李薇

[摘? ? ? ? ? ?要]? 模擬電子技術(shù)課程是電子類專業(yè)的一門重要的專業(yè)必修課，其知識點(diǎn)復(fù)雜且抽象難懂，教師授課難度大。為了激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高教學(xué)效果，分析了傳統(tǒng)模擬電子技術(shù)教學(xué)模式中存在的問題及不足，并嘗試將計(jì)算機(jī)虛擬仿真技術(shù)引入到課堂教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)中。通過探討基于虛擬仿真的模擬電子技術(shù)教學(xué)模式設(shè)計(jì)架構(gòu)，尋找改善教學(xué)方法的手段，并提出了具體的實(shí)施路徑。虛擬仿真技術(shù)能夠?qū)⒗碚撌谡n與實(shí)驗(yàn)操作進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，不僅能夠幫助學(xué)生更好地理解教學(xué)內(nèi)容，還為模擬電子技術(shù)教學(xué)改革提供了新的思路。

[關(guān)? ? 鍵? ?詞]? 虛擬仿真;模擬電子技術(shù);教學(xué)改革

[中圖分類號]? G642? ? ? ? ? ? ? ? ? ?[文獻(xiàn)標(biāo)志碼]? A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? [文章編號]? 2096-0603（2021）28-0048-02

模擬電子技術(shù)課程是一門以理論為基礎(chǔ)，最終用于指導(dǎo)科學(xué)實(shí)踐的基礎(chǔ)必修課，在電子信息類專業(yè)中有著舉足輕重的地位[1]。該課程在培養(yǎng)大學(xué)生電子電路的基礎(chǔ)理論與分析方法的同時(shí)，還以培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力為要務(wù)[2]。由于該課程涉及的理論知識點(diǎn)較多、理解方法抽象、分析過程繁瑣[3]，雖然有前期的先修課程，如高等數(shù)學(xué)、物理、電路等基礎(chǔ)學(xué)科，但這些前序知識主要以理論分析為主，而模擬電子技術(shù)課程則更注重理論與實(shí)踐相結(jié)合，學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中會感到非常吃力，這也將直接影響后續(xù)各專業(yè)課程的學(xué)習(xí)，使教學(xué)效果大打折扣。

一、傳統(tǒng)模擬電子技術(shù)教學(xué)模式中存在的問題

新時(shí)代高等教育的精髓在于培養(yǎng)大學(xué)生的科學(xué)精神和創(chuàng)新精神[4]，在教學(xué)過程中發(fā)揮大學(xué)生的主體能動作用，調(diào)動大學(xué)生的主動探索熱情。但傳統(tǒng)的模擬電子技術(shù)課程教學(xué)模式將課堂授課和實(shí)驗(yàn)操作相結(jié)合，存在以下三個(gè)問題：第一，教師在課堂教學(xué)時(shí)往往花費(fèi)大量的課時(shí)講解元器件特性和分析各種單元電路模塊的特性等，教學(xué)模式較單一，基本采用灌輸式教學(xué)模式，學(xué)生參與度低，難以調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性;第二，理論與實(shí)際缺少聯(lián)系，由于學(xué)生缺乏實(shí)際工程經(jīng)驗(yàn)，知識儲備不足，教學(xué)內(nèi)容讓他們?nèi)狈Ω行哉J(rèn)知，難以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情;第三，理論授課與實(shí)驗(yàn)操作這兩部分往往是分開進(jìn)行的，且通常實(shí)驗(yàn)操作環(huán)節(jié)滯后于課堂理論教學(xué)環(huán)節(jié)，從而導(dǎo)致學(xué)生在理論課上體會不到電路的實(shí)際用途，失去了理論指導(dǎo)實(shí)踐的意義，難以激發(fā)學(xué)生的自主創(chuàng)新性。綜上所述，現(xiàn)有的模擬電子技術(shù)課程教學(xué)模式和方法，無法發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性，很難適應(yīng)現(xiàn)代化教育事業(yè)發(fā)展的需求。該課程只有通過有效的改革才能提高教學(xué)效果，通過在教學(xué)過程中采用創(chuàng)新教學(xué)手段、優(yōu)化教學(xué)資源、巧用虛擬技術(shù)輔助教學(xué)實(shí)施等多種方法，才能將抽象的概念具體化，提升學(xué)生對課程的認(rèn)可度，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。

二、基于虛擬仿真的模擬電子技術(shù)教學(xué)模式的設(shè)計(jì)和實(shí)施

（一）理論聯(lián)系實(shí)際的橋梁

信息技術(shù)的不斷深入和發(fā)展使得虛擬仿真逐步成為高校教師開展教學(xué)活動的一種重要支撐技術(shù)[5]。其中，Multisim、PSpice等仿真軟件憑借功能強(qiáng)大、運(yùn)行速度快、易于學(xué)習(xí)等優(yōu)勢，廣泛應(yīng)用于高校的電子技術(shù)類課程教學(xué)中。這類軟件人機(jī)交互簡潔直觀，仿真測試和分析功能強(qiáng)大，虛擬元器件和組件的圖例與實(shí)物一致，組合使用方法也基本相同，最終得到的測量數(shù)據(jù)、波形與在真實(shí)運(yùn)行結(jié)果也基本吻合，是理論聯(lián)系實(shí)際的一類仿真軟件[6-7]。電子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是一個(gè)不斷調(diào)試的過程，通過仿真軟件進(jìn)行建模與仿真，能夠直觀地發(fā)現(xiàn)電子電路的運(yùn)行情況及潛在問題，從而為深入分析、優(yōu)化電子電路動態(tài)、靜態(tài)參數(shù)提供重要的技術(shù)手段。在模擬電子技術(shù)課程教學(xué)中引入虛擬仿真軟件，既改進(jìn)了教學(xué)手段，又將理論與實(shí)際相結(jié)合，使得學(xué)生知其然并知其所以然，提升教學(xué)質(zhì)量。

（二）實(shí)施路徑

1.虛擬仿真技術(shù)提升輔助課堂教學(xué)功能

為解決“模擬電子技術(shù)”理論知識點(diǎn)抽象難懂的問題，可在教學(xué)過程中綜合運(yùn)用多種教學(xué)方法和手段，將虛擬仿真技術(shù)推進(jìn)課堂。教師可以在理論授課過程中配合教學(xué)內(nèi)容，使用虛擬仿真軟件對重點(diǎn)問題進(jìn)行生動演示，學(xué)生可以隨時(shí)對學(xué)習(xí)重點(diǎn)或難點(diǎn)提出疑義，并及時(shí)利用虛擬仿真軟件處理、解決問題。例如，傳統(tǒng)教學(xué)中教師往往采用分析計(jì)算的方法講授負(fù)反饋對放大電路的影響，學(xué)生必須面對復(fù)雜抽象的知識點(diǎn)和繁雜的計(jì)算過程，使得他們無法直接理解這一知識點(diǎn)。如果在虛擬仿真軟件中分別構(gòu)建未引入負(fù)反饋和引入負(fù)反饋的兩種虛擬電路，并觀察、分析這兩種電路的模擬運(yùn)行效果，通過比較可以很直觀地掌握負(fù)反饋放大電路的波形、通頻帶寬度等關(guān)鍵特性，建立從感性到理性的有效認(rèn)知，提升知識點(diǎn)的掌握程度。

將虛擬仿真技術(shù)引入理論課堂，學(xué)生通過教師的虛擬仿真演示，可以提前熟悉各種實(shí)驗(yàn)元器件的外形及實(shí)驗(yàn)測試設(shè)備的基本連線方式，為后續(xù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)的順利操作打下良好的基礎(chǔ)，同時(shí)可以更加有效地幫助學(xué)生直觀、感性地理解教學(xué)內(nèi)容，從而顯著地提高課程教學(xué)目標(biāo)的達(dá)成效果。

2.虛擬仿真技術(shù)及時(shí)解決實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)難題

模擬電子技術(shù)課程教學(xué)通常由理論授課與實(shí)驗(yàn)操作這兩部分組成，理論授課的相關(guān)知識點(diǎn)需要通過實(shí)驗(yàn)操作進(jìn)行驗(yàn)證，同時(shí)還可以進(jìn)一步研究和探索理論知識，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐和創(chuàng)新能力。根據(jù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)組織形式和內(nèi)容的不同，可以分為理論驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)、綜合型實(shí)驗(yàn)和設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)等多種類型[8]。驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)電路涉及的元器件及測試儀器不多，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)相對簡單;綜合型和設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)則更注重學(xué)生綜合處理問題的能力與主動思考能力，實(shí)驗(yàn)電路結(jié)構(gòu)相對比較復(fù)雜，大部分學(xué)生都會遇到不可預(yù)知的問題、各種各樣的麻煩和不能獨(dú)立解決的實(shí)驗(yàn)難題，傳統(tǒng)的模擬電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)常常會因此而導(dǎo)致一些大學(xué)生失去學(xué)習(xí)熱情而中途放棄。