李 暉，潘 凡

（1.武漢工程大學(xué) 計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院，湖北 武漢 430205；2. 武漢工程大學(xué) 郵電與信息工程學(xué)院，湖北 武漢 430073）

0 引 言

最近，谷歌（Google）公司在大獲成功的阿法狗1.0版本之上，推出了基于深度學(xué)習(xí)的新一代阿法狗2.0版本，為人工智能熱度再添了一把火[1]。在人工智能大火的今天，智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)也備受關(guān)注[2,3]。國內(nèi)各個(gè)高校（包含地方高校）都爭先恐后發(fā)展智能專業(yè)，以應(yīng)對時(shí)代的需求。這對國內(nèi)各個(gè)高校的智能專業(yè)建設(shè)提出了更高的要求。眾所周知，一個(gè)專業(yè)的建設(shè)，關(guān)鍵在于人才的培養(yǎng)[4]。而為培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新性工程意識，增強(qiáng)學(xué)生動手能力，實(shí)驗(yàn)教學(xué)則是必不可少的一個(gè)環(huán)節(jié)。模擬電子技術(shù)是電子與信息類專業(yè)本科生必修的專業(yè)基礎(chǔ)課程，同時(shí)也是該類本科生后續(xù)高年級硬件課程的基礎(chǔ)，其理論性和工程性均較強(qiáng)[5,6]。

模擬電子技術(shù)課程在電子與信息類專業(yè)的本科專業(yè)課程中，屬于較難的課程，一直以來都存在教師教授困難、學(xué)生也學(xué)習(xí)困難的問題。但是，該課程作為一門承上啟下的關(guān)鍵基礎(chǔ)課程，在智能專業(yè)人才的培養(yǎng)環(huán)節(jié)中極為重要。一個(gè)成功的智能系統(tǒng)不僅僅由軟件系統(tǒng)構(gòu)成，還需要相應(yīng)的硬件系統(tǒng)配合軟件系統(tǒng)，才能夠達(dá)到最佳工作狀態(tài)。這就要求本專業(yè)的學(xué)生不僅要熟練掌握軟件開發(fā)流程，還需要對硬件開發(fā)具有一定程度的了解。各個(gè)地方高校的模擬電子技術(shù)課程在人才培養(yǎng)計(jì)劃中的目標(biāo)，就是希望學(xué)生通過本課程的學(xué)習(xí)，掌握電子系統(tǒng)的開發(fā)能力，能夠針對具體工程問題設(shè)計(jì)出相應(yīng)的模擬電路。

1 當(dāng)前模擬電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀

傳統(tǒng)的模擬電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，都是針對課程知識點(diǎn)，對應(yīng)設(shè)置分立電子元件、常用電子儀器使用方法等內(nèi)容，較為瑣碎和分散。當(dāng)前，各個(gè)高校尤其是地方高校，模擬電子技術(shù)課程實(shí)驗(yàn)的學(xué)時(shí)數(shù)一般壓縮至16學(xué)時(shí)左右。實(shí)驗(yàn)按對應(yīng)課程知識點(diǎn)來編排，強(qiáng)調(diào)的是對理論知識的解釋，以驗(yàn)證理論為主要目的[7,8]。一般各個(gè)高校會提前給學(xué)生下發(fā)編寫好的實(shí)驗(yàn)教程或?qū)嶒?yàn)講義，多數(shù)學(xué)生只需要根據(jù)教程或講義上編寫的內(nèi)容，逐步進(jìn)行操作即可完成實(shí)驗(yàn)。這種教學(xué)方式和方法不足以培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新性工程意識。近年來，雖然各個(gè)高校對于模擬電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)開展了許多教學(xué)改革實(shí)踐，在綜合性實(shí)驗(yàn)、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)方面也取得了一些成果和進(jìn)展，但是仍舊存在以下問題。

首先，實(shí)驗(yàn)教程或?qū)嶒?yàn)講義設(shè)計(jì)上沒有涉及分層教學(xué)的理念，學(xué)生對實(shí)驗(yàn)教程或?qū)嶒?yàn)講義依賴性較大。學(xué)生在傳統(tǒng)的模擬電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)前，很少提前準(zhǔn)備或預(yù)習(xí)，直到上課時(shí)才對照實(shí)驗(yàn)教程或?qū)嶒?yàn)講義開展實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)之中沒有自我思考，僅僅是依葫蘆畫瓢，這樣導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)效果不理想。預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)報(bào)告對于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新性工程意識非常重要，而很多學(xué)生對其重視程度不夠，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)很難達(dá)到預(yù)期效果，具體有兩類情況：有一定數(shù)量的學(xué)生在實(shí)驗(yàn)之前基本沒有進(jìn)行任何預(yù)習(xí)或準(zhǔn)備，這類學(xué)生實(shí)驗(yàn)效果較差，基本上沒有達(dá)到實(shí)驗(yàn)教學(xué)的目的；還有部分學(xué)生，在實(shí)驗(yàn)之前，僅僅將實(shí)驗(yàn)教程或?qū)嶒?yàn)講義上的相關(guān)內(nèi)容照搬至預(yù)習(xí)報(bào)告上面，沒有主動查閱相關(guān)資料并思考如何實(shí)驗(yàn)，這類學(xué)生創(chuàng)新性工程意識沒有得到有效訓(xùn)練。

其次，缺乏完整項(xiàng)目式的綜合性或設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，當(dāng)前實(shí)驗(yàn)教程或?qū)嶒?yàn)講義，多以理論知識為主線，整套實(shí)驗(yàn)均以驗(yàn)證性為主。傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容多以電容、電感、電阻、二極管、三極管等分立元器件進(jìn)行編排；此外，當(dāng)前的實(shí)驗(yàn)教學(xué)還強(qiáng)化了各類常用電子儀器的原理及使用方法[7,8]。這樣雖然可以加強(qiáng)學(xué)生對模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)知識的理解，但是不利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新性工程意識，與期待的培養(yǎng)目標(biāo)相差甚遠(yuǎn)。

再者，傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)涉及的電路多以標(biāo)準(zhǔn)教科書的式樣呈現(xiàn)，學(xué)生對實(shí)際工程電路仍舊缺乏認(rèn)知，不利于學(xué)生實(shí)際動手能力的培養(yǎng)。當(dāng)前的實(shí)驗(yàn)教程或?qū)嶒?yàn)講義中，多以參數(shù)簡單的電路為例，基本沒有器件參數(shù)選擇，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中思考較少；而且所呈現(xiàn)的電路較為簡單，一般很少在工程實(shí)際中采用。

模擬電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)一直是電子與信息類實(shí)驗(yàn)教學(xué)的難點(diǎn)，不僅實(shí)驗(yàn)內(nèi)容繁雜，而且知識點(diǎn)眾多，學(xué)生難以記憶、理解。國內(nèi)眾多高校，尤其是地方高校的智能專業(yè)，都將智能專業(yè)設(shè)置在計(jì)算機(jī)學(xué)院，這進(jìn)一步增加了學(xué)生學(xué)習(xí)模擬電子技術(shù)課程的難度。這也使得模擬電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革迫在眉睫，勢在必行。

2 模擬電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革思路

針對實(shí)驗(yàn)教學(xué)中已經(jīng)存在的問題，根據(jù)地方高校的實(shí)際情況，重新編排了實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，并進(jìn)行了教學(xué)方式和方法的改革。以武漢工程大學(xué)智能專業(yè)模擬電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)課程為例，闡述改革思路。

2.1 分層教學(xué)、強(qiáng)化預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)效果

傳統(tǒng)模擬電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)一般分為基礎(chǔ)性、綜合性實(shí)驗(yàn)，以基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)為主、輔以綜合性實(shí)驗(yàn)[5,6]。本次教學(xué)改革在考慮覆蓋最大范圍學(xué)生的前提下，適當(dāng)調(diào)整基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)的比例，增加綜合性實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，將兩者的比例設(shè)置約為6：4。具體教學(xué)方式和方法調(diào)整為分層教學(xué)、強(qiáng)化預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)報(bào)告制度。

分層教學(xué)目的是讓所有參與實(shí)驗(yàn)的學(xué)生均能夠在實(shí)驗(yàn)后，進(jìn)一步加深對模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)知識的理解程度。在基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)設(shè)置中，除了強(qiáng)化了基本元件以及基本電子儀器使用的教學(xué)外，還將傳統(tǒng)的瑣碎、分散的實(shí)驗(yàn)教學(xué)精選精練。例如，將原本分開的二極管、三極管的實(shí)驗(yàn)對照同時(shí)進(jìn)行，讓學(xué)生加深對半導(dǎo)體中關(guān)鍵知識點(diǎn)PN結(jié)的認(rèn)知，使其對兩個(gè)典型元件的基本性能及工作原理有更為深入的認(rèn)知。此外，給學(xué)生對電路元件的選擇空間。傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，每次實(shí)驗(yàn)所需要的各類電路元件均固定，學(xué)生無需選擇，只需要根據(jù)實(shí)驗(yàn)教程或?qū)嶒?yàn)講義上面的指導(dǎo)內(nèi)容，逐步操作即可順利完成相關(guān)實(shí)驗(yàn)。分層教學(xué)就改變了這種現(xiàn)狀。在保證大多數(shù)學(xué)生實(shí)驗(yàn)正常進(jìn)行前提之下，讓學(xué)有余力的學(xué)生自行選擇電路元件以及電子元件的參數(shù)。例如，讓學(xué)有余力的學(xué)生自行查閱廠家的產(chǎn)品手冊，自行設(shè)定放大電路的靜態(tài)工作點(diǎn)，自行選擇反饋電阻的大小，經(jīng)過多組實(shí)驗(yàn)查看改變后對最終放大電路增益的影響。這樣可以讓學(xué)有余力的學(xué)生根據(jù)實(shí)際電路問題，選擇最合適的電路元件及參數(shù)完成實(shí)驗(yàn)。

強(qiáng)化預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)報(bào)告制度。有科研經(jīng)歷的研究人員都知道，每次實(shí)驗(yàn)成敗的關(guān)鍵在于實(shí)驗(yàn)之前的準(zhǔn)備工作。準(zhǔn)備工作做得越細(xì)致，實(shí)驗(yàn)成功的概率也就越大。為了讓學(xué)生在本科學(xué)習(xí)階段就養(yǎng)成這種良好的科研習(xí)慣，強(qiáng)制性要求學(xué)生完成預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)報(bào)告。如果學(xué)生沒有按時(shí)按要求完成報(bào)告，就無法進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室參加實(shí)驗(yàn)，直至及時(shí)完成預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)報(bào)告為止。而對于預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)報(bào)告的內(nèi)容也提出要求：對于基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)，學(xué)生不僅要根據(jù)實(shí)驗(yàn)教程或?qū)嶒?yàn)講義撰寫出預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)報(bào)告，還需要根據(jù)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容自行在網(wǎng)上查閱相應(yīng)的電路元件及參數(shù)指標(biāo)；對于綜合性實(shí)驗(yàn)，需要完成實(shí)驗(yàn)老師預(yù)先下發(fā)的思考題，以備老師在實(shí)驗(yàn)中進(jìn)行抽查。預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)報(bào)告制度，可以讓學(xué)生進(jìn)一步深入了解課程中講解的知識點(diǎn)，并在針對性問題的指引下，學(xué)習(xí)如何使用網(wǎng)絡(luò)資源完成相應(yīng)的資料收集、整理工作。充分的準(zhǔn)備，將為學(xué)生成功完成實(shí)驗(yàn)提供強(qiáng)而有力的支持。

2.2 以完整項(xiàng)目式設(shè)計(jì)綜合性實(shí)驗(yàn)

將模擬電子技術(shù)綜合性實(shí)驗(yàn)進(jìn)行項(xiàng)目化設(shè)計(jì)，讓學(xué)生自己動手設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)一個(gè)完整的電子工程項(xiàng)目。該綜合性實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)包含了模擬電子技術(shù)課程內(nèi)重要的知識點(diǎn)，即基本運(yùn)算放大電路、反饋放大電路以及集成運(yùn)算放大電路等；同時(shí)也包含了常用電子儀器使用、模擬電子電路焊接以及調(diào)試等內(nèi)容[7,8]。

選擇調(diào)頻式收音機(jī)設(shè)計(jì)制作、溫度檢測與控制器設(shè)計(jì)制作等完整的項(xiàng)目作為綜合性實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，以調(diào)頻式收音機(jī)設(shè)計(jì)制作為例，將其分為5個(gè)模塊：輸入調(diào)諧電路模塊，變頻電路模塊，中頻放大電路模塊，檢波、自動增益控制電路模塊，功率放大電路模塊。例如，讓學(xué)生學(xué)習(xí)使用二極管與濾波電容構(gòu)成檢波電路，利用該電路將調(diào)幅信號包絡(luò)解調(diào)，獲得調(diào)制前的音頻信號。或者讓學(xué)生自行選擇中頻放大電路中反饋電阻的數(shù)值，經(jīng)過多組實(shí)驗(yàn)對比，查看使用不同數(shù)值的電阻對于中放增益的影響。

調(diào)頻式收音機(jī)綜合性實(shí)驗(yàn)分3次實(shí)驗(yàn)課，每次2個(gè)學(xué)時(shí)。第1次實(shí)驗(yàn)課，學(xué)習(xí)認(rèn)知并選擇基本電子元件，重點(diǎn)掌握如何辨認(rèn)色環(huán)電阻，還需要掌握常用儀器的使用，如萬用表、示波器等，以及學(xué)習(xí)讀懂工程電路圖；第2次實(shí)驗(yàn)課，學(xué)習(xí)使用晶體管構(gòu)成負(fù)反饋放大電路，以及學(xué)習(xí)采用振蕩線圈構(gòu)成中頻變壓器，掌握實(shí)用放大電路的設(shè)計(jì)能力，初步實(shí)現(xiàn)收音機(jī)的調(diào)頻功能，在整個(gè)實(shí)驗(yàn)當(dāng)中允許學(xué)生自行選擇相關(guān)電子元件及參數(shù)；第3次實(shí)驗(yàn)課，學(xué)習(xí)使用常用儀器，對焊接好的調(diào)頻式收音機(jī)安裝聯(lián)調(diào)，并收集、整理實(shí)驗(yàn)資料準(zhǔn)備完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告。整個(gè)綜合性實(shí)驗(yàn)，以項(xiàng)目式開發(fā)為導(dǎo)向，積極引導(dǎo)學(xué)生借助各類資源設(shè)計(jì)并制作一個(gè)完整電子項(xiàng)目，讓每位參與實(shí)驗(yàn)的學(xué)生均能夠動手、動腦完成實(shí)驗(yàn)。

3 模擬電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)踐

武漢工程大學(xué)的模擬電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革從2016年起至今已經(jīng)開展了一段時(shí)間，取得了顯著的效果，學(xué)生對于模擬電子技術(shù)課程的興趣有較大幅度的提升。改革前，實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)完成后，基本上無人向上課老師咨詢?nèi)魏涡畔?；改革后，一些學(xué)生在完成實(shí)驗(yàn)后，積極向老師咨詢各種問題。此外，最為可喜的是，在改革后，學(xué)生對于每次實(shí)驗(yàn)內(nèi)容都了解得非常清晰，實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)認(rèn)知明確，較改革之前無人預(yù)習(xí)的情況，有較大幅度改善。在完成調(diào)頻式收音機(jī)綜合性實(shí)驗(yàn)后，有相當(dāng)一部分學(xué)生對模擬電路開發(fā)與設(shè)計(jì)表現(xiàn)出較大興趣；還有不少學(xué)生在順利完成實(shí)驗(yàn)后，在原有基礎(chǔ)上進(jìn)行了許多有意義的新嘗試；更有學(xué)生積極聯(lián)系相關(guān)老師，參加各類電子設(shè)計(jì)大賽。近兩年來，我校智能專業(yè)本科生，尤其是高年級學(xué)生，積極參加各類課外科技活動，在“智能機(jī)器人湖北省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室”等各類科研項(xiàng)目、“飛思卡爾”杯全國大學(xué)生智能汽車競賽、FIRA國際機(jī)器人足球聯(lián)盟世界杯比賽以及“挑戰(zhàn)杯”比賽中都取得了優(yōu)異成績。本次實(shí)驗(yàn)改革培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新性工程意識，增強(qiáng)了學(xué)生的動手能力，為學(xué)生參加后續(xù)的科技活動奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

4 結(jié) 語

實(shí)踐表明，所采取的改革措施能夠較為有效地提升智能專業(yè)學(xué)生對于模擬電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)課程學(xué)習(xí)的積極性；對于學(xué)有余力的學(xué)生來說，其創(chuàng)新性工程意識、動手能力等綜合素質(zhì)得到較為明顯的提升。本文實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的探討，可以為各個(gè)地方高校智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)模擬電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)提供一條有效的改革路徑，并為本專業(yè)學(xué)生后續(xù)高年級專業(yè)素質(zhì)、科研素質(zhì)的培養(yǎng)奠定較為扎實(shí)的基礎(chǔ)。