計算機專業《電路與模擬電子技術》教學改革與實踐

上官晉太

（長治學院 計算機系，山西 長治 046011）

計算機專業《電路與模擬電子技術》教學改革與實踐

上官晉太

（長治學院 計算機系，山西 長治 046011）

針對計算機專業的特點，對電路與模擬電子技術的教學內容和教學方法進行了分析和總結，對課程的理論教學和實驗進行了重新的設計和調整。利用問題驅動法進行課堂教學，培養學生的思維方法和解決問題的能力。

教學改革；問題驅動法；電路仿真；虛擬實驗

1 引言

在以前的計算機課程教學大綱里，《電路分析》和《模擬電子技術》是作為兩門課來分別講授的，這兩門課中前者是后者的基礎，這兩門課作為計算機專業的專業基礎課為后續的數字電子技術，單片機原理和計算機組成原理等課程準備必要的電路和模擬電子技術等方面的基礎知識[1,2]。現在為了給學生留出足夠的時間進行自主學習和創新性的實踐活動，把基礎課的課時進行了壓縮，這兩門課合并為一門課進行講授，稱為《電路與模擬電子技術》。從教學內容上講新課不是簡單的把前面的兩門課的內容進行取舍然后合并，而是在認真分析這些課程內容內在聯系的基礎上進行了融合和提煉，以一個全新的面貌出現在同學們面前。新課程前后內容連貫自成一體，在教學實踐中取得了良好的效果，在總課時減少的情況下仍然保證了教學質量。

2 以往教學存在的問題

從以往的教學過程來看，《電路分析》這門課的總課時為51，主要內容包括電路元件、電路變量、電路定律等內容。這些內容是電路分析課程的基本內容，但是作為一門只有51個課時的課程來講明顯緊張，在教學過程中如果每個內容都要涉及到，則所有內容均無法講透。整個課程學下來，學生對電路的基本理論不能形成一個整體的概念，不能分析電路的工作過程，設計電路更無從談起。《模擬電子技術》的課時也是51個課時，其內容主要包括半導體基礎及二極管應用電路，晶體三極管基礎，基本放大電路等內容。和電路分析比起來，模擬電路的內容更難掌握。通過分析，原因如下：電路分析的內容和中學物理課的電學部分的內容聯系比較緊密，學生剛進入大學這些相關內容還有記憶，有中學物理的基礎，相對來說好理解一些。電路分析中的相關概念和原理在現實生活中容易找到對應實例來說明和解釋，模擬電子技術的內容相對來說就要更加抽象和難以理解。涉及到器件的內容，比如三極管的原理，同學們普遍沒有理解透徹。這樣對其外部特性就不能做到心中有數，只是死記硬背其內容。這樣在分析由三極管組成的電路時就會感到無從下手。定性的分析做不到，定量的計算更加困難。由于這兩門課都需要用到數學分析的內容，比如電路的暫態分析就用到微積分的方法，對于數學基礎不太好的同學來說，想掌握這部分的內容就更加困難。

3 抓基礎，強調數學的學習

電路分析和模擬電子技術是兩門強調動手能力的課程，但是其理論性也特別強，要想學好其內容就先要打好相應的數學基礎。在大學階段的學習必須具備高等數學等方面的知識。在電路基本分析方法和電路定理這一節中大量的用到了線性代數的內容，比如在用支路電流法，網孔電流法和結點電壓法求解電路時就用到了線性方程等方面的知識點。在正弦交流電這一節的學習中需要對復數理論和三角函數有很好的掌握。比如相量法就是分析交流電路最有效的方法，它用復數來表示正弦量的有效值和初相位，這樣可以使描述正弦交流電路的方程轉化為不含時間的復數形式的代數方程，大大簡化了交流電路的分析和計算。在非正弦周期電流電路的分析中傅里葉級數展開是關鍵，一個非正弦的周期信號如何分解為一系列的諧波分量，如何求出不同諧波分量的幅度值都要求對這方面知識的掌握，這部分的內容也是將來學習信號與系統相關內容時的基礎，沒有傅里葉級數的知識就無法理解后續的傅里葉變換這個內容，就無法建立起信號頻譜這個概念，此后基于頻譜的分析方法都無法理解和應用。總的說來，高等數學是學好電路分析和模擬電子技術必不可少的基礎和前提條件，沒有好的數學基礎這兩門課不可能學好。可以認為這兩門課就是高等數學在電學領域的實例應用，電路方程就是求解電路的數學模型。

4 課程教學內容的整合

目前，國內大多數高校都是把這兩門課程分別講授的。多數高校是由非計算機系教師授課，存在和計算機后續的課程脫節的問題，不能兼顧計算機專業的特點，內容偏重于理論，內容涉及面廣，對于計算機專業針對性不強，學生反應負擔過重，接受情況不好。為了適應社會對應用型人才的需求，根據專升本院校的特點，學院面臨應用型人才培養的要求與改進。按學院的辦學指導思想和定位，計算機系以專業能力為導向，在重構人才培養方案上做了積極探索[3]。因此我們對兩門課程的授課情況進行過相關的研究和探討，針對計算機專業的特點、培養目標的要求及學生的實際情況，對這兩門課進行了新的安排和調整，形成《電路與模擬電子技術》這門課，對課程目標進行了重新定位；對教學內容和實驗項目做了適當的調整、修改與整合，形成了“理論和實驗”相統一的立體化教學體系。這些舉措既有利于學生對這門課的理解，又有利于提高學生的動手能力與工程實踐能力。

5 實驗課的設計與實施

電路與模擬電子技術是一門強調動手能力的課程，在設計實驗課的內容時特別注意加大實驗課的針對性和實用性，在實驗課的安排上注意和理論課的時間保持同步。除有一定數量的規定實驗外，筆者還設計了開放性實驗項目。在完成大綱要求實驗的前提下，鼓勵學生按自己興趣，自己設計實驗，或驗證課程中所學的理論定理，或搭建一些簡單電路，實現所需功能，注重實驗過程中知識的積累學習，注重實驗的思考總結，讓學生在完成自己設計的實驗過程中，真正體會到思考的樂趣，提高動手能力，掌握所學知識。在對實驗課的考核方面，我們規定學生的實驗成績由兩部分組成，一部分是實驗報告成績，另一部分是現場操作成績。一個小組由2名同學組成，為了避免有的同學只是記錄實驗數據而不動手實際操作，要求一個小組中的兩個同學都要獨立動手操作，分別給出各自的操作成績，在對實驗報告的評判中注意對比不同小組的實驗數據，防止同學之間互相抄襲實驗數據的情況發生。

在課堂教學中我們引入了電路仿真軟件的應用，這樣可以讓同學們除了可以計算出電路的數值外還可以看到電路的變化波形，特別是對一些動態的過程可以做到一目了然。電路仿真軟件的應用還可以讓學生提前在實驗課開始之前預先準備實驗課的內容[4]，因為是仿真結果必定和實際電路測量出來的數據有所不同，這也可以啟發學生去思考產生這種結果的原因，讓學生養成一個良好的習慣，即在電路分析和設計時利用仿真但是不完全相信仿真，實際的結果只能以最后做出的電路輸出為準。

全國大學生電子設計大賽是我系學生參加最多的大賽之一，它是教育部倡導的大學生學科競賽，是由大學生參加的群眾性科技活動，其目的在于推動高等學校促進信息與電子類學科課程體系和課程內容的改革。電子設計大賽的開展有助于高等學校實施素質教育，培養大學生的實踐創新意識與基本能力，參加大賽有利于培養學生理論聯系實際的學風；有助于學生工程實踐素質的培養，通過大賽的鍛煉可以提高學生針對實際問題進行電子設計制作的能力。無疑電子設計大賽對電路與模擬電子技術的教學提出了更高的要求，筆者通過分析找出本課程和大賽有關的章節內容進行專題輔導，針對性的加強訓練，先挑出部分基礎好，有興趣的同學進行培養，然后通過這些同學的帶頭示范作用逐漸擴大影響，使更多的同學加入進來。在本課程中，半導體二極管和晶體管、基本放大器、信號產生電路、信號運算與處理電路和直流穩壓電源這些章節的內容與大賽直接相關，在理論教學和實驗課上這些都作為重點內容進行講解。形成了學生參加電子設計大賽和電路與模擬電子技術的教學相互促進，良性互動的局面。

6 結論

通過近5年的教學實踐，新整合后形成的課程《電路與模擬電子技術》在我系的教學效果良好，原來兩門課的課時都為51，總課時為102，整合后的課時為68，課時只是原來的2/3，課時量減少了，但是教學效果反而有所提高。這得益于新課程更加精煉，知識點更加集中。在教學中更多的引入了新的技術和手段，注重學生興趣和能力的培養。課程改革上更注重前后內容的連貫性和統一性，使學生的綜合能力得以提升。

［1］廖曉梅.《電路與模擬電子技術》教學方法的探討［J］.電大理工，2017，（1）:33-35.

［2］高玉良.電路與模擬電子技術課程教學改革的實踐［J］.長江大學學報（自然科學版），2008，5（3）: 335-336.

［3］陸超.“電路與模擬電子技術”課程考核方式改革探索與實踐［J］.中國電子教育，2016，（1）:25-29.

［4］郎佳紅，李紹銘.模擬電子技術課程教學改革研究與實踐［J］.安徽工業大學學報（社會科學版），2010，27（4）:110-111.

TP391.9

A

1673-2014（2017）05-0071-03

山西省教育科學“十三五”規劃課題（GH-16111）；長治學院“電路與模擬電子技術”優秀課程，長治學院教改項目（JC201701）

2017—05—16

上官晉太（1964— ），男，山西陽城人，博士，副教授，主要從事數字圖像處理教學與研究。

（責任編輯 張劍妹）