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应用为导向的模拟电子技术教学改革探讨

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摘要:提出一条以应用为基本出发点,以科技竞赛、实践项目为引导,实现教学互动的教改思路.在分析模拟电子技术课程教学中存在现状的基础上,结合专业培养计划和课程体系,给出了发挥学生的主观能动性,改变“你教我学”局面的具体措施.在教学中将应用带入教学,加之科技竞赛和实践项目的引导,收效良好.

关键词:模拟电子技术;科技竞赛;教学改革

模拟电子技术是电子信息类各专业必修的专业基础课,具有很强的理论性和实践性[1].课程涉及半导体基础、放大器、反馈、信号的产生及处理等多方面内容,要求学生有较扎实的电路分析基础和物理基础.作为专业基础课,开课时间一般是在大二上学期,此时学生对专业尚迷茫,加之课程的强理论和工程实践性,使课程教学推进困难.因此,在创新应用型人才培养的模式下,如何调动学生积极性,转听讲为互动交流;如何直观地传授模电课程,为学生今后的专业发展打下基础等,一直是教师探讨的问题.本文针对课程教学存在的问题,从专业相关活动的举办到应用在课堂上进行教学改革,旨在提高学生的自主学习性.

1教学现状分析

在实际教学中,学生反映模拟电子技术学习普遍存在几个问题:(1)学生对电子类从业应具备的技能比较迷茫,不清楚模拟电子技术与后续相关课程的联系;(2)课程理论性强,学生学习时相对被动,以听为主,无法与教师讨论,枯燥乏味时直接放弃;(3)由于电路基础和物理基础相对薄弱,所以学习半导体基础如二极管、三极管时,过半学生对非线性器件的特性不能理解,造成后续章节如二极管的稳压原理、三极管的放大原理等学习效果不佳,以致于进入恶性循环.究其原因:(1)学生对专业的从业方向不了解,不能把握应用的学习目的;(2)模拟电子技术课程较难,理论推导多,大部分教材较为深入;(3)模拟电路涉及到了非线性器件的应用,要在掌握器件特性的基础上学习电路,对学生来说确实较难.为了让学生对课程产生兴趣,把握学习课程的目的,发挥主观能动性[2],扭转“我听老师讲”为“我跟老师切磋”的互动交流模式.一方面,学生得以学以致用,另一方面,督促教师改变“依书教书”的习惯,提高自己的专业水平.如此循环,形成良好的学风和教风,提高课程的整体教学水平.因此,对模拟电子技术课程教学进行了改革探索.

2教学改革思路

在分析模拟电子技术教学现状的基础上,提出发挥学生的主观能动性,改变“你教我学”的局面,结合专业培养计划和课程体系,鼓励学生多参加活动,包括:(1)开展“精英讲坛”,邀请企业界精英人士分享创新创业或者职业发展历程,为学生带来从业方向的指导,系统把握专业学习的目标;(2)与企业联合形成实践基地,组织学生到企业短期学习,认识专业的分工合作、部门设置和岗位职能等,系统上认知就业所需的职业技能;(3)组建校园小家电义务维修队,将所学知识与日常结合,学习系统的模块布局,认识二极管、三极管及放大器等的应用,切身感受电路就在生活中;(4)发挥学院科技协会的带头作用,定时举办科技节,宣传参加竞赛的重要性,并定期举办焊接、院级电子设计/挑战杯等赛事,组建种子队,备战全国电子设计大赛.提出一条以应用为基本出发点,以科技竞赛、实践项目为引导,实现教学互动的良好局面的教改思路.

2.1应用是基本出发点

电子技术应用在海陆空无孔不入,小到生活中可见的手机家电,大到航天船舶,更深入的是物联网智能时代[3].作为电子信息类的学生,不仅是既有领域的继承者,更是未来领域的开拓者.模拟电子技术课程的学习,就是使学生获取入门钥匙.模拟电子技术课程内容给出的是基本单元电路的原理和参数处理过程,缺乏系统的功能应用[4-5].学以用为先,结合多年的工程经验,以直流电源系统[6]为例(见图1),系统地给学生展示电子技术的应用.该系统用来产生1.2~5V的直流电压源,输出电流为1A.系统涵盖了模拟电子技术的大部分内容,包括差分放大电路(EA)、低通滤波(typII)、比较器(PWM)和互补输出级(MP&MN)等.在讲述相应的课程内容时,结合模块电路在系统中的功能进行讲解,并结合EDA工具[7](如Multisim等),仿真给出模块的输入输出波形,使得模块功能可观可测.讲述差分放大时,让学生设计差分电路(见图2a),涉及到了器件的对称性和电流源的设计;当讲述集成运放时,以低通滤波器(见图2b)和比较器(见图2c)为例,让学生明白集成运放线性和非线性应用的区别;当讲述功放时,引入互补输出级(见图2d),让学生明白功放管的工作原理、极限参数的依据,顺带地复习了大功率管的相关参数及器件选择;当讲述反馈时,以系统的电源稳定输出调节,让学生直观地明白反馈的自我调节原理;从整个系统的实现,学生可以了解到直流电源的产生和输送原理.因此,从应用的角度,全局把握系统功能,分化模块作用,直观上明白所学基本单元的用处.

2.2科技竞赛、实践项目是引导

目前,各大高校都在探索如何实现创新创业应用型人才的培养[8-10].从完善模拟电子技术“理论课——实验课——实训课”的课程设置到开放创新创业实验室,让感兴趣、想做事的学生能切实地将想法实现;从举办焊接大赛、院级电子设计大赛到组织学生参加省级或全国电子设计大赛,让学生在有限的时间里完成项目制作,真切体会所学得以所用的成就感;和企业联合建立实践基地,为学生提供假期、毕业实习机会,从实战项目中得到能力的提升,如器件识别、器件使用、测试方法和设计过程等,学会做事的基本流程,从项目管理上学会把握进度,责任落实到人.以2016年校电子设计大赛的赛题“简易信号发生器的设计”为例,来说明学生如何在赛事引导下实现专业知识的应用.题目的要求是产生一个频率、幅度可调的信号发生器,包括三角波、方波和正弦波.从开题到作品上交,为期3天,成果需包括实物和论文以及现场答辩,学生以3人一组,分工合作.题不难,但是时间短,需要学生平时对专业知识的把握以及如何应用有个较清晰的思路.结合专业知识以及平常所教,学生需对题目进行仔细分析之后,通过文献查阅,方案比较,然后选购器材、焊板调试,并根据结果做出论文以及答辩PPT.其中获奖学生的信号发生器方案见图3.该方案涉及到了集成运放的应用及反馈原理,包括积分电路(方波到三角波的变换)、正反馈振荡(方波的产生)以及带通滤波(方波到正弦波的变换),融合了模电的基本知识.通过该方案的仿真和调试,以及论文和答辩的理论阐述,相信学生对模拟电子技术的相关应用可以更直观、更身有体会.学生疲于学习,很多时候源于没有成就感.从应用出发,加之科技竞赛、实践项目的引导,学生能够获得阶段性的成就感,树立专业学习的信心,从而有了和教师讨论和沟通的驱动力.学生向教师求知,而非教师在灌输,这样的良好互动局面,是学生热情学习的环境.

3结语

结合多年的工程经验,将应用带入教学中,同时将从业方向信息与学生分享,并鼓励学生在课程设计时,不用局限于题目,只要有新想法,都可以拿来实现.每次的实现都是一次锻炼的机会,厚积薄发,就可以在以后的竞赛中更有实现作品的能力.该教学方法在学生的反应中收效很好,真切体现出学生是为了探索和解惑而学习,而非为了应付学分,充分发挥了学生的主观能动性,提高了学生学习的自主性.

参考文献:

[1]华成英.模拟电子技术基本教程[M].北京:清华大学出版社,2006

[2]赵益波,孙心宇,张秀再,等.模拟电子线路平台课程中创新教学改革[J].高师理科学刊,2017,37(1):92-94

[3]刘爱,汪瑞雪.模拟电子技术教学改革探讨[J].武汉大学学报:理学版,2012(2):177-180

[4]卢翠珍,陆冬妹.模拟电子技术课程教学改革研究与实践[J].科教文汇旬刊,2016(7):64-65

[5]张增林.探究《模拟电子技术》课程教学改革[J].科技创新导报,2014(31):162-162

[6]邵宇锋.同步降压型DC-DC变换器设计与研究[D].南京:东南大学,2014

[7]曳永芳,杜启高,景彦君,等.EDA技术在电子信息工程专业教学中的应用研究[J].中国现代教育装备,2014(5):12-14

[8]王琨,刘大茂.应用型人才培养模式下模拟电子电路教改初探[J].实验科学与技术,2016,14(3):135-137

[9]陈亦文,涂娟.基于工程背景的“模拟电子技术”课程教学模式[J].电气电子教学学报,2012,34(3):46-47

[10]王悦善,陈立万.应用型本科《模拟电子技术基础》课程的教学改革[J].中国成人教育,2012(17):154-155

作者:黄淑燕 单位:福建江夏学院

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