机制专业电类课程教学经验分享

刘红梅

摘要：在“中国制造2025”背景下，传统的机械制造已经朝着智能制造方向发展。机械设计制造及其自动化专业的课程中电类课程的地位越来越重要，对该类课程的课程改革势在必行。本文笔者针对模拟电子教学过程中遇到的困惑，从自己的教学经验出发，分享了相关教学经验。

关键词：机制专业；模拟电子技术；课堂教学；经验

中图分类号：G642.41 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2019）07-0213-02

随着“中国制造2025”规划的提出，传统的纯机械制造已经向智能制造方向发展。目前已出现的智能工业机器人、智能工厂和数字化车间、3D打印技术等，都属于智能制造范畴。据调查，国内现有196所高校开设有机械设计制造及其自动化专业，该专业课程设置基本都可分为机类课程和电类课程两大类，在“中国制造2025”大背景下，两类课程的融合越来越密切。机类课程如果比作是机制专业课程的身体的话，那么电类课程就是机制专业课程的灵魂。在电类课程中电路分析、模拟电子技术（以下简称“模电”）等作为电学基础，很多高校已经把模电当作考研课程。但由于模电知识点烦琐、分散，理论抽象，学时偏少等特点，学生在学习中普遍反映非常难学，课程通过率偏低。本文笔者从实际教学经验出发，提出了一些想法和建议，希望能对课程的教学水平提高有所帮助。

一、因地制宜，选择合适教材，对教学内容总体把握，理顺授课各章节之间的联系

教材是教师进行教学、学生获取系统知识的主要工具，因此教师要根据自己的授课内容、学生的整体素质来选择教材。针对目前高校向应用型高校转型和本校学生的具体情况，该课程选择了一本项目式教学方法的教材。

模电课程的教学过程中首先要明白课程体系的构建。整个模电课程的组成类似于盖房子，电子课程中的二极管、三极管即为房子里的基本单元——一块“磚”的地位。然后在用这些“砖”搭成了一面面各种功能的“墙”，即工程师应该掌握的二十个模拟电子电路。在三极管部分，要掌握六面“墙”的构造及使用方法，这六面“墙”分别为固定偏置单级共射放大电路、分压式共射放大电路、共集电极放大电路、共基极放大电路、差分放大电路和功率放大电路。最后由这些墙构成了一栋栋房子，即为集成运放部分。接下来重点讲述集成运放的结构及其应用，即在线性区和非线性区的应用。最后反馈部分可以认为是这个房子的窗户、门等部位。

对教学内容总体把握，理顺各章节之间的联系，在授课时有的放矢，重点讲述各种电路的作用和分析方法。对于各种元件的材质及内部结构机理可以少讲甚至不讲，以免影响学生对该课程的兴趣。

二、采用合理教学方法，增强教学效果

（一）授课过程中采用相似性比较，有助于学生对抽象的内容理解

在讲述二极管的单向导电性时，可以把二极管的作用比作单向开的门，当门从外开时，可以打开，风可以进来；但从里开时就打不开，风就不会进来。风就相当于电路中的电流。

集成运放的内部可以看成是直接耦合的多级放大电路组成，内部放大电路的级数可以高达上千级。在进行集成运放的结构讲解时可以类比一个公司系统，第一部分输入级的作用就相当于公司中的销售人员，他们的工作是尽可能多的从用户那里得到订单，差分放大电路具有输入电阻大的特点，可以从信号源上获得尽可能多的电压。第二部分中间级的作用就是技术人员，主要进行电压放大。第三部分输出级就是售后，给客户提供最好的服务，功率放大电路可以给负载提供最大的输出功率。

反馈是指将系统的输出又返回到输入端而影响输入，从而对系统整体输出作用。直接讲理论，学生不容易理解，可通过举例进行讲解。例如当你遇到不开心的事时告诉你中奖了，你就会瞬间开心起来；如果此时再雪上加霜，可能你就崩溃了。前者就是负反馈，使系统稳定，后者就是正反馈让系统趋于不稳定。电子系统里的反馈大多就是负反馈，能让系统稳定下来。

（二）模电课程属于工程类课程，授课中应采用工程思想——近似的思想、理想化的模型概念

工程上常常采用近似的思想、理想化的模型来解决实际问题，主要原因是现代科学的发展还不能全面、精确地描述自然现象。通过近似的手段、理想化的模型，大大简化了步骤，节约了分析成本，当然这种思想在满足一定的前提下可以代替实际情况进行理论分析。

在模电里所讲述的二极管、三极管、集成运放等从原理来看都为非线性元件，二极管在电路中可以近似为一个开关，三极管在微弱信号作用的前提时可以近似为一个受控电流源，集成运放可以近似为一个增益无穷大、输入电阻无穷大、输出电阻为0的理想电压放大器。这样在对集成运放特性分析时就可以用近似的方法、理想化的模型，引出模电中重要知识点“虚断”和“虚短”的概念。

当然在理论讲解时结合这种近似的工程思想是为了便于分析，具体在进行电路设计、实物搭建时还要考虑电路的工作环境，例如温度、湿度、噪声等。

（三）转变授课方式，可以采用项目式、翻转课堂式的授课模式

模电是一门实践性、趣味性很强的课程。在生活中的LED照明，教师上课所用的扩音器、收音机等都属于模电的范畴。在授课过程中，传统的满堂灌的授课模式不适用该课程的讲解，如果一味枯燥地讲解知识点、大量的理论推导，必然让学生寡然无味，应让学生带着任务进行理论学习。例如在学期之初引导学生感性认识，确定课程目标。在后续课程教学中可以适当调整理论与实践学时分布，增大学生自己练习课时。在课程教学过程中，根据课程教学进度，给学生布置相应的任务，加强电路系统设计的能力，深化学生对理论知识的理解，培养学生的科研精神和实践创新能力。在综合学生模电教学内容、技术发展动态和学生动手能力的基础上可以给学生分组布置实践任务。在实物制作过程中，让学生结合自己的实物进行相关资料的查阅、理论的重构，在课堂上让学生结合实物对原理进行讲解。把课堂交给学生，教师主要起到答疑解惑、监督、重难点综述等作用。

三、重构考核方式，注重过程考核

据调查，模电课程在大多数高校机制专业都设置为考试课，即期末要通过考试，期末成绩来作为该课程通过的依据。考试的目的只是检验学生对课程中重要知识点掌握的熟练程度，促进学生查漏补缺。但对于模电这门实践性、应用性很强的课程，仅仅靠期末的一张试卷来衡量学生的能力是远远不够的，经常会出现学生试卷分值高分，但在实物搭建时畏手畏脚的情况。所以，在对该课程考核方式进行探索中总结出应综合学生期末试卷成绩、平时练习成绩和实物作品制作能力等进行评价，形成模电课程考核评价的新方法。试卷和平时的练习能够反映学生对课堂所讲述的理论知识掌握程度；实物作品的制作反映的是学生实际动手能力，考查学生把理论应用于实践的能力、分析问题和解决问题的能力。另外在实物制作一般是小组合作，培养了学生表达沟通能力和团队精神。