“模擬電子技術(shù)”課程質(zhì)量提升探討

任英玉， 王 萍， 李 斌， 范 娟， 孫 彪

(天津大學(xué) 電氣與自動化學(xué)院， 天津 300072)

“模擬電子技術(shù)”課程質(zhì)量提升探討

任英玉， 王 萍， 李 斌， 范 娟， 孫 彪

(天津大學(xué) 電氣與自動化學(xué)院， 天津 300072)

本文分析了學(xué)生感到“模擬電子技術(shù)”課程難學(xué)的原因，強調(diào)課堂教學(xué)重點要厘清各部分知識點之間的脈絡(luò)以及有效地調(diào)整實驗教學(xué)環(huán)節(jié)，以實現(xiàn)實驗教學(xué)與課堂教學(xué)同步。指出了加強工程應(yīng)用元素的教學(xué)內(nèi)容，是全面提升“模擬電子技術(shù)”課程質(zhì)量的重要途徑。最后，從教師自我反思角度提出了具有三級反饋機制的課程持續(xù)改進框架。

課堂教學(xué)；實驗教學(xué)；工程應(yīng)用元素

0 引言

“模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)”課程是電類專業(yè)重要的專業(yè)基礎(chǔ)課程[1, 2]。學(xué)習(xí)本課程，學(xué)生不僅要掌握模擬電子技術(shù)的基本概念、基本電路及其分析方法；根據(jù)本課程的工程性強的特點，抓住突出的主要矛盾，辯證的思考問題和解決問題的思維方式；同時，由于本課程內(nèi)容豐富，不僅要深刻領(lǐng)會各知識點的內(nèi)涵，把看似分散的各個知識點之間內(nèi)容銜接起來，這些都是學(xué)生學(xué)習(xí)時遇到的難點。

為進一步轉(zhuǎn)變教學(xué)理念，提高教師教學(xué)積極性和創(chuàng)造性，確立學(xué)生在教學(xué)活動中的主體地位，增強學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)效果，天津大學(xué)從2014年年底啟動了“課程質(zhì)量提升計劃”項目(簡稱“TUQC”計劃)。要求從以下七個方面全面提升本科課程質(zhì)量：課程目標、課程內(nèi)容、教學(xué)團隊建設(shè)、教學(xué)方法與手段、課程組織與安排、質(zhì)量評價與反饋、課程持續(xù)改進?！澳M電子技術(shù)基礎(chǔ)”課程入選第一批該計劃項目。本文就如何全面提升“模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)”課程質(zhì)量進行了探討。

1 梳理課程內(nèi)部知識點之間的脈絡(luò)

1.1 以問題為導(dǎo)向的教學(xué)方式

本課程講授的各種單元放大電路是課程教學(xué)重點內(nèi)容，是沿著基本電路到實用電路的漸進過程展開的[3]。在課堂教學(xué)中，我們通常是先講授各單元放大電路，即：電壓放大電路、功率放大電路、差分式放大電路以及集成運算放大電路等，之后專門講授放大電路的負反饋問題，討論負反饋放大電路對性能指標的改善。但實際上，負反饋內(nèi)容一直是分析放大電路的主線，它貫穿在各單元放大電路的性能提升中：引入直流負反饋是為了穩(wěn)定放大電路的靜態(tài)工作點，引入交流負反饋是為了改善動態(tài)指標，這種講授方式是學(xué)生感到課程內(nèi)容多及電路圖多的原因?？v觀模擬電子技術(shù)的課程內(nèi)容，離不開對放大電路的性能指標改善。為此，我們提出以問題為導(dǎo)向的教學(xué)方式，就是教師提出問題啟發(fā)學(xué)生思考，進而在解決問題過程中，引出知識點之間的脈絡(luò)。以此為線索，既厘清了放大電路自身的完善過程又清楚了各個放大電路之間的銜接關(guān)系,避免讓學(xué)生感到學(xué)到的是單個孤立電路，讓學(xué)生對課程體系有比較完整的理解。

1.2 電路成本與性能指標之間的權(quán)衡

電壓放大電路有共射、共集、共基三個基本組態(tài)。從電路的構(gòu)成來看，乙類互補對稱功率放大電路是將兩個互補的NPN三極管和PNP三極管構(gòu)成的共集電壓放大電路并聯(lián)起來，是基于共集電壓放大電路輸出電阻小，帶負載能力強的特點，同時考慮功率放大電路的動態(tài)技術(shù)指標而構(gòu)成的；而差分式放大電路是采用兩個性能指標一樣的共射電壓放大電路對接構(gòu)成雙端輸入雙端輸出的電路，目的是抑制共模信號。雖然乙類互補對稱功率放大電路和差分式放大電路所關(guān)注的動態(tài)指標各不相同，但都是靠付出成倍的元器件的代價換回各自的動態(tài)指標。有失有得，但權(quán)衡來看是利大于弊，從而得到廣泛應(yīng)用。由這兩個電路例子培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的思維方式，抓住主要矛盾，善于權(quán)衡利弊。

1.3 器件→電路→電子系統(tǒng)

在模擬電子系統(tǒng)中，環(huán)境溫度的變化，會造成放大電路出現(xiàn)漂移，影響整個電子系統(tǒng)的正常工作。而從器件角度來說，產(chǎn)生漂移的根本原因是由于半導(dǎo)體中少數(shù)載流子參與導(dǎo)電，它與溫度密切相關(guān)，溫度越高，少數(shù)載流子濃度越大，漂移越大。

在數(shù)字電子系統(tǒng)中，TTL構(gòu)成的集成電路是在實驗教學(xué)中應(yīng)用較多的中小規(guī)模集成電路。在TTL門電路中，三極管作為開關(guān)器件工作在飽和區(qū)和截止區(qū)，三極管導(dǎo)通時工作在深度飽和狀態(tài)是產(chǎn)生傳輸延遲時間的主要原因，是三極管器件內(nèi)部電荷的“積累”和“消散”的過程。這也是TTL門電路的工作速度、功耗、抗干擾能力遠不如CMOS的原因。

這類由器件→電路→電子系統(tǒng)的知識梳理對掌握其應(yīng)用是有幫助的。

2 對相關(guān)學(xué)科的支撐及重要性

作為理論性、實用性極強的專業(yè)基礎(chǔ)課程，本課程對相關(guān)學(xué)科有重要的支撐，與后續(xù)專業(yè)課之間有緊密的聯(lián)系，圖1體現(xiàn)了該課程的專業(yè)性及其重要性。

圖1 對相關(guān)學(xué)科的支撐及與后續(xù)專業(yè)課的關(guān)系

2.1 課程教學(xué)中補充工程應(yīng)用元素

由于本課程重點描述各單元放大電路的靜態(tài)指標和動態(tài)指標，對輸入的模擬信號都只用電壓源或電流源符號來描述，至于該信號在工程應(yīng)用中的物理意義并沒有工程實例相對應(yīng)；對輸出信號也只簡單地用負載電阻來描述，因此，學(xué)生對電子電路的工程實用性難以切實理解。

同時，由于課堂教學(xué)中沒有直觀的貼近工程的實例印證，學(xué)生感覺課程內(nèi)容抽象，掌握不夠深刻[4]。因此，我們以每章為基本單元，除了在課堂教學(xué)中引入對電子電路的視圖→識圖→讀圖→析圖能力的培養(yǎng)，還引進與課程內(nèi)容緊密相關(guān)的工程實例，引導(dǎo)學(xué)生思考并建立起針對所學(xué)內(nèi)容的整體概念。

2.2 增設(shè)虛擬實驗教學(xué)環(huán)節(jié)

在模擬電子技術(shù)課程中采用虛擬實驗教學(xué)，可以降低學(xué)生學(xué)習(xí)的難度，拉近課程教學(xué)目標，提高課堂教學(xué)效率，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。虛擬實驗可以和課堂教學(xué)同步進行，解決理論教學(xué)中未遇到過的工程實際問題，由于虛擬實驗不消耗實際電子元器件，實驗所需元件的種類和數(shù)量也不受限制，使學(xué)生感受到電子技術(shù)廣泛應(yīng)用性，促進了學(xué)生在實踐中掌握課堂教學(xué)內(nèi)容。

我院申請建立了虛擬仿真實驗教學(xué)中心。虛擬實驗教學(xué)分為基礎(chǔ)型、綜合型內(nèi)容，開發(fā)了基礎(chǔ)型實驗20項，綜合型實驗2項，為學(xué)生虛擬實驗教學(xué)提供資源保障。

3 完善課程持續(xù)改進

針對本課程的后續(xù)持續(xù)改進提升，我們從教師自我反思角度提出了一個包括三級反饋機制的課程持續(xù)改進的框圖，如圖2所示。

圖2 課程持續(xù)改進框圖

三級反饋機制是：

(1)學(xué)校已有校級和院級的教學(xué)督導(dǎo)，期中定期抽查聽課，并及時反饋給相關(guān)教師聽課意見；

(2)建立了與后續(xù)專業(yè)課程的定期反饋機制，將難度適中的科研實踐案例補充到課堂教學(xué)中，密切了與后續(xù)專業(yè)課程之間的銜接，不斷優(yōu)化教學(xué)內(nèi)

容；

(3)采用測驗等形式征求學(xué)生對課程改進意見和建議。

為了保證“模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)”課程持續(xù)改進，重要的是教師的自我反思。自我反思可以針對教學(xué)內(nèi)容的準備，課堂教學(xué)的實施，教學(xué)實踐的總結(jié)；同樣，客觀激勵的各項措施也會促進教師不斷進行自我反思，反思的結(jié)果能夠轉(zhuǎn)化為內(nèi)在激勵，成為課程教學(xué)持續(xù)改進提升的動力。

此外，定期召開課程研討會，完善并落實課程質(zhì)量提升的具體措施和參加國內(nèi)外學(xué)術(shù)交流活動，如目前已有2位年輕教師國外學(xué)成歸來，還有1位教師在國外學(xué)習(xí)中，大大提高了課程組教師的學(xué)術(shù)視野。這些都是課程持續(xù)改進的重要因素。

4 結(jié)語

綜上所述，根據(jù)模擬電子技術(shù)課程教學(xué)中的實際難點問題，教師要深度思考如何提高課程教學(xué)質(zhì)量及改進途徑，課堂教學(xué)的知識傳授在應(yīng)知應(yīng)會的同時，還要把課程構(gòu)建體系講授清楚,培養(yǎng)學(xué)生系統(tǒng)的概念和辯證的思維方式。通過調(diào)整實驗教學(xué)環(huán)節(jié)設(shè)置，實現(xiàn)實驗教學(xué)與課堂教學(xué)同步，并將工程應(yīng)用元素適當?shù)匮a充到教學(xué)內(nèi)容中，密切與后續(xù)專業(yè)課程教學(xué)的有效銜接。此外，我們指出教師自我反思是課程教學(xué)持續(xù)改進提升最重要的動力。

[1] 童詩白, 華成英. 模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)[M]. 北京: 高等教育出版社, 2006

[2] 康華光. 模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)[M]. 北京: 高等教育出版社, 2013

[3] 王志功, 沈永朝, 等. “電路”與“電子線路”兩門課程的貫通教學(xué) J . 南京:電氣電子教學(xué)學(xué)報, 2014, 36(1):1-3

[4] 焦永功, 常青. 技術(shù)基礎(chǔ)課教學(xué)中對學(xué)生工程觀念和方法的培養(yǎng)問題 J . 南京:電氣電子教學(xué)學(xué)報, 2003, 25(1):17-20

Discussion on Course Quality Improvement of Analog Electronic Technique

REN Ying-yu, WANG Ping, LI Bin, FAN Juan, SUN Biao

(SchoolofElectricalEngineeringandAutomation,TianjinUniversity,Tianjin300072,China)

This article analyzes the difficulties that students meet in the learning process on the Analog Electronic Technique course. We emphasize that the classroom teaching should clarify the context of different parts of knowledge, and experiment teaching should be effectively adjusted to realize the synchronization between the experiment and classroom teaching. We point out that it is an important way to comprehensively improve the course quality of Analog Electronic Technique by enhancing the elements of engineering application in the teaching content. Finally we propose three-stage feedback mechanisms for the continual improvement of the course in the view of teacher′s self-reflection.

classroom teaching; experiment teaching; element of engineering application

2015-05-10;

2015-10- 27

任英玉(1965-)，女，碩士，副教授，主要從事模擬電子技術(shù)及數(shù)字電子技術(shù)教學(xué)與科研工作，E-mail：renyingyuee@tju.edu.cn

G642

A

1008-0686(2016)02-0036-03