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摘要:模拟电子技术课程是理论性和实践性都非常强的一门专业基础课,以项目驱动,以电子设计竞赛为依托,开展模拟电子技术课程模块化教学实践。通过对本课程的理论体系和实践体系的模块化构建,使学生掌握模拟电子技术的基本知识和基本技能,通过项目驱动以及电子设计竞赛的推动,提高学生电路分析与设计能力,新器件的选择与应用能力,知识更新能力与自主学习能力。为深入学习电类课程打下坚实的基础,提高电子电路分析设计思路及实物制作技能。
关键词:项目驱动;模块化;电子设计竞赛;项目设计
本文引用格式:李翠花等.项目驱动模电课程模块化教学实践[J].教育现代化,2019,6(37):158-160.
模拟电子技术课程是电子信息与电气类专业学生必修专业基础课程,并且是一门理论性和实践性都很强的课程,涉及到知识点很多,对学生建立电路模型,掌握电路的分析方法,以及电路的设计方法都起着至关重要的作用,随着电子技术的迅速发展,新概念、新技术和新设计方法不断涌现,使电子技术基础课程的教学面临着新的挑战,传统的教学方法和教学模式将不能适应现代教学的要求。在模拟电子技术课程的教学方法中,我们采用基于项目驱动的模块化的教学方法来提高学生的分析电路和设计电路的能力。
一 模拟电子技术教学改革的思路
(一)教学改革的目的
我校的办学定位是“地方型、应用型、国际化”,围绕应用型这一主旨,模拟电子技术教学开展以电子设计竞赛为依托、以项目驱动为抓手的教学改革。电子设计竞赛作为教育部倡导的四大学科竞赛之一,合肥学院至今已经举办了14届院电子设计竞赛,在院赛的基础上参加安徽省以及全国电子设计竞赛,电子设计竞赛是命题型的限时比赛,主要内容涉及基础类、电源类、通信类及控制类型的赛题,对模拟电子技术教学要求非常高,模拟电子技术的教学改革非常的迫切。主要改革的方向是提高学生的电路分析能力以及电路设计能力,以知识输出为导向转变为以能力输出为导向,掌握扎实的理论知识,提高实践动手能力,以便能在后续的电子设计竞赛活动中能够脱颖而出,为后续课程的学习打下坚实的基础。
(二)教学改革对学生能力培养要求
项目驱动的教学改革目的主要培养学生理论和实践结合的能力,通过对常用电子器件、模拟电子电路及其电路系统的分析和设计的学习,使学生获得模拟电子技术方面的基本知识、基本理论和基本技能,在此基础上掌握电子电路分析设计方法、设计思路及实物的设计制作方法。包括电路分析能力、设计具有指标要求的电路设计能力、新器件的应用能力,自主学习能力及知识更新能力、知识更新能力。
二 模拟电子技术的模块化教学设计与改革的方法
(一)模拟电子技术知识点模块化的整合与重组
模拟电子技术课程内容多,知识体系的架构不是层层递进的关系,学习时有一定的难度,学生经常戏称之为“魔电”,进行教学改革时,首先将理论知识体系进行模块化,所谓模块化教学,也就是将理论知识和实践知识按照一定的层次结构和内在联系进行重组与整合,进行模块化构建,使学生能够理清楚逻辑和层次关系,更容易接受的一种教学方式。
模拟电子技术课程理论整合为两大模块讲解:器件模块和电路模块,以器件模块为中心,辐射到电路模块。器件模块内容包括二极管、三极管及场效应管,主要讲授三种器件的内部结构、工作原理、外特性及分析计算的方法。电路模块主要内容包括基本放大电路、模拟集成放大电路、运算放大电路、差分放大电路、负反馈放大电路、功率放大电路,振荡电路和滤波电路,直流稳压电源电路。两大模块涵盖了模拟电子技术几乎所有的内容,通过内容的整合与重组,脉络清晰,层次清楚,学习的目的明确,学习兴趣倍增。
(二)实践项目模块的设计
模拟电子技术课程的理论整合与重组后,形成两大模块,在此基础上进行实践项目模块设计,思路以理论模块为基础,以电子设计竞赛为驱动体现模拟电子技术课程学以致用的精髓。实践项目模块是一个能够提供供电电源的音频放大电路系统。包括基本的放大电路,振荡电路滤波电路,负反馈放大电路,功率放大电路及直流稳压电源电路。其中振荡电路可以产生被放大的交流信号,基本放大电路进行信号的放大,可以用分立元件搭建,也可以用运算放大电路来实现,负反馈电路可以实现电路的稳定性,功率放大电路可以提高电路的驱动能力和带负载能力,自制稳压电源可以给上述各个电路供电。以上模块整合在一起就是一个能够提供供电电源的音频放大电路系统,如图1所示。只要具体化各个模块电路的技术指标,就可以作为电子设计竞赛院赛的题目。如图2所示。过这些项目的整合和项目的驱动,能够使学生从整体上把握模拟电子技术课程的精髓,并且提高学生电路分析能力以及电路设计能力。
(三)模块化教学实践中的学时分配
在课程的模块化建设中,总学分共5个学分,包含的学习总量为80学时的课堂学习和60学时的自主学习学时,课堂学时80分为理论讲授56学时,实验学时12学时,实践项目评测12学时。其中56学时主要讲授理论知识,包括器件及其电路理论教学。12学时的实验学时主要包括模拟电子技术课程的传统的验证性实验和基础实验。12个学时实践模块验收与评测,自主学习时间进行项目的设计与制作,在此12学时分别进行验收与评测。60学时的自主学习时间主要是学生的课余时间的充分利用,学生在此时间要完成实践项目的分析设计与制作,依托电子爱好者协会的开放实验室和实验器材来进行项目的制作。
(四)模块化驱动项目实施的评价体系
(1)本课程的评价体系不是单一的期末考试合格与不合格的传统方式,评价体系采用N+2的考核体系,从理论知识、实践能力、自主学习能力等方面进行全面的考核。考核成绩=期终考试(50%)+笔记情况(10%)+过程考核(20%)+项目验收(20%)(过程测试次20%、)各项均60分合格。详见图3。
三 以电子设计竞赛为依托,以项目驱动为落脚点的教学方法
(一)项目驱动教学方法
所谓项目驱动教学方法,是建立在构建主义理论基础上的新型的教学方法,通过实施一个完整的项目,而进行的教学活动。项目根据理论知识点设计,即把各知识点融入项目任务的过程,采用小组验收或者评测完成项目任务教学方法[1]。模块内容重组与整合后,形成了两大模块,器件模块和电路模块,授课过程中采用项目驱动的方法来进行授课,按照项目模块化的给学生设计来项目来辅助完成理论学习,项目需要硬件电路设计和实物的制作,如振荡电路的设计提供了被放大信号,基本的放大电路实现信号的放大,滤波电路实现了放大电路的带宽,反馈电路实现了系统的稳定性,功率放大电路实现了放大的电路的驱动能力及带负载能力。这些项目整合在一起就形成了一个完整的放大电路的系统。包含信号的产生、放大、反馈、滤波、功放和带负载能力等所有的模拟电子技术典型电路。用理论指导实践,用实践来促进理论的理解。相辅相成,缺一不可。
(二)以电子设计竞赛为依托的教学方法
模拟电子技术课程通常开设在第三学期,通过模块重组和项目驱动的教学方式,学生可以在电子设计竞赛中脱颖而出,本模块学习结束后可以直接参加电子设计竞赛活动,此时学生可以直接设计放大电路系统和直流稳压电源,振荡电路,运算放大电路及功率放大电路,这些模块与电子设计竞赛的基础类题目和电源类题目及仪器仪表类题目不谋而合,有电子设计竞赛作为依托和推进。学习的兴趣倍增,此时不再是为了学习而学习,是为了应用而学习。有了具体说的应用对象,学习不再是枯燥乏味的事情。培养了学生的实际动手能力和创新能力。
四项目驱动的模块化教学实践的实施效果
实施基于项目驱动的模块化教学模式,为后续课程打下了扎实的理论和实践基础。为也电子设计竞赛提供理论联系实际的载体;搭建动手实践创新平台;激发学生学习主动性、积极性。实施以电子设计竞赛为依托的项目驱动教学模式后,学生在电子设计竞赛实践中取得了不菲的成绩,以合肥学院近4年电子设计竞赛为例,参与人数由2015年的272人增加到2018年的496人,往届参加省大学生电子设计竞赛以大三学生为主,大二学生经过项目驱动的模块化教学实践以后,参加竞赛非常踊跃,获奖率逐年增加,获奖比例由2015年的50%增加到2018年的83.3%,具体情况如图6和图7所示。
2017年三组大二的同学获得安徽省电子设计竞赛一等奖,全国电子设计竞赛二等奖的好成绩。这与前期稳扎稳打的模拟电子技术课程项目驱动的模块化教学实践分不开的。项目驱动模块化教学实践培养了学生的动手能力,提高了学生的工程素养和创新能力。模块化教学强调学生理论知识应用的实践能力;强调学生工程素养的提高,创新意识培养的目的,真正找到“学以致用”的落脚点“用”。
参考文献
[1]康华光主编.《电子技术基础》模拟部分第六版[M].北京:高教出版社,2015.
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[5]冯林,郑薇薇.“任务驱动”与“项目驱动”相结合的创新教育研究[J].黑龙江教育(高教研究与评估版),2010(4).
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