電路分析基礎(chǔ)與模擬電子線路基礎(chǔ)貫通教學(xué)

陳健 劉雪芳 王平

摘要：《電路分析基礎(chǔ)》及《模擬電子線路基礎(chǔ)》課程是工科電氣信息類專業(yè)必修的專業(yè)基礎(chǔ)課，對(duì)后續(xù)的專業(yè)課學(xué)習(xí)及工程電路理解、設(shè)計(jì)等至關(guān)重要。然而，由于一些傳統(tǒng)因素，在大多現(xiàn)有的課程體系中，這兩門(mén)課程在教學(xué)上被分割開(kāi)，這一點(diǎn)對(duì)學(xué)生后續(xù)專業(yè)課的學(xué)習(xí)帶來(lái)了一定阻礙，同時(shí)和專業(yè)認(rèn)證理念不符。因此，文章在兩門(mén)課程的貫通教學(xué)方面進(jìn)行了實(shí)踐，并就貫通教學(xué)的方法、手段及作用進(jìn)行相關(guān)討論。

關(guān)鍵詞：貫通教學(xué)；電路分析基礎(chǔ)；模擬電子線路基礎(chǔ)

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2019）34-0194-02

一、引言

本文筆者均是多年從事《電路分析基礎(chǔ)》及《模擬電子線路基礎(chǔ)》課程教學(xué)的一線教師，主持及參加了多項(xiàng)涉及硬件電子電路設(shè)計(jì)的科研項(xiàng)目，具有較豐富的工程應(yīng)用背景。本文將以西安電子科技大學(xué)通信工程學(xué)院卓越班進(jìn)行的《電路分析基礎(chǔ)》與《模擬電子線路》貫通教學(xué)為例，介紹在貫通教學(xué)實(shí)踐中的具體做法，以及結(jié)合工程專業(yè)認(rèn)證要求實(shí)施的以學(xué)生學(xué)習(xí)為中心的教學(xué)方法。

二、《電路分析基礎(chǔ)》與《模擬電子線路》貫通方案

（一）優(yōu)化課程內(nèi)容，加強(qiáng)課程間的聯(lián)系

筆者在進(jìn)行《電路分析基礎(chǔ)》及《模擬電子線路基礎(chǔ)》貫通教學(xué)時(shí)，除了梳理知識(shí)點(diǎn)、注意知識(shí)點(diǎn)間的聯(lián)系外，在講述《電路分析基礎(chǔ)》時(shí)，還采取了一些措施：對(duì)電阻、電感、電容器件的介紹，不僅僅限制在理想模型，而是給出實(shí)際模型，包括容差、分布參數(shù)等均要進(jìn)行說(shuō)明，使得學(xué)生清楚實(shí)際器件在不同應(yīng)用下有不同的等效模型；對(duì)繁雜的電路，側(cè)重要求學(xué)生掌握分析方法，列出回路方程或節(jié)點(diǎn)方程，借助計(jì)算機(jī)編程將學(xué)生從題海中解放出來(lái)；介紹二端口線性網(wǎng)絡(luò)時(shí)，將它看成一個(gè)線性系統(tǒng)，不需要知道系統(tǒng)內(nèi)部的具體電路，只要分析、計(jì)算出該系統(tǒng)輸入、輸出端的電流、電壓關(guān)系；借助計(jì)算機(jī)輔助軟件讓學(xué)生進(jìn)行電路設(shè)計(jì)、分析、測(cè)試，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣以及分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力。

在講述《模擬電子線路基礎(chǔ)》時(shí)要注意引導(dǎo)學(xué)生，采用電路分析基礎(chǔ)中的分析方法去分析問(wèn)題，比如將放大器電路等效成二端口網(wǎng)絡(luò)，學(xué)生很容易理解放大器的輸入電阻、輸出電阻等放大器的參數(shù)；負(fù)反饋放大器電路中，采用二端口網(wǎng)絡(luò)概念將放大器與反饋網(wǎng)絡(luò)分離，進(jìn)而很容易估算出深度負(fù)反饋條件下的閉環(huán)放大倍數(shù)，學(xué)生學(xué)習(xí)起來(lái)簡(jiǎn)單、易懂。由于《模擬電子線路基礎(chǔ)》中涉及的模擬信號(hào)處理電路一般工作原理和過(guò)程不易直觀理解和觀察，學(xué)生普遍反映比較難學(xué)，更需借助計(jì)算機(jī)輔助軟件進(jìn)行輔助教學(xué)，增強(qiáng)課堂的生動(dòng)性、趣味性，并布置大作業(yè)，讓學(xué)生設(shè)計(jì)小的模擬信號(hào)處理系統(tǒng)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和主動(dòng)性，提高教學(xué)效果。

（二）以學(xué)生學(xué)習(xí)為中心設(shè)計(jì)教學(xué)內(nèi)容

成立于1989年的《華盛頓協(xié)議》提出的工程專業(yè)教育標(biāo)準(zhǔn)和工程師職業(yè)能力標(biāo)準(zhǔn)，是國(guó)際工程界對(duì)工科畢業(yè)生和工程師職業(yè)能力公認(rèn)的權(quán)威要求。我國(guó)于2013年6月成為《華盛頓協(xié)議》預(yù)備成員，2014年初提交轉(zhuǎn)正申請(qǐng)，2016年6月我國(guó)正式成為《華盛頓協(xié)議》成員國(guó)。中國(guó)工程教育認(rèn)證協(xié)會(huì)是中國(guó)科協(xié)成立的認(rèn)證機(jī)構(gòu)，是按照華盛頓協(xié)議的要求，由30多家全國(guó)性行業(yè)組織參與的非政府、非營(yíng)利性第三方組織，獲得了中國(guó)教育部的授權(quán)和支持，是中國(guó)開(kāi)展工程教育認(rèn)證工作的唯一合法組織。目前，西安電子科技大學(xué)通信工程學(xué)院通信工程和信息工程兩個(gè)專業(yè)已經(jīng)通過(guò)了工程教育專業(yè)認(rèn)證。

專業(yè)認(rèn)證中強(qiáng)調(diào)以全體學(xué)生為中心，即以學(xué)生能力的培養(yǎng)和達(dá)成為中心，培養(yǎng)方案的設(shè)計(jì)、教學(xué)活動(dòng)和資源投入的績(jī)效最終落腳在學(xué)生能力培養(yǎng)是否達(dá)成；對(duì)全體學(xué)生進(jìn)行是否合格的評(píng)價(jià)，不是針對(duì)少數(shù)優(yōu)秀的學(xué)生，也不是對(duì)抽樣的學(xué)生。為此，西安電子科技大學(xué)通信工程學(xué)院提出培養(yǎng)的學(xué)生應(yīng)掌握對(duì)復(fù)雜工程問(wèn)題的分析、研究、方案設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)方法，能運(yùn)用專業(yè)知識(shí)、工程技能及現(xiàn)代工具解決工程問(wèn)題或設(shè)計(jì)合理的問(wèn)題解決方案。

筆者在進(jìn)行《電路分析基礎(chǔ)》及《模擬電子線路基礎(chǔ)》貫通教學(xué)中為落實(shí)工程教育專業(yè)的認(rèn)證要求，除了梳理教學(xué)內(nèi)容外，還采取了如下措施。

1.教學(xué)方式改革——增強(qiáng)在線仿真教學(xué)?！峨娐贩治龌A(chǔ)》和《模擬電子線路基礎(chǔ)》課程的特點(diǎn)是在學(xué)習(xí)電路分析方法過(guò)程中，需要用到的電路圖較多，目前，主要是傳統(tǒng)的板書(shū)教學(xué)和多媒體教學(xué)互相補(bǔ)充，通過(guò)板書(shū)完成理論推導(dǎo)，通過(guò)多媒體動(dòng)畫(huà)播放可以形象、生動(dòng)地呈現(xiàn)各種電路，這種方式可以有效增加學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。然而，僅做到板書(shū)與多媒體教學(xué)的融合還不夠，電路中參數(shù)的變化會(huì)導(dǎo)致電路的功能變化，這一點(diǎn)僅僅通過(guò)板書(shū)計(jì)算結(jié)論或者多媒體中的圖示，還不足以理解這種變化性，而這一點(diǎn)對(duì)電路后期調(diào)試很重要。

2.設(shè)計(jì)與討論。硬件工程師不僅僅會(huì)分析電路，還應(yīng)該會(huì)設(shè)計(jì)電路，學(xué)生學(xué)習(xí)的目的也應(yīng)該是應(yīng)用。國(guó)外的一些教材中課后的練習(xí)有很多是屬于開(kāi)放類的題目，即沒(méi)有固定的求解，也稱為Design類的題目。筆者在教學(xué)中要求學(xué)生三人一組，自由組合，《電路分析基礎(chǔ)》和《模擬電子線路基礎(chǔ)》課程中各完成一項(xiàng)設(shè)計(jì)類作業(yè)。驗(yàn)收時(shí)，由各組同學(xué)先匯報(bào)設(shè)計(jì)思路，說(shuō)明電路的組成等，其他同學(xué)可以自由提問(wèn)、探討設(shè)計(jì)的合理性，最后進(jìn)行作品的演示。這些題綜合性很強(qiáng)，而且也具有一定的靈活性，比如放大器及功率放大器的設(shè)計(jì)均可以采用分立元件，也可以采用集成放大器。每組的設(shè)計(jì)各有特點(diǎn)，通過(guò)合理選擇所需的電路結(jié)構(gòu)或合理地修改電路結(jié)構(gòu)，給出滿足要求的設(shè)計(jì)方案。通過(guò)設(shè)計(jì)性作業(yè)的練習(xí)，鍛煉了學(xué)生分析和解決問(wèn)題的能力。

3.課后作業(yè)改革。電路課程課后作業(yè)的基本模式是給出電路及一些必要的已知條件，分析電路的性能，這種方式是掌握基本知識(shí)必須進(jìn)行的分析驗(yàn)證過(guò)程。為了讓學(xué)生體會(huì)理論分析和仿真設(shè)計(jì)之間的差異，筆者嘗試精簡(jiǎn)課后習(xí)題，但每次選擇1—2道題，要求學(xué)生除了理論分析外，必須進(jìn)行仿真驗(yàn)證，以此培養(yǎng)學(xué)生綜合分析問(wèn)題的能力。同時(shí)，需要進(jìn)一步對(duì)理論分析和仿真結(jié)論進(jìn)行比較分析并得出相關(guān)結(jié)論，這一點(diǎn)正是對(duì)學(xué)生科研手段的培養(yǎng)，真正做到了理論聯(lián)系實(shí)際。實(shí)踐表明，這種方式可以有效提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和積極性。

4.應(yīng)用現(xiàn)代化手段，增強(qiáng)師生互動(dòng)。筆者充分利用網(wǎng)絡(luò)優(yōu)勢(shì)，比如利用學(xué)校的在線課堂推送隨堂錄像等資源，并開(kāi)通了微信公眾號(hào)（西電通院模擬電子線路），撰寫(xiě)了每一章的學(xué)習(xí)方法，并將知識(shí)點(diǎn)、難點(diǎn)等問(wèn)題進(jìn)行推送，錄制典型的習(xí)題講解等，每天安排教師進(jìn)行在線答疑，增加與學(xué)生的互動(dòng)，調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，提高學(xué)習(xí)興趣。

上述措施，對(duì)認(rèn)證要求的全體學(xué)生是否合格的評(píng)價(jià)也起到了積極的作用，強(qiáng)調(diào)了對(duì)學(xué)生的過(guò)程培養(yǎng)，在每一個(gè)環(huán)節(jié)雖然教師有較多的付出，但學(xué)生的獲得感以及成就感顯著增強(qiáng)，主動(dòng)學(xué)習(xí)的自覺(jué)性也顯著提高。筆者通過(guò)對(duì)最終成績(jī)的分析以及與學(xué)生交流，可以欣喜地看到學(xué)生成績(jī)的提高及能力的提升。

三、總結(jié)

西安電子科技大學(xué)通信工程學(xué)院《電路分析基礎(chǔ)》和《模擬電子線路基礎(chǔ)》課程組通過(guò)三年多的實(shí)踐，厘清了兩門(mén)課程知識(shí)點(diǎn)的關(guān)系，并將課程內(nèi)容前后緊密聯(lián)系在一起，取得了一定的效果。下一步，在培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力和解決問(wèn)題的能力方面，將積極與課程實(shí)驗(yàn)教師一起，爭(zhēng)取創(chuàng)造條件，將仿真設(shè)計(jì)內(nèi)容制成實(shí)物，進(jìn)一步提高培養(yǎng)學(xué)生的工程思維模式，以適應(yīng)學(xué)生未來(lái)工程實(shí)踐的需要。

參考文獻(xiàn)：

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