“模拟电子技术”课程体系重构的探索和实践

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  摘  要:模拟电子技术课程中知识点繁多,复杂且分散,学生很难从整体掌握知识点之间的相互关系,对该门课程框架感不强,从而导致课程难度大,不易掌握。本文分析模拟电子技术教学中所遇到的困难,说明了该课程体系重构的必要性,重点探讨和实践了一种模拟电子技术课程体系重构教学方法。通过对知识点的重构整合,使学生能够更好的理解各知识点、各单元电路之间的联系,提高学生对模拟电路的学习兴趣,进而提高其对复杂电路识别和分析能力。
  关键词:模拟电路;课程体系;教学改革
  基金项目:教育部新工科研究与实践项目“以创新创业为导向的水利水电动力工程新工科人才培养模式探索”(教育厅函[2018]17号);陕西省教学改革重点项目“服务‘一带一路’的水利类复合型、创新型的人才培养研究”(JY1701002)
  中图分类号:G434   
  1、引言
  模拟电子技术课程是一门理论性和实践性都较强的课程,是高等院校电气类、电子类和信息类专业课中重要核心课程之一。该门课程是电子技术入门阶段的基础课,在电子信息工程、电子信息科学与技术和电气工程及其自动化专业方向均有较广泛的应用。课程包含模拟信号的放大、反馈、运算、波形变换和稳压电源等内容,涉及模拟信号的处理、传输方面的内容。课程内容繁多且重要,对学生电子技术基本理论、电路分析能力和实践能力起着至关重要的作用。
  2、模拟电子技术课程中存在的问题
  模拟电子技术课程学生普遍感觉难学,不易掌握。目前该门课程的教学模式大多是按照教材章节进行“灌输式”教学,老师将知识点逐个讲解,学生被动的接受,甚至死记硬背、生搬硬套。
  为什们模拟电子技术课程如此难学,究其原因是理论知识比较多,知识点分散,典型电路分析过程复杂。如果按照教材逐章逐节的讲解,学生容易生搬硬套的记住基本电路和公式。但遇到比较复杂的电路时,学生不会化整为零,将复杂电路模块化,以不变应万变,将课本知识灵活的对电路进行分析。最终导致学生对该门课程失去兴趣和信心。
  再者教师按照教材逐章逐节的讲解,学生听起来没有系统性,学生对电路缺乏框架感。因而不能很好的理解知识点之间的联系。如何将已学知识点综合起来识别、分析复杂电路,是最令学生头疼的问题。要想转变当下模拟电子技术教学现状,首先教师需要更新自己的教学方法,在课堂上对教材知识体系进行重构,才能提高学生对模电学习的兴趣和信心,进而让学生主动参与到学习中去。
  3、模拟电子技术课程体系重构教学实践
  《模拟电子技术》课程体系重构教学模式是从工程的角度思考和处理问题,注重能力培养和实践技能。整本教材可重构为四个模块:半导体基础知识模块、分立元件电路模块、集成运算放大电路及其应用模块、复杂电路识别和分析模块。
  3.1、半导体基础知识模块
  该模块主要讲解基础知识,为后面的学习奠定基础。这些基础知识包括半导体基础知识,二极管伏安特性、二极管等效电路、晶体管结构及类型、晶体管电流放大作用、晶体管共射特性曲线和主要参数等。由于各知识点比较抽象,难免学生会感到枯燥和烦闷。可以借助视频教学。
  3.2、分立元件电路模块
  讲解这部分内容时,以实用电路为导向,将实用电路分解成若干小模块详细讲解。首先给出放大电路,如图1所示,并利用Multisim软件仿真,得出输入波形和输出波形,让学生从感性上了解电路所实现的功能。接着引入放大电路的概念,进而讲解单管放大电路的分析方法,从单管放大电路拓展到多级放大电路分析方法。边讲边进行Multisim仿真实验,使学生了解单管和多级放大在放大倍数上的差异。最后通过接通和断开反馈支路,让学生了解反馈的作用,并归纳负反馈概念,负反馈组态的判断,深度负反馈条件下估算电路电压放大倍数,以及负反馈对电路性能的影响等。
  3.3集成运算放大电路及其应用模块
  首先讲解集成运放的基础知识,集成运放的组部分,及輸入级的差分放大电路等基本知识。讲解集成运放的线性应用——信号的运算和处理,最后讲解集成运放的非线性应用——波形的发生和信号的转换。
  3.4、电路综合分析
  这部分内容属于巩固提高阶段,如图2为集成运放内部电路图。首先化整为零,将整体电路分解成差动放大级、偏置电路、恒流源负载、UBE倍增电路、共射放大级、准互补功放级等模块,然后带领学生识别模块电路,判断各模块电路的功能与作用,确定电路流通路径,最后统观整体,分析整个电路的功能和性能。
  4 结语
   通过课程体系的重构教学模式,让学生从整体了解模拟电子电路的功能和性能,建立模拟电路系统框架,变“填鸭式”教学为“启发式”教学,培养学生的工程实践意识,提高了学生的电路综合应用能力。该教学改革措施大大激发了学生学习热情,降低了学习难度,学生成绩有效提高,不及格率大大降低,电子类竞赛获奖率不断提高。
  参考文献
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  作者简介:龙燕(1982-),女,贵州黔西人,副教授,博士,主要从事农业电气化与自动化。
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