面向新工科的模擬電子技術課程建設

摘?要：新工科背景下，對培養應用型創新人才的需求與日俱增。模擬電子技術作為工科電子電氣類專業的重要基礎課程，其重要性不言而喻。模擬電子技術課程的課程建設中，引入雨課堂教輔軟件、Multisim仿真軟件等信息化的教學手段，同時輔之以課外電子電路設計與制作，將模電的理論知識點與實際電子線路緊密結合，提升學生對課程學習的興趣和教學效果，促進了對工科學生工程實踐能力的培養。

關鍵詞：新工科；模擬電子技術；信息化；課程建設

中圖分類號：TP311??文獻標識碼：A

1?概述

隨著我國綜合國力的進一步增強，制造業在國家產業中的關鍵性地位日漸突出，工匠精神被社會大力弘揚和提倡，工科人才的工程實踐能力培養愈發重要。為加強和引導應用型人才培養，教育部近年來先后提出“復旦共識”［1］“天大行動”［2］和“北京指南”［3］等指導性文件。面向新工科的建設，提出了培養人才理論聯系實際的綜合能力，注重工科畢業生工程實踐能力的提升。

“模擬電子技術”是電子信息類和自動化類專業的一門專業必修課，也是核心課程之一，具有自身的體系和很強的理論性及實踐性。前期對于該門課程的教學，采用的是傳統課堂教學講授方式，方法較為單一，課堂互動不足，課堂吸引力不足，學生注意力容易渙散，教學方法無創新性，同時管理方式單一，缺乏符合課程特色的教學管理方式方法，學生評價不高，感覺課程難度大。教學重點不突出，同時教學反饋評價一般。為了改變這一狀況，提升教學質量，學院開展了優質課程項目建設，將模擬電子技術這門課程建設納入其中。經過一段時間，在信息化教學方式方法的引入、課外電子制作等活動的展開后，取得了良好的效果。

2?課程建設實施

本門優質課程建設的目標，是針對過去模擬電子技術課程教學中存在問題的改進。學院的模電教學一直采用的是傳統課堂教學講授方式，方法較為單一，課堂互動不足，講授內容抽象，課堂吸引力不足，學生注意力不集中，教學效果不理想。在本優質課程建設過程中，經過廣泛收集資料，積極展開教學調研，充分吸取同行先進教學經驗。一方面，將電子仿真平臺引入實踐教學環節，提升教學效果［4］。讓仿真及實驗箱接線實驗并行，互相補充，使實踐教學水平提升到較高的層次。另一方面，課堂教學中引入了新的教學輔助工具，采用了“雨課堂”網絡智慧教學工具［5］，提供課堂管理、教學內容導入、教案設計等基本功能，同時可以在線收集同學的問題意見、教學反饋等資料，便于教師自我總結分析，全面提升了教學體驗，改善了教學效果。再則課堂教學中加大了練習的力度，通過練習講解、經驗分享等互動，提升學生課堂注意力，顯著提升教學效果。此外在課程教學中加入讓學生自主焊接典型電路的環節［6］，鼓勵學生動手制作，將課外電子電路作品加入期末成績評分，讓具備能力和愛好的學生有展示自己才能的機會，提升學生學習興趣和學習積極性。同時結合學生電子技術創新科技活動，依托學生電子設計競賽，充分發揮學生的創新潛能。經過上述教學方面的改進，優質課程建設開展以來，教學評價有了階段性的明顯提升，學生對該門課程學習的興趣和學習積極性增加明顯。課堂教學中，學生注意力明顯加強，整體教學質量得到提高。本文就模擬電子技術課程建設五個方面的具體措施展開探討。

2.1?仿真工具用于實踐教學

Multisim電路仿真工具已廣泛應用于高校相關專業教學，如何將仿真實驗與實驗箱電路實驗更加有效結合還有提升空間。本課程建設過程中，將Multisim電路仿真平臺引入實踐教學環節，提升教學層次。依托學院的網絡型模擬電子技術實驗室，在模擬電子技術課程實踐教學過程中引入電子仿真軟件，并在課程中提供Multisim軟件的使用說明和設計范例，讓學生能熟練掌握該仿真平臺的使用方法。同時充分應用其他計算機輔助教學技術，如“紅蜘蛛”課堂教學管理軟件，實時推送參考仿真線路給實驗學生。

在實踐課過程安排上，讓計算機仿真實驗和實驗箱接線實驗并行。一種安排是實驗課上，實驗小組成員一邊在臺架連接實際原理電路，一邊可以在實驗臺配置的電腦上敷設仿真器件和線路。另一種方式是對同一典型電路實驗，在實踐課時安排上，讓仿真與臺架實驗交替進行，參考對比，互相補充。圖1及圖2為單管放大及負反饋仿真電路及對應臺架實驗電路板。如此安排使學生在仿真與實際直接對比中，對典型電路的認識更加深入；因實驗器件精度等問題導致的實驗數據不準確，以及因實驗器件老化或電磁干擾等原因，實際觀測不到理想實驗數據的問題也得到了很好的解決。實踐教學水平提升到較高的層次，同時關鍵知識點的理論學習也得到了有力的支持。

2.2?“雨課堂”網絡教學工具的引入

在模擬電子技術課堂教學中逐步引入了新的教學輔助工具，采用了“雨課堂”網絡智慧教學工具，參考了各類課程教學中雨課堂的使用經驗［7］，從幾個方面開展了教學輔助功能。首先，在教學內容管理方面，提供了教學內容導入、教案設計及教學備忘錄等基本功能。其次，在課堂管理方面，從應用課堂邀請碼開始，在線管理學生加入課程，每次上課可生成二維碼即時掃描考勤。最后，與學生的交互也提供了更加豐富的途徑，每節課的課程過程可以記錄，課堂練習及作業也可在線發布和提交，提交后可以在線或后續進行批改等。充分利用雨課堂信息化教輔工具，加大課堂練習力度，開展解題經驗分享等互動交流。同時可以收集查看各位同學的問題意見、教學反饋等重要教學信息，便于教師歸納分析和自我總結，全面提升了教學體驗，極大地改善了教學效果。圖3是課程中用到雨課堂的部分截圖。

2.3?教學方法及授課管理的建設

模擬電子技術課程的教學方法及教學管理方面改變了過去一味注重課堂講授方式，導致學生容易疲勞，注意力難以集中的現狀。首先，加大了課堂練習的力度，對于當堂講授了解到的抽象理論，能夠立即通過典型例題的練習，對重點難點的掌握進行鞏固，將知識點學習及時和練習結合，加深理解，提升效果。其次，在授課方式上，鼓勵優秀學生上臺講題，分享學習及理解難點的經驗。這樣在整個課堂練習過程中，學生學習注意力能被有效地引導到教學內容上來，避免了抽象課程的注意力容易渙散的問題。從學生反饋及教學實際效果來看，以上措施發揮了積極的作用。

2.4?課外電子制作活動的開展

模擬電子技術作為一門實踐性較強的課程，對于實際電子線路功能的認識和理解對課程學習非常重要。本課程建設開展了課外電子制作的活動，將作品計入期末的成績評定，此項舉措讓同學提升了學習興趣，得到了展示自己才能的機會，大大提升了學習自信及學習積極性。同時還能將學到的知識實踐化，在課外制作的工程實踐中，各同學能夠直接展開對電子元器件的認識、電子電路的理解、電路的焊接及測試驗證環節的熟悉等。同時也在制作中能夠開展合作互助，提升了學習氛圍，增強了學習興趣，明顯提升了學習效果。

考慮到各同學動手能力差異，對作品的基本要求是可在網上購買套件，也鼓勵同學購買散件組裝，但一定要自己動手焊接調試，鼓勵部分動手能力強的同學自行設計布線PCB板。作品驗收時除檢查外觀焊接質量外，同時需現場連接電源和喇叭，播放手機或其他信號源輸出的音樂信號，如不能播放及有較大噪音，要求查找原因并排除故障。圖4及圖5為互補對稱功率放大電路的焊接制作樣品。課外電子制作活動的展開，得到了廣大同學的支持和配合，理論課上的知識可以在自己親手制作的作品上得到驗證，提升了學習的興趣和效果，進一步鍛煉了同學們的工程實踐能力。同時結合課外電子制作活動，積極鼓勵引導有興趣愛好的學生參加電子設計競賽等活動，取得了優異的成績。

2.5?教學資料整理

模擬電子技術教學資料方面，首先對在用的網絡平臺教學資源方面進行了進一步的更新和完善，補充了實驗指導書中的實驗板圖片，給出了課后習題的答案詳解，各章節的課件也進行了修訂補充，增加了電路仿真及其他的模電課程中需用到的軟件。其次對課程教學方面進行了廣泛的調研，收集整理了模擬電子技術教學的大量相關教學改革論文，學習參考同行先進的教學理念方法，了解各類改進后的教學方法、教學經驗及教學內容。從課堂教學到實驗教學兩個方面為下一階段課程建設的實施，打好理論基礎。

3?課程建設成果

經過一個教學周期的優質課程建設，陸續在教學過程中采用了前述的各項措施，最終體現在學生的教學評價從建設前的4.69提升至建設開展后的4.75和4.78，學生反饋學習上的獲得感有了較為明顯的提升。在學院專業調整的背景下，課程教學效果也有明顯提升。從宏觀上，教學內容的豐富及教學手段方法的改進，整體提升了學生在課程學習的獲得感，減少了學習抽象課程的畏難情緒。從微觀上看，個別后進同學的轉變明顯，在各類課外活動中得到展示自己能力的機會，在得到表揚和鼓勵后，增加了學習自信，不僅僅在本門課程學習得到了提升，從重修的學習狀態轉換到了較為優異的課程成績，同時在學院組織的電子競賽中獲得優異成績，在其他課程上的積極轉變也非常明顯。課程建設以來，從學生的教學反饋上也得到了好的回應，同時該門課程建設中采取的各項教學改進措施對其他課程的教學也有較好的借鑒作用，具有一定的應用及推廣價值。

4?總結與展望

新工科背景下模擬電子技術優質課程的建設過程，是從國家產業發展的趨勢對人才培養的要求出發，同時也是從學生的學習需求出發，根據課程的特點和學生的認知規律，豐富課程教學方式方法及教學內容，讓學生減少對抽象課程的抗拒感，在教學過程中練習和動手制作，讓學生提升發現、分析和解決問題的能力，同時養成學生敢于質疑、敢于表達、歸納創新及理論聯系實際的良好學習習慣，培養其在電子類課程中學習的興趣，實現對教學方式的良性轉變。結合本課程的建設過程，可以總結出在新工科的背景下模電課程項目驅動的課程建設方向。在優化與改革教學內容方面，要進一步淡化理論性推導，強化電路特性及應用特點，強化定性分析，淡化定量推導，強化宏觀設計，淡化微觀細節內容等。教學方法手段方面，要進一步加強課堂與學生互動，增加練習、測驗、解題分享等內容，緊抓學生課堂注意力，這種教學改革的思路對本課程及其他電子類課程都有借鑒意義。后續課程建設方面展望分為幾方面，首先盡力提供更多的課外電子設計制作素材，完善項目驅動教學方式的改進；進一步豐富課程教學資源，增加更多的難點重點的視頻講解，增加更加完善的習題解答資料；繼續豐富課程的教學方法、教學手段，提升學生學習興趣及學習主動性，全面提升教學效果。該課程的建設方式方法也可在各級教學研討會上交流，同時也可推廣到其他課程的教學建設之中。

參考文獻：

［1］教育部.“新工科”建設復旦共識［J］.高等工程教育研究，2017（1）：1011.

［2］教育部.“新工科”建設行動路線（“天大行動”）［J］.高等工程教育研究，2017，35（2）：2425.

［3］教育部.新工科建設指南（“北京指南”）［J］.高等工程教育研究，2017，35（4）：2021

［4］韋榮昌.基于Multisim的模擬電子技術實驗教學改革探究［J］.科技風，2021（6）：7778.

［5］張俊杰.基于“雨課堂”的“模擬電子技術”課程教學實踐［J］.信息系統工程，2020（4）：171174.

［6］劉小虎，邢靜.基于項目驅動的“模擬電子技術”課程改革研究與探索［J］.電子測試，2021（09）：125126.

［7］李勇，王琛，戴峰.新工科背景下基于WACOM與雨課堂的基礎力學課程教學改革實踐［J］.高教學刊，2022，8（24）：140143.

作者簡介：羅茂松（1975—?），男，漢族，重慶人，博士，講師，研究方向：通信與信息系統、通信網絡資源優化。