業(yè)課程內(nèi)容和專業(yè)崗位群所需技能的分析,模擬電子技術(shù)可以分為以下幾類電路:二極管保護(hù)電路;穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路;放大電路;運算電路、濾波電路、信號轉(zhuǎn)換電路;功放電路;整流電路;以放大電路為例:首先對這類電路進(jìn)行系統(tǒng)的定性分析,它包括分析基本放大電路的構(gòu)成原則和特點;各元器件的作用;輸入輸出電壓的相位關(guān)系,靜態(tài)工作點設(shè)置對放大電路的影響;當(dāng)電路出現(xiàn)失真是,如何解決等;這問題進(jìn)行分析
1.4分析電路性能
不同類型的電路有不同的性能指標(biāo)和描述方法,因而有不同的分析方法。比如放大電路,評價一個放大電路性能好壞是從電路的放大倍數(shù)、輸入電阻、輸出電阻和通頻帶等性能指標(biāo)來評價;如何求得這些性能指標(biāo)能,針對這一類中經(jīng)典的電路進(jìn)行定量的分析。為了減小學(xué)習(xí)的難度,選取經(jīng)典電路是采用從簡單到復(fù)雜的、從理論電路到實用電路的原則,逐步進(jìn)行分析;例如首先選取的順序是基本共射放大電路、直接耦合放大電路、阻容耦合放大電路、靜態(tài)工作點穩(wěn)定電路和差分放大電路;定量分析是學(xué)會畫交流和直流等效電路圖;通過直流通路計算靜態(tài)工作點,然后通過微變等效電路求出,計算出輸入輸出電阻和電壓放大倍數(shù)等參數(shù)。
1.5應(yīng)用體檢
電子技術(shù)的最大價值就是實踐設(shè)計,每一章安排一個精巧的實例,可用面包板動手進(jìn)行實驗,達(dá)到理論和實踐相結(jié)合的目的,使呆板的理論變?yōu)榛钌默F(xiàn)實,使學(xué)生們越學(xué)越有興趣,堅定了學(xué)好這門課的決心。
2教學(xué)方法的改革
教學(xué)方法和手段的合理結(jié)合,使模擬電子技術(shù)教學(xué)更加生動、形象。從而激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,調(diào)動了學(xué)習(xí)積極性,學(xué)生從被動地接受知識灌輸,轉(zhuǎn)為主動參與教學(xué)過程,對學(xué)生素質(zhì)和技能的培養(yǎng)起到了重要作用。
2.1引入proteus仿真
對學(xué)過的經(jīng)典電路,通過PROTEUS對電路進(jìn)行仿真學(xué)習(xí),既強化了知識點,也訓(xùn)練了技能。比如基本放大電路的分析,要設(shè)置合適的靜態(tài)工作點,使信號的整個周期內(nèi)晶體管始終工作在放大狀態(tài),輸出信號才不會產(chǎn)生失真。但靜態(tài)工作點的設(shè)置比較形象,學(xué)生的感知性較差。此時可以在理論講述時采用PR0TEUS軟件進(jìn)行仿真,幫助學(xué)生理解。
2.2引導(dǎo)式教學(xué)方法
兩節(jié)課90分鐘分為三個階段:第一個階段用5-10分鐘復(fù)習(xí)上節(jié)課講解的重要內(nèi)容,采用老師提問學(xué)生回答的方式,為了激勵學(xué)生回答問題的積極性,回答問題的好壞以及積極程度計入平時成績中;第二個階段用于講解上次課要求同學(xué)預(yù)習(xí)的內(nèi)容;采用討論的方式,針對大家不理解的地方給予重點講解,這樣老師可以做到有的放矢,;第三個階段:用5-10分鐘的時間,說明下次課要講解的內(nèi)容,并針對下次課內(nèi)容的重點,提出幾個問題讓學(xué)生課下去預(yù)習(xí),讓學(xué)生有針對性的預(yù)習(xí),對于預(yù)習(xí)中不理解的地方加以標(biāo)明,讓學(xué)生每次做到心中有數(shù),哪些該重點聽,哪些聽一下就可以了。整個教學(xué)過程中,以學(xué)生學(xué)習(xí)為主,老師指導(dǎo)為輔的理念。
3考核模式的改革
除了合理安排教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)順序以及改進(jìn)教學(xué)方法外,還必須有合理的考核模式。要改變傳統(tǒng)的評價模式,緊靠期末卷面成績來評價一個學(xué)生學(xué)習(xí)成績的好壞。這種模式不能及時反映學(xué)生的對知識點的掌握情況,而老師只能一味的按照自己的進(jìn)度進(jìn)行,會造成部分同學(xué)因跟不上進(jìn)度,從而產(chǎn)生厭學(xué)的心理。所以要對學(xué)生學(xué)習(xí)全過程的監(jiān)控,將考核融入各種日常教學(xué)實踐活動中,以便能及時發(fā)現(xiàn)問題。在《模擬電子技術(shù)》課程考核中,從人才培養(yǎng)目標(biāo)及課程教學(xué)目標(biāo)出發(fā),重點考核學(xué)生對單元電路的理解、分析、焊接、調(diào)試、設(shè)計等綜合技能,考核方式包括平時成績與期末筆試相結(jié)合。其中平時成績包含出勤率、作業(yè)、實驗和實驗報告;期末筆試包含課本上的理論內(nèi)容和重要的實驗內(nèi)容。另外為了更好的學(xué)習(xí)本門課程,課程結(jié)束時要求學(xué)生針對本課程做一個綜合的課程設(shè)計,對于設(shè)計的要求是完成實物作品的設(shè)計和設(shè)計報告,以及完成答辯環(huán)節(jié)。中實踐項目的考核一定要有答辯的環(huán)節(jié),一方面避免學(xué)生抄襲,另一方面也能考察出學(xué)生對理論的掌握程度。
4結(jié)束語
結(jié)合幾年教學(xué)實踐和CDIO工程教育的特點,對原有的教學(xué)模式進(jìn)行了改革,將授課內(nèi)容中規(guī)律和特點并加以靈活利用,引導(dǎo)學(xué)生采用發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)和掌握學(xué)習(xí)等創(chuàng)造性學(xué)習(xí)方法、加強理論聯(lián)系實際;從系統(tǒng)角度、實踐角度出發(fā)建立了一套適合于“電力電子技術(shù)”課程教學(xué)的教學(xué)體系。
教學(xué)思路
在明確教學(xué)目標(biāo)的基礎(chǔ)上,首先,教師一定要意識到,興趣是最好的老師,興趣是學(xué)習(xí)的動力和源泉。只要通過有效的興趣培養(yǎng)和教學(xué)方式,就可以讓這些學(xué)生達(dá)到甚至超過自己的水平。以科研的態(tài)度和精神貫穿于教學(xué)之中,讓學(xué)生在“學(xué)生做”和“做中學(xué)”激發(fā)課程學(xué)習(xí)熱情。鼓勵學(xué)生走上講臺,敢于大膽走進(jìn)實驗室;敢于向老師發(fā)難,以“我”為中心,全然不顧“名家顏面。
其次在教學(xué)理念上,以發(fā)展學(xué)生思考能力為本,結(jié)合課程實驗和教師現(xiàn)有的課題進(jìn)行實踐,建立系統(tǒng)設(shè)計理念,通過對主電路和控制電路、保護(hù)電路、檢測電路同時分組進(jìn)行設(shè)計。CDIO強調(diào)以熟悉產(chǎn)品研發(fā)的生命周期為工程背景的
“做中學(xué)”的學(xué)習(xí)方式,這不是對教師主導(dǎo)作用的弱化,相反對教師在整個教學(xué)活動過程中的掌控能力、自身的知識水平提出了更高的高求?!敖處煛奔鏋椤皩?dǎo)師”,實現(xiàn)學(xué)生在知識獲取過程中的地位由“被動”到“主動”的角色轉(zhuǎn)變:學(xué)生在教師指導(dǎo)下積極、主動地參與實踐,從獨立學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)向合作學(xué)習(xí);從深層次角度講,就是大學(xué)中“物質(zhì)教育”與“自由教育”的轉(zhuǎn)變。在探索、實驗和應(yīng)用中行動上給與相當(dāng)?shù)撵`活性,這樣可以喚起學(xué)生的好奇心,使其熱切地尋求有助于解決問題的知識,同時又具備相當(dāng)?shù)膶嵭泄ぞ?。學(xué)生所具有的創(chuàng)造性的和富有想象力的遠(yuǎn)見都將發(fā)揮作用,并能控制其沖動和習(xí)慣。他自己的目的就能指導(dǎo)他的行動。
再次,就教學(xué)方法而言,堅持把工程科學(xué)基礎(chǔ)和工程專業(yè)知識緊密地揉合在一起進(jìn)行教學(xué),學(xué)生仍然需要堅實的科學(xué)基礎(chǔ)。在講述定理、結(jié)論時,要注意理論基礎(chǔ)與專業(yè)知識的結(jié)合。除了應(yīng)用高等數(shù)學(xué)和大學(xué)物理分析內(nèi)容的機理之外,還要講定理、結(jié)論的提出背景、前提條件以及應(yīng)用情況和近展?fàn)顩r等等。在教學(xué)手段上注意應(yīng)用現(xiàn)代信息技術(shù),如多媒體動畫和系統(tǒng)仿真技術(shù)。熟練的、精心的準(zhǔn)備過的課堂講授仍然是最有效的學(xué)習(xí)和教授經(jīng)驗。
最后,在重點和難點教學(xué)模式上,采用項目或者案例教學(xué)模式,基于問題解決模式的模式;教師引導(dǎo)學(xué)生效仿教師、專家學(xué)者做項目的方法,如專題研討、方案和技術(shù)設(shè)計、仿真模擬和實驗操作等,探索并解決課程內(nèi)容相關(guān)工程應(yīng)用中的現(xiàn)實問題;培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題與綜合分析問題的能力。因此恰當(dāng)?shù)卦O(shè)計題目是項目教學(xué)法運用成功的保證,既不能太難,讓學(xué)生望而卻步,又不能太簡單,沒有挑戰(zhàn)性。這要求教師平時有一定知識積累。“電力電子技術(shù)”實力較強的幾個院校的積極嘗試為我們提供了較好的參考。浙江大學(xué)將“功率因數(shù)校正實驗”等部分實驗項目列為創(chuàng)新設(shè)計型實驗,由學(xué)生自主設(shè)計實驗內(nèi)容和方法,提高學(xué)生創(chuàng)新能力。哈爾濱工業(yè)大學(xué)以直流脈寬調(diào)速系統(tǒng)驅(qū)動電源的設(shè)計為課程設(shè)計的主要內(nèi)容。南京航空航天大學(xué)開發(fā)了“軟開關(guān)逆變電源實驗裝置”課程設(shè)計教學(xué)平臺,以此設(shè)計若干個課程設(shè)計題目。中國石油大學(xué)選擇反激式開關(guān)電源為課程設(shè)計題目。這些題目既緊密聯(lián)系書本知識,又有創(chuàng)新的空間,值得借鑒。
實驗教學(xué)在方式上注重啟發(fā),引導(dǎo)學(xué)生積極參與實驗設(shè)計的同時;在時間和內(nèi)容安排上注意了驗證實驗、仿真實驗和綜合設(shè)計實驗的循序漸進(jìn)。在實踐平臺裝置的設(shè)計上,注意
“先進(jìn)性、實用性、開放性、安全性”的特點,滿足基礎(chǔ)型和綜合設(shè)計型的實驗教學(xué)和實踐活動的要求。使學(xué)生既動手又動腦,豐富工程實踐知識,培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和綜合能力。同時學(xué)生小組成員之間密切協(xié)作和互相配合,鍛煉學(xué)生的責(zé)任感和協(xié)作、互助的團隊精神。
教學(xué)案例
以“電力電子技術(shù)”內(nèi)容直流一直流變流技術(shù)為例。首先,教師備課時要把自己想象成學(xué)生,想象二下學(xué)生的已知與未知,研究學(xué)生認(rèn)知與情感發(fā)展的需求,要想到學(xué)生在課堂教學(xué)過程中可能有的變化,從而使備課活動不再是琢磨怎么講能講得清楚、透徹、到位,讓學(xué)生聽得懂、記得牢,要注重的是課堂上學(xué)生怎么學(xué)、怎么動以及為了實踐活動的有效開展,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,如何點起學(xué)生創(chuàng)新的火花,促使學(xué)生生動活潑地參與,使課堂教學(xué)豐富多樣,把課堂真正還給學(xué)生。引言部分如講到buck變換器時,先介紹變換器的背景。授課時,按照“識電路”“畫波形”“會計算”“輸出(電壓或電流)控制”四部曲進(jìn)行。顯然,第四部曲是壓軸大戲。buck變換器的電路原理圖如圖1所示,先講每一個功率器件的工作原理。再從有源開關(guān)V導(dǎo)通,到無源開關(guān)VD因反偏而截止,再到輸出濾波電感儲能(或勵磁),并向負(fù)載提供能量;反過來從有源開關(guān)V截止,到電感電流不能突變。故使無源開關(guān)VD正偏而導(dǎo)通,此時電感電流經(jīng)二極管續(xù)流,其儲存的能量繼續(xù)供向負(fù)載,并由輸出電壓對其進(jìn)行去磁。輸出濾波電容作用:主要用來限制輸出電壓上的開關(guān)頻率紋波分量,使之遠(yuǎn)小于穩(wěn)態(tài)的直流輸出電壓。內(nèi)容強調(diào)講穩(wěn)態(tài)關(guān)系和特征。buck變換器的特征公式如式1所示,讓學(xué)生對比以前學(xué)過的理想變壓器的特征公式,說明為什么buck也叫“直流變壓器”。第二部曲是利用多媒體動畫技術(shù)演示功率器件開通和關(guān)斷時電路的電流流經(jīng)路徑和主要物理量的波形變化情況。采用MATLAB仿真時所得的波形與課本的波形進(jìn)行對比,反映了理論知識的現(xiàn)實性。同時對比圖1(b)、(c)圖,對電流下降及上升的原因及“斷續(xù)”和“連續(xù)”概念結(jié)合高等數(shù)學(xué)中“連續(xù)”的概念不一樣的地方進(jìn)行辨析。當(dāng)改變參數(shù)使得仿真結(jié)果變化時,也能通過理論分析與仿真調(diào)試,使輸出達(dá)到理想狀態(tài)。第三部曲講授在已知輸入電壓范圍、負(fù)載電流范圍和給定的輸出電壓下,利用獲得的穩(wěn)態(tài)關(guān)系,可以方便計算buck變換器的開關(guān)占空比范圍,從而來計算buck變換器中的元器件電壓穩(wěn)態(tài)應(yīng)力、電流峰值、電流平均值和電流有效值。在講第四部曲即“輸出(電壓或電流)控制”時,學(xué)生不易明白也看不到。有些內(nèi)容理解不夠具體,如何控制實現(xiàn)的疑問產(chǎn)生。此時重要的是培養(yǎng)學(xué)生有精細(xì)、認(rèn)真、窮追不舍的態(tài)度和敢于提出問題、勇于解決問題的創(chuàng)新精神。學(xué)生參與設(shè)計教師的100V/600A大功率開關(guān)斬波恒流源科研項目,共分四組,每一組完成一個功能設(shè)計調(diào)試或仿真。第一組學(xué)生設(shè)計不控整流部分的電路結(jié)構(gòu)如圖2所示,具體參數(shù):濾波電抗為1200A/0.71mH,整流二極管600A/1600V,鋁電解電容0.3F/400V。第二組學(xué)生參與斬波電路設(shè)計,設(shè)計的斬波電路圖如圖3所示。通過計算得出電抗器1200A/300μH,C2電容大小190μF/400V。阻容吸收單元選擇電容C3為80μF/450V,選取電阻R1為10Ω。IGBT模塊2MBI1200U4G-120,驅(qū)動模塊在教師的指導(dǎo)下選用瑞士CONCEPT公司的IGBT驅(qū)動模塊2SD315A,該驅(qū)動模塊集成智能驅(qū)動、自檢、狀態(tài)反饋、隔離等功能于一身,能夠驅(qū)動1200A/1200V的IGBT。有的學(xué)生還畫了驅(qū)動電路圖。第三組學(xué)生設(shè)計了基于TMS320F28335DSP作為控制回路的核心的數(shù)字PI調(diào)節(jié)器。學(xué)生在CCS集成開發(fā)環(huán)境下編寫的數(shù)字PI調(diào)節(jié)器,在軟仿真下可以明顯看到給定變化引起PWM脈寬的變化。第四組學(xué)生負(fù)責(zé)基于MATLAB下仿真。在實際設(shè)計中,學(xué)生體會到了控制環(huán)節(jié)如何閉環(huán)、控制量如何檢測,控制算法如何實現(xiàn),控制信號如何發(fā)出,能量流動必須要有電動勢以及流經(jīng)通路等等。學(xué)生們主動、積極利用老師的科研項目,構(gòu)思、設(shè)計、調(diào)試以及實驗。教師注意發(fā)揮激勵和導(dǎo)向作用,注重肯定、贊賞學(xué)生的點滴進(jìn)步,讓學(xué)生感受到成功的歡樂,心中喚起自豪感和自尊感。當(dāng)設(shè)計或?qū)嶒炇艿侥康牡闹敢M(jìn)行時還有措施和方法時,試驗就變成合理的了。此外注意事實的分析和重組是增進(jìn)知識、增長解釋能力和正確分類的能力所不可缺少的??傊?,“CDIOInitiative”是一個資源開放、寬松自由、包容性強的改革計劃。
作為一種教學(xué)方式和教學(xué)手段,多媒體圖文并茂,具有效率高、信息量大、省時等優(yōu)勢,對其充分利用,可以有效地提高課堂教學(xué)效率和保證教學(xué)質(zhì)量。在《數(shù)字電子技術(shù)》課程教學(xué)中,對于抽象、難于理解的內(nèi)容,教師可以充分利用PPT課件講解以及圖片、動畫、視頻、音頻演示、EDA仿真軟件的直觀演示等多媒體輔助教學(xué)手段,生動形象地呈現(xiàn)所研究對象的復(fù)雜變化過程,使學(xué)生通過生動形象的直觀觀察,更好地理解所研究對象的內(nèi)在規(guī)律,對重點、難點及疑點問題理解透徹。如講授模擬電子系統(tǒng)以及模擬和數(shù)字集成系統(tǒng)時,通過學(xué)生直觀觀察和教師必要的講解,能有效提高課堂效率和學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣,加強學(xué)生對模數(shù)轉(zhuǎn)換和集成系統(tǒng)有更好的理解?!稊?shù)字電子技術(shù)》課程教學(xué)中引入多媒體輔助教學(xué)手段能在有限的時間內(nèi)增加授課的信息量,使教學(xué)內(nèi)容形式豐富、靈活,有利于解決“學(xué)時短、內(nèi)容多”的矛盾。但教師作為多媒體教學(xué)的實施者,不能過分依賴多媒體,應(yīng)該以學(xué)生為核心,圍繞教學(xué)目標(biāo),充分將多媒體資源及其它資源共同構(gòu)成統(tǒng)一的教學(xué)資源系統(tǒng),注重多媒體教學(xué)與傳統(tǒng)教學(xué)相結(jié)合,揚長避短,避免出現(xiàn)講課速度太快、學(xué)生跟不上或者講課淪為用PPT演示文字和圖表的單調(diào)過程等等。
2巧設(shè)教學(xué)情境和問題,激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣,樹立自主學(xué)習(xí)意識
根據(jù)教學(xué)內(nèi)容的難易、重點,向?qū)W生提出要解決的中心課題,要求他們分析問題情境,探索問題的解決方法。筆者講授《數(shù)字電子技術(shù)》中“二值邏輯與基本邏輯運算”時先介紹安全帶報警系統(tǒng),如圖2所示,然后引到學(xué)生思考“什么是與邏輯”,之后了解與運算之后,發(fā)問“如何用與門實現(xiàn)安全帶報警系統(tǒng)”。通過巧設(shè)問題和情境,激發(fā)學(xué)生那種強烈的探索欲望,使學(xué)生處于一種積極的思維狀態(tài)。對于教材中比較抽象的概念和原理,在教學(xué)中要深入淺出,用形象生動的比喻去幫助學(xué)生進(jìn)行分析理解,提高學(xué)習(xí)興趣,激發(fā)學(xué)習(xí)熱情。學(xué)生沉浸其中,才會學(xué)有所思、學(xué)有所問、學(xué)有所悟、學(xué)有所得,才會有新的發(fā)現(xiàn)。要想讓學(xué)生沉浸于學(xué)習(xí)還得發(fā)揮學(xué)生的主體作用。凡學(xué)生能夠自己探索得出的,決不替代,凡學(xué)生能獨立發(fā)現(xiàn)的,決不暗示,盡可能給學(xué)生多一點思考的時間。為讓學(xué)生深刻理解74HC151七段顯示譯碼器三個輔助端即燈測試輸入、滅燈輸入和鎖存使能輸入端的功能,筆者讓學(xué)生根據(jù)74HC151的功能表,分析輸出有字形時對應(yīng)的三個輔助輸入端信號分別是什么,從而得出結(jié)論:燈測試輸入端用于檢查譯碼器本身及顯示器各段的好壞,滅燈輸入端用于將不必要的零熄滅,鎖存使能輸入端由0跳變到1時,輸入碼被鎖存,輸出只取決于鎖存器的內(nèi)容。
3授課要承前啟后,注重教學(xué)內(nèi)容的銜接
在教學(xué)中關(guān)注知識之間的前后聯(lián)系,了解知識的來龍去脈,可以使我們更好地銜接教學(xué)內(nèi)容之間的關(guān)系,形成一個系統(tǒng)的知識鏈;在這一基礎(chǔ)上的教學(xué)設(shè)計,能促進(jìn)學(xué)生利用遷移、轉(zhuǎn)化的方法來解決問題,能使我們有效合理地進(jìn)行教學(xué)。一方面注意本課程內(nèi)容的前后銜接,另一方面注意本課程與前后相關(guān)課程的銜接。如講全加器時,可以得出全加和S和進(jìn)位數(shù)Co的表達(dá)式,分別如式(1)和式(2)所示。根據(jù)式(1)、(2)和已經(jīng)學(xué)習(xí)的半加器知識。同時,引導(dǎo)學(xué)生將式(1)和式(2)分別變換成如式(3)和式(4)所示的最小項表達(dá)式。進(jìn)而,讓學(xué)生回憶二進(jìn)制譯碼器74HC138重要應(yīng)用之一,即可以實現(xiàn)給定的組合邏輯函數(shù)。最終,在引導(dǎo)下,學(xué)生得出如圖3(b)所示的電路圖,即用已學(xué)的74HC138實現(xiàn)全加器的功能。這樣學(xué)生開闊了思維,加深了對已學(xué)知識的理解。有意點撥前后課程中與本課程相關(guān)的知識點及其應(yīng)用,讓學(xué)生認(rèn)識到電子技術(shù)課程承前啟后的重要作用,激發(fā)學(xué)習(xí)的興趣和熱情,提高學(xué)習(xí)的主動性,樹立學(xué)好電子技術(shù)課程的信心。
4理論聯(lián)系實際,拓展學(xué)生的思維能力
理論教學(xué)學(xué)生一般感覺枯燥、難學(xué)懂。在理論教學(xué)的過程中,若能結(jié)合具體實驗案例,則能給予學(xué)生感性認(rèn)識,提高學(xué)習(xí)興趣,進(jìn)而通過理論學(xué)習(xí)上升到理性認(rèn)識,再到實踐環(huán)節(jié)中,驗證理論,又可促使學(xué)生真正理解理論知識,進(jìn)一步深化理論。對數(shù)字電子技術(shù)的掌握更重要的是能夠通過電路的學(xué)習(xí)學(xué)到一種思維方式,學(xué)會一些分析問題和解決問題的方法。邏輯運算是數(shù)字電子技術(shù)的基礎(chǔ),讓學(xué)生理解基本運算是重點也是難點。為此,筆者在講授或運算時,“入室盜竊檢測和報警系統(tǒng)”為例講解或運算及或門的應(yīng)用。這樣一來,學(xué)生易于理解或運算的本質(zhì)及其應(yīng)用。教學(xué)多結(jié)合實際,激勵學(xué)生不但要具有堅實的理論基礎(chǔ)而且應(yīng)能夠靈活綜合應(yīng)用來分析和解決問題。
5重視作業(yè)環(huán)節(jié)
“數(shù)字電子技術(shù)”課程首先讓學(xué)生了解了數(shù)字電路的基礎(chǔ)知識及邏輯代數(shù),接著重點讓學(xué)生熟悉常用的集成電路及其應(yīng)用。在掌握基礎(chǔ)知識的前提下,在課程的教學(xué)過程中采用項目教學(xué)法,引導(dǎo)并啟發(fā)學(xué)生采用模塊化的設(shè)計思路對綜合性的數(shù)字系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計。項目的選擇應(yīng)遵循的原則:(1)難度適中;(2)與現(xiàn)實生活緊密結(jié)合;(3)能夠激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣;(4)與專業(yè)相關(guān),對專業(yè)知識有更深入的理解。
二、項目教學(xué)法的實施步驟
1.創(chuàng)造情境,激發(fā)學(xué)生興趣。
在教學(xué)中創(chuàng)建良好的教學(xué)環(huán)境,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。例如在課程的“組合邏輯電路設(shè)計”教學(xué)中,詢問學(xué)生有沒有獻(xiàn)過血。通過此問題可以激發(fā)學(xué)生的好奇心,探究獻(xiàn)血和所學(xué)知識的相關(guān)性;接著詢問血型匹配知識。通過此問題調(diào)動大家探討的積極性;最后提出能否利用所學(xué)知識設(shè)計一個血型匹配判斷電路。通過前期的情境培養(yǎng),使學(xué)生對“組合邏輯電路設(shè)計”知識產(chǎn)生濃厚的興趣。
2.圍繞主題,逐步深入。
學(xué)習(xí)了典型的時序集成電路后,為了進(jìn)一步加深學(xué)生對集成電路的理解和應(yīng)用,繼而引導(dǎo)學(xué)生作進(jìn)一步討論:能否用現(xiàn)有知識設(shè)計數(shù)字電子鐘?數(shù)字電子鐘的設(shè)計包含哪些模塊?學(xué)生對數(shù)字電子鐘比較熟悉,能夠確定數(shù)字電子鐘需要實現(xiàn)哪些功能。學(xué)生通過研究和討論,設(shè)計出數(shù)字電子鐘的總體結(jié)構(gòu)圖。數(shù)字電子鐘的模塊包括:秒脈沖信號產(chǎn)生、計數(shù)、譯碼、校時和顯示等基本模塊,利用Multisim仿真軟件實現(xiàn)各電路模塊的獨立調(diào)試和仿真,再進(jìn)行系統(tǒng)的級聯(lián)調(diào)試。在此過程中,教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生思考數(shù)字電子鐘的關(guān)鍵問題:秒脈沖信號如何產(chǎn)生?時計數(shù)電路,即二十四進(jìn)制計數(shù)電路如何設(shè)計與實現(xiàn)?分、秒計數(shù)電路,即六十進(jìn)制計數(shù)電路如何設(shè)計與實現(xiàn)?時(分、秒)譯碼電路如何設(shè)計與實現(xiàn)?時(分、秒)顯示電路如何設(shè)計與實現(xiàn)?怎樣實現(xiàn)對時、分的校準(zhǔn)。
3.模塊化設(shè)計,團隊合作。
基本設(shè)計思路確定以后,進(jìn)入項目的實施階段。在對學(xué)生進(jìn)行分組時,應(yīng)從多個方面考慮團隊成員的組合,如知識結(jié)構(gòu)、特長、性格等。確定了小組成員后,明確每位同學(xué)職責(zé)。項目負(fù)責(zé)人將項目任務(wù)模塊化,負(fù)責(zé)項目的整體組織和協(xié)調(diào),確保項目有條不紊地開展;成員兩人一組完成子模塊的設(shè)計與調(diào)試;最后以小組為單位,梳理項目,由項目負(fù)責(zé)人組織編寫和完善所有項目文檔和報告。在項目的設(shè)計過程中,學(xué)生參考他人的設(shè)計及實現(xiàn)方法時,主要是學(xué)習(xí)他人的設(shè)計方法,如編碼、接口和電路的工作原理,而不是原封不動地使用他人的電路。在項目的方案論證過程中,鼓勵學(xué)生開展討論。學(xué)生可以通過提方案、相互補充和正反對比等多種探討思路,對所擬定的方案進(jìn)行仿真或試驗驗證。教師在這一環(huán)節(jié)中力求全面把握學(xué)生動向,主動獲取學(xué)生設(shè)計過程中的認(rèn)知錯誤,加以指導(dǎo)。最后學(xué)生可以得出電子鐘每一子模塊的設(shè)計內(nèi)容。數(shù)字電子鐘的第一部分是時間基準(zhǔn),即時鐘。學(xué)生通過查閱資料發(fā)現(xiàn),為了獲得可能的最高精度,時鐘電路選擇比較常見的32.768kHz的晶振,而32768是2的15次方,所以對這種晶振進(jìn)行15次分頻的話,就可以得到準(zhǔn)確穩(wěn)定的1Hz的標(biāo)準(zhǔn)時鐘信號。數(shù)字電子鐘的第二部分是秒計數(shù)器。秒計數(shù)器的工作原理為:給其裝載一個初始值并執(zhí)行減計數(shù)至零。當(dāng)計數(shù)到達(dá)零時,產(chǎn)生一個時鐘脈沖并將其傳遞給分計數(shù)器。在這里,裝載的初始值根據(jù)需要設(shè)定的時間和時鐘基準(zhǔn)信號來計算,若時鐘基準(zhǔn)信號為1Hz,則60s的設(shè)定時間所需的初始值為60,若時鐘基準(zhǔn)信號為2Hz,則60s的設(shè)定時間所需的初始值為120。也就是說,裝載的初始值等于需要設(shè)定的時間乘以時鐘基準(zhǔn)信號。數(shù)字電子鐘的第三部分是分計數(shù)器,它實現(xiàn)分的計數(shù)和顯示,且進(jìn)行小時比較。每當(dāng)秒計數(shù)器減至零時,分計數(shù)器加1。電路需包含一個比較電路的8位計數(shù)器,以實現(xiàn)分的復(fù)位并使小時計數(shù)器加1。通過仿真,學(xué)生發(fā)現(xiàn),為了保證LED顯示的正確性,當(dāng)復(fù)位為零時,設(shè)置顯示值為59。數(shù)字電子鐘的第四部分是時計數(shù)器,當(dāng)分計數(shù)器計數(shù)到60時,小時計數(shù)器加1。在計數(shù)器的設(shè)計過程中,學(xué)生最容易忽略計數(shù)器的工作特性,在仿真時就會出現(xiàn)問題。例如,在電子鐘設(shè)計中計數(shù)器選用74LS193時,就要考慮其工作特性,在分計數(shù)器的值小于而不是等于60的那一個時刻加1。這樣做可以避免使用額外的邏輯運算,來使比較器的輸出轉(zhuǎn)化為小時計數(shù)器的輸入時鐘脈沖。小時計數(shù)器電路中也應(yīng)該包含一個比較器,用以檢測當(dāng)前值是否為12(電子鐘小時顯示為12進(jìn)制),如果是,立即將小時計數(shù)器復(fù)位。
4.總結(jié)問題,共同研討。
在項目教學(xué)實施的過程中,教師在做到整體掌握、全程引導(dǎo)的同時,還要尊重學(xué)生的設(shè)計,協(xié)助學(xué)生解決遇到的難題。如學(xué)生在校時電路的設(shè)計中遇到了如下問題:校時電路的開關(guān)在接通和斷開時均存在抖動問題,使電路無法正常工作。這時學(xué)生在教師的鼓勵、引導(dǎo)下查閱資料,了解到常用的消除抖動的方法:軟實現(xiàn)(編程實現(xiàn))、硬件實現(xiàn)。軟實現(xiàn)即處理器查詢或者監(jiān)視開關(guān)的狀態(tài),當(dāng)開關(guān)在規(guī)定時間內(nèi)沒有改變狀態(tài)時,即認(rèn)為開關(guān)已經(jīng)不再抖動。常用的硬件去抖動的方法有:(1)使用施密特觸發(fā)器電路;(2)使用CMOS555定時器;(3)基本RS鎖存器電路。利用施密特觸發(fā)器電路消除抖動時,應(yīng)確保施密特觸發(fā)器的門限電壓盡可能小,以保證能被電容上的電壓觸發(fā);當(dāng)開關(guān)存在很多抖動時,最好的方法是采用CMOS555定時器構(gòu)建單穩(wěn)態(tài)電路來消除抖動。當(dāng)開關(guān)按下時,555定時器可以輸出一個穩(wěn)定的脈沖信號,代替開關(guān)來觸發(fā)實際;利用基本RS鎖存器電路,將鎖存器的S端接開關(guān)輸入,R端接應(yīng)用電路,將開關(guān)的狀態(tài)鎖存,當(dāng)操作完成后取消鎖存。學(xué)生可以分組,應(yīng)用不同的方法消除抖動,比較去抖動的效果,確定最佳方案。學(xué)生通過查閱資料,不僅解決了設(shè)計中遇到的問題,同時也發(fā)散了思維,擴展了知識面。
5.時序仿真,實現(xiàn)目標(biāo)。
學(xué)生通過原理圖設(shè)計,得到了秒脈沖信號、二十四進(jìn)制計數(shù)器、六十進(jìn)制計數(shù)器,通過仿真可以得到其時序圖,引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)利用集成計數(shù)器芯片實現(xiàn)其他進(jìn)制計數(shù)器的方法,最后通過級聯(lián)實現(xiàn)數(shù)字鐘的設(shè)計和仿真。每個小組實現(xiàn)項目設(shè)計后,教師應(yīng)對學(xué)生作品進(jìn)行評價,項目組負(fù)責(zé)人應(yīng)向全班匯報并展示本組設(shè)計的作品,列舉在項目實施過程中遇到的問題及解決方案。
6.拓展項目,鼓勵創(chuàng)新。
在學(xué)生實現(xiàn)了項目任務(wù)時,教師可以引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行項目的拓展,增強學(xué)生的靈活應(yīng)用能力和創(chuàng)新能力。鼓勵學(xué)生進(jìn)行討論,如現(xiàn)在市場上的電子鐘定時有何特點,學(xué)生自身對定時功能有何要求等。學(xué)生可以通過提方案、互相補充、多方面對比等探討過程,實現(xiàn)電子鐘個性化定時的設(shè)計。在這一過程中,學(xué)生不僅學(xué)會思維探索,而且提高了對知識的理解記憶,為課程學(xué)習(xí)打下了堅實基礎(chǔ)。不要局限于一套設(shè)計方案。在系統(tǒng)設(shè)計前,將學(xué)生分組,要求每組同學(xué)采用不同的方法達(dá)到設(shè)計目的。例如用數(shù)字電路設(shè)計一個閃爍式LED時序電路,在設(shè)計時序發(fā)生器時可以采用以下幾種方法:(1)555定時器;(2)慢時鐘;(3)快時鐘,通過計數(shù)器來分頻。
三、結(jié)語
我國于2005年開始進(jìn)行CDIO模式的高校工程教育改革,改革目標(biāo)是通過注重培養(yǎng)學(xué)生系統(tǒng)工程技術(shù)能力,尤其是項目的構(gòu)思、設(shè)計、開發(fā)和實施能力以及較強的自學(xué)能力、組織溝通能力和協(xié)調(diào)能力,吸收世界先進(jìn)的工程教育理念,建立符合國際工程教育共識的課程體系。目前,CDIO教育理念已應(yīng)用于人才教育模式和課程體系建設(shè)等方面的教育或教學(xué)改革,而這些改革都是以使學(xué)生具有較強的設(shè)計和建造的能力、創(chuàng)新能力、較強的團隊精神和領(lǐng)導(dǎo)能力為目標(biāo)?!皵?shù)字電子技術(shù)”是電類專業(yè)一門核心主干基礎(chǔ)課程,其教學(xué)內(nèi)容抽象、理論性強、實踐要求高。而本課程的教學(xué)效果不甚理想,體現(xiàn)在以下方面:學(xué)生普遍感覺比較枯燥,學(xué)習(xí)興趣很難持久;學(xué)生了解邏輯門電路的功能和原理,卻不清楚在現(xiàn)實生活中如何應(yīng)用;學(xué)完課程后只會設(shè)計幾個功能簡單的數(shù)字邏輯電路,缺乏實際運用能力,無法完成一個完整實際電路的分析和設(shè)計。為了擺脫目前教與學(xué)的困境,本文借鑒CDIO教育理念,重構(gòu)“數(shù)字電子技術(shù)”課程的教學(xué)模式。
二、基于CDIO教育理念的“數(shù)字電子技術(shù)”課程教學(xué)模式重構(gòu)
1.課堂授課策略的重構(gòu)
目前,在多數(shù)高校中“數(shù)字電子技術(shù)”課程普遍采用的是“教師講授+多媒體教學(xué)”的傳統(tǒng)教學(xué)形式,主要以教師講解為主,以幫助學(xué)生熟練掌握基礎(chǔ)知識為指導(dǎo)思想,一般是先利用幻燈片向?qū)W生介紹本章節(jié)涉及的邏輯單元的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、工作原理和邏輯功能等,然后通過例題給學(xué)生講解組合邏輯電路或時序邏輯電路的工作原理及其實現(xiàn)過程。在整個課堂教學(xué)過程中,學(xué)生更多的是充當(dāng)“聽眾”的角色,跟著教師的思路去理解、記憶相關(guān)的知識點,學(xué)生的“學(xué)”完全圍繞教師的“教”來進(jìn)行,這種傳統(tǒng)的教師主動“教”的模式,只能帶來學(xué)生被動“學(xué)”的困境。不可否認(rèn),這種教學(xué)方法對學(xué)生快速掌握課程知識點具有顯著的效果,但是,也會導(dǎo)致學(xué)生在未來工作中面對實際的工程項目束手無策的尷尬局面。根據(jù)CDIO“做中學(xué),學(xué)中做”的理念,教師要改變原有的教學(xué)方法,采取能培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力和創(chuàng)新能力的基于問題的教學(xué)方法(Prob-lembasedLearning,PBL)。PBL教學(xué)方式是先由教師在課前提出根據(jù)教學(xué)目標(biāo)精心設(shè)計的具有啟發(fā)性的問題,再由學(xué)生通過查閱相關(guān)資料學(xué)習(xí)解決問題的“教與學(xué)”緊密結(jié)合的過程。在這個教學(xué)過程中,作為課堂教學(xué)主體之一的教師是學(xué)習(xí)方法的引導(dǎo)者、基礎(chǔ)知識的講授者、創(chuàng)新教學(xué)模式的整體設(shè)計者、學(xué)習(xí)過程的監(jiān)控者、學(xué)習(xí)質(zhì)量的評價者和師生互動之間的協(xié)助者;而作為教學(xué)過程中心的學(xué)生,需要自己解決學(xué)習(xí)問題,承擔(dān)自主學(xué)習(xí)的責(zé)任,成為學(xué)習(xí)過程的真正主體?!皵?shù)字電路技術(shù)”課程中組合邏輯電路這部分教學(xué)內(nèi)容,教師可以立足于生活引出“數(shù)字顯示搶答器”的設(shè)計問題,由學(xué)生分組討論并各抒己見,讓學(xué)生的自得到尊重,讓學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣得以激發(fā),在學(xué)生完成設(shè)計后,教師在現(xiàn)場用電子電氣設(shè)計自動化(ElectronicDesignAutomation,EDA)軟件Multisim搭接電路并仿真實效,對學(xué)生的設(shè)計做出評價,EDA軟件具體可參考文獻(xiàn)。這樣的教學(xué)模式,不僅能讓學(xué)生在解決問題的過程中掌握相關(guān)的知識技術(shù)和學(xué)習(xí)策略,也有利于學(xué)生更好地適應(yīng)未來職場上創(chuàng)新性的開發(fā)工作,而于教師本身而言,也是一個教學(xué)相長的過程,對教學(xué)水平的提高和職業(yè)技能的開拓都大有裨益。
2.教學(xué)內(nèi)容的重構(gòu)
“數(shù)字電子技術(shù)”原有課程教學(xué)內(nèi)容以數(shù)字邏輯電路的基礎(chǔ)知識和原理為主線,教學(xué)目標(biāo)主要是讓學(xué)生了解或驗證相關(guān)的知識點。在現(xiàn)有教學(xué)內(nèi)容和目標(biāo)的框架下,學(xué)生雖然能夠掌握單一的知識點及其應(yīng)用技巧,但不清楚如何在整個項目中合理地使用各類技術(shù),形成“只見樹木,不見森林”的認(rèn)知習(xí)慣,造成學(xué)生知識結(jié)構(gòu)的單一性和淺薄性。筆者在教學(xué)過程中,經(jīng)常遇到學(xué)生反映教學(xué)內(nèi)容枯燥難懂,在未來工作中又沒有實際意義,由此形成了教學(xué)主客體的雙重尷尬局面。在CDIO特色的教學(xué)內(nèi)容體系下,通過項目設(shè)計將整個課程體系有機、系統(tǒng)地融合起來,所有的教學(xué)內(nèi)容都圍繞該項目展開;符合CDIO模式思想的“數(shù)字電子技術(shù)”教學(xué)內(nèi)容,需要教師能從較高層次把握這些內(nèi)容各自的地位和作用,幫助學(xué)生理清課程中各種內(nèi)容之間的關(guān)系,從而凸顯設(shè)計和應(yīng)用,改變過去重視原理、忽視設(shè)計、忽視應(yīng)用的狀況。“數(shù)字電子技術(shù)”課程教學(xué)內(nèi)容以原理、設(shè)計和應(yīng)用為主線,將課程教學(xué)內(nèi)容劃分成與之對應(yīng)的三個部分:(1)數(shù)字電子技術(shù)原理部分,涉及邏輯門電路和觸發(fā)器等;(2)數(shù)字邏輯電子電路設(shè)計部分,涉及組合邏輯電路和有記憶功能的時序邏輯電路等;(3)數(shù)字電子技術(shù)應(yīng)用部分,涉及硬件描述語言、EDA電子仿真實驗和硬件電路調(diào)試實驗等。筆者擬建立基于CDIO特色的“數(shù)字電子技術(shù)”教學(xué)內(nèi)容體系,如圖1所示,虛線框的內(nèi)容代表教學(xué)內(nèi)容,實線框的內(nèi)容代表教學(xué)內(nèi)容相應(yīng)教學(xué)的作用。
3.教學(xué)評價模式的重構(gòu)
在傳統(tǒng)教學(xué)評價模式中,理論考試和實踐考試分離,課程考核基本采用單一筆試的考評方式,像大部分課程仍采用“期末成績(70%)+平時成績(30%,包括出勤和作業(yè)兩個部分)”的評價模式,該模式簡單公正,但注重的是理論知識的考核。這種考核方式僅僅反映出學(xué)生對理論知識的掌握程度,很難體現(xiàn)學(xué)生的實踐能力和工作態(tài)度;此外,這種只關(guān)注結(jié)果的考核評價具有較濃的功利色彩,學(xué)生也僅僅為考試而學(xué)習(xí),沒有主動參與學(xué)習(xí)過程的熱情,根本體會不到學(xué)習(xí)的樂趣,更談不到創(chuàng)新能力的提高。CDIO創(chuàng)新教學(xué)模式的愿景是要為工科學(xué)生提供一種強調(diào)工程基礎(chǔ)、建立在實際工程上產(chǎn)品的C—D—I—O過程的環(huán)境基礎(chǔ)上的工程教育;而基于CDIO的教育理念構(gòu)建的課程考核評價方式,應(yīng)將培養(yǎng)符合產(chǎn)業(yè)界的工程師需要具備的各種能力和素質(zhì)變?yōu)閷W(xué)生考核的主要目標(biāo)。因此,我們擬建立以教師、實驗師和學(xué)生三方為主體,結(jié)合學(xué)習(xí)過程、項目結(jié)果和考試三方面的綜合評價模式,在這種評價模式下課程的成績評定,采用“結(jié)果性”考核與關(guān)注學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中體現(xiàn)出的態(tài)度、素養(yǎng)、人際團隊能力和工程系統(tǒng)能力等“過程性”考核相結(jié)合的模式來決定。減少“結(jié)果性”期末理論考核在總評中所占比例,設(shè)定比例為35%,重點考查學(xué)生的知識和技術(shù)。加強“過程性”考核的力度,提高平時考核所占比例,學(xué)習(xí)過程和項目結(jié)果占的比例為65%,重點考查學(xué)生的能力和態(tài)度。學(xué)習(xí)過程考核主要由課堂表現(xiàn)16分和協(xié)作成績14分組成,教師評課堂表現(xiàn),學(xué)生互評協(xié)作成績;項目結(jié)果考核中項目質(zhì)量和創(chuàng)新占20分,項目答辯占10分,這兩部分成績是教師和實驗師針對項目團隊打出的,互評成績5分是根據(jù)項目組內(nèi)根據(jù)對項目的貢獻(xiàn)程度由學(xué)生互評得出,既能使成績總體上取決于團隊成績,使學(xué)生重視團隊協(xié)作,又能衡量在一個項目組內(nèi)各學(xué)生對項目貢獻(xiàn)的大小。然而,項目設(shè)計的結(jié)果往往不是唯一答案,因此,要重點關(guān)注有特點、亮點的設(shè)計方案,并給予大力鼓勵與表揚??傊?,“結(jié)果性”和“過程性”課程的考核評價不僅注重知識和技術(shù)的評價,而且要注重能力和態(tài)度的評價。
三、結(jié)語
關(guān)鍵詞:“1+X”模塊化課程結(jié)構(gòu);系統(tǒng)化教學(xué)設(shè)計
《電工電子技術(shù)》是高職院校非電專業(yè)的一門專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)課程,是一門實踐性、應(yīng)用性較強的課程。通過對本課程的學(xué)習(xí),學(xué)生能夠獲得有關(guān)電工電子技術(shù)的基本概念、基本理論和基本技能,為后續(xù)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)及未來從事的相關(guān)工程技術(shù)工作打下堅實的基礎(chǔ)。《電工電子技術(shù)》課程包含“電工技術(shù)”和“電子技術(shù)”兩部分內(nèi)容,涵蓋了電路分析、電機及電氣控制、模擬電子技術(shù)、數(shù)字電子技術(shù)等多方面內(nèi)容。《電工電子技術(shù)》課程作為工科專業(yè)的專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)課程,在我學(xué)校主要服務(wù)于制造大類專業(yè),如數(shù)控設(shè)備使用與維修及機電一體化、汽車檢測與維修等專業(yè),由于各非電類的專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)不同,人才培養(yǎng)方案中對《電工電子技術(shù)》課程的內(nèi)容廣度和深度的要求都有所不同,要求《電工電子技術(shù)》課程既要體現(xiàn)出專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)課程的“基礎(chǔ)平臺性”特征,還要體現(xiàn)出非電各專業(yè)的“專業(yè)性”特征,《電工電子技術(shù)》課程不能再以一個同樣的課程標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)對非電各專業(yè)的專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo),必須體現(xiàn)為專業(yè)服務(wù)?!峨姽る娮蛹夹g(shù)》課程教學(xué)要以學(xué)生為本。堅持工學(xué)結(jié)合,強化教學(xué)、學(xué)習(xí)相融合的教育教學(xué)活動。推行項目教學(xué)、工作過程導(dǎo)向教學(xué)等教學(xué)模式。要求課程的《電工電子技術(shù)》課程的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、教學(xué)手段等不斷進(jìn)行改革與優(yōu)化,努力提高教育教學(xué)效果。如何更好的開發(fā)與實施《電工電子技術(shù)》這類專業(yè)基礎(chǔ)課的教學(xué)工作,如何系統(tǒng)地把基礎(chǔ)課的知識講解給學(xué)生,讓學(xué)生對電工電子專業(yè)有個全面的認(rèn)識和統(tǒng)一的學(xué)習(xí),完成《電工電子技術(shù)》“基礎(chǔ)平臺性”要求,為學(xué)生將來的可持續(xù)學(xué)習(xí)能力打下堅實基礎(chǔ),如何提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,將電工基礎(chǔ)理論與非電各專業(yè)緊密結(jié)合,讓枯燥的理論在實際應(yīng)用中獲得生機,變“要我學(xué)”為“我要學(xué)”,培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力,這些都是電工基礎(chǔ)課教師密切關(guān)注和積極思考的問題。
一、存在的主要問題
從課程本身的發(fā)展來看,隨著科技的進(jìn)步,電工和電子技術(shù)的信息量日漸增加,如脈沖功率技術(shù)、新型電源技術(shù)等,另一方面,以就業(yè)為導(dǎo)向的專業(yè)人才培養(yǎng)方案的不斷調(diào)整與修訂,《電工電子技術(shù)》的學(xué)時數(shù)進(jìn)一步減少,傳統(tǒng)《電工電子技術(shù)》課程的教學(xué)內(nèi)容不能適應(yīng)非電各專業(yè)的教學(xué)目標(biāo)。從學(xué)生方面來看,《電工電子技術(shù)》不是非電類學(xué)生的專業(yè)課,部分學(xué)生認(rèn)為所學(xué)的專業(yè)與電工電子無關(guān),以后工作生活也不會涉及電工電子方面的知識,因此這些學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性和積極性都不高,再加上傳統(tǒng)《電工電子技術(shù)》的理論知識多且比較難,大部分高職學(xué)生的物理、數(shù)學(xué)等文化基礎(chǔ)知識相對薄弱,對學(xué)好這門課程即缺少興趣又缺乏信心,這些思想直接影響了教學(xué)效果。從教師方面來看,高職的很多教師缺乏企業(yè)經(jīng)驗,從本科院校畢業(yè)后直接從事教學(xué),將本科院校里學(xué)習(xí)本課程的教學(xué)模式照搬到高職院校的課堂里。在理論教學(xué)中,采用單一的講授法,以“一言堂”教師為主體的方式進(jìn)行枯燥的理論推導(dǎo),這樣就使得電學(xué)基礎(chǔ)差的學(xué)生聽不懂,逐漸形成厭學(xué)、怕學(xué)的心理。在不多的實驗教學(xué)中,學(xué)生只是機械地按照實驗步驟與要求進(jìn)行驗證性實驗操作,缺乏自己動心動手動腦設(shè)計實驗的環(huán)節(jié),這樣的學(xué)習(xí)過程,使理論知識與實踐操作相脫離,達(dá)不到相輔相成、互相促進(jìn)的教學(xué)效果。
二、“面向?qū)W生、服務(wù)專業(yè)”,建構(gòu)《電工電子技術(shù)》模塊化課程教學(xué)內(nèi)容
《電工電子技術(shù)》是我院工程實訓(xùn)中心電工電子基礎(chǔ)教研室,面向全院的工科非電各專業(yè)授課的一門專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)課,服務(wù)的專業(yè)面較廣,如數(shù)控設(shè)備使用與維修、機電一體化、汽車檢測與維修、計算機應(yīng)用等,由于各個專業(yè)對該課程的要求不完全相同,如果采用一個標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行授課,會導(dǎo)致《電工電子技術(shù)》課程不能有效支撐后續(xù)課程的學(xué)習(xí),極大地影響人才培養(yǎng)質(zhì)量。為此,工程實訓(xùn)中心電工電子基礎(chǔ)教研室老師和各系部專業(yè)教師、行業(yè)企業(yè)專家經(jīng)過三年多的對接調(diào)研,深入了解不同專業(yè)的人才培養(yǎng)目標(biāo)和對本課程內(nèi)容的要求,形成了電工電子課程模塊化的體系結(jié)構(gòu),并開發(fā)了系列教學(xué)載體,以期表征相關(guān)專業(yè)的特征。《電工電子技術(shù)》課程模塊化是源自于學(xué)科體系的《電工電子技術(shù)》知識與技能內(nèi)容,即對電路基礎(chǔ)、電機及電氣控制、電子技術(shù)三部分內(nèi)容進(jìn)行教學(xué)加工,同時結(jié)合國家職業(yè)資格標(biāo)準(zhǔn)“中級維修電工”技能鑒定要求,以工作過程中的能力要求對接學(xué)習(xí)過程中的能力培養(yǎng),序化知識結(jié)構(gòu)。電路基礎(chǔ)、電機及電氣控制、電子技術(shù)三個模塊下分子模塊,共有14個子模塊,即安全用電,直流電路的安裝、測試與分析,正弦交流電路的安裝、測試與分析,三相交流電路的安裝、測試與分析等模塊,各個模塊既相互獨立又相互聯(lián)系,其中4個為必選子模塊、10個為選修模塊。通過各專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)對這些模塊進(jìn)行選擇,從而實現(xiàn)專業(yè)《電工電子技術(shù)》的教學(xué)內(nèi)容廣度的選擇,體現(xiàn)“必需、夠用”原則;通過對模塊中的教學(xué)載體的選擇完成對教學(xué)內(nèi)容深度的選擇,體現(xiàn)“實用”原則,凸顯其“專業(yè)性”特點,激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣?;A(chǔ)模塊和差異化模塊見圖1?!峨姽る娮蛹夹g(shù)》課程的模塊化教學(xué)可以實現(xiàn)對不同專業(yè)的學(xué)生進(jìn)行有針對性的區(qū)別教育,見圖1。如計算機應(yīng)用專業(yè)的學(xué)生對“電”知識的要求以實用為主,趨向于科普化,沒有國家職業(yè)資格標(biāo)準(zhǔn)“中級維修電工”的職業(yè)資格考證的要求,因而選擇了電路基礎(chǔ)部分的四大基礎(chǔ)模塊,以及“常用電子器件的測試與辨別”、“基本放大電路”、“直流穩(wěn)壓電源的分析與設(shè)計”、“基于觸發(fā)器構(gòu)成的計數(shù)器分析與設(shè)計”4個選修模塊。體現(xiàn)了“1+X”,即“基礎(chǔ)平臺性+差異性”。授課教師在課程的講授過程中,以趣味的、日常接觸到的計算機用電實例為教學(xué)載體,更多地偏重于知識性和應(yīng)用性,刻意淡化電工理論的數(shù)學(xué)推導(dǎo)和計算過程。如此一般,能夠降低學(xué)生的學(xué)習(xí)難度,通過趣味性、實用性引導(dǎo)學(xué)生掌握電的相關(guān)技術(shù)及其應(yīng)用?!峨姽る娮蛹夹g(shù)》課程內(nèi)容結(jié)構(gòu)的“1+X”化,有助于實現(xiàn)《電工電子技術(shù)》課程開發(fā)的開放性,從而不斷開發(fā)帶有各非電專業(yè)特色的教學(xué)載體,使《電工電子技術(shù)》具有基礎(chǔ)與應(yīng)用的雙重性。如汽車檢測與維修專業(yè)的學(xué)生在學(xué)習(xí)“變壓器使用與維護(hù)”時,除了學(xué)習(xí)常用的變壓器外,還會以汽車上使用的變壓器“點火線圈”為教學(xué)載體進(jìn)行教學(xué),力圖將電工電子技術(shù)基本知識與技能直接應(yīng)用到汽車維修實踐中。“面向?qū)W生、服務(wù)專業(yè)”,建構(gòu)《電工電子技術(shù)》模塊化課程教學(xué)內(nèi)容的核心是為了改變傳統(tǒng)的學(xué)科式的《電工電子技術(shù)》教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)模式,開發(fā)出符合高職院校學(xué)生思維特點“先動手、再思辨”的特點,以能夠?qū)嶋H操作的教學(xué)載體為課堂導(dǎo)入,通過完成任務(wù)來引導(dǎo)學(xué)生在實做中發(fā)現(xiàn)問題、解決問題?!峨姽る娮蛹夹g(shù)》模塊化設(shè)計的出發(fā)點是以職業(yè)需求為基礎(chǔ),以提高技能為目標(biāo),以能力的培養(yǎng)為劃分模塊的依據(jù),將理論知識進(jìn)行巧妙加工在教學(xué)載體中,從而實現(xiàn)理論與實際操作技能的有機結(jié)合,整個教學(xué)過程貫穿工程素質(zhì)的養(yǎng)成,體現(xiàn)職業(yè)技術(shù)教育的特色。
三、“任務(wù)驅(qū)動、項目引領(lǐng)”,系統(tǒng)化教學(xué)設(shè)計
《電工電子技術(shù)》模塊化課程教學(xué)內(nèi)容是整合相關(guān)的理論知識、實踐經(jīng)驗、操作技能以及活動方式、方法、方案的理實一體化的教與學(xué),以實現(xiàn)學(xué)生理論知識的掌握與應(yīng)用、操作技能的領(lǐng)悟與習(xí)得,工程素養(yǎng)的學(xué)習(xí)與內(nèi)化。因此課程是”任務(wù)驅(qū)動、理實一體”的系統(tǒng)化教學(xué)設(shè)計,按照職業(yè)能力培養(yǎng)、工程素養(yǎng)養(yǎng)成和學(xué)生個性要求構(gòu)建“學(xué)習(xí)與工作任務(wù)相結(jié)合”的教學(xué)范式,有針對性地采取任務(wù)驅(qū)動、項目導(dǎo)向、課論與實踐一體化等行動導(dǎo)向的教學(xué)形式。傳統(tǒng)的《電工電子技術(shù)》課程的實驗教學(xué)主要包含驗證性實驗,驗證性實驗指的是為了配合本課程的理論教學(xué)而設(shè)置的實驗,目的是使學(xué)生熟悉常用儀器儀表的使用方式,掌握正確的實驗方法,如驗證經(jīng)典的疊加原理、戴維南定理等。這樣的驗證性實驗一般需要到實驗室完成,由于硬件資源的限制,驗證性實驗的課時量不可能開設(shè)太多。這就與實現(xiàn)理實一體化的教與學(xué)形成沖突,這也是《電工電子技術(shù)》課程改革的瓶頸之一。為有效突破這一瓶頸,以任務(wù)驅(qū)動,項目引領(lǐng)為主體結(jié)構(gòu),完成任務(wù),整合相應(yīng)的知識、技能,實現(xiàn)理論與實踐的統(tǒng)一,電路基礎(chǔ)部分大模塊的課程教學(xué)設(shè)計如圖2所示。圖2電路基礎(chǔ)部分大模塊的課程教學(xué)設(shè)計建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論認(rèn)為,學(xué)習(xí)是在舊知識的基礎(chǔ)上構(gòu)建新知識的過程,強調(diào)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性、情境性,主張以學(xué)生原有的經(jīng)驗為主構(gòu)建知識?!峨姽る娮蛹夹g(shù)》課程以關(guān)注學(xué)生已有的經(jīng)驗為起點,通過教學(xué)載體,通過完成任務(wù),把學(xué)生已有的知識、經(jīng)驗與新知識進(jìn)行有效銜接,學(xué)生不僅提高學(xué)習(xí)興趣,縮短電工理論知識與現(xiàn)實生活之間的距離,極大地調(diào)動學(xué)生積極性、自覺性與主動性。以“電的認(rèn)知與安全用電”模塊的教學(xué)為例,這是本課程的第一個學(xué)習(xí)模塊,學(xué)生在高中物理中學(xué)習(xí)過歐姆定律,能夠繪制簡單的電路,這是學(xué)生已有知識,作為本次學(xué)習(xí)的邏輯起點;本模塊的目標(biāo)是掌握安全用電常識,具有安全用電意識。根據(jù)起點與目標(biāo),我們引入教學(xué)載體“試電筆”,設(shè)計學(xué)生行動任務(wù):(1)用試電筆測出教室內(nèi)的插座上是否有電?判斷零線、火線?(2)繪制出用試電筆測量教室內(nèi)的插座上是否有電的電路圖。(3)用歐姆定律計算此回路中的電流。學(xué)生通過完成上述任務(wù),掌握人體電阻,試電筆氖管電路結(jié)構(gòu),電流對人體的危害、安全電流等安全用電常識。把握學(xué)生學(xué)習(xí)的邏輯起點,找準(zhǔn)新舊知識的連接點,把握好新知識的生長點,才能幫助學(xué)生實現(xiàn)知識遷移。再以學(xué)習(xí)模塊七:“基本控制線路的裝接”為例,學(xué)生已有的知識與經(jīng)驗是已經(jīng)掌握了低壓電器各元器件的元件識別、電氣圖形符號認(rèn)知、簡單電氣控制原理圖識讀與繪制知識與技能,是本次學(xué)習(xí)的邏輯起點;本模塊的目標(biāo)是完成具有電動機正反轉(zhuǎn)控制功能的線路設(shè)計與裝接。根據(jù)完成任務(wù)的要求和環(huán)境等條件,選取適合的各種行動導(dǎo)向教學(xué)法,例如項目教學(xué)法、案例教學(xué)法、任務(wù)設(shè)計法、小組工作法等,教學(xué)資源為任務(wù)單、工作單、評價單、技術(shù)資料手冊、技術(shù)網(wǎng)站的網(wǎng)址等。圖3驗電筆的使用及其電路圖根據(jù)起點與目標(biāo),我們引入教學(xué)載體“正反轉(zhuǎn)控制線路原理圖、正反轉(zhuǎn)控制線路實物等”,設(shè)計學(xué)生行動任務(wù):(1)識讀電動機正反轉(zhuǎn)控制線路原理圖邏輯起點,溫故知新(2)資訊并設(shè)計電動機正反轉(zhuǎn)控制線路資訊(3)確定正反轉(zhuǎn)控制線路設(shè)計方案與實施方案計劃與決策(4)實施作業(yè),完成檢查并評價實施、檢查與評價(5)總結(jié)學(xué)習(xí)單元,明確課后任務(wù)知識歸納與內(nèi)化在上述任務(wù)的設(shè)計中,體現(xiàn)了完成任務(wù)的6個行動基本步驟,即“資訊、計劃、決策、實施、檢查、評價。”同時根據(jù)學(xué)生的邏輯起點,找到聯(lián)系新舊知識的連接點,即通過分析電動機正反轉(zhuǎn)控制線路原理圖,經(jīng)過資訊,設(shè)計電動機正反轉(zhuǎn)控制線路的實物裝接圖,包括元器件的選擇,元器件的布局布線等;教師幫助學(xué)生選擇設(shè)計方案,確定實施方案;教師在學(xué)生的實施環(huán)節(jié)中,觀察學(xué)生的實施情況,并及時做出示范及引導(dǎo);針對學(xué)生的作品,進(jìn)行多種形式的評價,包括學(xué)生自評,小組互評,老師評價等;最后,教師總結(jié)本學(xué)習(xí)單元,布置課后作業(yè),讓學(xué)生反思行動的知識并進(jìn)行知識的歸納、總結(jié)與內(nèi)化,構(gòu)建形成新的知識。圖4“電動機正反轉(zhuǎn)控制線路”的教學(xué)任務(wù)設(shè)計“載體導(dǎo)入、激發(fā)興趣;操作體驗、溫故知新;建構(gòu)新知,拓展延伸”是檢驗學(xué)生靈活應(yīng)用本課程的理論解決現(xiàn)實問題的能力,是理論與實踐相融合的關(guān)鍵。學(xué)生根據(jù)課堂已學(xué)過的理論知識,按照要求通過自主或小組討論確定任務(wù)完成方案并實施,得出操作結(jié)果,再從實踐結(jié)果來分析所應(yīng)用的理論知識。經(jīng)過學(xué)生在實踐與理論融合的教學(xué)過程中,學(xué)生不但從中鍛煉了動手能力,而且培養(yǎng)了分析和解決問題的能力,加深了對本課程相關(guān)理論知識的理解,培養(yǎng)了工程素養(yǎng)。
四、以“電動機正反轉(zhuǎn)電路裝接與調(diào)試”單元為例,看教學(xué)實施效果
通過實踐我們發(fā)現(xiàn),任務(wù)驅(qū)動教學(xué)法是一種比較適合電工電子技術(shù)基礎(chǔ)課程的教學(xué)方法。運用任務(wù)驅(qū)動法教學(xué),教師要精心設(shè)計學(xué)習(xí)任務(wù),創(chuàng)設(shè)激發(fā)學(xué)生根據(jù)已有的知識與經(jīng)驗,探究新知識、掌握新技能的教學(xué)情境。在設(shè)計學(xué)習(xí)任務(wù)時,教師要緊扣本模塊的重點、難點,從模塊的知識特點以及學(xué)生的具體實際出發(fā),遵循由簡到難、循序漸進(jìn)的原則。在整個教學(xué)過程中,分解模塊的學(xué)習(xí)任務(wù),將學(xué)習(xí)任務(wù)具體化,以完成一個個具體的任務(wù)為線索,把教學(xué)內(nèi)容巧妙地隱含在任務(wù)中,讓學(xué)生帶著任務(wù)去完成學(xué)習(xí)?!半妱訖C正反轉(zhuǎn)電路裝接與調(diào)試”單元是子模塊七基本控制線路的裝接中的學(xué)習(xí)單元2,學(xué)生已經(jīng)熟知了低壓電器以及電動機的工作原理等,能識別、檢測各低壓電器,能夠?qū)﹄妱訖C的點動-連續(xù)控制線路進(jìn)行連接、排故等。結(jié)合學(xué)情及教學(xué)目標(biāo)、重難點進(jìn)行本單元的教學(xué)設(shè)計與實施,如下圖所示。圖5“電動機正反轉(zhuǎn)控制線路”的教學(xué)組織與實施(1)下發(fā)工作單,明確初步任務(wù)———即電動機正反轉(zhuǎn)控制線路原理圖的識讀。教師以班級授課的形式,引導(dǎo)學(xué)生應(yīng)用已有知識,分析電氣原理圖,識別各低壓元器件及控制線路的工作原理。(2)設(shè)計方案并明確工作過程,明確具體任務(wù)———即工作流程。學(xué)生以小組的形式進(jìn)行討論,對電動機控制線路的連接過程進(jìn)行任務(wù)分配,確定所需的元器件、工具及其檢測方案、線路連接方案和故障檢測與排除方案。(3)實施工作,按照所確定的方案進(jìn)行作業(yè),明確各流程中的具體小任務(wù)———即①工具準(zhǔn)備和元器件檢測;②完成電動機正反轉(zhuǎn)控制線路的裝接;③完成線路檢測,故障排除,并進(jìn)行通電試驗。在各階段,同組成員需團結(jié)并分工合作,積極主動動心、動腦、動手,按照電工職業(yè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行操作;鑒于學(xué)生的競爭心理,學(xué)生都會踏實、努力完成任務(wù)。在此過程中,教師需從旁協(xié)助,密切關(guān)注各組的完成情況,并對安全用電知識進(jìn)行普及,確保各組成員有效、安全的完成任務(wù)。(4)總結(jié)學(xué)習(xí)單元,明確課后任務(wù)———即完成實驗報告。在此階段,學(xué)生需將自己的作品進(jìn)行呈現(xiàn),并做簡要說明與總結(jié),最后將自己的認(rèn)識,理解通過實驗報告的形式呈現(xiàn)。通過本單元的學(xué)習(xí),學(xué)生對電動機正反轉(zhuǎn)控制線路的認(rèn)識,以及線路檢測、排故方面都會有所認(rèn)知,同時培養(yǎng)了學(xué)生勤動手、愛動腦、愛設(shè)計的習(xí)慣。
五、結(jié)束語
《電工電子技術(shù)》課程教學(xué)的改革并非盲目的改變現(xiàn)有的教學(xué)模式,我們結(jié)合學(xué)生的學(xué)情以及非電各專業(yè)對本課程的要求,在教學(xué)內(nèi)容的選擇,教學(xué)載體的確定以及教學(xué)形式的選取上進(jìn)行了系統(tǒng)化建構(gòu)與設(shè)計,實現(xiàn)《電工電子技術(shù)課程》教學(xué)內(nèi)容與載體上的“1+X”化,體現(xiàn)出該專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)課程的“基礎(chǔ)平臺性”特征與“非電類各專業(yè)接口”特征;以任務(wù)驅(qū)動、項目引領(lǐng)為主進(jìn)行系統(tǒng)化教學(xué)設(shè)計,突出“教、學(xué)、做、練‘一體化特色,遵循了由淺入深,循序漸進(jìn)的教學(xué)規(guī)律,通過教學(xué)改革探索與實踐,授課教師明顯感覺到學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣高漲,極大提高了教學(xué)效果。
作者:龍海燕 龔 雪 單位:成都航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院
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