模拟电子技术课程实践教学改革的探索

刘晓洁 李 翀 唐莉萍东华大学信息科学与技术学院数字化纺织服装技术教育部工程研究中心 上海 201620



模拟电子技术课程实践教学改革的探索

刘晓洁 李 翀 唐莉萍
东华大学信息科学与技术学院数字化纺织服装技术教育部工程研究中心 上海 201620

摘 要：基于“卓越工程师培养计划”的要求，结合卓越班学生的特点，进行了模拟电子技术课程实践教学改革的探索：以基础实验为铺垫，新增“模拟电子技术大作业”实践环节。教学结果表明，此实践环节有助于培养学生工程意识、实践技能和创新能力。

关键词：实践能力；模拟电子技术；教学改革

1 电子信息工程专业本科生“卓越计划”实施的意义

“卓越工程师教育培养计划”是教育部为贯彻落实《国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010-2020 年)》和《国家中长期人才发展规划纲要(2010-2020 年)》的重大改革项目，也是促进我国由工程教育大国迈向工程教育强国的重大举措。“卓越计划”的核心与关键是培养学生的工程实践能力和创新能力，而这正是多年来我们实践教学体系的一个薄弱环节。工科大学生培养的根本在于实践，而实践能力的培养又依赖于实践教学体系。即实践教学体系是否科学、合理，切合实际，将直接影响工科大学生实践与创新能力的高低。然而，现有的实践教学体系存在诸多问题，制约了工科大学生实践能力的培养。当务之急是高校应当积极推进实践教学体系改革。

为实现国家的“卓越计划”，培养符合国家和社会需要的卓越工程师，结合我校电子信息工程专业本科生的特点，以电子信息工程专业学生的模拟电子技术课程为例，为加强模拟电子技术实践教学，采用新增的“模拟电子技术大作业”环节培养该专业学生的工程实践能力和创新能力。教学结果表明，该实践环节取得了积极的成果。

2 “模拟电子技术大作业”的实施与课程改革

模拟电子技术是电气信息类专业中一门重要的专业基础课程，其理论性和实践性都很强，学生普遍反映掌握好这门课程有一定的难度。因此，配套的实践教学环节的科学合理性显得尤为重要。新增的“模拟电子技术大作业”能够加深学生对模拟电子技术理论知识的理解，促进学生自主学习，提高其发现问题、分析问题和解决问题的工程实践能力，为培养适应国家发展战略和经济建设需要的卓越工程师奠定基础。实践能力和创新能力是卓越工程师必须具备的工程素质，“模拟电子技术大作业”的组织与实施旨在对学生的实践能力进行训练，进而促进学生的创新能力发展。有关“模拟电子技术大作业”的实施与模拟电子技术这门课程的一些改革，如以下几方面所述：

2.1 实践教学内容改革

传统的模电电子技术实验内容，多是针对极个别的知识点进行分立实验，如共射极单管交流放大电路，仅仅是整个系统中的一个模块。学生很难从全局的高度来理解和掌握整个电路系统的构成，模块之间的衔接，不同器件的匹配方法等问题。因此，“系统化”这个理念引导着我们在模拟电子技术实践教学内容方面做出改革。希望学生通过相应的实践，建立工程中“系统”的概念，将所学的各知识点融会贯通。为此，在原有的模拟电子技术基础实验课程基础上，新增了“模拟电子技术大作业”的实践教学环节。

“模拟电子技术大作业”的实践教学内容采用：中小规模电路系统设计——抗干扰红外发射接收器。要求学生制作一套以红外发射管和接收管为核心器件的发射-接收装置，能够在一定距离内实现发射器对接收器上电灯的开关控制，并且这套装置能避免环境灯光、电源噪声及其他发射器的信号等干扰对控制信号的影响。发射器采用555多谐振荡器调制开关信号，以红外光的形式将调制信号发射出去，接收器接收到光信号后经过滤波、整流、阈值比较、触发、驱动继电器，以控制电灯负载工作。在动手实践过程中，加强学生对模拟电子技术知识的领悟，既学习巩固了各知识点，又培养了工程实践意识和能力。

2.2 授课方式改革

传统的面上教育的实验教学授课方式以教师为主，学生被动地接受知识。常常是教师进行“实时”指导，学生做的也是验证性实验居多。教师给学生提供完整电路图，包含经多次验证的元件参数，正确的连接方式，由学生依葫芦画瓢，按照电路图连接元件和导线，再观察波形，测试并记录相应数据。课堂上学生一遇到问题，不会主动思考，不懂得如何排故，而是马上找教师解决，无形中形成了一种依赖思想。

“模拟电子技术大作业”致力于改变传统的实验教学授课方式，秉承“学生为主体，教师为辅导”的理念，大作业内容在开学时由教师布置给学生，仅提出整个系统的各项性能指标要求，告知学生自行设计电路，采用Multisim软件仿真电路中各模块的功能，并整合出完整的系统电路，然后合理安排时间独立去实验室制作，学期末提交实验作品，由老师验收评分。另外，教师提供部分与大作业相关的全英文版技术资料，使学生逐渐学会查阅外文文献，积累专业英语词汇，为今后从事科学研究打下扎实的基础。

“模拟电子技术大作业”属于设计性实验，要求学生根据实验目的，设计并选取合理的电路方案，选择实验器材，搭建实验电路，进行数据分析，总结实验现象，甚至提出改进意见。验证性实验向设计性实验的转变，对于学生实践创新能力的培养是一次本质上的飞跃。教师在传授理论知识的同时，让学生逐步深入探索实践，使学生带着问题学习，理论与实践相结合，通过学习的点滴深入，解决大作业中的技术问题，提高学生的自学能力和独立解决问题的能力。

2.3 实验元件认知提升

传统的模拟电子技术基础实验采用九孔板平台、表面标示着元件符号和标称值的元器件装置(元器件的实体被厂家在安装在内部)，以及插拔式带绝缘层导线搭建电路。部分学生在实验结束后仍然不清楚自己使用过的元器件有什么特征，比如一个电解电容，除了标称电容值以外，使用前还应考虑最大耐压值、实测电容值、工作频率等主要参数，还应正确判别电容极性。如此一来，学生在实验中的收获甚少，与教学实践的初衷是脱节的。

为了让学生对真实的元器件有进一步的认知，在“模拟电子技术大作业”实践环节中，教师带领学生去大型电子市场实际调研，了解常见器件选型与市场供应的关系，培养成本意识。让学生了解到：完成同一个电路系统，在符合性能指标的前提下，如何选择合适的、高性价比的元器件也同样重要。

2.4 实验平台改革

在“模拟电子技术大作业”实践环节中，另一个重要的改革元素是实验平台的选择。实验室常用的电路测试平台有面包板，万用板，PCB(印制电路板)等。面包板连线简单，不需焊接，虽可循环使用，但是导线易松，电气连接不紧密，且面包板的空间利用率低，不适合制作中、大规模的测试电路；万用板的集成度较高，元件固定牢固，电气连接紧密，但是布线和焊装较烦琐，基本不能循环使用，容易导致大量元件的浪费；而工程中常用的PCB板制作而成的电路性能优良，集成度高，但相应的成本也高，不能循环使用，具有单一性，不适合学生搭建试验电路。

综合考虑以上因素，在“模拟电子技术大作业”中给学生使用的是由本系教师自行设计开发的铆钉板。铆钉板是以环氧树脂板作为基板，以铜铆钉作为电路节点，经过布线，打孔，固定铜铆钉，打磨焊盘，镀上焊锡，安装支架等步骤处理，可作为电路测试板使用。根据实验电路规模，将常用封装形式的引脚配上对应底座，进行合理布局后，设计的每块铆钉板尺寸为225 mm×210 mm，包含330个铆钉节点。这些节点都涂有焊锡，只要加少许焊锡加速导热，很容易将元件焊上去。因为是外露的节点，所以拆卸元件也十分方便，只需加热节点上的焊锡即可融化焊锡取下元件。因此修改电路非常便捷易操作，不会浪费过多的测试板和元件。另外，铆钉板上所有节点都标有规则排列的序号，学生可在焊接元件前先在纸上画出元件布局草图，培养学生的系统性思维。

2.5 考核方式改革

由于传统的实验总成绩=出勤成绩+平时表现+实验报告成绩，实验成绩平均，难以激发学习积极性。此次考核方式改革中，添加了“大作业”成绩，包含：电路外观设计+电路指标完成率+实验报告心得体会+创新成绩。“创新成绩”是指该学生的电路设计不是采用常规方法设计，而是经过思索设计出能够完成电路指标的新颖设计(该设计不一定是最简洁的，但只要是原创或再次创造都鉴定为创新)。

2.6 实验室智能管理系统

作为试点实验室，本系的实验室正试行我校教务处推出的“实验室智能管理系统”，采用实验室门禁系统、远程监控系统和学生刷卡考勤系统，使得实验室全天候为学生开放成为可能。“模拟电子技术大作业”实践环节也是在这样一种崭新的开放式实验室中实施，学生通过网上预约，由各实验室负责教师审批通过后，该学生可在预约时间内通过校园一卡通刷卡进入实验室做实验。开放实验室为学生提供了更宽裕的时间和实验场所，在培养学生实践探索精神的同时，也提高了实验室的利用率。在不久的将来，我校还将增加“智能电源”的开放实验室功能，学生在预约实验房间外，还需要预约实验时需要用到的设备，得到教师网上批准后，被预约的仪器才可以供电，以培养学生的规划意识和节能意识。

3 结论与思考

以“模拟电子技术大作业”为主线进行的模拟电子技术实践教学改革探索之路，使学生加深了对模拟电子技术课程的理解，掌握了模拟电路的常规设计方法，增强了电路调试与焊装的实践能力，获得了基本电路调试经验，提高了专业课学习兴趣，培养了科研创新能力。学生通过“动中学，学中思”逐步提高了发现问题、分析问题和解决问题的能力。实践教学表明，“模拟电子技术”实践教学的改革进一步丰富了该课程的实践教学体系，并取得了良好的教学实践效果和成果。近些年，工科学生毕业就职面临的最直接问题是工作“上手慢”，缺乏实践创新能力，为积极响应教育部“卓越工程师教育培养计划”的有效实施，高校一线教师应以学生为本，努力开拓进取，用心培养出基础理论扎实、专业知识宽厚，具有很强的工程实践、创新性思维和系统性思维的能力，有理想抱负、有社会责任感和团队合作精神的卓越人才。

参考文献

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Exploration of Analog Electronic Technique Reform in Practical Teaching

Liu Xiaojie, Li Chong, Tang Liping
Engineering Research Center of Digitized Textile & Apparel Technology, College of Information Science and Technology, Donghua University, Shanghai, 201620, China

Abstract:In this paper, it describes an exploration of Analog Electronic Technology practice teaching reform. This reform in teaching is based on the requirements for Excellent engineer training program, also itcombines thecharacteristics of excellent class students.It increases the practicestep of Analog Electronic Technology assignment on the basis of basic experiment. The teaching result shows that this reform in practice helps students obtain engineering consciousness, practical skills and innovation ability.

Key words:practical ability; analog electronics technique; reform in teaching

基金项目：东华大学信息科学与技术学院“电子信息工程专业卓越工程师培养计划”教改项目(编号：104-03-0031011)；东华大学信息科学与技术学院卓越计划“电学基础实践实验课程组”教改项目(编号：104-03-0007053)。

作者简介：刘晓洁，硕士，实验师，实验中心副主任。李翀，本科在读学生。唐莉萍，硕士，副教授。

收稿日期：2015-08-25