摘要:模擬電子技術作為電氣類的專業(yè)基礎課,可以將課程思政融入課堂中,以建設應用型模擬電子技術課程?;诖耍疚膰@科技報國、職業(yè)操守、工匠精神三方面設定課程思政目標,其中晶體管及其應用多涉及科技報國,集成運算放大器和負反饋放大電路多涉及職業(yè)操守,實驗和各章節(jié)均涉及工匠精神。
關鍵詞:模擬電子技術;課程思政;晶體管
模擬電子技術作為一門電氣類專業(yè)基礎課,如何做到潤物細無聲且有效結合課程思政元素,對于培養(yǎng)應用型人才具有重要意義。為了深入開展模擬電子技術的課程思政,教育部等十部門印發(fā)的《全面推進“大思政課”建設的工作方案》[1]正在穩(wěn)步推進,真正做到知識傳授和實踐創(chuàng)新,實現(xiàn)全員育人、全程育人、全方位育人。
一、模擬電子技術的核心地位與典型性
“模擬電子技術”是電子信息大類各專業(yè)的一門重要的專業(yè)基礎課,重點培養(yǎng)學生從事電路系統(tǒng)及各類控制系統(tǒng)的研究與設計,進而培養(yǎng)學生的工程實踐能力。本課程作為基礎性電路原理知識,在電子信息專業(yè)培養(yǎng)方案中占有非常重要的地位。
從我院目前的教學情況來看,學生普遍存在基礎理論薄弱、動手實踐能力欠缺、考試成績不理想等問題,并且大二的學生已經(jīng)出現(xiàn)分化現(xiàn)象。因此,教師不僅需要在課程設計中融入難易層次分明的教學內容,而且還需要在教學過程融入課程思政,讓學生能夠意識到本門課程的重要性,在主觀能動性的影響下進行后續(xù)的理論知識學習和實驗驗證。此外,教師還可以設置階段性測試,幫助學生鞏固每章知識點,鼓勵教師生動地講解易錯點,重點打造學生主體式教學。
二、模擬電子技術的課程思政建設目標
傳統(tǒng)的模擬電子技術的課程目標主要為培養(yǎng)專業(yè)技術人才,例如掌握放大電路的基本組成結構與設計放大電路的技能、具備分析與解決放大電路復雜電路問題及排除故障的能力等。
在新疆理工學院通信工程專業(yè)的培養(yǎng)方案中,教師需要確立如下培養(yǎng)目標:
培養(yǎng)目標1:具有堅定的理想信念,立志奉獻祖國,科技報國,積極投身于建設人民的事業(yè)。
培養(yǎng)目標2:具有良好的職業(yè)操守和科學素養(yǎng),不違背基本公德,具有較強的動手實踐能力和故障診斷能力。
培養(yǎng)目標3:具有工匠精神,能夠抓住主要矛盾以及矛盾的主要方面,根據(jù)“有一利必有一弊”的思路,設計適合于應用需求的電路,并合理解決工程問題。
對比新疆理工學院通信工程專業(yè)培養(yǎng)目標,傳統(tǒng)理論課程覆蓋了基礎知識,但對培養(yǎng)目標1、培養(yǎng)目標2、培養(yǎng)目標3覆蓋不足。
教育部在《高等學校課程思政建設指導綱要》[2]中指出,工學類專業(yè)課程需要強化學習工程倫理教育,培養(yǎng)學生精益求精的大國工匠精神,激發(fā)學生以科技報國的家國情懷和使命擔當。因此,教師需要立足于學生思想政治建設目標,圍繞科技報國、職業(yè)操守、工匠精神三方面,確定模擬電子技術的課程思政內容,分別對應滿足工學專業(yè)培養(yǎng)目標1、培養(yǎng)目標2、培養(yǎng)目標3。具體課程思政目標如表1所示。
三、模擬電子技術的課程思政元素
模擬電子技術基礎授課共9個教學單元,64個學時。從結構上看,模擬電子技術基礎課程分為基礎型(前3章),提高型(后6章);從內容上看,前2章介紹分立元件的結構原理及功能,后6章介紹放大電路的組成部分、功能及應用場景。
如表2所示,前3章20學時建立目標1,包括二極管、三極管及場效應管的組成和工作原理、放大電路的靜態(tài)分析和動態(tài)分析、單管放大電路其他接法、多級放大電路及頻率特性等。教師可以借助中外科學家的事跡和華為企業(yè)的案例,以激發(fā)學生的國家自豪感和政治歸屬感,促使學生立志貢獻社會,積極投身于建設人類偉大復興的新征程。
第4章和第5章共14學時建立目標2,包括集成運算放大器簡介、差分放大電路、電流源電路和復合管電路、負反饋放大電路的基本c0fbc231448c65ef162caf833f47dfd9概念及類型、深度負反饋的一般分析和近似計算、負反饋對放大電路性能的影響和穩(wěn)定性等。教師應當秉承“1+1>2”的理念[3],培養(yǎng)學生的批判思維,提高學生的團隊協(xié)作能力,幫助學生建設良好的職業(yè)操守和科學素養(yǎng)。
各章節(jié)知識點共48學時建立目標3,教師應當堅持“實踐是第一生產(chǎn)力”,培養(yǎng)學生的“釘子”精神,加強學術發(fā)展和科學探索。
四、模擬電子技術的課程思政融入方法與案例
(一)目標1的融入案例
目標1在于激發(fā)學生科技報國,其支撐點多分布在第一章節(jié)和第二章節(jié),在半導體二極管及其應用和晶體管及放大電路基礎上,教師可以融入以下案例;
1.在二極管的緒論部分,介紹英國電機工程師、物理學家弗萊明根據(jù)熱電子效應(愛迪生效應)發(fā)明了電子二極管,并證實了其具有“閥門”作用。
2.在三極管的緒論部分,介紹美國發(fā)明家德弗雷斯發(fā)明了電子三極管,再用柵極來實現(xiàn)“放大”的作用,這也是早期電子技術上最重要的里程碑。
3.介紹中國華為企業(yè)相關事跡:由于芯片制造技術未完全掌握在國人手中,導致麒麟9000等芯片斷鏈,造成巨大影響;接著,華為新款Mate 60 pro發(fā)布,其高性能的麒麟芯片9000引發(fā)國人關注熱潮。華為案例使人們認識到只有不斷加強后備力量,才能具有突破和超越的能力,而培養(yǎng)后備力量是掌握核心技術的關鍵。
4.童詩白先生[4]一生致力于模擬電子技術的研究,終于突破美國的重重阻礙,踏上回國之路,成為一名工作在教學和科研第一線的人民教師,為國家培養(yǎng)棟梁之材。
在課程教學過程中進行中外對比,教師可以幫助學生找到差距,讓學生對自我價值有更清晰地認知,意識到“我應該成為什么樣的人”。在課程設計上,教師可以將主觀題拆分為主觀題和客觀題,課前利用主觀題整合知識點;課中處理客觀題的重難點,以逐步培養(yǎng)學生解決復雜工程設計和電路分析能力;課后總結全部知識點,最終升華主題,讓學生意識到只有不斷探索和創(chuàng)新電子技術,才能夠推動技術的進步,每個學生都有一份責任,努力為社會的進步與發(fā)展貢獻力量,為中華之崛起而讀書。
(二)目標2的融入案例
目標2在于建立良好的職業(yè)操守,其支撐點多為集成運算放大器和負反饋放大電路,教師可以融入以下案例:
1.模擬電子技術中負反饋放大電路,建立線性模型或線性等效電路。2.堅持用辯證思維的方式鼓勵學生思考和解決問題,引導學生勾畫每個章節(jié)的思維導圖,帶領學生階段性地梳理知識點,讓學生體驗從量變到質變的過程,充分發(fā)揮學生的主觀能動性。
現(xiàn)代社會提倡“眾人拾柴火焰高”“人心齊,泰山移”等。例如,在集成運算放大器中,教師可以講解集成運算放大器的組成,分立元件具有可靠性差的弱點。又如,在集成運算放大器中,教師可以講解各放大電路組成,采用差分放大電路作輸入極,抑制零點漂移[5];采用共發(fā)射極電路作中間極,增強放大能力;采用互補對稱功率放大電路作輸出極,提高帶負載能力;采用電流源電路作偏置電路,設置靜態(tài)工作點。在教學過程中,教師應當以任務為導向,從旁引導輔助教學,讓學生展開小組分工協(xié)作,共同探討問題的解決方案,克服挫敗感,集思廣益,最終完成任務,進而增加學生的集體榮譽感,有效提高學生辯證看待問題以及解決問題的能力。
例如,在講解差分電路的組成的時候,單管共射放大電路的基礎上添加對稱結構能有效抑制零點漂移,從而穩(wěn)定靜態(tài)工作點的電流。此時,教師可以讓學生意識到單打獨斗不能成功,往往團結起來能發(fā)揮更大的作用,引導學生在生活中善于團結集體。
又如,在負反饋放大電路中,負反饋能調節(jié)電路通過抑制集電極電流的增大,進而穩(wěn)定靜態(tài)工作點,并修正電子電路性能存在的問題。這就說明教師在工作中應當積極開展批評與自我批評,對標要求檢查工作問題,復盤流程,找到差距與問題,反思形成的原因,修正現(xiàn)存的問題,有效解決工作問題,進而提升工作效率,增強自身解決問題的能力。
(三)目標3的融入案例
目標3在于培養(yǎng)工匠精神,其支撐點多分布于實驗和各章節(jié)中,可以融入以下案例;
例如,在模擬電子技術課程教學中,凡事“有一利,必有一弊”,教師需要引導學生處理好主要矛盾以及矛盾的主要方面,培養(yǎng)學生的大局意識。例如,在講解集成電路的組成的時候,教師可以列舉日本排核廢水的事件:日本通過核電站不斷排放核廢水,而我國采取填埋方式快速解決。同時,教師需要讓學生了解滲透的核廢水可以采用蒸發(fā)濃縮法,其膜蒸發(fā)裝置大量使用了集成電路板,再間接說明本章學習的重要性,強調理論要用實踐去驗證,激發(fā)學生的探索精神,鼓勵學生探究問題,發(fā)散思維,創(chuàng)新性地尋找解決辦法,
又如,在講解半導體二極管的原理的時候,教師可以列舉1883年愛迪生為了尋找電燈泡最佳燈絲材料,一旦入睡,手中的球就會落進盤子將他驚醒,以抓住發(fā)散思維留下的碎片,帶著問題去探究,經(jīng)歷過數(shù)次的失敗后,最終研究出熱電子發(fā)射效應。在實驗初期,教師可以先進行Multisim仿真,模擬電路的變化狀態(tài),分別放置電壓表和電流表測試各端點處的變化,在輸出端放置示波器查看輸出波形。在課中,教師可以探索實驗電路的規(guī)律,并計算對應的理論值。在實驗驗證過程中,教師應當引導學生完成電路設計,檢測電路并排除故障,測出對應的實驗值,以此加深學生對理論知識的理解,提高學生的實驗設計能力,讓學生邊學邊做。而教師可以采用多元評價的方式,測評學生的團隊協(xié)作能力,以小組互評任務完成度等方式,激發(fā)學生的求知、探索知識的精神。
教師應當摒棄傳統(tǒng)的“滿堂灌”教學模式[6],在實驗中采取知識鏈接、理論值演算、實驗驗證、總結反思的方式,讓學生實現(xiàn)高效知識成果產(chǎn)出。
五、模擬電子技術的課程思政考核方式
課程思政滲透于模擬電子技術的每個章節(jié),教師可以以二極管及其基本應用為例進行探討,利用中外科學家事跡對比進行課程思政。例如,教師可以在半導體基礎知識中介紹電子技術的發(fā)展在晶體管時期的歷史人物等;利用實驗將課程思政融入過程化考核;在晶體管共射極單管放大器中考慮對電路的作用,預測不同的公共端優(yōu)缺點對輸出信號的影響。
此外,學生的成績應當包括期末卷面成績和平時成績。其中,平時成績應當包括實驗成績、作業(yè)成績及課堂表現(xiàn);實驗成績應當融入多元評價方式,讓學生邊玩邊學,以此有效提高學生的學習熱情;課堂表現(xiàn)應當包括問答成績、隨堂測驗正確率、互動成績、學生互評分等,以此助力學生全方位發(fā)展,促使學生構建嚴密的邏輯思維。
六、結束語
通過模擬電子技術,教師可以在教學過程中有效融入課程思政元素,利用半導體二極管和三極管的相關知識,加強學生科技報國的決心,培養(yǎng)學生的國家責任感和歸屬感;利用集成運算放大器和負反饋放大電路相關知識,培養(yǎng)學生的職業(yè)操守;利用各章節(jié)知識點和實驗相關知識,提升學生的工匠精神。當代青年是祖國的未來,教師應當培養(yǎng)學生的大局觀,使其具有批判性與發(fā)展模擬電子技術基礎;增強學生的職業(yè)操守,強化學生的思想認同,實現(xiàn)思想教育與知識教育相結合,進而培養(yǎng)出有理想、有道德、有文化、有紀律的四有青年。
作者單位:楊新秀 苗瑾超 姜建功 新疆理工學院
參考文獻
[1]中華人民共和國教育部.全面推進“大思政課”建設的工作方案[EB/OJ].[2022-07-25].
[2]中華人民共和國教育部.高等學校課程思政建設指導綱要[EB/OJ].[2020-06-28].
[3]劉曉娣,張靜,李香宇,等. 模擬電子技術課程思政研究與實踐[J]. 高教學刊,2023,9(1):182-185.
[4]童詩白,華成英.模擬電子技術基礎[M].北京:高等教育出版社,2015.
[5]盧颯.模擬電子技術基礎[M].北京:電子工業(yè)出版社,2020.
[6]郭彩萍,張曉娟,翟麗紅,等. 課程思政視域下應用型模擬電子技術課程教材建設[J]. 西部素質教育,2022,8(5):81-83.