改進(jìn)“模擬電子技術(shù)”教學(xué)方法的思路與實(shí)踐

曾繁中， 吳再群， 覃煥昌

(百色學(xué)院 信息工程學(xué)院，廣西 百色 533000)

0 引言

在電子信息類相關(guān)專業(yè)教學(xué)期間，“模擬電子技術(shù)”是極為關(guān)鍵的基礎(chǔ)課程，與之緊密聯(lián)系的先修課程是“普通物理學(xué)”以及“電路分析基礎(chǔ)”等，而與之緊密聯(lián)系的后續(xù)課程為“數(shù)字電子技術(shù)”等，并且“傳感器原理”等相關(guān)內(nèi)容都需要用到本課程的知識(shí)信息。聯(lián)系電子信息類專業(yè)教學(xué)的特征可知，本課程教學(xué)工作期間，需要重視對前后課程的過渡銜接，盡可能不做相對繁瑣的公式推導(dǎo)，而著重針對學(xué)生解決問題的能力，實(shí)現(xiàn)有效的訓(xùn)練。

1 課程結(jié)構(gòu)與教學(xué)要求

1.1 基本結(jié)構(gòu)

為確保學(xué)生構(gòu)建電子信息部分的專業(yè)知識(shí)時(shí)，構(gòu)建系統(tǒng)完整的信息系統(tǒng)，在“模擬電子技術(shù)”課程的基本結(jié)構(gòu)方面需要重視以下要點(diǎn)：第一，養(yǎng)成學(xué)生分析問題的能力，讓其能夠明確知識(shí)要點(diǎn)的內(nèi)涵所在，達(dá)成電路相關(guān)的定性分析目標(biāo)；第二，學(xué)生需完成必要的定量計(jì)算。參照電子科學(xué)以及微電子科學(xué)兩大專業(yè)的結(jié)構(gòu)安排，能夠強(qiáng)化學(xué)生具備實(shí)踐以及動(dòng)手能力，后續(xù)設(shè)定為期兩周的電子電路相關(guān)的課程設(shè)計(jì)，以此完善實(shí)踐教學(xué)。經(jīng)由詳細(xì)的對比分析后，選定文獻(xiàn)[1]充當(dāng)該專業(yè)的基礎(chǔ)教材，結(jié)構(gòu)安排方面參照基礎(chǔ)到應(yīng)用、器件到電路以及小信號(hào)到大信號(hào)的順序完成，以便能夠給后續(xù)諸多課程的深入教學(xué)奠基。其中，與應(yīng)用相關(guān)的結(jié)構(gòu)安排，緊緊圍繞信號(hào)部分的放大以及轉(zhuǎn)換處理等內(nèi)容展開。

1.2 教學(xué)內(nèi)容

不考慮緒論，則課程包含四單元，參見圖 1，第一單元著重闡釋半導(dǎo)體元件物理原理及其相對應(yīng)的頻率特性，第二單元側(cè)重介紹運(yùn)算放大電路的組成及原理，第三單元?jiǎng)t著重運(yùn)算放大電路的應(yīng)用及分析，而第四單元對應(yīng)著直流穩(wěn)壓電源相關(guān)知識(shí)內(nèi)容。在各個(gè)單元內(nèi)都設(shè)計(jì)實(shí)施時(shí)長為二學(xué)時(shí)相關(guān)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。鑒于后續(xù)另外有專門的電子電路實(shí)驗(yàn)課程，故而在實(shí)驗(yàn)設(shè)定方面只有驗(yàn)證范疇的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。

圖1 “模擬電子技術(shù)”教學(xué)內(nèi)容

2 “模擬電子技術(shù)”課程教學(xué)面臨的問題與挑戰(zhàn)

2.1 專業(yè)知識(shí)點(diǎn)的銜接不夠連貫

我校信息技術(shù)等專業(yè)的學(xué)生偏重軟件操作，缺少硬件操作技能訓(xùn)練。從職能專業(yè)的角度來看，硬件課程占據(jù)的份額較大，如“電子技術(shù)”、“控制原理”等課程，“模擬電子技術(shù)”也是其中之一，其教學(xué)內(nèi)容還會(huì)涉及一定的半導(dǎo)體理論知識(shí)、電路知識(shí)，學(xué)生學(xué)習(xí)難度較大。實(shí)踐中，有些學(xué)生由于知識(shí)有些斷層，導(dǎo)致后面的學(xué)習(xí)無法繼續(xù)，所以對于教學(xué)內(nèi)容的安排，需要特別注意各知識(shí)點(diǎn)之間重點(diǎn)與難點(diǎn)的銜接。

2.2 碎片化的學(xué)習(xí)使得系統(tǒng)觀念薄弱

隨著技術(shù)、背景等條件的轉(zhuǎn)變，學(xué)生學(xué)習(xí)工程專業(yè)的動(dòng)機(jī)、方式也隨之轉(zhuǎn)變。學(xué)生是接觸網(wǎng)絡(luò)最多的群體，其通過網(wǎng)絡(luò)接收碎片化信息，并形成實(shí)時(shí)采集信息的習(xí)慣，導(dǎo)致學(xué)生逐漸缺少專注性，并且欠缺知識(shí)的系統(tǒng)性觀念與思路的養(yǎng)成。在這種情況下，繼續(xù)采用原有的教學(xué)方法，會(huì)影響學(xué)生學(xué)習(xí)主動(dòng)性，或在應(yīng)試教育的影響下，學(xué)生迫于壓力被動(dòng)學(xué)習(xí)，并形成了一種被動(dòng)的慣性。

2.3 師生之間缺乏交流

傳統(tǒng)教學(xué)方法奠定了教育基礎(chǔ)，但教師教學(xué)缺少針對性，無法滿足所有學(xué)生的需求，教師只是知識(shí)的傳遞者，尤其是“模擬電子技術(shù)”是一門實(shí)用性非常強(qiáng)的課程，如果教學(xué)活動(dòng)中缺少學(xué)生的主動(dòng)參與，無法養(yǎng)成主動(dòng)思考的習(xí)慣，不利于學(xué)生綜合素質(zhì)的形成，尤其不利于解決問題的能力培養(yǎng)，所以如何調(diào)動(dòng)學(xué)習(xí)主動(dòng)參與討論，善用合理的教學(xué)課件及教學(xué)輔助手段，變得極其關(guān)鍵。

3 教學(xué)模式的改革思路

3.1 優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容

在所選教材的基礎(chǔ)上，聯(lián)系教學(xué)時(shí)長以及知識(shí)銜接等實(shí)際情況，針對教學(xué)內(nèi)容實(shí)現(xiàn)部分的優(yōu)化處理。參照圖1相關(guān)信息，第一單元著重是半導(dǎo)體器件以及放大電路部分的知識(shí)，關(guān)注的要點(diǎn)是雙極性器件，而有關(guān)單極性器件相關(guān)知識(shí)則留給后續(xù)相關(guān)課程的學(xué)習(xí)安排。多級放大電路部分主要講述差分放大電路，更具實(shí)用性效果。鑒于各知識(shí)點(diǎn)需要具備良好的連貫性特征，接著講授頻率響應(yīng)，而將功率放大器放到第四單元，同放大電路輸出級的內(nèi)容相呼應(yīng)。期間，需要尤為重視“入門難”問題，例如針對PN結(jié)呈現(xiàn)出來的單向?qū)щ娞卣?，需要極力避開繁瑣的公式以及理論推導(dǎo)，教學(xué)期間著重與線性電阻呈現(xiàn)出來的雙向?qū)щ娦宰鲗φ?，明確兩者的伏安特性曲線差別，如此就能夠方便學(xué)生更好地把握PN結(jié)相關(guān)的單向?qū)щ娞卣鳌０殡S信息科技的持續(xù)成長與進(jìn)步，集成放大電路相關(guān)的應(yīng)用范圍更加廣闊，故而在對第二單元的內(nèi)容進(jìn)行教學(xué)安排的時(shí)候，需要關(guān)注同“半導(dǎo)體集成電路基礎(chǔ)”部分的要點(diǎn)銜接與設(shè)定，原理分析部分更加關(guān)注外特性分析，重點(diǎn)闡釋反饋放大電路相關(guān)的知識(shí)內(nèi)容。第三單元需要關(guān)注同“高頻電子電路”課程的知識(shí)聯(lián)系，波形電路內(nèi)容需將教學(xué)的關(guān)注點(diǎn)落實(shí)到正弦電路知識(shí)，盡量不出現(xiàn)要點(diǎn)重復(fù)等問題情況。第四單元，著重闡釋串聯(lián)反饋式穩(wěn)壓電路以及小功率整流濾波電路知識(shí)信息，并設(shè)定三學(xué)時(shí)的必要驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)。鑒于課程教學(xué)期間把電子線路讀圖部分的方法順帶于各個(gè)章節(jié)都有闡釋，故而不再獨(dú)立設(shè)定這部分的教學(xué)安排。

3.2 科學(xué)設(shè)定教學(xué)順序

為保障學(xué)生能夠合理運(yùn)用專業(yè)知識(shí)處理存在的問題情況，需要始終秉承“學(xué)以致用”思想，對教學(xué)做出合理的安排。第一，對第一單元相關(guān)的知識(shí)點(diǎn)教學(xué)情況做出順序方面的部分調(diào)整，安排完三極管相關(guān)的基本原理學(xué)習(xí)后，就實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的放大電路部分的教學(xué)工作；第二，鑒于課程要能夠?yàn)楹罄m(xù)CMOS部分的學(xué)習(xí)工作予以有效的先決信息支撐?；诖?，場效應(yīng)管等對應(yīng)著的知識(shí)要點(diǎn)雖然不能夠視作重點(diǎn)所在，但是也需要做好這部分的教學(xué)安排，對應(yīng)三極管的許多性能作比較，可以很好地幫助學(xué)生對已有的知識(shí)做遷移，如圖 2是三極管與場效應(yīng)管對電壓增益的性能比較，透過三極管和場效應(yīng)管的性能互相對應(yīng)，可以大大縮短場效應(yīng)管的學(xué)習(xí)時(shí)間。第三，與互補(bǔ)輸出電路以及差分放大電路相關(guān)的學(xué)習(xí)安排，需要重視兩者與集成運(yùn)算放大電路對應(yīng)著的關(guān)聯(lián)表現(xiàn)。期間針對非正弦波發(fā)生電路部分的分析研究并非課程重點(diǎn)所在，故而教學(xué)期間只需要積極指引學(xué)生聯(lián)系“電路分析基礎(chǔ)”內(nèi)給定的電阻電容電路三要素法，完成此部分電路原理的定理分析探究即可。此外，與“電路分析基礎(chǔ)”相關(guān)的戴維寧定理等都是后續(xù)展開模擬電子線路分析的重要信息基礎(chǔ)，要求學(xué)生重點(diǎn)把握。

圖2 三極管(BJT)與場效應(yīng)管(FET)對電壓增益的性能比較

3.3 完善教學(xué)課件，積極引入多媒體教學(xué)

當(dāng)前的電子信息專業(yè)教學(xué)期間，多媒體教學(xué)憑借自身信息量豐富，以及趣味性顯著等優(yōu)勢，而得以大范圍運(yùn)用，多數(shù)教材都相應(yīng)地安排有多媒體課件。但是現(xiàn)有的教學(xué)期間，也因?yàn)槎嗝襟w課件的便利性，而使得教師在教學(xué)中放棄板書而完全依賴課件的情況時(shí)有發(fā)生，使得學(xué)生在快節(jié)奏的多媒體教學(xué)期間沒有足夠的時(shí)間做筆記，極大可能引發(fā)“夾生飯”問題?；诖祟悊栴}的影響，我們在教學(xué)期間需要對配套的多媒體課件進(jìn)行優(yōu)化完善，合理調(diào)整教學(xué)安排，尤其是需要聯(lián)系已有的文獻(xiàn)資料針對重難點(diǎn)部分做好細(xì)化區(qū)分，經(jīng)由持續(xù)的發(fā)展與完善對應(yīng)得到更具特色效果的高質(zhì)量課件。期間針對那些適宜板書教學(xué)的部分，要重視多媒體同電子筆板書的協(xié)同教學(xué)。例如，在放大電路交流等效電路等相關(guān)的教學(xué)分析期間，需要能夠搭配電子板書的方式，逐步將波形相關(guān)的內(nèi)容搭配PPT進(jìn)行繪制與板書，方便學(xué)生能夠更加深入地理解這些知識(shí)要點(diǎn)，實(shí)踐動(dòng)手能力也能夠獲得更大程度的提升[3]。

3.4 依托現(xiàn)代教輔手段，使得理論與實(shí)際相互促進(jìn)

伴隨信息科技的持續(xù)更新完善，現(xiàn)代教輔手段能夠在教學(xué)期間發(fā)揮的影響效果更為突出。在模擬電子技術(shù)相關(guān)的教學(xué)工作期間，為能夠養(yǎng)成學(xué)生良好的動(dòng)手能力，需要秉承仿真與實(shí)踐緊密聯(lián)系的原則安排教學(xué)工作。選定Multisim軟件[4]，針對功能電路實(shí)現(xiàn)工作的情況進(jìn)行仿真演示，方便學(xué)生能夠更加深入地理解這些知識(shí)要點(diǎn)，并且展開儀器選型以及電路故障分析等相關(guān)的虛擬練習(xí)?，F(xiàn)階段網(wǎng)絡(luò)資源極為豐富，網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)也在逐步發(fā)展，積極建設(shè)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)的方式，可以有效幫助師生針對教學(xué)要點(diǎn)進(jìn)行互動(dòng)及資源共享。本課程引入了雨課堂互動(dòng)式教學(xué)工具，使得其能夠不受時(shí)間和空間的限制，通過網(wǎng)絡(luò)，學(xué)生可以隨時(shí)隨地進(jìn)入雨課堂進(jìn)行課程的學(xué)習(xí)，包括課前預(yù)習(xí)、課堂教學(xué)、課后的復(fù)習(xí)和習(xí)題作業(yè)等。對學(xué)生而言，通過網(wǎng)絡(luò)和智能手機(jī)或是電腦的微信，便能夠在雨課堂中進(jìn)行學(xué)習(xí)。而從老師的角度來說，能夠利用PPT、微信等方式進(jìn)行教學(xué)，減少了教學(xué)中的復(fù)雜培訓(xùn)。最后，雨課堂教學(xué)是基于大數(shù)據(jù)平臺(tái)的一種教學(xué)模式，其能夠及時(shí)收集包括學(xué)生在課前-課中-課后，每一個(gè)環(huán)節(jié)的教學(xué)任務(wù)和需求的數(shù)據(jù)，尤其是對客觀題的及時(shí)評價(jià)，對學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性，提高教學(xué)效果，提升教學(xué)水平，都具有重要的推動(dòng)作用[5]。

3.5 堅(jiān)持能力導(dǎo)向的教學(xué)原則，更大可能激發(fā)學(xué)習(xí)熱情

積極探究互動(dòng)效果更加突出的課堂模式，引導(dǎo)學(xué)生能夠?qū)嵤┳灾鲗W(xué)習(xí)并且參與到教學(xué)工作中[6]。在課堂教學(xué)期間，教師需要選擇適合的應(yīng)用情景，經(jīng)由提問等方式讓學(xué)生參與到專業(yè)教學(xué)內(nèi)，激起豐富的學(xué)習(xí)興趣，進(jìn)而有效處理“入門難”影響。按照“回顧-提問-分析-總結(jié)”的方式安排教學(xué)內(nèi)容，除卻完成必要的作業(yè)外，在雨課堂教學(xué)的過程中，教師可以在PPT的各個(gè)知識(shí)點(diǎn)都安排1～2題隸屬小結(jié)特性的問題，及時(shí)得到學(xué)生的反饋，引導(dǎo)學(xué)生積極參與課堂教學(xué)，鼓勵(lì)學(xué)生敢于擁有質(zhì)疑的精神，敢于對教學(xué)內(nèi)容提出疑問并且積極提出解決方案，使學(xué)習(xí)積極性得到更大程度的提升。學(xué)生課后可以根據(jù)自己對知識(shí)的掌握情況，有針對性的進(jìn)行課程的學(xué)習(xí)和鞏固，并且實(shí)時(shí)反饋給教師，從而，教師可以通過雨課堂中的管理界面，對學(xué)生學(xué)習(xí)的狀況進(jìn)行了解，從而適當(dāng)調(diào)整上課的進(jìn)度與節(jié)奏，促進(jìn)學(xué)生上課效率的提高。

4 結(jié)語

綜上所述，要提升“模擬電子技術(shù)”課程的教學(xué)質(zhì)量和效率，就要進(jìn)行相應(yīng)的教學(xué)優(yōu)化，針對該學(xué)科的教學(xué)特點(diǎn)和要求，對教學(xué)內(nèi)容、方法進(jìn)行革新轉(zhuǎn)變，著重培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)素養(yǎng)和操作能力，調(diào)動(dòng)學(xué)生對于專業(yè)學(xué)習(xí)的熱情與興趣。在學(xué)生能夠準(zhǔn)確把握專業(yè)理論的情況下，積極培養(yǎng)其對問題進(jìn)行分析以及處理的能力，方便為后續(xù)專業(yè)運(yùn)用奠定良好的根基，進(jìn)而為現(xiàn)代社會(huì)輸送更多高素質(zhì)工程人才。