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一、新实验教学模式构建思路与实践
(一)基础性实验教学为中心以教学实验室为平台,确立量验证性实验组成,用以验证所学基础课程的理论知识,通过测试设备观察、分析实验现象,加深对课堂所学相关理论知识的理解,具有一定的直观性和启发性,同时能够有效地培养学生实践动手能力及实验素养。
(二)跨学科课程的“相互融合式”教学验证性实验内容通过对硬件的操作来观察实验现象,不能使学生综合运用所学知识达到创新能力及工程设计能力培养的目标。目前全国各高校开设的EDA技术理论课程为电子技术领域带来了一场技术革命[7-13],诸如EWB、LabView、Multisim、SystemView、Protel、Pspice等各类仿真设计软件,能够在有限的学时内实现仿真设计性实验,既能培养学生综合设计能力和创新能力,又能克服硬件设计基础实验所存在的问题。跨学科课程为硬件设计基础实验奠定了技术基础。
(三)课程设计的“相互融合式”教学高校开设的各类课程设计已经成为目前实践教学体系的重要组成部分之一,由于其教学效果良好,现已在高校电子信息类专业普遍实施。以黑龙江大学电子工程学院为例,电子信息类专业开设的各类专业课程设计为通信电子线路设计性及综合性实验项目内容的开展奠定了基础,立足黑龙江大学—电子工程学院—电子信息类专业课程设计,有效地相互融合通信电子线路设计性和综合性实验内容,对实验课程体系的建设具有重要教学意义。
(四)课外科技活动的“相互融合式”教学课外电子设计类科技活动充分提高了大学生实践动手能力,调动了大学生参与实验教学的主动性和积极性,培养大学生团队协作精神、工程意识和创新能力。目前各高校充分意识到各类电子设计科技活动的重要性,黑龙江大学电子工程学院也不例外,各教研室教师积极组织学生参加各类国家级、省级及校级各类电子设计大赛,并亲自跟踪指导。在电子设计大赛及立项课题内容设计上有机融入综合性、软硬件设计性和创新性实验项目,拓展了通信电子线路课内实验内容。课外各类大学生科技活动为通信电子线路综合性、软硬件设计性、创新性实验项目开展提供了新的舞台。
(五)毕业设计的“相互融合式”教学高等教育人才培养过程中大学生毕业设计是综合性实践教学重要环节之一,也是培养大学生综合运用知识解决实际问题能力的重要手段之一。指导教师依据大学生所学专业知识为大学生设计毕设题目,选题要体现所学知识的综合运用,同时可以充分融入通信电子线路的综合性、设计性及创新性实验内容。近年来,黑龙江大学电子工程学院在毕业设计环节中,使通信电子线路实验课程内容与毕业设计内容有机结合,既能达到黑龙江大学电子工程学院大学生毕业设计要求,又使通信电子线路多样化实验内容得到充分开展。
(六)教师科研的“相互融合式”教学德国著名思想家、教育家洪堡在柏林大学办学实践过程中,首次提出了“通过科研进行教学”的思想和“教学与科研相统一”的原则[14],明确了教学与科研辩证统一、相辅相成、互相促进的关系。围绕指导教师科研课题,将科研性和创新性实验内容融入到教师科研项目中,通过教师科研项目锻炼大学生实验设备的操作能力及分析问题解决问题的能力,是洪堡“科学研究促进教学”思想的外在表现。在教学过程中,教师要鼓励学生参与科研项目,提高大学生的积极性和主动性。同时经过学院专家指导,使大学生在学习过程中初步掌握科研的基本方法,有效培养了学生的科研意识和科学素养,激发了学生学习兴趣和主观能动性,进一步提高了教学效果和教学质量。
二、结论
关键词:高频电子线路;教学改革;综合能力培养
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2016)05-0062-02
《高频电子线路》是高等学校电子与通信类专业的一门重要专业技术基础课,是学生应具备知识结构的重要组成部分,其主要教学目的是为后续的专业课程奠定理论和实践基础,在专业课程体系中起着承上启下的作用。
一、课程特点与学生学习现状分析
高频电子线路以现代无线通信系统为纲,采用非线性分析法,分析发射和接收装置中的各高频单元电路,分析电路中输入与输出信号对应关系及信号频谱、振幅变化的规律。该课程涉及公式多,概念抽象,电路复杂,分析方法繁杂,并要求学生掌握的基础知识多,具有理论深、专业性强、综合性高、工程实践性强等特点。
近年来,二本高校学生的整体综合素质有所下降,特别是数学和电路基础掌握不牢固,理论与实践脱节,对于复杂难懂的高频电子线路的学习产生了畏惧甚至厌学的心理。
二、传统高频电子线路教学中存在的问题
(一)教学内容局限问题
学习高频电子线路需要以高等数学,电路分析,模拟电子线路,信号与系统等为前续课程,这些课程间既独立又相互联系,而在传统高频电子线路的教学中它们之间的衔接问题经常被忽略,给学生学习带来困难。近年来无线通信的通信体制、调制编码方式、工作频段、承载业务类型等方面都发生了很大变化,从而对其射频电路部分的设计提出了新的要求。传统高频电子线路教学中忽视对新内容的补充,与学科前沿的衔接,导致学生难以把握该课程实用性,无法培养浓厚学习兴趣。
(二)教学方式单一问题
传统教学方式一般以理论讲授为主,老师讲解课本知识点,缺乏启发和创新,学生被动接受,没有深层次的思考和理解,难以形象地了解一些概念、工作原理和实际问题。而理论教学上又缺乏体系性,总是围绕一个个分散的知识点进行,从理论到理论,为理论而理论,缺乏对整体电路的分析。
(三)理论与实践分离问题
高频电子线路是一门工程实践性很强的学科,而传统教学却将理论教学与实践教学相分离,导致理论教学更加抽象难懂,学生实践能力不足。课堂上实际电子产品及电路的接触机会极少,实验又多以验证为主,或多采用线路是集成好的实验箱,学生创新性和自主性都得不到良好的培养。
三、课程教学改革措施
(一)理论教学改革
1.优化教学内容:
(1)课程内容的合理调整。随着电子技术的迅速发展,高频电子线路的课程教学内容也应不断进行调整。首先是教材选择要求保留经典电子线路内容,摒弃目前已淘汰电路形式,增加新技术的介绍及典型的集成电路模块分析等,通过对比国内众多优秀教材,选择张肃文编著的《高频电子线路》,该教材内容详尽,理论架构清晰,能较好满足课程教学要求[1]。再者,由于该课程内容多、课时数少的现状,在教学内容上必须删繁就简,以通信系统中传输与处理信号出发,系统模块化分析每部分电路,加强集成电路的概念和应用,适当引入一些新技术的实际应用。
(2)课程整体性的系统把握。为了达到更好教学效果,摆脱传统高频电子线路教学中缺乏系统和工程观念的教学方式,从通信系统角度出发,将教学内容分为三大模块:发送设备、信道传输、接收设备。发送接收设备按高频电路部分又可以划分为三个小模块:振荡器、调制和解调、高频信号放大器。然后通过分析经典电路构成和工作原理的方法剖析各个模块的功能和基本原理,最后将各个系统模块结合为一个完整的系统,学生可以更好地理解课程各个章节的联系和各单元电路之间的连接方式及相互之间影响,建立系统和工程观念,提高分析和解决问题的能力[2]。
(3)课程重点、难点的适当处理。在有限教学时间内,为了快速让学生掌握本课程要领,教学过程中要注重对各部分的重点和难点的总结[3]。在分析各部分电路性能时,通过提问,回顾联系知识点形式反复强调,课堂练习、课后习题形式巩固和融会贯通重点知识。在讲述繁琐计算的具体电路时,应做到分散难点、将抽象概念简单化,便于对知识难点的理解。
2.多样化教学方法:
(1)提问式与启发式教学法。为了激发学生学习兴趣,培养独立思考能力,采用课前提问方式使学生对要学习章节产生好奇心,迫切想了解接下来学习的内容,自然地引入本节课的知识点。在讲授过程中联系提出问题启发学生认真思考,利用所学知识点解决问题,提问式与启发式相结合的教学法充分调动了学生学习的积极性和主动性。
(2)讨论、互动交流式教学法。讨论是课堂教学的一种重要形式,在老师引导下,学生根据所给有一定难度和深度的讨论题目,以小组形式进行讨论。讨论过程可以各抒己见,相互启发,增加交流,讨论结果及时总结,这样不仅满足了知识的传授,而且启动了学生的思维活动,加深了知识的掌握,培养了学生独立思考、分析和解决问题的能力[4]。
(3)对比、归纳教学法。高频电子线路的学习需要与一系列的前续课程衔接,特别是低频电子线路,虽然在工作条件、电路结构、应用范围以及基本原理和分析方法上两者都存在着差异,但也有着某些联系。采用对比教学法,将两者内容融会贯通,完整理解体系概念。再者,该课程章节内容多,但相互间却有着内在联系。通过归纳、总结,将分散知识点编织形成知识网络,便于学生找到规律,从系统角度分析和解决问题。
3.丰富教学手段:
(1)多媒体教学的应用。利用多媒体教学可以节省大量板书和画图的时间,增加课堂信息容量;可以生动形象地展示课程内容,使学生易于理解和掌握;可以方便地与已有知识进行比较,便于总结和复习,并有利于资源共享。但使用多媒体过程中不能过分依赖,重要公式的推导、关键电路的分析等利用板书突出重点,加深理解。采用多媒体与板书有机结合的方式,使学生在板书和动画的两个动态过程中,仔细领会教学的重难点,最大程度上调动学生的学习积极性。
(2)仿真软件的应用。由于课程内容抽象复杂,涉及复杂电路分析时,纯粹依靠讲解不能有效地帮助学生理解,将计算机仿真引入到教学中,使教学内容更加直观,增加学生对理论知识的理解和电路结构的把握,对提高教学的效果和质量有很大帮助。
(3)网络资源教学的应用。充分利用丰富的网络资源,积极开展网络教学,不仅可以扩展教学时间和空间,而且还可以增进师生间的交流。建立课程学习网站就是网络资源教学中的有效手段之一。通过网站可以进行教学通知,答疑辅导,学习资料共享,知识自测等教学活动,充分发挥学生学习的自主性,进一步帮助和促进课堂教学[5]。
(二)实验教学改革
实验教学是课程教学的重要辅助部分,对学生加深知识理解和实践能力的培养起关键作用,因此,高频电子线路的实验教学需要多样性与实用性的统一。针对不同教学过程进行相应实验教学。如在学习该课程初期,可以通过进行演示性实验展示每个模块的功能,加深学生理解;在学完一个模块后,针对已设计制作好的电路,进行验证性实验,观察实验结果是否与所学理论一致;当学校资源满足不了某些实验要求时,还可以利用仿真实验作为补充;而实验教学的最终目的还是为了培养实用技术型人才,所以开放式、设计式实验是必不可少的。多样性与实用性统一的实验教学法使学生有效地把所学知识应用于实际,提高学生技能水平,拓宽了学生专业理论基础,加深学生对课程理解,培养独立思维、独立创造的能力。
(三)考核方式改革
随着教学内容、方法和手段的变化,考核方式也应与之相适应。考核必须能较为全面地反映出学生对课程知识的掌握程度和综合素质的培养情况。采用平时成绩、实验成绩、期末卷面成绩、加分及扣分五项标准相结合的评分办法,对学生的理论知识、综合能力、实践能力进行考察。其中平时成绩包括考勤和作业完成情况;实验成绩包括实验出勤情况、实验操作和实验报告三部分,而实验操作作为实验成绩的主要部分;加分项与扣分项是考核方式中新引入的项目,通过加分项对学生起到激励作用,激发学生学习的主动性和积极性,通过扣分项督促学生加强自我管理约束能力。多种评定标准相结合的考核形式有助于提高学生对课程的综合运用能力。
四、结语
高频电子线路作为电子类和通信类的专业基础课程,其重要性不言而喻。该课程公式多,概念抽象,电路复杂,分析方法繁杂,在传统的教学方式下,教学效果并不理想,通过对理论教学和实验教学等各环节的综合思考,不断调整教学思路,更新教学方法和手段,重视实践教学,充分调动学生的学习积极性,提高教学质量,培养学生综合创新能力。
参考文献:
[1]张肃文.高频电子线路(第五版)[M].北京:高等教育出版社,2009.
[2]陈芳妮.高频电子线路课程教学改革探讨[J].浙江科技学院学报,2011,23(4):329-332.
[3]王雯霞,马华红,吴景艳.对《高频电子线路》教学改革的探讨[J].科技创新导报,2011,(08):194.
论文关键词:高频电子线路 教学改革 理论教学 实践教学
论文摘 要:本文结合教学中的实践和体会,从理论教学和实践教学两个方面对《高频电子线路》课程的教学改革发表了看法。旨在通过改革提高学生学习兴趣,培养学生实践能力。
《高频电子线路》是电子信息工程、信息工程等相关专业的一门重要的专业基础课,也是从事通信、电子等相关领域研究开发人员必须了解的基本知识[1]。因此,学好高频电子线路不仅对学生学习其他专业课起到关键的作用,而且对学生的就业也大有裨益。
《高频电子线路》是一门理论性和实践性很强的课程。内容抽象,理论性强,专业术语、名词概念较多,又与实践密切相关,学生普遍反映内容宽泛,难于掌握。如何让学生了解并掌握高频电子线路的知识,培养学生的分析与设计能力,是该课程教学改革急需解决的问题。
1 理论教学
1.1 把握整体
《高频电子线路》以无线通信系统为主线,理论内容主要包括发送系统和接收系统各部分电路的工作原理及性能分析。很多学生对这门课的认识只是几种电路,而对这些电路与通信系统的关系却很惘然,因此为了使学生对本课程有个整体的认识,应在绪论部分详细介绍发送系统和接收系统的工作过程,以及各部分电路在系统中的地位和作用,这样可以使学生一开始就能够把握住整体,在学习后续章节时有个明确的方向,不至于使各个章节之间各自独立。
1.2 突出重点难点
《高频电子线路》所涉及的内容很是广泛,为了便于学生抓住本课程的要领,教学中要总结出各部分的重点和难点,反复强调,认真分析,注重练习,将重点贯穿于整个教学的始终。
例如,调制与解调是《高频电子线路》中的重要内容。在介绍本部分内容时应通过浅显易懂的例子使学生先掌握调制与解调的概念,然后再介绍调制与解调的原理,最后再是具体的调制与解调电路。整个过程中需要通过分析乘法器的非线性特性来讲述调制与解调的特性。但分析乘法器的非线性特性只是其中的工具,重点不应放在如何分析乘法器的非线性特性上,关键在于学生对调制与解调概念的理解以及原理的掌握,在介绍调制与解调电路时也要与原理相对照,更便于学生认识调制与解调电路的工作过程。
另外,在分析各部分电路的性能指标时,应适当减少不必要的公式推导,避免讲述具体电路时夹杂繁琐的数学计算,减轻学生的负担,突出各部分的重点。
1.3 丰富教学手段
多媒体教学作为一种全新的教学手段,以其生动、直观、活泼等特点,给教学改革注入了生机,对教学的辅助作用是不言而喻的。对《高频电子线路》这门课来讲,如果能够利用多媒体使其中抽象枯燥的内容变得生动形象必定会激发学生的兴趣,再加上老师的正确引导,课堂也会变得生机盎然。例如,信号的调制解调过程,通过多媒体演示,再结合动画,能够让学生清晰地看到信号的演变过程,从而加深学生对该过程的认识。但是对重要公式、关键电路分析等内容,应通过板书边写边讲,避免幻灯片给学生造成的视觉疲劳。
各种EDA软件的出现也为高频电子线路的教学注入了新的元素[2]。如PROTEL,ORCAD,PSPICE,MATLAB等,利用这些软件可以搭建试验平台,通过仿真将各部分电路的波形生动形象地展示给学生。也可以使电路以及参数的变更更加灵活,学生能够更清楚地掌握电路的工作原理以及参数设计,从而激发学生对电路分析与设计的兴趣。
课堂教学之余,也要结合课后答疑及作业情况来进一步调整教学。充分利用校园网的资源积极开展网络教学也是丰富教学手段的一种形式。
总之,多种教学手段相配合,可以很大程度上提高学生学习兴趣,达到最佳的教学效果。
1.4 更新教学内容
传统的以分立元件为基础的电路教学已经不能够适应现代电子技术的发展。现代电子设备中小信号谐振放大器、高频功率放大器、角度调制与解调等都已集成化,因此在高频教学过程中可以采用简单典型的分立元件电路来分析各部分电路的工作原理,但在结合实际时应增加新技术的介绍以及典型的集成电路模块的分析等内容,将分立元件电路的教学服务于集成电路的应用,从而开阔学生视野,拓展其知识范畴[3]。
2 实践教学
实践教学是《高频电子线路》课程中的一个重要环节,是提高教学质量的不可或缺的手段之一。许多抽象的、复杂的概念必须借助实践才能获得更清晰的、更深入的理解,而在实践中获得的丰富知识和经验也会加深学生对理论教学内容的理解。实践教学的改革,可以从两个方面做起。
2.1 培养学生实验兴趣
目前高频电子线路实验课程中普遍采用高频电子线路整机实验箱,实验箱中都是已经设计好的模块电路,主要是配合理论课程而设计的验证性实验,学生的任务只是连接电路、测量输入输出,结果使得学生逐渐失去了兴趣,做实验时敷衍了事[4]。因此,除了验证性实验,应在实验课中加入学生感兴趣的综合性或设计性实验。例如,调幅信号的调制与解调实验中调制信号是通过信号发生器产生的,若改用音频信号作为调制信号,在解调电路的输出端接入扬声器,通过扬声器的输出能使学生更直观地感受实验结果,极大提高学生的学习兴趣。
2.2 提高学生动手能力
除了基础性的实验课程之外,在实践环节中还应该加入可以增强学生动手能力以及创新能力的课程设计、科技创新等内容。例如,组装一台简易的收音机套件或无线对讲套件,看似简单,但通过组装过程不仅提高了学生的动手能力,还能使学生把套件中的各部分电路与高频电子理论课中涉及的电路相对应,加强了理论知识的掌握,更重要的是会对无线通信系统的认识产生质的飞跃。在学生掌握了通信系统的各个环节之后,还可以让学生尝试一些高频电路设计,如小功率的调频发射机设计、调频接收机设计等[5]。使学生学会将高频单元电路组合起来实现满足工程实际要求的整机电路的设计与调试方法,从而提高学生分析问题、解决问题和设计电路的能力。
从实际效果和今后发展趋势来看,实践教学环节的加强将更有利于学生加强对理论知识的理解、培养动手和创新的能力。
3 结语
信息技术的飞速发展使得《高频电子线路》的教学改革刻不容缓。作为专业任课教师应从理论教学和实践教学等各环节综合思考,不断调整教学思路,改善教学方法和手段,重视实践教学,努力把学生培养成善于将理论与实践相结合的专门人才。
参考文献
[1] 李国平,武海艳.谈谈高频电子线路教学[J].科技信息,2006(10).
[2] 曾兴雯.高频电子线路[M].高等教育出版社,2004.
[3] 沈伟慈.通信电路(第二版)[M].西安:西安电子科技大学出版社,2007.
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