数电和模电课程教改研说明

1、引言
目前，很多高等院校的学生都称数电和模电课程为玄学，究其原因，无非就是难学、难懂、难理解。有的学生甚至认为学习数电和模电课程的难度远大于计算机编程的难度，可见对于当前的学生来说，难度确实很大。
学习模电困难，其实是因为本科阶段经验不够丰富以及掌握的理论工具不够强大。很多“奇怪现象”都可以用电磁的观点去解释，比如布板不合理导致的自激、谐振，震荡电路对电源的影响等。计算电磁学的发展使得现在可以非常精确地仿真模拟或者微波电路，很多算法如有限元（FEM）、矩量法、时域有限差分法（FDTD）都可以提供很精确的结果，即便是60GHz频段的毫米波电路，只要制造没大问题，误差就可以控制在5%以内。
数电这门课程对于大多数学生来说难度要略低于模电，数电对于物理学本身或者说电路本身基础要求不是特别高，因此，对电路不是特别懂的学生也易学。数字电路这门课程从二进制开始，逐渐引入数字元件然后进入设计部分。数电的核心就是触发器，搞清楚了触发器，就能理解数电很多内容。数电对于部分算法知识以及高中数学知识要求较高，有计算机基础的学生学习数电会容易很多。而且这门课程比较讲究逻辑性，要保持逻辑清晰。
因此，对于学生来说，数电的难度相对低于模电，主要原因是数电所需要掌握的课外知识少，所需要的经验也比较少，因此更加容易理解。由此可见，学好数电和模电其实没有难度，只需要掌握的知识面足够宽，练习的经验足够丰富，这两门课程就可以学好。
2、数电和模电课程教学现状
当前，数电和模电的课程教学情况在每个学校甚至每个专业都是不一样的。由于数电和模电课程具有特殊性，因此，数电和模电课程的教师不多，每个老师对学生的要求也不一样。
通常情况下，非电子类学校、非电子类专业，仅限理工相关专业，对数电和模电课程的要求较低，教师会讲解课本中比较简单的数电和模电知识，并采取简单的考核方式考核学生。
对于电子类学校或者电子类专业，教师对学生的要求还是比较严格的，因为这些学生毕业后有很大的可能要从事本专业的工作，如果不掌握这些基本的知识，对以后工作会有一定影响，本着对学生负责的态度，对学生提出的要求较高。
然而，仅仅依靠教师在有限的课堂时间内进行讲解，基础比较薄弱的学生还是无法理解很多知识。尤其是对于一些师资力量比较弱的学校，没有很好的实验器材让学生动手操作，导致了学生对数电和模电课程认识不足，课程的教学效果也不是很好。
3、数电和模电教学存在问题
上节主要描述了数电和模电教学现状，通过对数电和模电教学现状的描述，可以发现存在的一些问题。主要如下。
（1）教师水平和数量有限。一般来说，理工类专业学生都需要学习数电和模电课程，以便于学生在择业时有更多的选择，然而往往由于教师水平和数量不足的原因，对非电子类专业的学生要求很松，甚至不做要求，导致教学水平较低。
（2）学生基础知识不够。要想学好数电和模电课程，仅仅学习这两门课程自身是远远不够的，因为这两门课程所牵扯的其他专业知识很多，比如数学和物理，而这两门课程的学习对一般学生来说本身就比较难，更别说通过学习这些课程，再来掌握其他课程的知识了。
（3）教学方式单一。目前的高等教学方式，虽然在不断改革，也加强了实验性教学，但是改革的速度太慢，虽然加入了实验性教学，然而每个学生平均每周做实验的时间可能连一个小时都不到，根本无法有深层次的体验。仅仅通过单一的课堂教学方式，学生很难能提起兴趣学习知识。
4、数电和模电教学改革方向
数电和模电课程当前的教学过程中所存在的问题，需要有针对性地解决，从而更好提升教学质量和学生的学习效果。
主要的改革方向和措施如下。在课堂上采用多媒体教学和微课分享的方式进行短暂教学，吸引学生的兴趣，让学生能够更好关注这些课程，能够主动去学习这些课程，课下采用实训平台和慕课实践的方式，学生可以自由使用学校的实训基地和实验设备进行实验，积极参与著名的慕课教程，自主学习数电和模电的相关课程，通过丰富基础课程知识和加强实训，来提升对这些课程的认知。最后，学校可以通过不定期举办竞赛，并鼓励学生积极参加省级、国家级的竞赛，去鼓励学生积极主动地学习，现在在这方面做的最成功的课程应为数学建模和计算机类。每年都会有很多学生去参加这些竞赛，从而形成了一种氛围，学生会积极主动学习这方面的知识。具体说明如下。
4.1多媒体教学和微课分享
数电和模电课程都属于比较抽象的课程，从文字层面上去学习往往比较难以理解，不像文化类课程，从文字层面就可以读出很多东西。因此，对于这两门课程来说，在课堂教学环节，应引入多媒体教学和微课分享，让学生通过更加直观的方式来了解他们正在学习的知识，通过一定的动画和连续性动作，来让学生了解知识的渐进过程。而微课的引入，可以加深学生对课程的深入理解，同时也可以在微课中播放一些相关学科的视频，鼓励学生去自主学习。
4.2慕课实践和实训平台
慕课实践和实训平台则是一种课下学习方式，如果在课堂中对教师所讲解的知识不是很明白，或者对该知识点的相关理论和其他学科知识不是太熟悉，就可以去查询相关的慕课课程，进行在线学习，可以随时调出自己想看的知识点，非常方便，目前来说，大部分的慕课课程还都是免费的。而有的学生可能对老师课堂上所讲的知识非常感兴趣，想自己动手操作，则可以利用学校公共的实训平台来做实验和研究。因此，学校需要改进的一点是，除了具备学生做实验的实训平台之外，在图书馆或科技馆等公共场所，还应开放有公用的实训平台，学生可以随时使用随时进出不受限制。
4.3竞赛模式
竞赛模式在一些学科中已应用得非常成熟，比如数学建模，很多高校都会举办竞赛活动，除此之外还有省级竞赛、国家级竞赛，得奖之后，不仅能获得物质奖励，可能还会增加学分，对以后读研与就业，优势也更加突出，这就让学生之间形成了一种学习的氛围，而且是主动去探索、主动去学习。在数电和模电的课程改革中，可以借鉴这种模式，比如课程考核采用竞赛的方式，以学生自主设计的作品为考核依据，并给予表现突出的学生奖励，引发学生去独立学习、自主学习、主动学习。
4.4引入模型化思想
学习模电，不要急于求成，而是应用研究的态度和方式去学习，弄明白模电的电路的模型是怎么回事，如何建立一个模型，如何分析一个模型，如何实现一个模型，利用建模的思想去学好模电。
5、数电和模电教学改革效果
实施以上改革方案，从三年的教学成果来看，由于多媒体、微课、慕课、实训设备逐渐优化，从开始时每次上课非常费力地去给学生讲解，学生提出问题，有时无法解释，到现在的如鱼得水时，在课堂上，可以分享大量的微课视频给学生观看，学生提出问题，可通过多媒体或者微课给出直观的解答，讲课也变得轻松了很多。学生学习的兴趣也得到了很大的提高，学生之间经常会讨论哪个慕课讲解得更好，相互之间也会分享慕课资源。对于学生来说，越来越多的学生开始利用实训平台，去做一些自己喜欢的设计，参加各种数电和模电竞赛的学生也越来越多，很多学生都取得了不错的成绩。
6、结语
本文主要对数电和模电的课程教改情况进行说明，首先对数电和模电课程教学现状进行分析，总结了当前数电和模电在教学的过程中所存在的问题，主要有教师水平和数量有限、学生基础知识不够和教学方式单一等，提出了数电和模电的课程改革方向，主要有课上以多媒体教学和微课分享教学方式进行教学，课下以慕课实践和实训平台的方式进行自主学习，也可以通过引导学生参与竞赛的方式，提升学生的主观能动性。