时间:2023-01-19 06:48:04
开篇:写作不仅是一种记录,更是一种创造,它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感,将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇模拟电子技术基础,希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友,陪伴您不断探索和进步。

针对我校《模拟电子技术基础》课程教学中存在的问题,结合CDIO新的教育理念,进行创新性教学改革。通过筛选教学内容、革新教学手段、改变教学方法等手段,激发学生学习兴趣、增强实践动手能力,在教学实践中获得了良好效果。
关键词:
模拟电子技术;CDIO教育理念;教学创新
一、CDIO教育理念
CDIO是由MIT和瑞典几所大学,创立的工程教育模式,是以产品、过程和系统的构思、设计、实施和运行全生命周期为背景的教育理念,让学生以主动的、实践的方式学习,获取工程能力。融入CDIO的《模拟电子技术基础》课程教学,就是在教学活动采用现代教学手段、更新教学模式和学习环境,尽可能地为学生提供接近工程实际的学习经验,加强课程理论教学和实践的结合。
二、教学内容的优化
教学内容是教学改革的重要环节,是提高教学质量的核心。根据我校毕业生回馈的信息,结合CDIO工程教育理念,从实用性和工程性角度出发,新的教学内容重点强调电子器件的外部特性,淡化器件内部工作原理,并结合实际实际工程项目来讲授知识点,实现了传统的以教师为中心教给学生向以学生为中心学会学习的转变。经过改革,最终确定的教学内容为四部分,它们是:以直流稳压电源的设计项目讲解半导体二极管器件特性、相关的整流电路、滤波电路和稳压电路;以简单实用的功率放大电路项目讲解三极管特性、三种基本放大电路的工作原理和分析方法、功率放大电路,并简单介绍多级放大电路的分析方法;以信号运算和处理电路的设计项目来讲解差分放大电路、集成运算放大电路、基本运算电路、放大电路中的反馈这些知识点;以波形发生器和信号转换电路的设计来讲解电压比较器和震荡电路。
三、教学方法的改革
为了改变过去学生被动学习局面,需要教师将CDIO工程教育理念灵活的贯穿于整个教学活动中来。上课时,教师可以拿些日常生活中常用的物品来讲解有关的模电知识,以吸引学生的“眼球”,让学生觉得学有所用,调动他们的学习积极性。另外,教师也可自己做个简单实用的功放,在课堂上演示,结合实物讲解电路元件、电路组成、工作点设置、工作原理,学生会觉得的所学这些理论确实实用,学习兴趣会一下子高涨起来。重要的是,结合实物讲解相关理论内容完毕,一定要实时提出工程项目来引导学生思考、研讨、设计、仿真,提倡“做中学”的教学方法,以增强学生的工程实践意识,培养分析问题、解决问题的能力,提高团队合作精神。这样通过实物讲解、项目激励,挑起了学生的学习欲望,完成了我校模拟电子技术以学生动手为主,教师为辅的教学方式转变。
四、教学手段的更新
利用现代教育技术,更新《模拟电子技术基础》的教学手段,采用板书和多媒体相结合,充分发挥现代教学手段和传统教学手段的各自优势。对于典型电路的分析方法、典型的应用电路尽量采用板书教学,以发挥教师个性化教学,给学生留出思考和做笔记的时间,并辅以课件动态演示,为学生打下扎实的理论基础;对于结构复杂的大规模集成电路的特性及应用,利用多媒体教学可以将电路清晰、扼要地动态演示,帮助学生理解。而且,为了把CDIO教育理念更好地贯穿到教学中来,课堂上还引入了Multisim仿真软件。这样,教师可以在课堂上一边结合实物讲解理论内容,一边引导学生学会使用软件来仿真电路,加深对理论知识的理解。学生在课堂上随机就学了该软件来辅助项目设计,不必要专门抽出课时讲解,还为提出的工程项目设计提供了技术支持,以验证学生设计项目的正确性。另外,利用我校建精品课程的机会,系里还建立了资源丰富的模拟电子技术课程网站,不仅包含了授课课件、教学视频录像等内容,还有例题精解、联系思考、项目开发包、试题库,为学生提供了交互式的学习平台,使课内教学和课外辅导有机结合起来,相互补充。
五、考核改革
结合教学创新,把考核与平时作业和项目设计挂钩。以往习题都是就地取材,布置教材章节后面的习题,学生反馈当时也会做,但一做实物还是傻眼,总觉得不知如何把学到的知识应用到工程中来。经过改革,我们结合项目设计来布置相关习题。例如,通过直流稳压电源项目要求,布置关于二极管单相导电特性和稳压特性的试题,整流电路中二极管型号的选择,滤波电容的容量计算等。这样不但使学生深入理解所学课程内容,把理论应用于实际工程,还体验到了设计的成就感,提高了理论与实践结合的能力。期末试卷从网站的试题库抽取,实现教考分离,试题内容尽可能地与实践结合起来,避免了学生临时抱佛脚,而是持之以恒地以项目促学习,以学习做项目。经过改革,《模拟电子技术基础》考核分期末试卷、项目设计实物、平时作业、和实验和考勤五部分组成,它们分别占60%、25%、5%、5%和5%。项目设计采取分组合作设计,一学期下来,其成绩是整个学期要求的所有项目的平均成绩,这就促使学生平时设计、调试项目,把考核重心放在实践上来(历时一个学期,时间较长,要求老师严格把关)。
参考文献:
[1]顾佩华,包能胜,康全礼等.CDIO在中国(上)[J].高等工程教育研究,2013
[2]林健.“卓越工程师教育培养计划”专业培养方案研究[J].清华大学教育研究,2011
关键词:模拟电子技术 教学方法 教学手段
模拟电子技术课程是应用电子技术和电气类等专业的专业基础课程,主要研究电子线路的基本概念、基本原理和一些基本电路的分析方法。但是由于课程内容庞杂繁多,实践性较强,所以在实际教学过程中,无论对于教师的教,还是学生的学,都存在着一定的困难。有的同学基本上听不懂,有的同学是上课听懂了,但是作业不会做,有的作业会做了,但是只是记住了基本知识点,而缺乏实际的运用能力。
一、激发学生的兴趣,从第一堂课入手
兴趣是最好的老师,无论多么困难的知识,在兴趣的驱动下,都能够达到事半功倍的效果。在《模拟电子技术基础》的教学过程中,利用学生所熟悉的、感兴趣的东西,引发他们渴望解决的问题,帮助他们进行分析、启发他们思考、激发他们的学习兴趣,使他们逐步学到科学的思维方法,养成勤于思考的习惯,为以后的学习工作打下良好的基础。尤其在第一堂课的教学中,激发学生的学习兴趣尤为重要。所以,在讲解绪论时,可以首先介绍电子线路的发展概况,让学生意识到电子线路与日常生活息息相关,并且是一门以惊人速度发展的科学技术。然后,通过大量列举学生身边常见的实例,激发学生兴趣。比如,多媒体教室里的扬声器,可以把声音放大,让学生分析是什么原因,同学们踊跃发言,积极讨论,最后达到一个共识:通过某种电路,电路中肯定存在使信号放大的元器件。这种器件是什么呢?又是如何放大的呢,为什么可以放大呢?当学生百思不解时,教师拿出预先准备好的三极管,让学生传看它的外部结构,并通过多媒体展示它的内部结构,分析其工作原理,并向大家介绍,就是这个小小的元器件,在电路中扮演了放大信号的角色,让学生对模拟电路课程中应用到的基本元器件形成一种感性认识。激发学生对模拟电路的学习兴趣,收效不错。
二、改进教学手段,充分利用多媒体和网络教学
传统的教学方式,只靠教师的板书和黑板上画图讲解,学生缺乏感性认识,容易疲劳,注意力难以集中,学习效率低。因此,如果改进《模拟电子技术基础》教学中的传统方法,充分利用多媒体和网络,使用多种手段相结合,以上问题就不难解决了。例如,在讲解二极管和三极管的微观结构时,利用课件生动形象地展现微观粒子的运动情况,学生就很容易理解;在演示实验中,对于比较复杂的电路,使用单个元器件逐一连接,既浪费时间和精力,且实验结果也不一定理想,这时可以采用模拟仿真软件,让实验过程和结论一目了然。另外,让学生多接触现代化教学手段,既让枯燥乏味的理论课程充满了活力,引发学生学习的兴趣,又引导学生了解到学习的重要性和必要性。
三、转变教学思路,多采用启发式教学
在讲授新课过程中,结合课程内容,采用启发式教学提出相关问题让学生进行思考讨论,既可以提高学习兴趣,又能培养学生进行探索式思考的能力。利用已经学过的知识作为新知识的基础和阶梯,得出问题的分析解决方法或思路,从而体会到学习的快乐,增强求知的欲望。例如,在讲解稳压电源一章时,先列举平时常用的各种电源转换器。大家都知道,市电提供的电压通常是220伏的交流电,而充电器的输出电压基本上是3~5伏的直流电,引导学生思考其工作原理,分析需要用到的元器件。首先从高电压得到低电压,必须用到的电路就是变压器电路,经过变压之后的电路仍是交流电,要想得到直流,需要用到整流电路,通过步步引入,讲解整流电路的工作原理和电路特点,但是整流之后的电压并不是稳定的直流电压,还存在很多的交流成分,所以要将其转化为比较平滑的电压,考虑应用滤波电路,滤除交流成分,使直流电路变得比较平滑。稳压电路的作用就是使电网电压波动或负载电流变化时保持输出电压基本不变。在整个过程中逐层深入,引导学生进行深入思考,让学生找到自己在分析问题解决问题上的差距,完善自己的思考方式,并使学生对正确的结果产生深刻的印象。然后采用实物展示电路,加深对实际电路的理解,产生很好的效果。
四、理论联系实际,在实验中培养解决实际问题的能力
模拟电路是一门操作性很强的课程,单纯只为讲解理论知识,是远远不够的,只有和实验合理结合,才能够真正使学生学以致用,达到培养学生能力的目的。模拟电路实践教学分为两种:一种是验证性实验,主要是对理论知识的验证;另一种是设计性实验,是对学生综合能力和知识水平的考察和锻炼。在验证性试验中,学生通常只是一味地依据教材做实验,而忽略了理论知识和实践的结合,将两者分离,使实验与理论脱节。作为教师,在实验中应启发学生运用自己所学的理论知识去观察实验现象,解决分析实验中出现的问题,做到二者互相联系和呼应,自然会提高学生实验的兴趣及效果。设计性的实验就是让学生自己设计实验方案,装配实验电路,测量实验数据。学生做实验时,会遇到各种各样的问题,这时可以引导学生独立思考并给出合理的解释。尤其在实验过程中出现设备或电路故障时,可以指导学生对损坏的设备进行维修或对电路故障进行诊断。总之,在实践教学中,让学生结合理论知识对实际问题进行思考,从而达到培养学生解决问题的能力。
五、结束语
《模拟电子技术基础》课程的教学承担着培养创新人才的艰巨任务。在该课程的教学中应积极思考,运用多种教学方法和手段,探索培养学生能力的途径。《模拟电子技术基础》课程的教学任重道远,如何更好地培养学生的创新思维,还有待于进行更加深入地探讨。
参考文献:
[1]童诗白,华成英.模拟电子技术基础[M].北京:高等教育出版社,2006.
[2]戴辉.在《模拟电路》教学中利用多媒体技术的探索[J].信息技术教育,2009.
【关键词】模拟电子技术基础;教学质量;教学内容
0 引言
模拟电子技术和数字电子技术课程同属于电子技术基础课程,其中处理模拟信号的电路属于模拟电路,而数字电路时处理数字信号的电路,这两种电路就形成相应的两门课程。其中模拟电路时较难的一门课程,俗称“模电”,但在大多数学生眼中,它却成了“魔电”,足见其难的程度。但是现实生活中的大多数电路时模拟电路,尤其是今年来全国电子设计大赛如火如荼的召开,模拟电路的影响力受到越来越多学生的关注,但是学习起来却有难度,本文主要从教材的选用、教学内容的选取以及教学方法的改进等方面进行了一定的分析和探讨,并从中提出了一种较为有效的提高教学质量和学习效率,并能消除学生对于模拟电子技术基础的恐惧心理的方法。
1 主讲教材的选取
经过多年的课程教学和对各大高校该门课程的调研,从中发现主要有两种教材使用率很高。其中一个是高等教育出版社出版由康华光主编的教材,另一本是是清华出版社出版的由童诗白主编的教材。康华光版的教材思路清晰,知识点的编排逻辑性强,课程内容易学易懂,而童诗白版的教材更侧重于基本概念的讲解,逻辑性强,知识点丰富,学生需要掌握的内容多,学生学起来较为吃力,所以一般选用康华光主编的教材。本校采用的也是这本教材,而将童诗白版的教材作为主要的参考资料,以增加学生的知识面。
2 主讲内容的取舍
所谓的模拟电路就是处理模拟电压和电流的电路,而由于现实生活中大多信号较为微弱,所以要进行信号的放大,这也是模拟电子技术课程的核心部分,同时放大电路的设计也是历年全国电子设计大赛必选题目之一,因此本课程的主讲内容自然非放大电路莫属。
放大电路主要有两种类型的电路构成,其一是由三极管、场效应管等分立元件组成的放大电路,主要分布在教材的第三和第四章;其二是由集成运算放大器所形成的放大电路,主要分布在第二和第七章。
除放大电路外,还有一个重要内容是直流稳压电源。因为既然称之为电路,必然有供电电源且大多数电源为直流电源,但是现实生活中由于发电厂的原因大多为交流电源,所以必然需要一种交流转为直流的电路,此电路就是直流稳压电源,主要分布在第三和第十章。
由此可知,主讲内容就是放大电路和直流稳压电源,且主要分布在第二、三、四、五、七和第十章。
3 教学方法的改进
确定好主讲内容,教学方法自然也要改进,不能从头讲到尾、面面俱到,而应该讲重点内容,从简单内容开始,减少复杂原理的讲解,提高学生的学习兴趣,总而言之是避难就易,使学生摆脱“魔电”的困扰。
这里主要提一下放大电路内容的教学方式。先介绍分立元件组成的放大电路,该部分由三个方面组成:三极管、场效应管的放大原理,两者组成的放大电路类型和放大电路的分析方法。其中三极管、场效应管的放大原理是难点,教师可以少讲,只需让学生知道只有这两种器件可以用于放大即可,避开难点,而放大类型是简单内容,学生易于掌握且为主要内容,最后一个是放大电路的分析方法,这也是学生学习模拟电子技术必须掌握的核心内容,同样采用避难就易的方式,重点讲解分析的步骤和技巧,而分析的步骤主要分为两大步,其一是直流状态下的静态分析,其二是交流状态下的动态分析过程。
至于集成运算放大器组成的放大电路更为重要,但其实它的分析非常简单,只需掌握虚短、虚断的分析方法即可。
所以,通过“避难就易”的教学方式,学生一般能克服对于“模电”的恐惧心理。
4 结束语
本文通过对于模拟电子技术课程主讲教材的选用、主讲内容的取舍和教学方法的改进等方面进行一定的分析和探索,找出了一条适合教学、学生易懂的教学方式,经过多年的实际应用,学生反映非常好,各位专家也是大为赞赏,值得各院校推广。
【参考文献】
[1]肖丽萍.模拟电子技术教学探讨[J].科教文汇,2009(04).
[2]肖丽萍.高职《模拟电路》教学探讨[J].福建电脑,2011(09).
[3]韦忠善.模拟电子技术教学改革探讨[J].职教论坛,2008(07).
摘 要 电路与模拟电子技术是高职电类课程教学体系中的两门基础课,将“电路”与“模拟电子技术”这两门课的基本特征和内在联系相互贯通,改革教学方法,实现两门课的贯通教学。从而加强两门课的关联性,降低学习难度,提高学生的学习兴趣,提高教学效果。
关键词 电路 模拟电子技术 贯通教学 关联性 教学效果
中图分类号:G424 文献标识码:A DOI:10.16400/ki.kjdkz.2015.08.043
Teaching of Vocational College "Circuit" and
"Analog Electronics" Two Courses
DENG Youlin, LIU Haimei
(Hu'nan Vocational Institute of Safety Technology, Changsha, Hu'nan 410151)
Abstract: Circuits and analog electronics is electrically Courses Higher Education System in two basic courses, the basic characteristics of "circuit" and "Analog Electronic Technology" course of two interconnected and internal relations, the reform of teaching methods to achieve two classes teaching. Thus enhancing the relevance of two classes, reducing the learning curve and improve students’ interest in learning, improve teaching effectiveness.
Keywords: circuit; analog electronics; teaching; relevance; teaching effectiveness
0 引言
“电路”是高职电类课程的第一门入门课,属于专业基础必修课,主要是引导学生认识电路,掌握与电路有关的基本理论知识和基本分析方法、分析能力等,从而为后续课程的学习打下坚实的基础。“模拟电子技术”是“电路”的后续课程之一,是在掌握电路有关的基本知识和分析方法之后,学习电子技术的基本理论知识和技能,着重培养学生利用基础知识解决实际问题的能力。这两门课程的教学效果受到很多因素的影响,其中一个重要的因素是这两门课之间的关联程度和贯通教学。例如,“电路”中涉及到的叠加原理、两大约束以及戴维南定理等内容,都是“模拟电子技术”课程需要掌握和经常用到的基础理论和分析方法。
通过担任这两门课程的教学任务,并对教学效果进行对比的基础上发现,大多数学生学习“模拟电子技术”课程感觉到很吃力,主要原因是没有把这两门课很好地衔接起来、实现融会贯通。如果在“电路”的教学过程中能够将工程应用题中的非线性电路进行线性化这一思想提前传授给同学们,那么,后续的“模拟电子技术”的学习就会轻松、容易很多,理解起来也就更简单。将两门课程的知识点进行衔接,在“电路”教学过程中,提前引入“模拟电子技术”中的电路模型,并引导同学们用“电路”中的基本原理和基本方法进行求解,这样对后续“模拟电子技术”的学习起到很好的铺垫作用。而在“模拟电子技术”中复习和强调“电路”教学内容中的基本知识和分析方法,实现这两门课程的融会贯通和相互渗透、相互衔接。
2 优化和改革两门课程的传统教学方法
2.1 贯通教学,合理分配教学课时
课堂教学时间是有限的,如何让学生在有限的时间内,理解和掌握一些相关的知识点,就需要教师抓住所讲内容之间的联系与衔接,相互渗透,采用铺垫式和复习式的方法,对有关知识点进行综合的讲解和运用。“电路”和“模拟电子技术”中的许多知识点是有衔接关系的,“电路”的学习为“模拟电子技术”的学习打下了坚实的基础,“模拟电子技术”的非线性电路的学习则需要运用到“电路”中的线性电路分析方法和基本原理。由于这两门课之间的知识点联系比较紧密,教师应该从多角度对相关知识进行综合性的讲解,以增加学生的理解能力和融会贯通能力。将这两门课进行比较学习,增强学生对相互关联知识点的印象,进而掌握相关知识点。
另外,由于“电路”与“模拟电子技术”是分别在一学期的上、下学期教学的,在课时分配方面,应该根据知识点的难易程度合理分配课时。由于电路中的基本概念、定律和分析方法这些内容在“大学物理”、“高等数学”等课程中有所涉及,属于比较基础的内容,理解和学习起来并不是那么费力。而“模拟电子技术”这门课的内容涉及了微观粒子的运动、特性曲线以及工程中的近似等效等,对大多数学生来说知识点比较生疏,需要教师花费更多的时间去讲解,将抽象的内容具体化,让学生能够充分地吸收消化。
因此,对于整体64学时的教学安排,这两门课程比较合理的教学分配应该是“电路”24课时,“模拟电子技术”40课时。这样,采取前紧后松的教学节奏,将容易理解和掌握的电路部分加快教学进度,进入到模拟电子技术部分就有更充足的时间进行详细的、全面的讲解。从而,使这两门课的整体学习效果达到最佳。
2.2 因材施教,突出把握教学重点
“电路”与“模拟电子技术”涉及的内容较多,要求学生在有限的课堂时间中掌握好相关的知识点,教师必须利用好每一节课的教学时间,提高教学质量。因此,教师在授课过程中必须突出重点内容。在每一章节开始学习之前,都要梳理一下本章节的内容,将其划分为“了解”、“理解”和“掌握”三个层次,并提前告诉学生哪些是本章的重难点内容,需要花费更多的时间去学习和钻研。这样,在实际教学过程中,对于只需了解的内容要提醒同学们提前自学,上课时无需花费过多的时间,对于需要理解和掌握的内容,则要重点讲解。有了层次分明的学习计划,学生学习起来也不会混乱,而是目的性强,目标清晰。例如,在讲授放大电路分析时,由于时间的限制,可以重点介绍三极管放大电路及其分析,而将场效放大电路的分析作为自学的内容。这样学生在学习时就目标明确,只需要掌握好三极管放大电路的理解和掌握上,将该部分内容学好了,就可以运用同样的分析方法进行场效放大电路的分析。
2.3 活跃氛围,增加教学的趣味性
“电路”与“模拟电子技术”作为专业技术基础课,理论性较强,定理定律、公式和概念较多,如果采用传统的教学方法,对于图形图表、原理图、结构图等理解起来有一定的难度,并且比较枯燥无味。这样就会导致学生在学习过程中感觉到很吃力,逐渐丧失学习的积极性,产生厌学和抵触心理,这种教学方式下的教学效果必然很差。因此,要加强课堂的趣味性,提高学生的学习热情和积极性,可以采取鼓励学生主动参与课堂教学,提高学生的主体能动性,也可以采用多媒体技术来丰富教学内容,增加教学的趣味性。
首先是提高学生学习的积极性,变被动为主动,从而提高教学质量。例如,在讲到动态电路分析这一章时,只需介绍电容原件的一阶零输入响应、零状态响应以及全状态响应等的求解内容和分析方法,对于电感元件的类似内容就可以交给学生课下自学,下次课时要求同学们根据自学的结果,将有关内容讲给大家听,其他同学可以互相补充,自由发言。这样,经过讨论和思维碰撞,一方面增强了学习氛围,激发了学生的学习积极性,另一方面也提高了教学质量,发挥了学生的主体参与性。
其次,可以采取多媒体技术进行课堂教学。通过生动有趣的、丰富多彩的、新颖的画面、图像和音效来展现教学内容,将静态的图像转化成物体运动状态的动态过程,增加学生对该内容的理解能力和学习兴趣。从而展现出形象、生动、充满趣味性的教学内容,激发学生的学习积极性和学习欲望,同时也提高了教学效果。
2.4 学以致用,加强实践教学
理论只有密切联系实际才会产生实际的作用,学生学习的最终目的也是为了学以致用。而传统 “电路”和“模拟电子技术”的教学与实际生产实践有一定的差距,他们更像是一门物理课,缺少实践认识。例如,传统的电路课中学完电阻后,对他的认识仅仅停留在电阻的矩形符号、欧姆定理及其计算方法,而对电阻的种类、容差及其与实际应用相关的概念一无所知,但这些知识恰好是实际的生产生活中用得最多、最重要的知识。
因此,需要增加实验教学的比重,培养学生的动手能力和实践认知,并将相关内容的实验进行对比,培养综合分析能力。同时,实验的内容也要有重点、有层次,例如随着电子技术的发展,大规模集成电路越来越受到重视,而这部分内容,在课程教学中只讲到其理论部分的学习,而对解决实际器件的使用问题等较少涉及。
综上所述,为了在教学过程中增加实践教学的比例,可以在授课时引入生产生活中与此内容相关的知识,丰富学生的实践认知和知识结构。例如,在讲授电阻知识时,除了介绍欧姆定律和基尔霍夫定律之外,还可以扩充一些有关电阻种类、容差等在实际应用中经常会碰到的问题。并通过开展实习实践或者课程实验等方式,使学生能够零距离地体会和掌握“电路”与“模拟电子技术”的理论基础知识和实际应用问题。
3 教学成效
在教学过程中,在传统教学方法的基础上引入多媒体教学,增加教学的趣味性和丰富性,调动学生的积极性,避免以往理论知识学习的枯燥性,也加深了学生对相关知识的理解和掌握程度。另外,充分调动学生学习的主观能动性,改变以往教师为主体的教学方法,从而促进师生之间的交流,增强教学效果。另一方面,将理论与实践相结合,既加强了学生的动手能力,也增加了学生学习的积极性和主动性,学习成绩得到明显的提升。在理论知识掌握牢固的基础上,鼓励学生参加电子设计大赛等,也能培养他们的动手能力和解决实际问题的综合能力,为以后的工作积累经验。
4 结语
“电路”和“模拟电子技术”作为电子信息类专业的专业基础课,体现了其专业性和基础性。因此,教师在教学过程中也要关注其专业性和基础性,将知识体系与当前的产业实践整合在一起。通过在原有的理论知识基础上引入实践相关知识,还要在原有理论思维方式基础上引入实践相关的基础知识,将这些知识点及其内在联系以特定的方式讲解出来,实现“电路”和“模拟电子技术”两门课程的贯通教学。使学生在掌握电子元器件和电路工作原理的基础上,培养工程思维模式,以适应未来生产实践的需要。
参考文献
[1] 赵冬梅,周波.“电路”与“模拟电子技术”两门课程的衔接关系[J].电气电子教学学报,2013(6).
[2] 杨晓敏.“电路与模拟电子技术”的课程改革研究与实践[J].计算机时代,2013(9).
[3] 王玉菡,杨奕,徐勤,张杰.“电路与模拟电子技术”课程教学探讨[J].中国电力教育,2012(12).
[4] 夏百战,石世光.电路与模拟电子技术实验课程教学改革与探索[J].电化教育研究,2010(4).
【关键词】模拟电子技术;教学改革;教学手段
0 引言
高职教育是培养高级技术型人才的一种教育形式,它与普通本科高等教育有着截然不同的培养目标。因此,高职教育在其教学计划、课程体系、教学内容乃至教学方法等方面都应具有显著的特色。模拟电子技术是模拟电子技术是高职电子信息类、电气信息类、计算机应用等专业的一门关键性的技术基础课程。为了提高模拟电子技术课程的教学质量,改进教学效果,提高学生分析问题和解决实际问题的能力,培养适应现代科学技术发展的高质量人才,近几年来我们从模拟电子技术课程的教材选用、教学内容、教学手段和实验教学等方面进行了一些改革和探索。
1 课程教学中存在的问题
模拟电子技术课程的理论学习往往有大量复杂的电路分析,抽象的理论概念较多,内容覆盖面广,理论性和实践性强,但学生不会将理论知识运用于实践。同时,由于本门课程内容偏重理论,学生在学习过程容易感觉乏味枯燥,学习效果不好。因此,传统的课堂教学中存在以下的问题:(1)学生学习积极性不高;(2)教学方式和教学手段单一化;(3)课程试题库陈旧;(4)实验教学内容陈旧;(5)理论和实践严重脱节。
2 模拟电子技术课程改革的一些思路与想法探讨
2.1 教材选用的原则
教材选用要符合学院办学层次和培养目标,不能用本科教材或中职教材代替高职专科生教材。基础理论教材要符合培养目标,以应用为目的,坚持以适用、够用为准则。专业课教材要强调专业知识的实用性和行业岗位的针对性。康华光的《电子技术基础》(第五版)教材内容全面,知识结构丰富,但面对专科生要是我们选用此教材,首先是学生会被吓倒,然后是老师没办法完成教学任务,而让学生对教材的选用无比失望。胡宴如主编的《模拟电子技术基础》教材内容精炼,知识结构简单一些,本人觉得更适用于专科生使用。
2.2 教学内容的更新
值得强调的是:本文中的模拟电子技术课程是教学内容点的集合,笔者把知识点和相应的能力点相融合而成的有机整体称之为教学内容点(或称为教学项目)。例如,共射放大电路知识点和三极管放大电路的动态指标测量能力点相融合而构成共射放大电路教学内容点。以高职教育的培养目标和高职电子信息类、电气信息类、计算机应用等专业教学计划为依据,模拟电子技术课程教学内容的重点是:
(1)PN结的单向导电性,半导体二极管伏安特性和主要参数,整流滤波电路的组成、工作原理及主要计算公式。
(2)半导体三极管的工作原理、特性曲线和主要参数。
(3)共射放大电路和共集放大电路的静态分析、动态分析。
(4)场效应管的工作原理、特性曲线和主要参数,共源极放大电路的静态分析、动态分析。
(5)集成运放的基本知识。
(6)反馈的概念、类型和负反馈对放大电路的影响。
(7)“虚短”和“虚断”的概念、集成运放构成的运算电路、信号产生电路。
(8)正弦波振荡电路。
(9)功率放大电路。
(10)直流稳压电源电路。
根据理论教学要以应用为目的、以必须够用为度的高职教学要求,我们降低了放大电路的图解分析法、多级放大电路的计算、放大电路的频率响应、差动放大电路的分析计算、OCL功率放大电路和晶闸管应用电路等教学内容的教学要求。
2.3 教学方法与教学手段的改变
现代化教学手段提高教学质量。在课堂教学中使用现代化的教学手段,通过文字、声音、图形、动画等多种媒体对模拟电子技术课程内容进行有机的整合和生动的表达,给教学注入生动翔实的内容和丰富的信息,以充分适应模拟电子技术课程前后概念与内容相互交错的复杂需要。多媒体教学扩大了课堂教学的信息量,有利于提高课堂效率,促进了教师表达方式的多样性。不但增强了课堂教学内容的生动性与形象性,而且增强了教学过程中的互动性,有利于知识的获取与保持。达到直观、省时、高效的目的,有利于更深入地向学生讲授理论实质,活跃课堂气氛。
2.4 理论与实际相结合
在实验教学方面,合理配置演示性、验证性和设计性、综合性实验,充分利用仿真实验的便利条件,并将仿真实验及硬件实验将课堂教学和实践环节相融合,使学生对理论知识更好的消化和吸收,锻炼学生分析问题和解决问题的能力。例如,在实践教学环节中,可以适当引入和灵活配置Matlab、Labview、proteus等仿真软件,由学生设计和实现虚拟实验,通过灵活配置一些仿真参数,对实验结果进行分析和讨论,通过图形对比,使学生从理论认识进一步深入到感性认识,以更好地理解和巩固通信原理课程中的概念和结论。具体设计题目包括:直流稳压电源电路设计、扩音机的制作、调光控制器的制作等等。通过上述实验教学方面的改革,可以使教学理论联系实际,使学生具备一定的感性认识,并培养学生的观察能力、思维能力、自学能力以及发现问题、分析问题及解决问题的能力。
3 结语
随着现代科技的发展,各学科间呈现出互相渗透、互相融合的发展趋势,对人才的培养带来了更高的要求。培养大批具有工程素质和创新能力的高技能电子人才,是社会发展的需要。通过对《模拟电子技术》课程的教学改革与实践,不仅丰富了教学手段,提高了教学效果,而且调动了学生的主观能动性,有效地培养了学生的创新能力和科研能力。
【参考文献】
[1]胡宴如.模拟电子技术基础[M].北京:高等教育出版社,2005.
[2]康华光.电子技术基础.5版[M].北京:高等教育出版社,2006.
[3]王淑娟,蔡惟铮.电子技术课程全方位建设的研究与实践[J].南京:电气电子学报,2005,27(2):10-13.
1双语教学实施情况
《模拟电子技术》是一门技术性和实践性很强的专业基础课程,本课程是我系电子信息工程和应用电子技术两个专业的学生初次学习电子技术的课程,“入门”难是学生普遍存在的问题,我们认为难就难在学生对基本概念似是而非、基本原理理解不透、基本分析方法掌握不牢、基本计算方法应用不足,所以,在教学过程中,我们特别注重基本概念、基本原理、基本分析方法和计算方法的讲解,并力求引导学生举一反三,触类旁通。同时我校属于二本院校,学生的英语基础普遍偏低,要求英语基础比较薄弱的学生用英语来学习一门比较抽象的专业课程就难上加难了。为了解决以上问题,更好的在我系开展模拟电子技术双语教学,采用了以下方法:第一,在大一第二个学期开设电子信息类专业英语课程,让学生掌握电子技术专业的相关专业英语术语,同时让学生掌握用英语怎么来描述电子技术中的工作原理,特点,以及了解专业英语和普通英语的区别。为大二开设的模拟电子技术的双语教学打下良好的基础。第二,为解决双语教学师资难问题,我系特组织两名有留学经历,英语功底扎实的年轻教师到国内高校学习考察模拟电子技术双语教学,同时精心备课,突出重难点,将抽象的内容通过CAI课件尽量具体化。第三,展开多种模式的双语教学目前模拟电子技术双语教学采用大部分学生能接受的混合型双语教学模式和辅助双语教学模式相结合的方式,即一些比较简单的内容以及课后小结和讨论部分采用中英文结合双语教学模式,而模拟电子技术中的电路特性等重难点内容采用辅助双语教学模式。第四,对考核方法进行改革为突出英语的重要性,增加平时成绩的比例,从原来的平时成绩占期末成绩的20%增加到30%,同时成绩构成要多样化。
2双语教学实践的评价
双语教学的效果可以通过学生对该课程的感受与认识和学生对知识的掌握和运用情况两个方面来衡量,通过对我系电信11级两个班的双语教学问卷调查中可以发现:认为模拟电子技术双语教学授课中中英文比例适合的占大多数,说明大部分学生认可了双语教学。同时有九成以上的同学认为模拟电子技术双语授课进度适中。
3小结
双语教学实践在我系开展的时间不长,要取得很好的成效需要任课老师精通自己的专业的同时还要有较高的英语水平,把比较抽象的内容用英语具体化,同时需要提升教学理念,改革教学内容,改进教学模式,才能提高学生的学习兴趣并能掌握相关知识。对于学生而言,首先要提升他们对双语教学的认识,其次要提高他们应用英语的水平,让学生自觉提高英语应用的综合素质,调动学生的学习积极性。
作者:李小武 单位:湖南科技学院电子工程系
关键词:Proteus仿真;模拟电子技术;职业教育
模拟电子技术课程是我校五年制高职电子信息工程技术专业核心教学与项目训练课程,电子信息工程专业人才培养方案赋予模拟电子技术课程的任务是:使学生掌握线性典型基本单元电路的工作原理,学会分析模拟电路的一般方法,培养一定的计算分析能力,培养较强的操作技能,为学生的终身学习及工作打下坚实基
础。在教学中,如何完成专业人才培养方案赋予课程的任务?如何让电路理论与实际应用之间很好地对接?如何化繁为简、形象生动地理解所学所教?这些问题一直困扰着师生,本文结合Proteus仿真软件在模拟电子技术课程中的教学做一些尝试。
一、职业院校模拟电子技术课程教学模式变革
模拟电子技术课程是电类专业非常重要的专业基础课程,它不但集繁杂理论、实验实践于一体,与工程实际也密不可分;而且对专业能力的形成、后续课程的深入学习影响深远。传统的“粉笔+书本”教学模式已经完全无法适应教育现代化进程的不断推进和
素质教育的深入开展;突出以能力为本位、以学生为主体、以就业为导向的理实一体化模式在模拟电子技术教学实践中效果明显。模拟电子技术课程理实一体化模式中的“理”是指电路的原理或理论,“实”是指实验或工程实践。理实一体化模式教学既要求师生做好理论的教和学,同时要求在课堂内外对学生展开实践教学,深入实验室、工作现场为学生进行讲解,配合理论,加深学生对模拟电子技术相关知识的理解与认知。
但在实际教学中,“实”的教学经常受到经费和实验或实践条
件的限制,无法及时提供实验或实践场所或所需元器件来装接、调整电器参数,而且存在仪器和元器件的损耗问题。在“理”的教与学过程中,师生共同面对抽象枯燥的电路理论、空洞复杂的电路分
析——干涩无味又难以理解,师生的教与学都费力、费时,还无法达到预期的教学效果。
迅速发展的电子与信息技术提供了EDA教学新平台,如果恰当地运用EDA工具软件虚拟仿真来辅助教学,可以较好地克服我们在理实一体化教学中遇到的这些困难。EDA是电子设计自动化(Electronic Design Automation)的缩写。在电子领域中,EDA技术发挥着重大的作用,是现代电子设计的核心。在模拟电子技术教学中,从早期的EWB到现在的Multisim,我们的确感受到了EDA的仿真技术能打破专业教学上的一些局限性,在激发学生学习兴趣的同时保证了良好的教学效果。
二、Proteus与模拟电子技术课程教学
1.认识Proteus软件
Proteus是英国Labcenter electronics公司开发的EDA工具软件,虽然只有20多年的历史,但在全球的使用范围很广。Proteus软件的功能强大,它集电路设计、制版及仿真等多功能于一体,不仅能够对电工、电子技术学科涉及的电路进行设计与分析,还能对微处理器进行设计和仿真,并且功能齐全,界面多彩,是近年来备受电子设计爱好者青睐的一款电子线路设计与仿真软件。Proteus主要由ARES和ISIS两大模块构成,ARES主要用于印刷电(PCB)的设计及其电路仿真,ISIS主要用于原理图的设计并仿真:包含有模拟电路仿真、数字电路仿真、单片机仿真。Proteus软件所提供了30多个元件库,8000多千种元件,且随着版本的不断升级,数量仍在不断增加,元器件涉及数字和模拟、交流和直流等25个大类。
2.结合Proteus仿真平台的模拟电子技术课程教学
Proteus仿真结果的显示形式非常适合于学生认知电路的功能,是模拟电子技术教学良好的辅助手段。恰当地应用,不仅可以帮助学生掌握模拟电子技术教学的基础知识、基本理论、基本分析和设计方法,为学习后续课程提供必要的理论基础知识和实践技
能,还可以培养学生对知识的广泛兴趣,激发他们的创造性。与传统实验方式相比,是一种更能突出以学生为中心的开放式教学。
选择Proteus软件与模拟电子技术教学相对接,是因为它不但在电路仿真功能上可以和Multisim相媲美,而且它的PCB制版功能也可以和Protel相媲美,更重要的是它的单片机仿真功能是其
他任何EDA软件都不具备的。可以看出Proteus软件的功能不但强大,而且每种功能都不逊色于同类软件,是电子信息类专业学生学习专业课程难得的一个工具软件。当然,电路的仿真属于理想状况,并不能完全代替实验室实验。如果我们能合理安排一些实践内容和实践时间,辅以Proteus软件来学习,我们的教和学就会事半功倍。
参考文献:
[1]陈其纯.电子线路.2版.北京:高等教育出版社,2008.
[2]胡宴如.模拟电子技术.2版.北京:高等教育出版社,2004.
[3]朱清慧,张凤蕊,翟天嵩,等.Proteus教程.1版.北京:清华大学出版社,2008.
Abstract: Analog Electronics Technology is a important specialty basic course. In this paper, the use of scientific teaching methods and means, will organically combine teaching and learning, will improve the ability to impart knowledge and unity. As a teacher, found a number of teaching experiences, summed up some of problems about the students in the learning process, from the teaching practice of recent years. It provided assistance to improve teaching effectiveness and teaching methods.
关键词: 模拟电子技术;教学;探讨
Key words: Analog Electronics Technology;teaching;discussion
中图分类号:G642 文献标识码:A 文章编号:1006-4311(2012)11-0260-02
0 引言
模拟电子技术这门课是针对电子信息及其相关专业开设的一门重要的专业技术基础课,它主要研究对仿真信号进行处理的模拟电路。这门课的学习是以半导体二极管、半导体三极管和场效应管为关键电子器件,包括功率放大电路、运算放大电路、反馈放大电路、信号运算与处理电路、信号产生电路、电源稳压电路等方面的研究。掌握了这门课,不仅可以使学生获得电子技术方面的基本理论、基本知识和基本技能,而且还可以培养学生分析问题和解决问题的能力,为今后深入学习有关电子技术某些领域中的内容打下牢固的基础。
1 课前的准备工作
模拟电子技术是一门比较难的专业基础课,大部分学生反映理解起来会比较吃力。这就需要老师在课下下足功夫,课堂上的理论讲授也要不断地激起学生的兴趣。我认为课下准备中,最重要的就是讲稿的书写。老师写讲稿的过程,实际上就是知识浏览的过程。但光靠浏览是完全不够的,需要不断的充实与积累。因此光靠一本教材是不够的,需要从图书馆借来至少四本相关学科的书籍。这些书籍首先要和教材上的方法进行比较,选取比较容易理解的,这主要是从学生的角度考虑。其次,需要完善教材上的内容,增添重要的,尤其是和现实生活联系紧密的内容,这方面主要可以培养学生的兴趣。最后,把自己总结的方法和积累的内容记在讲稿上,这将是一笔宝贵的经验总结。幻灯片的制作也是很重要的一个环节。备课时,幻灯片的浏览实际上是知识的一个反复回放的过程,因此它制作的好坏,往往决定着一节课效率的高低。幻灯片的制作要以讲稿为主。对于模拟电子技术这门课,由于电路分析和推导较多,幻灯片应以电路图为主,其间加一些简单的说明。但电路图的分析过程和公式推导,要在黑板上一步一步写清楚,绝对不能加任何跳跃式运算。否则学生在后面的学习将会感到很吃力。对于模电的重要章节,如放大电路的分析基础,负反馈放大电路等,一定要加设习题课。通过习题把书上的重点内容反复回顾,达到进一步理解的效果。
2 课中的教学手段
2.1 多媒体教学的直观性 多媒体教学课件融文字、图像、动画等信息于一体,形式丰富、形象直观生动,使学生耳目一新。由于模拟电子技术的讲授涉及到很多电子电路的分析。如果采用传统的“讲稿+黑板+粉笔”的教学模式,必然会浪费很多上课时间,而且学生学习的思路也会打断。所以要借助多媒体辅助教学。
2.2 多媒体教学的改进 多媒体教学的应用,使教师板书急剧减少,学生的大部分注意力集中在投影屏幕上、老师会缺少与学生的交流。因此多媒体在课堂上绝对不能占据主导作用。
模拟电子技术是一门比较特殊的课程。以电子电路分析能力,测试能力,电路的安装和制作能力为主。如果将所有分析过程全部粘贴到ppt上,那么多媒体课件的信息量就会增大,屏幕切换速度快,学生听起课来就会毫无重点,课后复习就会比较困难。因此,我认为对于这门课,ppt上应该仅仅包含电路图部分,而所有的分析过程必须在黑板上一步一步讲清楚,不能有跳跃式步骤。在讲解过程中,应该多和学生交流,通过分析,独立思考,来培养学生的应用实践,理论结合实际。
2.3 激发学生的求知欲 在科技高速发展的今天,要想跟上时代步伐,必须有学习知识的欲望。各专业学生必须清楚自己所学专业在社会中的需求方向和自己的兴趣,以便来确定奋斗方向,激发学习积极性。由于三本学生的学习底子薄弱,加上高考失利,会给他们带来信心足、自卑心重,怀疑自己的学习能力等一系列消极因素。在这样的情况下,教师应该对学生抱有期望,信任并施以关注的情感,使他们感到自己可以得到重视。模拟电子技术是一门较难的专业基础课,很多学生刚开始学习PN结的时候就会很吃力,再加上课下有些学生的自制力较差,不预习功课。后面老师讲的内容根本是一头雾水,上课只为混日子,更有甚者直接逃课。
3 课后的讨论环节
课后的讨论是建立在一定的学习基础上。学生如果专业基础课的底子不牢,那么讨论也就无从谈起。电子专业的基础课程和专业课程知识联系紧密,比如数字电子技术要以模拟电子技术为基础,而模拟电子技术又与电路分析的相关知识联系紧密。老师的教学过程也是这样,单讲一门课程的专业知识不够,一定要把相关的知识点提供给学生。当学生自己解决问题时,自然就会联想到相关专业知识,一旦记忆模糊,学生自然就会查找,而这个通过查找获取是指的过程本身就是巩固旧知识的过程。当学生依靠自己的能力解决问题时,教师就要充分发挥引导和启发的作用,保留正确的观点,提出新的思路,让学生自己进行判断,提出自己的看法,教师再根据学生的观点,加以解释和说明。通过反复讨论,学生不但巩固了旧的知识,在对老师提出观点的思考和认可中轻松地学习并掌握新的内容。课后的讨论一定要注意一点,就是教师至始至终都要尊重学生提出的观点,不管正确与否,给学生充分的肯定。因为对学生而言,每个人的知识水平和理解能力均有所不同,所以只有将问题交给大家,让每位学生都有机会,提出自己的观点,才能使每位学生在有限的时间内进行积极的思考,从而培养学生的兴趣,提高学习的积极性。
4 答疑与考试
教学不仅仅是课堂上的行为,课下老师与学生面对面的个别交流是促进师生感情,从而使学生更加重视本门课程的重要手段。比如安排答疑就是一个很好的师生交流和沟通的机会。在课下与学生除了交流和课程相关的内容之外,更多的是要交流有关人生观、世界观以及未来职业发展等与学生切身相关的课外内容。因为教书不但是教师的责任,而且育人更是教师的天职。在答疑的期间,教师要把学生在课堂上没有掌握的知识重新让他们接受,教师还应当真诚的与学生交流,敢于和善于用自身的经历、经验和教训去现身说法的教育学生,形成一种平等的、和谐的、良好的师生关系。这样,也会使学生更加认同和喜欢你这个老师,甚至“爱屋及乌”,喜欢上你讲授的这门课,还可以和你成为知心朋友。而对于考试,我想阐述几点,首先,命题的难度和题量要根据培养计划的学时安排和同学们的掌握程度来衡量。接着,难点和重点区分开,比如放大电路的频率特性这部分内容是难点但不是重点,而负反馈放大电路这部分内容既是难点也是重点。最后,应该出一到两个附加题,可以把学生层次拉开,这样既做到了让大部分学生能得心应手,也做到让个别学生有发挥的余地。
5 结束语
模拟电子技术是公认的“老师难教、学生难学”的课程,有些学生在学习这门课的过程中戏称其为“魔鬼电子技术”。而作为教师,必须要把握住课程的特点,结合所教学生的已有基础,不断扩充最新的相关技术进展,保证良好的教学效果,只有这样才能把这门电子专业的基础课讲授好。而以上是作者在讲授《模拟电子技术》课时的一些体会,我相信,作为教师,无论教授哪一门课,必须抱着一种热爱教育事业、热爱教师职业、热爱学生的信念,不忘肩上担负的重大责任,这样才能真正的教好书,育好人。
参考文献:
[1]华成英,童诗白.模拟电子技术(第四版)[M].北京:高等教育出版社,2006.
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【关键词】数字电子技术;应用现状;发展趋势
0.前言
数字电子技术是当前发展最快的学科之一,电子技术可分为数字电子技术和模拟电子技术,就逻辑器件而言,已经从20世纪40年代的电子管、20世纪50年代的晶体管和20世纪60年代的小规模集成电路,从中等规模到大规模集成,至今已发展到了超大规模集成电路。近几年又出现了可编程逻辑器件,为数字电路设计提供了更加完善方便的器件设计过程和方法也再不断的演变和发展。半导体技术的大力发展推动了PC等电子设备的广泛使用,数字电子技术作为电子时代的支撑技术,在全球电子信息化的进程中起着巨大的推动作用。
1.数字电子技术较模拟电子技术的优势
数模信号之间的转换往往是要将模拟信号转换为数字信号、数模转换是将传感器从自然界获取的连续的信号波形经过滤波、去噪等处理,最后形成由固定高低电平组成的数字信号,也就是人们常说的“0101”信号。
之所以在信号处理中多是将模拟信号转换为数字信号,主要原因包括如下几点:
(1)模拟信号有无穷多种可能的波形,同一个波形稍微变化就成了另一种波形,而数字信号只有两种波形(高电平和低电平),这就为信号的接收与处理提供了方便。
(2)模拟信号是由一连串连续的信号波形组成的,其信号极其容易受到干扰,这些干扰不仅仅是来自信号的采集阶段,也来自信号传输过程中和电子元器件造成的误差,这就导致了采集信号的精度难以得到保证,从而影响试验的准确性或系统的可靠性。而数字电路中只采用高低电平对信号进行编码,这就保证了信号的抗感染能力,提高了信号的精度。
2.数字电子技术的应用
从二十世纪七十年代以来,信号的数字化处理模式席卷了全球的电子技术领域,模拟信号的数字化越来越得到推崇,我们就以下两个例子来说明数字电子技术的实际应用。
2.1 USB总线微波功率计
将数字电子技术应用于虚拟仪器中,结合相应的软件设计,开发出USB总线微薄功率计,以实现对微波功率的采集测量与传输。
该微波功率计由USB通信接口、微信号检测电路等组成功率探测器,在探测器采集到相应的微波功率信号后,首先由已烧写程序的微信号检测电路芯片对采集信号进行去噪、求差值和累加等操作,然后对信号数据进行固件程度修改,最后,USB通信接口通过链路将处理好的数据信息发送到上位机,再由上位机程序来对数据进行分析处理。
由于集成应用了数电技术,该功率计体积小巧、测量精度高、系统操作简单,而且收发数据可以与PC机进行交互,匹配性较好。
2.2雷达接收机
数字电子技术的不断发展成熟,使得其应用范围已经涉及到精密设备的生产制造中。雷达接收机作为军民两用的高精度电子设备,其要求要具有较强的抗干扰能力,这就要求雷达接收机要具有较宽的工作频段和高灵敏度,因此现代雷达接收机正逐渐由模拟接收机转变为数字接收机。
雷达接收机的数字化转型主要是要解决低噪声放大器、抑制混放电路和I/Q解调技术的研发,而这些技术的研发都必须建立在数字电子技术的基础上,比如放大器和抑制混放电路都需要数字变频和数字滤波技术。
3.数字电子技术未来的发展趋势
3.1数字电子技术未来的发展趋势
随着信息化时代的到来,社会需求推动着电子技术的飞速发展,数字电子技术更是成为社会和经济发展的主力军,市场需求推动着信息技术向更深层次的迈进。因此科技信息的不断进步加速了产业的升级换代,这就要求数字电子技术必须要顺应市场的需求。数字化是电子技术的必由之路,这已经成为当代的共识。我国的电子技术研究者经过多次探索和实验,使得数字化的历程在不断进行着一系列的重大变革。当代我们所应用的电子产品由于技术的不断革新正在以前所未有的速度进行更新换代,而这种革新又主要表现在大规模可编程逻辑器件的广泛应用之中。特别是在当今这个时代,半导体的工艺水平经过不断开发已经达到了深亚微米,芯片的集成高度也达到千兆位,时钟频率也正在向千兆赫兹以上发展,数据传输位数甚至达到了每秒几十亿次,这些技术在之前是难以想象的,这就注定SOC(System 0h aCh5p)片上系统必将成为未来集成电路技术的发展趋势。电子设计技术在不断的更新换代,发展到了今天,又将面临另一次更大意义的突破—5PGA在EDA(电子设计自动化)基础上的广泛应用,此技术的广泛应用必将在我们的信息时代再创奇迹。
3.2数字与模拟电子技术之间的融合
数字与模拟电子技术之间的融合促进了新型电子器件的诞生,不断地提高性能一直是电子器件追求的目标,模拟技术与数字电子技术的融合首先提高了传统电子器件的性能,促进了新型电子器件的诞生。例如,传统电位器噪声大、使用寿命短、可靠性差,而集成了EEROM、电子开关和线性电阻技术数字电位器因改变了传统电位器的机械结构,从而根除了传统电位器的固有缺陷,提高了其性能。目前各种电子产品中广泛应用的开关电压调节器、D类音频功率放大器都是数字与模拟相结合的新型电子器件。
4.总结
随着科技的大力发展,数字电子技术将更广泛地应用到生产生活中去,要大力发展数字电子技术,就要摆脱传统技术理念的束缚,将其与新兴技术结合起来,从而大大提高自身的工作效率,为电子产品向数字化迈进奠定了坚实的基础,为未来的科技发展保驾护航。
【参考文献】
[1]冯占领.现代仪器使用与维修.中国计量科学研究院,2006.2.
[2]David L.Adamy主编.EW102:电子战进阶.电子工业出版社,2009.3.
1.模拟电子技术传统教学中的问题
将EDA仿真软件应用于模拟电子技术理论和实践教学,提出一种基于EDA仿真平台的理论分析与仿真分析相辅相成、虚拟仿真实验和实际实践相结合的教学模式。通过仿真电路和波形显示,加深学生对理论的理解,有效解决模拟电子技术理论概念抽象,电路分析复杂的难题。同时通过EDA技术的引入,引导学生进行基本电路的分析和设计,为实际电路的设计应用打下基础。
2.EDA技术在模拟电子技术理论教学中的应用
EDA即电子设计自动化,以计算机和仿真软件为工具,可以完成整个电路从系统级到物理级的设计与分析。常用仿真软件有Matlab、Protel、Multisim和PSpice等,考虑到Multisim先进的电路仿真和设计功能且一年级时曾作为学生的自修课程,本次教学研究采用Multisim软件。在模拟电子技术的理论教学中,对于那些概念分析抽象、不易理解的部分,利用Multisim,教师可以构建电子电路模型进行仿真演示,通过波形图和数据直观展示各种参数变化和虚拟故障对电路静态动态性能的影响,具体而又生动,不仅可以加强学生对理论知识的理解,还可以激发学生的学习兴趣,提高课堂教学效果。例如在模拟电子教学中第一次讲解共射放大电路时,很多同学对放大线路中各个节点的波形分不清楚,不知道直流信号和交流信号如何叠加在同一个电路中,电路中各节点信号的相位关系如何觉得难以理解。传统教学中,仅仅靠在黑板上画图讲解,教师难讲,学生难懂,费事费力效果却不好。现在针对这个问题,教师可以通过Multisim搭建基本共射放大电路模型,设置模型参数,观察仿真波形。共射电路输入信号(节点2波形)和输出信号(节点5波形)的反相关系,并且根据波形的峰值可以直接算出电路的电压放大倍数。节点2和节点4波形是静态工作点电压和交流信号叠加信号,c1和c2两个电容起到隔直作用。通过Multisim软件的演示过程,直接把抽象的理论转化成直观的视觉感受,电路各点波形在学生的脑海里留下深刻的印象,教学效果事半功倍。教学过程的前期,可以在课堂上现场建立电路模型,演示如何进行仿真,让学生逐渐掌握Multisim的使用。在教学过程的中后期,随着学生对Multisim软件的熟悉,为了节约课堂时间,可以事先把教材中需要讲解的电路模型搭建好,用到时直接调用即可。通过这种理论教学和软件演示相辅相成的教学方式,使得学生把电路原理、工作波形和数学关系等紧密结合在一起,全面掌握模拟电路的基础理论,更好地理解这门课程。
3.EDA技术在模拟电子技术实践教学中的应用
模拟电子技术在传统的教学过程中,实践教学基本都是基于实验平台操作。实验平台的特点是安全、便于操作,但是平台电路有限,只能覆盖课程教学中一部分基础电路,基于实验平台的实验基本都是验证型实验,且操作过程中平台电路元件易损坏,不能很好地达到锻炼学生动手能力的目的。这就使得学校教学比工程实际滞后,不利于工科应用型人才的培养,造成学生眼高手低,进一步影响学生的就业和发展。因此,模拟电子技术实践教学中引入仿真软件,将平台实验和软件虚拟实验结合,先采用软件对实验进行设计仿真,后平台实验进行实际电路搭建,既加强了学生对理论的理解,又突出了学生的动手能力。实践教学分成两部分,第一部分是基本电路的验证和演示实验,加深学生对书本基础理论的理解。该部分实验相对比较简单,学生主要在实验平台上进行操作,同时以Multisim仿真为辅,对一些在实验平台上难以操作的部分进行仿真验证。如研究静态工作点对电路动态性能的影响,实验平台操作只能观察电路中的一个电阻参数改变对电路输出波形的影响,而在虚拟仿真平台上,可以对电路中所有涉及到静态工作点的元件参数进行更改,进而观察电路波形的变化,并且还可以连续改变元件参数对波形的变化进行实时观测。第二部分是模拟电子技术课程设计,要求学生自己分析设计一个较大规模复杂模拟电路,给出严格的设计思路、理论推导和元件选型依据,在仿真软件平台上搭建出具体电路模型并通过仿真实验验证,然后进行实际电路焊接,充分发挥学生的主体作用,调动学生对该课程学习的主动性、积极性和创造性,提高学生对模拟电路的认识分析能力和创造能力。
4.结论
本文在模拟电子技术教学中引入EDA技术,探索教学改革创新的新手段,将仿真演示融入理论教学,把平台实验和虚拟实验相结合,为课程教学提供了一种新的思路和模式,达到了较好的教学效果。
作者:王冬菊 单位:安徽师范大学自动化系
关键词 应用型大学 模拟电子技术 教学改革
中图分类号:G424 文献标识码:A DOI:10.16400/ki.kjdkz.2017.04.058
Abstract To meet the demand of the discipline constructions of the application-oriented university, the applied and practical teaching reforms of "analog electronic technology" course are discussed. Several aspects of the course are researched such as the educational reform ideas, teaching methods and creative practical teaching. Through downsizing the theory teaching and focusing on experimental and practical teaching methods, cultivate students' learning interests and improve the teaching quality.
Key words application-oriented university;analogue electronic technique; teaching reform
模拟电子技术是电气电子类等专业的基础课程,旨在培养学生分析解决问题和实际动手能力,为日后从事电子技术的开发和创新实践工作打下一个坚实的基础。模拟电路包含了许多不同功能类型的电路,且工作状态较为复杂,要求能灵活运用多种分析方法来解决实际问题。[1]
目前模拟电子技术课程的教学存在以下几个突出问题:
该课程应用领域广泛,理论性和系统性较强,且与其他相关学科联系紧密,如电路、数字电路、电磁场等课程,而学生在之前学习这些课程时,只是将其简单地分开、孤立地学习,并未达到融会贯通;而且在课程安排上,模拟电子技术又在这些基础性课程之后,导致很多学生遗忘了前面所学过的知识,底子薄,基础较差。另外,模拟电子技术课程的理论性强,掌握难度较大,再加上有限的课时安排,导致一些学生无法准确理解和把握理论知识。
该门课程对学生的理论掌握水平和实际动手能力要求较高,在教学设施和教学条件有限的情况下,学生们只能做一些简单的电路的建模与仿真实验课程,而不是真正的模拟电路设计。
正是由于该课程的这些特点,导致了学生对该课程的学习积极性不高,有抵触情绪,普遍认为该课程学习难度较大,很难掌握。结果导致许多学生本门课程学习效果不佳,甚至影响了后续的专业课学习。由于学生本身能力因素和普通应用型高校的地位,这些问题在短期内无法全部有效解决,所以我们必须做一些针对性的教学改革,来改善教学效果和学生的学习现状,以提高教学效果。教改采用的方式是将课堂上的理论知识讲授与相关的模拟电子技术实验相结合,通过项目实训的方式加强和深化学生对模拟电路的认识和应用能力。[2]
1 教改思路
(1)引导学生树立职业规划,激发学生的学习兴趣。首先,必须使学生认识到模拟电路设计在他们所学专业课程中的重要性,以及在他们毕业工作后到底能从事什么样的工作,引导学生做一个合理的职业规划。鼓励学生自主学习,让学生了解当今社会和企业到底需要什么的人才,以及如何成为一名合格的人才。不仅要把学生动员起来,还要对教学内容和教学方法进行改革,使我们的人才培养方案能够满足社会和企业的需求。
(2)对教学内容进行科学合理的整合。在教学内容上突出实际应用性,简化器件结构和工作原理的教学。重点讲解二极管、三极管和MOS管的宏观特性、器件的主要参数和其在模拟电路中所起的作用。对于模拟电子技术中涉及到的半导体物理的一些艰深难懂的知识点,还有半导体器件的诸多微观特性等,一律做淡化处理。因为过多而枯燥的理论学习,会增加学生的学习负担,降低学习兴趣。强调基本理论和基本分析方法的掌握和运用,引导学生体会模拟电路设计的理念和技巧,积累经验,提升解决实际问题的能力。[3]
(3)强调实验与实践教学。我们应该改变传统的教学方法,将理论知识与电路模拟仿真结合起来,培B他们自学的能力,去学习和理解一些知识的模拟电路。强化电路功能的应用与扩展,引入研究型和设计型实践教学环节,基于此思路,特独立开设了“模拟电子技术实验”和“电子技术课程设计”这两门课程。
(4)改革成绩评价体系,改变学生学习的传统观念,最后的成绩不仅仅局限于理论课考试,还需要完成相关的电路设计实训,运用项目教学法,把学生分组,要求每组完成一项模拟电路设计任务,引导学生在学中做,在做中学,为日后从事电子技术的相关工作打下良好的基础。
该教改方式已经成功地应用于福建江夏学院三年了,收到了良好的教学成果,并得到得到了学校领导、教师和学生的认可。
2 教学方法与教学手段的改进
2.1 利用网络和多媒体辅助教学
采用多媒体设备将模拟电子技术课程中一些抽象复杂的原理和现象,以图像、动画等形式直观明了地演示出来,增强了学生的感性认识,再配合教师授课过程中对现象的解释,使学生完成从感性认识到理论学习与归纳的升华,加深学生对理论知识的理解。既能降低教师授课的负担,又极大地调动了学生学习的求知欲和积极性,起到事半功倍的效果。
当前,我国各高校都在大力开发利用网络化教学资源,比如:国家精品课程,尤其是“慕课”等新生的辅助教学的网络平台的涌现,为师生提供了海量的数字化资源。学生可以根据自己喜好,在网络平台上选择课程进行学习,自由安排学习时间、地点,自行下载电子教案、教学课件和课后习题等学习资源。并且网络教学还具有广泛的互动性,一方面师生可以在网络教学平台上共同讨论交流学习经验,也可以在我们平时面授的过程中,搜集并集中处理一些共性的问题。这种线上和线下结合的教学方式,现已取得了明显的效果。[4]
2.2 利用EDA工具辅助教学
借助于EDA工具辅助电路设计是当今电路设计的一个重要手段,也是学生们必须掌握的一项基本技能。EDA工具可以较为精确的计算和模拟一些简单电路的参数和实际工作效果。可以把EDA工具引入到理论课教学中,通过直观地仿真演示,加深学生对一些基本电路的理解。将理论性和应用性相结合,并为后续的实验、实践教学做好铺垫。由于课时的限制,要求教师在备课时要精心设计演示实例,引导学生思考并参与进来,最终得出结论。[5]演示实例过程中要格外注意对关键步骤的强调。例如,在讲授放大电路失真种类和原因时,理论讲授效果通常很差,学生通过想象的方式很难真正掌握精髓。而借助于EDA工具演示,通过设置不同的器件参数、输入正弦波信号、让学生通过直观的比较加深了对失真原因这一重要知识点的理解,并且在日后实践中可以直接去判断失真的种类,分析产生的原因,并在实践中加以解决。此外,在布置课后习题时也要求学生对作业中的问题进行仿真,与自己的计算结果进行核对,引导学生自行解决问题。
2.3 独立开设实验和课程设计课程配合理论教学
应用型本科教育要求我们在教学内容上要更加注重实验和实验的教学,为此我们独立开设“模拟电子技术实验”和“电子技术课程设计”两门课来配合理论教学,可以弥补理论教学中的不足。为了深入开展实践教学,拓展实践教学内容,我们增加了实验和课程设计这两门课程的学时。实验课程以基础和验证性实验为主,贯穿于整个学期,用来配合理论课的学习;实验课程的后期安排一些综合设计性实验,培养学生的综合、系统性思维。课程设计课程安排在期末,目的是提高学生综合运用所学知识的能力,提升对电子技术和工程项目的整体性认识。其授课形式是由学生自主选题,查阅文献材料,进行EDA仿真,购买电子元件并进行电路的焊接调试。教师进行技术指导,并给出合理的建议。要求学生独立撰写课程设计报告,格式工整,完整详尽地叙述电路设计方案与电路设计和制作过程中出现的问题和解决方案。教师可以将其中的一些普遍存在或是比较重要的问题提取出来,组织集中讲评。在学中做,在做中学,高效地完成实践教学任务。还鼓励学生将课程设计的内容再进一步拓展、升华,将一些有创新性和学术性的成果写成学术。选拔表现优秀的学生参加全国电子设计竞赛和其他院校间的学术交流活动,最大限度激发学生的学习兴趣与创造热情,在更高的层面上提升学生的实践能力。
3 教改后取得的成果
经过三年的教学实践,“模拟电子技术”这门课的授课效果和学生成绩有了明显改善。表2 是近三年模拟电子技术课程的期末成绩统计表。由于实施了新的教改方案,尤其是增加了实验与实践的环节部分的教学内容,使学生的学习兴趣和动手能力都有显著的提升,完成了该门课程的培养目标。
4 结束语
模拟电子技术是一门注重实践、而充满乐趣的课程。为了响应科技创新,万众创新的时代主题,要求我们在教育理念和教学手段上要不断突破创新,才能培养出符合社会需求的高素质应用性人才。广大生共同努力,共同进步,为社会培养和输送具有实践和创新能力的应用型人才。
参考文献
[1] 张德升.《电子技术》课程教改与实践[J].平原大学学报,2001.18(4):95-96.
[2] 刘浩,任立红,唐莉萍.《电子技术》课程教改与实践[J].中国电力教育,2012(35):52-53.
[3] 彭汐单,杨璐,孙俊杰.《模拟电子技术》实践教学的改革与探索[J].江西电力职业技术学院学报,2011(1):86-87.
关键词:电路;模拟电子技术实验教学;Multisim;仿真
1概述
计算机专业是软硬件结合、面向系统开发和应用的专业,而电路与模拟电子技术作为计算机专业的专业基础课,要求学生能够熟练掌握电子电路的基本分析方法,以便掌握计算机的硬件知识以及计算机接口电路的分析与设计。通过本课程的学习,要求学生掌握电路与模拟电子技术的基本理论、基本知识和基本技能,对其应用及未来发展方向有所了解,为今后学习后续课程以及毕业生就业拓展更宽的领域。
2课程教学中存在的问题
计算机专业很多学生认为计算机专业是学习软件编程的,电路与模拟电子技术课程不属于计算机专业课,能否学好无关紧要,在学习上重软件轻硬件;另一方面,该课程概念多、内容抽象、逻辑性较强,造成学生对课程学习力不从心,排斥这些课程的学习。当学生毕业后从事计算机相关工作的时候,发现自身硬件知识非常薄弱。嵌入式系统是当前最热门最有发展前途的IT应用领域之一,随着嵌入式系统开发和应用的盛行,掌握硬件理论和计算机专业的软件理论是IT行业工作人员在新时代的基本要求[1]。电路与模拟电子技术课程的主要内容包括电路和模拟电子技术,理论知识既抽象又难懂,使得学生感觉枯燥乏味,学习热情大幅下降,而该课程的内容不断增加,教学计划要求讲授的知识与学时少的矛盾更加突出。以我校计算机专业为例,课程本身理论学时44学时,实验10学时。理论知识比较深奥,实验学时较少,要在有限的时间内让学生接受和理解课程还很困难。如果充分利用先进的媒体,适当地引入Multisim10仿真软件,这样有利于学生接受复杂的知识,取得良好效果[2-4]。
3Multisim仿真软件在电路与模拟电子技术教学中的应用
在电路与模拟电子技术课程中Multisim软件是美国NI公司推出的一个用于电路设计和仿真的工具软件,它的功能很强大,以形象生动的仿真效果而被誉为“虚拟电路电子实验室”,因此它是电子类专业教学的重要仿真软件。设计人员可利用此软件对所设计的电路进行仿真和调试。Multisim仿真软件在电路与模拟电子技术教学应用中的优势体现在[5]:
3.1电路与模拟电子技术课程是一门理论性很强、难度较大的课程。一台PC机和一个仿真软件就可以搭建电路,通过Multisim图形化的仿真环境,可以将抽象、枯燥的电路理论直观的展现出来,降低教学难度,提高课堂教学效率,学生容易理解和掌握。
3.2在实验教学中搭建电子实验平台,实现了虚拟实验和实际实验的结合。Multisim仿真实验和实际实验相比具有直观、简单和速度快等特点。学生既可以在计算机机房做实验,也可以把实验搬回宿舍。仿真实验不需要真实环境的介入,元器件较多,在实验过程中元件没有损耗,实验室维护方便,这样的“电子实验平台”有助于提高学生实践能力。
3.3电路易受到干扰模拟电子技术部分在实验室环境中实验波形易出现较大失真,而仿真实验没有干扰信号,可实时观测参数对波形的影响,比真实的实验更能反映实验的本质,更加准确、真实、形象。
4Multisim10在电路与模拟电子技术课程教学中的应用
4.1将开关J1断开,电路中暂不引入级间反馈
当输入电压是正弦交流电时,在输出端通过万用表可测得输出电压为。没有引入级间反馈时,该放大电路总的电压放大倍数为。
4.2将图中的开关J1合上,引入电压串联负反馈
加上正弦输入电压,由虚拟示波器看到,输出电压的幅度明显下降,但波形更好。
结束语
Multisim仿真软件在电路与模拟电子技术课程教学改革中的应用与实践顺应我校转型发展的大趋势,把仿真教学融入课堂,改变教学方法和手段,引导学生在课后自己去分析更多复杂的电路,通过对虚拟仪器的熟练使用,提高了学生的自学能力,增强了理论教学的灵活性,激发学习的兴趣和主观能动性,大大提高教学质量和教学效果。
参考文献
[1]包蕾,管冰蕾.计算机专业电子技术基础课程教学内容的组织[J].科教导刊,2015,(4):139-140.
[2]吴玲敏,王维娜.Multisim10仿真技术在“电路基础”教学中的应用与实践[J].教育教学论坛,2017,(9):64-66.
[3]张志友.Multisim在电工电子课程教学中的典型应用[J].实验技术与管理,2012,29(4):108-110.
[4]罗廷芳,南江,李伟.NIMultisim10在电工电子技术教学中的应用[J].电子设计工程,2012,20(6):154-157.