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摘要:对“模拟电路基础”课程中学生兴趣培养的方法进行了探讨,从实例教学、课堂内容设计、为人师表几个方面提出了一些培养学生兴趣的做法。连续三年的学生评课结果表明,这些做法具有很好的教学效果。
关键词:模拟电路;教学研究;兴趣培养
作者简介:齐春东(1975-),男,北京人,北京理工大学信息与电子学院,讲师。(北京 100081)
中图分类号:G642.3 文献标识码:A 文章編号:1007-0079(2011)04-0064-02
兴趣是学习和工作的重要动力,也是进行创新的源泉。培养当代大学生的学习兴趣、专业兴趣是实现素质教育的重要途径,也是提高学生创新能力的重要手段之一。学生兴趣的培养应该从每一门课入手,结合课程内容进行,使学生从应试学习转变到兴趣学习。
“模拟电路基础”课程是一门具有工程性、理论性的课程,是信息工程专业的专业必修课程,教学中一方面要考虑理论的严谨性,还要考虑工程实践的实用性,因此很多学生抱怨课程难,更有学生只为了通过考试而学,根据笔者“模拟电路基础”教学实践,对培养学生兴趣的教学方法进行了探索,并对教学效果进行了分析。
一、用课程应用实例吸引学生
作为当代大学生,处在信息时代,“见多识广”;而作为理工科的教师,由于学科特点,可以使用的能够吸引学生的“艺术”方式少之又少。所以,只能抓住课程的特点,以课程内在的“气质”吸引学生。抽象的论述是很难激发学生的兴趣的,必须以一种具体的形式展示给学生。课程应用实例是很重要的一种方式,通过讲述课程实例,使学生意识到自己可以获得的技能、学识的提高。
模拟电路课的学习,可以使学生掌握电子技术制作的理论、技能,抓住这个课程特点,就可以调动学生的学习兴趣。
比如在绪论课中,讲述一个真实的综合课程实验:学生怎么完成音响放大器设计、连接、调试;电路装调成功后的效果;所用的时间,成功完成设计任务的比例。尽管讲授过程没有慷慨激昂,没有抑扬顿挫,但深深吸引了学生,对自己也将能制作一个小“电子产品”的前景使学生产生了很高的学习热情。由于讲述的内容是真实的,学生也会树立起“我也能”的信心,树立起学好该门课程的信心。
二、课程内容吸引学生,培养学习的兴趣
在一学期的课程中,真正能打动学生从而喜欢该课程的应该是教学内容。应当用教学内容本身的趣味性、系统性吸引学生,使学生享受到学习的快乐,享受到学习该门课程的快乐。所以,教师要挖掘教学内容的趣味性、系统性,精心设计讲授的方式,深入讲解概念的内涵,特别是讲解出自己的理解。笔者的教学实践,主要从以下几个方面展开。
1.用问题引领内容,展示问题的思考过程,授之以渔
首先设置一个具体的问题,给出已知条件,让学生试着分析问题,提出解决问题的方法。在整个过程中,教师要给予必要的提示,使学生的思考不至于偏离教学内容。这样的过程,使教学内容的出现水到渠成,使学生参与思考、分析、解决问题。学生从中体会到了学习的乐趣,自然就会产生对课程的兴趣。
在整个过程中,教师还要适时地分阶段地给出自己的思考,一方面对那些没有思路的学生,授之以渔;另一方面可以对一些学生的思考起到抛砖引玉的作用。学习的乐趣应该是解决问题中获得的。
2.挖掘内容之间的逻辑性、关联性,体现课程趣味性
本科生涉及的教学内容都是自成体系的,教学内容之间往往具有一定的逻辑性、关联性。一部优秀的长达几十集的电视剧之所以能够吸引观众从头看到尾,是因为有环环相扣的剧情。教学内容不可能有那样的吸引力,但是技术的进步、发展,是一步一步走过来的,本质上也是“环环相扣”的,只不过没有跌宕起伏的剧情。课程教学中,应该深入了解技术的发展、教学内容的出处,挖掘出教学内容的逻辑性、关联性,也可以体现一定的“环环相扣”,增加课程的趣味性。一个章节内的内容如此,章节之间的内容也如此。
比如在“模拟电路基础”课程中,第一章内容是半导体器件,第二章是基本放大电路,第三章是集成运算放大器,重点是差分放大电路,第四章是负反馈放大电路,第五章是放大器的频率响应,第六章是模拟运算电路,第七章是模拟信号处理电路。经过分析梳理,通常这样介绍这些内容之间的联系:核心问题是放大电路;放大电路的核心器件是半导体元件,先要知道半导体器件是怎么工作的,这是第一章的内容;了解了半导体器件的原理,可以看到半导体器件实现放大需要一定的条件,也看到了构成基本放大电路的条件,基本放大电路构成了解了,那怎么判别、比较放大电路的性能呢?这是基本放大电路指标的计算,掌握了基本放大电路指标的计算,那么多级放大电路又怎么计算,这些内容都包含在第二章的内容中;基本放大电路对输入信号,都要进行放大,可谓“来者不拒”,具有一定局限性,差分放大电路却对输入信号“看人下菜碟”:共模信号抑制,差模信号进行放大,不仅能放大有用信号,还能抑制噪声和干扰,是对基本放大电路的一个改进,这是第三章内容;负反馈放大电路则实现“首尾相顾”:不仅看输入信号,还要根据输出情况,调整放大电路净输入信号,具有了自我调节能力,也是对基本放大电路的一个改进,这是第四章内容;所有放大电路都要考虑一个频率响应的问题,这是第五章内容;集成运算放大电路,基本很好地处理了上面讨论的问题,具有很重要的应用,线性应用——模拟运算是第六章内容,非线性应用——比较器是第七章内容。经过这样的说明,不用做“艺术处理”,就把整门课内容有机地串联起来,显得“环环相扣”。虽然没有华丽的语言,却体现了课程的趣味性。
3.将工程处理方法的实用化处理讲授给学生,使教学难点变成教学亮点
工程处理方法是模拟电路课程学习的难点,多年的纯理论课程学习,学生习惯了精确的计算方法,喜欢用最精确的数字表达方式描述问题、解决问题,对什么情况下,采用什么程度的近似把握不清。有的学生把握不好近似的场合,干脆不做近似,一味精确表达;有的学生不管三七二十一,一味简化,使误差不能接受。这个问题是模拟电路的一个教学难点,实际也是一个亮点。先要让学生体会工程近似计算的必要性,实践需要我们必须这样做。然后体会近似计算带来的误差,明确近似计算的适用条件。
比如,关于二极管的近似计算可以这样展开:先以一个简单的问题引出内容。比如一个二极管、一个电阻、一个电源串联的电路,让学生求解电路的电流值。学生想到的方法是列KVL方程,但是发现是一个超越方程,很难求解。接着,讲授图解法,避免了求解超越方程,但图解法具有使用不方便的局限性。此时提示学生,精确求解的不实用。能否考虑做近似处理。近似处理,从二极管伏安特性入手,首先忽略击穿特性,然后忽略反向电流,二极管变成单向导通了,将指数波形近似为直线,引出电阻模型;考虑直线斜率很大,电阻很小,忽略电阻影响,引出电压模型;考虑电压数值比较小,引出理想二极管模型,分别用三种模型求解电路。学生自然体会到近似计算的优势。然后分析每种近似带来的误差,指出每种模型使用的场合。这样的过程使学生了解了近似计算的由来,近似计算不是一个难点,而是一个简洁高效的方法,成为吸引学生继续学习该门课程的亮点。
4.技术发明过程、业界进展
模拟电子技术日新月异,发展历程本身就是一个朝气蓬勃的发展过程,这些特点是最能吸引青年学生的。在模拟电路课程中,典型事件包括晶体管的发明、MOS管的发明、负反馈电路的发明、集成电路的发明、最新模拟集成芯片性能与应用。通过这些情况的介绍,可以培养学生的专业兴趣,也增加了课程本身的趣味性。
比如在介绍晶体管时,大家很奇怪怎么会想到NPN、PNP这种结构,自然就介绍到了晶体管的发明。首先介绍了肖克利、巴丁、布拉坦三位科学家发明晶体管的过程。接着介绍在发明晶体管的基础上,肖克利成立了肖克利半导体实验室,培养了大量的半导体技术人才;接着介绍“八叛逆事件”——八位技术骨干集体出走,创立新的仙童半导体公司,并研制出集成电路。讲到这,学生可能还觉得不足为奇,接着介绍八位技术骨干中两位后来成立了英特尔公司,一位成立了AMD公司。再接着介绍,仙童半导体公司培养了大批的技术骨干,纷纷成立自己的公司,最后形成了“硅谷”。从一个晶体管的发明到硅谷传奇,把学生感染了。接着介绍中关村高科技园区。中关村和硅谷差距在哪——原创技术比较少,原创技术的商品化欠缺,解决这些问题的关键是人才。最后号召学生:作为这个产业的一分子,从自己做起,努力学好文化知识,为国家信息技术的发展做出自己的贡献。笔者第一次讲这个内容之前,特别是后面关于中关村的内容时很犹豫:学生是否会认为老师在作秀。但考虑到上述内容是自己了解了硅谷传奇以后的真实感受,还是决定讲一下。没想到,讲授完上述内容后,学生竟然鼓掌。以后每年讲完这些内容,都会听到学生的掌声。由此,笔者感到,这些80后90后大学生是深深地爱着自己的国家的,希望为国家出力。我们的爱国主义教育对他们并不过时,只是要有一个合适的切入点。
三、为人师表,教师的人格魅力吸引学生
教师是课堂教学的主导,教学内容讲解方式、教学节奏的把握都直接影响学生对课堂的兴趣,进而影响到对课程的兴趣。首先,课堂教学一定要能帮助学生,学生上课的意义是因为上课的学习效率高于自习室上自习的效率。这才体现了教师的作用。学生学习中遇到的困难能得到及时解决,这就避免出现厌学的情绪,自然提升了学生课程学习的动力。其次,教师要注意讲述的艺术性,学生上课不仅能学到知识,还能比较轻松的学到知识。也许知识可能枯燥,但课堂是愉快的课堂,学习过程是愉快的过程。而所谓的艺术性往往是教师对问题的独到看法,思考方式,教师的人格魅力。教师不仅要提高专业素质,而且要提高人文素养。专业基础课教师,传授学生基本技能,是基本任务,更具有挑战的任务是传授学生思考的方法,看待世界的观点。教师应当成为学生学习课程的一个亮点。第三,教师应该尊重课堂。尊重课堂是尊重学生的重要体现。这包括按时上课、下课,教师着装大方,精神饱满。教师的热情会传染给学生的。
四、教学效果评估
通过上述教学活动的实践,取得了比较好的教学效果:上课出勤率、考试的平均成绩、及格率都很高;获得了教学督导组听课教师的好评,同时得到了学生的好评。教务处在每年课程讲授后,期末成绩公布之前,要求学生对每位教师的教学效果进行逐项打分,教学效果分数分为优秀,良好,中,较差,差。教务部门然后针对每位教师统计出每一项教学效果的学生打分情况:对每一项的每个分数段统计出该项打该分数的学生人数。从这几年的评课结果看,学生评分比较高。表1~表3是学生评课分数的摘录(其中数字表示:对应指标打相应分数的学生人数)。
评课中,学生在“对该门课程的建議”中写了如下的话:“讲得超级好”,“齐老师深刻”,“讲课十分精彩,学生十分容易理解!是最棒的老师,听他的课简直是一种享受!”,“这就是传说中的好老师,还真是不错!”,“老师,很荣幸成为你的学生,很喜欢听你讲课”,等等。虽然是学生的溢美之词,但一定程度反映了学生对课程的喜欢,从一个侧面反映出上述教学方法对学生兴趣的培养起到了积极作用。
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,2001.
[2]吴丙申,卞祖富.模拟电路基础[M].北京:北京理工大学出版社,1997.
[3]陈蔚,刘原,管金云.“模拟电子技术”课程教学方式的探讨[J].电气电子教学学报,2003,25(6).
[4]曲健.对《模拟电路》课程教学的思考和探索[J].电子科技大学学报(社科版),2005,(7):90-92.
[5]刘芳.对“模拟电子技术”课程中教学方法的探讨[J].电气电子教学学报,2008,(4):112-115.
(责任编辑:苏宇嵬)
关键词:模拟电路;教学研究;兴趣培养
作者简介:齐春东(1975-),男,北京人,北京理工大学信息与电子学院,讲师。(北京 100081)
中图分类号:G642.3 文献标识码:A 文章編号:1007-0079(2011)04-0064-02
兴趣是学习和工作的重要动力,也是进行创新的源泉。培养当代大学生的学习兴趣、专业兴趣是实现素质教育的重要途径,也是提高学生创新能力的重要手段之一。学生兴趣的培养应该从每一门课入手,结合课程内容进行,使学生从应试学习转变到兴趣学习。
“模拟电路基础”课程是一门具有工程性、理论性的课程,是信息工程专业的专业必修课程,教学中一方面要考虑理论的严谨性,还要考虑工程实践的实用性,因此很多学生抱怨课程难,更有学生只为了通过考试而学,根据笔者“模拟电路基础”教学实践,对培养学生兴趣的教学方法进行了探索,并对教学效果进行了分析。
一、用课程应用实例吸引学生
作为当代大学生,处在信息时代,“见多识广”;而作为理工科的教师,由于学科特点,可以使用的能够吸引学生的“艺术”方式少之又少。所以,只能抓住课程的特点,以课程内在的“气质”吸引学生。抽象的论述是很难激发学生的兴趣的,必须以一种具体的形式展示给学生。课程应用实例是很重要的一种方式,通过讲述课程实例,使学生意识到自己可以获得的技能、学识的提高。
模拟电路课的学习,可以使学生掌握电子技术制作的理论、技能,抓住这个课程特点,就可以调动学生的学习兴趣。
比如在绪论课中,讲述一个真实的综合课程实验:学生怎么完成音响放大器设计、连接、调试;电路装调成功后的效果;所用的时间,成功完成设计任务的比例。尽管讲授过程没有慷慨激昂,没有抑扬顿挫,但深深吸引了学生,对自己也将能制作一个小“电子产品”的前景使学生产生了很高的学习热情。由于讲述的内容是真实的,学生也会树立起“我也能”的信心,树立起学好该门课程的信心。
二、课程内容吸引学生,培养学习的兴趣
在一学期的课程中,真正能打动学生从而喜欢该课程的应该是教学内容。应当用教学内容本身的趣味性、系统性吸引学生,使学生享受到学习的快乐,享受到学习该门课程的快乐。所以,教师要挖掘教学内容的趣味性、系统性,精心设计讲授的方式,深入讲解概念的内涵,特别是讲解出自己的理解。笔者的教学实践,主要从以下几个方面展开。
1.用问题引领内容,展示问题的思考过程,授之以渔
首先设置一个具体的问题,给出已知条件,让学生试着分析问题,提出解决问题的方法。在整个过程中,教师要给予必要的提示,使学生的思考不至于偏离教学内容。这样的过程,使教学内容的出现水到渠成,使学生参与思考、分析、解决问题。学生从中体会到了学习的乐趣,自然就会产生对课程的兴趣。
在整个过程中,教师还要适时地分阶段地给出自己的思考,一方面对那些没有思路的学生,授之以渔;另一方面可以对一些学生的思考起到抛砖引玉的作用。学习的乐趣应该是解决问题中获得的。
2.挖掘内容之间的逻辑性、关联性,体现课程趣味性
本科生涉及的教学内容都是自成体系的,教学内容之间往往具有一定的逻辑性、关联性。一部优秀的长达几十集的电视剧之所以能够吸引观众从头看到尾,是因为有环环相扣的剧情。教学内容不可能有那样的吸引力,但是技术的进步、发展,是一步一步走过来的,本质上也是“环环相扣”的,只不过没有跌宕起伏的剧情。课程教学中,应该深入了解技术的发展、教学内容的出处,挖掘出教学内容的逻辑性、关联性,也可以体现一定的“环环相扣”,增加课程的趣味性。一个章节内的内容如此,章节之间的内容也如此。
比如在“模拟电路基础”课程中,第一章内容是半导体器件,第二章是基本放大电路,第三章是集成运算放大器,重点是差分放大电路,第四章是负反馈放大电路,第五章是放大器的频率响应,第六章是模拟运算电路,第七章是模拟信号处理电路。经过分析梳理,通常这样介绍这些内容之间的联系:核心问题是放大电路;放大电路的核心器件是半导体元件,先要知道半导体器件是怎么工作的,这是第一章的内容;了解了半导体器件的原理,可以看到半导体器件实现放大需要一定的条件,也看到了构成基本放大电路的条件,基本放大电路构成了解了,那怎么判别、比较放大电路的性能呢?这是基本放大电路指标的计算,掌握了基本放大电路指标的计算,那么多级放大电路又怎么计算,这些内容都包含在第二章的内容中;基本放大电路对输入信号,都要进行放大,可谓“来者不拒”,具有一定局限性,差分放大电路却对输入信号“看人下菜碟”:共模信号抑制,差模信号进行放大,不仅能放大有用信号,还能抑制噪声和干扰,是对基本放大电路的一个改进,这是第三章内容;负反馈放大电路则实现“首尾相顾”:不仅看输入信号,还要根据输出情况,调整放大电路净输入信号,具有了自我调节能力,也是对基本放大电路的一个改进,这是第四章内容;所有放大电路都要考虑一个频率响应的问题,这是第五章内容;集成运算放大电路,基本很好地处理了上面讨论的问题,具有很重要的应用,线性应用——模拟运算是第六章内容,非线性应用——比较器是第七章内容。经过这样的说明,不用做“艺术处理”,就把整门课内容有机地串联起来,显得“环环相扣”。虽然没有华丽的语言,却体现了课程的趣味性。
3.将工程处理方法的实用化处理讲授给学生,使教学难点变成教学亮点
工程处理方法是模拟电路课程学习的难点,多年的纯理论课程学习,学生习惯了精确的计算方法,喜欢用最精确的数字表达方式描述问题、解决问题,对什么情况下,采用什么程度的近似把握不清。有的学生把握不好近似的场合,干脆不做近似,一味精确表达;有的学生不管三七二十一,一味简化,使误差不能接受。这个问题是模拟电路的一个教学难点,实际也是一个亮点。先要让学生体会工程近似计算的必要性,实践需要我们必须这样做。然后体会近似计算带来的误差,明确近似计算的适用条件。
比如,关于二极管的近似计算可以这样展开:先以一个简单的问题引出内容。比如一个二极管、一个电阻、一个电源串联的电路,让学生求解电路的电流值。学生想到的方法是列KVL方程,但是发现是一个超越方程,很难求解。接着,讲授图解法,避免了求解超越方程,但图解法具有使用不方便的局限性。此时提示学生,精确求解的不实用。能否考虑做近似处理。近似处理,从二极管伏安特性入手,首先忽略击穿特性,然后忽略反向电流,二极管变成单向导通了,将指数波形近似为直线,引出电阻模型;考虑直线斜率很大,电阻很小,忽略电阻影响,引出电压模型;考虑电压数值比较小,引出理想二极管模型,分别用三种模型求解电路。学生自然体会到近似计算的优势。然后分析每种近似带来的误差,指出每种模型使用的场合。这样的过程使学生了解了近似计算的由来,近似计算不是一个难点,而是一个简洁高效的方法,成为吸引学生继续学习该门课程的亮点。
4.技术发明过程、业界进展
模拟电子技术日新月异,发展历程本身就是一个朝气蓬勃的发展过程,这些特点是最能吸引青年学生的。在模拟电路课程中,典型事件包括晶体管的发明、MOS管的发明、负反馈电路的发明、集成电路的发明、最新模拟集成芯片性能与应用。通过这些情况的介绍,可以培养学生的专业兴趣,也增加了课程本身的趣味性。
比如在介绍晶体管时,大家很奇怪怎么会想到NPN、PNP这种结构,自然就介绍到了晶体管的发明。首先介绍了肖克利、巴丁、布拉坦三位科学家发明晶体管的过程。接着介绍在发明晶体管的基础上,肖克利成立了肖克利半导体实验室,培养了大量的半导体技术人才;接着介绍“八叛逆事件”——八位技术骨干集体出走,创立新的仙童半导体公司,并研制出集成电路。讲到这,学生可能还觉得不足为奇,接着介绍八位技术骨干中两位后来成立了英特尔公司,一位成立了AMD公司。再接着介绍,仙童半导体公司培养了大批的技术骨干,纷纷成立自己的公司,最后形成了“硅谷”。从一个晶体管的发明到硅谷传奇,把学生感染了。接着介绍中关村高科技园区。中关村和硅谷差距在哪——原创技术比较少,原创技术的商品化欠缺,解决这些问题的关键是人才。最后号召学生:作为这个产业的一分子,从自己做起,努力学好文化知识,为国家信息技术的发展做出自己的贡献。笔者第一次讲这个内容之前,特别是后面关于中关村的内容时很犹豫:学生是否会认为老师在作秀。但考虑到上述内容是自己了解了硅谷传奇以后的真实感受,还是决定讲一下。没想到,讲授完上述内容后,学生竟然鼓掌。以后每年讲完这些内容,都会听到学生的掌声。由此,笔者感到,这些80后90后大学生是深深地爱着自己的国家的,希望为国家出力。我们的爱国主义教育对他们并不过时,只是要有一个合适的切入点。
三、为人师表,教师的人格魅力吸引学生
教师是课堂教学的主导,教学内容讲解方式、教学节奏的把握都直接影响学生对课堂的兴趣,进而影响到对课程的兴趣。首先,课堂教学一定要能帮助学生,学生上课的意义是因为上课的学习效率高于自习室上自习的效率。这才体现了教师的作用。学生学习中遇到的困难能得到及时解决,这就避免出现厌学的情绪,自然提升了学生课程学习的动力。其次,教师要注意讲述的艺术性,学生上课不仅能学到知识,还能比较轻松的学到知识。也许知识可能枯燥,但课堂是愉快的课堂,学习过程是愉快的过程。而所谓的艺术性往往是教师对问题的独到看法,思考方式,教师的人格魅力。教师不仅要提高专业素质,而且要提高人文素养。专业基础课教师,传授学生基本技能,是基本任务,更具有挑战的任务是传授学生思考的方法,看待世界的观点。教师应当成为学生学习课程的一个亮点。第三,教师应该尊重课堂。尊重课堂是尊重学生的重要体现。这包括按时上课、下课,教师着装大方,精神饱满。教师的热情会传染给学生的。
四、教学效果评估
通过上述教学活动的实践,取得了比较好的教学效果:上课出勤率、考试的平均成绩、及格率都很高;获得了教学督导组听课教师的好评,同时得到了学生的好评。教务处在每年课程讲授后,期末成绩公布之前,要求学生对每位教师的教学效果进行逐项打分,教学效果分数分为优秀,良好,中,较差,差。教务部门然后针对每位教师统计出每一项教学效果的学生打分情况:对每一项的每个分数段统计出该项打该分数的学生人数。从这几年的评课结果看,学生评分比较高。表1~表3是学生评课分数的摘录(其中数字表示:对应指标打相应分数的学生人数)。
评课中,学生在“对该门课程的建議”中写了如下的话:“讲得超级好”,“齐老师深刻”,“讲课十分精彩,学生十分容易理解!是最棒的老师,听他的课简直是一种享受!”,“这就是传说中的好老师,还真是不错!”,“老师,很荣幸成为你的学生,很喜欢听你讲课”,等等。虽然是学生的溢美之词,但一定程度反映了学生对课程的喜欢,从一个侧面反映出上述教学方法对学生兴趣的培养起到了积极作用。
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,2001.
[2]吴丙申,卞祖富.模拟电路基础[M].北京:北京理工大学出版社,1997.
[3]陈蔚,刘原,管金云.“模拟电子技术”课程教学方式的探讨[J].电气电子教学学报,2003,25(6).
[4]曲健.对《模拟电路》课程教学的思考和探索[J].电子科技大学学报(社科版),2005,(7):90-92.
[5]刘芳.对“模拟电子技术”课程中教学方法的探讨[J].电气电子教学学报,2008,(4):112-115.
(责任编辑:苏宇嵬)