模擬電子技術(shù)課程“一體化”教學(xué)模式的探索

盧松玉　陸欣云

摘要：模擬電子技術(shù)是電類(lèi)課程體系中一門(mén)重要的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課，其理論抽象，工程實(shí)踐性很強(qiáng)，學(xué)生學(xué)習(xí)感到吃力。采用“一體化”教學(xué)有助于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，降低學(xué)習(xí)難度，提高教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞：模擬電子技術(shù)；一體化教學(xué)；教學(xué)案例

中圖分類(lèi)號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2015）48-0163-02

一、傳統(tǒng)教學(xué)模式的缺陷

傳統(tǒng)的模擬電子技術(shù)課程教學(xué)模式是以理論教學(xué)為主，實(shí)踐教學(xué)為輔，理論與實(shí)踐之間做不到真正地融會(huì)貫通，達(dá)不到學(xué)校開(kāi)設(shè)這門(mén)課的基本目標(biāo)。

二、一體化教學(xué)的改革思路

（一）優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容

在教學(xué)內(nèi)容安排上做了一些優(yōu)化，即把全部教學(xué)內(nèi)容分成五個(gè)模塊，且每個(gè)模塊至少包含一個(gè)實(shí)驗(yàn)。其中，第一模塊內(nèi)容包括：理論教學(xué)的半導(dǎo)體器件及其基本放大電路、反饋放大電路，以雙極結(jié)型三極管（BJT）為主要學(xué)習(xí)內(nèi)容，場(chǎng)效應(yīng)管由于沒(méi)有配套的實(shí)驗(yàn)，可以簡(jiǎn)單介紹；實(shí)驗(yàn)教學(xué)安排三個(gè)實(shí)驗(yàn)，分別是單管交流放大電路、多級(jí)放大電路和負(fù)反饋放大電路，這里的單管交流放大電路無(wú)疑是本模塊的重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)，由于是課程的第一個(gè)實(shí)驗(yàn)，涉及到很多儀器的初次使用，學(xué)生通常感到上手困難。第二模塊內(nèi)容包括：理論教學(xué)的模擬集成電路和運(yùn)算放大器，主要介紹差分式放大電路的一般結(jié)構(gòu)和集成運(yùn)放的電壓傳輸特性及其基本應(yīng)用；實(shí)驗(yàn)教學(xué)安排兩個(gè)實(shí)驗(yàn)，分別是差動(dòng)放大電路和集成運(yùn)放的基本運(yùn)算電路。第三模塊內(nèi)容包括：理論教學(xué)的信號(hào)處理與信號(hào)產(chǎn)生電路，此內(nèi)容在本課程中一直占有非常重要的位置，是學(xué)期末的課程設(shè)計(jì)必選的課題，因此，相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)就顯得尤其必要了。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)上特別安排了兩個(gè)實(shí)驗(yàn)，分別是電壓比較器和RC文氏電橋振蕩電路。第四模塊內(nèi)容包括：理論教學(xué)的功率放大電路，從小信號(hào)變到大信號(hào)，分析方法也變了，特別是在要求輸出功率盡可能大（器件工作在接近極限運(yùn)用狀態(tài)下）、提高效率的主要途徑（降低靜態(tài)功耗）等知識(shí)點(diǎn)方面，學(xué)生在上理論課時(shí)往往難以理解，如果結(jié)合實(shí)驗(yàn)再討論該內(nèi)容就會(huì)變得清晰直觀，這里配套的實(shí)驗(yàn)為集成功率放大電路。第五模塊內(nèi)容包括：理論教學(xué)的直流穩(wěn)壓電源，講述小功率整流濾波電路和串聯(lián)反饋式穩(wěn)壓電路，并安排一個(gè)實(shí)驗(yàn)，即整流—濾波—穩(wěn)壓電路。需要強(qiáng)調(diào)的是，所有模塊的理論和實(shí)驗(yàn)部分均由同一個(gè)教師講授，教學(xué)順序遵循先理論后實(shí)驗(yàn)的原則，即理論課上完后下一次課立即到實(shí)驗(yàn)室完成相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)。

（二）整合考試形式

為了實(shí)現(xiàn)對(duì)學(xué)生全方位的考核與測(cè)試，將模擬電子技術(shù)課程原來(lái)彼此獨(dú)立的理論和實(shí)驗(yàn)考試合二為一，用同一張?jiān)嚲碜寣W(xué)生在實(shí)驗(yàn)室完成。命題者以課程的五個(gè)模塊為單元，配合該模塊的某個(gè)實(shí)驗(yàn)，構(gòu)成一份完整的試卷，這樣可以設(shè)計(jì)出五份不同的試卷，考試時(shí)，由學(xué)生臨場(chǎng)隨機(jī)抽簽。根據(jù)不同實(shí)驗(yàn)的難易程度，命題者可自行確定試卷中理論—實(shí)驗(yàn)的分值占比，如7∶3、6∶4、5∶5等。每一份試卷均設(shè)置現(xiàn)場(chǎng)操作分（20分），由監(jiān)考教師依據(jù)考生的實(shí)驗(yàn)操作情況現(xiàn)場(chǎng)打分，而試卷中的理論分析、計(jì)算、實(shí)驗(yàn)的測(cè)量數(shù)據(jù)等應(yīng)在考試結(jié)束后統(tǒng)一批改。

三、課堂教學(xué)案例

如圖1所示的基極分壓式射極偏置電路是模擬電子技術(shù)中最基本的放大電路，電路中有關(guān)元件的參數(shù)可以參考如下數(shù)據(jù)：UCC=12V，R1=5.1KΩ，Rp1=680KΩ，Rp2=10KΩ，R3=51KΩ，R4=24KΩ，R5=5.1KΩ，R6=100Ω，R7=1.8KΩ，R8=10KΩ，C1=10μF，C2=10μF，C3=10μF，β=100。

在教室上課時(shí)，筆者首先從理論教學(xué)的角度介紹了放大電路的分析方法包括兩大步，即靜態(tài)分析和動(dòng)態(tài)分析。靜態(tài)分析可以通過(guò)畫(huà)該電路的直流通路，用近似估算得到靜態(tài)工作點(diǎn)，本例中，BJT的基極電位范圍為：

上述參數(shù)是通過(guò)解析計(jì)算得到的，也是傳統(tǒng)理論課上教師們重點(diǎn)講授的知識(shí)點(diǎn)。理論課的電路分析、計(jì)算完成后，下一次課就帶領(lǐng)同學(xué)們到實(shí)驗(yàn)室，從實(shí)驗(yàn)課的角度討論如何連接實(shí)際的電子電路、如何調(diào)整靜態(tài)工作點(diǎn)以及如何使用電子儀器測(cè)量參數(shù)。下面的數(shù)據(jù)是在實(shí)驗(yàn)室的某個(gè)實(shí)驗(yàn)箱上由實(shí)際測(cè)量得到的。

在示波器上觀察到最大不失真輸出信號(hào)后，用萬(wàn)用表測(cè)量實(shí)際電路的靜態(tài)工作點(diǎn)，見(jiàn)表1。

在靜態(tài)工作點(diǎn)完全調(diào)整好后，調(diào)節(jié)函數(shù)信號(hào)發(fā)生器，輸入f=1kHz、Ui=5mV的正弦信號(hào)，用晶體管毫伏表測(cè)量放大電路空載時(shí)（斷開(kāi)負(fù)載R8）和加負(fù)載時(shí)的輸出電壓Uo的實(shí)際值。

放大電路的輸入電阻和輸出電阻是由已知的測(cè)量參數(shù)經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單計(jì)算得到的。

由于輸入信號(hào)的幅值過(guò)大或者靜態(tài)工作點(diǎn)設(shè)置不合理都會(huì)導(dǎo)致輸出信號(hào)出現(xiàn)非線性失真，在理論課上講授這個(gè)知識(shí)點(diǎn)時(shí)，同學(xué)們總是似懂非懂，因此，在做實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中，要指導(dǎo)他們適時(shí)觀察非線性失真現(xiàn)象，并指導(dǎo)他們應(yīng)調(diào)整哪些元件的參數(shù)才能使這些失真分別得到改善。在上完這樣的“理論—實(shí)踐”課后，同學(xué)們對(duì)基極分壓式射極偏置電路的工作原理一定會(huì)記憶深刻，對(duì)如何在實(shí)驗(yàn)室搭接一個(gè)成功的放大電路也會(huì)有所體會(huì)和認(rèn)識(shí)。

四、結(jié)語(yǔ)

實(shí)踐證明，采用“一體化”教學(xué)，即把傳統(tǒng)的理論課、實(shí)驗(yàn)課進(jìn)行資源整合，將理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)有機(jī)結(jié)合起來(lái)，形成“教—學(xué)—做”一體化的教學(xué)模式，這是一種比較有效的教學(xué)方法，它符合工程科學(xué)認(rèn)知的一般規(guī)律，容易調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主動(dòng)性，也為他們應(yīng)用能力的培養(yǎng)以及后續(xù)課程的學(xué)習(xí)打下了良好的基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

[1]康華光.電子技術(shù)基礎(chǔ)（模擬部分）[M].北京：高等教育出版社，2013.