“模拟电子技术实验”课程的改革

王 波，张 岩，王美玲，刘 伟

(北京理工大学 自动化学院，北京100081)

0 引 言

模拟电子技术课程，是相关专业的核心基础课之一，具有很强的实践性［1-3］。因此，加强模拟电子技术实验课程教学，培养学生的实践与创新能力，是理工科大学生培养的重要环节［4-5］。

传统的依附于理论课程的模拟电子实验课程内容更新缓慢，不能满足当今社会对大学生的培养要求［6-8］。

1 实验教学模式的改革

模拟电子技术实验课程改革的指导思想:实验课不仅仅是传授实验技能和操作能力，更应定位于实验科学与技能，乃至实践与创新能力的系统传授与学习训练。实验项目不能仅局限于对某些课程理论的认知与验证，必须形成基础认知、综合设计、研究创新等环节有机结合的实验教学课程体系［9］。主要采取的改革措施如下:

(1) 实验独立设课。改变以往的实验课附属于理论课的地位，使得模拟电子技术实验可以根据实验课的特点编写实验教材和教学大纲;根据学生的实际情况和多年的实验教学经验，灵活组织实验内容;根据实验教学的特点，使得相关实验课程的教学内容体系化。

(2) 转变实验教学观念。从传统的“以教师为主”的模式转变为“学生为主体、教师为主导”的模式。具体地说，就是在教师的指导下，学生自主实验。在实验过程中运用启发式教学法，以引导和个别辅导为主，以学生为实验主体，鼓励学生独立思考问题，并引导学生观察问题、分析问题、解决问题。实验结束后引导学生去思考实验中碰到的各种问题。引导学生肯思考，会思考，并注意学生收敛性和发散性思维同步发展，逐步养成严谨的科学态度和科学的思维方式。

(3) 更好地培养每一名学生的实践与创新能力。

在实验课程的教学过程中严格采用一人一组的模式，保证对每一名学生的培养都能达到预期的目标。针对少数动手能力差，学习困难的学生，延长实验室的开放时间，允许他们在正常的教学计划之外到电子技术实验室完成相关的实验内容。

(4) 针对专职实验教师人员不足的矛盾。打破传统的理论教学与实验教学队伍的界限，理论课教师必须同时参与实验教学，进行实验项目的改进和实验内容的更新。将理论教学与实验教学队伍有机地结合在一起，不仅可以保证实验教学队伍的稳定性，同时可以将许多教师在科研中的研究成果和碰到的新问题抽象出来，引入到实验教学中来，大大提高实验的教学水平。

2 实验教学内容的改进

模拟电子技术实验主要分为基础型、设计型、系统型实验。在保证基本的实验技能和操作能力培养的前提下，适当减少基础型实验，增加设计型、系统型实验的比例。目前，将基础型实验、设计型实验、系统型实验的比例大致设定为3∶ 4∶ 3。

2.1 精选精练基础验证型实验

适当的基础型实验对于学生掌握基本的实验技能和操作能力是必不可少的。扎扎实实做好基础验证型实验，总结和积累了一定的经验之后再作综合设计型实验。结合多年的实验教学经验，精选保留了单管放大电路、集成运放的基本应用等基础验证型实验。

模拟电子技术相对较难，学生接受起来有一定的难度。因此在实验教学过程中，要注意给学生及时地讲解理论知识，用理论知识来解释实验现象，让学生在做实验时知其然及知其所以然，一定要避免学生“盲目”做实验。比如对于单管放大电路中的饱和失真和截止失真的波形，指导教师及时讲解相关理论知识就会起到事半功倍的效果。

2.2 改革综合设计型实验

为了激发学生对模拟电路的学习兴趣，综合设计性实验的选题多采用与实际应用密切相关的负反馈放大电路、波形产生与变换电路、集成稳压器的应用、集成功率放大器的应用、压控函数发生器的设计等［10］。为了更好地发挥学生学习中的主观能动性，激发学生创新意识，努力培养他们的创新实践能力，鼓励和引导学生在实验过程中进行开创性的思维，实验任务中只给出设计要求和设计的原理框图，而不再给出详细的设计电路图。

学生在实验项目提出的技术要求和原理方框图的基础上，通过广泛检索资料，确定实施方案，并根据各集成电路的功能实现设计要求。不同学生可以根据设计要求设计出不同的实施方案，从而大大提高了学生的自主设计能力。

例如压控函数发生器是由电压控制方波、三角波和正弦波产生的电路，改变控制电压的大小，就可以改变这三种输出波形的频率。

设计的压控函数发生器的技术指标为:①输出三种波形的频率在0.05 ～1.00 kHz;②方波的输出幅度为±6 V;③三角波输出幅度为±4 V;④正弦波输出峰值大于2 V。

根据设计要求，压控函数发生器的原理构成方框图如图1 所示。

图1 压控函数发生器方框图

关于更为复杂的模拟系统的设计问题放在后续课程“电子技术课程设计”中进行，这里不再赘述。

2.3 跟踪模拟电子技术的新发展

电子技术的发展日新月异，所以为了更好地跟踪电子技术发展的前沿，同世界知名半导体器件公司美国美信公司建立联合实验室，每年邀请美信公司北京办事处的技术工程师到学校介绍公司的最新技术和产品。每年举行美信公司新技术的应用产品设计竞赛，竞赛设一等奖1 名，二等奖2 名，三等奖3 名。凡获奖同学均可在联合实验室进行相关课题的深入研究。

在学生的课外科技活动中，也有意识地引导学生采用新技术、新器件，帮助学生申请各大公司的免费器件来完成自己的课题。为了便于学生更好地掌握新知识、新技术，提高对所学知识的应用能力，开设了相关的实验选修课。目前已经开设的选修课有基于单片机系统的开发设计［11］。

2.4 组织和管理大学生科技创新项目的实施

为了更好地鼓励优秀学生从事科学研究和科技创新活动，调动学生的积极性，采取了实验室开放等环节，为学生提供优良的实验条件和优秀的指导教师，鼓励和支持他们积极申报学校、北京市以及全国大学生创新性实验计划。近年来，电子技术实验室平均每年辅导国家级和北京市级的大学生创新性实验计划3 ～6 项，学校级大学生创新性实验计划30 ～40 项。

3 结合多元化的教学手段

为了更好地开展实验教学，充分利用现代教育技术，将传统的“板书”授课、多媒体教学课件(MCAI)、计算机仿真技术有机地结合起来，充分利用各种教学手段的优点，形成多元化的实验教学模式。

3.1 MCAI 课件在实验教学中的应用

MCAI 作为一种崭新的教育形式受到教育界越来越多的重视与应用。其相对于传统的黑板来说有着无法比拟的优势。主要表现在:①MCAI 课件可以产生丰富多彩的内容，图形、图片、动画、声音都可以出现在课件演播中。②MCAI 课件具有良好的交互环境，能激发学生的学习兴趣，调动学生积极参与。③MCAI课件具有丰富的信息资源，可以扩大学生的知识面，能够很好地进行启发式教学［12-13］。

目前实验室结合多年的实验教学的经验，精心设计了实验课程的MCAI 课件，将板书授课时不能很好讲述的仪器仪表的使用等问题以图片、动画的形式给出，便于学生更好地掌握实验内容。实验任课教师可以根据实验上课内容，灵活运用板书和MCAI 等多种形式，丰富了实验课程的教学手段，改变了以往板书授课的单一模式，提高了实验课程的教学水平。

3.2 引入EDA 教学环节

EDA 技术是现代电子技术的标志，是电子技术教学内容手段改革的必然趋势［14］。把EDA 仿真技术引入到实验课程的教学中，可以提高实验效率，实验水平，丰富实验内容，引导和开发学生在课外学习、科技实践创新活动中的自主学习的能力。

对于一些硬件调试难度较大的实验，学生可先在EDA 软件上进行仿真调试，设置电路参数，再进行实际硬件电路的安装调试，这样就使得学生在硬件实验过程中思路清晰、针对性强。比如多级放大电路的静态工作点的调整一直是学生硬件实验过程中容易出错的难点，由学生仿真的两级放大电路的静态工作点如图2 所示。

图2 两级放大电路的静态工作点

4 实验考核机制的建立和完善

实验考核制度是否合理直接关系到学生对实验课的重视程度和实验效果，所以要做到对每一个学生的成绩进行公平、公正、合理的评定。改变以往实验成绩完全由平时成绩给定的缺陷，在实验考核机制中增加实验考试环节。

4.1 增加实验考试环节

为了充分调动学生动手实验的积极性，准确把握实验教学效果［15］，在实验课程中增加实验考试的环节。实验考试的题目由教师自题库中随机抽取，重点是考察学生对模拟电路所用仪器仪表的掌握程度、对模拟电路原理的理解程度和设计与现场调试模拟电路的能力以及对实验数据的测量和处理能力。

模拟实验考试的题目一般由4 部分组成:①理论计算部分;②实验操作部分;③数据分析与处理部分;④回答问题部分。各部分所占比重大致为20%，50%，15%和15%。

4.2 实验课成绩给定方法

实验课程成绩的给定由平时实验成绩、实验报告成绩和实验考试成绩三部分组成，其中平时实验成绩占总成绩的40%，实验报告成绩占总成绩的20%，实验考试成绩占总成绩的40%。

平时成绩给定依据是学生的预习情况，实验电路的设计方案，仪器仪表的掌握程度，分析问题与解决问题的能力的表现，以及最终的实验结果，而与学生完成实验的时间长短没有直接关系。实验报告成绩重在查看学生对实验内容的总结情况，对实验数据的处理与分析结果，实验报告的规范程度以及回答问题的正确性。实验考试成绩重在查看学生对模拟电子技术实验中常用仪器仪表的掌握程度，对模拟电路理论的理解程度，分析问题和解决问题的综合能力，能否得到正确的实验结果，以及数据分析与处理结果的正确性。

5 结 语

通过上述一系列实验课程教学改革的实施，使得模拟电子技术理论教学和实验教学融会贯通，有机结合，相互促进，相互补充。充分调动了学生学习的积极性和主动性，使他们在近几年来的全国大学生电子设计竞赛及其他各种全国性大赛中均取得了很好的成绩。目前实验室将在下一步实验教学过程中建立实验室的网络化平台，使得参加实验学生的预习，答疑，资源下载以及日常管理都可以在网上进行，大大提高实验室的管理水平。同时对前几届大学生的科技创新项目进行整理，在今后的模拟电子技术实验教学过程中进行“项目驱动”实验教学模式的探索。

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［2］ 翟文权，李书旗.电子技术实验教学改革探索［J］.实验技术与管理，2010，27(10):139-141.

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［4］ 李仰军，郝晓剑，毕满清. 深化电子技术课程改革，培养创新人才［J］.华北工学院学报(社科版)，2001(3):46-48.

［5］ 刘 艳，朱昌平，宋凤琴，等.模拟电子技术实验教学中的学生实践能力培养［J］. 实验技术与管理，2010，27(2):110-112.

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［9］ 王 波，张 岩，王美玲.电子技术实践教学改革的探索［J］.实验室研究与探索，2011，30(6):343-345.

［10］ 张玉平. 电子技术实验［M］. 北京:北京理工大学出版社，2008.

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［15］ 杜宇上. “模拟电子技术”实验试卷设计的研究［J］.中国电力教育，2010(7):147-148.