PBL教学方法在三极管等效电路法中的辩证探究

□姚 宁

教育部办公厅于2019年开始启动一流本科专业建设“双万计划”，消灭传统的“水课”，建设与时代发展相适应的“一流本科课程”，打造万门左右国家级和万门左右省级“一流本科课程”计划[1]。借此契机，模拟电子技术课程组对课程进行深入剖析，查找问题、寻求解决方法、实践验证、修改不足、再实践再验证，致力于打造符合许昌学院办学定位的应用型、线上线下混合式模拟电子技术课程教学体系。

一、模拟电子技术教学存在的问题

模拟电子技术课程是许昌学院电气与机械工程学院电气工程及其自动化专业的一门重要专业基础必修课，该课程具有极强的“工程性”和“实践性”[2]，在本专业课程体系中占据重要地位，是基础课与专业课之间的桥梁性课程。学院模拟电子技术课程组教师对该门课程的教学均有10年以上的教龄，教学经验丰富，把握精准。在2021学期对2019级电气工程及其自动化专业的教学过程中，课程组对模拟电子技术课程教学存在的问题进行了总结。一是课程内容难度较大，大部分学生能够跟上课程进度，能听懂，但不能灵活运用。二是学生对传统的“黑板板书+PPT+仿真+动画”的教学方式接受能力较好，能充分利用现代化信息工具辅助课程教学，但缺乏对实际电路的查错、纠错能力。三是先修课程(例如高等数学、电路)的学习效果直接影响到学生对本课程的学习。四是学生对教材之外的参考书涉猎的较少。

二、模拟电子技术课程教学改革措施

(一)重新制定课程培养目标。结合学校办学定位和专业培养目标，模拟电子技术课程确定了“以应用为目的、强调基础、突出重点、够用为度”的原则，制定了以提升每个学生的知识、能力和素质的课程目标。

(二)对模拟电子技术知识体系进行重构。强化逻辑性、系统性[3]，增强应用性。

(三)能结合现代化工具，完成对实际电路中模拟电路部分的设计及仿真调试。锻炼学生的动手能力、沟通能力、团队协作精神和自主学习能力。

(四)引入线上线下混合式教学。当代大学生传统课堂已经不能满足教学群体的需求，线上线下混合式教学模式更能激发学生的学习动力，促进学生各项能力的提升[4]，打造“有效”的课堂。

(五)融合思想政治的课堂讲解与答疑。深入挖掘模拟电子技术课程中的思想政治元素，“立德树人”，实现专业知识教育与思想政治教育的和谐共生、价值引领，实现全过程、全内容、全方面的“三全”育人[5～6]。

三、PBL与模拟电子技术的碰撞——一个教学案例设计

PBL(Problem-based learning)始于1969年，由加拿大McMaster大学神经病学教授Barrows在临床医学课程教学实践中提出[7]，发展至今，已成为国际上较为流行的教学理念之一。PBL以“问题”为导向、以“学生”为主体，以发挥学生的主观能动性、培养其科学思维能力和辩证思维能力为目标，万变不离其“宗”——“问题”。

(一)课前(线上)。教师根据教学安排发布课前任务，任务完成情况将会直接影响后续过程，因此教师对任务安排的合理性在教学环节中占据重要地位。本设计发布学生课前任务如图1所示，以共射放大电路的分析让学生初步认识相应内容，提出见解。让学生体会，共性中个性的问题。比如图1中的(a)、(b)、(c)三个电路都具有共射放大电路的通性，但又有自己的特性。以辩证的思想看待问题、分析问题，树立正确的人生观和价值观。

(二)课中(线下)。

1.第一步，检测课前任务完成效果(3分钟左右)。针对课前预习中出现的情况设置相关的问题检测完成效果，设置问题见图1。引出教学问题：非线性电路如何分析？元器件关系如何处理？学会举一反三？如何联系实例？

2.第二步，教师讲授(20分钟)。以图1(a)电路进行三极管等效电路法的分析引入。对基本概念中需要解释的知识点进行讲解，掌握基本概念，建立非线性电路的分析原则“先静态，后动态”[8]。

静态分析，本电路直流通路见图2。静态分析即求此放大电路的Q(UBEQ,IBQ,ICQ,UCEQ)点，由Q点数据判断三极管的工作状态。其中UBEQ为已知量则

ICQ=βIBQ

UCEQ=VCC-ICQRC

当UCEQ>UBEQ，三极管处于放大状态。

图1 共射放大电路图2 直流等效电路

图3 交流等效电路

所以，电压放大倍数

电流放大倍数

输入电阻

Ri=Rb//rbe≈rbe

输出电阻

Ro=RC

3.第三步，举一反三(15分钟)。分组讨论，实战应用，对图1中(b)、(c)电路进行分组讨论，树立团队意识和合作精神。

4.第四步，总结(5分钟)。教师针对学生展示的信息进行总结，比较图1中三个电路，归纳其应用场合，对不同的情况合理选择电路。

课堂小结采用学生较为擅长的思维导图方式，如图4，具有知识点之间的联系较为直观的呈现、知识体系间关系查找方便的特点。

(三)课后(线下)。联系实例——扬声器结构，如图5，在Multisim中分析验证第一级(C2)左边的电路，根据仿真分析中遇到的问题进行分析解决，得出正确结果，并与理论分析进行验证，查找误差产生的原因。

四、结语

在三极管等效变换的教学设计中引入PBL教学法，整个教学过程以课程初期所设置的四个问题为主线，逐步解决、各个击破，发挥“学生”的中心作用及“问题”对教学过程的指导，课堂教学氛围浓郁，即学即用，教学效果能被学生肯定。所以在模拟电子技术课程中引入PBL教学法，是“新”在观念，是紧跟时代的要求，是“应用型”人才培养的有利手段，更是建立精益求精的工匠精神重要方式。