模擬電子線路課程改革探索

摘 要 模擬電子線路是高等學校電類專業的必修課程，在整個課程體系中的地位至關重要。在 模擬電子線路教學的實施過程當中，存在課程安排不合理、教材不能與學生認知水平相適應、理論與實際脫節等諸多問題。本文對以上幾個問題進行討論并給出解決方案。經過實際教學證明，模擬電子線路教學在進行改進后，能理順學生的知識體系結構并取得較好的教學效果。

關鍵詞 “模擬電子線路” 課程安排 課程設計

中圖分類號：G424 文獻標識碼：A

Analog Electronic Circuits Curriculum Reform

ZENG Heqiong[1]， HU Jun[2]， XIONG Qiong[1]

（[1] Institute of Technology， Wuhan Yangtze Business University， Wuhan， Hubei 430065；

[2] Department of Computer Science， Hubei Vocational College of Bio-Technology， Wuhan， Hubei 430074）

Abstract Analog Electronic Circuits is a required course in college electricity professional， its status is essential in the whole curriculum system. In the analog electronic circuits teaching implementation process， there are some problems such as unreasonable curriculum， teaching materials cannot be adapted to students' cognitive level， the theory of touch with reality， and many other issues. This paper are more than a few issues to discuss and give solutions. After the actual teaching certificate， after teaching reform of Analog Electronic Circuits， can straighten out the students' knowledge architecture and achieve better teaching results.

Key words \"Analog Electronic Circuits\"； curriculum； course design

1 現有人才培養方案課程體系中“模擬電子線路”課程的安排問題

自長江工商學院電子信息工程專業創建以來，人才培養方案每年都會做相應的修訂。其中的專業理論課的課程安排采用一種“自下而上”的方式，即：首先在大二上學期安排電路理論課程，然后在大二下學期學習模擬電子線路、數字邏輯電路等專業基礎課程，如表1所示。

表1 電子信息工程專業理論課程開課時間表

事實上大多數學校開設的電子信息工程專業的專業課程的開課順序也是如此。這樣開課的好處是：在經過大一整個學期以及大二上學期部分課程（高等數學、線性代數、概率與數理統計、復變函數與積分變換、矢量分析與數理方程）訓練以后，根據現實電路設計過程中抽象出來的電路理論課程需要用到的數學工具，學生比較熟悉，容易接受。第四學期開出的數字邏輯電路、模擬電子線路解決學生在設計電路的時候遇到的實際問題。最后在第四、第五學期開出的信號與系統、數字信號處理兩門課程是解決由實際問題抽象到具體數學模型的問題。

這樣的開課順序固然有其優點，但其缺點也十分突出。因為實際中工程師在設計電路的時候是按照表2所示的過程開展的。而目前采用的開課順序是不符合人的認知規律的。

表2 工程師設計電路的工作步驟

通過觀察設計電路步驟表，可以發現電子信息工程的各個專業課程是解決在設計電路過程中不同階段遇到的不同問題。這種自上而下解決問題的方式的特點是：先提出整體方案，再關注細節的實現。信號與系統課程解決的是整個過程中的第一到第四階段所遇到的問題。數字信號處理課程解決第五到第六階段的問題，電路理論解決第七階段的問題。數字邏輯電路、模擬電子線路解決第八到第十階段的問題。①②

表3 調整后的電子信息工程專業課程開課時間表

從人認知的角度來講，以設計電路過程中這十個基本步驟為主線的開課方式肯定要比打亂認知順序的開課方式更容易讓學生接受。所以筆者提出以信號與系統、數字信號處理為電子信息工程專業的導入課程。具體調整課程順序如表3。

這樣調整的優點是：（1）依據先定義再實現的認知規律，有益于學生理解整個設計電路的過程，明晰信號與系統、數字信號處理兩門課程在整個設計電路過程中的作用，利用模擬電子線路、數字邏輯電路完成電路設計、模擬仿真和具體電路實現功能。（2）掌握相關計算機軟件，在計算機上可以輕易地實現課程中的知識點，使學生從直觀上看到信號與系統、數字信號處理、模擬電子線路等課程的具體作用，能提高學生興趣，為后續課程的學習打下良好的基礎，促使他們對書上的內容產生更深刻的理解。（3）電路理論能使得在設計過程中得到的關于系統的數學表達式轉換為關于電阻、電容、電感的電路方程，這樣電路理論課程本身的作用得以最佳體現。

2 “模擬電子線路”課程教學的新思路

針對人才培養方案中的問題，為了適應電子科學技術的快速發展和獨立學院培養高素質應用型人才的需要，我們從優化課程結構的總體要求出發，整合教學內容，進行模塊化設計，較好地解決基礎與應用、理論與實踐、目前與發展、點線面之間的矛盾，使電子技術課程內容體系具有系統性、科學性、實用性。我們將該課程體系劃分為：理論課程、實驗課程、技能培訓三部分，其中理論課程是模擬電子線路，實驗課程是模擬電路實驗，技能培訓包括專業實訓實驗、電子工藝實訓和模擬電路課程設計。具體提出如下的解決方案：

2.1 積極引進經典教材或者由教師自編教材

由于獨立學院學生相對于一本、二本的學生，在學習能力、自我約束、邏輯分析問題能力、學習主動性等方面有所欠缺，因而面對模擬電路課程更加容易產生厭學情緒。如何提升他們學習模擬電子線路的效率，提高其分析問題、解決問題、以及動手的能力，是擺在教師面前的一個難題。目前很多教材都不太適合獨立學院的學生使用。所以應該結合獨立學院的特點，教師自編教材，可以綜合經典教材優點和自身學生的特點，除了要符合人類思維習慣以外，還要穿插具體實例，先定義再實現，利于學生理解與學習。

2.2 實踐教學改革②③

（1）目前模擬電子線路的實驗環境多數是使用實驗箱，如果安排過多的驗證性實驗，單純的插拔導線，機械的連接器件，使得實驗課程枯燥乏味，難以提起學生興趣。結果是學生匆匆忙忙完成實驗下課，實驗背后的意義卻不能完全理解。所以適當增加技能培訓課程是十分必要的。

（2）考慮到大多數學生零基礎的客觀情況，開設專業實訓和電子工藝課程，利用實驗室提供的電路圖、PCB板以及裝配器件、電烙鐵、示波器等工具，制作一個收音機或者萬用表，專門用來訓練學生的基本功。具體目標是使學生從“冰冷”的書本知識回歸工作實際，讓他們對電路有感性認識，并在此基礎上培養他們識圖、識器件的基本能力以及焊接技術。與此同時在裝配過程中教師可以講解PCB板的相關知識，拓寬學生的視野。

（3）完成了基礎模擬電路實驗、專業實訓和電子工藝課程之后，開設1～2周的課程設計是非常必要的。課程設計的目的是讓學生通過動腦動手解決一兩個實際問題， 鞏固和應用在本課程中所學的理論知識和實驗技能。課程設計不僅能給學生提供一個理論聯系實際、提高動手能力的機會， 還可以讓學生利用這較短的時間，對所學的理論知識有一個充分、系統、全面的消化和吸收的過程。

課程設計過程安排如下：①教師結合工程實際應用，擬定綜合性的課程設計題目，給出設計任務書。②學生根據所擬課題查閱有關書籍、手冊，組織討論系統的總體規范和具體功能，并提出“粗”的系統框圖。其后，對于“細”的電路，通過教師引導和分析、比較設計電路方案，計算參數，選取元件，確保學生知道框圖中模塊使用什么電路適合。這樣做的好處就是能夠讓學生看到電路設計在實際當中的應用，進一步激發他們的求知欲，這也符合“以問題為向導”、“以任務為導向”的教學思想。在這里以一個心電采集系統為例來進行說明，具體框圖如圖1。這個采集系統前端經過6個模塊之后，輸出的地方接入示波器可以看到漂亮的心電信號。在討論這幾個模塊電路的時候，教師應該讓學生在書中找到相應的章節：放大電路和濾波電路。有了理論支持，再對具體電路進行討論，如何對書中電路圖進行修改才能滿足系統需要。為了盡可能囊括模擬電路的知識點，所以添加模塊7到模塊10，作用是在無心電信號輸入時報警。③學生完成理論設計后，學生通過EWB、EDA、PROTEL等計算機輔助工作平臺仿真，極大地提高了學生的學習興趣和教學質量，進一步利用PROTEL制作電子線路板。④根據仿真結果進一步修改、完善電路，購置相關器件，首先學生通過面包板搭建電路，設計方案最終實現。最好一個模塊一個面包板，這樣不但可擴展性好，還可以有效地檢錯。⑤整體電路焊接，并對電路進行調試、分析、性能測試和故障排除等，完成設計，得到標準信號。⑥學生撰寫課程設計報告，必須參加答辯，對于分組中的同學，教師要分別就設計細節提問，確保無“寄生蟲”現象的發生，根據學生回答問題的情況和課程設計完成情況，指導教師給出最后的成績。

圖1 心電信號采集系統框圖

（4）建立“電子開放實驗室”，讓學生自主地利用業余時間在實驗室設計、調試自己的作品，為學生提供一個自主學習、創新制作的平臺，為提高學生學習的積極性提供了條件保證。

3 結束語

在幾年的教學工作中，常常發現非常多的學生對學習產生迷茫，覺得學習的課程并不具有實用價值。面對這種困惑，本文梳理整個人才培養方案中專業課程之間的關系，指出從工作出發或者以實際問題出發的教學安排，更能激發學生的學習興趣，學習效率得以提高。

注釋

① 康華光.電子技術基礎-模擬部分[M].北京：高等教育出版社，2006.

② 曾鶴瓊，胡駿.“模擬電子電路”課程教學改革思考[J].電氣電子教學學報，2010（4）.

③ 賀付亮，聶秋玉.“電子技術課程設計”課程探索[J].電氣電子教學學報，2010（2）.