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[摘 要] 应用型高级专门人才的培养已经成为工科院校的重要任务。在此大环境下,高频电子技术课程教学模式的改革势在必行。探讨性地给出了课程教学模式的改革措施。其中,以能力培养为目标搭建了CDIO教学模式的结构,优化内容、合理设置了CDIO教学项目,详细讨论了CDIO项目的组织实施,建立了新型考核方式。通过此次改革,能够很好地提高教学质量并培养学生的综合能力。
[关 键 词] CDIO;高频电子技术;教学模式改革
[中图分类号] G642 [文献标志码] A [文章编号] 2096-0603(2019)28-0038-02
高频电子技术课程是工科院校电子信息工程、电子科学技术、通信工程等电子信息类专业中重要的专业基础课,是工程性、实践性非常强的课程,具有非常重要的地位。然而,长期以来,高频电子技术课程的教学存在诸多弊端。如突出知识内容的讲授,轻视学生分析能力的培养;强调按部就班的实验教学,忽视学生综合实践能力的培养。鉴于此,本文在前人的研究基础上,探讨基于CDIO的“高频电子技术”课程教学模式改革,克服课程教学中的难点,以实现学校培养应用型高级专门人才的目标。
一、教学模式结构的搭建
传统教学模式下,高频电子技术教学内容以分立元件为主,教学过程以教师黑板讲授为主,实验教学以验证性实验为主,对学生的实际动手能力培养重视不够。课程体系老化、教学内容和教材以及教学方法和手段单一,与电子技术的发展现状脱节的现象十分突出,为此建立一个新型的教学模式非常必要。利用CDIO理念构建的“教—学—做”一体的新型教学模式,如下图1所示。
新的教学模式中,使用CDIO教学项目优化理论教学内容、加强实践性实验的实施,将二者有机结合起来。将CDIO教学项目拓展到课程设计中,可以培养学生的综合设计能力和创新能力。将CDIO教学项目拓展到毕业设计中,可以使课程教学与毕业设计活动有效结合起来,避免理论课程的枯燥性、抽象性。CDIO教学项目延伸进教师科研活动,将学生吸收到课题中来,可以充分调动学生的积极性和主动性,有效地培养学生的科研意识和科学素养,进一步提高教学效果和教学质量。另外,将CDIO教学项目延伸到电子大赛等此类技能训练活动中,学生可以建立起团队协作意识、工程意识及创新意识,最终获得综合性的专业能力。
二、合理设置CDIO教学项目
运用CDIO模式,本次研究将高频电子技术课程分成两大部分七个项目:一是无线电信号发射部分,包括振荡器电路、谐振功率放大器电路、振幅调制、角度调制四个教学项目;二是无线电信号接收部分,包括混频电路、振幅解调电路、鉴频电路三个教学项目。每个项目又设置了相应的知识点小模块。
在CDIO模式下,每一个教学项目都采用构思、设计、实现和运作四个阶段来完成。构思阶段:明确项目任务、明确准备内容,要求学生明白做什么、打算怎样做。设计阶段:通过所需理论的学习,学生自己设计实施方案。实现阶段:使用各种方式完成自己设计的方案,如印刷电路、焊接元器件、仿真实验等。运作阶段:对完成的项目进行评价。
三、CDIO教学项目的组织实施
教学项目的实施主要在电子信息工程专业、电子科学与技术等专业进行。首先将学生分成相应的学习小组;其次发布项目任务;其次根据学生的需要讲解相关知识,最后听取所有测试学生的感受和意见。
1.构思
启发学生理解项目任务,细化具体要求。然后根据学生的疑问,发放相关的资料。资料主要有电子讲义、网上在线教程、视频教程(光盘形式),供学生自主学习。关于元器件的选取方面,启发学生根据工作频率和输出功率等要求选择合适的高频功率管,查找晶体管手册找到功率管的大信号输入和输出阻抗;再根据谐波抑制度、回路传输效率和元件数值可实现性等要求选择滤波匹配网络,并由阻抗转换的要求确定网络的各元件值,最后选定馈电电路。
2.设计
学生根据任务需求确定组成方案。在此教学中根据学生的分类,设计了四种方式:第一种教师完全不参与方案的设计;第二种教师有问必答,但不允许问方案的设计全过程;第三种教师启发学生一步一步完成方案的建立;第四种教师给出设计方案,引导学生按部就班地理解方案的建立,为下一个项目做好基础,引导学生对组成方案进行分析。
3.实现
引导学生建立一个团队,明确每个人的具体任务,分工合作。学生根据组成方案去选择器件和电路,进行实际电路的设计等。教师针对方案进行分组点评,给出调整意见,帮助学生完善设计。
由于调试过程是个复杂的过程,而教材中展示只是一种理想化的环境。调试是设计高频功放的关键。调试各级滤波匹配网络时,既要保证每一级的网络都谐振在工作频率上,又要保证最终全谐振时的等效阻抗满足匹配要求。这两种调试是相互影响的,每一种调试都不能一步调整到位,否则第二种调试就会失败。必须反复调试,直到同时达到谐振和匹配。
教师先进行整个安装和调试过程的培训,然后组织学生按照分组一组一组地安装和调试,同时对整个过程进行有效的监控和督导。
4.运作
每个项目的参与学生选出一名代表,利用PPT做项目汇报,并对作品进行功能演示。教师组成答辩评委会对学生各组项目完成情况作综合评价,主要考查学生的理论知识应用能力、工程实践能力、應变能力和团队协作能力。考核结构表如下所示。
CDIO教学项目实施考核表
四、结语
基于CDIO工程教育的高频电子技术教学模式,有效地解决教师“难教”与学生“难学”的突出问题,极大地提高了学生综合能力的培养。通过对2014电信、电科和2015电信、电科等8个班级进行试点,反馈效果较好,但是占用时间较多,教师和学生都很辛苦;另外CDIO教学项目与企业及生产厂家的需求结合紧密度还需加强;这些都需要在今后的课程改革中作进一步大力研究。
参考文献:
[1]李厚杰.通信电子线路“渗透式”立体化实验教学模式的构建[J].实验技术与管理,2011,28(1):134-136.
[2]谢嘉奎.电子线路非线性部分[M].第四版.北京:高等教育出版社,2007.
◎编辑 陈鲜艳
[关 键 词] CDIO;高频电子技术;教学模式改革
[中图分类号] G642 [文献标志码] A [文章编号] 2096-0603(2019)28-0038-02
高频电子技术课程是工科院校电子信息工程、电子科学技术、通信工程等电子信息类专业中重要的专业基础课,是工程性、实践性非常强的课程,具有非常重要的地位。然而,长期以来,高频电子技术课程的教学存在诸多弊端。如突出知识内容的讲授,轻视学生分析能力的培养;强调按部就班的实验教学,忽视学生综合实践能力的培养。鉴于此,本文在前人的研究基础上,探讨基于CDIO的“高频电子技术”课程教学模式改革,克服课程教学中的难点,以实现学校培养应用型高级专门人才的目标。
一、教学模式结构的搭建
传统教学模式下,高频电子技术教学内容以分立元件为主,教学过程以教师黑板讲授为主,实验教学以验证性实验为主,对学生的实际动手能力培养重视不够。课程体系老化、教学内容和教材以及教学方法和手段单一,与电子技术的发展现状脱节的现象十分突出,为此建立一个新型的教学模式非常必要。利用CDIO理念构建的“教—学—做”一体的新型教学模式,如下图1所示。
新的教学模式中,使用CDIO教学项目优化理论教学内容、加强实践性实验的实施,将二者有机结合起来。将CDIO教学项目拓展到课程设计中,可以培养学生的综合设计能力和创新能力。将CDIO教学项目拓展到毕业设计中,可以使课程教学与毕业设计活动有效结合起来,避免理论课程的枯燥性、抽象性。CDIO教学项目延伸进教师科研活动,将学生吸收到课题中来,可以充分调动学生的积极性和主动性,有效地培养学生的科研意识和科学素养,进一步提高教学效果和教学质量。另外,将CDIO教学项目延伸到电子大赛等此类技能训练活动中,学生可以建立起团队协作意识、工程意识及创新意识,最终获得综合性的专业能力。
二、合理设置CDIO教学项目
运用CDIO模式,本次研究将高频电子技术课程分成两大部分七个项目:一是无线电信号发射部分,包括振荡器电路、谐振功率放大器电路、振幅调制、角度调制四个教学项目;二是无线电信号接收部分,包括混频电路、振幅解调电路、鉴频电路三个教学项目。每个项目又设置了相应的知识点小模块。
在CDIO模式下,每一个教学项目都采用构思、设计、实现和运作四个阶段来完成。构思阶段:明确项目任务、明确准备内容,要求学生明白做什么、打算怎样做。设计阶段:通过所需理论的学习,学生自己设计实施方案。实现阶段:使用各种方式完成自己设计的方案,如印刷电路、焊接元器件、仿真实验等。运作阶段:对完成的项目进行评价。
三、CDIO教学项目的组织实施
教学项目的实施主要在电子信息工程专业、电子科学与技术等专业进行。首先将学生分成相应的学习小组;其次发布项目任务;其次根据学生的需要讲解相关知识,最后听取所有测试学生的感受和意见。
1.构思
启发学生理解项目任务,细化具体要求。然后根据学生的疑问,发放相关的资料。资料主要有电子讲义、网上在线教程、视频教程(光盘形式),供学生自主学习。关于元器件的选取方面,启发学生根据工作频率和输出功率等要求选择合适的高频功率管,查找晶体管手册找到功率管的大信号输入和输出阻抗;再根据谐波抑制度、回路传输效率和元件数值可实现性等要求选择滤波匹配网络,并由阻抗转换的要求确定网络的各元件值,最后选定馈电电路。
2.设计
学生根据任务需求确定组成方案。在此教学中根据学生的分类,设计了四种方式:第一种教师完全不参与方案的设计;第二种教师有问必答,但不允许问方案的设计全过程;第三种教师启发学生一步一步完成方案的建立;第四种教师给出设计方案,引导学生按部就班地理解方案的建立,为下一个项目做好基础,引导学生对组成方案进行分析。
3.实现
引导学生建立一个团队,明确每个人的具体任务,分工合作。学生根据组成方案去选择器件和电路,进行实际电路的设计等。教师针对方案进行分组点评,给出调整意见,帮助学生完善设计。
由于调试过程是个复杂的过程,而教材中展示只是一种理想化的环境。调试是设计高频功放的关键。调试各级滤波匹配网络时,既要保证每一级的网络都谐振在工作频率上,又要保证最终全谐振时的等效阻抗满足匹配要求。这两种调试是相互影响的,每一种调试都不能一步调整到位,否则第二种调试就会失败。必须反复调试,直到同时达到谐振和匹配。
教师先进行整个安装和调试过程的培训,然后组织学生按照分组一组一组地安装和调试,同时对整个过程进行有效的监控和督导。
4.运作
每个项目的参与学生选出一名代表,利用PPT做项目汇报,并对作品进行功能演示。教师组成答辩评委会对学生各组项目完成情况作综合评价,主要考查学生的理论知识应用能力、工程实践能力、應变能力和团队协作能力。考核结构表如下所示。
CDIO教学项目实施考核表
四、结语
基于CDIO工程教育的高频电子技术教学模式,有效地解决教师“难教”与学生“难学”的突出问题,极大地提高了学生综合能力的培养。通过对2014电信、电科和2015电信、电科等8个班级进行试点,反馈效果较好,但是占用时间较多,教师和学生都很辛苦;另外CDIO教学项目与企业及生产厂家的需求结合紧密度还需加强;这些都需要在今后的课程改革中作进一步大力研究。
参考文献:
[1]李厚杰.通信电子线路“渗透式”立体化实验教学模式的构建[J].实验技术与管理,2011,28(1):134-136.
[2]谢嘉奎.电子线路非线性部分[M].第四版.北京:高等教育出版社,2007.
◎编辑 陈鲜艳