課程思政教學理念下的“模擬電子技術基礎”實踐與思考

孔麗文,劉 艷

（大連大學 信息工程學院，遼寧 大連 116622）

2016年12月，習近平總書記在全國高校思想政治工作會議上強調：要把思想政治工作貫穿教育教學全過程[1]。2020年教育部印發的《高等學校課程思政建設指導綱要》中具體指出了專業課程是課程思政建設的基本載體。要深入梳理專業課教學內容，結合不同課程特點、思維方法和價值理念，深入挖掘課程思政元素，有機融入課程教學，達到潤物無聲的育人效果。工學類專業課程要在課程教學中把馬克思主義立場觀點方法的教育與科學精神的培養結合起來，提高學生正確認識問題、分析問題和解決問題的能力，要注重強化學生工程倫理教育，培養學生精益求精的大國工匠精神，激發學生科技報國的家國情懷和使命擔當[2]。“模擬電子技術基礎”是電子、自動化、計算機等專業的基礎課程，涉及專業多，覆蓋范圍廣，其目的和任務是讓學生掌握通過半導體元件如何實現對模擬信號的放大以及對電路的控制等基本知識，為以后深入學習電子技術某些領域中的內容打下基礎。

以模擬電子技術為代表的電子類專業課程在社會發展中呈現出發展速度快、覆蓋范圍廣、邏輯性強、與工業生產深度結合等特點，因此在對該類專業的學生培養中，對于傳授條理清晰的思維邏輯、開拓進取的學習精神、嚴謹負責的工作態度與專業知識的教育是同樣重要的。

一、唯物辯證法的指導

習近平總書記在2019年1期的求是雜志上發表文章《辯證唯物主義是中國共產黨人的世界觀和方法論》，文章強調，要學習掌握世界統一于物質、物質決定意識的原理，堅持從客觀實際出發制定政策、推動工作；學習掌握事物矛盾運動的基本原理，不斷強化問題意識，積極面對和化解前進中遇到的矛盾；學習掌握唯物辯證法的根本方法，不斷增強辯證思維能力，提高駕馭復雜局面、處理復雜問題的本領；學習掌握認識和實踐辯證關系的原理，堅持實踐第一的觀點，不斷推進實踐基礎上的理論創新[3]。“模擬電子技術基礎”中的絕大部分內容都是在研究半導體元器件的本質和外部特性。在以往的理論分析中，我們只是從其物理特性的角度進行講授，但是若能結合唯物辯證法的理論進行講授，就能夠做到用哲學理論指導專業教學的目的，對于辯證思維方式的建立有著促進作用。因此，嘗試將唯物辯證法作為指導具體模電教學案例的思辨和分析的方法是非常有意義的。

例如模擬電子課程中我們利用半導體材料的物理特性來實現很多的功能，半導體材料有著其物理特性在不同客觀條件下往往呈現不同導電性的特點，根據唯物主義的理論我們要尊重事物發展的客觀規律，不以人的意志為轉移，所以我們要尊重并利用其不同的導電特性來完成我們的設計要求。在電路的具體設計中我們要學會辯證的分析電子電路中的問題，要學會抓住問題的主要矛盾，從這個角度來看模擬電路中充滿了辯證法，以放大電路為例，在學習放大電路的時候學生往往會陷入盲目追求電壓放大倍數的誤區，但在具體電路的分析中就會發現一個指標的增加往往會帶來其他方面的下降，電壓放大倍數的提升往往會帶來電流放大倍數的下降、通頻帶的縮減以及輸入輸出電阻的大幅變化，其后果會導致重點關注的電壓信號完全變形甚至消失。例如我們教學中常用的基本共射極放大電路（圖1），分析增加其電壓放大能力的方法有哪些，分析不同方法的優缺點。

圖1 基本共射極放大電路

增加電壓放大倍數可有以下三種方式：

我們在教學中要時刻提醒學生用辯證的眼光來研究問題，要求他們首先搞清楚設計的主要目的，先完成功能，再優化性能。主抓功能就要學會近似分析，利用恒壓降模型，小信號模型等建模方式抓大放小，完成設計的功能。主抓性能就要在保證功能的前提下進一步細化部分指標，進行定量計算。在嘗試將唯物辯證法的理論與模電教學相結合后，合理解釋了為什么我們對同樣的元器件建立這么多不同的模型，為什么不能追求單一指標的完美等學生經常出現的錯誤研究方向。

二、自主學習習慣的培養

以往的理工科專業課教學中基本上是以教師講學生聽的方式為主，且課堂講授主要圍繞專業課內容展開，內容較為單調，往往存在課堂氣氛不夠活躍，學生主觀能動性無法充分調動的問題。且“模擬電子技術基礎”作為一門與實踐結合較強的課程，對學生自身的設計開發能力有很高的要求，想要提高學生的實踐能力，必須培養其主動學習的興趣，否則無法培養高能力高素質的應用型人才。

為了培養學生自主學習的習慣，我們嘗試通過翻轉課堂的形式，調動學生的積極性。例如讓學生自主搜集模電相關技術的國內研發進展情況，提高自主搜集整理和表達的能力。模擬電路中核心元器件三極管的最初形式為真空電子管，誕生于1906年，在最初的半個世紀里電子管獲得了廣泛的應用，誕生了最初的以電子計算機為代表的，可以代表當時最先進生產力的設備，但受限于它龐大的體積和功耗，當時的電子管計算設備被場地和電力供應所限制，技術進展緩慢，當時的中國也幾乎完全脫離于科技研發體系以外，對其知之甚少。1947年貝爾實驗室發明了第一只晶體管，從此電子技術發展突飛猛進，晶體管體積小、功耗低易于集成，基于以上特點1958年產生了集成電路，這個在電子管的時代是不可能出現的，后面又逐步發展到了1969年的大規模集成電路，1975年開始的超大規模集成電路等，伺候集成電路遵循摩爾定律快速發展。摩爾定律認為每隔 18-24個月，芯片上集成的晶體管數目就會增加一倍，也就是說處理器的功能和處理速度會翻一番，而成本卻會降低一半[4]。中國的半導體產業起步晚，發展快，迄今為止我國華為公司自行設計的芯片上晶體管數量最高達到153億，在原有的硅基芯片賽道上取得了不俗的成績。目前我國也在嘗試研發碳基電子技術，目前已經有了一些成果。電子技術的發展歷程不斷提醒我們當下學習的知識永遠是滯后的，不論是為了保持國家的整體產業實力還是自己在行業內的競爭優勢，自主學習、終身學習是我們必須要堅持的事情。結合愛國主義教育，樹立為中華民族偉大復興貢獻自身力量的精神導向，將個人的命運與民族復興偉大使命相融合，激發學生的主觀能動性，將過去追求卷面成績和老師的不斷督促下被動學習的形式轉化為主動學習、終身學習。

以上轉變需要通過學生自己收集資料的過程將觀點內化為自己的思想，這種方式不容易產生抵觸情緒，接受起來更加順暢。后期我們也將繼續嘗試將翻轉課堂繼續深入其他章節，進一步提升學生自主學習的習慣和自我探究精神的培養。

三、職業道德和工匠精神的塑造

誠實守信、嚴守規范不僅是治學之道，更是做人之道，對學生進行職業道德教育不但有利于其學術道德的培養，更為其今后走上工作崗位的誠實做人、誠信做事打下了堅定基礎[5]。在專業教育中融入基本的工程設計人員必須遵守的安全生產、保密原則等職業道德教育也是為學生長久的職業生涯筑牢安全防線。當前我國正處于全面建成小康社會的決勝期，中國制造不僅需要大量的科技創新人才，更需要重視和追求服務質量的大國工匠[6]。我們培養的學生除了少部分走向科研崗位強調具有良好的學術道德外，絕大多數同學還是要從事基礎的電子設備設計、封裝、測試、維修、維護等工作，這類工作中一絲不茍、艱苦卓絕、嚴謹專注的工匠精神是不可或缺的。電子技術類項目具有很強的實用性，直接應用在我們生產生活的方方面面，關系到人民群眾的生命財產安全，在最初的學習階段就要樹立嚴謹的態度，在模擬電路的設計中體現在完成預定功能的前提下務必做到性能分析精準，特別是對于功率、電壓、電流、散熱效率等極限值的計算要求絕對精確或預留充足的空間。

例如工匠精神的重要性在反饋放大電路這一章節中體現地非常明顯：反饋一詞是從電子技術領域首先提出，被廣泛應用于許多領域，如社會科學、經濟學、控制科學、醫學等。在社會中我們通過外界反饋來調整自己的行為，經濟上我們通過經濟數據的結果反饋調整政策制定，醫學上我們可以通過患者的臨床表現反饋調整治療方式。在電子電路中反饋分為兩種，正反饋和負反饋，正反饋會使得我們的輸出快速到達極限值，多使用在震蕩電路中，而負反饋可以使我們的集成電路穩定，我們實用的集成電路中絕大部分是要求其電壓、電流、功率穩定在一定范圍內的，因此絕大多數的集成電路必須引入負反饋。存在反饋的多級放大電路對于不同頻率信號電壓或電流的放大會產生相移，這種相移累計達到時，負反饋就變成了正反饋，這時候系統的抗干擾能力會迅速下降，瞬間進入震蕩狀態，所有信號全部被淹沒。因此在設計環節就必須全面考慮其功能和性能要求，在設計階段就避免正反饋的出現，在生產中甚至出現過已經投產的設備在特定環境下無法工作的情況，將問題解決在設計階段是最能節省資源的方式。總結來看電子電路中定性分析需嚴謹，定量分析需精準。

在教學中我們收集了一些因為設計缺陷產生安全問題，導致產品召回給企業造成重大經濟損失的案例。例如2018年蘋果公司曾經召回某批次iPhone 7，因為其基帶電路設計故障導致在有信號覆蓋的區域經常出現無信號的提示，為公司造成巨大經濟損失，因電子設備起火或電控設備失靈等重大安全事故導致召回的情況在汽車電子設計領域更是不勝枚舉，用生動的案例教育學生從事電子設計類工作中務必要精益求精。

四、思政觀點的有效融入

課程思政順利推進的關鍵在于教師能否恰當地將思政觀點適時融入在專業教學當中，在這個過程中，恰當和適時是非常重要的，如果不能把握恰當和適時，往往會起到反作用，難以獲得學生認同。這需要專業課教師必須在充分了解課程內容的前提下深挖適合結合思政理論的知識點，實現思政與專業課的完美融入，切忌生拉硬套，使學生產生防御心理，甚至影響正常專業課的開展。經過三年的模電教學，我們對全部的課程內容進行了梳理，總結出以下幾個切入點（見表1）。

表1 知識點對應思政觀點

以上均為“模擬電子技術基礎”課程的重要知識點，該課程占用課時長，與思政教育觀點契合程度高，能夠覆蓋百分之七十以上的專業課大綱內容，非常適合作為課程思政開展的切入點。經過嘗試，這種融合開展的方式更容易被學生接受。我們始終認為課程思政不是對過程的要求，而是對結果的要求，若是為了思政而將觀點強行切入，必然會出現課程與思政二者割裂開來的效果，不僅得不到預想的效果，甚至會得到反向作用，與我們的初衷相背離。因此繼續深入挖掘合適的切入點是我們需要不斷研究、不斷嘗試、不斷交流的長期工作。

五、結語

“模擬電子技術基礎”是通信工程、自動化、電子信息等專業本科的一門重要專業必修課程，作為一門基礎性專業課，該課程覆蓋面大，影響廣泛，盡早開展課程思政的實踐研究具有重要意義。

在“模擬電子技術基礎”課程的電路分析中本身就包含了唯物辯證法的分析方法，開展課程思政有著先天優勢。電子信息類產業發展迅速，更新迭代速度極快，保持長期的自主學習習慣也是必不可少的。目前電子技術滲透廣泛，各行各業的網絡化，信息化都是在電子技術的基礎之上建立的，底層設備的安全性與人民的生產生活息息相關，因此從業人員的職業道德的樹立，工匠精神的培養更是不可或缺的。思政內容能夠在模電課程中順利開展意義重大，模電中很多知識點在后續課程中都有進一步地深入拓展，起到承前啟后的作用，因此，將模電課程教學作為課程思政切入點也有利于后續專業課程的開展，未來可以打造多專業共建共享的課程思政教學體系。當前的國際形勢下，西方國家對中國的半導體行業合力圍剿，培養具有民族責任感的電子類專業技術人員是我們高校相關專業教師義不容辭的責任。