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篇1
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篇2
EDA即電子設計自動化，以計算機和仿真軟件為工具，可以完成整個電路從系統級到物理級的設計與分析。常用仿真軟件有Matlab、Protel、Multisim和PSpice等，考慮到Multisim先進的電路仿真和設計功能且一年級時曾作為學生的自修課程，本次教學研究采用Multisim軟件。在模擬電子技術的理論教學中，對于那些概念分析抽象、不易理解的部分，利用Multisim，教師可以構建電子電路模型進行仿真演示，通過波形圖和數據直觀展示各種參數變化和虛擬故障對電路靜態動態性能的影響，具體而又生動，不僅可以加強學生對理論知識的理解，還可以激發學生的學習興趣，提高課堂教學效果。例如在模擬電子教學中第一次講解共射放大電路時，很多同學對放大線路中各個節點的波形分不清楚，不知道直流信號和交流信號如何疊加在同一個電路中，電路中各節點信號的相位關系如何覺得難以理解。傳統教學中，僅僅靠在黑板上畫圖講解，教師難講，學生難懂，費事費力效果卻不好。現在針對這個問題，教師可以通過Multisim搭建基本共射放大電路模型，設置模型參數，觀察仿真波形。共射電路輸入信號（節點2波形）和輸出信號（節點5波形）的反相關系，并且根據波形的峰值可以直接算出電路的電壓放大倍數。節點2和節點4波形是靜態工作點電壓和交流信號疊加信號，c1和c2兩個電容起到隔直作用。通過Multisim軟件的演示過程，直接把抽象的理論轉化成直觀的視覺感受，電路各點波形在學生的腦海里留下深刻的印象，教學效果事半功倍。教學過程的前期，可以在課堂上現場建立電路模型，演示如何進行仿真，讓學生逐漸掌握Multisim的使用。在教學過程的中后期，隨著學生對Multisim軟件的熟悉，為了節約課堂時間，可以事先把教材中需要講解的電路模型搭建好，用到時直接調用即可。通過這種理論教學和軟件演示相輔相成的教學方式，使得學生把電路原理、工作波形和數學關系等緊密結合在一起，全面掌握模擬電路的基礎理論，更好地理解這門課程。
3.EDA技術在模擬電子技術實踐教學中的應用
篇3
模電作為一門技術基礎課，有其自有的特點和規律，其課程更重視理論與實踐的結合。一般教學計劃都是電工基礎安排在模電課程之前來作為模電的基礎課程，但如果不加分析地用電工基礎的分析方法去分析模電，可能不會得到正確的結論。模電的理論有其自身的特點，表現在：第一，模電主要的電子器件二級管、三級管都是非線性器件，這與線性電路的分析和計算是有很大區別。第二，模電的分析都是直流加交流的分析方法，即直流通道和交流通道。直流通道決定靜態工作點，而交流通道是信號的通道。第三，反饋網絡是模電經常使用的電路，不管是運算放大器還是振蕩器都必須有反饋網絡的構成。以上幾點正是學生學習模電的難點，因此在講課過程中，要讓學生了解這些特點與難點，調整思維方式和學習方法，使學生能夠正確把握這門課程的學習特點。以下通過幾個實例說明如何引導學生思維方式的轉變。
2.1非線性電路與估算
在模電中常用的二極管、三極管的伏安特性為非線性，一般稱為非線性元件，而電阻、直流電源的伏安特性為線性，一般稱為線性元件。在模電中線性元件與非線性元件共同組成各種電路，那么電路的計算問題在電工基礎中并未涉及，那么計算這種電路目前使用估算法、圖解法。有的同學往往提出為什么不用解析法，而那樣計算的不是更精確嗎？在講解這類問題時要給學生講清楚估算法在工程計算中是非常重要的，它能使有些計算問題變得簡單，能較快地解決實際問題，而用解析法，一是目前學生的數學知識不能解決這種問題，二是如果能用高等數學的方法解決，但過程過于繁雜，雖然計算精度高，但與估算結果差距不大。因此在這里要讓學生思維方式有一個轉變。
2.2放大電路的直流通路與交流通路
在模電的放大電路中,直流通路和交流通路的分析也是模電獨特的電路分析方法，由于二極管、三極管中PN結死區電壓的存在，必須在交流信號通過放大電路時有一個直流電壓及電流的存在，這樣才能保證交流信號不失真地通過放大電路。這也是學生需思維轉變的一個重要方面。對于三極管、電阻、電容、電感、電源等電子元器件，它們分別在直流電及交流信號激勵作用下的不同響應決定了它們在直流電及交流信號中所起的不同作用，這些都是分析復雜放大電路的基礎。很難想象不清楚放大電路直流通路和交流通路的學生能夠學習好這門課程。
3通過課程綜合實驗提高學生的整體水平
由于模電是一門與實踐聯系非常密切的技術基礎課，通過一些綜合實驗來提升學生的理論水平和實踐技能是非常重要的，因此在課程講完之后，筆者就安排一個超外差式收音機綜合實驗來提升學生模電的理論水平和實踐能力。讀圖——提升學生的讀圖能力，課上講的模電電路一般是各類單元電路，如共射基本放大電路、振蕩電路、功率放大電路等。通過綜合實驗課可以將各個電路串成一個整體，筆者通過對一個超外差式收音機電路圖進行整體講解和分析，來提升學生模電電路的整體分析能力。一般超外差式收音機的電路組成為變頻級——中放級——檢波級——低頻放大級——功率放大級，對照理論教學所講授的內容，變頻級對應振蕩電路及基本放大電路，而該放大電路又工作在非線性區屬非線性放大，這樣才能混頻輸出差頻信號，在這里還要補充講解一下放大電路的非線性特性及應用，這樣使學生對三極管有了更深刻的認識，平時常常強調放大電路要工作在線性區，似乎非線性區是不可用的、多余的，但通過這樣一個實例讓學生明白，三極管放大電路工作在線性工作區時可進行線性放大，工作非線性區時可以進行混頻等應用。這樣一級一級來分析后面的中頻放大電路、檢波電路、低頻放大電路、功率放大電路等。實踐證明，通過整體電路的分析與講解，學生的讀圖和分析能力得到了明顯的提高。
篇4
PN結就是得與失的產物。P型半導體與N型半導體的交界面因多子極型以及濃度差別，形成多子擴散運動，N區的電子擴散到P區，P區的空穴擴散到N區，在交界區域原有的電中性被破壞，P區失去空穴留下了不能移動的雜質負離子，N區失去電子留下不能移動的雜質正離子。這些不能移動的帶電粒子集中在P區與N區交界面附近，形成空間電荷區。空間電荷區的逐步建立削弱了多子的擴散，而增強了少子的漂移。當多子擴散運動與少子漂移運動保持一種動態平衡時，交界面形成穩定的空間電荷區，即PN結。兩種不同極型的雜質半導體在交界面失去多子的過程，得到了一種導電性能獨特于雜質半導體導電能力的介質，帶來了半導體導電能力質的突變，這就是PN結的單向導電性，即正向偏置導通，反向偏置截止。復合的PN結，在制作工藝上的差別，分別有雙極型晶體管與單極型晶體管。晶體管在合理偏置下導電性能表現了特有的控制性能，即電流控制型的雙極型晶體管和電壓控制型的單極型晶體管。
三、放大電路的得與失
晶體管器件在“合理偏置以及順暢的交流通道”原則下就可以構建一個放大電路，一個微弱的輸入信號從輸入端引入，在輸出端得到一個幅值足夠的輸出信號，表現了小幅度的模擬量通過放大電路后得到了大幅值的模擬量，淋漓盡致地表現出信號幅值放大的概念。殊不知，這種放大電路的“放大”理解是表面的，是片面的，只看到“得”的現象，而沒看到“失”的本質。在放大電路中，工作電源不僅僅只是提供合理的偏置，更主要擔負著能源作用。放大電路僅僅只是一個信號幅值變換的平臺，微弱的輸入信號能源通過晶體管的控制作用改變著工作電源在輸出負載上的能量消耗。最常見的一個事例就是人們日常使用的收音機，收音機就是一個典型的放大電路。手持式收音機沒有電池，不可能發聲，裝上電池后就可以接收電臺信號，伴隨聽的時間與音量的大小，電池的消耗程度或使用時間就會不同。沒有收音機，人們不可能感受到空中的電磁波能量，有了收音機而沒有電源也聽不到悅耳的音樂，電池能耗使用殆盡了也享受不了。所以，嚴格意義上的放大電路是一個能源控制電路，放大電路的本質是弱小能量對大能量的控制。放大電路表面上得到了信號的幅值增大，實質上消耗了電源電能。
四、差分電路的失與得
單級放大電路的放大能力是有限的，總期望多級放大。多級放大電路是由若干級單級放大電路所組成，這樣單級放大電路之間就存在耦合關系，直接耦合是多級放大電路的典型結構形式，直接耦合的多級放大電路最突出的弊端就是零點漂移，零點漂移最核心的表現形式就是溫漂，解決零點漂移最有效的手段就是差分電路。差分電路由兩個特性完全一致的單級放大電路復合而成，表現在晶體管的特性一致，晶體管偏置電路器件參數一致。差分電路從理論到實用經歷了三個演變，即基本式差分電路、長尾式差分電路、帶恒流源的差分電路，這三個演變唯一不變的就是基本結構不變。通過電路分析不難得出結論，差分放大電路的差模增益與單級放大電路的增益是一樣的，然而，差分電路的共模增益接近零，有較大的共模抑制比，可以很好地抑制溫漂，而單級放大電路就無法解決溫漂問題。第一級放大電路溫漂決定了多級放大電路的溫漂，所以，集成運放的第一級總是差分輸入級。可見，差分電路通過“失去”硬件（增加結構等價的電路，增大電路成本），得到了對共模信號的抑制能力，而并不改變對差模信號的放大能力。
五、帶寬增益積的得與失
考核放大電路的性能表現在增益、峰峰值、輸入電阻、輸出電阻、帶寬、失真度、輸出功率與效率等參數中，它們取決于放大電路組態、晶體管特性、電源以及應用的方式。在放大電路的時域分析過程中，總是期望放大電路的放大倍數越大越好，一級放大能力不夠就采取多級放大，以提高放大增益；在放大電路的頻域分析過程中，總是期望放大電路有很小的下限頻率和很大的上限頻率，頻率響應范圍越寬越好，即帶寬值越大越好。帶寬是上限頻率與下限頻率的差值，提高帶寬的有限手段就是盡可能提高放大電路的上限頻率值。通過電路的頻域分析可以發現，提高上限頻率與提高放大電路的增益是矛盾的，一旦當放大電路的晶體管選定之后，帶寬與增益之積是一個常數，放大電路的放大倍數增大幾倍，相應地該電路的帶寬就會減小幾倍，實際中，既要提高放大電路的增益又要擴展放大電路的帶寬，總是選取基區體電阻小、發射結與集電結電容效應小的高頻放大管。可見，放大電路帶寬增益積概念表現了得與失的理念，欲想得到較大的增益，必然失去頻率響應的范圍。
六、反饋放大電路的得與失
反饋是自動控制的一個重要概念，反饋放大電路是提高放大電路放大性能的重要手段，在電子技術應用中運用極為普遍。負反饋放大電路中，輸出信號部分或全部反送到輸入端削弱輸入信號，使得閉環增益相對開環增益減小了反饋深度倍，表面上損失了放大電路的增益，然而，對放大電路的其他性能技術指標得到了極大的改善，表現在增益的穩定性得到了提高；環內的噪聲干擾抑制能力以及非線性失真得到了改善；電路的帶寬得到了擴展；輸入電阻與輸出電阻得到了相應的改善。如電壓串聯負反饋放大電路，增大了輸入電阻，有助于電壓輸入信號的放大；減少了輸出電阻，有利于輸出電壓的穩定性。正反饋放大電路中，輸出信號部分或全部反送到輸入端增強輸入信號，閉環增益相對開環增益進一步增大，這是信號發生電路擾動起振的必然要求。信號發生器不會有輸入信號或者說就是一個零輸入電路，電路接通電源瞬間形成電路換路情形，通過正反饋選頻網絡（RC或LC選頻網絡）把輸出端的信號有頻率選擇性地反送到輸入端不斷放大，這種無止境的放大也必然帶來輸出信號的非線性失真，所以在電路中為了防止輸出信號的非線性失真，總是需要設置輸出穩幅網絡。可見，信號發生電路由放大電路、正反饋選頻網絡、穩幅網絡三部分組成。穩幅的有效措施就是負反饋，所以，信號發生電路必須維持正反饋特性與負反饋特性的動態平衡。負反饋放大電路失去了增益，得到了電路性能技術指標的改善；正反饋放大電路得到了增益的“膨脹”，失去了輸出信號的線性度，實際中為了挽回這種“失”，再次引入負反饋特性。
篇5
模電作為一門技術基礎課，有其自有的特點和規律，其課程更重視理論與實踐的結合。一般教學計劃都是電工基礎安排在模電課程之前來作為模電的基礎課程，但如果不加分析地用電工基礎的分析方法去分析模電，可能不會得到正確的結論。模電的理論有其自身的特點，表現在：第一，模電主要的電子器件二級管、三級管都是非線性器件，這與線性電路的分析和計算是有很大區別。第二，模電的分析都是直流加交流的分析方法，即直流通道和交流通道。直流通道決定靜態工作點，而交流通道是信號的通道。第三，反饋網絡是模電經常使用的電路，不管是運算放大器還是振蕩器都必須有反饋網絡的構成。以上幾點正是學生學習模電的難點，因此在講課過程中，要讓學生了解這些特點與難點，調整思維方式和學習方法，使學生能夠正確把握這門課程的學習特點。以下通過幾個實例說明如何引導學生思維方式的轉變。
2.1非線性電路與估算
在模電中常用的二極管、三極管的伏安特性為非線性，一般稱為非線性元件，而電阻、直流電源的伏安特性為線性，一般稱為線性元件。在模電中線性元件與非線性元件共同組成各種電路，那么電路的計算問題在電工基礎中并未涉及，那么計算這種電路目前使用估算法、圖解法。有的同學往往提出為什么不用解析法，而那樣計算的不是更精確嗎？在講解這類問題時要給學生講清楚估算法在工程計算中是非常重要的，它能使有些計算問題變得簡單，能較快地解決實際問題，而用解析法，一是目前學生的數學知識不能解決這種問題，二是如果能用高等數學的方法解決，但過程過于繁雜，雖然計算精度高，但與估算結果差距不大。因此在這里要讓學生思維方式有一個轉變。
2.2放大電路的直流通路與交流通路
在模電的放大電路中,直流通路和交流通路的分析也是模電獨特的電路分析方法，由于二極管、三極管中PN結死區電壓的存在，必須在交流信號通過放大電路時有一個直流電壓及電流的存在，這樣才能保證交流信號不失真地通過放大電路。這也是學生需思維轉變的一個重要方面。對于三極管、電阻、電容、電感、電源等電子元器件，它們分別在直流電及交流信號激勵作用下的不同響應決定了它們在直流電及交流信號中所起的不同作用，這些都是分析復雜放大電路的基礎。很難想象不清楚放大電路直流通路和交流通路的學生能夠學習好這門課程。
3通過課程綜合實驗提高學生的整體水平
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在每個知識點上，我們都設置了“三段九步”的教學組織形式，其中“三段”指的是“任務準備階段”、“任務實施階段”和“總結和考核階段”。“九步”指的是“分組”、“下達項目任務書”、“教師分解任務”、“分組討論任務”、“任務分析設計”、“項目制作”、“項目驗收考核”、“總結匯報”和“教師點評”。在整個教學設計中，我們主要強調的是充分發揮學生的主觀能動性，讓學生自己去發現知識點，找到自己的薄弱環節，用每一個任務去驅動學生主動地學習，查找資料。
3提高學生學習興趣，增強自主學習能力
在教學過程中旨在提高學生的學習興趣，培養學生的自學能力，教師起到引導的作用。由于之前學生沒有這樣上過課，所以學生在整個課程的學習中興趣還是很濃厚的。每一個項目都要求學生自己查閱相關資料，在正式進行項目制作之前通過各種渠道進行知識的儲備和積累，教師進行提示，把學生應該在本項目中掌握的知識點以任務書的形式傳達下去，很大程度上提高了學生的自主學習能力，學生能夠在項目任務書中看到任務的趣味性，能夠真正提高興趣，自己想學，去學，從而達到教學的目的，做到做中學，學中做，學生在項目制作中如果遇到問題，教師也是起到引導的作用，引導學生自己去解決問題，可以給學生提供解決問題的途徑，或者給學生提出合理化的建議，當真正遇到大多數學生都解決不了的問題的時候，才集中給學生做講解，盡量避免傳統教學中“滿堂灌”的教學模式，使學生不會感覺枯燥乏味，對學習這門課程產生興趣。用問題去引導學生向著更深層面的去發掘。舉個例子，在學生制作“聲控電子貓”的時候，項目初始時，學生只要能讓電子貓的眼睛（兩個發光二極管）發光，發出叫聲（蜂鳴器響）就可以了，之后對學生提出新的要求，能夠讓眼睛眨起來，叫聲忽高忽低，提出這些要求之后，學生就開始主動通過上網、查閱書籍，想辦法去解決問題，最后有一部分學生能夠基本完成任務并把自己經驗分享給其他同學。學生的學習興趣提高了，學習態度和學習中的一些不良習慣也慢慢改善了，例如個別學生在第一次項目中積極性很差，在經過了幾個項目的制作后可以將自己融入到小組中，服從小組的分工，盡力的去完成應當完成的各項工作。
4增強學生團隊意識，培養學生職業素養
在這門課程中，我們重點強調團隊協作，考慮到將來學生走上社會，走上工作崗位，面臨著和人相處，與人合作的問題，所以在課程的組織上，我們盡可能多的考慮學生職業素質的培養，我們在每次項目進行之前都對學生進行趣味性的分組，既保證學生分組的公平性，隨機性，還要顧及到分組的趣味性，在項目制作的時候，學生的考核主要是采取過程考核的方式，將學生在項目制作過程中對學生的表現進行采分，而且要讓學生明白個人的表現不僅僅影響著個人的成績，還與小組成績息息相關，而每個人都要以小組成績作為基分，才能夠得出最后的個人總分，由此可見，團隊協作的重要性，每個人都不是獨立的個人，每個人的背后都有團隊，要在所有項目進行完之后，把團隊協作的理念潛移默化的給學生灌輸進去。我們在進行考核分數的設定上也充分考慮到了小組與個人的這種相互作用的關系。在每一個項目結束之后還要求學生針對自己所做的項目進行PPT匯報，一方面能夠使學生對自己的學習過程做一個總結性回顧，另一方面還可以培養學生的計算機能力和口頭表達能力。學生從第一個項目生澀的語言組織，簡單的幻燈片發展到最后能夠聲情并茂的去講解自己制作的精美PPT，這也是一個非常大的進步，相信能給他們今后的職業生涯奠定一定的基礎。
5促進教師能力的提高
這一點作為教師感觸頗深，以前進行傳統授課，需要提前備教材，備學生，現在進行改革模式的教學，課上做的事少了，可是課下卻要進行更加充足的準備，尋找合適的項目，既要滿足知識點的要求，又要有一定的趣味性，構思整個項目制作的安排，考慮到學生在項目制作過程中可能遇到的問題，能否提出解決的方案，在這個過程中，需要查找大量的資料，以前是講什么看什么，而現在則需要參考很多的東西，涉及很多的領域，在知識的儲備上也有了一個較高的要求，要站在一個宏觀的高度上去看待每一個項目，包括這個項目最后要達到的效果，都需要提前做好設想。
篇7
2．教材與參考書目選用應符合物理師范生專業特點
全國各大高校都陸續出版了許多優秀的教材。但是每一本教材的側重點和難易程度也各不相同。選用較多的是高等教育出版社出版、由康華光主編的教材，由童詩白主編的教材以及楊拴科等主編的教材。根據物理師范生注重公式的邏輯推理的思維特點。所以選取更側重于基本概念的講解，邏輯性強，知識點豐富，學生需要掌握的內容多，由童詩白主編的教材更加適合西部師范院校物理專業的學生。
3．核心突出內容的取舍
模擬電路就是處理模擬電壓和電流的電路，而由于現實生活中大多信號較為微弱的模擬信號，所以要進行信號的放大，這也是模擬電子技術課程的核心部分。所以本課程的核心內容自然非放大電路莫屬。與此同時，現實生活中相關器件的供電電源很多為直流電源，所以必然需要一種將電廠的交流電轉為直流的電路，此電路就是直流穩壓電源。由此可知，主講內容就是放大電路和直流穩壓電源，尤其是放大電路部分。
二、教學方法和教學手段改革
1．教學方法多元化
在選擇教學方法的時候，要特別注意培養學生的感性認識，以調動學生的主觀能動性為目的。比如在講授“反饋”概念時，我們可以運用類比教學法。教師可以以常見的冷暖空調的溫度調節過程為例。另外在教學過程中，也需多運用啟發式教學法，教師只有善于提出問題，才能更好地啟發學生進行積極的思考，變被動接收為主動學習。
2．充分利用仿真軟件
因為師范生最在意教學形式，如果僅僅在課堂平白地傳授復雜的模擬電路理論知識，枯燥的形式會讓師范生認為理論與實際相差太遠，進而對電子類課程失去興趣。所以在講授理論課時，利用計算機仿真技術，將虛擬電子實驗引入課堂教學中，可以隨時進行電路連接、仿真和測量，增強了教學的直觀性、形象性和生動性，有助于加強課堂互動，激發和調動學生的學習興趣，從而實現了理論教學和實踐教學的有機結合。
三、實踐教學環節
1．實驗準備
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1.2建設內容
高職建筑工程技術專業主要培養從事建筑工程施工與管理、工程測量、工程預決算及工程監理等工作，具有理論基礎扎實、專業素質高、實踐能力及可持續發展能力強，擅識圖、能計算、懂技術、會管理的復合型、創新型、發展型技術技能人才。因此，我們從分析本專業所對應的核心職業崗位（施工員崗位）工作任務與專業能力的要求，按照虛擬企業、虛擬場景、虛擬設備以及虛擬工程項目、企業生產工具、生產對象、生產場景、基地管理制度等原則，構建專業仿真實踐教學體系。
2模擬實訓項目的開發
虛擬實訓項目的開發以構建符合仿真教學實際的“教、學、管、評、控”的運行模式為原則，以深化學校理實一體的人才培養模式為指導，深入分析建筑技術應用與施工管理教學過程，通過虛擬技術緊扣施工工藝、直擊教學難點，實現多維仿真和真實場景模擬，提高學生學習的主動性；通過網絡技術輔助學生課下練習、及時鞏固知識，實現單人訓練、多人競賽和互動交流，提高學生學習的積極性；同時，通過數據庫技術跟蹤學生學習軌跡，實現學生知識點掌握情況的統計與分析，提高教學評價的科學性。
2.1構建仿真教學“教、學、管、評、控”的運行模式
圍繞“教”與“學”建立虛擬仿真教學系統、資源庫系統、題庫系統、數據管理系統；圍繞“管、評、控”實現統一登錄用戶界面、數據信息系統的建立，實現教學信息的有效傳遞與分析反饋，合理安排和及時調整教學進度。實現平臺功能與內容的嵌入。
2.2解決傳統教學弊端，實現立體化的教與學
仿真虛擬教學系統的建設，著重規避傳統教學的弊端，擴充專業教學和信息資源，利用技術優勢，直擊教學難點。結合實際的教學內容，設計仿真實訓項目腳本的深度。以學校專業化的教學力量為依托，以企業成熟技術與先進技術應用為基礎，通過項目的頂層設計、需求調研、規范專業教學基本要求、制訂專業教學標準，開發核心課程，不斷提高教學深度。
2.3依托專業教學管理數據庫，合理安排教學
建立數據管理系統，實現教學安排的規范性及教學信息反饋的搜集，便于合理調整教學進度與方式。通過資源、課程的管理，讓專業教師實現個性化、針對性的課程安排和設置；通過練習、考試、經驗積分的管理，實現教學成果的考察及數據信息反饋搜集。
3仿真模擬實訓的效果
3.1學生層面：提升知識整體貫穿能力，提高學生崗位核心競爭力
仿真虛擬實訓項目的開展實現了信息化教學資源的任意調用，它以學生對建筑領域核心崗位項目的學習作為一個整體，以虛擬技術還原真實的施工場景，通過施工現場的三維展示和立體情境漫游，能夠在課上、課下為學生提供系統化的技能知識點串聯和全天候的校內實踐操作機會，剔除了以往學生實踐的時間和空間限制，將理論與實踐相融合，讓學生更好的掌握教學內容，熟悉技能實際應用需求，培養學生獨立分析和解決工程實際問題的能力，有效的提高了學生崗位核心競爭力，為職業發展奠定良好的基礎。
3.2學校層面：以教學信息化建設帶動教學改革，促進專業建設
在教學過程中引入計算機、虛擬仿真等現代技術，解決了專業教學理論課堂抽象生硬，施工細節講解不到位、工藝操作方法難以演示的問題，其次，通過仿真模擬教學，將學生碎片化的知識進行系統性的整合，提高學生的專業知識和技能運用，為專業教學改革提供了全新的思路，有助于提升本專業的建設水平。
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首先，教師要在教學過程中去激發學生想要深入探究的欲望。大體是說老師在教學上要善于運用問題教學法。所謂的問題教學法就是將問題作為主題去驅使學生學習的方法。它主要是為了培養學生的思考能力，培養學生主動探究問題的意識以及培養學生解決問題的能力。其次，教師為了培養學生的自主學習的意識和能力，要懂得運用項目教學法。所謂的項目教學法就是以培養學生的各方面能力為目的的教學方法。將項目作為任務，學生需要解決任務，而教師是輔助學生解決任務。讓學生在做任務的同時逐步培養學生的各方面的能力。最后，教師為了促進學生的主觀能動性和培養學生學習的興趣，需要運用互動式教學以及多媒體教學，來激發學生們的主觀能動性和其對學習產生興趣。俗話說的好，興趣是最好的幫助學生學習的良方。所以，教師要正確的運用這些教學方法來促進學生的學習，進而提高模擬電子技術課堂的教學效率。
篇10
PN結就是得與失的產物。P型半導體與N型半導體的交界面因多子極型以及濃度差別,形成多子擴散運動,N區的電子擴散到P區,P區的空穴擴散到N區,在交界區域原有的電中性被破壞,P區失去空穴留下了不能移動的雜質負離子,N區失去電子留下不能移動的雜質正離子。這些不能移動的帶電粒子集中在P區與N區交界面附近,形成空間電荷區。空間電荷區的逐步建立削弱了多子的擴散,而增強了少子的漂移。當多子擴散運動與少子漂移運動保持一種動態平衡時,交界面形成穩定的空間電荷區,即PN結。兩種不同極型的雜質半導體在交界面失去多子的過程,得到了一種導電性能獨特于雜質半導體導電能力的介質,帶來了半導體導電能力質的突變,這就是PN結的單向導電性,即正向偏置導通,反向偏置截止。復合的PN結,在制作工藝上的差別,分別有雙極型晶體管與單極型晶體管。晶體管在合理偏置下導電性能表現了特有的控制性能,即電流控制型的雙極型晶體管和電壓控制型的單極型晶體管。
三、放大電路的得與失
晶體管器件在“合理偏置以及順暢的交流通道”原則下就可以構建一個放大電路,一個微弱的輸入信號從輸入端引入,在輸出端得到一個幅值足夠的輸出信號,表現了小幅度的模擬量通過放大電路后得到了大幅值的模擬量,淋漓盡致地表現出信號幅值放大的概念。殊不知,這種放大電路的“放大”理解是表面的,是片面的,只看到“得”的現象,而沒看到“失”的本質。在放大電路中,工作電源不僅僅只是提供合理的偏置,更主要擔負著能源作用。放大電路僅僅只是一個信號幅值變換的平臺,微弱的輸入信號能源通過晶體管的控制作用改變著工作電源在輸出負載上的能量消耗。最常見的一個事例就是人們日常使用的收音機,收音機就是一個典型的放大電路。手持式收音機沒有電池,不可能發聲,裝上電池后就可以接收電臺信號,伴隨聽的時間與音量的大小,電池的消耗程度或使用時間就會不同。沒有收音機,人們不可能感受到空中的電磁波能量,有了收音機而沒有電源也聽不到悅耳的音樂,電池能耗使用殆盡了也享受不了。所以,嚴格意義上的放大電路是一個能源控制電路,放大電路的本質是弱小能量對大能量的控制。放大電路表面上得到了信號的幅值增大,實質上消耗了電源電能。
四、差分電路的失與得
單級放大電路的放大能力是有限的,總期望多級放大。多級放大電路是由若干級單級放大電路所組成,這樣單級放大電路之間就存在耦合關系,直接耦合是多級放大電路的典型結構形式,直接耦合的多級放大電路最突出的弊端就是零點漂移,零點漂移最核心的表現形式就是溫漂,解決零點漂移最有效的手段就是差分電路。差分電路由兩個特性完全一致的單級放大電路復合而成,表現在晶體管的特性一致,晶體管偏置電路器件參數一致。差分電路從理論到實用經歷了三個演變,即基本式差分電路、長尾式差分電路、帶恒流源的差分電路,這三個演變唯一不變的就是基本結構不變。通過電路分析不難得出結論,差分放大電路的差模增益與單級放大電路的增益是一樣的,然而,差分電路的共模增益接近零,有較大的共模抑制比,可以很好地抑制溫漂,而單級放大電路就無法解決溫漂問題。第一級放大電路溫漂決定了多級放大電路的溫漂,所以,集成運放的第一級總是差分輸入級。可見,差分電路通過“失去”硬件(增加結構等價的電路,增大電路成本),得到了對共模信號的抑制能力,而并不改變對差模信號的放大能力。
五、帶寬增益積的得與失
考核放大電路的性能表現在增益、峰峰值、輸入電阻、輸出電阻、帶寬、失真度、輸出功率與效率等參數中,它們取決于放大電路組態、晶體管特性、電源以及應用的方式。在放大電路的時域分析過程中,總是期望放大電路的放大倍數越大越好,一級放大能力不夠就采取多級放大,以提高放大增益;在放大電路的頻域分析過程中,總是期望放大電路有很小的下限頻率和很大的上限頻率,頻率響應范圍越寬越好,即帶寬值越大越好。帶寬是上限頻率與下限頻率的差值,提高帶寬的有限手段就是盡可能提高放大電路的上限頻率值。通過電路的頻域分析可以發現,提高上限頻率與提高放大電路的增益是矛盾的,一旦當放大電路的晶體管選定之后,帶寬與增益之積是一個常數,放大電路的放大倍數增大幾倍,相應地該電路的帶寬就會減小幾倍,實際中,既要提高放大電路的增益又要擴展放大電路的帶寬,總是選取基區體電阻小、發射結與集電結電容效應小的高頻放大管。可見,放大電路帶寬增益積概念表現了得與失的理念,欲想得到較大的增益,必然失去頻率響應的范圍。
六、反饋放大電路的得與失
反饋是自動控制的一個重要概念,反饋放大電路是提高放大電路放大性能的重要手段,在電子技術應用中運用極為普遍。負反饋放大電路中,輸出信號部分或全部反送到輸入端削弱輸入信號,使得閉環增益相對開環增益減小了反饋深度倍,表面上損失了放大電路的增益,然而,對放大電路的其他性能技術指標得到了極大的改善,表現在增益的穩定性得到了提高;環內的噪聲干擾抑制能力以及非線性失真得到了改善;電路的帶寬得到了擴展;輸入電阻與輸出電阻得到了相應的改善。如電壓串聯負反饋放大電路,增大了輸入電阻,有助于電壓輸入信號的放大;減少了輸出電阻,有利于輸出電壓的穩定性。正反饋放大電路中,輸出信號部分或全部反送到輸入端增強輸入信號,閉環增益相對開環增益進一步增大,這是信號發生電路擾動起振的必然要求。信號發生器不會有輸入信號或者說就是一個零輸入電路,電路接通電源瞬間形成電路換路情形,通過正反饋選頻網絡(RC或LC選頻網絡)把輸出端的信號有頻率選擇性地反送到輸入端不斷放大,這種無止境的放大也必然帶來輸出信號的非線性失真,所以在電路中為了防止輸出信號的非線性失真,總是需要設置輸出穩幅網絡。可見,信號發生電路由放大電路、正反饋選頻網絡、穩幅網絡三部分組成。穩幅的有效措施就是負反饋,所以,信號發生電路必須維持正反饋特性與負反饋特性的動態平衡。負反饋放大電路失去了增益,得到了電路性能技術指標的改善;正反饋放大電路得到了增益的“膨脹”,失去了輸出信號的線性度,實際中為了挽回這種“失”,再次引入負反饋特性。
七、橋式整流的得與失
小功率直流穩壓電源中整流的任務就是把交流電轉換成直流電,衡量整流電路性能的主要參數表現在兩個方面:(1)表征整流電路質量的參數,有輸出電壓和脈動系數;(2)表征整流電路對整流元件要求的參數,有正向工作電流和反向峰值耐壓。半波整流輸出電壓低,脈動系數大;全波整流輸出電壓高,脈動系數小。然而,全波整流不僅需要降壓變壓器的副邊引出中間抽頭,更主要對整流元件的反向耐壓提出了苛刻的要求,它是半波整流對整流元件反向耐壓值要求的兩倍。實際中,既要提高整流輸出電壓并減少紋波系數,又要對整流元件反向耐壓的要求不苛刻,有效的技術手段就是橋式整流,橋式整流相比全波整流,在電路結構上只是增加了兩個整流元件,但輸出效果等同于全波整流電路的整流;橋式整流電路對整流元件的要求等同于半波整流電路對整流元件的要求,把半波整流與全波整流各自的優勢整合在一個應用電路中。可見,橋式整流電路通過“失去”硬件(增加電路成本),得到了優于半波與全波整流電路的整流性能。
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（一）元器件特性難理解電子電路是由二極管、三極管等半導體器件和電阻、電容等無源元件組成的實用電路，包含模擬電路和數字電路兩大類。模擬電子技術主要學習模擬電路的分析計算方法，其基本思想是運用線性電路的基本理論和方法，通過求解電路中電壓、電流等物理量，來分析模擬電路的各項性能指標，或確定電路中元器件的參數值。由電路理論我們知道：基爾霍夫電壓電流定律（KVL、KCL）和元器件的電壓電流關系（VAR）是求解電壓、電流的兩個基本出發點。因此模擬電子技術課程首先介紹半導體器件的基本特性及VAR。常用的半導體元器件有二極管、三極管和場效應晶體管等。對器件工作特性的理解，涉及到半導體PN結微觀機理、器件端口非線性VAR、電容效應、主要參數和溫度特性等諸多內容，尤其是三極管和場效應晶體管是三端元件，端與端之間的VAR更加復雜。這些半導體元器件表現出的非線性VAR的復雜性及溫度特性讓初學者感到頭緒亂、難理解。
（二）工程近似方法難適應在接觸模擬電子技術之前，學生被訓練成的思維模式是習慣用精確計算方法分析解決問題。而在模擬電子技術中，常采用工程近似方法，即根據實際情況采用不同的簡化方法分析各種電子電路。近似體現在具體情況具體分析，突出主要矛盾，簡化電路的分析計算模型，這種近似雖然會造成計算精度上的誤差，但可以大大地簡化分析計算的難度和工作量，而且也完全符合實際電子電路的精度要求。在模擬電路的分析計算中，有多種近似處理方法，如基本放大電路的交直流分析，對三極管采用不同的近似模型；運放應用電路的分析，對運放采用理想化的近似；功放電路的功率計算，采用大信號圖解分析對功率管做有效的近似，等等。學生頭腦中本來還沒有這種工程近似分析的思維方式，一下子面對這么多近似化簡的具體情況，容易不知所措，難適應。
（三）交直流的作用和相互影響難想象最基本的模擬電路是放大電路，即對輸入的模擬信號進行放大處理。放大電路也是構成各種功能模擬電路的基本電路。在分析放大電路時，一般用正弦波表示輸入的模擬信號，而電路要起到正常的放大作用，需要加直流電源，以保證電路中的三極管處于放大的狀態，同時還需要設置合適的靜態工作點，以保證能對輸入信號進行不失真的放大。因此在實際的放大電路中，直流電源的作用和交流信號的作用總是共存的，但在分析計算時，往往采用分別計算方式，即在直流等效電路中計算靜態工作點，在交流等效電路中計算動態參數。在這些分析計算中，交直流電壓電流是如何相互影響的？何處體現出了這種影響？對用圖解法定性分析這種影響，學生往往不容易理解。另外模擬電路都是反饋電路，放大電路引入負反饋以改善電路的性能，信號產生器電路引入正反饋以實現振蕩。由于反饋作用，輸出端的電壓電流會影響輸入端的電壓電流，有的只有交流影響，有的只有直流影響，有的交直流影響共存，這種電壓電流相互影響關系使得電路分析計算更加復雜，學生更是難以想象這種作用對電路性能的影響。
（四）基本單元電路種類繁多性能各異難掌握盡管當今電子技術發展日新月異，新的電子產品層出不窮，電路系統的集成度越來越高，功能越來越全，但是構成這些電路系統核心的基本單元電路基本上沒有變化。掌握這些基本單元電路的電路結構，學會分析計算這些電路的性能指標，是模擬電子技術課程的學習目標。模擬電路系統的基本單元電路包括低頻電子電路和高頻電子電路。“模擬電子技術基礎”課程主要涉及低頻電子電路的分析與計算，其中包含了許多基本單元電路，如晶體三極管基本放大電路的三種組態；場效應管放大電路三種組態；功率放大電路；多級放大電路；差分式放大電路；電流源電路；反饋電路；集成運放電路及應用電路；穩壓電路等等。這些單元電路各有其基本的電路結構和性能特點，在分析計算時，考慮的細節問題不同，采用的近似方法也不同。如基本放大電路的作用是不失真地放大微小的輸入信號，采用微變等效電路模型進行分析計算，而功率放大電路的作用是輸出大功率，即在電路的輸出端得到盡量大的輸出電壓和輸出電流，常采用圖解法分析電路的功率問題；為了克服直接耦合多級放大電路的零點漂移問題，采用差分電路結構，等等。這么多的基本電路結構，在分析計算時要考慮的細節和方法，都是與實際需求相關，沒有統一的規律和方法可循，正因如此，學生在學習時往往感覺很凌亂，摸不著頭緒，不容易掌握其核心思想方法，碰到一些實際電路問題就容易不知所措。由于缺乏對實際電路的了解和見識，即便是照葫蘆畫瓢會計算各種電路的性能指標，但還是難以想象這些單元電路究竟是如何體現它的功能的。
三、化解難點的一些教學策略
（一）利用簡單二極管電路，引入非線性電路近似處理方法目前許多的模擬電子技術教材，在關于二極管、三極管和場效應管器件介紹這部分內容中，花了相當的篇幅描述器件的工作原理、特性曲線和主要參數，而在放大電路分析時才引入圖解法和微變等效電路模型方法。圖解法分析放大電路的工作過程是教學難點，學生往往對曲線之間的映射關系不清楚。其實圖解法是線性和非線性電阻電路的一種分析方法。我們可以在分析簡單二極管電路時，引入圖解法和一般非線性電阻電路的近似處理方法，使學生在頭腦中建立起非線性電阻電路分析的一般思路。
（二）強調單元電路分析的基本步驟，引導分析思路和方法前面提到，基本單元電路是構成各種實際電子系統的基石，掌握了基本單元電路的結構、工作原理和特性，就容易分析和設計具有實際功能的各種電子系統。面對眾多的結構和性能各異的基本單元電路，我們采用所謂“五步教學法”，即固定的5個步驟講解基本單元電路：
（1）電路功能和電路結構以實際功能需求為先導，或是在總結已學單元電路不足的基礎上，引出要學習的單元電路，強調電路結構的構思方法和特點，使學生在認識電路同時，也能對電路構成的基本規律有所了解。例如在學習功率放大電路時，一般的教學策略就是，先簡單說明單管甲類功放電路的效率低的原因，提高效率的途徑，從而引出互補對稱乙類功率放大電路結構。然后說明構成電路的結構要素和關鍵元件，以幫助學生認識和記憶。
（2）工作原理分析在這個環節，主要是定性分析電路中各個元件的作用，電路的工作過程，從而說明電路的功能。有些單元電路的學習，以定性分析為主，如負反饋放大電路的分類判斷，正弦波振蕩電路的分析等。反饋電路的分析和判斷，可以說是模擬電子技術學習的難中之難，針對具體電路進行判斷的過程是，首先要正確辨識反饋網絡和基本放大器的輸入端，然后判斷反饋網絡與輸入信號的位置關系，從而判斷是串聯或并聯反饋，再根據反饋量和輸出量的關系，判斷是電壓或電流反饋，最后根據瞬時極性法判斷是正反饋還是負反饋。以上判斷過程對負反饋放大電路和正弦波振蕩電路分析都適用，應該強調反饋量僅僅取決于輸出量，與輸入量無關這個基本出發點。
（3）主要參數分析計算在單元電路的學習中，有些電路要求掌握一些性能參數的計算，如放大電路靜態工作點和動態參數的計算、功放電路輸出功率和效率的計算，集成運放應用電路的分析計算，穩壓電路的輸出電壓計算等等。這些計算中都采用了工程近似方法，不同的電路分析采用不一樣的近似方法，如靜態工作點的計算在直流通路中進行，三極管的發射極正偏時，采用0．7V模型近似，而在求放大電路的放大倍數、輸入阻抗和輸出阻抗等動態參數時，三極管采用的是微變等效電路模型，這些問題，與前面討論的非線性電路近似處理方法聯系起來，就好理解啦。討論這些電路的計算問題時，一定要強調說明不同電路計算的近似方法和手段，學生才會有的放矢地加以運用。
（4）應用及注意事項單元電路都是構成實際電子產品的基本電路。為了加深學生對模擬電路的認識，提高學習興趣，激發探索精神，在講授一些單元電路時，可以適當舉例，說明這些電路在實際中的應用。如學習功放電路時，可以擴音器電路示例，在學習直流穩壓電源時，可以一個實際穩壓器電路為例，還有集成運放構成的各種應用電路等等。有兩種教學策略說明單元電路的應用，一是從引入實際電路開始進入單元電路的學習，在實際電路圖中框出單元電路；二是在學完后舉例說明單元電路的實際應用，這時應從應用的角度說明應用電路的構成原則、元器件參數的選擇、應用條件等注意事項，有條件的話，可在課堂上做實物演示或仿真演示。
（5）歸納小結對于每個單元電路講解的最后，都應該按照以上4個步驟進行歸納小結，使學生對該單元電路結構特點和功能的加深認識、對該電路的分析方法和手段加深印象。再通過例題講解或練習，使學生學會分析和應用。我們強調對單元電路結構的認識，這樣在分析一個具體的、復雜的實際電路圖時，就容易從中劃分出一個個的單元電路，然后根據單元電路的功能和連接關系，推測出該實際電路的功能，這也是分析實用電子系統的基本方法。
（三）仿真和實物實驗相配合，提高認知和動手能力電子技術是一門理論和實踐都很強的學科，要學好模擬電子技術，離不開配套的課后實驗環節。通過實物實驗，學生可以加深對知識的理解，同時學會使用常用電路測試儀表，了解電路測試技術，提高動手能力。但以往的課后實驗都是在單元電路學完后才開展的，在學習時仍然存在不好理解等問題。隨著計算機技術的飛速發展，以計算機輔助設計為基礎的電子設計自動化（EDA）技術已成為電子電路分析與設計的主要工具，EDA系統中所包含的虛擬仿真技術可以作為電子技術課堂教學有效的輔助手段，實現對單元電路的演示，幫助學生理解所學知識。我們在教學中采用了ElectronicsWorkbench（EWB）軟件，在課堂上演示基本放大電路、功放電路、振蕩電路等單元電路的功能，能夠形象地看到一些電路現象，如輸出波形的變化及影響因素等。現在有一種趨勢，就是電子技術的課程教學越來越軟化，甚至全部用EDA軟件仿真替代實物實驗，這是不可取的。我們認為模擬電子技術課程教學，一定要仿真和實物實驗相配合。在講授元器件時，把二極管、三極管、集成運放芯片等拿到課堂上展示。通過在面包板上搭建一個個實物電路，并通過實際儀器儀表對其進行測試和觀察，學生才能感受真實單元電路的魅力，提高認知和動手能力。
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模擬電子技術課程所涉及的理論、設計及分析方法具有很強的工程應用性和實用性，在學生的整個知識體系中占有相當的比例，對于培養學生的邏輯思維能力、工程實踐能力、創新能力及后續課程的學習都十分重要。計算機類專業的模擬電子技術課程在教學實踐中遇到的問題很多，主要有以下幾個方面：
2.1學時少，內容多
為了突出專業課程的學習，很多學校的做法是壓縮電路分析課程的學時數，甚至取消了電路分析課程。而模擬電子技術課程知識多且比較分散，它集高等數學、電磁學、物質結構理論和電路分析等知識于一體，該課程的學時數（含實驗）一般在80學時以下，在如此緊張的時間內要完成該課程的教學工作，不僅老師感到困難，學生也有很吃力。
2.2學生認識不到位
很多學生錯誤地認為模擬電子技術課程應該是電子、機械類專業學生的專業課程，他們在專業學習中一般都有重視軟件而輕視硬件的傾向，而且，學習模擬電子技術課程的成就感往往不及其他課程來得快和強烈，因此，就造成了學生的學習積極性不高。剛剛從中學過度到大學的學生，很多還沒有找到適合本課程的學習方法，模擬電子技術主要以原理分析為主，而學生更多地相信精確的數值計算，他們往往認為只有經過嚴格的數學推算得出的結果才是可信的，當實際結果與嚴格的理論演算結果有出入時，他們難免會感到困惑。學生的認識不到位和思維方式上的差異，導致了計算機類專業中該課程的教學效果一直不太理想。
2.3課程教學本身存在問題
計算機專業的模擬電子技術課程的教學內容和方法完全套用電子、機械類專業的那一套，有些學校甚至完全由機電類專業的老師來教授該門課程。這些教學內容和方法在一定程度上與計算機類專業存在脫鉤的現象，沒有突出本專業的特色。近些年來，很多高校的計算機類專業的同仁們對本課程進行了一定的改革探索，并總結了許多值得借鑒的經驗，但是，對于不同的學校和不同的學生，這些教學改革舉措應該不盡相同，在具體的教學實踐中，切忌“拿來主義”和生搬硬套。我們也對賀州學院的計算機類專業的模擬電子技術課程的教學做了一些研究和探索工作，實踐表明這些工作有益于提高教學效果。
3教學改革的內容和措施
為了使模擬電子技術課程的教學更切合計算機類專業的實際，我們做了一定的探索以提高教學效果和應用型人才培養質量。
3.1教學內容的甄別與整合
模擬電子技術課程涉及的內容多且知識面廣，為了提高學生的工程實踐能力和創新能力，我們根據計算機類專業的特點，依據“必用、夠用”的原則甄別和整合課程內容。受學時數的限制，計算機類專業一般無法系統開設電路分析等先導課程，但電路分析的基本原理和方法貫穿于模擬電子技術課程教學的全過程，因此，我們把電路分析課程的主干內容整合到模擬電子課程之中。在正式講解模擬電子技術課程的內容之前，我們花4至6個學時重點講解電路分析的基本原理及其應用，主要有KCL、KVL、疊加原理、戴維寧定理、諾頓定理及密勒定理。經過對多部國家級模擬電子技術教材的比較，我們選定康華光教授主編的《電子技術基礎（模擬部分）》（第五版）作為我院計算機類專業的教材。該教材加強了基礎理論，如加強了半導體的物理基礎和電路的基本分析方法；同時也注意吸取國內外的先進技術，如加強了線性集成電路和數字集成電路（包括中、大規模集成電路）的原理和應用，新增了電子電路的計算機輔助分析等內容。該教材歷經多次改版以緊跟當代電子技術的發展步伐，但我們不是全部講解教材內容，依據“必用、夠用”的原則甄選講解內容，其他內容留作學生課外閱讀，以開闊視野。經過討論，我們將教材內容整合成半導體器件、放大電路基礎、信號產生與處理三大部分，將直流穩壓電源的內容作為任務驅動式教學內容。
（1）半導體器件部分簡要介紹常用半導體二極管、三極管及場效應管的基本結構等基本知識，重點講解它們的應用及經典電路的分析方法。
（2）放大電路基礎部分重點分析三極管單管共射放大電路，包括靜態工作點的設計及穩定措施、輸入輸出特性、電壓增益計算、輸入輸出電阻等特性，然后介紹集成運算放大器的“虛短”和“虛斷”等基本概念及集成運算放大電路的基本分析方法等知識。
（3）信號產生與處理部分重點介紹有源濾波電路和正弦波振蕩電路，信號產生與處理部分知識是今后學習接口技術、理解芯片電路設計原理的基礎，所以，不能簡單地將這部分知識從模擬電子技術課程的內容中刪掉。
3.2教學方法的改革與創新
我院計算機類專業的模擬電子技術課程一般安排在大二的第一個學期，由于課程內容多、難度大，而且相當多學生的前導課程知識掌握不牢，所以，他們在心理上產生一定的畏懼感，鑒于我院學生的實際情況，我們對模擬電子技術課程的教學實踐做了一定的探索。
3.2.1理論教學靈活多變
課堂教學方法很多，常見的有講授法、討論法、直觀演示法、練習法、讀書指導法、任務驅動發、啟發式教學法等，要生動有趣講解好本課程的內容，往往要靈活應用多種教學方法才能取得預期效果。本文重點介紹啟發式教學法和任務驅動法在模擬電子技術課程教學實踐中的應用。
（1）啟發式教學法。
課堂教學最忌諱的是老師一言堂，教師必須想辦法活躍課堂氣氛，啟發式教學法是調動學生學習積極性，激發學生學習激情最有效的手段之一。這就要求教師在教學中根據教學內容的鋪展由表及里循序漸進地不斷引出問題，啟迪學生去思考、分析問題，直到提出解決問題的方法或途徑。比如，在講解KCL時有學生對定律無法理解，教師就可以用水管中水流的特性做類比以啟發學生的思維，然后借用中學電學中關于電流、電荷的知識來引出電荷在導線上不能積聚，從而得出任意時刻流進節點的電流之和必然等于流出節點的電流之和的結論。為了進一步鞏固KCL相關知識，教師應該提出節點的相對概念，即電路中的節點既可以是一個電路分支的交叉點，也可以是任何一部分電路。這樣擴大了節點的概念，學生自然就掌握了KCL的更廣泛的應用。比如在講到NPN和PNP型三極管時，發射極上的箭頭標識的方向不同于集電極和基極上的電流方向，如果將三極管看作是一個節點，那么從宏觀上就很容易得出放大電路中三極管三個極上的電流分配關系：Ie=Ib+Ic。有了宏觀認識以后，再講解三極管電流分配關系的微觀解釋就顯得較為輕松。
（2）任務驅動法。
任務驅動式教學方法是一種建立在建構主義學習理論基礎上的教學方法，它將傳授知識為主的傳統教學，轉變為以解決問題、完成任務為主的多維互動式的教學。模擬電子技術課程的工程實踐性比較強，因此，當學生具備一定模擬電子技術基礎以后，教師就可以在課程的教學中使用任務驅動式教學法。比如，當學生學完二極管電路的分析方法以后，學生具備了二極管半波整流的知識，然后給他們布置新的任務：查閱資料，掌握常用全波整流電路的相關知識。很多學生通過網絡和圖書館的資料掌握了橋式整流電路的結構特點和工作效率，在此基礎上，我給他們演示一臺卡式錄音機的故障現象：單獨用干電池供電時，錄音機工作正常；單獨用220伏交流電供電時，錄音機不工作。然后拆開錄音機，讓學生觀察電源部分電路的結構特點，最后給他們布置任務：畫出錄音機電源部分原理圖，分析各部分電路的功能。采用任務驅動式教學法可以將教材中直流穩壓電源部分知識的教學徹底轉換為以學生為主體，這樣，有利于培養學生的綜合能力，提高他們解決實際問題的能力。
3.2.2理論與實驗教學交叉融合
計算機類專業的學生大多計算機操作能力較強，因此，在模擬電子技術課程的教學中，我們引入了SPICE仿真軟件。有了此類仿真軟件，理論教學和實驗教學的界線越來越模糊。在理論教學中可以先用仿真軟件演示有關理論或電路的宏觀外在表現，使抽象知識具體化。學生在用物理器件做實驗前也可以先用仿真軟件做一遍，這樣可以提高實驗效率，降低實驗損耗。有了仿真軟件，課堂上無法及時完成的實驗，學生還可以在自己的電腦上完成。所以，利用仿真軟件可以實現理論教學與實驗教學的相互交融，當然，為了強化理論知識，突出學生工程實踐能力的培養，我們在實踐中堅持理論教學與實驗教學必須是同一位老師的做法，這樣，有利于老師掌握學生的學習動態，提高教學的針對性。
3.3多角化課程考核方式
課程考核是課程教學改革的重要方面，好的考核機制有利于提高學生的學習積極性、激發他們的學習興趣。實踐中，我們以專業知識和技能考核為主，兼顧學生德育和出勤率考查。課程考核項目包括出勤情況（占總分10%）、課堂表現（占總分20%）、平時作業（占總分20%）、期末測評（含理論筆試和技能測試，占總分50%）。按時出勤可以培養學生的集體主義觀念和遵守紀律的習慣，也是課程教學得以正常進行的必要條件。筆者的做法是全勤記10分，缺席一次扣2分，缺席三次者給予警告，缺席五次取消該門課程考核資格。為鞏固理論知識，適當加重對平時作業的考核是否必要的。筆者的做法是整個學期共布置、批改作業五次，每次4分，根據作業的質量分D、C、B、A四個檔次，每個檔次分別給為1分、2分、3分和4分。另外，為防止相互抄襲，限制作業必須按時完成，不得補交，一旦發現存在抄襲作業的情況，抄襲與被抄襲者雙方本次作業都做零分處理。為活躍課堂氣氛，激發學生的學習主動性，課堂表現考核顯得十分重要。筆者的做法是主動回答問題者，正確的一次記2分，錯誤的不扣分；被點名回答問題，正確的計1分，錯誤的不扣分。期末測評包括試卷筆試和技能測試。筆試是學生對知識掌握情況的集中體現，占課程考核40%的比重，專業技能測試是考查學生實際動手能力的主要手段，占課程考核10%的比重。通過多角化課程考核方式改革，取得了令人滿意的效果。學期課程的平均出勤率達到98%以上，學生的學習興趣和主動性明顯提高，課堂教學秩序良好，氣氛活躍，學習效果明顯提高。
篇13
將照明模擬技術引入室內設計教學，雖然難以解決光環境的真實體驗問題，但有助于學生理解、掌握照明技術的基本知識，對學生深入認識照明物理量的視覺意義也有一定幫助。本文所指的照明模擬軟件不同于3D效果圖制作軟件，雖然這些軟件也能輸出三維的照明場景效果圖，但場景圖的照明效果與模型中照明器具的位置及參數有直接關系，換言之，模型中的照明器具是決定照明效果的關鍵因素（3D效果圖的照明效果并非完全是照明器具決定的，照明器具也沒有具體的燈具型號、照明功率等各項參數），這種照明效果更接近方案實施后的真實場景，具有高仿真性，對于這一點，照明模擬軟件與3D效果圖制作軟件有本質的不同。一言以蔽之，如果學生能夠熟練使用照明模擬軟件，那么，在設計照明方案時也能較準確地控制照明的最終實施效果，因此，將軟件引入教學有其必要性。相關文獻表明，目前，市場上大約有50多款商業照明軟件，這些軟件有的側重于自然采光，有的側重于人工照明，至今并未發現能兼顧二者的照明模擬軟件。從輔助設計的角度出發，自然采光軟件方面：Ecotect、Radiance和Daysim比較適于設計專業學生學習；人工照明軟件方面：比較成熟的是Agi32和Dialux，但Agi32價格昂貴，學生難以接受，Dialux具有易用性好、計算精確度高、可免費使用等優點，適于學生學習、掌握。對照明設計專業的學生而言，自然采光和人工照明兩個方面的軟件都有必要掌握，但對于室內設計專業的學生，只掌握一款人工照明軟件也基本能滿足專業學習的要求。主要原因是：1.自然采光軟件主要為建筑設計服務，對建筑學專業的學生比較重要，對室內設計專業的重要程度有所降低，相反，人工照明軟件對室內設計專業的學生比較重要；2.由于室內設計專業學制時間短（一般4年），學習課程門類較多，在有限學制內安排多門照明軟件課，難度較大。因此，筆者建議，將人工照明模擬軟件Dialux引入室內設計教學即可。
三、Dialux引入室內設計教學的途徑與方法
照明模擬軟件Dialux是德國DIAL公司與多家國際知名燈具廠家聯合共同投資研發的一款人工光照明軟件（其自然光的計算能力較弱），1992年，該軟件正式推出，目前是歐洲最頂級的專業照明軟件之一。Dialux界面友好、使用簡單，兼容性強，得到了眾多著名燈具廠商的燈具插件支持，可廣泛用于建筑、景觀、道路、隧道等燈光場景計算、模擬。另外，該軟件版本更新較快，可免費下載使用，盡管有建模能力弱、渲染效果不真實等缺陷，但并不妨礙這款軟件在亞太地區的推廣，目前，已成為我國使用最廣泛的照明模擬軟件。Dialux軟件的主要操作流程是：首先搭建仿真模型并賦予材質；然后置入家具和燈具；最后進行照明計算，自動生成報表。報表內容主要有燈具信息、測光結果、眩光值、3D效果圖、偽色圖、各室內界面的照度值、亮度值等。可以說，計算結果不僅有照明的視覺場景文件也有量化數據信息，能夠全面衡量照明方案的質量。這種操作模式適于空間及燈具排列比較復雜的照明場景計算（如專賣店、餐廳等空間），輸出報表的內容也比較全面，但對于辦公室、教室等比較簡單的照明場景，采用這種模式就過于麻煩。因此，Dialux從3.1版開始，就提供了精靈操作模式，這種模式適于空間比較規則并采用均質照明的設計方案，依據設計方案輸入空間尺寸、界面反射比、燈具款式、數量及位置等信息，軟件便可快速計算出工作面照度并渲染出燈光場景圖，盡管報表輸出內容較少，但操作過程極其方便、快捷，非常適合輔助辦公、學校、醫療等空間的照明方案設計。精靈模式的另一特點是操作界面易懂，即便使用者沒有受過專門的軟件培訓，也能很快了解、并掌握該模式的操作、使用方法。
（一）引入途徑
將Dialux引入室內設計教學，首先要解決軟件的學習問題，結合室內設計專業的課程設置特點，軟件學習可從如下三個途徑解決。第一，開設專門的Dialux軟件課。室內設計專業一般開設Cad、3DMax、Photoshop等軟件課程，如果課時允許，可對教學計劃適當調整，將Dialux加入軟件課程，較早地解決該軟件的學習問題，為后期的照明設計課和設計專項課打好基礎。筆者認為，20個課時基本能完成該課程的講授和學習。第二，在照明設計課中增加軟件學習內容。如果軟件課程中無法增加Dialux，也可以嘗試在照明設計課中學習。照明設計課主要解決照明基礎理論與照明設計問題，但照明設計如果僅停留在概念和視覺層面，沒有光的量化信息，不能稱之為完整的照明設計。盡管軟件學習會占用、擠壓本應用于方案設計的時間，但與專門的軟件課不同，在此階段學習Dialux，能夠很快用于輔助照明方案的設計，對于此，也可以說是該課程學習Dialux的一個優勢。第三，在設計專項課中學習Dialux。可以說，在設計專項課中學習該軟件，不是太好的途徑，畢竟設計專項課主要解決的是各類空間的綜合設計問題，涉及內容多，課程時間緊，而照明設計僅是設計專項中的一個要素而已。但各院校狀況不同，出于各種原因，有時也只能將Dialux設置在某個設計專項課中。如果采用這種途徑，也只能要求學生掌握Dialux精靈模式的操作即可（4個課時基本可以熟練掌握），換言之，通過精靈模式輔助照明設計，至少能保證設計方案中燈具的款式及數量不會出現大的問題，對于照明細節，則不能過于苛求。
（二）引入方法
將Dialux引入室內設計教學可達到兩個目的：其一，對于均質照明設計，學生通過反復模擬訓練，能夠掌握照明設計的一般規律，以此為基礎，在不依靠軟件的情況下，憑借模擬階段積累的經驗，也可以順利完成照明方案而不會出現原則性錯誤；其二，對于非均質復雜性照明設計，通過軟件的仿真模擬與計算，能發現設計方案存在的問題與不足，以模擬結果為參照依據，可將原照明方案修正得更為合理。為達到上述目的，通過合適的教學方法將模擬技術與設計課程緊密結合至關重要，而方法的選擇要基于軟件的特性及課程的需要，可從如下兩個方面入手：第一，規則空間、均質照明的教學方法。前文已經提到，對于辦公、教學、醫療等以工作、學習為主的場所，其空間一般比較規則，主要采用均質的一般照明方式。對此類空間，可采用Dialux的精靈操作模式，通過系列照明模擬訓練掌握照明設計的基本規律。方法是：設定空間原型和照度標準（照度標準參考建筑照明規范要求），選用一款常用的照明器具（格柵燈具或筒燈）作為一般性照明的光源，均質排列燈具后進行模擬計算，觀察燈光場景效果圖、等照度圖和測光結果，若工作面照度計算結果與設定標準相差太大，可調整燈具數量然后再次計算，直至找到理想的照明方案。以此類推，在保持空間三維尺寸和照度標準不變的情況下，依次改變常用照明器具，并對不同燈具照明方案的模擬結果進行比較，經反復對比，可初步掌握類似空間照明器具的選用與排列規律。以此為基礎，還可以在不改變照明器具款式的情況下，改變空間的尺寸和燈具數量，觀察計算結果有什么變化規律。通過這種教學方法，第一個教學目的基本可以達到。第二，非規則空間、非均質照明的教學方法。很多商業類室內設計項目，其空間形態往往變化較大，照明方式也強調個性化、藝術化，對這類空間的照明設計，不能說沒有規律可循，但探尋個性化照明方案的設計規律本身沒有太大意義。因此，對商業類空間的照明設計，采用Dialux對其仿真模擬，發現問題并進行方案修正更為重要。顯然，Dialux的精靈操作模式無法滿足這類空間照明模擬的要求，需要使用另一種更復雜的操作模式。與第一種教學方法不同，商業類空間的教學應盡量與課程實踐相結合，如可在照明設計課中安排小型商業空間照明的設計任務，或在商業空間的設計專項課中，要求學生對設計專項的照明方案進行模擬、計算，根據模擬結果，進一步優化設計。采用這種教學方法，學生經過多個設計案例的實踐，基本可以熟練掌握Dialux輔助商業空間照明設計的流程與方法。
