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【關(guān)鍵詞】數(shù)字鐘;單面板;自動(dòng)布線結(jié)合手動(dòng)布線
1.引言
隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展和印制電路板加工工藝的不斷提高,對(duì)印制電路板設(shè)計(jì)要求也越來(lái)越高[1]??焖佟?zhǔn)確地完成電路版的設(shè)計(jì)對(duì)電子線路工作者而言是一個(gè)挑戰(zhàn),于是各種電子線路輔助設(shè)計(jì)工具(EDA)應(yīng)運(yùn)而生,最常用的三款輔助電子線路板設(shè)計(jì)的軟件是Protel軟件、Cadence軟件和PADS軟件。Protel主要經(jīng)歷了Protel 99 se,protel DXP,Altium designer幾個(gè)版本的升級(jí)演化,由于其軟件入門(mén)快,集成度高,當(dāng)之無(wú)愧地成為學(xué)習(xí)PCB設(shè)計(jì)的首選軟件。當(dāng)前中職、高職或大學(xué)普遍用于教學(xué)的是比較成熟的Protel DXP 2004 SP2版本的EDA軟件。本項(xiàng)目就是采用Protel DXP 2004 SP2進(jìn)行電路設(shè)計(jì)的。
《電子線路板設(shè)計(jì)與制作》是我院電子信息工程技術(shù)等專業(yè)核心課程。該課程采用項(xiàng)目化教學(xué)方式,通過(guò)音頻功率放大器、基于單片機(jī)的交通燈、數(shù)字鐘、數(shù)據(jù)采集器、單片機(jī)綜合開(kāi)發(fā)板5個(gè)復(fù)雜度由低到高的項(xiàng)目電路設(shè)計(jì)和制作,使學(xué)生熟練掌握Protel DXP 2004SP2的原理圖、原理圖庫(kù)、封裝庫(kù)以及PCB編輯器使用方法,并能在實(shí)驗(yàn)室用“熱轉(zhuǎn)印”法制作單面板、“雕刻機(jī)”制作雙面板?!皵?shù)字鐘”電路是整個(gè)課程的第三個(gè)教學(xué)項(xiàng)目,其復(fù)雜程度適中,綜合性、實(shí)用性、趣味性較強(qiáng),且該項(xiàng)目是學(xué)生同學(xué)期學(xué)習(xí)的課程《電子技術(shù)(數(shù)字電路)》中需要分析和調(diào)試過(guò)的典型項(xiàng)目,學(xué)生需要通過(guò)本課程完成電路板制作,再用于《電子技術(shù)(數(shù)字電路)》課程學(xué)習(xí)。
2.“數(shù)字鐘”項(xiàng)目介紹
數(shù)字鐘電路原理圖如圖1所示。該電路是一個(gè)以數(shù)字形式顯示時(shí)、分、秒的電子鐘,有校時(shí)和正點(diǎn)報(bào)時(shí)功能。電路由秒脈沖產(chǎn)生模塊,時(shí)、分、秒計(jì)數(shù)及顯示模塊,校時(shí)模塊和正點(diǎn)報(bào)時(shí)電路模塊構(gòu)成。電路中,撥動(dòng)開(kāi)關(guān)S1、S2、S3分別用于選擇調(diào)整時(shí)、分、秒顯示,撥動(dòng)開(kāi)關(guān)S4用于控制脈沖加1,蜂鳴器則會(huì)在正點(diǎn)發(fā)出4低音1高音的間斷聲響,進(jìn)行整點(diǎn)報(bào)時(shí)。
數(shù)字鐘電路由于用到的數(shù)字芯片較多,連線相對(duì)模擬電路要復(fù)雜,所以在教學(xué)或者實(shí)驗(yàn)中,其PCB設(shè)計(jì)多采用“自動(dòng)布線”布“雙面板”。這種設(shè)計(jì)方案用于數(shù)字鐘實(shí)驗(yàn)無(wú)可厚非,但用于PCB設(shè)計(jì)教學(xué)還是有一定的局限性:第一,在實(shí)際的企業(yè)應(yīng)用中,為了滿足電子工藝、抗電磁干擾等方面的需求,常常要求PCB設(shè)計(jì)者采用全部或部分“手動(dòng)布線”,而傳統(tǒng)的教學(xué)設(shè)計(jì)中,往往將手動(dòng)和自動(dòng)布線單獨(dú)在不同的電路中介紹,且所選電路都比較理想,學(xué)生很容易布通,學(xué)生往往為求簡(jiǎn)單直接采用 “自動(dòng)布線”,也體會(huì)不到“手動(dòng)布線”的必要性;第二,傳統(tǒng)的教學(xué)設(shè)計(jì)中,往往只要求學(xué)生完成PCB設(shè)計(jì),學(xué)生在學(xué)習(xí)中體會(huì)不到PCB設(shè)計(jì)對(duì)電路板制作和功能實(shí)現(xiàn)的影響。
本項(xiàng)目則要求學(xué)生不僅完成數(shù)字鐘電路PCB設(shè)計(jì),而且要在實(shí)驗(yàn)室制作出電路板并完成電路焊接,檢驗(yàn)電路功能,學(xué)生在電路設(shè)計(jì)中就不得不考慮實(shí)際制板的條件,并能針對(duì)制版和焊接要求,對(duì)PCB進(jìn)行必要的優(yōu)化調(diào)整。出于實(shí)驗(yàn)條件限制(實(shí)驗(yàn)室僅能采用“熱轉(zhuǎn)印”法制作單面板),學(xué)生需要設(shè)計(jì)數(shù)字鐘單面板,在設(shè)計(jì)“單面板”的過(guò)程中,發(fā)現(xiàn)自動(dòng)布線無(wú)法布通電路,手動(dòng)布線耗時(shí)費(fèi)力,可不可以將兩種布線方法結(jié)合起來(lái)進(jìn)行呢?筆者通過(guò)反復(fù)嘗試,給出了一種比較利于教學(xué)的手動(dòng)和自動(dòng)相結(jié)合的數(shù)字鐘單面板設(shè)計(jì)方案。
3.“數(shù)字鐘”單面板設(shè)計(jì)方法
3.1 原理圖設(shè)計(jì)
(1)按照?qǐng)D1繪制數(shù)字鐘電路原理圖,根據(jù)表1所示的元件報(bào)表設(shè)置元器件屬性。
(2)編譯工程并檢查電氣連接,根據(jù)這些錯(cuò)誤信息就可以方便地對(duì)原理圖進(jìn)行修改。直到?jīng)]有錯(cuò)誤產(chǎn)生[2](見(jiàn)表1)。
3.2 嘗試PCB自動(dòng)布線
(1)本項(xiàng)目設(shè)定兩層板尺寸寬×高為170mm×130mm,物理邊界與電氣邊界重合。
(2)加載網(wǎng)絡(luò)表。
(3)通過(guò)選擇、移動(dòng)、翻轉(zhuǎn)元件等操作來(lái)實(shí)現(xiàn)手工布局。布局后的 PCB如圖2所示。對(duì)數(shù)字鐘電路布局時(shí)要綜合考慮各方面的因素,以便于后面的布線:①依據(jù)信號(hào)流向“從上到下、從左到右”的原則。②符合電路原理性特點(diǎn),如數(shù)碼管時(shí)、分、秒的顯示。③調(diào)整元件位置,使元件之間的連線盡量簡(jiǎn)潔。
(4)PCB優(yōu)化調(diào)整:為了方便接下來(lái)的制版,我們常常要將通過(guò)加載網(wǎng)絡(luò)表裝入的元件封裝進(jìn)行調(diào)整。這里,我們采用全局修改的方法將部分焊盤(pán)做加大處理,使得焊盤(pán)直徑不小于1.5mm,并將貼片元件U15(7404)放置于底層(BottomLayer)。
圖2 元件布局后效果
圖3 單面板自動(dòng)布線效果
(5)自動(dòng)布線:設(shè)置布線寬度為0.5mm,布線層次勾選底層“BottomLayer”。選擇“自動(dòng)布線”“全部對(duì)象”菜單命令,執(zhí)行自動(dòng)布線[2]??傻玫饺鐖D3所示結(jié)果。顯然,由于電路比較復(fù)雜,采用單面板自動(dòng)布線布線很難布通。所以我們采用自動(dòng)和手動(dòng)結(jié)合的方法布線。
3.3 自動(dòng)、手動(dòng)結(jié)合布線
(1)備份原理圖:先將完整的電路原理圖文件復(fù)制一份在項(xiàng)目文件夾中。
(2)刪除部分導(dǎo)線:刪除原理圖中比較復(fù)雜的一些電路連接。如何選擇需要?jiǎng)h除的導(dǎo)線呢?我們可以通過(guò)分析電路原理圖的走線和PCB布局后元件之間的“飛線”,觀察自動(dòng)布線時(shí)計(jì)算路由的情況來(lái)選擇。
具體可以根據(jù)以下幾方面因素選擇要?jiǎng)h除的導(dǎo)線:
(1)原理圖中與很多元件都有連接,且范圍跨度大的元件導(dǎo)線。
(2)PCB布局后,與多個(gè)元件間有飛線,且交叉線多的元件導(dǎo)線。
(3)運(yùn)行自動(dòng)布線后,計(jì)算路由耗時(shí)長(zhǎng)且無(wú)法布通的元件導(dǎo)線。
根據(jù)以上幾個(gè)要素,選擇刪除U9、U10、U16、U17、S3部分引腳的導(dǎo)線。如圖4所示,圖中粗線標(biāo)注的為準(zhǔn)備刪除的導(dǎo)線。
圖5 簡(jiǎn)化電路后的自動(dòng)布線結(jié)果
圖6 重新加載完整原理圖后的網(wǎng)絡(luò)連接
(4)加載網(wǎng)絡(luò)表:刪除導(dǎo)線后,再在PCB中加載一次網(wǎng)絡(luò)表,系統(tǒng)會(huì)根據(jù)原理圖的變化,移除所刪除的電路連接,電路就會(huì)變得相對(duì)簡(jiǎn)單一些。
(5)自動(dòng)布線:執(zhí)行一次自動(dòng)布線,可以完成所有連接的布線,如圖5所示。
(6)追加完整版電路原理圖,并加載網(wǎng)絡(luò)表:刪除當(dāng)前項(xiàng)目的原理圖,再將原來(lái)備份的完整的電路原理圖追加到當(dāng)前項(xiàng)目。然后在PCB中加載一次網(wǎng)絡(luò)表,系統(tǒng)會(huì)把之前被刪掉的連接關(guān)系添加進(jìn)來(lái),可得到如圖6所示的結(jié)果。
圖7 手動(dòng)放置跳線后的結(jié)果
(7)手動(dòng)布線:根據(jù)圖6中的飛線連接,手動(dòng)放置跳線。得到如圖7所示電路圖。關(guān)于手動(dòng)放置跳線的要求有以下說(shuō)明:①手動(dòng)放置跳線的過(guò)程實(shí)際是將“底層單面自動(dòng)布線”未完成的部分連接通過(guò)放置焊盤(pán)和頂層導(dǎo)線來(lái)完成。這些手動(dòng)放置的焊盤(pán)會(huì)在單面制版時(shí)完成,而頂層的導(dǎo)線需要人工焊接跳線。②放置跳線的過(guò)程不可避免的要調(diào)整其他已布線路,使得頂層所放導(dǎo)線盡量直且短,以便于后續(xù)焊接。③圖7所示的放置結(jié)果只是一種參考方案。設(shè)計(jì)者可根據(jù)自己電路的情況自行放置跳線,并不斷優(yōu)化調(diào)整。
4.總結(jié)
本設(shè)計(jì)為保證《電子線路設(shè)計(jì)與制作》項(xiàng)目化教學(xué)有效的開(kāi)展,提出了一種自動(dòng)、手動(dòng)布線相結(jié)合的數(shù)字鐘單面板設(shè)計(jì)方法,恰當(dāng)?shù)卣狭私虒W(xué)知識(shí)點(diǎn),并拔高了布局布線難度,增加了技巧性應(yīng)用,從而突出了電路布局和布線在整個(gè)PCB設(shè)計(jì)中的重要性,通過(guò)實(shí)際的教學(xué)實(shí)施,學(xué)生能夠掌握自動(dòng)、手動(dòng)布線的方法,更重要的是,體會(huì)到PCB設(shè)計(jì)與電路板制作和調(diào)試間的密切聯(lián)系,這將對(duì)他們后續(xù)項(xiàng)目的學(xué)習(xí)乃至今后的崗位工作產(chǎn)生積極的影響。
參考文獻(xiàn)
[1]司慧玲.基于Protel的數(shù)字鐘雙面電路板設(shè)計(jì)[J].北京:電子設(shè)計(jì)工程,2012,20(23):41-43.
[2]孟祥忠,王靜,吳榮海,鄭文斌.電子線路制圖與制版[M].北京:電子工業(yè)出版社,2009.
作者:韋慶進(jìn) 彭建盛 單位:河池學(xué)院物理與電子工程系
實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)呆板很多高校的模擬電路實(shí)驗(yàn)箱或者實(shí)驗(yàn)平臺(tái)都是由專門(mén)的實(shí)驗(yàn)儀器制造廠商供應(yīng),一般在提供實(shí)驗(yàn)箱的同時(shí),也配有相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū),由于實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備供應(yīng)商沒(méi)有經(jīng)常參與模擬電子線路實(shí)驗(yàn),在課程理論與實(shí)驗(yàn)實(shí)踐就會(huì)存在很大的差異。學(xué)生在進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的時(shí)候,很多實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師僅能夠根據(jù)供應(yīng)商提供的實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)來(lái)教導(dǎo)學(xué)生。在這樣的實(shí)訓(xùn),學(xué)生的思維經(jīng)常會(huì)被一些模塊化的電路所定視化,沒(méi)辦法拓展學(xué)生學(xué)習(xí)求知的思維。這樣的實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)也只能夠隨實(shí)驗(yàn)設(shè)備配套使用,通用性不強(qiáng)。隨著電子技術(shù)的發(fā)展,模擬電子線路實(shí)驗(yàn)也要進(jìn)行相應(yīng)地更新,即使指導(dǎo)老師(技師)有增加或者改進(jìn)實(shí)驗(yàn)的想法,也會(huì)因?qū)嶒?yàn)設(shè)備的模塊化而無(wú)法做更大的更改。實(shí)驗(yàn)完成的質(zhì)量學(xué)生每次進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行實(shí)踐實(shí)驗(yàn),受模塊化的電路影響,只能夠進(jìn)行機(jī)械化簡(jiǎn)單的連線,然后就開(kāi)始通過(guò)一些測(cè)試儀器來(lái)對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的各個(gè)信號(hào)進(jìn)行測(cè)量。教師在整個(gè)實(shí)驗(yàn)的指導(dǎo)過(guò)程中,主要通過(guò)觀察學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作和考察學(xué)生得到的測(cè)試結(jié)果來(lái)判定學(xué)生對(duì)整個(gè)實(shí)驗(yàn)的掌控情況,然后來(lái)評(píng)出學(xué)生的實(shí)踐實(shí)驗(yàn)成績(jī)。在學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程中,對(duì)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作和知識(shí)的掌握能力沒(méi)有辦法完全掌控,學(xué)生在整個(gè)模擬電子線路實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的完成質(zhì)量也無(wú)法得到保障,學(xué)生的實(shí)驗(yàn)實(shí)踐效果也無(wú)法提高到“工程師”級(jí)的水平。
自主引導(dǎo)性模擬電子線路實(shí)驗(yàn),在于強(qiáng)調(diào)“自主引導(dǎo)”,要求實(shí)驗(yàn)者盡可能不受設(shè)備和實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)等事物的約束,拓展思維空間,更具所需的理論知識(shí),自行設(shè)計(jì)和制作創(chuàng)新性的實(shí)驗(yàn)。為了更好地給學(xué)生打好專業(yè)基礎(chǔ),根據(jù)多年的實(shí)踐,總結(jié)實(shí)驗(yàn)經(jīng)驗(yàn),提出了一些積極有效的改革措施,以達(dá)到能自主引導(dǎo)學(xué)生完成模擬電子線路實(shí)驗(yàn)的目的。實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)方面努力提高教師指導(dǎo)水平,不斷更新指導(dǎo)觀念,更加注重“以學(xué)生為本”的觀念。要求理論課授課教師同時(shí)指導(dǎo)該課程的實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)老師也上理論課,從教師層面上加強(qiáng)理論聯(lián)系實(shí)際從而更加推動(dòng)學(xué)生動(dòng)手操作與理論的結(jié)合。為了進(jìn)一步提高教師的實(shí)驗(yàn)實(shí)踐水平,除了對(duì)教師在科研項(xiàng)目上有所要求之外,還采取送老師到企業(yè)研發(fā)一線學(xué)習(xí),讓老師直接參與產(chǎn)品的研發(fā)與生產(chǎn),同時(shí)接受行業(yè)最熱門(mén)和最前沿的知識(shí),增加實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)的理論深度和趣味性。實(shí)驗(yàn)平臺(tái)方面研制出“自主引導(dǎo)性模擬電子線路實(shí)驗(yàn)箱”,彌補(bǔ)傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)設(shè)備不利于開(kāi)發(fā)學(xué)生創(chuàng)新思維的不足。自主引導(dǎo)性模擬電子線路實(shí)驗(yàn)箱提供實(shí)驗(yàn)所需要的“+5V”、“+12V”和“-12V~+12V可調(diào)”直流電源;提供“20Hz~20MHz”的正弦波、方波、和三角波幅度從“0~12V可調(diào)”的信號(hào)源;去掉目前常用的模塊化設(shè)計(jì),用面包板代替,從而使結(jié)構(gòu)更加緊湊實(shí)驗(yàn)內(nèi)容更加靈活。用該實(shí)驗(yàn)箱做實(shí)驗(yàn),要求實(shí)驗(yàn)者將分立元件在面包板上搭建實(shí)驗(yàn)電路,強(qiáng)迫實(shí)驗(yàn)者親密接觸電子元件,從而加深對(duì)電路的認(rèn)識(shí)和理解。同時(shí)實(shí)驗(yàn)電路也不再受實(shí)驗(yàn)設(shè)備和指導(dǎo)書(shū)的約束,只要配上相應(yīng)的電子元件,可以做很多以想做而前無(wú)法做的實(shí)驗(yàn)。極大地增加了實(shí)驗(yàn)設(shè)備開(kāi)放性實(shí)驗(yàn)和電路開(kāi)發(fā)的使用,極大地滿足了自主引導(dǎo)實(shí)驗(yàn)。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)提供強(qiáng)有利的實(shí)訓(xùn)平臺(tái)同時(shí),對(duì)電類專業(yè)的學(xué)生從大學(xué)開(kāi)始就對(duì)每一位學(xué)生分發(fā)一套基礎(chǔ)電路制作工具和素材。實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)方面我們編寫(xiě)的實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū),除了“常用儀器使用”和“電子元器件認(rèn)識(shí)和搭建實(shí)驗(yàn)電路”等基礎(chǔ)必做實(shí)驗(yàn)外,還提供一些常規(guī)的電路和實(shí)驗(yàn),以滿足非電子專業(yè)教學(xué)大綱要求完成的常規(guī)實(shí)驗(yàn);對(duì)于電子專業(yè)學(xué)生,除了完成常規(guī)實(shí)驗(yàn)外,我們提供參考實(shí)驗(yàn)思路和實(shí)驗(yàn)要求,需學(xué)生利用課外時(shí)間查找資料,設(shè)計(jì)電路,最終在實(shí)驗(yàn)箱上完成“綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)”;對(duì)完成實(shí)驗(yàn)大綱后,還有興趣、有能力的專業(yè)尖子生,我們引導(dǎo)他們從“報(bào)警門(mén)鈴”、“趣味彩燈”等簡(jiǎn)單趣味電子線路入手,由淺入深,甚至可以自議實(shí)驗(yàn)電路和實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,完成一些小制作。進(jìn)一步加深對(duì)模擬電路各知識(shí)點(diǎn)的理解,熟悉電子線路設(shè)計(jì)與制作過(guò)程,增加電子線路硬件調(diào)試的經(jīng)驗(yàn)和水平,為電子競(jìng)賽和畢業(yè)就業(yè)做好準(zhǔn)備。本實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)能因材施教,較好地滿足自主引導(dǎo)實(shí)驗(yàn),擴(kuò)展學(xué)生思維的需要。實(shí)驗(yàn)考核方面實(shí)驗(yàn)評(píng)分包括三個(gè)方面內(nèi)容:一方面是平時(shí)成績(jī),主要是根據(jù)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)情況和平時(shí)實(shí)驗(yàn)情況給予評(píng)分;另一方面是實(shí)驗(yàn)報(bào)告成績(jī),主要是對(duì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)報(bào)告的規(guī)范性,如實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)處理及結(jié)果分等進(jìn)行評(píng)價(jià);第三方面是實(shí)驗(yàn)考核成績(jī),根據(jù)實(shí)驗(yàn)大綱的要求,制定相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)考核方案,具體方案如下:對(duì)于非電子專業(yè)學(xué)生,側(cè)重考核學(xué)生對(duì)常用實(shí)驗(yàn)儀器的使用和驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)方法的掌握程度。考核方法是:根據(jù)所開(kāi)設(shè)實(shí)驗(yàn),抽取其中的10~15個(gè)小內(nèi)容作為10~15個(gè)不同的小題目,并排好序號(hào)??己藭r(shí),要求學(xué)生單人獨(dú)自抽簽,在規(guī)定時(shí)間(20分鐘)內(nèi)完成,老師根據(jù)操作熟練程度和實(shí)驗(yàn)結(jié)果,現(xiàn)場(chǎng)打分給出考核分?jǐn)?shù)。對(duì)于電子專業(yè)學(xué)生,側(cè)重考核學(xué)生電子線路設(shè)計(jì)與制作和硬件調(diào)試水平。具體考核方法是:結(jié)合“綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)”,給出實(shí)驗(yàn)要求,讓學(xué)生利用課外時(shí)間完成查找資料、設(shè)計(jì)電路、制作和硬件調(diào)試,最終完成作品的制作??己藭r(shí),學(xué)生根據(jù)要求,在老師面前獨(dú)立完成測(cè)試工作,并簡(jiǎn)要說(shuō)明電路的結(jié)構(gòu),設(shè)計(jì)制作和調(diào)試過(guò)程以及心得體會(huì)等。而老師則根據(jù)學(xué)生對(duì)驗(yàn)儀器的使用的熟練程度和作品完成情況給予考核分?jǐn)?shù)。
自主引導(dǎo)性模擬電子線路實(shí)驗(yàn),充分發(fā)揮了實(shí)驗(yàn)者的自主性,而盡可能地減少實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)和指導(dǎo)教師的“引導(dǎo)”,充分體現(xiàn)了“以學(xué)生為本”的實(shí)訓(xùn)理念,極大地刺激了學(xué)生的積極性和主動(dòng)性;自主引導(dǎo)性模擬電子線路實(shí)驗(yàn)箱的靈活性,極易開(kāi)展“設(shè)計(jì)性”、“綜合性”和“開(kāi)放性”實(shí)驗(yàn);通過(guò)面包板來(lái)搭建電路實(shí)驗(yàn),更加接近產(chǎn)品研發(fā)等工程實(shí)踐;順應(yīng)“因材施教”的理念,更好地實(shí)施素質(zhì)教育,培養(yǎng)出來(lái)的學(xué)生得到社會(huì)的認(rèn)可,增強(qiáng)了學(xué)生就業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力。
【關(guān)鍵詞】電子線路;學(xué)習(xí)興趣;教學(xué)方法
在當(dāng)今的職業(yè)教育教學(xué)中,十也明確提出:“加快發(fā)展現(xiàn)代職業(yè)教育”,十代表、北京城市學(xué)院院長(zhǎng)劉林表示,現(xiàn)代職業(yè)教育不光要注重對(duì)學(xué)生技能的培養(yǎng),還要注重對(duì)學(xué)生現(xiàn)代職業(yè)道德、職業(yè)素質(zhì)的培養(yǎng),真正把人才培養(yǎng)和社會(huì)需要結(jié)合起來(lái)。在職業(yè)學(xué)校來(lái)讀書(shū)的學(xué)生大部分都是因?yàn)闆](méi)有考起普高的學(xué)生,他們的基礎(chǔ)不好,行為習(xí)慣也不是很好,所以他們所學(xué)的電子線路的內(nèi)容不能太難,但技能要過(guò)關(guān),要學(xué)生真真正正地學(xué)到東西,又要培養(yǎng)學(xué)生的道德情操,在這樣的情況下,我們采取一些方式方法,下面就如何教學(xué)電子線路提出一些觀點(diǎn)。
1 要把學(xué)生的知識(shí)水平和教材緊密結(jié)合起來(lái)
現(xiàn)在我們中職學(xué)校的教學(xué)教材內(nèi)容,實(shí)際是是大學(xué)所學(xué)的內(nèi)容,是要有大學(xué)水平的學(xué)生才能完全理解和掌握,對(duì)于中職學(xué)生來(lái)說(shuō),很多知識(shí)內(nèi)容根本無(wú)法理解,而且我們對(duì)中職學(xué)生的要求也沒(méi)有那么高,中職學(xué)生出來(lái)面臨的就是有針對(duì)性地學(xué)習(xí)一些既簡(jiǎn)單,又適用的知識(shí)和技能,用不著長(zhǎng)篇大論滿堂講太過(guò)于深?yuàn)W的知識(shí),所以在計(jì)電子線路教材的時(shí)候 ,要有選擇性的講,不是每一章每一節(jié)都要完全理解和明白,多講一些基礎(chǔ)性的知識(shí),如二極管、三極管的簡(jiǎn)單使用和簡(jiǎn)單測(cè)量,能夠看簡(jiǎn)單的放大原理圖,簡(jiǎn)單整流電路原理等,而對(duì)于那些振蕩器的原理和設(shè)計(jì)可以不講。
2 課前作好準(zhǔn)備,激發(fā)學(xué)習(xí)興趣
大家都知道,電子線路的理論學(xué)習(xí)枯燥無(wú)味,而中職學(xué)生大多基礎(chǔ)較差,厭學(xué),很少在課堂上能耐心聽(tīng)老師講理論性的課,但是只要教師能靈活運(yùn)用多種教學(xué)方法,充分利用他們好動(dòng)的習(xí)慣,調(diào)動(dòng)學(xué)生的好奇心和注意力,并常用生活中的某些簡(jiǎn)單產(chǎn)品提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,只要學(xué)生愿意學(xué)習(xí),有學(xué)習(xí)的興趣,那么就能很好地學(xué)習(xí)電子線路知識(shí)。比如,在講放大器的時(shí)候,拿一個(gè)擴(kuò)音器來(lái),先讓學(xué)生感受一下放大效果,然后再講其原理,那么教學(xué)效果就會(huì)不一樣,如何利用他們的好奇心和動(dòng)手能力強(qiáng)的特點(diǎn)來(lái)提高學(xué)生學(xué)習(xí)《電子線路》的興趣,就取決于教學(xué)中教師如何發(fā)揮主導(dǎo)作用。
(1)利用多媒體和實(shí)驗(yàn)操作演示來(lái)進(jìn)行教學(xué),這樣能形象直觀地程現(xiàn)我們所講的知識(shí)。
(2)利用課件制作軟件Powerpoint,F(xiàn)1ash,等設(shè)計(jì)課例,可將圖、文、音、像集于一體,創(chuàng)造教學(xué)情景,激發(fā)學(xué)習(xí)興趣,路圖、工作波形及課堂練習(xí)等幻燈片演示教學(xué),提高課堂教學(xué)效率;通過(guò)自己利用FLASH軟件制作或轉(zhuǎn)載動(dòng)畫(huà)演示電路的工作原理,解決重點(diǎn),突破難點(diǎn)。在講三極管三個(gè)極電流時(shí),用一個(gè)FLASH來(lái)表示電流的流動(dòng),這樣學(xué)生學(xué)起來(lái)便容易。
(3)實(shí)物實(shí)驗(yàn)演示教學(xué)。 在電子線路教學(xué)中,實(shí)物實(shí)驗(yàn)操作及演示仍不可缺少,了解并學(xué)會(huì)元件、儀表等的使用,會(huì)連接基本電路,比如萬(wàn)用表的使用,整流最路的連接和波形的直接觀察,可為技能電路制作及等級(jí)考試打下良好基礎(chǔ)。
3 注意教學(xué)方式方法,突破教學(xué)中的重難點(diǎn)
我們知道,學(xué)生對(duì)某一問(wèn)題不懂往往是因?qū)εc其相關(guān)的概念理解不透,或因相關(guān)的理論掌握不夠。這就要求我們各個(gè)擊破障礙,比如:“反饋”這一節(jié),反饋類型多、難判斷。但是如果教師先復(fù)習(xí)一下并聯(lián)電路,串聯(lián)電路的特點(diǎn),然后去掉一部電路,那么反饋的類型就更容易掌握,如果再加上適當(dāng)?shù)木毩?xí),就更完美了。《電子線路》課內(nèi)容表面看起來(lái)很多,難點(diǎn)也較多,但教師在講課中則要注意突出重點(diǎn),要從教學(xué)的實(shí)際出發(fā),靈活處理教學(xué)內(nèi)容。如在關(guān)鍵性的地方,教師要采取多種方式,使學(xué)生弄懂弄通;學(xué)生易懂的內(nèi)容則適當(dāng)簡(jiǎn)略一些,有時(shí)甚至可以不講,采用學(xué)生自學(xué),教師提示指導(dǎo)的方法。例如:講述卡諾圖這一節(jié),學(xué)生可以自己先看一下具體的卡諾圖制作方法,怎么樣圈項(xiàng),教師只需要總結(jié)一下步驟和講解一下不合理圈項(xiàng)就可以了,達(dá)到少講、精講的目的。同時(shí)可以安排學(xué)生作課程設(shè)計(jì),比如計(jì)時(shí)器、搶答器、分頻器等等,加強(qiáng)實(shí)習(xí)和實(shí)驗(yàn)的動(dòng)手能力,在練習(xí)的過(guò)程中提高學(xué)生理解和應(yīng)用知識(shí)的能力。
4 加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué),提高學(xué)生動(dòng)手能力
實(shí)踐教學(xué)對(duì)學(xué)生來(lái)說(shuō)具有很大的吸引力,據(jù)統(tǒng)計(jì),有90%以上的學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)感興趣。而對(duì)理論沒(méi)有幾分熱情,所以理論的學(xué)習(xí)是要建立在實(shí)踐的基礎(chǔ)之上,有了實(shí)踐的經(jīng)驗(yàn),再適當(dāng)?shù)呐湟岳碚摰膶W(xué)習(xí),這樣學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣就會(huì)更,教學(xué)的效果也會(huì)更好,電子線路上有很多的實(shí)驗(yàn)操作,比如半波、全波、橋式整流電路,這些就可以先做實(shí)驗(yàn),再作理論的講解,這樣的效果可能是事半功倍。提高學(xué)生的動(dòng)手能力也是我們電子線路這門(mén)學(xué)科應(yīng)該有的技能?!峨娮泳€路》是一門(mén)實(shí)踐性很強(qiáng)的課程。作為教師,為了加深學(xué)生的理解,要經(jīng)常安排學(xué)生到實(shí)驗(yàn)室上課。從簡(jiǎn)單到復(fù)雜,從單元電路到綜合性電路的實(shí)驗(yàn)盡量開(kāi)足開(kāi)好。例如講解三極管的簡(jiǎn)易測(cè)試,幾節(jié)課的分析講解都不如學(xué)生親自操作一遍理解得更為透徹,掌握得更加牢固。
【關(guān)鍵詞】工程教育;專業(yè)認(rèn)證;高頻電子線路;無(wú)線通信
1電子類專業(yè)工程專業(yè)認(rèn)證的現(xiàn)狀
電子類專業(yè)的工程教育與企業(yè)的實(shí)際需求相脫節(jié),專業(yè)教育與實(shí)踐教育相對(duì)缺乏,是我國(guó)電子專業(yè)教育中存在的一個(gè)比較突出的問(wèn)題,主要表現(xiàn)在:電子類專業(yè)的教師,很多缺乏足夠的工程實(shí)踐;現(xiàn)在使用的很多教材已經(jīng)沿用了很多年,內(nèi)容有些陳舊,與目前電子行業(yè)的飛速發(fā)展不相符;沒(méi)有把培養(yǎng)學(xué)生的目標(biāo)定位為培養(yǎng)合格的電子工程師[1]。把電子與信息工程專業(yè)的高校畢業(yè)生培養(yǎng)成為合格的電子工程師,可以提高我國(guó)電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)的能力,提升我國(guó)電子產(chǎn)業(yè)的含金量,繁榮相關(guān)產(chǎn)業(yè),這也是高等教育應(yīng)盡的義務(wù)。作為電子工程師培養(yǎng)的必不可少的手段,實(shí)踐教學(xué)具有重要的意義。專業(yè)認(rèn)證可以使得我們的工程師制度和高等工程教育制度與國(guó)際社會(huì)更好地接軌。從2006年起,我國(guó)已經(jīng)開(kāi)始逐步引入了相應(yīng)的專業(yè)方法并進(jìn)行了相關(guān)的試點(diǎn)工作。在2014年底,我國(guó)的高校中已有400多個(gè)專業(yè)通過(guò)了相應(yīng)的認(rèn)證[2]。我國(guó)還在2013年6月加入了《華盛頓協(xié)議》[3],從而使得我國(guó)的專業(yè)認(rèn)證更加的國(guó)際化。所有這些,都促進(jìn)了我國(guó)的工程學(xué)位教育與國(guó)外的相關(guān)專業(yè)保持一致,使得高等工程教育與我國(guó)的科技進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)建設(shè)更加密切地聯(lián)系在一起,同時(shí),還促進(jìn)了高等學(xué)校的工程教育與電子工程師的培養(yǎng)變得目標(biāo)一致。
2目前高頻電子線路教學(xué)中存在的問(wèn)題
“高頻電子線路”對(duì)于電子信息工程專業(yè)和通信工程專業(yè)的學(xué)生來(lái)說(shuō),我一門(mén)重要的專業(yè)基礎(chǔ)課。隨著射頻電路及其技術(shù)的快速發(fā)展,高頻電子線路中的各種功能電路也正在從晶體管和場(chǎng)效應(yīng)器件等集成電路方向邁進(jìn)[4]。目前L波段、S波段和C波段正在成為無(wú)線通信的主流[5]。而當(dāng)前的高頻電子線路課程的內(nèi)容已經(jīng)落后于技術(shù)發(fā)展的需要,因而有必要對(duì)該課程的內(nèi)容和教學(xué)方法進(jìn)行改革以便更好地適應(yīng)高等工程教育的需求。同時(shí),高頻電子線路課程集理論性、工程性和實(shí)踐性于一體,具有內(nèi)容多、概念抽象、數(shù)學(xué)推導(dǎo)繁瑣等特點(diǎn),一直以來(lái)都是電信類專業(yè)難學(xué)的課程,學(xué)生普遍反映難以掌握,教學(xué)效果比較差。如何在有限的教學(xué)時(shí)間內(nèi),讓學(xué)生了解并掌握高頻電子線路的基本理論和基本概念,培養(yǎng)學(xué)生的分析能力、設(shè)計(jì)能力,是該課程教學(xué)改革需要解決的主要問(wèn)題[6]。
3對(duì)高頻電子線路課程教學(xué)方法改革的幾點(diǎn)嘗試
3.1精選、精簡(jiǎn)并精講教學(xué)內(nèi)容
目前“高頻電子線路”的教學(xué)多以分立元件電路分析為主線,電路的工作頻率大多在幾兆赫茲左右,而現(xiàn)代無(wú)線通信技術(shù)所涉及到的工作頻率通常都能達(dá)到幾百兆赫,甚至更高,這種現(xiàn)狀使得學(xué)生在學(xué)習(xí)完“高頻電子線路”課程進(jìn)入工作后,就會(huì)覺(jué)得該課程的內(nèi)容相對(duì)落伍。目前,我們結(jié)合我校的專業(yè)特點(diǎn)和北京市電子信息產(chǎn)業(yè)市場(chǎng)的特點(diǎn),探索將電子技術(shù)的新內(nèi)容注入到“高頻電子線路”課程教學(xué)中去。近幾年,我們根據(jù)我校電子信息工程專業(yè)建設(shè)的要求,在精選高頻電子線路經(jīng)典內(nèi)容的基礎(chǔ)上,逐步將教學(xué)內(nèi)容從分析分立元件組成的單元電路過(guò)渡到射頻集成電路的講解上。隨著科技和市場(chǎng)的發(fā)展,又將業(yè)余頻段模塊、藍(lán)牙模塊等引入到課程教學(xué)中去。同時(shí),對(duì)于這些新的內(nèi)容,主講教師都花費(fèi)大量時(shí)間進(jìn)行備課和實(shí)踐,務(wù)必以通俗易懂的方式向?qū)W生傳授。
3.2開(kāi)設(shè)開(kāi)放實(shí)驗(yàn),提高學(xué)生興趣
目前,“高頻電子線路”課程的實(shí)踐教學(xué)往往難以取得令人滿意的效果,因?yàn)橄鄬?duì)低頻模擬電路來(lái)說(shuō),高頻電路中的元器件內(nèi)部參數(shù)以及電路引線等引入的分布參數(shù)對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果影響較大,而學(xué)生普遍對(duì)分布參數(shù)的概念僅僅停留在書(shū)本上的描述。針對(duì)這種現(xiàn)象,我們開(kāi)設(shè)了“高頻電子線路”的開(kāi)放實(shí)驗(yàn),開(kāi)放實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容由老師和學(xué)生共同討論并靈活設(shè)置。針對(duì)學(xué)習(xí)基礎(chǔ)較差的同學(xué),我們主要讓其在現(xiàn)有參考電路的基礎(chǔ)上,自行挑選電路,讓其在調(diào)試電路的過(guò)程中,感受高頻電路和低頻電子線路的區(qū)別,體驗(yàn)什么是分布參數(shù)的影響以及如何減小這些影響,掌握基本的高頻單元電路,激發(fā)起學(xué)習(xí)興趣。對(duì)于部分學(xué)習(xí)基礎(chǔ)比較好、動(dòng)手能力較強(qiáng)的同學(xué),我們給其布置相應(yīng)的電路設(shè)計(jì)的任務(wù),讓其自行查閱相關(guān)資料、確定電路的組成和參數(shù)、制版并進(jìn)行調(diào)試。通過(guò)這些措施,可以使得不同基礎(chǔ)的同學(xué),都能在開(kāi)放實(shí)驗(yàn)中得到鍛煉和提高。
3.3搭建系統(tǒng)級(jí)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)平臺(tái),增強(qiáng)學(xué)生整體設(shè)計(jì)的理念
高頻電子線路的學(xué)習(xí),不僅僅是搭建一個(gè)功能電路那么簡(jiǎn)單,更需要學(xué)生對(duì)移動(dòng)通信、無(wú)線傳輸、接收機(jī)網(wǎng)絡(luò)等相關(guān)知識(shí)有深入的了解才能真正學(xué)好。基于此,我們相繼助教了“高頻電路實(shí)驗(yàn)室”和“現(xiàn)代通信實(shí)驗(yàn)室”等,讓學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)箱就可以組成短距離的無(wú)線通信系統(tǒng),還可以把自己設(shè)計(jì)的部分電路替換實(shí)驗(yàn)箱中的相應(yīng)電路,檢驗(yàn)其自行制作電路的質(zhì)量。通過(guò)這種方式,可以為高年級(jí)的同學(xué)創(chuàng)建一個(gè)既能完成常見(jiàn)的專業(yè)實(shí)驗(yàn),又能跟蹤新技術(shù),進(jìn)行創(chuàng)新性專業(yè)實(shí)驗(yàn)的平臺(tái),為學(xué)生的順利就業(yè)打下良好的基礎(chǔ)。
4結(jié)語(yǔ)
在提倡素質(zhì)教育和電子信息技術(shù)突飛猛進(jìn)的今天,如何依托于專業(yè)認(rèn)證這個(gè)契機(jī),更好地實(shí)現(xiàn)高頻電子線路課程的教學(xué)改革,是需要電子信息工程專業(yè)老師共同思考的問(wèn)題。只有調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性,引導(dǎo)學(xué)生去思考、分析和吸收,才能提高教學(xué)效果和教學(xué)質(zhì)量,才能使學(xué)生在離開(kāi)校園之時(shí),已經(jīng)具備了一名合格電子工程師的基本素養(yǎng)。
參考文獻(xiàn)
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關(guān)鍵詞:翻轉(zhuǎn)課堂;教學(xué)模式改革;電子線路;實(shí)踐課程
中圖分類號(hào):G642.41 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A 文章編號(hào):1674-9324(2016)31-0161-02
一、前言
電子線路實(shí)踐教學(xué)是電子信息類工科專業(yè)課中重要的組成部分,是培養(yǎng)學(xué)生技術(shù)應(yīng)用能力和操作動(dòng)手能力的重要環(huán)節(jié)。為提高學(xué)生的實(shí)踐創(chuàng)新能力,需要不斷改革教學(xué)內(nèi)容,改善教學(xué)方法,增加實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)間。與傳統(tǒng)的電子線路實(shí)踐教學(xué)相比較,開(kāi)放式的綜合設(shè)計(jì)實(shí)踐教學(xué)得到了廣泛認(rèn)同,在培養(yǎng)學(xué)生綜合素質(zhì)方面取得了顯著的效果。但綜合設(shè)計(jì)性實(shí)踐的授課時(shí)間長(zhǎng),課程學(xué)時(shí)量大,對(duì)實(shí)驗(yàn)室場(chǎng)地、實(shí)驗(yàn)室的使用時(shí)間、實(shí)驗(yàn)授課人員的需求倍增。翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)模式是把傳統(tǒng)的學(xué)習(xí)過(guò)程翻轉(zhuǎn)過(guò)來(lái),將知識(shí)傳授通過(guò)信息技術(shù)的輔助在課前完成;實(shí)踐的過(guò)程,即知識(shí)內(nèi)化在教師的指導(dǎo)和同伴的協(xié)助下在課堂上完成。因此,我們將翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)手段運(yùn)用到開(kāi)放式課程中,結(jié)合兩者的優(yōu)勢(shì),提出了一種基于翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式的電子線路開(kāi)放式課程設(shè)計(jì)。
二、電子線路實(shí)踐課程的開(kāi)放式教學(xué)模式設(shè)計(jì)
首先,對(duì)電子線路實(shí)踐教學(xué)的課程進(jìn)行分層設(shè)計(jì),結(jié)合基礎(chǔ)性驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)、開(kāi)放性綜合實(shí)驗(yàn)、創(chuàng)新設(shè)計(jì)三種實(shí)踐模式,使得不同難度的內(nèi)容銜接交錯(cuò),實(shí)現(xiàn)“基礎(chǔ)”、“設(shè)計(jì)”與“創(chuàng)新”的有機(jī)統(tǒng)一。依據(jù)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的難度和課時(shí)數(shù)將電子線路實(shí)踐的教學(xué)內(nèi)容分成三個(gè)層次:一是“基礎(chǔ)驗(yàn)證”,內(nèi)容相對(duì)基礎(chǔ),覆蓋面寬泛,完成難度相對(duì)簡(jiǎn)單。其教學(xué)目標(biāo)是使學(xué)生全面掌握常用器件、常用工具,為后續(xù)課程奠定基礎(chǔ)。二是“設(shè)計(jì)實(shí)踐”,給定設(shè)計(jì)目標(biāo)和必要的電子器件,由學(xué)生自主設(shè)計(jì)完成一個(gè)內(nèi)容相對(duì)綜合、難度適中的設(shè)計(jì)任務(wù)。其教學(xué)目標(biāo)是使學(xué)生通過(guò)查找資料、比較和驗(yàn)證,完善設(shè)計(jì)方案,完成理論報(bào)告和實(shí)物制作。三是“創(chuàng)新項(xiàng)目”,只提供設(shè)計(jì)目標(biāo)、功能指標(biāo)和性能指標(biāo),由學(xué)生個(gè)人或組隊(duì)完成一件實(shí)物作品。其教學(xué)目標(biāo)是使學(xué)生初步掌握電子產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)。這三種難易程度不同的課程設(shè)計(jì),不但可以完成基本的教學(xué)目標(biāo),還能充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性,讓學(xué)有所長(zhǎng)的學(xué)生得到更大程度的提升。
其次,創(chuàng)新電子線路實(shí)踐課程的教學(xué)模式,建立開(kāi)放的教學(xué)氛圍、開(kāi)放的教學(xué)過(guò)程,改革教學(xué)考核方式,從而突破實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地不足、器件資源不充足等局限,充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性。傳統(tǒng)的電子線路實(shí)踐教學(xué),要求實(shí)踐的全過(guò)程集中在特定實(shí)踐、特定地點(diǎn)和特定內(nèi)容上。我們?cè)凇盎A(chǔ)驗(yàn)證”的基礎(chǔ)上提出了“設(shè)計(jì)實(shí)踐”和“創(chuàng)新項(xiàng)目”這兩種教學(xué)模式,模糊課內(nèi)與課外的界限,拓展了實(shí)踐過(guò)程中“教”與“學(xué)”的概念和內(nèi)涵。實(shí)施新的教學(xué)模式的關(guān)鍵在于開(kāi)放的實(shí)踐過(guò)程,即不再將課程的全過(guò)程都集中在特定的時(shí)間、特定的地點(diǎn)和特定的內(nèi)容上。
三、電子線路開(kāi)放式課程的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式
翻轉(zhuǎn)課堂的本質(zhì)是一種整合化的主動(dòng)學(xué)習(xí)工具,其組織形式包括項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)法、問(wèn)題解決式學(xué)習(xí)、案例教學(xué)、在線觀看視頻、在線測(cè)試等教學(xué)元素。參照美國(guó)翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)先驅(qū)Robert Talbert教授所總結(jié)的翻轉(zhuǎn)課堂的實(shí)施模型,我們提出了更適用于電子線路開(kāi)放式課程的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式。
翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式在電子線路開(kāi)放式課程中的應(yīng)用,包括課前、課內(nèi)和課后三個(gè)階段。
(一)課前
教師根據(jù)教學(xué)目標(biāo)制作教程材料,供學(xué)生自學(xué),其形式包括教學(xué)視頻、在線測(cè)試以及實(shí)物模型等。教師借助在線統(tǒng)計(jì)工具,評(píng)估學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的認(rèn)知程度,有針對(duì)性地調(diào)整課堂活動(dòng)。以基礎(chǔ)驗(yàn)證部分的教學(xué)環(huán)節(jié)為例,其教學(xué)目標(biāo)是向?qū)W生介紹常用工具、常用元器件的外形特征和選型。我們將每節(jié)課分解為2~3個(gè)知識(shí)點(diǎn),為每個(gè)知識(shí)點(diǎn)錄制5分鐘左右的視頻,學(xué)生觀摩后在線答題,然后進(jìn)入下一個(gè)知識(shí)點(diǎn)的學(xué)習(xí),由此完成課前的知識(shí)傳遞。
(二)課內(nèi)
知識(shí)的傳遞在課前完成,而知識(shí)的內(nèi)化則是在教師的指導(dǎo)和同伴的協(xié)助下在課堂上完成。翻轉(zhuǎn)課堂對(duì)教師最大的挑戰(zhàn)在于如何使課堂上的學(xué)習(xí)活動(dòng)促進(jìn)學(xué)生更深層次的學(xué)習(xí),加速知識(shí)的內(nèi)化。我們?cè)O(shè)定的教學(xué)目標(biāo)是讓學(xué)生利用所學(xué)知識(shí),通過(guò)查找資料、比較和驗(yàn)證,完成理論報(bào)告和實(shí)物制作。這一階段,通過(guò)項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)、學(xué)習(xí)小組等,組織學(xué)生進(jìn)行互學(xué)、互助、互評(píng)。由于前期的認(rèn)知結(jié)構(gòu)、先備知識(shí)、學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)存在差異,學(xué)生間的交流與合作更易于查漏補(bǔ)缺。
(三)課后
通過(guò)課堂上的互動(dòng)和討論,學(xué)生明確了知識(shí)點(diǎn)的疏漏,利用教師提供的學(xué)習(xí)資源進(jìn)行鞏固和補(bǔ)救,整理和完善各組的項(xiàng)目成果,由教師進(jìn)行總結(jié)性評(píng)價(jià),從而完成翻轉(zhuǎn)課堂的過(guò)程。
基于翻轉(zhuǎn)課堂的開(kāi)放式教學(xué)模式,不僅突破了實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地不足、課時(shí)數(shù)不充足的局限,還能提高教學(xué)效率,充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性。不過(guò)要普遍應(yīng)用這種新的教學(xué)模式也存在一些難題:教師需要花費(fèi)更多精力制訂明確可達(dá)的學(xué)習(xí)目標(biāo),設(shè)計(jì)清晰簡(jiǎn)練的學(xué)習(xí)路線,精心組織課堂活動(dòng)調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性;要求教師具備更高要求的職業(yè)技能,加大了教師的工作量,從而增加了教學(xué)難度。
四、翻轉(zhuǎn)課堂的開(kāi)放式實(shí)踐教學(xué)案例
下文以“帶記憶調(diào)光臺(tái)燈電路制作”這一教學(xué)項(xiàng)目為例,介紹翻轉(zhuǎn)課堂在開(kāi)放式實(shí)踐教學(xué)中的應(yīng)用。
(一)教學(xué)目標(biāo)
實(shí)施分層教學(xué),允許學(xué)生根據(jù)個(gè)人情況選修不同程度的項(xiàng)目,分別設(shè)置學(xué)習(xí)目標(biāo)如下:①基礎(chǔ)驗(yàn)證部分。掌握帶記憶調(diào)光臺(tái)燈設(shè)計(jì)原理,熟練掌握焊接技術(shù),可以通過(guò)測(cè)試、分析排除故障。②設(shè)計(jì)實(shí)踐部分。掌握用Protel DXP軟件繪制原理圖的技術(shù),獨(dú)立完成帶記憶調(diào)光臺(tái)燈設(shè)計(jì)原理圖繪制,掌握印制電路板制作過(guò)程,熟練掌握焊接技術(shù),通過(guò)測(cè)試、分析等排除故障。③創(chuàng)新項(xiàng)目部分。根據(jù)項(xiàng)目提供的功能和性能指標(biāo),自主設(shè)計(jì)一種調(diào)光臺(tái)燈,自主完成器件選型,繪制原理圖,運(yùn)用軟件仿真,制作實(shí)物,進(jìn)行焊接、調(diào)試,測(cè)試并分析故障原因。
(二)教學(xué)設(shè)計(jì)
在以往的教學(xué)中,“帶記憶調(diào)光臺(tái)燈電路制作”需要8周課時(shí)完成,課堂上講授電路原理、繪圖軟件的使用等陳述性知識(shí)以及焊接技術(shù)等程序性知識(shí)著力頗多,而學(xué)生在實(shí)際操作中,因個(gè)體程度差異較大,教師無(wú)法給予及時(shí)有效的反饋。這違反了電子線路課程設(shè)置的初衷,消耗了學(xué)生的求知欲,嚴(yán)重影響了實(shí)踐教學(xué)的效果。而小組中的學(xué)習(xí)同伴間的協(xié)作、互助和分享,更有易于學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的掌握;在實(shí)踐中的互動(dòng)與溝通,更容易發(fā)掘?qū)W生在學(xué)習(xí)上的困難與盲點(diǎn)。
因此,我們對(duì)“帶記憶調(diào)光臺(tái)燈電路制作”這一教學(xué)項(xiàng)目進(jìn)行重新設(shè)計(jì),在課前為學(xué)生提供學(xué)習(xí)資源、在線小測(cè)試等,完成陳述序知識(shí)的學(xué)習(xí);通過(guò)錄制教學(xué)視頻,讓學(xué)生自主學(xué)習(xí)專業(yè)軟件的使用及焊接技術(shù)等程序性知識(shí);課堂時(shí)間則允許學(xué)生根據(jù)知識(shí)點(diǎn)的掌握情況以及個(gè)人興趣自由組合,選擇不同難度的教學(xué)任務(wù),組成項(xiàng)目小組。通過(guò)“學(xué)生自評(píng)―小組互評(píng)―教師驗(yàn)收”形成最終課程評(píng)價(jià),完成知識(shí)的查漏補(bǔ)缺,深化學(xué)習(xí)效果。
(三)教學(xué)評(píng)價(jià)
通常,電子線路的課程考核模式是“報(bào)告成績(jī)+實(shí)物驗(yàn)收成績(jī)”。該考核模式單一,不能體現(xiàn)學(xué)生的綜合水平。在實(shí)施開(kāi)放式“翻轉(zhuǎn)課堂”進(jìn)行分層教學(xué)時(shí),為使教學(xué)評(píng)價(jià)適應(yīng)多元化教學(xué)模式,我們?yōu)椴煌y度的課程設(shè)計(jì)設(shè)置了不同的權(quán)重,當(dāng)學(xué)生選擇不同項(xiàng)目的同時(shí)也選擇了課程的難易系數(shù)。同時(shí),根據(jù)作品的功能和性能指標(biāo),結(jié)合每個(gè)學(xué)生對(duì)項(xiàng)目組貢獻(xiàn)度的互評(píng)指標(biāo)對(duì)教學(xué)效果進(jìn)行評(píng)價(jià),彌補(bǔ)了以往平時(shí)成績(jī)記錄的模糊性,大大激發(fā)了學(xué)生對(duì)課程的參與程度。
(四)成效反饋
本課程的學(xué)生反饋渠道是匿名的調(diào)查問(wèn)卷,主要從課程總體評(píng)價(jià)、教學(xué)模式的喜歡程度、課程影響力、學(xué)生學(xué)習(xí)模式等幾個(gè)維度進(jìn)行調(diào)查,有助于后續(xù)課堂教學(xué)模式的改進(jìn)。學(xué)生反饋了學(xué)習(xí)感想并提出了不少建議,如增加本科生助教、調(diào)整實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放時(shí)間、制訂小組考評(píng)方式等。從統(tǒng)計(jì)結(jié)果得到如下反饋。
1.課程的總體滿意度達(dá)到90%以上。
2.分層教學(xué)模式(基礎(chǔ)驗(yàn)證、設(shè)計(jì)實(shí)踐、創(chuàng)新項(xiàng)目等)的滿意度為86.7%~96.7%。
3.學(xué)習(xí)模式、互動(dòng)形式、學(xué)習(xí)效果檢查形式的調(diào)查。
實(shí)踐表明:基礎(chǔ)薄弱或不努力的學(xué)生產(chǎn)生了學(xué)習(xí)困難,而到課率高的學(xué)生成績(jī)相對(duì)較高;自主學(xué)習(xí)和交流討論能夠提高學(xué)習(xí)效率;平時(shí)成績(jī)與期末成績(jī)高度相關(guān)。
五、展望
翻轉(zhuǎn)課堂對(duì)于實(shí)踐教學(xué)類課程是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn),利用好豐富的教學(xué)資源,是開(kāi)展好翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式的基礎(chǔ)。在這樣的環(huán)境下,教師需要不斷更新知識(shí)儲(chǔ)備,跟蹤科技發(fā)展的趨勢(shì),把課程資源建設(shè)、教學(xué)活動(dòng)設(shè)計(jì)等作為重點(diǎn),不斷提升自己的實(shí)踐技能和教學(xué)水平,進(jìn)而更好地指導(dǎo)學(xué)生的主動(dòng)學(xué)習(xí),這也是翻轉(zhuǎn)課堂的最終目的。
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【關(guān)鍵詞】學(xué)習(xí)興趣媒體教學(xué)方式主體地位
中職《電子線路》是中等職業(yè)學(xué)校信息技術(shù)類專業(yè)的一門(mén)技術(shù)基礎(chǔ)課,是實(shí)踐性較強(qiáng)的課程。其任務(wù)是學(xué)生具備從事信息技術(shù)工作的高素質(zhì)勞動(dòng)者和中初級(jí)專門(mén)人才所必需的電子線路的基本理論、基本知識(shí)和基本技能,并為培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和全面素質(zhì)打下良好的基礎(chǔ)。其教學(xué)目標(biāo)是通過(guò)理論和實(shí)踐教學(xué),培養(yǎng)學(xué)生的辯證唯物主義觀點(diǎn),實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度,良好的職業(yè)道德,以及分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。
新課程理論強(qiáng)調(diào)以學(xué)生為中心,一切為了每位學(xué)生的發(fā)展為根本,關(guān)注學(xué)生的個(gè)性發(fā)展。不僅要求學(xué)生由外部刺激的被動(dòng)接受者和知識(shí)的灌輸對(duì)象轉(zhuǎn)變?yōu)樾畔⒓庸さ闹黧w知識(shí)意義的主動(dòng)建構(gòu)者,而且要求教師要由知識(shí)的傳授者、灌輸者轉(zhuǎn)變?yōu)閷W(xué)生主動(dòng)建構(gòu)意義的幫助者、促進(jìn)者。這就意味著教師應(yīng)當(dāng)在教學(xué)過(guò)程中采用全新的教學(xué)。下面結(jié)合中職學(xué)校中信息電子專業(yè)的電子線路課程談?wù)劷虒W(xué)嘗試。
一、精心設(shè)計(jì),激發(fā)學(xué)習(xí)興趣
將學(xué)生領(lǐng)進(jìn)“電子學(xué)之門(mén)”。因?yàn)榇蠹叶贾乐新殞W(xué)生大多基礎(chǔ)差,厭學(xué),很少在課堂上能耐心聽(tīng)老師講課,尤其是純理論的課;但是只要教師能靈活運(yùn)用多種教學(xué)方法,充分利用他們好動(dòng)的習(xí)慣,調(diào)動(dòng)學(xué)生的好奇心和注意力,使他們對(duì)電子技術(shù)產(chǎn)生濃厚的興趣就完全可以學(xué)好這門(mén)課。如何利用他們的好奇心和動(dòng)手能力強(qiáng)的特點(diǎn)來(lái)提高學(xué)生學(xué)習(xí)《電子線路》的興趣,就取決于教學(xué)中教師如何發(fā)揮主導(dǎo)作用。
二、優(yōu)化教學(xué)手段,媒體輔助,實(shí)驗(yàn)演示
電子線路的課程具有專業(yè)性、實(shí)踐性強(qiáng)等特點(diǎn)。通過(guò)媒體輔助,實(shí)驗(yàn)演示,將抽象的內(nèi)容形象化,靜止的內(nèi)容動(dòng)態(tài)化,理論的內(nèi)容實(shí)踐化,使教育思想、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和課程體系及學(xué)生學(xué)習(xí)方式產(chǎn)生巨大的影響。常采用的基本手段如下:
1、CAI課件演示教學(xué),利用課件制作軟件Powerpoint,F(xiàn)1ash,F(xiàn)ro―ntpage等設(shè)計(jì)課例,可將圖、文、音、像集于一體,創(chuàng)造教學(xué)情景,激發(fā)學(xué)習(xí)興趣,同時(shí)增加了教學(xué)容量。
2、幻燈、動(dòng)畫(huà)演示教學(xué)制作,如電路圖、工作波形及課堂練習(xí)等幻燈片演示教學(xué),提高課堂教學(xué)效率;通過(guò)自己利用FLASH軟件制作或轉(zhuǎn)載動(dòng)畫(huà)演示電路的工作原理,解決重點(diǎn),突破難點(diǎn)。如近年來(lái),無(wú)線電雜志及所附光盤(pán)為電子線路提供很多教學(xué)資源。
3、EWB電子仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué),仿真實(shí)驗(yàn)代替?zhèn)鹘y(tǒng)實(shí)物實(shí)驗(yàn),讓學(xué)生到微機(jī)房做電子實(shí)驗(yàn),大大節(jié)省了時(shí)間,節(jié)約了財(cái)力、物力及提高教學(xué)效果,同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生信息素養(yǎng)及創(chuàng)新思維能力。
4、實(shí)物實(shí)驗(yàn)演示教學(xué),在電子線路教學(xué)中,實(shí)物實(shí)驗(yàn)操作及演示仍不可缺少,了解并學(xué)會(huì)元件、儀表等的使用,可為技能電路制作及等級(jí)考試打下良好基礎(chǔ)。
三、創(chuàng)新教學(xué)方式,突破重難點(diǎn)
我們知道,學(xué)生對(duì)某一問(wèn)題不懂往往是因?qū)εc其相關(guān)的概念理解不透,或因相關(guān)的理論掌握不夠。這就要求我們各個(gè)擊破障礙,比如:“反饋”這一節(jié),反饋類型多、難判斷。但是如果教師能列舉一些例子,比如把老師教學(xué)生看作輸入信號(hào),學(xué)生的作業(yè)看作反饋信號(hào),老師通過(guò)學(xué)生的作業(yè)來(lái)調(diào)整上課的內(nèi)容、習(xí)題練習(xí)和進(jìn)度,這樣學(xué)生就更加容易理解反饋了,學(xué)生對(duì)其形成過(guò)程有了深刻理解,那在講反饋的內(nèi)容時(shí)就容易多了。學(xué)生一旦掌握了反饋的原理,那又為下一個(gè)難點(diǎn)――“反饋的判別”掃清了一大障礙?!峨娮泳€路》課內(nèi)容表面看起來(lái)很多,難點(diǎn)也較多,但教師在講課中則要注意突出重點(diǎn),要從教學(xué)的實(shí)際出發(fā),靈活處理教學(xué)內(nèi)容。如在關(guān)鍵性的地方,教師要采取多種方式,務(wù)使學(xué)生弄懂弄通;學(xué)生易懂的內(nèi)容則適當(dāng)簡(jiǎn)略一些,有時(shí)甚至可以不講,采用學(xué)生自學(xué),教師提示指導(dǎo)的方法。例如:講述寄存器一節(jié)對(duì)其工作原理的教學(xué),教師講述了右移寄存器之后,對(duì)于左移寄存器,可以通過(guò)右移寄存器的工作原理啟發(fā)學(xué)生自己總結(jié)。而教師可以少講、精講。同時(shí)可以安排學(xué)生作課程設(shè)計(jì),比如計(jì)時(shí)器、搶答器、分頻器等等,條件允許的學(xué)??梢宰龀鰧?shí)物,加強(qiáng)實(shí)習(xí)和實(shí)驗(yàn)的動(dòng)手能力,在練習(xí)的過(guò)程中提高學(xué)生理解和應(yīng)用知識(shí)的能力。
四、加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué),提高學(xué)生動(dòng)手能力
實(shí)踐教學(xué)對(duì)學(xué)生來(lái)說(shuō)具有很大的吸引力,據(jù)統(tǒng)計(jì),有95%以上的學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)感興趣。職業(yè)學(xué)校專業(yè)課教學(xué)也存在誤區(qū):先理論教學(xué),后實(shí)踐驗(yàn)證。這種傳統(tǒng)教學(xué)方法是違背認(rèn)識(shí)論的,就像傳統(tǒng)方法學(xué)習(xí)英語(yǔ)一樣。筆者從初中開(kāi)始學(xué)習(xí)英語(yǔ),每天要接觸大量的詞匯,聽(tīng)、說(shuō)、讀、寫(xiě)同時(shí)進(jìn)行,學(xué)習(xí)英語(yǔ)非常困難,如果再來(lái)幾節(jié)課語(yǔ)法,幾乎要嗚呼哀哉了。根本沒(méi)有什么興趣而言。目前小學(xué)三年級(jí)就開(kāi)設(shè)英語(yǔ)教學(xué),教師通常要求學(xué)生聽(tīng)說(shuō)先行,然后讀寫(xiě)跟上。何況以技能為導(dǎo)向的職業(yè)教育。正確的認(rèn)識(shí)過(guò)程應(yīng)該是實(shí)踐、認(rèn)識(shí)、再實(shí)踐、再認(rèn)識(shí)。例如在講解第七章低頻功率放大器時(shí),理論沒(méi)有開(kāi)講之前,先組裝個(gè)OTL功放,產(chǎn)品完成后學(xué)生對(duì)功放有個(gè)感性的認(rèn)識(shí)。通過(guò)使用后啟發(fā)學(xué)生思考:一個(gè)性能良好的功放有什么要求?為什么功放能放大信號(hào)?讓學(xué)生帶著問(wèn)題去尋找答案。通過(guò)這種教學(xué)方式,學(xué)生的興趣提高了,而且學(xué)習(xí)理論有目的,學(xué)習(xí)起來(lái)就很輕松。
《電子線路》是一門(mén)實(shí)踐性很強(qiáng)的課程。作為教師,為了加深學(xué)生的理解,要經(jīng)常安排學(xué)生到實(shí)驗(yàn)室上課。從簡(jiǎn)單到復(fù)雜,從單元電路到綜合性電路的實(shí)驗(yàn)盡量開(kāi)足開(kāi)好。例如教材2,16章節(jié),講解三極管的簡(jiǎn)易測(cè)試,幾節(jié)課的分析講解都不如學(xué)生親自操作一遍理解得更為透徹,掌握得更加牢固。
五、結(jié)束語(yǔ)
新課程改革的核心環(huán)節(jié)是課堂教學(xué)。課堂教學(xué)不再僅僅是傳授知識(shí),教學(xué)的一切活動(dòng)都是著眼于學(xué)生的發(fā)展。在教學(xué)中如何促進(jìn)學(xué)生的發(fā)展,培養(yǎng)學(xué)生的職業(yè)能力,是現(xiàn)代教學(xué)思路的一個(gè)基本著眼點(diǎn)。在新課程理念下,如何實(shí)施電子線路老教材新教法,使課程新理念在課堂中得以真正落實(shí),是職業(yè)學(xué)校特別是專業(yè)課老師值得探討的題目。我們期待著適合職業(yè)教育教學(xué)的新課程早日到來(lái)。
參考文獻(xiàn):
[1]周慧玲,張玉萍,電子線路,北京郵電大學(xué)出版社,2009.
關(guān)鍵詞 “模擬電子線路” 課程安排 課程設(shè)計(jì)
中圖分類號(hào):G424 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A
Analog Electronic Circuits Curriculum Reform
ZENG Heqiong[1], HU Jun[2], XIONG Qiong[1]
([1] Institute of Technology, Wuhan Yangtze Business University, Wuhan, Hubei 430065;
[2] Department of Computer Science, Hubei Vocational College of Bio-Technology, Wuhan, Hubei 430074)
Abstract Analog Electronic Circuits is a required course in college electricity professional, its status is essential in the whole curriculum system. In the analog electronic circuits teaching implementation process, there are some problems such as unreasonable curriculum, teaching materials cannot be adapted to students' cognitive level, the theory of touch with reality, and many other issues. This paper are more than a few issues to discuss and give solutions. After the actual teaching certificate, after teaching reform of Analog Electronic Circuits, can straighten out the students' knowledge architecture and achieve better teaching results.
Key words "Analog Electronic Circuits"; curriculum; course design
1 現(xiàn)有人才培養(yǎng)方案課程體系中“模擬電子線路”課程的安排問(wèn)題
自長(zhǎng)江工商學(xué)院電子信息工程專業(yè)創(chuàng)建以來(lái),人才培養(yǎng)方案每年都會(huì)做相應(yīng)的修訂。其中的專業(yè)理論課的課程安排采用一種“自下而上”的方式,即:首先在大二上學(xué)期安排電路理論課程,然后在大二下學(xué)期學(xué)習(xí)模擬電子線路、數(shù)字邏輯電路等專業(yè)基礎(chǔ)課程,如表1所示。
表1 電子信息工程專業(yè)理論課程開(kāi)課時(shí)間表
事實(shí)上大多數(shù)學(xué)校開(kāi)設(shè)的電子信息工程專業(yè)的專業(yè)課程的開(kāi)課順序也是如此。這樣開(kāi)課的好處是:在經(jīng)過(guò)大一整個(gè)學(xué)期以及大二上學(xué)期部分課程(高等數(shù)學(xué)、線性代數(shù)、概率與數(shù)理統(tǒng)計(jì)、復(fù)變函數(shù)與積分變換、矢量分析與數(shù)理方程)訓(xùn)練以后,根據(jù)現(xiàn)實(shí)電路設(shè)計(jì)過(guò)程中抽象出來(lái)的電路理論課程需要用到的數(shù)學(xué)工具,學(xué)生比較熟悉,容易接受。第四學(xué)期開(kāi)出的數(shù)字邏輯電路、模擬電子線路解決學(xué)生在設(shè)計(jì)電路的時(shí)候遇到的實(shí)際問(wèn)題。最后在第四、第五學(xué)期開(kāi)出的信號(hào)與系統(tǒng)、數(shù)字信號(hào)處理兩門(mén)課程是解決由實(shí)際問(wèn)題抽象到具體數(shù)學(xué)模型的問(wèn)題。
這樣的開(kāi)課順序固然有其優(yōu)點(diǎn),但其缺點(diǎn)也十分突出。因?yàn)閷?shí)際中工程師在設(shè)計(jì)電路的時(shí)候是按照表2所示的過(guò)程開(kāi)展的。而目前采用的開(kāi)課順序是不符合人的認(rèn)知規(guī)律的。
表2 工程師設(shè)計(jì)電路的工作步驟
通過(guò)觀察設(shè)計(jì)電路步驟表,可以發(fā)現(xiàn)電子信息工程的各個(gè)專業(yè)課程是解決在設(shè)計(jì)電路過(guò)程中不同階段遇到的不同問(wèn)題。這種自上而下解決問(wèn)題的方式的特點(diǎn)是:先提出整體方案,再關(guān)注細(xì)節(jié)的實(shí)現(xiàn)。信號(hào)與系統(tǒng)課程解決的是整個(gè)過(guò)程中的第一到第四階段所遇到的問(wèn)題。數(shù)字信號(hào)處理課程解決第五到第六階段的問(wèn)題,電路理論解決第七階段的問(wèn)題。數(shù)字邏輯電路、模擬電子線路解決第八到第十階段的問(wèn)題。①②
表3 調(diào)整后的電子信息工程專業(yè)課程開(kāi)課時(shí)間表
從人認(rèn)知的角度來(lái)講,以設(shè)計(jì)電路過(guò)程中這十個(gè)基本步驟為主線的開(kāi)課方式肯定要比打亂認(rèn)知順序的開(kāi)課方式更容易讓學(xué)生接受。所以筆者提出以信號(hào)與系統(tǒng)、數(shù)字信號(hào)處理為電子信息工程專業(yè)的導(dǎo)入課程。具體調(diào)整課程順序如表3。
這樣調(diào)整的優(yōu)點(diǎn)是:(1)依據(jù)先定義再實(shí)現(xiàn)的認(rèn)知規(guī)律,有益于學(xué)生理解整個(gè)設(shè)計(jì)電路的過(guò)程,明晰信號(hào)與系統(tǒng)、數(shù)字信號(hào)處理兩門(mén)課程在整個(gè)設(shè)計(jì)電路過(guò)程中的作用,利用模擬電子線路、數(shù)字邏輯電路完成電路設(shè)計(jì)、模擬仿真和具體電路實(shí)現(xiàn)功能。(2)掌握相關(guān)計(jì)算機(jī)軟件,在計(jì)算機(jī)上可以輕易地實(shí)現(xiàn)課程中的知識(shí)點(diǎn),使學(xué)生從直觀上看到信號(hào)與系統(tǒng)、數(shù)字信號(hào)處理、模擬電子線路等課程的具體作用,能提高學(xué)生興趣,為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)打下良好的基礎(chǔ),促使他們對(duì)書(shū)上的內(nèi)容產(chǎn)生更深刻的理解。(3)電路理論能使得在設(shè)計(jì)過(guò)程中得到的關(guān)于系統(tǒng)的數(shù)學(xué)表達(dá)式轉(zhuǎn)換為關(guān)于電阻、電容、電感的電路方程,這樣電路理論課程本身的作用得以最佳體現(xiàn)。
2 “模擬電子線路”課程教學(xué)的新思路
針對(duì)人才培養(yǎng)方案中的問(wèn)題,為了適應(yīng)電子科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展和獨(dú)立學(xué)院培養(yǎng)高素質(zhì)應(yīng)用型人才的需要,我們從優(yōu)化課程結(jié)構(gòu)的總體要求出發(fā),整合教學(xué)內(nèi)容,進(jìn)行模塊化設(shè)計(jì),較好地解決基礎(chǔ)與應(yīng)用、理論與實(shí)踐、目前與發(fā)展、點(diǎn)線面之間的矛盾,使電子技術(shù)課程內(nèi)容體系具有系統(tǒng)性、科學(xué)性、實(shí)用性。我們將該課程體系劃分為:理論課程、實(shí)驗(yàn)課程、技能培訓(xùn)三部分,其中理論課程是模擬電子線路,實(shí)驗(yàn)課程是模擬電路實(shí)驗(yàn),技能培訓(xùn)包括專業(yè)實(shí)訓(xùn)實(shí)驗(yàn)、電子工藝實(shí)訓(xùn)和模擬電路課程設(shè)計(jì)。具體提出如下的解決方案:
2.1 積極引進(jìn)經(jīng)典教材或者由教師自編教材
由于獨(dú)立學(xué)院學(xué)生相對(duì)于一本、二本的學(xué)生,在學(xué)習(xí)能力、自我約束、邏輯分析問(wèn)題能力、學(xué)習(xí)主動(dòng)性等方面有所欠缺,因而面對(duì)模擬電路課程更加容易產(chǎn)生厭學(xué)情緒。如何提升他們學(xué)習(xí)模擬電子線路的效率,提高其分析問(wèn)題、解決問(wèn)題、以及動(dòng)手的能力,是擺在教師面前的一個(gè)難題。目前很多教材都不太適合獨(dú)立學(xué)院的學(xué)生使用。所以應(yīng)該結(jié)合獨(dú)立學(xué)院的特點(diǎn),教師自編教材,可以綜合經(jīng)典教材優(yōu)點(diǎn)和自身學(xué)生的特點(diǎn),除了要符合人類思維習(xí)慣以外,還要穿插具體實(shí)例,先定義再實(shí)現(xiàn),利于學(xué)生理解與學(xué)習(xí)。
2.2 實(shí)踐教學(xué)改革②③
(1)目前模擬電子線路的實(shí)驗(yàn)環(huán)境多數(shù)是使用實(shí)驗(yàn)箱,如果安排過(guò)多的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn),單純的插拔導(dǎo)線,機(jī)械的連接器件,使得實(shí)驗(yàn)課程枯燥乏味,難以提起學(xué)生興趣。結(jié)果是學(xué)生匆匆忙忙完成實(shí)驗(yàn)下課,實(shí)驗(yàn)背后的意義卻不能完全理解。所以適當(dāng)增加技能培訓(xùn)課程是十分必要的。
(2)考慮到大多數(shù)學(xué)生零基礎(chǔ)的客觀情況,開(kāi)設(shè)專業(yè)實(shí)訓(xùn)和電子工藝課程,利用實(shí)驗(yàn)室提供的電路圖、PCB板以及裝配器件、電烙鐵、示波器等工具,制作一個(gè)收音機(jī)或者萬(wàn)用表,專門(mén)用來(lái)訓(xùn)練學(xué)生的基本功。具體目標(biāo)是使學(xué)生從“冰冷”的書(shū)本知識(shí)回歸工作實(shí)際,讓他們對(duì)電路有感性認(rèn)識(shí),并在此基礎(chǔ)上培養(yǎng)他們識(shí)圖、識(shí)器件的基本能力以及焊接技術(shù)。與此同時(shí)在裝配過(guò)程中教師可以講解PCB板的相關(guān)知識(shí),拓寬學(xué)生的視野。
(3)完成了基礎(chǔ)模擬電路實(shí)驗(yàn)、專業(yè)實(shí)訓(xùn)和電子工藝課程之后,開(kāi)設(shè)1~2周的課程設(shè)計(jì)是非常必要的。課程設(shè)計(jì)的目的是讓學(xué)生通過(guò)動(dòng)腦動(dòng)手解決一兩個(gè)實(shí)際問(wèn)題, 鞏固和應(yīng)用在本課程中所學(xué)的理論知識(shí)和實(shí)驗(yàn)技能。課程設(shè)計(jì)不僅能給學(xué)生提供一個(gè)理論聯(lián)系實(shí)際、提高動(dòng)手能力的機(jī)會(huì), 還可以讓學(xué)生利用這較短的時(shí)間,對(duì)所學(xué)的理論知識(shí)有一個(gè)充分、系統(tǒng)、全面的消化和吸收的過(guò)程。
課程設(shè)計(jì)過(guò)程安排如下:①教師結(jié)合工程實(shí)際應(yīng)用,擬定綜合性的課程設(shè)計(jì)題目,給出設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)。②學(xué)生根據(jù)所擬課題查閱有關(guān)書(shū)籍、手冊(cè),組織討論系統(tǒng)的總體規(guī)范和具體功能,并提出“粗”的系統(tǒng)框圖。其后,對(duì)于“細(xì)”的電路,通過(guò)教師引導(dǎo)和分析、比較設(shè)計(jì)電路方案,計(jì)算參數(shù),選取元件,確保學(xué)生知道框圖中模塊使用什么電路適合。這樣做的好處就是能夠讓學(xué)生看到電路設(shè)計(jì)在實(shí)際當(dāng)中的應(yīng)用,進(jìn)一步激發(fā)他們的求知欲,這也符合“以問(wèn)題為向?qū)А?、“以任?wù)為導(dǎo)向”的教學(xué)思想。在這里以一個(gè)心電采集系統(tǒng)為例來(lái)進(jìn)行說(shuō)明,具體框圖如圖1。這個(gè)采集系統(tǒng)前端經(jīng)過(guò)6個(gè)模塊之后,輸出的地方接入示波器可以看到漂亮的心電信號(hào)。在討論這幾個(gè)模塊電路的時(shí)候,教師應(yīng)該讓學(xué)生在書(shū)中找到相應(yīng)的章節(jié):放大電路和濾波電路。有了理論支持,再對(duì)具體電路進(jìn)行討論,如何對(duì)書(shū)中電路圖進(jìn)行修改才能滿足系統(tǒng)需要。為了盡可能囊括模擬電路的知識(shí)點(diǎn),所以添加模塊7到模塊10,作用是在無(wú)心電信號(hào)輸入時(shí)報(bào)警。③學(xué)生完成理論設(shè)計(jì)后,學(xué)生通過(guò)EWB、EDA、PROTEL等計(jì)算機(jī)輔助工作平臺(tái)仿真,極大地提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和教學(xué)質(zhì)量,進(jìn)一步利用PROTEL制作電子線路板。④根據(jù)仿真結(jié)果進(jìn)一步修改、完善電路,購(gòu)置相關(guān)器件,首先學(xué)生通過(guò)面包板搭建電路,設(shè)計(jì)方案最終實(shí)現(xiàn)。最好一個(gè)模塊一個(gè)面包板,這樣不但可擴(kuò)展性好,還可以有效地檢錯(cuò)。⑤整體電路焊接,并對(duì)電路進(jìn)行調(diào)試、分析、性能測(cè)試和故障排除等,完成設(shè)計(jì),得到標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)。⑥學(xué)生撰寫(xiě)課程設(shè)計(jì)報(bào)告,必須參加答辯,對(duì)于分組中的同學(xué),教師要分別就設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)提問(wèn),確保無(wú)“寄生蟲(chóng)”現(xiàn)象的發(fā)生,根據(jù)學(xué)生回答問(wèn)題的情況和課程設(shè)計(jì)完成情況,指導(dǎo)教師給出最后的成績(jī)。
圖1 心電信號(hào)采集系統(tǒng)框圖
(4)建立“電子開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室”,讓學(xué)生自主地利用業(yè)余時(shí)間在實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)、調(diào)試自己的作品,為學(xué)生提供一個(gè)自主學(xué)習(xí)、創(chuàng)新制作的平臺(tái),為提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性提供了條件保證。
3 結(jié)束語(yǔ)
在幾年的教學(xué)工作中,常常發(fā)現(xiàn)非常多的學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)產(chǎn)生迷茫,覺(jué)得學(xué)習(xí)的課程并不具有實(shí)用價(jià)值。面對(duì)這種困惑,本文梳理整個(gè)人才培養(yǎng)方案中專業(yè)課程之間的關(guān)系,指出從工作出發(fā)或者以實(shí)際問(wèn)題出發(fā)的教學(xué)安排,更能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,學(xué)習(xí)效率得以提高。
注釋
① 康華光.電子技術(shù)基礎(chǔ)-模擬部分[M].北京:高等教育出版社,2006.
1.多媒體課件輔助《電子線路》教學(xué),可以更好地把握教學(xué)內(nèi)容的重點(diǎn)難點(diǎn)中職生思維活躍并且熱愛(ài)新鮮事物,動(dòng)手能力也較強(qiáng),他們不但喜歡形式簡(jiǎn)單的競(jìng)賽,而且關(guān)注現(xiàn)實(shí)生活,但是他們主動(dòng)學(xué)習(xí)積極性較弱,注意力集中的時(shí)間較短,如果單純的口授單一的理論教學(xué),學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣肯定會(huì)比較低。因此,教師要通過(guò)集形象、生動(dòng)的聲音、圖片、視頻等形式為一體的多媒體設(shè)備輔助課堂教學(xué),讓學(xué)生通過(guò)形象、生動(dòng)的多媒體課件直觀地理解電子線路教材的理論知識(shí)。如,在《絕緣柵場(chǎng)效晶體管》的教學(xué)中,教師首先要把握教學(xué)的重點(diǎn)難點(diǎn)制作多媒體課件,讓多媒體課件更好地展現(xiàn)教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn),讓學(xué)生能夠通過(guò)視頻、音頻以及圖片的展示了解理論知識(shí)。
2.采用多媒體課件拓展理論知識(shí)教學(xué),讓學(xué)生更好地把握教學(xué)內(nèi)容中職電子專業(yè)教學(xué)要想充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性,就要善于使用各種形象化的教學(xué)工具,讓學(xué)生能夠喜歡上電子專業(yè)教學(xué)。教師不但要選擇適合的多媒體課件,讓學(xué)生在課下根據(jù)專業(yè)學(xué)習(xí)的特點(diǎn)進(jìn)行學(xué)習(xí),而且在課堂上也要充分學(xué)校的教學(xué)資源,加強(qiáng)形象化教學(xué)。如,《放大電路的分析方法》教學(xué)過(guò)程中,教師在運(yùn)用多媒體課件讓學(xué)生了解了理論知識(shí)的重點(diǎn)難點(diǎn)之后,還可以通過(guò)拓展訓(xùn)練,讓學(xué)生將理論知識(shí)運(yùn)用到實(shí)際當(dāng)中,拓展教學(xué)深度,拓寬教學(xué)廣度。
3.中職學(xué)校要積極推進(jìn)教學(xué)資源信息化建設(shè)中職學(xué)校要根據(jù)電子專業(yè)教學(xué)的特點(diǎn),積極推進(jìn)中等職業(yè)教育教學(xué)資源信息化建設(shè)。如,學(xué)??梢愿鶕?jù)專業(yè)教學(xué)的特點(diǎn),建立教學(xué)網(wǎng)站,利用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)《電子線路》課堂輔助教學(xué),創(chuàng)設(shè)一個(gè)基于網(wǎng)絡(luò)的電子學(xué)習(xí)環(huán)境,讓師生能夠突破課堂的限制進(jìn)行教學(xué)內(nèi)容的探討。教師也要引導(dǎo)學(xué)生逐步由教師講解為主變?yōu)閷W(xué)生積極自主學(xué)習(xí)為主,讓學(xué)生在形象生動(dòng)的網(wǎng)站資源設(shè)計(jì)中更好地學(xué)習(xí)理論知識(shí)。
二、挖掘素材,引進(jìn)組件式思想
[關(guān)鍵詞\]虛擬仿真實(shí)驗(yàn);電子線路;教學(xué)實(shí)踐
[中圖分類號(hào)\]G712 \[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼\]A \[文章編號(hào)\]2095-3712(2014)24-0039-02\
隨著電子技術(shù)的不斷發(fā)展和新技術(shù)的不斷出現(xiàn),電子線路的教學(xué)內(nèi)容也在不斷地發(fā)生變化。一方面,以前教學(xué)以分立元件為主,而現(xiàn)在大規(guī)模、多功能集成電路等所占內(nèi)容的比重在不斷增加;另一方面,隨著教育信息化的不斷發(fā)展,EDA仿真技術(shù)被逐漸引入電子線路課程的教學(xué)中,這讓職校學(xué)生對(duì)當(dāng)代電子電路的設(shè)計(jì)及制作有了一定程度的了解,應(yīng)該是當(dāng)前電子電路課程改革中的一個(gè)要點(diǎn)。
一、選題的意義
1.在教學(xué)中引入虛擬仿真實(shí)驗(yàn),緊跟當(dāng)今計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì),能夠?qū)崿F(xiàn)多媒體技術(shù)和傳統(tǒng)教學(xué)的結(jié)合。
2.在教學(xué)中引入虛擬仿真實(shí)驗(yàn),可以充分發(fā)掘教材資源,進(jìn)行更多更全面的課堂演示,提高課堂效率。
3.開(kāi)展EWB的電工、電子實(shí)驗(yàn),可以進(jìn)一步加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教學(xué),增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)效果。
4.可以為中職電工電子的遠(yuǎn)程教學(xué)提供一個(gè)很好的學(xué)習(xí)課件平臺(tái)。
二、課題研究的核心概念及界定
(一)課題的核心概念
虛擬仿真實(shí)驗(yàn)是利用計(jì)算機(jī)構(gòu)造一個(gè)實(shí)驗(yàn)?zāi)M環(huán)境,通過(guò)建立電路、仿真電路功能和對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析而達(dá)到實(shí)驗(yàn)效果的一種新的實(shí)驗(yàn)方法,它有助于學(xué)生更好地理解理論教學(xué)內(nèi)容。
(二)課題界定
本課題研究,利用EDA技術(shù),將虛擬實(shí)驗(yàn)更好地作為傳統(tǒng)電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)的補(bǔ)充與電子線路教學(xué)有機(jī)結(jié)合,使中職學(xué)生初步掌握仿真軟件技術(shù)。虛擬實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與教材緊密聯(lián)系,全面地概括了電子線路所學(xué)的知識(shí)點(diǎn),將課堂內(nèi)容具體化,能夠達(dá)到有效輔助課堂教學(xué),提高課堂教學(xué)效果的目的。
三、課題研究的目的
1.以提高教學(xué)質(zhì)量為出發(fā)點(diǎn),探究將虛擬仿真實(shí)驗(yàn)運(yùn)用到《電子線路》的實(shí)際教學(xué)的可行性與有效性。通過(guò)實(shí)踐,運(yùn)用EWB仿真軟件進(jìn)一步改進(jìn)電子線路的教學(xué)過(guò)程和教學(xué)方法,使之向更合理的教學(xué)模式發(fā)展,并力圖通過(guò)不斷總結(jié)教學(xué)經(jīng)驗(yàn),努力提高課堂教學(xué)效果。
2.以解決教學(xué)資源問(wèn)題為基本點(diǎn)。由于學(xué)校電子類、機(jī)電類、計(jì)算機(jī)類專業(yè)都開(kāi)設(shè)了數(shù)字電路、模擬電子線路課程,學(xué)生數(shù)量大,實(shí)驗(yàn)設(shè)備設(shè)施就顯得捉襟見(jiàn)肘,不能滿足教學(xué)需求,因此引入虛擬仿真實(shí)驗(yàn)可以彌補(bǔ)現(xiàn)有教學(xué)資源的不足。
3.以師生共同發(fā)展為立足點(diǎn)。以EWB為基礎(chǔ)的仿真實(shí)驗(yàn),提高了學(xué)生的識(shí)圖讀圖能力以及使用常用電子儀器的能力;教師通過(guò)教學(xué),增強(qiáng)了學(xué)生應(yīng)用仿真軟件的能力,提高了電子線路教學(xué)的課堂教學(xué)質(zhì)量。同時(shí),教師積累了教學(xué)素材,豐富了教學(xué)資源。
四、課題研究的主要內(nèi)容
1.對(duì)職業(yè)學(xué)校學(xué)生學(xué)習(xí)《電子線路》前導(dǎo)性知識(shí)水平進(jìn)行調(diào)查與分析。主要利用問(wèn)卷調(diào)查,了解職業(yè)學(xué)校學(xué)生學(xué)習(xí)《電子線路》前導(dǎo)性知識(shí)的水平。
2.在《電子線路》教學(xué)中采用EWB仿真軟件教學(xué)的實(shí)踐研究。在電子線路教學(xué)中,采用典型模擬電子電路的虛擬仿真、典型數(shù)字電子電路的虛擬仿真,并不斷進(jìn)行總結(jié)經(jīng)驗(yàn)。
3.改進(jìn)電子類專業(yè)課的課堂教學(xué)方法。由于虛擬實(shí)驗(yàn)室加入了教學(xué)的環(huán)節(jié),打破了傳統(tǒng)的教學(xué)流程,通過(guò)該課題的實(shí)驗(yàn),改進(jìn)電類專業(yè)課程的課堂教學(xué)方法與手段,將理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)有機(jī)融合。
五、課題研究后的反思
(一)創(chuàng)新教學(xué)方法,提高電子類專業(yè)課堂教學(xué)效果
職業(yè)教育的特點(diǎn)是強(qiáng)化理論聯(lián)系實(shí)際,但是在傳統(tǒng)教學(xué)中,不少教學(xué)內(nèi)容“看不見(jiàn)、摸不著”。通過(guò)電路內(nèi)部電路工作仿真和波形觀察,在讓學(xué)生充分觀看、比較的基礎(chǔ)上,教師再輔之以必需的分析講解,“抽象”的內(nèi)容變得生動(dòng)形象了,教學(xué)目的也就達(dá)到了。把EWB仿真技術(shù)引入電子類課程的教學(xué)中,改進(jìn)了教學(xué)方法,提高了教學(xué)效果。學(xué)生積極參與,自己動(dòng)手操作,從而加深了對(duì)原理的理解和掌握,從而提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。
(二)發(fā)揮創(chuàng)造性思維,培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力
電子線路實(shí)驗(yàn)教學(xué)的目的是提高學(xué)生的分析、判斷及創(chuàng)新能力。在傳統(tǒng)的電子線路實(shí)驗(yàn)教學(xué)中,學(xué)生運(yùn)用自己所學(xué)的知識(shí)設(shè)計(jì)新穎的電路是一件很困難的事。而虛擬實(shí)驗(yàn)有更為優(yōu)秀的分析技術(shù),例如在很多儀器儀表中引入指針,使實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)更易獲得,實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象更為明顯,Multisim 2001中又具有經(jīng)典的仿真分析方法,這樣實(shí)驗(yàn)可鍛煉學(xué)生的動(dòng)手能力。
(三)通過(guò)不斷實(shí)踐,提高教師的業(yè)務(wù)素質(zhì)和專業(yè)水平
虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)是教育信息化建設(shè)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心建設(shè)的重要內(nèi)容,是學(xué)科專業(yè)與信息技術(shù)深度融合的產(chǎn)物。虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)要求教師以全面提高職業(yè)學(xué)校學(xué)生創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力為宗旨,其自身具有先進(jìn)的教育理念,較高的學(xué)術(shù)水平和豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。通過(guò)引入仿真教學(xué),不僅推進(jìn)了實(shí)驗(yàn)教學(xué)的信息化建設(shè),還推動(dòng)了學(xué)校實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革。將Multisim技術(shù)應(yīng)用到電子實(shí)驗(yàn)教學(xué)中,教師通過(guò)仿真模擬電路的各種特性,講解不同參數(shù)的改變對(duì)電路的影響。通過(guò)這樣的仿真實(shí)驗(yàn),可以把電子技術(shù)的理論教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)有機(jī)結(jié)合起來(lái),同時(shí)也提高了教師現(xiàn)代信息技術(shù)的運(yùn)用能力和實(shí)際電路的操作、分析能力。
(四)反思不足之處,以求更多突破
仿真實(shí)驗(yàn)雖然是輔助教學(xué)的重要手段,但這并不意味著仿真實(shí)驗(yàn)可以解決教學(xué)中的所有問(wèn)題。在教學(xué)中難免會(huì)出現(xiàn)一些意想不到東西,因此要求教師課前多思考,盡量對(duì)可能出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行預(yù)見(jiàn),上課時(shí)多觀察,及時(shí)處理出現(xiàn)的問(wèn)題,把問(wèn)題解決在萌芽狀態(tài),課后多總結(jié),做好記錄。本課題的研究重點(diǎn)是仿真軟件在電子線路課程中的應(yīng)用,對(duì)教學(xué)內(nèi)容關(guān)注較多,而對(duì)教學(xué)組織的安排、課堂結(jié)構(gòu)模式的研究還不夠深入,這些問(wèn)題需要在課題下一階段的研究中重點(diǎn)關(guān)注。
總之,中等職業(yè)學(xué)校在電子線路教學(xué)中利用EDA仿真技術(shù)的教學(xué)改革是一個(gè)不斷探索和實(shí)踐的過(guò)程,只要我們不斷堅(jiān)持改革和創(chuàng)新,從提高學(xué)生的實(shí)踐、創(chuàng)新、創(chuàng)業(yè)等能力的實(shí)際需要出發(fā),就一定能夠探索出適合中等職業(yè)學(xué)校電子線路課程教學(xué)的新方法。
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