“模擬電子技術”課程教學方法探討
“模擬電子技術”是電類專業(電力、電子、通信、自動化等專業)的重要基礎課,也是其它工科專業必修的“電工學”課程中的一個重要單元,該項課程主要介紹半導體器件(二極管、三極管、場效應管等) 及由半導體器件構成的各種功能的電子電路。該課程內容較多且有一定的難度,學生學習起來較其他課程困難。采用什么樣的教學方法,讓學生易學、好學,值得探討。本文結合多年的“模電”教學的體會和經驗,就教學中的幾個問題進行探討,重視“模電”學習基礎,以對比法教學方法及“回頭看”式實驗教學方法,來改進“模電”教學方法,以獲得更好的教學效果。
1 重視學習模電的基礎
學習“模電”之前的先修課程“電路原理”,電路的知識是學習模電的基礎,有的學生“電路理論”課程學得不扎實,在模電課程的學習中感到困難。因此有必要在模電開課之前或第一次課,交待學生重溫“電路理論”的相關知識,特別是基爾霍夫電壓、電流定律、疊加原理。可以用一節課的時間復習這部分內容,并留部分作業加以鞏固。回路、節點方程幾乎貫穿了模電學習的全過程,而復阻抗的概念在含電容、電感的電路頻率特性分析的學習中常用到。要學習好“模電”,必須要有良好的“電路”基礎。
2 重視器件的外部特性
在半導體器件、運算放大器的章節內容中,大部分教材對器件的微觀結構、載流子的運動等講得非常詳細,而學生理解起來并不容易。在本科生階段,對于半導體器件只要掌握其外部特性,學會如何分析、使用這個器件就可以了。因此,在介紹二極管、三極管、場效應管及運算放大器時,重點放在其輸入、輸出特性上,淡化器件內部微觀的工作原理的介紹。特別是運算放大器,有些教材已經把集成運算放大器單獨列出一章,只介紹其外部特性,內部的元器件組成,可以作簡單介紹。又例如對于三極管,重點放在三極管的輸入、輸出特性的講授,讓學生理解三極管這個非線性器件的外部特性,再學習由三極管構成的共射、共集、共基三種基本放大電路。這樣可以降低難度,節約課時。
3 重視對比教學法
在模電的各章中,有些內容有相似之處,可以用對比教學方法。對比教學方法,將那些具有聯系和區別的教學內容整理在一起,進行分析對比,找出他們之間的相同與不同點,并探究其原因,使學生可以在理解一個內容后,很自然地就聯想起另一個內容,這樣做到融會貫通,簡單易記,從而達到同時完成兩部分內容的教學目的。例如三極管與場效應管兩個器件之間的對比如表1 所示,它們同為三端器件,三個極、三個區、兩個節,不同處是三極管是雙極性電流控制器件,而場效應管是單極性電壓控制器件,表1列出了兩種器件在不同方面的性能對比,可以在講完兩種器件后列出對比表格,讓學生對兩種不同的器件理解更透徹、概念更清晰。
同樣的對比教學方法,在“模電”的其他章節也可運用,比如運算放大器的同相、反相放大電路對比,MOSFET 與JFET的對比,負反饋放大電路的四種組態的對比,各種濾波電路的對比,單門限電壓、遲滯比較器的對比等。對比法教學可以將相關知識進行疏理和整合,使學生更容易理解和記憶,提升學生自行分析和解決問題的能力。同時也可使課堂不那么沉悶,教學效果更優(見表1)。

表1 三極管與場效應管的對比
4 重視實驗教學
實驗是“模電”教學一個重要教學環節,實驗不但能培養學生的動手能力,更能鞏固和領會對應的知識點。但由于各方面的原因,有的實驗與課程是脫節的,比如實驗教師不是理論課老師、實驗時間嚴重滯后。要獲得好的實驗教學效果,須注意以下幾點。(1)實驗時間必須緊隨課堂內容,一般課堂內容一講完,本周內就開設相關的實驗,這樣學生的印象深刻;(2)理論課教師最好一起參與實驗教學,這樣能夠了解到學生實驗過程中存在的問題,并對應到哪部分知識點還不清楚,及時解決;(3)實驗后采用“回頭看”的教學方式,即做完實驗后,通過實驗中學生存在的問題,以及實驗的結論,回過頭來鞏固實驗對應的相關內容及主要知識點。
例如,在RC橋式振蕩電路實驗中,當信號源達某一頻率時,RC 串并聯網絡的輸出將達最大值(約為輸入的1/3 左右)。且輸入、輸出同相位,此時信號源頻率為。由給定電路參數計算振蕩頻率理論值,并與實測值比較,分析實測值與理論計算值存在偏差的原因。實驗后,對這部分相關的知識點,RC 橋式振蕩電路的構成、電路起振條件、正反饋網絡、RC串并聯選頻網絡、穩幅等相關知識點,結合實驗測試數據、結論,重新加強鞏固。
5 重視仿真軟件配合教學
仿真軟件的教學已經在多門課程中應用,“模電”教學中也不例外,各章節內容都有仿真實驗教學的實例,目前電子電路用得較普遍的仿真軟件有Pspice、Multisim、Protus、protell等。仿真實驗教學相對于傳統的“紙上談兵”更直觀、方便、快捷,特別在模擬電路設計環節中起到重要作用。無論是在課堂教學,還是在課后的學生的自主學習,引導學生學習使用仿真軟件,會起到很好的促進作用,收到更好的教學效果。利用仿真軟件,學生可以靈活地設計電路、修改參數,自如地模擬電路的測試、運行、結論,這樣可以調動學生的學習主動性,開拓思路,增強學生的自信心和成就感。先有仿真的成功過程,再進入硬件實物教學環節,制做電路實物,循序漸進,步步為營。
6 結語
“模電”課程教學效果的優劣,取決于兩方面,一是教師的教學水平、方法、技巧,二是學生學習的能力、積極、主動。在教學過程中重視教學方法的改進,重視仿真軟件在教學中的輔助作用,重視實驗教學環節的強化和提升,可以充分調動學生學習“模電”課程的積極性和主動性,并培養學生的實踐能力和創新能力,獲得更好的教學效果。