機制專業(yè)電類課程教學經(jīng)驗分享

劉紅梅

摘要：在“中國制造2025”背景下，傳統(tǒng)的機械制造已經(jīng)朝著智能制造方向發(fā)展。機械設計制造及其自動化專業(yè)的課程中電類課程的地位越來越重要，對該類課程的課程改革勢在必行。本文筆者針對模擬電子教學過程中遇到的困惑，從自己的教學經(jīng)驗出發(fā)，分享了相關教學經(jīng)驗。

關鍵詞：機制專業(yè)；模擬電子技術；課堂教學；經(jīng)驗

中圖分類號：G642.41 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2019）07-0213-02

隨著“中國制造2025”規(guī)劃的提出，傳統(tǒng)的純機械制造已經(jīng)向智能制造方向發(fā)展。目前已出現(xiàn)的智能工業(yè)機器人、智能工廠和數(shù)字化車間、3D打印技術等，都屬于智能制造范疇。據(jù)調(diào)查，國內(nèi)現(xiàn)有196所高校開設有機械設計制造及其自動化專業(yè)，該專業(yè)課程設置基本都可分為機類課程和電類課程兩大類，在“中國制造2025”大背景下，兩類課程的融合越來越密切。機類課程如果比作是機制專業(yè)課程的身體的話，那么電類課程就是機制專業(yè)課程的靈魂。在電類課程中電路分析、模擬電子技術（以下簡稱“模電”）等作為電學基礎，很多高校已經(jīng)把模電當作考研課程。但由于模電知識點煩瑣、分散，理論抽象，學時偏少等特點，學生在學習中普遍反映非常難學，課程通過率偏低。本文筆者從實際教學經(jīng)驗出發(fā)，提出了一些想法和建議，希望能對課程的教學水平提高有所幫助。

一、因地制宜，選擇合適教材，對教學內(nèi)容總體把握，理順授課各章節(jié)之間的聯(lián)系

教材是教師進行教學、學生獲取系統(tǒng)知識的主要工具，因此教師要根據(jù)自己的授課內(nèi)容、學生的整體素質(zhì)來選擇教材。針對目前高校向應用型高校轉(zhuǎn)型和本校學生的具體情況，該課程選擇了一本項目式教學方法的教材。

模電課程的教學過程中首先要明白課程體系的構建。整個模電課程的組成類似于蓋房子，電子課程中的二極管、三極管即為房子里的基本單元——一塊“磚”的地位。然后在用這些“磚”搭成了一面面各種功能的“墻”，即工程師應該掌握的二十個模擬電子電路。在三極管部分，要掌握六面“墻”的構造及使用方法，這六面“墻”分別為固定偏置單級共射放大電路、分壓式共射放大電路、共集電極放大電路、共基極放大電路、差分放大電路和功率放大電路。最后由這些墻構成了一棟棟房子，即為集成運放部分。接下來重點講述集成運放的結構及其應用，即在線性區(qū)和非線性區(qū)的應用。最后反饋部分可以認為是這個房子的窗戶、門等部位。

對教學內(nèi)容總體把握，理順各章節(jié)之間的聯(lián)系，在授課時有的放矢，重點講述各種電路的作用和分析方法。對于各種元件的材質(zhì)及內(nèi)部結構機理可以少講甚至不講，以免影響學生對該課程的興趣。

二、采用合理教學方法，增強教學效果

（一）授課過程中采用相似性比較，有助于學生對抽象的內(nèi)容理解

在講述二極管的單向?qū)щ娦詴r，可以把二極管的作用比作單向開的門，當門從外開時，可以打開，風可以進來；但從里開時就打不開，風就不會進來。風就相當于電路中的電流。

集成運放的內(nèi)部可以看成是直接耦合的多級放大電路組成，內(nèi)部放大電路的級數(shù)可以高達上千級。在進行集成運放的結構講解時可以類比一個公司系統(tǒng)，第一部分輸入級的作用就相當于公司中的銷售人員，他們的工作是盡可能多的從用戶那里得到訂單，差分放大電路具有輸入電阻大的特點，可以從信號源上獲得盡可能多的電壓。第二部分中間級的作用就是技術人員，主要進行電壓放大。第三部分輸出級就是售后，給客戶提供最好的服務，功率放大電路可以給負載提供最大的輸出功率。

反饋是指將系統(tǒng)的輸出又返回到輸入端而影響輸入，從而對系統(tǒng)整體輸出作用。直接講理論，學生不容易理解，可通過舉例進行講解。例如當你遇到不開心的事時告訴你中獎了，你就會瞬間開心起來；如果此時再雪上加霜，可能你就崩潰了。前者就是負反饋，使系統(tǒng)穩(wěn)定，后者就是正反饋讓系統(tǒng)趨于不穩(wěn)定。電子系統(tǒng)里的反饋大多就是負反饋，能讓系統(tǒng)穩(wěn)定下來。

（二）模電課程屬于工程類課程，授課中應采用工程思想——近似的思想、理想化的模型概念

工程上常常采用近似的思想、理想化的模型來解決實際問題，主要原因是現(xiàn)代科學的發(fā)展還不能全面、精確地描述自然現(xiàn)象。通過近似的手段、理想化的模型，大大簡化了步驟，節(jié)約了分析成本，當然這種思想在滿足一定的前提下可以代替實際情況進行理論分析。

在模電里所講述的二極管、三極管、集成運放等從原理來看都為非線性元件，二極管在電路中可以近似為一個開關，三極管在微弱信號作用的前提時可以近似為一個受控電流源，集成運放可以近似為一個增益無窮大、輸入電阻無窮大、輸出電阻為0的理想電壓放大器。這樣在對集成運放特性分析時就可以用近似的方法、理想化的模型，引出模電中重要知識點“虛斷”和“虛短”的概念。

當然在理論講解時結合這種近似的工程思想是為了便于分析，具體在進行電路設計、實物搭建時還要考慮電路的工作環(huán)境，例如溫度、濕度、噪聲等。

（三）轉(zhuǎn)變授課方式，可以采用項目式、翻轉(zhuǎn)課堂式的授課模式

模電是一門實踐性、趣味性很強的課程。在生活中的LED照明，教師上課所用的擴音器、收音機等都屬于模電的范疇。在授課過程中，傳統(tǒng)的滿堂灌的授課模式不適用該課程的講解，如果一味枯燥地講解知識點、大量的理論推導，必然讓學生寡然無味，應讓學生帶著任務進行理論學習。例如在學期之初引導學生感性認識，確定課程目標。在后續(xù)課程教學中可以適當調(diào)整理論與實踐學時分布，增大學生自己練習課時。在課程教學過程中，根據(jù)課程教學進度，給學生布置相應的任務，加強電路系統(tǒng)設計的能力，深化學生對理論知識的理解，培養(yǎng)學生的科研精神和實踐創(chuàng)新能力。在綜合學生模電教學內(nèi)容、技術發(fā)展動態(tài)和學生動手能力的基礎上可以給學生分組布置實踐任務。在實物制作過程中，讓學生結合自己的實物進行相關資料的查閱、理論的重構，在課堂上讓學生結合實物對原理進行講解。把課堂交給學生，教師主要起到答疑解惑、監(jiān)督、重難點綜述等作用。

三、重構考核方式，注重過程考核

據(jù)調(diào)查，模電課程在大多數(shù)高校機制專業(yè)都設置為考試課，即期末要通過考試，期末成績來作為該課程通過的依據(jù)?？荚嚨哪康闹皇菣z驗學生對課程中重要知識點掌握的熟練程度，促進學生查漏補缺。但對于模電這門實踐性、應用性很強的課程，僅僅靠期末的一張試卷來衡量學生的能力是遠遠不夠的，經(jīng)常會出現(xiàn)學生試卷分值高分，但在實物搭建時畏手畏腳的情況。所以，在對該課程考核方式進行探索中總結出應綜合學生期末試卷成績、平時練習成績和實物作品制作能力等進行評價，形成模電課程考核評價的新方法。試卷和平時的練習能夠反映學生對課堂所講述的理論知識掌握程度；實物作品的制作反映的是學生實際動手能力，考查學生把理論應用于實踐的能力、分析問題和解決問題的能力。另外在實物制作一般是小組合作，培養(yǎng)了學生表達溝通能力和團隊精神。