電路分析與模擬電路課程實(shí)驗(yàn)平臺建設(shè)

２１世紀(jì)，人類跨入了以高新科技綜合創(chuàng)新為代表的信息技術(shù)時代，信息社會中信息的產(chǎn)生、存儲和處理等過程均由電子電路來完成，因此，電子技術(shù)的誕生成為人類探索宇宙宏觀世界和微觀世界的物質(zhì)技術(shù)基礎(chǔ)，電子技術(shù)的蓬勃發(fā)展對電子行業(yè)精英人才的培養(yǎng)提出了新要求，精英人才需具備多種新特質(zhì)與素養(yǎng)才能面對２１世紀(jì)社會和科技發(fā)展的挑戰(zhàn)．電子科技大學(xué)作為特色明顯的高校，非常注重深化本科人才培養(yǎng)綜合改革以及學(xué)生專業(yè)能力的培養(yǎng)，實(shí)行的是“３＋６”的課程建設(shè)，“３”指數(shù)學(xué)、物理、英語３門公共課；“６”指電子科技大學(xué)電子信息學(xué)科最具特色的６門專業(yè)基礎(chǔ)課，包括模擬電路基礎(chǔ)、電路分析基礎(chǔ)、數(shù)字邏輯設(shè)計(jì)及應(yīng)用等課程，這些課程設(shè)立了首席教師崗位，專門負(fù)責(zé)這些課程的教學(xué)和課程建設(shè)．為了適應(yīng)電子技術(shù)發(fā)展的新要求以及相關(guān)領(lǐng)域迅速發(fā)展的新形勢，模擬電路基礎(chǔ)和電路分析基礎(chǔ)迫切需要更新教學(xué)內(nèi)容，改進(jìn)教學(xué)方法．我校將模擬電路基礎(chǔ)和電路分析基礎(chǔ)合并成一門課程———電子電路，９６學(xué)時，６學(xué)分，在大一的第二學(xué)期開設(shè)，這是電子科技大學(xué)迄今為止唯一的一門６學(xué)分的專業(yè)基礎(chǔ)課．通過一系列的教學(xué)改革措施，電子科技大學(xué)經(jīng)過近幾十年的快速發(fā)展，在許多領(lǐng)域成為了“領(lǐng)跑者”，是國家“９８５工程”、“２１１工程”重點(diǎn)建設(shè)的教育部直屬重點(diǎn)大學(xué)，根據(jù)教育部學(xué)位與研究生教育發(fā)展中心２０１２年學(xué)科評估結(jié)果，電子科技大學(xué)的電子科學(xué)與技術(shù)學(xué)科排名全國第一，信息與通信工程學(xué)科排名全國第二．
２０１５年底，國務(wù)院頒布《統(tǒng)籌推進(jìn)世界一流大學(xué)和一流學(xué)科建設(shè)總體方案》（簡稱“雙一流”總體方案），以“到本世紀(jì)中葉，建成高等教育強(qiáng)國”為主要目標(biāo)．為了響應(yīng)電子科技大學(xué)深化高等教育教學(xué)改革以及“雙一流”大學(xué)的建設(shè)要求，電子電路教研組經(jīng)謀劃、認(rèn)真研討和廣泛征求師生意見，凝聚共識，以本科培養(yǎng)方案及重點(diǎn)教改專項(xiàng)為牽引，論述了電子電路課程教學(xué)和實(shí)驗(yàn)平臺搭建的措施和體會．
１　運(yùn)用類比思維的教學(xué)改革
面向推進(jìn)精英人才培養(yǎng)戰(zhàn)略、優(yōu)化人才培養(yǎng)體系和建設(shè)一流本科教育的要求，精英人才培養(yǎng)不僅強(qiáng)調(diào)解決問題———怎么做？更強(qiáng)調(diào)思考問題———做什么？及為什么做，幫助學(xué)生從更宏觀的角度、以跨學(xué)科和系統(tǒng)性思維看待與解決問題．在電子電路的教學(xué)過程中，我們已經(jīng)清晰地認(rèn)識到隨著電子電路技術(shù)日新月異的發(fā)展，電子設(shè)備日益集成化，電子設(shè)計(jì)自動化（ＥＤＡ）以及各種電路仿真軟件的飛速發(fā)展大大簡化了過去繁雜的電路分析和計(jì)算，因此，授課時不宜過細(xì)地分析模塊的內(nèi)部原理以及進(jìn)行繁雜的電路計(jì)算，但經(jīng)典的電路分析理論知識例如基爾霍夫電流定律（ＫＣＬ）、基爾霍夫電壓定律（ＫＶＬ）等仍然應(yīng)該是學(xué)生重點(diǎn)掌握的內(nèi)容．電路分析課程重點(diǎn)講授電路的概念定律、分析方法及等效電路；模擬電路課程重點(diǎn)講授三極管的特性、放大電路的反饋和模擬集成電路的組成及應(yīng)用．另一方面，模擬電路的工作原理和過程極為抽象，有礙于直觀理解和觀察．因?yàn)槭澜缡悄M的，自然界的信號都是模擬信號，模擬電路與現(xiàn)實(shí)生活密不可分，故我們提出了以“類比思維方法”作為主體的電子電路技術(shù)比較教學(xué)策略．所謂類比思維，是指根據(jù)兩個或者兩類事物之間在某些方面上的相同或相似，將一種特殊事物的認(rèn)識推移到另一特殊事物的邏輯推理方法，當(dāng)兩類事物在某一或者某些方面相同或相近時，即可運(yùn)用類比思維．教學(xué)改革的出發(fā)點(diǎn)應(yīng)摒棄傳統(tǒng)的機(jī)械被動式灌輸講授，由“填鴨式”教學(xué)法轉(zhuǎn)向恰如其分地創(chuàng)設(shè)類比聯(lián)想的情境．例如：運(yùn)算放大器最早被發(fā)明的目的是將電壓類比成數(shù)字，用來進(jìn)行加、減、乘、除運(yùn)算，同時也成為實(shí)現(xiàn)模擬計(jì)算機(jī)的基本模塊．又比如：在講授正弦波振蕩電路———振蕩電路的基本原理這一章節(jié)時，如果只是生硬地給出“振蕩”的定義，學(xué)生只能機(jī)械被動的接受，印象也不深刻，在講授此章節(jié)時，可以首先提問：“同學(xué)們，大家蕩過秋千嗎？”將學(xué)生從枯燥無味的課堂教學(xué)引入到愉悅的生活情境，學(xué)生思維的轉(zhuǎn)變使得心情愉快了，學(xué)習(xí)興趣也提高了，再進(jìn)一步展開教學(xué)活動，進(jìn)行下一環(huán)節(jié)的提問：“要使秋千維持振蕩需要滿足什么條件呢？”通過類比現(xiàn)實(shí)生活中常見的事物，巧妙地將振蕩電路與秋千做類比，把每一個環(huán)節(jié)通過類比生動、形象地展現(xiàn)出來，啟發(fā)學(xué)生對電子電路技術(shù)的興趣，加深學(xué)生對于知識點(diǎn)的掌握，進(jìn)而去嘗試觀察、類比、思考，觸類旁通地總結(jié)模擬電路技術(shù)發(fā)展的規(guī)律和路線圖，從而尋找到學(xué)習(xí)創(chuàng)新的路徑及解決問題的方法．
２　科技創(chuàng)新為主的實(shí)驗(yàn)平臺建設(shè)
為教學(xué)改革提供支撐平臺是實(shí)驗(yàn)平臺建設(shè)的一項(xiàng)重要內(nèi)容，電子電路實(shí)驗(yàn)平臺的軟件系統(tǒng)采用以Ｂ／Ｓ模式為主、Ｃ／Ｓ模式為輔的設(shè)計(jì)方案，Ｂ／Ｓ模式使用Ｗｅｂ　２．０技術(shù)實(shí)現(xiàn)，采用經(jīng)典的前臺應(yīng)用層、中間業(yè)務(wù)邏輯層和后臺數(shù)據(jù)訪問層的三層架構(gòu)設(shè)計(jì)，方便系統(tǒng)升級和管理．在系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)上還設(shè)計(jì)了統(tǒng)一用戶及權(quán)限管理系統(tǒng)，用戶可以單點(diǎn)登錄，這樣用戶只需要登錄一次就可游離在多個信息系統(tǒng)之間，極大方便用戶體驗(yàn)．為有效管理數(shù)據(jù)，設(shè)計(jì)了統(tǒng)一數(shù)據(jù)管理平臺，將各個系統(tǒng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行集中存儲，并從硬件角度設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)冗余備份，同時架設(shè)二級硬件防火墻保障數(shù)據(jù)安全．如圖１所示，電子電路實(shí)驗(yàn)平臺包括４個子平臺：
２．１　創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)服務(wù)平臺
創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)服務(wù)平臺以多元化方式為學(xué)生提供參加科研項(xiàng)目活動的便捷途徑，目前電子電路實(shí)驗(yàn)中心結(jié)合學(xué)校的科研活動開展了常規(guī)５項(xiàng)創(chuàng)新型科研專題活動，它們是Ｓｙｎｏｐｓｙｓ國際微電子奧林匹克競賽、ＳＲＴＰ科技創(chuàng)新項(xiàng)目、大學(xué)生工程實(shí)踐、個性化實(shí)驗(yàn)和創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練活動，這些專題活動面對全校學(xué)生開放，每一個專題活動啟動時都預(yù)設(shè)有一定量供選擇的具體項(xiàng)目，學(xué)生在網(wǎng)上提交申請表，在填寫申請時學(xué)生也可以根據(jù)自己的興趣自擬題目、自行組隊(duì)，實(shí)驗(yàn)中心將根據(jù)申請情況為每個項(xiàng)目小組安排１～２名專業(yè)指導(dǎo)老師，所有專題活動都可歷時一年以上，在項(xiàng)目結(jié)題時，學(xué)生需要網(wǎng)上提交結(jié)題報告和項(xiàng)目成果，之后由實(shí)驗(yàn)中心安排現(xiàn)場答辯評審．
２．２　專業(yè)課實(shí)驗(yàn)導(dǎo)學(xué)平臺
專業(yè)實(shí)驗(yàn)導(dǎo)學(xué)平臺是一個多媒體學(xué)習(xí)平臺，由專業(yè)課老師根據(jù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容而編排，該平臺內(nèi)容豐富多彩，涵蓋到模擬電路技術(shù)領(lǐng)域諸多方面，不僅有文本圖像，還搜集了大量國外名校的課程視頻資源，學(xué)生可根據(jù)需要通過網(wǎng)絡(luò)申請到實(shí)驗(yàn)中心來觀看學(xué)習(xí)．
２．３　電路百科庫學(xué)習(xí)平臺
實(shí)驗(yàn)中心收集和整理了大量專業(yè)基礎(chǔ)知識，建立了電路基礎(chǔ)百科知識學(xué)習(xí)平臺，向全校師生開放，任何對電路設(shè)計(jì)領(lǐng)域感興趣的師生都可從中受益．該平臺由實(shí)驗(yàn)中心老師進(jìn)行維護(hù)，其內(nèi)容幾乎每天都在被更新或擴(kuò)充，它也是電子電路實(shí)驗(yàn)中心一流服務(wù)的體現(xiàn)．
２．４　社會化培訓(xùn)服務(wù)平臺
電子電路實(shí)驗(yàn)中心建立了多種多樣的教學(xué)平臺，這些平臺緊跟時代步伐，在教授學(xué)生、培養(yǎng)學(xué)生的同時，利用學(xué)校在半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域的學(xué)科優(yōu)勢面向社會開設(shè)高端的、技術(shù)性較強(qiáng)的中、高級研修班，這是我校服務(wù)社會、國家的一個很好的平臺，這不僅為企業(yè)提供方便、節(jié)約培訓(xùn)成本，也是電子電路實(shí)驗(yàn)中心實(shí)現(xiàn)社會化效益的重要體現(xiàn)，希望借助電子科技大學(xué)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域?qū)W科在全國的領(lǐng)先優(yōu)勢，搭建培訓(xùn)交流平臺，使各位企業(yè)學(xué)員與電子科大結(jié)下深厚的緣分，幫助學(xué)員開闊視野，提高科研技術(shù)水平，建立與我校進(jìn)一步合作和發(fā)展的良好基礎(chǔ)，為地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展服務(wù)．
綜上所述，電子電路實(shí)驗(yàn)中心是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維的孵化園，它為學(xué)生提供了項(xiàng)目豐富、內(nèi)容精彩的實(shí)驗(yàn)平臺，能有效地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣．通過實(shí)驗(yàn)平臺，學(xué)生不僅可以獲取更全面的基礎(chǔ)知識，還有機(jī)會參加形式多樣的科研創(chuàng)新活動．另一方面，在培訓(xùn)企業(yè)人員的同時，能切實(shí)了解企業(yè)的生產(chǎn)變化情況，適時改進(jìn)實(shí)驗(yàn)平臺，更好地服務(wù)于學(xué)生和社會．