□姚 寧
教育部辦公廳于2019年開始啟動一流本科專業(yè)建設(shè)“雙萬計劃”,消滅傳統(tǒng)的“水課”,建設(shè)與時代發(fā)展相適應(yīng)的“一流本科課程”,打造萬門左右國家級和萬門左右省級“一流本科課程”計劃[1]。借此契機,模擬電子技術(shù)課程組對課程進(jìn)行深入剖析,查找問題、尋求解決方法、實踐驗證、修改不足、再實踐再驗證,致力于打造符合許昌學(xué)院辦學(xué)定位的應(yīng)用型、線上線下混合式模擬電子技術(shù)課程教學(xué)體系。
模擬電子技術(shù)課程是許昌學(xué)院電氣與機械工程學(xué)院電氣工程及其自動化專業(yè)的一門重要專業(yè)基礎(chǔ)必修課,該課程具有極強的“工程性”和“實踐性”[2],在本專業(yè)課程體系中占據(jù)重要地位,是基礎(chǔ)課與專業(yè)課之間的橋梁性課程。學(xué)院模擬電子技術(shù)課程組教師對該門課程的教學(xué)均有10年以上的教齡,教學(xué)經(jīng)驗豐富,把握精準(zhǔn)。在2021學(xué)期對2019級電氣工程及其自動化專業(yè)的教學(xué)過程中,課程組對模擬電子技術(shù)課程教學(xué)存在的問題進(jìn)行了總結(jié)。一是課程內(nèi)容難度較大,大部分學(xué)生能夠跟上課程進(jìn)度,能聽懂,但不能靈活運用。二是學(xué)生對傳統(tǒng)的“黑板板書+PPT+仿真+動畫”的教學(xué)方式接受能力較好,能充分利用現(xiàn)代化信息工具輔助課程教學(xué),但缺乏對實際電路的查錯、糾錯能力。三是先修課程(例如高等數(shù)學(xué)、電路)的學(xué)習(xí)效果直接影響到學(xué)生對本課程的學(xué)習(xí)。四是學(xué)生對教材之外的參考書涉獵的較少。
(一)重新制定課程培養(yǎng)目標(biāo)。結(jié)合學(xué)校辦學(xué)定位和專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo),模擬電子技術(shù)課程確定了“以應(yīng)用為目的、強調(diào)基礎(chǔ)、突出重點、夠用為度”的原則,制定了以提升每個學(xué)生的知識、能力和素質(zhì)的課程目標(biāo)。
(二)對模擬電子技術(shù)知識體系進(jìn)行重構(gòu)。強化邏輯性、系統(tǒng)性[3],增強應(yīng)用性。
(三)能結(jié)合現(xiàn)代化工具,完成對實際電路中模擬電路部分的設(shè)計及仿真調(diào)試。鍛煉學(xué)生的動手能力、溝通能力、團(tuán)隊協(xié)作精神和自主學(xué)習(xí)能力。
(四)引入線上線下混合式教學(xué)。當(dāng)代大學(xué)生傳統(tǒng)課堂已經(jīng)不能滿足教學(xué)群體的需求,線上線下混合式教學(xué)模式更能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動力,促進(jìn)學(xué)生各項能力的提升[4],打造“有效”的課堂。
(五)融合思想政治的課堂講解與答疑。深入挖掘模擬電子技術(shù)課程中的思想政治元素,“立德樹人”,實現(xiàn)專業(yè)知識教育與思想政治教育的和諧共生、價值引領(lǐng),實現(xiàn)全過程、全內(nèi)容、全方面的“三全”育人[5~6]。
PBL(Problem-based learning)始于1969年,由加拿大McMaster大學(xué)神經(jīng)病學(xué)教授Barrows在臨床醫(yī)學(xué)課程教學(xué)實踐中提出[7],發(fā)展至今,已成為國際上較為流行的教學(xué)理念之一。PBL以“問題”為導(dǎo)向、以“學(xué)生”為主體,以發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性、培養(yǎng)其科學(xué)思維能力和辯證思維能力為目標(biāo),萬變不離其“宗”——“問題”。
(一)課前(線上)。教師根據(jù)教學(xué)安排發(fā)布課前任務(wù),任務(wù)完成情況將會直接影響后續(xù)過程,因此教師對任務(wù)安排的合理性在教學(xué)環(huán)節(jié)中占據(jù)重要地位。本設(shè)計發(fā)布學(xué)生課前任務(wù)如圖1所示,以共射放大電路的分析讓學(xué)生初步認(rèn)識相應(yīng)內(nèi)容,提出見解。讓學(xué)生體會,共性中個性的問題。比如圖1中的(a)、(b)、(c)三個電路都具有共射放大電路的通性,但又有自己的特性。以辯證的思想看待問題、分析問題,樹立正確的人生觀和價值觀。
(二)課中(線下)。
1.第一步,檢測課前任務(wù)完成效果(3分鐘左右)。針對課前預(yù)習(xí)中出現(xiàn)的情況設(shè)置相關(guān)的問題檢測完成效果,設(shè)置問題見圖1。引出教學(xué)問題:非線性電路如何分析?元器件關(guān)系如何處理?學(xué)會舉一反三?如何聯(lián)系實例?
2.第二步,教師講授(20分鐘)。以圖1(a)電路進(jìn)行三極管等效電路法的分析引入。對基本概念中需要解釋的知識點進(jìn)行講解,掌握基本概念,建立非線性電路的分析原則“先靜態(tài),后動態(tài)”[8]。
靜態(tài)分析,本電路直流通路見圖2。靜態(tài)分析即求此放大電路的Q(UBEQ,IBQ,ICQ,UCEQ)點,由Q點數(shù)據(jù)判斷三極管的工作狀態(tài)。其中UBEQ為已知量則
ICQ=βIBQ
UCEQ=VCC-ICQRC
當(dāng)UCEQ>UBEQ,三極管處于放大狀態(tài)。
圖1 共射放大電路圖2 直流等效電路
圖3 交流等效電路
所以,電壓放大倍數(shù)
電流放大倍數(shù)
輸入電阻
Ri=Rb//rbe≈rbe
輸出電阻
Ro=RC
3.第三步,舉一反三(15分鐘)。分組討論,實戰(zhàn)應(yīng)用,對圖1中(b)、(c)電路進(jìn)行分組討論,樹立團(tuán)隊意識和合作精神。
4.第四步,總結(jié)(5分鐘)。教師針對學(xué)生展示的信息進(jìn)行總結(jié),比較圖1中三個電路,歸納其應(yīng)用場合,對不同的情況合理選擇電路。
課堂小結(jié)采用學(xué)生較為擅長的思維導(dǎo)圖方式,如圖4,具有知識點之間的聯(lián)系較為直觀的呈現(xiàn)、知識體系間關(guān)系查找方便的特點。
(三)課后(線下)。聯(lián)系實例——揚聲器結(jié)構(gòu),如圖5,在Multisim中分析驗證第一級(C2)左邊的電路,根據(jù)仿真分析中遇到的問題進(jìn)行分析解決,得出正確結(jié)果,并與理論分析進(jìn)行驗證,查找誤差產(chǎn)生的原因。
在三極管等效變換的教學(xué)設(shè)計中引入PBL教學(xué)法,整個教學(xué)過程以課程初期所設(shè)置的四個問題為主線,逐步解決、各個擊破,發(fā)揮“學(xué)生”的中心作用及“問題”對教學(xué)過程的指導(dǎo),課堂教學(xué)氛圍濃郁,即學(xué)即用,教學(xué)效果能被學(xué)生肯定。所以在模擬電子技術(shù)課程中引入PBL教學(xué)法,是“新”在觀念,是緊跟時代的要求,是“應(yīng)用型”人才培養(yǎng)的有利手段,更是建立精益求精的工匠精神重要方式。