數電和模電課程教改研說明

1、引言
目前，很多高等院校的學生都稱數電和模電課程為玄學，究其原因，無非就是難學、難懂、難理解。有的學生甚至認為學習數電和模電課程的難度遠大于計算機編程的難度，可見對于當前的學生來說，難度確實很大。
學習模電困難，其實是因為本科階段經驗不夠豐富以及掌握的理論工具不夠強大。很多“奇怪現象”都可以用電磁的觀點去解釋，比如布板不合理導致的自激、諧振，震蕩電路對電源的影響等。計算電磁學的發展使得現在可以非常精確地仿真模擬或者微波電路，很多算法如有限元（FEM）、矩量法、時域有限差分法（FDTD）都可以提供很精確的結果，即便是60GHz頻段的毫米波電路，只要制造沒大問題，誤差就可以控制在5%以內。
數電這門課程對于大多數學生來說難度要略低于模電，數電對于物理學本身或者說電路本身基礎要求不是特別高，因此，對電路不是特別懂的學生也易學。數字電路這門課程從二進制開始，逐漸引入數字元件然后進入設計部分。數電的核心就是觸發器，搞清楚了觸發器，就能理解數電很多內容。數電對于部分算法知識以及高中數學知識要求較高，有計算機基礎的學生學習數電會容易很多。而且這門課程比較講究邏輯性，要保持邏輯清晰。
因此，對于學生來說，數電的難度相對低于模電，主要原因是數電所需要掌握的課外知識少，所需要的經驗也比較少，因此更加容易理解。由此可見，學好數電和模電其實沒有難度，只需要掌握的知識面足夠寬，練習的經驗足夠豐富，這兩門課程就可以學好。
2、數電和模電課程教學現狀
當前，數電和模電的課程教學情況在每個學校甚至每個專業都是不一樣的。由于數電和模電課程具有特殊性，因此，數電和模電課程的教師不多，每個老師對學生的要求也不一樣。
通常情況下，非電子類學校、非電子類專業，僅限理工相關專業，對數電和模電課程的要求較低，教師會講解課本中比較簡單的數電和模電知識，并采取簡單的考核方式考核學生。
對于電子類學校或者電子類專業，教師對學生的要求還是比較嚴格的，因為這些學生畢業后有很大的可能要從事本專業的工作，如果不掌握這些基本的知識，對以后工作會有一定影響，本著對學生負責的態度，對學生提出的要求較高。
然而，僅僅依靠教師在有限的課堂時間內進行講解，基礎比較薄弱的學生還是無法理解很多知識。尤其是對于一些師資力量比較弱的學校，沒有很好的實驗器材讓學生動手操作，導致了學生對數電和模電課程認識不足，課程的教學效果也不是很好。
3、數電和模電教學存在問題
上節主要描述了數電和模電教學現狀，通過對數電和模電教學現狀的描述，可以發現存在的一些問題。主要如下。
（1）教師水平和數量有限。一般來說，理工類專業學生都需要學習數電和模電課程，以便于學生在擇業時有更多的選擇，然而往往由于教師水平和數量不足的原因，對非電子類專業的學生要求很松，甚至不做要求，導致教學水平較低。
（2）學生基礎知識不夠。要想學好數電和模電課程，僅僅學習這兩門課程自身是遠遠不夠的，因為這兩門課程所牽扯的其他專業知識很多，比如數學和物理，而這兩門課程的學習對一般學生來說本身就比較難，更別說通過學習這些課程，再來掌握其他課程的知識了。
（3）教學方式單一。目前的高等教學方式，雖然在不斷改革，也加強了實驗性教學，但是改革的速度太慢，雖然加入了實驗性教學，然而每個學生平均每周做實驗的時間可能連一個小時都不到，根本無法有深層次的體驗。僅僅通過單一的課堂教學方式，學生很難能提起興趣學習知識。
4、數電和模電教學改革方向
數電和模電課程當前的教學過程中所存在的問題，需要有針對性地解決，從而更好提升教學質量和學生的學習效果。
主要的改革方向和措施如下。在課堂上采用多媒體教學和微課分享的方式進行短暫教學，吸引學生的興趣，讓學生能夠更好關注這些課程，能夠主動去學習這些課程，課下采用實訓平臺和慕課實踐的方式，學生可以自由使用學校的實訓基地和實驗設備進行實驗，積極參與著名的慕課教程，自主學習數電和模電的相關課程，通過豐富基礎課程知識和加強實訓，來提升對這些課程的認知。最后，學校可以通過不定期舉辦競賽，并鼓勵學生積極參加省級、國家級的競賽，去鼓勵學生積極主動地學習，現在在這方面做的最成功的課程應為數學建模和計算機類。每年都會有很多學生去參加這些競賽，從而形成了一種氛圍，學生會積極主動學習這方面的知識。具體說明如下。
4.1多媒體教學和微課分享
數電和模電課程都屬于比較抽象的課程，從文字層面上去學習往往比較難以理解，不像文化類課程，從文字層面就可以讀出很多東西。因此，對于這兩門課程來說，在課堂教學環節，應引入多媒體教學和微課分享，讓學生通過更加直觀的方式來了解他們正在學習的知識，通過一定的動畫和連續性動作，來讓學生了解知識的漸進過程。而微課的引入，可以加深學生對課程的深入理解，同時也可以在微課中播放一些相關學科的視頻，鼓勵學生去自主學習。
4.2慕課實踐和實訓平臺
慕課實踐和實訓平臺則是一種課下學習方式，如果在課堂中對教師所講解的知識不是很明白，或者對該知識點的相關理論和其他學科知識不是太熟悉，就可以去查詢相關的慕課課程，進行在線學習，可以隨時調出自己想看的知識點，非常方便，目前來說，大部分的慕課課程還都是免費的。而有的學生可能對老師課堂上所講的知識非常感興趣，想自己動手操作，則可以利用學校公共的實訓平臺來做實驗和研究。因此，學校需要改進的一點是，除了具備學生做實驗的實訓平臺之外，在圖書館或科技館等公共場所，還應開放有公用的實訓平臺，學生可以隨時使用隨時進出不受限制。
4.3競賽模式
競賽模式在一些學科中已應用得非常成熟，比如數學建模，很多高校都會舉辦競賽活動，除此之外還有省級競賽、國家級競賽，得獎之后，不僅能獲得物質獎勵，可能還會增加學分，對以后讀研與就業，優勢也更加突出，這就讓學生之間形成了一種學習的氛圍，而且是主動去探索、主動去學習。在數電和模電的課程改革中，可以借鑒這種模式，比如課程考核采用競賽的方式，以學生自主設計的作品為考核依據，并給予表現突出的學生獎勵，引發學生去獨立學習、自主學習、主動學習。
4.4引入模型化思想
學習模電，不要急于求成，而是應用研究的態度和方式去學習，弄明白模電的電路的模型是怎么回事，如何建立一個模型，如何分析一個模型，如何實現一個模型，利用建模的思想去學好模電。
5、數電和模電教學改革效果
實施以上改革方案，從三年的教學成果來看，由于多媒體、微課、慕課、實訓設備逐漸優化，從開始時每次上課非常費力地去給學生講解，學生提出問題，有時無法解釋，到現在的如魚得水時，在課堂上，可以分享大量的微課視頻給學生觀看，學生提出問題，可通過多媒體或者微課給出直觀的解答，講課也變得輕松了很多。學生學習的興趣也得到了很大的提高，學生之間經常會討論哪個慕課講解得更好，相互之間也會分享慕課資源。對于學生來說，越來越多的學生開始利用實訓平臺，去做一些自己喜歡的設計，參加各種數電和模電競賽的學生也越來越多，很多學生都取得了不錯的成績。
6、結語
本文主要對數電和模電的課程教改情況進行說明，首先對數電和模電課程教學現狀進行分析，總結了當前數電和模電在教學的過程中所存在的問題，主要有教師水平和數量有限、學生基礎知識不夠和教學方式單一等，提出了數電和模電的課程改革方向，主要有課上以多媒體教學和微課分享教學方式進行教學，課下以慕課實踐和實訓平臺的方式進行自主學習，也可以通過引導學生參與競賽的方式，提升學生的主觀能動性。