人工智能時代模擬電子技術課程教學改革研究

中圖分類號：G424 文獻標識碼：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdk.2025.20.016

Research on Teaching Reform of Simulated Electronic Technology Course in the Era of Artificial Intelligence

WU Xiaopeng， ZHAO Chen， HUANG Chun

School ofElectricalandInformationEngineering，Zhengzhou UniversityofLight Industry，Zhengzhou，Henan450002）

AbstractThe era of artificial intelligence has imposed new demands on analog electronics technology courses， as traditional teaching modes lag in content， methods，practical training，and evaluation systems，failing to meet industry neds.This article explores teaching reform measures for Analog Electronics，focusing on four aspects： curriculum content restructuring，teaching method innovation，practical platform upgrading，and evaluation system reform.These initiatives aimtoshiftanalogelectronicseducationfromtraditionalcircuitanalysis tointellgentsystemdesign，cultivating newenginering talents withclassicaldesigcapabilities，AItoolproficiency，andinterdisciplinaryinovationsils.The proposed framework provides a practical paradigm for reforming electronic information-related curricula. Keywordsartificial intellgence; analog electronics technology; teaching reform; emerging engineering education

人工智能作為引領未來發展的關鍵技術之一，正以前所未有的速度重塑著各行各業的面貌。作為電子工程領域的基礎課程，模擬電子技術不僅承載著電子學科的理論精髓，還成為連接傳統電子技術與現代智能化應用的橋梁[。隨著人工智能技術的蓬勃發展，模擬電子技術課程的教學內容與方式面臨著前所未有的挑戰與機遇。傳統的模擬電子技術課程側重于電路分析、信號處理及電子元器件的基本理論與應用，強調知識的系統性和邏輯性[]。然而，在人工智能時代背景下，該領域不僅需要學生掌握扎實的理論基礎，還要求其具備運用新興技術解決實際問題的能力，如利用AI算法優化電路設計、通過機器學習預測電路性能等[34]。這一轉變要求教學必須從傳統的知識灌輸向能力培養轉變，以適應行業發展的需求。當前，模擬電子技術課程的教學模式大多沿用傳統的教學模式，理論與實踐脫節、教學方法單一、教學資源局限，以及評價體系僵化等問題日益凸顯，難以滿足新時代對人才培養的需求。

因此，探索并實施有效的課程教學改革，成為提升教學質量、培養符合人工智能時代要求的創新型人才的關鍵。

1模擬電子技術課程特點

模擬電子技術課程作為工科教育的基石，在培養學生專業素養和實踐能力方面發揮著關鍵作用。課程具有以下幾個特點： ① 理論與實踐的高度結合。課程不僅深入剖析半導體器件的物理特性、電路的基本分析方法等理論知識，還強調將這些理論知識應用于實際電路的設計與調試中，通過實驗教學和電路仿真，學生能夠親手搭建電路、觀測波形、分析數據，從而加深對模擬電子技術原理的理解。② 加強數學基礎與工程應用的雙重要求。課程涉及大量的數學工具，如微積分、線性代數、復變函數等，運用數學工具，學生能夠更加準確地描述電路的行為，預測電路的性能；課程又緊密關聯工程應用，強調將理論知識轉化為解決實際電路問題的能力，學生需要掌握模擬電路的設計方法，能夠根據需要設計出性能穩定、功能完善的電路系統。 ③ 典型的模塊化知識體系結構。從電路角度來看，簡單的共射極放大電路是構建多級放大電路、集成運算放大器電路的基礎模塊，各個電路模塊如同鏈條上的環扣，緊密相連，任何一個環節的理解偏差都可能對后續知識的掌握產生連鎖負面影響。這種模塊化的知識體系結構，既便于學生循序漸進地學習，又要求學生注重知識的系統性和連貫性，全面把握課程內容。

2現有教學模式存在的主要問題

2.1教學內容滯后

教材作為教學內容的重要載體，其更新速度遠遠跟不上知識的快速迭代。課程教材在編寫完成后，往往數年甚至十幾年都保持相對穩定，未能及時將最新的研究成果、行業動態，以及社會發展中的新現象納入其中，這使得學生所學知識與現實世界存在一定程度的脫節。另外，隨著人工智能技術的飛速發展，AI已廣泛滲透到各個領域[5]。但在當前的教學內容中，AI相關的應用案例嚴重匱乏。除了AI技術外，諸如大數據、物聯網、區塊鏈等新興技術也在深刻改變著社會經濟形態。然而，現有教學內容未能及時有效地將這些新興技術與傳統學科進行有機融合，學生無法在學習過程中體會到新興技術與所學專業的交叉應用。

2.2教學方法單一

大多數課堂仍以教師為中心，采用傳統的理論教學，學生被動學習，缺乏主動參與，限制了他們的學習興趣和積極性。信息技術工具在教學中的應用并不普遍，許多教師未充分利用這些工具的優勢，導致學生在學習抽象概念和復雜實驗時缺乏直觀體驗，影響了學習效果。同時，現有教學模式未能考慮學生的個體差異，無法實現個性化教學，限制了學生潛力的發揮。

2.3實踐環節薄弱

在教學實踐中，實驗項目常缺乏創新性和靈活性，導致學生缺少自主探索和創新的機會，這種固定化的實驗無法培養學生的實際問題解決能力和創新精神，與實際工程和科研活動脫節。此外，學生很少有機會參與完整的創新過程，影響了他們的創新能力和工程實踐能力的發展。許多學校的工程實踐平臺建設落后，設備和技術陳舊，無法滿足教學需求。同時，學校與企業合作不足，缺乏真實的工程實踐環境，限制了學生接觸新技術和新方法的機會，影響了實踐教學的質量。

2.4評價體系不完善

現行教育評價體系偏重理論考試，忽視實踐考核，難以全面評估學生的實踐能力、創新能力和綜合素質，導致部分學生過分關注理論學習，忽略實踐能力的培養。同時，教學過程中對學生的學習態度、參與度等過程性因素評價不足，影響了評價的全面性和客觀性，不利于教學策略和學習方法的改進。此外，缺乏明確的創新能力評價標準，難以準確衡量學生在創新思維、創新方法和創新成果等方面的表現，不利于引導和激勵學生提升創新能力。

3主要改革措施

3.1重構課程內容體系

AI技術的迅猛發展正深刻改變著電路設計領域。將AI輔助電路設計案例融入課程內容體系，能夠讓學生接觸到行業前沿的設計理念和方法。通過對相關案例的分析，學生不僅能加深對電路設計原理的理解，還能掌握如何利用AI技術提高設計效率、優化設計方案。例如，在講解電路設計課程時，教師可引入利用AI算法自動優化電路參數的案例，使學生明白AI在實際工程中的應用價值，縮小理論知識與行業實踐的差距。

智能硬件作為新興技術的重要應用載體，增設相關綜合實驗項目意義重大。學生在參與智能硬件綜合實驗過程中，需要運用電子電路、編程、傳感器等知識，從硬件搭建到軟件編程，完成一個完整的智能硬件系統設計，這不僅有助于學生鞏固所學知識，還能激發他們的創新思維，培養其解決實際問題的能力。模塊化數字教學資源能夠使教學內容更加靈活、便捷地呈現給學生。教師可將課程內容按照知識點和技能點進行模塊化劃分，制作成數字資源，如視頻教程、在線測試、虛擬實驗等。學生可以根據自身學習進度和需求，有針對性地選擇相應模塊進行學習，這種方式打破了傳統教學時間和空間的限制，滿足學生的個性化學習需求，提高學習效率。

3.2創新教學方法

線上線下混合式教學模式融合了線上教學資源豐富、學習便捷和線下教學互動性強的優勢。線上，學生可以通過觀看教學視頻、查閱資料等方式進行自主學習；線下，教師組織課堂討論、小組協作等活動，引導學生深入理解知識，解決學習中遇到的問題。比如，在講解復雜的理論知識時，學生先在線上預習相關視頻，課堂上教師針對學生的疑問進行重點講解和互動，這種方式能夠充分調動學生的學習積極性，提高教學效果。

虛擬仿真工具為學生提供了一個安全、便捷且成本較低的實驗環境，能夠幫助學生在虛擬世界中模擬各種實驗場景，加深對實驗原理和操作流程的理解，而實物實驗則能讓學生獲得真實的實踐體驗，培養他們的動手能力。采用虛擬仿真 + 實物實驗雙軌制，學生可以先通過虛擬仿真進行實驗預習和方案設計，再進行實物實驗操作，既能提高實驗教學的效率和安全性，又能保證學生實踐能力的培養。

基于項目的學習模式以真實項目為驅動，讓學生在完成項目的過程中學習和應用知識。教師給定一個項目任務，學生分組進行項目規劃、方案設計、實施和評估。在這個過程中，學生需要自主查閱資料、解決問題，培養團隊協作能力、創新能力和自主學習能力。

3.3升級實踐平臺

智能硬件創新實驗室為學生提供了一個專門進行智能硬件研發和創新的場所。實驗室配備先進的設備和工具，如3D打印機、智能傳感器、開源硬件平臺等，學生可以在這里開展各種創新實驗和項目實踐。同時，實驗室還可以邀請企業專家進行指導，使學生的創新實踐更貼近市場需求，提高學生的創新能力和就業競爭力。

云平臺整合人工智能和電子設計自動化技術，為學生提供了強大的設計和分析工具。學生可以在云平臺上進行電路設計、仿真分析、優化設計等操作，無須在本地安裝復雜的軟件。此外，云平臺還能實現數據共享和團隊協作，方便學生與教師、同學之間的交流和合作，提升實踐教學的質量和效率。

校企共建實踐基地能夠為學生提供真實的企業實踐環境。企業將實際項目引入實踐基地，學生在企業導師的指導下參與項目開發和實施。通過這種方式，學生能夠了解企業的運作流程和行業需求，掌握實際工作中的技術和方法，提高實踐能力和職業素養。同時，學校也可以根據企業反饋，優化教學內容和人才培養方案，實現學校教育與企業需求的無縫對接。

3.4改革評價體系

多元化考核體系不再僅依賴理論考試成績，而是綜合考慮學生的學習過程、實踐能力、創新能力等多個方面。除了傳統的考試，還增加了實驗報告、項目成果展示、課堂表現、小組協作評價等考核方式。過程性評價機制注重對學生學習過程的關注和評價。教師通過觀察學生在課堂上的表現、作業完成情況、參與討論的積極性等，及時給予反饋和指導。同時，學生也可以通過自我評價和互評，了解自己的學習進展和不足之處，調整學習策略。這種評價機制能夠激勵學生持續努力，提高學習質量。考核體系中還應建立創新能力評價指標，明確對學生創新思維、創新方法和創新成果的評價標準。例如，從創新思維的獨特性、創新性解決方案的可行性、創新成果的實用性等方面進行評價。通過這種方式，引導學生在學習和實踐中注重創新能力的培養，為學生的創新發展提供方向和動力。

4結語

人工智能時代的到來，為模擬電子技術課程教學帶來了深刻變革的契機。本文立足于電子工程教育的前沿需求，系統分析了傳統教學模式在教學內容、方法、實踐及評價體系上的局限性，并針對性地提出了一系列改革措施。通過重構課程內容體系，融入AI輔助電路設計、智能硬件實驗等前沿元素，打破了學科壁壘，推動了理論與實踐的深度融合；創新教學方法，采用混合式教學、虛擬仿真與項目驅動模式，有效激發了學生的主動學習能力與創新能力；升級實踐平臺，構建智能硬件實驗室與云平臺，強化了學生的工程實踐能力與跨學科協作能力；改革評價體系，建立多元化考核機制，實現了對學生綜合素質的全面評估。這些改革舉措不僅提升了教學效果，還為培養適應人工智能時代的創新型人才奠定了基礎。

未來，模擬電子技術課程教學改革將持續深化。一方面，改革成果應在更多院校及相關專業中推廣應用，形成示范效應，帶動整個電子信息教育領域的發展。另一方面，隨著人工智能技術的不斷發展，課程內容需持續更新，緊跟技術前沿。通過持續努力，為社會源源不斷地輸送具備創新精神與實踐能力的優秀電子信息人才，助力行業在人工智能時代蓬勃發展。

★基金項目：2024年度河南省高等教育教學改革研究與實踐項目（本科教育類）“理實貫穿、圖譜賦能，專業一企業一行業一體化人才培養模式創新與實踐\"（2024SJGLX0128）。

參考文獻

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