模擬電子技術教學改革實踐與探索

包宋建

摘要：模擬電子技術是電類專業的一門技術基礎課程，課程的內容較多、理論性強。課程以培養學生電子系統設計能力為目標，以熟練掌握基本電子器件和基本電路為基礎，以教學內容、教學方式和考核方式的改革為依托，以項目制為主線，并使其涵蓋所有教學內容。教學改革以CDIO工程教育模式為指導，結合采用BOPPPS的教學模型和LBD的教學方法，全面增強學生的電路分析能力、創新能力和實際動手能力。

關鍵詞：模擬電子技術；教學模式；能力目標；BOPPPS教學模型；LBD教學方法

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2015）16-0156-03

模擬電子技術是電類專業的一門重要的專業基礎課程，其前學課程是電路分析，后學課程是數字電子技術，高頻電子電路，單片機原理及應用等課程。本課程以培養學生的電子系統設計為目的，側重元器件性能的掌握、基本電路的分析和電子系統綜合的培養，使學生初步具備應用電子技術進行產品開發的能力，為在測控和智能化儀器儀表等領域中實際使用模擬電子技術奠定基礎。通過教學學生應當建立起電子系統的觀念，在整個教學過程中要求學生達到的知識目標主要包括：半導體二極管及其基本電路、半導體三極管及放大電路基礎、場效應管放大電路、功率放大電路、集成電路運算放大器、反饋放大電路、信號的運算與處理電路、信號產生電路、直流穩壓電源；并且能對完整電子系統進行分析和綜合。通過教學學生應當掌握的能力包括基本電路的分析能力、MultiSim軟件的仿真能力、簡單系統的分析能力和對簡單電子系統的設計能力。本課程對學生的素質培養目標主要是培養學生的自學能力、開拓探索的精神和系統開發工程師在設計過程中的應當具備的行業規范習慣。

一、目前模電教學中存在的問題

存在的問題1：課程理論性強，概念抽象，章與章之間的內容相互脫節，知識跳躍性大。存在的問題2：教學方式中絕大部分教師僅采用講授法，缺少理論聯系實際，學生接受較困難。存在的問題3：考試方式單一，往往以一張試卷定“終身”，缺少對學生的過程考核和實際動手能力的考核。存在的問題4：實驗開設主要是一些驗證性實驗，缺少創新性實驗的訓練，對學生的自主動手能力的培養較少，往往是老師講一步學生跟著做一步，學生不動腦筋，依葫蘆畫瓢。針對以上存在的四方面問題，本文提出在模擬電子技術的教學內容、教學方式、考試方式等方面進行一定的改革。

二、以CDIO工程教育模式為指導

模擬電子技術是電類工科的專業基礎課程，對學生工程素質的培養應該從基礎課程的學習開始抓起，而不能僅僅從某幾門專業課程學習才重視工程素質能力的培養，工程能力的培養是一個系統工程，應該貫穿于整個大學教學環節中。

CDIO，即構思、設計、實施和運作。這是產品開發的四個階段，讓學生主動參與到這幾個階段中，培養其工程能力。CDIO工程教育模式具有大工程理念、注重綜合素質的培養、密切聯系產業實際和系統的工程教育改革四大特點。模擬電子技術雖然是專業基礎課，但是以項目制方式進行授課時是比較容易實現CDIO工程教育模式的嵌入的。

三、模擬電子技術教學內容的改革

模擬電子技術課程教學內容的改革以四大項目的設計、制作為基礎，全面覆蓋模電的所有理論基礎知識，使學生在學中做（Learning-By-Doing），做中學（Doing-By-Learning），理論聯系實際，提升學生的工程素質。尊崇理論學習到軟件仿真，軟件仿真到實物制作的學習流程。

四大項目分別為：直流穩壓電源的制作與調試、實用助聽器的制作與調試、遠距離調頻無線話筒的制作與調試、溫度指示器的制作與調試。

項目一：直流穩壓電源的制作與調試。項目包涵的知識、技能有：二極管和三極管的識別與檢測、橋式整流電路的應用、電容濾波電路的應用、運放構成的比較器的應用、基準穩壓電路的分析與檢測、小功率直流穩壓電源的制作與調試等。

項目二：實用助聽器的制作與調試。其基本任務是將接收到的微小音頻信號經過放大電路、功放推動而提供能量足夠的音頻信號。項目包涵的知識、技能有：三極管基本放大電路原理與分析（包括共射放大電路、共集放大電路和共基放大電路）、多級放大器的特點、負反饋在放大電路的應用等。

項目三：遠距離調頻無線話筒的制作與調試。項目包涵的知識、技能有：正弦波振蕩電路工作原理，掌握RC振蕩電路、LC振蕩電路和石英晶體振蕩電路的原理和各自的特點，掌握振蕩頻率的計算方法。了解無線電信號的調制、傳輸和解調原理及作用。為信號的無線通信原理的學習打下基礎。

項目四：溫度指示器的制作與調試。其基本任務是利用集成運放電路，制作一款溫度指示器。項目包涵的知識、技能有：集成運算放大器在分析問題時的虛斷和虛短的概念掌握；集成運放的線性應用和非線性應用等。

此外，學習并制作完以上的四大項目后，要求學生在若干設計題目中選擇一個作為本課程的課程設計，要求學生進行電路設計、PCB板制作、器件的購買與焊接、電路的調試與運行，寫出制作文檔，并對整個制作過程進行陳述與答辯。

四、模擬電子技術教學方式方法的改革

模擬電子技術的教學很多高校還是采用純理論教學方法，使得理論脫離實際，學生學習枯燥，缺少興趣與動力，教師教學滿堂灌，事倍功半，效果不佳。采用BOPPPS的教學模型教學并使用LBD的教學方法，采用這樣的教學方法的改革會使教學效果明顯提高。

1.BOPPPS的教學模型。BOPPPS是將一堂完整的課程教學分成六個階段，依序為暖身/導言（Bridge-in）階段、學習目標/結果（Objective/Outcome）階段、先測（Pre-assessment）階段、參與式學習（Participatory Learning）階段、后測（Post-assessment）階段和摘要/總結（Summary）階段。endprint

2.LBD的教學方法。所謂LBD的教學方法，即學中做（Learning-By-Doing）。以下即對LBD教學方式在模擬電子技術中的基本共射放大電路的教學作一個案例，整個案例分為四步。

（1）原理講述。首先是引入分壓式偏置穩定電路的意義和重要性；然后講述電路構成及各器件的作用，并與固定偏置電路進行比較；依次進行電路的靜態分析及靜態工作點的分析計算；最后進行電路的動態分析，通過微變等效電路計算電路的輸入電阻、輸出電阻和電壓放大倍數。

（2）仿真實驗。以下僅對分壓式偏置穩定電路的電壓放大倍數Au進行仿真。圖1為繪制的分壓式偏置穩定電路仿真原理圖，圖2和圖3分別對其輸入輸出波形進行虛擬示波器仿真觀看。

從輸入輸出的波形可以看出，輸入信號的幅值為：uim=2Div×2mv/Div=4mv，輸出信號的幅值約為：uom=1.6Div×200mv=320mv，并且輸出波形與輸入波形倒相，因此放大倍數約為-80倍。

（3）實物制作。仿真完成后，要求學生根據仿真原理圖繪制PCB板，PCB版電路圖如圖4所示，然后購買元器件并焊接進行系統調試運行。最終做出共射放大電路的實物，如圖5所示。

（4）學習總結。要求學生對原理學習、電路仿真和實物制作進行總結。同時教師對學生的仿真和實物制作的效果進行評判記載，作為過程性學習成績。

五、模擬電子技術考核方式的改革

為進一步深入推進課程考核評價方式改革工作，并以此深入推進XX學校的“五大教學改革”?？己朔绞揭獜募兝碚摰脑嚲砜荚囅驅W生的能力考核轉變，增加過程性考核的權重，削弱期末考試的權重；增加能力考核的權重，削弱理論考試的權重。針對模擬電子技術課程，為進一步提高學生理論聯系實際的能力、學習遷移能力和動手能力為目的，改變原有考試方式，即加重學生的過程學習考核權重和加強學生的動手能力的考核為主。課程總成績由以下四個模塊構成：期末理論考試占40%；課程設計實物制作占20%（學生要答辯并提供制作報告）；四個項目的過程性檢測占30%；平時作業占10%。

六、總結

本文以CDIO工程教育模式為指導，在模擬電子技術教學內容的組織上提出了項目制，并理論聯系實際地涵蓋了模擬電子技術的所有基礎理論和基礎知識；在模擬電子技術教學方式、方法的改革上提出了BOPPPS教學模型的課堂應用并結合LBD教學方法，使學生在趣味中學習，實現“教、學、做”的一體化；針對現有考核內容的局限性和考核方式、方法的單一性提出了注重學生工程技術能力和注重學生過程性學習效果的過程性考核為重點，減少期末結果性考核的權重。經過近兩年本人在模擬電子技術課程教學的改革實踐證明，學生學習效果有了明顯提高，教師教學也事半功倍。

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