模擬電子技術(shù)課程教學(xué)改革

趙冬梅 宋陽(yáng) 孔軍輝

摘要：以培養(yǎng)高素質(zhì)新型軍事人才為目標(biāo)，從課程背景與概況、內(nèi)容結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)、學(xué)情分析與探討、教學(xué)策略與評(píng)價(jià)和課程特色與創(chuàng)新等方面對(duì)“模擬電子技術(shù)”課程設(shè)計(jì)的改革進(jìn)行了探討。

關(guān)鍵詞：模擬電子技術(shù);課程設(shè)計(jì);教學(xué)改革

中圖分類(lèi)號(hào)：G642? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1009-3044（2019）24-0185-02

開(kāi)放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識(shí)碼（OSID）：

1 課程背景與概況

1.1 課程定位、作用

模擬電子技術(shù)是一門(mén)重要的技術(shù)基礎(chǔ)課，它是前期多門(mén)課程知識(shí)的升華，是電路走向應(yīng)用的入門(mén)，是學(xué)習(xí)信息知識(shí)的首要環(huán)節(jié)，是處理工程技術(shù)問(wèn)題的基石，在課程體系中起著承上啟下的重要作用。

該課程有兩大突出特點(diǎn)——工程性、實(shí)踐性很強(qiáng)[1]，工程性是指以現(xiàn)有技術(shù)為基礎(chǔ)解決實(shí)際問(wèn)題，是近似的科學(xué)，取舍的藝術(shù)，實(shí)踐性是理論聯(lián)系實(shí)際。

該課程內(nèi)容多、知識(shí)散，涉及的器件種類(lèi)多、電路花樣多、概念方法多，這就給教與學(xué)帶來(lái)了更大的挑戰(zhàn)，教員如何教，學(xué)員學(xué)什么、如何學(xué)、學(xué)到什么程度都是課程設(shè)計(jì)重點(diǎn)考慮的問(wèn)題。

1.2 教學(xué)目標(biāo)

圍繞人才培養(yǎng)方案，為貼近崗位需求，培養(yǎng)具備“8個(gè)能力”的高素質(zhì)軍事人才，本課程的教學(xué)目標(biāo)為：

1）會(huì)看：能識(shí)別電路并定性分析原理、功能;

2）會(huì)算：能定量估算電路的性能指標(biāo);

3）會(huì)選：在已知需求的情況下選擇器件和電路;

4）會(huì)調(diào)：掌握電子電路的測(cè)試方法、儀器的使用和故障的排查[2]。

在“四會(huì)”的基礎(chǔ)上，還應(yīng)培養(yǎng)學(xué)員的科學(xué)思維，提高分析解決問(wèn)題能力;為適應(yīng)軍隊(duì)信息化建設(shè)的需求，增強(qiáng)信息素養(yǎng)，培育信息處理能力;學(xué)習(xí)電子電路“牽一發(fā)而動(dòng)全身”的特點(diǎn)，樹(shù)立學(xué)員的系統(tǒng)觀念，塑造全局戰(zhàn)略思維;為滿(mǎn)足未來(lái)軍事發(fā)展的需要，充分尊重學(xué)員的主體地位，培養(yǎng)自主學(xué)習(xí)能力和創(chuàng)新精神。

2 內(nèi)容結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)

2.1 教學(xué)內(nèi)容

教材采用華中科技大學(xué)康華光、張林主編的“十二五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材，它內(nèi)容精煉，不斷推陳出新，曾獲國(guó)家級(jí)優(yōu)秀教材特等獎(jiǎng)[3]。

全書(shū)包含十二章，主要分為三大模塊：電子器件、單元電路和功能電路，簡(jiǎn)稱(chēng)“管”“路”“用”。其中，“管”主要介紹集成運(yùn)放、二極管、FET、BJT等器件的結(jié)構(gòu)、原理、特性和參數(shù);“路”介紹由這些器件組成的基本放大電路，學(xué)習(xí)電路組成、工作原理、性能指標(biāo)和分析方法;“用”包括功率放大電路、正弦波振蕩電路等，是對(duì)前面所學(xué)單元電路的綜合應(yīng)用，學(xué)習(xí)電路組成、功能和指標(biāo)等?！肮堋绷⒆阌凇奥贰保奥贰泵闇?zhǔn)“用”，三個(gè)模塊層層遞進(jìn)，不斷深入，逐步建立學(xué)員的知識(shí)體系和工程素養(yǎng)。

2.2 內(nèi)容改革

為落實(shí)軍隊(duì)院校改革要求，緩解內(nèi)容多和學(xué)時(shí)少的矛盾，首先要優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容。電子學(xué)科是突飛猛進(jìn)發(fā)展的學(xué)科，這就注定該課程必須“站在基礎(chǔ)，面向未來(lái)”，教學(xué)小組以?xún)?yōu)化整個(gè)電類(lèi)基礎(chǔ)課程體系為依據(jù)，推動(dòng)教學(xué)內(nèi)容改革。

1）提煉重點(diǎn)、核心內(nèi)容

對(duì)于電子電路中的重要、核心內(nèi)容，必須重點(diǎn)學(xué)習(xí)，“學(xué)深”“學(xué)透”。

2）次要內(nèi)容、降低要求

在保證基本理論完整的前提下，精簡(jiǎn)器件內(nèi)部的物理過(guò)程，選擇性講述分立元件電路，簡(jiǎn)明分析頻率特性，降低難度較大的功能電路的教學(xué)要求。

3）緊跟發(fā)展，更新內(nèi)容

隨著新技術(shù)的發(fā)展，運(yùn)算放大器和FET比BJT更具優(yōu)勢(shì)，應(yīng)用更廣泛，為此，大力加強(qiáng)運(yùn)放和FET的相關(guān)內(nèi)容，削減BJT內(nèi)容。

4）貼近軍事、增加實(shí)例

為貫徹理論聯(lián)系實(shí)際、貼近軍事的原則，各章節(jié)都安排了軍事實(shí)例，如PID自動(dòng)舵中的各種運(yùn)算電路，陀螺儀溫度測(cè)量和報(bào)警電路，雷達(dá)二極管檢波電路，艦炮瞄準(zhǔn)隨動(dòng)系統(tǒng)中的功率放大電路等。

2.3 重難點(diǎn)

課程的重點(diǎn)是器件的特性，電路的分析方法和功能;

難點(diǎn)是器件的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、電路的工作原理以及學(xué)習(xí)電子電路的工程性特點(diǎn)。

施教過(guò)程中，充分利用多媒體課件、自編習(xí)題集、網(wǎng)絡(luò)課程、微課、軍事電路素材庫(kù)等資源突出教學(xué)重點(diǎn);利用動(dòng)畫(huà)演示、實(shí)驗(yàn)仿真、實(shí)物演示等手段，任務(wù)驅(qū)動(dòng)、問(wèn)題牽引、探究發(fā)現(xiàn)等方法和哲學(xué)辯證思想突破教學(xué)難點(diǎn)。

3 學(xué)情分析與探討

3.1 授課對(duì)象

課程的授課對(duì)象是大二學(xué)員，通過(guò)先修課程的學(xué)習(xí)，學(xué)員具備了一定的數(shù)學(xué)推導(dǎo)、物理抽象和分析線(xiàn)性電路的能力，但對(duì)本門(mén)課中的非線(xiàn)性電路還比較陌生，普遍存在畏難心理。

3.2 緊扣教學(xué)主要矛盾

教學(xué)實(shí)施過(guò)程中主要存在以下教學(xué)矛盾[4]：

1）與先修、后續(xù)課程脫節(jié)，不能站在課程體系的宏觀角度去學(xué)習(xí)，“只見(jiàn)樹(shù)木不見(jiàn)森林”。

為此，我們將電類(lèi)基礎(chǔ)課程銜接的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行梳理，構(gòu)建“一體化”的知識(shí)體系;還將后續(xù)課程的典型電路拆分，引入教學(xué)，使先修、后續(xù)課程交叉融合、相互滲透。

2）學(xué)員習(xí)慣機(jī)械記憶，忽略對(duì)知識(shí)的融會(huì)貫通，知識(shí)與解決問(wèn)題脫節(jié)，知其然不知其所以然。

為此，設(shè)計(jì)與教學(xué)內(nèi)容相關(guān)的問(wèn)題，在分析解決問(wèn)題時(shí)，不但學(xué)到知識(shí)，也利于理解電路精髓，培養(yǎng)邏輯思維和分析解決問(wèn)題能力。

3）學(xué)員習(xí)慣了“非此即彼”“非黑即白”，不習(xí)慣辯證地看問(wèn)題，忽略電路的工程應(yīng)用背景，造成理論學(xué)習(xí)與工程應(yīng)用脫節(jié)，知識(shí)無(wú)用武之地。

為此，在教學(xué)中融入辯證思想;加入實(shí)際軍事電路，增強(qiáng)感性認(rèn)識(shí)，提高實(shí)踐應(yīng)用能力。

4 教學(xué)策略與評(píng)價(jià)

遵循“學(xué)為主體，教為主導(dǎo)，啟發(fā)式教學(xué)”的思想，運(yùn)用“多媒體+板書(shū)+仿真+實(shí)驗(yàn)”“四位一體”模式，“講授法”“類(lèi)比法”“發(fā)現(xiàn)法”等多種教學(xué)方法，采用多樣性、結(jié)構(gòu)化、開(kāi)放型考核方式，形成教、學(xué)、做、考規(guī)范化教學(xué)實(shí)施步驟。

4.1 教學(xué)模式

EDA技術(shù)的日臻成熟， 為理論和實(shí)踐的結(jié)合搭建了平臺(tái)， 為豐富學(xué)員的探索和實(shí)踐提供了現(xiàn)代化手段。它是理論課的工具，又是硬件實(shí)驗(yàn)的前提， 理論、實(shí)踐、EDA的相互融合， 理實(shí)一體，虛實(shí)結(jié)合，利于培養(yǎng)學(xué)員“會(huì)看、會(huì)算、會(huì)選、會(huì)調(diào)”的能力。

4.2 教學(xué)資源

為此，教學(xué)小組開(kāi)發(fā)了虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，設(shè)計(jì)了上百個(gè)虛擬實(shí)驗(yàn)，既包括與課堂授課配套的基礎(chǔ)項(xiàng)目，也包括電子設(shè)計(jì)大賽等擴(kuò)展項(xiàng)目，適合不同層次學(xué)員使用;界面簡(jiǎn)潔易懂，突出實(shí)驗(yàn)過(guò)程、現(xiàn)象和結(jié)果。仿真成功后，學(xué)員可以在面包板上搭建電路、調(diào)試故障，實(shí)現(xiàn)功能，“學(xué)中做、做中學(xué)”，充分實(shí)現(xiàn)了“理論實(shí)踐一體化”。

此外，教學(xué)小組建設(shè)的網(wǎng)絡(luò)課程、微課、精品課例等多次獲獎(jiǎng)，動(dòng)畫(huà)視頻、習(xí)題集、試題庫(kù)等不斷完善，為開(kāi)展教學(xué)打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

在信息化教學(xué)的大背景下，引入國(guó)內(nèi)頂級(jí)專(zhuān)家的慕課資源，這些資源或經(jīng)典權(quán)威，或緊跟國(guó)際電子技術(shù)教學(xué)的最新發(fā)展，能拓展知識(shí)面，及時(shí)推送給學(xué)員，作為教學(xué)的有益補(bǔ)充。

教學(xué)小組還探索嘗試?yán)弥腔劢虒W(xué)工具——雨課堂全面提升課前——課上——課后每個(gè)環(huán)節(jié)的教學(xué)體驗(yàn)，讓課堂互動(dòng)永不下線(xiàn)。

4.3 教學(xué)方法

針對(duì)“管”“路”“用”三個(gè)模塊的不同特點(diǎn)，采用不同的教學(xué)方法。

1）“管”，是電子技術(shù)課程的入門(mén)，各種器件的結(jié)構(gòu)紛繁雜亂、原理費(fèi)解難懂，就內(nèi)容特點(diǎn)來(lái)說(shuō)，講授法無(wú)疑能夠更好地讓學(xué)員接受和吸收，為了提高學(xué)員興趣，輔以實(shí)物展示、動(dòng)畫(huà)演示、引導(dǎo)文鋪墊、學(xué)習(xí)任務(wù)單總結(jié)等手段。

2）“路”，以“管”為基礎(chǔ)，邁上一個(gè)臺(tái)階，應(yīng)注重電路特點(diǎn)，強(qiáng)化分析方法，這部分電路有著明顯的相似可比之處，所以學(xué)完共射放大電路，共集、共源和共漏放大電路可采用類(lèi)比法由此及彼、舉一反三，輔以研討、自學(xué)、線(xiàn)上線(xiàn)下融合等方式能達(dá)到事半功倍的效果。

3）“用”，是本課程的最高層次，強(qiáng)調(diào)電路應(yīng)用，突出工程實(shí)踐，經(jīng)過(guò)“管”“路”的學(xué)習(xí)，學(xué)員具備了分析基本放大電路的能力，卻不習(xí)慣從系統(tǒng)角度認(rèn)識(shí)電路，缺乏工程思維，故選用發(fā)現(xiàn)法。先分析實(shí)際需求背景，用已知的電路不能解決問(wèn)題，引出新電路，論證新電路的正確性，討論適用條件，繼續(xù)探索新需求，改進(jìn)電路……如此不斷使學(xué)員建立系統(tǒng)和工程的觀念，學(xué)會(huì)定性分析和辯證的思維方法。

4.4 教學(xué)評(píng)價(jià)

圍繞“四會(huì)”進(jìn)行考核，包括形成性考核和終結(jié)性考核。形成性考核以實(shí)驗(yàn)、課堂提問(wèn)研討等為主，側(cè)重考查“會(huì)選”“會(huì)調(diào)”的實(shí)踐能力;終結(jié)性考核為期末考試，增加開(kāi)放型命題，側(cè)重考查“會(huì)看”“會(huì)算”的分析問(wèn)題能力。

5 課程特色與創(chuàng)新

號(hào)稱(chēng)“魔鬼電路”的模擬電子技術(shù)難在知識(shí)新、內(nèi)容多，為解決教學(xué)疑難問(wèn)題，教學(xué)小組進(jìn)行了如下探索，指導(dǎo)學(xué)員“魔鬼”變“魔幻”。

5.1 “貼近裝備”學(xué)模電

電子技術(shù)知識(shí)是學(xué)習(xí)和使用現(xiàn)代高科技武器裝備的基礎(chǔ)和關(guān)鍵，為使學(xué)員將來(lái)更好地學(xué)習(xí)使用武器裝備，在教學(xué)中引入典型裝備電路實(shí)例。

5.2 “辯證思維”學(xué)模電

模擬電子技術(shù)的內(nèi)容和方法蘊(yùn)含著豐富的辯證關(guān)系，閃耀著方法論的光輝。教學(xué)小組結(jié)合課程特點(diǎn)，開(kāi)展了培養(yǎng)學(xué)員辯證思維能力的課堂教學(xué)設(shè)計(jì)，并在教學(xué)實(shí)際中不斷完善和提高。使學(xué)員明白有一利必有一弊，最適用的電路才是最好的電路。

5.3 “理實(shí)一體、虛實(shí)結(jié)合”學(xué)模電

結(jié)合課程實(shí)踐性特點(diǎn)，將理論和實(shí)驗(yàn)結(jié)合，軟件和硬件的結(jié)合，處理好理論→EDA→實(shí)踐三個(gè)環(huán)節(jié)，使學(xué)員認(rèn)識(shí)理想電路、仿真電路與實(shí)際電路的區(qū)別，進(jìn)一步提高認(rèn)知水平、科學(xué)思維和系統(tǒng)觀念。

參考文獻(xiàn)：

[1] 侯亞玲，劉穎.基于OBE理念的電子電路基礎(chǔ)課程建設(shè)[J].電腦知識(shí)與技術(shù)，2018，14（33）：219-220.

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[4] 王雪明，溫建華.電子類(lèi)專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課教學(xué)改革的探索與實(shí)踐[J].高等教育研究學(xué)報(bào)，2013，36（2）：108-110.

【通聯(lián)編輯：王力】