计算机专业电路课程教学改革与实践

计算机专业电路课程教学改革与实践

摘要:本文针对计算机专业电路课程教学工作中存在的问题,从课程体系、课程内容的调整与选择,教学方法、课程考核方法的改革等方面提出了若干改进措施和建议。

关键词:电路课程;教学改革;开放实验教学;考核方式

随着电子技术的飞速发展,新的电子器件层出不穷,微机结构的板块化、集成化程度也越来越高。这种情况下,低频分立元件电路还要不要学,计算机的一些相关基础课程要不要被淘汰?这一疑问让很多师生感到困惑。我们认为,对这一问题的回答应该是肯定的。电子器件可以不断更新,但电路拓扑结构、电路的思想不变,基本电子线路仍然是进行电子设计的依据。所以基础的电路知识不但要学,而且应该精通,应抓住主线,领悟其思想和精髓[1]。但是,由于电路课程本身概念多、理论性强,涉及很多微观方面的知识,因此很多学生产生厌学情学,教学效果普遍不好。真对上述问题,笔者结合多年的工程实践和教学经验,谈一谈关于计算机专业电路课程(电路基础和模拟电子技术部分)教学改革的建议和体会。

1课程体系、课程内容的改革与实践

1.1从实际出发,突出应用,合理调整与梳理课程体系

早前,计算机专业课程体系中,过分强调全面性和理论深度,连续开出“电路基础”、“模拟电子技术基础”、“数字逻辑设计基础”等3门电路课程,其难度不亚于相关电子专业课程,而且计算机硬件方面的课程也有烦杂重复的现象,导致的结果是学生对计算机硬件课程,特别是电路课程产生畏惧心里和厌学情绪。经过多年的教学实践,根据我院学生的实际情况和创新型应用人才的培养目标,适当对课程体系进行调整和梳理,取得较好的效果。我们把“电路基础”和“模拟电子技术基础”合并为“电路与模拟电子技术”,将计算机专业电路课程简化为两门,而为突出实践将两门电路实验单独开课、单独考核;注意“组成原理”与“微机原理”的衔接处理,适当削减理论学时,而突出实践,增加“单片机及应用”的教学课时;在原“电装实习”的基础上增开“嵌入式系统综合课程设计”,以提高学生综合应用和工程实践能力。

1.2以“必用、够用”为度,精心安排和选择课程内容

以往课程教材多是跟名校走,没有考虑学院学生的学习素养,不切实际的选择理论性很强的一些经典著名教材。改革之后,我们更加注重学生的基础和需求,选择教材或者自编讲义时强调理论联系实际、突出实践。目前选用高等教育出版社出版的高玉良的《电路与模拟电子技术》,并自编仿真实验与实物实验相结合的电路实验指导教材。理论教材的建议学时为80学时,而我们的计划学时为64学时。所以,选定教材之后,还应以“必用,够用”为度,精心选择授课内容,特别是电路的基本理论和经典内容。电路的基本理论是电路设计的基础,经典内容更不会在

很短时间内发生大的变化,结合计算机专业特点恰当的介绍这些内容,有助于打牢学生的专业理论基础。但应注意基本内容的精简与深度,应以“必用、够用”为度,切忌繁杂和过于深入[2]。“必用”是指对于课程后继内容的学习必然要用到的和必需要掌握的内容,如电阻电路分析、电路的暂态分析、三极管及晶体管的基本原理、信号的运算与处理电路等,舍弃正弦交流电路和非正弦周期电流电路分析的大部分内容。“够用”是指基本内容的份量和深入程度应适当控制,如半导体三极管、场效应管等的物理结构和内部原理应简要通俗讲解,不宜过于深入。这样做,一方面是考虑到课程学时有限,而内容较多,必须保证基本理论和经典内容;另一方面是考虑到计算机专业的特殊需求,电子元件的学习应侧重于其功能和应用。

1.3突出应用,密切跟踪电子技术新发展,适当增加课程内容

当今电子技术发展迅速,新的电子器件层出不穷,电路的集成度也越来越高。就计算机专业而言,深入学习各种器件的物理结构和内部原理不现实,也没有必要。在掌握电路的基础理论,常用分立元件电路的分析设计之后,功能级器件的正确、灵活和创新应用显得尤为重要。例如,在信号的运算与处理章节,讲清楚基本的比例、加法、减法运算电路之后,引入基于集成运放的电压调理电路、恒流源电路的设计等实用内容。在直流电压源章节,讲清楚直流稳压电路的基本原理之后,引入流行的集成稳压器件稳压电路分析与设计等内容。另外,随着微电子技术和计算机技术的不断发展,EDA技术已成为电子工程设计的重要手段。EDA技术的广泛应用,使得电子技术向着更高、更新的层次飞速发展。而EDA技术,特别是电子电路的仿真技术在电路课程教学中也起到非常重要的作用。所以,我们在电路课程中引入Multisim进行电路仿真。这也极大的激发了学生学习电路的兴趣和积极性。

通过一系列的调整和改革之后,学生对学科的专业认同度大大提高,有更多的同学主动积极投入到专业的学习中,更多的同学计划毕业后从事专业工作,并对前景有一个好的预期。

2教学方法的改革与探索

2.1课堂教学结合实践,以新颖的实例培养学生兴趣

上好绪论课,在第一时间抓住学生注意力非常重要。课程开始,教师应结合实践,讲明课程在计算机科学专业知识体系中的地位以及在现实生活中的重要应用,引起学生的足够重视。例如,在绪论课堂上,笔者走进教室先指着天花板上的日光灯问同学其中镇流器的作用是什么、问为什么电风扇通电会转动等等一些同学们身边生活中的电路问题。接着告诉同学们,将要学习的晶体管、场效应管、运算放大器、稳压电源等等是后继“数字电路”、“组成原理”、“微机原理”的重要基础以及在其中的重要应用。通过绪论课,使学生有了要学好该课程的热情和兴趣,后面的关键是如何利用这种热情和兴趣,并使之保持下去。这首先要求教师熟练掌握教材,融汇贯通,将相对“孤立”和枯燥的内容讲得符合逻辑推理、讲得生动、引人入胜。例如,在讲到电路的基本概念、基本定律和基本分析方法时,笔者引入对偶性原理,告诉同学们对偶原理在生活中无处不在,引导学生以对偶性原理理解、

分析问题[2]。这样以来,在抓住学生注意力的同时,使问题在合乎逻辑推理的情况下层层深入,并引发学生积极有效的思维活动。在整个学期,学生的学习积极性和对电路课程的兴趣一直保持较高的水平。

2.2板书结合多媒体教学

使用多媒体教学,能扩大课时容量,更为生动形象的传播知识,帮助学生更快的理解和记忆学习内容。但是,应根据课程的不同特点,恰当合理地使用多媒体教学,而不能为了省事滥用多媒体。曾看到不少教师在数学、电路等理论性较强的课程中,上课时一页一页地翻讲PPT,而学生一脸茫然,其授课效果可想而知。PPT 课件由于其页页之间显示的间断性,不能给学生把握全局和理解问题的时间缓冲,而这一点对学生学习逻辑性较强的新理论尤为重要,如果稍不留神听讲,后面的课程内容就像听天书了。笔者根据多年实践经验认为,电路课程多媒体授课时间应该严格控制在30%以内。而且,多媒体授课不应是简单的播放PPT,而应该是适时利用即时演示和动画技术进行的形象教学。这可以使许多抽象和难理解的内容变得生动有趣,一目了然,既节约了课时,又提高了教学效果。例如,在讲到三极管内部载流子的运动时,可借助形象的动画,方便学生理解。还有,使用EDA软件进行电路仿真分析,可以简化理论推导,突出知识点的实用性,并且通过仿真软件的仪器仪表显示,使电路的物理过程更为形象直观。例如,在讲到一阶电路的暂态分析时,要分析电容的充放电过程,使用仿真软件可以当即取得波形图,并且通过图形使学生非常直观地看到各物理量的变化规律及各个关键点的函数值。