模擬電子技術(shù)教學(xué)中的“科研訓(xùn)練課程化”探究

李健 李智 牟文鋒

摘要：根據(jù)模擬電路課程特點(diǎn)，制定與課程相關(guān)的科研訓(xùn)練內(nèi)容，將課程教學(xué)與科研、應(yīng)用環(huán)境結(jié)合，激發(fā)了學(xué)生的興趣和學(xué)習(xí)積極性。有助于學(xué)生對(duì)課程知識(shí)點(diǎn)的理解、深化；有助于培養(yǎng)學(xué)生的科研素養(yǎng)和綜合創(chuàng)新力。

關(guān)鍵詞：模擬電子技術(shù)；科研訓(xùn)練課程化；科研能力

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2019）16-0162-02

一、引言

模擬電子技術(shù)課程是高校電類專業(yè)的一門(mén)重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，應(yīng)用性和實(shí)踐性很強(qiáng)?；诳蒲杏?xùn)練課程化的模擬電子技術(shù)課程的改革探究，強(qiáng)調(diào)將所學(xué)到的理論知識(shí)與科研、應(yīng)用相結(jié)合，通過(guò)尋找身邊的模擬電路應(yīng)用實(shí)例，植入科研項(xiàng)目，制定與課程內(nèi)容相關(guān)的科研訓(xùn)練內(nèi)容，讓學(xué)生進(jìn)行實(shí)例仿真，激發(fā)學(xué)生的積極性，夯實(shí)課程知識(shí)，同時(shí)培養(yǎng)了學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力[1]、科研能力、創(chuàng)新能力。

二、課內(nèi)理論知識(shí)夯實(shí)

在課堂上，除了理論知識(shí)的講解之外，大量的作業(yè)，難點(diǎn)評(píng)講，筆者還會(huì)增加Multisim實(shí)例仿真部分。老師在每個(gè)章節(jié)最后，會(huì)引入Multisim仿真演示，對(duì)該章節(jié)知識(shí)進(jìn)行總結(jié)，讓學(xué)生更加理解所學(xué)的知識(shí)。例如：多級(jí)放大電路中共模放大倍數(shù)的測(cè)試。

筆者所使用的教材為文獻(xiàn)[4]，該教材的章節(jié)后面有“Multisim實(shí)例仿真”部分，這些舉例或者具有研究性質(zhì)，或者在實(shí)際實(shí)驗(yàn)中難于實(shí)現(xiàn)。筆者利用這部分將課堂的理論知識(shí)運(yùn)用到實(shí)際應(yīng)用中去。學(xué)生在對(duì)課堂的實(shí)例仿真進(jìn)行理解后，筆者還在章節(jié)后面，根據(jù)課后習(xí)題來(lái)布置一定的仿真作業(yè)，讓學(xué)生們根據(jù)要求進(jìn)行仿真練習(xí)。在同學(xué)們上交作業(yè)的時(shí)候，還需把仿真作業(yè)一起上交，讓學(xué)生更加學(xué)以致用。通過(guò)課堂的理論知識(shí)和實(shí)例仿真的學(xué)習(xí)，讓學(xué)生更多地參與進(jìn)來(lái)，發(fā)現(xiàn)模電在身邊的應(yīng)用，增加學(xué)生自主學(xué)習(xí)的樂(lè)趣。

筆者還對(duì)于書(shū)中較為基礎(chǔ)的知識(shí)，讓學(xué)生自學(xué)講課的方式，促進(jìn)學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握。讓學(xué)生上臺(tái)講課，可以讓學(xué)生們更好地理解知識(shí)和接收知識(shí)，進(jìn)而懂得運(yùn)用知識(shí)。不同的同學(xué)講課又有不同，有的同學(xué)對(duì)知識(shí)點(diǎn)講解較細(xì)，面面俱到；有的同學(xué)通過(guò)舉例將知識(shí)具體化，便于學(xué)生的理解。而且，上臺(tái)講課更有利于培養(yǎng)學(xué)生的語(yǔ)言表達(dá)能力和分析能力，容易讓學(xué)生更投入，更有成就感。

三、應(yīng)用

（一）尋找身邊的模擬電路應(yīng)用系統(tǒng)

模擬電子技術(shù)課程的“科研訓(xùn)練課程化”探究，主要是強(qiáng)調(diào)課內(nèi)教學(xué)和課外實(shí)踐相結(jié)合的方式，在熟練掌握理論知識(shí)的情況下，讓學(xué)生發(fā)現(xiàn)模電在身邊的應(yīng)用，植入科研項(xiàng)目，激發(fā)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的激情和興趣。這樣的方式，既能夠充實(shí)我們的教學(xué)內(nèi)涵，又有助于提高教學(xué)效果，又提高了大學(xué)生的科研能力[2，3]。

具體來(lái)說(shuō)，我們的應(yīng)用在課外，以團(tuán)隊(duì)的方式進(jìn)行，每個(gè)團(tuán)隊(duì)三名成員。經(jīng)過(guò)初始理論課程的學(xué)習(xí)，我們選出對(duì)理論知識(shí)掌握得最好的18位同學(xué)，來(lái)?yè)?dān)任每個(gè)團(tuán)隊(duì)的組長(zhǎng)，和其他同學(xué)進(jìn)行自由組合。組長(zhǎng)負(fù)責(zé)召集組員進(jìn)行討論，并對(duì)整體項(xiàng)目進(jìn)行把握。這樣的分組方式可以避免學(xué)習(xí)成績(jī)較好的同學(xué)過(guò)度集中的情況，大家相互學(xué)習(xí)，學(xué)習(xí)成績(jī)較好的同學(xué)更加深了知識(shí)點(diǎn)的學(xué)習(xí)，學(xué)習(xí)成績(jī)稍差的學(xué)生也得到了進(jìn)步。

整個(gè)科研項(xiàng)目的實(shí)施過(guò)程：①提出方案。小組成員需要相互交流，提出和課程相關(guān)的項(xiàng)目方案，并對(duì)可行性進(jìn)行分析。②在確定方案的可行性之后，小組組長(zhǎng)給每個(gè)組員分配工作，這是一次完整的自主學(xué)習(xí)過(guò)程。在這期間肯定會(huì)遇到很多的問(wèn)題，小組成員之間需要相互討論，尋找解決問(wèn)題的最佳方法。③在學(xué)期結(jié)束前的一個(gè)月提交完整的論文報(bào)告，并對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行考核。這里，筆者以“心電信號(hào)放大電路的研究和分析”為例進(jìn)行介紹。

心電信號(hào)是目前用于臨床診斷的重要工具，但是其信號(hào)微弱，極易受到來(lái)自生物體內(nèi)和生物體外的干擾，所以選擇對(duì)心電信號(hào)進(jìn)行放大和濾波來(lái)獲取可靠的心電信號(hào)具有一定的實(shí)際意義。

首先，小組成員通過(guò)查閱相關(guān)資料，結(jié)合所學(xué)模擬電子技術(shù)等知識(shí)，將市面上傳統(tǒng)的心電儀內(nèi)部放大電路進(jìn)行了拆分學(xué)習(xí)和思考。為了得到有效穩(wěn)定準(zhǔn)確的心電信號(hào)波形圖，電路共分為放大和濾波兩大部分。圖1為所設(shè)計(jì)的心電放大電路整體框圖。

對(duì)于整個(gè)心電電路，包含我們課堂所學(xué)的差動(dòng)放大器，儀表放大器，濾波器的設(shè)計(jì)等。我們以前置放大電路為例進(jìn)行說(shuō)明。首先，前置放大電路是指置于信源與放大器之間的電路或電子設(shè)備，是專為接收來(lái)自信源的微弱電壓信號(hào)而設(shè)計(jì)的。前置放大電路應(yīng)滿足的條件是輸入電阻高，共模抑制比高，低噪聲，合適的頻率和動(dòng)態(tài)范圍。學(xué)生在前置放大電路中選擇加入差動(dòng)放大器、初級(jí)濾波電路、儀表放大器。使用差動(dòng)放大器對(duì)心電信號(hào)放大6倍，使用AD620儀表放大器放大10倍，最后使用后置放大電路放大10倍可滿足我們的放大要求。并使用Multisim對(duì)前置電路與后置電路進(jìn)行仿真。

在電路的整個(gè)分析過(guò)程，會(huì)出現(xiàn)各樣的問(wèn)題，而并非每部分的問(wèn)題都可以在書(shū)本里獲取，這時(shí)候便需要結(jié)合書(shū)本知識(shí)進(jìn)行資料查詢和小組討論，整個(gè)過(guò)程中我們認(rèn)識(shí)到理論與實(shí)踐相結(jié)合的重要性。例如：硬件電路中，對(duì)于不同理論支撐下的電路實(shí)現(xiàn)方案，小組成員需要通過(guò)討論分析與模擬仿真選擇出最優(yōu)方案；軟件電路中，電阻電容的參數(shù)選擇，以及對(duì)交流小信號(hào)頻率分析、輸出信號(hào)波形分析等軟件的使用。

小組通過(guò)心電信號(hào)一系列的處理流程可以認(rèn)識(shí)到放大電路在生活、實(shí)驗(yàn)中的重要性。小組成員在查閱資料的過(guò)程中，能夠通過(guò)討論分析與模擬仿真選擇最優(yōu)方案進(jìn)行呈現(xiàn)。并且整個(gè)電路分析過(guò)程，讓他們認(rèn)識(shí)到了理論知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合的重要性，將知識(shí)運(yùn)用到實(shí)際生活解決問(wèn)題才能使知識(shí)學(xué)習(xí)更加得心應(yīng)手。讓同學(xué)們對(duì)電路進(jìn)行實(shí)例仿真，讓他們對(duì)仿真軟件Multisim有了更深的認(rèn)識(shí)。這樣尋找身邊的模擬電路應(yīng)用系統(tǒng)，并植入科研項(xiàng)目，也讓學(xué)生們對(duì)模擬電子技術(shù)有了更深的認(rèn)識(shí)，還學(xué)習(xí)到了軟硬件結(jié)合的學(xué)習(xí)手段。

（二）科技論文的撰寫(xiě)

在我們的“模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)”課程中，我們采用科研技能訓(xùn)練的教學(xué)方式，通過(guò)科研項(xiàng)目引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行自主學(xué)習(xí)，所以我們的考核方式也和傳統(tǒng)的考核方式不太一樣。我們的成績(jī)由科技論文報(bào)告和科研項(xiàng)目成果兩方面組成，來(lái)衡量學(xué)生對(duì)于理論知識(shí)的掌握以及在整個(gè)項(xiàng)目中的表現(xiàn)情況。

撰寫(xiě)科技論文屬于學(xué)術(shù)研究的范疇，學(xué)習(xí)撰寫(xiě)科技論文，能夠培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)、獨(dú)立分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，提升創(chuàng)造性思維能力，使學(xué)生得到科學(xué)研究的基礎(chǔ)訓(xùn)練。通過(guò)此過(guò)程讓學(xué)生初步學(xué)習(xí)如何做研究工作，為今后的繼續(xù)學(xué)習(xí)和工作打下基礎(chǔ)。在我們的考核中，對(duì)于學(xué)生們提交的論文報(bào)告，應(yīng)該包含以下內(nèi)容：①科研項(xiàng)目的現(xiàn)實(shí)意義；②科研項(xiàng)目的具體方案；③整體的可行性分析和結(jié)果分析；④參考文獻(xiàn)。

四、結(jié)論

我們根據(jù)模擬電路課程特點(diǎn)，在課堂上引入有關(guān)的科研訓(xùn)練內(nèi)容，能夠激發(fā)學(xué)生們的學(xué)習(xí)興趣和積極性。每個(gè)小組根據(jù)任務(wù)進(jìn)行分工，積極查閱文獻(xiàn)，小組內(nèi)積極討論所遇到的問(wèn)題，能夠使老師取得良好的教學(xué)效果。與傳統(tǒng)的教學(xué)模式進(jìn)行比較，無(wú)論是教學(xué)內(nèi)涵還是教學(xué)質(zhì)量，都提升了一個(gè)大的臺(tái)階。通過(guò)發(fā)現(xiàn)身邊的模擬電路，并植入到科研項(xiàng)目，使得學(xué)生不但能夠全面掌握書(shū)本的理論知識(shí)，而且還能夠?qū)⑦@些運(yùn)用到實(shí)際生活中去，大大提高了學(xué)生分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。最后用論文的形式表達(dá)，是整個(gè)教學(xué)過(guò)程中重要的實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)。

參考文獻(xiàn)：

[1]賀科學(xué)，吳一帆，李紅英.項(xiàng)目教學(xué)方法在電子信息專業(yè)DSP課程教學(xué)的應(yīng)用[J].南京：電氣電子教學(xué)學(xué)報(bào)，2009，（31）：35-37.

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[3]俞炘，沙振江.高校大學(xué)生科研訓(xùn)練課程化的研究與實(shí)踐[J].人力資源管理：學(xué)術(shù)版，2009，（12）：49-49.

[4]童詩(shī)白，華成英.模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)[M].北京：高等教學(xué)出版社，2015.