王麗霞　姜鈞　魏英

(北京信息科技大學(xué) 電子信息與控制國(guó)家級(jí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心,北京　100192)

模擬電子技術(shù)方法探究

王麗霞姜鈞魏英

(北京信息科技大學(xué) 電子信息與控制國(guó)家級(jí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心,北京100192)

模擬電子技術(shù)是高校自動(dòng)化、通信、電子信息等電類(lèi)專(zhuān)業(yè)的一門(mén)重要的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課。由于課程知識(shí)點(diǎn)多,實(shí)踐性強(qiáng),入門(mén)難,所以一直以來(lái)老師覺(jué)得不好教,學(xué)生覺(jué)得不好學(xué),圍繞該課程的教學(xué)改革也一直在進(jìn)行中。本文在教學(xué)方法上進(jìn)行了一些探究,通過(guò)這些研究來(lái)提高模擬電子技術(shù)課程的教與學(xué)的質(zhì)量。

教學(xué)方法模擬電子技術(shù)探究

模擬電子技術(shù)是高校自動(dòng)化、通信、電子信息等專(zhuān)業(yè)的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課程，是電類(lèi)專(zhuān)業(yè)的入門(mén)類(lèi)的一門(mén)基礎(chǔ)課程，多年來(lái)這門(mén)課程知識(shí)點(diǎn)多，入門(mén)難，工程實(shí)踐性比較強(qiáng)，被許多學(xué)生譽(yù)為“魔鬼電子”，因此一直以來(lái)同行、專(zhuān)家也都在圍繞教學(xué)方法和教學(xué)模式進(jìn)行改革。本文也在教學(xué)方法上進(jìn)行了一些探究。

1　重新整合課程的知識(shí)結(jié)構(gòu)順序

依照我校采用的教材結(jié)構(gòu)通常采取的知識(shí)結(jié)構(gòu)順序是首先對(duì)半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識(shí)介紹，講解半導(dǎo)體二極管、三極管和場(chǎng)效應(yīng)管等常用的半導(dǎo)體器件的基本結(jié)構(gòu)、工作原理、主要特性、基本參數(shù);然后介紹基本放大電路的組成，分析和計(jì)算方法;之后過(guò)渡到集成運(yùn)算放大器的基本原理、電路結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、主要參數(shù)以及集成運(yùn)算放大器的線(xiàn)性和非線(xiàn)性應(yīng)用;最后來(lái)介紹穩(wěn)壓電源的基本組成、工作原理及主要技術(shù)指標(biāo)，三端集成穩(wěn)壓器構(gòu)成的直流穩(wěn)壓電源。

這樣一個(gè)知識(shí)結(jié)構(gòu)看似由簡(jiǎn)入難，符合一般的認(rèn)知規(guī)律，但是學(xué)生在之前的學(xué)習(xí)中一直接觸的器件和電路都是線(xiàn)性的，從這門(mén)課開(kāi)始接觸到的都是半導(dǎo)體這樣的非線(xiàn)性器件和非線(xiàn)性的電路，因此會(huì)覺(jué)得很難理解。往往學(xué)習(xí)了半導(dǎo)體器件后，被這些器件的內(nèi)部工作特性所困擾，以至于在這門(mén)課程的開(kāi)始就有部分同學(xué)對(duì)這門(mén)課失去了興趣，甚至產(chǎn)生了厭煩，有了學(xué)不下去的心理。通過(guò)以往和學(xué)生的交流中發(fā)現(xiàn)，一直在似懂非懂的狀態(tài)下堅(jiān)持學(xué)到后來(lái)的同學(xué)覺(jué)得學(xué)習(xí)到集成運(yùn)算放大器的應(yīng)用和負(fù)反饋的時(shí)候反倒沒(méi)有那么難學(xué)了。因此，在講課的時(shí)候?qū)W(xué)習(xí)的內(nèi)容進(jìn)行了調(diào)整，先來(lái)講述集成運(yùn)算放大器的相關(guān)知識(shí)，讓學(xué)生理解在這門(mén)課程中，對(duì)于器件來(lái)講重點(diǎn)是掌握器件的外特性和應(yīng)用。通過(guò)相對(duì)容易掌握的知識(shí)引起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。入門(mén)之后再來(lái)學(xué)習(xí)相關(guān)的單元電路和半導(dǎo)體的一些相關(guān)的知識(shí)。在這些內(nèi)容的學(xué)習(xí)中使得學(xué)生更深刻的理解無(wú)論什么樣的器件學(xué)習(xí)的重點(diǎn)是它的外特性而非內(nèi)部特性，有利于對(duì)該課程的掌握理解。

2　實(shí)踐環(huán)節(jié)與理論課有機(jī)的結(jié)合在一起

模擬電子技術(shù)這門(mén)課程具有很強(qiáng)的工程性和實(shí)踐性，只有把理論和實(shí)踐有機(jī)的結(jié)合在一起學(xué)習(xí)效果才能更好。隨著一些仿真軟件和虛擬儀器的發(fā)展，使得實(shí)驗(yàn)進(jìn)入課堂成為了可能。

在理論和實(shí)驗(yàn)相結(jié)合上我們做了以下兩點(diǎn):

2.1應(yīng)用M ultisim仿真軟件將虛擬實(shí)驗(yàn)帶入理論課堂

EDA仿真軟件的出現(xiàn)使得實(shí)驗(yàn)進(jìn)入理論課堂成為了可能。Multisim軟件功能強(qiáng)大，使用方便，因此選用這款軟件作為仿真工具，把一些學(xué)生不是很好理解的內(nèi)容用仿真軟件在課堂上進(jìn)行演示，使得學(xué)生接受和理解更加的容易。

在這幾年的教學(xué)中發(fā)現(xiàn)一些問(wèn)題，比如在講解運(yùn)算放大器的一些運(yùn)算電路中，給學(xué)生介紹了分析這類(lèi)電路用到的兩個(gè)非常重要的概念“虛短”和“虛斷”，在理論和實(shí)踐中都應(yīng)用這兩個(gè)概念來(lái)分析這一類(lèi)電路的輸入輸出關(guān)系，但是學(xué)生在學(xué)習(xí)中往往忽略這兩個(gè)概念，采用出現(xiàn)一個(gè)電路圖就機(jī)械的記下這個(gè)圖和對(duì)應(yīng)的關(guān)系式的方式來(lái)學(xué)習(xí)，常常抱怨公式太多。所以在講授這部分內(nèi)容開(kāi)始，以最簡(jiǎn)單的反相運(yùn)算電路為例，在Multisim軟件中進(jìn)行仿真講解，在電路中首先讓學(xué)生體會(huì)“虛短”和“虛斷”的概念，進(jìn)而進(jìn)行理論推導(dǎo)，使學(xué)生深刻的認(rèn)識(shí)學(xué)習(xí)這類(lèi)電路的分析方法。

2.2進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行理論課程的講解

在教學(xué)中發(fā)現(xiàn)有些比較重要的內(nèi)容比如說(shuō)溫度對(duì)放大電路的影響和負(fù)反饋放大電路這些內(nèi)容對(duì)實(shí)際設(shè)計(jì)和分析電路很重要，但是在實(shí)踐環(huán)節(jié)中并沒(méi)有安排相應(yīng)的內(nèi)容，我們采取的方法是進(jìn)入到實(shí)驗(yàn)室，通過(guò)具體的實(shí)驗(yàn)電路的演示和學(xué)生實(shí)際動(dòng)手的操作來(lái)深化學(xué)生對(duì)這些知識(shí)的理解。

以溫度對(duì)放大電路的影響為例，在實(shí)驗(yàn)室由老師提供了一個(gè)基本的固定偏置共射放大電路，讓學(xué)生手持吹風(fēng)機(jī)或?qū)嶒?yàn)室常用的電烙鐵來(lái)靠近三極管，進(jìn)而在示波器中觀察放大電路輸出電壓的變化。通過(guò)這個(gè)實(shí)例引導(dǎo)后講解相關(guān)溫度對(duì)放大電路的影響的知識(shí)，進(jìn)而引導(dǎo)學(xué)生得出結(jié)論引入相應(yīng)的反饋或溫度補(bǔ)償?shù)姆椒梢砸种茰囟葘?duì)放大電路的影響。在實(shí)驗(yàn)室學(xué)生可以搭建一個(gè)射極偏置電路，用相同的方法來(lái)觀察溫度改變后放大電路的輸出基本不受影響。通過(guò)這樣的學(xué)習(xí)學(xué)生既理解了溫度對(duì)放大電路有何種影響，為什么會(huì)有影響，又理解了負(fù)反饋可以使放大電路更加穩(wěn)定的知識(shí)。

還有一些相對(duì)不好理解，又沒(méi)有安排相關(guān)實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容，如放大電路的頻率響應(yīng)、濾波電路、比較器、非正弦波發(fā)生電路、功率放大電路都可以在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行授課，收到的講課效果比較好。

3　對(duì)課程考核的一些想法

目前該課程的考核方式還是采取閉卷，學(xué)生答題的形式。其實(shí)這種形式不利于考核學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握程度，學(xué)生只是機(jī)械的記憶了一些電路的解題算式，并沒(méi)有真正的理解這些電路的用途和分析方法。并且這樣的考核方式仍然是把各個(gè)知識(shí)點(diǎn)割裂開(kāi)了，學(xué)生雖然通過(guò)了考試，但還是不理解各種電路的實(shí)際應(yīng)用。

在這里對(duì)這個(gè)問(wèn)題有一些思考:

(1)可以把實(shí)驗(yàn)結(jié)合進(jìn)來(lái)和理論課一起考核，不要把考試只局限在兩個(gè)小時(shí)的做題中。

(2)可以出一個(gè)非常綜合的考題，把閉卷考試改成開(kāi)卷考試，考核的是學(xué)生分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。

4　結(jié)語(yǔ)

以上是結(jié)合這幾年的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，參考同行專(zhuān)家的介紹對(duì)模擬電子技術(shù)這門(mén)課程教學(xué)方法的探討，這些想法能夠?qū)嵤┑玫搅藢W(xué)校教務(wù)處的項(xiàng)目支持，在今后的教學(xué)中通過(guò)更進(jìn)一步探討研究來(lái)提高教學(xué)質(zhì)量。

[1]華成英,童詩(shī)白.模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)(第四版)[M].北京:高等教育出版社,2006,5.

[2]劉洋,張雅潔.Multisim在模擬電子技術(shù)教學(xué)中的應(yīng)用[J].中國(guó)科教創(chuàng)新導(dǎo)刊,2009,NO.22152-154.

[3]徐曉華,何春華.Multisim 10計(jì)算機(jī)仿真及應(yīng)用[M].北京:清華大學(xué)出版社,北京交通大學(xué)出版社,201 1,9.

北京信息科技大學(xué)2013年度教學(xué)改革立項(xiàng)資助,項(xiàng)目號(hào):5028024606。