多媒體技術(shù)在高職《模擬電子技術(shù)》課程教學(xué)中的應(yīng)用

周彩霞 易江義

（長沙航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院 湖南 長沙 410124）

多媒體技術(shù)在高職《模擬電子技術(shù)》課程教學(xué)中的應(yīng)用

周彩霞 易江義

（長沙航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院 湖南 長沙 410124）

多媒體技術(shù)具有直觀、形象、生動、新穎等優(yōu)點。在《模擬電子技術(shù)》課程教學(xué)中，發(fā)揮多媒體技術(shù)的優(yōu)勢，使抽象的理論形象化，復(fù)雜的問題簡單化，能豐富教學(xué)內(nèi)容，提高教學(xué)效率，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

多媒體技術(shù)；高職；模擬電子技術(shù)；課程教學(xué)

隨著計算機信息處理技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)、多媒體數(shù)字化技術(shù)的快速發(fā)展，傳統(tǒng)的教育觀念、教育思想、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)模式、教學(xué)環(huán)境、教學(xué)方法、教學(xué)手段和教學(xué)管理等正在發(fā)生深刻的變革，其中對現(xiàn)代信息化教學(xué)技術(shù)的應(yīng)用是諸多教育教學(xué)改革的重要組成部分?！赌M電子技術(shù)》作為高職院校電類專業(yè)的一門重要基礎(chǔ)課程，主要研究各種半導(dǎo)體器件的性能、電路及應(yīng)用，是后續(xù)電類課程的理論和實踐基礎(chǔ)。然而，《模擬電子技術(shù)》課程概念抽象、非線性特性多、電子器件參數(shù)分散性大、工程應(yīng)用性強，在傳統(tǒng)教學(xué)中，往往是教師講得通學(xué)生卻聽不懂，或?qū)W生聽懂了卻想不通。將現(xiàn)代信息化教學(xué)技術(shù)——多媒體技術(shù)應(yīng)用到《模擬電子技術(shù)》課程教學(xué)，具有非常重要的現(xiàn)實意義。

高職《模擬電子技術(shù)》課程教學(xué)的特點

（一）概念抽象

該課程的概念和理論比較抽象，給教學(xué)帶來了較大困難。如PN結(jié)單向?qū)щ娦浴⒄也ㄕ袷庪娐菲鹫襁^程等，學(xué)生對這些概念和理論很難理解。為了使學(xué)生能夠較好地接受這些單調(diào)、枯燥的理論，課程教學(xué)中教師多采用啟發(fā)式、互動式、引例式、演練式等教學(xué)方法來加深學(xué)生的理解，但教學(xué)效果并不顯著。

（二）非線性特性多

模擬電路是由半導(dǎo)體二極管、三極管為主要器件組成的。二極管、三極管均具有非線性特性，因此，線性電路理論對于分析和設(shè)計模擬電路不適用，必須采用非線性電路的分析方法。傳統(tǒng)教學(xué)在這方面收效甚微。

（三）電子器件特性分散性大

電子器件的參數(shù)是特性的定量描述，也是實際工作中根據(jù)要求選用器件的主要依據(jù)。然而電子器件參數(shù)分散性較大，相應(yīng)的特性分散性也較大，往往需要通過手冊查得，在實際電路中往往難以或是不需要精確計算輸出值。

要準(zhǔn)確選取具有分散性的電子元器件，除了需要扎實的理論，還需要豐富的經(jīng)驗。

（四）工程應(yīng)用性強

在科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展的今天，模擬電子技術(shù)幾乎在所有的領(lǐng)域——科學(xué)研究、生產(chǎn)實踐、日常生活中無處不在。模擬電子技術(shù)工程應(yīng)用十分廣泛，設(shè)計、應(yīng)用一個模擬電路，即便是一個小型的應(yīng)用電路，也是一項系統(tǒng)工程。

多媒體技術(shù)在教學(xué)中的優(yōu)勢

（一）多媒體技術(shù)形象生動，容易激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣

多媒體教學(xué)手段以靈活多變的教學(xué)方式，給學(xué)生提供鮮明、生動、清晰的感受，使學(xué)生感興趣。多媒體教學(xué)手段以大量視聽信息和高科技手段來沖擊學(xué)生的思維興奮點，可以極大地激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)《模擬電子技術(shù)》課程的興趣，從而調(diào)動起學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。

（二）多媒體技術(shù)豐富課堂信息量，能大大提高教學(xué)效率

《模擬電子技術(shù)》課程的主要特點是合理利用視圖及表達方法表達各種元件及電路圖的結(jié)構(gòu)及有關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)。為了收到較好的教學(xué)效果，教師往往在課堂上手繪各種電路圖。這個過程要占用許多授課時間，如果刻意減少繪圖，勢必會影響教學(xué)效果。而將多媒體技術(shù)應(yīng)用到《模擬電子技術(shù)》課程教學(xué)中，制作電子教案、繪制電路、解答習(xí)題、做虛擬實驗、進行仿真應(yīng)用，能極大地豐富課堂教學(xué)信息，從而提高課堂教學(xué)效率。

（三）多媒體技術(shù)便于理論聯(lián)系實際，有助于培養(yǎng)學(xué)生的動手能力

處于工作狀態(tài)的模擬電路看似平靜，實則正在發(fā)生量和質(zhì)的深刻變化。這樣的過程，傳統(tǒng)教學(xué)手段根本無法在學(xué)生面前展示，學(xué)生的興趣點往往只停留在電路的輸出結(jié)果上，而忽視電路的實際工作原理和工作過程，不利于學(xué)生動手能力的培養(yǎng)。多媒體技術(shù)教學(xué)最大的優(yōu)勢是可以將復(fù)雜模擬電路的工作過程形象化，使理論聯(lián)系實際。這對于促進學(xué)生實際操作、設(shè)計、應(yīng)用模擬電路具有十分重要的意義。

多媒體技術(shù)在高職《模擬電子技術(shù)》課程教學(xué)中的應(yīng)用

（一）使微觀世界和抽象概念直觀化

由于半導(dǎo)體內(nèi)部的載流子是微觀粒子，看不見、摸不著，因此，在傳統(tǒng)教學(xué)中，學(xué)生對PN結(jié)形成過程的理解全靠想象，學(xué)生感到太抽象、難以接受，在短時間內(nèi)很難透徹理解。

采用多媒體動畫教學(xué)，可將P型半導(dǎo)體與N型半導(dǎo)體內(nèi)部的空穴與電子用不同的標(biāo)識符形象地描繪出來，生動地演示PN結(jié)內(nèi)部微觀粒子的運動。這樣，將學(xué)生帶入微觀世界，就可以讓學(xué)生去觀察和發(fā)現(xiàn)“奧秘”：擴散運動→內(nèi)建電場→漂移運動→擴散與漂移達到動態(tài)平衡，從而理解PN結(jié)的形成過程。

通過在PN結(jié)兩端加不同極性的電壓來破壞PN結(jié)原有的動態(tài)平衡，會使它呈現(xiàn)單向?qū)щ娦??？衫枚嗝襟w動畫演示PN結(jié)加正向電壓處于導(dǎo)通狀態(tài)時，外加電壓的方向與內(nèi)電場方向相反，使P區(qū)的多子空穴和N區(qū)的多子電子都推向空間電荷區(qū)→PN結(jié)厚度變窄→內(nèi)電場削弱→PN結(jié)原有的平衡被打破→擴散運動大于漂移運動→在外電源作用下，P區(qū)空穴不斷擴散到N區(qū)，N區(qū)的自由電子不斷地擴散到P區(qū)，從而形成了從P區(qū)流入N區(qū)的正向電流→PN結(jié)正向?qū)āN結(jié)反偏時的動態(tài)過程正好相反，少子漂移運動形成極小的反相飽和電流。這樣，就能使學(xué)生真切感受PN結(jié)的單向?qū)щ娦裕坝H眼見到”在微觀世界里PN結(jié)如何正偏導(dǎo)電與反偏截止。

三極管與場效應(yīng)管內(nèi)部載流子的運動都可以用多媒體動畫形象生動地演示，將肉眼看不見的微觀世界載流子傳輸過程非常形象和直觀地展現(xiàn)出來，學(xué)生的學(xué)習(xí)效果會非常好。

（二）使非線性特性形象化

非線性電壓放大電路對低頻信號的放大作用是本課程的重點，是學(xué)生學(xué)習(xí)后續(xù)各章節(jié)的基礎(chǔ)，同時也是難點。許多學(xué)生很難在腦海中建立交直流共存的概念，尤其是對于非線性電路。為了使學(xué)生更好地理解交直流如何共存于一個非線性電路，最直觀的方法就是圖解法。

這種方法通過波形圖與非線性元器件的特性曲線來動態(tài)展示電路的電壓放大特性。先畫出只有直流信號作用下的共射極放大電路的直流通路，帶領(lǐng)學(xué)生分析僅在直流信號作用下流過三極管的靜態(tài)基級電流與靜態(tài)集電極電流的波形圖。然后在直流通路的基礎(chǔ)上，輸入與輸出端加上耦合電容，由輸入耦合電容將低頻交流小信號加在放大電路的輸入端。最后利用動畫效應(yīng)給出輸入端交流小信號隨著時間的推移電壓ui波形的動態(tài)變動情況。此時，在交流信號的作用下，基級電流ib，集電極電流ic，集電極與發(fā)射極之間的電壓uce以及輸出電壓u0的波形，隨著ui的動態(tài)變化就生動形象地顯現(xiàn)在各支路與輸出端。動畫演示可采用慢放方式，使學(xué)生在波形的緩慢變化中看到輸入與輸出信號之間的動態(tài)關(guān)系與變動過程，以及ube與ib和uce與ic的非線性關(guān)系，由此即可形象展示交直流的共存現(xiàn)象。動畫展示時，信號波形的變化快慢以及信號的周期可以根據(jù)具體情況調(diào)整，啟發(fā)學(xué)生從中觀察輸入信號頻率變化對輸出信號的影響。

分析溫度、電路參數(shù)對靜態(tài)工作點的影響時，利用多媒體課件，可逐步展示隨著溫度與各電路參數(shù)的變化，靜態(tài)工作點逐步上移或下移的過程，以及工作點位置不當(dāng)時，輸出信號波形出現(xiàn)的非線性失真。靜態(tài)工作點過高使放大管進入飽和區(qū)輸出波形出現(xiàn)飽和失真，過低使放大管進入截止區(qū)輸出波形出現(xiàn)截止失真，以及波形上半周或下半周出現(xiàn)畸變的情況，都可以用動態(tài)圖像形象地展示，進而取代書本上的靜止圖像。這樣，就能馬上吸引學(xué)生的目光，促使學(xué)生去思考。恰當(dāng)?shù)剡\用多媒體刺激學(xué)生的多種感官，不僅可以吸引學(xué)生的注意力，而且能有效地突出重點，突破難點。

（三）使電子器件參數(shù)分散性帶來的不必要復(fù)雜計算簡單化

電子器件的參數(shù)是特性的定量描述，也是實際工作中根據(jù)要求選用器件的主要依據(jù)。二極管參數(shù)分散性較大，在實際電路中難以精確計算輸出值。利用多媒體技術(shù)可以簡化因電子器件參數(shù)分散性帶來的不必要的復(fù)雜計算（有時復(fù)雜精確的計算對于電路分析也沒必要，只需知道局部電路的輸出值即可反映電路設(shè)計的有效性），從而直觀演示模擬電路的工作過程。

教師在講授直流穩(wěn)壓電源內(nèi)容時，傳統(tǒng)的教學(xué)方法是先介紹整流、濾波與穩(wěn)壓的理論，然后再通過復(fù)雜數(shù)學(xué)計算與理論推導(dǎo)來求解負(fù)載上的輸出電壓值以及電壓脈動系數(shù)，最后通過實驗演示或?qū)嵤┓纸M實驗教學(xué)來驗證理論以提高教學(xué)效果。如果在這部分教學(xué)中輔以多媒體教學(xué)，對半波整流電路與橋式整流電路的整流效果、電容濾波與電感濾波的區(qū)別，電容C以及負(fù)載RL對濾波效果的影響（如圖1所示），均可以通過視頻動態(tài)鏡頭來展示。可通過慢放展現(xiàn)各種情況下的輸出電壓波形，引導(dǎo)學(xué)生對比波形的不同之處，讓學(xué)生根據(jù)過程演示推導(dǎo)出正確的結(jié)論，從而使學(xué)生自然而然地得出結(jié)論。這要比通過繁雜的數(shù)學(xué)理論推導(dǎo)得出結(jié)論更有說服力，更容易使學(xué)生牢記結(jié)論。

圖1 C、RL對輸出電壓的影響圖

圖2 利用EWB軟件測試的振蕩信號波形圖

尤其是在實驗條件沒辦法滿足教學(xué)要求時，通過多媒體技術(shù)進行實驗演示，可以使學(xué)生通過觀察實驗過程和現(xiàn)象總結(jié)出規(guī)律或得出結(jié)論，有助于提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，提高學(xué)生的動手能力。不過要注意的是，多媒體課件所演示的實驗難以替代學(xué)生親自動手進行的真實實驗，若完全代替真實實驗，有可能會扼制學(xué)生活躍的思維和豐富的想象力。

（四）虛擬化工程應(yīng)用實踐

對于振蕩電路的起振過程，傳統(tǒng)教學(xué)全靠學(xué)生想象，由于學(xué)生的知識水平和閱歷有限，對起振情景想象不出或想象不全，從而限制了他們對相關(guān)知識點的理解。多媒體技術(shù)在正弦波振蕩電路課堂教學(xué)中的應(yīng)用卻能很好地解決這一難題。利用電路仿真軟件EWB或PROTEL先搭建振蕩電路，接通電源后由虛擬示波器來測試振蕩信號的波形（如圖2所示），來模擬實現(xiàn)振蕩電路的起振與振蕩過程，不僅可以使學(xué)生深刻體會和理解振蕩的抽象理論，而且還可以間接地教會學(xué)生如何利用虛擬仿真軟件進行電路仿真，可謂一舉兩得。正弦波振蕩電路的理論講授完成后，為了使學(xué)生能夠?qū)⑺鶎W(xué)理論知識運用到實踐中，加深對專業(yè)理論知識的理解，應(yīng)帶領(lǐng)學(xué)生做一個信號發(fā)生器。但由于教學(xué)資源與教學(xué)條件受限，實現(xiàn)起來比較困難。在這種情況下，可以考慮利用虛擬技術(shù)來實現(xiàn)，帶領(lǐng)學(xué)生運用計算機技術(shù)與多媒體技術(shù)做一個虛擬信號發(fā)生器。在制作虛擬信號發(fā)生器的過程中，加深學(xué)生對振蕩電路的理解，從而掌握振蕩頻率與諧振電路元器件及諧振頻率之間的關(guān)系。

將多媒體技術(shù)應(yīng)用于教學(xué)不僅可彌補有關(guān)理論教學(xué)、實踐教學(xué)環(huán)節(jié)的不足，而且可使仿真軟件與虛擬儀器的強大功能在教學(xué)領(lǐng)域獲得進一步應(yīng)用。

多媒體輔助教學(xué)引入高職模擬電子技術(shù)課堂教學(xué)后，彌補了傳統(tǒng)教學(xué)的不足，優(yōu)化了教學(xué)效果，不僅使枯燥乏味的理論變得形象生動，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)主觀能動性，也使得學(xué)生不再懼怕實驗與實訓(xùn)，學(xué)會在實踐中去思考問題，從而提高動手能力。但多媒體技術(shù)的運用要恰到好處，不能取代教師的主導(dǎo)地位與學(xué)生的主體地位。巧用與妙用多媒體技術(shù)，才能使學(xué)生消除對本課程的畏難心理，真正激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)電類專業(yè)課的興趣。

[1]陳吉利，黃克斌，楊斌.多媒體技術(shù)在《模擬電子技術(shù)》課程教學(xué)中的應(yīng)用[J].軟件導(dǎo)刊（教育技術(shù)），2009，（5）：32-33.

[2]楊洋，胡繼明，林梅.多媒體技術(shù)在《模擬電子技術(shù)》課程教學(xué)中的應(yīng)用研究[J].中國現(xiàn)代教育裝備，2007，（10）：44-45.

[3]俞梁英.多媒體技術(shù)在模擬電子技術(shù)課程中的整合[J].高職論叢，2007，（2）：60-62.

G712

A

1672-5727（2011）04-0175-02

周彩霞（1974—），女，河南鄭州人，碩士，長沙航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院副教授，研究方向為電子信息工程與通信技術(shù)。易江義（1975—），男，湖南株洲人，碩士，長沙航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院副教授，研究方向為復(fù)雜系統(tǒng)的智能控制和計算機控制系統(tǒng)。

（本欄責(zé)任編輯：謝良才）