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主營產(chǎn)品： 平原型空盒大氣壓計(jì),固液體比重計(jì) |
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2016-6-29 閱讀(618)
面向工程應(yīng)用型本科的模擬電子技術(shù)教材構(gòu)想何秋陽朱敏王紅玉課程的教材改革，主要闡述了如何按照模塊化的結(jié)構(gòu)組織優(yōu)化教材內(nèi)容、如何借助于仿真軟件闡述抽象的理論以降低課程難度等問題。把實(shí)踐能力、工程能力的培養(yǎng)體現(xiàn)在“模擬電子技術(shù)”課程的教學(xué)理念、教材內(nèi)容設(shè)計(jì)、相關(guān)知識點(diǎn)的處理方法等各個方面，比較具體詳盡地提出了模擬電子技術(shù)教材的構(gòu)建思路。
師。（江蘇南京210013）基金項(xiàng)目：本文系南京郵電大學(xué)通達(dá)學(xué)院教學(xué)改革項(xiàng)目（項(xiàng)目編號：09-4-22）的研究成果。
目前正在使用的模擬電子技術(shù)本科教材主要是面向研究型本科教育的，研究型本科教材內(nèi)容一般基礎(chǔ)理論偏多偏深，注重知識理論體系的完整性、系統(tǒng)性，比較側(cè)重于單元電路的工作原理和分析計(jì)算。如果直接作為應(yīng)用型本科人才培養(yǎng)的教材使用會導(dǎo)致學(xué)生產(chǎn)生畏難情緒，不但不能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，相反還會讓學(xué)生產(chǎn)生畏懼心理，影響教學(xué)效果。
一、模擬電子技術(shù)教材建設(shè)的思路和目標(biāo)現(xiàn)在的模電教材知識結(jié)構(gòu)不夠合理，我們以必需和夠用為原則精簡和精選內(nèi)容，以應(yīng)用型工程實(shí)踐能力的培養(yǎng)目標(biāo)為主線組織教材內(nèi)容。具體方式如下：原教材中分立元件占的比例偏大，主要從電路分析的需要來討論和分析電路，缺乏電路系統(tǒng)的概念，隨著技術(shù)的發(fā)展，集成電路成為工程應(yīng)用的主流，對應(yīng)用型本科教學(xué)而言，刪去PN結(jié)、二極管、三極管的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和形成原理部分，只介紹二極管和三極管的外部特性和應(yīng)用電路。教材中用來分析單管單元電路的圖解分析法、微變電路分析法、直流通路和交流通路內(nèi)容可以略去，強(qiáng)調(diào)電子元件和基本電路的外部特性和電路模型，有些內(nèi)容可以只談結(jié)論，不必解釋由來。增加直流穩(wěn)壓電源模塊，振蕩器模塊，A/D、D/A變換模塊。
傳統(tǒng)教材沿用管路結(jié)合的編寫方式，而對應(yīng)用型本科采用功能模塊式的教材體系，注重單元電路之間的，并把單元電路放在實(shí)用的系統(tǒng)中，重點(diǎn)討論系統(tǒng)的功能，各模塊在系統(tǒng)中的作用和相互間的關(guān)系。這些功能模塊可以由一個或幾個集成芯片組成，也可以是一種芯片為核心加上其他元件組成的功能電路（如比例放大、振蕩器等）。
二、教材的體系和內(nèi)容布局緒論單列一章，介紹電子技術(shù)的發(fā)展歷史，以一個日常生活中的實(shí)例給出電子系統(tǒng)的概念（手機(jī)、收音機(jī)、計(jì)算機(jī)等），并從實(shí)例總結(jié)出模擬電子系統(tǒng)的組成框圖（如所示）。在緒論中給出模擬信號和數(shù)字信號的概念，以及模擬電路系統(tǒng)與數(shù)字電路系統(tǒng)的劃分模塊化結(jié)構(gòu)圖方法。
*模塊：常用半導(dǎo)體器件。在主體內(nèi)容上與傳統(tǒng)的教材一致，主要介紹半導(dǎo)體二極管、半導(dǎo)體三極管和晶閘管。
但在內(nèi)容展開方面與傳統(tǒng)教材相比做以下調(diào)整：半導(dǎo)體和PN結(jié)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)按照夠用的原則稍作介紹，重點(diǎn)介紹各類器件的符號、伏安特性、應(yīng)用電路的定性分析，略去定量計(jì)算的內(nèi)容。各個器件在電路中的作用效果通過EWB仿真軟件給出，并在實(shí)際教學(xué)課堂上做演示。比如二極管的檢波作用，三極管的放大作用和效果，通過仿真演示加強(qiáng)學(xué)生對抽象理論內(nèi)容的理解。
第二模塊：常用放大器基礎(chǔ)。主要介紹三種組態(tài)基本放大器、多級放大器、差動放大器、集成運(yùn)算放大器、功率放大器。本章內(nèi)容對應(yīng)于模擬電子系統(tǒng)中的各種放大模塊，在內(nèi)容組織上保留直流偏置電路部分。圖解分析法主要是闡述放大原理和失真分析，*可以由仿真波形分析替代，因此略去圖解分析法。由于在實(shí)際工程應(yīng)用中很少用到分立放大電路，分立元件放大倍數(shù)的計(jì)算更少涉及，所以主要用于計(jì)算放大倍數(shù)和輸人輸出電阻的微變等效電路分析法也可略去。基本放大和多級放大效果以及各元件的作用和頻率響應(yīng)主要通過仿真軟件演示效果，不做定量的計(jì)算。本章重點(diǎn)內(nèi)容放在集成運(yùn)放的特點(diǎn)及線性和非線性應(yīng)用上，增加使用集成運(yùn)算放大器應(yīng)注意的問題。
第三模塊：波形的產(chǎn)生與變換。主要介紹正弦波振蕩器、非正弦振蕩器、直流穩(wěn)壓電源。正弦波振蕩器部分介紹分立和集成振蕩，并把二者結(jié)合起來講述；非正弦振蕩器只介紹集成電路部分；直流穩(wěn)壓電源只介紹集成穩(wěn)壓電源及其應(yīng)用。
第四模塊：A/D、D/A變換和應(yīng)用。因?yàn)锳/D和D/A的主要性能指標(biāo)是由模擬電路的性能指標(biāo)決定的，所以在模擬電子技術(shù)中介紹常用芯片和實(shí)用電路，以及可以實(shí)現(xiàn)高分辨率的過采樣A/D轉(zhuǎn)換器。
第五模塊：仿真分析軟件。一般教材會把仿真軟件的介紹放在zui后一章，由于課時的關(guān)系往往沒有時間介紹。仿真工具可以有效地解決抽象理論與實(shí)踐環(huán)節(jié)脫節(jié)的問題。對于應(yīng)用型本科教學(xué)，我們構(gòu)想教師主要應(yīng)把基本概念講清楚，電路的構(gòu)成、電路的仿真分析、電路功能的測試等工作都可以借助于仿真軟件完成。比如放大電路的頻率效應(yīng)，線性和非線性失真，集成運(yùn)放的應(yīng)用等用仿真軟件介紹效果非常好。另外借助仿真軟件可以清楚地觀察到改變電路連接或改變元件參數(shù)對電路性能的影響，略去繁瑣的計(jì)算。
建立電子系統(tǒng)的概念，內(nèi)容組織圍繞電子系統(tǒng)的每一個組成部分，把零散的內(nèi)容貫穿起來。
精簡了關(guān)于分立元件放大電路原理的分析計(jì)算和綜合設(shè)計(jì)，介紹一些新的器件和集成電路，較多引用一些實(shí)際工程應(yīng)用知識。例如在集成運(yùn)算放大器部分，除了介紹常見應(yīng)用外，增加了工程實(shí)踐中正確使用集成運(yùn)放的注意事項(xiàng)。
采用模塊化的體系結(jié)構(gòu)，以電子技術(shù)中的典型模塊為載體開展理論和實(shí)驗(yàn)一體化的教學(xué)模式。例如：模塊一“常用半導(dǎo)體器件”對元器件的內(nèi)部結(jié)構(gòu)僅作簡單介紹，要求學(xué)生了解即可，把重點(diǎn)放在元器件的外部特性（即伏安特性）和元器件的識別和質(zhì)量好壞的判斷上。同時結(jié)合元器件的判斷，進(jìn)一步強(qiáng)化萬用表的使用，并使學(xué)生初步認(rèn)識晶體管特性圖示儀，然后引人仿真軟件MULTISIM的介紹，讓學(xué)生了解當(dāng)前企業(yè)正在使用的全面集成的設(shè)計(jì)環(huán)境MULTISIM.在這一模塊主要介紹MULTISIM的基本界面和主要菜單欄當(dāng)中的元件列表欄，調(diào)出課堂介紹的二極管、三極管、場效應(yīng)管等元件符號展示給學(xué)生。通過教學(xué)手段的改革可以讓學(xué)生建立立體的知識構(gòu)架，把理論內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)及工程實(shí)踐當(dāng)中分析設(shè)計(jì)的實(shí)際情景統(tǒng)一起來，明白學(xué)習(xí)常用半導(dǎo)體器件的目的和意義，感知半導(dǎo)體器件在整個模擬電子技術(shù)中的地位。
在教材中的相關(guān)章節(jié)引人電子仿真軟件的介紹和仿真實(shí)踐?，F(xiàn)行的一些教材也開始介紹電路仿真軟件，但由于教學(xué)時數(shù)和教學(xué)條件等的限制，一般都放在附錄中。在授課過程中基本不涉及計(jì)算機(jī)仿真問題，反映出在理念上仍然認(rèn)為計(jì)算機(jī)工具不能替代電路理論中經(jīng)典的傳統(tǒng)分析方法，沒有把培養(yǎng)學(xué)生熟練掌握計(jì)算機(jī)仿真技能作為一種必需。忽視計(jì)算機(jī)工具對學(xué)生學(xué)習(xí)過程中重點(diǎn)和難點(diǎn)理解的巨大幫助。在新的教材體系中，我們把計(jì)算機(jī)仿真軟件的介紹和使用滲透在每一個具體的章節(jié)里。一般在每一章的zui后一節(jié)介紹應(yīng)用MULTISIM軟件分析計(jì)算過程的實(shí)際操作界面，在習(xí)題中給出應(yīng)用計(jì)算機(jī)軟件分析的習(xí)題，通過理論課的仿真演示增加理論內(nèi)容的直觀性和可信度。學(xué)生可以直觀地看到電路的構(gòu)成、信號的產(chǎn)生和變化、元件參數(shù)變化時對電路的影響等等，有助于學(xué)生對理論知識的理解和掌握，增加視覺效應(yīng)，加深對重點(diǎn)、難點(diǎn)內(nèi)容的理解。同時為分析計(jì)算真實(shí)的工程實(shí)例打下良好的基礎(chǔ)，使理論與工程實(shí)際的結(jié)合變得容易，逐步培養(yǎng)工程師應(yīng)該具備的內(nèi)在素質(zhì)。
將電子設(shè)計(jì)大賽的成果編制在附錄中，降低模擬電子技術(shù)的神秘性，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。例如在理論內(nèi)容講完放大電路后，把學(xué)生制作的寬帶放大器的相關(guān)選題背景、論證分析、設(shè)計(jì)過程、zui終成果以及設(shè)計(jì)成果在通信領(lǐng)域的使用和推廣價值介紹給學(xué)生。不僅可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，而且能把課堂學(xué)習(xí)和工程實(shí)踐有機(jī)地結(jié)合起來。
以上是筆者在本科教育普及化的教育背景下，面向民辦高校本科應(yīng)用型工程人才培養(yǎng)模式的需求，結(jié)合電氣信息類本科專業(yè)的特點(diǎn)和本校的課程建設(shè)與改革，提出的模擬電子技術(shù)教材的理論體系構(gòu)建思路。理論教師主要是把基本概念、各部分內(nèi)容之間的內(nèi)在關(guān)聯(lián)解釋清楚，復(fù)雜的電路分析和計(jì)算主要借助仿真軟件做課堂演示來完成。這樣做看似增加了內(nèi)容，實(shí)際上大大降低了難度。如果能夠配合理論教材設(shè)計(jì)相輔相成的輔助實(shí)驗(yàn)教材，將電子仿真實(shí)驗(yàn)和硬件實(shí)驗(yàn)有機(jī)地結(jié)合起來，組建系列教材，再進(jìn)一步推進(jìn)相關(guān)課程（“電路分析'”數(shù)字電子技術(shù)通信電子電路單片機(jī)原理與應(yīng)用“）攜手改革，促進(jìn)課程群的建設(shè)，必將為工程型、應(yīng)用型本科生的培養(yǎng)奠定良好的基礎(chǔ)，為民辦本科教育的發(fā)展起到重要的推動作用。北京富瑞恒創(chuàng)科技有限公司。
