基于ict的“模電”整合教學(xué)模式探索

1、基于基于ICT的“模電模電”整合教學(xué)模式探索整合教學(xué)模式探索TheexplingoftheICTbasedIntegratedinstructionalmodein‘a(chǎn)nalogelectronictechnique’陳列尊陳列尊譚岳衡譚岳衡劉艷波劉艷波譚曉蘭譚曉蘭衡陽師范學(xué)院物理系Email：.衡陽師范學(xué)院現(xiàn)代教育技術(shù)中心Email：.本文從“模電”的教學(xué)特點(diǎn)和實(shí)際出發(fā)，以培養(yǎng)學(xué)生綜合素質(zhì)為宗旨，以培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐與創(chuàng)新能力為重點(diǎn)，在復(fù)雜

2、適應(yīng)系統(tǒng)的主體交互理論和現(xiàn)代學(xué)習(xí)理論指導(dǎo)下，構(gòu)建了一種新型的、基于現(xiàn)代信息通信技術(shù)（ICT）的“模電”整合教學(xué)模式。文章重點(diǎn)介紹了復(fù)雜系統(tǒng)主體交互理論的主要思想，并從教學(xué)目標(biāo)、思想、方式和方法等8個(gè)方面全面闡述了該模式的基本內(nèi)涵，最后提出了整合教學(xué)模式下“模電”網(wǎng)絡(luò)課程建設(shè)的8個(gè)基本原則。關(guān)鍵詞：主體主體信息通信技術(shù)信息通信技術(shù)整合教學(xué)整合教學(xué)復(fù)雜適應(yīng)系統(tǒng)復(fù)雜適應(yīng)系統(tǒng)1引言引言1.1“模擬電子技術(shù)模擬電子技術(shù)”課程的教學(xué)特點(diǎn)課程的教學(xué)特

3、點(diǎn)根據(jù)《高等工業(yè)學(xué)校電子技術(shù)基礎(chǔ)課程教學(xué)基本要求》中的規(guī)定，該課程是電氣信息類（包括原電氣類、電子類）、自控類等專業(yè)在電子技術(shù)方面的一門技術(shù)基礎(chǔ)課。它的任務(wù)是：（1）使學(xué)習(xí)者獲得電子技術(shù)方面的基本理論、基本知識(shí)、基本技能；（2）培養(yǎng)學(xué)習(xí)者系統(tǒng)地分析、設(shè)計(jì)各種基本電子電路的能力和解決與之有關(guān)問題的實(shí)踐能力，為以后深入學(xué)習(xí)電子技術(shù)某些領(lǐng)域中的內(nèi)容，以及為電子技術(shù)在專業(yè)中的應(yīng)用打下扎實(shí)的基礎(chǔ)。本課程主要有以下兩方面的特點(diǎn)：規(guī)律性和非線性：學(xué)習(xí)

4、電子電路要求理解和掌握常用器件和典型電路模型、結(jié)構(gòu)和特性，并掌握它們的組合規(guī)律。由電子器件構(gòu)成的電路具有非線性特性，且實(shí)際工作特性與電路工作條件和實(shí)際要求有很大關(guān)系。必須根據(jù)實(shí)際情況，運(yùn)用不同的模型、不同的方法，采用線性和非線性電路相結(jié)合的分析方法來分析電子線路。電子技術(shù)又是一門迅速發(fā)展的學(xué)科，內(nèi)容多、更新快，學(xué)習(xí)者不可能將所有有關(guān)的內(nèi)容都學(xué)完，因此，要求學(xué)習(xí)者在掌握基本概念、理論和模型的前提下，掌握電子技術(shù)學(xué)習(xí)方法，培養(yǎng)自主學(xué)習(xí)能力。

5、工程性和實(shí)踐性：對(duì)于電子線路的分析與設(shè)計(jì)，因?yàn)殡娮悠骷奶匦院蛥?shù)分散性較大，而電路元件的參數(shù)也有一定的誤差，因此工程上通常是先采用近似計(jì)算法對(duì)電路進(jìn)行粗略的估算或電子電路計(jì)算機(jī)輔助分析（ECAA）和電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化（EDA）軟件進(jìn)行模擬仿真。又由于影響電子電路工作的因素往往非常復(fù)雜，難以用簡單的模型加以全面而精確的模擬。最后必須運(yùn)用電子儀器通過實(shí)驗(yàn)調(diào)試來達(dá)到預(yù)定的設(shè)計(jì)要求，因此實(shí)驗(yàn)室教學(xué)是學(xué)習(xí)者的重要學(xué)習(xí)和實(shí)踐環(huán)節(jié)。作為一項(xiàng)集復(fù)雜認(rèn)知技

6、能、實(shí)踐能力和科學(xué)素質(zhì)培養(yǎng)于一體的教學(xué)活動(dòng)，學(xué)習(xí)者不但要鍛煉和培養(yǎng)綜合運(yùn)用基礎(chǔ)知識(shí)、基本原理和基本技能創(chuàng)造性地分析問題和解決問題的能力，同時(shí)，還要使學(xué)習(xí)者在并且根據(jù)學(xué)到的經(jīng)驗(yàn)改變自身的結(jié)構(gòu)和行為方式，以便更好地在客觀環(huán)境中。在宏觀方面，由這樣的主體組成的系統(tǒng)的演變或進(jìn)化，包括新層次的產(chǎn)生，分化和多樣性的出現(xiàn)，新的、聚合而成的、更大的主體的出現(xiàn)等等，都在主體之間以及主體與環(huán)境的相互作用的產(chǎn)生、演化和發(fā)展的。表現(xiàn)為宏觀系統(tǒng)中的分化、涌現(xiàn)等種

7、種復(fù)雜的演化過程。圍繞主體這個(gè)核心概念，CAS理論進(jìn)一步提出了研究適應(yīng)和演化的7個(gè)相關(guān)概念：聚集（aggregation）、非線性（nonlinearity）、流（flow）、多樣性（diversity）、標(biāo)識(shí)（tagging）、內(nèi)部模型（internalmodels）、積木（buildingblocks也譯為構(gòu)件）。下面主要介紹聚集、非線性、流、多樣性四個(gè)概念。聚集：主要用于個(gè)體通過“粘著”（adhesion）形成較大的所謂多主體的聚

8、集體（aggregationagent），它們?cè)谙到y(tǒng)中有時(shí)像一個(gè)單獨(dú)的個(gè)體那樣行動(dòng)。它反映了不同主體或不同層次的主體的有效的協(xié)調(diào)和共生，聚集不是簡單的合并，也不是消滅個(gè)體的吞并，而是在新的更適宜自己生存的環(huán)境中得到了發(fā)展。這對(duì)學(xué)生伙伴、小組和班集體的學(xué)習(xí)活動(dòng)具有直接的指導(dǎo)作用。非線性：指個(gè)體以及它們的屬性在發(fā)生變化時(shí)，并遵從簡單的線性關(guān)系。CAS理論認(rèn)為，個(gè)體之間相互影響不是簡單的、被動(dòng)的、單身的因果關(guān)系，而是主動(dòng)的“適應(yīng)”關(guān)系。以往的

9、“歷史”會(huì)留下痕跡。以往的“經(jīng)驗(yàn)”會(huì)影響將來的行為。實(shí)際情況往往是各種反饋?zhàn)饔茫òㄘ?fù)反饋和正反饋）交互影響、互相纏繞的復(fù)雜關(guān)系，所以復(fù)雜系統(tǒng)的行為才會(huì)如此難以預(yù)測(cè)。流：在個(gè)體與環(huán)境之間，以及個(gè)體相互作用之間存在著物質(zhì)流、能量流和信息流，這些流的渠道是否通暢，周轉(zhuǎn)是否迅速，都直接影響主體和系統(tǒng)的演化過程。多樣性：在適應(yīng)過程中，由于各種原因，個(gè)體之間的差別會(huì)發(fā)展與擴(kuò)大，最終形成分化，個(gè)體根據(jù)自身目的和條件向不同的方面發(fā)展變化，形成個(gè)體類型

10、的多樣性。如果與前面講到的聚集結(jié)合起來看，這就是系統(tǒng)從宏觀尺度上看到的“結(jié)構(gòu)”的“涌現(xiàn)”，即所謂“自組織現(xiàn)象”的出現(xiàn)。在上述概念的基礎(chǔ)上，霍蘭通過3個(gè)步驟，建立了描述他所定義的具有主體性的主體的基本行為，即對(duì)于個(gè)體是怎樣適應(yīng)和學(xué)習(xí)的理解的描述。2.1.2CAS理論對(duì)個(gè)體適應(yīng)與學(xué)習(xí)的理解理論對(duì)個(gè)體適應(yīng)與學(xué)習(xí)的理解建立執(zhí)行系統(tǒng)的模型[2]：這一步的目標(biāo)是用一種統(tǒng)一的方式，來表達(dá)各種系統(tǒng)的主體的最基本的行為模式。其出發(fā)點(diǎn)是基本的刺激—反應(yīng)模型

11、，即系統(tǒng)的“探測(cè)器”根據(jù)環(huán)境的刺激——“輸入”，產(chǎn)生“消息”，由決策機(jī)制根據(jù)已有的“規(guī)則”（按遺傳算法稱為染色體）根據(jù)遺傳算法選擇適當(dāng)?shù)囊?guī)則（適應(yīng)度大的規(guī)則有較高的選擇機(jī)會(huì)）由“效應(yīng)器”做出反應(yīng)——“輸出”，如果沒有恰當(dāng)?shù)囊?guī)則，則根據(jù)遺傳算法，用適應(yīng)度大的規(guī)則重組成新的規(guī)則（染色體重組），做出反應(yīng)，并根據(jù)反應(yīng)的效果調(diào)整規(guī)則的適應(yīng)度或修改規(guī)則。因此，這里的刺激—反應(yīng)模型與行為主義的刺激—反應(yīng)模型是有本質(zhì)差異的。CAS理論認(rèn)為，所有的規(guī)則都

12、是有待檢驗(yàn)和認(rèn)證的，這些規(guī)則足夠多，不但允許而且需要它們有矛盾和不一致的地方，而不是避免與消除它們。當(dāng)然，為了真正進(jìn)行操作，需要在這些規(guī)則之間建立一種進(jìn)行比較和選擇，進(jìn)而進(jìn)行淘汰的機(jī)制，這就是信用分派的任務(wù)。確立信用分派的機(jī)制：為了對(duì)規(guī)則進(jìn)行比較和選擇，首先要把假設(shè)的信用程度定量化，即給每一條規(guī)則一個(gè)特定的數(shù)值，稱為適應(yīng)度。每次需要使用規(guī)則時(shí)，選擇規(guī)則的基本思想是：按照一定的概率進(jìn)行選擇，具有較大適應(yīng)度的規(guī)則有更多的機(jī)會(huì)被選中。并在這個(gè)

13、基本算法的基礎(chǔ)上，加入并行算法和缺省層次等思想，使得規(guī)則的選擇更加靈活，更加符合現(xiàn)實(shí)的系統(tǒng)行為。信用分派的本質(zhì)是向系統(tǒng)提供評(píng)價(jià)和比較規(guī)則的機(jī)制，當(dāng)每次應(yīng)用規(guī)則之后，個(gè)體將根據(jù)應(yīng)用的結(jié)果修改規(guī)則的適應(yīng)度。這實(shí)際上就是“學(xué)習(xí)”或“經(jīng)驗(yàn)積累”。信用分派機(jī)制的意義在于，它提供了把定量研究與定性研究有機(jī)結(jié)合起來的途徑。結(jié)合點(diǎn)是“實(shí)踐”，即對(duì)環(huán)境所做出反應(yīng)的結(jié)果，或者說就是與環(huán)境相互作用的過程，即適應(yīng)過程。通過定量的“積累經(jīng)驗(yàn)”的過程，實(shí)現(xiàn)定性的“