多媒體技術在高職《模擬電子技術》課程教學中的應用

周彩霞 易江義

（長沙航空職業技術學院 湖南 長沙 410124）

多媒體技術在高職《模擬電子技術》課程教學中的應用

周彩霞 易江義

（長沙航空職業技術學院 湖南 長沙 410124）

多媒體技術具有直觀、形象、生動、新穎等優點。在《模擬電子技術》課程教學中，發揮多媒體技術的優勢，使抽象的理論形象化，復雜的問題簡單化，能豐富教學內容，提高教學效率，激發學生的學習興趣。

多媒體技術；高職；模擬電子技術；課程教學

隨著計算機信息處理技術、網絡通訊技術、多媒體數字化技術的快速發展，傳統的教育觀念、教育思想、教學內容、教學模式、教學環境、教學方法、教學手段和教學管理等正在發生深刻的變革，其中對現代信息化教學技術的應用是諸多教育教學改革的重要組成部分。《模擬電子技術》作為高職院校電類專業的一門重要基礎課程，主要研究各種半導體器件的性能、電路及應用，是后續電類課程的理論和實踐基礎。然而，《模擬電子技術》課程概念抽象、非線性特性多、電子器件參數分散性大、工程應用性強，在傳統教學中，往往是教師講得通學生卻聽不懂，或學生聽懂了卻想不通。將現代信息化教學技術——多媒體技術應用到《模擬電子技術》課程教學，具有非常重要的現實意義。

高職《模擬電子技術》課程教學的特點

（一）概念抽象

該課程的概念和理論比較抽象，給教學帶來了較大困難。如PN結單向導電性、正弦波振蕩電路起振過程等，學生對這些概念和理論很難理解。為了使學生能夠較好地接受這些單調、枯燥的理論，課程教學中教師多采用啟發式、互動式、引例式、演練式等教學方法來加深學生的理解，但教學效果并不顯著。

（二）非線性特性多

模擬電路是由半導體二極管、三極管為主要器件組成的。二極管、三極管均具有非線性特性，因此，線性電路理論對于分析和設計模擬電路不適用，必須采用非線性電路的分析方法。傳統教學在這方面收效甚微。

（三）電子器件特性分散性大

電子器件的參數是特性的定量描述，也是實際工作中根據要求選用器件的主要依據。然而電子器件參數分散性較大，相應的特性分散性也較大，往往需要通過手冊查得，在實際電路中往往難以或是不需要精確計算輸出值。

要準確選取具有分散性的電子元器件，除了需要扎實的理論，還需要豐富的經驗。

（四）工程應用性強

在科學技術飛速發展的今天，模擬電子技術幾乎在所有的領域——科學研究、生產實踐、日常生活中無處不在。模擬電子技術工程應用十分廣泛，設計、應用一個模擬電路，即便是一個小型的應用電路，也是一項系統工程。

多媒體技術在教學中的優勢

（一）多媒體技術形象生動，容易激發學生的學習興趣

多媒體教學手段以靈活多變的教學方式，給學生提供鮮明、生動、清晰的感受，使學生感興趣。多媒體教學手段以大量視聽信息和高科技手段來沖擊學生的思維興奮點，可以極大地激發學生學習《模擬電子技術》課程的興趣，從而調動起學生的學習積極性。

（二）多媒體技術豐富課堂信息量，能大大提高教學效率

《模擬電子技術》課程的主要特點是合理利用視圖及表達方法表達各種元件及電路圖的結構及有關國家標準。為了收到較好的教學效果，教師往往在課堂上手繪各種電路圖。這個過程要占用許多授課時間，如果刻意減少繪圖，勢必會影響教學效果。而將多媒體技術應用到《模擬電子技術》課程教學中，制作電子教案、繪制電路、解答習題、做虛擬實驗、進行仿真應用，能極大地豐富課堂教學信息，從而提高課堂教學效率。

（三）多媒體技術便于理論聯系實際，有助于培養學生的動手能力

處于工作狀態的模擬電路看似平靜，實則正在發生量和質的深刻變化。這樣的過程，傳統教學手段根本無法在學生面前展示，學生的興趣點往往只停留在電路的輸出結果上，而忽視電路的實際工作原理和工作過程，不利于學生動手能力的培養。多媒體技術教學最大的優勢是可以將復雜模擬電路的工作過程形象化，使理論聯系實際。這對于促進學生實際操作、設計、應用模擬電路具有十分重要的意義。

多媒體技術在高職《模擬電子技術》課程教學中的應用

（一）使微觀世界和抽象概念直觀化

由于半導體內部的載流子是微觀粒子，看不見、摸不著，因此，在傳統教學中，學生對PN結形成過程的理解全靠想象，學生感到太抽象、難以接受，在短時間內很難透徹理解。

采用多媒體動畫教學，可將P型半導體與N型半導體內部的空穴與電子用不同的標識符形象地描繪出來，生動地演示PN結內部微觀粒子的運動。這樣，將學生帶入微觀世界，就可以讓學生去觀察和發現“奧秘”：擴散運動→內建電場→漂移運動→擴散與漂移達到動態平衡，從而理解PN結的形成過程。

通過在PN結兩端加不同極性的電壓來破壞PN結原有的動態平衡，會使它呈現單向導電性?？衫枚嗝襟w動畫演示PN結加正向電壓處于導通狀態時，外加電壓的方向與內電場方向相反，使P區的多子空穴和N區的多子電子都推向空間電荷區→PN結厚度變窄→內電場削弱→PN結原有的平衡被打破→擴散運動大于漂移運動→在外電源作用下，P區空穴不斷擴散到N區，N區的自由電子不斷地擴散到P區，從而形成了從P區流入N區的正向電流→PN結正向導通。PN結反偏時的動態過程正好相反，少子漂移運動形成極小的反相飽和電流。這樣，就能使學生真切感受PN結的單向導電性，“親眼見到”在微觀世界里PN結如何正偏導電與反偏截止。

三極管與場效應管內部載流子的運動都可以用多媒體動畫形象生動地演示，將肉眼看不見的微觀世界載流子傳輸過程非常形象和直觀地展現出來，學生的學習效果會非常好。

（二）使非線性特性形象化

非線性電壓放大電路對低頻信號的放大作用是本課程的重點，是學生學習后續各章節的基礎，同時也是難點。許多學生很難在腦海中建立交直流共存的概念，尤其是對于非線性電路。為了使學生更好地理解交直流如何共存于一個非線性電路，最直觀的方法就是圖解法。

這種方法通過波形圖與非線性元器件的特性曲線來動態展示電路的電壓放大特性。先畫出只有直流信號作用下的共射極放大電路的直流通路，帶領學生分析僅在直流信號作用下流過三極管的靜態基級電流與靜態集電極電流的波形圖。然后在直流通路的基礎上，輸入與輸出端加上耦合電容，由輸入耦合電容將低頻交流小信號加在放大電路的輸入端。最后利用動畫效應給出輸入端交流小信號隨著時間的推移電壓ui波形的動態變動情況。此時，在交流信號的作用下，基級電流ib，集電極電流ic，集電極與發射極之間的電壓uce以及輸出電壓u0的波形，隨著ui的動態變化就生動形象地顯現在各支路與輸出端。動畫演示可采用慢放方式，使學生在波形的緩慢變化中看到輸入與輸出信號之間的動態關系與變動過程，以及ube與ib和uce與ic的非線性關系，由此即可形象展示交直流的共存現象。動畫展示時，信號波形的變化快慢以及信號的周期可以根據具體情況調整，啟發學生從中觀察輸入信號頻率變化對輸出信號的影響。

分析溫度、電路參數對靜態工作點的影響時，利用多媒體課件，可逐步展示隨著溫度與各電路參數的變化，靜態工作點逐步上移或下移的過程，以及工作點位置不當時，輸出信號波形出現的非線性失真。靜態工作點過高使放大管進入飽和區輸出波形出現飽和失真，過低使放大管進入截止區輸出波形出現截止失真，以及波形上半周或下半周出現畸變的情況，都可以用動態圖像形象地展示，進而取代書本上的靜止圖像。這樣，就能馬上吸引學生的目光，促使學生去思考。恰當地運用多媒體刺激學生的多種感官，不僅可以吸引學生的注意力，而且能有效地突出重點，突破難點。

（三）使電子器件參數分散性帶來的不必要復雜計算簡單化

電子器件的參數是特性的定量描述，也是實際工作中根據要求選用器件的主要依據。二極管參數分散性較大，在實際電路中難以精確計算輸出值。利用多媒體技術可以簡化因電子器件參數分散性帶來的不必要的復雜計算（有時復雜精確的計算對于電路分析也沒必要，只需知道局部電路的輸出值即可反映電路設計的有效性），從而直觀演示模擬電路的工作過程。

教師在講授直流穩壓電源內容時，傳統的教學方法是先介紹整流、濾波與穩壓的理論，然后再通過復雜數學計算與理論推導來求解負載上的輸出電壓值以及電壓脈動系數，最后通過實驗演示或實施分組實驗教學來驗證理論以提高教學效果。如果在這部分教學中輔以多媒體教學，對半波整流電路與橋式整流電路的整流效果、電容濾波與電感濾波的區別，電容C以及負載RL對濾波效果的影響（如圖1所示），均可以通過視頻動態鏡頭來展示?？赏ㄟ^慢放展現各種情況下的輸出電壓波形，引導學生對比波形的不同之處，讓學生根據過程演示推導出正確的結論，從而使學生自然而然地得出結論。這要比通過繁雜的數學理論推導得出結論更有說服力，更容易使學生牢記結論。

圖1 C、RL對輸出電壓的影響圖

圖2 利用EWB軟件測試的振蕩信號波形圖

尤其是在實驗條件沒辦法滿足教學要求時，通過多媒體技術進行實驗演示，可以使學生通過觀察實驗過程和現象總結出規律或得出結論，有助于提高學生的學習積極性，提高學生的動手能力。不過要注意的是，多媒體課件所演示的實驗難以替代學生親自動手進行的真實實驗，若完全代替真實實驗，有可能會扼制學生活躍的思維和豐富的想象力。

（四）虛擬化工程應用實踐

對于振蕩電路的起振過程，傳統教學全靠學生想象，由于學生的知識水平和閱歷有限，對起振情景想象不出或想象不全，從而限制了他們對相關知識點的理解。多媒體技術在正弦波振蕩電路課堂教學中的應用卻能很好地解決這一難題。利用電路仿真軟件EWB或PROTEL先搭建振蕩電路，接通電源后由虛擬示波器來測試振蕩信號的波形（如圖2所示），來模擬實現振蕩電路的起振與振蕩過程，不僅可以使學生深刻體會和理解振蕩的抽象理論，而且還可以間接地教會學生如何利用虛擬仿真軟件進行電路仿真，可謂一舉兩得。正弦波振蕩電路的理論講授完成后，為了使學生能夠將所學理論知識運用到實踐中，加深對專業理論知識的理解，應帶領學生做一個信號發生器。但由于教學資源與教學條件受限，實現起來比較困難。在這種情況下，可以考慮利用虛擬技術來實現，帶領學生運用計算機技術與多媒體技術做一個虛擬信號發生器。在制作虛擬信號發生器的過程中，加深學生對振蕩電路的理解，從而掌握振蕩頻率與諧振電路元器件及諧振頻率之間的關系。

將多媒體技術應用于教學不僅可彌補有關理論教學、實踐教學環節的不足，而且可使仿真軟件與虛擬儀器的強大功能在教學領域獲得進一步應用。

多媒體輔助教學引入高職模擬電子技術課堂教學后，彌補了傳統教學的不足，優化了教學效果，不僅使枯燥乏味的理論變得形象生動，提高了學生的學習主觀能動性，也使得學生不再懼怕實驗與實訓，學會在實踐中去思考問題，從而提高動手能力。但多媒體技術的運用要恰到好處，不能取代教師的主導地位與學生的主體地位。巧用與妙用多媒體技術，才能使學生消除對本課程的畏難心理，真正激發學生學習電類專業課的興趣。

[1]陳吉利，黃克斌，楊斌.多媒體技術在《模擬電子技術》課程教學中的應用[J].軟件導刊（教育技術），2009，（5）：32-33.

[2]楊洋，胡繼明，林梅.多媒體技術在《模擬電子技術》課程教學中的應用研究[J].中國現代教育裝備，2007，（10）：44-45.

[3]俞梁英.多媒體技術在模擬電子技術課程中的整合[J].高職論叢，2007，（2）：60-62.

G712

A

1672-5727（2011）04-0175-02

周彩霞（1974—），女，河南鄭州人，碩士，長沙航空職業技術學院副教授，研究方向為電子信息工程與通信技術。易江義（1975—），男，湖南株洲人，碩士，長沙航空職業技術學院副教授，研究方向為復雜系統的智能控制和計算機控制系統。

（本欄責任編輯：謝良才）