“模擬電子技術”課程思政的必要性及落實措施

劉云濤 方碩 于蕾 （哈爾濱工程大學信息與通信工程學院）

全面推進高校課程思政建設，落實習近平同志關于教育的重要論述，是高校完成立德樹人根本任務的必然要求。要挖掘各類課程蘊含的思想政治資源，發(fā)揮每門課程的育人作用，全面提升人才培養(yǎng)質量。“模擬電子技術”作為電子信息類、自動化、計算機等專業(yè)重要的基礎課，主要研究模擬電路的原理、分析、設計和應用，具有很強的理論性、實踐性和綜合性，是銜接電路基礎知識和后續(xù)各類專業(yè)課程的紐帶，在新工科人才培養(yǎng)方案中具有核心地位。要挖掘“模擬電子技術”課程中蘊含的思政元素，將其融入課程內(nèi)容中，探索新工科背景下專業(yè)教育與思政教育有效融合，達到協(xié)同育人、全面育人的教育目標。

一、在“模擬電子技術”課程中實施課程思政的必要性

（一）是由“模擬電子技術”課程的特點和性質決定的

“模擬電子技術”課程是銜接大學物理、電路基礎及后續(xù)模擬集成電路設計、高頻電子線路、信號與系統(tǒng)等核心專業(yè)課程的紐帶。該課程重視尋求內(nèi)部規(guī)律，強調(diào)理論聯(lián)系實際，強化實驗練習，注重知識的應用背景。對于模擬電路的分析和設計，不僅要求學生具備深厚的電路理論基礎，還要不斷理解和記憶大量電路圖、公式，并會應用于實際工程中。學生普遍感覺“模擬電子技術”課程入門難、理解難、實踐難，“三難”成為國內(nèi)學習該課程學生的普遍共識。正因為學生對該課程感覺難，也對該課程的印象普遍很深，即便畢業(yè)多年的學生也能回憶起學習該課程的歷程。因此在該課程中實施課程思政有利于加深學生印象，增強學生學習動力，優(yōu)化教學效果，提升學生思想政治水平。

（二）是由“模擬電子技術”課程開設的時間點決定的

“模擬電子技術”課程一般在第四學期開課，銜接第三學期的“電路基礎”和“大三”“大四”的專業(yè)課。經(jīng)過一年半的大學生活，學生已經(jīng)習慣了大學學習和生活的節(jié)奏。但是到了“大二”下半學期，學生中容易出現(xiàn)明顯的分化，在學習目標與學習態(tài)度方面，同學之間有明顯差異。有部分學生自控力比較差，容易受周圍環(huán)境影響，甚至沉溺于網(wǎng)絡游戲而影響到學習。在這個時間點上通過課程思政，加強學生思想教育，在課程思政過程中潛移默化、潤物無聲地引導，對于培養(yǎng)學生養(yǎng)成良好學習和生活習慣，做好價值觀引領具有重要作用。

（三）是由“模擬電子技術”課程中蘊含的寶貴思政元素決定的

“模擬電子技術”是講述對模擬信號處理的電路原理、分析、設計和應用的課程，模擬信號分布于自然界各個角落，是自然界的真實表達。“模擬電子技術”也蘊含著大量課程思政元素，具有深刻哲學意義，例如我們對其中蘊含的“辯證唯物主義”思想的闡述：

第一，物質世界的永恒運動、變化原理。半導體材料的導電是由載流子完成的，載流子始終處于本征熱激發(fā)和復合這樣的動態(tài)平衡狀態(tài)，載流子運動是永恒的，而且是不斷地變化和平衡的，體現(xiàn)了辯證唯物論的運動是永恒的、變化的、發(fā)展的思想。

第二，內(nèi)因和外因共同作用原理。三極管放大是內(nèi)因和外因作用的集中體現(xiàn)，三極管需建立自身合適的靜態(tài)工作點，確保三極管的靜態(tài)參數(shù)處于放大區(qū)之后，在外界小信號作用下，推動三極管的基極電流變化，進而引起集電極電流變化而產(chǎn)生輸出電壓。

第三，矛盾的普遍性和同一性原理。負反饋放大電路以犧牲放大倍數(shù)為代價獲得更高的帶寬、更好的線性特性；而放大電路引入負反饋后，可能引起自激振蕩產(chǎn)生，導致輸出無法收斂。更高精度的輸出和不穩(wěn)定自激振蕩同時存在于負反饋放大電路中，且在一定條件下，兩者互相轉化，體現(xiàn)出矛盾同一性的思想。

第四，整體與部分的辯證關系原理。模擬電路是一個矛盾統(tǒng)一體，例如對于運算放大器的要求，在不同應用中要求不盡相同，在高精度傳感器應用中，要求極低的噪聲，對速度要求不高；在高速模數(shù)轉化器中，對速度要求很高，但對功耗要求比較低。模擬電路設計要立足于整體、統(tǒng)籌全局，在各個性能指標之間進行折中考慮，以實現(xiàn)整體目標最優(yōu)化。

由上述可見，“模擬電子技術”作為電子信息行業(yè)的基礎課程，通過實施課程思政，在培養(yǎng)學生辯證思維能力方面發(fā)揮著積極作用。

二、在“模擬電子技術”課程中實施課程思政的五項措施

（一）深入介紹典型人物

榜樣的力量是無窮的。在我國電子技術教育發(fā)展歷程中，老一輩科學家和教育工作者，滿懷愛國情懷，堅守學術操守和道德理念，把學問和人格融合在一起，鑄就了獨特的精神氣質。中國“模擬電子技術”課程建設的奠基人童詩白先生，在新中國成立后，不顧美國的多方阻撓，克服重重困難回到祖國投入新中國建設，奮斗在教學科研一線，為國家培養(yǎng)人才、攻克科技難關。

像童詩白先生一樣的，為我國模擬電子技術科研和教育發(fā)展做出突出貢獻的老一輩科學家還有很多，在課堂教學過程中，當講述到某一個重要知識點，會引出在該領域的我國重要科學家的精神情懷，可以激勵學生學習熱情，培養(yǎng)學生的愛國情懷。在講述半導器件原理內(nèi)容時，引出中國半導體學科的奠基人、國家最高科學技術獎獲得者黃昆先生的事跡；在講述場效應晶體管內(nèi)容時，引出帶隊研制出我國第一只晶體管的王守武先生的事跡；在講述直流穩(wěn)壓電源部分時，引出我國電力電子專業(yè)奠基人，中頻感應加熱電源國產(chǎn)化創(chuàng)始人汪槱生先生的事跡。同時，為了讓學生了解“模擬電子技術”的發(fā)展歷程，介紹晶體管的發(fā)明人威廉·肖克利、約翰·巴丁、沃爾特·布拉頓發(fā)明晶體管的歷程，以及集成電路發(fā)明人杰克·基爾比的奮斗史等。

以上這些老一輩科學家和引領世界重大變革的世界著名科學家的精神，會激發(fā)學生對科學的興趣，陶冶學生的思想情操，強化學生科技報國的責任與擔當。

（二）開展典型教學案例設計

“模擬電子技術”教學內(nèi)容包含九個方面，在這些教學內(nèi)容中，我們挑選蘊含思政元素較多的放大電路的圖解法，作為課程思政教學的典型案例進行研討。

圖解法是指在三極管的特性曲線上，用作圖的方法分析放大電路的工作情況，是放大電路分析的一種重要方法。圖解法分析過程包括靜態(tài)分析和動態(tài)分析兩個部分，靜態(tài)分析是放大電路工作的內(nèi)因，而動態(tài)分析是放大電路工作的外因。因此課堂研討過程中，強調(diào)只有靜態(tài)工作點設置合理，并且有外界交流小信號作用，放大電路才可以起作用，強調(diào)內(nèi)因是根據(jù)，外因是變化的條件。

另外，圖解法最大不失真輸出電壓部分體現(xiàn)了矛盾的普遍性與同一性。在最大不失真輸出電壓講解的PPT 中，首先講解靜態(tài)工作點的位置與失真出現(xiàn)的關系，當靜態(tài)工作點偏高的時候會出現(xiàn)截止失真現(xiàn)象，當靜態(tài)工作點偏低會出現(xiàn)飽和失真現(xiàn)象，這兩種失真均存在于電路中。當條件不同的時候，失真相互轉化，體現(xiàn)出雙方共同處于同一個統(tǒng)一體中，雙方互相滲透、互相包含，在一定條件下可以互相轉化，體現(xiàn)出矛盾的同一性，從而引導學生一分為二全面看問題。

（三）合理布置課前作業(yè)

課前作業(yè)布置是提高教學課堂效果的重要環(huán)節(jié)。課前作業(yè)可以有多種形式，如何在提升理論教學效果的同時，引起學生對思政內(nèi)容的思考是一個關鍵點。在進行課前任務布置時，除給學生布置相關的教學資料，例如慕課視頻、教學PPT，還會給學生下發(fā)輔助閱讀資料。輔助閱讀資料內(nèi)容多種多樣，有的展示科學家淡泊名利的奉獻精神，有的介紹課程內(nèi)容的國內(nèi)外發(fā)展歷程和現(xiàn)狀，還會給出與課程內(nèi)容相關的哲學思想文獻。在講授半導體器件基礎知識時，課前給學生下發(fā)介紹半導體器件發(fā)展歷程的輔助閱讀資料；在講述集成運算放大器內(nèi)容前，給學生展播我國近5 年集成電路行業(yè)發(fā)展簡報。

讓學生閱讀這些課前輔導資料，要求學生思考這些資料與所講述的“模擬電子技術”內(nèi)容的關聯(lián)性，在引導學生深入思考、理解所學內(nèi)容知識理論的同時，感受其中內(nèi)在的社會意義價值，起到潛移默化的育人作用。

（四）創(chuàng)新實踐內(nèi)容

實踐是“模擬電子技術”課程的重要環(huán)節(jié)，對學生動手能力的提高、工程實踐能力的培養(yǎng)具有重要作用。為提升學生綜合素質，增強對模擬電路的認知，我們設計一個綜合實驗，讓學生利用運算放大器芯片，完成矩形波信號發(fā)生電路、三角波信號發(fā)生電路和正弦波信號發(fā)生電路的設計和測試。實驗規(guī)定學生根據(jù)整體要求選擇每一部分的組成元器件：運算放大器芯片、電阻、電容、穩(wěn)壓二極管等。學生在計算和選擇元器件的時候，就會依據(jù)整體的要求和每一部分的參數(shù)，深刻理解模擬電路的設計是要立足整體、統(tǒng)籌全局，實現(xiàn)整體目標的最優(yōu)。讓學生了解每一個部分都是服務于整體，也讓學生深刻體會只有集體利益得以保證個人利益才能久遠，個人利益和集體利益的實現(xiàn)需要雙方共同努力。

（五）優(yōu)化考核方式

隨著課程思政的推進，傳統(tǒng)的只靠期末考試一張卷的評價方式已經(jīng)不再適合課程建設要求，只有采用多元化考核方式才能適應當前科學評價需要。我們將學生的成績分為期末考試成績和平時成績，平時成績包括研討課成績和慕課成績，慕課成績又細分為學習進度評分、學習習慣評分、互動評分、章節(jié)測試評分、期末測試評分。這種多元化考核方式提高了學生的學習參與度，增強了學生與教師的互動度，培養(yǎng)了良好的學習習慣和思想品德，可以比較全面地反映學生的學習情況和學習習慣。同時由于考核方式的改革，也使得學生逐步養(yǎng)成多元化的學習方式，進一步探索教材之外與課程相關的知識，培養(yǎng)學生思維能力，增強自身專業(yè)素養(yǎng)。