电子技术实践课程改革探索

2018-06-04曹晓丽王霞郑州大学西亚斯国际学院

数码世界 2018年5期

曹晓丽王霞郑州大学西亚斯国际学院

1.教学模式

电子技术实践课程主要由模拟电子技术、数字电子技术课程的实践教学项目组成，是将理论与实践相结合的重要环节。课程学习的目的是使学生在掌握了理论知识的基础上，能够将所学的知识运用在实际电子设计的案例中，在教育教学的实践过程中，课程改革成为新的目标，是将理论与实践紧密的联系起来的重要途径。

2.我校电子技术实践课程的重要性及现状

电子技术实践课程每年面向电子工程系300多名学生开设，相关实验室每年接待学生实践人数达到400人以上，且规模随学院招生人数的增加而不断增长。随着电子科学技术的飞速发展，电子计算机和集成电路的广泛应用，以及电子信息技术的发展对科学技术、国民经济和国防各领域的日益深入的影响和渗透，电子技术的知识、理论和方法在相关专业的地位越来越重要。电子技术实践课程作为工科类学生的电子类基础入门实践课程，其作用不仅在于帮助学生扎实理论知识，更在于其是引导学生进入电子设计领域的奠基性基础实践课程。对于基础性实践内容掌握的好坏程度，直接关系到学生以后对电子类专业课程和后续综合实践的兴趣和信心。同时，许多用人单位也把学生的基础动手实践能力，作为就业考核的重要标准。

自2012年更新数模电实验室以来，电子技术实践课程在实践指导书的修订、实践项目的完善、实验室的改进等方面都有一定的进步，但是仍存在一些问题：

（1）实验内容多以“验证型”实验为主，设计型和综合型实验鲜少涉及到。以往的教学中为了巩固学生的基本知识，实验内容大部分的是现成的电子电路的连接与调试，学生在学会基本的电路知识和检查电路的错误后基本就完成了本次实验，不利于学生综合能力的提高。

（2）学生在实验过程中不会主动提问与查找相关问题的资料。学生长期的依赖课本与教师，很少主动的思考问题的来源与解决问题的办法，长此以往，学生学习的主观能动性有所下降，形成懒惰不思考的不好习惯。

（3）创新能力不足，学生在做完基础实验后仍然不能够利用现有的基本知识设计电路，这也是目前大多数高校学生存在的通病。

（4）实验教学资源的限制，使得老师不能够利用新的教学资源与形式展现课堂内容，比如互联网在实践教学中应用。

3.电子技术实践课程改革思路

针对我校这种特殊情况，为了培养动手能力更强的实践人才，在人才培养上，本课程紧紧围绕“以实践教育、创新教育为重点”的专业教育模式，全面实现复合型应用人才的培养目标，密切结合学院学生的实际情况，改革思路有以下几点：

第一，配合完成实验中心实施实验室规范化、常态化开放，循序渐进地加强学生动手能力，在实践中逐步形成和建立学生在专业技能方面的创新意识和能力，并已建立与之相应的运行机制。突出实验专业教学主体结构，为学科建设提供强劲的环境支持，使电子技术实验室更加适应复合型应用人才的培养目标，建立以实验教学实验室为基础、专业技术实践创新实验室为核心、附有仪器设备维修室、仪器管理室的实验中心结构模式。

第二，开放实验室，自2012年以来，实验室就对学生免费开放，在课余时间为学生提供自主学习环境。学生在开放时间可以是自己补充不足，也可以和老师一起设计新型实验，老师也会提出实验或者设计的明确要求，针对不同学习程度的学生他们可以自由选择老师给出的实验。从学生的不同层次出发，这样可以有针对性的提高学生的学习成绩和动手能力，并让学生自发的爱上学习。

第三，提出卓越工程师计划，为了让学生更好地适应社会对实践复合型人才的需求，特地在电子设计实验室增设卓越工程师计划课程，首先通过选拔将对电子设计有浓厚兴趣的同学选拔出来加入到学习的团队中，老师通过具体实际的设计项目讲解，让学生对工程应用有所了解并利用所学的知识逐步的探讨、深入分析、设计实践项目。

第四，重视学生学习过程，并鼓励、激发学生对课程和电子学的浓厚兴趣，不能一味的立足于学生的实验结果与实验报告，将学生思考、提出问题、解决问题的能力一并的考虑到对学生成绩的评定中，让学生明白学习不仅仅是及格的事情，而是掌握住问题与解决问题的重要事情。

第五，老师在课堂中不能只讲理论，可以将实际的电子设计案例加入进来。电子技术的课程中，有些理论、概念、定理有些抽象，如若学生不理解的情况下，可以通过实际的案例来驱动学生对具体知识点的掌握。

4.案例驱动

以最简单的三极管的饱和、截止、放大特性测试为例，在进行实验前，需要对三极管的这三种工作状态的特点描述的非常的清楚。

要使三极管处于饱和状态，必须基极电流足够大，三极管在饱和时，集电极与发射极间的饱和电压（UCES）很小，基极电流很大，对硅管来说，发射结的饱和压降UBES＝0.7V（锗管UBES＝-0.3V），而UCES＝0.3V，可见，UBE＞0，UBC＞0，也就是说，发射结和集电结均为正偏。

要使三极管处于截止状态，必须基极电流IB＝0，此时集电极IC＝ICEO≈0（ICEO 为穿透电流，极小），UBE＜0，UBC＜0，也就是说，发射结和集电结均为反偏。

要使三极管处于放大状态，基极电流必须为：0＜IB＜IBS。三极管放大时，基极电流IB＞0，对硅管来说，发射结的压降UBE＝0.7V（锗管UBE＝－0.3V），三极管在放大状态时，集电极与发射极间的电压UCE＞1V 以上，UBE＞0，UBC＜0，也就是说，发射结正偏，集电结反偏。

测试电路如图1所示：

图1 三极管特性测试电路

测试过程：

4.1 测试电路的截止状态

（1）根据图一连接电路，将电流表和LED灯连接在电路中。

（2）使基极输入电压为0V，测试IC= 0 mA，Vc= 12 V。

得出结论：即使加有集电极电压，但在基极无电流流过时，集电极和发射极也无电流流过。这样的状态称为三极管的“截止状态”，此时集—射电压VCE等于电源电压。

4.2 测试电路的放大状态

（1）根据图一连接电路，将电流表和LED灯连接在电路中。

（2）调节滑动变阻器，使基极输入电压为3.9V，测试IC= 3.25 mA，Vc= 8.6 V， VE= 3.25 V。

得出结论：根据测试数据可以看出发射结正偏，集电结反偏，若基极电流有微量的电流流过，则在集电极可以获得较大的电流，且因集电极回路电源电压的变化所引起的集电极电流的变化不大，因此可以说集电极电流仅受控于基极电流。这样的状态被称为三极管的“放大状态”。

4.3 测试电路的饱和状态

（1）根据图一连接电路，将电流表和LED灯连接在电路中。

（2）调节滑动变阻器，使基极输入电压为6.67V，测试IC= 5.81 mA，Vc= 6V，VE=5.99V。

得出结论：根据测试数据可以看出发射结正偏，集电结正偏，当基极电流增加到一定值时，集电极电流将保持在一个最大值Ics而不再增加，此时集电极电流与基极电流的比值将小于放大状态时的直流放大倍数。这样的状态被称为三极管的“饱和状态”，在饱和状态下，集—射电压VCE约等于0.2V～0.3V。实际上三极管在饱和时的集电极电流（即上面提到的最大值）就是集电极回路能够提供最大电流。

根据实验的结果最后总结三极管的电流控制作用：三极管是一个电流控制器件，即用基极电流去控制集电极电流。若基极电流为零，则集电极电流也为零，此时三极管处于截止状态；若基极有微小电流流过，则集电极中可得到较大的电流，此时三极管处于放大状态，集电极电流与基极电流的比值被定义为三极管的放大倍数；当基极电流较大，使集—射电压约等于0.2V～0.3V时，三极管处于饱和状态，此时集电极电流为集电极回路能提供的最大电流。