《模擬電子技術(shù)實驗》教學(xué)創(chuàng)新探索

顏國瓊 （長江大學(xué)電子信息學(xué)院，湖北 荊州434023）

周毛華 （山東省濟(jì)寧市魚臺縣第二中學(xué)，山東 濟(jì)寧272000）

《模擬電子技術(shù)》課程是長江大學(xué)電子信息類專業(yè)的重要基礎(chǔ)課程。對于每個電信類學(xué)生來說，不僅要對基本理論知識的充分理解，還要懂得理論與實踐結(jié)合。為了培養(yǎng)學(xué)生的實驗技能，獨立設(shè)計以及分析問題、解決問題的能力，長江大學(xué)電工電子示范中心課題組對 《模擬電子技術(shù)》實驗項目和內(nèi)容進(jìn)行了創(chuàng)新，對教學(xué)方式與手段進(jìn)行了一系列的改革。

1 實驗項目和內(nèi)容創(chuàng)新

以往的模擬電子技術(shù)實驗教學(xué)絕大部分停留在簡單的驗證性實驗上，學(xué)生只是機(jī)械上、被動地按照教師講解的步驟和方法在面包板上插線，測量一些參數(shù)，完成實驗內(nèi)容，僅僅是為了修滿學(xué)分。學(xué)生能學(xué)到的就是如何使用電子儀器。一旦電路出現(xiàn)問題，想到的就是求助老師或者重新插線測量，學(xué)生不懂如何查找電路故障，對電路中各個元器件參數(shù)對電路性能的影響以及如何設(shè)計和調(diào)試才能使電路滿足要求等等一系列實際問題一無所知，僅僅就是一名 “插線工”。更有部分學(xué)生為了應(yīng)付老師的檢查，拿用別人的面包板測量數(shù)據(jù)。學(xué)生體會不到模擬電子技術(shù)實驗的精髓，不能與實際結(jié)合，完全達(dá)不到實驗教學(xué)的目的［1－2］。

圖1 實驗項目體系

對原有的實驗項目進(jìn)行了全面的研究與探討，以激發(fā)學(xué)生興趣和循序漸進(jìn)為原則，由基本到擴(kuò)展進(jìn)行實驗內(nèi)容與步驟設(shè)計。圖1所示為擴(kuò)音機(jī)的實驗項目規(guī)劃實驗體系。已知條件拾音器輸出5mV，錄音機(jī)輸出100mV；完成的主要技術(shù)指標(biāo)：正負(fù)直流電源12V，輸出功率＞1W，負(fù)載阻抗8Ω，輸入阻抗?20kΩ。整個實驗項目分為小信號放大、信號處理、功率放大、音頻信號產(chǎn)生、直流電源5大基本模塊。

以擴(kuò)音機(jī)設(shè)計與制作項目為牽引，實驗內(nèi)容由 “基礎(chǔ)驗證型”向 “設(shè)計型”和 “綜合設(shè)計型”拓展，增加實驗選題的綜合性與多樣性。3層模擬電路實驗項目如表1所示。

表1 3層模擬電子技術(shù)實驗項目

1）基礎(chǔ)驗證型實驗 使學(xué)生初步接觸模電實驗，保留了典型單元驗證實驗，讓學(xué)生了解模擬電子技術(shù)課程中的單元電路的特點。在完成該類實驗的過程中學(xué)習(xí)有關(guān)的實驗方法。例如，通過實驗學(xué)習(xí)了如何在實驗電路供電情況下用萬用表粗查集成運放的好壞，如何在同相比例運算電路中實現(xiàn)電壓跟隨器的功能等等。在單管放大電路實驗中學(xué)習(xí)如何測量、調(diào)試電路的靜態(tài)工作點；如何測量放大電路的幅頻特性，輸入輸出電阻等［3］。

2）設(shè)計型實驗 在學(xué)生完成了驗證型實驗后，增加4個設(shè)計性實驗。在以往的實驗內(nèi)容中加入了前置放大器的設(shè)計與應(yīng)用實驗。學(xué)生在完成基礎(chǔ)實驗內(nèi)容 （差模，共模信號，差分信號轉(zhuǎn)換電路）后，設(shè)計一典型儀表放大器電路。學(xué)習(xí)理解單端輸入，雙端輸入與差分輸入方式進(jìn)行放大電路的設(shè)計［4］。

3）設(shè)計綜合型實驗 在基礎(chǔ)型和設(shè)計型實驗中，學(xué)生學(xué)會了基本的操作技能和分析問題的方法。為了增加學(xué)生的興趣，讓學(xué)生學(xué)會分析調(diào)試一個完整的電子系統(tǒng)，設(shè)計了一個擴(kuò)音機(jī)的綜合實驗。如圖1所示，該設(shè)計主要包含小信號放大、信號處理，功率放大電路。該設(shè)計采用普通運放驅(qū)動大功率管的功放電路。學(xué)生在老師的理論講解下，擬定電路方案，設(shè)定器件參數(shù)，進(jìn)行電路仿真，通過仿真修改電路，然后進(jìn)行電路安裝調(diào)試。實驗調(diào)試過程中，按功能模塊分別調(diào)試，達(dá)到應(yīng)有的效果。最后學(xué)生根據(jù)設(shè)計要求將各個部分在面包板上實驗成功后焊接到多功能板上［5－6］。

由表1可以看到，設(shè)計型實驗穿插到設(shè)計綜合型實驗之間，放在不同階段進(jìn)行。通過基礎(chǔ)、設(shè)計、設(shè)計綜合實驗后，加深了學(xué)生對基礎(chǔ)理論知識的理解，在實踐中培養(yǎng)學(xué)生設(shè)計電子系統(tǒng)的能力，提高學(xué)生調(diào)試電路排除故障的能力。在實驗過程中體會到了獨立完成實驗的一種成就感。

2 教學(xué)方法與教學(xué)手段的改革

2.1 單獨設(shè)課，實行網(wǎng)上預(yù)選實驗，開放實驗教學(xué)

以往，模擬電子技術(shù)實驗作為理論教學(xué)的一部分，在學(xué)時和成績中均處于附屬地位，讓學(xué)生覺得實驗無足輕重。如今作為一門獨立的課程，有單獨的學(xué)時和學(xué)分。實驗成績不及格，將同樣面臨重修，這樣就能讓學(xué)生感到實驗的重要性，能夠像對待理論課那樣，認(rèn)真的做好每一個實驗項目。

長江大學(xué)模擬電子技術(shù)實驗開設(shè)在大二下學(xué)期，學(xué)生專業(yè)課特別多，為了讓他們更好的利用時間和選擇自己意愿的實驗教師，電工電子示范中心利用自行開發(fā)的網(wǎng)上實驗選課系統(tǒng)，讓學(xué)生根據(jù)用戶名和密碼登錄，可提前一周在網(wǎng)上預(yù)選實驗，并且可以在實驗完成后登錄查詢自己的實驗狀態(tài) （未做，未評，實驗操作和報告成績）。一旦學(xué)生選定實驗，必須在規(guī)定的時間進(jìn)入實驗室，對號入座，獨立完成實驗內(nèi)容。

由于電路設(shè)計及制作需要較長的時間，而且不同的學(xué)生掌握知識程度也有著不同，有的學(xué)生不能在規(guī)定的時間內(nèi)完成實驗項目。電工電子示范中心每周開放2次實驗室，讓學(xué)生能在實驗室完成基本的實驗教學(xué)任務(wù)，使不同層面的學(xué)生得到更多、更好的實踐機(jī)會［7－8］。

2.2 實驗預(yù)習(xí)、仿真與實踐結(jié)合

模擬電子技術(shù)實驗要求學(xué)生在實驗前必須做好實驗預(yù)習(xí)。一些學(xué)生為了應(yīng)付老師要求的預(yù)習(xí)檢查，直接將指導(dǎo)書上的實驗原理照抄，完全達(dá)不到預(yù)習(xí)的效果。為了讓學(xué)生充分了解實驗的原理、方法及實驗重點，修訂的實驗指導(dǎo)書明確注明預(yù)習(xí)內(nèi)容 （如參數(shù)計算、記錄表格等），要求學(xué)生完成預(yù)習(xí)表格和參數(shù)計算，寫出解答預(yù)習(xí)思考題、分析預(yù)期實驗結(jié)果。特別是綜合設(shè)計型實驗，學(xué)生要對電路設(shè)計方案有個大致的了解，要熟悉每個模塊的原理。

在每次做實驗之前，學(xué)生都不知道具體要做什么內(nèi)容，不知道實驗結(jié)果。因此，每次實驗之前安排學(xué)生用Proteus軟件仿真，得出理論結(jié)果。一方面可以學(xué)習(xí)Proteus軟件仿真，這對學(xué)生以后的學(xué)習(xí)也有幫助。另一方面在設(shè)計和綜合設(shè)計實驗中，學(xué)生可以通過仿真來確定參數(shù)設(shè)定，反復(fù)修改電路，直到達(dá)到要求。

2.3 多媒體技術(shù)

為了讓學(xué)生有信心做好實驗，制作了RM流媒體格式的視音頻文件放在電工電子示范中心網(wǎng)站平臺，包含了面包板電路實驗板合理布局、如何規(guī)范操作及正確調(diào)試電路、如何檢查實驗電路可能出現(xiàn)的問題及檢測方法，元器件識別及檢測是否損壞等視音頻文件。學(xué)生根據(jù)自己的情況和興趣，播放選用的視音頻文件，充分調(diào)動了學(xué)生的各種感官刺激。讓學(xué)生在較短的時間內(nèi)盡可能獲得更多的信息，取得很好的教學(xué)和實驗效果。

2.4 與電子大賽緊密結(jié)合

長江大學(xué)模擬電子技術(shù)實驗是春季學(xué)期的課程，緊接著8月初就要進(jìn)行全國大學(xué)生電子設(shè)計競賽，考慮到這一點，我們?yōu)橥ㄟ^層層選拔到創(chuàng)新實驗室30多個優(yōu)秀的學(xué)生單獨授課。引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)要求從理論上獨立設(shè)計電路。在完成基本實驗內(nèi)容后，要求學(xué)生根據(jù)每個實驗項目的擴(kuò)展實驗內(nèi)容，自己選定設(shè)計方案，畫出電路圖，完成相應(yīng)測試。這進(jìn)一步培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新能力，提高了學(xué)生的綜合素質(zhì)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)欲望和學(xué)習(xí)積極性，為電子大賽打下了堅實的基礎(chǔ)［9］。

2.5 建立網(wǎng)絡(luò)交流平臺

本著一切以學(xué)生為中心的原則，為了讓學(xué)生更好的做好模擬電子技術(shù)實驗，課題組提供了多個平臺供讓學(xué)生反饋意見，首先，實驗中心網(wǎng)絡(luò)平臺中心論壇設(shè)置交流談?wù)?，易難問題解答。其次，課題組組織帶實驗課的教師和一些學(xué)生在一起交流談?wù)?。模擬電子技術(shù)實驗開始前，組織各班班長和學(xué)習(xí)委員座談，提醒他們要注意模擬電子技術(shù)實驗開始時間、選課注意事項和實驗預(yù)習(xí)要求等，讓他們?yōu)閷嶒炞龊脺?zhǔn)備。在實驗中期，讓各班收集學(xué)生意見以及實驗中出現(xiàn)的問題和教師交流。實驗全部完畢后，由實驗中心主任和課題組帶頭人組織學(xué)生和模擬電子技術(shù)理論教師，實驗教師一起座談，讓他們都發(fā)言模擬電子技術(shù)實驗后的體會和一些待解決的問題，為實驗改革和下屆學(xué)生提供更多更好的建議［10］。

3 考核方式的改革

以往學(xué)生只要每次實驗操作和實驗報告完成，實驗課就可以通過了，學(xué)生最后的成績基本上就以理論課成績?yōu)闇?zhǔn)。為了全面評價學(xué)生的學(xué)習(xí)情況和考查學(xué)生的動手能力，采用實驗操作成績70%和報告成績30%評分標(biāo)準(zhǔn)，實行網(wǎng)上評分。實驗操作部分包含實驗預(yù)習(xí)、面包板電路規(guī)劃，實驗數(shù)據(jù)測量結(jié)果以及實驗過程中學(xué)生解決問題的能力。實驗報告采取交換評閱的方式，必須有數(shù)據(jù)分析和思考問題回答，否則作為不合格報告。課題組還將一部分特別優(yōu)秀的實驗報告通過掃描后放在中心網(wǎng)站上供學(xué)生參考。學(xué)生在完成實驗后即可在示范中心網(wǎng)絡(luò)平臺查閱自己的操作成績和報告成績。

4 成 效

通過模擬電子技術(shù)實驗改革創(chuàng)新，學(xué)生反映效果良好，受益不少。特別是通過擴(kuò)音機(jī)的聯(lián)調(diào)與測試綜合實驗，學(xué)生將理論與實際結(jié)合起來，學(xué)會了建立一個電子系統(tǒng)的概念，學(xué)會分析調(diào)試聯(lián)調(diào)復(fù)雜的電子系統(tǒng)，能夠在課外為同學(xué)維修電器如耳機(jī)、電腦等，為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)打下堅實的基礎(chǔ)。

當(dāng)然，還存在一些不足，如學(xué)時不夠，僅憑實驗課來提高學(xué)生的對電路設(shè)計能力是不夠的。因此，準(zhǔn)備在實驗課的基礎(chǔ)之上，選拔一些優(yōu)秀的學(xué)生進(jìn)入創(chuàng)新實驗室，參加電子設(shè)計大賽，進(jìn)一步提高學(xué)生的設(shè)計能力。

［1］劉艷，朱昌平，宋鳳琴，等 .模擬電子技術(shù)實驗教學(xué)中的學(xué)生實踐能力培養(yǎng) ［J］.實驗技術(shù)與管理，2010（2）：110－112.

［2］沈偉慈 .模擬電路實驗教學(xué)的改革實踐 ［J］.電氣電子教學(xué)學(xué)報，2005（2）：83.

［3］高文煥，金平，劉艷等 .電子技術(shù)實驗課程的改革與實踐 ［J］.實驗技術(shù)與管理，2005，22（9）：100－103.

［4］王香婷 .電工技術(shù)與電子技術(shù)實驗教學(xué)的改革與探索 ［J］.南京：電氣與電子教學(xué)學(xué)報，2000，22（2）：51－52.

［5］王剛 .關(guān)于實驗教學(xué)的幾點思考 ［J］.實驗室研究與探索，2007，19（12）：108－110.

［6］高玉良 .電路與模擬電子技術(shù) ［M］.北京：高等教育出版社，2004.

［7］薛英 .模擬電路實驗教學(xué)的幾點思考 ［J］.實驗科學(xué)與技術(shù)，2006（5）：95.

［8］佘生能 .對一個模電綜合實驗的幾點認(rèn)識 ［J］.實驗室科學(xué)，2010（5）：162－165.

［9］張坤，張子才，陳義 .模擬電路實驗教學(xué)改革探索 ［J］.實驗室科學(xué)，2008（1）：58－60.

［10］夏百戰(zhàn)，呂燚，石世光 .電路與模擬電子技術(shù)實驗課程教學(xué)改革與探索 ［J］.電化教育研究，2010（4）：187－188.