?地方應(yīng)用型本科模擬電子技術(shù)課程探索與改革

郭志堅 張岳賢 石昊

摘? 要 針對模擬電子技術(shù)課程的工程性、實踐性和系統(tǒng)性特點，結(jié)合應(yīng)用型本科學生的實際情況，圍繞該課程傳統(tǒng)教學過程中常見的問題，從教學內(nèi)容體系、教學方法、實驗教學、考核方式和教師團隊五方面進行探討，旨在培養(yǎng)基礎(chǔ)扎實、實踐能力強、具有創(chuàng)新意識和能力的應(yīng)用型人才。

關(guān)鍵詞 模擬電子技術(shù);應(yīng)用型本科;CDIO;Multisim;翻轉(zhuǎn)課

堂;實驗

中圖分類號：G642.3? ? 文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2019）10-0101-04

Abstract According to the characteristics of engineering， systema-ticness and practicalness about the Analogue Electronics Technology，combining the actual situation of applied undergraduate students， surrounding the common problems in the traditional teaching processof the course， this paper discussed the teaching content， teaching methods， experiment teaching， assessment methods and teacher team.It aims to develop the applied talents who have the solid foundation， strong practice ability and innovative consciousness and ability.Kew words analogue electronics technology; applied undergraduate college; CDIO; Multisim; flipped classroom; experiment

1 引言

應(yīng)用型本科教育主要為地方經(jīng)濟社會發(fā)展培養(yǎng)應(yīng)用型人才，畢業(yè)生既應(yīng)該掌握扎實的理論基礎(chǔ)，又要具備較強的實踐能力，達到學以致用的要求。作為應(yīng)用型本科轉(zhuǎn)型試點院校，山西工程技術(shù)學院信息工程與自動化系積極開展理論探索和轉(zhuǎn)型實踐。

模擬電子技術(shù)是電氣工程及其自動化專業(yè)必修的一門專業(yè)基礎(chǔ)課，理論性和實踐性比較強，一般都有對應(yīng)的實驗環(huán)節(jié)和課程設(shè)計。該課程是后續(xù)數(shù)字電子技術(shù)、電力電子技術(shù)等課程的基礎(chǔ)，對實際復雜電路的分析和設(shè)計起到至關(guān)重要的作用。但在教師講授和學生學習過程中存在一些問題。

1）課程本身理論性強，課時少，內(nèi)容多且陳舊。課程電子器件的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、電路的工作原理比較抽象，在課堂講授規(guī)定課時內(nèi)，學生很難理解，如果花更多時間去講解難點，就會耽誤其他重點知識的講授。且教材中采用經(jīng)典器件進行工作原理分析，而市場上常用的器件一直在更新，導致學生不能把理論和實際結(jié)合。

2）教學模式比較傳統(tǒng)。由于模擬電子技術(shù)理論知識比較抽象，采用傳統(tǒng)的講授法（力求把教材講細講透），學生學習主動性下降，導致不能達到學習本課程的目的。

3）生源質(zhì)量逐漸下降。學校作為應(yīng)用型本科院校，學生基礎(chǔ)知識較差，對于模擬電子技術(shù)課程的難點知識不容易理解，慢慢就失去學習興趣。

4）驗證性實驗較多，學生不能學以致用。傳統(tǒng)的實驗環(huán)節(jié)多為基礎(chǔ)性、驗證性實驗，且各個實驗相互獨立，學生只是按照指導書連接線路，不清楚基本的設(shè)計原理。不僅局限了學生的思維模式，還不能有效提高學生實際分析和解決問題的能力。

5）考核方式單一。學生的最終成績主要決定于期末的閉卷考試，形式單一，導致很多學生把學習重心基本放在理論知識，很少去思考和探索實際中的應(yīng)用，嚴重脫離實際，甚至不認識市場上一些簡單的器件[1-2]。

2 優(yōu)化教育理念，整合教學內(nèi)容

針對模擬電子技術(shù)課程內(nèi)容繁多、教學時數(shù)縮減、工程性等特點，教學改革的首要任務(wù)是優(yōu)化教學內(nèi)容，關(guān)鍵性問題是將學習內(nèi)容有機地融合到工程背景中。作為應(yīng)用型本科轉(zhuǎn)型試點學校，可以借鑒CDIO教育理念來優(yōu)化模擬電子技術(shù)的教學內(nèi)容。

CDIO教育理念? CDIO（Conceive Design Implement Operate）工程教育模式涵蓋了產(chǎn)品開發(fā)的完整過程[3]。它以產(chǎn)品開發(fā)全過程作為導向，采用實踐的方式使學生主動進行工程開發(fā)的學習，搭建完整的課程體系內(nèi)容;主要培養(yǎng)學生的專業(yè)基礎(chǔ)知識學習、終身學習、團隊合作和工程設(shè)計能力。CDIO教育模式的關(guān)鍵性問題是：依據(jù)教材學習內(nèi)容，確定一個實際工程設(shè)計案例，以此來逐漸讓學生掌握專業(yè)基礎(chǔ)知識，培養(yǎng)工程實踐應(yīng)用能力。

開發(fā)工程實例，整合教學內(nèi)容? 在傳感器信號調(diào)理電路中，模擬電子技術(shù)應(yīng)用比較廣泛。以差動變壓器式位移傳感器（螺管式）調(diào)理電路的設(shè)計過程作為工程開發(fā)實例，它不僅涵蓋了模擬電子技術(shù)大部分教學核心內(nèi)容，而且在工業(yè)實際中應(yīng)用非常廣泛，主要用來檢測物件移動的位移量，其調(diào)理電路包括波形（正弦波或方波）產(chǎn)生電路、檢波電路、放大電路、濾波電路、轉(zhuǎn)換電路和直流電源電路六部分。其原理框圖如圖1所示。

山西工程技術(shù)學院采用的教材是童詩白主編的《模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)》第五版，以此來進行教學內(nèi)容整合。要設(shè)計以上六部分電路，還需要掌握運算放大器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和外特性以及反饋的概念，由此，差動變壓器式位移傳感器調(diào)理電路對應(yīng)的教材具體內(nèi)容如圖2所示。從圖2中可以看出，調(diào)理電路基本上包含教材中的所有章節(jié)內(nèi)容。

3 改革教學手段，激發(fā)學生興趣

在應(yīng)用型本科轉(zhuǎn)型背景下，有必要采用新的教學方法激發(fā)學生的學習興趣，培養(yǎng)能夠適應(yīng)社會發(fā)展的應(yīng)用型人才。

基于微信公眾號的教學方法

1）現(xiàn)狀。目前，多數(shù)學校主要采用板書和多媒體PPT結(jié)合進行講授，雖然學生可以邊聽邊將重點和難點記到筆記本上，但做筆記不僅會影響學生課堂聽課的效果，課后還需要花時間進行整理。這種教學模式缺乏師生互動，導致學生低頭玩手機現(xiàn)象較普遍。

隨著翻轉(zhuǎn)課堂新教學方法的出現(xiàn)和智能手機的普及，依托微信平臺開展教學模式成為一種趨勢。因此，利用微信公眾號這一新形式，將課堂教學知識要點發(fā)布到智能手機上，不但可以解決上述問題，還能激發(fā)學生的興趣。而模擬電子技術(shù)理論知識成熟，實際應(yīng)用實例廣泛，網(wǎng)上電子產(chǎn)品種類多，借助微信公眾號輔助課堂教學，有重要的實際意義[4]。

2）具體計劃。借助微信平臺，免費創(chuàng)建訂閱號，可對模擬電子技術(shù)進行課前預習、課后復習、留言討論，便于學生自主學習、反饋問題，使得教師及時調(diào)整教學內(nèi)容。

①課前預習。教師在每次上課前，發(fā)布本周的預習內(nèi)容，包括教學目的、大綱、講義、重點和難點、預習內(nèi)容，以及網(wǎng)上最新的應(yīng)用實例鏈接等。講課時，教師可有針對性地對預習內(nèi)容進行講解，使得學生帶著問題去聽課。預習內(nèi)容需要簡潔、趣味，引導學生去主動思考，發(fā)現(xiàn)問題。

②課后復習。每周上完課，對本周知識進行總結(jié)和歸納，包括重點知識、課外知識拓展和作業(yè)安排，這樣有利于學生進一步鞏固重點知識。教師可將前幾屆學生共性的問題做成約五分鐘的微課視頻，作為學生復習和查漏補缺的資料。

③留言討論。學生可對每一條推送知識進行留言，并提出自己的問題和觀點，其他學生也可參與討論和解答。教師對提問次數(shù)較多的問題進行統(tǒng)一回答并記錄，作為下一屆學生教學的參考，并及時調(diào)整教學計劃。

基于微信公眾號的輔助教學方法新穎，容易被當代大學生接受和激發(fā)興趣。學生可隨時隨地學習，教師也可隨時隨地進行教學反饋。

基于Multisim仿真軟件的教學方法

1）Multisim軟件介紹。為了培養(yǎng)應(yīng)用型本科人才，可借助Multisim仿真軟件與實際工程設(shè)計的相關(guān)性，對模擬電子技術(shù)進行輔助教學。作為一門專業(yè)性與實踐性較強的課程，固有的實驗室設(shè)備很難達到理想的教學效果，容易局限學生的創(chuàng)新思維。Multisim仿真軟件包含市場上一些常用的電氣器件，運用Multisim，學生不僅可對課本理論知識進行驗證，也可自己設(shè)計電路，并在Multisim搭建電路，采用測量器件進行信號檢測，驗證設(shè)計的合理性。操作簡單，界面簡單，實用性強，可對電路任一點的信號進行觀測，便于學生對理論知識的理解[5]。

2）具體計劃。

①前期準備。由于學生對Multisim仿真軟件不會使用，因此，在制定教學大綱的時候應(yīng)該加入軟件的學習課時，或者開設(shè)此課程前幾學期設(shè)置Multisim仿真軟件課程。主要是讓學生對Multisim仿真軟件有一定的了解，并可以簡單操作。

②課堂講授。教師在講授過程中，可以引入各種電路的Multisim仿真結(jié)果，不僅可以使得學生更加容易理解電路原理，還可以激發(fā)學生的學習興趣。如講解集成運算放大器的時候，可以對比例運算、加減法運算電路進行仿真，驗證理論的正確性。

③課后練習。學生在解答習題時，可通過Multisim的仿真來驗證自己的理論結(jié)果;也可在課后對一些簡單電路進行設(shè)計，并通過測量模塊測量電路任一點的波形情況。這樣不僅培養(yǎng)了學生獨立分析的能力，也有助于提高學生的動手能力。

④課程和畢業(yè)設(shè)計。課程和設(shè)計通常需要學生設(shè)計實物，Multisim軟件起到非常重要的作用。首先，學生根據(jù)要實現(xiàn)的目的或者解決的問題，設(shè)計初步的電路，并通過理論計算，確定各電子元件的具體參數(shù);其次，在Multisim

軟件中搭建電路模型并仿真，通過電表、示波器等仿真器件測量電路的波形，并分析和確定最終元件的參數(shù);最后，市場上選器件并搭建和調(diào)試實物。

因此，Multisim軟件在模擬電子技術(shù)的學習中起到舉足輕重的作用，可使學生具備獨自設(shè)計電路的能力，培養(yǎng)學生綜合運用知識和創(chuàng)新的能力，為以后步入電子行業(yè)打下堅實的基礎(chǔ)。

4 改革實驗環(huán)節(jié)

模擬電子技術(shù)配有對應(yīng)的實驗課，但以驗證性實驗為主。為了把學生培養(yǎng)成應(yīng)用型技術(shù)人才，需要改革傳統(tǒng)的實驗體系，加入設(shè)計性和綜合應(yīng)用性實驗，使學生在掌握基本實驗方法的基礎(chǔ)上具備自主設(shè)計電路的能力，培養(yǎng)創(chuàng)新思維，激發(fā)學習興趣[6]。

優(yōu)化實驗內(nèi)容體系? 實驗內(nèi)容不僅是對理論知識的驗證，還應(yīng)該培養(yǎng)學生的設(shè)計、動手能力。應(yīng)用型人才應(yīng)該做到學以致用，所以新的實驗內(nèi)容體系應(yīng)該包括基礎(chǔ)驗證類實驗、基礎(chǔ)設(shè)計類實驗和綜合拓展類實驗，尤其應(yīng)該加強基礎(chǔ)設(shè)計類實驗內(nèi)容，如圖3所示。

1）基礎(chǔ)驗證類實驗，主要是對理論課知識的驗證，重點培養(yǎng)學生對實驗電路原理的理解，以及對硬件和測量器件的熟悉程度。

2）基礎(chǔ)設(shè)計類實驗。為了拓展學生的創(chuàng)新思維，不規(guī)定具體的實驗電路、參數(shù)和實驗方法，但要求由學生完成分析任務(wù)→設(shè)計電路→軟件仿真→搭建實物（面包板）這一流程，重點培養(yǎng)學生熟悉工程設(shè)計的流程和具備基本的設(shè)計能力。

3）基礎(chǔ)探索類實驗，由指導教師提出問題或者疑點來引導學生，具體流程是硬件實驗→觀察現(xiàn)象→分析和解決問題，重點培養(yǎng)學生的應(yīng)用能力和解決問題能力。

開放實驗室，開展競賽活動? 對于進行課程設(shè)計和畢業(yè)設(shè)計的學生，或者參加競賽活動的學生，應(yīng)該開放實驗室，給學生足夠的便利。如課程設(shè)計期間，實驗室每天提供學生三個小時的實驗時間，由學生自己安排。學校應(yīng)積極組織電子競賽，競賽題目可參照全國大學生電子設(shè)計大賽的命題特點——鼓勵學生組成小組參賽。由小組成員獨立完成方案設(shè)計、器件選型、實物演示和答辯一整套過程，充分發(fā)揮學生的主動性，培養(yǎng)學生的自主學習、團隊合作和動手設(shè)計能力。

5 考核制度改革

現(xiàn)有問題? 傳統(tǒng)的考試以期末考試成績?yōu)橹鳎沟脤W生只是為了考試而學習，極大地限制了學生的創(chuàng)新能力。多數(shù)學生依靠考試前幾周的突擊復習和硬背考點，不能學以致用。尤其對于工程性和實踐性比較強的課程，傳統(tǒng)的考核方式已不適用。因此，模擬電子技術(shù)應(yīng)該制訂具體的考核方案。

具體考核方式? 新的考核方式包括平時考核、階段考核和結(jié)果考核，最終成績=平時成績（20%）+階段考核成績（40%）+結(jié)果考核成績（40%）。重點突出平時考核，主要是對學生的自學能力、學習態(tài)度和創(chuàng)新能力的考查。

1）平時成績（20%）=出勤（5%）+作業(yè)（10%）+互動（5%）。本學期隨機查五次出勤情況，批改四次作業(yè);學生主動回答問題或主動提問，總成績加一分。

2）階段考核（40%）=課堂筆記（10%）+期中考試（15%）+總結(jié)匯報（15%）。定時檢查學生課堂筆記五次并做好記錄;期中考試采用開卷形式，從題庫中隨機抽題;總結(jié)匯報以小組的形式，采用專題PPT匯報或者小論文的形式總結(jié)所學知識點或者課外相關(guān)知識。小組成員必須全員參與，每個人負責任務(wù)明確，依次進行匯報，其他小組進行提問、點評。

3）結(jié)果考核（40%），主要采用傳統(tǒng)的閉卷形式進行考查，全面覆蓋所有重要知識點。

6 教師團隊的建設(shè)

針對應(yīng)用型本科院校的轉(zhuǎn)型發(fā)展，學院正著力于課程建設(shè)的改革，而課程建設(shè)的關(guān)鍵是師資。因此需要建立一支熱愛教學、結(jié)構(gòu)合理和教學質(zhì)量高的優(yōu)秀教師團隊，完成學校發(fā)展的目標。

骨干教師培養(yǎng)

1）人才培育項目：鼓勵教師申報國家留學基金委的人才培養(yǎng)項目，學習國外先進的教育理論和科學技術(shù)，不斷促進個人發(fā)展。

2）電子設(shè)計競賽：鼓勵教師參加各類設(shè)計大賽，如全國電子設(shè)計大賽，從中學習先進的工程應(yīng)用技術(shù)并應(yīng)用到教學中，逐漸培養(yǎng)一批廣受學生歡迎的、實踐經(jīng)驗豐富的骨干一線教師。

3）教學教改研究：支持教師參與各級各類教學教改項目，更新教學內(nèi)容體系和教學觀念，采用新的教學方法，不斷完善教學的各個環(huán)節(jié)。

青年教師提升

1）青年教師導師制度。青年教師應(yīng)該由教學經(jīng)驗豐富和有科研能力的教師擔任其導師，盡快全面地提高自己的業(yè)務(wù)水平，在教學和科研中不斷取得進步。

2）教學基本功大賽。鼓勵青年教師參加學院定期舉辦的教學基本功大賽，不僅可以與其他系部專業(yè)教師交流教學經(jīng)驗，還可以提升自己的教學水平。

3）教師培訓制度。鼓勵青年教師下企業(yè)培訓和參加各種學術(shù)交流會議，了解本專業(yè)技術(shù)的發(fā)展前沿，及時調(diào)整自己的教學計劃。

4）繼續(xù)教育。支持青年教師繼續(xù)攻讀博士學位，不斷深造，為教師學習營造良好的氣氛。

人才引進與外聘? 積極引進雙師型人才，特別是具有企業(yè)實際工作經(jīng)驗的高學歷人才。聘請本專業(yè)教學名師或者企業(yè)內(nèi)具有深厚專業(yè)知識功底和豐富實踐技術(shù)經(jīng)驗的工程師為客座/兼職教授，不僅可以為學生提供講學和講座，而且可以幫助青年教師掌握專業(yè)技術(shù)知識和行業(yè)發(fā)展趨勢。

7 結(jié)語

為了適應(yīng)社會經(jīng)濟的不斷發(fā)展，地方高校應(yīng)用型人才培養(yǎng)已經(jīng)成為一種趨勢。本文以應(yīng)用型人才培養(yǎng)為導向，以理論性和工程性比較強的模擬電子技術(shù)課程為例，針對傳統(tǒng)教學存在的問題，分別從教學內(nèi)容體系構(gòu)建、教學手段創(chuàng)新、實驗環(huán)節(jié)優(yōu)化、考核方式改革以及教師團隊建設(shè)等五個方面，提出一些具體措施，希望為促進地方區(qū)域經(jīng)濟建設(shè)培養(yǎng)一批基礎(chǔ)知識扎實、動手能力強、敢于創(chuàng)新的應(yīng)用型人才。

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