新工科背景下模擬電子技術基礎課程實踐教學改革研究

劉漢平 栗軍 張秀梅

[摘 要] 傳統的模擬電路課程實踐環節驗證性實驗較多，且內容比較單一，與其他課程聯系不多，不適應新工科建設要求。為培養學生自主學習能力和跨界融合能力，建議對模電實驗教學內容進行適當改革，增加綜合設計類和創新類實驗;課程設計采取項目化教學，鼓勵學生參加各級各類科技文化競賽，促進理論與實踐的結合，激發學生學習熱情和主觀能動性。

[關鍵詞] 新工科;模擬電路課程;實踐教學

一、新工科與模擬電路課程

模擬電子技術（簡稱模擬電路）是電子電氣類、自動控制類和計算機類等專業學生在電子技術方面入門性質的專業基礎課。課程系統講述模擬電子技術的基本知識、基本分析方法以及有關參數的計算方法，側重于各種單元電路工作原理的分析及電路有關參數的計算。模擬電路是一門應用性很強的基礎課程，理論知識需要通過實踐過程來鞏固，實踐教學是其重要環節。不通過實踐，無法提高學生的動手能力和創新能力，無法滿足學生成長過程中對新知識的構建需求。為應對當前高速發展的科技革命、產業變革，確保“中國制造2025”“一帶一路”落到實處，2017年教育部啟動了“新工科建設”。隨著“復旦共識”“天大行動”“北京指南”等標志性行動的持續推進，掀起了“新工科建設”研究與實踐的新高潮。新工科人才要求具有跨界融合能力和自主學習能力[1]。新工科建設對模擬電子技術基礎課程實踐教學提出了新的挑戰。

二、傳統模電實踐教學弊端

1.實驗內容不利于培養學生的自主學習能力。傳統模電實驗包括示波器、信號發生器、基本放大電路、振蕩電路等內容，對培養學生動手能力，掌握電子儀器儀表的使用有非常重要的作用，但實驗內容基本是對應教材的各基本電路，按基本電路的原理圖搭建實物連線并對其各測試點測量，記錄相關參數，比較其性能和指標。實驗性質以驗證性為主，學生只需要按實驗指導書的具體步驟在實驗箱內插接通電，測試記錄相關的參數，然后完成實驗報告即可。這種實證類型的實驗流程只能培養學生按部就班完成任務的“實驗”能力，很難培養學生獨立思考、分析研究問題、解決問題的能力[2]。這些實驗項目很難激發學生的學習興趣，對培養學生自主學習能力幫助不大。

2.內容相對孤立，不利于跨界融合能力培養。模擬電路課程的教學內容繁多，課程的主要內容包括常用半導體器件、基本放大電路、多級放大電路、集成運算放大電路、放大電路的頻率響應、放大電路中的反饋、信號的運算和處理、波形的發生和信號的轉換、功率放大電路、直流電源等，既有放大電路的理論知識，又有放大電路的應用等。但是目前大多數學校的教學課時都比較少（一般是64學時），實驗一般只有16個學時（0.5學分），只能安排6個實驗項目，多數是比較簡單基本的實驗內容。由于學時的限制，缺少綜合性、設計性實驗項目，且教學內容相對較孤立，與其他課程的聯系較少。另外，目前模擬電路開設較早，一般在第三學期開設（有的學校甚至在第二學期開設），在其之前專業基礎課一般只開設了數字電路，學生掌握的專業知識還比較少，導致與其他課程融會貫通有困難。

三、改進措施

1.豐富實驗內容，增添綜合設計性實驗。為培養學生的跨界融合能力和自主學習能力，要按照“突出重點與全面發展”相結合的原則，進行模擬電路實驗課程改革。按照新工科人才培養要求，改進實驗環節應該適當增加實驗強度，調動學生參與的積極性。針對實驗項目類型單一的問題，為滿足新工科人才培養要求，模擬電路實驗項目要包括基礎型實驗、綜合設計型實驗以及創新型實驗。首先，綜合設計型實驗需要以學生為中心，充分發揮學生的主觀能動性，教師在項目中負責輔助和指導工作，為學生設計大致的技術路線或者思路，由學生獨立了解實驗背景知識，自行構思實驗的具體方案、步驟，然后完成實驗操作。其次，學生掌握模電基本的理論知識和實驗技能后，適當開設創新型實驗項目，由學生和教師共同討論確定實驗內容，采用新穎的方案來進行實驗。在這類實驗中，可以充分發揮學生的創造性，綜合運用模擬電路知識以及其他課程的知識、技巧或方法，擴展思維活動空間和想象力，提高學生的學習興趣，滿足新工科背景的多學科交叉要求，培養學生的自主學習能力和跨界融合能力。

2.課程設計采用項目化教學。為配合模擬電路教學，一般在人才培養方案中有一個電子技術課程設計環節，旨在提高學生綜合運用模電和數電知識解決具體問題的能力。為提高人才培養效果，課程設計應該采用項目化教學方式。項目式教學是國內外專家近年倡導的一種教學方法，是師生通過共同實施一個完整的項目而進行的教學活動。教師根據課程特點設計項目，分解任務，通過任務驅動來完成學習目標，多適用于實踐性、應用型強的課程，可以引導學生從直接感知、項目制作、任務歸納中學習知識，之后再將所學知識轉化為實踐應用，從而提高學生動手能力，培養學生自主學習與分析問題、解決問題的能力[3]。這種教學模式，通過師生共同制定課程學習目標、學習任務，并對任務進行分解，使學生知道自己每天要學什么、怎么學、學到什么程度等任務要求，進而進行自主性學習。這種教學可以起到培養學生自主性學習習慣、責任意識、自我管理能力等，逐漸激發學習的興趣，使學生學會自主學習[4]。

3.以賽促學，強化能力培養。很多高校已經認識到科技競賽對學生能力培養的重要性，開展了豐富多彩的科技競賽活動。模擬電路課程是很多競賽的基礎，如電子設計競賽、ICAN物聯網創造力大賽、物聯網應用創新大賽等。科技競賽要求學生掌握一定的模擬電路知識，以及將知識運用于實踐的能力，同時也使大學生在參賽的過程中發現自身模電課程及其他課程理論知識的不足，認識運用理論知識解決實際問題的重要性、復雜性，掌握理論指導實踐的技巧和規律，促進理論知識的學習和理解。學生在科技競賽的備賽訓練過程中，除了掌握模擬電路課堂上所學的基本內容外，還需要針對競賽可能遇到的各種實際問題查閱資料，收集信息，通過自學來豐富知識結構，在這個過程中自然鍛煉了學生的自主學習能力和跨界融合能力。另外在參加競賽的過程中會產生很多問題，需要學生自主地去思考，找到解決問題的方法，這樣也可以提高學生的自主學習能力[5]。

四、結語

傳統的模擬電子技術基礎課程實踐環節內容和方式比較單一，與新工科建設要求不適應。本文基于“以學生為中心”的理念，對模電實驗教學內容做了較大幅度的改革，增加了綜合設計類和創新類實驗;課程設計采取項目化教學，鼓勵學生參加各級各類科技文化競賽，在理論與實踐相結合的過程中，培養學生主動學習、主動探索、主動研究的能力，以及發現問題、分析問題和解決問題的能力，激發學習熱情和主觀能動性，實現對所學知識的綜合運用，鍛煉學生自主學習能力和跨界融合能力。

參考文獻

[1]姜曉坤，朱泓，李志義.面向新工業革命的新工科人才素質結構及培養[J].中國大學教學，2017，（12）：13-18.

[2]吳新勝，何鯤，吳冬梅，丁斌.基于“新工科”理念的《模擬電子技術》課程教學改革探索[J].廣西師范學院學報（自然科學版），2018，（3）：122-126.

[3]王鳳英，崔國瑋.模擬電子技術課程的項目式教學研究[J].科技資訊，2015，（3）：164-165.

[4]陳緒敖.新建本科院校大學生課堂“磨洋工”行為及其治理策略研究[J].當代教育科學，2018，（3）：72-76.

[5]寧晶，崔慶權.云南大學生自主學習能力培養方法的研究[J].課程教育研究，2014，（5）：254-255.