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實(shí)驗(yàn)教學(xué)課程改革下模擬電子技術(shù)論文

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實(shí)驗(yàn)教學(xué)課程改革下模擬電子技術(shù)論文

1模擬電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)課程的現(xiàn)狀

目前,各高校模擬電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的現(xiàn)狀是:隨著高校熱門專業(yè)的逐年擴(kuò)招,學(xué)生多,實(shí)驗(yàn)教師少,迫使很多高校模擬電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)課不得不大班上課,一次2~3個(gè)班級(jí),幾十名甚至于上百名學(xué)生同時(shí)做一個(gè)實(shí)驗(yàn),即使有兩三名教師同時(shí)指導(dǎo),也很難做到面面俱到,學(xué)生相互參考實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的現(xiàn)象經(jīng)常發(fā)生。由于學(xué)生多,實(shí)驗(yàn)教師少,實(shí)驗(yàn)設(shè)備和實(shí)驗(yàn)空間有限,造成同一個(gè)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,在一個(gè)學(xué)期內(nèi)必須重復(fù)安排多次,學(xué)生上實(shí)驗(yàn)課的時(shí)間不能統(tǒng)一,一部分學(xué)生先做實(shí)驗(yàn),另一部分學(xué)生后做實(shí)驗(yàn),完全一樣的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容很難杜絕學(xué)生之間相互參考實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),為了能從根本上解決這個(gè)問題,完全統(tǒng)一的實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容必須改變。以上現(xiàn)狀是高校模擬電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)教師所面臨的現(xiàn)實(shí)問題:教學(xué)模式陳舊,實(shí)驗(yàn)內(nèi)容單一,學(xué)生的差異性在逐年加大,學(xué)生多,教師少,實(shí)驗(yàn)設(shè)備和實(shí)驗(yàn)空間有限,這些是高校模擬電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革必須解決的現(xiàn)實(shí)問題。

2課程改革的措施和解決問題的辦法

模擬電子技術(shù)研究的對(duì)象是半導(dǎo)體器件以及以半導(dǎo)體器件為核心的基本電路,具有較強(qiáng)的可操作性和實(shí)踐性,因此,模擬電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)課程改革必須堅(jiān)持理論與實(shí)踐并重的原則。

2.1調(diào)整實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)間

大連理工大學(xué)教學(xué)課程改革在實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)間安排上做了適當(dāng)?shù)恼{(diào)整,調(diào)整后的實(shí)驗(yàn)時(shí)間盡量與理論教學(xué)時(shí)間并行,緊跟理論教學(xué)的進(jìn)度,做到理論課剛講完的內(nèi)容馬上安排實(shí)驗(yàn),以增強(qiáng)學(xué)生的記憶效果,加深學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解,配合好理論教學(xué),幫助學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)掌握更多的理論知識(shí)。

2.2優(yōu)化了教學(xué)內(nèi)容,更新教學(xué)方法

(1)在第一次儀器實(shí)踐課上,增設(shè)了二極管的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。在以往的模擬電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)中,沒有安排二極管的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,但二極管是模擬電路的基礎(chǔ),如果學(xué)生不能很好地理解二極管的工作原理,摸透二極管的工作特性,那么后續(xù)課程的學(xué)習(xí)必將受到影響。本次教改,將二極管的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與儀器實(shí)踐課安排在一起,讓學(xué)生在熟悉儀器使用的過程中,設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)電路,測(cè)試二極管的特性,掌握二極管的工作原理,讓學(xué)生在電路設(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)測(cè)試的過程中掌握儀器的使用。在實(shí)驗(yàn)過程中,學(xué)生可以根據(jù)不同二極管的參數(shù)特性,選擇自己認(rèn)為合適的電阻設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)電路,測(cè)試并計(jì)算二極管的導(dǎo)通電壓、工作電流、耗散功率、動(dòng)態(tài)電阻等參數(shù)。通過實(shí)驗(yàn)幫助學(xué)生認(rèn)識(shí)到?jīng)Q定二極管工作狀態(tài)的主要參數(shù)是流過二極管的工作電流,知道二極管的導(dǎo)通電壓、耗散功率和動(dòng)態(tài)電阻都是由流過二極管的工作電流決定的。讓學(xué)生充分認(rèn)識(shí)到分析工作電流在模擬電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)課程中的重要性。

(2)在單管放大電路的設(shè)計(jì)與測(cè)試實(shí)驗(yàn)中,以往只安排了一個(gè)實(shí)驗(yàn)電路,讓學(xué)生在面包板上搭接指定電路參數(shù)的共發(fā)射極單管放大電路并測(cè)試。由于學(xué)生第一次在面包板上搭接實(shí)驗(yàn)電路,不熟悉面包板的結(jié)構(gòu),在搭接實(shí)驗(yàn)電路的過程中耗時(shí)過多,雖然只安排了一個(gè)項(xiàng)目的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,但也有很多學(xué)生在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)不能按時(shí)完成實(shí)驗(yàn)。本次教改,設(shè)計(jì)了一個(gè)專用實(shí)驗(yàn)平臺(tái),在實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上給學(xué)生提供了偏置電流可以調(diào)節(jié)的靜態(tài)工作電路,讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的基礎(chǔ)上設(shè)置靜態(tài)工作點(diǎn),設(shè)計(jì)共發(fā)射極、共集電極、共基極三種不同組態(tài)的單管放大電路,測(cè)試、計(jì)算、比較并分析這三種不同組態(tài)放大電路的異同點(diǎn)。并通過改變靜態(tài)工作點(diǎn),觀察、測(cè)試并分析放大電路的失真波形。通過對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的調(diào)整,滿足了多數(shù)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)需求,實(shí)驗(yàn)技能稍差的學(xué)生,可以在實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上完成一部分實(shí)驗(yàn)內(nèi)容;實(shí)驗(yàn)技能較好的學(xué)生,可以充分利用新的實(shí)驗(yàn)平臺(tái),在規(guī)定的實(shí)驗(yàn)時(shí)間內(nèi)完成三種不同組態(tài)單管放大電路的設(shè)計(jì)與測(cè)試。這種層次化實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式,有利于提高學(xué)生的實(shí)踐技能。

(3)在差分放大電路的設(shè)計(jì)與測(cè)試實(shí)驗(yàn)中,本次教改后的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容增設(shè)了恒流源負(fù)載的射極耦合差分式放大電路的設(shè)計(jì)與測(cè)試。實(shí)驗(yàn)要求學(xué)生在靜態(tài)工作點(diǎn)相同的條件下,比較電阻負(fù)載和恒流源負(fù)載這兩種射極耦合差分放大電路的異同點(diǎn)。本次教改之前,在規(guī)定的實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)間內(nèi),大多數(shù)學(xué)生只能完成一個(gè)電阻負(fù)載射極耦合差分式放大電路的電路搭接和數(shù)據(jù)測(cè)試。為了幫助學(xué)生能夠在規(guī)定的實(shí)驗(yàn)時(shí)間內(nèi)完成兩個(gè)差分放大電路的測(cè)試與比較,在本次教改的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上,給學(xué)生提供了差分放大的基礎(chǔ)電路,靜態(tài)工作點(diǎn)的設(shè)置與調(diào)節(jié)電路需要學(xué)生自己連接。在新設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上,保證學(xué)生可以通過調(diào)節(jié)電位器,將兩個(gè)差分放大電路的靜態(tài)工作點(diǎn)調(diào)成一致,以保證在靜態(tài)工作點(diǎn)相同的前提下,比較兩個(gè)不同負(fù)載射極耦合差分放大電路的動(dòng)態(tài)特性,幫助學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中真正理解恒流源負(fù)載射極耦合差分放大電路在性能上的提高。

2.3調(diào)整實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的設(shè)置原則

本次教改的重點(diǎn)集中在電路器件的選擇上。在以往的實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中,每個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的實(shí)驗(yàn)器件都是老師設(shè)定好并準(zhǔn)備好的,每個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的實(shí)驗(yàn)電路和實(shí)驗(yàn)器件完全統(tǒng)一,學(xué)生只需要按照實(shí)驗(yàn)教材上規(guī)定的實(shí)驗(yàn)電路,用統(tǒng)一的實(shí)驗(yàn)器件搭接實(shí)驗(yàn)電路、測(cè)量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、驗(yàn)證理論計(jì)算就能夠完成實(shí)驗(yàn)。本次教改調(diào)整了實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的設(shè)置原則:在保證實(shí)驗(yàn)器件可以安全工作的前提下,盡量讓學(xué)生自己選擇實(shí)驗(yàn)器件,全部實(shí)驗(yàn)的器件一起交給學(xué)生,讓學(xué)生根據(jù)廠家提供的器件手冊(cè)自己設(shè)置實(shí)驗(yàn)電路的靜態(tài)工作點(diǎn)。這樣的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式基本上能保證每組實(shí)驗(yàn),學(xué)生所選用的實(shí)驗(yàn)器件不完全一致,在實(shí)驗(yàn)的過程中培養(yǎng)學(xué)生使用生產(chǎn)廠家提供的器件手冊(cè)設(shè)計(jì)實(shí)際電路的能力。

2.4設(shè)計(jì)全新的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)

為保證在增加實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的前提下,不影響學(xué)生完成實(shí)驗(yàn)的進(jìn)度,本次教改設(shè)計(jì)了一個(gè)全新的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。在新的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上,給學(xué)生提供了一部分基礎(chǔ)電路,學(xué)生可以在基礎(chǔ)電路上進(jìn)行擴(kuò)展,設(shè)計(jì)自己的實(shí)驗(yàn)電路。這樣既可以保證學(xué)生在規(guī)定的實(shí)驗(yàn)時(shí)間內(nèi)完成必做的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,同時(shí)還保證了實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的多樣性,解決了層次化教學(xué)管理這一難題。保證實(shí)踐能力相對(duì)較強(qiáng)的學(xué)生有更多的實(shí)驗(yàn)條件,設(shè)計(jì)完成更多的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容;同時(shí)也保證實(shí)驗(yàn)技能相對(duì)較弱的學(xué)生能在規(guī)定的實(shí)驗(yàn)時(shí)間內(nèi)完成基本的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,做到了既注重精英人才的培養(yǎng),又照顧到多數(shù)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情,保護(hù)好每個(gè)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性,使學(xué)生能夠在實(shí)驗(yàn)過程中得到充分的鍛煉,為后續(xù)的課程學(xué)習(xí)以及走上工作崗位打下堅(jiān)實(shí)的實(shí)踐基礎(chǔ)。為了能更好地貼近實(shí)際應(yīng)用,激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新熱情,在本次教改設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上,還增設(shè)了多項(xiàng)與實(shí)際應(yīng)用相結(jié)合的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目,如稱重傳感器小信號(hào)的檢測(cè)與放大,室內(nèi)光強(qiáng)變化的檢測(cè)與控制,環(huán)境溫度變化的檢測(cè)與控制,障礙物的檢測(cè)與判斷等多種模擬傳感器檢測(cè)電路,讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)室里就能直觀地體驗(yàn)到所學(xué)到的模擬電子技術(shù)知識(shí)可以應(yīng)用到現(xiàn)實(shí)生活中去,以充分調(diào)動(dòng)出學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)際電路的創(chuàng)作熱情。

2.5改革考核制度

為了幫助學(xué)生鞏固所學(xué)到的知識(shí),本次教改還建立了一套全新的實(shí)驗(yàn)考核制度,明確了每個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目重點(diǎn)考核的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,以及每個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的具體考核辦法。實(shí)驗(yàn)考核內(nèi)容分為儀器使用、電路設(shè)計(jì)、搭接實(shí)驗(yàn)電路、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)測(cè)試、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析等五個(gè)方面。細(xì)化到每個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目,實(shí)驗(yàn)考核的側(cè)重點(diǎn)有所不同。例如:實(shí)驗(yàn)一重點(diǎn)考核學(xué)生學(xué)習(xí)使用電子儀器的能力;實(shí)驗(yàn)二重點(diǎn)考核學(xué)生設(shè)計(jì)電路的實(shí)踐能力;實(shí)驗(yàn)三重點(diǎn)考核學(xué)生實(shí)驗(yàn)電路測(cè)試和數(shù)據(jù)分析能力;實(shí)驗(yàn)四重點(diǎn)考核學(xué)生在面包板上搭接實(shí)驗(yàn)電路的實(shí)踐操作能力;實(shí)驗(yàn)五綜合考核學(xué)生在電路設(shè)計(jì)中的綜合實(shí)踐能力。通過對(duì)具體能力的考核打分方式,幫助學(xué)生清晰地認(rèn)識(shí)到自己的不足,從而有針對(duì)性地學(xué)習(xí),提高自己的薄弱環(huán)節(jié),以幫助學(xué)生提高電路設(shè)計(jì)和創(chuàng)新實(shí)踐能力。

3結(jié)束語

通過本次教改與實(shí)踐,使大多數(shù)學(xué)生對(duì)模擬電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)的態(tài)度有了明顯的改變,學(xué)生做實(shí)驗(yàn)的熱情有顯著提高。當(dāng)然在模擬電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中,還有很多工作需要改進(jìn),只要我們用心去做,以學(xué)生為中心,在實(shí)驗(yàn)時(shí)間和實(shí)驗(yàn)條件允許的情況下,給學(xué)生增設(shè)更多新穎的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,就一定能激發(fā)出學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情,引導(dǎo)學(xué)生用多種不同的實(shí)驗(yàn)方法設(shè)計(jì)分析不同的實(shí)驗(yàn)電路,提高學(xué)生分析問題和解決問題的實(shí)踐能力,以適應(yīng)社會(huì)對(duì)高技術(shù)人才需求不斷提高的發(fā)展趨勢(shì),提高學(xué)生的就業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力。

作者:程春雨 吳雅楠 馬馳 郭學(xué)滿 王林 單位:大連理工大學(xué)電子信息與電氣工程學(xué)部