李忠文 蘇士美 于坤杰 劉文君 霍本巖

基金項(xiàng)目：鄭州大學(xué)2023年度課程思政教育教學(xué)改革示范課程“模擬電子技術(shù)”（2023ZZUKCSZ025）；鄭州大學(xué)2023年度課程思政教育教學(xué)改革示范課程“數(shù)字電子技術(shù)”（2023ZZUKCSZ027）；河南省優(yōu)秀青年科學(xué)基金項(xiàng)目“高度電力電子化新型電力系統(tǒng)多時空尺度頻率穩(wěn)定控制方法研究”（232300421094）

第一作者簡介：李忠文（1989-），男，漢族，河南鄭州人，博士，教授，博士研究生導(dǎo)師。研究方向?yàn)殡娏ο到y(tǒng)控制及優(yōu)化。

DOI：10.19980/j.CN23-1593/G4.2024.19.009

摘? 要：為解決模擬電子技術(shù)教學(xué)手段簡單和缺乏課程思政元素的問題，該文提出多措并舉的教學(xué)改革方案。首先，通過以學(xué)生為中心的改革，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和參與度；其次，采用項(xiàng)目驅(qū)動策略，培養(yǎng)學(xué)生解決電子工程挑戰(zhàn)的能力；同時，利用計算機(jī)仿真工具加深學(xué)生對知識點(diǎn)的理解與掌握；此外，多環(huán)節(jié)引入課程思政元素，提高學(xué)生的思想政治覺悟、社會責(zé)任感。最后，建立過程性評價方法，鼓勵學(xué)生不斷改進(jìn)并提升成績與綜合素質(zhì)。

關(guān)鍵詞：模擬電子技術(shù)；計算機(jī)仿真；課程思政；項(xiàng)目驅(qū)動；過程性評價

中圖分類號：G642? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ? 文章編號：2096-000X（2024）19-0033-05

Abstract： To address the issues of simplicity in teaching methods and the lack of ideological and political elements in the "Analog Electronic Technology" curriculum， this paper proposes a multifaceted educational reform plan. Firstly， it stimulates students' learning interest and participation through a student-centered approach. Secondly， it employs a project-driven strategy to cultivate students' abilities to tackle challenges in electronic engineering. Additionally， it utilizes computer simulation tools to deepen students' understanding and mastery of key concepts. Furthermore， it introduces ideological and political elements across various aspects of the curriculum to enhance students' political awareness and social responsibility. Lastly， it establishes a formative assessment method， encouraging students to continuously improve and enhance both their academic performance and overall quality.

Keywords： Analog Electronic Technology; computer simulation; curriculum with ideological and political education elements; project-driven; process evaluation

2020年5月，教育部印發(fā)《高等學(xué)校課程思政建設(shè)指導(dǎo)綱要》，明確了高校課程思政建設(shè)的戰(zhàn)略舉措，將其視為全面實(shí)施立德樹人根本任務(wù)的關(guān)鍵措施[1]。模擬電子技術(shù)課程是自動化、電氣工程及其自動化、生物醫(yī)學(xué)電子和計算機(jī)等電氣信息類專業(yè)的一門主要技術(shù)基礎(chǔ)課程[2]。該課程相關(guān)知識涵蓋了電子電路設(shè)計、信號處理、儀器測量和控制系統(tǒng)等重要主題，并已滲透到通信、醫(yī)療、汽車和航空等各行各業(yè)，為工程領(lǐng)域的學(xué)生提供了必要的基礎(chǔ)[3]。

在當(dāng)前的政策背景下，引入課程思政到模擬電子技術(shù)課程，對培養(yǎng)具有愛國情懷和科學(xué)家精神的優(yōu)秀工科人才具有重要意義。例如，融入課程思政元素的模擬電子技術(shù)課程不僅使學(xué)生掌握相關(guān)技術(shù)知識，還促進(jìn)學(xué)生理解他們的技術(shù)應(yīng)用對社會和國家的影響，引導(dǎo)學(xué)生增強(qiáng)社會責(zé)任感，為可持續(xù)發(fā)展和創(chuàng)新貢獻(xiàn)力量。然而，引入課程思政也伴隨著一些挑戰(zhàn)。課程思政教師不僅需要具備技術(shù)知識，同時還應(yīng)了解思想政治教育的理念和方法。另外，課程思政需要精細(xì)整合課程內(nèi)容，確保思政教育與技術(shù)內(nèi)容有機(jī)結(jié)合，而不是簡單添加政治元素。同時，學(xué)生可能對這一改變感到抵觸，因此需要采用互動教學(xué)、案例分析等方式來引導(dǎo)他們積極參與。為了解決這些挑戰(zhàn)，本文提出了以學(xué)生為中心多措并舉融合課程思政的模擬電子技術(shù)教學(xué)模式改革與實(shí)踐。

一? 模擬電子技術(shù)課程特點(diǎn)及現(xiàn)狀

近年來國內(nèi)外高校開展了模擬電子技術(shù)相關(guān)課程的教學(xué)改革，并取得了一定的成果。王蕾等[4]在模擬電子技術(shù)教學(xué)中選取融合式教學(xué)模式，改進(jìn)以教師講授為主的單一教學(xué)形式，將網(wǎng)絡(luò)教學(xué)與面對面的課堂教學(xué)相結(jié)合，將教學(xué)活動在空間和時間上進(jìn)行拓展與延伸。并通過教學(xué)實(shí)踐，來分析和討論融合式教學(xué)應(yīng)用于模擬電子技術(shù)教學(xué)的可行性和成效性。顏閩秀等[5]闡述了“雙一流”建設(shè)背景下信息工程學(xué)院模擬電子技術(shù)課程現(xiàn)狀，證明了融合式教學(xué)帶來了學(xué)法、教法、能力培養(yǎng)等多方面的變革，實(shí)現(xiàn)了以學(xué)生為主體，有效提高了學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)、實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力，實(shí)現(xiàn)了個性化的教育，同時建立了一種全新的師生溝通交流方式。呂宗旺等[6]為提高學(xué)生的綜合素質(zhì)和培養(yǎng)質(zhì)量，采用線上線下混合教學(xué)模式，同時引入科研訓(xùn)練實(shí)踐環(huán)節(jié)，創(chuàng)新地提出了設(shè)計、仿真、制作、數(shù)據(jù)分析、項(xiàng)目報告和學(xué)生互教的科研訓(xùn)練教學(xué)法。郭建敏[7]利用雨課堂作為融合式教學(xué)的重要輔助環(huán)節(jié)，合理穿插在教師教學(xué)與學(xué)生的學(xué)習(xí)過程中，學(xué)生的學(xué)習(xí)自主性增強(qiáng)，學(xué)習(xí)效果得到改善，受到教師與學(xué)生的青睞。J. Garcia-Zubia等[8]基于VISIR遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)室在模擬電子教學(xué)中提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，并對學(xué)習(xí)效果起到了積極的促進(jìn)作用。

針對模擬電子技術(shù)課程，雖然近年來國內(nèi)外學(xué)者提出了一系列新穎的教學(xué)改革措施，然而，大多數(shù)改進(jìn)都是基于某一種新的教學(xué)模式，或利用某一種新的教學(xué)工具，而沒有進(jìn)行基于現(xiàn)代豐富教學(xué)工具、多仿真手段、項(xiàng)目驅(qū)動課程實(shí)訓(xùn)和過程性考核評價等以學(xué)生為中心的多措并舉融合式教學(xué)模式創(chuàng)新改革，并且教學(xué)過程中鮮有對課程思政元素的融入。

二? 多措并舉融合式教學(xué)模式改革

本節(jié)將探討模擬電子技術(shù)課程通過多措并舉的改革方式融入課程思政元素，包括以學(xué)生為中心的教學(xué)改革、項(xiàng)目驅(qū)動策略、計算機(jī)仿真以及多措并舉多環(huán)節(jié)引入課程思政案例，以深入分析如何在模擬電子技術(shù)課程中實(shí)現(xiàn)綜合素質(zhì)教育的目標(biāo)。這些要素將有助于培養(yǎng)學(xué)生的思想政治覺悟、實(shí)際應(yīng)用能力以及創(chuàng)新精神，為未來應(yīng)對電子工程領(lǐng)域的挑戰(zhàn)做好準(zhǔn)備。

（一）? 以學(xué)生為中心的教學(xué)改革

以學(xué)生為中心的模擬電子技術(shù)課程改革具有重要性和眾多優(yōu)點(diǎn)[9-10]。這一改革的目標(biāo)是更好地滿足學(xué)生的需求和興趣，培養(yǎng)他們的自主學(xué)習(xí)能力和實(shí)際應(yīng)用技能，鼓勵他們成為知識的積極探索者，而不再是被動的知識接收者[11]。

為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，可以采用一系列手段。問題驅(qū)動學(xué)習(xí)是核心手段之一，通過引入實(shí)際問題或項(xiàng)目，鼓勵學(xué)生自主提出問題、尋找解決方案，并進(jìn)行深入研究。這培養(yǎng)了他們的批判性思維和問題解決能力。另一個關(guān)鍵元素是小組合作項(xiàng)目，通過安排小組合作項(xiàng)目，鼓勵學(xué)生在團(tuán)隊中分享知識、分工合作，培養(yǎng)溝通和團(tuán)隊協(xié)作技能。實(shí)驗(yàn)和實(shí)際操作是模擬電子技術(shù)課程的重要組成部分，學(xué)生通過實(shí)際操作電子設(shè)備和電路，將理論知識付諸實(shí)踐，從而加深對電子技術(shù)的理解并提高應(yīng)用能力。

提供自主學(xué)習(xí)資源讓學(xué)生能夠自主學(xué)習(xí)和深入研究感興趣的領(lǐng)域，包括在線教程、模擬軟件、實(shí)驗(yàn)室設(shè)備等。反饋和評估機(jī)制是確保改革有效的關(guān)鍵因素，通過定期的反饋，了解學(xué)生的進(jìn)展，及時調(diào)整課程，以滿足他們的需求。多樣化的評估方法可以更全面地評估學(xué)生的綜合素質(zhì)，包括知識掌握、問題解決和溝通能力。教師的角色也發(fā)生了變化，他們不再是單一的知識傳授者，而是學(xué)習(xí)的指導(dǎo)者和激發(fā)興趣的導(dǎo)師，鼓勵學(xué)生主動參與，提供支持和指導(dǎo)，幫助他們充分發(fā)揮潛力。

（二）? 項(xiàng)目驅(qū)動策略在模擬電子技術(shù)教學(xué)中的作用

在模擬電子技術(shù)課程中，讓學(xué)生參與相關(guān)項(xiàng)目具有多方面的優(yōu)點(diǎn)[12]。項(xiàng)目參與能夠提升學(xué)生的實(shí)際應(yīng)用能力，使他們能夠?qū)⒄n堂理論知識轉(zhuǎn)化為實(shí)際電子電路設(shè)計和制作的能力。通過讓學(xué)生參與相關(guān)項(xiàng)目，模擬電子技術(shù)課程可以提高教育質(zhì)量，培養(yǎng)學(xué)生的綜合素質(zhì)和職業(yè)競爭力[13]。因此，本文提出基于項(xiàng)目驅(qū)動的以學(xué)生為中心的教學(xué)方法，融入模擬電子技術(shù)課程授課環(huán)節(jié)。本文以項(xiàng)目“鐵路和公路交叉口的交通控制器”為例，介紹項(xiàng)目驅(qū)動策略在模擬電子技術(shù)教學(xué)中的作用。該項(xiàng)目要求設(shè)計一個鐵路和公路交叉路口的交通控制器。該交叉路口的平面位置示意圖如圖1所示。

A和B代表兩個欄桿，它們位于一個交叉路口。在該路口的P1和P2位置設(shè)置了兩個壓敏傳感器，用于檢測火車是否通過。這兩個傳感器相距較遠(yuǎn)，確保一列火車不會同時壓在兩個傳感器上。當(dāng)火車通過路口時，欄桿會下降，禁止其他車輛和行人通行。一旦火車完全通過交叉路口，欄桿會抬起，允許路口恢復(fù)通行狀態(tài)。

該課題項(xiàng)目為學(xué)生提供了一個實(shí)踐機(jī)會，要求他們將之前學(xué)到的數(shù)字電子技術(shù)、模擬電子技術(shù)和電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)的知識付諸實(shí)際，為今后參與更為復(fù)雜的綜合型電子系統(tǒng)的設(shè)計和調(diào)試奠定了堅實(shí)基礎(chǔ)。

（三）? 計算機(jī)仿真在模擬電子技術(shù)教學(xué)中的作用

在模擬電子技術(shù)課程的教學(xué)過程中，計算機(jī)仿真工具，如Matlab和Multisim等軟件，可以發(fā)揮重要作用。本文以“固定偏置共射極放大電路靜態(tài)工作點(diǎn)對放大性能的影響”為例，介紹Multisim軟件仿真在模擬電子技術(shù)課程教學(xué)中的作用。圖2為由NPN型BJT三極管構(gòu)成的共射極固定偏置放大電路原理圖。在該電路中，輸入信號vS為幅值為5 mV、頻率為500 Hz的交流小信號，基極電阻Rb=750 k？贅，Vcc=12 V，Rc=3 k？贅，RL=6 k？贅，電容C1、C2的容值為２０ ？滋F。圖3展示了圖2所示電路飽和失真過程分析及基于Multisim的仿真波形。在該仿真電路中，修改基極電阻為Rb=200 kΩ，其他參數(shù)保持不變。在新的參數(shù)下，靜態(tài)工作點(diǎn)Q的位置偏高，此時集電極與發(fā)射極之間的電壓VCEQ=1.163 V，輸出波形出現(xiàn)了飽和失真。圖4展示了圖2所示電路截止失真過程分析及基于Multisim的仿真波形。在該仿真電路中，修改基極電阻為Rb=5 M？贅，輸入信號vs的幅值改為50 mV，其他參數(shù)保持不變。在新的參數(shù)下，靜態(tài)工作點(diǎn)Q的位置偏低，此時VCEQ=10.116 V，輸出波形出現(xiàn)了截止失真。

圖2? 共射極固定偏置放大電路原理圖

通過上述原理分析及基于Multisim的仿真分析，可以使學(xué)生清晰地掌握共射極放大電路產(chǎn)生失真的原因，及避免失真所需采取的手段。另外，作為課后拓展，可以使同學(xué)們自行分析PNP型BJT三極管產(chǎn)生失真的波形是否一樣。在模擬電子技術(shù)課程授課過程中，還可以采用Matlab或Multisim等仿真工具對微分電路、積分電路、反向加法電路、反向比例電路、RC正弦振蕩電路和遲滯比較電路等知識點(diǎn)進(jìn)行仿真分析，加深對相關(guān)知識點(diǎn)的理解和掌握。并且，通過仿真分析還可以提高同學(xué)們學(xué)習(xí)興趣和解決問題、發(fā)現(xiàn)問題的能力。

（四）? 多措并舉多環(huán)節(jié)引入課程思政案例

模擬電子技術(shù)課程融入課程思政對培養(yǎng)具有家國情懷的高素質(zhì)本科生具有重要意義[3]。授課過程中可以采用多措并舉的方法，結(jié)合現(xiàn)代教學(xué)工具和多仿真工具，以及線上線下教育模式，來融入課程思政。首先，融入教學(xué)大綱中的課程思政元素是重要的。在模擬電子技術(shù)課程的大綱中，明確要求引入思政教育內(nèi)容，確保每章節(jié)內(nèi)容相關(guān)知識點(diǎn)都融入課程思政要素。表1展示了模擬電子技術(shù)課程相關(guān)章節(jié)內(nèi)容融入的課程思政元素映射點(diǎn)。

為了融入課程思政元素，模擬電子技術(shù)課程還應(yīng)設(shè)計多樣化的思政案例，覆蓋國家政策、法律法規(guī)、倫理道德等不同方面，以確保思政教育內(nèi)容的多樣性。這些案例可以融入課堂討論，通過小組討論、角色扮演、辯論等互動式學(xué)習(xí)方法，引導(dǎo)學(xué)生參與思政教育的討論和分析。實(shí)際項(xiàng)目也是融入思政的有效手段。學(xué)生可以參與與模擬電子技術(shù)相關(guān)的實(shí)際項(xiàng)目，將思政案例與實(shí)際問題相結(jié)合，培養(yǎng)社會責(zé)任感和實(shí)際應(yīng)用能力。

綜合而言，融入課程思政的多措并舉方法可以培養(yǎng)學(xué)生的思想政治覺悟、社會責(zé)任感和創(chuàng)新能力，提高其綜合素質(zhì)。通過結(jié)合現(xiàn)代教育工具和多種教學(xué)方法，可以實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，讓模擬電子技術(shù)課程成為具有高階性、創(chuàng)新性和挑戰(zhàn)性的金課，培養(yǎng)未來社會的積極參與者和領(lǐng)導(dǎo)者。

三? 建立過程性評價體系

建立模擬電子技術(shù)課程的過程性評價方法是提高教育質(zhì)量、促進(jìn)學(xué)生全面發(fā)展的關(guān)鍵。過程性評價強(qiáng)調(diào)連續(xù)性監(jiān)測和反饋，有助于教師更好地理解學(xué)生的學(xué)習(xí)需求，幫助學(xué)生改進(jìn)學(xué)習(xí)策略，提高學(xué)業(yè)成績和綜合素質(zhì)。鄭州大學(xué)模擬電子技術(shù)課程于2020年獲首批國家級一流課程（線上線下混合式）認(rèn)定，并于2022年獲批建設(shè)河南省教育廳線上一流本科課程模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)。我們積累了豐富的線上線下課程資源，這些資源不僅可以拓展學(xué)生的學(xué)習(xí)資源，還方便建立多維度的過程性考核。過程考核內(nèi)容包括學(xué)習(xí)通對應(yīng)課程章節(jié)任務(wù)點(diǎn)的完成情況、章節(jié)測驗(yàn)、作業(yè)提交與互評、不定時不定次隨堂測驗(yàn)、簽到、主題討論和課堂積分等。期末考試采用閉卷考試，考試時間120分鐘，成績采用百分制，主要考核學(xué)生對本課程學(xué)習(xí)的整體掌握程度，基本分析計算能力，綜合運(yùn)用所學(xué)知識分析問題、解決問題的能力，題型主要有填空題、計算分析題、設(shè)計題和綜合題等。

通過建立過程性評價方法，模擬電子技術(shù)課程可以更好地滿足學(xué)生的學(xué)習(xí)需求，提高他們的學(xué)術(shù)表現(xiàn)和綜合素質(zhì)。這種評估方法強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)過程的動態(tài)性，有助于幫助學(xué)生不斷改進(jìn)和發(fā)展，培養(yǎng)他們的批判性思維和問題解決能力。

四? 結(jié)論

為了綜合解決模擬電子技術(shù)課程教學(xué)中的問題，并將思政元素多維度融入，本課程采用多種措施，包括現(xiàn)代教學(xué)工具（如學(xué)習(xí)通和雨課堂）、仿真工具（Matlab和Multisim）、以學(xué)生為中心、項(xiàng)目驅(qū)動與過程性考核等。這些措施的綜合運(yùn)用旨在實(shí)現(xiàn)“厚基礎(chǔ)、強(qiáng)實(shí)踐、嚴(yán)過程、重創(chuàng)新”的教學(xué)特色。通過多方面的教學(xué)手段和多維度的課程思政融入，我們可以培養(yǎng)學(xué)生的工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新潛力，提高他們的綜合素質(zhì)和問題解決能力。本文介紹的相關(guān)改革方案具有很好的可推廣性，有助于使相關(guān)高校的模擬電子技術(shù)課程打造為具備高階性、創(chuàng)新性和挑戰(zhàn)度的金課。

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