面向大信息觀的模擬電子技術課程建設

劉 浩 鄧開連 孫嘉曈

東華大學信息科學與技術學院 上海 201620

模擬電子技術(以下簡稱“模電”)是我校信息學院大二本科生的一門專業基礎必修課程，也是培養學生工程實踐素質的入門級課程，在專業課程體系中起承上啟下的作用。當前，信息技術廣泛滲透到社會的每個領域。如何培養適應大信息時代的本科人才，是高等工科教育面臨的一項挑戰。大信息觀要求模電課程提供電子信息系統的支撐知識，注重培養本科生的分析設計能力[1]。在我校“寬口徑復合型”和雙一流建設的新目標下，筆者結合模電課程特點及信息學院的實際情況，從教改思路、課程內容、教學模式、實踐環節、考核體系等方面，對課程建設進行了有益的探索和實踐。

1　教學改革的基本思路

模電是我校信息學院為自動化、通信工程、電氣工程等專業開設的一門大平臺課程，目前定位于國際工程教育認證體系下的專業基礎先導課程[2]。面對大班授課、課時縮減、學生勤奮度下降的實際情況，筆者堅持理論性、工程性、系統性并重的思路，努力通過有限的課時讓每位學生均受到“基本訓練”，體現工程認證的“全員性”。課程建設遵循“厚基礎、寬口徑、大信息”的教育理念，借鑒卓越工程師教育培養計劃的實施經驗，踐行以卓越職業為最終目標的工學教育。

2　課程內容的更新

2.1　通識到專業的紐帶

在模電之前的本科課程中，學生已習慣于數學推理的思維方式[3]。模電課改應以電子信息系統的工程應用為背景，講透以放大和反饋為核心的知識體系，兼顧信號產生、波形轉換、濾波和電源等基礎電路，在實例教學中注重培養學生的工科思維。結合啟發式和互動式教學，教師應循序漸進地培養學生對于“復雜工程問題”的分析、研究和解決能力，提高學生對后續課程的學習興趣。

2.2　電子信息系統的分析設計

理論教學應強化系統級的應用電路分析，弱化缺乏工程背景的解題技巧及公式記憶，通過比較記憶法講授經典的基礎電路，強化基礎電路的組合應用與擴展機制，以“元器件→基礎電路→電子信息系統”為主線，以器件發展史和電路演化的角度講授應用電路的通用分析方法。教師應站在大信息觀的高度去講解涉及不同專業的模電內容，例如自動化的PID控制、電氣工程的功率放大、通信工程的濾波器，讓不同專業的學生從比較分析中逐步建立具有大信息觀的專業知識體系。

3　教學模式的改進

3.1　“互聯網+”教學平臺

立足我校實際，筆者積極引入微課、慕課和翻轉課堂中的優秀網絡資源，將課程教學從傳統的教室延伸至課堂外。建立課程相關的微信公眾號，推送課程內容，轉發模電相關知識，并通過微信群、QQ群等網絡互動方式開展現代電子信息系統的設計、制造及工藝的專題討論，讓學生了解國內外信息產業發展與我國“創新驅動”帶來的新型信息人才需求，并將學生分為若干個調研小組，以組為單位提交調研報告，同時每周定期在辦公室進行答疑，使網絡教學平臺與課外輔導有機結合。

3.2　理論估算與仿真測試的雙重解題模式

以分析電子信息系統為目標，理論課應著重講授學生難以自學的核心知識點。電子設計自動化(EDA)是信息技術領域的一場變革，改變了以理論估算為支撐的模電教學模式。筆者利用EDA軟件制作一系列演示小程序，在課堂上演示電路參數對信號波形的影響，幫助學生理解放大電路的靜態工作點、動態范圍、各種失真等抽象概念；此外，還利用EDA軟件制作課本例題的仿真版本，在理論課堂上講解如何獲得工程近似解，并進行誤差分析。筆者在布置課后作業時，要求學生針對作業中的個別復雜題目進行仿真，并提交解題的仿真代碼，同時鼓勵學生對其他作業進行理論估算與仿真測試的雙重解題模式。

3.3　樹立“雞蛋殼”意識

筆者在課堂上經常梳理教材各章節的知識點，厘清各知識點之間的脈絡，讓學生了解其在電子信息系統中的作用，并結合自身的企業工作與訪學經歷，鼓勵學生追求實業興邦的工匠精神。筆者在每一章的案例教學中，都會分析電子信息系統實例中蘊含的模電知識，把電子信息系統當作一個雞蛋，讓學生體會模電技術所發揮的雞蛋殼作用，從大信息的角度聯系學生正在學習的其他課程，激發學生學習模電的熱情。

4　多層次的實踐環節

4.1　理論與實踐的互補

在每章開頭講解元器件的應用特性時，筆者會示范如何逛淘寶上的電子器件店，引導學生對相關器件進行初步的工程采購分析。Multisim或Pspice等EDA軟件提供了多種虛擬電子儀器與元器件，學生可以在計算機上觀察電路的運行狀態，查看電路的仿真結果。課程在學期中后段安排了課內實驗，在每次課內實驗之前，要求學生預習實驗內容并進行電路仿真，再進入實驗室進行驗證性實驗。“理論→仿真→實驗”相輔相成，有效提高了學生的分析設計能力和系統調試能力。

4.2　電子小制作和實物設計

學期初的緒論課通過電子小制作帶領學生入門，讓學生焊接一個簡單的充電器，引導學生感性認識電子元器件及其工程應用，然后再介紹模電課的主要內容。學期末安排了1周時間讓學生完成一次基于性能指標的面包板實物設計任務，類似于一個小型的課程設計，踐行“構思—設計—實施—運作”的工程教育過程。電子小制作和實物設計能夠較好地彌補大班授課與驗證性課內實驗的不足。

5　模塊化的考核體系

筆者制訂了模塊化的課程考核體系，采用電子小制作、平時表現、書面作業、仿真作業、小組調研、課內實驗、期末試卷、實物設計等多種考核模塊。在避免抄襲的前提下鼓勵學生互相促進和帶動，期末試卷盡量避免考查記憶性的內容。由于大班授課，除了試卷實行百分制，其他模塊均實行五級等第制，在各個考核模塊之間設定合理的“權重”，降低期末試卷占總成績的比例。在教學活動中定期評價課程目標達成度，適時調整各考核模塊的權重[4]。

6　結語

本文以大信息觀為導向，將模電課程定位于工程教育認證體系下的專業基礎先導課程，探討了模電課程建設的具體措施和方法。教學實踐表明，所述改革措施能夠調動學生的主觀能動性，整體提高本科生的分析設計能力，有助于后續專業課程的高效展開。

[1]葉朝輝,華成英,閻捷,秦儉.模擬電子技術實踐創新能力培養的探索[J].實驗技術與管理,2017,34(1):29-32.

[2]任英玉,王萍,李斌,范娟,孫彪.“模擬電子技術”課程質量提升探討[J].電氣電子教學學報,2016,38(2):36-38.

[3]羅銘,朱天橋,趙建勛,姚若玉.模擬電子技術課程的問題導引式教學方法探析[J].教育教學論壇,2016(21):204-205.

[4]唐坤杰,趙天嘯,孫盾.“模擬電子技術”課程過程監控的教學探究[J].實驗技術與管理,2016,33(3):229-231.