“模擬電子技術(shù)”課程實(shí)踐性教學(xué)改革探索

摘要：分析了模擬電子技術(shù)課程傳統(tǒng)教學(xué)模式存在的問(wèn)題，通過(guò)專題作業(yè)和課程設(shè)計(jì)等形式的實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)，在授課的過(guò)程中加入電路仿真軟件、電子測(cè)量?jī)x器、電路基本制作工藝等教學(xué)內(nèi)容，擴(kuò)展了課程內(nèi)容和學(xué)生的視野，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)主動(dòng)性，使抽象枯燥的教學(xué)內(nèi)容更容易被接受，同時(shí)也培養(yǎng)了學(xué)生們的團(tuán)隊(duì)合作能力，收到了良好的教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞：模擬電子技術(shù)；實(shí)踐性教學(xué)；專題作業(yè)；課程設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-0079（2014）29-0081-01

“模擬電子技術(shù)”課程是電子信息、電氣工程、通信工程、自動(dòng)化等專業(yè)本科生的一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，也是學(xué)生知識(shí)體系結(jié)構(gòu)的重要組成部分。該課程通過(guò)介紹二極管、三極管、場(chǎng)效應(yīng)管、運(yùn)算放大器等常用半導(dǎo)體器件的一般物理機(jī)制和外特性，研究由這些電子器件構(gòu)成的各種模擬電路的基本原理和分析與設(shè)計(jì)方法。學(xué)好該課程對(duì)熟悉和掌握電路與系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、信號(hào)處理方面的基本概念和技術(shù)，以及學(xué)好信號(hào)與系統(tǒng)、自動(dòng)控制原理、高頻電路、電力電子技術(shù)等后續(xù)課程有著十分重要的作用。

但是，這門課程知識(shí)點(diǎn)多，理論部分抽象，尤對(duì)學(xué)生來(lái)說(shuō)這是第一門接觸工程實(shí)際的課程，其工程思維方法難以被學(xué)生們適應(yīng)和掌握，因此學(xué)生們普遍感覺(jué)這門課學(xué)習(xí)難度大，甚至被很多學(xué)生稱為“魔電”。

傳統(tǒng)的模電課程講授是以書(shū)本理論知識(shí)講授為主并進(jìn)行習(xí)題訓(xùn)練的教學(xué)模式，學(xué)生被動(dòng)接受教師課堂講授的內(nèi)容，這在客觀上弱化了該課程的實(shí)踐性和趣味性，學(xué)生接觸電路符號(hào)和數(shù)學(xué)公式多，接觸實(shí)際少。傳統(tǒng)教學(xué)方式容易使學(xué)生感到課程枯燥乏味，甚至產(chǎn)生厭學(xué)情緒。

教師的價(jià)值首先在于使學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)產(chǎn)生興趣，興趣是最好的老師，沒(méi)有興趣就難以將一件事情做好。筆者嘗試將基于專題作業(yè)和課程設(shè)計(jì)的實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)引入模電課程的教學(xué)中，經(jīng)過(guò)幾年的實(shí)踐性教學(xué)探索，發(fā)現(xiàn)實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)可以提高學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，使抽象枯燥的知識(shí)更容易被接受，同時(shí)也培養(yǎng)了學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神，收到了良好的教學(xué)效果。

一、實(shí)踐性教學(xué)可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣

西方發(fā)達(dá)國(guó)家從中小學(xué)教育開(kāi)始就注重培養(yǎng)學(xué)生們的學(xué)習(xí)興趣和動(dòng)手能力。在美國(guó)，家庭常備有用做實(shí)驗(yàn)室的房間，父母從小就注重培養(yǎng)孩子的實(shí)踐能力和興趣愛(ài)好，在這方面有投資預(yù)算，給孩子們一個(gè)認(rèn)識(shí)自我、發(fā)現(xiàn)自己興趣所在的平臺(tái)。在英國(guó)，課堂的教學(xué)內(nèi)容經(jīng)常延伸到教室外，比如上植物學(xué)課程就帶領(lǐng)學(xué)生們?nèi)ビ^察各種植物；上歷史課，就幾個(gè)學(xué)生組成一個(gè)組演繹歷史劇情，每次課的內(nèi)容是充滿實(shí)踐的，學(xué)生們也并不感到疲憊，教師在必要的講解后主要是學(xué)生在完成實(shí)驗(yàn)或者項(xiàng)目，讓學(xué)生用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題，在用中學(xué)習(xí)。這些先進(jìn)的教學(xué)理念值得中國(guó)教育工作者們借鑒。

二、基于專題作業(yè)和課程設(shè)計(jì)的實(shí)踐性教學(xué)

在模電課程中，除了布置與理論教學(xué)同步的習(xí)題作業(yè)外，根據(jù)教學(xué)進(jìn)度擬定若干專題作業(yè)和課程設(shè)計(jì)題目，專題作業(yè)和課程設(shè)計(jì)與理論教學(xué)同步，并注意這兩方面在教學(xué)進(jìn)度上的配合。本文以2013學(xué)年模電課程的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)為例，介紹該實(shí)踐教學(xué)方法的基本內(nèi)容和教學(xué)體會(huì)。

1.電路仿真專題作業(yè)

模電課程的第一次課用1學(xué)時(shí)左右介紹電子電路仿真軟件的使用。目前很多電路仿真軟件提供了大量虛擬儀器，有一般實(shí)驗(yàn)室配備的電壓表、電流表、萬(wàn)用表、雙通道示波器、信號(hào)源等，此外還提供一些虛擬儀器，如波特儀等，學(xué)生在使用該軟件的同時(shí)也對(duì)電子測(cè)量?jī)x器有了全面的了解，擴(kuò)展了知識(shí)面。教師可以現(xiàn)場(chǎng)演示，完成一個(gè)簡(jiǎn)單電路的原理圖繪制、仿真和結(jié)果輸出。模電課程有較多結(jié)論可由仿真實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，如放大電路靜態(tài)工作點(diǎn)、輸入電阻、輸出電阻、電壓增益等。在課程前期，講解了二極管應(yīng)用電路之后，布置一個(gè)電路仿真專題作業(yè)，將書(shū)內(nèi)的內(nèi)容用軟件進(jìn)行驗(yàn)證。要求學(xué)生上交電路原理圖，以及電路仿真輸出和結(jié)果分析。經(jīng)過(guò)這個(gè)專題作業(yè)的訓(xùn)練，學(xué)生們基本掌握了仿真軟件的使用，并可以用于之后的課程學(xué)習(xí)中。

2.單元電路分析與設(shè)計(jì)

在期中階段，學(xué)生已經(jīng)掌握了多級(jí)放大電路、功率放大電路等理論知識(shí)，但書(shū)本知識(shí)限于篇幅，主要講解直流分析、交流分析及各種參數(shù)，以分析為主，這時(shí)布置一個(gè)單元電路分析與設(shè)計(jì)的課程設(shè)計(jì)題目，如設(shè)計(jì)一個(gè)多級(jí)電壓放大器，滿足電壓增益、輸入阻抗、最大輸出電壓、截止頻率等指標(biāo)，要求學(xué)生提交設(shè)計(jì)報(bào)告。學(xué)生們先進(jìn)行電腦仿真設(shè)計(jì)，然后在模電實(shí)驗(yàn)箱上搭建電路，確定無(wú)誤后選擇電子元器件和萬(wàn)用電路板，然后進(jìn)行調(diào)試和修改，撰寫(xiě)設(shè)計(jì)報(bào)告。這個(gè)課程設(shè)計(jì)可由幾名學(xué)生組成小組合作完成，在相互交流中得到知識(shí)理解和動(dòng)手能力的提升。

3.功能電路設(shè)計(jì)及制作

在模電課程的后半期，布置一個(gè)綜合性的功能電路設(shè)計(jì)與制作題目，包含模電課程的重要知識(shí)點(diǎn)（放大器、濾波器、信號(hào)發(fā)生和處理電路、穩(wěn)壓電源），給出一些題目供學(xué)生選擇，如變調(diào)門鈴、直流穩(wěn)壓電源、函數(shù)發(fā)生器、數(shù)字萬(wàn)用電表、音樂(lè)彩燈控制器，要求學(xué)生組成項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)，將該設(shè)計(jì)與制作作為一個(gè)項(xiàng)目進(jìn)行。該項(xiàng)目完成后，安排時(shí)間讓各位同學(xué)以小組為單位上臺(tái)展示自己的設(shè)計(jì)和實(shí)物作品，總結(jié)在設(shè)計(jì)制作過(guò)程中遇到的問(wèn)題以及解決辦法，鼓勵(lì)同學(xué)對(duì)演講的同學(xué)進(jìn)行提問(wèn)，教師負(fù)責(zé)掌控課堂秩序和提出問(wèn)題，把學(xué)生解決問(wèn)題的思路和方法進(jìn)行歸納總結(jié)，把敘述不充分的部分從理論的高度進(jìn)行闡述完整。在這個(gè)課程設(shè)計(jì)中，學(xué)生完成了電路仿真設(shè)計(jì)、制作、撰寫(xiě)報(bào)告、答辯等一系列內(nèi)容。

三、需要注意的問(wèn)題

1.學(xué)時(shí)安排問(wèn)題

在總學(xué)時(shí)不變的情況下，增加實(shí)踐性教學(xué)內(nèi)容必然會(huì)占用理論教學(xué)學(xué)時(shí)，如果處理不好會(huì)顧此失彼。在理論教學(xué)中，應(yīng)以理論夠用為度。對(duì)于一門課程，總是可以分出主干部分和細(xì)枝末節(jié)部分。對(duì)主干部分應(yīng)詳細(xì)講解，對(duì)枝節(jié)部分則引導(dǎo)學(xué)生自學(xué)，在實(shí)踐中鞏固理論，用理論指導(dǎo)實(shí)踐，使學(xué)生掌握理論知識(shí)的同時(shí)，提高實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力。

2.傳統(tǒng)教學(xué)手段與多媒體設(shè)備的合理運(yùn)用

對(duì)于理論難度大而需要詳細(xì)講解的部分，應(yīng)采用傳統(tǒng)的板書(shū)方式，教師和學(xué)生一起努力，完成數(shù)學(xué)公式的推導(dǎo)、難點(diǎn)的理解，使學(xué)生聽(tīng)后印象深刻，思維節(jié)奏也容易跟上老師的節(jié)奏；而對(duì)于難度較小的內(nèi)容，可以充分利用多媒體課件講授，使用課件可以使講課內(nèi)容形象生動(dòng)，并且可以提高授課的效率。傳統(tǒng)教學(xué)手段與多媒體課件各有所長(zhǎng)，二者合理搭配可以解決教學(xué)信息量大、課時(shí)有限的矛盾，并可以收到良好的教學(xué)效果。

3.專題作業(yè)和課程設(shè)計(jì)的選題

由于教學(xué)時(shí)間有限，在專題作業(yè)和課程設(shè)計(jì)的選題方面應(yīng)緊貼理論教學(xué)內(nèi)容，注意控制題目的難度。由于學(xué)生處于大二階段，學(xué)生的專業(yè)知識(shí)較少，選題除了要緊密結(jié)合理論教學(xué)內(nèi)容外，還要注意趣味性，難度以學(xué)生們適當(dāng)擴(kuò)展知識(shí)就可以實(shí)現(xiàn)為度。否則不僅難以調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和積極性，反而會(huì)起到相反的作用。

四、總結(jié)

基于專題作業(yè)和課程設(shè)計(jì)的實(shí)踐教學(xué)擺脫了傳統(tǒng)的模電課程教學(xué)模式，在授課的過(guò)程中加入電路仿真軟件、電子測(cè)量?jī)x器、電路基本制作工藝等結(jié)合實(shí)際的講解，擴(kuò)展了課程內(nèi)容。

學(xué)生們普遍感到實(shí)踐性教學(xué)方式使同學(xué)們對(duì)課程產(chǎn)生了興趣，有同學(xué)在電子郵件中說(shuō)：“不再一味地聽(tīng)課做題，在模電設(shè)計(jì)和制作中不僅深化了對(duì)理論知識(shí)的理解，同時(shí)切切實(shí)實(shí)地提高了動(dòng)手能力”、“提高了學(xué)習(xí)模擬電路課程的興趣，使我們喜歡上了自己的專業(yè)”、“通過(guò)三個(gè)從易到難的課程設(shè)計(jì)，很多同學(xué)實(shí)現(xiàn)了從空白到入門的跨越，發(fā)現(xiàn)自己慢慢地喜歡上電子設(shè)計(jì)了”。在筆者參與編寫(xiě)的系列教材[4]中，課程設(shè)計(jì)內(nèi)容已經(jīng)成為重要的組成，傳統(tǒng)的聽(tīng)課做題學(xué)習(xí)方式將發(fā)生根本性的改變。

經(jīng)過(guò)幾年的教學(xué)實(shí)踐，證明這種教學(xué)方式可以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，能培養(yǎng)學(xué)生提出問(wèn)題、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力和獨(dú)立工作能力，使學(xué)生初步具有工程應(yīng)用的概念，并學(xué)會(huì)在項(xiàng)目合作的過(guò)程中相互交流，體會(huì)到團(tuán)隊(duì)合作的重要性，取得了理想的教學(xué)效果。

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2011.

（責(zé)任編輯：王祝萍）