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有效融合思政教育與思維培養(yǎng)的電子技術(shù)課程教學(xué)*

2023-09-07 06:08吳顯金姜霞劉波
中國(guó)教育技術(shù)裝備 2023年2期
關(guān)鍵詞:三極管二極管電路

吳顯金 姜霞 劉波

中南大學(xué) 長(zhǎng)沙 410083

0 引言

2019 年3 月18 日,習(xí)近平總書記在學(xué)校思想政治理論課教師座談會(huì)上不僅指出了思政課是落實(shí)立德樹人根本任務(wù)的關(guān)鍵課程,而且還提出思政課要教會(huì)學(xué)生科學(xué)的思維[1]。為了貫徹落實(shí)習(xí)近平總書記在座談會(huì)上的重要講話精神,2019 年8 月,中共中央辦公廳、國(guó)務(wù)院辦公廳印發(fā)《關(guān)于深化新時(shí)代學(xué)校思想政治理論課改革創(chuàng)新的若干意見》[2]。2020 年5 月教育部印發(fā)《高等學(xué)校課程思政建設(shè)指導(dǎo)綱要》,明確提出了工學(xué)類專業(yè)課程,不僅要在課程教學(xué)中把馬克思主義立場(chǎng)觀點(diǎn)方法的教育與科學(xué)精神的培養(yǎng)結(jié)合起來(lái),提高學(xué)生正確認(rèn)識(shí)問題、分析問題和解決問題的能力,而且要注重科學(xué)思維方法的訓(xùn)練[3]并強(qiáng)化學(xué)生工程倫理教育。在此背景下,在課程教學(xué)中加入思政教育內(nèi)容勢(shì)在必行,而如何有效地將思政教育融入教學(xué)中也成了廣大教師需要探索和研究的問題。

電子技術(shù)是非電類專業(yè)的一門技術(shù)基礎(chǔ)課,也是一門應(yīng)用性、實(shí)踐性很強(qiáng)的課程。由于該課程具有基本概念多、元器件特性抽象、電路類型多并且性能各異、近似化的分析方法不容易理解等特點(diǎn),許多內(nèi)容即使教師花費(fèi)很多時(shí)間和精力講解,許多學(xué)生仍覺得難于理解,從而對(duì)課程學(xué)習(xí)產(chǎn)生畏難情緒。因此,對(duì)于如何將思政教育融入教學(xué)中,雖然近幾年來(lái),不少高校教師對(duì)此做出許多探索和研究,也取得了一些突出的效果[4-7],但仍然有不少教師對(duì)思政教育認(rèn)識(shí)不深、不夠主動(dòng)。他們認(rèn)為在理論課都不容易講清,特別是課時(shí)本來(lái)就不夠的情況下,還要在教學(xué)中加入思政教育,不僅占用了教學(xué)時(shí)間,而且容易牽強(qiáng)附會(huì),教學(xué)中感到突兀、生硬,出現(xiàn)了能不講就不講或純粹為了完成任務(wù)、應(yīng)付檢查才講的現(xiàn)象,這樣的思政教育效果當(dāng)然就會(huì)大打折扣。

本文提出在電子技術(shù)課程教學(xué)中將思政教育與思維培養(yǎng)有效融合的方法。通過在教學(xué)過程中精心選擇與教學(xué)內(nèi)容關(guān)聯(lián)程度高、思維啟發(fā)性強(qiáng)的科學(xué)事跡、研究方法、人文精神、社會(huì)現(xiàn)象、電子實(shí)踐等思政元素融入教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行講解,這樣不僅可以克服單純思政教育的枯燥無(wú)味,增加教學(xué)內(nèi)容的趣味性,幫助學(xué)生理解課程中的內(nèi)容,而且能夠以淺顯易懂的方式啟發(fā)學(xué)生,培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)邏輯思維,最終達(dá)到思政教育和思維培養(yǎng)雙重功效的目的。

1 科學(xué)事跡培養(yǎng)借鑒思維

電子技術(shù)在發(fā)展的過程中有著非常多的科學(xué)事跡和探索精神,電子技術(shù)發(fā)展的過程是一個(gè)不斷發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的過程??茖W(xué)家和工程師們?cè)谔岢鼋鉀Q問題的理論和方法時(shí),并不是憑空創(chuàng)造,往往是借鑒了已有的理論和方法,在此基礎(chǔ)上再有所突破和創(chuàng)新。

最典型的一個(gè)例子就是布爾創(chuàng)立的布爾代數(shù),從此為數(shù)字電子技術(shù)的發(fā)展奠定了理論基礎(chǔ)。在學(xué)習(xí)過程中學(xué)生會(huì)發(fā)現(xiàn)布爾代數(shù)中的許多基本公式跟普通代數(shù)中的基本公式是相同的。這時(shí)教師就可以通過舉例,如華為開發(fā)的鴻蒙系統(tǒng)在界面和使用習(xí)慣上借鑒了安卓系統(tǒng)、許多產(chǎn)品在設(shè)計(jì)時(shí)借鑒已有產(chǎn)品、科學(xué)研究中的查找文獻(xiàn)等等也是借鑒,說明借鑒在科學(xué)研究和工程中都具有非常廣泛地應(yīng)用。由此再繼續(xù)說明布爾代數(shù)在一定程度上也借鑒了普通代數(shù),因此創(chuàng)立的理論和方法也更容易為大家所理解和接受,為此在學(xué)習(xí)布爾代數(shù)時(shí)只要著重掌握和理解那些跟普通代數(shù)不相同的公式即可。

另外一個(gè)典型的例子是真空電子管和晶體三極管,雖然這是兩種不同類型的元器件,但肖克利等人在發(fā)明晶體三極管時(shí)同樣借鑒了真空電子管的信號(hào)放大作用。這說明借鑒思維無(wú)處不在,在工作和研究中,善于借鑒往往能使自己的工作事半功倍。

2 寬宏堅(jiān)毅培養(yǎng)類比思維

電子技術(shù)課程的一個(gè)難點(diǎn)在于元件或電路分析時(shí)的多樣性,如二極管有實(shí)際特性、近似特性和理想特性;單管放大電路中的交直流共存及靜態(tài)分析和動(dòng)態(tài)分析;電容三點(diǎn)式LC 振蕩電路中的耦合電容和旁路電容兩端極性相同,而選頻網(wǎng)絡(luò)中的電容則要根據(jù)三點(diǎn)式接地位置來(lái)確定電容兩端極性等等。學(xué)生很難理解這種多樣性存在的原因,更難以區(qū)分要在什么情況下用什么方法或特性進(jìn)行分析。

對(duì)于上述難點(diǎn)的教學(xué),這時(shí)可以借助于思政教育元素進(jìn)行說明。比如,可以用同學(xué)相處之道來(lái)說明二極管電路的分析。一個(gè)學(xué)生要做到和他人友好相處、具有良好的人緣關(guān)系,那么一定要具有寬宏大度的品格、不斤斤計(jì)較、能容忍別人的一些小缺點(diǎn)。同樣道理,在對(duì)二極管電路分析時(shí),只要結(jié)果在允許范圍內(nèi),對(duì)二極管的近似化或理想化處理就會(huì)使電路分析變得簡(jiǎn)單許多,這符合許多工程應(yīng)用中不追求結(jié)果的絕對(duì)精確,但追求簡(jiǎn)單易用的工程實(shí)踐思想。

單管放大電路中只有靜態(tài)工作點(diǎn)合適,才能正常放大交流信號(hào),這跟堅(jiān)持共產(chǎn)黨領(lǐng)導(dǎo),才能應(yīng)對(duì)國(guó)際國(guó)內(nèi)的各種挑戰(zhàn),推動(dòng)社會(huì)主義事業(yè)的全面發(fā)展是同樣的道理。對(duì)于個(gè)人而言,只有自己具有堅(jiān)毅的品質(zhì)和堅(jiān)定的理想信念,才能不被周圍各種誘惑所吸引,砥礪前行,才能有所成就,成為對(duì)國(guó)家和社會(huì)有用的人才。

電容三點(diǎn)式LC 振蕩電路中電容的極性則與個(gè)人在工作和生活中既要堅(jiān)持原則,又要具有一定的靈活性類似,要因時(shí)而異,具體情況具體分析。

以上例子也說明社會(huì)現(xiàn)象中的許多規(guī)律跟自然科學(xué)規(guī)律是相通的,符合唯物辯證法中的普遍聯(lián)系原理。因此,教學(xué)中對(duì)于許多概念、方法和理論完全可以借助社會(huì)現(xiàn)象或自然現(xiàn)象的類比來(lái)幫助理解,這樣不僅能讓學(xué)生理解更加深刻,而且能自然而然地將思政教育融入教學(xué)中,同時(shí),培養(yǎng)學(xué)生通過類比來(lái)理解復(fù)雜現(xiàn)象的思維。

3 納諫如流培養(yǎng)反饋思維

由于在電子電路中可以通過引入不同類型的負(fù)反饋從不同的角度改善電路的性能,如提高電壓放大倍數(shù)的穩(wěn)定性、穩(wěn)定輸出電壓或輸出電流、改變輸入電阻或輸出電阻、減小非線性失真和抑制干擾、擴(kuò)展通頻帶寬等。因此,在課程的教學(xué)中,對(duì)反饋類型及負(fù)反饋組態(tài)的判斷是要求學(xué)生必須掌握的內(nèi)容之一。但對(duì)這部分內(nèi)容教學(xué)時(shí),往往只有定性分析而缺乏公式的直接推導(dǎo),學(xué)生聽完后常常覺得似懂非懂,不能完全理解,甚至聽教師講課時(shí)聽懂了,但要自己對(duì)稍微復(fù)雜一點(diǎn)的電路進(jìn)行分析判斷時(shí)又感覺無(wú)從下手。這時(shí),教學(xué)時(shí)就可用決策的例子解釋正、負(fù)反饋的概念。生活中,許多部門在做重大決策時(shí),往往會(huì)事先廣泛地征求意見,再根據(jù)反饋意見對(duì)決策進(jìn)行改進(jìn),使得整個(gè)決策過程更加民主,決策結(jié)果更加科學(xué)、合理。如果反饋意見支持原來(lái)的決策,那就是正反饋;而如果反饋意見反對(duì)原來(lái)的決策,那就是負(fù)反饋。

對(duì)于負(fù)反饋不同組態(tài)的判斷和作用,可以用生活中的例子來(lái)說明,比如,勸導(dǎo)某位不愿意鍛煉身體的學(xué)生加強(qiáng)身體鍛煉,則勸導(dǎo)效果必然體現(xiàn)在該學(xué)生增加了鍛煉身體的時(shí)間和次數(shù);而如果勸導(dǎo)學(xué)生不要沉迷于游戲,努力學(xué)習(xí),則勸導(dǎo)效果肯定體現(xiàn)在提高學(xué)習(xí)興趣、減少游戲時(shí)間。這樣,通過舉例,學(xué)生就能容易理解為什么電壓負(fù)反饋可以穩(wěn)定輸出電壓,而電流負(fù)反饋可以穩(wěn)定輸出電流。

同時(shí),教師可進(jìn)一步說明負(fù)反饋實(shí)際上屬于日常生活中常說的忠言逆耳,雖然不招人喜歡,但往往有建設(shè)性的作用,從而勸說學(xué)生平時(shí)要經(jīng)常引入負(fù)反饋,納諫如流、多聽聽不同意見,才能不斷地提高自己,從而達(dá)到融入思政教育的效果。

4 科學(xué)方法培養(yǎng)研究思維

電子技術(shù)的發(fā)展史就是一部不斷產(chǎn)生問題,然后解決舊問題又產(chǎn)生新問題的科學(xué)技術(shù)史,在解決問題過程中有意或無(wú)意地用到許多科學(xué)的方法。在教學(xué)中,將知識(shí)中隱含的科學(xué)方法向?qū)W生進(jìn)行介紹,對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生研究思維,解決疑難問題,提高知識(shí)應(yīng)用能力將十分有益。

電子技術(shù)課程中用到的科學(xué)方法很多,其中最常見的就是化歸方法。從晶體三極管的輸入輸出特性曲線上看,晶體三極管是一個(gè)非線性元件,那么含有晶體三極管的單管放大電路就是一個(gè)非線性電路。理論上線性電路分析中常用的理論如疊加定理和戴維寧定理等只能運(yùn)用于線性電路的分析中,對(duì)于非線性電路并不適用。為此,在低頻小信號(hào)的條件下,利用電路等效的原理將晶體三極管用小信號(hào)模型代替就可以將非線性的晶體三極管轉(zhuǎn)化成線性的小信號(hào)模型,這就是典型的化歸方法。單管放大電路交流通路用小信號(hào)模型取代了晶體三極管后就得到線性的微變等效電路,于是就能很好地利用線性電路的分析方法求出電路的動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)。除此之外,將未知轉(zhuǎn)化成已知、將動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)化成靜態(tài)的電路分析方法也屬于化歸方法。

先假設(shè)再求證的方法也是電子技術(shù)中電路分析的一種常用方法,特別是電路中含有可以有多種工作狀態(tài)的二極管和晶體三極管等其它元器件。例如,對(duì)于含有二極管電路的分析,二極管是導(dǎo)通還是截止會(huì)導(dǎo)致分析結(jié)果完全不同,因此,先需要判斷二極管真實(shí)的工作狀態(tài),然后再進(jìn)行分析計(jì)算。但一開始時(shí),二極管所處的狀態(tài)并不確定,需要進(jìn)行假設(shè)。理論上,既可以假設(shè)二極管處在導(dǎo)通狀態(tài),也可以假設(shè)二極管處在截止?fàn)顟B(tài),但因?yàn)榧僭O(shè)二極管處在截止?fàn)顟B(tài)時(shí),二極管可看成斷開,電路會(huì)比假設(shè)成導(dǎo)通狀態(tài)時(shí)簡(jiǎn)單許多,所以,通常把二極管假設(shè)成截止?fàn)顟B(tài)。在此基礎(chǔ)上,求出二極管陽(yáng)極和陰極的電位,再依據(jù)二者的大小關(guān)系,最終判斷出二極管的真實(shí)態(tài)。對(duì)于含有晶體三極管的電路,在不知晶體三極管真實(shí)工作狀態(tài)時(shí),也可以假設(shè)工作在放大狀態(tài),然后再進(jìn)行計(jì)算驗(yàn)證。

在對(duì)含有多個(gè)輸入信號(hào)運(yùn)算電路進(jìn)行分析時(shí),可以利用疊加定理求出每個(gè)信號(hào)單獨(dú)作用時(shí)的輸出,然后再將所有單獨(dú)信號(hào)的輸出進(jìn)行相加得到總的輸出。這種方法實(shí)際上是分解的方法,可以將復(fù)雜的問題分解成簡(jiǎn)單問題處理,不僅在科學(xué)研究上經(jīng)常使用,在工程上也有著廣泛地應(yīng)用,比如,將一個(gè)大型項(xiàng)目分解成許多小項(xiàng)目、將一個(gè)系統(tǒng)電路分成許多模塊電路來(lái)設(shè)計(jì),然后再讓不同的團(tuán)隊(duì)完成。另外,單管放大電路信號(hào)放大過程的講解是教學(xué)中的一個(gè)重要內(nèi)容,也是學(xué)生難于理解的一個(gè)內(nèi)容,但利用疊加定理把電路看成是直流電源單獨(dú)作用時(shí)的電路加上交流信號(hào)源單獨(dú)作用時(shí)的電路來(lái)分析,學(xué)生就會(huì)容易理解得多。

5 電子實(shí)踐培養(yǎng)工程思維

電子技術(shù)是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的課程,除了配套的課程實(shí)驗(yàn)以外,還應(yīng)加大學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐的機(jī)會(huì)。一方面,實(shí)踐可以克服理論教學(xué)中概念、原理和數(shù)學(xué)式子的抽象和枯燥無(wú)味,增加趣味性,提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。另一方面,實(shí)踐還可以讓學(xué)生真正理解元器件和電路特性,掌握測(cè)量方法和其他實(shí)踐技能,提高動(dòng)手能力,樹立工程意識(shí),培養(yǎng)工程思維,也可以將工程倫理教育融入實(shí)踐中。

由于學(xué)習(xí)電子技術(shù)課程的學(xué)生,基本上都是非電類專業(yè)學(xué)生,培養(yǎng)方案上并沒有電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容,因此,不能采用課程設(shè)計(jì)方法布置實(shí)踐任務(wù)。為此,教師可以讓學(xué)生自己查閱資料,購(gòu)買元器件,自行設(shè)計(jì)電路,利用焊接板或面包板制作電子小產(chǎn)品。為了防止學(xué)生直接抄襲網(wǎng)上或圖書資料里面的現(xiàn)成電路,教師可以對(duì)使用的元器件類型、電路功能、雷同程度等做一些限制性的規(guī)定,制作結(jié)果計(jì)入平時(shí)成績(jī)當(dāng)中,以提高學(xué)生參與的積極性。

另外,教師在布置產(chǎn)品時(shí)還應(yīng)從工程及工程倫理的角度強(qiáng)調(diào)產(chǎn)品制作不但要求功能上的實(shí)現(xiàn),還要在注意成本、可靠性的同時(shí)注重社會(huì)公德,把公眾使用安全、易用及工藝等因素考慮進(jìn)來(lái),真正讓學(xué)生在初步樹立工程意識(shí)的同時(shí)意識(shí)到必須注重工程倫理。

6 結(jié)束語(yǔ)

將思想政治教育功能融入課堂教學(xué),寓價(jià)值觀引導(dǎo)于知識(shí)傳授和能力培養(yǎng)之中已是所有課程教學(xué)的必然要求。

本文提出在電子技術(shù)課程教學(xué)中如何將思政教育與思維培養(yǎng)有效融合的教學(xué)方法,通過精心選擇一些與教學(xué)內(nèi)容關(guān)聯(lián)程度高、思維啟發(fā)性強(qiáng)的科學(xué)事跡、研究方法、人文精神、社會(huì)現(xiàn)象及電子實(shí)踐等思政元素幫助學(xué)生理解課程中的內(nèi)容,同時(shí)從不同角度啟發(fā)和培養(yǎng)學(xué)生的多種科學(xué)邏輯思維。教學(xué)實(shí)踐效果表明,這種融合不僅增加了課堂趣味性,有效地幫助了學(xué)生對(duì)教學(xué)內(nèi)容的理解,而且學(xué)生對(duì)這些思政內(nèi)容并不反感,能夠愉快地接受,取得了比以往更好的課堂教學(xué)效果。從電子產(chǎn)品制作結(jié)果上看,學(xué)生能比較好地利用所學(xué)知識(shí)設(shè)計(jì)一些具有一定實(shí)用性的電路,對(duì)于仿真和搭建電路中出現(xiàn)的一些問題也能較好地解決,初步達(dá)到預(yù)定的教學(xué)目標(biāo)。雖然如此,思政教育仍然是一個(gè)不斷探索的過程,如何挖掘更適當(dāng)、更有意義的思政元素以應(yīng)用于教學(xué)中,還需不斷地研究與探索。

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