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模拟电子技术教学中的“科研训练课程化”探究

来源:教育教学论坛     2019-8-12 17:04:22      点击:
模拟电子技术教学中的“科研训练课程化”探究
 
李健 李智 牟文锋    
 
(四川大学  电子信息学院,四川 成都 610065)


摘要:根据模拟电路课程特点,制定与课程相关的科研训练内容,将课程教学与科研、应用环境结合,激发了学生的兴趣和学习积极性。有助于学生对课程知识点的理解、深化;有助于培养学生的科研素养,综合创新力。
关键词:模拟电子技术;科研训练课程化;科研能力     教育教学论坛
 
Study on the Scientific Research Training Course in the Teaching of Analog Electronic Technology
Li Jian, Li Zhi, Mou Wenfeng
 
(School of electronic information, Sichuan University, Sichuan, Chengdu 610065)
Abstract: According to the characteristics of the analog circuitry course, the research training contents related to the course are formulated, and the teaching of the course is combined with the scientific research and application environment, which stimulates students' interest and enthusiasm for learning. It is helpful for students to understand the knowledge of the course, and cultivate their scientific research accomplishment and comprehensive innovation ability.
Keywords: Analog Electronic Technology, the scientific research training course, research capacity
 
0 引言
模拟电子技术课程是高校电类专业的一门重要的专业基础课,应用性和实践性很强。基于科研训练课程化的模拟电子技术课程的改革探究,强调将所学到的理论知识与科研,应用相结合,通过寻找身边的模拟电路应用实例,植入科研项目,制定与课程内容相关的科研训练内容,让学生进行实例仿真,激发学生的积极性,夯实课程知识,同时培养了学生的自主学习能力[1],科研能力创新能力。
1 课内理论知识夯实
在课堂上,除了理论知识的讲解之外,大量的作业,难点评讲,笔者还会增加Multisim实例仿真部分。老师在每个章节最后,会引入Multisim仿真演示,对该章节知识进行总结,让学生更加理解所学的知识。例如:多级放大电路中共模放大倍数的测试。
笔者所使用的教材为文献[4],该教材的章节后面有“Multisim实例仿真”部分,这些举例或者具有研究性质,或者在实际实验中难于实现。笔者利用这部分将课堂的理论知识运用到实际应用中去。学生在对课堂的实例仿真进行理解后,笔者还在章节后面,根据课后习题来布置一定的仿真作业,让学生们根据要求进行仿真练习。在同学们上交作业的时候,还需把仿真作业一起上交,让学生更加学以致用。通过课堂的理论知识和实例仿真的学习,让学生更多的参与进来,发现模电在身边的应用,增加学生自主学习的乐趣。
笔者还对于书中较为基础的知识,让学生自学讲课的方式,促进学生对知识的掌握。让学生上台讲课,可以让学生们更好的理解知识和接收知识,进而懂得运用知识。不同的同学讲课又有不同,有的同学对知识点讲解较细,面面俱到;有的同学通过举例将知识具体化,便于学生的理解。而且,上台讲课更有利于培养学生的语言表达能力和分析能力,容易让学生更投入,更有成就感。
2 应用
2.1 寻找身边的模拟电路应用系统
模拟电子技术课程的“科研训练课程化”探究,主要是强调课内教学和课外实践相结合的方式,在熟练掌握理论知识的情况下,让学生发现模电在身边的应用,植入科研项目,激发学生自主学习的激情和兴趣。这样的方式,既能够充实我们的教学内涵,又有助于提高教学效果,又提高了大学生的科研能力[2,3]
具体来说,我们的应用在课外,以团队的方式进行,每个团队三名成员。经过初始理论课程的学习,我们选出对理论知识掌握得最好的18位同学,来担任每个团队的组长,和其他同学进行自由组合。组长负责召集组员进行讨论,并对整体项目进行把握。这样的分组方式可以避免学习成绩较好的同学过度集中的情况,大家相互学习,学习成绩较好的同学更加深了知识点的学习,学习成绩稍差的学生也得到了进步。
整个科研项目的实施过程是:①提出方案。小组成员需要相互交流,提出和课程相关的项目方案,并对可行性进行分析。②在确定方案的可行性之后,小组组长给每个组员分配工作,这是一次完整的自主学习过程。在这期间肯定会遇到很多的问题,小组成员之间需要相互讨论,寻找解决问题的最佳方法。③在学期结束前的一个月提交完整的论文报告,并对项目进行考核。这里,笔者以“心电信号放大电路的研究和分析”为例进行介绍。
心电信号是目前用于临床诊断的重要工具,但是其信号微弱,极易受到来自生物体内和生物体外的干扰,所以选择对心电信号进行放大和滤波来获取可靠的心电信号具有一定的实际意义。
首先,小组成员通过查阅相关资料,结合所学模拟电子技术等知识,将市面上传统的心电仪内部放大电路进行了拆分学习和思考。为了得到有效稳定准确的心电信号波形图,电路共分为放大和滤波两大部分。图1为所设计的心电放大电路整体框图。
对于整个心电电路,包含我们课堂所学的差动放大器,仪表放大器,滤波器的设计等。我们以前置放大电路为例进行说明。首先,前置放大电路是指置于信源与放大器之间的电路或电子设备,是专为接收来自信源的微弱电压信号而设计的。前置放大电路应满足的条件是输入电阻高,共模抑制比高,低噪声,合适的频率和动态范围。学生在前置放大电路中选择加入差动放大器、初级滤波电路、仪表放大器。使用差动放大器对心电信号放大6倍,使用AD620仪表放大器放大10倍,最后使用后置放大电路放大10倍可满足我们的放大要求。并使用Multisim对前置电路与后置电路进行仿真。
在电路的整个分析过程,会出现各样的问题,而并非每部分的问题都可以在书本里获取,这时候便需要结合书本知识进行资料查询和小组讨论,整个过程中我们认识到理论与实践相结合的重要性。例如:硬件电路中,对于不同理论支撑下的电路实现方案,小组成员需要通过讨论分析与模拟仿真选择出最优方案;软件电路中,电阻电容的参数选择,以及对交流小信号频率分析、输出信号波形分析等软件的使用。
小组通过心电信号一系列的处理流程可以认识到放大电路在生活、实验中的重要性。小组成员在查阅资料的过程中,能够通过讨论分析与模拟仿真选择最优方案进行呈现。并且整个电路分析过程,让他们认识到了理论知识与实践相结合的重要性,将知识运用到实际生活解决问题才能使知识学习更加得心应手。让同学们对电路进行实例仿真,让他们对仿真软件Multisim有了更深的认识。这样寻找身边的模拟电路应用系统,并植入科研项目,也让学生们对模拟电子技术有了更深的认识,还学习到了软硬件结合的学习手段。
2.2 科技论文的撰写
在我们的“模拟电子技术基础”课程中,我们采用科研技能训练的教学方式,通过科研项目引导学生进行自主学习,所以我们的考核方式也和传统的考核方式不太一样。我们的成绩由科技论文报告和科研项目成果两方面组成,来衡量学生对于理论知识的掌握以及在整个项目中的表现情况。
撰写科技论文属于学术研究的范畴,学习撰写科技论文,能够培养学生综合运用所学知识、独立分析问题和解决问题的能力,提升创造性思维能力,使学生得到科学研究的基础训练。通过此过程让学生初步学习如何做研究工作,为今后的继续学习和工作打下基础。在我们的考核中,对于学生们提交的论文报告,应该包含以下内容:①科研项目的现实意义;②科研项目的具体方案;③整体的可行性分析和结果分析;④参考文献。
3 结论
我们根据模拟电路课程特点,在课堂上引入有关的科研训练内容,能够激发学生们的学习兴趣和积极性。每个小组根据任务进行分工,积极查阅文献,小组内积极讨论所遇到的问题,能够使老师取得良好的教学效果。与传统的教学模式进行比较,无论是教学内涵还是教学质量,都提升了一个大的台阶。通过发现身边的模拟电路,并植入到科研项目,使得学生不但能够全面掌握书本的理论知识,而且还能够将这些运用到实际生活中去,大大提高了学生分析问题和解决问题的能力。最后用论文的形式表达,是整个教学过程中重要的实践性教学环节。
 
 
 
参考文献:
[1]贺科学, 吴一帆, 李红英. 项目教学方法在电子信息专业DSP课程教学的应用[J]. 南京:电气电子教学学报,2009, 31: 35-37
[2]沙振江. 本科生早期科研训练课程化研究[J]. 江苏:高校教育管理, 2007, 1(1): 81-84
[3]俞炘, 沙振江. 高校大学生科研训练课程化的研究与实践[J]. 人力资源管理:学术版,2009, 12:49-49
[4]童诗白, 华成英. 模拟电子技术基础[M]. 北京:高等教学出版社,2015年7月
收稿日期:2018-8-24


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