新工科教學(xué)中的方法歸納和辯證思維培養(yǎng)
——以《模擬電子技術(shù)》教學(xué)為例

劉談平，甄景濤，成利敏，劉軍芳

（廊坊師范學(xué)院，河北 廊坊 065000）

0 引言

近20年來(lái)，我國(guó)高等教育發(fā)展的趨勢(shì)是逐步擴(kuò)大高等教育覆蓋率、普惠程度，目前全國(guó)平均高考報(bào)考錄取率已達(dá)到85%以上。其優(yōu)點(diǎn)是給更多人提供了接受高等教育的機(jī)會(huì)，普遍提高了國(guó)民素質(zhì)，但高校擴(kuò)招帶來(lái)的負(fù)面因素也顯而易見(jiàn)，高等教育的人才培養(yǎng)質(zhì)量普遍下降，大學(xué)生就業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力不強(qiáng)。工科教育由于具有應(yīng)用技術(shù)性強(qiáng)、培養(yǎng)周期短的特點(diǎn)，在此方面表現(xiàn)尤為明顯［1-3］。

新工科教學(xué)改革的推動(dòng)力之一，是社會(huì)迫切需求具有自主學(xué)習(xí)、獨(dú)立思考、解決問(wèn)題的創(chuàng)新型人才，這也是對(duì)高等教育的初心回歸。大學(xué)教育有別于中學(xué)教育的主要特點(diǎn)之一，就是在傳授有限知識(shí)的過(guò)程中，應(yīng)讓大學(xué)生觀察如何學(xué)習(xí)、總結(jié)歸納知識(shí)，以及逐步掌握如何學(xué)習(xí)知識(shí)的方法，并應(yīng)用這些方法自主學(xué)習(xí)新知識(shí)，解決新問(wèn)題。掌握此教育要領(lǐng)，即可解答困惑大學(xué)生的問(wèn)題之一：在大學(xué)所學(xué)的知識(shí)在后續(xù)的工作或科研中用不到，而所需要的知識(shí)在大學(xué)又沒(méi)學(xué)到［4-6］。此外，大學(xué)生應(yīng)建立一定的唯物主義辯證思維，正確的系統(tǒng)觀、方法論，從而指導(dǎo)如何探索科學(xué)技術(shù)。

1 知識(shí)、方法、思維的三個(gè)層次

學(xué)習(xí)一定的知識(shí)，解決一定的問(wèn)題，必然需要采用一定的方法。對(duì)于特定的知識(shí)和問(wèn)題，有的方法是錯(cuò)誤的，有的方法是正確的，有的方法是高效且正確的，有的方法則是正確但低效率的。因此在掌握知識(shí)的同時(shí)，應(yīng)善于總結(jié)歸納適用的、有效的、正確的方法，并舉一反三，將掌握累積的正確方法應(yīng)用到學(xué)習(xí)新知識(shí)、解決新問(wèn)題上，由此建立的能力，即是自主學(xué)習(xí)的能力。

如何才能采用正確的方法學(xué)習(xí)知識(shí)和解決問(wèn)題呢？首先要學(xué)習(xí)正確的辯證思維，即唯物主義辯證法。唯物主義辯證法對(duì)自然科學(xué)的學(xué)習(xí)掌握是非常行之有效的方法，例如關(guān)注主要矛盾和矛盾的主要方面，理解學(xué)習(xí)過(guò)程由特殊到一般，由簡(jiǎn)單到復(fù)雜，采用歸納和演繹方法概括一般，推論個(gè)別，采用分析和綜合方法分析和整合認(rèn)識(shí)對(duì)象，認(rèn)識(shí)事物的過(guò)程采用先感性認(rèn)識(shí)，再思維抽象，進(jìn)一步思維具體。其次要善于在學(xué)習(xí)具體知識(shí)的過(guò)程中總結(jié)歸納出以上唯物主義辯證法的適用特征，總結(jié)出掌握同類知識(shí)的相似方法和分析具體不同問(wèn)題的不同方法，并善于將這些唯物主義辯證法應(yīng)用到新知識(shí)的學(xué)習(xí)過(guò)程中、新問(wèn)題的解決過(guò)程中。

具體而言，就是對(duì)相似的范例知識(shí)進(jìn)行消化和總結(jié)歸納，歸納出適用于這些相似范例知識(shí)的普遍適用方法，對(duì)掌握的幾類普遍適用方法進(jìn)一步加工，總結(jié)歸納出指導(dǎo)這些方法的辯證思維，在對(duì)這些辯證思維深入理解的情況下，面對(duì)新問(wèn)題能夠提出適用的新方法，從而指導(dǎo)解決具體的新問(wèn)題，掌握新知識(shí)，如圖1所示。

圖1 知識(shí)-方法-思維三層次示意圖

2 《模擬電子技術(shù)》教學(xué)中三個(gè)層次的教學(xué)應(yīng)用

《模擬電子技術(shù)》是電子方向的專業(yè)基礎(chǔ)課，前承《工程數(shù)學(xué)》《電路原理》等理論性課程，后啟《數(shù)字電子》《單片機(jī)原理》等應(yīng)用技術(shù)課程。該課程中既有一定的技術(shù)理論分析，又有具體應(yīng)用電路分析；既是后續(xù)應(yīng)用技術(shù)課程的基礎(chǔ)課，也可以在此課程基礎(chǔ)上獨(dú)立進(jìn)行電路設(shè)計(jì)應(yīng)用。可見(jiàn)模擬電子技術(shù)在電子專業(yè)中非常重要，而學(xué)生普遍反映比較難學(xué)，在目前的課程安排中，課時(shí)少而教學(xué)任務(wù)重，因此采用正確的教學(xué)方法就更為重要［7-9］。

下面以此課程為例，具體說(shuō)明對(duì)此課程中應(yīng)采用知識(shí)、方法、思維三個(gè)層面的教學(xué)方法。

模擬電子技術(shù)以分析二極管、三極管、MOS?FET、集成電路等半導(dǎo)體器件為基礎(chǔ)，這是完全有別于電阻、電容、電感等器件特性的全新器件［10-11］，在掌握二極管、三極管器件的學(xué)習(xí)過(guò)程中，除了理解器件的知識(shí)之外，學(xué)生應(yīng)歸納在學(xué)習(xí)二極管的電氣特性時(shí)，是先測(cè)試其V-I特性曲線，進(jìn)而由特性曲線擬合出器件特性方程，而在后續(xù)的電路分析時(shí)，又是根據(jù)器件特性曲線建立相應(yīng)的電路模型。當(dāng)進(jìn)一步學(xué)習(xí)三極管時(shí)，其分析過(guò)程也是由V-I 特性曲線到特性方程，進(jìn)一步建立電路模型。當(dāng)學(xué)習(xí)MOS?FET時(shí)，采用的方法也是如此，只不過(guò)是分析三極管和MOSFET 時(shí)，采用了輸入特性曲線和輸出特性曲線，這是由于二極管是二端器件，類似于電阻電容電感，三極管和MOSFET 是三端器件。當(dāng)學(xué)生需要掌握如恒流二極管、TVS 等新型二端器件和SiC、IG?BT等三端器件時(shí)，都可以采用以上方法進(jìn)行自學(xué)掌握，以上是由知識(shí)到方法的總結(jié)歸納過(guò)程。進(jìn)一步觀察這些器件的學(xué)習(xí)過(guò)程，則可總結(jié)出建立二極管的理想模型、折線模型是為了抓住主要矛盾和矛盾的主要方面；學(xué)習(xí)器件時(shí)，查詢具體的器件型號(hào)，分析其各項(xiàng)參數(shù)，建立電氣特性方程，建立適用的器件模型，然后分析具體電子電路，這是由感性認(rèn)識(shí)到抽象思維，特殊到一般，由簡(jiǎn)單到復(fù)雜，再由思維抽象到思維具體，總結(jié)出適用該類器件的分析方法，采用該方法分析具體新器件、新電路，則是采用歸納和演繹概括一般，推論個(gè)別。

進(jìn)一步觀察學(xué)習(xí)該類新型器件的思維，測(cè)試VI 特性曲線是實(shí)驗(yàn)過(guò)程，由特性曲線擬合出器件特性方程則是由物理抽象到數(shù)學(xué)，用數(shù)學(xué)描述器件，進(jìn)一步由數(shù)學(xué)方程建立適當(dāng)?shù)钠骷Ｐ停治鼍唧w電路這個(gè)過(guò)程，是適用于普遍的科學(xué)研究的。具體過(guò)程如圖2所示。

圖2 實(shí)驗(yàn)-數(shù)學(xué)-模型示意圖

在《模擬電子技術(shù)》課程中，對(duì)三極管共射、共集、共基三種單管放大電路的分析過(guò)程都是同樣的步驟和方法，即先分析直流通路確定各節(jié)點(diǎn)電壓和各支路電流，從而確定三極管是否工作在放大狀態(tài)下，是否具有合適的靜態(tài)工作點(diǎn)，然后分析交流通路，采用適用的三極管交流小信號(hào)模型，從而建立起放大電路的交流小信號(hào)等效電路，計(jì)算出放大電路的三大主要指標(biāo)：增益、輸入電阻、輸出電阻。而對(duì)MOSFET 放大電路分析也是同樣的方法和步驟，說(shuō)明這是適用于這些電路的通用方法，而對(duì)電路分析過(guò)程中，采用分析方法的過(guò)程中，同樣包含著解決主要矛盾，由特殊到一般，先感性認(rèn)識(shí)，再思維抽象，進(jìn)一步思維具體等唯物主義辯證法。

大學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中如果善于總結(jié)歸納由知識(shí)到方法再到思維，進(jìn)一步將這些從已掌握知識(shí)總結(jié)出的唯物主義辯證法應(yīng)用到新知識(shí)的學(xué)習(xí)過(guò)程中、新問(wèn)題的解決過(guò)程中，則對(duì)獨(dú)立思考能力的培養(yǎng)是有益的，如可將以上的電路分析方法和辯證思維應(yīng)用到差分放大電路、集成運(yùn)放電路、負(fù)反饋放大電路的分析中。

通過(guò)對(duì)課程知識(shí)進(jìn)行歸納總結(jié)，會(huì)得到正確的方法，會(huì)進(jìn)一步建立科學(xué)的辯證思維，還會(huì)對(duì)所學(xué)課程、知識(shí)建立系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)。如應(yīng)知道模擬電子技術(shù)不僅僅是我們所采用教材的范圍，模擬電子技術(shù)屬于電子學(xué)，而電子學(xué)是物理學(xué)的分支，物理學(xué)進(jìn)一步抽象是數(shù)學(xué)，進(jìn)一步隸屬于哲學(xué)（美學(xué)）（圖3），從而建立科學(xué)的系統(tǒng)觀、統(tǒng)籌觀。既懂得欣賞具體電路、電子技術(shù)中的美學(xué)，又能夠做到從電路中抽象出其中的數(shù)學(xué)微積分方程，則對(duì)大學(xué)生的素質(zhì)培養(yǎng)非常有益。

3 結(jié)論

圖3 知識(shí)系統(tǒng)層次示意圖

新工科教育改革中，應(yīng)回歸到高等教育的初心，即對(duì)人的世界觀、思辨能力、正確認(rèn)識(shí)世界的方法等能力的培養(yǎng)。現(xiàn)在已從知識(shí)貧乏時(shí)代轉(zhuǎn)變?yōu)橹R(shí)爆炸的時(shí)代，科學(xué)技術(shù)日新月異，大學(xué)生僅僅獲得一定專業(yè)知識(shí)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，還應(yīng)培養(yǎng)正確的思辨能力、獲取辨識(shí)正確知識(shí)的方法。