“模拟与数字电子技术”课程是测控技术与仪器专业的一门学科基础课程,旨在分析半导体放大电路、集成运算放大电路、信号的运算和处理、直流稳压电源、组合逻辑、时序逻辑电路的基本工作原理、基本分析方法和基本实验技能,培养学生掌握对基本电子电路的分析、求解、应用和综合设计的能力,为以后从事测控技术方面的电子技术设计、试验、研究等工作打下稳固的基础。
“模拟与数字电子技术”课程是“测控电路”和“精密测量技术”等的先行课,学习效果将直接影响后续课程的学习。因学时所限,学习内容多、难度大,湖北汽车工业学院电气与信息工程学院长期以来一直探索系列教学方法,创新“模拟与数字电子技术”课程教学,从编制基于成果导向教育理念的教学大纲、将仿真软件引入教学和基于BOPPPS教学方法设计教案三个方面开展,在教学过程中以学生为中心,持续改进,最终达到工程教育认证标准,为人才培养打下坚实基础。
基于成果导向教育理念设计教学大纲,夯实课程基础
学院现有教学大纲按照成果导向教育的理念设计。人才培养方案要求“‘模拟与数字电子技术’课程对测控技术与仪器专业支撑毕业要求1.2”明确指出:“能够将机械、电子、光学、计算机、控制等学科基础知识和数学模型方法用于推演、分析本专业的复杂工程问题。”由于其主要内容涉及专业基础知识、求解基本数学模型问题等,学院制定了课程目标1“能够解释和辨析电子基本概念与基础知识,对测控电子系统的单元电路进行分析,对复杂工程问题进行数学建模,进行求解或计算”与课程目标2“能够运用EDA技术,对测控系统的关键电子电路环节和参数进行识别和分析,对复杂工程问题进行数学建模”,要求教师引入仿真软件进行辅助教学,让学生利用仿真软件进行电路分析和设计,提高学生的学习主动性和实践动手能力;制定课程目标3“能够独立、正确使用数字电子实验仪器、设备和工具,获取实验数据;运用科学的理论对实验数据进行处理和分析,得出合理有效的结论”,鼓励学生将习得的技术用于解决后续测控电路实际问题。实验环节的训练,提高了学生的学习积极性与自信心,教学效果显著提升。此外,学院还制定了素质目标“能够理解工程问题实践对环境、社会可持续发展的影响,具有社会责任感和工匠精神和为振兴民族集成电路产业贡献力量的家国情怀和爱国精神”。
引入仿真软件,丰富课程教学方法和手段
学院使用的仿真软件有丰富的元件库,用户可以根据实际情况调取所需元器件,根据自己的需求修改调取元件的参数,这样有助于学生理解元器件的使用功能及使用方法。该软件的操作界面清晰直观,简单易学,容易被学生接受。测控专业学生电路基础薄弱,学时有限,学院在授课中应用仿真软件绘制电路图,在讲解较难的知识点时用软件辅助教学。电子仿真软件的强大功能帮助解决了教学中存在的大部分问题,使学生更直观地观察输出物理量的变化。在新工科交叉创新的背景下,为了锻炼学生的动手能力,学院要求学生完成课外仿真项目大作业,在工程教育创新活动中利用仿真软件设计电路,主要是提高学生对复杂测控系统工程中电子电路问题的分析与解决能力、文献查阅能力、创新能力等。
基于BOPPPS教学方法设计教案,强化教学过程设计
本课程按照BOPPPS教学方法设计教案。以555定时器为例,基于BOPPPS教学方法的教案设计流程如下:“B”为内容导入,通过汽车电路中的闪光和报警灯闪烁电路,引出555定时器元件;“O”为内容学习目标,引出555定时器电路的组成和工作原理,分析定时器应用案例;第一个“P”为内容前测,在课前预习环节就要求学生用软件仿真设计555闪光电路,通过调整参数,观察发光二极管的闪烁时间,很直观地看到不同的结果,教师再通过提问测试学生对555定时器的了解程度;第二个“P”为内容参与式学习,通过PPT演示和教师讲解相结合的方式分析555定时器的组成和工作原理,指导学生理解外部电路关系,搭建仿真电路演示,观看输出波形,分析原因;第三个“P”为内容后测,分析555定时器应用于汽车工程汽车转向灯闪光器电路的案例,加深理解;最后的“S”是总结,对本次课程的内容进行总结,提出拓展思考问题,查找分析555定时器在汽车系统上的其他应用,帮助学生反思所学知识并在课后巩固知识,锻炼学生对实际应用电路的分析能力和解决复杂工程问题的能力。BOPPPS教学方法使教学更贴近学生,增强了教学的互动性,使教学更有活力。
课程创新教学实践是一项持续改进的工程,学院教师根据学生反馈及时了解学生掌握和运用知识的情况,进而调整教学方案。学院的这些改革提高了学生的学习能力和内驱力,丰富了教学成果。(梅烨)
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