計(jì)算機(jī)專業(yè)《電路與模擬電子技術(shù)》課程改革探索

【摘要】本文分析了本校計(jì)算機(jī)專業(yè)的特點(diǎn)以及本門課程的現(xiàn)狀及問(wèn)題，針對(duì)性的對(duì)《電路與模擬電子技術(shù)》課程進(jìn)行課堂教學(xué)改革。包括優(yōu)化教學(xué)結(jié)構(gòu)，改革教學(xué)手段，引入計(jì)算機(jī)輔助軟件、微課、雨課堂，使得教學(xué)不再單一，學(xué)生能自主有效的學(xué)習(xí)。 【關(guān)鍵詞】教學(xué)結(jié)構(gòu) 教學(xué)手段 微課 雨課堂

【中圖分類號(hào)】G613.7 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】2095-3089（2018）30-0225-02

《電路》與《模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)》兩門課程是各高等院校及職業(yè)院校中電類專業(yè)開(kāi)設(shè)的專業(yè)基礎(chǔ)課。電氣、測(cè)控類屬電類強(qiáng)電專業(yè)，電子、電信、自動(dòng)化等專業(yè)屬電類弱電專業(yè)。以上各專業(yè)要求對(duì)《電路》、《模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)》能夠比較熟練地掌握，熟悉相應(yīng)的電工、電子技術(shù)方法和應(yīng)用，并能較好的完成相關(guān)課程的實(shí)習(xí)及課程設(shè)計(jì)。

計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)對(duì)《電路》與《模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)》課程的要求則較低，要求通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)使學(xué)生獲得電路、模擬電子技術(shù)必要的基礎(chǔ)理論、基礎(chǔ)知識(shí)和基礎(chǔ)技能，了解電路、模擬電子技術(shù)的應(yīng)用及發(fā)展，但不要求作深入的研究，但也不同于一般非電類專業(yè)只要求了解電工電子技術(shù)的概念，它要求學(xué)生具備一定的分析與設(shè)計(jì)電路的基礎(chǔ)，以便掌握計(jì)算機(jī)相關(guān)硬件知識(shí)和從事計(jì)算機(jī)接口電路的分析與設(shè)計(jì)[1]。

一、主要問(wèn)題

1.課程內(nèi)容多，課時(shí)少

2009年前，本校計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)的本科生專業(yè)基礎(chǔ)課程《電路》與《模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)》均采用兩門課教學(xué)。兩門課總學(xué)時(shí)144學(xué)時(shí)（其中《電路》理論課64學(xué)時(shí)、實(shí)驗(yàn)課16學(xué)時(shí)；《模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)》理論課45學(xué)時(shí)、實(shí)驗(yàn)課16學(xué)時(shí)）。針對(duì)計(jì)算機(jī)專業(yè)的特點(diǎn)，并結(jié)合本校計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)科優(yōu)勢(shì)及就業(yè)特點(diǎn)，本校對(duì)計(jì)算機(jī)專業(yè)本科生的《電路》與《模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)》兩門課教學(xué)進(jìn)行了改革，將兩門課壓縮為一門課，在大二第一學(xué)期完成教學(xué)，總學(xué)時(shí)48學(xué)時(shí)，其中理論課教學(xué)為40學(xué)時(shí)，實(shí)驗(yàn)課教學(xué)為8學(xué)時(shí)，課程內(nèi)容做了適當(dāng)?shù)膭h減，課時(shí)量急劇減少，勢(shì)必給教學(xué)帶來(lái)一定的難度，如何有效的開(kāi)展教學(xué)，提高教學(xué)質(zhì)量，優(yōu)化結(jié)構(gòu)成為了本門課程首先需要解決的問(wèn)題。

2.教學(xué)模式單一

對(duì)于《電路與模擬電子技術(shù)》課程教學(xué)，教師在進(jìn)行傳統(tǒng)模式的授課過(guò)程中，重教輕學(xué)，以教師為中心，授課側(cè)重于把各章節(jié)的內(nèi)容講清楚，滿足于教材上的現(xiàn)成知識(shí)，而忽略了學(xué)生在教學(xué)中的主體地位，造成教與學(xué)二者的脫節(jié)。例如在對(duì)某些電路進(jìn)行分析，學(xué)生往往覺(jué)得枯燥、乏味，提不起興趣，而教師也容易陷入“一頭熱”的現(xiàn)象，造成學(xué)生被動(dòng)的接受知識(shí)，導(dǎo)致課堂效果不好[2]。如何突破傳統(tǒng)教學(xué)模式，也是急需解決的問(wèn)題。

二、針對(duì)問(wèn)題，改進(jìn)教學(xué)

1.選取教材，合理分配學(xué)時(shí)，優(yōu)化教學(xué)結(jié)構(gòu)

計(jì)算機(jī)專業(yè)在實(shí)施教學(xué)的過(guò)程中，既不能按照電類專業(yè)那樣設(shè)置多門課程進(jìn)行電工電子技術(shù)基礎(chǔ)教學(xué)，又難以套用非電類專業(yè)采用電工學(xué)教材的模式開(kāi)展教學(xué)。經(jīng)過(guò)多次斟酌，計(jì)算機(jī)專業(yè)的本門課程不再采用高教出版社出版的邱關(guān)源主編的《電路》、康華光主編的《電子技術(shù)——模擬部分》為學(xué)生的教材，而是結(jié)合本校本專業(yè)的特點(diǎn)，學(xué)科發(fā)展特點(diǎn)，選取高等教育出版社出版的殷瑞祥主編的《電路與模擬電子技術(shù)》為教材。這樣無(wú)論從知識(shí)面和知識(shí)深度，都滿足了我們的要求。

要在課堂90分鐘的教學(xué)時(shí)間內(nèi)讓學(xué)生掌握概念和問(wèn)題，教師必須抓住所講內(nèi)容的內(nèi)在聯(lián)系，以多角度、多視角講授知識(shí)，促使學(xué)生印象深刻，掌握知識(shí)點(diǎn)。電路分析分配18～20學(xué)時(shí)，模擬電子技術(shù)分配20～22學(xué)時(shí)，結(jié)合實(shí)驗(yàn)教學(xué)，優(yōu)化教學(xué)結(jié)構(gòu)。

電路分析部分，包含第一章電路基本概念和定律、第二章電路分析的基本方法、第三章交流穩(wěn)態(tài)電路分析及第四章暫態(tài)電路分析，很多內(nèi)容學(xué)生在“大學(xué)物理”、“高等數(shù)學(xué)”、“復(fù)變函數(shù)”等課程中都有所接觸，是有基礎(chǔ)的，因此要求盡量弱化數(shù)學(xué)，對(duì)于一些公式的推導(dǎo)，應(yīng)該盡量簡(jiǎn)化，教師在進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)推導(dǎo)和講解也要削弱，這部分推導(dǎo)過(guò)程盡量由學(xué)生在課前預(yù)習(xí)和課后復(fù)習(xí)自行完成。例如第四章的暫態(tài)電路分析中，一階微分方程的求解，是“高等數(shù)學(xué)”必修部分，這部分內(nèi)容應(yīng)該由學(xué)生自己推導(dǎo)出結(jié)論，教師在講解過(guò)程中，只需強(qiáng)調(diào)微分方程在電路分析中的應(yīng)用，不必重復(fù)推導(dǎo)求解過(guò)程。

模擬電路部分內(nèi)容，出現(xiàn)了很多學(xué)生之前沒(méi)遇到過(guò)的非線性電路元件，涉及到微觀粒子的運(yùn)動(dòng)、特性曲線以及工程中的近似等效等內(nèi)容，學(xué)生在初次學(xué)習(xí)時(shí)會(huì)感到陌生而抽象，因此，需要花較多時(shí)間慢慢講解。同時(shí)，在講解過(guò)程中，弱化電子元器件的內(nèi)部微觀粒子的運(yùn)動(dòng)特性，注重元器件的應(yīng)用；弱化分立元件，加強(qiáng)集成器件的講解及應(yīng)用。例如，學(xué)習(xí)三極管特性時(shí)，原本需要通過(guò)了解半導(dǎo)體中載流子的運(yùn)動(dòng)規(guī)律由此推導(dǎo)出三極管三極電流的關(guān)系，但是結(jié)合第一章基爾霍夫電流定律（KCL），就可以很清晰明了的得到結(jié)論，因此，可以把這部分內(nèi)容作省略，直奔結(jié)論：IB+IC=IE。

2.改變教學(xué)模式，教學(xué)手段多樣化

計(jì)算機(jī)專業(yè)是軟、硬件結(jié)合，面向系統(tǒng)開(kāi)發(fā)和應(yīng)用的一個(gè)寬口徑專業(yè)。作為計(jì)算機(jī)專業(yè)本科畢業(yè)生，應(yīng)該掌握計(jì)算機(jī)組成與體系結(jié)構(gòu)、程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言、操作系統(tǒng)等計(jì)算機(jī)科學(xué)基本理論的基礎(chǔ)上，同時(shí)具備電子技術(shù)相關(guān)的基本知識(shí)與基本技能，以獲得從事計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)開(kāi)發(fā)與設(shè)計(jì)的基本能力，為計(jì)算機(jī)專業(yè)畢業(yè)生就業(yè)拓展更寬的范圍[3]。本校計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)生，普遍沒(méi)有認(rèn)識(shí)到電子技術(shù)的重要性，學(xué)習(xí)興趣低下，沒(méi)有認(rèn)真學(xué)習(xí)的心態(tài)和熱情。導(dǎo)致后續(xù)有關(guān)硬件系統(tǒng)開(kāi)發(fā)與設(shè)計(jì)類的課程教學(xué)難度加大，進(jìn)程緩慢，從而引發(fā)整個(gè)知識(shí)體系的不牢固，影響到學(xué)生之后的就業(yè)和工作。因此，如何提高計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，就必須改革教學(xué)模式，教學(xué)手段多樣化。

（1）傳統(tǒng)教學(xué)與多媒體教學(xué)共存

隨著計(jì)算機(jī)應(yīng)用和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，多媒體技術(shù)以其形象直觀、信息量大、交互性強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)，正逐步成為新型教學(xué)模式的重要組成部分[4]。建立以多媒體授課為主、以板書(shū)為輔的授課模式。

采用多媒體技術(shù)，通過(guò)新穎的、多樣的的動(dòng)畫(huà)、圖像等來(lái)展現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容，使課堂教學(xué)更加形象、生動(dòng)和直觀，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、積極性，加強(qiáng)教學(xué)效果。例如，講解正弦量的相量表示法，可以采用Flash的方式，如圖一所示：

通過(guò)動(dòng)畫(huà)，學(xué)生可以清楚的看到正弦量與相量之間的聯(lián)系，從空間域跨到相量域，學(xué)生思維的跨躍更簡(jiǎn)單。

然而實(shí)踐表明這種單一的教學(xué)方法也存在不足。 使用多媒體課件教學(xué)時(shí)，課件信息量大，教師容易把主要精力和注意力放在PPT內(nèi)容的變化與解釋上，授課速度較快，學(xué)生與教師之間的交流互動(dòng)欠缺，留給學(xué)生消化課堂內(nèi)容時(shí)間有限，學(xué)生往往處于被動(dòng)聽(tīng)課狀態(tài)。

板書(shū)與多媒體結(jié)合來(lái)提高教學(xué)質(zhì)量，增加學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，減少上述單一教學(xué)方式存在的弊端。將一些重點(diǎn)和難點(diǎn)知識(shí)在應(yīng)用多媒體技術(shù)呈現(xiàn)形態(tài)的過(guò)程中，通過(guò)板書(shū)進(jìn)行歸納和解析，以加深學(xué)生的印象。例如，講解基爾霍夫定律時(shí)，結(jié)點(diǎn)，回路，網(wǎng)孔等基本概念可以采用多媒體技術(shù)，在電路圖上清楚的標(biāo)明并講解，而例題的講解可以采用黑板板書(shū)的教學(xué)模式，在分析、計(jì)算時(shí)，一步一步的板書(shū)，便于學(xué)生跟上教師的思路逐步領(lǐng)會(huì)。板書(shū)與多媒體兩者有機(jī)結(jié)合進(jìn)行教學(xué)，既可節(jié)省寶貴的課堂時(shí)間，學(xué)生又能有效的理解貫通。

（2）引入輔助分析軟件，提供“自主式”的實(shí)踐氛圍

隨著電工電子技術(shù)的發(fā)展，各種計(jì)算機(jī)輔助分析、設(shè)計(jì)手段越來(lái)越完善，結(jié)合本校計(jì)算機(jī)專業(yè)偏向軟件，學(xué)生更偏向于計(jì)算機(jī)仿真，引入Multisim等輔助分析軟件，Multisim是美國(guó)國(guó)家儀器（NI）有限公司推出的以Windows為基礎(chǔ)的仿真工具，適用于板級(jí)的模擬、數(shù)字電路板的設(shè)計(jì)工作。它包含了電路原理圖的圖形輸入、電路硬件描述語(yǔ)言輸入方式，具有豐富的仿真分析能力。例如在分析放大電路失真情況，可以在Multisim 運(yùn)行電路， 用示波器觀察各電流電壓波形，改變電路參數(shù)，可以直觀觀察飽和失真和截止失真波形。教師可以根據(jù)實(shí)際情況布置課后練習(xí)，學(xué)生課后自主仿真電路，利用開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室，彌補(bǔ)課堂上欠缺的實(shí)踐氛圍，提高自主學(xué)習(xí)的興趣及能力。

（3）微課、雨課堂的引入，讓教與學(xué)更明了

微課（Microlecture），是指運(yùn)用信息技術(shù)按照認(rèn)知規(guī)律，呈現(xiàn)碎片化學(xué)習(xí)內(nèi)容、過(guò)程及擴(kuò)展素材的結(jié)構(gòu)化數(shù)字資源。微課視頻時(shí)間較短、存儲(chǔ)容量小，格式豐富，方便人們利用手機(jī)、平板等移動(dòng)終端設(shè)備下載觀看，做到隨時(shí)隨地學(xué)習(xí)[2]。由于課時(shí)大幅度刪減，課堂時(shí)間有限，為了節(jié)省課堂時(shí)間，教師在授課時(shí)，必要時(shí)會(huì)弱化一些次要的內(nèi)容，例如，上節(jié)中所述，弱化數(shù)學(xué)講解，交給學(xué)生課后自主推導(dǎo)，這個(gè)推導(dǎo)過(guò)程教師就可以制作成微課視頻，供學(xué)生下載觀看，幫助學(xué)生更有效的學(xué)習(xí)。

雨課堂由學(xué)堂在線與清華大學(xué)在線教育辦公室共同研發(fā)，旨在連接師生的智能終端，將課前-課上-課后的每一個(gè)環(huán)節(jié)都賦予全新的體驗(yàn)，最大限度地釋放教與學(xué)的能量，推動(dòng)教學(xué)改革。

雨課堂將復(fù)雜的信息技術(shù)手段融入到PowerPoint和微信，在課外預(yù)習(xí)與課堂教學(xué)間建立溝通橋梁，讓課堂互動(dòng)永不下線。使用雨課堂，教師可以將帶有MOOC視頻、習(xí)題、語(yǔ)音的課前預(yù)習(xí)課件推送到學(xué)生手機(jī)，師生溝通及時(shí)反饋；課堂上實(shí)時(shí)答題、彈幕互動(dòng)，為傳統(tǒng)課堂教學(xué)師生互動(dòng)提供了完美解決方案。雨課堂科學(xué)地覆蓋了課前-課上-課后的每一個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)，為師生提供完整立體的數(shù)據(jù)支持，個(gè)性化報(bào)表、自動(dòng)任務(wù)提醒，讓教與學(xué)更明了。

本文重點(diǎn)分析了本校計(jì)算機(jī)專業(yè)本門課程存在的課時(shí)少，內(nèi)容多；教學(xué)模式過(guò)于單一；學(xué)生基礎(chǔ)薄弱，學(xué)習(xí)興致不高等問(wèn)題，對(duì)《電路與模擬電子技術(shù)》課程進(jìn)行課堂教學(xué)改革。提出優(yōu)化教學(xué)結(jié)構(gòu)，改革教學(xué)手段，引入計(jì)算機(jī)輔助軟件、微課、雨課堂，使得教學(xué)不再單一，學(xué)生能自主有效的學(xué)習(xí)。

參考文獻(xiàn)：

[1]殷瑞祥.電路與模擬電子技術(shù)[M].北京：高等教育出版社，2005.

[2]林斌.信息技術(shù)時(shí)代下微課在《電路與模擬電子技術(shù)》課程教學(xué)中的探討[J].通訊世界，2015，5：192-193.

[3]喻大華.計(jì)算機(jī)專業(yè)電路與電子技術(shù)課程教學(xué)改革探索[J].教育教學(xué)論壇，2015，7：61-62.

[4]高玉良.電路與模擬電子技術(shù)課程教學(xué)改革的實(shí)踐[J].長(zhǎng)江大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2008，9：335-336.

作者簡(jiǎn)介：

曹燦云（1981—），女，湖南衡陽(yáng)人，碩士研究生，主要從事電工電子技術(shù)教學(xué)與研究。