计算机专业《电路与模拟电子技术》教学改革与实践

上官晋太

（长治学院 计算机系，山西 长治 046011）

计算机专业《电路与模拟电子技术》教学改革与实践

上官晋太

（长治学院 计算机系，山西 长治 046011）

针对计算机专业的特点，对电路与模拟电子技术的教学内容和教学方法进行了分析和总结，对课程的理论教学和实验进行了重新的设计和调整。利用问题驱动法进行课堂教学，培养学生的思维方法和解决问题的能力。

教学改革；问题驱动法；电路仿真；虚拟实验

1 引言

在以前的计算机课程教学大纲里，《电路分析》和《模拟电子技术》是作为两门课来分别讲授的，这两门课中前者是后者的基础，这两门课作为计算机专业的专业基础课为后续的数字电子技术，单片机原理和计算机组成原理等课程准备必要的电路和模拟电子技术等方面的基础知识[1,2]。现在为了给学生留出足够的时间进行自主学习和创新性的实践活动，把基础课的课时进行了压缩，这两门课合并为一门课进行讲授，称为《电路与模拟电子技术》。从教学内容上讲新课不是简单的把前面的两门课的内容进行取舍然后合并，而是在认真分析这些课程内容内在联系的基础上进行了融合和提炼，以一个全新的面貌出现在同学们面前。新课程前后内容连贯自成一体，在教学实践中取得了良好的效果，在总课时减少的情况下仍然保证了教学质量。

2 以往教学存在的问题

从以往的教学过程来看，《电路分析》这门课的总课时为51，主要内容包括电路元件、电路变量、电路定律等内容。这些内容是电路分析课程的基本内容，但是作为一门只有51个课时的课程来讲明显紧张，在教学过程中如果每个内容都要涉及到，则所有内容均无法讲透。整个课程学下来，学生对电路的基本理论不能形成一个整体的概念，不能分析电路的工作过程，设计电路更无从谈起。《模拟电子技术》的课时也是51个课时，其内容主要包括半导体基础及二极管应用电路，晶体三极管基础，基本放大电路等内容。和电路分析比起来，模拟电路的内容更难掌握。通过分析，原因如下：电路分析的内容和中学物理课的电学部分的内容联系比较紧密，学生刚进入大学这些相关内容还有记忆，有中学物理的基础，相对来说好理解一些。电路分析中的相关概念和原理在现实生活中容易找到对应实例来说明和解释，模拟电子技术的内容相对来说就要更加抽象和难以理解。涉及到器件的内容，比如三极管的原理，同学们普遍没有理解透彻。这样对其外部特性就不能做到心中有数，只是死记硬背其内容。这样在分析由三极管组成的电路时就会感到无从下手。定性的分析做不到，定量的计算更加困难。由于这两门课都需要用到数学分析的内容，比如电路的暂态分析就用到微积分的方法，对于数学基础不太好的同学来说，想掌握这部分的内容就更加困难。

3 抓基础，强调数学的学习

电路分析和模拟电子技术是两门强调动手能力的课程，但是其理论性也特别强，要想学好其内容就先要打好相应的数学基础。在大学阶段的学习必须具备高等数学等方面的知识。在电路基本分析方法和电路定理这一节中大量的用到了线性代数的内容，比如在用支路电流法，网孔电流法和结点电压法求解电路时就用到了线性方程等方面的知识点。在正弦交流电这一节的学习中需要对复数理论和三角函数有很好的掌握。比如相量法就是分析交流电路最有效的方法，它用复数来表示正弦量的有效值和初相位，这样可以使描述正弦交流电路的方程转化为不含时间的复数形式的代数方程，大大简化了交流电路的分析和计算。在非正弦周期电流电路的分析中傅里叶级数展开是关键，一个非正弦的周期信号如何分解为一系列的谐波分量，如何求出不同谐波分量的幅度值都要求对这方面知识的掌握，这部分的内容也是将来学习信号与系统相关内容时的基础，没有傅里叶级数的知识就无法理解后续的傅里叶变换这个内容，就无法建立起信号频谱这个概念，此后基于频谱的分析方法都无法理解和应用。总的说来，高等数学是学好电路分析和模拟电子技术必不可少的基础和前提条件，没有好的数学基础这两门课不可能学好。可以认为这两门课就是高等数学在电学领域的实例应用，电路方程就是求解电路的数学模型。

4 课程教学内容的整合

目前，国内大多数高校都是把这两门课程分别讲授的。多数高校是由非计算机系教师授课，存在和计算机后续的课程脱节的问题，不能兼顾计算机专业的特点，内容偏重于理论，内容涉及面广，对于计算机专业针对性不强，学生反应负担过重，接受情况不好。为了适应社会对应用型人才的需求，根据专升本院校的特点，学院面临应用型人才培养的要求与改进。按学院的办学指导思想和定位，计算机系以专业能力为导向，在重构人才培养方案上做了积极探索[3]。因此我们对两门课程的授课情况进行过相关的研究和探讨，针对计算机专业的特点、培养目标的要求及学生的实际情况，对这两门课进行了新的安排和调整，形成《电路与模拟电子技术》这门课，对课程目标进行了重新定位；对教学内容和实验项目做了适当的调整、修改与整合，形成了“理论和实验”相统一的立体化教学体系。这些举措既有利于学生对这门课的理解，又有利于提高学生的动手能力与工程实践能力。

5 实验课的设计与实施

电路与模拟电子技术是一门强调动手能力的课程，在设计实验课的内容时特别注意加大实验课的针对性和实用性，在实验课的安排上注意和理论课的时间保持同步。除有一定数量的规定实验外，笔者还设计了开放性实验项目。在完成大纲要求实验的前提下，鼓励学生按自己兴趣，自己设计实验，或验证课程中所学的理论定理，或搭建一些简单电路，实现所需功能，注重实验过程中知识的积累学习，注重实验的思考总结，让学生在完成自己设计的实验过程中，真正体会到思考的乐趣，提高动手能力，掌握所学知识。在对实验课的考核方面，我们规定学生的实验成绩由两部分组成，一部分是实验报告成绩，另一部分是现场操作成绩。一个小组由2名同学组成，为了避免有的同学只是记录实验数据而不动手实际操作，要求一个小组中的两个同学都要独立动手操作，分别给出各自的操作成绩，在对实验报告的评判中注意对比不同小组的实验数据，防止同学之间互相抄袭实验数据的情况发生。

在课堂教学中我们引入了电路仿真软件的应用，这样可以让同学们除了可以计算出电路的数值外还可以看到电路的变化波形，特别是对一些动态的过程可以做到一目了然。电路仿真软件的应用还可以让学生提前在实验课开始之前预先准备实验课的内容[4]，因为是仿真结果必定和实际电路测量出来的数据有所不同，这也可以启发学生去思考产生这种结果的原因，让学生养成一个良好的习惯，即在电路分析和设计时利用仿真但是不完全相信仿真，实际的结果只能以最后做出的电路输出为准。

全国大学生电子设计大赛是我系学生参加最多的大赛之一，它是教育部倡导的大学生学科竞赛，是由大学生参加的群众性科技活动，其目的在于推动高等学校促进信息与电子类学科课程体系和课程内容的改革。电子设计大赛的开展有助于高等学校实施素质教育，培养大学生的实践创新意识与基本能力，参加大赛有利于培养学生理论联系实际的学风；有助于学生工程实践素质的培养，通过大赛的锻炼可以提高学生针对实际问题进行电子设计制作的能力。无疑电子设计大赛对电路与模拟电子技术的教学提出了更高的要求，笔者通过分析找出本课程和大赛有关的章节内容进行专题辅导，针对性的加强训练，先挑出部分基础好，有兴趣的同学进行培养，然后通过这些同学的带头示范作用逐渐扩大影响，使更多的同学加入进来。在本课程中，半导体二极管和晶体管、基本放大器、信号产生电路、信号运算与处理电路和直流稳压电源这些章节的内容与大赛直接相关，在理论教学和实验课上这些都作为重点内容进行讲解。形成了学生参加电子设计大赛和电路与模拟电子技术的教学相互促进，良性互动的局面。

6 结论

通过近5年的教学实践，新整合后形成的课程《电路与模拟电子技术》在我系的教学效果良好，原来两门课的课时都为51，总课时为102，整合后的课时为68，课时只是原来的2/3，课时量减少了，但是教学效果反而有所提高。这得益于新课程更加精炼，知识点更加集中。在教学中更多的引入了新的技术和手段，注重学生兴趣和能力的培养。课程改革上更注重前后内容的连贯性和统一性，使学生的综合能力得以提升。

［1］廖晓梅.《电路与模拟电子技术》教学方法的探讨［J］.电大理工，2017，（1）:33-35.

［2］高玉良.电路与模拟电子技术课程教学改革的实践［J］.长江大学学报（自然科学版），2008，5（3）: 335-336.

［3］陆超.“电路与模拟电子技术”课程考核方式改革探索与实践［J］.中国电子教育，2016，（1）:25-29.

［4］郎佳红，李绍铭.模拟电子技术课程教学改革研究与实践［J］.安徽工业大学学报（社会科学版），2010，27（4）:110-111.

TP391.9

A

1673-2014（2017）05-0071-03

山西省教育科学“十三五”规划课题（GH-16111）；长治学院“电路与模拟电子技术”优秀课程，长治学院教改项目（JC201701）

2017—05—16

上官晋太（1964— ），男，山西阳城人，博士，副教授，主要从事数字图像处理教学与研究。

（责任编辑 张剑妹）