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第36章 教学内容与方法研究(3)

我们在课堂上首先给学生强调掌握好的学习方法能够事半功倍,并向学生阐明了“授之以渔”与“授之以鱼”的问题。“鱼”包括三个方面的内容:(1)基础理论知识,要求学生弄清、学透,不要为了考试而学习,而要真正地、扎实地学好。(2)关于学科背景知识,要求学生了解、知道。(3)应有的技能,要求学生掌握、熟悉。特别是在掌握技能方面,不应只局限于所学专业,应以个人的需要进行学习掌握。而“渔”指的是思考问题的方法、学习新知识的能力。我们同时还强调学生应注意自学能力的培养,自学能力的形成需要4个方面作基础,分别是:具备应有的基础知识;正确的学习方法;坚持学习;锲而不舍、持之以恒的精神。鼓励学生只有勇于实践,努力尝试,不断总结,才能学习好。

在医学成像原理的基础知识中,有许多广泛而枯燥的内容,如果只在课堂上强调原理、原则,不利于调动学生的积极性和主动性,课堂效果较差。于是我们在按照大纲要求确定该课程基本教学内容的同时,根据多媒体教学的特点,又从Internet网上和相关的论文和书籍中获取了大量的教学素材,选用了合适的开发软件和方法,制作了图文并茂、丰富多彩的教学课件。如在介绍核磁共振成像技术的原理时,我们利用动画形象地演示了核自旋及核磁矩和外磁场的相互作用,把原子世界中看不见、摸不着的抽象原理转化为直观的事物,帮助学生加深对基础知识的理解。又如,CT技术是以光吸收中的朗伯定律为理论基础发展起来的,它通过测定人体对X射线的衰减系数来获得组织或器官病变的信息。在教学课件中我们利用动画演示X射线穿过介质时与介质发生相互作用产生衰减的过程,使复杂的理论过程变得一目了然。类似的例子还可以举出许多。我们还充分利用现代化教学设备,给学生介绍了大量最新的现代医学成像设备及目前的未知领域,拓展了学生的眼界,激发了学生的兴趣和求知欲,使课堂气氛生动活泼。

由于多媒体辅助教学信息量大、速度快,并且为了提高多媒体的观看效果,教室的灯光往往需要关闭。这样,虽然学生上课时能听懂,但课后就难于复习。因此我们将课件上网或将课件拷贝给学生,并在每次上课前将上节课的重要内容给学生再简明扼要地回顾一遍,以增加其印象,同时也便于与新的教学内容进行衔接。我们还根据不同的教学目的和教学内容采用教师讲解、课堂讨论、启发式提问、典型实例分析等多种形式的教学方法,并及时收集学生对教学方式、方法的反馈意见。在我们的反馈调查中,有67%的同学评价为满意,认为采用图文并茂的多媒体辅助授课对于专业课程的学习很有帮助,课件很生动,提高了课堂效率,加深了对知识的印象,增长了见识,收到了良好的教学效果。有33%的同学评价为比较满意,从不同角度提出了自己的一些建议,与授课教师进行了很好的沟通和交流。在《医学成像技术》多媒体辅助教学过程中,我们及时分析和总结了在教学实践中的经验和教训,并通过课件的修改和教学方法的改进来不断提高教学效果。

四、把握学生心理,采取活泼的教学方式

要充分发挥学生的潜能,首先要激发他们学习的兴趣和求知欲,让学生生动活泼、主动发展,然后启发他们多思考问题,多提出问题,从而积极、主动地参与到教学中来。若在课堂教学中,教师无法激发学生的学习兴趣,则整个课堂气氛容易变得沉闷,学生缺乏主动参与性,课堂教学容易变成教师主观说教、学生被动接受的局面,这样的课堂教学是失败的。学生强烈的求知欲来自新颖知识的刺激,在课堂上应该让学生充分感受到知识的力量及吸引力。我们不仅从现实生活中选取了一些典型、生动有趣的知识补充到教学内容中,也使相应的国内外要闻、最新的科技成果等及时地在教学中得到反映,扩大了学生的知识视野,使学生充分感受到医学成像技术广阔的空间与无穷的力量,满足了学生对知识的渴求。同时我们还充分发挥教师在课堂教学中的主导作用,通过课堂提问激发学生的学习积极性,使学生在课堂上处于积极的思维状态。同时,也可使教师及时了解学生的接受情况,通过实行面对面的教学,引导学生把注意力集中在主要问题上,对次要问题则激发学生课后去思考和探索。

为了加深学生对所授内容的了解,提高教学质量,除了在课堂及实验室教学外,我们还尽可能地安排学生到医院去见习,让他们亲眼见识各种现代医学成像设备的结构,观看临床医务人员的工作过程,自己体会各种医学成像方法的特点及所成图像的异同,培养学生综合分析问题的能力,学会触类旁通,加深对知识要点的全面理解和掌握,从而促使学生从理论向实践转变,巩固课堂上学到的知识,从真正意义上掌握这门技术。

五、结束语

从教学实践中我们深深体会到,改进教学方法必然会提高教学质量,也使学生从中得到更大收益。作为教师,一般来说有4个境界:第一个境界是传授知识;第二个境界是能够教给学生前沿的东西;第三个境界是教会学生如何运用思考和研究的方法;第四个境界是教学智慧化,在运用教师的智慧、幽默、生动等让学生得到艺术享受的同时,得到智慧的启迪。要想给学生半桶水,自己要有一桶水的能力,在今后的教学过程中,我们还需要不断提高学术水平和教学水平,努力向教师的更高境界奋斗。只有进一步改进教学方法,运用先进的教学手段,进一步提高教学质量,才能够在竞争中立于不败之地。

《电路分析基础》课程中分析方法的讨论

韩冰钟洪声

【摘要】电路分析方法是《电路分析基础》课程教学中的一条主线,本文采用一个具体例题,针对该电路,应用《电路分析基础》课程中的多种方法分析,并比较这些方法的特点,通过其对比讨论,能够加深对电路课程中分析方法的理解;计算机现在正逐步作为一个重要的分析工具,本文通过计算机分析同一例题,进一步讨论了分析方法。作者认为通过不同方法的对比,可以启发学生对电路的认识和理解。

【关键词】电路分析方法教学课程

《电路分析基础》课程是电子信息类专业的一门重要的专业基础课,是学生从基础转向专业方向的入门课程,由于本门课程同时包含基础性和工程性的特点,学生在学习本门课程时,有一个适应过程,特别是面对众多的分析方法显得有些茫然。在解决问题时,往往不能选择高效率的解决方法。本文探讨,就具体的例题,用不同的方法分析,通过对比讨论,加深学生对各种分析方法的理解。

三、结论

由该例题可看出,电路分析方法多种多样,各有千秋。教师在教学过程中,可根据情况,选择不同的解题方法进行对比讲解和总结,这也可以加深学生对电路分析的理解。计算机分析软件使用方便,减少了繁复的手工计算,虽然在加深电路分析理解方面有所欠缺,也不失为一种比较好的辅助手段。

参考文献

1.胡翔骏.电路分析.北京:高等教育出版社,2001

《数字逻辑》中关于CMOS基本结构的教学方法

张鹰

【摘要】本文讨论了CMOS基本结构对于《数字逻辑》课程的重要性,从总体课程结构安排、器件开关模型、门电路基本结构、扇入/扇出对电路的影响等方面,介绍了教学的目的、要点和顺序思想,通过一种突出重点、简明扼要的教学方式,在较短的学时内有效地实现了教学目的,提高了课堂教学的质量与效率,取得了明显的成效。

【关键词】数字逻辑课堂教学CMOS基本结构器件基础

随着数字化时代的到来,数字技术的应用已经渗透到了人类生活的各个方面。从计算机到消费类电子设备,以及各种医疗系统和军事设备,无不尽可能地采用数字技术。

数字系统的发展主要基于器件和集成技术的发展。目前使用最广泛的数字电路都是基于CMOS结构的电路。要理解数字系统的设计原理,把握数字化技术的发展动向,仅有逻辑代数的基本知识和对于一般电路系统的理解是不够的。只有从器件基础上对电路功能的实现以及局限性有足够理解,才能真正了解数字电路在结构上的特点,掌握正确的设计方法。

《数字逻辑》(原称《数字电路》)是通信工程、电子信息工程、测控技术与仪器、自动化、生物医学工程等多个专业方向所共有的一门重要技术基础课,在我校被大多数专业列为必修的专业基础课程,也被学校列为“3+6”核心基础课程加以重点管理。目前随着教学改革的发展,课时不断减少,但内容却随着技术的发展在不断增加。如何在这样一门重要课程中以简明扼要的方式为学生介绍CMOS器件基础成为课程处理的一个重要方面。下面就将我们在教学中对此问题的一些处理方法作简单介绍。

一、器件教学的总体位置

由于课时的限制,器件教学不可能占有很多学时,在64学时的总课时条件下,我们采用4学时进行讲解。讲解主要集中于对CMOS结构的介绍,对于其他类型的器件如TTL、ECL等只对其性能特点进行简单说明,不再详细分析其电路结构。

考虑到内容的因果关系,对于CMOS结构的介绍分为如下几个部分进行:

MOS器件基本结构;基本门结构的实现;扇入/扇出对静态和动态特性的影响;其他的输出结构形式(传输门、三态门、开路门)。

通过这样的逐步深入,使学生能够比较容易理解电路的基本形成以及对系统结构的影响。

由于器件结构的特点对于数字电路的形成和分析方法有非常密切的关系,所以对于器件的教学必须安排在组合电路的分析之前进行,这样学生对于卡诺图的分析只处理4~6变量的要求以及后面对功能电路的分析只限于较小的模块范围就会有充分的理解,同时对于各种集成功能块中使能信号和时钟信号输入的处理方式也能自然理解,可以在教学中提高效率。

下面我们就针对CMOS基本结构部分的主要环节讨论教学的要点。

二、MOS器件的基本结构

COMS器件是以MOS(金属-氧化物-半导体)器件为基础形成的,因此对于器件的介绍必须以MOS基本结构的介绍为起点。

在数字电路中,MOS器件主要是发挥开关作用。为了在短时间内完成这部分教学,我们将重点集中于开关模型的介绍,对器件的各种实现模型(沟道型、夹断型、结型)及参数分析都略去不讲,只讲解D(漏)、S(源)之间通断控制的实现。

这一部分教学主要以介绍开关的形成及电路模型特点为目的。教学要点如下:

将D-S看成一个开关,而G(栅)通过施加电场影响这个开关的通断。

正如墙上有一个开关,人手可以通过拨动开关控制开关的通断一样。

下面强调4点:

(1)G与D-S不直接发生连接,正如人手不直接接触电线一样。

(2)G的行为相当于一个电容,静态时没有电流,但改变其状态需要电流。

(3)D-S导通时存在电阻,若有电流会产生压降。

(4)N型开关与P型开关的区别:导通控制电平和导通电阻上的差别。

通过器件模型图形、开关模型图形以及导通等效电路模型图形的对比,应该可以在10分钟以内完成对这一问题的讲解。

三、CMOS反相器的基本结构

本部分教学的要点首先是要使学生明白为什么需互补MOS(CMOS),然后掌握CMOS结构的形成方式及性能特点。在教学时按如下顺序进行引导:

(1)电路输出的要求:需要高电平(1)和低电平(0)。

电路中的理想电平由电源提供:供电轨道;上轨道(1),下轨道(0);任何电路都处于上、下轨道之间(黑板作图)。

(2)MOS器件的输入不会为输出端提供电平(因为没有连接),输出端只能通过开关从上/下轨道取得输出电平;需要通向上、下轨道的两个开关(MOS管);作图表示。

(3)电路输出只能为1或0,因此两个开关必须状态相反;两个开关受同一输入(电平)控制,因此必须为不同类型。所以形成CMOS结构。

(4)说明反相的根源:高电平导通的NMOS的底电极接地,因此只能通下轨;低电平导通的PMOS的底电极接正电源,因此只能通上轨。所以这种结构的输出与输入控制在电平上必然存在反相关系。

最后说明该器件电路模型为一个电容(输入)和一个电阻(输出);器件实现可以作为一块标准芯片面积。

四、基本CMOS门电路的结构

本部分教学的目的是使学生掌握CMOS基本门电路的形成方式以及对电路系统设计的影响。教学主要部分的要点依次为:

1.反相门的实现

每一个输入端都要求能对输出实现独立控制,因此每增加一个输入端,就需要增加一对MOS管,分别通向上、下轨道;分别作图表达。

连接在一个轨道和一个输入端之间的多个开关(MOS管),可以采取相互串联或并联方式;但是通向上轨道的开关组与通向下轨道的开关组不能采用相同的连接方式。

于是只能是上并下串(P并N串)形成“与非”结构,或者下并上串(N并P串)形成“或非”结构。

2.同相门的实现

说明:需要在反相门的基础上,在输出端增加一级反相器。

结果:需要额外的器件(考虑成本、芯片面积)以及额外的器件延迟。

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