本文作者：劉浩 任立紅 唐莉萍 單位：東華大學(xué)信息學(xué)院

課程內(nèi)容體系的更新

“模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)”課程需要在有限的學(xué)時(shí)內(nèi)（理論教學(xué)64學(xué)時(shí)，實(shí)驗(yàn)20學(xué)時(shí)）使學(xué)生獲得電子技術(shù)方面的基本理論、基本知識和基本技能。新修訂的課程內(nèi)容體系更加注重理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)的銜接，在保證經(jīng)典理論的基礎(chǔ)上重點(diǎn)講授集成運(yùn)放組成的各種信號運(yùn)算、信號處理和信號產(chǎn)生電路，并延伸到模擬集成電路和模數(shù)混合系統(tǒng)等內(nèi)容，培養(yǎng)學(xué)生系統(tǒng)級的分析與設(shè)計(jì)能力。理論教學(xué)應(yīng)簡化器件內(nèi)部機(jī)理的介紹，弱化缺乏工程背景的解題技巧及公式記憶，強(qiáng)化器件的組合應(yīng)用與接口擴(kuò)展機(jī)制，加強(qiáng)主流新技術(shù)的探討；實(shí)踐教學(xué)應(yīng)重點(diǎn)引入研究型和設(shè)計(jì)型實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，為此出版了課程配套的“十一五”規(guī)劃實(shí)驗(yàn)教材《電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)與模擬電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)》。目前，多媒體教學(xué)和電子設(shè)計(jì)自動化（EDA）的發(fā)展使得教學(xué)輔助軟件能夠融入課堂，為學(xué)生豐富的探索和實(shí)踐提供了現(xiàn)代化手段。適用于該課程的研究型教學(xué)輔助軟件包括EDA仿真軟件Multisim、Proteus和工程計(jì)算軟件Matlab、MathCAD。[4]在此基礎(chǔ)上，筆者將EDA仿真作為理論課的工具及學(xué)生進(jìn)行硬件實(shí)驗(yàn)的前提，建立了“理論•仿真•硬件”相互融合的教學(xué)模式，以保證研究型教學(xué)落到實(shí)處。

教學(xué)方法與教學(xué)手段的改進(jìn)

隨著信息技術(shù)的發(fā)展，世界各國高校都在大力開展網(wǎng)絡(luò)化教學(xué)應(yīng)用，然而海量的數(shù)字化資源會使學(xué)生感到無所適從。為此，筆者通過網(wǎng)絡(luò)輔助教學(xué)平臺給學(xué)生提供少而精的數(shù)字化資源，與課堂教學(xué)相輔相成。除了教學(xué)大綱、教學(xué)日歷和教學(xué)課件，網(wǎng)絡(luò)輔助教學(xué)平臺提供的數(shù)字化教學(xué)資源還包括教學(xué)輔助軟件、往屆試卷及答案詳解、國家級電子技術(shù)精品課程和國際一流大學(xué)電子技術(shù)課程的網(wǎng)址，方便學(xué)生進(jìn)行自主學(xué)習(xí)。網(wǎng)絡(luò)輔助教學(xué)平臺還提供與課程相關(guān)的在線輔導(dǎo)答疑，并通過微博、QQ群、飛信群等網(wǎng)絡(luò)互動方式開展憶阻器、在系統(tǒng)可編程模擬器件、新型傳感器等前沿技術(shù)的專題討論，并讓學(xué)生通過網(wǎng)絡(luò)調(diào)查模擬電子技術(shù)的相關(guān)專利與應(yīng)用，撰寫調(diào)研報(bào)告，促進(jìn)學(xué)生開展研究性學(xué)習(xí)。EDA技術(shù)是電子設(shè)計(jì)領(lǐng)域的一場革命，改變了以變量估算和硬件實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的電路設(shè)計(jì)方法。在理論教學(xué)中引入重點(diǎn)內(nèi)容的EDA仿真演示，有利于快捷地將理論性和應(yīng)用性融于一體，實(shí)現(xiàn)理論教學(xué)的拓展，并為實(shí)踐教學(xué)打下基礎(chǔ)。由于學(xué)時(shí)與場所限制，教師需要在備課時(shí)充分考慮課堂投影演示與本機(jī)顯示的不同，精心設(shè)計(jì)演示范例與互動環(huán)節(jié)，引導(dǎo)學(xué)生思考，由學(xué)生得出結(jié)論，并事先做好演示范例的中間版本以便重點(diǎn)演示關(guān)鍵步驟。

例如，筆者在課堂上利用EDA仿真軟件邊演示邊講解電路引入負(fù)反饋前后各種參數(shù)、輸入輸出信號波形、頻率響應(yīng)特性的異同，學(xué)生通過直觀的比較加深了對負(fù)反饋?zhàn)饔玫睦斫狻４送猓P者在布置書面作業(yè)時(shí)還鼓勵(lì)學(xué)生對作業(yè)中的疑難問題進(jìn)行仿真，并在作業(yè)本上寫出心得體會。現(xiàn)行的理論教學(xué)往往只講器件和基礎(chǔ)電路，很少涉及如何由各種元器件通過某種聯(lián)結(jié)組成一個(gè)實(shí)用系統(tǒng)。筆者在緒論課中就結(jié)合實(shí)際闡明電路系統(tǒng)的組成及各部分的作用，并給出簡圖；之后課程中每一個(gè)新內(nèi)容都會回到系統(tǒng)簡圖上來，逐漸深化、細(xì)化，并引導(dǎo)學(xué)生尋找反例，這樣不但使學(xué)生建立了系統(tǒng)的概念，而且能夠舉一反三。在EDA的輔助下，學(xué)生對各種電路無須精確的理論計(jì)算，但要掌握近似估算的方法，弄清楚電路系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路及其局限性、性能指標(biāo)的折衷考慮。要注意各章節(jié)之間的相互配合和銜接，堅(jiān)持培養(yǎng)學(xué)生“系統(tǒng)化模擬電路”的定性思維，強(qiáng)化以集成運(yùn)放為基礎(chǔ)的知識體系，使學(xué)生建立系統(tǒng)觀念、工程觀念，學(xué)會定性分析與辯證的思維方法。
多層次的實(shí)踐教學(xué)

研究型教學(xué)是理論和實(shí)踐有機(jī)結(jié)合的一種教學(xué)方式。然而由于學(xué)時(shí)、實(shí)驗(yàn)條件的限制，課內(nèi)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)效果難以達(dá)到預(yù)期目標(biāo)，利用EDA軟件開展虛擬實(shí)驗(yàn)?zāi)軌驈浹a(bǔ)當(dāng)前課內(nèi)實(shí)驗(yàn)的不足。目前EDA軟件的種類很多，其中Multisim軟件提供了多種常用的虛擬電子儀器與元器件，特別適合于模擬電路系統(tǒng)的虛擬實(shí)驗(yàn)。[5]學(xué)生可以通過這些儀器觀察電路的運(yùn)行狀態(tài)，查看電路的仿真結(jié)果，許多設(shè)置、使用和讀數(shù)與實(shí)際的測量儀器類似。因此，課內(nèi)實(shí)驗(yàn)是首先在EDA實(shí)驗(yàn)室安排了一節(jié)課的Multisim認(rèn)識實(shí)習(xí)，隨后按教學(xué)日歷分為基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)、綜合實(shí)驗(yàn)、課程設(shè)計(jì)三個(gè)階段。各階段都增加了相應(yīng)的仿真設(shè)計(jì)內(nèi)容。在課內(nèi)實(shí)驗(yàn)之前，筆者要求學(xué)生預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容并進(jìn)行Multisim仿真及課外研究，再進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室通過儀器設(shè)備進(jìn)行實(shí)際的硬件操作。虛擬實(shí)驗(yàn)和硬件實(shí)驗(yàn)不可重此輕彼，而應(yīng)軟硬結(jié)合。筆者通過實(shí)驗(yàn)課件的演示減少講解時(shí)間，讓學(xué)生有更多的時(shí)間用于實(shí)際操作與硬件調(diào)試。這種“理論•仿真•硬件”相互融合的教學(xué)模式將仿真考核和課外研究作為實(shí)驗(yàn)成績的重要部分，增強(qiáng)了學(xué)生對理論知識的理解與掌握，提高了學(xué)生的仿真能力、設(shè)計(jì)能力和系統(tǒng)調(diào)試能力。

研究型教學(xué)需要一種類似科學(xué)研究的氛圍以及一對一的師生互動。綜合實(shí)驗(yàn)和課程設(shè)計(jì)能夠較好地彌補(bǔ)理論教學(xué)大班授課的不足。有限的學(xué)時(shí)在一定程度上制約了實(shí)踐教學(xué)的深入開展，為此筆者壓縮了前期驗(yàn)證型基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)的次數(shù)，在實(shí)驗(yàn)課程的后期安排了三次融合整學(xué)期知識點(diǎn)的綜合實(shí)驗(yàn)，幫助學(xué)生強(qiáng)化“系統(tǒng)化模擬電路”的定性思維。期末的課程設(shè)計(jì)則由指導(dǎo)教師布置若干難度適中的研究課題，要求學(xué)生從查閱資料開始自主進(jìn)行電路設(shè)計(jì)，對設(shè)計(jì)的電路進(jìn)行仿真分析，經(jīng)教師審查后方可選購器件，安裝調(diào)試電路，測量各種參數(shù)，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)分析，提出改進(jìn)意見，并根據(jù)規(guī)范格式書寫課程設(shè)計(jì)報(bào)告，完成一次較完整的工程研究訓(xùn)練。鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)一步拓展課程設(shè)計(jì)內(nèi)容并發(fā)表科技小論文，在課程設(shè)計(jì)中表現(xiàn)突出的學(xué)生將被選拔參加各種課外科技活動和競賽。

結(jié)束語

研究型教學(xué)是面向創(chuàng)新型國家建設(shè)的新型教學(xué)實(shí)踐活動，也是創(chuàng)建高水平大學(xué)的重要途徑。本文以“模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)”課程為例，從教改思路、內(nèi)容體系、教學(xué)方法及實(shí)踐環(huán)節(jié)等多個(gè)方面探討了研究型教學(xué)改革的具體措施和方法，建立了學(xué)生為主體、教師為向?qū)У慕虒W(xué)模式。教學(xué)實(shí)踐表明，這些改革措施有效地調(diào)動了學(xué)生探索學(xué)習(xí)的積極性和主動性，提高了電類本科生的科學(xué)素養(yǎng)與創(chuàng)新能力。