一、《线性电子线路》课程的地位与面临的挑战
《线性电子线路》是工科本科电类专业的一门重要的专业基础课程,之所以说其重要,不仅是因为该门课程的理论知识在电类专业中重要的基础性地位,更为重要的是该门课程是一门与实际器件、工程分析、工程计算紧密相关的课程。在一定意义上,可以说《线性电子线路》课程是电类专业工科学员真正“进入”工科领域的第一门课程,是联系公共基础课程与专业课程的一个重要桥梁。所以,该课程的内容也一直是工科电路、信号与系统专业硕士研究生的入学考试的必考内容。在电子学院这样一所以培养我军从事电子对抗专门人材的院校来说,该门课程的重要性是不言而喻的。
由于《线性电子线路》课程分析的是由半导体器件为核心组成部件的电子线路,因而该课程的教学内容和半导体理论与半导体技术的发展是紧密相关的。随着近二十年来以集成技术为代表的半导体技术的飞速发展,新的器件、组件不断涌现,与这些新的器件、组件伴随而来的新的概念与新的分析方法也不断出现。所以,《线性电子线路》课程的教学内容在近二十年来增加和变化了许多。
半导体技术的迅猛发展同时带来了相关技术与理论的快速发展,有限的教学时数、快速膨胀的教学内容是摆在众多课程面前的现实问题。《线性电子线路》课程也不例外,以各种功能单元的模拟集成电路实现以及相应的分析方法、模拟集成乘法器及其应用、电流模电路的一般概念以及应用电流模技术的模拟电路为代表的知识单元与知识点的增加以及以EDA、PSPISE等电子线路的仿真软件、分析软件为代表的新的分析方法的增加,使得《线性电子线路》课程的容量被大大的扩充了。与此同时,面对信息爆炸的现实状态和新世纪人才培养的要求,包括《线性电子线路》课程在内的各门“经典”基础与专业基础课程的教学时数都被大大的压缩了。如何在有限的教学时数内高质量地完成《线性电子线路》课程的教学,为学员奠定一个丰厚、扎实、牢固的电子技术的基础,是摆在每一个从事《线性电子线路》课程教学的教员面前的一个严峻现实。如何解决好日趋减少的教学时数与日益增大的教学内容这一对矛盾是每一个从事《线性电子线路》课程教学的教员必然面临的挑战。
与其它课程一样,课程教学进行改革是解决该矛盾的必然之途,而对教学内容进行全面的优化重组,对教学手段的全面变革是教学改革的两个重要的组成部分。教学手段的全面变革不仅为教学内容的优化重组提供了可能与基础,同时,也为优化重组后的教学内容得以实施提供了保证。
二、多媒体教学的迅速发展为《线性电子线路》课程教学手段改革带来的启示与思考
伴随着计算机技术尤其是以计算机为核心部件的多媒体技术的迅速发展,为教学手段的改革与提高带来了新的可能与新的方向。近年来,各种综合运用多种媒体的计算机教学课件、计算计辅助教学课件、计算机网上教学软件、远程计算机教学蓬勃兴起,展现了教学手段新一轮改革的发展方向与强劲势头,可以说,利用多媒体技术对教学手段进行改革正方兴未艾。
多媒体技术的采用同样为《线性电子线路》课程教学手段的改革开拓了一个新的方向。由于多媒体技术能集音像、图形、文本等诸多媒体的优点于一身,并能灵活、动态、有机地将各种媒体综合联接起来,因此在《线性电子线路》课程中利用多媒体进行教学能形象地展示器件的内部结构与载流子的运动,避免了教员在课堂上进行长时间抽象讲述而学员收获甚微的现象;由于多媒体技术能够灵活、动态地进行图形、图像的变换,因此利用多媒体进行该课程的教学能直观地进行原理电路、直流通路、交流通路之间的变换,精确做图、进行图解法分析,并能方便地多次重复再现整个分析过程,避免了传统教学手段中要么是静态显示(如幻灯投影片),要么是现场作图,难以精确,再现困难等难题;由于多媒体技术能够方便地实现动画,因此在该课程中利用多媒体进行教学能够动态地展示电路中信号的流通情况;由于多媒体技术能够预先将大量的图形、图像、文字存储在计算机内,因此在该课程中利用多媒体进行教学可以大大降低教员在课堂上的简单劳动时间,从而使教员将精力与时间更多地集中在重点知识与重要分析方法的讲解上。
诚然,多媒体技术在教学领域中的引入为解决教学内容与教学时数之间的矛盾提供了途径,但是,如何有机地使用多媒体进行有效地教学,即解决教学内容与教学时数的矛盾不是以凸现教学手段与教学质量之间的矛盾为代价,是在教学中引入多媒体技术的关键问题。由于多媒体教学软件的编制还处于探索性阶段,没有一定的规范与标准,因此所编写的多媒体教学软件存在这样或那样的不足是在所难免的。大多的多媒体教学软件都注重了界面的友好;操作的方便;媒体使用的丰富;图形、图象、声音的综合运用;知识点的完备,但同时往往也忽略了知识之间的内在的逻辑联系,忽略了在教学软件中总结与体现教员的教学方法与教学经验。所研制的多媒体教学软件往往被人称为“动画了的电子图书”,在经历了立项、研究开发、鉴定、评奖之后,也就往往走完了其生命周期,真正在教学中能起到计算机教学和计算机辅助教学的软件可谓寥若星辰。
在《线性电子线路》课程中也存在着同样的问题,早期编制的该课程的许多多媒体课件都较难在课堂教学中充分的利用(不考虑院校可采用多媒体进行教学的场地有限的原因),其根本原因是所编制的软件在对教学内容的重点、难点问题的阐述上没能够很好地体现出知识本身内在的逻辑关系,没能再现(更谈不上升华)教员对问题的分析思路,更多的是将原来书写在黑板上的文字与画在投影片上的电路图搬到了计算机上。这样,是能够节省教学时间、增加课堂的信息量、缓解了教学时数与教学容量之间的矛盾,但是,教学手段与教学质量之间的矛盾却往往由此而凸现出来。如,在编写基本放大电路的图解分析法的多媒体教学辅助课件时,如果多媒体辅助教学课件只给出了图解法的步骤和用图解法分析放大电路的过程,而不能体现出:“原理电路——直流通路——特性曲线——直流负载线——作图——静态工作点;原理电路——交流通路——特性曲线——动态负载线——静态工作点——作图——动态性能”这样分析问题的思路,则这样的多媒体课件无论是对教员授课还是对学员自学、复习,意义都不是很大。
但是,这决不是意味着否认采用多媒体进行教学手段改革这一方向,只是说明在在利用多媒体技术进行教学手段的改革上需要做大量深入、细致乃至于艰苦的努力,才能在确保人才培养质量的基础上很好地解决教学容量与教学时数之间的矛盾。
三、针对《线性电子线路》课程的具体情况,建立合理的多媒体教学系统
对《线性电子线路》课程的教学手段进行的改革,是《线性电子线路》课程改革与建设的一个重要组成部分,也是该门课程的一项需要长期进行、不断创新的任务。自学院95年将该课程列为重点建设课程的组成部分起,我们在进行《线性电子线路》课程教学内容的改革的同时,就着手进行教学手段的改革,97年该课程被评为学院首批优秀课程后,我们在完成了课程内容的改革后,将更多的精力投入到了该课程教学手段的改革上。
我们在学习、总结众多多媒体教学课件的优点、经验的基础上,深深地认识到,要深入、完善《线性电子线路》课程教学手段的改革,就必须依据《线性电子线路》课程的特点,全面、有机地使用多媒体技术。所谓全面、有机地使用多媒体技术,就是所研制的多媒体教学软件,必须保证教员在教学中能用得上,用上去后效果佳;学员通过教学软件能够进行预习、学习、复习与检测;教员与学员之间能通过软件与网络形成良好的教学互动。只有这样,才能充分利用高、新技术带来的优势,把教学手段的改革引向深化与完善。
1. 教学辅助软件要充分展现出知识点间的逻辑关系、充分体现出教员的教学经验
要研制一个教员在教学中能用得上的教学辅助软件,首先要考虑的问题就是不能把一个教学辅助软件编制成一本“电子图书”。
在编制教学辅助软件时,要避免知识的罗列,应在全面研究、分析整门课程所有教学知识点的基础上,将那些用常规教学方法费时、费力、事倍功半;而用多媒体教学手段可以清析、明了、简单、事半功倍的知识点挑选出来,制做这些教学点的软件,对节省教学时数、提高教学质量是十分有益的。如该课程中半导体理论基础的教学内容就宜于这样处理。
作为一个好的教学辅助软件,它应能充分发挥多媒体技术的特点,能将现实中原本为动态,而在教材中只能静态描述的内容重新以动态的方式显现出来。在制做这样的教学辅助软件时,要注意打破教材上用“串行”的观点描述“并行”发生的事件(这是文本描述自身的缺点)的制约,用“并行”的图形、图像来展示事物的本来面目。如该课程中的放大电路的放大原理、各种失真的分析等,都可通过多媒体教学辅助软件的动画功能得到很好的体现。
作为一个好的教学辅助软件,它应将教员在课堂上的简单劳动时间缩短到最小,在该课程中,要涉及大量的电路及其交流等效电路,将这些电路及其等效电路预先做在计算机中,授课时直接将这些电路显示出来,可以节省大量的教学时间。同时,在显示这些电路的交流等效电路时,可以充分利用多媒体技术的特点,展示这些原理电路是如何“蜕变”为相应的交流等效电路的,这样的教学效果就比简单地使用幻灯投影片要好得多,通过多次的“蜕变“演示,加强了对学员的理解与记忆刺激,学员就能很好地理解并掌握这样的”蜕变“原理。
作为一个好的教学辅助软件,它应将教员多年积累起来的好的教学经验充分体现出来。这就需要软件的编制者事先要有大量的教学经验的积累,这包括自身教学经验的直接积累和从其它从事该课程教学同志处得来的间接教学经验积累。并在所编制的软件中体现出来。这是编写一个好的教学辅助软件的重要一环,也是编写一个好的教学辅助软件最难的一步。
作为一个好的教学辅助软件,它还应不妨碍授课教员对整个教学过程的主导控制,即允许教员能在软件的任一点上脱离该软件、能从当前教学点上以最短路径转换到所关心的下一教学内容上。这依赖于软件编制者的软件水准,同时,也依赖于软件编制者对教学内容的熟悉程度。
2. 教学软件要在囊括教学要求与所有教学内容的基础上,尽可能地增加新知识,为学员自学提供一个很好的网上课堂
校园网的普及和学员手中可以使用的计算机的增加,为学员通过校园网进行课程的预习、自学、复习和进一步深入学习提供了可能。为了充分利用校园网和学员手中的计算机、提高《线性电子线路》课程的教学质量,研制便于学员独立学习的教学软件是十分必要的。在编制这样的教学软件时,应充分注意到该软件的使用者是学员(而教学辅助软件的使用对象是教员)这一特点,该软件在包括本门课程的教学大纲(便于学员了解整门课程的教学要求)、课程教学的实施计划(便于学员把握教学进度进行预习)、所有教学内容的基础上,应加大例题的类型与数量(尤其应加大基本功能电路设计的例题),同时,在该软件中还应尽可能地加入与《线性电子线路》课程紧密相关的电子器件的最新发展和电子线路的最新分析方法,为学员通过网上深入学习该课程的内容。如该课程中的“高精度和高效率稳压电源”和“电流传输器及其模拟功能电路”等内容就属于提高内容,在教学大纲上对这些内容没有要求,但这些内容在现实工作中是非常有用的,所以就可将这些内容放在网上,让有兴趣的学员进一步自学。
为了便于学员学习,网上教学软件应具有习题库功能,为每一章、节准备大量的,难度有一定梯次的习题,学员可根据自己的情况选择习题进行练习。
同时,为了便于学员对所学的内容进行自我测试,网上教学软件还应具备一定的测试与考试功能。这样,学员就可通过自测的成绩来调整自己的教学计划。
3. 充分利用网络资源,提供网上在线学习园地,进行网上教与学的互动
网络的普及为教与学的互动,实现教育的“个性化”提供了可能。由于在课堂上一个教员要面对众多的学员(对大的教学班次来说,学员将多达100多人),每个学员在学习上除了表现出诸多共性外,还有许多“个性化”的问题。如每个学员对学习中不理解的方面可能不尽相同,理解问题的角度、感兴趣的方面也可能各有所异,甚至有的学员会对教学中的某些问题有自己不同的看法。但学员与教员进行交流、寻求帮助、进行辩论的时间是非常有限的。有些学员可能会出现由于当前问题得不到很好的解决而影响了后续章、节的学习,有些学员由于对一些概念的理解不能及时地与教员进行交流而使错误的理解一误再误,更为可惜的是,学员的有些想法(尤其是对教材、教学中一些问题的不同看法)中所包含的合理成份,没能得到教员的肯定或与教员进行辩论而在一定程度上抑制了学员进行创造性思维的积极性。而在网上教学软件中开辟“在线学习园地”,就可大大增加了学员与教员之间进行交流的可能性,学员可在该学习园地上就自己所关心的问题与教员进行单独的交流与讨论,针对每个学员的特殊情况,为学员在学习上“排忧解难”、“指点迷津”,为学员“探幽访微“提供帮助,这对提高学员的学习积极性是十分重要的。
五、总结与展望
为了全面提高《线性电子线路》课程的教学质量、深化该课程教学手段的改革,我们在近三年的时间内,编制了包括教学辅助课件(教员用)、网上教学课件(包括教学大纲、实施计化、习题、测试等在内的学员用教学软件)和在网上教学课件上开设在线学习园地在内的一系列教学软件,并通过在教学中使用这些课件的效果对这些课件进行不断的充实、修改与结构上的重新编排。在课件的编制和使用过程中,既吸取了教训,也积累了经验。尤为可喜的是,这些教学课件的使用,能大大缓解教学时数与教学容量的矛盾,提高了学员的学习积极性,对提高教学质量的作用正在日渐显露出来。
但是,多媒体技术在教学领域中的使用还有许多问题需要探讨与研究。例如,如何把握好形象化教学与抽象思维能力培养的度的问题;如何在新的教学手段下发挥教员教学的创造性问题;如何将传统的教学手段的独特优点与多媒体技术有机地揉合起来的问题;如何实现《线性电子线路》课程真正意义上的远程教育与真正意义上的计算机教学问题等,都是需要我们去做更为深入的研究与探讨。
作者简介:
崔琛: 38岁,工学硕士(中国科学技术大学)、学士(解放军电子工程学院),副教授,毕业后一直从事于专业基础课(《电路分析》、《线性电子线路》与《非线性电子线路》)的教学工作,电子工程学院电子技术教研室副主任,获军队科技进步一等奖一次,发表论文多篇,编写教材两本,参加《模拟/数字电路多媒体教学软件》的编制。
姜晖: 36岁,工学学士(浙江大学),讲师,毕业后一直从事于专业基础课(《线性电子线路》与《非线性电子线路》)的教学工作,电子工程学院电子技术教研室电子线路组教学组长,发表论文多篇,编写教材与教学指导书两本,参加《模拟/数字电路多媒体教学软件》与《电子线路理论与实践》网络教学课件的编制工作,其中《电子线路理论与实践》网络教学课件获得2000年总参四部优秀电教教材一等奖。
马国胜: 37岁,工学硕士(合肥工业大学),讲师,毕业后一直从事于专业基础课(《线性电子线路》与《数字电路》)的教学工作,电子工程学院电子技术教研室电子线路组教员,编写教材一部。
特别声明:本站注明稿件来源为其他媒体的文/图等稿件均为转载稿,本站转载出于非商业性的教育和科研之目的,并不意味着赞同其观点或证实其内容的真实性。如转载稿涉及版权等问题,请作者在两周内速来电或来函联系。