基于創(chuàng)新及實(shí)踐能力培養(yǎng)的模擬電子技術(shù)課程改革研究

□鄭桂芳 王學(xué)軍

模擬電子技術(shù)是高等學(xué)校電類相關(guān)專業(yè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課，這門課程學(xué)的好壞直接影響后續(xù)課程的學(xué)習(xí)，甚至影響今后就業(yè)方向。該課程理論性強(qiáng)，內(nèi)容抽象難懂，理論與實(shí)踐脫節(jié)，學(xué)生學(xué)起來比較吃力。傳統(tǒng)的教育模式都是以課堂教授為主，學(xué)生被動(dòng)學(xué)習(xí)，教學(xué)效果欠佳。目前，國家大力倡導(dǎo)建設(shè)應(yīng)用型本科院校，為了培養(yǎng)具有創(chuàng)新意識(shí)的應(yīng)用型人才，在教學(xué)方法和教學(xué)模式上都進(jìn)行了大量研究。本文積累前輩們的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，進(jìn)行模擬電子技術(shù)課程的教學(xué)改革，旨在培養(yǎng)符合社會(huì)需求的高素質(zhì)創(chuàng)新型人才。

一、教學(xué)現(xiàn)狀

模擬電子技術(shù)的教學(xué)有其自身特點(diǎn)。第一，該課程本身知識(shí)點(diǎn)多而雜，物理概念抽象，工程特點(diǎn)突出，傳統(tǒng)的教學(xué)內(nèi)容以理論知識(shí)為主線，從元器件知識(shí)到單元電路的分析，既涉及到元器件內(nèi)部微觀結(jié)構(gòu)，又涉及到電路分析，整堂課基本以灌輸學(xué)科知識(shí)為主，內(nèi)容多而復(fù)雜，使學(xué)生難以理解。第二，教學(xué)過程中以教師為中心，沒有發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性；教學(xué)方法不當(dāng)，各種電路的分析追求“講全、講細(xì)、講透”，缺乏濃縮提煉、舉一反三。第三，理論與實(shí)際分離，學(xué)與用脫節(jié)，使學(xué)生無法理論聯(lián)系實(shí)際，深刻掌握相關(guān)知識(shí)。

二、教學(xué)改革目的

該課程教學(xué)目的不僅是使學(xué)生掌握科學(xué)分析電路的基本方法和技巧，更重要的是培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際，善于發(fā)現(xiàn)問題和分析問題，獨(dú)立解決實(shí)際電路問題的能力，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目蒲袘B(tài)度、科學(xué)思維方式和實(shí)踐創(chuàng)新能力。雖然該課程經(jīng)過不斷改革和完善，從教材到實(shí)驗(yàn)課程都取得了很大進(jìn)展，形成了比較完整的課程體系，但是本課程在實(shí)際教學(xué)過程中也遇到了不少問題。

模塊化教學(xué)模式是指將課程知識(shí)點(diǎn)歸納總結(jié)以模塊的形式傳達(dá)給學(xué)生，這種教學(xué)模式突破傳統(tǒng)教學(xué)章節(jié)的約束，使知識(shí)結(jié)構(gòu)更加系統(tǒng)、完整，各個(gè)知識(shí)點(diǎn)銜接更加緊密。將模塊化教學(xué)模式應(yīng)用到模擬電子技術(shù)的教學(xué)過程中，將整個(gè)知識(shí)點(diǎn)分成幾個(gè)模塊，每個(gè)模塊結(jié)合實(shí)踐教學(xué)，更容易讓學(xué)生理解和接受，有助于學(xué)生掌握相關(guān)技能，提高教學(xué)質(zhì)量。

三、教學(xué)改革內(nèi)容

模擬電子技術(shù)課程采用模塊式教學(xué)方法，就是將原有的教材結(jié)構(gòu)重新構(gòu)建，知識(shí)點(diǎn)融合，形成幾個(gè)教學(xué)模塊，每個(gè)模塊圍繞一個(gè)核心主題對(duì)教材知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行歸納、總結(jié)。授課過程中不再遵循教材的結(jié)構(gòu)順序，而是圍繞每個(gè)主題展開，對(duì)涉及到的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行詳細(xì)講解，再將這些零散的知識(shí)整合成一個(gè)具有某種功能的單元電路，在實(shí)踐過程中學(xué)生可結(jié)合理論知識(shí)設(shè)計(jì)電路，最后動(dòng)手焊接電路板，接通電源通過實(shí)驗(yàn)儀器觀察設(shè)計(jì)效果。本課程的整個(gè)教學(xué)改革過程可以分為兩大部分：理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)。

(一)理論教學(xué)。理論教學(xué)過程中，一是針對(duì)每個(gè)教學(xué)模塊，講解每單元的基本作用以及涉及到的知識(shí)點(diǎn)，幫助學(xué)生理清知識(shí)脈絡(luò)，學(xué)習(xí)起來頭腦清晰，雜而不亂。二是詳細(xì)介紹涉及到的理論知識(shí)。三是根據(jù)電路圖分析電路的工作原理。課題組成員根據(jù)教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，將整個(gè)教材內(nèi)容整合成六大模塊：整流濾波、串聯(lián)穩(wěn)壓、單管放大、集成運(yùn)算放大、功率放大、振蕩電路。將現(xiàn)有教材各章節(jié)內(nèi)容融合到每個(gè)模塊中。各個(gè)模塊涉及到的知識(shí)點(diǎn)以及技能目標(biāo)如表1所示。

(二)實(shí)踐教學(xué)。實(shí)踐環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)一個(gè)音頻放大電路，每個(gè)單元電路與理論教學(xué)模塊相結(jié)合，讓學(xué)生在掌握理論知識(shí)以后通過實(shí)踐環(huán)節(jié)得到驗(yàn)證，給學(xué)生一個(gè)更直觀的感受。在實(shí)踐環(huán)節(jié)學(xué)生可通過Multisim仿真軟件對(duì)電路進(jìn)行仿真，觀察仿真結(jié)果是否實(shí)現(xiàn)了預(yù)定功能。在此環(huán)節(jié)學(xué)生可以掌握仿真軟件的使用以及電路的設(shè)計(jì)原則。

識(shí)別元器件的各個(gè)引腳，焊接完成之后向?qū)W生講解電路檢查的基本方法，讓學(xué)生完成電路的檢查工作，比如是否有短路、斷路、虛焊、脫焊的情況，最后用實(shí)驗(yàn)儀器對(duì)測量點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)測量。在實(shí)踐的過程中學(xué)生能夠掌握實(shí)驗(yàn)儀器的使用方法，與此同時(shí)掌握發(fā)現(xiàn)問題解決問題的能力。模塊化教學(xué)模式理論與實(shí)踐相結(jié)合，能極大地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，提高學(xué)生動(dòng)手能力，為今后學(xué)生自主設(shè)計(jì)電路和參加電子競賽打下良好基礎(chǔ)。

以音頻放大電路中的一個(gè)單元電路為例，圖1為靜態(tài)工作點(diǎn)穩(wěn)定電路。

表1 各模塊以及相關(guān)知識(shí)點(diǎn)

電路中的J6連接穩(wěn)壓電路模塊。在此音頻放大電路的第二個(gè)電路模塊穩(wěn)壓電路中，將輸出電壓穩(wěn)定在12V，輸出端口和J6連接，作為靜態(tài)工作點(diǎn)穩(wěn)定電路的直流電源。

這部分內(nèi)容在課堂教學(xué)過程中作為重點(diǎn)內(nèi)容介紹過，不難得出此電路的靜態(tài)工作點(diǎn)：

(1)

(2)

(3)

UCEQ=VCC-ICQR24-IEQR25

(4)

由以上四個(gè)公式可以看出，Rw2對(duì)靜態(tài)工作點(diǎn)的影響。增大Rw2，UCEQ減??；反之，增大。

圖1 靜態(tài)工作點(diǎn)穩(wěn)定電路

通過公式，雖然很容易得到靜態(tài)工作點(diǎn)，但是靜態(tài)工作點(diǎn)對(duì)于信號(hào)放大的影響學(xué)生始終理解不透徹。通過這個(gè)模塊，學(xué)生完成焊接之后，設(shè)置好靜態(tài)工作點(diǎn)，加入信號(hào)，通過示波器觀察輸出波形；再通過調(diào)整電位器改變靜態(tài)工作點(diǎn)，觀察輸出波形的情況，是否產(chǎn)生失真。

在此電路模塊的焊接調(diào)試過程中，讓學(xué)生更直觀地感受靜態(tài)工作點(diǎn)穩(wěn)定電路的工作原理以及參數(shù)變化對(duì)于靜態(tài)工作點(diǎn)的影響。同時(shí)，在此過程中還可以鍛煉學(xué)生的焊接技術(shù)、元器件的識(shí)別、萬用表的使用以及示波器的使用。教學(xué)實(shí)踐過程中要以學(xué)生為中心，體現(xiàn)出教師的導(dǎo)師作用，提升學(xué)生實(shí)踐能力的同時(shí)，能夠?qū)處煹慕虒W(xué)能力和教學(xué)水平有一定提升。

四、教學(xué)效果

項(xiàng)目組成員根據(jù)多年來的理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，采用模塊化教學(xué)方法，通過電子信息工程專業(yè)2016級(jí)和2017級(jí)兩屆學(xué)生參與整個(gè)教學(xué)改革過程，在教學(xué)和實(shí)踐過程中總結(jié)經(jīng)驗(yàn)和不足，從而歸納出完善的教學(xué)方法和實(shí)施方案。

通過這一系列的教學(xué)改革，通過動(dòng)手操作驗(yàn)證數(shù)據(jù)，在實(shí)踐中檢驗(yàn)真理，不再是以知識(shí)灌輸為主，學(xué)生發(fā)揮主觀能動(dòng)性，使得模擬電子技術(shù)這門課程的教學(xué)取得良好效果，教師教得輕松，學(xué)生學(xué)得開心。第一，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和學(xué)習(xí)興趣，明確學(xué)習(xí)方向，轉(zhuǎn)變學(xué)習(xí)態(tài)度，提高專業(yè)基礎(chǔ)水平，提高工程實(shí)踐能力，并且在實(shí)踐過程中能夠提高團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)。第二，模塊化教學(xué)也為今后電子類專業(yè)課和競賽打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。每年全省、全國都有電子競賽，學(xué)生掌握相關(guān)技能之后也為今后電子競賽打下較好的基礎(chǔ)。第三，根據(jù)現(xiàn)在高校大眾化教學(xué)形式、模擬電子技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r和學(xué)校面向培養(yǎng)應(yīng)用型人才的目標(biāo)，加強(qiáng)能力本位課程建設(shè)，提高學(xué)生綜合素質(zhì)水平，提高學(xué)校教學(xué)質(zhì)量。

五、結(jié)語

培養(yǎng)高素質(zhì)的創(chuàng)新型人才是各高校的職責(zé)所在，在此目標(biāo)驅(qū)動(dòng)下的教學(xué)改革是各個(gè)高校嘗試的方向。結(jié)合目前對(duì)電子技術(shù)人才培養(yǎng)的要求，將模擬電子技術(shù)的教學(xué)內(nèi)容模塊化，注重實(shí)踐能力的提高以及理論與實(shí)踐的結(jié)合，旨在提高學(xué)生的綜合實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力。該課程的教學(xué)改革，對(duì)于提高教學(xué)質(zhì)量和學(xué)生的實(shí)踐創(chuàng)新能力具有一定的積極作用。