電子技術實踐課程改革探索

曹曉麗 王霞 鄭州大學西亞斯國際學院

1.教學模式

電子技術實踐課程主要由模擬電子技術、數字電子技術課程的實踐教學項目組成，是將理論與實踐相結合的重要環(huán)節(jié)。課程學習的目的是使學生在掌握了理論知識的基礎上，能夠將所學的知識運用在實際電子設計的案例中，在教育教學的實踐過程中，課程改革成為新的目標，是將理論與實踐緊密的聯(lián)系起來的重要途徑。

2.我校電子技術實踐課程的重要性及現(xiàn)狀

電子技術實踐課程每年面向電子工程系300多名學生開設，相關實驗室每年接待學生實踐人數達到400人以上，且規(guī)模隨學院招生人數的增加而不斷增長。隨著電子科學技術的飛速發(fā)展，電子計算機和集成電路的廣泛應用，以及電子信息技術的發(fā)展對科學技術、國民經濟和國防各領域的日益深入的影響和滲透，電子技術的知識、理論和方法在相關專業(yè)的地位越來越重要。電子技術實踐課程作為工科類學生的電子類基礎入門實踐課程，其作用不僅在于幫助學生扎實理論知識，更在于其是引導學生進入電子設計領域的奠基性基礎實踐課程。對于基礎性實踐內容掌握的好壞程度，直接關系到學生以后對電子類專業(yè)課程和后續(xù)綜合實踐的興趣和信心。同時，許多用人單位也把學生的基礎動手實踐能力，作為就業(yè)考核的重要標準。

自2012年更新數模電實驗室以來，電子技術實踐課程在實踐指導書的修訂、實踐項目的完善、實驗室的改進等方面都有一定的進步，但是仍存在一些問題：

（1）實驗內容多以“驗證型”實驗為主，設計型和綜合型實驗鮮少涉及到。以往的教學中為了鞏固學生的基本知識，實驗內容大部分的是現(xiàn)成的電子電路的連接與調試，學生在學會基本的電路知識和檢查電路的錯誤后基本就完成了本次實驗，不利于學生綜合能力的提高。

（2）學生在實驗過程中不會主動提問與查找相關問題的資料。學生長期的依賴課本與教師，很少主動的思考問題的來源與解決問題的辦法，長此以往，學生學習的主觀能動性有所下降，形成懶惰不思考的不好習慣。

（3）創(chuàng)新能力不足，學生在做完基礎實驗后仍然不能夠利用現(xiàn)有的基本知識設計電路，這也是目前大多數高校學生存在的通病。

（4）實驗教學資源的限制，使得老師不能夠利用新的教學資源與形式展現(xiàn)課堂內容，比如互聯(lián)網在實踐教學中應用。

3.電子技術實踐課程改革思路

針對我校這種特殊情況，為了培養(yǎng)動手能力更強的實踐人才，在人才培養(yǎng)上，本課程緊緊圍繞“以實踐教育、創(chuàng)新教育為重點”的專業(yè)教育模式，全面實現(xiàn)復合型應用人才的培養(yǎng)目標，密切結合學院學生的實際情況，改革思路有以下幾點：

第一，配合完成實驗中心實施實驗室規(guī)范化、常態(tài)化開放，循序漸進地加強學生動手能力，在實踐中逐步形成和建立學生在專業(yè)技能方面的創(chuàng)新意識和能力，并已建立與之相應的運行機制。突出實驗專業(yè)教學主體結構，為學科建設提供強勁的環(huán)境支持，使電子技術實驗室更加適應復合型應用人才的培養(yǎng)目標，建立以實驗教學實驗室為基礎、專業(yè)技術實踐創(chuàng)新實驗室為核心、附有儀器設備維修室、儀器管理室的實驗中心結構模式。

第二，開放實驗室，自2012年以來，實驗室就對學生免費開放，在課余時間為學生提供自主學習環(huán)境。學生在開放時間可以是自己補充不足，也可以和老師一起設計新型實驗，老師也會提出實驗或者設計的明確要求 ，針對不同學習程度的學生他們可以自由選擇老師給出的實驗。從學生的不同層次出發(fā)，這樣可以有針對性的提高學生的學習成績和動手能力，并讓學生自發(fā)的愛上學習。

第三，提出卓越工程師計劃，為了讓學生更好地適應社會對實踐復合型人才的需求，特地在電子設計實驗室增設卓越工程師計劃課程，首先通過選拔將對電子設計有濃厚興趣的同學選拔出來加入到學習的團隊中，老師通過具體實際的設計項目講解，讓學生對工程應用有所了解并利用所學的知識逐步的探討、深入分析、設計實踐項目。

第四， 重視學生學習過程，并鼓勵、激發(fā)學生對課程和電子學的濃厚興趣，不能一味的立足于學生的實驗結果與實驗報告，將學生思考、提出問題、解決問題的能力一并的考慮到對學生成績的評定中，讓學生明白學習不僅僅是及格的事情，而是掌握住問題與解決問題的重要事情。

第五，老師在課堂中不能只講理論，可以將實際的電子設計案例加入進來。電子技術的課程中，有些理論、概念、定理有些抽象，如若學生不理解的情況下，可以通過實際的案例來驅動學生對具體知識點的掌握。

4.案例驅動

以最簡單的三極管的飽和、截止、放大特性測試為例，在進行實驗前，需要對三極管的這三種工作狀態(tài)的特點描述的非常的清楚。

要使三極管處于飽和狀態(tài)，必須基極電流足夠大，三極管在飽和時，集電極與發(fā)射極間的飽和電壓（UCES）很小，基極電流很大，對硅管來說，發(fā)射結的飽和壓降UBES＝0.7V（鍺管UBES＝-0.3V），而UCES＝0.3V，可見，UBE＞0，UBC＞0，也就是說，發(fā)射結和集電結均為正偏。

要使三極管處于截止狀態(tài)，必須基極電流IB＝0，此時集電極IC＝ICEO≈0（ICEO 為穿透電流，極小），UBE＜0，UBC＜0，也就是說，發(fā)射結和集電結均為反偏。

要使三極管處于放大狀態(tài)，基極電流必須為：0＜IB＜IBS。三極管放大時，基極電流IB＞0，對硅管來說，發(fā)射結的壓降UBE＝0.7V（鍺管UBE＝－0.3V），三極管在放大狀態(tài)時，集電極與發(fā)射極間的電壓UCE＞1V 以上，UBE＞0，UBC＜0，也就是說，發(fā)射結正偏，集電結反偏。

測試電路如圖1所示：

圖1 三極管特性測試電路

測試過程：

4.1 測試電路的截止狀態(tài)

（1）根據圖一連接電路，將電流表和LED燈連接在電路中。

（2）使基極輸入電壓為0V，測試IC= 0 mA，Vc= 12 V。

得出結論：即使加有集電極電壓，但在基極無電流流過時，集電極和發(fā)射極也無電流流過。這樣的狀態(tài)稱為三極管的“截止狀態(tài)”，此時集—射電壓VCE等于電源電壓。

4.2 測試電路的放大狀態(tài)

（1）根據圖一連接電路，將電流表和LED燈連接在電路中。

（2）調節(jié)滑動變阻器，使基極輸入電壓為3.9V，測試IC= 3.25 mA，Vc= 8.6 V， VE= 3.25 V。

得出結論：根據測試數據可以看出發(fā)射結正偏，集電結反偏，若基極電流有微量的電流流過，則在集電極可以獲得較大的電流，且因集電極回路電源電壓的變化所引起的集電極電流的變化不大，因此可以說集電極電流僅受控于基極電流。這樣的狀態(tài)被稱為三極管的“放大狀態(tài)”。

4.3 測試電路的飽和狀態(tài)

（1）根據圖一連接電路，將電流表和LED燈連接在電路中。

（2）調節(jié)滑動變阻器，使基極輸入電壓為6.67V，測試IC= 5.81 mA，Vc= 6V，VE=5.99V。

得出結論：根據測試數據可以看出發(fā)射結正偏，集電結正偏，當基極電流增加到一定值時，集電極電流將保持在一個最大值Ics而不再增加，此時集電極電流與基極電流的比值將小于放大狀態(tài)時的直流放大倍數。這樣的狀態(tài)被稱為三極管的“飽和狀態(tài)”，在飽和狀態(tài)下，集—射電壓VCE約等于0.2V～0.3V。實際上三極管在飽和時的集電極電流（即上面提到的最大值）就是集電極回路能夠提供最大電流。

根據實驗的結果最后總結三極管的電流控制作用：三極管是一個電流控制器件，即用基極電流去控制集電極電流。若基極電流為零，則集電極電流也為零，此時三極管處于截止狀態(tài)；若基極有微小電流流過，則集電極中可得到較大的電流，此時三極管處于放大狀態(tài)，集電極電流與基極電流的比值被定義為三極管的放大倍數；當基極電流較大，使集—射電壓約等于0.2V～0.3V時，三極管處于飽和狀態(tài)，此時集電極電流為集電極回路能提供的最大電流。

5.結論

電子技術實踐課程的改革需要在實踐中不斷地探索與實施，這也不僅僅是老師的事情，也是學生積極參與的結果。經過近一年的實施，學生學習的主動性明顯有所提高，在動手能力方面整體得到了提升，撰寫科技報告的水平提高了不少，學生與老師會在接下來的實踐中繼續(xù)探索，為培養(yǎng)社會需要的人才打下基礎。

[1]寧家駿.“互聯(lián)網＋”行動計劃的實施背景、內 涵 及 主 要 內 容［J］.電子政務，2 0 1 5（6）:3 2－3 6.

[2] 王 波,張 巖,王 美 玲等. 電 子 技 術課程 設計 教 學改 革 的探 索[J].實驗室研究與探索，2013（10）：380-382

[3] 葉朝輝,等.模擬電子技術實踐創(chuàng)新能力培養(yǎng)的探索[J].實 驗 技 術與 管 理,2017（1）:29-32

[4]劉穎,侯建軍,黃 亮.“電子技術課程設計”精品課程建設與改革實踐，電氣電子教學學報,2008(2):3-4,7