许慧娟 于敏丽
邢台职业技术学院电气工程系,河北 邢台 054035
《电子电路》课程是各高校电气技术、自动化、通信、计算机及机电一体化等电类专业的一门专业技术基础课,是联系电类学生公共基础课程和专业课程的重要桥梁和纽带,起着承上启下的作用。该课程主要包括模拟电子技术和数字电子技术两大部分,其核心任务是通过学习基本概念、基本原理和典型电路,掌握主要元器件的使用方法,并能根据具体需要选取相应的元器件或模块来设计实际电路,具有很强的工程性和实践性。传统的《电子电路》课程的教学模式是以理论教学为主,实践教学为辅,以教师讲授为主,学生自主学习为辅,注重内部原理和计算推导的讲解,而忽略外特性和实际应用的分析,导致学生普遍认为《电子电路》课程内容枯燥乏味、生涩难懂,严重影响了教学效果。
随着“国家示范性高等职业院校建设计划”项目的启动,高职院校的教学改革开始大规模的开展。基于传统教学模式的缺点和改革新形势的驱动,《电子电路》课程的改革势在必行。
长期以来,高职院校《电子电路》课程的教材一直沿用大学本科的教材,而本科教材虽然内容全面,但是更偏重理论性和系统性,缺乏工程性和实践性,而且其理论深度和难度都较大,并不适合高职学生使用。所以,必须选择一本内容精炼、应用性广、实践性强的教材。
我国高职人才培养的基本特征是:以培养高等技术应用型和高技能型专门人才为根本任务;以适应社会需要为目标;以培养职业岗位技术技能为主线设计学生的知识、能力、素质结构和培养方案。然而,传统的《电子电路》课程中理论联系实际的内容还远远不够,一方面,有关操作技能和实际应用部分的知识介绍得较少;另一方面,学校在实验室建设上投入的力度不够,实验室设备较为陈旧落后,不能为学生实验或实训课程的进行提供一个良好的环境,从而造成学生的“学”与“用”严重脱节。
传统的教学模式中,教师是整个学习活动的主体,而学生只是被动地听,理论知识一成不变地按章节进行划分,教学效果也只是一味地由考试成绩来决定。这种单一化的说教模式使得学生不爱思考,学习的主观能动性越来越差,久而久之会逐渐失去对课程原有的兴趣。
基于以上对《电子电路》课程现状和问题的分析,课程的改革可以从以下几个方面来进行:
考虑到传统教材的不足,结合高职院校的教学要求和办学特色,我们编写了《电子电路分析与实践》教材。本教材由电子工业出版社出版,以行动为导向,以工学结合人才培养模式改革与实践为基础,按照典型性、对知识和能力的覆盖性、可行性原则,设计教学载体,梳理理论知识,明确学习内容,使学生在职业情境中“学中做,做中学”。另外,本教材整合了模拟电子技术、数字电子技术、常用电子元器件识别与检测、电子设备装接工艺、电子CAD、电子技术实训等多门课程,通过课程的整合来解决实际教学中学时不足的问题。
从实际出发,打破传统教材按章节划分的方法,遵循“从完成简单工作任务到完成复杂工作任务”的能力形成规律,将相关知识分为十项学习性工作任务,包括简易直流稳压电源的分析与制作、光控开关的分析与制作、音频功率放大器的分析与制作、红外线报警器的分析与制作、无线话筒的分析与制作、触摸延时开关电路的分析与制作、电子密码锁控制电路的分析与制作、八路竞赛抢答器的分析与制作、秒表电路的分析与制作、可燃性气体报警器的分析与制作,其中前五项工作任务为模拟电子技术部分,后五项工作任务为数字电子技术部分。将所学的知识点融入到工作任务中,任务中涉及哪些知识就讲解哪些,侧重器件外特性和宏观设计应用,忽略器件内部原理和微观细节内容,与任务无关的知识放在知识拓展部分,用于学生自学。电子电路学习任务简表如表1所示。
表1 电子电路学习任务简表
采用以任务驱动的教学模式,将相关知识分为十项工作任务,每项工作任务又由任务提出、任务目标、相关知识、任务分析、任务制作、成绩评定六个方面组成。在任务实施过程中,以学生为主体,以老师为主导。对于每项任务来说,首先由老师通过一个图片或实例提出本次任务,由学生从中分析得出具体的知识目标,然后老师讲解该任务涉及的相关知识,接着学生分组讨论总电路图的工作原理,并进行任务制作,包括元器件的检测和电路的连接,最后将每组的制作成果放到一起进行交流展示,由老师给出具体成绩。这样,学生通过亲手制作实际生活中常见的小电路,既能体会到完成任务的喜悦和自豪,又提高了理论联系实际的能力,为以后的就业道路打下了基础。
教学场所从传统的理论教室变为专业教室或实验室,专业教室要配备工作台、各种仪器仪表、电子电路工具箱以及摄像投影等多媒体教学设备。在专业教室中,学生分组进行学习、讨论、发言、制作和产品展示。
以往的《电子电路》课程的成绩评定都是以理论考试为主,使得大部分学生单纯追求纯粹的理论学习,而忽视了动手实践能力的培养,这种成绩评定模式下培养出的学生大多是高分低能,不符合现今高职人才培养模式的基本特征。改革以后,不再有专门的理论考试,成绩的评定贯穿于各项任务的实施过程中,每项任务的评分都严格按照评分标准来给定,最后将十项任务的总成绩作为本课程的成绩。
以“八路竞赛抢答器的分析与制作”为例来说明任务驱动教学模式的具体实施过程:
以知识竞赛电视节目“三星智力快车”或“SK状元榜”为例,引出本次任务的主题“八路竞赛抢答器的分析与制作”,要求参赛选手可通过开关S1~S8进行抢答,并将抢答成功的组号显示出来,主持人可通过开关S对电路进行复位,重启下一轮的抢答。
通过观察本次任务的电路图,给出学生相应的任务目标:理解和掌握触发器、编码器、译码器的基本工作原理,能按工艺要求独立进行电路装配、测试和调试,并能独立排除装配、调试过程中出现的简单故障。
相关知识部分主要由教师讲解完成,包括:编码器中的普通编码器和优先编码器,译码器中的二进制译码器和显示译码器,触发器中的基本RS触发器、同步RS触发器和边沿触发器,以及寄存器中的数码寄存器和移位寄存器。在讲解过程中,重点讲解各芯片的功能表和外部连接方法,而略讲其内部特性。另外,知识拓展部分的内容如数据选择器、加法器、数值比较器等,由于在本次任务的具体电路图中没有涉及,所以作为学生的自学内容。
首先把全班学生进行分组,以小组的形式讨论八路竞赛抢答器电路图的工作原理,然后每组派一个代表登台讲解,最后由教师针对大家讲解的程度对电路做具体分析。对于本次任务电路图的分析,应注意这样几个问题:门控电路的构成、优先编码器74LS148的连接、RS锁存器74LS279的作用、显示译码器74LS48的使用、抢答器按键电路的组成以及显示数字的0到8变号电路的实现。
任务制作包括元器件的检测和筛选、电路的连接、电路的检测与调试三个部分。其中,元器件的检测主要是用万用表检测电阻、电容、开关和数码管,以及用IC测试仪检测74LS48、74LS279等各个芯片;电路的连接是利用单股绝缘导线在面包板上完成,连接时要注意集成电路的引脚排列;而电路的检测与调试部分首先是目视检验电路连接是否正确,然后接通+5V电源,S打到断开位置,数码管应熄灭,此时若合上某一抢答开关,数码管应显示相应的组号,而且S闭合时应能将数码管熄灭。
在任务制作过程中,指导教师的任务不仅仅是简单地帮助学生排除故障,而是帮助学生找到引起故障的多种原因,然后由学生自行排除。任务制作完成后,指导教师要检查每组学生的完成情况,并把各组的制作成果放到讲台上进行展示交流。
教师依照评分标准,并根据每个学生在以上五个环节的具体表现给出相应的成绩。
教学实践证明,上述关于《电子电路》课程的改革方案是切实可行、并且卓有成效的,改革后的课程教学极大地提高了同学们对该课程的兴趣,很好地锻炼了他们的动手实践能力。与之配套的教材《电子电路分析与实践》一书已经正式出版,并已用于邢台职业技术学院等院校的日常教学中,该课程也于2010年获得了“河北省省级精品课”的荣誉。
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