應用型本科院校模擬電子技術與應用課程教學改革與實踐

陳曉范, 王振鐸, 邊倩

(西安思源學院 電子信息工程學院, 西安 710038)

0 引言

目前我國高等教育按照科研規模的大小可分為研究型大學、研究教學型大學、教學研究型大學和教學型大學4種類型[1]。其中80%以上為教學研究型和教學型大學，是高等教育大眾化任務的主要承載者和實施者，這些大學多以應用型人才培養方向為主，更偏重于服務社會需求，在保證理論知識體系的完整性的同時更注重實際應用。“模擬電子技術與應用”是電子信息類專業重要的專業基礎課，具有很強的理論性和實踐性，為學生從事工程實踐打下堅實基礎，在應用型人才培養中占有舉足輕重的地位[2]。

1 “模擬電子技術與應用”課程現狀

(1) 課堂教學內容組織定位不準確

應用型本科高校的辦學定位和培養目標是為地區經濟文化建設服務，使學生在學習新知識、新技術的過程中獲得解決問題和服務社會的能力[3]。目前，多數教師在講授“模擬電子技術與應用”課程時，過多的強調它的理論性，而忽視了課程的工程應用特點。在選取教材時，往往優先選用國家級規劃教材或研究型大學教學名師的經典教材，這些教材都具有很強的理論性和學術性，與應用型本科高校的辦學定位和培養目標不相符。不利于教學質量的提高和學生實踐能力的培養。

西安思源學院目前開設的“模擬電子技術與應用”課程總學時為64學時，其中理論教學48學時，實踐教學16學時。教學過程中面臨內容多學時少的尷尬局面，很多時候只能選講部分內容，從而破壞了理論體系的完整性，很難保證教學質量。

(2) 傳統的教學模式以理論教學為主，實踐教學為輔

傳統教學模式下，教師的實踐教學內容多以驗證性實驗為主，缺乏設計性實驗和綜合性實驗，整個過程不需要設計電路或修改電路參數，并沒有達到通過實驗加深對理論知識理解應用的目的，甚至有些學生本末倒置，沒有掌握理論知識，只是照貓畫虎也可以得到正確的實驗現象。這嚴重制約了學生創新能力和綜合實踐能力的培養，無法滿足電子技術飛速發展對高級應用型人才的要求。

(3) 學生基礎知識相對較差，學習主動性不強、積極性差

應用型本科高校生源大部分是剛過普通高等院校分數線的高中畢業生或一些高職高專院校的專升本學生，這就導致學生的基礎知識相對較差，尤其是數學基礎。而“模擬電子技術與應用”課程的學習，特別是元器件的特征曲線和頻率響應的分析，對數學基礎知識的要求又比較高， 從而造成學生在課程學習過程中困難較大，學習積極性不高，很難激發學生的學習興趣，教學效果較差。

(4) 課程期末考核突擊現象嚴重

目前，應用型本科高校“模擬電子技術與應用”課程考核一般安排在期末，大多采用閉卷形式。教學過程中除了出勤外，階段性考核或測驗比較少。而學生普遍認為這門課程難度比較大，上課時打瞌睡、聊天、玩手機，課后作業抄襲，期末考試前突擊現象比較嚴重。沒有達到檢驗教學質量和促進學生學習的考核目的。

2 優化課程教學內容

針對“模擬電子技術與應用”課程內容多、學時少、理論性強等特點，我校將課程分為理論教學和實踐教學兩大教學體系，有四個教學環節，即理論教學、實驗教學、電子實訓、課外實踐等，以項目帶動課程教學，覆蓋知識點。課程設計框圖如圖1所示。

圖1 “模擬電子技術與應用”課程設計框圖

(1) 改革課程教材

針對上述現象，我校在注重理論基礎的同時，吸收了許多新教材的編寫思想，較好的處理了理論性與實用性的關系。該教材從最基本的電路入手進行技能訓練，并由此引入相關知識點，提出問題，再進入理論授課，使這些問題得到解決，并通過簡單電路設計進一步提出和解決新的問題，最后，通過綜合應用電路設計歸納所學知識點，進行全面訓練。這樣，由感性認識引出理論，再由理論到實際應用，可使學生打下牢固的理論與應用基礎，提高分析問題和解決問題的能力。能夠滿足應用型本科高校實用型人才培養目標的需要。

(2) 多層次實踐教學內容改革

針對“模擬電子技術與應用”實踐教學內容以驗證性實驗為主，缺乏設計性實驗和綜合性實驗的特點，我校將實踐環節分為下列四個層次：

① 第一層次：認知性實驗。采用實物展示的方式，使學生掌握常用電子儀器儀表的使用，以及分立元件及綜合應用系統的認識和測試。例如，在講解半導體器件時，可以將各種類型的二極管和三極管進行展示，同時對實際應用中經常遇到的問題進行介紹。在講解負反饋放大電路時，可以將往屆學生自己制作的溫度控制系統進行展示。在講解直流穩壓電源時展示學生制作的連續可調穩壓電源等等。實物展示是學生非常感興趣的一個環節，是對理論知識最直觀的接受方式，也是鼓勵學生創新的好方法。

② 第二層次：基礎驗證性實驗。該層次的實驗是在學習某個理論知識點后，由學生針對該知識點自主設計制作一些應用系統。例如，在學習基本放大電路后設計一個遮光式紅外報警器。在學習低頻功率放大電路后設計一個多功能門鈴電路等等。選擇合適應用系統， 有利于學生對理論知識的理解和實踐能力的培養， 進一步提高教學質量。

③ 第三層次：簡單設計性實驗。是對第二層次的基本電路進行簡單的組合，從而實現具有實際應用價值的功能，為生產生活中模擬電子電路設計打好堅實基礎，并熟悉設計流程。例如設計水塔水位控制系統、熱釋電紅外報警器、溫度監測與控制電路等等。

④ 第四層次：綜合性實驗。電子產品安裝、調試與初步開發。例如可調直流穩壓電源與充電器的組裝與調試、收音機或萬用表的組裝與調試、數字式可調直流穩壓電源的設計與開發等等。這樣可以鍛煉學生對復雜電子線路系統的故障分析的能力，加強學生對實踐教學的重視，有助于培養學生的創新意識和提高綜合能力。

3 教學過程改革

在教學過程中，我校“模擬電子技術與應用”課程教學從以下幾個方面加以嘗試，以激發學生學習興趣，提高學生的學習效果。

(1) 實驗項目驅動教學法

實驗項目驅動教學法是由學生相對獨立地完成實驗項目，從資料檢索、方案論證和電路設計制作都由學生承擔，教師在整個過程中給予相應指導[4]。我校“模擬電子技術與應用”課程采用多層次化實驗項目教學法，即認知性實驗項目、基礎驗證性實驗項目、簡單設計性實驗項目和綜合性實驗項目四個層次組成。每個層次的目的和作用不同，但又相互聯系，層層推進。

① 理論課上的認知性實驗項目。在理論課上講解某些章節知識點時，選取合適的實驗項目進行展示，教學過程圍繞實驗項目進行組織教學內容。例如，在講解負反饋放大電路時，可以將往屆學生自己制作的溫度控制系統進行展示。在講解直流穩壓電源時展示學生制作的連續可調穩壓電源等等。通過實例，學生能夠直觀感受到半導體器件的工作特點。與傳統理論教學方式相比，更有利于學生理解抽象的知識，而且帶著任務學習，容易引起學生的學習興趣，有助于學生積極主動地學習。

② 基礎驗證性實驗項目。在理論課后，選擇與課堂上展示的實驗項目功能和難度都比較接近的基礎驗證性實驗項目，由學生獨立設計制作。例如，在掌握了半導體器件的相關知識以后，教師可以給出如光控報警電路等實際應用電路作為基礎驗證性實驗項目，讓學生自行分析其工作過程，還可以在教師指導下進行各種功能擴展或轉換，比如，將光控報警電路轉換為光控照明電路等。使學生能夠更好地領會理論知識，提高實踐動手能力。

③ 簡單設計性實驗項目。在完成前兩個層次的實驗項目后，可以由教師提供一些簡單的設計性實驗項目讓學生獨立完成。例如，在全面掌握模擬電子技術基本知識以后，教師可以給出如溫度監測與控制電路的設計等簡單設計性實驗項目，明確設計要求，從資料檢索、方案論證、電路設計、元器件的選擇、電路的安裝調試及最終的性能測試等都由學生自主完成。這樣有利于學生建立較為完整的知識體系，培養學生綜合運用知識來解決實際問題的能力，激發了學生的創新意識。

④ 綜合性實驗項目。在課程結束后，綜合性實驗項目可以以課程設計、課程實訓的形式開出，由教師提供或學生自主選擇由教師審核一些相對綜合性較強、涵蓋課程知識點較廣的實驗項目，如數字式可調直流穩壓電源的設計與開發等。學生分組集中時間完成實驗項目，使學生在理論知識運用、仿真軟件使用、電路安裝與調試、創新精神和協同合作等方面全方位得到提高。

(2) 引入軟件仿真技術

Proteus常用于單片機等需要加載程序的電路仿真，仿真結果直觀、生動。Multisim則應用在電子技術課程等的電路設計仿真，它基本涵蓋了電路設計所需要的所有類型電子元器件，具備各種實際電路測試中所有的虛擬儀器儀表，提供多種電路分析工具和方法，可對模擬電子技術中所有理論知識進行仿真驗證，同時可以進行其它電路設計和仿真[5]。將軟件仿真技術引入課堂，是對傳統教學手段有益的補充。—方面，可以利用軟件提供的各種分析方法增強學生對教學內容的理解。另—方面，利用仿真軟件對單元電路和設計電路進行仿真，打破了傳統實驗教學中時間和空間對學生的限制，是培養學生創新能力和創新意識的有效途徑[6]。

(3) 依托精品資源共享課，提升慕課能力

我校已啟動慕課能力提升工程，全面探索慕課學習方法和組織模式。對于“模擬電子技術與應用”課程的學習，依托精品資源共享課，要求學生按照“觀看視頻——記錄筆記——撰寫講稿——錄制自己學習視頻——上傳優酷網”五步法完成學習過程，其中撰寫講稿和錄制學習視頻可以按照 “是什么、為什么、如何做”進行內容表述，培養學生創新能力和綜合實踐能力。

(4) 構建虛擬模擬電子技術實驗室

虛擬實驗室是利用計算機技術、通信技術、測控技術和虛擬儀器技術構建一個實驗室管理系統，將硬件和軟件相結合，用戶遠程登錄該系統，結合相應的接口模塊，能夠完成傳統的模擬電子技術實驗任務[7]。其組成框圖如圖2所示。

圖2 虛擬模擬電子技術實驗室組成框圖

學生可以自主選擇時間、地點和實驗內容， 強調學習的主動性和研究性。徹底打破了傳統實驗由教師設計、學生操作的模式，給了學生一個充分發揮自己能力和想象力的空間。有利于提高實驗教學的開放性和靈活性，能夠激發學生的實驗興趣，培養學生學習的自覺性、主動性和創新性，能夠提高實驗教學的效果。

4 課程考核方式改革

課程考核是課程教學的重要環節，是檢驗教師的教學效果，學生的專業知識水平和技能的最重要和最基本的手段[8]。傳統的期末一次性總結考核的方式，學生突擊現象嚴重，實踐環節驗證性實驗結果和實驗報告不能全面的反映學生的實踐動手能力。基于上述考慮，我校“模擬電子技術與應用”課程考核方式做以下幾個方面的探索。

(1) 推行教學過程中的階段考試改革

理想的教學效果是靠線路分明的過程性與階段性逐步培育而成的。將期末的1節次考試改革為學期過程中的2-3節次考試，并直接記入學籍檔案。這樣可以有效的避免考前突擊現象，對促進學生注重過程學習、規范學生的學習行為都起到較好的作用。

(2) 注重成果的實踐環節考核改革

與傳統的實踐考核不同，實踐環節考核，教師根據學生的四個層次的實驗項目作品測試情況、作品使用說明撰寫情況綜合評定學生的實驗成績。最后階段理論考試成績與實驗成績按一定比例計入該課程的最后總成績。

(3) 多樣化考核方式

在平時的教學活動中適當安排一些形式多樣的考核方式。鼓勵學生公開發表課程小論文、電子設計大賽獲獎、學習過程中錄制的學習視頻、以及社會企業和課外實踐單位對學生的評價等均作為考核成績評定的重要依據。

通過上述考核方式改革，不僅能對學生的基礎知識和基本技能進行必要的檢測，同時又注重學生的綜合思維能力和創新能力的多方位考查。實踐證明，考核方法的改革符合教學規律和學生的認知、理解規律，對學生的學習起到規范與引導作用。

5 總結

本文從課堂教學內容的優化、 教學方法與教學過程的改革、考核方式改革3個方面對“模擬電子技術與應用”課程教學改革進行了初步研究與探索。提出了一些切實可行的改革思路和措施。經過3年的教學實踐，學生在電子設計大賽和“互聯網+”創新創業大賽中屢獲佳績，畢業生受到用人單位的廣泛認可，部分優秀畢業生已經成為項目研發的主要負責人。應用型本科模擬電子技術與應用課程的教學改革已初見成效，切實有效地提高了教學水平和教學效果。下一步計劃將課程改革向專業群相關課程進行推廣，將課程改革作為教學改革的核心，提升整體的辦學水平和教學質量。