“模拟电子技术”课程过程监控的教学探究

唐坤杰, 赵天啸, 孙　盾

(1. 浙江大学 电气工程学院, 浙江 杭州　310027； 2. 浙江大学 控制科学与工程学院, 浙江 杭州　310027)



“模拟电子技术”课程过程监控的教学探究

唐坤杰1, 赵天啸2, 孙盾1

(1. 浙江大学 电气工程学院, 浙江 杭州310027； 2. 浙江大学 控制科学与工程学院, 浙江 杭州310027)

为了不断提升“模拟电子技术”的课程质量与教学效果,在理论教学中尝试引入“过程监控”的教学模式。在该教学模式下,学生通过完成知识点梳理、思考题、自主研讨课题等任务,不断提升综合能力。同时,教师对于学生的评价依据也从单一的书面考试转变为学生的整个学习过程。通过教学实践证明,“过程监控”对于调动学生主观能动性、提升教学效果、全面客观评价学生有着积极意义。

过程监控； 教学模式； 自主研讨

为了不断改革大学课堂基本模式,提高大学教育品质,我校积极倡导“三个转变”,即“以教为主(教师满堂灌)向以学生为主转变、以课堂为主(过分重课堂)向课内外结合转变及以结果评价为主(过分重分数)向结果过程结合转变。”我们秉承“三个转变”的教学宗旨,一直致力于“模拟电子技术”(以下简称“模电”)这门课程的教学改革和创新,在教学实践中尝试引入了“过程监控”的教学模式[1-2]。

1　“模拟电子技术”理论教学现状

1.1课程理论教学中存在的主要问题

目前,“模电”课程的理论教学还存在诸多亟待解决的问题:

首先,这门课程的理论教学目前普遍仍是“教师为主,学生为辅”的模式,即课堂以教师授课为主,学生的自主学习空间比较小[3]。课堂中,教师是“主导者”,学生和教师间缺少有效的互动,学生之间也缺少相互交流、相互探讨的机会,这使得“模电”的课堂显得沉闷,学生的学习兴致不高,学习效率也偏低。

第二,“模电”课程本身有着概念抽象、原理复杂等特点,且有些知识点晦涩难懂,课堂中理论解读分析和课后的习题训练往往让学生感到枯燥、疲倦甚至畏惧,因此学生通过理论学习往往难以理解课程中的很多内容,且难以掌握“模电”课程完整的知识体系。学生的不适应和畏难情绪往往导致了“模电”课堂学习效率低,课程考试的不及格率偏高[4]。

第三,传统的“模电”课程中教师布置给学生的各项任务比较单一,难度是相对固定的,学生的发挥空间也比较小[5]。这意味着,任务过难,学习上有一定困难的学生会感到无所适从；任务过于简单,则学有余力的学生又会感到自己的能力没有充分发挥。

此外,当前“模电”课程的考核方式仍以单一的卷面考试为主,对学生的评价不够全面,学生往往通过考前刷题来提高应试能力,忽视了其他方面能力的培养，制约了课程学习质量的提升。

1.2课程教学改革情况

近几年很多高校都在对这门课程提出改革方案[4-6]。当前,改革方案主要分为两个方向[7-10]。

一个改革方向是充分发挥多媒体教学优势,利用电子教案、纪录片等形式提高课堂的生动性,激发学生的学习兴趣。同时,将与“模电”课程密切相关的计算机仿真软件Pspice、Multisim等引入到理论课程中,通过清晰明确的仿真结果验证理论知识,加深学生对理论知识的理解[6]。另一个改革方向旨在提升实践环节的质量和作用。目前,很多高校都在尝试调整“模电”理论教学和实验教学的内容,明确两者的相互关系,达到理论实验两轮驱动、互补教学的良好效果。“模电”的实验教学是增强学生对理论知识理解的重要途径,通过改革不断更新实验教学内容,引入自主探究实验,从而有效增强学生的学习兴趣和创新能力[7]。

事实证明,这两个改革方向都为“模电”课程的不断改进和完善提供了重要的帮助。

2　过程监控的主要内容与课堂教学实例

对于未来“模电”课程的教学,我们希望能在目前的改革基础上,从根本上突破现有的课堂模式以及对学生的评价方式,以一种新的视角对这门课程进行改革。因此,我们在“模电”的理论教学中尝试引入“过程监控”的教学模式,即注重在教学过程中培养学生的综合能力。过程监控,顾名思义是注重学习过程,通过引入新的学习内容和新的学习方式,丰富和加强“模电”课程教学载体,以达到全面提高学生能力的目的。同时,将对学生的评价体系由单一的卷面考试向完整学习过程的评价模式转变。

在过去的学期中,我们主要引入了知识点梳理、思考题、自主研讨课题等环节,强化“模电”学习过程。

2.1分章节的知识点梳理

“模电”课程的知识点零碎,容易遗忘。为了将零碎的知识点进行归纳总结,强化学生记忆,在学习过程中,我们以教师指导与学生自主复习相结合的方式,按照章节对相关知识点进行梳理。例如,在学习完BJT、FET管的动态分析后,很多学生对于6种不同组态的分析记忆模糊。为了强化学生关于这部分内容的记忆,我们要求学生在课后对6种组态的相关指标进行演算,并针对其特点进行归类整理。

学生普遍认为,分章节的知识点梳理是有必要的,能够有效帮助理解并为后续章节学习奠定良好基础。

2.2思考与讨论题

除了传统的作业(习题训练)外,我们也会布置一些思考与讨论题,这类题目往往具有一定的难度,或是思路比较独特,不能仅仅依靠死记硬背公式或解题步骤来完成,需要综合运用所学知识才能解决。学生利用课余时间完成思考题,并在课堂中进行讨论。讨论的过程既是为学生提供表达自己想法的过程,也是培养学生善于聆听、敢于质疑、大胆思考能力的过程。

例如,我们布置过这样一道思考与讨论题:对于共射电路前加一级共集电路、共射电路后加一级共集电路以及在共射电路前后各加一级共集电路这3种情况,哪一种能得到更好的性能指标？这道思考题需要学生对共射、共集放大电路动态分析的相关知识有一个清晰的理解,同时也需要学生利用课后时间进行仿真方能得到结果。课堂中,学生间的相互讨论增强了学习的探讨氛围,也能使得学生互相汲取他人想法中的可取之处,共同进步。

2.3自主研讨课题

自主研讨课题环节是“过程监控”中最为重要的一部分,主要由两个阶段组成。

第一阶段是前期准备、研究和设计阶段,为期2个月左右。该阶段中,由教师为学生提供备选的研讨课题,学生根据自身学习情况和设计需求,可以相互间组成研讨小组,共同完成课题的方案设计。这些课题与“模电”的理论教学内容息息相关,学生的发挥空间大,学生可以在这些课题下充分发散思维,应用所学的理论知识进行设计。课题的难易程度和目标效果也不是统一规定的,而是由学生自主决定,学生可以根据自己的学习能力，有差别地决定课题设计的难度和复杂度。设计过程中,学生可以利用Pspice、Multisim等仿真软件实现设计目标。研讨小组利用课余时间进行交流和探讨,明确共同目标,结合每人的能力和特点进行合理的分工与合作。

第二阶段是学生汇报答辩与交流探讨环节。完成课题设计后,每个研讨小组需准备答辩报告,进行10 min左右的总结陈述,向整个教学班的所有学生介绍课题的设计思路与完成情况等,并利用仿真软件对实验成果进行PPT的展示。汇报完毕后,由教师和其他学生对该组的课题设计进行有针对性的提问,所有学生在答辩会中可以畅所欲言,相互切磋。根据课题完成情况与汇报情况,学生间进行互相评分、相互评价。

在刚刚过去的学期中,我们要求学生结合“模电”课程中“运算放大器”的相关知识,以“运放”为核心,实现一个特定的功能电路。运算放大器及其相关应用是“模电”课程的重要内容之一,在各常见电路中运放都是不可缺少的元件[8]。提出这一课题要求的目的，一方面使得学生能够对理论知识进行一个综合运用,从而提升对理论知识的理解；另一方面,运算放大器的功能众多,这一课题对学生来说有很大的发挥空间,也有一定的趣味性,能够充分激发学生的好奇心,丰富“模电”课程的理论教学内容。

经过2个月的时间,每一个研讨小组都得到较好的设计成果。功能电路方面,有研讨小组完成了“脑电信号放大监测电路”的设计,还有探讨小组完成了“用模拟电路研究斜抛运动”的课题研究,另外,还有研讨组完成了“多频率的低频信号发生器”等。

加法器、比例运算器是“模电”课程理论学习的基本内容,乘法器、平方器是课程学习过程中的拓展内容。通过搭建各运算电路,学生能够进一步熟悉运算放大电路的基本性质和各运算电路的实现方法[9]。学生充分结合现有的数理知识和模电知识,还能自主设计并搭建新的电路模块。诸如正弦运算器等一些功能电路模块，是学生根据现有知识发散思维而设计出来的,具有一定的创新性,这也是自主研讨课题环节所带来的学习成果。

2.4评价方式的转变

全面客观地评价学生是“过程监控”的重要目标。目前,在引入知识点梳理、思考题、自主研讨课题等课程内容以丰富“模电”学习过程的同时,我们也在尝试推进新的评价方式——“重过程、轻结果”。我们希望降低期末测试占学生最终成绩的比例,而将最新引入的一些课程学习环节，如知识点梳理、思考题、自主研讨课题等纳入总评成绩考量范围,全方位对学生做出考核和评价。

3　过程监控的教学成果与学生反馈

过程监控的教学模式引入“模电”课程的教学后收效良好,在激发学生学习兴趣、调动学生学习积极性、提升课程品质等方面均起到积极作用，对“模电”课程以往存在的一些问题,也起到了一定的改善作用。

3.1激发学生兴趣,打破传统课堂教学模式

过程监控的引入是对“模电”课程的传统理论教学模式的挑战。在过程监控中引入的思考与讨论题、自主研讨课题等环节不同于传统的习题训练,留给学生发挥的空间较大,需要学生发散思维,倡导学生沟通、交流、合作。其次,在过程监控中引入的新的教学环节鼓励学生积极表达、敢于质疑、善于探究,教师的角色随之从课堂的“主导者”逐步向“引导者”转变[10]。

学生普遍认为,过程监控中新引入的教学环节与他们的兴趣点相契合。相较于枯燥的理论知识和习题训练,思考与讨论题、自主研讨课题具有实际的应用背景和更丰富的内容,能够让他们充分理解所学知识的应用环境,通过解决实际问题来进一步巩固和理解相关知识,让他们有更多的空间去体现自己的学习水平以及创造力。

3.2消除学生畏难情绪,提高课程学习兴趣

过程监控中引入的各个环节都以课堂内容为基础,并适当扩展、延伸。因为这些环节的构建,学生对“模电”课程的整个知识体系会有更加明确的认识,对一些细碎的知识点也会有更好的把握。另外,在交流讨论的过程中,学生能够彼此相互促进,相互提高,学习兴趣、学习自主性明显加强,整个学习氛围良好。过程监控能够有效帮助学生消除对于模电课程的畏惧情绪,提高学习信心。事实证明,学生在课程考试中的成绩在不断提升,课程的不及格率也有了明显的下降,学生反映逐步不再害怕“模电”了。

在过程监控模式中,自主研讨环节的引入是对学生进行梯度培养的大胆尝试。自主研讨课题往往是梯度化的,起点比较低,上手比较快,人人都可参与。同时,题目的发挥空间大,可以供层次较高的学生进行深入的研究,有的可以发展为SRTP研究项目。课题的最终难度和复杂度完全由学生自主确定,个人自由度较高。自主研讨课题环节贴近学生实际和“模电”教学实际,能够使绝大多数学生得到锻炼,提升综合能力,巩固理论知识，同时也为学有余力的学生创造了更多的发挥空间,使他们能够在有限的时间内充分挖掘自己的潜能,自主学习更多的模电拓展内容[11-12]。

3.3转变评价方式,提升学生综合能力

过程监控是一个全面提升学生综合能力的教学模式。在这个教学模式中,对于学生的考核将从依据单一的考试转变为考查整个学习过程。相应地,学生会将原本花费在期末考试前集中的学习时间和精力持续用在整个“模电”的学习过程中,因此学生的能力能够得到持续的、明显的上升。

过程监控中引入的各个环节对课堂内容进行了拓展延伸,有利于帮助学生开阔视野、发挥想象力和创造力,获得并掌握一些课本以外的知识。在过程监控模式下,可以不断挖掘、发挥学生的潜能。

4　结语

过程监控是充分借鉴以往教学改革经验、将众多教学环节融为一体的一种教学模式,过程监控中的许多教学环节,也是以往一系列改革主旨的体现。通过教学实践,过程监控这一模式收效良好,学生学习积极性有了明显提高,学生对“模电”课程的总体把握也有提升。同时,学生普遍表示过程监控在激发学习兴趣、提升自身能力和巩固理论知识等方面有积极作用。

References)

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[12] 姚缨英,范承志,林平,等.电类技术基础课程改革的探索与实践[J].中国大学教学, 2012(3)；54-56.

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高等教育教学改革项目(jg201311)；国家级电类基础课程教学团队建设项目(教育部,2010)；2013浙江大学本科大类课程建设项目“电路与模拟电子技术”课程建设；2014年电气工程学院本科教学改革立项项目“电路与模拟电子技术”大类课程建设

唐坤杰(1994—),男,江苏南京,本科生,主修专业为电气工程及其自动化

E-mail:tangkunjie1994@163.com

孙盾(1966—),女,江西南昌,硕士,副教授,主要从事电工理论的教学与研究工作.

E-mail:sundun01@163.com

G642.0

B

1002-4956(2016)3- 0229- 03