電子技術(shù)基礎(chǔ)課程系列化立體化教材的建設(shè)及實(shí)踐

薛英娟?王黎明

摘要：立體化教材建設(shè)是課程建設(shè)中一項(xiàng)至關(guān)重要的教學(xué)改革內(nèi)容。利用現(xiàn)代信息技術(shù)進(jìn)行了電子技術(shù)基礎(chǔ)系列教材的立體化建設(shè)，改變單一的教學(xué)內(nèi)容，形成了以學(xué)科課程為中心，主教材及配套的教學(xué)輔助教材、多媒體課件、電子教案、網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)有機(jī)結(jié)合的多媒介、多形態(tài)、多層次的立體化教材資源，其中紙質(zhì)教材一套5本，基本涵蓋了電子技術(shù)基礎(chǔ)課程的所有理論教學(xué)和實(shí)踐環(huán)節(jié)的內(nèi)容。介紹了電子技術(shù)基礎(chǔ)立體化教材的特點(diǎn)，闡述了層次化設(shè)置的教材體系及結(jié)構(gòu)、教學(xué)課件的組織形式及教材的使用情況。通過(guò)高質(zhì)量的系列化和立體化教材建設(shè)，提高了教學(xué)效率，促進(jìn)了對(duì)學(xué)生創(chuàng)造性、自主性的培養(yǎng)。

關(guān)鍵詞：電子技術(shù)基礎(chǔ)；立體化教材；教材建設(shè)

作者簡(jiǎn)介：薛英娟（1976-），女，山西萬(wàn)榮人，中北大學(xué)信息與通信工程學(xué)院，講師；王黎明（1974-），男，山西萬(wàn)榮人，中北大學(xué)信息與通信工程學(xué)院，教授，博師生導(dǎo)師。（山西 太原 030051）

基金項(xiàng)目：本文系教育部第三批國(guó)家級(jí)精品資源共享課立項(xiàng)項(xiàng)目的研究成果。

中圖分類(lèi)號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-0079（2014）15-0040-02

一、教材建設(shè)的背景及目標(biāo)

電子技術(shù)基礎(chǔ)課程是電類(lèi)各專(zhuān)業(yè)極其重要的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課和技術(shù)基礎(chǔ)課，隨著市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)對(duì)高等學(xué)校人才素質(zhì)的要求，它也成為部分非電類(lèi)專(zhuān)業(yè)的必修課。電子技術(shù)基礎(chǔ)課程有兩個(gè)任務(wù)：一是使學(xué)生在學(xué)習(xí)的過(guò)程中，獲得電子技術(shù)方面的基本知識(shí)、基本理論、基本技能；二是培養(yǎng)學(xué)生兩方面的能力：分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，為今后進(jìn)一步學(xué)習(xí)、研究、應(yīng)用電子技術(shù)打下基礎(chǔ)。

中北大學(xué)（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“我?！保╇娮蛹夹g(shù)基礎(chǔ)課程2007年被評(píng)為國(guó)家級(jí)精品課程，2013年該課程中的模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)申請(qǐng)為國(guó)家級(jí)精品資源共享課立項(xiàng)項(xiàng)目，同時(shí)，數(shù)字電子技術(shù)申請(qǐng)為山西省精品課程資源共享課。按照教育部頒布的高等學(xué)校電子技術(shù)基礎(chǔ)課程教學(xué)基本要求，多年來(lái)，教學(xué)內(nèi)容不斷更新，采用的基本原則是：保證基礎(chǔ)、加強(qiáng)集成、聯(lián)系實(shí)際、體現(xiàn)先進(jìn)、便于教學(xué)。與傳統(tǒng)教學(xué)內(nèi)容相比，主要教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和教學(xué)手段都有很大的更新，教師教學(xué)經(jīng)驗(yàn)的積累，迫切希望對(duì)教材進(jìn)行改革和建設(shè)。教材建設(shè)目標(biāo)：以現(xiàn)代教育思想為指導(dǎo)，借鑒國(guó)內(nèi)外高校編寫(xiě)教材的精華，結(jié)合實(shí)際，吸收更新的科技與教學(xué)成果，以及本校教學(xué)改革的經(jīng)驗(yàn)，借助網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、多媒體技術(shù)等現(xiàn)代化的教學(xué)手段，打造一套系列化、立體化的教材。為學(xué)生提供一套系列化的教材、一個(gè)立體化的自主學(xué)習(xí)空間，使以往的單一的課堂教學(xué)或者學(xué)習(xí)方式向多方式、多途徑發(fā)展。目前，已經(jīng)取得了階段性的成果。[1]

二、教材體系與結(jié)構(gòu)

本教材的特點(diǎn)是系列化、立體化。教材結(jié)構(gòu)如表1所示，它是教學(xué)實(shí)踐改革的產(chǎn)物，也是教學(xué)實(shí)踐改革的載體。

表1 教材結(jié)構(gòu)

紙質(zhì)教材 電子教案或者課件

模擬電子技術(shù)基礎(chǔ) 模擬電子技術(shù)電子教案與課件

數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ) 數(shù)字電子技術(shù)電子教案與課件

模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)學(xué)習(xí)指導(dǎo)及習(xí)題詳解 電子教案

數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)學(xué)習(xí)指導(dǎo)及習(xí)題詳解 電子教案

電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)與課程設(shè)計(jì) 教學(xué)課件、實(shí)踐課件與EDA軟件

1.系列化

如表1所示，本教材共有5本紙質(zhì)教材，自成體系。基本上包含了本課程的所有教學(xué)環(huán)節(jié)、實(shí)踐環(huán)節(jié)和教學(xué)內(nèi)容，與模塊化、層次化的教學(xué)體系相配套，其中：

（1）本教材的第一層次分為兩個(gè)主模塊編寫(xiě)：《模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)》和《數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)》。編寫(xiě)時(shí)，在保證傳統(tǒng)內(nèi)容的基礎(chǔ)上，做了如下改進(jìn)：1）教材內(nèi)容以集成電路為主，適當(dāng)保留作為電子電路基礎(chǔ)的分立元件電路內(nèi)容。模擬電子技術(shù)的重點(diǎn)放在討論各種基本放大電路及分析方法、放大電路中的反饋、模擬集成電路及其應(yīng)用；數(shù)字電子技術(shù)的重點(diǎn)放在討論組合邏輯電路和時(shí)序邏輯電路的分析及設(shè)計(jì)方法、脈沖信號(hào)的產(chǎn)生與整形、大規(guī)模集成電路的分析應(yīng)用、ADC和DAC的分析及應(yīng)用、VHDL語(yǔ)言及其應(yīng)用；2）為了激發(fā)學(xué)生的興趣，并與所學(xué)專(zhuān)業(yè)相結(jié)合，引入了工程方面的內(nèi)容，如信號(hào)檢測(cè)中的儀表放大器、精密整流電路、以及采樣保持電路等；3）增加了MEMS等新器件和微電子等新技術(shù)的教學(xué)內(nèi)容，適當(dāng)引入新概念、新技術(shù)，新器件，做到了經(jīng)典與現(xiàn)代融合，與實(shí)驗(yàn)融合，與工程應(yīng)用融合，與EDA仿真融合，有利于學(xué)生更好地理解電路的基本概念、基本理論知識(shí)和基本分析方法；有利于培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力；有利于大學(xué)生創(chuàng)新和卓越工程師培養(yǎng)計(jì)劃的實(shí)施；4）為解決學(xué)生學(xué)習(xí)電子技術(shù)基礎(chǔ)入門(mén)難的問(wèn)題，在教學(xué)內(nèi)容安排上，先介紹章節(jié)內(nèi)容、要討論的主要問(wèn)題以及要達(dá)到的目的，然后進(jìn)行正文敘述、對(duì)本章內(nèi)容進(jìn)行小結(jié)、最后對(duì)應(yīng)章節(jié)內(nèi)容列出自測(cè)題和習(xí)題。在內(nèi)容編寫(xiě)上，做到知識(shí)點(diǎn)與例題有機(jī)結(jié)合，自測(cè)題、習(xí)題便于學(xué)生通過(guò)練習(xí)鞏固本章所學(xué)知識(shí)。內(nèi)容安排上，達(dá)到循序漸進(jìn)、有的放矢、前后呼應(yīng)的目的。

這些方面的改進(jìn)，既體現(xiàn)了基礎(chǔ)，又反映了電子技術(shù)的最新發(fā)展成果，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

（2）《模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)學(xué)習(xí)指導(dǎo)及習(xí)題詳解》和《數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)學(xué)習(xí)指導(dǎo)及習(xí)題詳解》是對(duì)應(yīng)兩本主教材配套的輔導(dǎo)書(shū)，為更適合學(xué)生參考學(xué)習(xí)，做到了以下兩點(diǎn)：1）對(duì)《模擬電子基礎(chǔ)》和《數(shù)字電子基礎(chǔ)》兩本主教材中的全部自測(cè)題、習(xí)題給出了詳盡的全解。對(duì)學(xué)生來(lái)說(shuō)，一冊(cè)在手，即可全面了解本課程知識(shí)結(jié)構(gòu)，課程內(nèi)容重點(diǎn)、難點(diǎn)和考點(diǎn)，通過(guò)詳細(xì)的習(xí)題分析和解答來(lái)提高學(xué)生分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力，并直接起到檢查學(xué)習(xí)效果的作用；2）在選材上，力求做到由淺入深、循序漸進(jìn)?！暗湫屠}和考研試題解析”部分圍繞主要知識(shí)點(diǎn)、重點(diǎn)、難點(diǎn)來(lái)選材而非面面俱到，既與主教材有機(jī)結(jié)合，又對(duì)主要知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行了更加深入透徹的剖析。“自測(cè)題及解答、習(xí)題及解答”部分提供了大量豐富的題型及精解?！氨究粕脱芯可囶}及答案”部分給出了詳盡的參考答案，并在研究生試題保持原有風(fēng)貌的前提下，在答案中也采用原題邏輯符號(hào)，既滿足了本科生復(fù)習(xí)和備考需求，又為碩士研究生入學(xué)考試提供了一個(gè)復(fù)習(xí)平臺(tái)。

（3）《電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)與課程設(shè)計(jì)》是實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教材、課程設(shè)計(jì)參考書(shū)兼各類(lèi)電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽參考書(shū)。1）在實(shí)驗(yàn)方面，引入仿真實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。通過(guò)計(jì)算機(jī)仿真實(shí)驗(yàn)，增強(qiáng)學(xué)生計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力以及電路分析、設(shè)計(jì)和測(cè)試能力。[2]模擬電子技術(shù)虛擬實(shí)驗(yàn)用Multisim軟件實(shí)現(xiàn)，數(shù)字電子技術(shù)虛擬實(shí)驗(yàn)用QuarterⅡ軟件實(shí)現(xiàn)。硬件實(shí)驗(yàn)保持傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)的精華，分成驗(yàn)證性、提高性、設(shè)計(jì)性和綜合性四個(gè)層次，提高學(xué)生動(dòng)手能力、分析和解決硬件電路中問(wèn)題的能力；軟件實(shí)驗(yàn)采用軟件測(cè)試仿真，提高學(xué)生編程、軟件分析和解決問(wèn)題的能力，為學(xué)生進(jìn)行研究開(kāi)發(fā)性實(shí)驗(yàn)打下良好的基礎(chǔ)。2）課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容涵蓋了模擬電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)、數(shù)字電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)和綜合電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)，做到了常規(guī)電路設(shè)計(jì)與EDA技術(shù)相結(jié)合的設(shè)計(jì)方法。設(shè)計(jì)題目新穎，具有實(shí)用性。題目給出了設(shè)計(jì)思路、原理框圖，有必做和選做內(nèi)容。實(shí)現(xiàn)了課程設(shè)計(jì)與設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)有機(jī)結(jié)合，既滿足了課程設(shè)計(jì)的需要，又為學(xué)生進(jìn)行課外科技活動(dòng)及全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽奠定了基礎(chǔ)。歷年來(lái)，我校在全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽中都取得優(yōu)異的成績(jī)，這本教材功不可沒(méi)。

2.立體化

對(duì)現(xiàn)代教學(xué)來(lái)說(shuō)，過(guò)去那種“一本教材、一支粉筆”的教學(xué)模式早已不適用。我校電子技術(shù)基礎(chǔ)課程作為國(guó)家級(jí)精品課程、國(guó)家級(jí)精品資源共享課和山西省精品資源共享課，在教學(xué)中有多樣性的特色，體現(xiàn)在教學(xué)方法的多樣性、教學(xué)手段的多樣性和教學(xué)內(nèi)容的多樣性。每本教材都制作了與之相配套的電子課件、網(wǎng)絡(luò)電子教案、多媒體資源庫(kù)等，并引入了現(xiàn)代化的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)。

多媒體教材除具有直觀形象、信息量大、網(wǎng)絡(luò)教學(xué)便捷的特點(diǎn)外，更因?yàn)槠淙の缎詽?、個(gè)性色彩強(qiáng)、互動(dòng)效果好而吸引學(xué)生。因此，筆者充分利用多種媒體，建設(shè)網(wǎng)絡(luò)課堂，在已經(jīng)完成的“模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)”、“數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)”、“電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)”等課程的網(wǎng)絡(luò)電子教案的基礎(chǔ)上，根據(jù)教學(xué)改革經(jīng)驗(yàn)和實(shí)踐教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，不斷完善和更新，建立了多媒體資源庫(kù)，內(nèi)容涵蓋電子教案、多媒體課件、全程教學(xué)錄像、案例庫(kù)、學(xué)科知識(shí)檢索、例題分析、試題庫(kù)、在線自測(cè)、考試系統(tǒng)、學(xué)習(xí)軟件、虛擬仿真、學(xué)生作品、專(zhuān)家講座等。

為了配合課堂教學(xué)，解決內(nèi)容多、難度大、學(xué)時(shí)少的矛盾，筆者制作了一套網(wǎng)上學(xué)習(xí)輔導(dǎo)系統(tǒng)——電子技術(shù)學(xué)習(xí)系統(tǒng)。在該系統(tǒng)內(nèi)，創(chuàng)建師生互動(dòng)平臺(tái)，便于師生交流。

通過(guò)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)，創(chuàng)建師生互動(dòng)平臺(tái)，教師隨時(shí)可以答疑解惑，利于學(xué)生個(gè)性化學(xué)習(xí)和自主學(xué)習(xí)，可以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)電子技術(shù)的熱情，培養(yǎng)學(xué)生在電子技術(shù)方面的創(chuàng)新思維能力；通過(guò)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)，實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)資源共享，緩解了教學(xué)資源不足的矛盾；通過(guò)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)，便于教師之間的交流學(xué)習(xí)，有利于中青年教師的快速成長(zhǎng)；通過(guò)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)，可以大大提高教學(xué)管理效能。

三、電子課件的組織形式

由于與紙質(zhì)教材配套的課件是教學(xué)型課件，要求課件文字簡(jiǎn)練、條理清晰、提綱挈領(lǐng)、能體現(xiàn)教師在教學(xué)中的主導(dǎo)地位。[2]所以，為了設(shè)計(jì)出高質(zhì)量的電子技術(shù)基礎(chǔ)多媒體課件，筆者做了如下努力：

第一，充分了解本課件在教學(xué)中適用的內(nèi)容。設(shè)計(jì)者要熟悉本課程的教學(xué)內(nèi)容，掌握知識(shí)結(jié)構(gòu)，掌握各部分內(nèi)容之間的內(nèi)在關(guān)系及每個(gè)知識(shí)點(diǎn)之間的內(nèi)在規(guī)律。只有對(duì)教學(xué)內(nèi)容的重點(diǎn)和難點(diǎn)有了充分理解，才能設(shè)計(jì)出恰當(dāng)?shù)亩嗝襟w課件。[3]為此，由教研室一位教師制作，其他教師在此基礎(chǔ)上再根據(jù)自己的需求和教學(xué)風(fēng)格進(jìn)行多次修改，才得以在教學(xué)中展示應(yīng)用。

第二，文字簡(jiǎn)捷，采用文本分時(shí)顯示。如果在屏幕上出現(xiàn)大段的文字反而會(huì)降低講課效果，為此，制作過(guò)程中，多媒體課件上只出現(xiàn)標(biāo)題、概念、定理、公式、知識(shí)點(diǎn)的結(jié)論等內(nèi)容，采用文本分時(shí)顯示方式逐次顯示，用鼠標(biāo)單擊對(duì)應(yīng)參數(shù)或鍵盤(pán)控制響應(yīng)的解釋部分。[4]

第三，圖形分解演示。電子技術(shù)基礎(chǔ)課程以分析設(shè)計(jì)電路圖為主，因而電路圖多、波形圖多。在課件制作中，對(duì)于基本電路和重要電路，筆者都對(duì)電路進(jìn)行了拆分。對(duì)于最基本的簡(jiǎn)單電路，一個(gè)一個(gè)元件加入，介紹各個(gè)元件的作用；對(duì)于新的重要電路，總是從已經(jīng)熟知的簡(jiǎn)單電路入手，采取“提出問(wèn)題——分析問(wèn)題——解決問(wèn)題”的方法，刪除或者添加一個(gè)個(gè)元件，改動(dòng)一條條線，直到得到目標(biāo)電路。

第四，在電子課件中添加仿真軟件。“模擬電子技術(shù)”和“數(shù)字電子技術(shù)”兩門(mén)課程中分別選用Multisim和QuarterⅡ仿真軟件，對(duì)課程中的實(shí)例進(jìn)行動(dòng)態(tài)演示。只要參數(shù)設(shè)置適當(dāng)，就可以得到幾乎與硬件電路實(shí)驗(yàn)相同的結(jié)果，具有相當(dāng)高的可信度。[5]為此，事先在軟件上編制調(diào)試好電路分析程序存入課件中。在需要演示時(shí)，點(diǎn)擊“仿真演示”鍵，即可鏈接進(jìn)已調(diào)試好的相應(yīng)軟件中，進(jìn)而進(jìn)行仿真演示。

例如在講RC橋式振蕩電路時(shí)，點(diǎn)擊“演示”鍵，就進(jìn)入了用軟件編制好的對(duì)應(yīng)電路，點(diǎn)擊“運(yùn)行”鍵，即可看到起振、穩(wěn)幅的過(guò)程和波形。這種動(dòng)態(tài)的模擬電路變化過(guò)程和仿真效果，使學(xué)生對(duì)電路的正常工作條件及變化過(guò)程有很清晰的理解，是任何動(dòng)畫(huà)都不能比擬的。

四、教材的應(yīng)用效果

該教材的紙質(zhì)教材和電子課件已使用多年。電子課件在使用過(guò)程中，還在不斷地制作、改進(jìn)。由于使用多媒體課件的種種優(yōu)勢(shì)，教師對(duì)課件制作積極性都很高。大家常常一邊討論、提意見(jiàn)和建議，一邊修改，使課件內(nèi)容越來(lái)越完善，也越來(lái)越精美。課程組所有教師均采用多媒體上課，電子課件利用率100%。

紙質(zhì)教材使用多年，受到了教師與學(xué)生的一直好評(píng)：第一，該教材在編寫(xiě)過(guò)程中緊緊圍繞課程體系，各層次、各模塊都有配套教材與之對(duì)應(yīng)，使用方便。第二，電子課件在制作過(guò)程中，講授內(nèi)容、順序、思路等都與紙質(zhì)教材保持一致。學(xué)生在聽(tīng)課過(guò)程中，只需要在老師講授的重點(diǎn)、難點(diǎn)內(nèi)容上做標(biāo)記即可，而不會(huì)在課堂上因?yàn)橛浌P記影響專(zhuān)心聽(tīng)講。第三，由于課件由一位教師為主制作，其他教師根據(jù)個(gè)人授課習(xí)慣和經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行修改、創(chuàng)作，之后才應(yīng)用于教學(xué)，所以教研室教師人手一個(gè)課件，卻又各有不同、各具特色。課件為教師提供一個(gè)廣闊的創(chuàng)作空間，減輕了教師的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了教學(xué)效率，卻沒(méi)有限制老師，更沒(méi)有抹殺老師的講課特色，這正是筆者追求的課件存在的意義。第四，教材中，加強(qiáng)學(xué)生創(chuàng)新性實(shí)踐環(huán)節(jié)教學(xué)與實(shí)踐，把最新的科研成果和最新的器件與技術(shù)反應(yīng)到教材和教學(xué)當(dāng)中，開(kāi)闊了學(xué)生眼界，提高學(xué)生對(duì)電子設(shè)計(jì)的興趣和提高了學(xué)生的動(dòng)手能力、綜合素質(zhì)。

這5本紙質(zhì)教材均已由電子工業(yè)出版社和機(jī)械工業(yè)出版社出版，其中，2005年出版的“十五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材《電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)與課程設(shè)計(jì)》（第三版），該書(shū)已被全國(guó)50多個(gè)高校使用，年出版量上萬(wàn)冊(cè)?！赌M電子技術(shù)基礎(chǔ)》被評(píng)為“十五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材，《數(shù)字電子技術(shù)》被評(píng)為“十二五國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材”。兩本教材均已多次印刷，均有10多所普通高等院校使用，一致認(rèn)為該教材是聯(lián)系實(shí)際、體現(xiàn)先進(jìn)、指導(dǎo)創(chuàng)新、便于教學(xué)的優(yōu)秀教材。

五、結(jié)束語(yǔ)

立體化教材的建設(shè)對(duì)課程教學(xué)改革具有至關(guān)重要的作用。我校電子技術(shù)基礎(chǔ)立體化教材的建設(shè)，雖然已取得較好的成績(jī)，但還有許多不足和不完善之處正在不斷改進(jìn)，期待達(dá)到更滿意的效果。

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（責(zé)任編輯：王意琴）