陳玉敏 李淼 房曉麗

摘要：電子測量是一門綜合性較強(qiáng)的課程，其中涉及的測試設(shè)備和測試方法被廣泛地用于電路的指標(biāo)測試中。該文以集成電路作為測試對象構(gòu)建知識地圖，打亂章節(jié)之間人為劃分的界限，加強(qiáng)知識點(diǎn)的聯(lián)系。教師采用“做任務(wù)”的方式授課增強(qiáng)了學(xué)習(xí)的趣味性和學(xué)生的主動性，并且利用雨課堂的考核方式和獎勵方式進(jìn)行輔助使得知識地圖優(yōu)勢的得以更好地發(fā)揮，對今后電子測量技術(shù)課程教學(xué)改革具有一定借鑒和參考意義。

關(guān)鍵詞：電子測量;集成電路;知識地圖;雨課堂;教學(xué)改革

中圖分類號：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1009-3044（2019）29-0171-02

1概述

電子測量是電子類專業(yè)重要的一門基礎(chǔ)課，是現(xiàn)代科技、生產(chǎn)和社會活動的一項支撐性技術(shù)，與通信技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)并稱為信息社會的三大支柱。電子測量技術(shù)是測量領(lǐng)域的主要組成部分，近幾十年來，由于計算機(jī)、微電子技術(shù)的快速發(fā)展，使其發(fā)生了質(zhì)的飛躍嘲。該課程具有很強(qiáng)的綜合性，不僅包含測量誤差理論和數(shù)據(jù)處理等基本測量理論知識，還包括信號發(fā)生器、示波器等多種現(xiàn)代測量儀器的介紹及頻率時間測量、電壓測量、阻抗測量、噪聲測量等各種電路性能指標(biāo)的測量原理和測量方法。這門課程是學(xué)生學(xué)完電路基礎(chǔ)、信號與系統(tǒng)、模擬電子技術(shù)、數(shù)字電子技術(shù)、高頻電路等課程的后續(xù)專業(yè)課程。既要求學(xué)生熟練掌握必要的理論知識，包括各種測量儀器的工作原理;又必須結(jié)合實(shí)驗(yàn)實(shí)踐環(huán)節(jié)，讓學(xué)生真正學(xué)會靈活使用測量儀器，制定合理的測量方案。如此才能使得理論更好地聯(lián)系實(shí)際，最終達(dá)到提高學(xué)生綜合應(yīng)用能力的培養(yǎng)目標(biāo)。

2課程教學(xué)中存在的問題及分析

世間萬物不是孤立存在而是處于普遍聯(lián)系之中的。只有在普遍聯(lián)系中，人們才能更深刻的認(rèn)識事物的內(nèi)涵和外延，從而更深刻的認(rèn)識世界。學(xué)習(xí)也是對知識的認(rèn)識不斷深化的過程，而教師在教學(xué)中往往針對一個特定知識點(diǎn)進(jìn)行講解，容易忽略各知識點(diǎn)與相關(guān)知識點(diǎn)的內(nèi)在聯(lián)系，而導(dǎo)致學(xué)生腦中的知識零散而孤立，不成系統(tǒng)。這既不利于從真正意義上把握知識，也不利于整體陛思維的形成和對知識的活學(xué)活用。

聯(lián)想學(xué)習(xí)是指將新學(xué)的知識與已掌握的知識聯(lián)系起來，以獲得更深人的理解和更持久的記憶。人們可以通過聯(lián)想作者所處的環(huán)境較輕松的記住一篇文章卻很難記住一串雜亂無章的數(shù)字，在這種記憶方式中，大腦處理的是具有邏輯關(guān)系的信息。

以電子測量課程為例，目前通用教材的章節(jié)劃分為誤差處理、信號發(fā)生器、示波器、頻率測量、相位測量、電壓測量及虛擬儀器的使用。人為地將原本相關(guān)聯(lián)的知識點(diǎn)劃分成獨(dú)立的章節(jié)，使得各章節(jié)之間的連貫性被打破，正好背離了聯(lián)想學(xué)習(xí)這一記憶原理，限制了學(xué)生對知識的掌握能力。比如當(dāng)學(xué)生學(xué)完信號發(fā)生器準(zhǔn)備進(jìn)入示波器的學(xué)習(xí)時，相關(guān)信號發(fā)生器的知識已經(jīng)有所遺忘。當(dāng)教師按照教科書的順序講完一個學(xué)期的課，對學(xué)生進(jìn)行復(fù)習(xí)考核的時候會發(fā)現(xiàn)他們不能夠很好的運(yùn)用所學(xué)的知識解決實(shí)際的問題，很大一部分原因是由于學(xué)習(xí)時沒有掌握知識點(diǎn)之間的關(guān)系從而不能深入的理解知識。

為了改變目前教材劃分對學(xué)習(xí)造成的消極影響，本文提出了利用知識地圖對《電子測量》課程進(jìn)行教學(xué)改革的方法。教師根據(jù)學(xué)生的思維特點(diǎn)繪制知識地圖，強(qiáng)調(diào)知識點(diǎn)之間的關(guān)聯(lián)性，幫助學(xué)生加深對知識的理解。經(jīng)過實(shí)踐表明，《電子測量》課程已經(jīng)成為學(xué)生喜愛的課程之一，并且學(xué)習(xí)積極性和對知識的掌握能力都得到了較大提高。

3基于知識地圖的《電子測量》課程課程教學(xué)改革

3.1知識地圖

知識地圖是可汗學(xué)院的一種教學(xué)工具，它的教育理念是打亂章節(jié)之間的順序，將不同的知識點(diǎn)按照它們之間的內(nèi)在聯(lián)系組成一幅知識點(diǎn)結(jié)構(gòu)圖，同時解釋哪些知識點(diǎn)在前，哪些在后川。然后將這幅地圖展示給學(xué)生，帶領(lǐng)他們做一個個的任務(wù)（學(xué)習(xí)知識點(diǎn)）——獎勵積分（對學(xué)生進(jìn)行適當(dāng)鼓勵和懲罰）——到達(dá)終點(diǎn)（掌握本門課的課程知識要點(diǎn)）。這張地圖強(qiáng)調(diào)任務(wù)之間的關(guān)聯(lián)性，讓學(xué)生了解到將要學(xué)習(xí)的新知識點(diǎn)與之前學(xué)過的哪個舊知識點(diǎn)是相互關(guān)聯(lián)的，而且這個新知識點(diǎn)對以后的工作、從事的方向及生活又有什么樣的影響。鼓勵學(xué)生按照自己的選擇來學(xué)習(xí)，可以自主選擇在地圖上行進(jìn)的方向。在做任務(wù)的過程中教師設(shè)置一些問題來激發(fā)學(xué)生的好奇心，促使學(xué)生以小組為單位討論，積極主動的學(xué)習(xí)新知識同時鞏固舊知識。在講解的過程中教師應(yīng)以傳授分析問題和解決問題的方法為主，使學(xué)生由被動學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃犹剿?，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維能力。

知識地圖的優(yōu)勢在于（1）采用任務(wù)驅(qū)動學(xué)習(xí)，增強(qiáng)學(xué)習(xí)的目標(biāo)感和成就感;（2）各任務(wù)之間緊密的聯(lián)系增強(qiáng)學(xué)生對于知識的求知欲和掌握能力的提高;（3）地圖形式可以提高學(xué)習(xí)的趣味性，帶給學(xué)生一個輕松的學(xué)習(xí)環(huán)境，有利于減輕心理壓力，大大提高學(xué)習(xí)的效果，強(qiáng)化了記憶效果。但是，知識地圖的繪制需要老師掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)規(guī)律和知識點(diǎn)之間的內(nèi)在聯(lián)系。同時，每個學(xué)生的思維習(xí)慣和理解能力有所不同，所以，對于一些因教育方式和個人能力限制，對地圖上關(guān)鍵知識點(diǎn)掌握不好的學(xué)生應(yīng)給予幫助，增強(qiáng)溝通，也可單獨(dú)繪制一幅與他們的思維習(xí)慣相適應(yīng)的地圖。

3.2改革措施

根據(jù)《電子測量》課程的特點(diǎn)，將目前教材中劃分的誤差處理、信號發(fā)生器、示波器、頻率測量、相位測量、電壓測量及虛擬儀器的使用等對應(yīng)的知識點(diǎn)組成知識地圖。地圖上的每個地點(diǎn)代表一個將要完成的任務(wù)，每個地點(diǎn)是緊密相連的，相互影響的。例如電路采用的元器件特性決定了信號發(fā)生器的選型，同樣也限定了示波器檔位設(shè)置。

《信號與系統(tǒng)》是電子類專業(yè)的核心基礎(chǔ)課程，同時也是《電子測量》課程的前導(dǎo)課程，學(xué)時長，學(xué)生花費(fèi)精力多，對于基本概念掌握相對牢固，因此，地圖的起點(diǎn)，可由《信號與系統(tǒng)》開始。信號測量是《電子測量》課程的主要應(yīng)用場景，涉及信號的頻率、幅度以及信號的時域、頻域測量。系統(tǒng)測量則以集成電路一互補(bǔ)對稱功率放大器為例作為測試對象，如圖l所示。測試要求：輸入端接50mv的1KHz正弦波信號，用示波器觀察輸出波形;逐漸增加輸入電壓幅度，直至出現(xiàn)失真為止，記錄此時輸入電壓、輸出電壓幅值，并記錄波形。采用測試任務(wù)驅(qū)動的方式使學(xué)生既完成相關(guān)理論及應(yīng)用知識的學(xué)習(xí)，又通過實(shí)踐完成一個完整的測試項目，使得其能夠切身體會到所學(xué)知識的實(shí)際用途，有助于激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，同時對于實(shí)際項目測試大綱、測試報告的撰寫，也充分體現(xiàn)及滿足應(yīng)用型本科高校人才培養(yǎng)的要求。

根據(jù)圖1的測試要求以信號發(fā)生器、示波器、頻率測量為例簡要畫一幅知識地圖，如圖2所示。輸入端要求接50mv的1KHz正弦波信號，因此需要學(xué)生掌握信號發(fā)生器的使用方法，輸出端要求用示波器觀測波形，此任務(wù)的完成也需要學(xué)生掌握示波器的使用方法。此時這兩個儀器分別為輸入激勵端和輸出響應(yīng)端。激勵和響應(yīng)是《信號與系統(tǒng)》課程中學(xué)到的內(nèi)容，那么地圖在開始后的第一個點(diǎn)可以設(shè)定為信號發(fā)生器的使用，可以通過實(shí)際操作，幫助學(xué)生掌握這個知識點(diǎn)。由信號發(fā)生器的使用可以引申出信號產(chǎn)生的原理，信號發(fā)生器的作用、分類以及性能指標(biāo)等的講解;也可以根據(jù)電路的放大特性和信號發(fā)生器的輸出頻率判斷示波器的輸出頻率為1KHz，從而引出示波器的波形測量原理、幅度調(diào)節(jié)旋鈕、頻率調(diào)節(jié)旋鈕等的使用;還可以利用電子計數(shù)法對信號發(fā)生器產(chǎn)生的正弦波信號的頻率和周期進(jìn)行測量，以此向?qū)W生介紹電子計數(shù)法測量頻率和周期的原理以及誤差分析。所以地圖的第三個點(diǎn)的走向需要教師根據(jù)所教學(xué)生的思維規(guī)律來決定。同樣后續(xù)的學(xué)習(xí)也將根據(jù)思維規(guī)律判斷下一個點(diǎn)的選擇，直至最終走完整個地圖，到達(dá)目標(biāo)地點(diǎn)。這張地圖強(qiáng)調(diào)了知識的關(guān)聯(lián)性，讓學(xué)生了解到自己學(xué)到了什么以及將要學(xué)什么，同時鼓勵學(xué)生增強(qiáng)自主學(xué)習(xí)的能力，可以通過自己的想法選擇前進(jìn)、后退、左走還是右拐。

知識地圖中知識點(diǎn)的講授可以采用雨課堂（手機(jī)微信+PPT）的方式進(jìn)行，如圖3所示。從起點(diǎn)開始在做每個任務(wù)之前利用雨課堂列出已有的題目來檢驗(yàn)學(xué)生對舊知識點(diǎn)的掌握程度，并且通過動畫、視頻等方式引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)入新課的學(xué)習(xí)。在做任務(wù)的過程中通過手機(jī)收集大家對某個知識點(diǎn)的考核結(jié)果并生成報表，檢驗(yàn)學(xué)習(xí)效果。對于完成任務(wù)的獎勵采用雨課堂發(fā)小額紅包的功能進(jìn)行鼓勵。當(dāng)?shù)竭_(dá)地圖的終點(diǎn)時，生成總的學(xué)習(xí)報表來分析學(xué)生掌握知識的效果，并對以后的教學(xué)給出指導(dǎo)性的意見和建議。同時授課過程中，學(xué)生可以發(fā)彈幕，增強(qiáng)師生的互動性和課堂的活躍性，徹底改變“滿堂灌”的學(xué)習(xí)方式。

4小結(jié)

《電子測量》是一門綜合性很強(qiáng)的課程，既要求學(xué)習(xí)者具有豐富的理論知識，也要求其具有很強(qiáng)的實(shí)踐能力。在目前的教學(xué)實(shí)踐中采用了知識地圖的方式進(jìn)行學(xué)習(xí)，教師根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)特點(diǎn)繪制地圖，增強(qiáng)了學(xué)習(xí)的趣味性和主動性。采用雨課堂的考核方式和獎勵方式進(jìn)行輔助對知識地圖優(yōu)勢的發(fā)揮起了明顯的推進(jìn)作用。通過這次教學(xué)改革和實(shí)踐表明，《電子測量儀器》已經(jīng)成為一門深受學(xué)生歡迎的課程。學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力和對知識的掌握能力都得到了較大提高，也為其他學(xué)科的教學(xué)改革有一定的指導(dǎo)意義。當(dāng)然隨著更多更好的教學(xué)方法的提出，需要教師繼續(xù)不斷學(xué)習(xí)，更新教學(xué)理念，為培養(yǎng)應(yīng)用型人才做出貢獻(xiàn)。