模拟电子技术基于工作过程的教学方法探析

卢厚元　王　襄　范志庆　胡耀军

[摘要]模拟电子技术内容庞杂抽象、实践性强,对于职院学生,应采取基于工作过程系统化的教学方法,做到“教、学、做”合一,学生的学习即工作。同时需辅以“三段式”、学生互动、故障设置等方法,并合理地使用有效的教育资源。学生的知识技能在做中获得,职业能力在做中提高。

[关键词]工作过程 ; 系统化; 教学方法

[中图分类号]G620;TN710[文献标识码]A[文章编号]1008-4738(2009)05-0107-03

模拟电子技术是应用电子、电子信息、自动化等专业重要的基础课,该课程内容庞杂,理论抽象,对于偏重形象思维的职业技术学院的学生,学起来深感吃力。我们经过多年的教改实践,探索了工作过程系统化,“教、学、做”合一等方法,教学效果良好,现总结出来,以期达到抛砖引玉的目的,使教学的主体——学生成为真正的受益者。

1基于工作过程的教学方法

基于工作过程的教学是从实际工作岗位中找出典型的工作任务,确定学习领域课程中的学习任务,创造职业情境,并为实现任务目标而按完整的工作程序进行的教学活动[1]。

1.1创造职业情境

学习领域课程是对实际工作岗位分析找到典型工作任务后转化而成的,模拟电子技术是学习领域中一门重要的应用型课程,它紧密联系实际,其教学首先要创造职业情境,尽量对真实的职业情境进行模仿,创设经加工的、具有高度仿真性的集成的学习情境,设计与职业工作过程具有一致性的教学过程,学习任务即工作任务,并以此为载体,让学生处在身临其境的工作环境之中,学习是主动的、过程性的行动。需要注意的是:职业情境的设置要贴近实际,易于实现;工作任务要目标明确,且容易理解,符合经验;工作过程学习中出现的错误或干扰能进行纠正和排除,让学生在解决问题中积累经验;在策略能力的发展上有施展的空间[1]。

1.2采用工作过程系统化的任务教学 ①

情境的创设最终要落实到学习任务上,模拟电子技术每一个实用电路的制作都可以构成一个学习任务。其内容有一定的规律可循,以工作过程系统化为导向的任务教学,要以能力培养为基础,主要体现是在经验的形成上。例如:串联稳压电源的制作,有电路的功能认识、元器件选择、电路布局、装配方法、制作过程、信号的检测与调试等,包含着资讯、决策、计划、实施、检查和评价等完整的工作过程。基于工作过程系统化的教学,在形成经验的基础上,更重要的是要指向策略。例如:要求学生制作稳压值在某一电压下的稳压电源,教学以工作过程系统化进行设计,根据实际情况的不同采取不同的方法:根据效率要求,可用线性稳压电源和开关稳压电源,开关电源的效率高,但电路复杂;根据成本可以用分立元件和集成稳压器,分立元件的造价低但性能稳定性略差;根据实际需要可以制作固定稳压器和可调稳压器,若要求数值固定,应该用固定数值的稳压器,其稳定性强些。工作过程系统化的教学涉及上面三种情形,教学过程重复的是步骤而不是内容。

工作过程系统化是教学设计的基础,也是基于工作过程教学的主导方法,根据知识和技能要求的不同再辅以其他方法。

2技能形成“三段式”教学法

通过分析高职生认知规律和技能形成的特点,我们在具体教学中采取了技能“三段式”递进提高的教学方法,具体做法是:

作为起步阶段“手把手”地教。重点培养学生识别和检测电子元器件质量和性能的基本能力。如果对元器件及其特性不了解,就谈不上应用它们去构建基本的功能电路和进行电路性能的分析。因此我们在教学中把这一阶段视为“启蒙”阶段。电子元器件的识别及工作原理、输入及输出特性、电路符号及意义、电路的组成原则、静态设置与动态分析等对于初学者来说是难掌握的,这时老师面对实物 “手把手”地给学生讲解,让学生“看得见”、“摸得着”、“想得到”,容易调动学习兴趣。这一阶段的知识内容较多,除了元器件的识别外,还有仪器使用。例如:三极管的判别,边演示边让学生识别和检测,比离开实物只靠图形和文字描述的方法要省时、易懂、效率高。还有场效应管的结构较难掌握,但它又是实现电压控制作用的关键。教学中可以用隐喻和象征的语言,先建立模糊的概念,再从认识到应用逐步建立较清晰的概念。

第二阶段是“半松手”地教。学习了基本的元器件知识及基本的单元放大电路后,就要开始放手让学生做一些适用的功能电路,每一款电路就是一个学习任务,是一人一组还是两人一组视器材和场地而定。教学方法应灵活,可采取问题探究法、讨论法。学生间、师生间应是互动的,学生仍然是主体,教师是引导者和咨询者。例如:在对桥式整流电容滤波电路的学习探究中,学生已经知道二极管和电解电容的检测方法以及它们在电路中的作用,组成桥式整流,告诉其法则,即两个桥,桥的端点接输出,桥的顶点接输入(接降压变压器的副边绕组),并用人过拱形桥作比喻,学生很容易按“套路”连接电路且不易出错。探究电容的滤波效果与参数的关系时,使变压器副边为15 V交流信号,在负载上观察整流后的m型波形,接着要求观察分别用4.7 μF和1 000 μF的电解电容(正极接高电位端)与负载并联后的波形,学生总结得出直流电压的大小和波形的平滑程度与滤波电容大小的定性关系,接下来老师讲授滤波原理,并确定电容容量的选取方法:RC≥(3～5)T/2。对基础好、动手能力强的学生还可以让其制作其他形式的滤波器(如Π型滤波器),使学有余力的学生得到扩展。这种融探究与讨论于一体,边做边教,积极主动参与的过程性教学方式,能有效地刺激学生大脑皮层的兴奋点,获得理想的学习效果。知识在做中学,技能在做中练。象这样的例子还很多:如功放电路克服交越失真、固定三端稳压器输出可调的改造、放大电路频率特性的检测等。

第三阶段让学生“自己动手”。基本单元电路的分析与制作只是一些小的学习任务,我们要求对各部分知识进行综合运用,实现对知识的连接和整理,重点训练学生对常见实用电路的设计能力。其中电路功能及参数的设计是难点,接下来是电路的制作与调试、改进与完善。例如:我们要求学生完成一个大点的学习任务:设计制作双电源双差分输入互补对称功率放大电路,学生设计电路,老师提供元器件。示波器、DVD和音箱可共用。

3学生互助交流学习法

基于工作过程的教学,在一个场地下,学生人数不宜太多,一般是以小班为教学单位,这样的“教、学、做”合一才能落到实处。全班同时完成一个学习任务,有时出现的问题较集中,老师往往辅导不过来,这时有一个办法:总有些能先完成某一阶段任务的“强手”,可以请他们去帮助那些“弱手”。这些“强手”在帮助“弱手”的时候会遇到新问题,新问题的出现又会激发他们找出解决问题的策略,而“弱手”接受“强手”的帮助很感亲切,他们的地位、层次相同,自身的不足易于显现。“强手”助人的快乐和“弱手”的问题被解决的成功感会激发他们的求知欲望,老师只要稍加点拨,就能取得良好效果。在电路连接中,有的电路很复杂,可以让被老师检查过的组的学生去检查未被老师检查的组,加强学生之间的互动;还有电路制作与调试,故障的出现可以说是千奇百怪,可采取“强手”与“弱手”之间的互动。这样学到的知识技能学生不易忘记,学生的参与是主动积极的,他们在快乐中学习。老师扮演的仍然是引导和咨询者。

4故障设置法

学生知识技能的形成有一个从认知、模仿到熟练、创新的递进过程,教学中有的提供给学生的是已知的原理电路,有的是现成的印制电路板或面包板,电子产品的分析与制作过程可以训练学生从电路原理图到印制电路图的转换能力,焊接能力,元器件检测、装配技巧,品质检查和产品的调试等技能。有的学生仅仅依葫芦画瓢地完成任务,这是学不到模拟电子技术知识的,也难以形成经验,更谈不上策略。一个有效的解决办法是设置故障,激发他们用学过的知识和方法查找问题、分析原因、排除故障。事实上,在制作过程中,多半学习小组是存在故障的,而且故障既有共性的也有个性的,这些故障是技能训练的最好素材。与成功的组比较,暂时还未成功的组也不甘落后,这是激发学生学习的难得机会,老师要抓住这一机会,因势利导,教给检查的方法,对学生进行方法训练,让学生积累经验。学生虽然遇到“挫折”,但是这“挫折”能炼就成功的基石。同时增强学生之间的互帮互动,加强互助合作意识,提高职业素养。

5多媒体优化教学法

5.1多媒体课件与黑板板书优势互补

多媒体课件优势明显,但在强调多媒体教学的同时也不能摒弃板书教学。基于工作过程的教学,注重了工作过程的完整性,却打破了知识的系统性。掌握必需的理论知识及分析方法是学好该课程的基础。在过程性学习的同时应将系统性的知识以知识包的形式教给学生,使学生的习得变得“有骨有肉”。教学中要充分发挥多媒体应用与黑板板书的优势:黑板板书的整体性强、容纳的内容也较多,后面的讲解要用前面的知识能够方便地“拿来”,前后衔接紧。恰到好处的板书在学生脑海里能形成一幅画。而多媒体课件能做到图文并茂、生动逼真、表现力强,能激发学生的学习兴趣。模电图形多而复杂,利用多媒体教学能解决靠讲述难以理解的抽象知识。例如晶体管载流子的运动、场效应管的控制电压对导电沟道的影响、放大电路中波形的变化,这些内容用多媒体课件生动地展现,能使学生如身临其境,起到语言讲述和板书不可替代的作用。当然,应根据内容将板书与多媒体教学进行合理整合以达到最佳效果。

5.2让电路仿真软件助一臂之力

电路仿真软件(如multisim10,matlab等)也是学习的有效工具。这些软件有丰富的元器件和检测仪表供调用,使用时不必担心仪器的损坏。模拟电子技术内容复杂、实践性很强,有的电路受元件、仪器和时间的限制,无法动手制作,若用电路仿真软件去实现,不仅能解决实际情况下难以做到的问题,同时还能加强感性知识,使抽象的问题形象化,加强对知识的理解。

6拓展渗透法

6.1教材的处理

高职教学改革发展较快,基于工作过程的教学模式是势在必行,目前的高职教材难以紧跟教学改革的步伐,这也给教师们提出了新的挑战。我们要因地制宜地编写校本教材,紧扣工作过程这根主线,融“教、学、做”一体,将知识技能的学习融于工作任务之中,使学习内容任务化。

6.2把实用电路渗透到教学中

学习的目的是用,学习了模拟电子技术的基本原理、规律之后若能即时地应用,对激发学生的学习热情能起到立竿见影的效果。例如:音乐玩具,有的用了小的集成功放,再如:简单的遥控类、自动报警类都有模拟电路的应用。让模拟电子技术应用走进生活的教学方法无疑能极大地提高学生的学习兴趣。

6.3激励法与额定任务法并用

模拟电子技术学习难度大,理论知识的理解与分析较困难,解决制作与调试中的问题又需一定的模电功底,这些都会影响学生的学习热情。针对这些,教师在讲授和指导的同时可插入与之相关的模拟电子技术在专业中的应用及其在工作中扮演的重要角色,还可以增加新技术新器件的内容,介绍电子技术的发展动态,激励学生学习。如介绍高速数字系统中模拟电路的作用及设计要求,使学生知道所学基础知识的重要性,激励他们克服困难,完成任务。随着课程的进行及内容和难度的增加,会出现成绩两极分化的现象,甚至有的学生完成不了学习任务,对此我们要采取施加额定任务的方法,要求其必须完成任务,同时与成绩挂钩,只允许有时间上的缓冲,这种做法也体现了与实际工作的同一性,融入了企业的文化氛围。事实上有时候兴趣往往是在做中产生的。

6.4将模拟电子技术的应用嫁接到其他形式上

渗透到其他课程的教学之中。掌握了模拟电子技术的基本知识和分析方法只是学了一点基础性的东西,重要的是要求有一定的应用能力,这远远不是一学期的课程时间所能达到的。要利用一切机会培养学生应用模拟电子技术的能力。例如:(1)教师承接的科研课题,与模拟电子技术有关的内容可以选成绩好的学生参与完成,使多方受益。(2)电子工程系还有电子创新中心,该中心设计制作过较多的电子产品,不少产品获得过大奖;学院有电子信息协会,鼓励学生参与。(3)模拟电子技术作为重要的专业基础课,在后续的课程中经常用到,需要教师的跟踪教学和教师间的协作。(4)依靠产学结合完成课程设计和教学训练的全过程,产学结合也是培养人的根本途径。(5)网上资源的合理利用。

[参考文献]

[1]卢厚元.模拟电子技术基于工作过程的教学探讨[J].十堰职业技术学院学报,2008(3):108.