地方院校物理學(xué)專業(yè)模擬電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)探索

李志強(qiáng)，張登玉，王金江，鄒 婷，吳 甜

（衡陽師范學(xué)院 物理與電子工程學(xué)院，湖南 衡陽 421002）

地方院校物理學(xué)專業(yè)模擬電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)探索

李志強(qiáng)，張登玉，王金江，鄒 婷，吳 甜

（衡陽師范學(xué)院 物理與電子工程學(xué)院，湖南 衡陽 421002）

為提高地方院校物理學(xué)專業(yè)學(xué)生的綜合能力，文章針對學(xué)校物理學(xué)專業(yè)開設(shè)有限的模擬電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的情況，對其實(shí)驗(yàn)課程中的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)過程和教學(xué)總結(jié)進(jìn)行了探索。學(xué)校2014級物理學(xué)專業(yè)模擬電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)實(shí)踐過程激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高了學(xué)生分析和解決問題的能力。

模擬電子技術(shù)；實(shí)驗(yàn)教學(xué)；探索實(shí)踐

物理學(xué)專業(yè)的學(xué)生已具備一定的物理知識，并能運(yùn)用物理知識進(jìn)行科學(xué)研究和技術(shù)開發(fā)訓(xùn)練[1]。模擬電子技術(shù)是一門應(yīng)用性較強(qiáng)的課程，學(xué)生通過對模擬電子技術(shù)課程的學(xué)習(xí)掌握相關(guān)理論知識，并能運(yùn)用所學(xué)專業(yè)知識提高實(shí)踐與創(chuàng)新的能力。地方院校生源質(zhì)量一般，學(xué)校對理論教學(xué)和師范技能重視較多，由于專業(yè)總課時的要求限制，模擬電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)開設(shè)課時較少[2]。目前大部分實(shí)驗(yàn)以學(xué)生模仿老師操作，驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)結(jié)果的方式進(jìn)行，而忽視了學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性，不利于學(xué)生的動手和創(chuàng)新能力的提高。

當(dāng)今社會對人才的要求日漸提高，地方院校更需提升學(xué)生綜合能力。本文結(jié)合地方院校轉(zhuǎn)型發(fā)展需要和教學(xué)要求，對物理學(xué)專業(yè)模擬電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中出現(xiàn)的問題，從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)過程和教學(xué)總結(jié)3個方面進(jìn)行探索。

1 教學(xué)內(nèi)容

模擬電子技術(shù)課程普遍有概念抽象知識難以掌握的現(xiàn)象，對物理學(xué)專業(yè)的學(xué)生來說也不例外，學(xué)校物理學(xué)專業(yè)模擬電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)僅安排5個實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。為了讓有限的實(shí)驗(yàn)來加強(qiáng)學(xué)生對理論知識的理解和掌握，因此結(jié)合學(xué)校的實(shí)際情況，根據(jù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)大綱選定如下5個實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目開展實(shí)驗(yàn)教學(xué)[3-4]。

實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目1：常用電子儀器的使用。該實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目要求學(xué)生熟練掌握示波器、萬用表等常用儀器用法，要求學(xué)生及時掌握基本操作方法。同時通過測量數(shù)據(jù)和波形的觀測，理解實(shí)驗(yàn)儀器和電子元件的相關(guān)特征。

實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目2：晶體管共射放大器。該實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目要求學(xué)生掌握電壓放大倍數(shù)、輸入電阻和輸出電阻，讓學(xué)生嘗試連接晶體管共射放大電路，仔細(xì)檢查相應(yīng)連接線路，并熟練電路連接。通過測量和調(diào)試晶體管的靜態(tài)工作點(diǎn)和放大器的動態(tài)指標(biāo)，引導(dǎo)學(xué)生思考，逐步建立單個電子元件、電路、電子系統(tǒng)的整體觀念。

實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目3：負(fù)反饋放大電路。負(fù)反饋是理論教學(xué)中讓學(xué)生感到較復(fù)雜的內(nèi)容，該實(shí)驗(yàn)設(shè)置電壓串聯(lián)負(fù)反饋的兩級阻容耦合放大器電路。通過改變所加負(fù)載的阻值以及控制基本負(fù)反饋的開關(guān)，應(yīng)用動態(tài)分析和靜態(tài)分析，讓學(xué)生了解電壓串聯(lián)負(fù)反饋對放大器性能的影響，加深理解放大電路的等效電阻的概念。由于實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目2的鋪墊，學(xué)生已具備獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)的能力，老師無需重復(fù)講述，學(xué)生能從中收獲更多的實(shí)驗(yàn)樂趣。

實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目4：集成運(yùn)算放大器的基本應(yīng)用。該實(shí)驗(yàn)設(shè)置了反相比例、反相加法、同相比例、差動放大、積分和微分等基本運(yùn)算電路，要求學(xué)生熟悉各運(yùn)算電路的工作原理和運(yùn)算放大器的電壓傳輸特性，正確理解集成運(yùn)算放大電路處于理想狀態(tài)時虛短和虛斷的概念，而不是機(jī)械地按照電路圖連接電路得出數(shù)據(jù)。

實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目5：晶體管穩(wěn)壓電源。讓學(xué)生掌握單相橋式整流、電容濾波電路的特性，通過調(diào)節(jié)輸入電壓和負(fù)載，分析并理解穩(wěn)壓電路實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓的原理。測試串聯(lián)穩(wěn)壓電源的性能指標(biāo)，如各級靜態(tài)工作點(diǎn)、穩(wěn)壓系數(shù)、輸出電阻以及紋波電壓等。綜合分析測量結(jié)果與理論計(jì)算的誤差來源，以及如何減小穩(wěn)壓系數(shù)和負(fù)載來提高穩(wěn)壓管的性能指標(biāo)。

上述實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目均是模擬電子技術(shù)的重要知識點(diǎn)，如放大電路的3種基本組態(tài)只要求學(xué)生完成共射極放大電路實(shí)驗(yàn)。對知識的學(xué)習(xí)過程中分了解—熟悉—掌握應(yīng)用3個層次，不應(yīng)在短時間內(nèi)給物理學(xué)專業(yè)的學(xué)生擴(kuò)充教學(xué)內(nèi)容，而是考慮如何更熟練地完成實(shí)驗(yàn)。

2 教學(xué)過程

實(shí)驗(yàn)操作前，講解實(shí)驗(yàn)?zāi)康呐c實(shí)驗(yàn)原理，要求學(xué)生自主實(shí)驗(yàn)、敢于動手。在實(shí)驗(yàn)過程中，老師不再進(jìn)行灌輸式教學(xué)，而是引導(dǎo)學(xué)生主動發(fā)現(xiàn)和解決問題，提高獨(dú)立思考和動手操作能力。具體實(shí)驗(yàn)操作研究如下：

2.1 運(yùn)用現(xiàn)代教育技術(shù)讓學(xué)生對常用電子儀器有更直觀認(rèn)識

運(yùn)用多媒體課件讓學(xué)生對常用電子儀器有直觀認(rèn)識。在實(shí)驗(yàn)前對實(shí)驗(yàn)儀器和重要電路運(yùn)用PPT課件進(jìn)行圖文展示，讓學(xué)生對儀器使用和電路實(shí)驗(yàn)有初步了解，通過現(xiàn)代教育技術(shù)激發(fā)學(xué)生實(shí)驗(yàn)興趣。

2.2 通過課前預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)原理和實(shí)驗(yàn)步驟提高實(shí)驗(yàn)效率

根據(jù)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)講義，提前發(fā)給學(xué)生預(yù)習(xí)，要求學(xué)生總結(jié)實(shí)驗(yàn)原理和操作要點(diǎn)，以免出現(xiàn)過度依賴?yán)蠋熒踔敛恢獜暮蝿邮值那闆r。上述實(shí)施過程既提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)效率，又讓他們在實(shí)驗(yàn)過程中獲得自主探索的樂趣。

2.3 講解實(shí)驗(yàn)重點(diǎn)難點(diǎn)和演示重要步驟

檢查學(xué)生預(yù)習(xí)效果，跟學(xué)生共同討論預(yù)習(xí)中存在的疑惑，對重點(diǎn)和難點(diǎn)需進(jìn)行分析，老師只需稍作引導(dǎo)，以學(xué)生為主體，讓學(xué)生獨(dú)立分析和操作，在必要時候才和同學(xué)們商討，給學(xué)生更多自主學(xué)習(xí)機(jī)會。

2.4 培養(yǎng)學(xué)生自行操作和獨(dú)立思考的能力

在實(shí)驗(yàn)過程中，對學(xué)生提出的一些最基本的問題采用不直接回答的方式，而是引導(dǎo)他們自行解決問題。同時教師仍需密切監(jiān)督并及時指出學(xué)生常犯的錯誤和易忽視的細(xì)節(jié)。讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中不斷思考，充分發(fā)揮本課程對學(xué)生綜合能力的促進(jìn)作用。

2.5 鼓勵學(xué)生相互幫助增進(jìn)友誼

學(xué)生能力存在差異，對率先較好完成實(shí)驗(yàn)的學(xué)生，鼓勵他們?nèi)f(xié)助還未完成的同學(xué)，但強(qiáng)調(diào)不能代替他人操作。上述操作方式既提高了實(shí)驗(yàn)教學(xué)效率，還能使學(xué)生在幫助同學(xué)的過程中，增強(qiáng)對知識的熟悉程度和加深同學(xué)友情。

3 教學(xué)總結(jié)

3.1 教學(xué)模式

傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式（教師講解演示—學(xué)生模仿操作），學(xué)生不太懂實(shí)驗(yàn)原理，更不會主動通過選擇不同的電子元件或新的電路來自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，從而導(dǎo)致學(xué)生僅是滿足實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)達(dá)到老師的要求狀況。經(jīng)過學(xué)校模擬電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)探索，學(xué)生敢于并樂于自主操作，極大地促進(jìn)學(xué)生綜合能力的提高和實(shí)驗(yàn)教學(xué)工作的順利開展。

3.2 考核方式

大部分高校對模擬電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)效果的檢驗(yàn)，以學(xué)生實(shí)驗(yàn)測試結(jié)果為準(zhǔn)，無法根據(jù)學(xué)生實(shí)際動手操作能力和平時表現(xiàn)進(jìn)行全面評估，不僅削減了學(xué)生探索的積極性，甚至很容易造成學(xué)生靠編造數(shù)據(jù)蒙混過關(guān)，讓實(shí)驗(yàn)課程顯得毫無意義。學(xué)校在進(jìn)行教學(xué)探索時，不是用實(shí)驗(yàn)結(jié)果來評價學(xué)生，而是根據(jù)學(xué)生的具體操作過程和實(shí)驗(yàn)問題的分析能力進(jìn)行全面考核，培養(yǎng)學(xué)生不怕出錯，敢于實(shí)踐的信心。

3.3 問題解決

（1）初次連接電路，大部分學(xué)生不太適應(yīng)電路的連接，會出現(xiàn)一些忘記開電源、調(diào)錯檔位等問題，由于學(xué)生缺少足夠的耐心和信心檢查電路，一遇問題就向老師求助或者直接將電路全部拆除重新連，比如在做晶體管放大器的實(shí)驗(yàn)過程中發(fā)現(xiàn)示波器上顯示的波形異常，使用數(shù)字萬用表檢查得知靜態(tài)工作點(diǎn)基極電壓正常，發(fā)射極的電壓很低，表明晶體管未導(dǎo)通，可能是發(fā)射極部分的電路連接有問題，此時應(yīng)督促學(xué)生分析和解決問題，使學(xué)生深入了解實(shí)驗(yàn)原理并學(xué)會獨(dú)立解決問題。

（2）由于學(xué)校物理學(xué)專業(yè)的模擬電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)開設(shè)對象大多為大三學(xué)生，學(xué)生習(xí)慣傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ?，?shí)驗(yàn)開始還存在學(xué)生不理解不配合等情況，通過前期培養(yǎng)學(xué)生興趣和對實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行由易到難的設(shè)計(jì)，讓學(xué)生循序漸進(jìn)地參與，切身體會整個過程，最終認(rèn)可并樂于主動操作。

（3）實(shí)驗(yàn)過程須加強(qiáng)安全意識，避免安全事故發(fā)生。比如測量晶體管電壓時，容易用表筆把兩個電極短接；若不切斷電源進(jìn)行連線，易使電路產(chǎn)生短路，損壞電子元器件；若將電解電容正負(fù)極性接反，其漏電電流增大，電容在短時間內(nèi)迅速發(fā)熱，可能發(fā)生爆炸，造成傷害。老師應(yīng)注意在實(shí)驗(yàn)進(jìn)展的過程中提醒學(xué)生。

4 結(jié)語

通過對學(xué)校2014級物理學(xué)專業(yè)的模擬電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)課程進(jìn)行教學(xué)探索實(shí)踐，大多數(shù)學(xué)生對實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí)態(tài)度有了明顯的改變；其過程激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高了學(xué)生分析問題和解決問題的能力；培養(yǎng)了學(xué)生不怕出錯、敢于實(shí)踐的信心。

[1]張登玉，陳列尊，王文煒，等.地方高校轉(zhuǎn)型背景下物理專業(yè)電類課程實(shí)踐教學(xué)體系改革與探索[J].教師，2015（23）：111-112.

[2]劉艷，朱昌平，宋鳳琴，等.模擬電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的學(xué)生實(shí)踐能力培養(yǎng)[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2010（2）：110-112.

[3]陳列尊.電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)與制作實(shí)訓(xùn)[M].長沙：中南大學(xué)出版社，2014.

[4]秦曾煌.電工學(xué)—電子技術(shù)部分.[M].7版.北京：高等教育出版社，2009.

Exploration on the experimental teaching of analog electronic technology in the physics specialty of local college

Li Zhiqiang, Zhang Dengyu, Wang Jinjiang, Zou Ting, Wu Tian
（Physics and Electronic Engineering School of Hengyang Normal University, Hengyang 421002, China）

In order to improve the comprehensive ability of students of physics major in local colleges and universities, this paper explored the teaching content, teaching process and teaching summary in experiment courses aiming at the situation that physics major of our school set up limited analog electronic technology experiment project. Teaching practice process of the simulation of electronic technology experiment in our school of 2014 physics specialty has stimulated students’ learning interest and improved the ability of students to analyze and solve problems.

analog electronic technology; experimental teaching; exploration and practice

湖南省普通高等學(xué)?！笆濉睂I(yè)綜合改革試點(diǎn)項(xiàng)目“電子信息工程”項(xiàng)目；項(xiàng)目編號：湘教通【2016】276：63。

李志強(qiáng)（1978— ），男，湖南常寧，博士，高級實(shí)驗(yàn)師；研究方向：核技術(shù)及應(yīng)用。