新工科背景下模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)課程實踐教學(xué)改革研究

劉漢平 栗軍 張秀梅

[摘 要] 傳統(tǒng)的模擬電路課程實踐環(huán)節(jié)驗證性實驗較多，且內(nèi)容比較單一，與其他課程聯(lián)系不多，不適應(yīng)新工科建設(shè)要求。為培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力和跨界融合能力，建議對模電實驗教學(xué)內(nèi)容進行適當(dāng)改革，增加綜合設(shè)計類和創(chuàng)新類實驗;課程設(shè)計采取項目化教學(xué)，鼓勵學(xué)生參加各級各類科技文化競賽，促進理論與實踐的結(jié)合，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)熱情和主觀能動性。

[關(guān)鍵詞] 新工科;模擬電路課程;實踐教學(xué)

一、新工科與模擬電路課程

模擬電子技術(shù)（簡稱模擬電路）是電子電氣類、自動控制類和計算機類等專業(yè)學(xué)生在電子技術(shù)方面入門性質(zhì)的專業(yè)基礎(chǔ)課。課程系統(tǒng)講述模擬電子技術(shù)的基本知識、基本分析方法以及有關(guān)參數(shù)的計算方法，側(cè)重于各種單元電路工作原理的分析及電路有關(guān)參數(shù)的計算。模擬電路是一門應(yīng)用性很強的基礎(chǔ)課程，理論知識需要通過實踐過程來鞏固，實踐教學(xué)是其重要環(huán)節(jié)。不通過實踐，無法提高學(xué)生的動手能力和創(chuàng)新能力，無法滿足學(xué)生成長過程中對新知識的構(gòu)建需求。為應(yīng)對當(dāng)前高速發(fā)展的科技革命、產(chǎn)業(yè)變革，確保“中國制造2025”“一帶一路”落到實處，2017年教育部啟動了“新工科建設(shè)”。隨著“復(fù)旦共識”“天大行動”“北京指南”等標(biāo)志性行動的持續(xù)推進，掀起了“新工科建設(shè)”研究與實踐的新高潮。新工科人才要求具有跨界融合能力和自主學(xué)習(xí)能力[1]。新工科建設(shè)對模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)課程實踐教學(xué)提出了新的挑戰(zhàn)。

二、傳統(tǒng)模電實踐教學(xué)弊端

1.實驗內(nèi)容不利于培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力。傳統(tǒng)模電實驗包括示波器、信號發(fā)生器、基本放大電路、振蕩電路等內(nèi)容，對培養(yǎng)學(xué)生動手能力，掌握電子儀器儀表的使用有非常重要的作用，但實驗內(nèi)容基本是對應(yīng)教材的各基本電路，按基本電路的原理圖搭建實物連線并對其各測試點測量，記錄相關(guān)參數(shù)，比較其性能和指標(biāo)。實驗性質(zhì)以驗證性為主，學(xué)生只需要按實驗指導(dǎo)書的具體步驟在實驗箱內(nèi)插接通電，測試記錄相關(guān)的參數(shù)，然后完成實驗報告即可。這種實證類型的實驗流程只能培養(yǎng)學(xué)生按部就班完成任務(wù)的“實驗”能力，很難培養(yǎng)學(xué)生獨立思考、分析研究問題、解決問題的能力[2]。這些實驗項目很難激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，對培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力幫助不大。

2.內(nèi)容相對孤立，不利于跨界融合能力培養(yǎng)。模擬電路課程的教學(xué)內(nèi)容繁多，課程的主要內(nèi)容包括常用半導(dǎo)體器件、基本放大電路、多級放大電路、集成運算放大電路、放大電路的頻率響應(yīng)、放大電路中的反饋、信號的運算和處理、波形的發(fā)生和信號的轉(zhuǎn)換、功率放大電路、直流電源等，既有放大電路的理論知識，又有放大電路的應(yīng)用等。但是目前大多數(shù)學(xué)校的教學(xué)課時都比較少（一般是64學(xué)時），實驗一般只有16個學(xué)時（0.5學(xué)分），只能安排6個實驗項目，多數(shù)是比較簡單基本的實驗內(nèi)容。由于學(xué)時的限制，缺少綜合性、設(shè)計性實驗項目，且教學(xué)內(nèi)容相對較孤立，與其他課程的聯(lián)系較少。另外，目前模擬電路開設(shè)較早，一般在第三學(xué)期開設(shè)（有的學(xué)校甚至在第二學(xué)期開設(shè)），在其之前專業(yè)基礎(chǔ)課一般只開設(shè)了數(shù)字電路，學(xué)生掌握的專業(yè)知識還比較少，導(dǎo)致與其他課程融會貫通有困難。

三、改進措施

1.豐富實驗內(nèi)容，增添綜合設(shè)計性實驗。為培養(yǎng)學(xué)生的跨界融合能力和自主學(xué)習(xí)能力，要按照“突出重點與全面發(fā)展”相結(jié)合的原則，進行模擬電路實驗課程改革。按照新工科人才培養(yǎng)要求，改進實驗環(huán)節(jié)應(yīng)該適當(dāng)增加實驗強度，調(diào)動學(xué)生參與的積極性。針對實驗項目類型單一的問題，為滿足新工科人才培養(yǎng)要求，模擬電路實驗項目要包括基礎(chǔ)型實驗、綜合設(shè)計型實驗以及創(chuàng)新型實驗。首先，綜合設(shè)計型實驗需要以學(xué)生為中心，充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性，教師在項目中負(fù)責(zé)輔助和指導(dǎo)工作，為學(xué)生設(shè)計大致的技術(shù)路線或者思路，由學(xué)生獨立了解實驗背景知識，自行構(gòu)思實驗的具體方案、步驟，然后完成實驗操作。其次，學(xué)生掌握模電基本的理論知識和實驗技能后，適當(dāng)開設(shè)創(chuàng)新型實驗項目，由學(xué)生和教師共同討論確定實驗內(nèi)容，采用新穎的方案來進行實驗。在這類實驗中，可以充分發(fā)揮學(xué)生的創(chuàng)造性，綜合運用模擬電路知識以及其他課程的知識、技巧或方法，擴展思維活動空間和想象力，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，滿足新工科背景的多學(xué)科交叉要求，培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力和跨界融合能力。

2.課程設(shè)計采用項目化教學(xué)。為配合模擬電路教學(xué)，一般在人才培養(yǎng)方案中有一個電子技術(shù)課程設(shè)計環(huán)節(jié)，旨在提高學(xué)生綜合運用模電和數(shù)電知識解決具體問題的能力。為提高人才培養(yǎng)效果，課程設(shè)計應(yīng)該采用項目化教學(xué)方式。項目式教學(xué)是國內(nèi)外專家近年倡導(dǎo)的一種教學(xué)方法，是師生通過共同實施一個完整的項目而進行的教學(xué)活動。教師根據(jù)課程特點設(shè)計項目，分解任務(wù)，通過任務(wù)驅(qū)動來完成學(xué)習(xí)目標(biāo)，多適用于實踐性、應(yīng)用型強的課程，可以引導(dǎo)學(xué)生從直接感知、項目制作、任務(wù)歸納中學(xué)習(xí)知識，之后再將所學(xué)知識轉(zhuǎn)化為實踐應(yīng)用，從而提高學(xué)生動手能力，培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)與分析問題、解決問題的能力[3]。這種教學(xué)模式，通過師生共同制定課程學(xué)習(xí)目標(biāo)、學(xué)習(xí)任務(wù)，并對任務(wù)進行分解，使學(xué)生知道自己每天要學(xué)什么、怎么學(xué)、學(xué)到什么程度等任務(wù)要求，進而進行自主性學(xué)習(xí)。這種教學(xué)可以起到培養(yǎng)學(xué)生自主性學(xué)習(xí)習(xí)慣、責(zé)任意識、自我管理能力等，逐漸激發(fā)學(xué)習(xí)的興趣，使學(xué)生學(xué)會自主學(xué)習(xí)[4]。

3.以賽促學(xué)，強化能力培養(yǎng)。很多高校已經(jīng)認(rèn)識到科技競賽對學(xué)生能力培養(yǎng)的重要性，開展了豐富多彩的科技競賽活動。模擬電路課程是很多競賽的基礎(chǔ)，如電子設(shè)計競賽、ICAN物聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)造力大賽、物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用創(chuàng)新大賽等。科技競賽要求學(xué)生掌握一定的模擬電路知識，以及將知識運用于實踐的能力，同時也使大學(xué)生在參賽的過程中發(fā)現(xiàn)自身模電課程及其他課程理論知識的不足，認(rèn)識運用理論知識解決實際問題的重要性、復(fù)雜性，掌握理論指導(dǎo)實踐的技巧和規(guī)律，促進理論知識的學(xué)習(xí)和理解。學(xué)生在科技競賽的備賽訓(xùn)練過程中，除了掌握模擬電路課堂上所學(xué)的基本內(nèi)容外，還需要針對競賽可能遇到的各種實際問題查閱資料，收集信息，通過自學(xué)來豐富知識結(jié)構(gòu)，在這個過程中自然鍛煉了學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力和跨界融合能力。另外在參加競賽的過程中會產(chǎn)生很多問題，需要學(xué)生自主地去思考，找到解決問題的方法，這樣也可以提高學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力[5]。

四、結(jié)語

傳統(tǒng)的模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)課程實踐環(huán)節(jié)內(nèi)容和方式比較單一，與新工科建設(shè)要求不適應(yīng)。本文基于“以學(xué)生為中心”的理念，對模電實驗教學(xué)內(nèi)容做了較大幅度的改革，增加了綜合設(shè)計類和創(chuàng)新類實驗;課程設(shè)計采取項目化教學(xué)，鼓勵學(xué)生參加各級各類科技文化競賽，在理論與實踐相結(jié)合的過程中，培養(yǎng)學(xué)生主動學(xué)習(xí)、主動探索、主動研究的能力，以及發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力，激發(fā)學(xué)習(xí)熱情和主觀能動性，實現(xiàn)對所學(xué)知識的綜合運用，鍛煉學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力和跨界融合能力。

參考文獻

[1]姜曉坤，朱泓，李志義.面向新工業(yè)革命的新工科人才素質(zhì)結(jié)構(gòu)及培養(yǎng)[J].中國大學(xué)教學(xué)，2017，（12）：13-18.

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[5]寧晶，崔慶權(quán).云南大學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力培養(yǎng)方法的研究[J].課程教育研究，2014，（5）：254-255.