應(yīng)用型高校計(jì)算機(jī)專業(yè)模擬電子技術(shù)的教學(xué)思考

張自鋒 葉 松 陳初俠 張世軍 孔 兵

（巢湖學(xué)院，安徽 巢湖 238000）

應(yīng)用型高校計(jì)算機(jī)專業(yè)模擬電子技術(shù)的教學(xué)思考

張自鋒 葉 松 陳初俠 張世軍 孔 兵

（巢湖學(xué)院，安徽 巢湖 238000）

文章從應(yīng)用型高校計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)生的知識(shí)結(jié)構(gòu)、接受和理解能力及模擬電子技術(shù)課程特點(diǎn)出發(fā)，結(jié)合自身的教學(xué)研究，提出在模擬電子技術(shù)教學(xué)中，要重點(diǎn)做好教材的選擇，教學(xué)內(nèi)容的合理安排，教學(xué)內(nèi)容的適度拓展，教學(xué)手段的綜合運(yùn)用。同時(shí)結(jié)合電子技術(shù)的飛速發(fā)展特點(diǎn)，提出改進(jìn)模擬電子實(shí)驗(yàn)室的重要性和迫切性。

模擬電子技術(shù)；教學(xué)手段；教學(xué)內(nèi)容

隨著科學(xué)技術(shù)迅速發(fā)展，電子器件更新?lián)Q代日新月異，一部分人對(duì)模擬電路中由分立元件構(gòu)成的低頻電路學(xué)習(xí)的必要性提出了疑問(wèn)。當(dāng)然上述觀點(diǎn)是不正確的，因?yàn)椴还茈娮釉骷鯓痈聯(lián)Q代，電路的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，即電路的設(shè)計(jì)思想是不會(huì)改變的。電子線路基本理論是電子器件及系統(tǒng)設(shè)計(jì)的根據(jù)。在實(shí)際的應(yīng)用中，如對(duì)于自動(dòng)控制系統(tǒng)而言，非電信號(hào)與電信號(hào)的轉(zhuǎn)換的問(wèn)題只有模擬電子技術(shù)能夠解決[1]。因此，模擬電子技術(shù)不僅需要學(xué)習(xí)，而且還要學(xué)懂、學(xué)精，即在學(xué)習(xí)的過(guò)程中要能夠抓住模擬電子技術(shù)的精髓。這對(duì)于應(yīng)用型高校計(jì)算機(jī)專業(yè)的學(xué)生來(lái)說(shuō)比較困難。原因有很多，一方面從學(xué)生的角度來(lái)看，大多數(shù)進(jìn)入應(yīng)用型高校計(jì)算機(jī)專業(yè)的學(xué)生基本理論知識(shí)相對(duì)薄弱，容易影響到學(xué)習(xí)興趣；另一方面，就課程本身而言，概念偏多，理論性較強(qiáng)，基礎(chǔ)知識(shí)還牽涉半導(dǎo)體物理及器件等高難度的內(nèi)容，造成大部分學(xué)生學(xué)起來(lái)覺(jué)得很抽象，不易于理解和掌握。對(duì)于這些模擬電子技術(shù)教學(xué)中存在的難點(diǎn)，筆者在學(xué)習(xí)眾多一線教師多年教學(xué)經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上，結(jié)合自身的教學(xué)實(shí)踐總結(jié)及計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)生的知識(shí)結(jié)構(gòu)，從知識(shí)授予方，提出計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)生模擬電子技術(shù)授課存在問(wèn)題的解決方法。

1 從學(xué)生基礎(chǔ)和實(shí)際應(yīng)用角度出發(fā)選擇教材

巢湖學(xué)院對(duì)模擬電子技術(shù)的定位是：作為計(jì)算機(jī)專業(yè)的專業(yè)必修課，從大一上學(xué)期開(kāi)始開(kāi)課，根據(jù)學(xué)生的基礎(chǔ)要求模擬電子技術(shù)知識(shí)偏向原理性、基礎(chǔ)性以及應(yīng)用范圍。課程內(nèi)容主要集中于電子器件基礎(chǔ)材料、種類和構(gòu)成、不同器件的工作原理以及由電子元器件組成的電路的分析與設(shè)計(jì)。知識(shí)的具體給出順序應(yīng)該從半導(dǎo)體物理和電路最基礎(chǔ)知識(shí)出發(fā)，呈現(xiàn)模擬電子系統(tǒng)的基本原理和基本規(guī)律，內(nèi)容體系要求盡可能全面，并且要求涉及實(shí)際的應(yīng)用方面的介紹，使得學(xué)生在學(xué)習(xí)枯燥的理論知識(shí)的同時(shí)了解理論在實(shí)際應(yīng)用中是如何指導(dǎo)實(shí)踐的。

雖然模擬電子技術(shù)是一門(mén)較為成熟的學(xué)科，相關(guān)教材種類有幾十種之多，但內(nèi)容編排方面對(duì)于應(yīng)用型高校計(jì)算機(jī)專業(yè)學(xué)生來(lái)說(shuō)過(guò)于繁難。比如清華大學(xué)出版社童詩(shī)白編寫(xiě)的《模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)》[2]，內(nèi)容的確很詳實(shí)，但是對(duì)于應(yīng)用型高校計(jì)算機(jī)專業(yè)的同學(xué)來(lái)說(shuō)根本無(wú)法完成學(xué)習(xí)，一是沒(méi)有足夠的課程安排時(shí)間，二是學(xué)生的基礎(chǔ)知識(shí)比較薄弱，一時(shí)很難補(bǔ)缺補(bǔ)差。至于北京大學(xué)出版社宋樹(shù)祥主編的《模擬電子線路》相對(duì)于童詩(shī)白和康華光版本來(lái)說(shuō)，內(nèi)容精簡(jiǎn)了不少，但是難度依然較大，無(wú)法滿足應(yīng)用型高校的實(shí)際需求。最終考慮各方面的因素，我們選擇了北京大學(xué)出版社鄔春明編寫(xiě)的《模擬與數(shù)字電子技術(shù)》，該書(shū)將模擬電子技術(shù)和數(shù)字電子技術(shù)有機(jī)整合在同一本書(shū)中，不僅大大縮短了學(xué)時(shí)，更使得學(xué)生可以在一個(gè)學(xué)期內(nèi)熟悉基礎(chǔ)模擬和數(shù)字技術(shù)兩方面的知識(shí)，不論從興趣的培養(yǎng)還是從入門(mén)傳授來(lái)說(shuō)都是有利的。

2 立足于電子技術(shù)前沿，合理安排教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行并進(jìn)行適度拓展

模擬電子技術(shù)是一門(mén)既成熟又年輕的科目，其具體內(nèi)容隨著電子科學(xué)技術(shù)的發(fā)展會(huì)不斷更新，因此，在授課中應(yīng)當(dāng)聯(lián)系最新電子技術(shù)的現(xiàn)狀和具體應(yīng)用。然而還得考慮到本校計(jì)算機(jī)專業(yè)課程設(shè)置方面的因素，模擬電子技術(shù)和數(shù)字電子技術(shù)合二為一，不僅需要將主題內(nèi)容進(jìn)行概括，還需要確保內(nèi)容之間的連續(xù)性和邏輯性，與此同時(shí)怎樣將模擬電子技術(shù)和數(shù)字電子技術(shù)有效地銜接也是難點(diǎn)所在。雖然該門(mén)課程授課時(shí)間不短，但是依然缺少較為有效的授課經(jīng)驗(yàn)，因此借鑒國(guó)內(nèi)其它應(yīng)用型大學(xué)和著名高校關(guān)于“電子技術(shù)”類課程內(nèi)容的設(shè)置和教學(xué)大綱的的編排就顯得尤為重要?？傮w而言，模擬電子技術(shù)的主體內(nèi)容可總結(jié)為：材料基礎(chǔ)、基本元器件構(gòu)成和工作原理、基本電路結(jié)構(gòu)和分析，多級(jí)放大電路，集成放大電路以及放大電路中的參數(shù)分析等。概括地說(shuō)，主要是研究電信號(hào)的產(chǎn)生，放大處理以及有效傳輸，將主要內(nèi)容優(yōu)化成一條主線：材料—器件—電路—信號(hào)處理，并依照這條主線設(shè)置授課內(nèi)容。

講授過(guò)程中應(yīng)該把握各個(gè)單元和主線的關(guān)系，絕對(duì)不能照本宣科，這樣會(huì)使得學(xué)生對(duì)原本非常重要和實(shí)用的專業(yè)知識(shí)失去興趣。實(shí)際授課過(guò)程中應(yīng)根據(jù)學(xué)生的基礎(chǔ)知識(shí)結(jié)構(gòu)，并結(jié)合電子技術(shù)新的現(xiàn)狀以及學(xué)生對(duì)授課效果的反饋及時(shí)對(duì)內(nèi)容設(shè)置進(jìn)行調(diào)整。比如在講解基本半導(dǎo)體器件中，要結(jié)合實(shí)例展示器件在不同領(lǐng)域的應(yīng)用，讓學(xué)生真正體會(huì)到學(xué)有所用，從而激發(fā)更濃厚的學(xué)習(xí)熱情。與此同時(shí)還應(yīng)該介紹技術(shù)的進(jìn)展情況，比如在講MOS器件時(shí)，注意聯(lián)系MOS器件的更新?lián)Q代以及性能指標(biāo)的提升情況。只有結(jié)合實(shí)際對(duì)課程進(jìn)行適度的拓展，學(xué)生才能夠領(lǐng)悟知識(shí)的力量和神奇之處。

3 科學(xué)運(yùn)用現(xiàn)代教學(xué)手段，合理利用多種教學(xué)手段，提高教學(xué)質(zhì)量

模擬電子技術(shù)作為專業(yè)基礎(chǔ)課，許多內(nèi)容特別是半導(dǎo)體材料基礎(chǔ)和電路分析部分涉及的理論知識(shí)較多，難度也較大。如果在教學(xué)中直接推導(dǎo)繁多的公式，不僅使得課堂氛圍變得枯燥乏味，而且更讓學(xué)生對(duì)公式背后所包含的物理意義失去了解的熱情，因而，在實(shí)際課堂中，應(yīng)采用合理的教學(xué)手段。由于模擬電子技術(shù)課程的絕大部分理論與實(shí)際應(yīng)用緊密聯(lián)系，如放大電路靜態(tài)工作點(diǎn)的設(shè)置可以和實(shí)際的簡(jiǎn)單放大電路聯(lián)系起來(lái)，讓學(xué)生求出一定需求的靜態(tài)工作點(diǎn)，這樣有利于增強(qiáng)學(xué)生對(duì)復(fù)雜理論知識(shí)意義的認(rèn)識(shí)。不僅如此，還應(yīng)注意課堂中PPT與板書(shū)的有機(jī)結(jié)合。比如推導(dǎo)公式時(shí)，可以把板書(shū)的過(guò)程性與PPT的直觀性結(jié)合起來(lái)對(duì)公式的過(guò)程和物理意義進(jìn)行講授，促進(jìn)學(xué)生對(duì)公式的理解進(jìn)而使得學(xué)生掌握公式和利用公式。同時(shí)，由于電子器件和電路分析包含的信息量大、圖表多，所以PPT中還應(yīng)該設(shè)計(jì)相應(yīng)的動(dòng)畫(huà)、圖片和音效等輔助方法，如在講解PN結(jié)擴(kuò)散電流和漂移電流的運(yùn)動(dòng)過(guò)程、晶體管電流形成機(jī)理、MOS管工作原理等部分時(shí)，運(yùn)用不同表現(xiàn)手段使得學(xué)生更容易理解所學(xué)的內(nèi)容。同時(shí)，圖片的直觀沖擊性會(huì)讓同學(xué)看到各種電子器件不是課本中的死知識(shí)，而是切切實(shí)實(shí)存在于他們的實(shí)際生活中[3]。上課時(shí)多采用互動(dòng)式和啟發(fā)式教學(xué)方法，切忌一言堂，扭轉(zhuǎn)學(xué)生高中所養(yǎng)成的被動(dòng)學(xué)習(xí)知識(shí)習(xí)慣，并且要多提啟發(fā)性問(wèn)題，鼓勵(lì)學(xué)生勇于表達(dá)自己的觀點(diǎn)，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)熱情、活躍課堂氛圍，這樣有利于學(xué)生加深對(duì)知識(shí)的理解。除此之外，還應(yīng)注意利用實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，比如授課中給同學(xué)展示一些基本的電子器件，利用仿真軟件Multisim演示相應(yīng)的現(xiàn)象給學(xué)生看，這樣不僅可以加深學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解，而且對(duì)強(qiáng)化學(xué)生基本能力可以起到較好的促進(jìn)作用[4]。

4 根據(jù)電子技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀，改進(jìn)模擬電子實(shí)驗(yàn)室

由于模擬電子學(xué)是一門(mén)實(shí)用性較強(qiáng)的基礎(chǔ)專業(yè)課，因此實(shí)驗(yàn)課對(duì)培養(yǎng)專業(yè)人才的重要性就不言而喻。實(shí)驗(yàn)課不僅能增強(qiáng)學(xué)生對(duì)相關(guān)知識(shí)的理解，增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)的趣味性和積極性，還能有助于學(xué)生動(dòng)手能力的培養(yǎng)[5]。目前，許多應(yīng)用型高校和知名高校在實(shí)驗(yàn)室建設(shè)專項(xiàng)經(jīng)費(fèi)的支持下，教學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)備都做了更新?lián)Q代，模擬電路實(shí)驗(yàn)室配置了晶體管參數(shù)測(cè)試儀、單級(jí)晶體管共射放大電路和模擬運(yùn)算放大電路試驗(yàn)箱、電壓比較器、555定時(shí)器以及波形發(fā)生器等，可以進(jìn)行較多的相關(guān)實(shí)驗(yàn)，增強(qiáng)了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，促進(jìn)了學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解，增強(qiáng)了學(xué)生的動(dòng)手操作能力。而本校在模擬電子實(shí)驗(yàn)室建設(shè)水平方面，與高水平的高校存在一定的差距，可以操作的的實(shí)驗(yàn)有限，為了培養(yǎng)出具有較強(qiáng)競(jìng)爭(zhēng)力的學(xué)生，相關(guān)實(shí)驗(yàn)室的改進(jìn)迫在眉睫。

[1]劉曉亮，馬良花.《模擬電路》教學(xué)方法芻議[J].武漢工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2009，（1）:72-77.

[2]童詩(shī)白，華成英.模擬電子技術(shù)基礎(chǔ):第4版[M].北京:高等教育出版社，2006.

[3]齊春東.培養(yǎng)“模擬電路基礎(chǔ)”學(xué)習(xí)興趣的教學(xué)研究與實(shí)踐[J].中國(guó)電力教育，2011，（4）:64-65.

[4]王冠華.Multisim10.0電路設(shè)計(jì)及應(yīng)用[M].北京:國(guó)防工業(yè)出版社，2008.

[5]王志平，張毅，童華，等.軟件工程實(shí)驗(yàn)室建設(shè)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)的探索[J].實(shí)驗(yàn)科學(xué)與技術(shù)，2007，（6）:50-62.

責(zé)任編輯：楊松水

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：1672-2868（2017）03-0141-03

2016-12-02

安徽省教育廳重大項(xiàng)目（項(xiàng)目編號(hào)：KJ2016SD4D）；巢湖學(xué)院博士科研啟動(dòng)項(xiàng)目（項(xiàng)目編號(hào):KYQD-201501）

張自鋒（1986-），男，安徽滁州人。巢湖學(xué)院機(jī)械與電子工程學(xué)院，講師，博士。研究方向:半導(dǎo)體材料及器件。