“模拟电子技术”课程的教学改革与实践探索

张德伟　沈培锋

文章编号：1672-5913(2009)10-0034-03

摘要：本文通过对当前 “模拟电子技术”课程主要问题的分析，提出了本课程改革亟待解决的教学观念转变问题以及应遵循的三大原则；并结合教学实践，介绍了多方面的教学内容、教学方法和教学手段的改革措施。

关键词：模拟电子技术；教学观念；教学内容；教学方法；教学手段

中图分类号：G642

文献标识码：B

1引言

随着电子信息技术高速发展，现有“模拟电子技术”的教学已不能适应电子技术的发展，我们在深入分析该课程的教学实际和系统总结教学经验的基础上，针对存在的问题提出了改革的基本思路和总体构想，并经多年研究与实践，取得了较好的效果。

2课程现状与问题

该课程当前存在的问题除了“学时少”与“内容多”的矛盾十分突出外，教学内容的改革仍然滞后于新技术的发展，不少内容仍是传统的一套，另外还存在以下两大问题：

(1)“学”与“用”严重脱节

有些内容“学的用不上”，如花费大量学时讲授的分立元件及放大电路，在后续的专业课中用得不多；有些内容“学了不会用”，讲授的电路往往是原理性的、孤立的，缺乏一定专业应用背景实例和系统的综合性运用，不知在哪儿应用？怎样应用？有些要用的内容却没有学，如与工程实践紧密联系的内容、电子系统的整体概念和设计思想、电路应用的条件、背景和原则等。

(2) 教学方法不当

淡化器件内部的问题虽已讲了多年，却未彻底解决。花费在讲解各种器件和集成块内部电路的时间仍然不少，而宏观思维的内容，特别是如何依据应用需求来构建电路、培养学生综合运用各种器件和电路的能力仍较欠缺。各种电路的分析计算追求“讲全、讲细、讲透”，缺乏浓缩提炼、举一反三。例如在学习后续典型应用课程如“单片机原理与应用”时，经常会分析P0－P3口的内部结构，其中含有一个模电中的重要器件:场效应管，很多学生竟然不知道它的基本外特性，主要原因就是在学习模拟电子技术时过多地注重了内部细节原理分析，而对其基本的宏观“导通、截止”外特性没有掌握牢固的结果。

3改革的基本思路

3.1要实现教学观念的三个转变

(1) 实现由“学科系统式”向“应用系统式”的转变

高等工程教育是在大学普通教育的基础上，完成某一工程领域的专业训练，工程教育面对的是某一工程技术领域，而不是某一学科领域，科学家要去发现世界，工程师是要去创造世界，现代高等教育提出“由科学向工程回归”。强调科技服务于工程实际和社会。如果教学内容过多偏重理论化、学科化，忽视工程应用的内容，就必然造成理论和工程实践脱节，学校与社会脱节，也就违背了工程教育的根本目标。因此，不能仅仅顾及学科自身的系统、全面，而应该更多地从工程教育的角度出发考虑问题。在基础理论的学习中考虑专业的需要，在基础知识的学习中渗透工程技术内容，变理论的抽象性为理论的应用性，变学科体系的系统性为工程系统的系统性。实现“学科系统式”向“应用系统式”的轉变。

(2) 实现由“微观局部式”向“宏观整体式”的转变

高等工程教育培养的是工程应用型人才，必须进行“工程思维”训练，要从工程实际的角度去思考和处理问题：只强调外部特性，不过多追求内部是什么，只强调近似的分析，不追究理论计算的精确，这就是所谓的“黑匣子”理念。因此，完全可以忽略一些“局部细节”，更多地关注“系统整体”，实现“微观局部式”向“宏观整体式”的转变。

(3) 实现由“面面俱到式”向“精选式”的转变

面向二十一世纪人才竞争日趋激烈，为适应知识更新日趋加快的社会环境，要培养学生具备较强的创新能力和自学能力。因此，必须对教学内容进行一番认真筛选，留有让学生自学和发散思维的空间，实现从“面面俱到式”向“精选式”的转变。

3.2应遵循的三个原则

(1) 宜精不宜泛

要精选精讲教学内容，尤其要选择问题的精华、分析的规律、思维的方法，给学生留有思维的空间，自己去获取知识。

(2) 宜外不宜内

以分析器件、模块外部特性为主，少讲或干脆不讲内部原理。跳出微观局部的狭小圈子，更多地关注宏观整体。

(3) 宜粗不宜细

要突出主干，突出宏观全局，突出定性分析。是由于电子设备逐渐集成化，那种停留在分立元件电路上深挖细节的传统作法应当改变；另一方面，随着EDA等现代化电子电路分析和设计手段的普及，定量计算可以逐渐淡化，而应突出概念的形成和总体的构思，培养由局部到整体的应用能力。

4教学内容的更新

长期以来，我们一直选用重点大学的教材，但又不局限于教材本身，而是依据改革的基本思路，对教材进行下述的增删整合。

(1) 强化集成，淡化分立

改变分立电路唱主角的作法，形成以集成电路为主导、分立元件及电路为基础的新格局，分立电路只保留电路构成和基本原理，淡化设计、计算、调整方面的内容。

(2) 强化器件外特性，淡化器件内部原理

对于分立器件，除了简介N型和P型半导体外，其它内部机理全部删除，重新构建从外部电路分析电子器件的教学内容；对于集成电路，只要求粗略了解其内部电路简化图，而把重点放在器件和模块的选用、连接、匹配等外特性上。

(3) 增强模数接口，减少放大电路

鉴于放大电路运用范围趋窄，模拟和数字信号接口部分应用趋多，我们减少了放大电路的内容，加大了模-数信号的产生、处理和转换方面的内容。

(4) 强化宏观设计应用，淡化微观细节内容

强化电子系统的宏观整体概念，建立“系统—局部—系统”的新体系，即从电子系统的整体设计出发，引出局部功能电路，在讲清局部电路的基础上再搭建电子系统，这样才能把局部的零散的知识系统化。我们把重点放在概念、电路和应用上，并增加了对电子系统总体介绍和工程设计的内容。

(5) 强化定性分析，淡化定量推导

从工程思维的观念出发，不过分追求理论分析的严谨。因此，要处理好定性分析和定量分析的关系，一般应先定性概念理解，后定量分析，能定性概念理解不作定量分析。比如，“频率响应”一章，教材中先从RC电路的定量分析导出波特图，公式推了几大篇，人们却不知所云。我们尝试先从物理概念入手，定性讲清影响频率响应的因素，引出频率特性曲线，再定量分析频率特性的各参数，引出波特图，教学效果很好。

(6) 精练内容，不面面俱到

我们突出教学内容的精华部分，注重分析规律和思维方法的讲授，分析电路以典型电路为例，一种电路讲透了，其它类似电路只介绍不同点，举一反三。比如，在讲清基本放大电路分析计算的基础上，再讲解差动放大器时，只需分析出其求IEQ的方法、公用发射极电阻Re对有用信号不起作用、等效负载电阻为实际负载的一半三个不同点即可，而不必再进行太深入分析。

5教学方法的改革

在多年教学实践基础上，我们总结归纳出以下四条教学方法：

(1) 强化“三基”教学，激发学习兴趣

笔者在讲解PN结的电容效应时，指出电视接收机的电调谐模块，就是利用了变容二极管的电容效应，通过谐振电路实现“选台”作用。并和黑白电视接收机的机械调谐方式相比较，学生顿时豁然开朗。在讲解计数器的概念和分类时，列举日常生活中的交通灯控制系统，阐明他的定时部分就是一个对秒信号计数的减法计数器，课堂气氛非常活跃，学生对计数器产生了浓厚的兴趣，急于知道计数器的工作原理，从而为后续内容的学习，起了一个非常好的铺垫作用。

(2) 化零为整，加强宏观思维

比如，集成运放可以组成分散在不同章节中的很多种应用电路，学生缺乏整体概念，搞不清各个局部之间的联系，会张冠李戴。我们将这个顺序颠倒过来，先总体介绍一个集成运放外接反馈电路不同，可以组成各种不同功能的电路，然后，把各个电路展示，分析它们的共性与个性，在学生头脑中先建立整体印象，再分头去研究各个电路，以培养学生的宏观思维能力。

(3) 化三为一，举一反三

模拟电路常分为三种组态，虽然分析计算的公式和结果不同，但分析的思路和方法一致，我们对三种电路只讲一个思路，将单纯讲解改为思路讨论，比如讲放大器静态工作点计算时，先讲解题的思路步骤，然后以提问形式启发学生依据这个思路列出一种形式电路的方程。最后，组织大家对另外两种形式的电路展开讨论，引发学生思维，培养举一反三的能力。

(4) 化单一课型为多种课型

单一的理论讲授课，即使教师加进一些“启发式”，也仍然没有脱离“传授”模式的桎梏。因此，一定要设计多种课型，讓学生真正参与教学，如讨论课、练习课、小结课、答记者问式课、提问式课等，让“启发式”真正落到实处。可以化单纯理论为动手操作。包括人工操作和智能化仿真实验。

6教学手段的改革

6.1运用EDA软件进行仿真实验，强化教学重点、克服教学难点，增强学生的动手能力

在模拟电路的晶体二极管、三极管教学过程中，用Edison软件通过声、光、动画技术，以栩栩如生的3D组件形式，逼真地模拟了实际电路的工作形式。操作者只需通过鼠标拖拉，就可在电脑屏幕左边连接成实物构成的电路图，同时在屏幕的右边自动生成该电路图的原理图。提供的实物模拟图，会给学生带来直观的感性认识，激发学生的学习兴趣。对于刚开始接触电子技术的学生来说，把电路元件的电路符号和实物图形联系起来便于记忆。在数字电路的VHDL教学过程中，用MaxplusⅡ软件演示用VHDL语言开发电路、数字系统的过程，观察仿真结果，使学生很快就掌握用VHDL设计电路的过程，并明白了用VHDL设计电路和用原理图设计电路的区别、优点。如果只是用文字、图表讲述开发过程，学生普遍感到较抽象，效果不理想。

6.2教师的教学技艺与现代化教辅手段相结合

多媒体辅助教学以丰富的信息量和极强的表现力迅速走进课堂，成为课堂的主要教学手段，给现代教育注入了活力。但也存在以下弊端：信息保留时间短，稍有疏忽就会跟不上趟，不便于学生把握信息的局部和整体之间的关系；信息量大，节奏快，学生的思维处于高度紧张状态，不便于学生深入思考；记笔记受到影响，不便于知识的消化和吸收。

为此，我们在课件制作和使用过程中摸索规律，扬长避短。在课件制作过程中，教师亲自动手，融入教师的学术水平、教学技艺及艺术修养，创建适于个人特点和风格的课件；在授课中，教师适时走动，用生动形象的讲解和丰富的语言适时调控讲课节奏、课堂气氛和学生情绪，声情并茂，充分体现教师的气质、风度和魅力，实践证明教学效果良好。

6.3课堂理论教学与实验演示相结合

我们注意在课堂上边讲授边演示，展示元器件实物和工程系统线路板，利用EDA平台进行“虚拟”实验，把全套的仿真实验直接链接到多媒体课件中，调用便捷，在课件中介绍工程实际应用和系统电路，并进行仿真演示，如“恒温控制器”和火灾报警器等，提高学生工程化思维能力。

7结束语

教学实践证明，我们的课程改革思路是可行和有效的。通过改革，初步解决了学时少、内容多这个瓶颈问题，使教学内容“回归工程”，更加贴近了工程应用背景的实际需要，培养了学生工程思维和工程应用的能力，降低了学生学习的难度，提高了学习兴趣、创新能力以及综合素质。

参考文献：

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