浅谈“模拟电子技术”课程教学改革

课程教材建设129中国电力教育2009年6月上总第138期“模拟电子技术”课程是电子信息、电气技术、自动化、机电一体化、计算机和通信等机电类专业在电子信息和计算机方面具有入门性质的专业基础课，具有很强的实践性和实用性。[1-2]随着近二十年来以集成技术为代表的半导体技术的飞速发展，新的器件、组件不断涌现，与这些新的器件、组件伴随而来的新的概念与新的分析方法也不断出现，该课程的教学内容也在近20年来增加和变化了许多，给教学的实施和教学目标的达成提出了新的挑战，迫切需要进行教学改革，而教学手段的变革不仅为教学内容的优化重组提供了可能与基础，同时，也为优化重组后的教学内容得以实施提供了保证。[3]我校“模拟电子技术”教学前期一直采用传统教学方式，形式单一，学生普遍感觉该课程图多、公式多，抽象，难理解。作为本课程的任职教师，立足于创新型人才培养的思考，对该课程的教学改革做了如下尝试。一、调整课程体系，优化教学内容1.重组课程信息，理顺教学思路没有精心组织的教学内容犹如一盘散沙，内容之间毫无关联，没有形成一个贯穿整个教学过程的线索，学生听课时会感到枯燥无味且抓不住重点，教学效果难以保证，因此需要对课程相关知识信息进行科学重组。例如，根据“模拟电子技术”课内容繁杂，教学难度大的特点，将该门课内容处理成：以集成运放的基本原理和应用为主线，分立元件电路为集成电路服务，尽量压缩分立元器件和电路的内容；讲解元器件知识时注重外特性及其应用；当少讲时提练内容，以分立元件电路入门，转而重点讲授分立与集成相结合的电路；允许任课教师根据教学实践对内容有所取舍，有所创新，有所差异。2.精心组织授课内容，提高教学效率有时教材编写体例与讲课习惯会不一致，这时教师应从学生容易接受的角度适当调整顺序，而不能一味照本宣科。例如“模拟电子技术”课的重点和难点内容——瞬时极性法，原本是教材中第5章的内容，如果在教学时将该法提前到第3章，用来校验集成运放F007的同相端或反相端的正确性，以及用来分析单端输出射极耦合差动放大电路输出——输入的相位关系，这样到了第5章用瞬时极性法判断放大电路的反馈极性及其类型时，学生接受起来就不那么困难了。教师这时再进一步说清在电路图上标瞬时极性的规律以及判断类型的要领，并布置一定数量的课后习题，帮助大家去分析、去思考，经过如此反复的训练，学生便可掌握这一重点和难点内容。二、传统教学与现代教学相结合1.制作并维护好多媒体课件采用多媒体教学等多种模式大大改善了教学环境和教学效果，可以大大调动学生学习的积极性和兴趣，最大限度地激发学生的求知欲，同时也可以减轻教师的劳动强度，起到事半功倍的效果。江苏大学电子技术课程组六年前就申报了多媒体课件研制项目，编制出课堂教学课件以及课外辅导教材，经过几届学生的使用，教学效果得到明显提高，受到了学生们的肯定和赞扬。同时教师也十分注重课件等多媒体资源的更新与维护，在学期授课结束后，都会根据课件在使用中存在的问题进行完善。2.板书与多媒体演示有机结合为了提高多媒体教学的授课效果，可将传统讲法与多媒体教学两种教学形式进行有机的结合，做到利用多媒体但不依赖多媒体，要根据教学内容合理安排，避免重新走入“填鸭灌输式”的教学模式。从2005级22个班开始的“模拟电子技术”课程教学中，将第1～6章内容用传统讲法为主打基础，穿插了PN结形成、三极管电流分配与放大等Flash动画教学，第7～9章内容则采用多媒体课件讲解。针对多媒体教学过程中课件画面切换快，学生记笔记跟不上的特点，授课时注意放慢速度，讲清基本概念和基本分析方法，并结合板书讲几道例题或提纲挈领地作出归纳。这样处理既缓解了内容多与学时数明显不足的矛盾，又发挥了多媒体教学直观、形象、省时的长处，因此受到了学生们的普遍欢迎。三、理论与实际相结合加强理论和实际相结合，要求既有严密的理论体系，又有生动的工程实例。注重对基本概念和基本方法的介绍，在理论浅谈“模拟电子技术”课程教学改革李发忠张超秦云成立赵德安摘要：“模拟电子技术”是电气信息类专业一门重要的技术基础课程。针对该课程的特点，结合江苏大学教学实际情况，进行了调整课程体系、优化教学内容、丰富教学手段、突出理论与实际相结合及加强实践教学等一系列课程改革，使学生掌握必要的模拟电子技术基本理论，提高学生综合分析问题和解决问题的能力。学生的网上评教及后续课程的评价表明，“模拟电子技术”的教学改革取得了很好的教学效果。关键词：模拟电子技术；教学改革；教学实践作者简介：李发忠（1978-），男，江苏镇江人，江苏大学电气信息工程学院，讲师，工学硕士，主要研究方向：电子技术；张超(1973-)，男，江苏镇江人，江苏大学电气信息工程学院，讲师，工学博士，主要研究方向：电力电子技术。（江苏镇江212013）。基金项目：本文系江苏省教育科学“十一五”规划立项课题（D/2006/01/158）的研究成果。课程教材建设130中国电力教育2009年6月上总第138期推导中引出工程应用的概念，在实例分析中强化理论概念，加深学生对“模拟电子技术”知识的认识和理解。由于电路仿真软件能灵活、动态、有机地对电路进行各种实时的性能分析并以图形的方式输出各种结果与测量值，并能方便地多次重复再现整个分析过程，较好地克服了传统教学手段中要么是静态显示（如幻灯投影片），要么是现场作图，难以精确、再现困难等难题。将电路仿真软件引入教学中，可以大大降低教师在课堂上的简单劳动时间，从而使教师将精力与时间更多地集中在重点知识与重要分析方法的讲解上。在“模拟电子技术”的教学中，我校把PSpice电路仿真软件应用到课堂上，取得了很好的效果。LC正弦波振荡电路用来产生高频正弦波信号，它是“模拟电子技术”课程的重点和难点，采用传统教学方法很难使学生明白振荡电路的原理和判断准则。本文采用LC并联谐振回路作为选频网络，集成运放作为放大器，两个反向并联的二极管作为稳幅环节，利用PSpice电路仿真软件模拟LC正弦波振荡器实验，电路原理图如图1所示。1.选频特性分析与仿真图1中，其中，R、L1、C1、C2构成馈选频网络，R为LC回路和回路所带负载的等效总损耗(在以PSpice软件为内核的虚拟电子工作平台上，要求每一个节点都需有对地的直流通路，即要求所设计的电路中不能有悬浮节点，所以在串接的电容上并上大电阻，如图中1GΩ的大电阻R5、R6，这两个附加的电阻不会对仿真结果造成任何影响)。在R分别取20Ω和2Ω时，采用PSpice的ACSweep进行交流小信号频率响应特性分析，ACSweep的分析频率从1kHz到100kHz，采用十倍频增量进行递增，每倍频采样点101，仿真结果如图2所示。仿真得到的谐振频率fo=11.264kHz与理论值11.254kHz非常一致；通过R分别取20Ω和2Ω时的仿真结果对比，形象生动地给学生演示了电阻R对LC谐振网络选频特性的影响（品质因素）。2.起振过程仿真与分析首先，建立一个仿真参数描述文件，点击或PspiceNewsimulationprofile，系统弹出仿真描述文件名输入对话框(Newsimulation)，输入name，选择Create。系统将接着弹出相应的仿真设置对话框(SimulationSetting)，在Analysistype中选择时域(瞬态)分析(TimeDomain(Transient))，在Options选项中你可以选择在每种基本分析类型上要附加进行的分析，其中GeneralSetting是最基本的必选项（系统默认已选）。在SimulationSetting中按OK按钮退出并保存设置参数。然后，点击或PspiceMarkersVoltageLevel，放置电压观测探针，位置如图1中运放输出端所示。点击或PspiceRun运行Pspice，自动调用Probe模块，分析完成后，将可以看到振荡波形。图3为LC正弦波产生过程，0～350us为起振过程，正弦波有无到有；350us后为稳幅振荡阶段，此时在非线性稳幅电路的作用下，输出波形稳定。这一实例加深了学生对LC正弦波振荡器的认识和理解。在讲课中将上述过程在课堂上再现，并依据仿真进度加以解释，从学生反馈的情况看，他们有形象生动、记忆深刻的感觉。四、实施多元化的实践教学形式我们积极引入计算机虚拟仿真实验教学平台，减少了实验成本，并提高了效率。例如用Multisim、Pspice、Matlab实现电路的实验设计及仿真。我们设置了应用性、综合性较强的设计题及实验测试项目供学生选做，可以提高学生参与的积极性，这些题目会作为课程考核计入总成绩。例如，在教师承接的“电加热管耐压与绝缘强度测试”课题中，分出参数检测、信号处理和电机控制三个子项目供学生选择。参考文献：[1]康华光,陈大钦.电子技术基础(模拟部分)[M].北京:高等教育出版社,1999.[2]华成英,童诗白.模拟电子技术基础[M].北京:高等教育出版社,2006.[3]刘芬.对“模拟电子技术”课程中教学方法的探讨[J].电气电子教学学报,2008,(2):112-114（责任编辑：李金波）图1LC正弦波振荡器原理图图2选频特性仿真图3LC正弦波振荡器起振过程