PBL教學方法在三極管等效電路法中的辯證探究

□姚 寧

教育部辦公廳于2019年開始啟動一流本科專業建設“雙萬計劃”，消滅傳統的“水課”，建設與時代發展相適應的“一流本科課程”，打造萬門左右國家級和萬門左右省級“一流本科課程”計劃[1]。借此契機，模擬電子技術課程組對課程進行深入剖析，查找問題、尋求解決方法、實踐驗證、修改不足、再實踐再驗證，致力于打造符合許昌學院辦學定位的應用型、線上線下混合式模擬電子技術課程教學體系。

一、模擬電子技術教學存在的問題

模擬電子技術課程是許昌學院電氣與機械工程學院電氣工程及其自動化專業的一門重要專業基礎必修課，該課程具有極強的“工程性”和“實踐性”[2]，在本專業課程體系中占據重要地位，是基礎課與專業課之間的橋梁性課程。學院模擬電子技術課程組教師對該門課程的教學均有10年以上的教齡，教學經驗豐富，把握精準。在2021學期對2019級電氣工程及其自動化專業的教學過程中，課程組對模擬電子技術課程教學存在的問題進行了總結。一是課程內容難度較大，大部分學生能夠跟上課程進度，能聽懂，但不能靈活運用。二是學生對傳統的“黑板板書+PPT+仿真+動畫”的教學方式接受能力較好，能充分利用現代化信息工具輔助課程教學，但缺乏對實際電路的查錯、糾錯能力。三是先修課程(例如高等數學、電路)的學習效果直接影響到學生對本課程的學習。四是學生對教材之外的參考書涉獵的較少。

二、模擬電子技術課程教學改革措施

(一)重新制定課程培養目標。結合學校辦學定位和專業培養目標，模擬電子技術課程確定了“以應用為目的、強調基礎、突出重點、夠用為度”的原則，制定了以提升每個學生的知識、能力和素質的課程目標。

(二)對模擬電子技術知識體系進行重構。強化邏輯性、系統性[3]，增強應用性。

(三)能結合現代化工具，完成對實際電路中模擬電路部分的設計及仿真調試。鍛煉學生的動手能力、溝通能力、團隊協作精神和自主學習能力。

(四)引入線上線下混合式教學。當代大學生傳統課堂已經不能滿足教學群體的需求，線上線下混合式教學模式更能激發學生的學習動力，促進學生各項能力的提升[4]，打造“有效”的課堂。

(五)融合思想政治的課堂講解與答疑。深入挖掘模擬電子技術課程中的思想政治元素，“立德樹人”，實現專業知識教育與思想政治教育的和諧共生、價值引領，實現全過程、全內容、全方面的“三全”育人[5～6]。

三、PBL與模擬電子技術的碰撞——一個教學案例設計

PBL(Problem-based learning)始于1969年，由加拿大McMaster大學神經病學教授Barrows在臨床醫學課程教學實踐中提出[7]，發展至今，已成為國際上較為流行的教學理念之一。PBL以“問題”為導向、以“學生”為主體，以發揮學生的主觀能動性、培養其科學思維能力和辯證思維能力為目標，萬變不離其“宗”——“問題”。

(一)課前(線上)。教師根據教學安排發布課前任務，任務完成情況將會直接影響后續過程，因此教師對任務安排的合理性在教學環節中占據重要地位。本設計發布學生課前任務如圖1所示，以共射放大電路的分析讓學生初步認識相應內容，提出見解。讓學生體會，共性中個性的問題。比如圖1中的(a)、(b)、(c)三個電路都具有共射放大電路的通性，但又有自己的特性。以辯證的思想看待問題、分析問題，樹立正確的人生觀和價值觀。

(二)課中(線下)。

1.第一步，檢測課前任務完成效果(3分鐘左右)。針對課前預習中出現的情況設置相關的問題檢測完成效果，設置問題見圖1。引出教學問題：非線性電路如何分析？元器件關系如何處理？學會舉一反三？如何聯系實例？

2.第二步，教師講授(20分鐘)。以圖1(a)電路進行三極管等效電路法的分析引入。對基本概念中需要解釋的知識點進行講解，掌握基本概念，建立非線性電路的分析原則“先靜態，后動態”[8]。

靜態分析，本電路直流通路見圖2。靜態分析即求此放大電路的Q(UBEQ,IBQ,ICQ,UCEQ)點，由Q點數據判斷三極管的工作狀態。其中UBEQ為已知量則

ICQ=βIBQ

UCEQ=VCC-ICQRC

當UCEQ>UBEQ，三極管處于放大狀態。

圖1 共射放大電路圖2 直流等效電路

圖3 交流等效電路

所以，電壓放大倍數

電流放大倍數

輸入電阻

Ri=Rb//rbe≈rbe

輸出電阻

Ro=RC

3.第三步，舉一反三(15分鐘)。分組討論，實戰應用，對圖1中(b)、(c)電路進行分組討論，樹立團隊意識和合作精神。

4.第四步，總結(5分鐘)。教師針對學生展示的信息進行總結，比較圖1中三個電路，歸納其應用場合，對不同的情況合理選擇電路。

課堂小結采用學生較為擅長的思維導圖方式，如圖4，具有知識點之間的聯系較為直觀的呈現、知識體系間關系查找方便的特點。

(三)課后(線下)。聯系實例——揚聲器結構，如圖5，在Multisim中分析驗證第一級(C2)左邊的電路，根據仿真分析中遇到的問題進行分析解決，得出正確結果，并與理論分析進行驗證，查找誤差產生的原因。

四、結語

在三極管等效變換的教學設計中引入PBL教學法，整個教學過程以課程初期所設置的四個問題為主線，逐步解決、各個擊破，發揮“學生”的中心作用及“問題”對教學過程的指導，課堂教學氛圍濃郁，即學即用，教學效果能被學生肯定。所以在模擬電子技術課程中引入PBL教學法，是“新”在觀念，是緊跟時代的要求，是“應用型”人才培養的有利手段，更是建立精益求精的工匠精神重要方式。