新时代“模拟电子线路”教学改革探索

陈红梅　王晓蕾　尹勇生　孟煦

摘要：模拟电子线路是高等学校信息类专业的重要学科基础课，工程性、实践性均较强。本文在当前我国急需培养应用型集成电路人才的大背景下，对模拟电子线路的教学方法、教学内容、教学方法和教学考核等方面进行了有益的探索，提出了模拟电子线路教学改革的几点思路与方法，有利于培养学生的创新思维能力、工程应用能力和团队合作能力，更好地适应当前对高端应用型人才的需求。

关键词：模电;新时代;人才培养;教学改革

中图分类号：G420 文献标识码：A

一、绪论

集成电路作为现代信息社会的基础以及电子系统的核心，对经济建设和社会发展具有重要作用。但是，我国集成电路产业起步晚，核心关键器件和高端电路设计技术与国际先进水平有明显差异。模拟电子线路课程作为电子信息、通信、电气及自动化等信息类专业的核心基础课程，重要性不言而喻。为适应当前国家集成电路设计人才的需要，聚焦国家发展战略，模拟电子线路课程需要进行改革，以适应新时代人才培养需求。目前的教学改革方法，很多教学方法是从进行改革人手，通过更加丰富的教学手段来提升教学效果的，比如围绕一个电路问题开展的问题驱动方法，以完成一个教学任务为驱动方式的任务驱动教学法，以完成一个完整项目设计的项目教学法等。通过教学方法的改革，在帮助同学们掌握这门课程的同时，希望激发同学们的学习兴趣，为未来从事这个专业的工作打好基础;但仅仅进行教学方法改革还不够，教学内容也需要结合当代技术发展进行革新;当代大学生获取知识的渠道非常多，对新知识的渴望和接受程度比以往多大，因此现有的课程教学内容已经无法满足学生的学习需求;同时，现代大学生对新知识的理解和接收程度也更之前的学生不太一样，对模电知识的学习不再仅限课堂，这些变化都给模拟电子线路课程的教学带来新的挑战。同时，为了顺应国内集成电路的发展，我国急需的集成电路人才不仅需要扎实的专业知识，更需要一定实践能力和创新能力。因此课程需要建立一种多层次多手段的教学体系，以培养适合国家未来发展需要的新型高素质人才。为此，很多学者提出产教融合、多维度考核等。本人从事模拟电子学线路教学五六年，在教学过程中发现了很多问题，比如学生反映知识抽象难懂，没有学习兴趣，不知道这门课程学习的意义在哪，不知道如何学习这门课程等诸多问题。针对这些问题，我们也在积极的思考和改变，现从教学目标、教学内容、教学方法、教学考核三个方面探讨如何充分提高学生学习过程主体的主动性、积极性与创造性，同时又能够发挥教师引导、启发、监控教学过程的主导作用，以适合新时代需要的集成电路创新人才的教育需求。

二、教学改革思路要点

（一）构建“知识、能力和恩政”一体的教学目标

作为整个教学活动的纲领，教学目标的设定必须与培养人才的规格匹配，要培养什么类型的人才，必然要求什么样的教学目标与之对应。合肥工业大学以培养高素质专业人才为总目标，当前全球集成电路产业正处于技术变革时期，信息技术的发展日新月异，如何培养适应当前社会需要的高素质人才是教学目标需要考虑的重点。现有模拟电子技术课程的传统教学中，教学目标的设定侧重于培养基础电路线路知识，但是由于课程理论知识抽象，教学内容多，电路分析复杂，导致很多学生的学习兴趣很弱，更不谈主动学习，导致教学效果差。因此，需要探索研究面向高素质应用型人才的教学培养目标，即是，既需要有扎实的理论基础知识，同时也需要对学生进行兴趣引导。本文提出课程教学目标可以分为三方面，一是课程知识目标，需要掌握半导体器件的特性，掌握基本放大电路分析方法，学会对实际应用单元电路的测试、调试及排除故障的方法，系统地学习电子电路设计方面的知识;二是课程能力目标，能熟练识别和检测电子器件，并掌握基本电子器件的使用方法，能分析一般电子线路的工作过程，具有一定的电子线路设计能力;三是课程思政目标，通过课程知识的学习，一方面激发大家的学习兴趣，另一方面也引导同学们积极思考、努力创新。以直流电源教学内容为例，知识目标为掌握直流稳压电源的组成和技术指标，掌握三端集成稳压器的选型及应用电路;能力目标为能够读懂和绘制几种典型直流稳压电路图，能对直流稳压电路常见故障做出正确判断维修。为了让大家很好掌握直流电源的结构和工作原理，我们可以采取任务驱动式的小组讨论学习模式，让同学们在实验室搭建直流电源电路，并利用示波器直观的观察信号的变化过程，激发同学们主动思考和团队合作的意识。同时，帮助学生建立科技改变生活，科技改变世界的人生价值观，利用技术，诚实劳动，为社会做贡献。

（二）“基础与应用相融合”的教学内容

模拟电子线路课程主要内容包括半导体二极管、半导体三极管、基本放大电路、负反馈放大电路、集成运算放大器等基础知识，然后过渡到信号产生与变换电路、直流稳压电源、模拟电子系统的综合设计。从内容安排来看，遵循“先器件后电路，先小信号后信号，先基础后应用”的规律。因此对于初学者来讲，打好基础显得尤为重要。具体来讲，如果是简单基础应用，会涉及器件的了解，则需要了解器件的基本构造和原理;如果是中级的硬件系统应用，则会涉及器件的选择，就需要了解器件的参数和工作状态;如果更高级的片上系统应用，需要根据设计需求，选择合适的器件和设计合适的电路结构。集成电路知识发展日新月异，因此本课程既是专业基础课程，同时教学内容也是要随着专业技术地快速发展，需要注入新的血液来滿足培养创新人才要求的课程。在教学活动中，我们根据集成电路技术的特点，秉持“基础与应用融合”的理念，针对课程中的教学重点，都会列举案例来帮助同学们理解和掌握。以高性能运算放大器为例，运算放大器几乎是所有电子系统都需要的电子器件，早期，运放主要用来完成模拟信号的各种运算，而现在运放在各类混合信号系统中得到广泛的应用。以传感器应用为例，在数据采集前端，最重要的模块就是运算放大器构成的调理电路，它需要将采集的微弱信号进行分辨和放大，然后输出给后端的模数转换器电路进行数字化处理，因此它需要满足低噪声、低失调、高增益等要求。同时，在学习过程中，也需要根据学生的反馈情况对教学内容进行适当调整，并把教学内容进行归纳分类，说明需要重点掌握的知识和一般掌握的知识。例如晶体管的电容特性学习中，因此只需要同学们定性分析电容的形成原理，并不需要进行定量的分析计算;复杂的公式推导过程不做重点要求，只需要掌握公式的意义及其应用，通过对知识进行梳理，可以帮助初学者尽快了解知识框架，为有针对性的复习做好准备。也可以针对课程内容，让同学们平时复习有很好的方向。最后，将课程知识与生活实际相结合，解决学生不知道为什么而学的困惑，达到提升学生对课程的学习兴趣。

（三）适合“新时代人才特點”的教学方法

在教学改革过程中，教师应该思考如何通过教学方法的改变，提高学生的学习兴趣、提升学生的自动学习精神、提高学生的创新能力。针对00后大学生的所需求呈现出的个性化、多维度、易变化的特点，我们首先要做好学习知识的兴趣引导采取多样有效的教学方式方法，提供更多的教学互动机会让同学们参与到教学过程中。同时，在模电课程的学习过程中，电路实验是一个非常重要的教学环节。可以发现，同学们对教学实验是非常感兴趣的，但是现有很多实验中，学生多数都是依照已有的实验步骤进行实验，留给学生主动思考的空间比较少，而且实验课时也非常有限，导致很多学生认为做实验根本不重要，也学不到什么知识，实验效果大打折扣。因此，教师应当改变这种传统方式，给学生创造单独思考的空间，鼓励学生多去尝试。同时，课程学习的知识是非常有限的，为了开阔学生的视野，可以在重点知识引入环节引入打造了“课程思政之我见”等一系列活动并融入课程考核内容。通过具体的案例来帮助同学们理解和掌握知识点，比如集成电路工艺国内外研究现状，高端ADC模拟器件国内外差距等。对于通用性的集成运放，例如uA741，LM324等，目前我们已经有设计和制造的能力，但是对于高速应用领域，我们的设计技术和制造技术跟国外还是有一些差距的，因此需要同学们努力学好课堂知识。同时，鉴于电子专业实践性强的特点，我们鼓励科技竞赛活动学生积极参加各种竞赛活动，将课堂所学知识应用到实际设计中，在提升学生能力的同时，也会进一步促进学生对学科知识的理解和兴趣。最后，还可以聘请一批国内有经验、有实力的企业专家为学生带来集成电路发展的专题报告，组织学生了解优秀企业文化。让学生清晰认识到我们国家集成电路发展的现状，激发同学们努力学习的热情和决心，真正发挥教师既教书又育人的双重职责。当然，针对不同学生的不同特点，不断改进教学方式，调整教学内容，帮助学生扬长避短，激发学习兴趣，能够更加全面深刻地掌握所学知识。

（四）构建“多元化”的教学考核方式

教学考核是作为课程教学的重要环节，可以反映学生的学习情况和老师的教学情况。传统模拟电子技术课程传统的考核比较单一，主要以期末考试成绩为主，而且注重笔试忽略实践操作。这样的后果是，很多同学靠记忆完成考试，学完就把知识给忘了，碰到实际应用仍然不懂也不会。为了让学生重视课程学习的每个环节，我们提出探索多种考核手段相结合的方法，比如课堂讨论，设计小实验，撰写调研报告，鼓励参加各种创新设计大赛等多种方式，来提升同学们参与课程的主动性和积极性。在考核评价上体现多元化，除了期中和期末考试，还包括课堂互动，课程项目答辩，课程创新实验等，并有效地引入思政元素，充分调动学生的积极性，激励他们快乐有效地学习。同时，结合“模拟电子技术与实践”课程的专业教学内容和特点，合理实施项目化教学，让同学们积极主动参与知识的学习过程中，不再采用传统的死记硬背的方式来应付考试。同时，也可以让同学们更加近距离地去了解和掌握如何讲知识学以致用。当代社会，对人才素质的要求是多方面，特别对于大学生，提升自己的各项技能以适应社会的发展需求是极其重要的。因此，我们课程考核也需要与社会对人才需求考核接轨，通过多角度来挖掘学生的潜力，提升学生的整体素质。

三、结语

随着时代的发展，传统的模拟电子线路课程教学模式已不能满足要求。本文在当前社会对高端集成电路应用型人才极度需求的大背景下，对模拟电子线路的教学方法、教学内容、教学方法、教学考核方式四个方面进行了积极有益的探索，提出了模拟电子线路教学改革的几点思路与方法以适应新时代集成电路人才培养。

作者简介：陈红梅，女，湖北咸宁人，讲师，从事模拟电子技术教学与研究。