◆劉保存

(濟(jì)寧技術(shù)學(xué)院電氣工程系)

淺談模擬電路實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革

◆劉保存

(濟(jì)寧技術(shù)學(xué)院電氣工程系)

一、引言

模擬電路作為電子電路的重要組成部分,是電子信息類專業(yè)的重要專業(yè)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課程之一,是所有工程類專業(yè)的必修課,具有“基礎(chǔ)厚”“專業(yè)活”“適應(yīng)性廣”的特點(diǎn)。課程的研究對(duì)象是電子器件以及由電子器件構(gòu)成的基本電路,具有較強(qiáng)的可操作性。實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué),不僅是要培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)技能,加深學(xué)生對(duì)基本理論知識(shí)的理解,還應(yīng)該注重培養(yǎng)學(xué)生的設(shè)計(jì)思路以及分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力。對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)行全方位的改革,堅(jiān)持“以人為本”,確立新的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式。

二、模擬電路理論與實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)現(xiàn)狀

模擬電路課程內(nèi)容龐雜而繁多,大部分學(xué)生在學(xué)完這門課程后,只是了解了一些專業(yè)術(shù)語(yǔ),掌握了一些基本電路的原理以及計(jì)算公式,既看不懂整機(jī)電路圖,也不會(huì)分析和調(diào)試整機(jī)電路,更談不上設(shè)計(jì)和制作電路了。最終不能學(xué)以致用,導(dǎo)致理論學(xué)習(xí)和實(shí)踐的嚴(yán)重脫節(jié)。雖然理工專業(yè)基礎(chǔ)課一般都有相關(guān)的實(shí)驗(yàn)課程,但課時(shí)的嚴(yán)重不足和課程內(nèi)容的陳舊,使實(shí)驗(yàn)課教學(xué)往往只是流于形式。

在傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中,學(xué)生課前不預(yù)習(xí),課上只是完全機(jī)械、被動(dòng)地按照教師的講解進(jìn)行操作,即使遇到問(wèn)題也不動(dòng)腦筋思考,而是急于讓老師幫著解決。這樣的實(shí)驗(yàn)教學(xué)不僅不能發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性,而且還束縛了學(xué)生科學(xué)思維能力的發(fā)展,極不利于培養(yǎng)學(xué)生的工程實(shí)踐能力。要想使實(shí)驗(yàn)教學(xué)能更好地發(fā)揮作用,必須對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)模式進(jìn)行改革。

三、轉(zhuǎn)變教學(xué)理念,確立實(shí)驗(yàn)教學(xué)基本目標(biāo)

為滿足新形勢(shì)下國(guó)家對(duì)創(chuàng)新型、高素質(zhì)人才的需求,這種以教師為中心的教學(xué)模式必須得打破。在教學(xué)活動(dòng)中必須將中心轉(zhuǎn)移到學(xué)生上。通過(guò)對(duì)教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法的全面改革,讓學(xué)生變被動(dòng)學(xué)習(xí)為主動(dòng)學(xué)習(xí),充分發(fā)揮學(xué)生的積極主動(dòng)性。模擬電路實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革應(yīng)本著“以學(xué)生為主體,充分發(fā)揮教師的指導(dǎo)作用”的思想,擺正“教”與“學(xué)”的位置。改革的基本目標(biāo)是讓學(xué)生通過(guò)對(duì)該課程的學(xué)習(xí),熟悉模擬電路中各種單元電路,掌握一定的實(shí)驗(yàn)方法、實(shí)驗(yàn)技能,了解電路中各個(gè)電子元件參數(shù)對(duì)電路性能的影響,學(xué)習(xí)如何設(shè)計(jì)電路,如何對(duì)電路進(jìn)行調(diào)試。

模擬電路實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革目的,是希望學(xué)生通過(guò)對(duì)該課程的學(xué)習(xí)加深和鞏固理論知識(shí),在實(shí)踐的過(guò)程中讓理論知識(shí)得到升華,提高學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力。在解決問(wèn)題的過(guò)程中讓學(xué)生學(xué)會(huì)團(tuán)結(jié)協(xié)作,并培養(yǎng)學(xué)生勇于克服困難、禊而不舍得精神。

四、多方位、多層面改革模擬電路實(shí)驗(yàn)教學(xué)

模擬電路實(shí)驗(yàn)的教學(xué)改革應(yīng)該從改變開(kāi)課形式、優(yōu)化實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、增添輔助實(shí)現(xiàn)手段和開(kāi)設(shè)后續(xù)課程幾個(gè)方面來(lái)進(jìn)行。

1.實(shí)驗(yàn)單獨(dú)設(shè)課,實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行半開(kāi)放式管理

依附于理論教學(xué)的實(shí)驗(yàn)課時(shí)是不充足的。只有對(duì)實(shí)驗(yàn)單獨(dú)設(shè)課,才能對(duì)其進(jìn)行有效的改革,才能適應(yīng)加強(qiáng)實(shí)踐這一主導(dǎo)方針。此外,為了能有效地利用實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源,我們應(yīng)該對(duì)實(shí)驗(yàn)室采取半開(kāi)放的管理方式。在實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放期間,配備專門的教師進(jìn)行指導(dǎo)、答疑。

2.優(yōu)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容,調(diào)整實(shí)驗(yàn)教學(xué)層次

(1)保存部分單元驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)

開(kāi)設(shè)單元驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)的目的,在于讓學(xué)生了解模擬電路課程中的單元電路的特點(diǎn)。各種復(fù)雜電路都是由單元電路組成的。保存典型的單元驗(yàn)證實(shí)驗(yàn),在完成該類實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中學(xué)習(xí)有關(guān)的實(shí)驗(yàn)方法。例如,在驗(yàn)證單極放大電路特性的實(shí)驗(yàn)中學(xué)習(xí)如何測(cè)量、調(diào)試電路的靜態(tài)工作點(diǎn);如何測(cè)量放大電路的幅頻特性;如何測(cè)量放大電路的輸人輸出電阻等。

(2)在驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)中增加設(shè)計(jì)性環(huán)節(jié)

在學(xué)生完成了驗(yàn)證型的實(shí)驗(yàn)后,可以在此基礎(chǔ)上增加一定的設(shè)計(jì)性內(nèi)容,包括電路和實(shí)驗(yàn)方法、實(shí)驗(yàn)步驟的設(shè)計(jì)。這部分設(shè)計(jì)內(nèi)容應(yīng)該較為簡(jiǎn)單,可以在典型電路基礎(chǔ)上讓學(xué)生通過(guò)計(jì)算,改變幾個(gè)參數(shù),要求得到不同的輸出。

(3)由簡(jiǎn)到繁增加設(shè)計(jì)型、綜合設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)

設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)要求學(xué)生有一定的理論知識(shí)和實(shí)驗(yàn)技能,并能熟練使用相關(guān)的儀器、儀表。設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)可以穿插到驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)之間,放在不同階段進(jìn)行。例如,在完成單管放大電路實(shí)驗(yàn)后,可以讓學(xué)生設(shè)計(jì)一個(gè)單管共射放大電路。給出設(shè)計(jì)要求,讓學(xué)生自己選定設(shè)計(jì)方案,畫(huà)出電路圖,完成相應(yīng)的調(diào)試和測(cè)量。例如,在完成單極放大電路、反饋電路、運(yùn)算放大電路和功放電路后,可以讓學(xué)生做一個(gè)音響放大器。由簡(jiǎn)到繁的設(shè)計(jì)過(guò)程可以讓學(xué)生充分了解設(shè)計(jì)工作的思路,通過(guò)實(shí)際制作,讓學(xué)生了解各部分電路之間的耦合、阻抗匹配等問(wèn)題,通過(guò)這樣的實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí),讓學(xué)生掌握如何調(diào)試整機(jī)電路。通過(guò)開(kāi)設(shè)綜合設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn),可以讓學(xué)生有效地將一門課或幾門課程進(jìn)行有效的串聯(lián),并培養(yǎng)學(xué)生的工程實(shí)踐能力。

3.結(jié)合 EDA技術(shù),完成設(shè)計(jì)型、綜合設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)

隨著電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展,電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)也逐漸由手工設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)階段過(guò)渡到了電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化階段。EDA技術(shù)已經(jīng)成為當(dāng)今世界電子設(shè)計(jì)的潮流。各高校也相繼建立了 EDA實(shí)驗(yàn)室。我們可以引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合仿真軟件,利用 EDA技術(shù)完成設(shè)計(jì)型、綜合設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn),甚至學(xué)生不必到實(shí)驗(yàn)室,在課余時(shí)間就可以通過(guò)仿真軟件完成對(duì)電路的初步設(shè)計(jì)。這樣既可以減輕實(shí)驗(yàn)室的壓力,也可以開(kāi)闊學(xué)生的視野,提高學(xué)生的 EDA應(yīng)用能力。將先進(jìn)的 EDA技術(shù)引人實(shí)驗(yàn)教學(xué),是實(shí)施素質(zhì)教育的重要途徑。

4.將課程設(shè)計(jì)、電子設(shè)計(jì)大賽作為實(shí)驗(yàn)課的外延

我們要在實(shí)驗(yàn)課的基礎(chǔ)之上開(kāi)設(shè)課程設(shè)計(jì),并鼓勵(lì)學(xué)生參加電子設(shè)計(jì)大賽,將課程設(shè)計(jì)和電子設(shè)計(jì)大賽作為實(shí)驗(yàn)課的擴(kuò)展延伸和有益補(bǔ)充,進(jìn)一步提高學(xué)生的設(shè)計(jì)能力。課程設(shè)計(jì)可以以選修課的方式進(jìn)行。指導(dǎo)該門課程的教師可以給出題目和要求,每周留出一定的答疑時(shí)間,將選修該課的學(xué)生分成小組。每個(gè)小組選定不同的或相同的題目,在課余時(shí)間完成電路設(shè)計(jì),到實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行相關(guān)調(diào)試,做成成品,最終將設(shè)計(jì)結(jié)果交由指導(dǎo)教師檢驗(yàn),寫(xiě)出設(shè)計(jì)報(bào)告。驗(yàn)收也可以以答辯的方式進(jìn)行。學(xué)生通過(guò)對(duì)該課程的學(xué)習(xí),還可以提高自己的團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。鼓勵(lì)學(xué)生參加電子設(shè)計(jì)大賽,可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)欲望和學(xué)習(xí)積極性,并學(xué)習(xí)新知識(shí)、新技能,培養(yǎng)科技創(chuàng)新精神。

五、結(jié)束語(yǔ)

轉(zhuǎn)變實(shí)驗(yàn)教學(xué)理念,對(duì)模擬電路實(shí)驗(yàn)進(jìn)行合理改革,以實(shí)踐帶動(dòng)理論學(xué)習(xí),是學(xué)生學(xué)好模擬電路課程的關(guān)鍵。我們應(yīng)本著循序漸進(jìn)的原則,多方位、多角度地對(duì)模擬電路實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)行改革,建立起完整的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系,從而更好地培養(yǎng)學(xué)生的工程實(shí)踐能力。

[1]彭先進(jìn).模擬電路教學(xué)中的創(chuàng)新教育.科技創(chuàng)業(yè)月刊,2006,(4).

[2]沈偉慈.模擬電路實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革實(shí)踐.電氣電子教學(xué)學(xué)報(bào),2005, (4).

[3]趙順喜.電子系統(tǒng) EDA實(shí)驗(yàn)教學(xué)探索.實(shí)驗(yàn)室科學(xué),2006,(6).

[4]郭偉強(qiáng),杜志強(qiáng).開(kāi)放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的新探索[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索,2003,22(5):7-8.

[5]王益.建設(shè)學(xué)科實(shí)驗(yàn)大平臺(tái),促進(jìn)創(chuàng)新人才培養(yǎng)[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索,2003,22(1):120-125.