“模擬電子技術”課程過程監控的教學探究

唐坤杰, 趙天嘯, 孫　盾

(1. 浙江大學 電氣工程學院, 浙江 杭州　310027； 2. 浙江大學 控制科學與工程學院, 浙江 杭州　310027)

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“模擬電子技術”課程過程監控的教學探究

唐坤杰1, 趙天嘯2, 孫盾1

(1. 浙江大學 電氣工程學院, 浙江 杭州310027； 2. 浙江大學 控制科學與工程學院, 浙江 杭州310027)

為了不斷提升“模擬電子技術”的課程質量與教學效果,在理論教學中嘗試引入“過程監控”的教學模式。在該教學模式下,學生通過完成知識點梳理、思考題、自主研討課題等任務,不斷提升綜合能力。同時,教師對于學生的評價依據也從單一的書面考試轉變為學生的整個學習過程。通過教學實踐證明,“過程監控”對于調動學生主觀能動性、提升教學效果、全面客觀評價學生有著積極意義。

過程監控； 教學模式； 自主研討

為了不斷改革大學課堂基本模式,提高大學教育品質,我校積極倡導“三個轉變”,即“以教為主(教師滿堂灌)向以學生為主轉變、以課堂為主(過分重課堂)向課內外結合轉變及以結果評價為主(過分重分數)向結果過程結合轉變。”我們秉承“三個轉變”的教學宗旨,一直致力于“模擬電子技術”(以下簡稱“模電”)這門課程的教學改革和創新,在教學實踐中嘗試引入了“過程監控”的教學模式[1-2]。

1　“模擬電子技術”理論教學現狀

1.1課程理論教學中存在的主要問題

目前,“模電”課程的理論教學還存在諸多亟待解決的問題:

首先,這門課程的理論教學目前普遍仍是“教師為主,學生為輔”的模式,即課堂以教師授課為主,學生的自主學習空間比較小[3]。課堂中,教師是“主導者”,學生和教師間缺少有效的互動,學生之間也缺少相互交流、相互探討的機會,這使得“模電”的課堂顯得沉悶,學生的學習興致不高,學習效率也偏低。

第二,“模電”課程本身有著概念抽象、原理復雜等特點,且有些知識點晦澀難懂,課堂中理論解讀分析和課后的習題訓練往往讓學生感到枯燥、疲倦甚至畏懼,因此學生通過理論學習往往難以理解課程中的很多內容,且難以掌握“模電”課程完整的知識體系。學生的不適應和畏難情緒往往導致了“模電”課堂學習效率低,課程考試的不及格率偏高[4]。

第三,傳統的“模電”課程中教師布置給學生的各項任務比較單一,難度是相對固定的,學生的發揮空間也比較小[5]。這意味著,任務過難,學習上有一定困難的學生會感到無所適從；任務過于簡單,則學有余力的學生又會感到自己的能力沒有充分發揮。

此外,當前“模電”課程的考核方式仍以單一的卷面考試為主,對學生的評價不夠全面,學生往往通過考前刷題來提高應試能力,忽視了其他方面能力的培養，制約了課程學習質量的提升。

1.2課程教學改革情況

近幾年很多高校都在對這門課程提出改革方案[4-6]。當前,改革方案主要分為兩個方向[7-10]。

一個改革方向是充分發揮多媒體教學優勢,利用電子教案、紀錄片等形式提高課堂的生動性,激發學生的學習興趣。同時,將與“模電”課程密切相關的計算機仿真軟件Pspice、Multisim等引入到理論課程中,通過清晰明確的仿真結果驗證理論知識,加深學生對理論知識的理解[6]。另一個改革方向旨在提升實踐環節的質量和作用。目前,很多高校都在嘗試調整“模電”理論教學和實驗教學的內容,明確兩者的相互關系,達到理論實驗兩輪驅動、互補教學的良好效果。“模電”的實驗教學是增強學生對理論知識理解的重要途徑,通過改革不斷更新實驗教學內容,引入自主探究實驗,從而有效增強學生的學習興趣和創新能力[7]。

事實證明,這兩個改革方向都為“模電”課程的不斷改進和完善提供了重要的幫助。

2　過程監控的主要內容與課堂教學實例

對于未來“模電”課程的教學,我們希望能在目前的改革基礎上,從根本上突破現有的課堂模式以及對學生的評價方式,以一種新的視角對這門課程進行改革。因此,我們在“模電”的理論教學中嘗試引入“過程監控”的教學模式,即注重在教學過程中培養學生的綜合能力。過程監控,顧名思義是注重學習過程,通過引入新的學習內容和新的學習方式,豐富和加強“模電”課程教學載體,以達到全面提高學生能力的目的。同時,將對學生的評價體系由單一的卷面考試向完整學習過程的評價模式轉變。

在過去的學期中,我們主要引入了知識點梳理、思考題、自主研討課題等環節,強化“模電”學習過程。

2.1分章節的知識點梳理

“模電”課程的知識點零碎,容易遺忘。為了將零碎的知識點進行歸納總結,強化學生記憶,在學習過程中,我們以教師指導與學生自主復習相結合的方式,按照章節對相關知識點進行梳理。例如,在學習完BJT、FET管的動態分析后,很多學生對于6種不同組態的分析記憶模糊。為了強化學生關于這部分內容的記憶,我們要求學生在課后對6種組態的相關指標進行演算,并針對其特點進行歸類整理。

學生普遍認為,分章節的知識點梳理是有必要的,能夠有效幫助理解并為后續章節學習奠定良好基礎。

2.2思考與討論題

除了傳統的作業(習題訓練)外,我們也會布置一些思考與討論題,這類題目往往具有一定的難度,或是思路比較獨特,不能僅僅依靠死記硬背公式或解題步驟來完成,需要綜合運用所學知識才能解決。學生利用課余時間完成思考題,并在課堂中進行討論。討論的過程既是為學生提供表達自己想法的過程,也是培養學生善于聆聽、敢于質疑、大膽思考能力的過程。

例如,我們布置過這樣一道思考與討論題:對于共射電路前加一級共集電路、共射電路后加一級共集電路以及在共射電路前后各加一級共集電路這3種情況,哪一種能得到更好的性能指標？這道思考題需要學生對共射、共集放大電路動態分析的相關知識有一個清晰的理解,同時也需要學生利用課后時間進行仿真方能得到結果。課堂中,學生間的相互討論增強了學習的探討氛圍,也能使得學生互相汲取他人想法中的可取之處,共同進步。

2.3自主研討課題

自主研討課題環節是“過程監控”中最為重要的一部分,主要由兩個階段組成。

第一階段是前期準備、研究和設計階段,為期2個月左右。該階段中,由教師為學生提供備選的研討課題,學生根據自身學習情況和設計需求,可以相互間組成研討小組,共同完成課題的方案設計。這些課題與“模電”的理論教學內容息息相關,學生的發揮空間大,學生可以在這些課題下充分發散思維,應用所學的理論知識進行設計。課題的難易程度和目標效果也不是統一規定的,而是由學生自主決定,學生可以根據自己的學習能力，有差別地決定課題設計的難度和復雜度。設計過程中,學生可以利用Pspice、Multisim等仿真軟件實現設計目標。研討小組利用課余時間進行交流和探討,明確共同目標,結合每人的能力和特點進行合理的分工與合作。

第二階段是學生匯報答辯與交流探討環節。完成課題設計后,每個研討小組需準備答辯報告,進行10 min左右的總結陳述,向整個教學班的所有學生介紹課題的設計思路與完成情況等,并利用仿真軟件對實驗成果進行PPT的展示。匯報完畢后,由教師和其他學生對該組的課題設計進行有針對性的提問,所有學生在答辯會中可以暢所欲言,相互切磋。根據課題完成情況與匯報情況,學生間進行互相評分、相互評價。

在剛剛過去的學期中,我們要求學生結合“模電”課程中“運算放大器”的相關知識,以“運放”為核心,實現一個特定的功能電路。運算放大器及其相關應用是“模電”課程的重要內容之一,在各常見電路中運放都是不可缺少的元件[8]。提出這一課題要求的目的，一方面使得學生能夠對理論知識進行一個綜合運用,從而提升對理論知識的理解；另一方面,運算放大器的功能眾多,這一課題對學生來說有很大的發揮空間,也有一定的趣味性,能夠充分激發學生的好奇心,豐富“模電”課程的理論教學內容。

經過2個月的時間,每一個研討小組都得到較好的設計成果。功能電路方面,有研討小組完成了“腦電信號放大監測電路”的設計,還有探討小組完成了“用模擬電路研究斜拋運動”的課題研究,另外,還有研討組完成了“多頻率的低頻信號發生器”等。

加法器、比例運算器是“模電”課程理論學習的基本內容,乘法器、平方器是課程學習過程中的拓展內容。通過搭建各運算電路,學生能夠進一步熟悉運算放大電路的基本性質和各運算電路的實現方法[9]。學生充分結合現有的數理知識和模電知識,還能自主設計并搭建新的電路模塊。諸如正弦運算器等一些功能電路模塊，是學生根據現有知識發散思維而設計出來的,具有一定的創新性,這也是自主研討課題環節所帶來的學習成果。

2.4評價方式的轉變

全面客觀地評價學生是“過程監控”的重要目標。目前,在引入知識點梳理、思考題、自主研討課題等課程內容以豐富“模電”學習過程的同時,我們也在嘗試推進新的評價方式——“重過程、輕結果”。我們希望降低期末測試占學生最終成績的比例,而將最新引入的一些課程學習環節，如知識點梳理、思考題、自主研討課題等納入總評成績考量范圍,全方位對學生做出考核和評價。

3　過程監控的教學成果與學生反饋

過程監控的教學模式引入“模電”課程的教學后收效良好,在激發學生學習興趣、調動學生學習積極性、提升課程品質等方面均起到積極作用，對“模電”課程以往存在的一些問題,也起到了一定的改善作用。

3.1激發學生興趣,打破傳統課堂教學模式

過程監控的引入是對“模電”課程的傳統理論教學模式的挑戰。在過程監控中引入的思考與討論題、自主研討課題等環節不同于傳統的習題訓練,留給學生發揮的空間較大,需要學生發散思維,倡導學生溝通、交流、合作。其次,在過程監控中引入的新的教學環節鼓勵學生積極表達、敢于質疑、善于探究,教師的角色隨之從課堂的“主導者”逐步向“引導者”轉變[10]。

學生普遍認為,過程監控中新引入的教學環節與他們的興趣點相契合。相較于枯燥的理論知識和習題訓練,思考與討論題、自主研討課題具有實際的應用背景和更豐富的內容,能夠讓他們充分理解所學知識的應用環境,通過解決實際問題來進一步鞏固和理解相關知識,讓他們有更多的空間去體現自己的學習水平以及創造力。

3.2消除學生畏難情緒,提高課程學習興趣

過程監控中引入的各個環節都以課堂內容為基礎,并適當擴展、延伸。因為這些環節的構建,學生對“模電”課程的整個知識體系會有更加明確的認識,對一些細碎的知識點也會有更好的把握。另外,在交流討論的過程中,學生能夠彼此相互促進,相互提高,學習興趣、學習自主性明顯加強,整個學習氛圍良好。過程監控能夠有效幫助學生消除對于模電課程的畏懼情緒,提高學習信心。事實證明,學生在課程考試中的成績在不斷提升,課程的不及格率也有了明顯的下降,學生反映逐步不再害怕“模電”了。

在過程監控模式中,自主研討環節的引入是對學生進行梯度培養的大膽嘗試。自主研討課題往往是梯度化的,起點比較低,上手比較快,人人都可參與。同時,題目的發揮空間大,可以供層次較高的學生進行深入的研究,有的可以發展為SRTP研究項目。課題的最終難度和復雜度完全由學生自主確定,個人自由度較高。自主研討課題環節貼近學生實際和“模電”教學實際,能夠使絕大多數學生得到鍛煉,提升綜合能力,鞏固理論知識，同時也為學有余力的學生創造了更多的發揮空間,使他們能夠在有限的時間內充分挖掘自己的潛能,自主學習更多的模電拓展內容[11-12]。

3.3轉變評價方式,提升學生綜合能力

過程監控是一個全面提升學生綜合能力的教學模式。在這個教學模式中,對于學生的考核將從依據單一的考試轉變為考查整個學習過程。相應地,學生會將原本花費在期末考試前集中的學習時間和精力持續用在整個“模電”的學習過程中,因此學生的能力能夠得到持續的、明顯的上升。

過程監控中引入的各個環節對課堂內容進行了拓展延伸,有利于幫助學生開闊視野、發揮想象力和創造力,獲得并掌握一些課本以外的知識。在過程監控模式下,可以不斷挖掘、發揮學生的潛能。

4　結語

過程監控是充分借鑒以往教學改革經驗、將眾多教學環節融為一體的一種教學模式,過程監控中的許多教學環節,也是以往一系列改革主旨的體現。通過教學實踐,過程監控這一模式收效良好,學生學習積極性有了明顯提高,學生對“模電”課程的總體把握也有提升。同時,學生普遍表示過程監控在激發學習興趣、提升自身能力和鞏固理論知識等方面有積極作用。

References)

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Exploration on teaching of process monitoring in Analog Electronic Technology course

Tang Kunjie1, Zhao Tianxiao2, Sun Dun1

(1. College of Control Science and Engineering, College of Electrical Engineering, Zhejiang University, Hangzhou 310027, China; 2. College of Control Science and Engineering, Zhejiang University, Hangzhou 310027, China)

To improve the quality and teaching effect of the course of Analog Electronic Technology, the“process monitoring” is introduced into class as a new teaching mode. Students are required to accomplish various tasks-knowledge points review, extended questions, independent research, etc., to enhance the ability of all aspects. Meanwhile, evaluations on students are also transformed from written examinations to the entire learning process. Through the teaching practice, the process monitoring should be improved and popularized, on account of that it is effective to encourage students’ initiative, improve teaching effect and make comprehensive and objective evaluations to students.

process monitoring; teaching mode; independent research

10.16791/j.cnki.sjg.2016.03.058

2015- 08- 14

浙江省2013高等教育教學改革項目(jg201311)；國家級電類基礎課程教學團隊建設項目(教育部,2010)；2013浙江大學本科大類課程建設項目“電路與模擬電子技術”課程建設；2014年電氣工程學院本科教學改革立項項目“電路與模擬電子技術”大類課程建設

唐坤杰(1994—),男,江蘇南京,本科生,主修專業為電氣工程及其自動化

E-mail:tangkunjie1994@163.com

孫盾(1966—),女,江西南昌,碩士,副教授,主要從事電工理論的教學與研究工作.

E-mail:sundun01@163.com

G642.0

B

1002-4956(2016)3- 0229- 03