新工科教学中的方法归纳和辩证思维培养——以《模拟电子技术》教学为例

刘谈平，甄景涛，成利敏，刘军芳

（廊坊师范学院，河北 廊坊 065000）

0 引言

近20年来，我国高等教育发展的趋势是逐步扩大高等教育覆盖率、普惠程度，目前全国平均高考报考录取率已达到85%以上。其优点是给更多人提供了接受高等教育的机会，普遍提高了国民素质，但高校扩招带来的负面因素也显而易见，高等教育的人才培养质量普遍下降，大学生就业竞争力不强。工科教育由于具有应用技术性强、培养周期短的特点，在此方面表现尤为明显［1-3］。

新工科教学改革的推动力之一，是社会迫切需求具有自主学习、独立思考、解决问题的创新型人才，这也是对高等教育的初心回归。大学教育有别于中学教育的主要特点之一，就是在传授有限知识的过程中，应让大学生观察如何学习、总结归纳知识，以及逐步掌握如何学习知识的方法，并应用这些方法自主学习新知识，解决新问题。掌握此教育要领，即可解答困惑大学生的问题之一：在大学所学的知识在后续的工作或科研中用不到，而所需要的知识在大学又没学到［4-6］。此外，大学生应建立一定的唯物主义辩证思维，正确的系统观、方法论，从而指导如何探索科学技术。

1 知识、方法、思维的三个层次

学习一定的知识，解决一定的问题，必然需要采用一定的方法。对于特定的知识和问题，有的方法是错误的，有的方法是正确的，有的方法是高效且正确的，有的方法则是正确但低效率的。因此在掌握知识的同时，应善于总结归纳适用的、有效的、正确的方法，并举一反三，将掌握累积的正确方法应用到学习新知识、解决新问题上，由此建立的能力，即是自主学习的能力。

如何才能采用正确的方法学习知识和解决问题呢？首先要学习正确的辩证思维，即唯物主义辩证法。唯物主义辩证法对自然科学的学习掌握是非常行之有效的方法，例如关注主要矛盾和矛盾的主要方面，理解学习过程由特殊到一般，由简单到复杂，采用归纳和演绎方法概括一般，推论个别，采用分析和综合方法分析和整合认识对象，认识事物的过程采用先感性认识，再思维抽象，进一步思维具体。其次要善于在学习具体知识的过程中总结归纳出以上唯物主义辩证法的适用特征，总结出掌握同类知识的相似方法和分析具体不同问题的不同方法，并善于将这些唯物主义辩证法应用到新知识的学习过程中、新问题的解决过程中。

具体而言，就是对相似的范例知识进行消化和总结归纳，归纳出适用于这些相似范例知识的普遍适用方法，对掌握的几类普遍适用方法进一步加工，总结归纳出指导这些方法的辩证思维，在对这些辩证思维深入理解的情况下，面对新问题能够提出适用的新方法，从而指导解决具体的新问题，掌握新知识，如图1所示。

图1 知识-方法-思维三层次示意图

2 《模拟电子技术》教学中三个层次的教学应用

《模拟电子技术》是电子方向的专业基础课，前承《工程数学》《电路原理》等理论性课程，后启《数字电子》《单片机原理》等应用技术课程。该课程中既有一定的技术理论分析，又有具体应用电路分析；既是后续应用技术课程的基础课，也可以在此课程基础上独立进行电路设计应用。可见模拟电子技术在电子专业中非常重要，而学生普遍反映比较难学，在目前的课程安排中，课时少而教学任务重，因此采用正确的教学方法就更为重要［7-9］。

下面以此课程为例，具体说明对此课程中应采用知识、方法、思维三个层面的教学方法。

模拟电子技术以分析二极管、三极管、MOS⁃FET、集成电路等半导体器件为基础，这是完全有别于电阻、电容、电感等器件特性的全新器件［10-11］，在掌握二极管、三极管器件的学习过程中，除了理解器件的知识之外，学生应归纳在学习二极管的电气特性时，是先测试其V-I特性曲线，进而由特性曲线拟合出器件特性方程，而在后续的电路分析时，又是根据器件特性曲线建立相应的电路模型。当进一步学习三极管时，其分析过程也是由V-I 特性曲线到特性方程，进一步建立电路模型。当学习MOS⁃FET时，采用的方法也是如此，只不过是分析三极管和MOSFET 时，采用了输入特性曲线和输出特性曲线，这是由于二极管是二端器件，类似于电阻电容电感，三极管和MOSFET 是三端器件。当学生需要掌握如恒流二极管、TVS 等新型二端器件和SiC、IG⁃BT等三端器件时，都可以采用以上方法进行自学掌握，以上是由知识到方法的总结归纳过程。进一步观察这些器件的学习过程，则可总结出建立二极管的理想模型、折线模型是为了抓住主要矛盾和矛盾的主要方面；学习器件时，查询具体的器件型号，分析其各项参数，建立电气特性方程，建立适用的器件模型，然后分析具体电子电路，这是由感性认识到抽象思维，特殊到一般，由简单到复杂，再由思维抽象到思维具体，总结出适用该类器件的分析方法，采用该方法分析具体新器件、新电路，则是采用归纳和演绎概括一般，推论个别。

进一步观察学习该类新型器件的思维，测试VI 特性曲线是实验过程，由特性曲线拟合出器件特性方程则是由物理抽象到数学，用数学描述器件，进一步由数学方程建立适当的器件模型，分析具体电路这个过程，是适用于普遍的科学研究的。具体过程如图2所示。

图2 实验-数学-模型示意图

在《模拟电子技术》课程中，对三极管共射、共集、共基三种单管放大电路的分析过程都是同样的步骤和方法，即先分析直流通路确定各节点电压和各支路电流，从而确定三极管是否工作在放大状态下，是否具有合适的静态工作点，然后分析交流通路，采用适用的三极管交流小信号模型，从而建立起放大电路的交流小信号等效电路，计算出放大电路的三大主要指标：增益、输入电阻、输出电阻。而对MOSFET 放大电路分析也是同样的方法和步骤，说明这是适用于这些电路的通用方法，而对电路分析过程中，采用分析方法的过程中，同样包含着解决主要矛盾，由特殊到一般，先感性认识，再思维抽象，进一步思维具体等唯物主义辩证法。

大学生在学习过程中如果善于总结归纳由知识到方法再到思维，进一步将这些从已掌握知识总结出的唯物主义辩证法应用到新知识的学习过程中、新问题的解决过程中，则对独立思考能力的培养是有益的，如可将以上的电路分析方法和辩证思维应用到差分放大电路、集成运放电路、负反馈放大电路的分析中。

通过对课程知识进行归纳总结，会得到正确的方法，会进一步建立科学的辩证思维，还会对所学课程、知识建立系统的认识。如应知道模拟电子技术不仅仅是我们所采用教材的范围，模拟电子技术属于电子学，而电子学是物理学的分支，物理学进一步抽象是数学，进一步隶属于哲学（美学）（图3），从而建立科学的系统观、统筹观。既懂得欣赏具体电路、电子技术中的美学，又能够做到从电路中抽象出其中的数学微积分方程，则对大学生的素质培养非常有益。

3 结论

图3 知识系统层次示意图

新工科教育改革中，应回归到高等教育的初心，即对人的世界观、思辨能力、正确认识世界的方法等能力的培养。现在已从知识贫乏时代转变为知识爆炸的时代，科学技术日新月异，大学生仅仅获得一定专业知识是远远不够的，还应培养正确的思辨能力、获取辨识正确知识的方法。