新工科背景下自动化专业模拟电子技术课程教学模式探索

张丹 金燕

[摘           要]  模拟电子技术课程是自动化专业的必修课程之一，然而传统课程教学内容孤立，实践环节以操作和验证为主，缺乏自主设计，课程评价机制过于陈旧。为了适应新工科背景下自动化专业学生应用工程知识解决问题能力的培养目标，提出了将自强不息、艰苦奋斗内化于课程思政设计，将PID控制算法等自动化专业应用最为广泛的技术融入课程内容，以协作方式完成课程设计，提升学生自主发现问题和解决问题的能力。最后，通过优化教学模式、完善课程考核机制等措施促进教学效果的提高和学生工程能力的培养。

[关    键   词]  自动化;新工科;模拟电子技术

[中图分类号]  G642                 [文献标志码]  A              [文章编号]  2096-0603（2021）31-0162-02

一、新工科、自动化专业和模拟电子技术

新工科建设是教育部为主动应对国家新一轮科技革命与产业变革，支撑服务创新驱动发展、“中国制造2025”等一系列国家战略而提出的一项持续深化工程教育改革的重大行动计划[1]。2017年，综合性高校工程教育发展战略研讨会在复旦大学举行，会议形成的“复旦共识”拉开了新工科建设“三部曲”的序幕，此后“天大行动”和“北京指南”也相继推出。为了深化工程教育改革，推进新工科的建设与发展，教育部先后发布了《教育部高等教育司关于开展新工科研究与实践的通知》《教育部办公厅关于推荐新工科研究与实践项目的通知》，全力探索形成领跑全球工程教育的中国模式、中国经验，助力高等教育强国建设。

自动化专业是以控制科学、系统科学、信息科学等新兴学科为理论基础，以电工技术、电子技术、传感技术、计算机技术、网络技术等先进技术为主要技术手段，以实现各类运动体的运动控制、各类生产过程的过程控制、各类系统的最优化等跨学科综合性专业。模拟电子技术是自动化专业的必修课程，该课程涉及模拟信号的产生、传输及处理等方面的内容，是一门工程实践性很强的课程。

二、模拟电子技术课程的特点

在浙江工业大学，模拟电子技术是自动化专业在大学二年级的必修课程之一，前期课程是电路原理，后期开设课程为数字电路和嵌入式系统，因此是一门承上启下的课程。但是，在学习过程中，学生却很难学好。主要有以下几个原因：（1）看不见，摸不着，抽象;（2）概念多，内容杂，电路繁，分析难，设计困难;（3）在电路分析过程中经常要简化、省略、近似;（4）使用的仪器多，不会用，看不懂电路，电路难调试;（5）与专业性质关系不清楚，模拟电子技术课程学了之后，对其他专业课程有何帮助？因此模拟电子技术课程在学生群体中被形象地称为“魔鬼”一样的“魔电”。

三、课程教学模式的现状

本课程总共64学时，其中课堂教学56学时，基础实验教学8学时。总评成绩由平时成绩、实验成绩和期末考试成绩等模块组成。在课堂教学过程中，主要以教师为主导，采用大班化的授课形式，授课内容为半导体器件基础、放大电路基础和集成电路基础三部分。授课形式以PPT和板书为主，学生往往被动地接收理论知识。在实验操作部分，现有的实验主要是以操作和验证为主，例如基本共射放大电路实验中，电路结构和元件均已事先给定，学生只需按照电路结构连线即可。缺少了自主设计环节，无法了解到放大电路如何设计和实际应用。在评价考核部分，期末考试内容主要包括填空、选择和分析计算等题型，所有内容来自课程试题库，学生往往通过期末刷题的形式来应付考试，题型固化、灵活性较差。因此，学生经常考完就全忘了，完全是为了考试而学习模拟电子技术课程。

四、课程教学模式新探索

新工科背景下，模拟电子技术课程的教学改革受到了越来越多的重视。例如，文献[2]将无人驾驶、人工智能等新技术融入课程内容中，丰富课程内容，提出了以国际工程专业认证终极目标调整教学培养目标的课程教学改革建议。文献[3]则利用“雨课堂”智慧教学工具、引入慕课堂等互联网教学资源构建移动学习平台，提高学生的自主学习能力。但是现有研究忽略了自动化专业特性，无法为自动化专业的人才培养提供解决方案。针对上述局限性，探討浙江工业大学在新工科背景下自动化专业的核心课程模拟电子技术课程教学模式改革。

（一）课程内容完善

首先，引入课程思政建设。虽然欧美等国家几乎垄断了电子技术，但是近年来华为、中芯国际等企业的崛起也让我们看到了希望。结合华为、中芯国际等公司案例，将艰苦奋斗、自强不息的精神内化到课程思政内容建设中，激发学生的学习积极性。其次，提高模拟电子技术课程理论知识的应用案例比重。自动化专业是一个涉及软件、硬件和算法的综合性专业，仅仅学习硬件电路的分析与设计会造成与专业课程内容脱节。PID控制算法在工程系统应用最为广泛，也是自动控制原理和现代控制理论等自动化专业课程的重点内容。因此在授课过程中适当增加PID控制算法的硬件实现电路和Mutisim的软件仿真内容介绍和讨论，并鼓励学生去调研改进的PID控制算法，通过硬件实现和软件测试来进一步掌握相关知识。最后，增加课程设计环节。在理论课程的第12周布置课程大作业，通过2～3人一组实现重传感信号放大变换电路、具有卡拉OK功能的音频放大器等实际电路与功能仿真，并按照学术论文形式撰写设计报告。学生通过组内讨论和交流，提高团队协作水平，提升主动探索、发现和解决问题的能力。

（二）教学方法探索