時間:2023-02-09 14:27:21
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二、改革探索更加有效的教學模式
(一)教學手段不斷改革
為了改進教學質量,提高教學效果,為培養應用型人才提供有力支持,近年來,我們在教學手段的不斷改進方面做了有益的嘗試。
第一,引入計算機仿真技術,將理論與實踐有機結合。在教學中引入仿真技術,有效的改進了教學效果,增強了學生分析問題、解決問題的能力。首先,站在教師的角度,仿真技術的使用,使教師在原有電子課件的基礎上,加入了對實際電路的分析過程,使得教學生動直觀,加深學生對概念和規律的理解和掌握。通過仿真軟件,不僅可以幫助學生理解一些抽象概念,并且可以使其深刻理解在電路中,各元件參數對電路的影響。其次,從學生的角度看,將計算機仿真技術與模擬電子技術教學內容有效結合,使學生通過仿真直觀的了解本課程研究中所能解決的實際問題,有利于激發學生的學習興趣與參與探索的求知欲。如在學習完相關理論后,引導學生利用仿真軟件自行設計波形信號發生器、多路輸出的直流穩壓電源、心電圖信號放大器、低頻功率放大器、光電報警器等。學生通過這樣一些模擬電路的實際應用,了解了課程的作用,明確了學習目標,產生了好奇心,激發了學習動力。在教學中引入計算機仿真技術,使學生在教師的引導下帶著問題進行自發學習,使整個學習過程始終處于探索研究、再探索研究到最終驗證的良性循環過程。
第二,開放實驗室,提供探究和創新的良好環境。模擬電子技術是一門實踐性很強,并且面向工程的課程,基本的應用電路在掌握了基本理論后,都需要實驗來驗證。通過實驗驗證理論發現問題結合理論修正問題再次進行實驗驗證,通過這樣一個螺旋式過程,學生學習知識的深度和廣度均不斷拓展。同時,也讓學生深刻體會到了實踐和理論的差異,在實踐中切實鍛煉了學生分析解決問題的能力。院系面向電子信息類學生開放電子技術實驗室,為學生提供了理論聯系實踐的場所,更為學生進行探究式學習提供了不可取代的自主學習平臺,是培養學生探究未知能力、實踐能力和創新能力的必要途徑。
除集中實驗外,課后及其他學期學生根據自己的興趣及時間安排,自行登記到實驗室進行實驗和研究。電子技術實驗室安排值班教師為實驗學生答疑,幫助學生探究和創新。實驗室的開放,滿足了不同層次學生培養實踐能力的要求,體現了因人而異、因材施教的教育理念。第三,充分利用網絡資源,引導學生自主學習。模擬電子技術課程為校級精品課程,目前在建校級資源共享課程。現有的精品課程網站,為學生的課外學習提供了一個高效的研究型學習平臺。精品課程網站提供了豐富的和教學相關的資訊。學生可以根據自己的興趣和愛好,進行探索式研究式自主學習。這樣的學習模式不受空間和時間的制約,延伸了學生獲取知識的途徑,不僅使得學生的學習變得更加便捷,而且學習起來更加自主、高效,更重要的是在學生能力培養方面起到了不可或缺的作用。
(二)教學方法不斷改進
教學是一個獲取知識、啟迪思想、激發潛能、培養能力的過程,它需要教師根據自己的教學能力設計一種教學策略,通過優化的教學手段和教學方法,在課堂上將教學內容精彩而生動地展示給學生,并且在課后進一步挖掘學生自主學習的潛力。在培養應用型人才思想指導下,我們不斷在教學方法上進行探索和改進,側重培養學生的工程應用能力。
1.采用啟發探索式教學激發學生學習興趣,提高教學質量。
采用啟發探索式教學提高學生的學習興趣,教師在教學中主要承擔主導作用。在對課程進行教學設計時,在保證基本概念的基礎上部分重點采用案例式教學,通過分析實際電路,引入知識點。通過課堂討論、仿真軟件演示、習題研究等環節,引導學生自主學習,讓學生由被動的接受知識轉化為主動的探索知識,充分發揮學生在教學中的主體作用。教師在完成一個知識點或一個章節的教學后,布置兩到三個綜合性的問題,讓學生自由分組形成課題組。利用課余時間自行通過查閱資料完成題目的分析、方案選擇、電路仿真設計、結果分析,并制作出一份多媒體課件及電子文檔說明原理、分析過程、重難點及注意事項,由課題組選派一名同學在課堂上進行講解,并且接受老師和同學的提問,進行討論。在這個過程中,學生不僅從中領會自學的思路,學會分析問題和解決問題,而且還培養了團隊協作能力和科技論文的寫作能力。還有一點也是很重要的,即講解之后還要接受老師和同學的提問,進行討論。在這個環節中,不僅可以查漏補缺,檢查出學生在學習過程中的薄弱環節,及時加以彌補,而且也可以有效的促進教學相長,教師可以根據討論中學生反映出的興趣點對教學過程進行進一步優化。最后,在教與學的位置互換中,學生親身體驗了“教”,這有助于加強師生之間的互相理解。
2.鼓勵支持學生自主學習,拓展知識廣度與深度。
課堂教學無論在時間和內容上都是有限的,除了課堂教學,課后可供學生自主支配的時間很多。引導學生利用好課余時間,是提高學習質量的一個有效工具。如在初期給出參考書目,讓學生閱讀,撰寫讀書報告;給出優秀的模擬電子技術學習網站或電子論壇,指導學生進行自主學習;訂好答疑時間,定期解答學習過程中遇到的問題;鼓勵學生參加專業社團及校省級大學生創新項目;在學生自愿報名的基礎上,優選學生參與省及國家的電子設計競賽和智能車大賽;鼓勵和幫助學生在校學習期間發表學術論文等。參與以上活動的優秀學生,根據培養方案中規定,均獎勵相應的學分,旨在鼓勵和培養學生的研究創新能力。通過近幾年的實踐,反映出學生普遍對面向實際、有挑戰性的課題比較感興趣。而興趣是促進學習的強大動力,在強大的興趣驅動下,在團隊精神的鼓舞下,學生自發學習,分析問題、解決問題的能力得到了迅速的提高。近年來,電信專業的學生在大學生電子設計競賽、智能車大賽中均獲得省級以上獎項。
(三)重組優化教學內容,充分發揮課堂教學的效果
二、課程考試改革體系實際案例
以二級反饋電路設計考題為例,要求針對這一考試題目,學生掌握以下三點:1.掌握放大器基本原理;2.掌握基本放大器和負反饋放大器的放大倍數間的關系;3.掌握負反饋放大器能改善輸出波形的原理。考試題目為:(1)當開關放在位置“1”時,請判斷此電路中引入的反饋網絡是哪些?反饋的信號是直流還是交流信號?是正反饋還是負反饋?哪種組態?對電路的哪些性能有影響?(2)首先,調節靜態工作點,設置Vc1=5.2~5.6V,Vc2=4.5~4.8V,當輸入電壓設置在1~3mV時,分別求出開關放在位置“1”與位置“2”時的交流信號輸出與輸入的電壓之比。(3)觀察輸入波形的失真并改善:輸入信號的頻率保持1KHz,逐步增大輸入信號Vi,使輸出波形出現失真,(Vi=10mV)(a)在無反饋的情況下(但有Rf的負載效應,即Rf與RL并聯),記錄此時的VO值,觀察波形。(b)在上述情況下,接入負反饋回路,觀察輸出波形。然后增大輸入信號使輸出也為VO值,觀察并比較兩波形。通過上述三個問題,學生首先要對電路進行理論分析,綜合所學基礎理論,對反饋形式進行判定。然后再運用EDA軟件,例如EWB軟件,對電路進行設計,并完成仿真,得到兩個開關位置下的交流信號電壓放大比例,同時在實驗平臺上構建實際電路進行驗證。最后,通過EDA仿真手段與實驗電路驗證組合的方法,結合EDA中模擬示波器與實際示波器輸出波形,完成輸入輸出波形記錄,理解反饋電路對于波形失真的改善原理與效果。綜合上述操作,進行考試打分。各個子模塊都有分值標定。經過三個模塊的考核,綜合測試學生的基礎理論水平、EDA仿真軟件設計能力以及實際電路搭建及操作能力。教師則針對新的考試體系出現的新情況、新現象進行總結,進一步提高學生的綜合素質與專業水平,使得學生真正能夠達到理論與實際結合,甚至能夠提出富有創新意義的課程學習思路。
2. 推進廣播影視數字化將帶動國內數字電視產業鏈的形成和發展
實施模擬電視向數字電視整體平移,推進廣播影視數字化,將真正形成以數字電視應用為龍頭的新的文化娛樂消費熱點,帶動我國數字電視元器件、機頂盒、數字電視接收機、數字電視應用軟件、數字電視內容供應等產業的形成和發展,有利于構筑新型的數字電視價值鏈,培育新的經濟增長點,促進信息產業、文化產業和民族工業的發展,增強我國數字電視產業的整體競爭能力,促進國民經濟的發展。據有關機構預測,隨著我國廣電數字化、網絡化的發展,將帶來上萬億元的市場需求和產業規模,創造新的就業崗位。
2. 推進廣播影視數字化是新時期加快自身發展、安全播出的要求
數字、網絡等信息技術在全球范圍內的蓬勃發展,使數字電視技術得到了迅猛發展,給傳統媒體注入了新的活力。數字電視的革命性浪潮正席卷而來,數字電視最終取代模擬電視,是技術發展的必然結果。
幾年前,歐、美等發達國家制定了模擬電視向數字電視過渡的時間表,隨著數字電視技術的推廣應用,數字電視用戶增長迅速,數字電視新業務成為收入增長的主要來源,面臨著難得的發展機遇。到2005年,全球數字電視觀眾將達6.25億,數字電視市場將達1000億美元,電視服務費、視頻游戲、以數字電視為基礎的信息服務的年收入將達600億美元,電視商務的年收入將達到450億美元。
傳統電信業經過網絡化、數字化改造后持續高速發展,并不斷開辟寬帶、短信、彩信、移動接入等新業務,網絡融合的速度加快。
我國幾億臺電視機和近1億有線電視用戶還只接收公共電視節目,廣播電視的服務格局基本沒有變化,與電信業不斷開拓新業務形成了鮮明的對比。
積極采用數字電視技術,逐步實現模擬電視向數字電視整體平移,不僅僅是廣電系統自身發展的內在要求。由于采用數字傳輸技術和數字加擾技術,對于安全播出、安全傳輸,防止非法信號入侵,維持社會穩定,也具有十分重要的現實意義。
4. 推進廣播影視數字化是建設國際化城市的要求
積極推進廣播影視數字化,是改革、發展的內在要求。有線電視網絡作為城市國民經濟和信息化建設的基礎設施之一,大力實施數字化改造,推廣、普及數字電視應用,不但可以向市民提供多層次、多樣性、個性化的節目服務,還可以提供信息資訊、數據服務等現代信息業務,有利于滿足人民群眾日益增長的精神文化需求,改善投資環境,營造城市的國際化信息和文化環境,提高城市文明程度,創造國際化的人文環境,提高國際影響力。
二 模擬電視向數字電視整體平移的主要任務
在有線電視網絡實施模擬電視向數字電視整體平移戰略,涉及到網絡、技術平臺、業務形態、平移策略、運營支撐體系等方面。
1. HFC網絡升級、改造
有線電視網絡是網絡運營商賴以生存和發展的基礎,在網絡化、數字化時代來臨的時候,網絡仍然具有不可替代的基礎地位和作用。現在,國內網絡運營商建設的HFC網絡,其傳輸帶寬大部分為550、750、860MHz三種,傳輸的模擬電視節目數約在30~50套之間。按照國家廣電總局頒布的有線電視網絡技術規范,其上/下行頻點分割為65MHz,除去過渡帶和預留的調頻廣播頻段,實際下行傳輸帶寬應從110MHz(Z-1)開始,如果考慮到個別干擾嚴重的增補頻道、Cable Modem寬帶接入占用的頻道、無線開路電視傳播干擾(同頻干擾)的頻道不能使用,網絡實際有效可用帶寬將進一步減少。
另外,實施模擬電視向數字電視整體平移時,考慮到資金、人力、物力、時效等因素,可行的辦法是以HFC網絡的光節點和住宅小區為單位分階段進行,如果HFC網絡未改造,每個光節點的用戶規模較大,“模轉數”割接時的工作任務十分艱巨,用戶的群情反映可能會影響數字化的順利進行。
因此,從平移所需要的網絡資源、實施的可行性和可操作性等方面綜合考慮,平移的首要任務是進行網絡改造,把HFC網絡升級為支持數字化業務的網絡。
2. 構建數字電視服務平臺
按照總局建設數字電視技術新體系的要求,網絡運營商需按照廣電行業標準,國家、國際標準以及總局八項行業暫行技術要求等技術規范,建立數字電視服務平臺,面向市場,開展接入服務。
服務平臺是運營商的主營業務平臺,是獲取業務收益的技術基礎,通常由有線數字電視總前端、分前端以及連接總前端和分前端的傳輸鏈路、系統管理和監控、運營支持系統等部分組成。總前端預留接口連接國家數字電視傳輸平臺,接收來自國家(省)級節目平臺的數字電視信號,用戶管理系統提供通用網絡接口,與上級監管平臺連接。
服務平臺應依據先進性、標準化與開放性、兼容性、可靠性與安全性、可擴展性設計和建設,既支持數字音視頻業務,又支持數字電視增值業務,不斷滿足市民日益增長的精神文化需求,提供豐富多彩的業務,適應用戶個性化服務的要求。
根據網絡運營商所轄網絡的用戶規模、用戶增長預測或城鄉電視機擁有量等因素選擇條件接收系統(CAS)和用戶管理系統(SMS)的實際服務容量,避免因CAS和SMS的軟/硬件能力不足影響平移或重復投資。
3. 建立可運營、管理的業務形態
平移的目標是實現有線網絡數字化,這就意味著需逐漸終止模擬電視傳送業務,把現行傳送的模擬電視節目轉移到數字電視服務平臺,繼續保持原模擬電視的業務形態不變,這也是平移后的基本業務形態。基本的業務只是基本數字音視頻業務,體現電視的公益性,其實也是網絡運營商承擔的社會職能的體現。該業務不能按照市場的規則和運營商的意愿實施相應的市場策略,但可管理、可單獨打包、加擾控制、申請服務價格等。
除了體現電視公益性的基本業務之外,應根據發展階段,逐步建立可運營、可管理的其他業務形態,如分門別類的付費電視節目(包)、付費音頻節目(包)。體現數字化時代的其他業務如電子節目指南(EPG)、準視頻點播(NVOD)、增強型電視、多媒體雜志、天氣、證券、教育、交通、旅游、房地產等綜合信息業務將作為下一步發展方向,也作為新的亮點以其個性化的服務價值帶動音視頻業務的消費,在業務逐步成熟后將分離為獨立收費的新業務產品。
數字電視的普及,為付費電視和數字電視增值業務的推廣應用提供了大量的潛在客戶群。建立適合市場需求的業務形態,有利于運營商獲取增值的業務收益,也是數字化的主要驅動力之一。
基于數字電視平臺的廣告系統,把數字電視作為一個承載媒體,定時、定點廣告。這是另一類有意義的業務形態。
4. 制定整體平移策略
在有線電視網絡實現數字化傳輸、停止模擬信號傳輸
后,要給用戶繼續提供服務,機頂盒是必不可少的終端設備;同HFC網絡的其他網絡部件一樣,機頂盒是網絡不可分割的組成部分。在制定平移策略時,關鍵是機頂盒以何種方式、何種價格、何種渠道投放到用戶家庭,以及以什么方式、多長時間回收機頂盒等設備的投資。通常有幾種方式:
(1)免費安裝方式。該方式由運營商集中采購,免費為每個用戶安裝1臺機頂盒,通過權限控制和業務管理維持原有的節目數量和內容不變,網絡維護費暫時不變,通過按機收費杜絕模擬時代的盜看現象,開展付費電視業務獲取增值收益。用戶需要的第二臺機頂盒需自行購買。
(2)增加網絡維護費方式。該方式類似第一種方式,也是免費為用戶安裝,但節目內容和數量適當增加,網絡維護費適當增加,以新增的網絡維護費和付費電視業務獲取增值收益。
(3)融資平移方式。通過銀行買方信貸或第三方投資等方式融資購買機頂盒,或機頂盒廠家出資提供機頂盒,免費向用戶安裝,節目內容和數量適當增加,網絡維護費適當增加,以新增的網絡維護費和付費電視業務獲取增值收益。獲取的增值收益逐月或逐年返還投資方。
(4)設備押金方式。該方式由運營商集中采購機頂盒為用戶安裝,資產歸運營商所有,通過權限控制和業務管理維持原有的節目數量和內容不變,網絡維護費暫時不變,用戶通過設備押金領用機頂盒,運營商通過設備使用費和付費電視業務獲取增值收益。
(5)預交收視費方式。該方式以付費電視頻道為基礎,用戶預交2~3年的收視費后,免費為用戶安裝機頂盒,用預交的收視費抵扣運營商采購機頂盒的費用。該方式的前提是用戶對付費電視節目有充分的購買興趣。
不論何種方式,運營商都需獲得平移后的增值收益。沒有增值收益,巨大的服務平臺、機頂盒等設備的投資無法回收,不能持續、穩定、優質地向用戶提供服務,運營商也無法維持正常的良性運作。
平移策略的制定還需考慮政策、法律、民情、輿論等各個方面,必須是根本性的、基本能貫穿始終的、可操作的,避免前后政策的不一致造成市場的動蕩。由點及面、先易后難、由新住宅區到舊住宅區,有計劃、有步驟、分階段,層層推進。
整體平移不僅僅是政府制定的產業發展大計,不僅僅需要運營商大力貫徹執行,同時還需要產業鏈的其他環節(如上游的節目和內容供應、下游的終端設備供應等)的有力配合,大家共同來做好這塊大蛋糕,共同分享數字電視的市場成果。
5. 完善網絡維護和服務體系
建立數字電視用戶管理和服務新體系,徹底改變傳統有線電視的用戶管理和服務模式,借鑒電信行業的服務體系和經驗,為用戶提供個性化服務。建立以業務品種為基本單位的業務管理和服務模式,針對用戶選擇的業務,建立以用戶為中心的業務計費體系。把提高服務水平、不斷改進和完善服務手段始終作為長期的重要工作。
建立新型維護體系和維護制度,就近為用戶提供線路維護、安裝、故障處理、遷移等全天候服務。條件成熟時,逐步使維護工作社會化,通過市場調節作用,降低維護的單位成本。
在服務區域內建立和完善營業網絡,通過內部網絡,建立統一的用戶管理系統和銀行結算體系,通過Call Center和互聯網,為用戶提供業務咨詢、費用查詢、業務更改、用戶信息更改、故障申報與處理、派單返單、數據維護、賬單投遞等候服務。
根據數字電視業務的特點和付費電視節目的不斷增加,用戶的個性化特點將不斷體現,用戶集中管理的技術風險和負荷越來越大。為了降低運營風險,提高效率,增加運營管理的靈活性,便于業務管理和用戶服務,可采用分級的業務管理方式。
三 外部條件和政策支持
1. 政府主導,社會支持
電視及其宣傳是關系到社會穩定和人民群眾日常精神文化生活的大事,從模擬電視走向數字電視,從公益事業逐步走向公益性付費電視,從單業務向多業務發展,不僅關系到人民的精神文化需求,還關系到國內電視產業在數字化網絡的技術變革中,從內容、制作、傳輸、接收及其相關的軟、硬件等產業的建立和發展,關系到國民經濟和社會信息化的發展。因此,應以政府為主導,相關職能部門協調配合,明確本地實現模擬電視向數字電視整體平移、實施步驟、停播模擬有線電視的時間表,公告市民,使數字電視深入人心,積極推動以數字電視應用為龍頭的國內數字電視產業鏈的形成和發展。
2. 立法促進數字電視發展
同電力、電信等社會基礎行業一樣,把有線數字電視及其網絡納入國家城市基礎設施規劃之中,并給予立法保護,不斷促進我國有線電視的發展,使之成為國家社會信息化和國民經濟的重要基礎設施之一。
數字電視必將取代模擬電視。數字電視已經成為當前信息化和數字化競爭最前沿和最激烈的領域之一。在目前有利的優勢條件下,為把我國建設成為數字電視強國,建議把模擬電視向數字電視整體平移及其相關產業納入國家重大投資項目,并對該項目給予財政資金支持和政策性貼息的融資支持,從根本上扶持國內數字電視產業的發展。
3. 建立新型的數字電視資費政策
2電路與模擬電子技術課程目標
本課程的總體目標是:通過對電路原理、常用電子元器件、模擬電路及其系統的分析和設計的學習,使學生獲得電路與模擬電子技術方面的基礎知識、基礎理論和基本技能,為深入學習電子技術及其在專業中的應用打下基礎。其中包括:(1)知識目標:掌握電路基本概念、基本分析和計算方法;會計算電路主要參數;掌握電路波形圖畫法、建立電路模型的方法;會判斷器件類型、電路工作狀態;(2)能力目標:培養學生正確使用常用儀表的能力;培養學生正確選擇元器件的能力;培養學生檢索與閱讀各種電子手冊及資料的能力;培養學生識讀與分析電路的能力;培養學生安裝和焊接電路的能力;培養學生電路測試方案的設計能力和對測試數據的分析能力;培養學生排除電路故障的能力;培養學生進行簡單電路設計的能力;(3)情感目標:通過趣味案例激發學生好奇心和學習興趣;通過學習情境挖掘學生的求知欲和創造欲,樹立學生自信心。
3電路與模擬電子技術課程設計
本門課程設計的理念是:以學生職業能力的培養為最根本的出發點,理論學習以必須,夠用為度,同時進行課證融合。在課程的教學過程中采用多種教學方法和手段:傳統的教學法、直觀教學法、探究法、啟發式教學和多媒體教學手段。
4電路與模擬電子技術課程實施
在課程的實施過程中教師首先進行了學情分析:高職院校的學生學習基礎普遍較差,學習能力欠缺,急于求成,缺乏持久性。雖然學生對電類專業課入門的學習具有一定的興趣,但這種興趣不夠穩定,需要教師創設適度的情境,適時地激發。所以在教學過程中,教師要力求做到將深奧的知識淺顯化,抽象的知識形象化。課程的重點難點是半導體器件,放大電路,負反饋。教師對重點、難點的處理方法有:(1)傳統的講解法;(2)直觀式教學;(3)配合flas演示;(4)通過萬用表測試加深理解;(5)創建學習情境。例如:在半導體器件的講解部分,可采用直觀式的教學法,帶領學生認識各種不同的二極管,三極管。對于三極管的講解,配合萬用表測試加深理解。下面以一次課實驗課———三極管電流放大特性為例,來說明課堂的教學組織。三極管的電流放大特性這節內容是深入模擬電子技術部分的第一道難關。學生只有深入到心里層面去理解了這節內容,才可以舉一反三去理解后續學習的電子元器件。教師采用基于工作過程“教、學、做”一體化的教學設計,把啟發式教學貫穿整個教學過程,通過探究實驗操作和多媒體仿真,把抽象的理論知識難度降低,達到突破難點,幫助學生化難為易,讓學生輕松愉快充滿信心地完成學習。
5考核方案
課程的考核方案根據學院教務處的要求,期中成績占30%,平時成績占30%,期末成績占40%。平時成績包括:課堂考核,課后作業,單元測驗。在學期結束前另有為期一周的教學實習,教師根據維修電工的考試內容結合實際情況申報,并由系部統一采購實習耗材。實習的考核分為:優———電路功能完全實現,性能優良,工藝精美。良———電路功能基本實現,性能優良。中———電路功能基本實現,性能不夠穩定。及格———在教師輔助制作下,電路功能基本實現。不及格———電路功能未實現且學習態度有問題。
6教學評價
課程的教學評價包括:校內督導評價,同行專家評價,教師自我評價,學生評價。
Abstract:Theteachingmodeofmockelectronicalskillshouldbebasedonworkingcourse.Relyingonvocationalsituation,teachersregardtheprojectasacarrierinteachingorganizing.Meanwhileteachersshouldcreatevocationalsituation,enlightenstudents,andcultivatemethodandabilityintheprocessofteaching.
Keywords:mockelectronicalskill;teachingbasedonworkingcourse;vocationalsituation
一、基于工作過程教學的必要性
工作過程教學是由工作實際來確定典型的工作任務,并為實現任務目標而按完整的工作程序進行的教學活動。
我國經濟的快速發展需要大批的高技能高素質的勞動人才。特別在電子行業,產業發展、技術推陳出新,變化更是日新月異,高技能人才緊缺。高職院校成了培養高技能人才的主力軍。但是高職院校的發展只有十幾年的時間,硬件、軟件條件還未充分具備,而且在辦學觀念上經歷了一個摸索的過程。高職院校電子類專業的畢業生就業率較高,但進入職業角色的適應期卻長,原因在于在校學習的理論與實際應用技能之間沒有很好地對接。盡管學生有半年甚至一年的頂崗實習過程,但其作用、效果還是不盡如人意。在職業競爭中學生需要的是具有較強實踐技能,較高的職業素質,具有能適應某類工作群和轉崗的一種能力。無疑,培養這種能力就是我們的責任,我們的教學應使學生獲得以上能力,實現與工作實際零距離的對接。要做到這一點,必須將工作過程融于教學之中。
現代教育研究及實踐表明,本科院校大多數學生屬于抽象思維的智力類型,而職業教育的學生,大多數是形象思維的智力類型,兩者是同一層次不同的人才類型,沒有智力的高低貴賤之分,只是智能的結構和類型的不同。職業教育也是一種類型的教育[1]236。不同智能結構和智力類型的人對知識的掌握也具有不同的指向性,具有形象思維智能結構的職院生,具有能較快地獲取經驗性和策略性的知識的優勢,只有采取適合形象思維智力類型的培養模式,才有利于培養生產、管理和服務第一線的高技能型人才。這就要求教學在課程開發上應以情境性原則為主,教學過程應是經驗的形成過程和策略的構建過程[1]217。知識的獲取是在“為了行動”的目標指引下“通過行動”而實現的,而行動體系的參照系就是工作過程。
二、實現工作過程教學的必要條件
課程教學與工作過程之間的紐帶是學習情境,要創設工作過程的學習情境,必須解決“硬件”與“軟件”兩大問題。這里的“硬件”是指圍繞學習過程的學習情境,是一種“真真假假”的“建構存在”[1]230,是對實際職業情境經加工而構建的一種柔性集成的存在,這就要求把建構優先與指導優先的教學原則融合起來,使教室既是集理論教學、小組工作、實驗操作的多功能教室,又是采用智能化媒體的具有高仿真度的虛擬的實習場所。這種教室所構建的職業與學習集成的情境將學習過程與工作融于一體,形成了學習就是工作的學習氛圍,教學能產生理想的效果。
這里的“軟件”是指教師思想觀念的轉變和教學方法的更新。思想觀念的轉變,首先要清楚認識高職教育的育人目標,學生的智力類型,明確過程教學的必要性;其次是教學行動中角色的改變。傳統教學過程以教師為中心,教師按照自己的理解去“教”,難免使知識世界失去本色。而工作過程的教學是以學生為中心,學生在做中去學習、體會,從而感受知識世界的本來面目。教師的角色應是學習過程中的組織者、咨詢師,在教學方法上要結合工作過程進行創新。
三、工作過程教學的實施
1.創造職業情境
我們學生的智力類型主要具有形象思維的特點,它不是線性、一維的,而是面型、多維的[1]23,這種思維總是與情境相聯的,其對知識的選擇具有明確的指向性,經驗形成與策略構建離不開具體情境,所以教學必須融入到職業情境之中,讓學生在項目完成過程中獲得經驗(怎么做)和策略(怎么做更好)。模擬電子技術的教學以工作過程為導向,將其內容分成若干模塊,一個模塊作為一個子項目,最后整合為一個大項目。過程性知識的學習在這里除了對學習場地的要求之外,重點要求必須結合每個教學子項目設置學習情境。首先盡量對真實的職業情境進行模仿,創設不經加工而能直接移植的最具典型意義的學習情境,設計與職業工作過程具有一致性的教學過程,學生的學習過程就是“身臨其境”的工作過程,學習是主動、過程性的行動。不過學習情境的創設要求做到:學習情境的設置要貼近實際,易于實現;項目具有典型的工作任務性,目標明確,且容易理解,符合經驗(例如我們要學生完成的子項目有電壓放大電路、功率放大電路、穩壓電源等,這些都是目標明確的典型的工作任務);工作過程學習中出現的錯誤或干擾能進行糾正和排除,在解決問題中積累經驗(如放大電路中出現放大管無放大能力的問題,可采取改變偏置,提供工作條件,或檢查三極管的好壞,或檢查元件裝配是否正確,或看是否滿足頻率要求等);在策略能力的發展上有施展的空間(如:整流濾波電路設計,一般要求制作橋式整流電容濾波電路,而對基礎好的學生可要求根據電路選擇參數,并制作∏型濾波,提高濾波效果)。
2.教師要善于啟發學生
模擬電子技術的應用性強,教學應遵循情境原則,努力實現職業氛圍。教學作為一種有意識的活動,首先要重視促進學生對實踐情境的理解,項目教學目標有定向性、應用性與整體性,我們的教學是一種“有目標的活動”即“行動”,所以要求學生“為了行動而學習”,這是強調學生的主觀意識行動;同時“有目標的活動”又強調行動就是學習,要求“通過行動來學習”,這是指學生的客觀具體的行動
[1]21-22。過程學習中必須要求學生實現動作行動與心智行動的整合,達到所謂“動作到位,心意到位”。
工作過程的教學,教師是學習情境的設計者,學習過程的組織者,學習問題中的咨詢師。教師應善于引導啟發,構建和諧課堂。模擬電子技術可采用五個階段的教學方法。(1)教師引出項目,提出問題,講述必要的知識,學生獲取信息;(2)師生討論項目的實施方案;(3)學生實施方案,教師幫助,解惑釋疑。(4)師生共評項目成果;(5)教師提供新信息(新知識)、新要求,學生另辟路徑完成項目,或變動參數優化,擴展項目功能。這一步能培養學生的策略能力,以求怎樣做更好。
教學中強調指導性原則與構建性原則的融合,讓學生在主動、自我構建與情境引導中學習,在主動存在與受動存在中轉換,而教師是在激勵、咨詢中指導、在解釋中教,在反應存在與主動存在中轉換。
需要強調的是,工作過程的教學能否成功,要著眼于學生獲取過程性知識是否完整,學習過程的完整性培養與學生職業工作過程的完整性有著密切的聯系[1]242。因此教學中要使“指導行動的思維過程具有完整性”,可對學習項目完成的過程從資訊、計劃、決策到實施、評估進行整體思考。同時要求學生“完成行動的工作過程具有完整性”,學習行動過程不能半途而廢,完成學習任務一氣呵成,注重效率。
3.培養方法能力
這里所說的方法能力,是指學習能力和應用能力。要求學生在學習過程中,積累經驗,獲得技能,在新的職業情境下能超越曾經被證明的有效的辦法和經驗去應對,靈活地、創造性地解決問題,進行工作。根據這樣的要求,針對模擬電子技術的特點,我們強調首先發展學生的學習能力,這里的學習能力,側重于吸收、運用與創新。模擬電子知識理論性、操作性及實用性都較強,學生也認為難學,因此必需的理論性知識可先講,較復雜的電路組成和應用可先演示,學生再跟著做。較繁瑣的原理性電路不講,側重于應用,例如對通用型集成運放CF741、集成功放LM386的電路只了解框圖而重點掌握其功能、工作條件和應用。學習能力是學生發展的動力,要注重學習方法的建立、學習習慣的養成訓練,結合具體項目或問題,從模仿吸收開始,再進行基本應用(包括儀器儀表的使用)—分析內化—開拓創新。
項目的完成過程要求學生專心投入,積極互動,在完成項目目標的基礎上首先滿足大部分學生“夠吃”,再提出改變條件、結構,優化性能,提升功效的深層目標,挖掘那些“不夠吃”的學生的才智,提供個性發展的空間。如制作雙差分輸入互補對稱功率放大電路的音頻功放電路,在偏置上通常是相連的,共用部分偏置電阻,為避免級間的相互影響和減小噪聲,可獨立設置偏置電路,且要重新計算電路的參數。另外,還可以增加過流、過壓保護和相位補償電路等。行動中要求學生學會與環境互動,面對教學提供的“真情實境”怎樣落實任務和目標;學會與人互動,融入小組研究中,吸收他人經驗;學會與自己互動。教學觀察發現學生之間一開始就存在較大差距,主要表現在智力因素、學習能力、學習態度方面,有些是惰性內向的,教學中要采取“強手”與“弱手”搭配,合作與獨創共存,普遍提高與重點引導相結合的方式,發揮學生的長處,把心理素質的培養滲透到教學的每個環節之中,幫助學生克服心理障礙,積極應對,敢于挑戰,以克服困難,獲取成功,提高自信心和競爭力。
四、教學評價以行動能力為核心
對學生成績的評價,我們要轉變觀念,以往評價成績通常關注結果,重視學習階段的終了狀態的考核,這是一種顯性的功利性的評價,它不能正確、客觀、全面地對學生的能力作出判斷。基于工作過程的教學評價,應該是以能力為本的整體性評價,注重的是隱性能力,評價的指向是過程性知識,重視經驗的形成和策略的構建過程。這就要求注意以下四個方面:一是完整性,它不是要求學生對模擬電子技術知識完整性的“物理性”存儲,而是對工作過程的“生物性”把握,是一種除技能之外的包括學習能力、反應及策略和應用、擴展的能力;二是連續性,要關注學生學習的全過程,關注起點與終點之間能力發展的漸進的動態過程;三是互動性,不只是老師對學生評價,而應有學生之間的自評與互評;四是反饋性,行動中學生反饋出的新思路、新策略都是能力發展的表現。對學生的評價是一個很細致的過程,職業能力的評價應以職業實踐所需的行動能力作為起點,對學生能力進行整體性評價。評價中要把握如下幾點:(1)理論與實際的結合,平時的技能考試與總體的理論知識考核相結合。(2)過程與結果,教學中每個子項目就可以組成一個產品,不只考核產品形成及功能的正確性,還應設置故障考查學生判斷、運用知識的思維能力,重視過程的完整性。(3)靜態與動態結合,有筆試,考查對知識的儲備和知識理解的深度;也有技能操作考試,主要考查以職業技能為主的操作能力、產品改造以及以不同方式實現和擴展產品功能的動態能力。
五、需說明的兩個問題
1.工作過程中的“真實情境”問題
我們進行的基于工作過程的教學,其實是對工作崗位的一種模擬,它不能等同于真實的工作崗位。其原因:一是真實的工作崗位種類多,學校的教學模式無法一一替代;二是學生在校學習活動中的工作崗位和在實際工作中的崗位上心理感受是不一樣的,利益目標也不相同。因此在教學設計中應使教學中的工作崗位與實際的工作崗位在客觀層面上應有可比性,根據模擬電子技術應達到的培養目標,分解項目內容,盡量設計“真情實境”,將設備、任務、知識進行整合以求最佳組合。
2.知識的完整性問題
以往我們在教學中較重視知識的完整性、系統性、全面性,而實際上有相當一部分知識理論性過強,學后遺忘快,以后的工作中甚至用不上,學生也是“走馬觀花”、“蜻蜓點水”地學,因此相應產生“必需夠用”的觀念。模擬電子技術基于工作過程的教學方式,首先要在“必需”上做好文章,動手操作,規劃、設計、完成應用電路,要求學生主動獲得過程性知識,在操作中解決怎樣做的問題,在觀察中反思為什么要這樣做,從而使理論知識的講授變得利時順勢,接下來是怎樣做才最好,引導學生探索獲得相同結果的其他途徑以及電路功能的擴展應用,以達到簡捷、節約、環保、效用高,這些建立在行動體系上的教學其效果是事半功倍的。不過這樣的教學保持了職業活動的完整性,卻打破了知識系統的完整性、因此教學中在完成項目的同時還需將達到“夠用”數量的系統知識和定量理論進行梳理與整合,以知識包的形式授給學生。
二、PN結的失與得
PN結就是得與失的產物。P型半導體與N型半導體的交界面因多子極型以及濃度差別,形成多子擴散運動,N區的電子擴散到P區,P區的空穴擴散到N區,在交界區域原有的電中性被破壞,P區失去空穴留下了不能移動的雜質負離子,N區失去電子留下不能移動的雜質正離子。這些不能移動的帶電粒子集中在P區與N區交界面附近,形成空間電荷區。空間電荷區的逐步建立削弱了多子的擴散,而增強了少子的漂移。當多子擴散運動與少子漂移運動保持一種動態平衡時,交界面形成穩定的空間電荷區,即PN結。兩種不同極型的雜質半導體在交界面失去多子的過程,得到了一種導電性能獨特于雜質半導體導電能力的介質,帶來了半導體導電能力質的突變,這就是PN結的單向導電性,即正向偏置導通,反向偏置截止。復合的PN結,在制作工藝上的差別,分別有雙極型晶體管與單極型晶體管。晶體管在合理偏置下導電性能表現了特有的控制性能,即電流控制型的雙極型晶體管和電壓控制型的單極型晶體管。
三、放大電路的得與失
晶體管器件在“合理偏置以及順暢的交流通道”原則下就可以構建一個放大電路,一個微弱的輸入信號從輸入端引入,在輸出端得到一個幅值足夠的輸出信號,表現了小幅度的模擬量通過放大電路后得到了大幅值的模擬量,淋漓盡致地表現出信號幅值放大的概念。殊不知,這種放大電路的“放大”理解是表面的,是片面的,只看到“得”的現象,而沒看到“失”的本質。在放大電路中,工作電源不僅僅只是提供合理的偏置,更主要擔負著能源作用。放大電路僅僅只是一個信號幅值變換的平臺,微弱的輸入信號能源通過晶體管的控制作用改變著工作電源在輸出負載上的能量消耗。最常見的一個事例就是人們日常使用的收音機,收音機就是一個典型的放大電路。手持式收音機沒有電池,不可能發聲,裝上電池后就可以接收電臺信號,伴隨聽的時間與音量的大小,電池的消耗程度或使用時間就會不同。沒有收音機,人們不可能感受到空中的電磁波能量,有了收音機而沒有電源也聽不到悅耳的音樂,電池能耗使用殆盡了也享受不了。所以,嚴格意義上的放大電路是一個能源控制電路,放大電路的本質是弱小能量對大能量的控制。放大電路表面上得到了信號的幅值增大,實質上消耗了電源電能。
四、差分電路的失與得
單級放大電路的放大能力是有限的,總期望多級放大。多級放大電路是由若干級單級放大電路所組成,這樣單級放大電路之間就存在耦合關系,直接耦合是多級放大電路的典型結構形式,直接耦合的多級放大電路最突出的弊端就是零點漂移,零點漂移最核心的表現形式就是溫漂,解決零點漂移最有效的手段就是差分電路。差分電路由兩個特性完全一致的單級放大電路復合而成,表現在晶體管的特性一致,晶體管偏置電路器件參數一致。差分電路從理論到實用經歷了三個演變,即基本式差分電路、長尾式差分電路、帶恒流源的差分電路,這三個演變唯一不變的就是基本結構不變。通過電路分析不難得出結論,差分放大電路的差模增益與單級放大電路的增益是一樣的,然而,差分電路的共模增益接近零,有較大的共模抑制比,可以很好地抑制溫漂,而單級放大電路就無法解決溫漂問題。第一級放大電路溫漂決定了多級放大電路的溫漂,所以,集成運放的第一級總是差分輸入級。可見,差分電路通過“失去”硬件(增加結構等價的電路,增大電路成本),得到了對共模信號的抑制能力,而并不改變對差模信號的放大能力。
五、帶寬增益積的得與失
考核放大電路的性能表現在增益、峰峰值、輸入電阻、輸出電阻、帶寬、失真度、輸出功率與效率等參數中,它們取決于放大電路組態、晶體管特性、電源以及應用的方式。在放大電路的時域分析過程中,總是期望放大電路的放大倍數越大越好,一級放大能力不夠就采取多級放大,以提高放大增益;在放大電路的頻域分析過程中,總是期望放大電路有很小的下限頻率和很大的上限頻率,頻率響應范圍越寬越好,即帶寬值越大越好。帶寬是上限頻率與下限頻率的差值,提高帶寬的有限手段就是盡可能提高放大電路的上限頻率值。通過電路的頻域分析可以發現,提高上限頻率與提高放大電路的增益是矛盾的,一旦當放大電路的晶體管選定之后,帶寬與增益之積是一個常數,放大電路的放大倍數增大幾倍,相應地該電路的帶寬就會減小幾倍,實際中,既要提高放大電路的增益又要擴展放大電路的帶寬,總是選取基區體電阻小、發射結與集電結電容效應小的高頻放大管。可見,放大電路帶寬增益積概念表現了得與失的理念,欲想得到較大的增益,必然失去頻率響應的范圍。
六、反饋放大電路的得與失
反饋是自動控制的一個重要概念,反饋放大電路是提高放大電路放大性能的重要手段,在電子技術應用中運用極為普遍。負反饋放大電路中,輸出信號部分或全部反送到輸入端削弱輸入信號,使得閉環增益相對開環增益減小了反饋深度倍,表面上損失了放大電路的增益,然而,對放大電路的其他性能技術指標得到了極大的改善,表現在增益的穩定性得到了提高;環內的噪聲干擾抑制能力以及非線性失真得到了改善;電路的帶寬得到了擴展;輸入電阻與輸出電阻得到了相應的改善。如電壓串聯負反饋放大電路,增大了輸入電阻,有助于電壓輸入信號的放大;減少了輸出電阻,有利于輸出電壓的穩定性。正反饋放大電路中,輸出信號部分或全部反送到輸入端增強輸入信號,閉環增益相對開環增益進一步增大,這是信號發生電路擾動起振的必然要求。信號發生器不會有輸入信號或者說就是一個零輸入電路,電路接通電源瞬間形成電路換路情形,通過正反饋選頻網絡(RC或LC選頻網絡)把輸出端的信號有頻率選擇性地反送到輸入端不斷放大,這種無止境的放大也必然帶來輸出信號的非線性失真,所以在電路中為了防止輸出信號的非線性失真,總是需要設置輸出穩幅網絡。可見,信號發生電路由放大電路、正反饋選頻網絡、穩幅網絡三部分組成。穩幅的有效措施就是負反饋,所以,信號發生電路必須維持正反饋特性與負反饋特性的動態平衡。負反饋放大電路失去了增益,得到了電路性能技術指標的改善;正反饋放大電路得到了增益的“膨脹”,失去了輸出信號的線性度,實際中為了挽回這種“失”,再次引入負反饋特性。
2采用多種教學方法和教學手段,調動積極性
針對《模擬電子技術基礎》不同章節的不同內容,在教學過程中,通常會選用以下幾種教學方式:①多種方式的問答。問答法主要是根據學生已掌握的知識或者是實踐經驗,有目的性的引導提問,提出問題讓學生討論作答,有的則是為了拋磚引玉帶出之后的新課程,不回答,同時根據教學進度適時的進行相關知識點的補充。②誘發求知欲,進行實體演示,演示教學是我們在教學工程中運用教學用具或者做相應的示范性試驗等方式,將學生引入角色,使學生通過近距離的觀摩實踐將所習得的知識加深理解的一種方式,還能讓學生體會到理論與實際更為貼近。③不斷地練習,進行章節測驗。④運用類比法教學。我們在日常的教學是將內容相近的知識點同時進行講解,這可以培養學生的舉一反三能力,同時也提高了教學質量及學習效率。⑤不斷總結,鞏固知識。每一章授課完畢后,要對此章的內容進行歸納總結。總結的過程同時也是一個思考過程,這對知識的梳理與加工有很好的效果。⑥提升教師的個人魅力使得學生信任、尊重老師,這對于教師的教學會起到很大的作用,個人的良好人品與修養,會得到人們的欣賞與向往,作為育人者,教師應該更為注重個人素養及人格魅力,只有擁有了淵博的才識,具備極強的綜合處理事務能力,通過努力不斷完善自己的行為品質。學高為師,道高為范。在學生們眼中會起到放大的效果,教師的優缺點都會被放大。⑦講解二極管的整流功能時,就和學生說,大家聽說過“整容”吧,整流和整容是一個道理。這樣的話,可以激發學生的興趣。⑧在教授新課時,避免一次講的太多,講一點,練習一到兩節復習鞏固,千萬不要講的太多,避免學生害怕學習該門課程。
3注重實驗教學,提高學生的實踐應用能力及創新能力
模擬電路實踐教學可分為以下三個部分,基礎實驗、提高實驗與職業技能,電工電子基礎試驗中心擁有創新實驗室,可以讓學生綜合全面的掌握電工電子的綜合技術,提高學生的實踐操作能力。具體在實驗的內容教學中,增強綜合性、設計性、開放性試驗比例。充分利用實驗教學對枯燥無趣的理論教學進行補充,將抽象難懂的內容利用實驗課中的器具實驗用品進行模仿驗證,加深學生對知識的吸收與理解。引發調動學生的學習積極性及興趣。模擬電路實踐課可以給學生提供豐富的實驗課目,學生能夠根據自身的知識積累,來選擇安排實驗學習。例如,放大器的Q點和動態特性的圖解法是非常抽象的教學內容,經過相關程序的仿真,學生可以直觀地觀察到電路設置Q點的必要性,動態參數的變化規律,直流負載線與交流負載線的不同之處。根據黑龍江大學電工電子基礎實驗中心為不同專業安排的1周~2周的模擬電路實訓,設計培訓、制作電路與電源,一階濾波器電路,基本共射放大電路,學生首先進行理論設計及計算,然后利用計算機的相關軟件進行仿真,最后到動手操作、調試、焊接、制作。整個過程提高了學生的動手實踐能力,并同時提高了分析問題解決問題的能力。
4總結學習方法,培養學生良好的學習習慣
《模擬電子技術基礎》與其他科目有所不同,它不但需要扎實的理論基礎,還要學會財務分析電子電路。首先,要讓學生可以更快的適應模擬電子技術的學習。在教授知識的同時,還要培養學生正確的學習方法,提升他們的自學能力,培養良好的學習習慣。引導學生在聽課前先預習的習慣,然后在課前自學過程中將教材的重點、難點、惑點等都找出來。其次,督促要求學生做好隨堂筆記。指導學生如何做好筆記,使其更好地掌握知識。筆記重點記錄教師講課的,主題、重點、難點、概念,關鍵詞,對難點進行重點標注,以方便課后的復習。督促學生復習可以防止遺忘。課后學生自主的溫習課程及筆記,可以將所學知識進一步鞏固同時加深理解。
5教學應有側重點,以應用為目的
二、PN結的失與得
PN結就是得與失的產物。P型半導體與N型半導體的交界面因多子極型以及濃度差別,形成多子擴散運動,N區的電子擴散到P區,P區的空穴擴散到N區,在交界區域原有的電中性被破壞,P區失去空穴留下了不能移動的雜質負離子,N區失去電子留下不能移動的雜質正離子。這些不能移動的帶電粒子集中在P區與N區交界面附近,形成空間電荷區。空間電荷區的逐步建立削弱了多子的擴散,而增強了少子的漂移。當多子擴散運動與少子漂移運動保持一種動態平衡時,交界面形成穩定的空間電荷區,即PN結。兩種不同極型的雜質半導體在交界面失去多子的過程,得到了一種導電性能獨特于雜質半導體導電能力的介質,帶來了半導體導電能力質的突變,這就是PN結的單向導電性,即正向偏置導通,反向偏置截止。復合的PN結,在制作工藝上的差別,分別有雙極型晶體管與單極型晶體管。晶體管在合理偏置下導電性能表現了特有的控制性能,即電流控制型的雙極型晶體管和電壓控制型的單極型晶體管。
三、放大電路的得與失
晶體管器件在“合理偏置以及順暢的交流通道”原則下就可以構建一個放大電路,一個微弱的輸入信號從輸入端引入,在輸出端得到一個幅值足夠的輸出信號,表現了小幅度的模擬量通過放大電路后得到了大幅值的模擬量,淋漓盡致地表現出信號幅值放大的概念。殊不知,這種放大電路的“放大”理解是表面的,是片面的,只看到“得”的現象,而沒看到“失”的本質。在放大電路中,工作電源不僅僅只是提供合理的偏置,更主要擔負著能源作用。放大電路僅僅只是一個信號幅值變換的平臺,微弱的輸入信號能源通過晶體管的控制作用改變著工作電源在輸出負載上的能量消耗。最常見的一個事例就是人們日常使用的收音機,收音機就是一個典型的放大電路。手持式收音機沒有電池,不可能發聲,裝上電池后就可以接收電臺信號,伴隨聽的時間與音量的大小,電池的消耗程度或使用時間就會不同。沒有收音機,人們不可能感受到空中的電磁波能量,有了收音機而沒有電源也聽不到悅耳的音樂,電池能耗使用殆盡了也享受不了。所以,嚴格意義上的放大電路是一個能源控制電路,放大電路的本質是弱小能量對大能量的控制。放大電路表面上得到了信號的幅值增大,實質上消耗了電源電能。
四、差分電路的失與得
單級放大電路的放大能力是有限的,總期望多級放大。多級放大電路是由若干級單級放大電路所組成,這樣單級放大電路之間就存在耦合關系,直接耦合是多級放大電路的典型結構形式,直接耦合的多級放大電路最突出的弊端就是零點漂移,零點漂移最核心的表現形式就是溫漂,解決零點漂移最有效的手段就是差分電路。差分電路由兩個特性完全一致的單級放大電路復合而成,表現在晶體管的特性一致,晶體管偏置電路器件參數一致。差分電路從理論到實用經歷了三個演變,即基本式差分電路、長尾式差分電路、帶恒流源的差分電路,這三個演變唯一不變的就是基本結構不變。通過電路分析不難得出結論,差分放大電路的差模增益與單級放大電路的增益是一樣的,然而,差分電路的共模增益接近零,有較大的共模抑制比,可以很好地抑制溫漂,而單級放大電路就無法解決溫漂問題。第一級放大電路溫漂決定了多級放大電路的溫漂,所以,集成運放的第一級總是差分輸入級。可見,差分電路通過“失去”硬件(增加結構等價的電路,增大電路成本),得到了對共模信號的抑制能力,而并不改變對差模信號的放大能力。
五、帶寬增益積的得與失
考核放大電路的性能表現在增益、峰峰值、輸入電阻、輸出電阻、帶寬、失真度、輸出功率與效率等參數中,它們取決于放大電路組態、晶體管特性、電源以及應用的方式。在放大電路的時域分析過程中,總是期望放大電路的放大倍數越大越好,一級放大能力不夠就采取多級放大,以提高放大增益;在放大電路的頻域分析過程中,總是期望放大電路有很小的下限頻率和很大的上限頻率,頻率響應范圍越寬越好,即帶寬值越大越好。帶寬是上限頻率與下限頻率的差值,提高帶寬的有限手段就是盡可能提高放大電路的上限頻率值。通過電路的頻域分析可以發現,提高上限頻率與提高放大電路的增益是矛盾的,一旦當放大電路的晶體管選定之后,帶寬與增益之積是一個常數,放大電路的放大倍數增大幾倍,相應地該電路的帶寬就會減小幾倍,實際中,既要提高放大電路的增益又要擴展放大電路的帶寬,總是選取基區體電阻小、發射結與集電結電容效應小的高頻放大管。可見,放大電路帶寬增益積概念表現了得與失的理念,欲想得到較大的增益,必然失去頻率響應的范圍。
六、反饋放大電路的得與失
反饋是自動控制的一個重要概念,反饋放大電路是提高放大電路放大性能的重要手段,在電子技術應用中運用極為普遍。負反饋放大電路中,輸出信號部分或全部反送到輸入端削弱輸入信號,使得閉環增益相對開環增益減小了反饋深度倍,表面上損失了放大電路的增益,然而,對放大電路的其他性能技術指標得到了極大的改善,表現在增益的穩定性得到了提高;環內的噪聲干擾抑制能力以及非線性失真得到了改善;電路的帶寬得到了擴展;輸入電阻與輸出電阻得到了相應的改善。如電壓串聯負反饋放大電路,增大了輸入電阻,有助于電壓輸入信號的放大;減少了輸出電阻,有利于輸出電壓的穩定性。正反饋放大電路中,輸出信號部分或全部反送到輸入端增強輸入信號,閉環增益相對開環增益進一步增大,這是信號發生電路擾動起振的必然要求。信號發生器不會有輸入信號或者說就是一個零輸入電路,電路接通電源瞬間形成電路換路情形,通過正反饋選頻網絡(RC或LC選頻網絡)把輸出端的信號有頻率選擇性地反送到輸入端不斷放大,這種無止境的放大也必然帶來輸出信號的非線性失真,所以在電路中為了防止輸出信號的非線性失真,總是需要設置輸出穩幅網絡。可見,信號發生電路由放大電路、正反饋選頻網絡、穩幅網絡三部分組成。穩幅的有效措施就是負反饋,所以,信號發生電路必須維持正反饋特性與負反饋特性的動態平衡。負反饋放大電路失去了增益,得到了電路性能技術指標的改善;正反饋放大電路得到了增益的“膨脹”,失去了輸出信號的線性度,實際中為了挽回這種“失”,再次引入負反饋特性。
七、橋式整流的得與失
小功率直流穩壓電源中整流的任務就是把交流電轉換成直流電,衡量整流電路性能的主要參數表現在兩個方面:(1)表征整流電路質量的參數,有輸出電壓和脈動系數;(2)表征整流電路對整流元件要求的參數,有正向工作電流和反向峰值耐壓。半波整流輸出電壓低,脈動系數大;全波整流輸出電壓高,脈動系數小。然而,全波整流不僅需要降壓變壓器的副邊引出中間抽頭,更主要對整流元件的反向耐壓提出了苛刻的要求,它是半波整流對整流元件反向耐壓值要求的兩倍。實際中,既要提高整流輸出電壓并減少紋波系數,又要對整流元件反向耐壓的要求不苛刻,有效的技術手段就是橋式整流,橋式整流相比全波整流,在電路結構上只是增加了兩個整流元件,但輸出效果等同于全波整流電路的整流;橋式整流電路對整流元件的要求等同于半波整流電路對整流元件的要求,把半波整流與全波整流各自的優勢整合在一個應用電路中。可見,橋式整流電路通過“失去”硬件(增加電路成本),得到了優于半波與全波整流電路的整流性能。
二、學習模擬電子技術的目標要求
首先是能力目標:學生能夠使用儀表對電子元件進行識別與檢測;能夠電路識圖、按圖進行電路焊接;能對典型電路安裝、調試、檢測、維護;能模仿設計簡單電子產品。其次是知識目標:學生熟悉二極管、三極管性能特點及其應用常識;掌握共射極放大器、共集電極放大器、差分放大器等分析和計算;掌握集成運放的線性和非線性的應用與分析;掌握直流穩壓電源的分析與設計。再次是素質目標:學生能夠運用現代信息技術,尋找、搜索素材并做相應的修改;在項目訓練過程中會出現各種差錯,能夠耐心處理,并能按照要求完成任務;項目業務操作過程中鍛煉善于交流、善于溝通的能力;項目實施中能夠執行安全的操作步驟。
三、模擬電子技術課程整體設計過程
(一)課程項目來源調研
通過模擬電子技術課程的學習,使學生掌握電子產品生產技工所需的理論知識和產品安裝、調試技能,培養良好的安全操作習慣和合作交流能力,為學生就業及持續發展打下扎實的基礎。因而課程項目的設計就是課程整體設計的重點與難點。課程項目設計需要先易后難,先簡后繁,循序漸進。
(二)項目設計
學習項目設計的基本依據是模擬電子技術課程涉及的工作領域和工作任務范圍,在具體設計過程中,以學生身邊常見的電子產品為載體,使工作任務具體化,產生了具體的學習項目。其編排依據是該職業所特有的工作任務邏輯關系,而不是知識關系。課程組最終以真實的項目為基礎,按照典型產品制作及典型電路的工作過程設計了LED閃光器、電子助聽器、呼吸燈三個個項目(如圖),共15個子項目,每個子項目完成是由若干任務所組成,針對每一個工作過程環節來實現相關課程內容的學習。每個項目的設置不宜過大,以免支撐的理論知識太多,導致教學組織比較困難,每個項目應該有其能力培養的側重點。
(三)項目實施
項目教學設計真正實現了以學生為主體,教師起指導作用,教學組織形式設計要有利于“教學做一體化”教學的實施。根據項目能力訓練的實施要求,設計學生學習訓練的組織形式,體現師生、生生互動合作,滲透式培養學生的職業素養。不僅要設計學生的學習組織形式,還要設計教師的教學指導組織形式。教師主要按照“行動引導教學法”的理念組織教學,不是主要按照“知識邏輯推導法”的思路組織教學。
(四)考核方案設計
一直以來“模擬電子技術”課程考試成績依照“期末+平時”按一定比例確定,并且期末考試成績占最大比重,與突出技能的要求相背離。而在該課程改革實踐中突出技能考核,重新確定考試成績比例,逐漸加大平時過程性考核的分值,期末爭取實現完全技能考核。項目的選取是學習的關鍵,創設學習資源和協作學習環境是教師最主要的工作,最終要以學生完成項目情況來評價學生的學習效果,但我們更要關注過程。課程考核評價的基本原則是:把能力評價與職業素養的評價相結合;多種評價方式的有機結合;評價主體多元化。課程考核時首先要從課程設置的目標出發,采取過程性考核和自主學習加分制相結合的動態管理方式,每次上課隨時公布成績,最后一次課總成績即刻產生。過程性考核占總成績90%,包括出勤、課堂表現、課堂報告、學生評價、知識點測試、項目制作等內容;學生除了要培養技能,還應該培養其持續性學習的能力和一定的相關理論知識,這部分采用自主學習,教師輔導測試,自主加分占總成績10%。
二、課程教學探討
1.靈活運用多種教學手段。
學生上理論課普遍感覺比較抽象、較難理解與掌握,合適的教學手段顯得尤為重要,板書和多媒體相結合的教學手段對于一般本科學生比較合適。教師在黑板寫的時間,學生有短暫的時間進行消化和記筆記,有利于對內容的即時理解和課后復習,使得大部分學生能跟上老師的授課進度。比如,在講授到三極管基本共射極放大電路時,學生對于小信號等效電路畫法比較難于掌握,而僅僅用多媒體授課放映效果不理想。教學中可以結合板書,分步畫出三極管的H模型,結合小信號等效電路的依據,在黑板上一步步畫出來,學生理解起來就更方便。這在模擬電子技術中是比較基礎的理論內容,基礎內容講透了,有利于后續章節的順利展開。但是對于某些比較難用語言描述的概念或者復雜的演變過程,使用多媒體動畫效果進行講解可以更形象生動,使學生更易于理解。例如,P、N型半導體中電子的擴散與復合,晶體管、MOS管器件中的電子、空穴的運動,電流的運動以及器件的制造工藝過程等。這些內容如果采用板書,畫圖太多、耗時較長,也很難做到形象表達。若用多媒體加上Flash動畫的方式學生就會更感興趣,有利于知識的理解。需要注意的是多媒體教學課件畫面切換快,學生記筆記跟不上,授課時注意放慢速度,講清基本概念和基本分析方法,適當結合板書對內容作出提綱挈領性的總結。這樣結合多種教學手段既緩解了課程內容多與學時數明顯不足的矛盾,又發揮了多媒體教學省時、直觀、形象的優點,因此受到了學生們的普遍歡迎。
2.營造討論式教學環境,加強課外輔導。
為增強學生學習的主觀能動性,教師可結合實際的學習狀態引導學生思考問題,每節課上教師可以適當提出1-2個比較有代表性的問題,供學生探討,這一過程不僅激發了學生的興趣也提高了學生的思維能力。總結之前的教學效果,教材的后面章節,比如反饋、功率放大等,學生理解起來就很困難,學習興趣急劇下降。每周設置1-2個課外的時間段老師給學生們答疑解惑,在學與問的過程中,學生對每堂課的內容能及時消化和吸收,這樣學生對整體內容能更好地進行理解,學會融會貫通,達到較好的教學效果。
三、重視實踐教學,加強動手能力的培養
1.加強實驗教學過程管理。
模擬電子技術實驗大綱中包括驗證性和綜合性實驗,其中驗證性實驗總計有8個,選做5個;綜合性實驗有2個,選做1個。實驗采用自編的實驗指導書,書中包括實驗目的、實驗原理、實驗使用儀器、實驗操作步驟和思考題等等,要求學生結合實驗原理和思考題認真完成實驗預習報告,學生在每次實驗前對實驗項目有基本理解,教師批閱后再根據情況進行講授。在實驗過程中,摒棄傳統的“老師做、學生看”的教學模式,我們要求學生自己調試電路和操作實驗儀器,獨立排除實驗故障,找出問題、原因,必須在規定的時間內完成每個實驗項目。實驗報告中學生需對數據進行處理、分析誤差,對實驗現象做合理的分析及總結,提出改進意見與措施。這樣學生能結合理論與實踐,動腦動手相互結合,提高實驗的教學效果。
2.重視課程設計,解決實際問題。
課程設計是學生把理論知識應用于解決實際問題的一個重要的實踐環節,是培養學生實踐技能的重要手段,可以提高學生理論結合實際、分析問題和解決問題的能力。應用性本科學校培養學生的主要目標為未來的技術人員和工程師,動員和組織電類學生開學初準備基本的實踐工具,比如電烙鐵、萬用表、斜口鉗、焊錫等等。學校專門設置1周的時間進行本門課程的設計,如何充分利用有限的時間,引導學生綜合運用所學的基本理論知識,來分析問題、解決實際問題呢?教師可先給學生提出基本要求,給出一些參考題目,為發揮學生的主觀能動性,學生也可自擬題目。課程設計分組進行,要求每組限2名學生。在課程設計教學中要求學生充分利用圖書館和網絡資源,學生學會怎樣查資料、怎樣看資料,如何從資料中獲取有用的信息。對于興趣濃厚的學生可以結合每年的校園科技節活動和大學生創新訓練項目,給學生更大的平臺去實踐鍛煉,對于學生的科技成果,還應指導學生試著撰寫科技小論文,實踐聯系理論,提高其科研能力。
3.強調專業仿真軟件的運用。
隨著計算機的發展,利用計算機的仿真軟件對電路進行驗證、設計和分析已成為一種趨勢。主要原因有:(1)計算機仿真不局限于地點和時間,比較方便,用電腦裝好軟件就可以進行電路的設計;(2)其可替代采用簡化電路模型搭接實際電路進行驗證的傳統設計方式,同時可有效地對電路參數確定和方案選擇,并在設計初期對產品的性能進行可靠預估,從而提高設計質量、縮短設計時間、節省設計費用,因此成為了現代設計中重要的組成部分;(3)利用仿真結果得出電路性能受電路中某些關鍵參數的影響,可更好地理解電路的特性和性能指標,對實際電路設計和調試具有重要指導意義。目前電子技術中應用較廣泛的仿真軟件有Proteus、Pspice和EWB等等。教師對于剛剛接觸仿真軟件的學生,應先結合實際情況講解一個軟件的基本用法,系統地介紹相關的電子資料和軟件安裝的方法。隨著電子產品的普及,大學生基本上都有個人電腦,挖掘其自學能力,對引導其觸類旁通具有現實意義。對于課本上難理解的內容,比如放大電路的幅頻特性等可通過仿真實現,通過仿真過程與結果分析能更好地理解和掌握理論知識,而且學習好一門軟件對于今后的學習和工作起著很重要的作用。
四、重塑培養方案,改革評分機制
傳統的培養方案是理論課、實驗課和課程設計加起來是一門課程,教師評出總成績,實驗課和課程設計只是作為總成績中平時成績的一部分。改革后理論課、實驗課和課程設計分列為三門子課程,三門課程各給出總評成績。理論課評分是按照“3+7”的機制評分,實驗成績按照“3+4+3”機制評分,課程設計按照“1+4+5”機制評分,詳細評分機制如表1所示。改革前實踐成績比重偏低,很難考查出學生的動手能力,學生對實踐環節總是馬虎、敷衍,心里想著實踐成績不理想,還可以靠期末筆試成績提起來。評分機制改革后,學生比較重視實踐教學,做實驗和課程設計的積極性明顯提高。
五、總結
1.經過學校上述教學探索和實踐,使得教學形式多樣、生動活潑,學生自學能力和動手能力的培養收到了良好的效果。