任務驅(qū)動和軟件仿真的教學設計
——以“可調(diào)直流穩(wěn)壓電源電路”為例

江蘇商貿(mào)職業(yè)學院 陸柳延 陳 峰 蔡廣飛 陸 建

模擬電子技術(shù)是電子類專業(yè)的一門必修課程，物理概念抽象，專業(yè)性強。傳統(tǒng)的教學方法，將教、學、用脫離開來，學生很難掌握枯燥的知識點。本文主要探討在教學過程中，采用任務驅(qū)動的教學方法和現(xiàn)代信息化教學仿真軟件Multisim，將課程知識點有機的融入到項目中，提高學生的學習興趣，培養(yǎng)學生的思考能力，從而取得較好的教學效果。同時，采用過程性評價的改革方式，從多個角度對學生的理論水平和實踐能力進行考核。

《教育部2017年工作要點》明確指出，要推動實施應用型高校建設項目。因此，針對應用型人才的培養(yǎng)機制，以電子技術(shù)基礎課程為切入點進行教學改革的研究和探討，立足于高校教學改革目標。模擬電子技術(shù)課程，是高校電子電氣信息類專業(yè)的一門專業(yè)基礎課，盡管屬于電子技術(shù)方面的入門課程，但該課程具有較強的理論性、專業(yè)性和實用性。要求學生學完課程后不僅掌握專業(yè)的理論知識，同時也要學會電子電路的分析、應用和設計等。

以教師“教”為中心的傳統(tǒng)教學模式中，老師主要通過理論教學授課，根據(jù)課程的章節(jié)排布，按部就班的對模擬電子技術(shù)的知識點進行逐一講解。該教學方式需要學生有足夠的熱情、耐心來學習基礎知識，學生亦通過循序漸進的學習能夠打牢知識基礎。然而本課程的知識點概念極其抽象，學生在學習階段，對理論知識點的理解能力相對欠缺，學生普遍反應對該課程學習有點力不從心，從而很容易對課程產(chǎn)生畏難情緒，學習效果也就一落千丈。此外，傳統(tǒng)的卷考考核方式，只注重學生對理論知識點的理解，學生逐漸對課程學習失去興趣和信心。

為激發(fā)學習興趣，基于教、學、用一體化的理念，本文采用以任務驅(qū)動為基礎的教學方法，再結(jié)合選用模擬仿真、模擬工作環(huán)境等教學手段，突出課程的實用性。通過過程性評價的考核模式，對每一個任務進行評價，突出了實踐能力的考核。

1 “任務驅(qū)動”教學方法的具體實施

教師對本課程的教學內(nèi)容先序化后重構(gòu)，設計成多個獨立項目。每個項目再劃分成一個或多個具體的任務，將知識點有機的融入在具體的任務中。課堂中基于任務驅(qū)動的教學模式，以某個具體實例為載體，引導并啟發(fā)學生積極思考，并通過邊學邊做的學習方法，不僅讓學生掌握課程內(nèi)容，更培養(yǎng)了學生分析問題和解決問題的能力。具體實施如下：

（1）提出任務

“任務”是任務驅(qū)動教學法的主線，必須涵蓋教學中所需掌握的知識點。任務的設計應該注重典型性、實用性、趣味性，難易程度遵循循序漸進的原則，確保學生的學習興趣和課堂教學效果。以教學設計中“設計一個可調(diào)直流穩(wěn)壓電源系統(tǒng)”項目為例，首先明確系統(tǒng)框圖如圖1所示，提煉出項目中所需完成的子任務，分別為整流、濾波和穩(wěn)壓（變壓屬前導課程中的相關(guān)知識點，在本課程中不再作為子任務分布）。

圖1 直流穩(wěn)壓電路系統(tǒng)框圖

在“整流”環(huán)節(jié)中，重點讓學生掌握二極管的使用，提出任務1——利用二極管設計全波整流電路，實現(xiàn)從交流電到直流電的轉(zhuǎn)換。在“濾波”環(huán)節(jié)中，重點讓學生掌握電容的使用，提出任務2——利用電容濾波實現(xiàn)直流電中交流成分的剔除、過濾。最后是“穩(wěn)壓”環(huán)節(jié)，重點讓學生掌握穩(wěn)壓管的應用，提出任務3——利用穩(wěn)壓管實現(xiàn)直流電壓的穩(wěn)定輸出。

最后，教師指出學生可通過自己設計的電路進行實物焊接、調(diào)試、比較、分析。如此，學生了解了學習任務，明確了學習目標，充分調(diào)動起學生的學習興趣，為良好的教學效果打下基礎。

（2）分析任務

針對細化后的任務，在課程實施過程中，教師根據(jù)授課內(nèi)容，對每一個知識點進行細致的講授，為任務的實施做好知識準備。并借助仿真軟件Multisim，搭建典型的電路，演示出每一個子任務應實現(xiàn)的效果，讓學生直觀的理解電路原理，從而使學生理解掌握課程的重難點。

任務一：整流電路。通過搭建圖2所示的橋式整流電路，講授二極管的重要特性，二極管在整流電路的應用及設計思路、元器件的選用、及電路工作原理。學生通過繪制電路圖，加深對電路的設計理念。同時，通過軟件仿真結(jié)果得出圖3和圖4，學生非常容易比較出波形的區(qū)別，進一步理解掌握了整流電路的作用。至此，通過信息化的教學手段，學生掌握了重難點——二極管單向?qū)щ姷奶匦浴?/p>

圖2 橋式整流電路

圖3 整流前的交流輸出波形

圖4 整流后的直流全波輸出波形

任務二：濾波電路。在學生掌握整流電路的基礎上，教師進一步講解濾波電路的知識點。掌握電容器在電路中具有濾波作用，得出橋式整流濾波電路如圖5所示。通過對仿真結(jié)果的比較、分析，引導學生掌握電容器的特性及特殊應用。

圖5 橋式整流濾波電路

圖6 橋式整流濾波前、后的輸出波形

任務三：穩(wěn)壓電路。在學生掌握整流濾波電路的基礎上，最后由教師提出穩(wěn)壓的概念。引導學生思考通過電路的設計，實現(xiàn)穩(wěn)定的電壓輸出，提出課程中重難點——穩(wěn)壓管、集成穩(wěn)壓器的應用。通過搭建電路圖7，重點講述集成穩(wěn)壓器LM317K的作用及電路工作原理。并通過對仿真結(jié)果的比較、分析，強化穩(wěn)壓的相關(guān)知識點。

圖7 橋式整流濾波穩(wěn)壓電路

（3）任務實施

圖8 穩(wěn)壓前、后的輸出波形

通過以上子任務的分析掌握，提出最終的實施項目——可調(diào)穩(wěn)壓電源電路的設計。教師為了結(jié)合授課內(nèi)容，提出了對應的電路設計方案，學生在教師的引導下已經(jīng)完成相應知識點的掌握。學完課程后，學生可以結(jié)合自己的理解完善電路設計或提出不同的解決方案。這時教師要肯定學生的想法，引導學生通過信息化資源查閱資料、設計電路，指導帶領(lǐng)學生對方案進行比較、論證，最后共同完成方案設計。同時，學生通過仿真軟件在電路設計過程中，對出現(xiàn)的各種問題，進行自主分析、小組討論、提出解決方案。如圖9所示是學生自主設計的穩(wěn)壓電源可調(diào)電路。學生通過軟件搭建電路，反復修改并仿真調(diào)試，最終得出較好的理論輸出值如圖10所示。實現(xiàn)通過改變滑動變阻器R3的阻值，得出了連續(xù)可調(diào)的穩(wěn)定輸出電壓值。

圖9 可調(diào)輸出穩(wěn)壓電源電路

圖10 可調(diào)輸出穩(wěn)壓電源電路輸出波形

（4）焊接調(diào)試

學生將設計、調(diào)測好的電路，進行焊接。再放入系統(tǒng)中多次測量，觀察一些技術(shù)指標的變化，教師引導學生發(fā)現(xiàn)問題、思考問題，最終給出解決措施。學生通過子任務的一一實現(xiàn)，最終實現(xiàn)了一個完整的項目，設計出了一個電壓可調(diào)的直流穩(wěn)壓電源系統(tǒng)。

2 考核方式的改革

為突出職業(yè)能力的培養(yǎng)，全面的考核學生的理論知識水平以及實際動手能力。教學考核不再以試卷考試作為唯一方式，考核形式應多樣化。本課程，基于任務驅(qū)動的教學模式，采用了過程性評價的方式，對課程中每一個任務的實施過程，都按照相應的評分標準給出成績，且都納入期末考試成績。實踐證明，過程性評價制度適合于應用型人才目標培養(yǎng)下的教學。

通過任務驅(qū)動的教學模式，學生能夠明確學習目標，對枯燥的電路有了新的認識，達到了高職教育中學以致用的目的，也提高了學生的成就感。結(jié)合使用的Multisim仿真軟件，學生可以通過電路設計，把抽象的電路工作原理轉(zhuǎn)換為直觀的仿真圖形，強化對知識點的理解。綜上所述，新的教學模式滿足了學生從課堂到課外的綜合學習，增加了學生的操作機會，提高了學生的學習興趣，達到了較好的教學效果。