多措并举融合课程思政的模拟电子技术教学改革

李忠文 苏士美 于坤杰 刘文君 霍本岩

基金项目：郑州大学2023年度课程思政教育教学改革示范课程“模拟电子技术”（2023ZZUKCSZ025）；郑州大学2023年度课程思政教育教学改革示范课程“数字电子技术”（2023ZZUKCSZ027）；河南省优秀青年科学基金项目“高度电力电子化新型电力系统多时空尺度频率稳定控制方法研究”（232300421094）

第一作者简介：李忠文（1989-），男，汉族，河南郑州人，博士，教授，博士研究生导师。研究方向为电力系统控制及优化。

DOI：10.19980/j.CN23-1593/G4.2024.19.009

摘  要：为解决模拟电子技术教学手段简单和缺乏课程思政元素的问题，该文提出多措并举的教学改革方案。首先，通过以学生为中心的改革，激发学生的学习兴趣和参与度；其次，采用项目驱动策略，培养学生解决电子工程挑战的能力；同时，利用计算机仿真工具加深学生对知识点的理解与掌握；此外，多环节引入课程思政元素，提高学生的思想政治觉悟、社会责任感。最后，建立过程性评价方法，鼓励学生不断改进并提升成绩与综合素质。

关键词：模拟电子技术；计算机仿真；课程思政；项目驱动；过程性评价

中图分类号：G642      文献标志码：A          文章编号：2096-000X（2024）19-0033-05

Abstract： To address the issues of simplicity in teaching methods and the lack of ideological and political elements in the "Analog Electronic Technology" curriculum， this paper proposes a multifaceted educational reform plan. Firstly， it stimulates students' learning interest and participation through a student-centered approach. Secondly， it employs a project-driven strategy to cultivate students' abilities to tackle challenges in electronic engineering. Additionally， it utilizes computer simulation tools to deepen students' understanding and mastery of key concepts. Furthermore， it introduces ideological and political elements across various aspects of the curriculum to enhance students' political awareness and social responsibility. Lastly， it establishes a formative assessment method， encouraging students to continuously improve and enhance both their academic performance and overall quality.

Keywords： Analog Electronic Technology; computer simulation; curriculum with ideological and political education elements; project-driven; process evaluation

2020年5月，教育部印发《高等学校课程思政建设指导纲要》，明确了高校课程思政建设的战略举措，将其视为全面实施立德树人根本任务的关键措施[1]。模拟电子技术课程是自动化、电气工程及其自动化、生物医学电子和计算机等电气信息类专业的一门主要技术基础课程[2]。该课程相关知识涵盖了电子电路设计、信号处理、仪器测量和控制系统等重要主题，并已渗透到通信、医疗、汽车和航空等各行各业，为工程领域的学生提供了必要的基础[3]。

在当前的政策背景下，引入课程思政到模拟电子技术课程，对培养具有爱国情怀和科学家精神的优秀工科人才具有重要意义。例如，融入课程思政元素的模拟电子技术课程不仅使学生掌握相关技术知识，还促进学生理解他们的技术应用对社会和国家的影响，引导学生增强社会责任感，为可持续发展和创新贡献力量。然而，引入课程思政也伴随着一些挑战。课程思政教师不仅需要具备技术知识，同时还应了解思想政治教育的理念和方法。另外，课程思政需要精细整合课程内容，确保思政教育与技术内容有机结合，而不是简单添加政治元素。同时，学生可能对这一改变感到抵触，因此需要采用互动教学、案例分析等方式来引导他们积极参与。为了解决这些挑战，本文提出了以学生为中心多措并举融合课程思政的模拟电子技术教学模式改革与实践。

一  模拟电子技术课程特点及现状

近年来国内外高校开展了模拟电子技术相关课程的教学改革，并取得了一定的成果。王蕾等[4]在模拟电子技术教学中选取融合式教学模式，改进以教师讲授为主的单一教学形式，将网络教学与面对面的课堂教学相结合，将教学活动在空间和时间上进行拓展与延伸。并通过教学实践，来分析和讨论融合式教学应用于模拟电子技术教学的可行性和成效性。颜闽秀等[5]阐述了“双一流”建设背景下信息工程学院模拟电子技术课程现状，证明了融合式教学带来了学法、教法、能力培养等多方面的变革，实现了以学生为主体，有效提高了学生的科学素养、实践能力、创新能力，实现了个性化的教育，同时建立了一种全新的师生沟通交流方式。吕宗旺等[6]为提高学生的综合素质和培养质量，采用线上线下混合教学模式，同时引入科研训练实践环节，创新地提出了设计、仿真、制作、数据分析、项目报告和学生互教的科研训练教学法。郭建敏[7]利用雨课堂作为融合式教学的重要辅助环节，合理穿插在教师教学与学生的学习过程中，学生的学习自主性增强，学习效果得到改善，受到教师与学生的青睐。J. Garcia-Zubia等[8]基于VISIR远程实验室在模拟电子教学中提高了学生的学习热情，并对学习效果起到了积极的促进作用。

针对模拟电子技术课程，虽然近年来国内外学者提出了一系列新颖的教学改革措施，然而，大多数改进都是基于某一种新的教学模式，或利用某一种新的教学工具，而没有进行基于现代丰富教学工具、多仿真手段、项目驱动课程实训和过程性考核评价等以学生为中心的多措并举融合式教学模式创新改革，并且教学过程中鲜有对课程思政元素的融入。

二  多措并举融合式教学模式改革

本节将探讨模拟电子技术课程通过多措并举的改革方式融入课程思政元素，包括以学生为中心的教学改革、项目驱动策略、计算机仿真以及多措并举多环节引入课程思政案例，以深入分析如何在模拟电子技术课程中实现综合素质教育的目标。这些要素将有助于培养学生的思想政治觉悟、实际应用能力以及创新精神，为未来应对电子工程领域的挑战做好准备。

（一）  以学生为中心的教学改革

以学生为中心的模拟电子技术课程改革具有重要性和众多优点[9-10]。这一改革的目标是更好地满足学生的需求和兴趣，培养他们的自主学习能力和实际应用技能，鼓励他们成为知识的积极探索者，而不再是被动的知识接收者[11]。

为了实现这一目标，可以采用一系列手段。问题驱动学习是核心手段之一，通过引入实际问题或项目，鼓励学生自主提出问题、寻找解决方案，并进行深入研究。这培养了他们的批判性思维和问题解决能力。另一个关键元素是小组合作项目，通过安排小组合作项目，鼓励学生在团队中分享知识、分工合作，培养沟通和团队协作技能。实验和实际操作是模拟电子技术课程的重要组成部分，学生通过实际操作电子设备和电路，将理论知识付诸实践，从而加深对电子技术的理解并提高应用能力。

提供自主学习资源让学生能够自主学习和深入研究感兴趣的领域，包括在线教程、模拟软件、实验室设备等。反馈和评估机制是确保改革有效的关键因素，通过定期的反馈，了解学生的进展，及时调整课程，以满足他们的需求。多样化的评估方法可以更全面地评估学生的综合素质，包括知识掌握、问题解决和沟通能力。教师的角色也发生了变化，他们不再是单一的知识传授者，而是学习的指导者和激发兴趣的导师，鼓励学生主动参与，提供支持和指导，帮助他们充分发挥潜力。

（二）  项目驱动策略在模拟电子技术教学中的作用

在模拟电子技术课程中，让学生参与相关项目具有多方面的优点[12]。项目参与能够提升学生的实际应用能力，使他们能够将课堂理论知识转化为实际电子电路设计和制作的能力。通过让学生参与相关项目，模拟电子技术课程可以提高教育质量，培养学生的综合素质和职业竞争力[13]。因此，本文提出基于项目驱动的以学生为中心的教学方法，融入模拟电子技术课程授课环节。本文以项目“铁路和公路交叉口的交通控制器”为例，介绍项目驱动策略在模拟电子技术教学中的作用。该项目要求设计一个铁路和公路交叉路口的交通控制器。该交叉路口的平面位置示意图如图1所示。

A和B代表两个栏杆，它们位于一个交叉路口。在该路口的P1和P2位置设置了两个压敏传感器，用于检测火车是否通过。这两个传感器相距较远，确保一列火车不会同时压在两个传感器上。当火车通过路口时，栏杆会下降，禁止其他车辆和行人通行。一旦火车完全通过交叉路口，栏杆会抬起，允许路口恢复通行状态。

该课题项目为学生提供了一个实践机会，要求他们将之前学到的数字电子技术、模拟电子技术和电子技术实验的知识付诸实际，为今后参与更为复杂的综合型电子系统的设计和调试奠定了坚实基础。

（三）  计算机仿真在模拟电子技术教学中的作用

在模拟电子技术课程的教学过程中，计算机仿真工具，如Matlab和Multisim等软件，可以发挥重要作用。本文以“固定偏置共射极放大电路静态工作点对放大性能的影响”为例，介绍Multisim软件仿真在模拟电子技术课程教学中的作用。图2为由NPN型BJT三极管构成的共射极固定偏置放大电路原理图。在该电路中，输入信号vS为幅值为5 mV、频率为500 Hz的交流小信号，基极电阻Rb=750 k？赘，Vcc=12 V，Rc=3 k？赘，RL=6 k？赘，电容C1、C2的容值为２０ ？滋F。图3展示了图2所示电路饱和失真过程分析及基于Multisim的仿真波形。在该仿真电路中，修改基极电阻为Rb=200 kΩ，其他参数保持不变。在新的参数下，静态工作点Q的位置偏高，此时集电极与发射极之间的电压VCEQ=1.163 V，输出波形出现了饱和失真。图4展示了图2所示电路截止失真过程分析及基于Multisim的仿真波形。在该仿真电路中，修改基极电阻为Rb=5 M？赘，输入信号vs的幅值改为50 mV，其他参数保持不变。在新的参数下，静态工作点Q的位置偏低，此时VCEQ=10.116 V，输出波形出现了截止失真。

图2  共射极固定偏置放大电路原理图

通过上述原理分析及基于Multisim的仿真分析，可以使学生清晰地掌握共射极放大电路产生失真的原因，及避免失真所需采取的手段。另外，作为课后拓展，可以使同学们自行分析PNP型BJT三极管产生失真的波形是否一样。在模拟电子技术课程授课过程中，还可以采用Matlab或Multisim等仿真工具对微分电路、积分电路、反向加法电路、反向比例电路、RC正弦振荡电路和迟滞比较电路等知识点进行仿真分析，加深对相关知识点的理解和掌握。并且，通过仿真分析还可以提高同学们学习兴趣和解决问题、发现问题的能力。

（四）  多措并举多环节引入课程思政案例

模拟电子技术课程融入课程思政对培养具有家国情怀的高素质本科生具有重要意义[3]。授课过程中可以采用多措并举的方法，结合现代教学工具和多仿真工具，以及线上线下教育模式，来融入课程思政。首先，融入教学大纲中的课程思政元素是重要的。在模拟电子技术课程的大纲中，明确要求引入思政教育内容，确保每章节内容相关知识点都融入课程思政要素。表1展示了模拟电子技术课程相关章节内容融入的课程思政元素映射点。

为了融入课程思政元素，模拟电子技术课程还应设计多样化的思政案例，覆盖国家政策、法律法规、伦理道德等不同方面，以确保思政教育内容的多样性。这些案例可以融入课堂讨论，通过小组讨论、角色扮演、辩论等互动式学习方法，引导学生参与思政教育的讨论和分析。实际项目也是融入思政的有效手段。学生可以参与与模拟电子技术相关的实际项目，将思政案例与实际问题相结合，培养社会责任感和实际应用能力。

综合而言，融入课程思政的多措并举方法可以培养学生的思想政治觉悟、社会责任感和创新能力，提高其综合素质。通过结合现代教育工具和多种教学方法，可以实现这一目标，让模拟电子技术课程成为具有高阶性、创新性和挑战性的金课，培养未来社会的积极参与者和领导者。

三  建立过程性评价体系

建立模拟电子技术课程的过程性评价方法是提高教育质量、促进学生全面发展的关键。过程性评价强调连续性监测和反馈，有助于教师更好地理解学生的学习需求，帮助学生改进学习策略，提高学业成绩和综合素质。郑州大学模拟电子技术课程于2020年获首批国家级一流课程（线上线下混合式）认定，并于2022年获批建设河南省教育厅线上一流本科课程模拟电子技术基础。我们积累了丰富的线上线下课程资源，这些资源不仅可以拓展学生的学习资源，还方便建立多维度的过程性考核。过程考核内容包括学习通对应课程章节任务点的完成情况、章节测验、作业提交与互评、不定时不定次随堂测验、签到、主题讨论和课堂积分等。期末考试采用闭卷考试，考试时间120分钟，成绩采用百分制，主要考核学生对本课程学习的整体掌握程度，基本分析计算能力，综合运用所学知识分析问题、解决问题的能力，题型主要有填空题、计算分析题、设计题和综合题等。

通过建立过程性评价方法，模拟电子技术课程可以更好地满足学生的学习需求，提高他们的学术表现和综合素质。这种评估方法强调学习过程的动态性，有助于帮助学生不断改进和发展，培养他们的批判性思维和问题解决能力。

四  结论

为了综合解决模拟电子技术课程教学中的问题，并将思政元素多维度融入，本课程采用多种措施，包括现代教学工具（如学习通和雨课堂）、仿真工具（Matlab和Multisim）、以学生为中心、项目驱动与过程性考核等。这些措施的综合运用旨在实现“厚基础、强实践、严过程、重创新”的教学特色。通过多方面的教学手段和多维度的课程思政融入，我们可以培养学生的工程实践能力和创新潜力，提高他们的综合素质和问题解决能力。本文介绍的相关改革方案具有很好的可推广性，有助于使相关高校的模拟电子技术课程打造为具备高阶性、创新性和挑战度的金课。

参考文献：

[1] 李香宇，张静，刘晓娣，等.军校“模拟电子技术”课程之思政探索[J].电气电子教学学报，2022，44（6）：85-87.

[2] 张秀鸯.混合式教学模式在“模拟电子技术实验”中的实践与探索[J].教育教学论坛，2020，494（48）：228-230.

[3] 李利娟，刘海，姚特殊.理工科专业课程思政实施方法——以“模拟电子技术”课程为例[J].教育教学论坛，2023（7）：153-156.

[4] 王蕾，伦志新，葛超，等.混合创新教学模式下的模拟电子技术课程研究[J].创新创业理论研究与实践，2023，6（3）：106-108.

[5] 颜闽秀，樊立萍，孔晓光.“双一流”建设背景下模拟电子技术课程混合式教学模式探索[J].科技风，2020，422（18）：73.

[6] 吕宗旺，孙福艳，李明星，等.模拟电子技术课程教学创新研究与实践[J].电子质量，2023（5）：110-113.

[7] 郭建敏.基于互联网的模拟电子技术基础教学案例分析[J].电子技术，2023，52（2）：168-169.

[8] GARCIA-ZUBIA J， CUADROS J， ROMERO S， et al. Empirical analysis of the use of the VISIR remote lab in teaching analog electronics[J]. IEEE transactions on education， 2016，60（2）：149-156.

[9] 程良龙.“以学生为中心”的本科教学质量保障体系构建机理与策略[J].大学教育，2022（12）：11-14.

[10] 陈琼娣.以学生为中心的国际结算课程线上线下混合式教学改革探索[J].大学教育，2023（8）：21-25.

[11] 徐保.以学生为中心的本科课堂教学质量评价指标体系构建研究[D].大庆：东北石油大学，2023.

[12] 刘艳琼，杨正.项目驱动式工程实践教学质量评价体系改革[J].实验室科学，2023，26（4）：77-80，85.

[13] 刘汉平，栗军，张秀梅.新工科背景下模拟电子技术基础课程实践教学改革研究[J].教育教学论坛，2020（18）：382-383.