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        高等教育《電路分析基礎(chǔ)》課程的仿真案例設(shè)計

        發(fā)布時間:2019-08-11 來源: 感悟愛情 點擊:


          摘 要:在高等教育階段,電路分析基礎(chǔ)課程是電類專業(yè)第一門專業(yè)基礎(chǔ)課程,盡管在知識點上與大學(xué)物理、信號與系統(tǒng)以及電子技術(shù)等課程中的知識點具有明顯的承前啟后的關(guān)系,但學(xué)生初學(xué)時仍然反映該課程知識點較為抽象,知識體系較為復(fù)雜。在針對南京郵電大學(xué)獨(dú)立學(xué)院的教學(xué)中,通過在教材中提供基于Multisim等仿真軟件的實踐案例及其設(shè)計分析思路,引導(dǎo)與鼓勵學(xué)生在課下練習(xí)中進(jìn)行相關(guān)的仿真設(shè)計,已被證明可以有效地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣并激勵主動學(xué)習(xí)與團(tuán)隊討論合作。在仿真案例設(shè)計中,可以針對不同專業(yè)設(shè)置,不同興趣愛好的學(xué)生由其自主選擇不同的仿真軟件,從而達(dá)到事半功倍的效果。
          關(guān)鍵詞:電路分析基礎(chǔ);仿真案例;學(xué)習(xí)興趣;主動學(xué)習(xí)
          “電路分析基礎(chǔ)”與“電工電子技術(shù)基礎(chǔ)”課程是南京郵電大學(xué)通達(dá)學(xué)院針對電氣類信息類專業(yè)開設(shè)的第一門電類專業(yè)基礎(chǔ)課程,其中電路分析部分主要介紹集總參數(shù)電路的分析計算,涵蓋從基本的電阻電路、動態(tài)與穩(wěn)態(tài)電路到變壓器電路、三相電路與二端口網(wǎng)絡(luò)等。電工電子技術(shù)基礎(chǔ)課程則在簡化的電路分析的知識基礎(chǔ)之上,包括了部分電子技術(shù)基礎(chǔ)知識,專門針對非電氣類工科專業(yè)開設(shè)。
          在當(dāng)前的高等教育教學(xué)中,一線教師可以感受到近年來的高校擴(kuò)招與高等教育普眾化帶來的新問題與新挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)課堂教學(xué)的“老師教,學(xué)生記”模式已經(jīng)不再僅僅是存在教學(xué)有效性問題,而是越來越不被新時代的學(xué)生所接受所歡迎。現(xiàn)今的大學(xué)課堂之上,九零后學(xué)生對新鮮事物敏感敏銳,追逐變化,厭惡死板,樂于嘗試新鮮挑戰(zhàn),對知識點的學(xué)習(xí)常常抱有功利性價值判斷,對一個未能呈現(xiàn)與現(xiàn)實應(yīng)用相聯(lián)系的知識往往興趣寡然,對陳舊的“教師全堂灌輸,學(xué)生全堂跟跑”的教學(xué)模式容易抗拒。如今的大學(xué)生正處在互聯(lián)網(wǎng)+、萬物互聯(lián)和云數(shù)據(jù)等前沿應(yīng)用大爆炸的起步階段,獲取知識與解決問題的途徑與手段極大豐富,教師已不能按照過去的陳舊思維來照本宣科,繼續(xù)局限于對教材和ppt等資源的完善來應(yīng)對新問題。
          在這種形勢下,國內(nèi)各高校都先后開展了基于“互聯(lián)網(wǎng)+”的課程理論教學(xué)與實驗環(huán)節(jié)的平臺化建設(shè)。南京郵電大學(xué)在成功開發(fā)并運(yùn)營了電路分析等國家級慕課建設(shè)課程的基礎(chǔ)上,秉承“網(wǎng)絡(luò)線上與線下協(xié)同,課堂內(nèi)部與外部協(xié)同,理論課與實驗課協(xié)同”的三協(xié)同教學(xué)理念,開展了新一輪對傳統(tǒng)課堂教學(xué)與在線教學(xué)的深度融合,緊追當(dāng)前的“互聯(lián)網(wǎng)+”教育體系的最新研究成果,引入了“雨課堂”等多媒體創(chuàng)新技術(shù)改良課堂教學(xué),在線教學(xué)資源建設(shè)方面則堅持師生互動放在首位,資源由師生共享共建等原則。
          在對在線教學(xué)資源建設(shè)過程中,我們發(fā)現(xiàn),盡管基于仿真軟件的電子電路實踐案例設(shè)計只是教學(xué)資源中的一小部分,卻具有畫龍點睛,二兩撥千斤的功效。細(xì)究下來,我們認(rèn)為,是如下因素在發(fā)揮著良好的作用。
          基于仿真軟件的電路案例分析與設(shè)計作業(yè),利于實現(xiàn)理論課與實驗課的協(xié)同。南京郵電大學(xué)通達(dá)學(xué)院注重實驗課與理論課的相互促進(jìn),協(xié)同發(fā)展,開設(shè)了多門電工電子類實驗教學(xué)課程。通過在線教學(xué)資源上發(fā)布基于電路理論教材例題的設(shè)計案例以及精選分析,可以讓學(xué)生在個人電腦端實現(xiàn)理論與實踐的融合統(tǒng)一,時空上更便捷,相比實驗室教學(xué)的設(shè)計案例,更有助于打破理論課與實踐課的認(rèn)識隔閡。同時學(xué)生的仿真作業(yè)隨理論課進(jìn)度上交,有助于課程成績的過程化管理,為進(jìn)一步的大學(xué)生創(chuàng)新工程或參與電子競賽提供成績參考。
          基于仿真軟件的電路案例分析與設(shè)計作業(yè),利于實現(xiàn)基于互聯(lián)網(wǎng)+的在線平臺式教學(xué)與線下師生交互的協(xié)同。案例分析電子資源包括講解視頻,非常適合在線學(xué)習(xí)使用,尤其適合在預(yù)習(xí)環(huán)節(jié)供教師發(fā)布預(yù)習(xí)資源,布置預(yù)習(xí)用習(xí)題。由于仿真軟件往往涉及到需要學(xué)生了解各種電子電路元器件的型號參數(shù)等,客觀上促進(jìn)了學(xué)生對理論知識與硬件實驗之間的融合。在預(yù)習(xí)反饋環(huán)節(jié),師生通過課間課下時間碎片化的答疑交流,促進(jìn)了線上線下的協(xié)同。進(jìn)一步的,教師通過布置平臺作業(yè),引導(dǎo)學(xué)生上傳電子化程序與解答結(jié)果,而基于仿真軟件的作業(yè)非常便于實現(xiàn)作業(yè)的電子化,進(jìn)一步實現(xiàn)對學(xué)生學(xué)習(xí)效果的掌控和展開有針對性的輔導(dǎo)。
          此外,教師還可以通過網(wǎng)絡(luò)平臺發(fā)布一些包含電路設(shè)計技術(shù)的網(wǎng)頁鏈接,實現(xiàn)對學(xué)有余力學(xué)生的拓展輔導(dǎo)。
          基于仿真軟件的電路案例分析與設(shè)計作業(yè),利于實現(xiàn)新型考核考試制度的建立。傳統(tǒng)的期末閉卷考試考核制度,容易造就學(xué)生平時松懈,考前突擊的學(xué)習(xí)習(xí)慣。這種短期集中突擊的學(xué)習(xí)方法,即使可以應(yīng)付考試,也無法培養(yǎng)綜合成體系的電路分析設(shè)計能力,導(dǎo)致在隨后的實驗課程中不能夠?qū)嶒瀮?nèi)容與理論知識相聯(lián)系。同在線學(xué)習(xí)相結(jié)合,基于仿真軟件的案例設(shè)計作業(yè),有助于引導(dǎo)學(xué)生投入到平常學(xué)習(xí)的每一個環(huán)節(jié),做到現(xiàn)學(xué)現(xiàn)用,學(xué)習(xí)知識上不拖欠不掉隊。
          基于仿真軟件的電路案例分析與設(shè)計作業(yè),利于課堂內(nèi)和外的協(xié)同。在課堂外學(xué)習(xí)中,教師通過在拓展活動中組織多種跨學(xué)科跨課程設(shè)計科目,作為課堂內(nèi)教學(xué)的有益補(bǔ)充,如通信與信號處理組訓(xùn)練科目、電力電子和電源組訓(xùn)練科目、儀器儀表與模擬類訓(xùn)練科目、自動控制類訓(xùn)練科目等。目的就是引導(dǎo)學(xué)生將理論課的課堂學(xué)習(xí)與常規(guī)試驗案例,EDA綜合實驗項目,在線平臺的虛擬儀器實驗以及大學(xué)生電子競賽等結(jié)合,逐步建立立體多層次的電路設(shè)計概念體系。
          為了更好的實現(xiàn)上述功能,切實通過基于仿真軟件的案例教學(xué)提高學(xué)生解決復(fù)雜電路系統(tǒng)的工程設(shè)計能力,我們發(fā)現(xiàn)應(yīng)將主要精力集中但不限于以下幾個方面。
          盡量挖掘基于仿真軟件的實踐案例教學(xué)的多元化多層次應(yīng)用。紙面上的基于仿真軟件的實踐案例教學(xué)資源,其實已經(jīng)比較成熟,但通過與慕課、微課程等在線教學(xué)相結(jié)合,依然可以發(fā)揮不小的作用。線上結(jié)合教師全程引導(dǎo)的預(yù)習(xí)學(xué)習(xí)復(fù)習(xí)拓展等環(huán)節(jié),線下結(jié)合學(xué)生的團(tuán)隊化分組討論,可以有效避免資源的閑置與浪費(fèi),真正實現(xiàn)以學(xué)生為中心,變“要我學(xué)知識”為“我要解決問題”。同時不局限于要學(xué)生完成編程作業(yè),還要引導(dǎo)學(xué)生自主查閱資料,撰寫專業(yè)科技報告,團(tuán)隊協(xié)作、分工與討論,幫助學(xué)生克服對新鮮事物的畏難情緒,培養(yǎng)對探索未知事物的自信與熱愛。
          以學(xué)生為本,盡量建立分層次分專業(yè)的尊重個體差異的實踐案例資源。在高等院校中,不同專業(yè)對電路分析與設(shè)計的能力要求是不相同的。同時,學(xué)生的個體差異、知識基礎(chǔ)與儲備、個人意愿以及學(xué)習(xí)預(yù)期都不盡相同,這都需要教師在設(shè)計資源時要根據(jù)專業(yè)設(shè)置以及學(xué)生差異進(jìn)行分層次甚至是分班(線上班級)操作。總之,既要充分尊重學(xué)生差異,做到以學(xué)生為本,又要分層次重過程得全面提升教學(xué)效果。例如,可以讓學(xué)生根據(jù)自身專業(yè)或意愿選擇Matlab或Multisim軟件進(jìn)行學(xué)習(xí)實踐。
          幫助學(xué)生建立對本學(xué)科理論課程與實驗課程設(shè)置的體系認(rèn)知。立足于電力分析基礎(chǔ)與電工電子技術(shù)基礎(chǔ)教材的仿真案例,并不是要取代現(xiàn)有的電工電子實驗課程,事實上也不可能取代。但這種與理論課教材緊密結(jié)合的仿真案例教學(xué),可以幫助學(xué)生搭建大學(xué)里開設(shè)的各個實驗平臺與理論課程的橋梁,幫助學(xué)生走出理論課無用論,成績再好不會動手的認(rèn)知誤區(qū),將理論知識到實驗設(shè)計之間的跨越盡量平滑化。
          綜上所述,盡管基于各種仿真軟件的實驗案例教學(xué)已不是新鮮事物,但在互聯(lián)網(wǎng)+的教育大勢下,靈活應(yīng)用,避免資源閑置,仍可以起到事半功倍的良好效果。
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          基金項目:本文為南京郵電大學(xué)通達(dá)學(xué)院教改項目,“電路分析基礎(chǔ)課程的實踐案例教學(xué)研究”(編號JG30316007)的成果。

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