模擬電子技術教學中的“科研訓練課程化”探究

李健 李智 牟文鋒

摘要：根據模擬電路課程特點，制定與課程相關的科研訓練內容，將課程教學與科研、應用環境結合，激發了學生的興趣和學習積極性。有助于學生對課程知識點的理解、深化；有助于培養學生的科研素養和綜合創新力。

關鍵詞：模擬電子技術；科研訓練課程化；科研能力

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2019）16-0162-02

一、引言

模擬電子技術課程是高校電類專業的一門重要的專業基礎課，應用性和實踐性很強。基于科研訓練課程化的模擬電子技術課程的改革探究，強調將所學到的理論知識與科研、應用相結合，通過尋找身邊的模擬電路應用實例，植入科研項目，制定與課程內容相關的科研訓練內容，讓學生進行實例仿真，激發學生的積極性，夯實課程知識，同時培養了學生的自主學習能力[1]、科研能力、創新能力。

二、課內理論知識夯實

在課堂上，除了理論知識的講解之外，大量的作業，難點評講，筆者還會增加Multisim實例仿真部分。老師在每個章節最后，會引入Multisim仿真演示，對該章節知識進行總結，讓學生更加理解所學的知識。例如：多級放大電路中共模放大倍數的測試。

筆者所使用的教材為文獻[4]，該教材的章節后面有“Multisim實例仿真”部分，這些舉例或者具有研究性質，或者在實際實驗中難于實現。筆者利用這部分將課堂的理論知識運用到實際應用中去。學生在對課堂的實例仿真進行理解后，筆者還在章節后面，根據課后習題來布置一定的仿真作業，讓學生們根據要求進行仿真練習。在同學們上交作業的時候，還需把仿真作業一起上交，讓學生更加學以致用。通過課堂的理論知識和實例仿真的學習，讓學生更多地參與進來，發現模電在身邊的應用，增加學生自主學習的樂趣。

筆者還對于書中較為基礎的知識，讓學生自學講課的方式，促進學生對知識的掌握。讓學生上臺講課，可以讓學生們更好地理解知識和接收知識，進而懂得運用知識。不同的同學講課又有不同，有的同學對知識點講解較細，面面俱到；有的同學通過舉例將知識具體化，便于學生的理解。而且，上臺講課更有利于培養學生的語言表達能力和分析能力，容易讓學生更投入，更有成就感。

三、應用

（一）尋找身邊的模擬電路應用系統

模擬電子技術課程的“科研訓練課程化”探究，主要是強調課內教學和課外實踐相結合的方式，在熟練掌握理論知識的情況下，讓學生發現模電在身邊的應用，植入科研項目，激發學生自主學習的激情和興趣。這樣的方式，既能夠充實我們的教學內涵，又有助于提高教學效果，又提高了大學生的科研能力[2，3]。

具體來說，我們的應用在課外，以團隊的方式進行，每個團隊三名成員。經過初始理論課程的學習，我們選出對理論知識掌握得最好的18位同學，來擔任每個團隊的組長，和其他同學進行自由組合。組長負責召集組員進行討論，并對整體項目進行把握。這樣的分組方式可以避免學習成績較好的同學過度集中的情況，大家相互學習，學習成績較好的同學更加深了知識點的學習，學習成績稍差的學生也得到了進步。

整個科研項目的實施過程：①提出方案。小組成員需要相互交流，提出和課程相關的項目方案，并對可行性進行分析。②在確定方案的可行性之后，小組組長給每個組員分配工作，這是一次完整的自主學習過程。在這期間肯定會遇到很多的問題，小組成員之間需要相互討論，尋找解決問題的最佳方法。③在學期結束前的一個月提交完整的論文報告，并對項目進行考核。這里，筆者以“心電信號放大電路的研究和分析”為例進行介紹。

心電信號是目前用于臨床診斷的重要工具，但是其信號微弱，極易受到來自生物體內和生物體外的干擾，所以選擇對心電信號進行放大和濾波來獲取可靠的心電信號具有一定的實際意義。

首先，小組成員通過查閱相關資料，結合所學模擬電子技術等知識，將市面上傳統的心電儀內部放大電路進行了拆分學習和思考。為了得到有效穩定準確的心電信號波形圖，電路共分為放大和濾波兩大部分。圖1為所設計的心電放大電路整體框圖。

對于整個心電電路，包含我們課堂所學的差動放大器，儀表放大器，濾波器的設計等。我們以前置放大電路為例進行說明。首先，前置放大電路是指置于信源與放大器之間的電路或電子設備，是專為接收來自信源的微弱電壓信號而設計的。前置放大電路應滿足的條件是輸入電阻高，共模抑制比高，低噪聲，合適的頻率和動態范圍。學生在前置放大電路中選擇加入差動放大器、初級濾波電路、儀表放大器。使用差動放大器對心電信號放大6倍，使用AD620儀表放大器放大10倍，最后使用后置放大電路放大10倍可滿足我們的放大要求。并使用Multisim對前置電路與后置電路進行仿真。

在電路的整個分析過程，會出現各樣的問題，而并非每部分的問題都可以在書本里獲取，這時候便需要結合書本知識進行資料查詢和小組討論，整個過程中我們認識到理論與實踐相結合的重要性。例如：硬件電路中，對于不同理論支撐下的電路實現方案，小組成員需要通過討論分析與模擬仿真選擇出最優方案；軟件電路中，電阻電容的參數選擇，以及對交流小信號頻率分析、輸出信號波形分析等軟件的使用。

小組通過心電信號一系列的處理流程可以認識到放大電路在生活、實驗中的重要性。小組成員在查閱資料的過程中，能夠通過討論分析與模擬仿真選擇最優方案進行呈現。并且整個電路分析過程，讓他們認識到了理論知識與實踐相結合的重要性，將知識運用到實際生活解決問題才能使知識學習更加得心應手。讓同學們對電路進行實例仿真，讓他們對仿真軟件Multisim有了更深的認識。這樣尋找身邊的模擬電路應用系統，并植入科研項目，也讓學生們對模擬電子技術有了更深的認識，還學習到了軟硬件結合的學習手段。

（二）科技論文的撰寫

在我們的“模擬電子技術基礎”課程中，我們采用科研技能訓練的教學方式，通過科研項目引導學生進行自主學習，所以我們的考核方式也和傳統的考核方式不太一樣。我們的成績由科技論文報告和科研項目成果兩方面組成，來衡量學生對于理論知識的掌握以及在整個項目中的表現情況。

撰寫科技論文屬于學術研究的范疇，學習撰寫科技論文，能夠培養學生綜合運用所學知識、獨立分析問題和解決問題的能力，提升創造性思維能力，使學生得到科學研究的基礎訓練。通過此過程讓學生初步學習如何做研究工作，為今后的繼續學習和工作打下基礎。在我們的考核中，對于學生們提交的論文報告，應該包含以下內容：①科研項目的現實意義；②科研項目的具體方案；③整體的可行性分析和結果分析；④參考文獻。

四、結論

我們根據模擬電路課程特點，在課堂上引入有關的科研訓練內容，能夠激發學生們的學習興趣和積極性。每個小組根據任務進行分工，積極查閱文獻，小組內積極討論所遇到的問題，能夠使老師取得良好的教學效果。與傳統的教學模式進行比較，無論是教學內涵還是教學質量，都提升了一個大的臺階。通過發現身邊的模擬電路，并植入到科研項目，使得學生不但能夠全面掌握書本的理論知識，而且還能夠將這些運用到實際生活中去，大大提高了學生分析問題和解決問題的能力。最后用論文的形式表達，是整個教學過程中重要的實踐性教學環節。

參考文獻：

[1]賀科學，吳一帆，李紅英.項目教學方法在電子信息專業DSP課程教學的應用[J].南京：電氣電子教學學報，2009，（31）：35-37.

[2]沙振江.本科生早期科研訓練課程化研究[J].江蘇：高校教育管理，2007，1（1）：81-84.

[3]俞炘，沙振江.高校大學生科研訓練課程化的研究與實踐[J].人力資源管理：學術版，2009，（12）：49-49.

[4]童詩白，華成英.模擬電子技術基礎[M].北京：高等教學出版社，2015.