電子技術(shù)教育方式闡述

1、電子技術(shù)教育方式闡述     作者：孟秀芝 王宗省 高麗麗 單位：山東科技大學(xué)機械電子工程學(xué)院科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，使各個學(xué)科領(lǐng)域之間不再是相互獨立，而是相互滲透和融合的關(guān)系。在此大環(huán)境下，電工電子技術(shù)作為高等院校非電類專業(yè)的一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課程，能使學(xué)生掌握電工電子技術(shù)必備的基本理論、基本知識和基本技能，為后續(xù)專業(yè)課的學(xué)習(xí)和畢業(yè)后在工程技術(shù)崗位上的自學(xué)、深造、拓寬和創(chuàng)新打下堅實基礎(chǔ)1。該課程融合了電路分析、電機學(xué)、可編程控制器、模擬電子技術(shù)和數(shù)字電子技術(shù)等多門學(xué)科，內(nèi)容廣泛，重應(yīng)用而輕理論，實踐操作性強。筆者通過多年的教學(xué)觀察發(fā)現(xiàn)，學(xué)生在學(xué)習(xí)電工電子技術(shù)時

2、常會出現(xiàn)以下幾種情況：一是課程比較抽象，僅在學(xué)習(xí)物理課程的前提基礎(chǔ)下，入門比較難；二是課程實踐性強，而傳統(tǒng)實驗課多為“傻瓜”式實驗，不能充分發(fā)揮學(xué)生的主動性，實驗效果差；三是課程內(nèi)容多，系統(tǒng)性較差，又是多門學(xué)科的壓縮，學(xué)習(xí)起來比較吃力；四是此課程是一門公共專業(yè)基礎(chǔ)課（涉及到全校十幾個專業(yè)），與專業(yè)聯(lián)系性不是十分緊密，沒有一個公共學(xué)習(xí)交流平臺，沒有相應(yīng)的學(xué)習(xí)氛圍，學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性不高。針對上述問題，除了在教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法2、考試方法3等方面進行教改外，多平臺教學(xué)方式的構(gòu)建也需要進行探索。筆者在多年的教學(xué)方式的探索中，除了利用多媒體與傳統(tǒng)的教學(xué)手段相結(jié)合4的方式外，還構(gòu)建出仿真軟件平臺、硬件平臺

3、及網(wǎng)絡(luò)平臺等多平臺相結(jié)合的教學(xué)方式，拓寬學(xué)習(xí)電工電子技術(shù)的途徑，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和積極性。一、多媒體與傳統(tǒng)教學(xué)方式相結(jié)合，形成有機互補多媒體教學(xué)是當(dāng)前比較普遍的一種教學(xué)手段，它利用圖像、聲音、動畫及視頻的效果給課堂帶來活力。但整個課程純用多媒體來講課，仍存在一定的弊端。比如學(xué)生反應(yīng)整個授課過程過快，思路跟不上，對授課內(nèi)容印象較淺等問題，尤其是電路基礎(chǔ)理論部分更是讓很多學(xué)生感到頭疼。而傳統(tǒng)的黑板式教學(xué)在教學(xué)過程中，有一定的空余時間可以讓學(xué)生思考，容易使學(xué)生緊跟老師的思路。所以，在整個課程的授課過程中，有選擇地、合理地利用多媒體技術(shù)，有機結(jié)合傳統(tǒng)的黑板式教學(xué)，做好整個課堂的教學(xué)設(shè)計，就可以取長補

4、短，使教學(xué)效果達到最佳。以講解單相交流電路為例，對于單一參數(shù)交流電路的電壓與電流的關(guān)系分析過程，用黑板來講解，從題設(shè)到結(jié)果，循序漸進，使學(xué)生在概念上從直流電到交流電的轉(zhuǎn)變有個接受過程；而在介紹電阻器、電容器和電感器時，可以以圖片的形式將這三種器件的種類及其多樣的封裝形式展現(xiàn)在學(xué)生面前，使學(xué)生對三種器件形成感觀認(rèn)識，并擴展了知識面；在講解功率時，可以用動畫效果展現(xiàn)出其功率曲線圖，既有視覺沖擊，強化記憶，加深理解的效果，又節(jié)省了畫圖的時間。在講解電動機的繼電器控制電路時，用黑板把低壓電器的動作過程先講述一遍（對于低壓電器的結(jié)構(gòu)用多媒體顯示，可以節(jié)省畫圖時間），再利用多媒體的動畫效果來形象地展示出電

5、動機的啟動和停止過程，使學(xué)生更易理解整個控制系統(tǒng)。所以合理利用多媒體技術(shù)，有機結(jié)合傳統(tǒng)授課方式，既可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，又能夠突出重點，對于教學(xué)時間相對減少、教學(xué)內(nèi)容不斷增加的今天無疑是一種非常好的提高教學(xué)質(zhì)量和效率的途徑。二、利用軟件仿真平臺，使抽象變具體非電類專業(yè)的學(xué)生在初學(xué)電工電子技術(shù)時，對于每一個電路，常常想直觀地分析出支路電流的具體流向，否則就像迷失了方向一樣困惑。在引導(dǎo)課程入門時，盡管一再告誡他們先不用考慮電流實際流向，先設(shè)定支路電流的參考方向，然后在給定的參考方向下利用電路理論列式計算，根據(jù)計算結(jié)果分析電流的實際流向，但聽從者并不多。基于此種情況，筆者借鑒前人利用EDA技術(shù)引入

6、電工學(xué)教學(xué)5的經(jīng)驗，來協(xié)助學(xué)生解決在學(xué)習(xí)中遇到的困難。在授課初時，筆者先講解仿真軟件MULTISIM（仿真軟件有多種，如EWB、PSPICE、PROTEL、CA-DENCE、MULTISIM等，現(xiàn)在用的比較多的是MUL-TISIM。）的使用方法，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)本課程之前先TISIM。）的使用方法，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)本課程之前先學(xué)會仿真軟件。在課堂教學(xué)時，再把仿真軟件作為教學(xué)的輔助工具。如對于舉例電路，利用仿真軟件中的電流表直觀地給出支路電流的實際方向如圖1所示，更具有說服力地改變了學(xué)生對“電源”只是提供電能的認(rèn)識，使抽象變具體，使學(xué)生學(xué)習(xí)起來輕松入門，調(diào)動了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性（圖略）又如講解電路暫態(tài)分析

7、中的RC電路中電容的充電過程，電路（圖略）所示，用示波器XSC1觀察電容C1兩端的電壓變化，其變化曲線（圖略），使學(xué)生無法想象的電壓變化過程非常直觀地展現(xiàn)在學(xué)生面前，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，同時也有助于學(xué)生理解電路的工作原理。除此之外，利用仿真軟件平臺，學(xué)生還可以彌補由于授課學(xué)時少而造成的實驗學(xué)時有限的缺陷，利用課余時間在此平臺上設(shè)計電路，對一些電路原理設(shè)計相應(yīng)的電路仿真驗證，既達到了理論聯(lián)系實際的目的，又鍛煉設(shè)計電路的能力。對于那些對電工電子技術(shù)特別感興趣的同學(xué)，還可以利用業(yè)余時間，綜合應(yīng)用自己所學(xué)的知識，在此平臺上獲得自己所做的一些小制作或小創(chuàng)新的仿真結(jié)果，既加深了對電路理論的理解，又提高了其

8、動手和創(chuàng)新能力?？傊笆谌艘贼~時不忘授人以漁”，學(xué)生在掌握課程的知識基礎(chǔ)上，借助于仿真軟件這個工具，能夠獨立進行電路的設(shè)計及開發(fā)，為以后的工作打下良好的基礎(chǔ)。三、利用開放式的硬件平臺，鍛煉學(xué)生的實際應(yīng)用能力電工電子技術(shù)是門實踐性非常強的課程，所以實驗教學(xué)是該課程中的一個重要環(huán)節(jié)。但基于目前高校的電工電子技術(shù)課程的實驗內(nèi)容主要是一些驗證性的實驗，配備的實驗教材往往把實驗電路詳細(xì)給出，硬件實驗系統(tǒng)也基本上搭建好了，學(xué)生僅是對照著已給出的電路連接幾根線，按照實驗的要求測出幾個數(shù)據(jù)。整個實驗，學(xué)生基本上不動腦筋就能完成，實驗成了一種“傻瓜”式實驗。這種實驗不僅挫傷了學(xué)生動手的積極性，養(yǎng)成學(xué)生的依賴性

9、，也禁錮了學(xué)生的創(chuàng)新動力，使學(xué)生失去了成就感。基于此問題，也有人提出實驗教學(xué)的改革，除了引入EDA5外，就是指導(dǎo)個別學(xué)生進行課外創(chuàng)新設(shè)計6，但這種改革仍解決不了大部分學(xué)生的實際動手能力的培養(yǎng)問題。除此之外，由于實驗題目多是某個定理或現(xiàn)象的驗證，學(xué)生在實驗過程中沒有“系統(tǒng)工程”的概念。針對上述這些情況，筆者開發(fā)出一套開放式的綜合實驗平臺。平臺按模塊的方式組成，主要包括電源模塊、模擬電子模塊、數(shù)字電子模塊三大部分，每一部分又細(xì)分幾個子模塊，比如數(shù)字電子模塊有脈沖形成模塊、開關(guān)陣列、計數(shù)模塊、顯示模塊等。在每個模塊上僅給學(xué)生提供比“面膜實驗板”更好用的可能用到的多種電子元器件（每個元器件留出插孔）及

10、多種規(guī)格的芯片底座。學(xué)生在此實驗平臺上既可以自行設(shè)計一些驗證性的實驗，也可以開發(fā)一個綜合應(yīng)用系統(tǒng)。但無論哪種實驗，學(xué)生都必須獨立完成電路原理設(shè)計、硬件選型、電路搭建及調(diào)試工作，從始至終，讓學(xué)生把握主動權(quán)。例如在此平臺上，讓學(xué)生設(shè)計一個099秒倒計時器的綜合實驗（至少4個學(xué)時，可用于機電、機械設(shè)計及其自動化等課時較多的專業(yè)，也可以作為這些專業(yè)的電工電子實習(xí)內(nèi)容）。學(xué)生首先必須根據(jù)系統(tǒng)功能要求，分析出系統(tǒng)的構(gòu)成：時鐘電路、鍵盤電路、預(yù)置電路、計數(shù)電路、復(fù)位電路、譯碼顯示電路、電源電路及聲光報警電路等內(nèi)容，然后再組成系統(tǒng)，（圖略）設(shè)計出原理圖并做出硬件選型后，學(xué)生在平臺上搭建電路，調(diào)試，并解決在調(diào)試

11、過程中所出現(xiàn)的各種各樣的問題，得出結(jié)果。在整個實驗過程中，學(xué)生是主角，老師僅是扮演一個“技術(shù)顧問”的角色。通過類似于這樣的實際應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計訓(xùn)練，使學(xué)生掌握模塊化的設(shè)計方法，把所學(xué)的知識融會貫通起來，同時建立起“系統(tǒng)”的概念。總之，在這個平臺上，既可以培養(yǎng)學(xué)生靈活運用理論知識的能力和解決實際問題的能力，也可以培養(yǎng)學(xué)生的科研素質(zhì)。由于整個實驗是學(xué)生在老師的配合下來完成，成就感強，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和動力，也增強學(xué)生的創(chuàng)新能力。四、利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)構(gòu)建一個學(xué)習(xí)交流平臺，增強學(xué)習(xí)氛圍計算機的普及和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，使構(gòu)建一個公共學(xué)習(xí)平臺成為可能。在教學(xué)改革不斷發(fā)展的今天，一些精品課程相繼建立了相應(yīng)的網(wǎng)站

12、。針對學(xué)習(xí)電工電子技術(shù)課程的專業(yè)廣，學(xué)生人數(shù)多（每年全校有十幾個專業(yè)，1200多學(xué)生學(xué)習(xí)電工電子技術(shù)），而課堂授課學(xué)時相對較少（根據(jù)專業(yè)不同，授課學(xué)時不同，從36學(xué)時到120學(xué)時不等），學(xué)生之間、學(xué)生與老師之間交流機會少等情況，筆者利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)構(gòu)建了一個公共學(xué)習(xí)交流平臺。在這個平臺上，設(shè)計了課程介紹區(qū)、學(xué)習(xí)功能區(qū)、交流功能區(qū)、創(chuàng)新功能區(qū)等，每個欄目各司其職，不但方便了學(xué)習(xí)，更重要的是使師生間無障礙地交流。在課程介紹中，介紹了本課程的特點、內(nèi)容體系結(jié)構(gòu)、教學(xué)目的要求及參考教材，使學(xué)生對本課程有一個全面的了解；在學(xué)習(xí)功能區(qū)，學(xué)生可以在線利用電子教案進行學(xué)習(xí)，也可以在線做一些題目的練習(xí)或者是自測，來檢查自己的知識掌握情況；在交流功能區(qū)，學(xué)生可以利用論壇交流學(xué)習(xí)中所遇到的問題或是學(xué)習(xí)心得，學(xué)習(xí)課堂寬廣，學(xué)習(xí)心情放松，各抒己見，互相啟發(fā)，教學(xué)相長；在創(chuàng)新功能區(qū)，公布學(xué)生的創(chuàng)新項目的成果及設(shè)計思路過程，一方面激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新積極性，另一方面也可以給學(xué)生的繼續(xù)創(chuàng)新做出案例，創(chuàng)新題目可以咨詢老師或者自擬，通過這樣訓(xùn)練，可以使學(xué)生視野開闊、能力增強。綜上所述，網(wǎng)絡(luò)課堂擴大了課程的受益面，與課堂教學(xué)互補，實現(xiàn)了因材施教，創(chuàng)造了教師與學(xué)生、學(xué)生與學(xué)生之間交互的環(huán)境；因而活躍了