新工科背景下“模擬電子技術”課程教學內容優化研究

摘 要：隨著智能制造、人工智能等新工科方向的發展，傳統“模擬電子技術”課程面臨知識更新與實用性不足的挑戰，難以適應當前產業轉型與技術融合的需求。本文基于新工科建設背景，系統探究“模擬電子技術”課程教學內容的優化路徑，針對“模擬電子技術”課程在教學內容、教學方法和評價體系等方面存在的問題，提出了系統的教學內容優化方案。通過這些優化措施，旨在構建一個更具綜合性、創新性和實踐性的“模擬電子技術”課程體系，以提升課程教學質量，滿足新工科人才培養的要求。

關鍵詞：新工科建設；模擬電子技術；教學改革；內容優化

1 概述

作為高等工程教育改革的重要戰略部署，新工科建設旨在培養適應和引領新經濟發展的卓越工程科技人才，“模擬電子技術”作為電子信息、通信工程、信息工程等工科專業的重要基礎課程，其教學內容和方法的改革對實現新工科人才培養目標具有重要意義［1］。隨著人工智能、物聯網等新興技術的快速發展，傳統的“模擬電子技術”課程內容已難以滿足新工科建設的要求。因此，研究新工科背景下“模擬電子技術”課程教學內容的優化路徑，對實現新工科人才培養目標具有重要的理論意義和實踐價值。

2 “模擬電子技術”課程現狀分析

2.1 教學內容方面

內容豐富但難度較大，“模擬電子技術”課程內容涵蓋了模擬電路的基本原理、設計方法、放大器、濾波器、振蕩器等電路的分析與設計。課程涉及大量的電路設計、仿真和實驗操作，知識點繁多且抽象，學生在理解復雜理論知識時感到困難，存在與實踐應用脫節的現象。

2.2 教學方法方面

教學理念滯后，部分教師仍存在“知識傳授為本”的傳統教學觀念，學生被動接受，很少主動參與，這種模式在知識傳授方面具有一定優勢，但對學生能力培養和素質教育的重視不夠，長期形成的學科壁壘和本位意識導致課程內容設置難以打破傳統框架，跨學科融合不足［2］。

2.3 學生學習方面

學習興趣不足，由于課程內容抽象、難度較大，學生容易對這門課程失去興趣。一些學生在理論學習中感到困難，難以將抽象的理論知識轉化為具體的電路設計和分析能力。學生實踐能力欠缺，普遍缺乏足夠的動手能力和實際操作經驗，在實驗和項目實踐環節，學生往往只是為了“實驗”而實驗，沒有將學到的知識與實踐聯系起來，導致實驗效果不理想。

2.4 考核評價方面

傳統的考核方式主要通過筆試評估學生對知識的掌握程度，這種方式難以全面考查學生的實際能力和學習成果。

3 新工科建設對課程改革的要求

3.1 加強課程體系的整體設計

課程體系設計上要體現綜合性、交叉性和創新性，強化學科基礎課程，增設跨學科課程模塊，打破傳統學科界限。比如，“模擬電子技術”課程需要與數字電路、嵌入式系統等形成有機聯系，融入人工智能、物聯網等新興領域的應用內容，建立“模數融合”的混合信號系統知識體系，構建跨學科的知識結構和應用場景，促進不同學科專業的交叉融合。

3.2 更新教學內容，緊跟技術發展

教師要與時俱進，多了解相關課程的新態勢，在課程教學中要及時將新技術、新工藝、新方法等引入課堂，優化教學內容。比如，大數據、人工智能、區塊鏈等領域的最新發展都應體現在相關課程中，培養學生的前沿意識和創新能力。

3.3 改進教學模式和方法

傳統的教學模式已不能適應新工科人才培養要求，課程改革要推行啟發式、討論式、參與式教學，激發學生的學習興趣，培養學生的主動學習意識和實踐能力。同時要合理運用信息技術手段，推行線上線下相結合的混合式教學模式。

3.4 加強實踐教學環節

新工科建設非常重視學生工程實踐能力的培養。各類課程都要加強實踐教學環節，通過課程實驗、課程設計、項目實踐等，學生能夠動手動腦解決實際問題，在實踐中鞏固所學知識，提高動手能力［3］。

3.5 完善課程評價機制

要建立科學合理的課程評價體系，將教學效果、學生能力提升作為評價的重要內容，引導教師重視教學改革與創新。同時也要重視學生評教，建立多元化的評價機制，推動課程建設不斷改進提高。

4 “模擬電子技術”課程教學內容優化方案

4.1 優化知識結構

4.1.1 突出核心概念和基本原理

以《半導體二極管及其應用》這一章為例，先找出本章的核心概念：PN結的單向導電特性、伏安特性曲線及其分段線性模型以及穩壓、整流等二極管的重要應用。通過圖解直觀展示PN結單向導電原理，避免陷入復雜的數學推導，結合二極管的伏安特性曲線，講解其三個工作狀態，引出分段線性模型［4］。結合整流電路講解二極管的單向導電作用，結合穩壓電路講解其恒壓特性，加深概念理解，同時引出二極管的重要應用。

4.1.2 減少煩瑣的理論推導

“模擬電子技術”課程涉及的數學理論和物理概念較為抽象，如果在教學中過多強調復雜的公式推導和嚴格的數學論證，容易讓學生陷入細節而忽略了核心概念的理解，且會在一定程度上弱化課程的應用特點。為了在有限課時內讓學生盡可能多地接觸和掌握各個重要知識點，對于必要的推導過程，教師可以利用信息技術手段，將其制作成視頻或文檔，作為課后學習資料提供給學生。

4.1.3 增加工程應用案例

在講授相關章節時結合工程案例，比如高保真音頻功率放大器，音頻功率放大器在較大功率下具有良好的頻響特性和線性度，負反饋可顯著改善放大器的性能，如降低非線性失真、提高信噪比等，所以工程中常用深度負反饋和多重反饋結構，以獲得更佳的性能，可以此案例引入負反饋的概念。同時，還可以引導學生思考這些方案的局限性，探討改進的思路，啟發其創新意識，為后續的課程學習奠定基礎［5］。

4.2 更新教學內容

4.2.1 融入前沿技術發展

教師在教學方法上可以多利用信息技術手段，使教學過程充滿趣味性，增強學生的學習興趣和效率。比如，通過MULTISIM等仿真軟件，學生可以在虛擬環境中進行電路設計和分析，培養實踐能力和創新思維。還可以通過介紹國內外模擬電子技術的發展現狀，激發學生的愛國情懷和科技報國熱情，培養學生的社會責任感，讓課程思政和專業知識巧妙地結合起來。

4.2.2 加強與專業課程的銜接

“模擬電子技術”課程的前序課程有“電路分析”“大學物理”“高等數學”等，“模擬電子技術”課程依賴于“高等數學”“大學物理和電路分析”等課程的知識，例如，理解半導體器件的工作原理需要物理基礎，而分析電路的動態特性則需要數學工具。通過與前序課程的銜接，學生可以更好地將數學和物理知識應用到“模擬電子技術”課程的學習中。后序課程有“數字電子技術”“高頻電子線路”“通信原理”等，通信系統中的信號放大、濾波和調制解調等功能都需要模擬電路的支持。在自動化控制領域，傳感器信號的采集和處理、執行器的驅動等都離不開模擬電子技術，如果學生在“模擬電子技術”課程中掌握了相關知識，他們將更容易理解后序課程。

4.3 強化實踐應用

4.3.1 優化課程實驗

在課程實驗中設計一些具有實際應用背景的綜合性實驗，如音頻放大器設計、直流穩壓電源制作、信號發生器設計等。這些實驗不僅涉及單一知識點，還需要學生綜合運用多個章節的知識來完成，如音頻放大器設計實驗，學生需要從輸入信號的處理、放大電路的設計、反饋電路的調整到輸出信號的質量優化等多方面進行設計和調試，涵蓋了多個知識點，考查了學生靈活運用知識的能力［6］。

4.3.2 引入虛擬仿真軟件

使用Multisim、Proteus等虛擬仿真軟件，讓學生在虛擬環境中搭建電路、進行參數調整和故障排查。虛擬仿真可以快速驗證電路設計的正確性，減少實驗成本和時間。比如，在設計一個簡單的運算放大器電路時，學生可以先在Multisim中搭建電路，調整輸入信號和電路參數，觀察輸出波形的變化，分析電路的增益、帶寬等性能指標。

4.3.3 實驗與理論教學同步

將實驗教學與理論教學緊密結合，每講完一個理論知識點，就安排相應的實驗項目，讓學生通過實踐加深對理論的理解。比如，在講解二極管的伏安特性時，安排一個讓學生測量二極管的正向和反向特性曲線的實驗，并通過實驗數據驗證理論公式，學生在實驗過程中可以直觀地看到二極管的導通和截止特性，加深對二極管工作原理的理解。

4.4 創新教學方法

4.4.1 引入翻轉課堂教學模式

翻轉課堂是一種以學生為中心的教學模式，與傳統的教學模式相比，學生的參與度更高，教學思路更靈活。教師向學生提供學習資源，如教學視頻、PPT等，供學生自主學習，鼓勵學生在學習過程中提出疑問，然后進行課堂互動與實踐，根據學生課前提交的問題，在課堂上進行針對性講解，幫助學生解決學習中的困惑。教師將學生分組，安排小組代表上臺演講，分享學習成果，最后布置探究性作業，鼓勵學生通過合作完成任務，進一步鞏固所學知識。

4.4.2 引入項目驅動教學

教師選擇合適的項目，項目應與課程內容緊密結合，具有實際工程背景，例如，設計一個音頻放大器。將復雜項目分解為多個任務，逐步引導學生完成。例如，音頻放大器設計項目可以分解為需求分析、電路設計、仿真驗證、實物搭建和性能測試等階段。再將學生分組，每組3～5人，分工明確，培養團隊協作能力［7］。在項目實施過程中，教師通過理論講解、仿真演示和實驗指導，幫助學生將理論知識應用于實際問題。

4.5 構建多元化考核體系

傳統考核體系通常以期末考試為主，輔以平時作業和考勤。這種模式存在一些不足，主要通過期末筆試評估學生對理論知識的掌握程度，缺乏對實踐能力和創新思維的考查，形式太過單一。平時作業多為簡單習題，學生不認真對待，考前突擊現象普遍，過程性考核不足。對學生的實踐操作、團隊合作和創新能力的評價不足，缺乏實踐導向。以教師評價為主，缺乏學生自評和互評機制，不夠客觀。為克服傳統考核體系的不足，可以構建多元化考核體系。

4.5.1 過程性考核與終結性考核相結合

過程性考核包括課前預習、課堂互動、課后作業、單元測試、實驗報告、項目設計、團隊合作等。在終結性考核中保留期末考試，但增加實踐操作、項目匯報等環節，綜合評價學生的理論知識和實踐能力。過程性考核和終結性考核的權重分別為40%和60%。

4.5.2 引入自評與互評

考核體系中引入學生自評和互評機制，自評和互評的權重分別為40%和60%，這樣不僅可以有效提升學生的參與度和學習效果，同時可以培養學生的自我反思能力和團隊協作能力。

5 “模擬電子技術”教學內容優化的應用實踐

5.1 實踐背景

為驗證優化后教學內容的效果，本研究選取新鄉工程學院2022級通信工程專業2023—2024學年第一學期“模擬電子技術”課程作為實驗班級，共有學生120名，分為實驗組60人和對照組60人，實驗組采用優化后教學內容。

5.2 實施過程

（1）準備階段（2023年2—6月）：任課教師統一優化教學結構、更新教學內容、創新教學方法。

（2）實施階段（2023年9—12月）：對實驗組采用優化后教學內容進行授課，按照優化后的評價體系對學生進行全過程、多維度評價。

（3）評估階段（2024年2—3月）：收集實驗組和對照組的學習成果數據，開展教師和學生訪談，了解教學內容實施效果，分析評價數據，總結實踐經驗。

5.3 實施效果

5.3.1 學習效果比較

對實驗組學生和對照組學生的學習效果進行比較，結果如表1所示。

數據顯示，實驗組在各項指標上均優于對照組，實驗組在理論課和實驗課考核表現方面提升明顯，表明優化后的教學內容對學生的能力培養和學習動力激發具有積極作用。

5.3.2 學生滿意度調查

對實驗組和對照組學生進行滿意度調查，結果如表2所示。

調查結果顯示，實驗組學生對教學內容的滿意度明顯高于對照組，特別是在實驗內容的豐富性方面差異較大，表明優化后的教學內容更能滿足學生的需求。

6 總結與展望

在新工科背景下，對“模擬電子技術”課程教學內容進行優化是提升教學質量和學生綜合能力的重要舉措。本文系統地分析了傳統教學內容的不足，并提出了針對性的優化方案。但仍有一些問題值得進一步探討和改進，例如，如何更好地結合人工智能、物聯網等前沿技術，進一步拓展課程內容的深度和廣度；如何更有效地利用大數據分析學生的學習行為，實現個性化教學等。總之，“模擬電子技術”課程教學內容的優化是一個持續的過程，需要不斷探索和創新，在新工科背景下，我們應緊跟時代步伐，不斷更新教學理念和方法，以培養出更多適應社會需求的高素質工程技術人才。

參考文獻：

［1］蔣峰.新工科背景下模擬電子技術課程“N+1”改革實踐探索［J］.高教學刊，2024，10（34）：143146，151.

［2］陳國平，謝明.新工科背景下模擬電子技術課程線上+線下混合式教學模式探討［J］.中國教育技術裝備，2024（9）：9295.

［3］胡振濤，秦春斌，肖啟陽，等.新工科背景下模擬電子技術實驗課程教學改革與實踐路徑研究［J］.中國現代教育裝備，2024（7）：7274.

［4］甘福寶，曹珍貫，邢麗坤，等.新工科背景下“模擬電子技術”課程教學模式探究［J］.物聯網技術，2023，13（8）：156158.

［5］劉遠義，王樹文，孟祥麗.新工科背景下《模擬電子技術》教學改革探索［J］.中國電力教育，2023（8）：7071.

［6］孫長偉，劉旭，王艷春，等.新工科背景下模擬電子技術實驗課程教學創新實踐［J］.現代信息科技，2023，7（21）：191194，198.

［7］梁芳，李海霞，任國鳳，等.新工科背景下模擬電子技術教學改革［J］.高師理科學刊，2023，43（5）：106110.

作者簡介：于晗（1997— ），女，漢族，河南信陽人，碩士研究生，助教，研究方向為農業信息化。