思政元素在“模拟电子技术”课程中的探索与应用*

张 锦，汪 勇，杨 扬

（宿迁学院，江苏 宿迁 223800）

0 引言

课程思政是体现教育在现代社会主义核心价值体系建设中极为重要的一环，是解决培养什么人、怎样培养人、为谁培养人这几个根本问题的重要抓手[1-4]。上好一门合格的带有思政元素的专业课程要求老师除了具备过硬的专业教学水平，还要有深厚的21世纪中国马克思主义理论知识的积累，要有信仰、有热情、有责任地讲好一门涵盖思政元素的专业课程[5-8]。

“模拟电子技术”是电类学科本科教学的基础学科，也是专业核心课程，重点培养学生在电子电路方面的分析和设计能力，具有很强的专业实践性[9-10]。在传统的授课教学中，教师注重讲授知识点的基本原理、电子电路分析、应用实例讲解等方面，而在培养学生专业问题辩证思维、世界观价值观引导等方面有所欠缺。因此，要全方位培养学生——新时代中国特色社会主义的建设者们，就需要将思政元素应用在平时的课程教学中，要做到课程“配方”更全面、更丰富，使学生对知识点的理解更加深刻，也将引领学生成为德才兼备的社会主义建设者。课题组将通过一些思政元素和“模拟电子技术”课程知识点结合的实例进行探索应用[11-12]。

1 为祖国科技发展树立责任意识

“模拟电子技术”课程是半导体电子电路设计的基础，从目前半导体器件技术发展看，我国还有较长的路要走。大学生是专业技术人才，应该坚定献身社会主义现代化建设事业的信念，树立正确的奋斗目标，激发自身为国家富强而努力学习的热情，不断创新、不断突破，为我国的科技发展不懈努力[13]。

集成电路产业是衡量国家综合实力的一个重要标志、信息产业的核心、实现信息安全的基石。在引言及半导体基础知识的讲解中，联系到中美贸易战，其中“卡脖子”技术——芯片技术涉及的专业知识就是基于半导体的集成芯片。借此，在讲解时，可以让学生客观地了解到我国芯片技术的发展现状，随着中国的快速崛起，中美竞争加剧，目前严峻的形势也让国人意识到发展国产芯片行业刻不容缓。身为电子、自动化人的同学们有责任为我国的芯片发展贡献自己的力量。2021年5月28日，习近平总书记在两院院士大会上对芯片产业提出了发展要求，也对青年科技工作者发出了“自古英雄出少年”的殷切期望和鼓励，让学生从内心意识到：科技兴则国家兴，科技强则民族强，核心科技是发展的根基。激励学生以祖国强盛为己任，为自主知识产权而发奋学习。引领学生科技强国、专业报国意识，建立通过自身的努力学习、刻苦钻研、突破创新与实现民族复兴的理想相挂钩[14-17]。

2 矛盾多样性在课程中的体现

“模拟电子技术”课程中关于矛盾多样性的内容很多，如关于抓住事物主要矛盾方面，晶体三极管由两个PN结构成，要熟悉晶体三极管的电流分配及其特性。在讲解三极管内部载流子运动时，载流子成分很多，有发射区向基区扩散构成的电子电流IEN，基区向发射区扩散形成的空穴电流IEP，基区内复合运动所形成的电流IBN，基区内非平衡少子即漂移到集电区所形成的电流ICN，平衡少子在集电区与基区之间由漂移产生的电流ICBO，这些成分给放大运算带来了困难。这时需要抓住主要矛盾，抓住主要载流子从而得出电流关系，与工程实际联系紧密，实际工作中往往存在各种因数，抓住主要矛盾才能正确分析问题，得出答案。在讲解三极管静态工作点估算法时，也是要抓住事物的主要矛盾，从而满足工程运算要求。此外，根据电路分析中掌握电路的等效概念，抓住决定三极管性能的本质因素，从物理本质求出三极管等效电路，其中，微变等效模型的建立是抓住输入输出主要关系。教育学生在实际工作中，学会分析主次矛盾，运用主次矛盾辩证关系解决实际问题。

此外，在讲到PN结的形成时，PN结的形成是由少子的漂移运动和多子的扩散运动共同作用形成的。少子的漂移和多子的扩散是对立关系，但如果仅仅有少子的漂移或者多子的扩散是形成不了PN结的，PN结的形成是漂移运动和扩散运动共同作用动态平衡的结果，它体现了矛盾的对立统一。因此，PN结的大小也是综合了漂移和扩散的相互作用。由此引导学生在工作和生活中切忌以偏概全，同样一件事情要看到它的正面和反面，从而有一个综合的判断。

3 内因和外因相互作用在课程中的体现

内因和外因的相互作用在“模拟电子技术”课程中典型应用是放大电路不同的反馈情况导致电路会实现差异很大的功能，其中，内因可看作是选定的运算放大器，而外因是外接电路不同的反馈方式，有“正反馈”“负反馈”“无反馈”这几种形式。在分析反馈放大电路时，是否有反馈取决于输出回路和输入回路是否存在反馈通道，并且输出信号情况是否通过此反馈通道影响输入信号的增减。“正反馈”和“负反馈”的判断则需要通过“瞬时极性法”来进行判断，如果反馈的作用是使净输入信号削弱，则其为“负反馈”；如果反馈的作用是使净输入信号增强，则其为“正反馈”。不同的反馈（外因条件）作用在同样的运算放大器（内因条件）上，其电路功能完全不同。当运算放大器引入“负反馈”后，可以实现模拟信号的比例、加减、乘除、积分、微分、对数和指数等常见的基本运算功能；而在波形发生电路中正弦波振荡电路由放大电路、选频网络、“正反馈”网络和稳幅环节四部分构成，在RC正弦波振荡电路和LC正弦波振荡电路中需要用瞬时极性法来判断电路是否满足“正反馈”条件；当运算放大器“无反馈”状态时，可以实现电压比较器功能。

“正反馈”“负反馈”“无反馈”在电路中的应用，可以通过一个检测报警电路典型案例来讲述。该电路可由感应器件如红外线传感器、延时电路、报警装置和若干运算放大器构成。当红外线探测传感器检测到有人通过辐射出的红外线信号时会产生微弱的电信号，需要使用放大电路对此信号进行处理，此时引入的应该是由“负反馈”电路构成的运算电路，经过放大后的信号和基准信号通过“无反馈”的电压比较器输出，经过延时电路和报警电路输出可实现报警功能，若要使比较器响应更快可以引入“正反馈”回路，可加快该检测电路响应速度。通过以上的理论讲述和实例应用，既形象生动地讲授了不同反馈对电路的不同作用，又可以通过外因对内因的影响说明“橘生淮南则为橘，生于淮北则为枳”这一道理，从而引导学生意识到选择个人工作和生活环境的重要性。“近朱者赤，近墨者黑”，选择一个阳光积极的环境有助于自己的提高和进步，千万不要与坏人为伍，同流合污。

此外，在讲解三极管实现放大功能的条件时，其中，内因是三极管内部的材料和结构，而外因是外接电路需提供满足放大条件的偏置电压。由内因和外因共同决定三个电极的电路电流，进而引申出三种外部接线方式也就是外因，以及所选择三极管也就是内因，共同导致了三种不同的工作区域，而通过工程实例说明外因与内因的辩证关系。通过这些内容引导学生明白在人生发展中外因固然重要，但内因是成功的基础，做好自己，才可能取得成功。

4 量变与质变关系在课程中的体现

量变与质变的关系在“模拟电子技术”课程中典型例子是讲二极管的伏安特性。当二极管正向导通的时候会有一个小小的死区，当正向电压高于这个死区的时候会实现正向导通的功能，而在这个死区范围内其正向电流是几乎为零的。这就说明一个量变引起质变的关系，死区内的正向电压变化是一个量变的过程，但一定的量变后当正向电压突破死区时就产生了质变，从而达到正向导通的性能。而当二极管接反向电压时也会有一个量变引起质变的过程，当二极管在反向工作区时其反向电流很小，工作状态是反向截止，而当反向电压绝对值大于反向击穿电压时，二极管会呈现反向击穿状态，二极管反向电流会激增，可能会导致二极管被击穿，造成不可逆的变化。

此外，在讲到多级放大电路时，其中的直接耦合方式电路具有体积小、便于集成的优点，而其缺点是存在较为严重的零点漂移问题。零点漂移主要有因温度变化而产生的温漂，也有因电源电压的波动引起的静态工作点波动，而产生零点漂移。有时虽然零点漂移的电压看上去不大，但由于后级放大倍数较高，一定的量变后仍有可能产生覆盖有效信号的情况。这充分说明了量变与质变的关系：较小的零点漂移经多级放大电路放大后也可能覆盖输入信号。

通过以上的实例引导出量变与质变的关系，说明事物发展变化是从量变开始的，当量变达到一定程度时必然引起质变，从而引导学生在平时工作和学习中，一定要注重知识的积累，要踏踏实实夯实自己的专业基础。一点一滴的积累可能并不明显，但积累到引起质变的时候会发现这些努力都是值得的，从而树立正确的人生观和价值观。

5 小结

“模拟电子技术”课程是自动化、电子信息、控制类学科的专业基础核心课程，其在专业建设的地位举足轻重，而其知识点多、电子电路分析设计能力要求较高等特点对其授课的专业性提出较高要求。课题组在课程知识点中融入的为祖国科技发展建立责任意识、矛盾多样性、内因和外因相互作用、量变与质变关系这四个方面的思政元素实例，使该课程在平时教学工作中内容更加丰富，也为学生建立符合新时代中国特色社会主义价值观起到积极的促进作用。