“模拟电子技术”课程的教学改革探索

“模拟电子技术”课程的教学改革探索
摘要:“模拟电子技术”是电类专业一门非常重要的专业基础课,能否学好这门课程对后续专业课的学习影响很大。

这门课程基础内容经典,但知识更新迅速,具有很强的实践性强。

笔者在课堂教学实践中从课程改革思路、教学内容选择与组织、新教法的采用、多层次实验教学体系的建立等方面对研究性教学改革进行了一些探索,取得一定的成果。

关键词:模拟电子技术立体式学习仿真软件系统性思维
1 课程改革的基本思路
“模拟电子技术”课程作为电类专业重要的专业基础课,知识点多且具有较强的工程性和实践性。

学生在接触这门课程之前,往往习惯于采用数学分析求精确解的思维模式,因此,在实际教学中教师应采用应用体验和实例解读的方式,着重培养学生面向应用的创新意识。

另外从发展的角度看,课程的教学应该采用适当的现代教育技术,引入电子学科的最新研究进展,并广泛吸收国内外高校的先进教学成果。

因此,课程的改革以学生创新能力的培养为目标,理论教学侧重基础知识、实践教学注重具体应用、考核方式多元化。

2 课程内容体系的更新
模电课程内容多难度大,而课内学时往往有限,因此应对课程内容
体系加以更新,使理论教学与实践教学能更好的衔接。

课程内容整体可以分为半导体器件基础知识、分立元件基本电路及其应用、集成运放及其应用。

每一部分适用的教学方法各不相同,基础知识部分要保证学生能够掌握知识打好理论基础,因此这部分内容应以传统教学方法为主,主要通过理论介绍及习题的方式进行教学。

电路模型及其应用这部分,主要通过应用体验与实例解读的方式,培养学生分析电路和设计电路的能力。

理论教学中对器件内部的工作机理、缺乏应用背景的解题技巧等不用具体展开,而对实际应用中需要掌握的知识如电路的选择、器件的选型、各种电气机械的接口扩展方式等通过具体实例进行详细展开;实践教学中减少验证性实验,增加设计型教学环节。

3 教学方法与教学手段的改进
3.1 建设立体式学习模式
随着网络技术的发展进步,网络化教学应用方兴未艾,但是对于网上的海量教学资源学生常常感到无从选择。

因此,通过建设一种立体式的学习平台,包括学习网站、教学视频、PPT课件、在线答疑平台、手机APP在线学习等,为学生提供针对性强的数字化教学资源,方便学生的学习与交流。

另外通过实验套件,每个章节内容介绍完之后安排一个应用体验的面包板实验,在课堂上或课堂外让学生能够随时随地完成实验。

3.2 理论教学中引入电路仿真软件
在理论教学中引入EDA软件,通过对电路模型的仿真演示,能够直观、快捷地得到结果,从而可以验证理论知识正确与否。

在课堂教学中应用这种教学方式使学生能够得到非常直观的印象,对知识的掌握就比较深刻。

有些重点内容如滤波器这部分,由于学生对信号的频率特性较难理解,采用仿真软件进行实例演示就非常直观有效。

例如:在课堂上利用EWB仿真软件演示带通滤波器电路,通过给定不同频率的输入信号,利用虚拟示波器观察电路的不同输出,学生就能够通过直观的比较掌握通带、截止频率的概念。

对于某些课后较难的习题也鼓励学生先进行电路仿真,然后根据仿真结果写出解题过程。

3.3 强化电路设计的系统性思维
现行的一般教材中往往只介绍器件和模型电路,较少涉及到一个系统的设计。

事实上我们学习一门课程最终目的是能够在实践中得到应用,在应用中发现各种问题。

因此在课堂教学中从绪论开始,有意识的初步引入电路系统框图,将一个实际电路以框图形式将分解成各个功能模块。

在课程的学习过程中将新学到的内容逐步回到系统中相应的功能模块,逐渐引导学生加以细化,这样使学生能够将模电看上去杂乱无序的课程内容相互联系起来,建立起系统的概念,而且通过实际的电路应用的例子对课程内容加深理解。

通过课内和课外的学习,学生能够建立起一种工程思维,无需计算电路的精确理论值,电路分析应掌握相应的工程估算法,搞清电路系统的性能指标分析及设计思路。

4 建立多层次的实践教学
4.1 利用仿真软件开展虚拟实验
建立随时随地的实验场所是我们实验教学的建设目标。

受限于教学硬件设施,这个目标长期以来很难实现。

随着计算机技术的发展,应用电路仿真软件进行实验教学在一定程度上能够达到这一目标。

只要拥有一台电脑,应用仿真软件就可以在教室或寝室进行电路的实验。

电路仿真软件很多,教学过程中鼓励学生可以采用EWB仿真或Multisim软件仿真。

其中EWB软件使用简单,特别适合初学者使用。

Multisim软件提供了较多的元器件和测量仪器,而且能够三维面包板仿真,非常直观。

注重虚拟实验与实际硬件电路实验的相互结合。

将学生进行分组,每组使用一套电路套件可以进行简单电路的验证。

在教学过程中应用电路套件,准备好相应的元器件,使用面包板搭接相应的实验电路。

将实验结果和仿真结果进行比较,观察实际电路可能与仿真结果有哪些不同,总结出电路应注意事项,从而加深学生对理论知识的理解,增强每位学生实际动手能力。

实验室教学要求学生先进行虚拟仿真及课外研究,取得相应的仿真结果再进行实际的仪器操作。

一般性的验证实验主要由学生在课外通过仿真及面包板自主完成,实验室里主要进行设计性的综合实验。

这种虚拟现实相结合的多层次实验教学模式,提高了学生学习兴趣,减弱了师生对实验室的依赖,提高了实验室的工作效率。

4.2 重视课程设计和课外电子设计小组建设
目前由于高校硬件资源的限制,课堂教学往往采用大班化教学,平常师生之间的沟通互动较少。

因此,通过减少基础实验,增加综合性实验,帮助学生掌握模拟电路的整体知识。

课程设计往往集中在学期末的1～2周,旨在对学生进行一次较完整的工程研究训练。

教师选择具有适当难度的研究课题,要求学生按照查阅资料—方案设计—系统设计—单元电路设计—电路选择—器件选型—电路仿真等各个环节,经过教师检查后提出修改意见,然后再选购器件进行电路安装调试,进行实验测试与分析,得到测试报告,最终完成一次工程训练。

对于学有余力且热爱电子设计的学生,选拔和鼓励他们参加电子设计小组,通过学院的电子设计创新实验室对其进行日常培训,为参加电子设计竞赛做好准备。

5 结语
本文通过“模拟电子技术”课程的教学实践,从课程改革思路、教学内容选择与组织、新教法的采用、多层次实验教学体系的建立等多个方面对模拟电子技术课程的教学改革进行了探讨,总结和提出了课程改革的具体方法,建立起以学生为主体、教师为向导的教学模式。

这些措施提高了学生的学习兴趣和学习效率,对于其他学校的电子技术类课程的教学改革具有一定的参考意义。

参考文献
[1] 车晶,杨恒新，周洪敏,等.《模拟电子技术》课程教学改革的思考[J].江苏教育学院学报:自然科学版,2011,12(6):44-46.
[2] 陈亦文,涂娟.基于工程背景的“模拟电子技术”课程教学模式[J].电气电子教学学报,2012,6(3):46-47.。