高校計算機類專業“電路與模擬電子技術基礎”課程的教學改革

馬 龍 燕曼君

重慶三峽學院計算機科學與工程學院 重慶 404100

1 概述

隨著經濟的發展，我國的教育事業也迎來了新的發展契機，2017年，教育部提出新工科建設計劃。新工科建設目的是培養工科學生具有不斷探索、實際動手以及創新的能力。新工科建設的重點在于基礎學科的教育教學改革。“電路與模擬電子技術基礎”課程是計算機類專業必修的一門專業基礎課程，主要介紹電路的分析方法與模擬電子技術的基礎知識、基本理論，同時注重理論與實踐的結合，更強調工程實際問題的解決，培養學生分析問題和解決問題的能力，為以后深入學習、工作和研究信息技術相關領域的內容以及在實際中的應用奠定堅實的基礎。

“電路與模擬電子技術基礎”課程包含電路基礎和模擬電子技術基礎兩部分內容，學生需要掌握基本電路分析和模擬電子技術中交流電、半導體、放大電路等內容，這些知識點為后續計算機硬件相關專業課程的學習以及更好地理解計算機通信與網絡做好鋪墊。相對于其他計算機專業課程，“電路與模擬電子技術基礎”課程難度較高，想要學好這門課程，需要具備較好的物理與數學的功底。本身課程內容較多，再加上課時有限，大多數高校針對“電路與模擬電子技術基礎”課程安排64個課時，課時少而且教學任務重，這64個課時還分為理論課和實驗課兩部分。在如此緊張的學習時間內完成該課程的教學任務，對老師是一種挑戰，而且學生學習起來很吃力，再加上課程比較枯燥，學生很容易掉隊，最終學習效果不理想。因此，優化“電路與模擬電子技術基礎”課程的教學內容安排、多樣化的教學方式、合理的成績評價方法勢在必行。

文章首先分析了傳統“電路與模擬電子技術基礎”課程教育教學環節中存在的問題，針對這些問題結合計算機類專業的特點，提出相應的改革措施，希望能夠提高學生學習效果的同時滿足計算機類專業的發展需求。

2 傳統教學模式存在的問題分析

2.1 教學內容過多，學生學習吃力

計算機類專業的“電路與模擬電子技術基礎”課程是融合“電路分析”與“模擬電子技術”兩門課程開設，這兩門課程本身是面向電子信息類專業，并且都是單獨安排一個學期授課。而目前國內大部分計算機類專業的“電路與模擬電子技術基礎”教材內容沿用了“電路分析”與“模擬電子技術”兩門課程編寫方式，將其中內容整理到“電路與模擬電子技術基礎”教材中，導致教材內容繁多，章節有些混亂，不同章節之間聯系并不緊密，整個教材的主線并不明顯。

此外，對授課教師也提出更高的要求，如何能夠在有限的課時之內安排好課程進度，“電路與模擬電子技術基礎”課程對于計算機類專業學生而言難度比較大，需要很好的物理與數學功底才可以學好這門課程。我國大部分高校計算機類專業基本只學習“大學物理”與“高等數學”這兩門課，相比于電子信息類專業學生而言，理論基礎相對薄弱。再則，教師在上課的時候需要考慮如何合理分配電路與模擬電子技術兩部分課時分配，如果電路內容占用課時較多的話，模擬電子技術內容課時就會嚴重不足，對于計算機類專業學生，在后續計算機硬件相關課程學習中模擬電子技術的知識是必不可少的。但是反過來講，又不能為了照顧模擬電子技術內容而壓縮電路內容，模擬電子技術內容又是以電路內容作為基礎，加上計算機類專業學習底子薄弱，電路內容不能一帶而過。因此，教師需要結合計算機類專業特點，精簡課程內容，從繁多的教材內容中篩選出計算機類專業所需知識，合理安排課時，分配好理論與實驗課時，最終達到良好的教學效果。

2.2 傳統教學模式落后，難以提高學習積極性

從客觀而言，“電路與模擬電子技術基礎”課程相比其他專業課程難度較大，學生容易產生畏懼心理，打心里害怕學習這門課程，因此，教師需要活躍上課氛圍，保證課堂教學效果，讓學生一開始就打消畏學情緒；該課程知識點多，比如直流電路計算分析的方法就有等效變換、支路電流分析與節點分析等，所需的學習方法與思維與計算機類其他專業課程有所區別，在學習過程中，尤其到模擬電子技術內容部分，很容易混淆，加之內容比較多，最終學習變得枯燥無味。

很多教師在教學環節中完全采用電子信息類專業的模式，這種教學模式并不適用于計算機類專業學生，不同的學科具有不同的特色，不能完全生搬硬套過來。計算機類專業學生大多數重視軟件而忽視硬件，學習軟件很容易上手，課程難度不大，學生很容易獲得學習的成就感。但是“電路與模擬電子技術基礎”課程在更多時候以基礎分析為主，在學習時候很容易感覺到吃力，會打擊學生學習的積極性。因此，需要結合計算機類專業學生的特點，對教學模式進行改進，不能簡單地照搬復制。

2.3 實驗環節缺乏創新性，設置單一

“電路與模擬電子技術基礎”課程分為理論課與實驗課，兩者有機結合，通過實驗課加深對理論課的認識，理論課給實驗課提供原理依據。目前大多數高校在實驗課程設置中以驗證性實驗為主，比如驗證電阻元件的伏安特性、基爾霍夫定律的驗證、疊加原理的驗證等，實驗教材中已經將電路圖，以及電路圖中每個電子元件的參數已經描述得很清楚，學生只需要根據電路圖連接回路，然后使用萬用表完成數據測量，最后記錄到實驗報告中，就算做完實驗。

從目前課程實驗課程的設置中可以看出，實驗內容更加偏向于基本電子元件與電路，基本不會涉及當下電子領域中的新元件與新器件。再有，一味地安排驗證性實驗項目不利于對學生創新性的培養，也不符合當下新工科背景下對人才培養的要求。因此，在實驗課項目內容的設置中可以適當選取一定比例課時安排幾個設計性實驗，給學生講清楚項目要求與目的，讓學生自己根據所學知識設計電路并驗證，可以培養學生思考能力與動手能力。

2.4 成績考核方式單一，不能準確評價學生學習情況

目前大部分期末成績考核由三部分組成：平時成績、實驗課成績與理論考試。平時成績是以學生上課出勤情況與書面作業完成情況作為評判標準，實驗課成績主要以學生實驗課交的實驗報告為主，有時候通過實驗報告打分有失公允性。以上這兩部分在期末成績占比40%，剩余理論考試占據主要地位。給學生一種錯覺，這門課程重視理論輕視實驗，上實驗課的時候就會容易出現渾水摸魚的情況，認為只要交了實驗報告就可以，也是導致實驗課學習效果較差的一個原因。因此，針對現有考核方式的弊端，需要改革用以形成有效的考核方式。

3 “電路與模擬電子技術基礎”課程教學改革建議

3.1 結合計算機類專業特點，合理安排教學內容

“電路與模擬電子技術基礎”課程內容多，并且涉及的知識點多，但是課時有限，還要合理分配理論課與實驗課的課時。以重慶三峽學院計算機科學與工程學院為例，課程總共安排64個課時，其中理論課占48個課時，實驗課占16個課時。基于計算機類專業的特點以及培養大綱，同時考慮為后續計算機硬件相關課程服務的原則，對課程的總體內容進行篩選與整合。首先考慮在模擬電子技術部分學習的過程中是以電路計算分析方法為基礎，因此電路分析部分的重要內容都保留了下來，因為這電路分析內容有一部分是初高中階段已經學習過，比如電阻的串并聯、歐姆定律等。所以，電路分析的主要時間放在基本的電路分析定律與定理部分內容，比如疊加定理、戴維南定理、諾頓定理、基爾霍夫電壓電流定律等，安排8～10個課時重點講解這部分內容。

針對模擬電子技術部分內容，本著“必用”與“夠用”的原則，沒必要所有內容都面面俱到。將模擬電子技術部分內容篩選留下三部分內容：交流電、運算放大電路、二極管加三極管。在交流電部分介紹的內容包括交流電的基本概念、基本元件的相量表示、正弦穩態電路分析、交流電路的頻率特性。運算放大電路部分包括放大電路概述、模擬集成運算放大電路、理想集成運算放大電路、基本運算電路。二極管加三極管部分簡單介紹二極管與三極管的參數與外部特征，重點介紹應用以及放大電流的分析。這樣的話就可以將一些與計算機專業結合不緊密的知識點略去不用講解。可以減少教學內容的同時又可以保證教學質量，減輕學生的學習壓力與負擔。

3.2 建立良好的課堂教學方式，提高課堂氛圍，從而提高學習積極性

以往的教學模式是教師上課講解，學生被動接受，教師成為課堂的主角，學生成了配角。因此，在課堂上需要采用新的教學方式，讓學生成為課堂的主導，在課堂教學中引入“問題引入”“組內討論”兩種方式。首先是“問題引入”，教師在課前備課的時候需要根據具體的教學內容設計相應的問題，“電路與模擬電子技術基礎”課程與實際生活結合很緊密，可以從生活中尋找相關的問題，當然問題需要具備一定的趣味性，比如在講放大電路部分，可以舉例提出問題。然后再通過基礎知識的講解，讓學生一點點尋找問題的答案，這樣子的話就可以讓學生通過解決實際問題的過程找到這門課程的樂趣，從而增強學生學習的興趣，增加學習的動力。

接下來是“組內討論”的方式，此方式可以培養學生相互合作交流的能力。在課程教學環節中，教師先提出問題，同學們可以自由分組，教師給定時間，小組討論，大膽提出自己的猜想及理由，相互之間討論。教師在講解相關內容之后，再組織小組討論，用剛剛所學知識再分析問題的答案。采用小組討論的方式可以活躍課堂氛圍，同學之間可以相互幫助，促進共同學習、提高。

3.3 實驗課程安排中適當加入設計類項目

在重慶三峽學院計算機類專業中本課程安排16個實驗課時，讓學生通過實際動手操作加深對理論課程的學習。實驗項目包含三部分內容：認識基本電子元件、驗證性實驗項目、開放設計實驗項目；認識基本電子元件安排2個課時，掌握基本電子元件以及儀器設備的使用，比如萬用表的使用、實驗箱的使用，判斷二極管與三極管的正負極性等。只有掌握了這些基本電子元件，才能正確使用。

接下來是驗證性實驗，安排10個課時，包含基本的電路定理與定律的驗證、運算放大電路、電路特性的測量等。這部分內容在實驗教案中已經將具體電路圖與操作步驟寫清楚，學生提前預習，實驗課上教師用15分鐘左右講解相關要求與注意事項，剩余時間由學生自己動手連接電路、調試、測量數據，記錄到實驗報告中，對實驗中出現的問題進行分析討論。最后再安排4個課時的開放設計實驗，教師可以給出幾個題目，想要實現某種功能的電路，學生根據所學知識自己思考如何實現，建議學生先用仿真軟件(Multisim)進行模擬，通過仿真軟件實現后再通過實物進行驗證，通過這種開放設計類實驗可以培養學生獨立思考的能力，為以后從事科研類工作培養良好的習慣，提升創新性思維。

3.4 采用新的考核方式，同時注重理論與實驗

以往的考核方式中重視理論而輕視實驗環節，因此我們需要對原有考核方式進行改革。在新的考核方式中加強了過程化考核的比重，以重慶三峽學院計算機類專業為例，將期末總成績按照以下比例劃分。首先，平時成績占15分，以平時交的書面作業為準，為了避免作業抄襲，可以適度加大對抄襲作業的懲罰力度，若發現作業雷同，酌情扣平時成績分數；其次，課堂小組討論占15分，在課堂教學中引入小組討論的方式，教師將小組討論的結果作為評分標準，同一個小組組員的成績相同，不同小組組員的成績不同，這樣就可以形成小組之間有利競爭；再次，實驗課成績占20分，包含兩部分，實驗報告和實驗考試各占10分，在原有考核方式中引入實驗考試，從平時實驗課驗證性實驗中隨機挑出一個實驗項目，讓學生根據要求畫出相應的電路圖，在仿真軟件中模擬，成功后再利用實物連接電路，測量數據；最后，期末考試成績占50分，分為兩部分考試，一部分是對基本電路概念與原理的理解，屬于基礎知識，另一部分是對基本電路的計算分析，考查學生對所學知識的應用能力。采用改革之后的考核方式可以全面有效地對學生學習的效果進行評價。

結語

對高校計算機類專業“電路與模擬電子技術基礎”課程的教學改革是一個需要深入討論的課題，需要針對專業特點制定具體的教學內容與考核方式。文章分析了目前該課程在教學過程中存在的一些問題，并針對具體問題提出了相應的教學改革建議，希望為計算機類專業“電路與模擬電子技術基礎”課程的教學改革提供一些思考，能夠讓該課程為計算機類專業學生日后學習計算機硬件相關課程打好基礎。