“模拟电子技术”课程实践性教学改革探索

　　中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2014）29-0081-01

　　“模拟电子技术”课程是电子信息、电气工程、通信工程、自动化等专业本科生的一门重要的专业基础课，也是学生知识体系结构的重要组成部分。该课程通过介绍二极管、三极管、场效应管、运算放大器等常用半导体器件的一般物理机制和外特性，研究由这些电子器件构成的各种模拟电路的基本原理和分析与设计方法。学好该课程对熟悉和掌握电路与系统、通信系统、信号处理方面的基本概念和技术，以及学好信号与系统、自动控制原理、高频电路、电力电子技术等后续课程有着十分重要的作用。

　　但是，这门课程知识点多，理论部分抽象，尤对学生来说这是第一门接触工程实际的课程，其工程思维方法难以被学生们适应和掌握，因此学生们普遍感觉这门课学习难度大，甚至被很多学生称为“魔电”。

　　传统的模电课程讲授是以书本理论知识讲授为主并进行习题训练的教学模式，学生被动接受教师课堂讲授的内容，这在客观上弱化了该课程的实践性和趣味性，学生接触电路符号和数学公式多，接触实际少。传统教学方式容易使学生感到课程枯燥乏味，甚至产生厌学情绪。

　　教师的价值首先在于使学生对学习产生兴趣，兴趣是最好的老师，没有兴趣就难以将一件事情做好。笔者尝试将基于专题作业和课程设计的实践性教学环节引入模电课程的教学中，经过几年的实践性教学探索，发现实践性教学环节可以提高学生学习的兴趣，使抽象枯燥的知识更容易被接受，同时也培养了学生的团队协作精神，收到了良好的教学效果。

　　一、实践性教学可以激发学生的学习兴趣

　　西方发达国家从中小学教育开始就注重培养学生们的学习兴趣和动手能力。在美国，家庭常备有用做实验室的房间，父母从小就注重培养孩子的实践能力和兴趣爱好，在这方面有投资预算，给孩子们一个认识自我、发现自己兴趣所在的平台。在英国，课堂的教学内容经常延伸到教室外，比如上植物学课程就带领学生们去观察各种植物；上历史课，就几个学生组成一个组演绎历史剧情，每次课的内容是充满实践的，学生们也并不感到疲惫，教师在必要的讲解后主要是学生在完成实验或者项目，让学生用所学知识解决实际问题，在用中学习。这些先进的教学理念值得中国教育工作者们借鉴。

　　二、基于专题作业和课程设计的实践性教学

　　在模电课程中，除了布置与理论教学同步的习题作业外，根据教学进度拟定若干专题作业和课程设计题目，专题作业和课程设计与理论教学同步，并注意这两方面在教学进度上的配合。本文以2013学年模电课程的实践教学环节设计为例，介绍该实践教学方法的基本内容和教学体会。

　　1.电路仿真专题作业

　　模电课程的第一次课用1学时左右介绍电子电路仿真软件的使用。目前很多电路仿真软件提供了大量虚拟仪器，有一般实验室配备的电压表、电流表、万用表、双通道示波器、信号源等，此外还提供一些虚拟仪器，如波特仪等，学生在使用该软件的同时也对电子测量仪器有了全面的了解，扩展了知识面。教师可以现场演示，完成一个简单电路的原理图绘制、仿真和结果输出。模电课程有较多结论可由仿真实验验证，如放大电路静态工作点、输入电阻、输出电阻、电压增益等。在课程前期，讲解了二极管应用电路之后，布置一个电路仿真专题作业，将书内的内容用软件进行验证。要求学生上交电路原理图，以及电路仿真输出和结果分析。经过这个专题作业的训练，学生们基本掌握了仿真软件的使用，并可以用于之后的课程学习中。

　　2.单元电路分析与设计

　　在期中阶段，学生已经掌握了多级放大电路、功率放大电路等理论知识，但书本知识限于篇幅，主要讲解直流分析、交流分析及各种参数，以分析为主，这时布置一个单元电路分析与设计的课程设计题目，如设计一个多级电压放大器，满足电压增益、输入阻抗、最大输出电压、截止频率等指标，要求学生提交设计报告。学生们先进行电脑仿真设计，然后在模电实验箱上搭建电路，确定无误后选择电子元器件和万用电路板，然后进行调试和修改，撰写设计报告。这个课程设计可由几名学生组成小组合作完成，在相互交流中得到知识理解和动手能力的提升。

　　3.功能电路设计及制作

　　在模电课程的后半期，布置一个综合性的功能电路设计与制作题目，包含模电课程的重要知识点（放大器、滤波器、信号发生和处理电路、稳压电源），给出一些题目供学生选择，如变调门铃、直流稳压电源、函数发生器、数字万用电表、音乐彩灯控制器，要求学生组成项目团队，将该设计与制作作为一个项目进行。该项目完成后，安排时间让各位同学以小组为单位上台展示自己的设计和实物作品，总结在设计制作过程中遇到的问题以及解决办法，鼓励同学对演讲的同学进行提问，教师负责掌控课堂秩序和提出问题，把学生解决问题的思路和方法进行归纳总结，把叙述不充分的部分从理论的高度进行阐述完整。在这个课程设计中，学生完成了电路仿真设计、制作、撰写报告、答辩等一系列内容。

　　三、需要注意的问题

　　1.学时安排问题

　　在总学时不变的情况下，增加实践性教学内容必然会占用理论教学学时，如果处理不好会顾此失彼。在理论教学中，应以理论够用为度。对于一门课程，总是可以分出主干部分和细枝末节部分。对主干部分应详细讲解，对枝节部分则引导学生自学，在实践中巩固理论，用理论指导实践，使学生掌握理论知识的同时，提高实践能力和创新能力。 　　2.传统教学手段与多媒体设备的合理运用

　　对于理论难度大而需要详细讲解的部分，应采用传统的板书方式，教师和学生一起努力，完成数学公式的推导、难点的理解，使学生听后印象深刻，思维节奏也容易跟上老师的节奏；而对于难度较小的内容，可以充分利用多媒体课件讲授，使用课件可以使讲课内容形象生动，并且可以提高授课的效率。传统教学手段与多媒体课件各有所长，二者合理搭配可以解决教学信息量大、课时有限的矛盾，并可以收到良好的教学效果。

　　3.专题作业和课程设计的选题

　　由于教学时间有限，在专题作业和课程设计的选题方面应紧贴理论教学内容，注意控制题目的难度。由于学生处于大二阶段，学生的专业知识较少，选题除了要紧密结合理论教学内容外，还要注意趣味性，难度以学生们适当扩展知识就可以实现为度。否则不仅难以调动学生的学习兴趣和积极性，反而会起到相反的作用。

　　四、总结

　　基于专题作业和课程设计的实践教学摆脱了传统的模电课程教学模式，在授课的过程中加入电路仿真软件、电子测量仪器、电路基本制作工艺等结合实际的讲解，扩展了课程内容。

　　学生们普遍感到实践性教学方式使同学们对课程产生了兴趣，有同学在电子邮件中说：“不再一味地听课做题，在模电设计和制作中不仅深化了对理论知识的理解，同时切切实实地提高了动手能力”、“提高了学习模拟电路课程的兴趣，使我们喜欢上了自己的专业”、“通过三个从易到难的课程设计，很多同学实现了从空白到入门的跨越，发现自己慢慢地喜欢上电子设计了”。在笔者参与编写的系列教材[4]中，课程设计内容已经成为重要的组成，传统的听课做题学习方式将发生根本性的改变。

　　经过几年的教学实践，证明这种教学方式可以提高学生的学习兴趣，能培养学生提出问题、分析问题和解决问题的能力，培养学生的动手能力和独立工作能力，使学生初步具有工程应用的概念，并学会在项目合作的过程中相互交流，体会到团队合作的重要性，取得了理想的教学效果。

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