鞠魯峰 李國(guó)麗 張道信 王秀芹 張德祥

(安徽大學(xué) 電氣工程與自動(dòng)化學(xué)院,合肥 230601)

教育部印發(fā)的教高[2020]3號(hào)“高等學(xué)校課程思政建設(shè)指導(dǎo)綱要”中指出,全面推進(jìn)課程思政建設(shè)是落實(shí)立德樹人根本任務(wù)的戰(zhàn)略舉措,課程思政建設(shè)是全面提高人才培養(yǎng)質(zhì)量的重要任務(wù)。要明確課程思政建設(shè)目標(biāo)要求和內(nèi)容重點(diǎn),科學(xué)設(shè)計(jì)課程思政教學(xué)體系,結(jié)合專業(yè)特點(diǎn)分類推進(jìn)課程思政建設(shè)將課程思政融入課堂教學(xué)建設(shè)全過(guò)程,提升教師課程思政建設(shè)的意識(shí)和能力。

集成電路技術(shù)、微電子技術(shù)、光電子技術(shù)等電子信息領(lǐng)域高新技術(shù)的發(fā)展,都與“模擬電子技術(shù)”課程[1-3]的教學(xué)內(nèi)容息息相關(guān),作為電氣信息類專業(yè)的一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課,“模擬電子技術(shù)”課程擔(dān)負(fù)著相關(guān)專業(yè)本科生專業(yè)入門、技術(shù)入門、創(chuàng)新意識(shí)入門等重要使命,課程教學(xué)過(guò)程中有關(guān)道德素養(yǎng)、創(chuàng)新意識(shí)、科學(xué)精神、家國(guó)情懷、工匠精神等思政元素的有機(jī)融入,對(duì)課程品質(zhì)提升有重要作用;同時(shí),結(jié)合教學(xué)實(shí)例的哲學(xué)思想、人生觀、價(jià)值觀、實(shí)踐觀的輸入,對(duì)加深課程內(nèi)容的理解也起到潛移默化的作用。所以,課程思政不是簡(jiǎn)單的概念灌輸,要克服課程教學(xué)與思想政治教育“兩張皮”的現(xiàn)象,深度挖掘、自然引入、潤(rùn)物無(wú)聲是實(shí)施課程思政的基本思路。

1 “模擬電子技術(shù)”課程中的典型思政案例

1.1 模電中的辯證法

1)知識(shí)點(diǎn)簡(jiǎn)介:

射級(jí)偏置電路克服了固定偏置電路靜態(tài)工作點(diǎn)不穩(wěn)定的缺陷,提高了輸入電阻,但由于射極電阻Re的存在,使電壓增益降低;為了使射級(jí)偏置電路在穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)的同時(shí)電壓增益達(dá)到固定偏置電路的水平,在Re兩側(cè)加旁路電容Ce,這樣做的結(jié)果又使射級(jí)偏置電路的輸入電阻變得和固定偏置電路一樣低,如圖1所示。所以,要電壓增益和輸入電阻同時(shí)做到很大是不可能的,此時(shí)可以考慮“合適”的設(shè)計(jì)方案,如圖2所示,將Re的部分電阻加旁路電容,這樣可以使電壓增益和輸入電阻都處在兩種電路之間的一個(gè)可接受的值。

圖1 射極偏置電路

圖2 適合的射極偏置電路

2)思政元素

模電如人生,充滿了辯證法,不存在最完美的電路,只有最合適的電路;在提高某個(gè)性能指標(biāo)的同時(shí),一定會(huì)損失其他性能指標(biāo)。

3)思政育人目標(biāo)

通過(guò)模電各種電路的優(yōu)缺點(diǎn)分析,引導(dǎo)正確人生觀價(jià)值觀思考:世間一切人和事,大到國(guó)家體制,小到個(gè)人行為,凡事都有兩面性,有一利必有一弊,“完美”是不存在的,要分清主要矛盾,抓住重點(diǎn),選擇“合適”的方式最重要。

4)教學(xué)實(shí)施過(guò)程

(1)先講授溫度對(duì)固定偏置電路靜態(tài)工作點(diǎn)的影響問(wèn)題,引出射極偏置電路。

(2)引導(dǎo)學(xué)生將射極偏置電路和固定偏置電路的性能指標(biāo)進(jìn)行對(duì)比,得出射極偏置電路在穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)之后,電壓增益下降的結(jié)論。

(3)提出問(wèn)題:如何兼顧靜態(tài)工作點(diǎn)和電壓增益?

(4)加旁路電容,再分析,發(fā)現(xiàn)兼顧了靜態(tài)工作點(diǎn)和電壓增益后,輸入電阻又降低了。

(5)得出結(jié)論:沒(méi)有完美的方案。

(6)設(shè)計(jì)性能指標(biāo)介于射極偏置電路和固定偏置電路的“合適”的電路。

5)案例拓展

類似這樣的教學(xué)案例還有:

(1)場(chǎng)效應(yīng)管放大電路在提高輸入電阻、降低功耗的同時(shí),電壓增益比BJT放大電路降低;

(2)多級(jí)放大電路在提高電壓增益的同時(shí),降低電路帶寬——增益帶寬積為常數(shù);

(3)負(fù)反饋放大電路有提高增益穩(wěn)定性、展寬頻帶、減小非線性失真等諸多優(yōu)點(diǎn),但閉環(huán)增益降低,反饋深度越深,閉環(huán)增益越低。

1.2 模電中的人生觀-做人做事方法、處世之道

1)知識(shí)點(diǎn)簡(jiǎn)介:

為了增加放大電路的穩(wěn)定性,可以在放大電路中引入負(fù)反饋;放大電路的穩(wěn)定程度可以通過(guò)調(diào)節(jié)反饋深度來(lái)實(shí)現(xiàn),反饋深度越深,電路越穩(wěn)定;但反饋深度太深時(shí),又可能引起電路不穩(wěn)定,產(chǎn)生自激振蕩。

考慮系統(tǒng)穩(wěn)定性時(shí)要求引入負(fù)反饋;但在信號(hào)產(chǎn)生電路中則必須引入正反饋,否則電路就無(wú)法產(chǎn)生振蕩信號(hào);而在二階低通(高通)濾波電路中,正反饋和負(fù)反饋則同時(shí)存在,它們之間的恰當(dāng)配合,可以使電路達(dá)到期望的濾波效果。所以,正負(fù)反饋的選擇要根據(jù)電路的需要,無(wú)所謂孰優(yōu)孰劣。

2)思政元素

追求電路的穩(wěn)定性要掌握好“度”,超出了“度”的范圍,事情就會(huì)走向方面。

信息社會(huì),各種反饋無(wú)處不在,如何處理來(lái)自外界的反饋意見(jiàn),對(duì)自己的人生歷程產(chǎn)生積極影響,這是需要思考的問(wèn)題。

3)思政育人目標(biāo)

做人做事也要講究“度”,所謂物極必反,是需要謹(jǐn)記的人生哲理:一味追求財(cái)富,超出了道德的底線,就會(huì)走向犯罪;一心想著成功,采取了非正當(dāng)手段,就會(huì)走向成功的反面。生活中的信息“反饋”無(wú)處不在:人生得意時(shí),要善于及時(shí)聽取外界忠言逆耳的“負(fù)反饋”信息,給自己降溫,使自己清醒,這時(shí)候,阿諛?lè)畛小罢答仭敝荒茏屇闶プ晕?、走向膨?人生失意時(shí),則需要積極向上的“正反饋”,正能量可以使你奮發(fā)向上,煥發(fā)激情;而人的一生,大部分時(shí)間都處于“負(fù)反饋”和“正反饋”同時(shí)存在的狀態(tài),不要在意別人對(duì)你的指責(zé),也不要因領(lǐng)導(dǎo)的一句夸獎(jiǎng)而沾沾自喜,要正確“過(guò)濾”來(lái)自外界的“反饋”信息,走好自己的人生之路。

4)教學(xué)實(shí)施過(guò)程

(1)首先介紹自然界中存在的反饋現(xiàn)象,介紹電路中非人為因素存在的反饋現(xiàn)象,再回顧前面章節(jié)射極偏置放大電路中有意引入的反饋及其作用。

(2)提出問(wèn)題:日常生活中有哪些反饋現(xiàn)象?

(3)待學(xué)生思考后舉出實(shí)例:收到他人發(fā)來(lái)的信息,你如何反應(yīng)?在熙熙攘攘的人群中不小心踩了別人的腳,你如何反應(yīng)?再?gòu)牟煌慕嵌韧蒲萆鲜鰧?shí)例由于反應(yīng)不同可能導(dǎo)致的截然不同的結(jié)果,然后引出負(fù)反饋和正反饋,以及它們的作用。

(4)分析負(fù)反饋對(duì)電路穩(wěn)定性和其它性能的影響,引入反饋深度的概念,指出深度負(fù)反饋下可能出現(xiàn)的問(wèn)題。

(5)在網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)給出課后討論題,如圖3(a)和(b)所示,進(jìn)一步引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)生活中常見(jiàn)事例的對(duì)照分析,理解課程內(nèi)容,并學(xué)會(huì)正確做事、做人的方法,啟發(fā)人生觀、價(jià)值觀思考,實(shí)現(xiàn)思政教育的有機(jī)融入。

(a)

5)案例拓展

類似這樣的教學(xué)案例還有:

(1)信號(hào)產(chǎn)生電路中的正反饋可以使信號(hào)由小到大,從無(wú)到有。人生也是一樣,生活中的每天一點(diǎn)點(diǎn)進(jìn)步,隨著時(shí)間的推移,效果就會(huì)相當(dāng)可觀。

(2)比較電路中引入正反饋可以改善比較器的動(dòng)作性能,使得輸出變化迅速且穩(wěn)定。生活和工作中,但別人需要幫助的時(shí)候,應(yīng)當(dāng)伸出援助之手,助力他人克服難關(guān),這樣,當(dāng)你需要的時(shí)候,就會(huì)有更多人來(lái)幫助你,如果人人都做到如此,這個(gè)社會(huì)就會(huì)更加溫暖、和諧。

1.3 模電中的知行合一

1)知識(shí)點(diǎn)簡(jiǎn)介:

基本積分運(yùn)算電路的如圖4所示,理論上,一般認(rèn)為運(yùn)算放大器是理想的,這樣電路可以實(shí)現(xiàn)輸入信號(hào)的積分運(yùn)算。但實(shí)際上,所有的集成運(yùn)放都是非理想的,由于實(shí)際集成運(yùn)放失調(diào)電壓和失調(diào)電流的存在,使得集成運(yùn)放工作到非線性區(qū),導(dǎo)致這個(gè)積分電路無(wú)法進(jìn)行積分運(yùn)算。所以,在實(shí)際應(yīng)用中,需要在電容C上并聯(lián)一個(gè)電阻Rf,用來(lái)減少由于集成運(yùn)放非理想帶來(lái)的積分誤差,實(shí)用積分運(yùn)算電路如圖5所示。

圖4 基本積分電路

圖5 實(shí)用積分電路

2)思政元素

沒(méi)有實(shí)踐的理論是沒(méi)有意義的,一切理論都必須經(jīng)過(guò)實(shí)踐才能證明其正確性,理論聯(lián)系實(shí)際、知行合一的原則,在模電的學(xué)習(xí)中至為重要。

3)思政育人目標(biāo)

通過(guò)分析基本積分電路和實(shí)際積分電路的聯(lián)系和區(qū)別,讓學(xué)生更深刻地體會(huì)模電工程性的特點(diǎn),培養(yǎng)他們理論聯(lián)系實(shí)際的辯證唯物主義思想:用理論指導(dǎo)實(shí)踐,用實(shí)踐檢驗(yàn)理論,使學(xué)生從理論和實(shí)際的結(jié)合中理解和掌握知識(shí),掌握運(yùn)用理論知識(shí)解決工程實(shí)際問(wèn)題的能力,不要“讀死書”“死讀書”,要做到“知者行之始,行者知之成”。

4)教學(xué)實(shí)施過(guò)程

(1)通過(guò)將比例運(yùn)算電路和基本積分運(yùn)算電路的對(duì)比,引出積分運(yùn)算電路和比例運(yùn)算電路在本質(zhì)是同一種電路,從而啟發(fā)學(xué)生能夠自己根據(jù)已學(xué)的內(nèi)容來(lái)分析積分運(yùn)算電路。

(2)理論分析積分電路的輸入輸出關(guān)系式。

(3)提出問(wèn)題:當(dāng)輸入信號(hào)是階躍、方波和正弦波信號(hào)時(shí),輸出是什么波形?引出積分電路的工程應(yīng)用——波形變換。

(4)給出仿真例題:觀察輸入方波信號(hào)占空比不同時(shí),輸出信號(hào)的誤差情況,分析基本積分運(yùn)算電路不能實(shí)際應(yīng)用的原因。

(5)討論解決方案,得出實(shí)用的積分運(yùn)算電路。

5)案例拓展

類似這樣的教學(xué)案例還有:

(1)為了克服集成運(yùn)放的阻塞現(xiàn)象和自激振蕩,實(shí)用的微分電路需要在基本微分電路基礎(chǔ)上采取相應(yīng)的措施。

(2)對(duì)數(shù)和反對(duì)數(shù)運(yùn)算電路,由于BJT的溫度敏感性,實(shí)際應(yīng)用電路要比理論電路要復(fù)雜得多。

2 教學(xué)成效反饋與評(píng)價(jià)

模電很難,被學(xué)生戲稱為“魔電”,這樣一門又基礎(chǔ)、又前沿的內(nèi)容復(fù)雜的課程,如何挖掘課程思政元素,并有機(jī)融入教學(xué)過(guò)程,是我們課程組長(zhǎng)期思考的問(wèn)題。

幾年來(lái)的教學(xué)實(shí)踐表明,由于采取了不生搬硬套、不簡(jiǎn)單概念灌輸?shù)淖龇?從課程內(nèi)容中總結(jié)、提煉有價(jià)值的知識(shí)點(diǎn)或案例,自然引入思政教育,有效克服了課程教學(xué)與思想政治教育“兩張皮”的現(xiàn)象,既啟發(fā)了人生觀、價(jià)值觀思考,也對(duì)加深課程內(nèi)容的理解起到潛移默化的作用,達(dá)到了潤(rùn)物無(wú)聲的效果。

在授課過(guò)程中融入思政元素,作為一種教學(xué)方法上的改革,目的是讓學(xué)生們更好理解模電課程的特點(diǎn),提高教與學(xué)的效果。2021年的模電考試(2021年7月17日)中,電氣工程2班,46名學(xué)生,總評(píng)成績(jī)1個(gè)不及格,不及格率達(dá)到歷史最低值2.2%。同時(shí),為了驗(yàn)證教學(xué)效果,我們收集了學(xué)生對(duì)于課程教學(xué)的評(píng)價(jià),得到了較好的評(píng)價(jià)結(jié)果,如圖6所示。

圖6 學(xué)生對(duì)課程教學(xué)的評(píng)價(jià)

“模擬電子技術(shù)”課程在全國(guó)高校特別是安徽省屬高校中處于領(lǐng)先地位,教學(xué)方法得到了有效推廣。課程組負(fù)責(zé)人曾經(jīng)多次在蘇魯皖浙贛閩電子技術(shù)研究會(huì)、安徽省各類教學(xué)交流會(huì)議上作經(jīng)驗(yàn)介紹,為合肥學(xué)院、安徽工業(yè)大學(xué)、安徽理工大學(xué)等一批院校的課程教學(xué)做過(guò)課程建設(shè)指導(dǎo),得到兄弟院校的高度贊譽(yù)和廣泛好評(píng),取得顯著效果。

3 結(jié)語(yǔ)

“模擬電子技術(shù)”是一門專業(yè)基礎(chǔ)課程,其本質(zhì)在于它地位的基礎(chǔ)性、技術(shù)的先進(jìn)性和內(nèi)容的復(fù)雜性,課程思政不能改變課程的基本屬性,更不能讓課程教學(xué)偏離本質(zhì)、本末倒置,所以,從課程內(nèi)容中總結(jié)、歸納、挖掘思政元素,并讓思政元素的引入反哺課程教學(xué),起到“1+1大于2”的效果,這是本課程思政的特色與創(chuàng)新。另外,為了更好地量化課程思政在課程教學(xué)中的效果,可以考慮在以后的授課過(guò)程中通過(guò)在線測(cè)試、隨堂測(cè)試等形式加入學(xué)生對(duì)課程思政元素的考核,以便及時(shí)掌握學(xué)生對(duì)課程思政的掌握情況,其評(píng)分則作為一個(gè)評(píng)價(jià)部分引入到課程最終考核成績(jī)中。

傳統(tǒng)課程引入思政教育是一個(gè)教學(xué)研究的過(guò)程,只有不斷嘗試、探索實(shí)踐,才能做得更好。我們將在教學(xué)中不斷總結(jié)課程內(nèi)容,特別是對(duì)復(fù)雜的概念和難以理解的知識(shí)點(diǎn),用形象生動(dòng)的思政元素,來(lái)增加學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣,使學(xué)生在課程學(xué)習(xí)中掌握知識(shí)、感悟人生!