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篇1
在選修課開設的實驗課程中,分為兩類:1)電科專業的電子測量、EDA技術,該兩門課程是電科專業技能課程。在具備基本實驗知識和技能的基礎上,對電子電路設計進行更深入的了解和學習,為從事電子信息行業打下良好基礎。2)應用面廣、適應性強的實驗課程。包括網頁設計與網站建立、多媒體原理與技術、計算機圖形圖像處理、數據庫原理及應用等。這些課程培養的技能,在畢業設計和今后工作當中應用頻率高、適用范圍廣,必須讓學生學到相關的實際操作的知識和技能。這類實驗課程采用項目或任務驅動,學生采用分組,可采用競爭、合作等方式,最終完成所有項目或任務內容。
2實驗課程體系層次分析
在電科專業開設的實驗課程體系當中,主要分為三個層次:1)專業基礎。2)專業技能。3)綜合應用技能。在這些層次的對應課程當中,采用不同的教學方法、手段,最終以學生獲得的技能作為目的。讓學生在專業試驗當中得到知識的積累和技能的提高。
篇2
Digital Media Art "Visual Language" Teaching Reform and Practice
SONG Can, HE Libo
(College of Fine Arts, Jishou University, Zhangjiajie, Hu'nan 427000)
Abstract Visual language as the traditional film and television professional foundation courses, the traditional theory of teaching has failed to meet social needs. This paper attempts to explore the main visual thinking through training, increasing training and practice teaching reform practice assessment methods so that students can better grasp the visual language curriculum knowledge. In traditional film language theory, based on the interpretation of a classic case of the pull-tab, material shooting clip training, the creation of actual work projects, and professional writing combined with theory and methods, such as education reform measures. By understanding the classical theory of film students of language, train visual language professional awareness, master basic skills clip, and ultimately guide the specific creation.
Key words digital media; visual language; practice teaching
影視作品是由畫格構成鏡頭,鏡頭組成鏡頭組,鏡頭組構成情節段落,再由情節段落組成完整的作品。高水平的影視動畫作品蘊藏著豐富的設計思想和獨特的審美價值,但無論怎樣的精彩美妙,創意和制作上都必須考慮到視聽語言的靈活運用。
1 前期理論講授和拉片解讀
有些數字媒體專業的學生認為,學數字媒體就是用電腦,什么FLASH,MAYA 之類的,以為電腦就是全部,很多同學都只在乎手頭工夫,來到大學只是想把電腦軟件學好了,畢業后去謀一份美差,更有甚者認為視聽語言和數字媒體并無多大聯系。視聽語言作為專業課程,主要解決圖像、符號、聲音、運動等元素如何在時間軸線上傳達信息的問題,知識點主要包括:拍攝機位與角度、景別、運動攝影、蒙太奇、聲畫關系與剪輯等。
學生們普遍認為本課是一門單純的影視基礎理論課程,從而忽略了理論學習與創作實踐的結合,更意識不到其對于科學正確的專業創作觀樹立的積極意義。實際本門課程需要學生通過學習影視語言的經典理論與現代觀念,結合實際影視動畫作品案例的分析研究,頭腦中逐步形成自主的“鏡頭感”專業意識,真正掌握和形成自覺的視聽思維,最終能夠潛移默化地指導專業影視動畫創作。
讓學生掌握基本的視聽語言理論是必須的,如果不知道景別、拍攝機位和角度、運動鏡頭、蒙太奇、剪輯等基本理論,他們在實踐中就會犯一些常識性的錯誤。
在這門課程的理論學習過程中,教與學是相輔相成的,作為教的一方,可以結合經典的拉片片段實施合理系統的教學內容,適當地給學生安排課后作業,讓學生在學習到理論知識后加以實踐,這樣就更能有效地加深學習印象。比如講到鏡頭時,不妨讓學生動手逐個分析鏡頭,以《天空之城》為例,片頭就運用了62個不同角度、不同景別和運動方式的鏡頭,用不同的構圖形式來表現具體的故事情境。學生用表格的形式截圖分鏡臨摹影視段落畫面、用秒表計算每個鏡頭的時間,撰寫拉片分析報告,這些小作業也就是同學們應用視聽語言的一個專項訓練了,通過這種訓練,同學們也就更能深刻理解視聽語言的具體內容。
2 中期素材拍攝剪輯訓練
在教學中,采用理論實踐相結合的教學方式,壓縮理論教學時間,增加實踐訓練,這樣就能更直觀地讓學生掌握視聽語言的課程知識。學生的影視理論學得到底如何,最終是要通過他們的作品來體現的。在視聽語言理論學習、案例分析及剪輯實踐之后,學生已具備了一定的初步視聽知識與創作意識,這時能進入真正的“實戰”創作是非常可取的方法。
增加學生的實踐訓練,首先可以從模仿優秀的影片開始,比如影片《無間道》中的兩人對話場景,要求同學們只需掌握電影片段中出現的鏡頭和鏡頭調度,據此揣測導演的用意和所表達出的意境,然后分組找演員進行拍攝,這樣就基本掌握了內反拍和外反拍的技巧。
其次,學生自己的原創拍攝,會要求學生在拍攝前做好詳細的案頭工作,從劇本創意、畫面分鏡,到現場機位調度草圖等都嚴格審查。正式剪輯之前學生須反復對原始素材進行鑒別,并對素材做文字記錄,然后設計剪輯提綱,看其是如何構成一個符合影視語言語法的可以完成敘事或表意的意象群落。以3~5個同學為一組,讓他們根據老師的命題,自己寫腳本,畫分鏡頭,拍攝長鏡頭場面調度、蒙太奇練習、越軸練習、對話練習等,掌握最基本的視聽知識。學生把作品拍攝出來之時,他們對于生活世界的不斷體察和思考也隨之增加。這樣從自身的操作中,就能更好地掌握所學的知識,還能學到很多書本上沒有的知識。正式剪輯之前學生須反復對原始素材進行鑒別,并對素材做文字記錄,掌握影視動畫剪輯的技巧規律。將前期拍攝的鏡頭挑選、刪除、組合和排列,它最終給人的不僅是視覺心理上的流暢,更讓人從中獲得一種積累性的效果。學生也會更深認識到影視動畫中的時空處理不是隨意的,需要符合蒙太奇的心理基礎和視聽語言的藝術感,這樣才能根據自己的經驗和想象去聯結鏡頭語言中的時間空間結構,從而創作出更專業更具想象力的作品。
3 后期考核與教改成果展望
篇3
Auto-focus Base on Semiconductor Photo Lithography
WANG Peng,YANG Yong-yue,LI Qi-de
(School of Instrument Science and Opto-electronic Engineering,Hefei
University of Technology,Hefei230009,China)
Abstract:This paper has provided auto-focus method of semiconduct photo lithography on Digital Image Processing ,using arithmetic of digital image processing realize auto-focus .The result of experiment indicate that this method can achieve.
Keywords:lithography;image processing;auto focus
引言
光刻技術是半導體工業的核心、半導體行業前進的原動力,光刻技術每前進一步都會大大促進半導體技術的提升,半導體技術的每一次革命都是由新一代光刻機的問世引起的。從經濟、國家安全角度來說,半導體技術對我們國家尤為重要:有了自己的芯片加工技術可以省去很多外購芯片和其他一些配件的資金;同時自身通訊的安全性也大為提高。自動調焦是半導體光刻技術中必要的一部分,在晶圓(wafer)對準過程中和后續曝光(explore)中都發揮著巨大作用。圖1是曝光過程中離焦位置和不同曝光量對光刻效果的影響圖,同時也是機器視覺、數字圖像處理的重要一環。
1工作原理
光學光刻分辨率的提高帶來焦深的急劇減少,從而要求嚴格控制曝光圖形的表面與光刻物鏡的高度,減少調焦誤差,適應十分有限的焦深。國外的光刻機采用的調焦技術有自動調焦傳感器、激光干涉儀等。本實驗采用工業CCD和非感光波段的照明光源對曝光表面采集圖像(如圖2),硅片(wafer)被吸盤(chuck)吸附與平臺(satge)固定在一起。移動垂直方向的平臺,通過CCD采集圖像,然后采用自動對焦算法計算非感光波段的焦點,最后給出感光波段與非感光波段的對焦偏移量,達到感光波段的焦點實現準確曝光。
對焦精度和重復性的要求:實驗中選用工業CCD,選用尼康放大倍數為20X、焦深1.8mil的物鏡。為了取得最好的曝光效果,必須使曝光位置處于焦深以內(圖1中的Best Focus),即調焦后的位置在焦點±0.9mil范圍內。
1.1自動調焦算法分析
通常使用的自動調焦算法有灰度梯度函數、頻域函數(基于傅立葉變換)、信息學函數和統計學函數。頻域要做復雜的數學變換,耗時較長;信息學和統計學函數做出的判斷不穩定,經常把非焦點判斷為焦點,而將焦點判斷為非焦點;灰度梯度函數具有穩定、單峰、速度快的優點。所以這里采用灰度梯度函數作為自動調焦的評價函數。所謂灰度梯度函數就是利用一幅圖像自身的對比度(圖形的邊緣的尖銳程度)來判斷圖像的清晰程度。
1.2圖像清晰度與邊緣特征的關系
邊緣是圖像最基本的特征之一。所謂邊緣是指其周圍像素灰度有階躍性變化或屋頂變化的像素的集合。它存在于目標與背景、目標與目標、區域與區域之間。當系統成像清晰時,邊緣點處的灰度階躍性變化就大,不同灰度區域間的界線就清楚。當成像不清晰時,邊緣點處灰度階躍性變化小,不同灰度區域連成了一片,造成圖像模糊。利用邊緣點處灰度階躍變化的程度來評價圖像的清晰度具有直觀性,不用再去考慮成像系統的特性。
1.3灰度梯度函數
這類函數主要利用對圖像灰度的各種處理方法來表征圖像清晰度. 假設圖像某點(x, y) 處的灰度梯度值為g(x, y) , 每種算法所對應的g(x,y)不同,本實驗采用SOBEL算法和KRISCH算法。
1.3.1Sobel算法
兩個卷積形成sobel邊緣檢測算子(圖3),圖像中每個像素都用這兩個核作卷積,一個核對垂直邊緣影響最大,另一個對水平邊緣影響最大。兩個卷積的最大值作為該點的輸出值g(x,y).數學表達如下:
Gx=C(x-1,y+1)+2*C(x-1,y)+C(x-1,y-1)-
C(x+1,y+1)+2*C(x+1,y)+C(x+1,y-1)
Gy=C(x-1,y-1)+2*C(x1,y-1)+C(x+1,y-1)-
C(x-1,y+1)+2*C(x1,y+1)+C(x+1,y+1)
g(x,y)=max(Gx,Gy),其中Gx為水平邊緣影響,Gy為垂直邊緣影響,C(x,y)為點(x,y)處的灰度值。
1.3.2Krisch算法
8個卷積核形成了Krisch邊緣檢測算子(圖4),圖像中的每個像素都用這8 個掩模進行卷積,每個掩模都對某個特定邊緣方向作出最大響應,所有8個方向的最大值作為該點的輸出值g(x,y)。清晰度的評價函數選擇灰度梯度平方和■■x■y(g(x,y))■。
2實驗數據
實驗中的對焦圖形選擇垂直線條,用CCD采集wafer上的線條成像,其圖形如圖5 所示。
分別選取Sobel算子和Krisch算子作為評價函數的核,采用灰度平方和■■x■y(g(x,y))■評價函數。在不同離焦位置上的像,每隔100nm 采集一幅圖像,在離焦位置前后共采集600幅圖像,最后再用評價函數進行評價,得到Sobel評價函數的曲線(如圖6所示)和Krisch評價函數的曲線(如圖7所示)。
由曲線可以看到,Sobel和Krisch的清晰度評價函數曲線幾乎沒有噪聲的影響;滿足了對焦穩定性、單峰性的需求,且在正焦位置呈現最大值。
半導體光刻中對對焦重復性的要求很高,為此做了重復性實驗。在焦點附近處(±10mil)反復對焦實驗,重復性曲線如圖8所示。計算標準差為111nm,3 sigma小于400nm;滿足對焦后的點在焦深1.8mil以內的要求。
3結論
本文根據數字圖像處理的方法,設計了基于半導體光刻技術的自動對焦實驗。實驗結果表明,采用圖像處理方法可以實現快速、高精度的自動對焦。
參考文獻
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篇4
一、開發武術課程資源的重要性
武術資源的開發是小學體育課程改革的重要方面和重要內容,開發武術資源具有十分重要的意義和作用,現論述如下。
(一)有利于弘揚中華武術文化
武術是中華文化的代表之一,學習武術不僅是強身健體的途徑,更是幫助學生學習中華博大文化,幫助學生樹立民族意識,增強民族自豪感、文化認同感的重要渠道。開發武術課程資源對于弘揚中華武術文化有著重要的作用和意義。
(二)激發學生參與武術體育鍛煉的興趣
傳統的體育鍛煉項目趣味性較弱,而將武術融入體育教學實踐中,有利于激發學生的學習興趣,增強學生在體育課程中的參與度,增強學生的體育鍛煉效果。
(三)保護武術文化遺產
中華文化的博大精深使中華武術脈絡繁多,支脈數量巨大,隨著時間的推移,許多旁支武術文化逐漸沒落,甚至有著完全覆滅的危險。在小學體育課程教學中開發武術資源,有利于保護武術文化遺產,提高武術的傳承度。
二、如何通過開發武術課程資源來優化小學的體育教學實踐
在明確武術課程資源開發重要性的基礎上,如何進行開發,從什么角度進行開發,怎樣開發更加有利于小學的體育教學實踐等,這些問題成為小學體育教學實踐優化的重要問題。
(一)豐富小學體育課程的教學內容
從武術課程資源的開發方面,從教學內容方面豐富小學武術體育課程的教學內容。武術是一種系統多樣、招式較多的體育鍛煉活動,而小學生的學習能力水平有限,教師在開發體育課程時,一方面,要考慮將武g資源最大程度簡化,創新成為適合小學生學習的內容形態;另一方面,教師要充分考慮將武術精髓予以保留,并豐富武術課程的教學內容。
如,將招式繁多的武術進行精煉,總結出鍛煉不同身體部位的武術操;將武術和健美操進行融合,提高健美操的力量性,降低武術的學習難度等。
(二)降低體育課程對體育器材的依賴性
傳統的體育課程往往對體育器材、體育訓練場地、天氣環境等要求較高,如,排球訓練要求排球器材和排球場;而跳馬則需要鞍馬和塑膠操場以及保護墊等,而武術體育教學對體育器材、體育場地的依賴性不高。教師可以針對武術教育的這一特點進行武術資源的開發,從而提高小學體育教學的有效性。
如,在下雨、下雪等惡劣的天氣情況下,教師就可以組織學生在室內進行武術練習,降低小學體育教學受天氣環境以及器材的影響,提高體育課程教學的有效性。
(三)拓寬學生參與體育鍛煉的渠道
傳統體育教學在學生參與渠道方面比較單一,大部分局限在學生只能在體育課堂中參與體育鍛煉。而武術教學的開發可以通過拓展學生參與體育鍛煉的渠道得以實現,學生參與體育鍛煉渠道的拓展,在一定程度上就是學生參與體育鍛煉頻率的提升以及參與積極性的提升。
如,在武術體育鍛煉開發中,可以將學生在體育課堂中練習的武術動作以及武術操的流程進行錄制,制作成微課,上傳到學生的學習平臺,學生在課余時間可以自主在平臺下載,從而促進學生在體育課堂之外參與體育鍛煉。
(四)引入對學生的評價和激勵機制
小學生往往具有好勝心強的特點,教師要針對學生的這一特點,從學生武術體育鍛煉資源的開發方面予以應用。如,教師可以在學校范圍、年級范圍以及班級范圍內組織武術比賽,通過比賽訓練的過程讓學生不斷參與武術體育訓練的過程。引入對學生的評價和激勵機制有助于提高學生對武術體育課程參與的積極性,有利于增強小學武術課程教學的有效性。
綜上所述,小學階段體育課程教學的改革和創新需要教師站在學生體育學習需求的基礎上,從提高學生的身體素質、磨煉學生的意志和毅力、增強學生對中華文化的認同感等方面將武術教學融入日常的教學實踐中,從而提高小學體育教學的有效性,增強小學體育教學實踐的針對性,從而幫助教師提高教學效率,促進學生的身心健康發展。
篇5
數字媒體技術專業是近幾年來快速發展的新興專業,《數字媒體技術基礎》課程在數字媒體技術專業課程體系建設中占有極其重要的地位,是學生接受專業知識教育的導入性課程。通過本課程的教學,使學生掌握數字媒體的基本理論、基本設計方法,達到對數字媒體技術體系比較全面、系統的認識,同時具備利用各種編輯工具軟件對數據處理能力,以培養學生對專業學習的興趣,為學習后續專業課程的打下基礎。
1 課程教學現狀的分析
目前國內高校該門課程所采用的教材大多以劉清堂主編的《數字媒體技術導論》為主,該教材是21世紀數字媒體技術專業的規劃教材,內容通俗易懂,體系科學、知識點較多。
1.1課程教學內容的分析
該門課程包括了理論與實踐兩部分,課程內容結構如表1所示:
基礎理論部分以數字音視頻、圖像處理、游戲設計技術以及Web集成與應用為重點,基于這樣的考量是因為在后續專業課中有多門課程與此相關,例如低年級的學生對培養方案中有多門語言類課程感到困惑,本門課程中的游戲設計實踐就引導學生理解學好語言類課程對這部分的學習有重要的意義。
1.2 課程教學方法的分析
在教學過程中采取恰當的教學方法將直接影響教學效果,在教學中應采用理論知識指導實踐操作,操作能力確保完成作品設計的教學步驟,一味強調理論教學,學生缺乏應有的學習動力,而且學生也感到課程難度大,作為專業導入性課程的目的得不到體現。通過總結多年的教學經驗,案例式教學將極大提高本課程的教學效果。
案例教學法可使教學目標更清晰,有利于教學過程的掌控,在實驗操作時也利于學生模仿,因此案例式教學可以促進隱性知識與顯性知識的不斷轉化,通過具體的情境,將隱性的知識外顯,或將顯性的知識內化。
采用案例教學法時,案例的選擇要根據教學內容和教學對象的不同,精心選擇和設計,每一章的案例為最終的作品所用。如在講解數字圖像的處理技術中采用以下步驟完成:
1)案例導入:通過演示所設計一個的網站,提出問題讓學生思考在網頁設計中采用了什么素材。
2)案例剖析:在教師的指導下學生理解音頻、視頻、FLASH、圖片、文字等素材在網頁設計中的作用。引申出基于Photoshop的網頁頁面設計,最后如何采用Fireworks實現網頁的無縫連接。
3)案例精講:結合已具備的Photoshop基礎,詳細講解基于Photoshop的網頁頁面設計,既達到對Photoshop軟件高級技術的演示,又達到如何使用軟件形成作品的過程。
4)總結案例,布置實驗內容:結合案例的實現過程和所學知識,布置實驗內容,學生可利用課余時間收集素材,根據自己確定的主題準備下次實驗課的內容。
5)教學效果評估:根據學生實驗過程總結學生在實驗中碰到的難點以及存在的問題,完善案例教學以達到解決這些問題的目的。
2 以研究性學習,提高學生對課程內容的掌握
教學過程是一個雙向的活動,為提高學生的自主學習能力,教師在教學中充當主導作用,而學生充當主體作用,因此在強調教師“教”的同時,同樣強調學生的“學”。研究性學習是指學生在教師指導下,從學習生活和社會生活中選擇和確定研究專題,主動地獲取知識、應用知識、解決問題的活動。
2.1 以任務驅動法促進研究性學習的展開
采用案例式教學法,便于學生的模擬實驗,模擬實驗對引導學生掌握基本的操作有很大的幫助,但這種按部就班的實驗內容對學生的開發動力、想象力的培養作用有限,完全機械式的實驗會限制學生的個性發展。在任務驅動的組織上,采取總任務與模塊化任務相結合、實驗課與開放實驗相結合的策略。
在完成了所有實驗課的項目開設以后,教師指導學生成立每5人左右的小組,由學生自選項目,確定總任務,根據項目劃分模塊,從而確定子任務,學生利用所學知識收集相關素材。每一個學生充當一定的角色,缺一不可,任務必須在規定的時間內完成,這樣既能培養自主獲取知識的能力,又能培養團隊協作的能力。
教師在整個活動中應定期檢查任務進展情況,對學生在實施過程中難以解決的問題及時提供幫助,同時在實驗條件上應保證活動的順利進行。
2.2 以校內外科技競賽促進研究性學習的深度
數字媒體技術專業作為工科性質的學科,需要學生具有很強的動手設計能力。課堂任務驅動僅僅是研究性學習的第一步,通過任務完成的情況,吸收一定數量的學生進入院系創新活動中心,培養學生參加各層次的科技競賽活動。
數字媒體技術所涉及的研究領域很廣,為學生參加科技競賽提供了廣闊的空間,如程序設計大賽、DV設計、網頁設計、動畫設計、3D設計大賽等,層次有校內的、省內的乃至全國性質的,通過參加這些活動,達到深化專業研究領域的研究性學習以及教師與學生之間、高年級與低年級之間的“傳、幫、帶”作用,使整個學科的發展呈現良性的發展。
可見,數字媒體技術基礎課程對學生確定研究內容起著重要作用,為學生盡快進入專業學習起著鋪墊的作用。
3 總結
學生的專業學習需要有一個良好的開端,數字媒體技術基礎課程是學生接觸的第一門專業基礎課,其重要性不言而喻,加強對課程改革研究具有現實意義,通過教師課堂理論的案例教學法、學生實踐的研究性學習,提高了學生學習專業知識的興趣,培養了學生團隊協作的能力,建設了專業科技競賽的梯隊,最終實現課程教學效果最優化。
參考文獻:
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0 引言
近年來隨著教學改革的不斷深入,對“數字電子技術基礎”課程的教學方法、教學模式的研究各高校都非常重視,有許多好的成果。啟發式教學模式、多元化教學模式、信息化教學模式、設計立體教學體系、項目驅動教學模式等;運用多媒體技術、網絡技術、仿真技術等構建各種現代化教學平臺也具有實際意義。提高學生的理論知識應用能力及工程實踐能力,是高等工程教育的發展方向,也是“數字電子技術基礎”課程教學改革的難點與重點[1][2][3]。
1 教學改革的方法探索
(1)整合優化課程的教學內容。針對目前微電子技術飛速發展的現狀,我們將集成芯片的實現工藝這些以前略講或自學內容引入課堂正式講解,進行優劣工藝對比,加深學生對器件選擇的理解;針對EDA技術在硬件系統設計方面的迅速流行,我們以HDL語言示例和maxplus教學軟件等方式將EDA技術講解引入課堂演示,加深和引導學生對數字電路設計的感性認識。(2)精心設計教學內容,積極探索教學改革。經過多年的摸索和經驗積累,目前“精講多練”教學實踐,教學方式已基本形成。取得了很好的教學效果。我們一般采用“講”2/3學時,“練”(包括課堂練習、課堂研討、課后作業、配套練習等方式)1/3學時的方式,將講練結合,同時利用課外時間,多角度開設課程講座,拓寬學生的學習視野,開展“啟發性”、“探究性”教學。通過多種教學方法的運用,使學生由被動的繼承式學習為主動的創造性的學習,教學效果得到明顯提高。在教學過程中,大量應用了電子教案,我們還利用很多EDA軟件以及自己設計的演示程序,通過生動形象的演示加強學生對教學內容的理解。通過將講解式、對比式、討論式、啟發式、習題課等多種教學方法有機融合在一起的多種教學方式。同時,我們將科研成果引入到教學環節,加強了學生理論聯系實際能力和創新能力的培養。(3)大力加強教學與實驗的結合,理論與實踐的結合。在課程教學及實驗教學工作中引入EDA軟硬件進行教學示例演示,積極開展“數字電子技術”課程設計的“項目式管理”工作,理論聯系實際,建立學生的感性認識,激發和培養學員的學習興趣,引導他們進行實踐階段學習,鼓勵學生實驗創新。本著“強調基礎、拓寬專業、突出創新”的原則,充分發揮開放性實驗室和電子創新基地的實踐作用,對原有以驗證實驗為主的實驗內容進行了改革,將驗證性實驗改為以虛擬仿真實驗為主,以原理理解為目的;增加綜合性、設計性實驗,專門開設了“數字電子技術課程設計”、和“綜合電路實驗”課程,使學生的實踐創新訓練難度逐漸加大,由專題設計到綜合設計,逐步提高創新水平。(4)多方面綜合評分的考核方式。在課程的考核方式上,采用了多方面綜合評分的方法,淘汰了“一考定乾坤”的考核方式,強調平時作業和實驗教學,期終卷面考試成績僅占總成績50%;期中測試占總成績20%;實踐性教學環節(實驗、課程設計等)則采取單人單組“現場驗收制”考核方式(考核成績占總成績30%),提高了學生動手能力及分析和解決問題的能力,對實踐中有創新的學生,在考查考核等方面予以獎勵。
2 教學改革取得的教學成果
(1)提出新的教學體系,適應發展趨勢。組織教師探討“數字電子技術基礎”課程的改革,提出了“數字電子技術基礎”課程新的體系結構。新的教學體系結構將現代PLD發展和EDA技術和經典的數字電子技術的基礎理論教學有機結合;將理論教學與實驗教學有機結合;將課程設計與本科畢業設計有機結合,使學生更好地掌握數字電子技術理論的本質,同時減少了學時。(2)采用先進教育手段,提高學習積極性。廣泛使用先進的教學方法和手段,積極探索現代教育技術手段在教學中的應用。[4]根據本課程理論與實際緊密結合的特點,綜合使用板書和多媒體教學手段,不斷改進和優化電子講稿,將理論講解和計算機輔助分析(EDA軟件)有機結合,相得益彰,大大提高了學生學習的積極性。(3)全面進行教學改革,提高教學效果。從課堂講課、討論、實驗、實習、考核等教學環節進行“數字電子技術基礎”課程教學改革,全面提高了教學效果。(4)結合教學內容,參加各類競賽。結合“數字電子技術基礎”教學內容,組織學生進行課外科技活動,深化了教學內容,取得了突出成果。依托上述開放式實驗平臺和學生電子創新實驗室,組織了全國大學生電子設計競賽、湖北省大學生電子設計競賽、挑戰杯電子制作競賽等課外科技活動。
3 結束語
“數字電子技術基礎”課程具有自身的體系和特點,既具有很強的理論性、系統性和完整性,又具有很強的工程性、實踐性,我們在教學進程中將理論教學與實踐教學平臺相結合,根據教學內容與特色,引入EDA軟硬件進行教學示例演示以及“項目式管理”工作過程等“啟發性”、“探究性”教學,激發學生的學習熱情。實踐證明這種教學改革能提高學生的理論知識應用能力及工程實踐能力,改善教學效果。
參考文獻:
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篇7
美術教學中的德育滲透是整個學校德育的重要組成部分,是體現“德育為首”的重要標志。既然“德育為首”的思想得到我們的重視,那么,學校就必須全面而又立體地實施德育教育,就不應該出現德育的漏洞甚至真空地帶。可以說,德育教育應是無處不在,不僅在學校、在課堂,也不僅在語文、數學課上!美術課同樣也是對學生進行德育的一個重要陣地。如果美術教學中只注重畫畫,而不管德育教育,那么,學校的德育系統就是殘缺的,也就不能很好貫徹“德育為首”這一重要思想。
二、美術教學中的德育滲透是培養美術人才成功與否的關鍵因素
為什么要把德育放在首位呢?就是因為如今教育成功與否就在于能否培養出有用人才,但人才是否有用,不僅看其專業知識――智育得到如何的發展,還要看其“德”的出現問題。高科技的犯罪就是因為重在知識技能的培養而忽視德育教育的直接惡果!
三、美術教學中德育自然滲透的迫切性
現在已是大行素質教育之時,但從所周知美術課這一審美素質的培養陣地在學校很大程度上沒有得到重視,因此,每到美術課時,哪里還去管什么德育教育呢?很自然使學生形成這樣的觀點:美術課是雜課,甚至是耍課。這樣也就習以為常了。可見,解決這一問題的根本是小學的美術教學中進行德育教育!
篇8
0引言
數字電子技術是理工科專業中一門核心的專業基礎課,與高等數學、模擬電子技術和電路分析基礎等理論課程聯系緊密,且研究問題抽象難懂。該課程實踐性強,在電子類實踐課程中應用廣泛,數字電子技術課程的教學質量直接影響著后續課程的學習。因此,研究數字電子技術教學改革是非常必要的。
傳統的數字電子技術教學,主要是先進行理論教學,再通過實驗教學讓學生更好的理解和掌握理論知識,鍛煉學生的動手實踐能力。然而,在進行理論學習時,由于教學內容抽象難懂,學生不容易掌握,且不能通過實驗現場演示幫助學生通過直觀觀察輔助理解抽象的理論知識。因此,基于傳統的教學缺點,今將multisim軟件引入數字電子技術課程教學中,進行教學改革,在多媒體理論教學中,通過實時的multisim軟件現場教學仿真演示,學生直接的觀察和分析學習抽象的理論知識,有助于學生對理論知識的理解和掌握。
1 multisim軟件在數字電子技術課程教學改革中的應用優點
1.1 有效的解決傳統教學中存在的問題
在理論教學中引入multisim軟件,打破了傳統直接理論分析,能夠在課程教學過程中實時演示。在各類邏輯電路的應用中,傳統的教學知識通過電路圖的理論跟分析,讓學生掌握邏輯電路的應用,然而由于問題抽象,學生不容易理解和掌握,通過multisim軟件進行仿真現場演示,幫助學生理解和掌握,效果良好。
圖1 74LS160構成六進制計數器
以時序邏輯電路中的計數器為例,集成十進制同步計數器74LS160和74LS162應用廣泛,因此,74LS160和74LS162的應用是重點內容,傳統教學是給出應用電路圖(如圖1所示為利用74LS160構成六進制計數器),理論分析其輸入輸出。在教學中引入multisim軟件進行現場演示,生動直觀,學生容易理解掌握。
1.2實驗教學中的應用優點
在實驗教學中,由于實驗條件的限制,傳統實驗大部分是驗證性實驗,綜合性和設計性的實驗較少,在實驗教學中,驗證性實驗主要是利用實驗箱,操作簡單,不利于學生創新能力和動手能力的培養,引入multisim軟件后,學生可以通過軟件中豐富的虛擬儀器和元器件設計綜合性和創新性實驗,培養提高學生的創新能力。
1.3學生自學能力培養中的應用優點
由于知識的更新換代非常快,在當代大學中,培養學生的自學能力是非常重要的,因此,學生的自學設計能力的培養也是大學的重要任務,既有利于學生對知識的鞏固和應用,又促進學生創新能力的培養。尤其對于民辦高校來說,應用型人才培養是重中之重,引入multisim軟件后,學生在課后根據自興趣和愛好設計仿真自己感興趣的小制作,培養提高學生的創新和動手能力。仿真軟件中有比較全面的模擬儀器和元器件,學生可以在節約支出的情況下,進行電子設計,為參加全國電子設計大賽打下堅實的基礎。
2結論
如何提高數字電子技術的教學效果是教學中的重點,在數字電子技術教學過程中引入multisim軟件,既有利理論學習的掌握,又培養提高了學生的創新能力和動手能力,為后續的專業課程打下了堅實的基礎。
參考文獻
[1] 江曉安,董秀峰,楊頌華.數字電子技術[M].西安:西安電子科技大學出版社, 2008:138-180.
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1、美術課程標準非常重視課程資源的開發與利用。美術課程標準指出:“盡可能運用自然環境資源(如自然景觀、自然材料等)以及校園和社會生活中的資源(如活動、事件和環境等)進行美術教學。”在基礎教育新課程改革中,國家、地方、學校三級課程管理方式的實施,為校本課程的建設提供了有效保障,并要求“教材編寫要有開放性和彈性,鼓勵教師積極、大膽地開發地方課程資源”。美術教育的培養目標,應該是鼓勵學生在感受、體驗、參與、探究,思考和合作等學習活動的基礎上,進一步學習基本的美術知識與技能,體會美術學習的過程和方法,形成有益于個人和社會的情感、態度和價值觀。美術教學要特別重視激發學生的創新精神和培養學生的實踐能力,教師要積極創設寬松的學習環境,通過思考、討論、實踐,創造性地運用美術知識,開展美術活動。本課題的研究適應了這一需要。
2、自改革開放以來,我國美術教育事業迅速發展,全國統編教材內容涵括美術概念的各個方面,各地方又應實際情況補充了鄉土教材。地方性的鄉土美術文化立足于本土而適應本土民間民俗習慣,以體現地方民族特色,因而具有強大的生命力而不被其他形式所同化。補充鄉土美術文化教育,聯系生活實際,讓學生了解當地社會與經濟文化、歷史的發展,更新美術教學觀念,使美術教育不斷適應社會多元化發展的要求。
3、時代賦予教育工作者傳承和弘揚傳統文化的使命。隨著工業化、城市化的飛速發展,人民生活條件的改善,生活方式的改變,特別是商業文化的沖擊,許多古建筑正在加速消亡。因此搶救、保護、傳承、弘揚民間文化刻不容緩。《美術課程標準》明確提出我們的美術教育要“引導學生參與文化的傳承和交流”,“培養學生對祖國優秀美術傳統的熱愛”。因此在教學活動中,教師應積極引導學生走出校園、走進社區、走進社會、走進大自然,走進中國民間美術文化,去感知、體驗、保護、傳承、弘揚民間美術特色文化。
二、課題研究的主要內容:
本課題研究將分二條線六個類別按中學組、小學組共十二個點進行(含人員分工)。
第一條線:從興化的人文自然景觀中窺探鄉土美術文化,以人文景觀為線索進行鄉土美術教育。負責人:陳麗萍李霞
1.第一類是以古建筑為主體的傳統人文景觀。負責人:顧建英馮云仇越
2.第二類是以現代建設為主體的新人文景觀。負責人:楊東玲譚森翟建云
3.第三類是在具有詩情畫意的自然風光。負責人:平勤香劉濤 朱健鳳
第二條線:從興化的歷史文化名人中尋繹書畫名家,在相關課題研究中進行鄉土美術教育。負責人:楊平興蔡崢周宇
4.自南宋至清末,從這里走出了262個舉人、93名進士、1名狀元。僅明代,就出了高谷、李春芳、吳甡三任宰相……其中,興化書畫界名家濟濟,代不乏人。據相關史籍記載,自宋、元、明、清至民國時期,大約產生各類書畫家600余名。負責人:徐愛明 曹霞 戴云娟
5.明代有高谷、李春芳、宗臣、陸西星等書法家,被載入及明代學者筆記、《中國書畫家大辭典》中。負責人:凌軍馮云朱俊
6.乾隆年間,書畫家李鱓(復堂)、鄭燮(板橋)更是“揚州八怪”的重要代表人物。負責人:施雙紅倪恒祥張海濤
三、課題研究的主要做法:網絡搜索、專家走訪、座談、講座、實地考察、史料研究、實驗課、研究課等。
四、預期課題中期成果:
1、與課題相關的論文
2、地方文化資源開發利用的專題教案設計
3、地方文化資源開發利用的專題課件設計
4、地方文化資源開發利用的專題優質課
5、專著:《挖掘地方美術資源,開展鄉土美術教育》(教學案例集)初稿
6、論文專集初稿
五、課題最終研究成果:
1、課題終期研究報告
2、課題理論研究專輯
3、課題實踐過程材料
4、課題影像資料
5、興化歷史文化名人書畫藝術賞析圖庫
6、專著:《挖掘地方美術資源,開展鄉土美術教育》(教學案例集)
7、《挖掘地方美術資源,開展鄉土美術教育論文集》
8、成立興化市第二實驗小學歷史文化名人研究會
9、 以“我知道的興化市歷史文化名人”為主題的硬筆書法大賽及作品集。
10、舉辦興化市水鄉風光為主題的師生書畫、攝影作品展。
六、最終成果轉化:
1、通過展示課向推廣、展示研究成果。
2、通過研究課尋求新的突破。
3、通過鄉土教材傳承地方文化。
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【中圖分類號】G42 【文獻標識碼】A【文章編號】2095-3089(2018)01-0228-02
1.開設《微電子技術基礎》的意義
目前,高速發展的集成電路技術產業使集成電路設計人才成為最搶手的人才,掌握微電子技術是IC設計人才的重要基本技能之一。本文希望通過對《微電子技術基礎》課程教學體系的研究與設計,能夠提高學生對集成電路制作工藝的認識,提高從事微電子行業的興趣,拓寬知識面和就業渠道,從而培養更多的微電子發展的綜合人才,促進我國微電子產業的規模和科學技術水平的提高。
2.目前學科存在的問題
目前電子信息科學與技術專業的集成電路方向開設的課程已有低頻電子線路、數字邏輯與系統設計、單片機原理、集成電路設計原理等。雖然課程開設種類較多,但課程體系不夠完善。由于現在學科重心在電路設計上,缺少對于器件的微觀結構、材料特性講解[1],導致學生在后續課程學習中不能夠完全理解。比如MOS管,雖然學生們學過其基本特性,但在實踐中發現他們對N溝道和P溝道的工作原理知之甚少。
近來學校正在進行本科學生培養的綜合改革,在制定集成電路方向課程體系時,課題組成員對部分學校的相關專業展開調研。我們發現大部分擁有電子信息類專業的高校都開設了微電子課程。譬如華中科技大學設置了固體電子學基礎、微電子器件與IC設計、微電子工藝學以及電子材料物理等課程。[2]又如電子科技大學設置了固體物理、微電子技術學科前沿、半導體光電器件以及高級微電子技術等課程。[3]因此學科課題組決定在面向2017級電子信息科學與技術專業課程培養方案中,集成電路設計方向在原有的《集成電路設計原理》、《集成電路設計應用》基礎上,新增設《微電子技術基礎》課程。本課程希望學生通過掌握微電子技術的原理、工藝和設計方法,為后續深入學習集成電路設計和工程開發打下基礎。
3.微電子課程設置
出于對整體課程體系的考慮,微電子課程總學時為32學時。課程呈現了微電子技術的基本概論、半導體器件的物理基礎、集成電路的制造工藝及封裝測試等內容。[4]如表1所示,為課程的教學大綱。
微電子技術的基本概論是本課程的入門。通過第一章節的學習,學生對本課程有初步的認識。
構成集成電路的核心是半導體器件,理解半導體器件的基本原理是理解集成電路特性的重要基礎。為此,第二章重點介紹當代集成電路中的主要半導體器件,包括PN結、雙極型晶體管、結型場效應晶體管(JFET)等器件的工作原理與特性。要求學生掌握基本的微電子器件設計創新方法,具備分析微電子器件性能和利用半導體物理學等基本原理解決問題的能力。
第三章介紹硅平面工藝的基本原理、工藝方法,同時簡要介紹微電子技術不斷發展對工藝技術提出的新要求。內容部分以集成電路發展的順序展開,向學生展示各種技術的優點和局限,以此來培養學生不斷學習和適應發展的能力。
第四章圍繞芯片單片制造工藝以外的技術展開,涵蓋著工藝集成技術、封裝與測試以及集成電路工藝設計流程,使學生對微電子工藝的全貌有所了解。
4.教學模式
目前大部分高校的微電子課程仍沿用傳統落后的教學模式,即以教師灌輸理論知識,學生被動學習為主。這種模式在一定程度上限制了學生主動思考和自覺實踐的能力,降低學習興趣,與本課程授課的初衷相違背。[5]為避免上述問題,本文從以下幾個方面闡述了《微電子技術基礎》課程的教學模式。
教學內容:本課程理論知識點多數都難以理解且枯燥乏味,僅靠書本教學學生會十分吃力。因此,我們制作多媒體課件來輔助教學,將知識點采用動畫的形式來展現。例如可通過動畫了解PN結內電子的運動情況、PN結的摻雜工藝以及其制造技術。同時課件中補充了工藝集成與分裝測試這部分內容,加強課堂學習與實際生產、科研的聯系,便于學生掌握集成電路工藝設計流程。
教學形式:課內理論教學+課外拓展。
1)課內教學:理論講解仍需教師向學生講述基本原理,但是在理解運用方面采用啟發式教學,課堂上增加教師提問并提供學生上臺演示的機會,達到師生互動的目的。依托學校BBS平臺,初步建立課程的教學課件講義、課后習題及思考題和課外拓展資料的體系,以方便學生進行課后的鞏固與深度學習。此外,利用微信或QQ群,在線上定期進行答疑,并反饋課堂學習的效果,利于老師不斷調整教學方法和課程進度。還可充分利用微信公眾號,譬如在課前預習指南,幫助學生做好課堂準備工作。
2)課外拓展:本課程目標是培養具有電子信息科學與技術學科理論基礎,且有能力將理論付諸實踐的高素質人才。平時學生很難直接觀察到半導體器件、集成電路的模型及它們的封裝制造流程,因此課題組計劃在課余時間組織同學參觀實驗室或當地的相關企業,使教學過程更為直觀,加深學生對制造工藝的理解。此外,教師需要充分利用現有的資源(譬如與課程有關的科研項目),鼓勵學生參與和探究。
考核方式:一般來說,傳統的微電子課程考核強調教學結果的評價,而本課程組希望考核結果更具有前瞻性和全面性,故需要增加教學進度中的考核。課題組決定采用期末筆試考核與平時課堂表現相結合的方式,期末筆試成績由學生在期末考試中所得的卷面成績按照一定比例折合而成,平時成績考評方式有隨堂小測、課后習題、小組作業等。這幾種方式將考核過程融入教學,能有效地協助老師對學生的學習態度、學習狀況以及學習能力做出準確評定。
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電子技術課程由兩大部分組成,即模擬電路基礎和數字電路基礎,是研究各種半導體器件的性能、各種單元電子電路的工作原理、功能及應用的一門專業基礎課,同時也是一門實踐性、應用性很強的課程。其目的就是使學生通過學習和實踐獲得電子方面的基礎知識和基本技能,提高學生的觀察能力、邏輯思維能力及分析問題解決問題的能力,同時提高學生使用相關電子儀器設備的能力和電子組裝工藝水平。由于該課程的理論性和實踐性都很強,在整個電子專業的教學中起著重要的作用。但是,我們的學生卻很難學好這門課,原因就在于陳舊的教材及老式的教學方法不適應技校學生的特點,也與中職校培養社會上需要的操作型、技能型、實用型人才的培養目標不相適應。因此有必要進行探索與改革。
一、電子技術課程教材及老式教學方法存在的問題
目前,中職校電子類專業使用的電子技術教材,內容較落后,很多教材都是由大學教材改編而來,理論性太強,就現在的技校生而言,基本上都不能完全理解和接受,容易使學生產生放棄學習該課程的念頭;重理論,輕實踐,與中職校培養社會上需要的操作型、技能型、實用型人才的培養目標不相適應。傳統的教學方法也不能適應現代教學的需要。傳統的教學方法是先在教室上理論課,講授的是諸如各種電子電路的基本概念、工作原理、各種參數的推導與計算等看不見摸不著的抽象知識。然后再讓學生到實驗室進行實驗。而實驗內容也是以驗證性實驗為主,是由老師事先準備好實驗電路和器材,實驗時先由老師將實驗目的、實驗內容及過程、實驗中可能發生的問題及注意事項講述一遍,然后讓學生在規定的時間內完成實驗。由于現今的技校生基礎知識相對較差,學習能力欠缺,無法全面掌握課程的理論基礎知識,不能詳盡地分析各種單元電路的工作原理,其結果是大部分學生成了實驗的旁觀者,而在做實驗的學生也是“照葫蘆畫瓢”,機械地完成了實驗內容,甚至于做完后還不知道自己到底做了什么,要解決的是一個什么問題。結果使學生失去了實驗興趣,而對高深的理論知識更是望而卻步。因此有必要對電子技術課程的教材和教學過程進行新的探索,找出一條由純理論教學、驗證性實驗教學模式到既能讓學生掌握一定的理論知識,又能通過實驗(實習)提高學生操作技能的、適合中職校學生學習的教學模式。
二、電子技術課程一體化教學的探索
根據中職校對電子類人才的培養目標,本著理論知識夠用,重在實際能力培養的原則,對原課程內容進行大膽整合,對理論偏深的內容和陳舊知識進行刪減,對于各種單元電路,只要求掌握其工作過程及功能作用,而對于繁瑣的理論分析和公式推導計算則刪去不講,把重點放在如何“用”這些電路上。故而將本門課程的教學全部放在實習室進行,由過去的“理論+實驗論證”的教學模式轉到“知識+操作技能”的全新的一體化教學模式。為此,將電子技術課程整合為多個主模塊和子模塊進行一體化模塊式教學,每個模塊都給出要掌握的知識點和要達到的操作技能。在使學生掌握常用電子儀器儀表使用方法的前提下,能分析判斷各模塊電路發生故障的原因和部位,不斷提高學生的基本操作技能和組裝各種電路的工藝水平。重點要求學生掌握各模塊的知識點及對各模塊電路的功能測試、分析與應用。
三、電子技術課程一體化教學的實施
電子技術課程是一門理論性和實踐性都很強的課程,要想收到很好的教學效果,在具體教學內容的編排上要做到模塊與模塊之間的銜接。對于模塊與模塊之間的知識連接點,一定要向學生闡述清楚,否則前后知識脫節,就很難取得較好的教學效果。對于電子電路,幾乎所有的電路參數、數據、波形都必須通過電子儀器儀表才能反映出來,電路原理圖與實物裝配圖之間的轉換也是一個難點。因此,要取得較好的學習效果,提高學生的動手能力,必須從以下幾個方面入手:
1、狠抓基本功練習。要求每位學生都要學會萬用表、信號發生器、直流穩壓電源、示波器等電子儀器的使用方法;練好元器件在線路板上的焊接基本功;認識電阻、電容、二極管、三極管等元件,并能用萬用表測量其參數。
2、合理安排理論知識點的講授時機。對于每個模塊理論知識點的講授,要進行科學的安排,有的模塊可放在學生動手操作前講述,如電子儀器的使用,老師必須要邊講授邊示范,然后讓學生動手操作練習,引導學生入門。有的則可放在實習后用討論、提問、總結的形式獲得。如集成運算放大器組成的放大電路,可先讓學生動手裝配與測試,學生通過自己測量得到的數據得出集成運放組成的放大電路的閉環電壓放大倍數只取決于反饋網絡的電阻與輸入電阻的比值,與集成運放本身的參數無關。這種由學生自己得出的結論,容易被學生接受和牢記。
3、循序漸進,提高學生學習積極性。對于每個子模塊的教學,要循序漸進,開始的幾個模塊都要將電路原理圖中的元件與其對應的實物進行對照說明,引導學生在萬能板上設計電路裝配圖。要加強實習過程中的巡回指導,對于實習中發生的故障,以引導的方式指導學生分析故障可能產生的原因和部位,逐步縮小故障范圍,直到排除故障,讓學生感受到成功帶來的喜悅,激發學生的學習興趣,提高學生的學習積極性。
4、表彰先進,激發積極向上的學習熱情。每個模塊結束后,都要評出該模塊的“學習之星”,表彰先進,激發學生你追我趕,積極向上的學習熱情。
5、改變學習成績的評定方法。改變過去以理論考試和實驗報告成績決定學生學習成績的方法,而是根據學生在整門課程的學習過程中的學習態度、操作情況、實驗結果的準確性、參與實踐教學的主動性、創造性、正確性來綜合評定學生的成績。扭轉學生只重視理論考試、實驗結果,不重視實習過程、不動腦筋、抄襲別人實習數據的現象。真正把學生培養成既有一定的理論知識又有很強的實際動手操作能力和創新能力的實用型人才。
參考文獻
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一、電子技術基礎課程教學過程中存在的問題
1.教材編寫陳舊,不能充分契合中職學生的實際學習情況
如今,中等職業院校教師在教授該門課程時采用的多是電子技術基礎這一教材,這一教材雖然很好地闡述了現代電子技術的基本概念、基本電路的工作原理、典型電子元器件及其應用等諸多電子類專業學生應當熟悉掌握的理論知識點,但因為是由大學教材直接改編而來的,其在很大程度上需要學習者具備較高的知識水平以及理解、接受能力。
中職學生同普通高中學生相比,成績較為落后、文化素質稍微欠缺,更談不上同知識層次水平更高的在校大學生相比了,這就使電子技術基礎這一教材的編寫遠遠超出了一般中職學生可理解、可接受的范圍。
2.傳統教學方式盛行,不能很好地適應中職學生的學習需求
在探索實踐中,我發現多數中職教師在電子技術基礎課程的教學過程中仍主要使用“板書+講解+實驗”的落后教育模式,即:教師先照本宣科地將教材上的理論知識點一股腦兒地強硬灌輸給學生,隨后再帶領學生到實驗室進行實驗操作。特別需要指出的一點是,實驗操作又以驗證性的實驗為主:教師提前將實驗的目的、具體操作步驟以及實驗結果等事無巨細地一一講解給學生,然后規定學生在一定時間內完成某一特定實驗。殊不知,無論是在課堂講解活動中,還是在實驗操作過程中,教師都更為側重電子技術理論知識點的講解,而在很大程度上忽視了對學生實踐運用能力的發展及有效鍛煉。
二、電子技術基礎課程一體化教學的探索與實踐
1.創造性地使用教材
中等職業院校電子專業的宗旨在于培養具備高超電子實踐技能的專業技術型人才,而對于理論知識的掌握則僅僅要求學生在學習過程中理解及掌握實踐過程中經常用到的理論知識點即可,并不對學生的理論知識掌握范圍做過多的要求。
考慮到這一點,筆者認為,中職教師在教授電子技術基礎這一課程時,應當恰當而靈活地使用教材,既要有針對性地選用教材所給出的理論講解知識點,同時又要對其中難度較大、知識結構陳舊的內容進行大膽舍棄與刪減。只有實現教材內容的創新整合,才能保證教材內容同中等職業學生知識水平相契合,才不至于因為難度過大而使中職學生失去對相該科目的學習興趣以及積極性。
如,在教學“多級放大電路”這一知識點時,考慮到中職學生的理解能力及實際接受水平,教師只需要將其中蘊含的電子學定理直接講述給學生,“電路對放大信號而言,屬于串聯關系,前一級輸出的信號就是后一級輸入的信號,多級放大電路總的放大倍數為各級放大倍數的總乘積。”這樣一來,就不用再向學生詳細講解該定理的具體推導計算過程及驗證過程,既節省了教學時間與精力,同時也大大降低了該定理的學習難度,有利于所教中職學生實現對該知識點更深刻的認識、理解與記憶。
2.教學方式應側重中職學生未來的職業需求
傳統而落后的“板書+講解+實驗”的教育模式不能很好地滿足電子專業中職學生對未來職業發展的需求。這就要求教師在教學實踐中想方設法優化模式及方式方法,既要確保其能真正發揮應有的實際教學效果,更要側重于其對所教學生電子專業技能提升的積極推動作用。這其中筆者常用的是“學生自主探究性學習”及“案例教學法”這兩大創新性的教學方式。
如,在教學“集成運放的使用常識”這一節內容時,我首先向學生提出了一個問題:“集成運放是否能完全取代交流放大電路中的晶體管?”并要求學生以小組為單位,在認真閱讀教材理論知識的基礎上借助相關電子設備嘗試進行探究性的操作實驗,這樣既有效調動了學生的學習興趣與積極性,同時,實踐探究過程也確保他們充分經歷發現問題―提出問題―分析問題―解決問題的學習過程,而這些都將為他們自主學習能力的發展奠定良好的基礎,有利于他們在日后的社會生活中及時、有效地解決更多的工作難題。
再如,在教學“擴音機”的相關內容時,我在課堂上為學生出示了如下案例:某雙聲道擴音機的制造廠最近出現了一次嚴重的產品質量危機:新來的工人因為對操作流程不甚熟悉,導致在安裝過程中犯了二極管接反的低級錯誤。請問這一錯誤將會對該工廠制造出來的雙生道擴音機帶來哪些不良影響?如果你是該工廠的負責人,你會如何避免工人再犯此類錯誤?
隨后,便要求學生在這一案例的背景下,嘗試以小組為單位進行分析、交流與溝通。如此,便借助該案例的設置大大培養了學生的工程思維思考方法,同時還有利于他們借助自身所學的電子學理論知識輕松自如地解決現實生活中可能遇到的一些難題。
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中圖分類號:G642.423 文獻標識碼:A 文章編號:1007-0079(2013)29-0089-02
電子科學與技術是一個理論和應用性都很強的專業,因此人才培養必須堅持“理論聯系實際”的原則。專業實驗教學是培養學生實踐能力和創新能力的重要教學環節,對于學生綜合素質的培養具有不可替代的作用,是高等學校培養人才這一系統工程中的一個重要環節。[1,2]
一、學科背景及問題分析
1.學科背景
21世紀被稱為信息時代,信息科學的基礎是微電子技術,它屬于教育部本科專業目錄中的一級學科“電子科學與技術”。微電子技術一般是指以集成電路技術為代表,制造和使用微小型電子元器件和電路,實現電子系統功能的新型技術學科,主要涉及研究集成電路的設計、制造、封裝相關的技術與工藝。[3]由于實現信息化的網絡、計算機和各種電子設備的基礎是集成電路,因此微電子技術是電子信息技術的核心技術和戰略性技術,是信息社會的基石。此外,從地方發展來看,武漢東湖高新區正在全力推進國家光電子信息產業基地建設,形成了以光通信、移動通信為主導,激光、光電顯示、光伏及半導體照明、集成電路等競相發展的產業格局,電子信息產業在湖北省經濟建設中的地位日益突出,而區域經濟發展對人才的素質也提出了更高的要求。
湖北工業大學電子科學與技術專業成立于2007年,完全適應國家、地區經濟和產業發展過程中對人才的需求,建設專業方向為微電子技術,畢業生可以從事電子元器件、集成電路和光電子器件、系統(激光器、太能電池、發光二極管等)的設計、制造、封裝、測試以及相應的新產品、新技術、新工藝的研究與開發等相關工作。電子科學與技術專業自成立以來,始終堅持以微電子產業的人才需求為牽引,遵循微電子科學的內在客觀規律和發展脈絡,堅持理論教學與實驗教學緊密結合,致力于培養基礎扎實、知識面廣、實踐能力強、綜合素質高的微電子專門人才,以滿足我國國民經濟發展和國防建設對微電子人才的迫切需求。
2.存在的問題與影響分析
電子科學與技術是一個理論和應用性都很強的專業,因此培養創新型和實用型人才必須堅持“理論聯系實際”的原則。要想培養合格的應用型人才,就必須建設配套的實驗教學平臺。然而目前人才培養有“產學研”脫節的趨勢,學生參與實踐活動不論是在時間上還是在空間上都較少。建立完善的專業實驗教學體系是電子科學與技術專業可持續發展的客觀前提。
二、建設思路
電子科學與技術專業實驗教學體系包括基礎課程實驗平臺和專業課程實驗平臺。基礎課程實驗平臺主要包括大學物理實驗、電子實驗和計算機類實驗;專業課程實驗平臺即微電子實驗中心,是本文要重點介紹的部分。在實驗教學體系探索過程中重點考慮到以下幾個方面的問題:
第一,突出“厚基礎、寬口徑、重應用、強創新”的微電子人才培養理念。微電子人才既要求具備扎實的理論基礎(包括基礎物理、固體物理、器件物理、集成電路設計、微電子工藝原理等),又要求具有較寬廣的系統知識(包括計算機、通信、信息處理等基礎知識),同時還要具備較強的實踐創新能力。因此微電子實驗教學環節強調基礎理論與實踐能力的緊密結合,同時兼顧本學科實踐能力與創新能力的協同訓練,將培養具有創新能力和競爭力的高素質人才作為實驗教學改革的目標。
第二,構建科學合理的微電子實驗教學體系,將“物理實驗”、“計算機類實驗”、“專業基礎實驗”、“微電子工藝”、“光電子器件”、“半導體器件課程設計”、“集成電路課程設計”、“微電子專業實驗”、“集成電路專業實驗”、“生產實習”和“畢業設計”等實驗實踐環節緊密結合,相互貫通,有機銜接,搭建以提高實踐應用能力和創新能力為主體的“基本實驗技能訓練實踐應用能力訓練創新能力訓練”實踐教學體系。
第三,兼顧半導體工藝與集成電路設計對人才的不同要求。半導體的產業鏈涉及到設計、材料、工藝、封裝、測試等不同領域,各個領域對人才的要求既有共性,也有個性。為了擴展大學生知識和技能的適應范圍,實驗教學必須涵蓋微電子技術的主要方面,特別是目前人才需求最為迫切的集成電路設計和半導體工藝兩個領域。
第四,實驗教學與科學研究緊密結合,推動實驗教學的內容和形式與國內外科技同步發展。倡導教學與科研協調發展,教研相長,鼓勵教師將科研成果及時融化到教學內容之中,以此提升實驗教學質量。
三、建設內容
微電子是現代電子信息產業的基石,是我國高新技術發展的重中之重,但我國微電子技術人才緊缺,尤其是集成電路相關人才嚴重不足,培養高質量的微電子技術人才是我國現代化建設的迫切需要。微電子學科實踐性強,培養的人才需要具備相關的測試分析技能和半導體器件、集成電路的設計、制造等綜合性的實踐能力及創新意識。
電子科學與技術專業將利用經費支持建設一個微電子實驗教學中心,具體包括四個教學實驗室:半導體材料特性與微電子技術工藝參數測試分析實驗室、微電子器件和集成電路性能參數測試與應用實驗室、集成電路設計實驗室、科技創新實踐實驗室。使學生具備半導體材料特性與微電子技術工藝參數測試分析、微電子器件、光電器件參數測試與應用、集成電路設計、LED封裝測試等方面的實踐動手和設計能力,鞏固和強化現代微電子技術和集成電路設計相關知識,提升學生在微電子技術領域的競爭力,培養學生具備半導體材料、器件、集成電路等基本物理與電學屬性的測試分析能力。同時,本實驗平臺主要服務的本科專業為“電子科學與技術”,同時可以承擔“通信工程”、“電子信息工程”、“計算機科學與技術”、“電子信息科學與技術”、“材料科學與工程”、“光信息科學與技術”等10余個本科專業的部分實踐教學任務。
(1)半導體材料特性與微電子技術工藝參數測試分析實驗室側重于半導體材料基本屬性的測試與分析方法,目的是加深學生對半導體基本理論的理解,掌握相關的測試方法與技能,包括半導體材料層錯位錯觀測、半導體材料電阻率的四探針法測量及其EXCEL數據處理、半導體材料的霍爾效應測試、半導體少數載流子壽命測量、高頻MOS C-V特性測試、PN結顯示與結深測量、橢偏法測量薄膜厚度、PN結正向壓降溫度特性實驗等實驗項目。完成形式包括半導體專業實驗課、理論課程的實驗課時等。
(2)微電子器件和集成電路性能參數測試與應用實驗室側重于半導體器件與集成電路基本特性、微電子工藝參數等的測試與分析方法,目的是加深學生對半導體基本理論、器件參數與性能、工藝等的理解,掌握相關的技能,包括器件解剖分析、用圖示儀測量晶體管的交(直)流參數、MOS場效應管參數的測量、晶體管參數的測量、集成運算放大器參數的測試、晶體管特征頻率的測量、半導體器件實驗、光伏效應實驗、光電導實驗、光電探測原理綜合實驗、光電倍增管綜合實驗、LD/LED光源特性實驗、半導體激光器實驗、電光調制實驗、聲光調制實驗等實驗項目。完成形式包括半導體專業實驗課、理論課程的實驗課時、課程設計、創新實踐、畢業設計等。
(3)集成電路設計實驗室側重于培養學生初步掌握集成電路設計的硬件描述語言、Cadence等典型的器件與電路及工藝設計軟件的使用方法、設計流程等,并通過半導體器件、模擬集成電路、數字集成電路的仿真、驗證和版圖設計等實踐過程具備集成電路設計的能力,目的是培養學生半導體器件、集成電路的設計能力。以美國Cadence公司專業集成電路設計軟件為載體,完成集成電路的電路設計、版圖設計、工藝設計等訓練課程。完成形式包括理論課程的實驗課時、集成電路設計類課程和理論課程的上機實踐等。
(4)科技創新實踐實驗室則向學生提供發揮他們才智的空間,為他們提供驗證和實現自由命題或進行科研的軟硬件條件,充分發揮他們的想象力,目的是培養學生的創新意識與能力,包括LED封裝、測試與設計應用實訓和光電技術創新實訓。要求學生自己動手完成所設計器件或電路的研制并通過測試分析,制造出滿足指標要求的器件或電路。目的是對學生進行理論聯系實際的系統訓練,加深對所需知識的接收與理解,初步掌握半導體器件與集成電路的設計方法和對工藝技術及流程的認知與感知。完成形式包括理論課程的實驗課時、創新實踐環節、生產實踐、畢業設計、參與教師科研課題和國家級、省級和校級的各類科技競賽及課外科技學術活動等。
四、總結
本實驗室以我國微電子科學與技術的人才需求為指引,遵循微電子科學的發展規律,通過實驗教學來促進理論聯系實際,培養學生的科學思維和創新意識,系統了解與掌握半導體材料、器件、集成電路的測試分析和半導體器件、集成電路的設計、工藝技術等技能,最終實現培養基礎扎實、知識面寬、實踐能力強、綜合素質高、適應范圍廣的具有較強競爭力的微電子專門人才的目標,以滿足我國國民經濟發展和國防建設對微電子人才的迫切需求。
參考文獻: