模拟电子技术实验教学改革与实践

程春雨，吴雅楠，马驰，郭学满，王 林

(大连理工大学 电子信息与电气工程学部，辽宁 大连 116024)

模拟电子技术实验教学改革与实践

程春雨，吴雅楠，马驰，郭学满，王 林

(大连理工大学 电子信息与电气工程学部，辽宁 大连 116024)

针对传统的模拟电子技术实验教学模式存在的问题，优化了模拟电子技术实验的内容，调整了模拟电子技术实验教学的过程，更新了模拟电子技术实验教学的手段和方法，并结合模拟电子技术实验教学的现状，对如何培养学生的创新实验能力进行了探索与实践，这对提高模拟电子技术实验教学的质量具有重要意义。

模拟电子技术实验；实验教学；教学改革；实践

模拟电子技术是电子类和通信类等专业学生必修的专业基础课，同时也是其他后续课程的基础，其理论性和实践性都很强[1]，是一门非常重要，但又比较难学的课程。模拟电子技术实验是模拟电子技术的实践环节，是模拟电子技术的重要组成部分。学生进行模拟电子技术实验的过程，既是学习模拟电子技术知识的过程，同时也是应用所学知识的实践积累过程。实验环节在培养学生的科学思维方法，开拓学生的创新意识，提高学生的综合运用能力等方面具有课堂理论教学所无法替代的作用[2]。

如何做到在有限的实验教学时间内，既能配合模拟电子技术理论教学的进度，完成单元电路的设计与验证，帮助学生学习和理解模拟电子技术理论基础知识，通过实验教学，达到熟练掌握理论知识的目的；同时还能将代表科学发展和技术进步的前沿新知识、新技术和最新的研究成果介绍给学生，培养学生勤于思考和勇于创新的实践能力，使学生在实验教学过程中能够积极主动地提出新问题，并能够充分利用现有的实验条件和已经掌握的理论知识，找出解决问题的办法，设计出解决实际问题的新方案[3]。充分调动学生在实验教学过程中的积极性，从而提高学生分析问题、解决问题的能力，增强学生在学习后续课程和走上工作后的适应能力和竞争能力，这是高校实验教师必须面对的问题。

1 模拟电子技术实验课程的现状

目前，一些高校模拟电子技术实验课仍处于一种相对传统、落后的实验教学模式之中，即实验课依附于理论课，实验内容以验证性实验为主，实验过程完全按照实验教材所规定的操作步骤进行[4]，实验目的也只是训练学生学会基本的测量方法，掌握常用电子仪器的使用，测量并验证单元电路的基本功能。实验操作过程有些是在实验台上完成简单的测试，有些要求学生在面包板上做简单的电路搭接和数据测试。不论采用哪种实验教学模式，整个实验过程都相对刻板，实验内容和实验器件单一，学生只需要按照实验讲义上规定的实验步骤操作、测试就能够完成实验。在实验过程中，学生没有机会遇到器件参数选择不对，电路设计等方面的问题，学生上实验课的目的只是为了验证理论基础和理论计算，这种实验方法不利于学生将来的学习和工作。

由于多方面的原因，造成在同一所高校学习的学生素质差异性很大。其中很大一部分学生理论联系实际和动手操作能力都相对欠缺，学完模拟电子技术这门课程之后，除了知道一些专业术语和部分功能电路之外，既看不懂集成电路芯片内部的电路图和整机电路图，也不会分析和调试实际电路，更谈不上设计和制作实用电路了。学生的这种差异性还体现在对学习的热情和自我要求等其他方面。在模拟电子技术实验教学过程中，只有部分学生对实验感兴趣，这部分学生预习得好，实验完成的速度快。但由于实验内容和实验模式单一，这部分学生提前完成实验后，会剩下一部分实验时间不能被充分利用，从而造成实验时间和实验设备的浪费。还有一部分学生对模拟电子技术实验没有兴趣，完成实验的目的只是为了能拿到学分。针对学生学习状况的差异性，怎样做好层次化教学[5]，是当今高校模拟电子技术实验教师必须解决的现实问题。

目前，各高校模拟电子技术实验教学的现状是：随着高校热门专业的逐年扩招，学生多，实验教师少，迫使很多高校模拟电子技术实验课不得不大班上课，一次2～3个班级，几十名甚至于上百名学生同时做一个实验，即使有两三名教师同时指导，也很难做到面面俱到，学生相互参考实验数据的现象经常发生。由于学生多，实验教师少，实验设备和实验空间有限[6]，造成同一个实验内容，在一个学期内必须重复安排多次，学生上实验课的时间不能统一，一部分学生先做实验，另一部分学生后做实验，完全一样的实验内容很难杜绝学生之间相互参考实验数据，为了能从根本上解决这个问题，完全统一的实验教学内容必须改变。

以上现状是高校模拟电子技术实验教师所面临的现实问题：教学模式陈旧，实验内容单一，学生的差异性在逐年加大，学生多，教师少，实验设备和实验空间有限，这些是高校模拟电子技术实验教学改革必须解决的现实问题。

2 改革的措施和解决问题的办法

模拟电子技术研究的对象是半导体器件以及以半导体器件为核心的基本电路，具有较强的可操作性和实践性，因此，模拟电子技术实验教学改革必须坚持理论与实践并重的原则[7]。

2.1 调整实验教学时间

大连理工大学教学改革在实验教学时间安排上做了适当的调整，调整后的实验时间尽量与理论教学时间并行，紧跟理论教学的进度，做到理论课刚讲完的内容马上安排实验，以增强学生的记忆效果，加深学生对知识的理解，配合好理论教学，帮助学生通过实验掌握更多的理论知识。

2.2 优化了教学内容，更新教学方法

(1)在第一次仪器实践课上，增设了二极管的实验内容。在以往的模拟电子技术实验中，没有安排二极管的实验内容，但二极管是模拟电路的基础，如果学生不能很好地理解二极管的工作原理，摸透二极管的工作特性，那么后续课程的学习必将受到影响。本次教改，将二极管的实验内容与仪器实践课安排在一起，让学生在熟悉仪器使用的过程中，设计实验电路，测试二极管的特性，掌握二极管的工作原理，让学生在电路设计和数据测试的过程中掌握仪器的使用。在实验过程中，学生可以根据不同二极管的参数特性，选择自己认为合适的电阻设计实验电路，测试并计算二极管的导通电压、工作电流、耗散功率、动态电阻等参数。通过实验帮助学生认识到决定二极管工作状态的主要参数是流过二极管的工作电流，知道二极管的导通电压、耗散功率和动态电阻都是由流过二极管的工作电流决定的。让学生充分认识到分析工作电流在模拟电子技术实验课程中的重要性。

(2)在单管放大电路的设计与测试实验中，以往只安排了一个实验电路，让学生在面包板上搭接指定电路参数的共发射极单管放大电路并测试。由于学生第一次在面包板上搭接实验电路，不熟悉面包板的结构，在搭接实验电路的过程中耗时过多，虽然只安排了一个项目的实验内容，但也有很多学生在规定的时间内不能按时完成实验。本次教改，设计了一个专用实验平台，在实验平台上给学生提供了偏置电流可以调节的静态工作电路，让学生在实验平台的基础上设置静态工作点，设计共发射极、共集电极、共基极三种不同组态的单管放大电路，测试、计算、比较并分析这三种不同组态放大电路的异同点。并通过改变静态工作点，观察、测试并分析放大电路的失真波形。通过对实验内容的调整，满足了多数学生的实验需求，实验技能稍差的学生，可以在实验平台上完成一部分实验内容；实验技能较好的学生，可以充分利用新的实验平台，在规定的实验时间内完成三种不同组态单管放大电路的设计与测试。这种层次化实验教学模式，有利于提高学生的实践技能。

(3)在差分放大电路的设计与测试实验中，本次教改后的实验内容增设了恒流源负载的射极耦合差分式放大电路的设计与测试。实验要求学生在静态工作点相同的条件下，比较电阻负载和恒流源负载这两种射极耦合差分放大电路的异同点。本次教改之前，在规定的实验教学时间内，大多数学生只能完成一个电阻负载射极耦合差分式放大电路的电路搭接和数据测试。为了帮助学生能够在规定的实验时间内完成两个差分放大电路的测试与比较，在本次教改的实验平台上，给学生提供了差分放大的基础电路，静态工作点的设置与调节电路需要学生自己连接。在新设计的实验平台上，保证学生可以通过调节电位器，将两个差分放大电路的静态工作点调成一致，以保证在静态工作点相同的前提下，比较两个不同负载射极耦合差分放大电路的动态特性，帮助学生在实验过程中真正理解恒流源负载射极耦合差分放大电路在性能上的提高。

2.3 调整实验项目的设置原则

本次教改的重点集中在电路器件的选择上。在以往的实验教学过程中，每个实验项目的实验器件都是老师设定好并准备好的，每个实验项目的实验电路和实验器件完全统一，学生只需要按照实验教材上规定的实验电路，用统一的实验器件搭接实验电路、测量实验数据、验证理论计算就能够完成实验[8]。本次教改调整了实验项目的设置原则：在保证实验器件可以安全工作的前提下，尽量让学生自己选择实验器件[9]，全部实验的器件一起交给学生，让学生根据厂家提供的器件手册自己设置实验电路的静态工作点。这样的实验教学模式基本上能保证每组实验，学生所选用的实验器件不完全一致，在实验的过程中培养学生使用生产厂家提供的器件手册设计实际电路的能力。

2.4 设计全新的实验平台

为保证在增加实验内容的前提下，不影响学生完成实验的进度，本次教改设计了一个全新的实验平台。在新的实验平台上，给学生提供了一部分基础电路，学生可以在基础电路上进行扩展，设计自己的实验电路。这样既可以保证学生在规定的实验时间内完成必做的实验内容，同时还保证了实验内容的多样性，解决了层次化教学管理这一难题。保证实践能力相对较强的学生有更多的实验条件，设计完成更多的实验内容；同时也保证实验技能相对较弱的学生能在规定的实验时间内完成基本的实验内容，做到了既注重精英人才的培养，又照顾到多数学生的学习热情，保护好每个学生学习的积极性，使学生能够在实验过程中得到充分的锻炼，为后续的课程学习以及走上工作岗位打下坚实的实践基础。

为了能更好地贴近实际应用，激发学生的创新热情，在本次教改设计的实验平台上，还增设了多项与实际应用相结合的实验项目[10]，如称重传感器小信号的检测与放大，室内光强变化的检测与控制，环境温度变化的检测与控制，障碍物的检测与判断等多种模拟传感器检测电路，让学生在实验室里就能直观地体验到所学到的模拟电子技术知识可以应用到现实生活中去，以充分调动出学生设计实际电路的创作热情。

2.5 改革考核制度

为了帮助学生巩固所学到的知识，本次教改还建立了一套全新的实验考核制度，明确了每个实验项目重点考核的实验内容[11]，以及每个实验项目的具体考核办法。实验考核内容分为仪器使用、电路设计、搭接实验电路、实验数据测试、实验数据分析等五个方面。细化到每个实验项目，实验考核的侧重点有所不同。例如：实验一重点考核学生学习使用电子仪器的能力；实验二重点考核学生设计电路的实践能力；实验三重点考核学生实验电路测试和数据分析能力；实验四重点考核学生在面包板上搭接实验电路的实践操作能力；实验五综合考核学生在电路设计中的综合实践能力。通过对具体能力的考核打分方式，帮助学生清晰地认识到自己的不足，从而有针对性地学习，提高自己的薄弱环节，以帮助学生提高电路设计和创新实践能力。

3 结束语

通过本次教改与实践，使大多数学生对模拟电子技术实验的态度有了明显的改变，学生做实验的热情有显著提高。当然在模拟电子技术实验教学过程中，还有很多工作需要改进，只要我们用心去做，以学生为中心[12]，在实验时间和实验条件允许的情况下，给学生增设更多新颖的实验内容，就一定能激发出学生的学习热情，引导学生用多种不同的实验方法设计分析不同的实验电路，提高学生分析问题和解决问题的实践能力，以适应社会对高技术人才需求不断提高的发展趋势，提高学生的就业竞争力。

[1]黄慧敏.《模拟电子技术》实验教学改革的探索[J].实验室科学,2009,12(1):62-64.

[2]冯志江,张利,王巧玲.电子技术实验教学的思考[J].实验室研究与探索,2012,31(7):330-332,345.

[3]李良荣,李绪诚,刘桥.现代电子技术实验教学体系探索[J].实验室研究与探索,2010,29(12):121-124,141.

[4]刘艳,朱昌平,宋凤琴,等.模拟电子技术实验教学中的学生实践能力培养[J].实验技术与管理,2010,27(2): 110-112.

[5]蔡晓艳,肜瑶,王照平.模拟电子技术实验教学改革的研究与探索[J].实验室科学,2013,16(3):51-53.

[6]林春,邵雅斌.改革电子技术实验教学培养应用型人才[J].实验室科学,2011,14(5):34-36,40.

[7]王革思,赵旦峰,张朝柱,等.模拟电子技术实验课程体系的研究与实践[J].实验科学与技术,2012,10(5):99-102.

[8]晏湧,模拟电子技术实验教学改革的探索与实践[J].实验技术与管理,2012,29(4):288-290.

[9]邢晓濬.“模拟电子技术实验”教学的探索与实践[J].电气电子教学学报,2013,35(1):86-87.

[10]于蕾,王松武,谢红.模拟电子技术实验的教学改革[J].实验科学与技术,2011,9(3):125-127.

[11]王波,张岩,王美玲,等.“模拟电子技术实验”课程的改革[J].实验室研究与探索,2013,32(4):140-143.

[12]杨颖.以学生为本创新电子技术实验课教学[J].实验室研究与探索,2010,29(6):80-83.

Reform and Practice of the Experiment Teaching for Analog Electronic Technology Experiment

CHENG Chunyu, WU Yanan, MA Chi, GUO Xueman, WANG Lin

(Faculty of Electronic Information and Electrical Engineering, Dalian University of Technology, Dalian 116024, China)

Aiming at the existing problems of the traditional analog electronic technology experiment teaching mode, this paper optimizes the teaching contents of analog electronic technology experiment, adjusts the teaching processes and also modifies the teaching methods. Simultaneously, combined with current situation of analog electronic technology experiment teaching in China, this paper focuses on how to develop the innovation capability and practical ability of university students, which is important to improve the quality of analog electronic technology experiment teaching.

analog electronic technology experiment; experimental teaching; teaching reform; practice

2013-12-19；

大连理工大学教育教学改革基金资助项目(ZX201326)

程春雨(1970-)，女，硕士，工程师，主要从事模拟电子技术实验和课程设计的教学与研究工作。

G642.423；TN01

A

10.3969/j.issn.1672-4550.2014.06.024