信息与控制学院 张可菊
“模拟电子技术”课程是信息与控制学院电类相关专业的专业基础课,该课程是必修课,同时也是学位课,在整个专业课程中占有重要的地位,是联系基础课和专业课的纽带,系统性和实践性较强,它的发展反映着当今计算机技术发展的最新动态。
该课程是一门应用性很强的专业基础课,2020年至今受疫情的影响,课程组全体老师,面向电气工程及其自动化专业、自动化专业性、电子信息工程专业、通信工程专业,每个学期都有将近500多名学生展开了教学工作。全程线上加线下混合式教学的开展,给授课造成了一些不便的影响,但这既是挑战更是机遇,模电课程组利用互联网优势,以目标为导向很好的完成了教学任务。
1.学生目标
“模拟电子技术”课程通过讲授模拟电路的基本知识、常用电路、分析方法等,使学生具备应用模拟电子技术的基本能力,为学习后续课程和电子技术在专业中的应用打好基础。课程的教学条件需要在具备模拟电子技术实验环境的教室或实验室进行授课,并且建议能够方便边讲解边演示、边讲解边练习的多媒体教室或者实验室,同时能够提供相应电子资源的线上学习平台。在疫情期间线上授课采用了Multisim仿真加教师录制视频的形式进行。
学生的知识目标:学生能够熟练的运用模拟电路的概念、常用半导体器件、放大电路的基本原理、集成运算放大电路的概念、放大电路中的反馈及负反馈对放大电路的影响、波形发生器基本原理等知识。获得本门课程以课堂讲授为媒介,以教材、练习册为载体掌握常用半导体器件、放大电路的基本原理、集成运算放大电路的概念等典型知识。
学生的能力目标:熟练掌握单管共射放大电路、功率放大电路、模拟信号运算电路的设计、直流电源电路的分析。通过理论教学,具有设计简单模拟电子电路,对简单的模拟电子电路进行组装调试、测量,即具有一定的分析问题、解决问题的能力。获得本门课程以Multisim仿真软件为依托对知识目标进行拓展强化的能力。
学生的素质目标:能够具有一定的动手能力、分析设计问题和解决问题的能力,初步培养学生达到会看、会算、会选、会做,分析和设计一定程度的模拟电路,具有一定的工程实践能力,以期末实践考核和期末完成思政作业的形式进行。要求学生们列举生活中的模拟电路,简要说明原理,并附带自己心得体会。
在了解清楚学生目标之后,课程组全体教师认真梳理知识点,按照知识的难易程度、递进关系,完成知识图谱。
图1 模拟电子技术知识图谱
“以学生为中心,以能力培养为导向”充分调动学生学习的积极性、主动性,培养学生分析问题、解决问题的能力。经过多年的教学发现想学好“模拟电子技术”,对于一般院校的大学生并不是那么容易。有很多学生反映在课堂上能听懂老师讲解的部分,回去练习后发现电路图稍微复杂就无从下手,综合实验的设计制作电路更加困难。又由于课程内容多、杂、活,知识点更新快,要求学生对所学知识灵活掌握的同时,还要求对相关知识不断更新,同时抽象的电路非常多,有些单元模块在电路存在相似之处但是细微的不同导致电路实现的功能千差万别。一些学生因为在理论学习中产生的畏惧感使他们觉得实践操作也索然无味,连带着对遇到与“模拟电子技术”相关课程都产生畏难情绪,从而影响了后续相关专业课程的学习,为此“模拟电子技术”课程组的教师结合具体的生活实例展开教学。在教师的引导下,以实际生活中的小电路为驱动,问答思考题以思维为主线,学生先学先讲,教师后讲后帮,把师生的“引”与“探”有机地结合起来。以直流电源为例,学生要产生“模拟电子技术”的应用离生活并不遥远,知识是可以指导实践的想法,就要知道原来一个小小的手机充电器就是一个直流电源,而通过仿真实验,就可以看到交流电如何变成直流电,这一过程的核心是二极管的单向导通性,那么为什么二极管有这样的性质,就回归到了基础教学上面。
课程中需要讲什么,都是课程组教师经过反推得到的,保障学生学习知识点的实用性。
图2 直流电源知识点授课方案
2.教师目标
要想完成一系列的目标,教师除了需要对知识点的掌握,上课节奏的掌控之外,还要有行之有效的保障措施——“三严”。严格,且富有激励的成绩组成;严谨,且统一要求的考评标准;严肃,但不失可爱的团队交流。
模拟电子技术的成绩构成为平时成绩(课程思政报告4%,阶段测验4%,作业2%,实验20%)占总成绩的30%,实践考核占总成绩的30%,期末卷面成绩占总成绩的40%。其中作业5次,实验3次,细化的考评过程,就是对学生最大的负责,也是学生能够获得能力的重要保障。具体考核方式和成绩评定方式见表1。
表1 课程考核方式和成绩评定方式
涉及到不同专业的授课,加之有新老师的加入,为了使考评标准统一,授课组召开了多次线上、线下的会议,诸如各班作业情况分析,期中考试前研讨,实验考试评分标准说明等会议。
图3 课程组教师定期活动研讨
因疫情原因,团队不能进行线下活动,授课团队集思广益,提高教学质量。
图4 随时的课程讨论
3.线上教学资源建设
优质的教学资源在课前、课中、课后都起着无可替代的作用。课程团队结合课程特点及平台特色对课程线上线下混合教学进行设计。本门课程的课程教学目标包括知识目标、能力目标、素质目标落实在“课前”“课中”“课后”的教学过程中。课程运用信息技术采用线上线下混合式教学模式如图5所示。
图5 融合信息技术线上线下混合式实践教学模式
建设自己的教学资源,在教学模式、教学内容、方法手段、课程评价方法上进行大胆改革实践,调动学生主动学习的积极性,并通过题目的精心设计,帮助学生打开知识点之间的壁垒,了解理论与实践的曲径通幽之处。超星平台课程资源汇总如图6所示。
图6 超星平台课程资源体系结构图
线上教学,要讲究设计、讲究方法、讲究成效,要同步教学与异步教学共进。在同步教学中,腾讯会议结合超星平台,签到、投票、抢答、问答等涉及到所有同学的活动,适时的添加到上课直播中能够有效的提高课堂效率。
图7 教师直播与超星平台结合
在异步教学中,“模拟电子技术”课程是跨校修读课程,学生可以收看到课程组教师和其他高校名师讲解,也可以完成老师预先设置好的问题,做到温故而知新。
图8 课程章节资源
除此之外,课程组教师在2022年完成了课程线上资源的整合与录制,利用慕课思想,将知识碎片化,每个知识点10分钟左右,充分利用学生碎片时间。
4.大赛走进课堂,增加学生兴趣、提高学生的电路设计能力
教师围绕课程发展,借助科技社团,开展大赛的培训、研讨和学习等相关活动,鼓励大学生踊跃参加课外实验活动,开拓知识面,培养创新精神及合作意识,检验学生学习效果。将大赛课题相关内容导入课堂,理论与实际相融合。针对课堂上出现的问题社团学生一起探讨,通过实验发现问题解决问题。
图9 社团学生大赛前准备照片
建立以学科竞赛为平台,构建一个培养大学生实践能力和创新意识的教学模式。通过几轮的教学过程持续改进、改革、完善、规范理论教学和实验教学内容,制定出相关规划,形成合理可行的教学体系。完成教学内容的总体方案设计、大纲设计、教案、考核方式并完成配套课件。近3年由于受疫情的影响,好多比赛都转成线上答辩形式,但是也没有影响学生参加比赛的热情,以模电实验室-疯狂模电社团为例,近3年内获得国家一等奖1项,国家二等奖3项,辽宁省一等奖13项,辽宁省二等奖8项,三等奖4项。
5.问卷调查、持续改进
由于疫情的原因,课程在2020-2021第2学期和2021-2022第2学期全部课程均为线上授课的形式,教师通过创建学习通教学平台,为学生保质保量的完成教学任务提供了有力的支持。
图10 对学生不同学习阶段进行问卷调查的部分图片
课程组的教师针对学生的实际情况,通过学期初、学期中、学期末分时段的学生问卷调查,了解学生情况,发现学生的问题,及时给予指导和帮助。这里给出对学生2021-2022第2学期期末进行调查数据,从调查结果来看,针对本门课程的第一个教学目标,有33.23%的学生很好的掌握了熟练运用模拟电路的概念、常用半导体器件、放大电路的基本原理、集成运算放大电路的概念、放大电路中的反馈及负反馈对放大电路的影响、波形发生器基本原理等知识,其中44.94%的学生掌握较好,只有21.52%的同学掌握一般。课程组教师在期末复习的过程中要严抓这21.52%的同学,针对目前他们存在的问题进行个性化的辅导。有30.06%的同学很好的熟练掌握单管共射放大电路、功率放大电路、模拟信号运算电路的设计、直流电源电路的分析。通过理论教学,设计简单模拟电子电路,对简单的模拟电子电路进行组装调试、测量,即具有一定的分析问题、解决问题的能力,其中49.68%的同学掌握较好,只有19.94%的学生掌握一般,符合正态分布,说明学生整体掌握情况较好。有29.75%的同学能够具有一定的动手能力、分析设计问题和解决问题的能力,初步培养学生达到会看、会算、会选、会做,分析和设计一定程度的模拟电路,具有一定的工程实践能力,其中有49.05%的同学掌握较好,只有20.89%的同学掌握一般。本学期课程全部线上形式授课,学生整体掌握情况较好。对于本门课程的学习,有61.39%的学生收获了本课程的相关知识,有25.32%的学生收获了本课程的拓展知识,有8.86%的同学增强了自己的自主学习能力,还有4.43%的同学开拓了新的学习方法和途径。学生总的目标达成情况如下:
图11 2021级电气学生目标达成情况
图12 2021级电信学生目标达成情况
整体来看,学生收获了很多.授课过程中,大部分教师能经常加入课程思政的内容,增加了学生的时代使命感、社会责任感、爱国情怀、责任担当、辩证思维能力、增加科技创新精神等。
“模拟电子技术”课程团队全体教师将继续努力,老课新讲,让学生带着憧憬走进课堂,带着知识走出课堂。不断的完善沈阳工学院超星网络平台建设,增加持续改进资源,充分利用辽宁省跨校修读平台,多渠道让学生能够拓宽知识面和视野。随着电子技术行业的飞速发展,课程组全体教师将立足于基础、放眼未来,不断的推进模拟电子技术课程的教学改革。