電子技術(shù)教學(xué)與實(shí)驗(yàn)

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摘要：電子技術(shù)是非電類(lèi)學(xué)生的一門(mén)專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課。學(xué)時(shí)少、內(nèi)容多是其特點(diǎn)。如何有效地利用課堂時(shí)間傳授知識(shí)和利用實(shí)驗(yàn)時(shí)間鞏固延伸知識(shí)是教師不斷探索研究的課題。本文探索了教學(xué)方法與實(shí)驗(yàn)教學(xué)兩個(gè)方面的相應(yīng)改革。

關(guān)鍵詞：電子技術(shù)；教學(xué)改革；實(shí)驗(yàn)改革

電子技術(shù)是我校為非電類(lèi)學(xué)生(如機(jī)械專(zhuān)業(yè))開(kāi)設(shè)的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課，由模擬電子技術(shù)和數(shù)字電子技術(shù)兩部分組成，一共4學(xué)分(包含實(shí)驗(yàn)0.5學(xué)分)。我校機(jī)械專(zhuān)業(yè)的學(xué)生已連續(xù)幾年參加了“飛思卡爾杯”智能車(chē)大賽。比賽要求他們要加強(qiáng)電子技術(shù)知識(shí)，特別是實(shí)際動(dòng)手能力，其中涉及到對(duì)信號(hào)的處理，除了用單片機(jī)之外，還需要應(yīng)用很多模擬和數(shù)字電路的深入知識(shí)。因?yàn)檎n時(shí)少、內(nèi)容多，所以，筆者采取了課堂講解基本知識(shí)與實(shí)驗(yàn)深入擴(kuò)展相結(jié)合的模式，使非電類(lèi)學(xué)生也能很好地掌握并應(yīng)用這門(mén)課程，為以后的進(jìn)一步學(xué)習(xí)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。隨著電子技術(shù)的發(fā)展，教師在不斷探索改革這門(mén)課的課堂教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)，以獲得更好的教學(xué)效果。

一、課堂教學(xué)改革

(一)對(duì)基本電路設(shè)置各種故障模式

教師在課堂上講解了基本電路的基本結(jié)構(gòu)和原理后，可在實(shí)驗(yàn)室要求學(xué)生給各個(gè)元件設(shè)置故障，然后仿真觀察結(jié)果，并寫(xiě)下理論分析原因，使學(xué)生進(jìn)一步了解電路的結(jié)構(gòu)及各元件的作用。例如，甲乙類(lèi)功率放大電路，設(shè)置故障有：1.R1開(kāi)路；2.R1短路；3.R2開(kāi)路；4.D1開(kāi)路；5.D1短路；6.T1集電極開(kāi)路。這樣，學(xué)生能同時(shí)掌握EDA設(shè)計(jì)與搭建實(shí)體電路，對(duì)幫助非電類(lèi)學(xué)生跟緊時(shí)代，將電子技術(shù)最新的知識(shí)和本專(zhuān)業(yè)相結(jié)合，深入融合跨學(xué)科知識(shí)有著重要的意義。

(二)以多線程為手段

數(shù)字電子技術(shù)向大規(guī)模集成電路發(fā)展，特別是FPGA的應(yīng)用成為了主流。對(duì)學(xué)生，教師應(yīng)要求他們不僅會(huì)用MSI實(shí)現(xiàn)，還要用FPGA芯片實(shí)現(xiàn)。例如，設(shè)計(jì)組合邏輯電路，對(duì)同一題目(3變量)要求用各種芯片實(shí)現(xiàn)：1.只用門(mén)電路(SSI)；2.分別用不同的MSI，如3線-8線譯碼器74HC138、8選1數(shù)據(jù)選擇器74HC151、雙4選1數(shù)據(jù)選擇器74HC153(只用其中的一個(gè)4選1數(shù)據(jù)選擇器)；3.用FPGA原理圖實(shí)現(xiàn)、VerilogHDL編程實(shí)現(xiàn)。這樣，學(xué)生就會(huì)對(duì)課堂所學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)有進(jìn)一步理解和掌握。

二、實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革

(一)以課題任務(wù)為導(dǎo)向

教師可設(shè)置一個(gè)課題，用兩個(gè)實(shí)驗(yàn)分步實(shí)現(xiàn)。例如，設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)易電子琴(每個(gè)音符對(duì)應(yīng)不同的頻率，也就是對(duì)時(shí)鐘的不同分頻)，要求學(xué)生理解分頻并用計(jì)數(shù)器實(shí)現(xiàn)。在第一個(gè)實(shí)驗(yàn)中，用集成計(jì)數(shù)器實(shí)現(xiàn)任意進(jìn)制，方法包括清零法、預(yù)置數(shù)法，并觀察輸出波形，理解分頻概念。在第二個(gè)實(shí)驗(yàn)中，把第一個(gè)實(shí)驗(yàn)中實(shí)現(xiàn)的計(jì)數(shù)器生成底層元件并調(diào)用，掌握層次文件的設(shè)計(jì)，用VerilogHDL編程實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)器分頻。預(yù)置數(shù)法的使用能夠使設(shè)計(jì)過(guò)程更為簡(jiǎn)單[1]。

(二)以課題擴(kuò)展為補(bǔ)充

為了使學(xué)生進(jìn)一步延伸課堂所學(xué)，筆者還設(shè)置了課題擴(kuò)展作為補(bǔ)充。比如，在簡(jiǎn)易電子琴這個(gè)課題上，筆者布置了課后內(nèi)容：1.自動(dòng)播放音樂(lè)；2.數(shù)碼顯示音符；3.音效或節(jié)拍可調(diào)。采用逐層遞進(jìn)的課題任務(wù)模式，既增強(qiáng)了實(shí)驗(yàn)的趣味性，又促使學(xué)生學(xué)習(xí)到了更多的相關(guān)課外知識(shí)，對(duì)課堂教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行了延伸，使他們的動(dòng)腦動(dòng)手能力、自學(xué)能力以及創(chuàng)新能力得到了提高。

(三)數(shù)模相結(jié)合

電子技術(shù)是由模擬電子技術(shù)和數(shù)字電子技術(shù)兩門(mén)課構(gòu)成[2]。因?yàn)檎n時(shí)少，課堂上沒(méi)有講電路的內(nèi)部構(gòu)造，所以，學(xué)生覺(jué)得這兩門(mén)課沒(méi)有什么聯(lián)系。為此，筆者在實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)上還增加了數(shù)字電路與模擬電路相結(jié)合的部分。例如，在設(shè)計(jì)簡(jiǎn)易電子琴的課題上，筆者還布置了兩個(gè)延伸題目：1.制作穩(wěn)壓電源；2.輸出增加功率放大電路。這樣，這個(gè)課題中就既有模擬電路，又有數(shù)字電路，相輔相成。

(四)以實(shí)驗(yàn)過(guò)程為重點(diǎn)

在實(shí)驗(yàn)考核中，筆者采用多元評(píng)價(jià)模式：最終實(shí)驗(yàn)成績(jī)由實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)成績(jī)、實(shí)驗(yàn)過(guò)程成績(jī)、實(shí)驗(yàn)報(bào)告成績(jī)和期末實(shí)驗(yàn)考試成績(jī)共同組成。為了讓學(xué)生的電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ玫匠浞痔岣?，筆者采用一人一組的單人實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ?，每次提交作業(yè)后，所有結(jié)果清零，避免下一組的學(xué)生直接用上一組同學(xué)的實(shí)驗(yàn)成果。在實(shí)驗(yàn)成績(jī)匯總時(shí)，實(shí)驗(yàn)過(guò)程占比達(dá)到60%，即現(xiàn)場(chǎng)評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)過(guò)程得分。這樣可避免少部分學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中不認(rèn)真，課后直接抄別人的實(shí)驗(yàn)報(bào)告。學(xué)生也由此特別重視每個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程。

為了使學(xué)生有充分的時(shí)間完成每個(gè)實(shí)驗(yàn)，我們采用了半開(kāi)放的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，即某個(gè)實(shí)驗(yàn)，學(xué)生可以在某個(gè)時(shí)間段內(nèi)(一周)多次來(lái)實(shí)驗(yàn)室分部完成。這對(duì)于部分努力學(xué)習(xí)的學(xué)生而言，可以讓他們有更多時(shí)間做提高性實(shí)驗(yàn)或課題實(shí)驗(yàn)；而部分動(dòng)手能力較差的學(xué)生也有機(jī)會(huì)彌補(bǔ)由于實(shí)驗(yàn)時(shí)間不足導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)未完成的遺憾。期末還有一周全開(kāi)放的實(shí)驗(yàn)時(shí)間，學(xué)生可在這周任何時(shí)間來(lái)補(bǔ)做以前未完成的實(shí)驗(yàn)、課題實(shí)驗(yàn)以及實(shí)驗(yàn)考試題目。期末實(shí)驗(yàn)考試摒棄了以前的閉卷考試模式，采用現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ健＝處熢诳记耙恢馨芽荚囶}目(10個(gè))告訴學(xué)生，讓他們有時(shí)間準(zhǔn)備，然后現(xiàn)場(chǎng)隨機(jī)抽1題進(jìn)行操作實(shí)驗(yàn)。這充分體現(xiàn)了學(xué)生平時(shí)真實(shí)的實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)情況。

三、結(jié)束語(yǔ)

隨著電子技術(shù)的發(fā)展，相關(guān)課程也要不斷改革。在這一過(guò)程中，教師應(yīng)通過(guò)探索多種課堂講授模式和實(shí)驗(yàn)實(shí)踐模式不斷改進(jìn)教學(xué)方法，提高教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)全面發(fā)展的新型電子技術(shù)類(lèi)人才，進(jìn)一步推動(dòng)教育教學(xué)改革。

參考文獻(xiàn)：

[1]康華光.電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬部分[M].6版.北京:高等教育出版社,2013.

[2]李新成.電子技術(shù)課程教學(xué)的探索與改革[J].中國(guó)現(xiàn)代教育裝備,2009(8).

作者：朱晉梅 潘育山 付聰 楊利 單位：西南交通大學(xué)電氣工程學(xué)院