思政元素在“模擬電子技術”課程中的探索與應用*

張 錦，汪 勇，楊 揚

（宿遷學院，江蘇 宿遷 223800）

0 引言

課程思政是體現教育在現代社會主義核心價值體系建設中極為重要的一環，是解決培養什么人、怎樣培養人、為誰培養人這幾個根本問題的重要抓手[1-4]。上好一門合格的帶有思政元素的專業課程要求老師除了具備過硬的專業教學水平，還要有深厚的21世紀中國馬克思主義理論知識的積累，要有信仰、有熱情、有責任地講好一門涵蓋思政元素的專業課程[5-8]。

“模擬電子技術”是電類學科本科教學的基礎學科，也是專業核心課程，重點培養學生在電子電路方面的分析和設計能力，具有很強的專業實踐性[9-10]。在傳統的授課教學中，教師注重講授知識點的基本原理、電子電路分析、應用實例講解等方面，而在培養學生專業問題辯證思維、世界觀價值觀引導等方面有所欠缺。因此，要全方位培養學生——新時代中國特色社會主義的建設者們，就需要將思政元素應用在平時的課程教學中，要做到課程“配方”更全面、更豐富，使學生對知識點的理解更加深刻，也將引領學生成為德才兼備的社會主義建設者。課題組將通過一些思政元素和“模擬電子技術”課程知識點結合的實例進行探索應用[11-12]。

1 為祖國科技發展樹立責任意識

“模擬電子技術”課程是半導體電子電路設計的基礎，從目前半導體器件技術發展看，我國還有較長的路要走。大學生是專業技術人才，應該堅定獻身社會主義現代化建設事業的信念，樹立正確的奮斗目標，激發自身為國家富強而努力學習的熱情，不斷創新、不斷突破，為我國的科技發展不懈努力[13]。

集成電路產業是衡量國家綜合實力的一個重要標志、信息產業的核心、實現信息安全的基石。在引言及半導體基礎知識的講解中，聯系到中美貿易戰，其中“卡脖子”技術——芯片技術涉及的專業知識就是基于半導體的集成芯片。借此，在講解時，可以讓學生客觀地了解到我國芯片技術的發展現狀，隨著中國的快速崛起，中美競爭加劇，目前嚴峻的形勢也讓國人意識到發展國產芯片行業刻不容緩。身為電子、自動化人的同學們有責任為我國的芯片發展貢獻自己的力量。2021年5月28日，習近平總書記在兩院院士大會上對芯片產業提出了發展要求，也對青年科技工作者發出了“自古英雄出少年”的殷切期望和鼓勵，讓學生從內心意識到：科技興則國家興，科技強則民族強，核心科技是發展的根基。激勵學生以祖國強盛為己任，為自主知識產權而發奮學習。引領學生科技強國、專業報國意識，建立通過自身的努力學習、刻苦鉆研、突破創新與實現民族復興的理想相掛鉤[14-17]。

2 矛盾多樣性在課程中的體現

“模擬電子技術”課程中關于矛盾多樣性的內容很多，如關于抓住事物主要矛盾方面，晶體三極管由兩個PN結構成，要熟悉晶體三極管的電流分配及其特性。在講解三極管內部載流子運動時，載流子成分很多，有發射區向基區擴散構成的電子電流IEN，基區向發射區擴散形成的空穴電流IEP，基區內復合運動所形成的電流IBN，基區內非平衡少子即漂移到集電區所形成的電流ICN，平衡少子在集電區與基區之間由漂移產生的電流ICBO，這些成分給放大運算帶來了困難。這時需要抓住主要矛盾，抓住主要載流子從而得出電流關系，與工程實際聯系緊密，實際工作中往往存在各種因數，抓住主要矛盾才能正確分析問題，得出答案。在講解三極管靜態工作點估算法時，也是要抓住事物的主要矛盾，從而滿足工程運算要求。此外，根據電路分析中掌握電路的等效概念，抓住決定三極管性能的本質因素，從物理本質求出三極管等效電路，其中，微變等效模型的建立是抓住輸入輸出主要關系。教育學生在實際工作中，學會分析主次矛盾，運用主次矛盾辯證關系解決實際問題。

此外，在講到PN結的形成時，PN結的形成是由少子的漂移運動和多子的擴散運動共同作用形成的。少子的漂移和多子的擴散是對立關系，但如果僅僅有少子的漂移或者多子的擴散是形成不了PN結的，PN結的形成是漂移運動和擴散運動共同作用動態平衡的結果，它體現了矛盾的對立統一。因此，PN結的大小也是綜合了漂移和擴散的相互作用。由此引導學生在工作和生活中切忌以偏概全，同樣一件事情要看到它的正面和反面，從而有一個綜合的判斷。

3 內因和外因相互作用在課程中的體現

內因和外因的相互作用在“模擬電子技術”課程中典型應用是放大電路不同的反饋情況導致電路會實現差異很大的功能，其中，內因可看作是選定的運算放大器，而外因是外接電路不同的反饋方式，有“正反饋”“負反饋”“無反饋”這幾種形式。在分析反饋放大電路時，是否有反饋取決于輸出回路和輸入回路是否存在反饋通道，并且輸出信號情況是否通過此反饋通道影響輸入信號的增減?！罢答仭焙汀柏摲答仭钡呐袛鄤t需要通過“瞬時極性法”來進行判斷，如果反饋的作用是使凈輸入信號削弱，則其為“負反饋”；如果反饋的作用是使凈輸入信號增強，則其為“正反饋”。不同的反饋（外因條件）作用在同樣的運算放大器（內因條件）上，其電路功能完全不同。當運算放大器引入“負反饋”后，可以實現模擬信號的比例、加減、乘除、積分、微分、對數和指數等常見的基本運算功能；而在波形發生電路中正弦波振蕩電路由放大電路、選頻網絡、“正反饋”網絡和穩幅環節四部分構成，在RC正弦波振蕩電路和LC正弦波振蕩電路中需要用瞬時極性法來判斷電路是否滿足“正反饋”條件；當運算放大器“無反饋”狀態時，可以實現電壓比較器功能。

“正反饋”“負反饋”“無反饋”在電路中的應用，可以通過一個檢測報警電路典型案例來講述。該電路可由感應器件如紅外線傳感器、延時電路、報警裝置和若干運算放大器構成。當紅外線探測傳感器檢測到有人通過輻射出的紅外線信號時會產生微弱的電信號，需要使用放大電路對此信號進行處理，此時引入的應該是由“負反饋”電路構成的運算電路，經過放大后的信號和基準信號通過“無反饋”的電壓比較器輸出，經過延時電路和報警電路輸出可實現報警功能，若要使比較器響應更快可以引入“正反饋”回路，可加快該檢測電路響應速度。通過以上的理論講述和實例應用，既形象生動地講授了不同反饋對電路的不同作用，又可以通過外因對內因的影響說明“橘生淮南則為橘，生于淮北則為枳”這一道理，從而引導學生意識到選擇個人工作和生活環境的重要性?！敖煺叱?，近墨者黑”，選擇一個陽光積極的環境有助于自己的提高和進步，千萬不要與壞人為伍，同流合污。

此外，在講解三極管實現放大功能的條件時，其中，內因是三極管內部的材料和結構，而外因是外接電路需提供滿足放大條件的偏置電壓。由內因和外因共同決定三個電極的電路電流，進而引申出三種外部接線方式也就是外因，以及所選擇三極管也就是內因，共同導致了三種不同的工作區域，而通過工程實例說明外因與內因的辯證關系。通過這些內容引導學生明白在人生發展中外因固然重要，但內因是成功的基礎，做好自己，才可能取得成功。

4 量變與質變關系在課程中的體現

量變與質變的關系在“模擬電子技術”課程中典型例子是講二極管的伏安特性。當二極管正向導通的時候會有一個小小的死區，當正向電壓高于這個死區的時候會實現正向導通的功能，而在這個死區范圍內其正向電流是幾乎為零的。這就說明一個量變引起質變的關系，死區內的正向電壓變化是一個量變的過程，但一定的量變后當正向電壓突破死區時就產生了質變，從而達到正向導通的性能。而當二極管接反向電壓時也會有一個量變引起質變的過程，當二極管在反向工作區時其反向電流很小，工作狀態是反向截止，而當反向電壓絕對值大于反向擊穿電壓時，二極管會呈現反向擊穿狀態，二極管反向電流會激增，可能會導致二極管被擊穿，造成不可逆的變化。

此外，在講到多級放大電路時，其中的直接耦合方式電路具有體積小、便于集成的優點，而其缺點是存在較為嚴重的零點漂移問題。零點漂移主要有因溫度變化而產生的溫漂，也有因電源電壓的波動引起的靜態工作點波動，而產生零點漂移。有時雖然零點漂移的電壓看上去不大，但由于后級放大倍數較高，一定的量變后仍有可能產生覆蓋有效信號的情況。這充分說明了量變與質變的關系：較小的零點漂移經多級放大電路放大后也可能覆蓋輸入信號。

通過以上的實例引導出量變與質變的關系，說明事物發展變化是從量變開始的，當量變達到一定程度時必然引起質變，從而引導學生在平時工作和學習中，一定要注重知識的積累，要踏踏實實夯實自己的專業基礎。一點一滴的積累可能并不明顯，但積累到引起質變的時候會發現這些努力都是值得的，從而樹立正確的人生觀和價值觀。

5 小結

“模擬電子技術”課程是自動化、電子信息、控制類學科的專業基礎核心課程，其在專業建設的地位舉足輕重，而其知識點多、電子電路分析設計能力要求較高等特點對其授課的專業性提出較高要求。課題組在課程知識點中融入的為祖國科技發展建立責任意識、矛盾多樣性、內因和外因相互作用、量變與質變關系這四個方面的思政元素實例，使該課程在平時教學工作中內容更加豐富，也為學生建立符合新時代中國特色社會主義價值觀起到積極的促進作用。