模拟电子技术基础教学之课程思政

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  摘  要:针对模拟电子技术基础的课程思政问题,探讨了该课程立德树人的思政元素,这些元素包括:时代使命感和社会责任感的培养、辩证思维能力的加强、团队协作精神的培养、严谨治学态度的培养等。结合思政元素,给出了一些教学案例,这些案例围绕二极管电路模型、反馈机制、放大电路、通信技术发展教学内容等展开。
  关键词:课程思政;模拟电子技术基础;思政元素;立德树人
  中图分类号:G641       文献标志码:A         文章编号:2096-000X(2020)18-0171-04
  Abstract: Focusing on the political issue which can be incorporated in the teaching process of Fundamental of Analog Electronic Technology, political elements of morality education in the curriculum was discussed. The developing elements consists of time mission and social responsibility, enhancement of dialectical thinking, cooperation of group, preciseness of studying, etc. Incorporated with the political elements, some teaching cases were demonstrated involving diode circuit models, feedback mechanism, amplifiers and communication technology.
  Keywords: curriculum politics; Fundamental of Analog Electronic technology; political elements; morality education
  引言
   习近平总书记于2016年12月7日在全国高校思想政治工作会议中指出,“要坚持把立德树人作为中心环节,把思想政治工作贯穿教育教学全过程,实现全程育人、全方位育人。”“要用好课堂教学这个主渠道,思想政治理论课要坚持在改进中加强,其他各门课都要守好一段渠、种好责任田,使各类课程与思想政治理论课同向同行,形成协同效应。”这些重要论述为高校实施“课程思政”建设指明了方向,提供了遵循[1]。全国高校思想政治工作会议召开以来,“课程思政”从提出到写进教育部文件——《关于加快建设高水平本科教育全面提高人才培养能力的意见》,逐渐成为高校立德树人、铸就教育之魂的重要理念和创新实践准则。
   信阳师范学院作为河南省省属一所普通本科高校,积极响应习总书记的号召,深入贯彻党的十九大和全国高校思想政治工作会议精神,全面落实“课程思政”工作要求,强化课程育人导向,推动“思政课程”与“课程思政”同向同行,实现全员育人、全过程育人和全方位育人总体格局,于2019年6月5日,启动了“课程思政”校级示范课程建设项目申报工作。本课题组认真填写了《信阳师范学院“课程思政”示范课程申报书》。6月29日下午,我校召开了2019年度“课程思政”校级示范课程建设项目评审会,副校长王文臣出席评审会,会议由教务处处长郑云主持。与会专家仔细审阅了各单位的申报材料,遴选立项22个“课程思政”校级示范课程建设项目。本项目组申报的课程思政建设项目《模拟电子技术基础》立项建设。
   对于《模拟电子技术基础》课程思政建设问题,已有相关教师进行了探讨。从目前的发表的论文看,研究成果依然较少[2-3]。另外,一些教师也开展了与本课程相关的课程思政问题[4-6]。鉴于本文的研究范围为《模拟电子技术基础》课程,下面主要探讨已有的本课程课程思政研究成果,并在此基础上阐述本课题的教学经验。
   太原工业学院王建国和渠丽红两位教师从开展课程思政的必要性、任课教师在课程思政建设中的作用进行了论述,并给出了他们在进行《模拟电子技术基础》课程思政教学过程中方法和经验。他们通过二极管不同等效电路模型的不同复杂程度探讨了其中的辩证思维能力培养,并与人生命运选择进行了类比。王老師和渠老师就负反馈放大器性能教学教育学生看待问题要全面,凡是有利有弊,笔者赞同他们的观点。王老师和渠老师就基本共射放大电路,引入了趣味性的放大钱路,将一角钱放大到了一百元,并就该电路强调了能量守恒,最后引申到父母为子女教育付出的辛苦,让学生体会到自身的岁月静好来源于父母的默默付出,感恩教育溢于言表。
   中北大学的刘涛和牛慧芳两位老师也开展了本课程的课程思政研究与实践。在他们的论文中,分析了思政教育的原因,阐述了高校教师对强化思政教育的作用,给出了在本课程中开展思政教育的方法策略。他们的教学经验包括两个方面,第一,采用启发式教育模式,从发光二极管的应用,让学生查阅资料,认知各种二极管,通过二极管分类培养学生的思辨能力。第二,通过电子学发展史让学生明白科学技术发展的艰辛,激励学生站在巨人的肩膀上努力向前。
   从上述两组研究成果中可以看出,本课程二极管部分是重要的课程思政要素发源地。本文将从另外角度,另辟蹊径,探讨二极管模型和类型的教学方法。在王建国和渠丽红两位教师的经验基础上,对于反馈系统,本文将给出更为精确的利弊公式,进一步明确利弊折中的原则。本文将进一步挖掘放大电路中的思政要素,并将更多内容融入到更多组态的放大电路中。本文也将进一步阐述电子学史的思政元素,给出本课题组的教学方法。另外,本文还将给出更多的教学示例,进一步挖掘本课程中的思政元素。   一、本课程中的时代使命感和社会责任感思政要素
   模拟电子技术基础课程是电子信息工程专业、电子科学与技术专业、自动控制专业等关乎到国家创新能力的诸多专业的基础课程,是培养电子类、控制类工程师的核心课程,该课程的学习结果将直接影响电子类、控制类工程师的素质,特别是创新能力。而创新能力,则直接关乎国家的未来命运。习近平总书记强调:把创新摆在第一位,是因为创新是引领发展的第一动力[7]。国家的发展,民族的振兴,在现代经济社会,无疑离不开经济基础的支撑。
   在讲授本课程的过程中,简单讲述一下通信系统发展对国家经济的影响,有利于激发学生的学习热情。告诉学生:1986年,第一代移动通信系统在芝加哥诞生,移动通信进入1G时代,那时候中国没有参与其中,丧失了良好的发展机会。让学生知道上世纪80年代以来,移动通信始终是国家关键基础设施和经济增长的新引擎,美国、日韩、以及欧盟很多发达国家都是依靠移动通信实现和保持了国家的领先优势。几十年以来,我国移动通信经历了1G空白、2G跟随、3G突破、4G开始走向领先的发展过程,如今5G技术已经逐渐开始商用,我国创新性企业华为让我国在5G的发展中有了较大的竞争力。学习好模拟电子技术基础课程,将可以为未来做好电子工程师奠定良好的基础。
   在上课的过程中,教师用“教室里永远坐着三种人,即囚徒、过路者和发现者”,激励学生成为“发现者”,发现本课程中的科学思维、辩证思维、工程观点、工程方法,不断提高自己的认知水平和创新思维,为成为我国电子科学领域领军人物、为国家做出积极贡献而努力奋斗。结合我校近期被教育部评为“全国优秀创新示范单位”,鼓励学生到我校国家级“南湖众创空间”和省级“大学生创新创业基地”学习,并在课后参观孵化园优秀企业,为参加全国大学生电子设计大赛和创新创业大赛做好准备。
   通过上述内容的讲述,学生们热情高涨,学习效率明显提升。
  二、本课程中的辩证思维的思政要素
   本课题组认为,辩证思维贯穿了所有课程的任何知识点,可以说处处有,时时有。举例来说,二极管电路模型是在前面引言部分阐述过的重要内容。除了王建国和渠丽红两位老师就所述的辩证思维要素之外,还有其它的辩证思维要素。
   首先,在此强调一下,到目前为止,我们尚未见到“使用二极管电路模型必要性”的明确论述。也就是说,“我们为什么要采用二极管等效电路模型”这个知识点阐述不够,因此掩盖了一个重要的辩证思维要素和科学处理方法。下面我们进行必要的简要阐述。
   一般来讲,教材在讲到PN结时,经常会给出理想PN结方程,如(1)式所示。二极管的核心部分是PN结,因此近似采用PN结特性方程来表示它的伏安特性。如果将它连接到电路中,就可以列出另外一个方程,如(2)式所示。如果要求出图1所示电路中的电流ID,就需要联立方程(1)和(2)。这时候我们就必须求解一个超越方程,而这个方程无法求解。注意这个地方必须强调这个解的精确性。也就是说,我们无法得到一个精确解。
  
  当我们无法得到精确解的时候,我们只能退而求其次,企图得到一个近似解。而得到近似解的方法,就是根据二极管的伏安特性曲线,得到近似的电路模型。从这个地方开始,王建国和渠丽红两位老师就所述的辩证思维要素就可以用上了。也就是说,如果在王、梁两位老师的讲解内容之前,补上上述内容,二极管电路模型这个内容才会显得更加完美。以二极管电路模型为基础,三极管和场效应管的电路模型都采用近似的工程观点予以解析。
   不妨再看看反馈系统。该系统的一般结构如果采用图2所示的结构,可以得到一个重要的表达式,如(3)式所示。
  通常情况下,模擬电子技术课程的老师都会和王建国和渠丽红做同样的讲解,分析反馈结构引入之后的利和弊,这种讲法比较容易接受,但是会产生一个问题,那就是量的问题。在这里,各位老师都讲了定性的问题,但没有考虑定量的问题。接下来,笔者认为需要强调说明各种变量之间的对应关系。例如,相对于基本放大器的放大倍数,反馈放大器的放大倍数降低到。而称为反馈深度,是一个非常重要的量。在我们的课堂上,我们会推导这个量的诸多作用。也就vcv是说,除了讲解反馈放大器相比较于基本放大器的基本性质发生变化的同时,找到关键要素,建立准确的数学模型,更有助于培养学生的辩证思维,因为这样做印象更深刻。
   本课程中,辩证思维要素很多,限于篇幅,此处不再一一列举。
  三、本课程中的团队协作思政要素
   在本课程的授课过程中,鼓励同学们之间互相探讨,这就可以激发他们的大脑更好地运转。我们将可以根据需要将学生分成不同的组,针对同一个问题,让每组同学展开讨论,最后形成一个统一的意见。每一个组派出1-2名代表,与其他小组进行辩论,最后得到更合理的或者正确的意见。
   例如三极管放大电路的三种基本组态的性质。分组讨论之后,大家都发现基本共射放大电路既能够放大电压,又能够放大电流,放大结果很好。而共基极放大电路和共集电极放大电路则只能放大电压或者电流。在这个时候,就需要老师进行指导,指出每一种电路都有它的适用条件或者适用场合。在模拟电子技术基础课程中,由于所研究信号的频率较低,对电路的通频带没有较高的要求的情况下,可以使用共发射级放大电路;如果在高频情况下,对通频带有较宽的要求,这时候就需要使用共基极放大电路。当我们需要电路有较强的带负载能力的时候,就需要使用共集电极放大电路。鼓励学生天生我材必有用,对自己的知识结构和身体素质等有信心,努力提高自己的质量参数,可以有更灿烂的明天。
   每一种电路都由若干个元器件组成。每个元器件的参数都可以对电路性能产生一定的影响。在设计电路的过程中,需要根据设计任务,选择合适参数的元器件。例如在场效应管放大电路中,如果偏置电阻选择不当,就可能导致场效应管工作在可变电阻区或者截至区;而在三极管放大电路中,不合适的偏置电阻可能使得放大电路出现截止失真或者饱和失真。如果我们把电路中的每个元器件看作是团队成员,它们之间的协作就是团队意识。它们之间必须遵守一定的约束关系,才能够保证电路性能满足设计要求。元器件之间的完美结合,正如团队成员之间的默契配合。   四、本课程中的严谨治学思政要素
   模拟电子技术基础课程中有各种各样的单元电路,每一种单元电路都具有一定的原则性和灵活性。这就要求设计人员能够实际情况,合理使用元器件进行设计与实现电路。一般来讲,每一种设计要求下都可以有多种不同的设计方案,但每一种设计方案都需要有严谨的治学态度来认真对待。电路整体架构的考虑和元器件种类的选取,无一不要求我们有严谨的治学态度。
   例如,要设计一种放大电路,就需要知道该放大电路的基本设计要求,一般来讲,主要包括,输入电阻、输出电阻、电压放大倍数等。如果要求较高的输入电阻,往往需要采用场效应管放大电路;如果输出电阻要求较低,通常要采用电压跟随器电路;而较高的电压放大倍数则需要采用多级共发射级放大电路级联或者采用共发射级有源负载放大电路。在确定了放大器基本类型的情况下,则需要认真计算,反复推敲。在保证放大器性能得以满足的情况下,就要考虑如何降低放大器的价格。当这种基本单元电路需要大量生产时,性价比则显得尤为重要。如果所设计的有一定的特殊应用场合,例如高温,则需要考虑电路的散热、热稳定性等因素。任何不严谨的疏忽,对可能使得设计失败,甚至造成人民财产安全受到损害。
  五、结束语
   模拟电子技术基础课程是众多电子类、通信类、控制类专业的重要核心课程。本课程中蕴含着大量的思政元素,本着教书育人的原则,将思政元素应用在课堂教学过程中,对大学生的人生观、价值观都会潜移默化产生影响。饱含思政元素的专业课程,需要我们专业课教师仔细斟酌、挖掘、思考。
  參考文献:
  [1]习近平.把思想政治工作贯穿教育教学全过程开创我国高等教育事业发展新局面[N].人民日报,2016-12-9.
  [2]王建国,翟丽红.模拟电子技术课程思政建设探究[J].西部素质教育,2019,5(05):40+45.
  [3]刘涛,牛慧芳.模拟电子技术课程思政建设探究[J].教育现代化,2019,6(58):214-215.
  [4]刘悦婷.将课程思政融入《数字电子技术》课程的教学探索[J].兰州文理学院学报(自然科学版),2019,33(03):120-122.
  [5]翁芸.《模拟电子技术与实践》课程思政的探索[J].教育现代化,2019,6(31):198-200.
  [6]张国琴.电子技术“课程思政”教学实践和探索[J].课程教育研究,2018(46):238-239.
  [7]习近平.深入理解新发展理念[J].实践(思想理论版),2019(06):5-10.
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