时间:2022-05-30 00:26:28

科学知识:
1. 知道一个基本电路的组成元素。
2. 知道电器的工作需要一个闭合的回路。
3. 知道开关的作用并能用开关控制电流。
4.知道不能用插座电源做实验。
过程与方法:
1. 能够连接基本电路,并画出电路图。
2. 能够根据电路图连接简单电路。
3. 能用简单器材做简单的实验,并作实验记录。
情感、态度与价值观:
1. 激发对电探究的兴趣,愿意与同学一起去探讨有关电路的问题。
2. 体会制作的快乐,感受成功的喜悦。
【教学重点】:学习连接一个简单电路。
【教学难点】:画简单的电路图。
【教学准备】:
课件、每小组小灯座1个、电池盒1个、1号电池1节、导线4根、小灯泡1个、记录纸1张等。
【教学过程】:
课前游戏——“唱反调”。
(一)创设情境,激趣导入
师:同学们,今天这堂课老师给大家设计了五关智力闯关题,希望同学们积极动脑,踊跃闯关。马上开始我们的第一关——猜谜语。
(有秧无叶结白瓜,白天休息夜开花,只因它是亮光瓜,每天都要用到它。猜一日常用品)
学生:灯泡。(师板书)
师:真厉害!(张开手)看,要点亮它,还需要什么材料?为什么需要这些材料?它们各自起到了什么作用?
引导并板书:灯泡:用电器
电池:提供电
导线:传输电
开关:控制电
师:由这些材料组成的电路是最简单的,今天,咱们就一起来研究简单电路。(板书课题)
(二)探究新课
1、生小组讨论如何连接,设计方案,汇报。
师:如果给你们一节电池、一个灯泡和两根导线,你们打算怎么连接呢?现在让我们过第二关——设计方案。小组讨论:你们打算怎么连接,才能使小灯泡亮起来?你们能设计出几种不同的方案?边讨论边画出连接方案图,灯泡和电池直接用卡片代替贴在记录单上,用彩笔画线代替导线。现在就请小组长从抽屉里拿出材料袋1,取出灯泡和电池卡片及记录单来设计方案,等会儿老师会请先设计好的同学上台展示他们的方案。
2、学生上台展示不同的连接方法。(还有谁设计出了与他们都不同的连接方法?)
3、全班预测。
师:请大家看黑板,你们认为这些方法能使小灯泡亮起来呢?先看第一种。
4、小组按图连接实物,把实验结果填写在记录单上。
师:我们保留大家的意见,结果到底是怎么样的呢?就让我们过第三关——实验验证。请小组长拿出材料袋2用实验来检验,看哪几种连接方法能使小灯泡亮起来,并把实验结果填在记录单上,不能接亮的方法请改正过来。
5、小组汇报交流、小结。
师:(请大家看黑板,哪些方法能使小灯泡亮起来呢?)(为什么这些方法能使小灯泡亮起来呢?奥秘到底在哪里?请先让我们看一幅灯泡的剖面图。)(知道了灯泡里的秘密,再来观察这些能使小灯泡发亮的方法,你们发现了什么?)【电池的正负极要和灯泡的两个连接点连接灯泡才会亮。】这样连接为什么就能亮呢?让我们再来看一下电流在电路中是怎么流动的。仔细观察电流从哪里出发,经过哪里,回到哪里。【电流都是从电池的正极流出,经过小灯泡的灯丝,再流回到电池的负极,形成了一个完整的通路,所以小灯泡就亮了。】(课件电流流动路径图)(板书:通路)
6、分析不亮的原因。(相机引导电路的短路、断路。)
7、学生再次实验。
师:请没接亮的小组再次尝试接亮小灯泡,已经接亮的小组再尝试其他种连接方式。
8、学会用开关控制简单电路。
师:同学们很棒,把小灯泡都接亮了,但是不能让它总是亮着吧,现在我们提倡低碳生活,不用灯的时候要及时关掉,怎么解决这个问题呢?请你说。
生:往电路中加入开关。
师:真会动脑筋!刚才我们用手按着才能点亮小灯泡,一松手小灯泡就不亮了!很不方便!所以在安装开关之前,我们先来认识两位好朋友—电池盒用来装电池、灯座用来放灯泡。介绍它们的使用方法及开关的闭合(开)与断开(关)。下面就请大家过第四关——开关控制。请各组长取出材料袋3,把开关加入你们的电路中。并思考:为什么开关能控制小灯泡的亮和灭呢?
师:接亮了吗?能用开关控制了吗?
生:亮了!能!
师:为什么开关能控制小灯泡的亮和灭呢?(指名回答)下面让我们一起来看一下增加开关以后的电流流动路径。【当开关闭合时,电流从电池的正极流出,经过开关和灯泡的灯丝,最后流回到电池的负极,电池和灯泡之间形成了电流的通路,灯泡就亮了。当开关断开时,电流流到开关处就断开了,不能流回到电池的负极,电池和灯泡之间没有形成电流的通路,灯泡就不亮了。】这就是开关工作的原理。
(三)课堂总结
师:好,很快,到了最后一关第五关——总结收获:谁来说说,这节课你有什么收获?
(四)课外拓展
人教版义务教育课程标准实验教科书《物理》八年级上册第五章第四节“探究串、并联电路的规律”。
教学过程
一、提出问题
在学生的实验桌面上,有电池组,2.5V的灯泡两个,3.8V的灯泡两个,电流表一个,开关一个,导线若干。
首先教师要求学生画出有两个灯泡的串联电路图,并把任意两个灯泡串联起来接到电源上,闭合开关,使灯泡发光。
闭合开关,灯泡发光,说明电路中有电流通过,电流的方向是怎样的呢?(学生回答:电流从电源的正极出来,经过灯泡,流回电源的负极。)
提出问题:串联电路中各处的电流之间有什么关系呢?
二、进行猜想
让学生分组讨论,选代表发言,提出自己的猜想。概括起来,有两种相反的意见:
1.串联电路中各处的电流相等。理由是:串联电路中电流只有一条通路。
2.串联电路中各处的电流不相等,靠近电源正极的电流大一些。理由是:电流通过灯泡时使灯泡发光,要消耗一些电能,所以电流通过灯泡后会减小。
对两种猜想教师都要表扬,说明学生经过思考,动了脑筋。哪种猜想正确呢?实验是检验对否的最好方法。
三、设计实验
各小组讨论,提出自己的实验方案。各小组的方案主要不同之处是把电流表放在何处,测几个点的电流,用几个电流表去测。
有的组提出测两个点的电流:①电源正极和开关之间的电流;②电灯乙和电源负极之间的电流。
有的组提出测三个点的电流:①电源正极和电灯甲之间的电流;②电灯甲和电灯乙之间的电流;③电灯乙和电源负极之间的电流。
通过讨论,大多数组认为测三个点的电流较好。(下面电路图中的A、B、C点)
对于用几个电流表去测量,有的组认为同时用三个较好,测一次就能同时看出各点的电流是否相同;有的组认为用一个较好,理由是:不同的电流表测量时可能有误差,同一处的电流用不同的电流表测量结果也可能稍有不同。最后统一意见,用一个电流表分别测A、B、C三点的电流。
四、进行实验
教师提醒学生实验时要注意正确使用电流表,把实验结果如实地记录下来,填写在下面的实验记录中,并把实验中遇到的问题也记下来。
*
五、分析论证
让各小组展示自己的实验记录,根据测量结果说出得到什么结论?
大多数组测量的结果是A、B、C三点的电流相同(即IA=IB=IC);但有一个组测出的A、B、C三点的电流却不相同。这是为什么?教师请其他组与这个组进行交流,共同寻找原因。各组提出的问题有:
1.是否电流表有问题?建议换一个电流表重新实验;
2.是否电路连成了并联?建议认真检查电路;
3.是否每次测量时用的灯泡不同?建议三次测量时不要更换灯泡;
4.是否电路没有连接好?建议认真检查电路。
这个组的同学认真听取了其他组的建议,经过检查发现是电路连接处有接触不良的现象。实验中用的是插件,有的地方插的松一些或没插好时,电流表的指针就会来回摆动,三次的示数会有不同。
六、再次实验
一次实验不一定能得到正确的结论。教师提出:换用不同的灯泡再做实验或者把三个、四个灯泡串联起来,多测几个点的电流,看一看各点的电流是否都相等?
经过同学们的多次实验,自己得出结论:串联电路中各处的电流相等。
七、评估交流
这节课通过提出问题,进行猜想,设计实验,进行实验,分析论证,探究了串联电路中电流的规律。教师特别提出:应该表扬第一次实验中得到的结论与其他组不同的这个组,因为他们实事求是,这是科学的态度。正是由于他们的结果不同,给大家带来了很多的思考,得到了很多的启示,知道了一些在实验中应注意的问题。
通过这节课,又一次对学生进行了探究问题的方法训练。
最后,教师请学生提出还有什么不懂的地方和还想知道的问题。
有的学生提出:既然串联电路中各处的电流相同,为什么两个灯泡的亮度不一样呢?
有的学生提出:用同样的电源,分别接上两个不同的灯泡时,为什么电路中的电流不同呢?
教师对学生提出的问题给以肯定,这些问题提得很好,请学生在课下继续交流探讨,在以后的学习中我们会继续探究这些问题。
点评:
本节课是一节典型的探究实验课,目的是要学生体验探究过程,学习科学探究的方法,通过自主地探究实验得出结论。
关键词:创新能力技能学习能力
我们采用了项目化教学目的,是培养学生的学习能力、动手能力和创新能力。
一、数字电路课程改革与创新
这些年来,学校对数字电路课程进行了一些改革与实践,取得了一些的效果。
(一)教学内容体系改革与创新
我们将课程设计了五个大项目,内容由浅入深进行教学,这样可以逐步提高学生的三个能力。
具体是:组合逻辑电路的制作(简单数字门电路的测试;1位二进制加法器的制作;4位二进制数值比较器的制作;4位二进制加法数码显示电路的制作);时序逻辑电路的制作(基本RS触发器的制作;D触发器与数据寄存器的制作;JK触发器与二进制计数器的制作);555电路的应用和制作(0~5V任意电压发生器的制作;随机存储器RAM的制作;数字温度计的制作);综合电路设计与制(数字频率计的制作;智力竞赛抢答器的制作)。
为了便于教学,我们编写并出版了理实一体化教材《数字电路分析与实践》,2009年6月由中国电力出版社出版。
(二)教学方式改革与创新
首先,本课程将数字电路分成五个项目,有四个难度等级,具体分成四个方面:
1、学习项目(教学单元);
2、学习难度等级;
3、学习任务的特点;
4、学习任务的特点。
组合逻辑电路的制作;Ⅰ级;门电路为工作任务;学生在教师指导下完成任务。时序逻辑电路的制作;Ⅱ级;触发器为工作任务;学生根据任务相对独立完成工作任务。555电路的应用和制作及电压发生器、RAM和温度计的制作;Ⅲ级;555为工作任务、数字模拟相结合;学生在理论指导下完成较复杂的工作任务。综合电路设计与制作;Ⅳ级;比较复杂的工作任务;学生在理论和经验的指导下完成综合性工作任务。
课程组教师经过多年的教学实践,逐渐形成了课程的教学方法体系,其核心思想是随着教学的不断进行,教师传授减少,学生自主增加。主要方法有:
(1)讲授法;
(2)操作示范法;
(3)网络教学法:;
(4)视频教学法;
(5)行动导向教学法(项目教学法、头脑风暴法、案例教学法、张贴板教学法、模拟教学法等)。
行动导向教学在数字电子技术课程中的应用举例。
项目一组合逻辑电路的制作:任务一简单数字门电路的测试,任务二1位二进制数加法器的制作,任务三4位二进制数值比较器的制作,这三个用项目教学法;任务二4位二进制数加法数码显示电路的制作,用张贴板教学法。
项目二时序逻辑电路的制作:任务一基本RS触发器的制作,引导文教学法;任务二D触发器与数据寄存器的制作,任务三JK触发器与二进制计数器的制作,这二个用项目教学法。
项目三555电路的应用与制作:任务一多谐振荡的制作,任务二施密特触发器的制作,用项目教学法。
项目四电压发生器、RAM和温度计的制作:任务一0~5V任意电压发生器的制作,案例教学法。任务二随机存储器RAM的制作,引导文教学法。任务三数字温度计的制作,四阶段教学法。
项目五综合电路设计与制作:任务一数字频率计的制作,头脑风暴法。任务二智力竞赛抢答器的制作,任务二智力竞赛抢答器的制作。
二、 典型教学案例介绍
本课程的课堂教学主要贯彻行动导向教学思想,实现四个转变:由单向灌输向双向合作教学的转变;由教师为主体向以学生为主体的转变;由学生单一的学习向脑、心、手并用的转变;由知识为本位向能力为本位的转变。
另外,在教学过程中遵循“变与不变”哲学思维,变的是工作过程要素(对象、内容、手段、组织、产品、环境),不变的是工作过程结构(资讯、决策、计划、实施、检查、评估)。在教学过程中,技能训练步骤重复,训练要素不重复。通过对每位学生的学习操作训练,使学生掌握所学的知识和技能。
(一)项目教学法案例
项目教学法是师生通过共同实施一个完整的“项目”工作而进行的教学行动。项目教学法一般按收集信息、制定计划、实施计划、检查评估4个步骤进行。以“简单数字门电路的测试”为例。
1、教学任务
简单数字门电路的测试
2、教学目标
最终目标:能测试简单门电路
促成目标:
(1)掌握集成TTL与非门74LS00的功能;
(2)了解集成TTL与非门的内部电路;
(3)学会其他集成电路的功能和测试。
3、教学准备
(1)74LS00、74LS20、74LS02集成电路、数字电路实验教学台、数字万用表等;
(2)教学PPT、教案、教材、实训任务书、评价表;
(3)将一个班级的学生划分为若干学习小组,每组3人,确定小组长。
4、教学课时数
8课时
5、教学过程
(1)收集信息(0.5课时)
下达任务书,描述项目学习目标,交代学习任务,查阅教材学习资料,学生阅读相关资料,教师作5分钟辅导。
(2)制定计划(1课时)
每位学生画出相应实践电路图,学生将各自的电路图在小组内进行讨论、交流、比较,最后形成小组的实践电路图。每组选出一位代表上台进行交流,教师进行点评、优化。
(3)实施计划(2课时)
学生根据实践电路图,在数字电路实践台上操作。对3块集成电路分别进行检测,测试逻辑功能和电压数值,进行记录,分析验证。每位学生都要动手,做到人人过关,掌握最基本的门电路。在学生的测试过程中,教师进行对结果进行验收,并对一些差生进行启发性指导。74LS00、20、30引脚排列如图所示,要求记住引脚,便于掌握。
(4)检查评估(0.5课时)
实践测试结束后,填写实践报告单,学生根据评价表自我评分,再由教师检查评分。
(二)引导文教学法案例
引导文教学法是借助一种专门教学文件即引导文(常常以问题形式出现),引导学生独立学习和工作的项目教学方法。引导文教学法是项目教学法的发展与完善,学生根据引导的问题,通过自我开发及研究式的学习,掌握解决实际问题所需的知识与技能。引导文法的教学步骤与项目教学法类似,主要区别是每一步都要配相应的引导文。引导文教学法的关键是写好引导文,基本RS触发器的制作教学的引导文案例。
(三)四阶段教学法案例
四阶段教学法就是将教学过程分为准备、教师示范、学生模仿和练结四个阶段。以“数字温度计的制作”实践教学为例。
1、准备
教师讲解数字温度计的意义,提出本次操作的评奖方法。
2、教师示范
教师将原先学生制作的产品作为本次设计的样本,讲解应该注意的问题和困难。
3、学生模仿
学生分小组组织参观,开始制作,教师观察学生操作过程,并进行技术规范指导。
4、练结
教师布置任务,让学生独立完成制作,老师在旁边监督,检查操作结果,并进行总结颁奖。
参考文献:
[1]赵志群.职业教育工学结合一体化课程开发指南[M].北京:清华大学出版社,2009.
[2]高林、鲍结.高等职业教育专业课程体系改革与创新[M].北京:人民邮电出版社,2009.
[3]胡汉章.数字电路分析与实践.中国电力出版社,2009.6.
关键词:电路分析 基础课程 案例教学
前言:
所谓案例教学是指利用管理实践中具有典型性的问题性案例,在我们老师的正确指导下,来把学生引入到案例分析中去,深入事件中去,在现出当时的情形,还有再现案例的情形,在案例中去探讨问题以及解决问题,在发现出新的问题时应该及时的给解决掉,并且提出一些针对性的建议,这便于提高学生的实际分析问题的能力,以及解决问题的能力。经过实践的证明案例教学法以及在高校中得到了广泛的运用。
1.案例的主要类型
1.1分析决策性案例。即利用收集整理的问题性管理案例,组织学生讨论问题的性质,充分运用已学的管理理论知识点,提出具有针对性的解决方案。
1.2叙述性或印证性案例。这类案例是通过筛选大量实例,选择其中具有典型意义事例,结合学科理论知识点分析和判断案例中存在的问题,从而提高学生分析实际问题的能力。分析这类案例,有助于加强学生深入理解学科理论知识点,摒弃传统教学中呆板强迫性学习的弊端。
2.在电路分析基础课程案例教学方法中的目的以及案例的设计原则
在电类的专业中案例教学法已经成为了课堂教学的一种方法,这是因为电路分析是一门基础性的课程,即使和后面女的课程以及实践有着很大的联系,但有目的、有计划且系统地将案例教学引进课堂还不多见。因此明确教学目的、确定案例教学原则是提高课程教学效果的首要问题。
2.1 设计的相关原则。我们的案例设计要经过理论联系实际的过程,必须是具备一些综合性知识,来运用案例的教学方法来分析指导一些理论性较强的知识,在选择案例的内容上一定要选择一些能够加深学生对学习理论性知识的理解以及掌握,进而来增强感性的认识,能够培养学生的一些爱好,案例设计要紧密结合学生所学专业,因材施教,承上启下;案例内容选取要能够扩大专业视野,要能使学生养成从工程实际的角度全面理解和正确运用专业知识的职业习惯;案例设计应反映本学科的重点、难点和前沿知识,使学生在学习中获得乐趣,在探究中获得知识并产生强烈的求知欲望,养成科学分析问题的习惯。
2.2 课程案例教学法的目的。电路分析基础课程运用案例教学法,通过强调学生的主动参与,变灌输式教学模式为能力培养型的教学模式,培养学生对知识的应用意识和潜在的思维创新能力,解决学了的不会用、有用的没有学的矛盾,以及理论与生产实践脱节、对具体问题分析能力不足等问题,提高专业素养,为后续课程及工作打下坚实的基础。
3. 课程现状及案例教学的特点
3.1 教学现状。近年来,电路分析基础的教学方式有了一些创新,多媒体教学、启发式教学等都大大改善了教学效果,但依然没有脱离“灌输式”的教学模式,学了的不会用、有用的没有学、理论与生产实践脱节、对具体问题分析能力不足、教学中学生的参与性和主动性不够等问题仍然存在。电路分析基础课程的教学目的是要通过学习使学生掌握电路的基本理论和基本分析方法,建立一般电路系统的数学模型,训练必要的实验技能,为后续课程的学习打下基础。通过分析后续课程对电路分析基础课程知识点的要求,我们发现该课程是90%以上专业课的基础,也是电气信息类多个学科考研的必考课程,在整个专业教学体系中起到承上启下的重要作用,教学效果的好坏将直接影响学生的专业发展。
3.2案例教学法的特点。案例教学法由19世纪70年代美国哈佛大学法学院院长首创。案例教学法是根据教学大纲规定的教学目的和要求,以代表性、典型性和新颖性的案例为基本素材,运用多种形式启发学生独立思考,对案例进行分析研究,并在课堂教学中注重体现学生的主体地位、实践技能和创新精神,案例教学法是一种具有启发性、实践性,理论联系实际的新型教学方法,能够开发学生智力,提高学生综合素质和分析问题、解决问题的能力。
4. 电路分析基础课程案例设计与实施
电路分析基础教学中概念、理论、方法较多,因此需要针对出现的新概念、新理论、新方法,研究不同的“教学案例”并引入课堂,使学生产生强烈的求知欲。电桥是电专业应用较多的电路,以前在电路分析基础课程的教材及教师授课中只强调电桥平衡的条件,要求学生在复杂电路中能看出电桥。通过设计案例,引入传感器的概念,学生不仅仅对电桥的应用有所了解,更重要的是引入有关电量传感器的概念,让学生了解基础课知识点的重要性,有效地调动学生学习的积极性,激发学生的潜能,培养学生分析和解决问题的思维,加深学生对知识的理解与应用。实际工程中,经常会遇到一个未知的“黑匣子”,怎样确定其数学模型,即网络函数,以便对其进行分析、设计或改进。我们需要在特定情况下,在输入端加一个冲击量,从输出端得到的冲击响应就是网络函数。案例教学引导学生带着实际工程中的问题学习理论知识,使学生加深理解,学会实际工程中的应用,提高课堂教学效率,拓展了学生的知识面。案例教学法能引导学生运用所学知识,分析解决实际问题,培养学生对知识的应用意识和潜在的思维创新能力,养成科学分析问题的习惯。案例教学法实施过程中除了满足教学条件,学生的积极配合外,教师的主导尤为关键,案例教学对教师的要求更高。教学课时不增反减,教学内容不减,教学要求提高。运用案例教学,教师不仅要有扎实的理论知识,还要有丰富的实践经验,并能将理论与实践融会贯通;不仅对授课课程内容很熟悉,更要了解后续课程对该课程的要求;不仅要求教师根据社会发展的需要不断更新教学内容,补充教案,更要求教师能敏锐地洞察现实中的问题,不断地从现实生活中提炼加工出适宜教学的案例。教师要学会并善于运用现代化的教学手段和教学设施,图片、音响、动画、录像等手段在课堂中都可以调动学生的学习积极性,激发学生的学习兴趣。
参考文献:
【1】刘敏华 贾仙宇.电路分析基础研究型教学初探[J].电工电子教学学报.2009.10.
[关键词]翻转课堂;慕课;高频电子线路;混合式教学;线上学习
[中图分类号] G642.0 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437(2017)02-0032-03
高频电子线路是电子通信类专业核心基础课程,是电子通信类专业课程中内容最多、最难学、最难教的课程之一,也是该类专业教学计划中专业基础课和专业必修课之间的联系“桥梁”课,搞好该课程教学十分重要。
近年来,对高频电子线路课程的教学改革研究较多。刘静波[1]研究了高频电子线路实验实践教学,着重对实验装置的设计、实践项目的规划以及实践教学的一些具体方法进行探讨,目的是提高学生动手能力。周莹莲[2]针对高频电子线路课程教学中的热点问题,结合课程特点和人才培养目标,在课程内容的优化整合、注重实效的教学方法创新和项目驱动的实践能力培养等方面进行探索。谢晶[3]根据高频电子线路课程特点,结合学生学习现状,分析传统教学中存在的问题,从理论教学、实验教学、考核方式等方面,对如何激发学生的学习兴趣,拓展学生思维,增强教学效果,培养实践创新能力进行了研究和探索。这些研究都是基于传统教学模式的研究,对学生的要求较高。
钟福如等[4]针对高频电子线路实验课的特殊性,在国内外已有翻转课堂的基础上,设计高频电子线路实验课翻转课堂教学模式,并结合具体案例来阐明该教学模式的实施过程。汪秋婷等[5]以翻转课堂作为课堂教学形式,将知识传授和知识内化颠倒安排,改变了传统教学中的师生角色。该文通过分析高频电子线路理论课程的教学难点,构建基于翻转课堂的抽象教学模型,但该文对高频电子线路混合式教学的整体架构、具体实施、慕课具体内容未做深入研究,不能指导实践应用。在高等教育步入大众化时代,高校生源质量下降,学生知识基础不牢固、学习能力下降,对高频电子线路这种内容多、难学的n程,需要采用新颖的教学形式,去提高教学效果。本文针对高频电子线路课程, 提出了“翻转课堂+讲授”的混合式教学模式,规划了微课的具体内容,构建了课堂组织模式、学生组织模式、考核模式等,对基于翻转课堂的高频电子线路的混合式教学提出了具体的实施策略。
一、高频电子线路开展翻转课堂教学的理论和实践意义
(一)理论意义
1.革新教学本质,将传统“教学”变为“有技术支持的学教”,使“知识传授”与“知识内化”两个认知环节都得到优化。
2.革新课堂教学模式,形成“翻转课堂+讲授”的混合式授课形式,教学视频以慕课形式呈现。
3.主要教学内容由学生在课前通过慕课学习完成,学生可以自主掌控学习,不同基础的学生都能适应。
4.翻转课堂整合了直接传授与建构主义学习、面授与网络学习,使自主学习与协作学习并行开展,让教师、课堂的角色产生了根本变化。
5.翻转课堂能更多地采用讨论法与探究法,这些方法针对特定问题,刺激学生思考与交流,使学生获得多元化的思维空间,从而培养其积极的情感、态度与价值观。
(二)实践意义
1.高频电子线路开展翻转课堂教学具有必要性。高频电子线路是电子通信类专业核心基础课程,是一门工程性和实践性很强的专业基础课程,随着现代通信技术和无线电技术的发展,其教学内容不断充实、教学体系不断更新,并且越来越多地应用到其他学科领域。搞好该课教学十分重要,运用混合式授课方式开展课程教学,有助于提高教学质量。
2.高频电子线路实施翻转课堂教学的条件已具备。首先,大学生有足够的空余时间进行课前慕课视频的学习;其次,大学有较完善的信息技术的支持,能提供大量多媒体教室、电子图书馆等,学生能方便地完成慕课线上学习并完成随堂考试;再次,大学生笔记本电脑、iPad、智能手机等移动设备普及度很高,使用这些工具进行碎片化、移动化的学习已成为绝大部分学生的学习习惯。
3.高频电子线路由于内容多、难学,采用翻转课堂教学对学生具有较大的吸引力。首先,教学主要内容以慕课形式呈现,慕课学习主要在课前进行,学生有充裕的时间进行自主学习,不同基础、不同学习习惯的学生都能以自己熟悉的方式进行学习,调动了学习积极性;其次,学生在观看教学视频的同时必须在线上完成随堂考试,并及时争取得到奖励,具有“游戏”特性,对学生吸引力很大;再次,由于慕课是在线学习,有针对每节课的论坛,学生随时都能提问,并能及时得到解答,提高了学习效率。
4.在翻转课堂中教师角色发生转变。首先,教师由单纯的知识呈现者转变为课程学习的指导者;教师在授课前总结分析学生慕课的学习情况,将学生不懂或提问较多的问题汇总起来,并以此为参考设置讨论主题。其次,教师针对已设置好的讨论主题,在课堂上组织学生进行讨论式学习、协作式学习与自主探究式学习。这让教师有时间与学生交谈,回答学生的问题,参与小组学习,甚至对每位学生的学习进行个性化指导。
5.研究表明,学生在听课时只能全神贯注10分钟到18分钟,慕课视频采用15分钟以内的“微课堂”讲解方式,符合学生的教育心理特点,能够提高学习效率。
二、高频电子线路混合式教学方案
(一)混合式教学的学时划分
课程教学以胡宴如主编的《高频电子线路》(高等教育出版社)为蓝本,课程总学时设计为64个。采用“翻转课堂+讲授”的混合式教学模式,“翻转课堂”理论课学时大致44学时,“翻转课堂”实验课12学时,讲授课为8学时。翻转课堂占教学主体地位,约占总课时的87.5%。
(二)翻转课堂的慕课内容规划
1.选择最基础、最核心的6章内容:第二章,小信号选频放大器;第三章,高频功率放大器;第四章,正弦波振荡电路;第五章,振幅调制、解调与混频电路;第六章,角度调制与解调电路;第七章,反馈控制电路。
2.精选每章理论知识点,形成独立的微课教学视频,初步规划50个独立教学视频。
以“第二章,小信号选频放大器”为例,教学视频设计为8个,按照三个自然节来划分:
(1)2.1.1选频网络的分类和组成,2.1.2 LC并联谐振回路的选频特性,2.1.3 LC阻抗变换电路;
(2)2.2.1晶体管Y参数等效电路,2.2.2单谐振放大器的等效,2.2.3单谐振放大器的性能指标及应用;
(3)2.3.1集中选频滤波器(陶瓷滤波器),2.3.2 放大器中噪声的来源、定义与计算。
3.翻转课堂实验内容:小信号调谐放大器,高频功率放大器,正弦波振荡器,振幅调制、解调与混频,调频与鉴频、锁相环电路。针对实验操作要领,制作6个微课视频。
4.针对每一个微课视频,设计学习任务单,并在慕课学习前让学生知晓。学习任务单包含学习指南、学习任务、问题设计、建构性学习资源等,目的是把传统的知识点灌输转化为任务驱动、问题导向的自主学习,通过学习使学生具有把学习内容转化为问题的能力。
(三)翻转课堂教学架构设计
1.理论课堂(线下学习阶段)教学模式。在授课前要分析总结学生慕课的学习情况,将学生不懂或提问较多的问题汇总起来,并以此为参考设置讨论主题,之后教师将讨论主题上传至平台,让各组学生做好准备。课堂上教师首先解答学生共性问题,共同讨论疑难问题,其次单独解决个别学生的问题。
2.实验课堂(线下学习阶段)教学模式。课堂上教师首先告知学生实验所需仪器,简要阐明实验要求和最后要获得数据,然后学生自己动手做实验;教师与学生一道分析学生实验中遇到问题并现场解决,提取每一组学生实验数据并打分。
3.讲授课堂教学内容安排:第一章,绪论(高频电子线路的发展历史、前沿技术讲解,课程特点与主线),难解习题选讲,课程总结与知识串讲等。
三、高频电子线路混合式教学的组织模式
(一)课前学习(线上学习阶段)学生分组模式
每组由三名学生组成,其中班级优等生1名、中等生1名、后进生1名。一个班级按照总评成绩将学生划分成三个等级,三名学生的名次级差在10-15之间(以班级总人数来定,如班级总人数30人,级差为10)。中等生、后进生结成对子,在慕课学习中互相帮助;优等生是组长,负责帮助组内另2名学生,解决慕课学习中的问题。
(二)翻D课堂(线下学习阶段)组织模式
学生分组不变,与线下学习相同。教师集中解答共性问题时,学生无需分组。疑难问题原则上由优等生根据小组学习和自身学习情况提出,中等生和后进生可以提出自身的个性问题。有疑难问题和个性问题的学生分成两组分别集中在一起,教师分别解答每一组学生的问题;一般中等生、后进生问题先解答,优等生问题后解答;在解答某一组学生问题时,另一组学生可以先讨论。对于课堂上解答不完的问题,由教师在课后通过电子邮件或其他方式及时解答(必须在下一次课堂教学之前完成)。
对于无问题的学生,可以自愿参加这两个小组的讨论,也可以自习课程相关内容,或完成书面作业。
(三)混合式高频电子线路的考核模式
1.课程总成绩=慕课学习(50%)+课堂表现(10%)+书面作业(10%)+实验(15%)+期末考试(15%)。
慕课学习成绩一般按节随堂考试(例如2.1、2.2、2.3每一个微课都有一次考试),所有慕课线上学习成绩累积并折算进入总成绩。慕课随堂考试总分10分,必须达到6分才能进入下一阶段学习,慕课学习成绩由所有随堂考试成绩总评确定;未学完所有慕课内容者不给成绩,需要重修。课堂表现以学生提出问题和参加讨论次数来评价,设定下限次数,达不到下限次数不给本阶段分数,达到较高次数者给满分。书面作业是针对学生的个性化任务,不同学生的作业在要求原则上不一样。实验成绩根据实验课堂表现和实验报告来评定。
如本课程设定为考查课,可取消期末考试,课程总成绩调整如下:
课程总成绩=慕课学习(55%)+课堂表现(15%)+书面作业(10%)+实验(20%)。
四、关键问题讨论
1.翻转课堂的核心内容是教学视频,教学视频决定了教学质量。因此,高频电子线路的教学视频制作是首要要解决的问题,教师不但要讲好课,而且要组织团队做好视频的制作,使视频适宜在线上分享。慕课视频的时长应保持在15分钟以下,最好在10分钟左右。
2.慕课最引人入胜的地方是线上随堂考试,学生不能“过关”时只能通过重学视频内容再去回答问题。随堂考试的题目要设计得当,不能与课本习题或辅导习题重复。同时,慕课内容严格按照章节的前后顺序设置逻辑,前面内容没通过,不得进入后续的慕课内容学习。
3.要深入研究翻转课堂、讲授两种课堂教学课时量的比例划分以及这两类课堂的内容安排。翻转课堂主要内容以学生在课前慕课学习中存在的问题解决为主,教学方式以讨论式、协作式为主,课时量约占总课时的5/7;实验课约占总学时的1/7,实验课需要课前预习,实验内容及操作过程仍然采用慕课视频呈现;讲授式课堂主要内容有课程绪论及前沿技术、课程总结及内容串讲、难解习题等,课时量约占总课时的1/7。
4.要周密安排翻转课堂课前慕课学习的学生组织、课堂讨论的教学组织。重视慕课学习协作小组的学生选择,使小组长能够帮助组内学生进行慕课学习,形成团结互助的良好风气;课堂讨论既要解决所有学生共性问题,又要解决部分学生的个性问题。
5.线下学习给学生充分发挥知识学习的空间,但是书写能力、知识掌握是否牢靠,仍然是能力考查的重点之一,所以综合考核中保留了书面考试和作业的环节。
五、结论
目前,国内慕课平台逐渐增多,但是这些慕课平台推出的课程数量整体不多,且仍然以人文社会课程居多,自然科学、工科课程偏少;而自然科学、工科中以物理、化学、计算机类课程居多,电路类课程很少,高频电子线路课程在中文慕课中还没有找到。开展基于慕课的高频电子线路翻转课堂教学实践研究,能助推工科类慕课建设和教学改革,对提高大众教育背景下的教学质量,提升学生学习兴趣和学习效率,有十分积极的意义。
[ 参 考 文 献 ]
[1] 刘静波.高频电子线路实践教学的建设和探索[J].电气与电子教学学报,2006(4).
[2] 周莹莲.“高频电子线路”课程教学改革的探索与实践[J].教育教学论坛,2016(7).
[3] 谢晶. 《高频电子线路》课程教学改革的研究与探索[J]. 教育教学论坛,2016(5).
一、案例教学法与传统工科专业教学比较
传统的工科专业教学往往采用讲授法教学,以“教”为中心,即以教师为主体,由教师提供教学资料,组织和控制教学过程,“教法”制约了“学法”,造成学生只能“照葫芦画瓢”,完全被动,使的学生的知识迁移能力大大下降,阻碍了学生创造性发挥,不利于培养学生独立思考、分析、解决问题的能力。
案例教学法则通过教师采用案例引导来说明理论知识,学生通过案例的研究分析加深理论知识的理解,在教学实践中学生通过深入讨论,激发了学生的兴趣,增加了他们的感性认识,提高了学生分析、归纳、总结能力。
所以传统工科专业教学与案例教学法有着如下区别
二、工科教学中引入案例教学的问题和解决方法
(一)传统工科专业教学都是由理论教学、课程实验和课程设计等教学环节组成,各个环节依次进行,相辅相成,课程实验验证理论,课程设计综合运用理论,但往往造成学生对教学内容感性认识被延时,以致对学习内容起初产生的兴趣随时间推移而消失。如果在工科教学中引入案例教学,对实例进行理论分析后,不通过实验验证,又往往会造成学生感性认识不深刻。但如果课程中穿插实验,又会使教学时间安排过紧,造成满堂灌,不利于学生接受。对于这个问题可以在通过EDA软件进行辅助教学,对实例进行仿真验证,使理论与案例紧密结合,加强感性认识,深化理性认识。
(二)学生长期接受传统的讲授法教学模式,学生积极性不高,难于适应勤于思考,勇跃发言探讨的案例教学模式,所以要求教师要善于引导,牢牢把握教师主导,学生主体的宗旨,要采用多种教学手段,营造良好的学习氛围,避免学生在教学过程中的冷场。
三、基于MULITISIM2001的案例教学
案例教学具有生动、形象、具体、实效性强的潜在优势,所以如何把案例教学的优势,变为实实在在的教学效果,就是“好的案例+好的教法=好的效果”,为了增加教学效果,我在案例教学中采用了EWB(虚拟电子工作台)软件辅助案例教学。EWB软件有着界面简单,容易操作,现象直观的优点。下面我以数字电路教学为例。
(一)精选案例
讲述数字电路的译码显示电路时,为了加强学生数字综合设计的能力,我选用了智力竞赛抢答器电路,因为这个设计包含了数字电路的触发器、编码器、译码器、显示器的知识,有利学生较全面熟悉数字电路设计过程。
(二)情景描述,介绍案例
通过多媒体介绍资料,如七段显示器显示数字的过程通过动画展示,并通过图形分析结构工作原理,使学生了解七段数码显示器的驱动问题和共阴共阳类型区别;对于译码器74LS47,74LS48通过MULTI?鄄SIM2001仿真(如图1),实时控制键盘键位给集成芯片引脚加载高低电平,看七段数码显示器输出数字,分析译码芯片的真值表,加深学生感性认识。
(三)提炼理论,分析案例
导入案例,要求学生运用以上资料设计一个四人智力竞赛信号抢答器电路。先对以上多媒体展示的资料进行提炼,引出数字电路设计过程,提出自顶向下的设计思想,并用多媒体框图从右到左演示(如图2),然后与学生一起分析讨论,即以
半开放式分析,指导学生从数码显示器到译码器,编码器分步设计电路。其中提出设计的要害和关键问题,如如何使译码器正确显示三号和四号选手的数码3,4,以及如何使译码器和编码器正确衔接,同时通过多媒体超链接对所要用到的芯片资料进行一下复习。
(四)应用理论,审视案例
根据理论,让学生进行讨论,设计电路,然后对电路(图3)进行EWB仿真验证。
从仿真电路的现象指出设计缺陷,由于编码器选用了74LS147优先编码器导致选手抢答时优先显示高位数码。提出对抢答信号重新设计。进行开放式讨论缺陷的原因,到最后暗示学生运用教材以前的实例,JK触发器组成第一信号鉴别电路来设计抢答信号。让学生重新设计电路,得到电路(如图5),再进行EWB仿真验证,完善了设计电路。
(五)总结归纳,形成体系
总结数字电路设计理念,介绍设计时细节处理方法。使学生在系统掌握知识同时提高能力。
通过这种案例教学方法,提高了学生的思考能力,参与能力,活跃了课堂学习气氛,使学生不但掌握了数字电路知识,同时了解了数字电路的分析设计方法,达到了学以致用,取得了明显的收效。
【参考文献】
[1]韩力,吴海霞,齐春东.Electronicsworkbench应用教程[M].电子工业出版社,2001.
[2]杨志忠卫桦林.数字电子技术[M].高等教育出版社,2003
关键词:案例教学法;教学改革;电力电子技术
作者简介:王晓刚(1976-),男,吉林长春人,广州大学机械与电气工程学院,副教授;王清(1963-),女,黑龙江哈尔滨人,广州大学机械与电气工程学院自动化系主任,副教授。(广东 广州 510006)
基金项目:本文系广州大学“专业综合改革试点”项目的研究成果。
中图分类号:G642.0 文献标识码:A 文章编号:1007-0079(2013)02-0077-02
2010年教育部提出实行“卓越工程师教育培养计划”,其主要目标是培养一大批创新能力强、适应社会经济发展需要的高质量工程技术人才,促进工程教育改革和创新,全面提高我国工程教育人才培养质量。[1]在此背景下,必须对现有的课堂教学模式进行改革。本文在广州大学“专业综合改革试点”项目的资助下,以“电力电子技术”课程为对象,对课堂教学方法进行了改革,应用案例教学法,改善了教学效果,使学生的知识、能力和素质满足社会的要求。
一、“电力电子技术”课堂教学现状
“电力电子技术”是电气工程及其自动化专业的重要专业基础课,也是“运动控制系统”的先修课程,在专业培养中占据十分重要的位置。但从国内各高等院校的现状来看,课堂教学存在着较大的不足,主要表现为:
1.教学内容陈旧
电力电子技术的发展日新月异,许多新型电路、控制方法和应用在教材中并未提及,造成学生学与用脱节,该问题在毕业设计中表现得比较突出。
2.教学方法落后
传统的教师教和学生学的授课方式仍大行其道,课堂氛围沉闷,教师与学生、学生与学生之间缺乏交流与互动,学生学习的主动性不高,许多学生将学习目标降低为通过考试获得学分,这与卓越计划中“强化培养学生的工程能力和创新能力”的培养特点相背离。
3.教学手段单一
目前大多数院校已经采用多媒体教学,有的还利用各种仿真软件演示电路的波形。但多媒体的利用并不充分,基本上还是教师演示给学生看,效果必然要大打折扣。
针对目前课堂教学中存在的问题,各学校的相关教师或教学团队纷纷尝试教学改革。三峡大学开发了电力电子电路flash动态演示课件,直观生动地再现了电路的动态特性;[2]重庆科技学院采用工程案例教学法,通过实际案例使学生将平时分散学习的知识综合起来,形成解决实际问题的应用过程,让学生知道学有所用,体会到解决实际问题的成就感;[3]合肥工业大学采用从果到因的逆向思维教学法,培养学生思考问题的能力和创新意识;[4]北京科技大学提出了在CDIO工程教育模式下的“电力电子技术”课程教学改革方法。[5]上述“电力电子技术”教学改革为广州大学该课程的改革提供了参考和借鉴。
二、案例教学法的可行性
案例教学法是一种先进的教学方式,教师根据工程生产实际给出若干案例,学生分成若干研究小组,在教师地引导下组织文献查阅、研究和讨论,在规定时间内完成案例的设计后,通过报告的形式汇报研究成果,汇报完成后由教师和学生共同进行对相关问题的讨论。在这种教学方式下,学生由被动的接受者转变为知识的发掘者,实现教师与学生、学生与学生间的互动。与传统教学方式相比,案例教学法的优势十分突出,大大改善了教学效果,因此已经在我国高校的课堂教学中得到应用。[6,7]
电力电子技术在工业生产和国民生活中应用广泛,同时也综合了电子技术、电路、自动控制等多个学科,因此具有很强的工程性和综合性。同时,“电力电子技术”强调理论联系实际,因此必须重视实践性教学。
在“电力电子技术”的教学中引入案例教学法,对于达到课程的实践性和综合性要求,调动学生学习的自觉性和主动性,提高学生自学能力和实践能力,改善教学效果,大有裨益。
三、案例教学法的实施过程
新型教学法的实施步骤为:
1.提出课题(案例)
将全班学生分为5个课题小组,小组可由教师划定,学生也可以自由组合。根据“电力电子技术”教学大纲和教学目标要求,选取实践性较强的5个案例,分配给5个课题小组,每个小组负责1个课题,课题的选择由各组自行协商。由于学生刚刚接触“电力电子技术”,因此教师在选择案例时需注意案例的难度,案例不能过于简单,需具有挑战性,但也不能难度过大,占用学生过多的时间,甚至令学生失去兴趣。经过实践,笔者给出的第一批5个案例为:级联式晶闸管整流器的设计、高功率因数PWM整流器的设计、SPWM逆变电源的设计、矩形波交流电源的设计、高频高压脉冲电源的设计。当然,案例的选择并不是一成不变的,为了防止部分学生向上一届学生索要案例设计结果,同时考虑到电力电子技术发展迅速,每一届教学中都将对案例进行修改或更换。
2.研究学习
各课题小组根据案例的要求,进行分工合作,首先要充分理解教材,判断案例涉及教材中的哪部分章节的内容,深入阅读教材,然后根据教师提供的文献资料及学习方法,通过图书馆、期刊网等文献检索工具的帮助,查阅相关文献,对课题进行拓展学习。由于课题涉及的电路、自动控制等方面的理论较多,需要学生阅读较多的文献。小组成员之间需要经常沟通和讨论,并进行材料的整合并为报告做准备。
3.仿真研究
由于学时以及实验条件所限,学生无法对每个设计出的电路进行实验研究,为了检验设计结果的正确性,可采用仿真验证的方法。目前,有多种仿真软件可以仿真电力电子电路,其中最常用的是Matlab/Simulink和PSIM。这两种软件已被许多教师用于课堂教学中,但学生动手使用的并不多,实际上,这两种软件易学易用,学生无需在学习软件的使用方法上花费太多的时间。在案例设计过程中,学生可以随时用设计的仿真程序验证设计的正确性;设计完成后,要给出不同拓扑结构、不同控制策略、不同电路参数和控制参数下的主要波形,并由此确定最佳拓扑和参数。在第二和第三阶段,学生可通过网络课程平台与教师交流。
4.报告讨论
报告和讨论是案例教学法的重要环节,一般安排在课程结尾阶段进行。由于学时的限制,为每个案例分配的时间为20分钟~30分钟。课题组推举一位报告人,报告人应在报告前做好PowerPoint讲稿,报告时用5分钟的时间介绍案例的要求和设计结果。余下时间由全体学生讨论设计的合理性,学生也可以提出各种问题,由报告人进行解答,报告人解答不了的,由该课题组的其他成员解答。教师在此过程中应对讨论的深度和广度加以把握,最后对案例设计的结果进行点评,并记录学生在报告和讨论过程中的表现,作为考核的依据。
5.撰写小论文
通过一个学期的学习与实践,每个学生提交一份与案例相关的研究性小论文,教师应要求每个课题组内各成员间的小论文内容有区别,即应侧重于自己所研究的那一部分。
6.期末考核
期末考核的成绩由三部分组成:报告和讨论过程中的表现以及小论文的质量。为了保证考核的公平性,教师在布置任务时要为课题组的每个成员分配不同的工作。以“SPWM逆变电源的设计”为例,可将案例拆分为若干子课题,如:单相逆变电源的设计、三相逆变电源的设计、常规SPWM调制方法研究、梯形波SPWM调制方法研究、鞍形波SPWM调制方法研究等几个子课题。在小组成员较多的情况下,可令其中一部分同学用Matlab/Simulink仿真,其余同学用PSIM仿真,这样不仅使每个学生都有相互独立的任务,还可将不同仿真软件得到的结果进行相互验证。
四、案例举例
本节以“矩形波交流电源的设计”为例来说明案例的实施效果。
教师给出的案例为:矩形波交流电源在原油脱水等工业现场的应用较为广泛。本案例中矩形波电源的设计指标为:输入为三相380V/50Hz交流电;输出为单相矩形波,幅值5kV~20kV可调,频率0.1kHz~20kHz连续可调。要求学生设计出系统框图、主电路、驱动控制电路,并对原理进行仿真,给出仿真波形。
经过研究、讨论以及教师指导,学生给出了详细的设计方案。其中系统框图如图1所示。
此外,学生画出了主电路,并选择IGBT作为降压变换器和全桥逆变电路的开关器件,选择SG3525作为控制芯片,选择EXB841作为驱动芯片,画出了控制和驱动电路。
学生的设计方案得到教师的肯定。但是在仿真中,学生遇到困难,不知如何调节输出矩形波的幅值,这是因为教材中电路原理讲得较多,而与控制有关的内容有限。学生在网络课程平台的论坛提出这一问题后,教师及时给出了建议,即将采样得到的矩形波幅值除以变压器变比后得到全桥逆变器输出电压的幅值,此幅值与降压变换器的输出相同,与给定电压比较后得到误差,再用PI调节器产生占空比信号。学生获得建议后并经过小组的进一步讨论,最终得出了仿真结果。
此案例将电力电子技术教材中不同章节的内容,以及自动控制技术的内容联系起来,学生在完成此案例后,对电力电子技术的原理和应用有了更深入地了解和体会。
五、结论
与传统教学方式相比,案例教学法在提高学生工程实践能力、调动学生学习主动性、培养团队精神等方面具有较大优势。一个学期的实践表明,这种方法的教学效果明显优于传统教学法,与“卓越工程师教育培养计划”的理念相符合,值得进一步研究和推广。当然,这种方法也存在着一定的不足,如对教师和学生的要求较高,部分学生积极性不高,教学法的实施与有限的学时存在矛盾等,笔者将这些问题的解决方法在今后的实践中进行更深入的探索。
参考文献:
[1]林健.面向卓越工程师培养的研究性学习[J].高等工程教育研究,2011,(6):5-15.
[2]孙坚,王强.数字环境下“电力电子技术”教学方式的改进[J].电气电子教学学报,2011,33(5):115-116.
[3]飞,李正中,邬红,等.工程案例在“电力电子技术”课堂教学中的应用探讨[J].中国电力教育,2011,(25):101-102.
[4]杜少武,张毅,黄海宏,等.电力电子技术课程的逆向思维教学法研究[J].电气电子教学学报,2007,29(4):94-97.
[5]董冀媛,李晓理,董洁,等.CDIO模式下电力电子技术课程教学改革思考[J].中国电力教育,2011,(35):97-98.
关键词:案例教学法;家用电器;电视维修
1 概述
随着科学技术的不断发展以及人们生活水平的提高,家用电器的普及率越来越高,这就对家电维修行业的发展提供了巨大的动力。《家用电器与维修技术》作为一门应用性学科,已经在各大中高职院校得到广泛普及。该学科是一门对实践操作能力要求较高的学科,需要学生通过大量的实践学习来强化理论知识的应用,而当前的教学模式虽然相对于传统的教学模式而言已经有了较大的改进,但仍在提高学生学习兴趣,促进学生就业方面存在一定的局限性。案例教学法作为一种教学目的性强、动态且开放的教学方法,在提高教学效果、激发学习兴趣方面具有一定的优势,可利用在《家用电器与维修技术》科目的教学过程中。
2 案例教学法的应用
2.1 案例教学法介绍 案例教学法组织原则为理论与实践相结合,教师在对教学目的和教学要求进行充分了解后,利用实际案例为教学素材,指导学生对案例所提供的材料及问题进行讨论分析。分析过程中可采用头脑风暴法、引导法等多种形式启发学生独立思考,提出合理见解,并对问题做出科学合理的判断和决策,从而提高学生分析问题、解决问题的能力。
2.2 案例教学法实施过程
2.2.1 教学案例。以彩电的故障及维修为教学素材,采用接收维修任务单-教师引领-教师维修-媒体播放-情景设计-技能训练的教学流程,使教学内容以任务的形式驱动学生的学习兴趣。教师引领、维修、多媒体播放环节可扩展学生的知识领域;学生的对故障彩电的拆装、维修训练可锻炼学生的实践能力,实现了理论联系实践的教学思想。
2.2.2 教学过程。本次案例教学共由四个组成部分,各部分内容如下:①任务单接收。维修任务单显示,彩电开机时,电源指示灯出现异常,遥控及面板按键的控制作用失灵,几秒钟后,家庭漏电保护器出现跳闸情况,再次合上漏电保护器,电视机全无反应。②教师引领。教师接通电视机电源并根据任务单的描述,对故障现象进行详细分析,引领学生判断故障发生的部位,最后给出正确的答案―开关电源故障,开关电源故障可导致电视机出现三无故障(三无故障为无图像、无光栅、无伴音故障)。③教师维修。根据待修电视机电源原理图,如图1所示,浏览电路板,找到电源部分。首先对大功率元器件进行观察,看是否存在明显损坏的元件,如电阻是否有烧黑,熔断器有没开路,电容器有没漏液等,再使用万用表测量大功率元件是否有异常情况,如电容是否有短路,电阻是否有开路,开关管有无短路或开路等。经检查发现保险管玻璃内壁有发黑迹象,进一步测量发现已经开路;异常现象还有限流电阻R11已经变黑,说明流过电阻的电流较大,出现故障的可能性较大,万能表检测显示电阻值无穷大,说明电阻已经处于开路;根据电路原理图可知,开关调整管Q4与电阻R11可构成回路,R11的超大电流极有可能是由于Q4短路引起的,用万能表的欧姆档测Q4源极与漏极间的电阻,发现为 0欧姆,说明Q4已被击穿。检测工作完成后,对调整管、电阻R11、保险丝进行更换,接通电源,电源指示灯正常,电视机三无故障消失。④多媒体播放。一般情况下,学生的学习过程包含由直观生动到抽象思维,再由抽象到具体实践的过程。利用多媒体课件的图像、视频的播放功能,对开关式稳压电源的型号、拆装和维修过程进行形象的展示,可加深学生的印象,促进教学效果。⑤知识链接。教师根据现有设备,对电视机型号、开关稳压电源的电路进行讲解。读懂电路原理图是解决电视机故障的关键,是学生必备的专业素养。电视机工作原理教学时,可先让学生掌握开关电源电路的原理图,了解信号流程,并以具体的电视型号为例对电源电路进行拆解,使学生掌握电路的组成、工作原理、关键点波形特征、各元件之间的关系、功能及位置;最后引领学生对电视机电源电路进行实物分析。⑥情景设计。教学情境的设计,可激发学生的学习热情,从而促使学生发挥其主观能动性,把要我学转为我要学,从而实现教学模式的转变。情景设计的根本是以学生为主体,目的是促进学生的学习动力和探索精神。完成维修任务后,恢复故障,交换故障机进行再次检查和维修,以巩固自己的维修技能和理论知识。⑦技能训练。技能训练的主要目的是锻炼学生的动手能力,提升学生的创新能力。交流总结主要是对教学重难点进行讨论,以拓展解决问题的思路,而总结环节可加深学生对重点内容和易错部分的认识,从而进一步巩固教学效果。
[图1 电视机开关电源电路原理图]
3 总结
随着家用电器普及率越来越高,家电维修行业人才缺失的现象越来越严重,而科学技术的不断进步,进一步加大了家用电器的维修难度,因此,《家用电器与维修技术》课程在各中高职院校开设较为普遍。为提高课程的教学效果,提升学生的实践能力,采用案例教学法进行课程教学是较为有效的途径。
参考文献:
[1]师四辈.家电维修教学实践技能的培养[J].电子制作,2013,12:105.
[2]黄文皓.家电维修专业教学改革初探[J].科教导刊(中旬刊),2013,
09:153-154.
问题解决的过程是学生认知、情感、意志过程得到全面动员和启动的过程,也是推动学生个性发展的过程.“导学案”是以“问题解决教学”为核心,应用“三标四步骤”教学模式,让学生在活动中主动参与、乐于探究、勤于动手,培养学生收集和处理信息的能力、获取新知识的能力、分析和解决问题的能力及交流与合作的能力,变单一的“教”为积极主动的“学”,从而达到高效课堂的目的.下面以《让电灯发光》教学为例,谈谈笔者的实践与反思.
【案例教学过程】
自主学习方案――学生课前预习《让电灯发光》的内容,并掌握一些力所能及的知识,提出预习中存在的疑惑.
课堂导学过程――合作与交流
一、电路的组成及各元件的作用
活动1 课桌上有两节干电池、带灯座的小灯泡、开关和几根导线.请试着把它们连接起来,并用开关来控制灯泡的发光和熄灭.
师:比一比,看哪个小组最先让小灯泡发光?
生:学生动手,各小组很快连接好电路,争先恐后地展示发光的小灯泡.
【案例说明】
根据已有的生活经验,鼓励学生大胆实践探究,积极参与交流、合作.让学生从亲自动手操作、探究中认识电路的组成,从具体的线路连接抽象出电路的概念.
二、电流的形成及方向
活动2 阅读课本“加油站”,并拆开废弃的干电池,观察干电池的结构.
师:回答碳棒是极,锌筒是极,电流由出来流回.
三、电路的三种状态
活动3 探究“通路、开路”两种电路状态的特点.
师:将电源、灯泡、开关组成如图1所示的电路,观察开关断开与闭合时,灯泡会发生什么现象?
【案例说明】
实验探究过程中,有的学生可能成功,有的会失败.学生在失败中认识到,除了可以用开关控制灯泡的发光和熄灭之外,只要电源、开关、灯泡的任何一个接线柱的导线断开,都能控制灯泡的发光和熄灭.
活动4 在发光的电路中,用一小张锡箔纸连入灯泡两端,如图2(a),闭合开关如图(b)所示.
师:(1)观察灯泡和锡箔纸会发生什么现象?
(2)用手摸一摸锡箔纸和干电池,有什么感觉?
(3)结合课本知识,谈谈什么是短路?
【案例说明】
由为什么“引发火灾”?激发学生的求知欲.
活动5 将桌上的元件连接成如图3所示.
师:用一小张锡箔纸连入灯泡L1两端,闭合开关.
(1)观察灯泡和锡箔纸会发生什么现象?
(2)用手摸一摸锡箔纸和干电池,有什么感觉?
(3)结合活动3的实验,谈谈为什么会引发火灾?
【案例说明】
通过观察、思考,问题解决,使学生的知识由电源短路升华到局部短路.
四、画电路图
活动6 熟记各元件符号,请用规定的符号将图3的实物图画成电路图.
师:各小组探究交流后,选派一名同学到黑板上画出电路图,看哪个组画得准确、漂亮、规范.
【案例说明】
教师点拨 电路图的线要画直,图要画成正方形或长方形.通过评价,让学生养成严谨、规范作图的习惯.
【案例反思】
《基础教育课程改革纲要(试行)》指出:在教学过程中“注重培养学生的独立性和自主性,引导学生质疑、调查、探究,在实践中学习,促进学生在教师的指导下主动地、富有个性地学习.教师应尊重学生的人格,关注个体差异,满足不同学生的学习需求,创设能引导学生主动参与的教育环境,激发学生的积极性,培养学生掌握和运用知识的态度和能力,使每个学生都能得到充分的发展.”
本节课的知识是整个电学的基础,也是与生活密切联系的知识,这节课的知识掌握了,就为后续电学的综合计算题、识别电路故障、为学生今后的发展等奠定了良好基础.
关键词:计算机专业;电子技术基础;难题;对策
目前江苏省的职业中学还存在对口单招升学班,这是一条实现人的可持续发展的有效途径,也是除了通过参加全国统考进入高等学府学习的另一条重要途径。笔者从事计算机专业对口单招方面的“电子技术基础”教学已有几年,经过反复的思考和分析,总结出计算机专业“电子技术基础”教学上的难题所在及其对策。
一、教学上的难题分析
1.知识系统性不完整,知识较零碎
根据江苏省普通高校对口单招计算机类专业综合理论考试大纲的要求,《电工基础》只要教学前四章直流电路部分,虽然内容还相对比较集中,知识的单元性也比较完整,但大纲要求的知识点只是整本书(共十四章)的一小部分,学生很难对所学的知识融会贯通,形成具有专业性特点的解题思路和方法,这是教学上的难点。另外,《电子线路》的内容较零碎,有些学生有时候很难找到要考的知识点。
2.缺少实验操作环节
在电子技术基础的知识考查中还包括实验内容,虽然是以理论和试题的形式来考查实验的内容,但是理论和实验的学习是相辅相成的。通过学习理论可以预知实验的方法、步骤,以及实验结果,而通过实验可以证实理论,并更好地理解和巩固理论。但是目前的教学中就缺少实验训练,只分析讲解理论,因而缺乏直观和形象的学习,学生很难透彻地理解理论,进而牢固地掌握理论。
二、解决难题的对策
1.编写计算机专业“电子技术基础”课程校本教材
根据大纲的要求,计算机专业的学生只需掌握《电工基础》的直流电路部分和《电子线路》的部分内容,我们把这些内容整理和补充完整,并按结构化和模块化编写。全书分三部分:①直流电路、电子线路以及实验操作,直流电路仍然包括电路的基本概念,简单直流电路,复杂直流电路和电容四个章节;②电子线路包括晶体二极管和二极管整流滤波电路,三极管和反相器,组合逻辑电路,触发器和时序逻辑电路;③实验的内容包括万用表和示波器的使用,电阻、电容器、二极管、三极管的检测,电压、电位的测量。这样计算机专业“电子技术基础”课程就只需一本教材,使用方便而且降低了成本。
2.采用“教学案一体化”模式提高课堂效率
在教学设计中,要求教师精心准备教案,也就是结合教学内容,把教学的具体实施方案写出来,内容包括教学课题、教学目标、教学的重点和难点、教学方法以及教学过程的详细计划。在电工基础的实际教学中发现,利用将教案和学案合为一体的教学案来辅助教学可以有效地提高教学效果。
教学案的编写要体现出学生学习的特点,要根据不同的教学内容进行设计,具有一定的启发性。在内容上它一般包括以下五个部分:学习目标、学习内容、课堂例题分析、方法总结、巩固练习等;在结构上还应注意要使学生在课前、课堂和课后三个时间段上都有所兼顾。
3.精选题目,针对不同层次的学生选难度各异的题目
不论是平时教学案上的例题和练习题还是章节的练习题都要有一定的难度差异,一般要分两类,基础题和提高题,基础题是对所学知识的直接练习、应用和巩固;提高题是对所学知识换种思路来考查或是对之前所学知识的综合应用,增加了一定的灵活度和综合性。
4.利用多媒体课件,提高学习兴趣和学习效果
由于大多数中职生基础知识差、学习热情低、自觉性差,单纯用传统的教学手段给学生上课,很难激发起学生热情。利用多媒体,则能有效提高学生学习兴趣和学习效果。特别是在介绍万用表和示波器的使用方法的时候,借助多媒体学生就能直观、形象地了解,而不是听得一头雾水却找不到正确的使用方法。也可以现场演示一下仪器设备的使用,使学生更直接地了解。
中等职业学校的一些专业课的教学上或多或少存在着一些弊端,这就需要教师善于发现教学中的弊端,并总结出有效的应对策略,只有如此,才能提高教学效果,为学生的成才打下良好基础。
参考文献:
[关键词]电子技术;案例教学;应用创新型人才
[DOI]10.13939/ki.zgsc.2017.06.174
1 引 言
随着我国现代化生产建设需要对人才综合素质要求的不断提高,使得对高等教育提出了更高的要求。既要求学生具有深厚的专业理论知识,又要求学生具有一定的工程实践经验。
数字电子技术是电类专业学生的专业基础课,具有很强的理论性、抽象性、专业性、实践性和实用性。在传统的教学模式下,教学更多地以知识传授为主,教师更多地以关注教学内容为主,而不追求教学内容的实用性,而枯燥的专业理论知识,让学生产生畏难情绪,逐渐产生厌学情绪,失去学习兴趣,从而使教学陷入恶性循环。缺乏特定应用背景的电子电路,它们是孤立的,仅H靠抽象的理论讲解,不仅难以激发学生的学习兴趣,而且还会导致学生的畏难情绪和厌学心理。
电子技术课程传统的教学模式主要存在两个方面的问题:一,“教”与“学”和“用”严重脱节。教师授课单纯地讲解电路的组成、结构和工作原理,没有电路具体的应用背景和应用对象,学生即便听懂了,也始终处于一种茫然状态。显然这样的教学模式是难以激发学生的学习兴趣和学习热情的,最终导致学生缺乏学习的积极性和主动性,学生不愿与教师交流、互动,继而逐渐失去在课堂上的主体地位,从而排斥进一步地学习。
2 案例教学法是对传统教育模式的创新
我国传统的教育模式注重学科知识的系统性和科学性,即以“知识为本位”,向学生系统地传授专业知识,在教学上强调“识记”,忽略了对学生创新和创造能力的培养。我国传统的教育模式存在“三个中心”,即以教材为中心、以课堂为中心、以教师为中心,在这种教学模式下,教师往往为了赶教学进度,采取“满堂灌”的教学方法,而学生只知道被动接收,教师教什么学生就学什么,这种教学模式显然无法调动学生的学习积极性和主动性,难以与当今社会对人才教育注重实用技能、注重知识创新等素质教育同步,从而无法适应社会的发展需求。
案例教学法是“行为引导型”教学法的一种,“行为引导型”教学法是从德国引进来的一种全新的教学方法[1],这种教学方法重点强调的是对人的一些关键能力的培养,比如学生分析问题的能力、团结协作能力、解决问题的能力、动手能力、综合概括能力等,这些关键能力,是一种综合能力,是适应飞速发展和不断变换的科学技术所需要的,是从事任何职业都需要的。“行为引导型”教学法能极大地提高学生思考问题的能力,尤其能拓展学生思考问题的深度和广度,同时能让学生更早地接触到将来工作中可能遇到的问题,并运用已有的知识解决它,这对工科院校的学生来说很有诱惑力和针对性,必然会受到学生广泛的欢迎。[2]因而“行为引导型”教学法是工科院校多数教师钟情及探索追求的新领域,将来必然逐渐取代传统的教学模式。
本文提出的案例教学法以工程案例为出发点,将理论学习适时地用于指导实践,反之,让实践来验证理论,以此来提高学生学习的主动性和参与实践操作的积极性,最终使理论在工程案例的实践过程中得以体现。案例教学法不仅可以提高学生的学习兴趣,还可以提高教学质量,为国家培养高素质的应用创新型人才奠定基础。
3 案例教学法在“数字电子技术”课程中的应用
“数字电子技术”是一门理论性与实践性均很强的课程。在教学中,教师只有处理好理论教学与实践教学的关系,使学生既能学到数字电子技术的理论知识,又能培养他们的动手能力,这样才能激发学生的学习热情和兴趣,提高学生分析实际和解决实际问题的能力。由于诸多原因,目前高等院校的学生普遍感觉到数字电子技术课程理论知识抽象,不知教材中涉及的各种单元电路在实际生活和生产实践中有何应用,学生往往有“想学但学了又有啥用”的矛盾心理。针对这种现状,教师应改变教学模式,想方设法激发学生的学习兴趣,调动学生的学习积极性,在讲解逻辑电路理论的同时,多讲逻辑电路的应用,并且多给学生提供动手机会制作逻辑电路。教师在教学中要精心设计教学内容、改进教学方法,因势利导,扬长避短,加强对学生实践能力的培养。例如,“组合逻辑电路的分析及设计”这一教学内容,采用传统教学模式费时费力,学生学完后对如何设计组合逻辑电路依然似懂非懂、似会非会[3],但是,采用“案例教学法”,引导学生自己设计并搭建了一个会议投票表决器的电子电路,学生通过整个设计过程以及对自己所设计电路功能的测试,对“组合逻辑电路的分析及设计”这部分内容豁然开朗。
案例教学法可以通过师生共同实施一个完整的项目案例[4]而进行,具体过程如下:①教师就工程案例和同学们一起讨论,然后分组并确定各组的设计内容和任务;②在教师引导下,各小组利用业余时间查找相关资料,根据项目内容和任务制定设计方案;③教师让学生介绍自己的设计思路、设计方案和逻辑电路图。结果可谓五花八门,学生都急于想知道自己所设计逻辑电路的合理性,在这种渴望及需求下,教师再适时地把逻辑电路的设计思路及方法介绍一下,然后让同学们进行讨论,并通过互相指导和互相帮助来完善自己的设计,最后教师再以总结的方式跟学生一起讨论分析他们所设计电路的合理性及优缺点;④教师要求学生按照逻辑电路图从教师提供的材料中选择他们所需要的器件,并按照设计连接电路及完成电路逻辑功能的测试,从而验证自己所设计电路的正确性及合理性。
在整个电路的设计过程中,学生手脑并用,互帮互学,不仅学到了知识,而且学生的团结协作能力、语言表达能力、动手能力和社交能力也得到了很好的提高。会议投票表决器的设计先由学生设计逻辑电路图,然后在实验课中利用实验室所具备的元器件完成,由于会议投票表决器在实际生活中很常见,所以该电路的设计引起了同学强烈的兴趣,提问声此起彼伏。
在案例教学法中,学生是主角,教师则转换为教学的引导者及服务者。案例教学法的学习过程是一个人人可以参与的创造性实践活动,在这个实践过程中,培养了学生分析问题和解决问题的思想,学生将所学知识应用于实际工程项目,不仅可以体验到创造的艰辛与乐趣,而且通过实际操作,训练了学生的动手能力以及在工作中与其他成员的协调合作能力,可以充分激发或发掘学生的创造潜能。
4 结 论
案例教学法的实施,改变了传统的教学模式,这种教学模式为学生提供了更加有效的学习氛围,可以说,案例教学法是对传统教学模式的改革和创新。通过在“数字电子技术”课程中应用案例教学法,理论教学与实践教学有机地结合在了一起,学生不仅加深了对书本理论知识的理解和掌握,而且懂得了怎样灵活应用这些书本理论知识去解决实际问题,从而使学生的各种能力得到了提高。整个教学过程充分展示了现代高等教育“以能力为本”的价值取向,在这种教学模式下培养出来的人才符合社会的发展和需要。
参考文献:
[1] 李小辉.“项目教学法”在电子技术中的应用 [J].文教资料,2005(5).
[2] 张文才.技校在推广行动导向教学法过程中存在的问题及对策 [J].中国职业技术教育,2006(28).
笔者认真阅读了五种版本的《物理》新教材和名目繁多的练习册,特别是各地“中考”涉及滑动变阻器的试题及其参考答案,感觉受益匪浅。然而,有些答案也有商榷的必要。下面笔者就某版本新课标课文里编写的三幅“有滑动变阻器的实验题”和配套教参里给出的参考答案,陈述如下管见,希望与同行们进行探讨、交流。
例1:图片1是一位同学在连接使用滑动变阻器能够控制小灯泡亮度的实物图,他错在哪里?
教参里给出的参考答案是:“此题的目的是继续训练学生……学会用变阻器控制小灯泡亮度的连接方法”,该题的“错误是将变阻器作为一个不变的电阻串联接入电路中”。
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点评:(1)由于“变阻器”包括“滑动变阻器(含‘电位器’)和电阻箱”,因此参考答案里的“变阻器”应修改为“滑动变阻器”。(2)由于“滑动变阻器有四种使用方法”,所以“学会用变阻器控制小灯泡亮度的连接方法”不是科学用语。(3)根据“电压是使电路中的电荷,发生定向移动形成电流的原因”,所以在教学中我们强调:“使用滑动变阻器,能够控制小灯泡两端的电压和通过它的电流,进而能够改变小灯泡的实际功率(即小灯泡的发光亮度)。”
新解:(1)我们认为类似上述实验题目长期被人们忽视的错误是:“实验前图中的滑片没有停留在最大阻值处”或“滑片要远离选用电阻线上的接线柱”或“要把电阻线全部串进电路中”或“让电流通过所有的电阻线”。我们的教学要求是:在图里位于电阻线中间部位滑片的左面或右面,画出“-”符号,来标明实验前滑片应停在电阻线的最左端或最右端。(2)由于题中没有指明使用滑动变阻器是采用哪种使用方法,所以该题除上述错误外,其完整的答案应有两种情况。滑动变阻器若采用的是:①“常用的电路连接方式”或“组成调压电路”的使用方法,则“滑动变阻器的接线柱选用错了”,应“上、下各选一个接线柱把它串联在电路中,且开关闭合前滑片要停留在最大阻值处”。②“组成分压电路”的使用方法,该题“小灯泡接错了,应按图1所示的电路图连接电路,且开关闭合前滑片要停留在最小阻值处”(即图中最左端)。
例2:图片2是一位同学为测量小灯泡的电阻而连的电路实物图,他错在哪里?
教参里给出的参考答案是:“设置此题的目的是对学生进行电路连接的训练,让学生学会用变阻器控制电路的电路连接方法。”“图中的错误是将变阻器的接线柱接错――同时选择上面两个接线柱接入电路,这样变阻器就失去改变电路电阻的作用。应该强调,这样有可能烧坏灯泡,因此在电路连接过程中应当避免”。
点评:在“测量小灯泡的功率”的实验里,均要求学生“使小灯泡的电压约为额定电压的1.2倍,观察小灯泡的亮度,测出(建议修改为“算出”)它的功率”。可知:“如果电源电压超过小灯泡的正常工作电压”时,不一定“烧坏灯泡”,只有“电源电压超过小灯泡正常工作的电压1.2倍时”,才“有可能烧坏灯泡”。须知:家用配电电压是250V,工业配电电压是450V,它们都是各自用电器U额的1.2倍,即使深更半夜电压是250V,家用电器也没被烧坏。
新解:当滑动变阻器是采用常用的电路连接方式时,除上述参考答案外还有:(1)开关闭合前滑片要停留在最大阻值处;(2)表■选用的接线柱的“极性”反了;(3)表■的量程应选用“0~3V”;(4)表■的量程应选用“0.0~0.6A”。
注:①根据新课标提倡的“从生活到物理,从物理到社会”的理念和市场上出售的小灯泡的规格,实验室用的小灯泡的额定电流,均没有超过0.5A的。②由于电表选用了大量程,测量值跟真实值之间的差异,实属可以纠正的错误!不属于不可避免的“误差”范畴,下同。③采用“组成分压电路”也能测量小灯泡的电阻和功率。
例3:图片3是一位同学为测量小灯泡的功率而连的电路实物图,这个电路有什么错误或不妥之处吗?应该怎样纠正?