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1、模拟电子技术教学改革与实践模拟电子技术教学改革与实践 本文关键词：教学改革，电子技术，实践，模拟模拟电子技术教学改革与实践 本文简介：摘要：为了增加学生对于模拟电子技术课程的爱好和提高学生创新实践实力，探究了一种基于虚拟仿真模式下模拟电子技术教学改革。利用Multisim10和HSPICE仿真软件分别从电路板级和晶体管级对模拟电子技术课程试验进行改革探究，帮助学生提高对于半导体器件和模拟电子技术的理解深度，为学习中大规模集成电路设模拟电子技术教学改革与实践 本文内容：摘要：为了增加学生对于模拟电子技术课程的爱好和提高学生创新实践实力，探究了一种基于虚拟仿真模式下模拟电子技术教学改革。利用Mul
2、tisim10和HSPICE仿真软件分别从电路板级和晶体管级对模拟电子技术课程试验进行改革探究，帮助学生提高对于半导体器件和模拟电子技术的理解深度，为学习中大规模集成电路设计做好学问储备。关键词：虚拟仿真；模拟电子技术；教学改革；创新实践实力模拟电子技术是高等院校全部强电和弱电类专业必修的一门专业基础课1。通过该课程学习，可以使学生驾驭半导体器件、模拟电子线路及系统的概念和学问，为后续专业课程学习以及更高级的中大规模集成电路设计做好学问储备。然而，由于模拟电子技术课程具有物理概念抽象、分析方法困难、工程特点突出等特点，因此学生普遍反映该课程学习起来理解难，驾驭难，入门难2。加之传统的模拟电子技
3、术课程讲授模式通常以老师课堂灌输理论学问为主，缺乏实践动手调试电路过程，因此学生学起来感觉难上加难。虚拟仿真技术是国家教化部在2022年提出并引入到高等教化改革中。虚拟仿真技术可以实现各高校优质资源开放共享，把各高校自身学科优势与专业特色更好地结合，建立优势互补的开放共享学术环境3。虚拟仿真技术是把虚拟现实、人机交互、大数据和网络通信等技术结合起来，用于实现实践教学过程中的虚拟试验平台、虚拟试验设备、试验电子线路、试验电子元器件的搭建和仿真4。本文采纳Multisim10和HSPICE仿真软件对传统模拟电子技术课程试验进行改革探究，分别从电路板级和晶体管级进行模拟仿真，把抽象的物理概念和电子线
4、路系统通过虚拟仿真技术客观地呈现出来，增加了学生的理解深度，激发了学生的学习爱好，拓宽了学生的创新思维。因此探究虚拟仿真模式下的模拟电子技术改革具有较好的应用意义。1课堂教学内容改革1.1虚拟仿真模式下的理论教学内容随着电子技术新工艺、新技术、新方法的不断发展，传统的模拟电子技术教学内容已经不能较好地满意人才培育和社会发展须要5。传统的模拟电子技术教学内容主要体现为：课程概念多、符号多、器件类型多、分析方法多。课程学问点比较分散，理论连接少，综合运用几乎无。课程学问较为陈旧，教材只注意理论分析，缺少工程实践运用6。以上三方面的缺点制约了学生学习的主动性，限制了学生的创新思维，不利于学生对于课程
5、学问的驾驭和运用。本文提出的基于虚拟仿真模式下的理论教学内容作了以下三方面探究：第一，在课程学问点讲授上采纳工程项目向导法，根据“提出问题，分析问题，解决问题”三步走策略。以设计一个固定直流稳压电源为例。第一步，给学生提出设计一个固定直流稳压电源的命题，使他们知道模拟电子技术可以解决该类实际工程问题。其次步，跟学生一起分析设计固定直流稳压电源所需电路结构。欲使220V工频沟通电变成5V固定直流稳压电源，电路系统应包含四部分子电路：变压器子电路。通过该电路首先把220V的工频电压变成5V左右的目标电压。整流子电路。通过该电路给学生讲解整流原理，利用二极管中PN结的单向导电性可以实现电压波形整流。
6、详细整流方法包括半波整流法、全波整流法、桥式整流法。滤波子电路。通过给学生讲解电容、电感的物理模型和基本原理以及电路频率响应方面的学问，利用电容、电感实现电压波形滤波。稳压子电路。通过该电路讲解稳压管原理以及集成稳压芯片的功能和运用。第三步，确定固定直流稳压电源各子电路后，给学生发放电子元器件进行焊制电路板。首先通过AltiumDesigner软件绘制电路板图并且进行制板，制板完成后进行焊接元器件，最终进行实物调试测试。这样一个固定直流稳压电源就根据工程向导法设计完成了。通过该项目，学生在解决实际工程问题中学习了模拟电子技术课程中的学问链，激发了学生学习爱好和创新思维。除了直流稳压电源以外，课
7、程的其他内容也可以根据工程向导法来讲，如信号运算处理电路、功率放大电路、波形产生和处理电路等。其次，在模拟电子技术理论教学中引入虚拟仿真软件的学习。随着电子技术的日益更新，各类计算机协助设计软件层出不穷。其中美国国家仪器（NI）推出的电子设计仿真软件Multisim10和目前中大规模集成电路设计中广泛采纳的仿真软件HSPICE就是很好的代表。通过学习Multisim10仿真软件，学生可以把所学的模拟电子技术学问通过仿真直观呈现开来。通过HSPICE仿真软件可以从更底层的半导体器件及对电路进行模拟仿真，通过搭建模拟电子线路和设置各类晶体管的参数，最终可以从仿真结果中得到电路性能的各项指标参数。第
8、三，在模拟电子技术理论教学中加入高校生电子设计竞赛的学问。随着高校生电子设计竞赛越来越有影响力，近年来很多世界知名企业也都主动加入进来，使其命题越来越具有工程好用价值。回顾历年电子设计竞赛的题目，通常包含以下几个类型：电源类、信号源类、自动限制类、无线电技术类、仪器仪表类。所涵盖的学问点包括：模拟电子技术、数字电子技术、高频电子线路、可编程逻辑器件等7。因此在模拟电子技术理论教学中加入一些电子设计竞赛中关于模拟电子技术的命题，启发了学生的发散思维，增加了学生的创新实力。1.2虚拟仿真模式下的实践教学内容传统模拟电子技术实践教学主要采纳模拟试验箱方式，即学生通过运用试验箱上现成的集成模块，用插线
9、来构造各类模拟电路8。但是这种传统实践教学方式存在诸多弊端：由于模拟试验箱采纳插线孔方式，学生在试验过程中简单造成插针折断、接触不良等问题。另外，随着机箱设备老化、插线虚断等问题，影响试验过程和结论。模拟试验箱采纳模块化集成方式，只包含了一些课本上涉及的学问模块，如：电子元器件、运算处理电路、功率放大电路等。如学生想要做一些创新性试验，学校必需从厂家购买新的模块，增加了试验成本，另外一些创新性试验并没有现成模块。采纳试验箱集成模块化实践教学方式，时间久了学生就会形成固定模块化思维，认为模拟电子技术只能做些课本试验和应用，制约了他们的发散思维和创新实力。基于虚拟仿真模式下的实践教学改革作了以下两
10、方面探究：第一，采纳美国国家仪器公司（NI）的仿真软件Multisim10代替传统的模拟试验箱做一些综合类试验。由于综合类试验所需的子电路模块较多，电路较为困难，因此可以尝试让学生用Multisim10仿真软件设计该类试验。图1为基于Multisim10设计的固定直流稳压电源，其中包括了整流电路、滤波电路和稳压电路。电路的各项指标参数可以通过仿真进行调试。图2为通过Multisim10设计完成电路后动手制作的固定直流稳压电源实物。其次，采纳HSPICE仿真软件从晶体管级对模拟电子线路进行仿真。随着电子技术的不断发展，集成电路工艺在电子产品研发中越来越重要，因此模拟电子技术实践教学中应相应地增加
11、集成电路设计的内容。例如：教材中关于集成运算放大器只介绍差分输入级、中间放大电路、功率输出级、电流偏置，详细各部分电路结构以及各元器件参数指标都没有提及，学生学习完之后仍旧无法更深层次理解相关学问。HSPICE仿真软件可以从晶体管级对电路进行仿真调试。图3为基于HSPICE设计的集成运算放大器仿真原理图。2课堂教学方式改革传统的模拟电子技术课堂教学方式是采纳老师灌输法，即通过学生课前预习，老师上课讲授，学生下课作业的方式。基于虚拟仿真模式下的模拟电子技术课程教学采纳“理论讲授+虚拟仿真+课后实践”模式，即老师在课堂上采纳工程项目向导法，把一个工程项目类的全部学问链根据正常的教学安排向学生讲授，
12、学生在驾驭该项目所需学问后先通过Multisim10或HSPICE软件进行虚拟仿真，电路功能确认实现后再进行动手实物焊接和调试。3课堂教学考核方式改革为了能够精确而全面地考核学生在一学期内对于模拟电子技术的驾驭程度，期末考试采纳“试卷考核+项目试验考核+日常表现考核”形式。试卷考核方式采纳一百零一分制，试卷内容将涵盖课本理论和虚拟仿真学问。主要考查学生对于理论学问和虚拟仿真学问的驾驭状况，其成果占综合成果的50%。项目试验考核也采纳一百零一分制，主要考查学生的创新思维和实际动手实力。详细形式为老师给出若干道项目试验类命题，其主要内容涵盖模拟电子技术学问，然后由学生随机抽题进行作答，两周后学生以
13、（工程项目文件+实物演示）的形式进行考核试卷提交。其中工程项目文件包括：仿真原理图、电子元器件参数表、PCB原理绘制图。实物演示部分由学生当面对老师演示实物功能。项目试验考核成果占综合成果的30%，日常课堂表现与课后作业完成状况占20%，最终综合成果合格的学生拿到相应的学绩绩点。实践证明：该课程教学考核方式符合应用型本科院校培育目标。4结束语本文提出的基于虚拟仿真模式下的模拟电子技术教学改革分别从理论教学内容改革、实践教学内容改革、课堂教学方式改革、课堂教学考核方式改革进行探究。实践证明基于虚拟仿真模式下的模拟电子技术教学改革增加了学生的创新思维和动手实力，同时提高了学生学习该课程的爱好，为学
14、生今后从事相关工作做好学问储备，能够较好地满意应用型本科院校的人才培育目标。参考文献：1李蛇根.模拟电子技术教学中发散思维探究探讨J.沈阳师范高校学报（自然科学版），2022，29（2）：330-332.2储开斌，杨长春，朱正伟.虚拟项目教学法在模拟电子技术教学中的应用J.试验室科学，2022，14（3）：109-111.3胡今鸿，李鸿飞，黄涛.高校虚拟仿真试验教学资源开放共享机制探讨J.试验室探讨与探究，2022，34（2）:140-145.4林健.“卓越工程师教化培育安排”专业培育方案探讨J.清华高校教化探讨，2022（2）：153-157.5唐静.“核心项目驱动”在模拟电子技术教学中的应
15、用J.辽宁高职学报，2022（10）86-91.6王冠华.Multisim10电路设计及应用M.北京：国防工业出版社，2022.7邹立华.基于电子设计竞赛的模拟电子技术课程教学改革C/人才培育与教学改革.浙江工商高校教学改革论文集，2022（2）193-1101.8张焕龙，赵雪华，舒云星.工程案例教学法在“模拟电子技术”课程中的应用：以集胜利率放大电路为例J.中国电力教化，2022（24）：108-110.作者：李宏杰 赵建周 单位：安阳工学院 电子信息与电气工程学院第8页 共8页第 8 页 共 8 页第 8 页 共 8 页第 8 页 共 8 页第 8 页 共 8 页第 8 页 共 8 页第 8 页 共 8 页第 8 页 共 8 页第 8 页 共 8 页第 8 页 共 8 页第 8 页 共 8 页