“模擬電子技術(shù)”教學(xué)模式改革與探索

劉士興　張章　魯迎春　楊小平

摘要：針對“模擬電子技術(shù)”課程學(xué)習(xí)入門難、課程內(nèi)容工程性和實(shí)踐性較強(qiáng)的特點(diǎn)，總結(jié)近年來教學(xué)實(shí)踐中所積累的經(jīng)驗(yàn)。通過優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，合理安排知識點(diǎn)的教學(xué)順序，采用多媒體教學(xué)與板書相結(jié)合的授課方法，充分利用現(xiàn)代化教輔手段，在如何培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、增強(qiáng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)和實(shí)踐動手能力等方面，進(jìn)行了一些有益的改革與探索，并在教學(xué)實(shí)踐中收到了良好的效果。

關(guān)鍵詞：模擬電子技術(shù)；教學(xué)模式；優(yōu)化；互動

中圖分類號：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2015）03-0089-02

一、課程的特點(diǎn)

“模擬電子技術(shù)”是電子信息類專業(yè)的重要學(xué)科基礎(chǔ)課程。該課程內(nèi)容豐富，既有模擬電子技術(shù)的理論分析，又強(qiáng)調(diào)模擬電路的工程性和實(shí)踐性；既要掌握模擬電子電路的基本概念、基本電路及其分析方法，又要求對電路進(jìn)行定性分析和近似分析，學(xué)會辯證、全面地分析問題和解決問題。通過本課程的學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生繼續(xù)深入學(xué)習(xí)和接受電子技術(shù)專業(yè)知識的能力，培養(yǎng)學(xué)生系統(tǒng)的觀念、工程的觀念、科技進(jìn)步的觀念和創(chuàng)新意識，學(xué)習(xí)科學(xué)的思維方法。因此，普遍認(rèn)為該課程“入門難”，在教學(xué)過程中各個知識點(diǎn)的銜接以及各個教學(xué)環(huán)節(jié)的配合十分重要。

二、課程結(jié)構(gòu)與基本教學(xué)要求

“模擬電子技術(shù)”是電子信息類專業(yè)及其重要的學(xué)科基礎(chǔ)課程之一，“電路分析基礎(chǔ)”是與其直接相關(guān)的先修課程，此外還包括“高等教學(xué)”和“普通物理學(xué)”等相關(guān)課程。“數(shù)字電子技術(shù)”、“電子線路課程設(shè)計”、“高頻電子電路”、“半導(dǎo)體集成電路基礎(chǔ)”等后續(xù)課程與本課程密切相關(guān)，傳感器原理、嵌入式系統(tǒng)以及畢業(yè)設(shè)計等也與本課程的聯(lián)系比較緊密。結(jié)合電子科學(xué)與技術(shù)、微電子科學(xué)與工程的專業(yè)特點(diǎn)，在本課程教學(xué)過程中，我們注意本課程與后續(xù)課程的內(nèi)容銜接，盡量避免復(fù)雜的公式推導(dǎo)，注重分析問題能力的培養(yǎng)。

1.課程的基本結(jié)構(gòu)。為使學(xué)生對電子電路建立起系統(tǒng)的觀念、工程的觀念和創(chuàng)新意識。首先，要培養(yǎng)學(xué)生分析問題的能力，使其“會”讀圖，能對電路進(jìn)行性定性分析，其次，要求能夠進(jìn)行定量計算。以我院電子科學(xué)與技術(shù)，微電子科學(xué)與工程兩個專業(yè)為例，“模擬電子技術(shù)”教學(xué)計劃共64學(xué)時，其中56學(xué)時為課堂理論教學(xué)，8學(xué)時為實(shí)驗(yàn)教學(xué)。為進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生的動手能力，隨后安排2周的電子電路課程設(shè)計，作為實(shí)踐環(huán)節(jié)的補(bǔ)充。經(jīng)過比較甄別，采用文獻(xiàn)[1]作為基礎(chǔ)教材。教材遵循“先器件后電路，先小信號后大信號，先基礎(chǔ)后應(yīng)用”的規(guī)律編排內(nèi)容，為相關(guān)課程的學(xué)習(xí)打下較好基礎(chǔ)。在應(yīng)用方面，是圍繞信號的放大、運(yùn)算、處理、轉(zhuǎn)換和產(chǎn)生來介紹。

2.本課程的教學(xué)內(nèi)容。在教學(xué)內(nèi)容安排上，除去緒論部分，筆者將課程內(nèi)容分成4個單元，如表1所示。第一單元講述常用半導(dǎo)體原理，及其與分立元件組成的放大電路的原理；第二、三單元分別為集成運(yùn)算放大電路的原理及其應(yīng)用；關(guān)于直流穩(wěn)壓電源的內(nèi)容為第四單元。其中每個單元安排2學(xué)時的實(shí)驗(yàn)課程，分別為三極管放大電路（單級、差分）、運(yùn)算電路、反饋放大電路和直流電源，考慮與實(shí)踐環(huán)節(jié)“電子線路課程設(shè)計”的銜接，僅安排驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)。

三、教學(xué)模式的改革思路

1.優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容。我們以所選用教材為根本，考慮教學(xué)學(xué)時有限，以及相關(guān)知識點(diǎn)的銜接，對教學(xué)內(nèi)容做了一些優(yōu)化。如表1所示，第一單元內(nèi)容包括半導(dǎo)體器件及其基本放大電路，以雙極性器件為主，單極性器件的學(xué)習(xí)做好與后續(xù)課程銜接即可。其中多級放大電路部分主要講述差分放大電路；考慮知識點(diǎn)的連貫性，特別是把教材第9章關(guān)于功率放大電路的內(nèi)容作為分立元件放大電路的應(yīng)用，與多級放大器的輸出級部分一起講授。在此，要特別注意本課程“入門難”在該部分教學(xué)內(nèi)容中充分體現(xiàn)；例如關(guān)于PN結(jié)單向?qū)щ娞攸c(diǎn)，應(yīng)避免復(fù)雜的理論和公式推導(dǎo)，在教學(xué)時可先由線性電阻的雙向?qū)щ娦詫Ρ萈N結(jié)的單向?qū)щ娦?，比較其伏安特性曲線，使其特點(diǎn)一目了然。隨著信息技術(shù)的發(fā)展，集成放大電路的應(yīng)用越來越廣泛。學(xué)習(xí)第二單元集成放大電路的原理及特點(diǎn)，特別要注意與后續(xù)課程“半導(dǎo)體集成電路基礎(chǔ)”的銜接，關(guān)于集成放大電路的原理此處應(yīng)重視其外特性，重點(diǎn)分析集成放大電路的頻率響應(yīng)和放大電路中的反饋。第三單元，集成運(yùn)算放大電路的應(yīng)用，包括基于集成運(yùn)算放大器的信號運(yùn)算與處理以及波形發(fā)生與轉(zhuǎn)換電路。此處應(yīng)注意與“高頻電子線路”課程的銜接，波形發(fā)生電路重點(diǎn)講述RC正弦波振蕩電路即可，在內(nèi)容上要避免不必要的重復(fù)。第四單元，直流穩(wěn)壓電源，講述小功率整流濾波電路和串聯(lián)反饋式穩(wěn)壓電路，并安排2學(xué)時的實(shí)驗(yàn)。考慮到在本課程的教學(xué)過程中，已將關(guān)于電子線路讀圖的方法穿插到相關(guān)章節(jié)；沒有單獨(dú)安排第11章“模擬電子電路的讀圖”的教學(xué)內(nèi)容。

2.合理安排相關(guān)知識點(diǎn)的教學(xué)順序。為培養(yǎng)學(xué)生綜合應(yīng)用所學(xué)知識解決問題的能力，要明確“學(xué)以致用”的道理；即學(xué)習(xí)器件原理的目的是為了組成功能電路。遵循這個理念，合理安排相關(guān)知識點(diǎn)的教學(xué)順序，深刻領(lǐng)會知識點(diǎn)的內(nèi)涵是教學(xué)過程中一個重要環(huán)節(jié)。首先，針對第一單元知識點(diǎn)的教學(xué)順序做了一些調(diào)整。在學(xué)習(xí)三極管基本原理后，接下來便是三極管基本放大電路的學(xué)習(xí)；其次，考慮為CMOS集成電路的學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)，關(guān)于場效應(yīng)管原理其基本放大電路的學(xué)習(xí)雖非重點(diǎn)內(nèi)容，但卻是必不可少的。另外，關(guān)于差分放大電路以及互補(bǔ)輸出電路的學(xué)習(xí)，需注意與集成運(yùn)算放大電路的關(guān)系。第三單元分析非正弦波發(fā)生電路是一個難點(diǎn)，在教學(xué)過程中應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生應(yīng)用“電路分析基礎(chǔ)”課程“RC電路三要素法”定理分析非正弦波發(fā)生電路工作原理，則問題可迎刃而解。“電路分析基礎(chǔ)”課程中所學(xué)“電流節(jié)點(diǎn)定律”、“電壓回路定律”、“線性電路疊加原理”、“戴維寧定理”和“諾頓定理”等理論是從事模擬電子線路分析的基本定理，必須牢記。

3.完善多媒體教學(xué)課件，做好板書與多媒體教學(xué)相結(jié)合。多媒體教學(xué)以信息量大、圖文并茂等優(yōu)點(diǎn)，在當(dāng)前電子信息類專業(yè)課的教學(xué)已普遍采用，很多教材配套多媒體課件，甚至出現(xiàn)在課教學(xué)過程中完全丟棄板書的現(xiàn)象。但必須注意多媒體教學(xué)節(jié)奏快，學(xué)生很難有時間做課堂筆記，容易產(chǎn)生“夾生飯”。對此，我們首先完善了與教材配套的多媒體教學(xué)課件，根據(jù)上文3.1和3.2所述優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容和知識點(diǎn)順序，特別參考相關(guān)文獻(xiàn)對一些知識難點(diǎn)分解、細(xì)化，經(jīng)過近3年的不斷完善基本形成具有特色的“模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)”多媒體課件。同時，對一些比較適合板書講解的知識點(diǎn)，注意做好傳統(tǒng)板書與多媒體相結(jié)合；例如二極管整流濾波、放大電路圖解分析法、放大電路交流等效電路、非正弦波發(fā)生電路的過程分析等，在講解過程中通過板書一步步地畫出相關(guān)波形有利于充分理解其內(nèi)涵，培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、增強(qiáng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)和實(shí)踐動手能力。endprint

4.以能力培養(yǎng)為導(dǎo)向，充分調(diào)動學(xué)習(xí)主動性。以能力培養(yǎng)為導(dǎo)向，注重學(xué)生的綜合素質(zhì)與創(chuàng)新能力的提高。探索師生互動的課堂教學(xué)模式，提倡和鼓勵學(xué)生自主學(xué)習(xí)，讓學(xué)生真正參與教學(xué)。以應(yīng)用為背景，采用提問的方式，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，破解本課程“入門難”的問題。在一輪教學(xué)過程，按照“回顧要點(diǎn)—提出問題—分析問題—當(dāng)堂小結(jié)”的順序組織授課內(nèi)容，除了要求完成相應(yīng)的作業(yè)題目，每個知識點(diǎn)均設(shè)計1～2題小結(jié)性質(zhì)的問題進(jìn)行提問，并引導(dǎo)學(xué)生當(dāng)堂解答，或作為課后作業(yè)在下次課隨機(jī)抽取學(xué)生講述該題目的解答，鼓勵學(xué)生發(fā)表見解，大膽質(zhì)疑。以此使學(xué)生充分參與教學(xué)，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，調(diào)動其學(xué)習(xí)積極性。

5.充分利用現(xiàn)代教輔手段。隨著信息技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)代教輔手段在教學(xué)過程中得到廣泛應(yīng)用。針對模擬電子技術(shù)的學(xué)習(xí)，為培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力，堅持理論仿真與實(shí)踐相結(jié)合。我們選用Multisim電路仿真軟件演示相應(yīng)功能電路的工作過程，以加深理解。以此對學(xué)生選用相關(guān)儀器測試電路的方法，以及電路設(shè)計和電路故障診斷的能力進(jìn)行虛擬訓(xùn)練。當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)方興未艾，進(jìn)一步如何充分利用網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺，建立教學(xué)網(wǎng)站，實(shí)現(xiàn)資源共享，進(jìn)一步可開設(shè)基于網(wǎng)絡(luò)平臺的討論，以此作為課堂教學(xué)的有益補(bǔ)充。

在“模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)”課程的教學(xué)實(shí)踐中，通過引入多種功能電子電路的進(jìn)行原理分析，組織學(xué)生進(jìn)行擴(kuò)展練習(xí)，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣；在深入理解基本理論的基礎(chǔ)上培養(yǎng)學(xué)生分析問題和解決問題的能力，為電子技術(shù)在專業(yè)中的應(yīng)用打好基礎(chǔ)。我們以制定2013版教學(xué)計劃為契機(jī)，通過一系列教學(xué)改革手段的實(shí)施，取得良好教學(xué)效果。以電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)2012級為例，教學(xué)評價得分分別為93.26；集成電路設(shè)計和系統(tǒng)集成該專業(yè)2013級教學(xué)評價得分為93.13。

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