模擬電子技術(shù)課程教學(xué)思考與實踐

沈怡平，崔保春，趙洪亮，滕升華

（1.山東科技大學(xué)電氣與自動化工程學(xué)院；2.山東科技大學(xué)電子信息工程學(xué)院，山東青島 266590）

0 引言

模擬電子技術(shù)是電子信息、電氣、自動化及計算機(jī)等專業(yè)在電子技術(shù)方面的入門基礎(chǔ)課，在專業(yè)課程體系中起到承上啟下的作用［1］。該課程自成體系，且涉及范圍廣、知識難度大，歷來都是學(xué)生學(xué)習(xí)的難點，如何提升模擬電子技術(shù)課程教學(xué)質(zhì)量也一直是相關(guān)教師探討的課題［2］。在當(dāng)前高校教學(xué)改革的大背景下，本科教育側(cè)重于專業(yè)課學(xué)習(xí)和實踐能力培養(yǎng)，對基礎(chǔ)類課程教學(xué)造成了一定影響，部分高校壓縮了專業(yè)基礎(chǔ)課學(xué)時。以筆者所教專業(yè)為例，模擬電子技術(shù)授課學(xué)時由64 學(xué)時縮減為54 學(xué)時，從而給教學(xué)帶來新的挑戰(zhàn)。如何在較少的學(xué)時內(nèi)完成課程內(nèi)容，并使學(xué)生“學(xué)得會、用得熟”成為當(dāng)務(wù)之急。

學(xué)生普遍認(rèn)為模擬電子技術(shù)課程難度較大，實際學(xué)習(xí)效果也往往不太理想，因此多年來高校一直致力于改進(jìn)模擬電子技術(shù)課程教學(xué)工作。針對傳統(tǒng)單一教學(xué)模式，倡導(dǎo)結(jié)合現(xiàn)代化教學(xué)手段［3-4］，如引入Cadenc、Multisim 等仿真軟件對電路進(jìn)行分析，更加形象生動，使學(xué)生更容易理解與接受抽象的概念和知識點；采用翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式［5］，學(xué)生課前學(xué)習(xí)教師發(fā)布的教學(xué)資源，課上在教師引導(dǎo)與同學(xué)的相互協(xié)助下實現(xiàn)知識的內(nèi)化，緩解課程內(nèi)容多與課時少的矛盾，提升學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力，并進(jìn)一步構(gòu)建融合微課與任務(wù)驅(qū)動的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式［6］；采用案例教學(xué)［7-8］與項目化教學(xué)［9］方式，融合課程知識點并強(qiáng)化應(yīng)用能力培養(yǎng)；借鑒“地圖引擎”的思想，基于最小基本單元電路與模擬電路等幾種常見的子系統(tǒng)電路，通過應(yīng)用層次化、模塊化思想突破復(fù)雜模擬電路設(shè)計難點［10］。此外，在課程設(shè)置方面，針對不同專業(yè)以及學(xué)習(xí)能力不同的學(xué)生開展分層次教學(xué)［11］，在教學(xué)內(nèi)容和學(xué)時上體現(xiàn)差異性，能夠更好地兼顧各層次學(xué)生的學(xué)習(xí)情況。

以上教改工作在教學(xué)模式、教學(xué)方法、教學(xué)管理等方面進(jìn)行了積極探索，以期讓學(xué)生學(xué)習(xí)“更主動、更容易、更透徹”，提高課程學(xué)習(xí)的“獲得感”。本文以電子信息工程專業(yè)學(xué)生為對象，深入分析模擬電子技術(shù)課程教學(xué)中存在的實際問題及成因，探索全方位提高教學(xué)質(zhì)量的思路、方法和措施，并通過教學(xué)實踐驗證了教改舉措的有效性。

1 教學(xué)存在問題分析

模擬電子技術(shù)內(nèi)容多、難度大，學(xué)生需要花費較多時間和精力才能學(xué)好。特別是對于筆者所在普通院校，模擬電子技術(shù)教學(xué)過程中存在以下突出問題：

1.1 學(xué)生學(xué)業(yè)繁重

為了讓學(xué)生有更多機(jī)會參加專業(yè)實踐和學(xué)科競賽，培養(yǎng)計劃將專業(yè)基礎(chǔ)課的教學(xué)時間提前。原本在大二下學(xué)期開設(shè)的模擬電子技術(shù)課程提前至大二上學(xué)期，同時開設(shè)的主要課程還有大學(xué)物理、復(fù)變函數(shù)與積分變換、線性代數(shù)、矢量分析與場論、計算機(jī)程序設(shè)計等。學(xué)業(yè)負(fù)擔(dān)的加重及課程性質(zhì)的變化導(dǎo)致很多學(xué)生難以適應(yīng)，不知如何安排好多門課程的學(xué)習(xí)。學(xué)生往往會習(xí)慣性地認(rèn)為與數(shù)學(xué)相關(guān)的課程比較重要，對與計算機(jī)有關(guān)的課程又比較感興趣，相比之下對于較為陌生的模擬電子技術(shù)課程重視程度不夠。再加上學(xué)時減少，很多學(xué)生無法在模擬電子技術(shù)課程學(xué)習(xí)上投入足夠的時間和精力，學(xué)習(xí)效果自然不太理想。

1.2 課堂教學(xué)質(zhì)量不高

模擬電子技術(shù)課程內(nèi)容比較復(fù)雜、抽象，由于學(xué)時壓縮，每堂課的學(xué)習(xí)任務(wù)更加繁重，因此需要學(xué)生在課堂上始終保持注意力高度集中，如果錯過了某一步分析，后面的內(nèi)容可能就難以理解。然而，筆者所教專業(yè)的學(xué)生學(xué)習(xí)能力參差不齊，部分學(xué)生在課堂上注意力不夠集中，跟不上教學(xué)進(jìn)程，課后若想彌補(bǔ)，僅參考教材或教輔資料理解起來較為困難。模擬電子技術(shù)知識連貫性很強(qiáng)，若一堂課未跟上又會影響下一堂課的聽課質(zhì)量，形成惡性循環(huán)。久而久之，部分同學(xué)甚至放棄了該門課的學(xué)習(xí)，最后導(dǎo)致課程考核不及格。

1.3 作業(yè)完成情況不理想

為使學(xué)生鞏固課堂內(nèi)容，通常會布置作業(yè)鍛煉學(xué)生運用所學(xué)知識解決問題的能力。筆者選用的教材是清華大學(xué)童詩白、華成英教授主編的《模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)》［12］，為方便讀者自學(xué)，該教材還配有一本詳細(xì)的習(xí)題解答［13］。由于學(xué)時壓縮，教師能夠在課堂講解的例題有限，學(xué)生在寫作業(yè)過程中遇到問題時，部分學(xué)生甚至?xí)苯诱粘獯?，難以達(dá)到鞏固所學(xué)知識的目的，對課程教學(xué)產(chǎn)生非常不利的影響。

1.4 考核方式單一

模擬電子技術(shù)是電子信息專業(yè)的一門必修課，常規(guī)考核方式主要是結(jié)課后安排閉卷考試。由于該課程難度較高，而部分學(xué)生基礎(chǔ)較差，為了取得更好的成績，很多同學(xué)采用題海戰(zhàn)術(shù)，復(fù)習(xí)時不看教材，而是想方設(shè)法找試題，甚至其它學(xué)校的考研試題進(jìn)行練習(xí)。但大學(xué)與高中學(xué)習(xí)不同，尤其對于模擬電子技術(shù)之類的課程，光靠做試題無法全面掌握課程要點。因此，這些學(xué)生考試時一旦遇到?jīng)]做過的題目，甚至是相同題目的不同提問方式，都無法正確解答，考試不及格現(xiàn)象突出。

2 課程教學(xué)方法改進(jìn)

鑒于模擬電子技術(shù)教學(xué)中存在的上述問題，常規(guī)教學(xué)方法難以取得理想效果。筆者經(jīng)過不斷探索，制定并實踐了以下改進(jìn)措施。

2.1 做好教學(xué)過程中的思想引導(dǎo)

針對學(xué)生因?qū)W業(yè)繁重而不重視模擬電子技術(shù)課程的問題，需要對學(xué)生從思想上進(jìn)行反復(fù)引導(dǎo)。因此，首先要抓好第一堂課，不能僅按照慣例介紹課程緒論，而是要剖析模擬電子技術(shù)在本專業(yè)整個知識體系中的地位和作用，讓學(xué)生認(rèn)識到學(xué)不好這門課對后續(xù)課程產(chǎn)生的嚴(yán)重影響，甚至?xí)＜皡⒓訉W(xué)科競賽及考研等重要環(huán)節(jié)。在第一堂課上基于課程章節(jié)內(nèi)容向?qū)W生展示電子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，如圖1所示，并結(jié)合實際電子系統(tǒng)，如空調(diào)系統(tǒng)等，向?qū)W生解釋其各部分的功能。該方式不僅可以讓學(xué)生對電子系統(tǒng)有一個初步了解，還可以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。其次，要在整個教學(xué)過程中反復(fù)強(qiáng)調(diào)該課程的重要性，比如在每個章節(jié)開始時，再次展示圖1，并結(jié)合具體章節(jié)內(nèi)容介紹其在電子系統(tǒng)中的作用。通過合理引導(dǎo)與反復(fù)強(qiáng)調(diào)，促使學(xué)生對課程學(xué)習(xí)保持高度重視，為取得良好的學(xué)習(xí)成績奠定思想基礎(chǔ)。

2.2 采用線上線下相結(jié)合的教學(xué)方式

針對課堂教學(xué)質(zhì)量不高的問題，以在線課程為輔助，實現(xiàn)線上線下相結(jié)合的教學(xué)方式。造成課堂教學(xué)質(zhì)量不高的主要原因是學(xué)生在課堂上無法及時理解教師講解的內(nèi)容，對于基礎(chǔ)薄弱的學(xué)生，課后如果只有教材等書籍作為學(xué)習(xí)資料，很難彌補(bǔ)課堂學(xué)習(xí)的不足。隨著新媒體的發(fā)展，可采用如在線課程等新型方式進(jìn)行教學(xué)。在線課程不僅可以把教學(xué)內(nèi)容全程記錄下來，供學(xué)生反復(fù)觀看，而且為教師與學(xué)生提供了一個便捷的交流與互動平臺。同時，學(xué)生還可以通過在線課程提供的練習(xí)題、仿真實驗和章節(jié)測驗進(jìn)一步鞏固所學(xué)知識。從學(xué)生反饋的信息來看，該方式成效明顯。

圖1 電子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)對應(yīng)課程章節(jié)內(nèi)容

2.3 強(qiáng)化課堂討論環(huán)節(jié)

課堂討論在教學(xué)中具有重要意義［14］。針對作業(yè)完成情況不理想的問題，可結(jié)合作業(yè)內(nèi)容進(jìn)行課堂討論。作業(yè)習(xí)題多為一些較為復(fù)雜的分析題，每道題都由若干小問題組成。在課堂上對之前布置的作業(yè)習(xí)題進(jìn)行分析，將其中比較關(guān)鍵的問題提取出來，變成一些簡單的問答題或計算題展示給學(xué)生，并通過課堂討論的方式讓學(xué)生作答。

以圖2 所示的基本共射放大電路為例，可拆分成靜態(tài)工作點分析、等效電路繪制和動態(tài)參數(shù)求解等若干子問題，在課堂上逐一展示給學(xué)生，讓學(xué)生進(jìn)行自主分析、討論與解答。提前獨立完成了作業(yè)的學(xué)生，通?？梢暂p松解答，如果沒有寫作業(yè)或沒能獨立完成，其反應(yīng)自然截然不同。通過這種方式，既可以檢查學(xué)生作業(yè)完成情況，又可以了解學(xué)生對學(xué)習(xí)內(nèi)容的掌握程度，使學(xué)生能夠有針對性地對已學(xué)內(nèi)容進(jìn)行復(fù)習(xí)鞏固，達(dá)到更好的學(xué)習(xí)效果。

2.4 考核方式多樣化

針對考核方式單一的問題，設(shè)計多樣化的考核方式。僅依靠一次期末考試決定學(xué)生課程成績是不合理的，而是需要在平時就對學(xué)生學(xué)習(xí)情況進(jìn)行適當(dāng)監(jiān)督與引導(dǎo)，實現(xiàn)“過程監(jiān)控”。具體做法是除記錄平時課堂提問情況和作業(yè)完成情況外，再加入數(shù)次單元測試，測試時間根據(jù)課程學(xué)時、教學(xué)進(jìn)度和學(xué)生學(xué)習(xí)情況而定。如筆者所教專業(yè)在完成“第三章——集成運算放大電路”教學(xué)后即安排了一次單元測試，單元測試題型與期末考試相似。通過這次單元測試，教師能夠了解學(xué)生對前三章知識的掌握情況，以及時彌補(bǔ)教學(xué)過程中的不足。學(xué)生也能夠意識到課程學(xué)習(xí)的難度，及時端正學(xué)習(xí)態(tài)度，從而在后續(xù)學(xué)習(xí)中投入更多時間和精力。

圖3 為筆者所教某班級期中成績與期末成績對比情況。由圖可見，在期中考試時，學(xué)生不及格率相對較高，主要由于學(xué)生對課程還不夠了解，重視程度也不夠。通過學(xué)生在后半學(xué)期調(diào)整學(xué)習(xí)態(tài)度和學(xué)習(xí)方式，再輔以教師合理引導(dǎo)，期末考試時學(xué)生不及格率明顯下降，達(dá)到良好以上的人數(shù)也有較大幅度增加。此外，還可加入在線課程考核內(nèi)容等。通過多樣化的考核方式，教師可全方位掌握學(xué)生學(xué)習(xí)情況，協(xié)助學(xué)生采用正確的方式進(jìn)行學(xué)習(xí)。

圖2 基本共射放大電路

圖3 學(xué)生成績對比

3 結(jié)語

有鑒于模擬電子技術(shù)課程的重要性，如何提高該課程教學(xué)質(zhì)量是一個需要長期研究的課題。本文結(jié)合筆者自身教學(xué)經(jīng)歷，分析模擬電子技術(shù)課程教學(xué)面臨的主要問題，以解決問題為導(dǎo)向制定改進(jìn)措施，加強(qiáng)對學(xué)生學(xué)習(xí)過程的引導(dǎo)，并制定多樣化的考核方式。經(jīng)過兩個學(xué)期的實踐，筆者所教專業(yè)的課程總評成績不及格率由原先的近30% 下降至10% 左右。同時，面向?qū)W生的調(diào)查問卷顯示，90% 以上的學(xué)生認(rèn)可這些教改措施，證明了改進(jìn)方法對提升模擬電子技術(shù)教學(xué)質(zhì)量的有效性。但受學(xué)時及學(xué)生數(shù)量限制，如何有效開展課堂討論，以及正確處理課堂教學(xué)與在線課程的關(guān)系仍需要進(jìn)一步探索。