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杏彩体育官网app模拟电子技术基础范文

来源:杏彩体育官网下载 作者:杏彩体育app下载手机版

发布时间:2024-04-04 22:50:46

  作者简介:许建霞(1975-),女,江西南城人,武汉理工大学信息学院,讲师。(湖北武汉430070)

  “模拟电子技术基础”是电气自动化、电子科学与技术、电子信息、通信与信息系统等学科的基础课程。为了让学生能更好地适应新技术的发展,掌握模拟电子技术的基础知识,有必要加强学生对“模拟电子技术基础”课程的学习。但“模拟电子技术基础”课程所涉及到的电路以及分析方法比较抽象,讲解起来非常困难,学生也普遍反应比较难学,素来有“魔鬼模电”之说,[1]在学习过程中,常感到比较枯燥,难于理解,影响了学生对学习这门课的兴趣,学习质量也相应的下降。为了保证学生能真正理解其基本概念和方法,为其将来自学其他内容打下基础,这就要求教师在教学过程中必须采取一定的技巧和方法,将“模拟电子技术基础”的理论知识与Multisim软件有机结合起来,利用Multisim强大的电路仿线]将一些抽象的概念和技术理论用易于理解的可视化图形演示给学生看,有助于学生对知识点的理解和掌握。

  为了提高教学质量,提高学生的学习兴趣,激发他们学习的热情,首先要注重课堂教学过程设计的连贯性,上课时,可以以提出问题的方式引入本节课的教学内容,然后围绕要解决的问题展开教学,这样可以让学生对本节课要学的内容有一个清晰的认识。其次针对目前“模拟电子技术基础”课程内容多,课时不够的矛盾,在课堂教学的过程中充分运用多媒体教学与传统板书教学相结合的方式,对于一些理论推导和典型电路的分析方法等采用板书教学,而对于一些结构较复杂的电路分析则采用多媒体课件,且多媒体课件要避免照搬教材,在多媒体课件中可以借助动画来帮助学生理解抽象的知识点,例如二极管、三极管和场效应管的工作原理非常抽象和复杂,是模电的教学难点之一,如果利用Flas演示器件内部复杂的载流子微观运动,有助于学生理解这类器件的外部特性和主要参数,这样也充分发挥了多媒体教学和传统板书教学各自的优势。最后在课堂教学中引入Multisim软件仿真,将理论教学与实验教学结合起来,Multisim9提供了丰富的元件库,包括电源库、基本元件库等,虚拟仪器是电路仿真和设计必不可少的测量工具,灵活运用各种分析仪器会给电路的仿真和分析带来方便,Multisim9提供了20种虚拟仪器,[4]包括万用表、示波器、信号发生器等,利用Multisim9提供的元件搭建仿真电路,然后用虚拟仪器对电路进行分析,这一过程,如同在真实的实验室中搭建真实的电路,由于上课时间有限,重点放在演示上,搭建仿真电路的具体过程可作为课后作业布置给学生来完成。

  以讲解射极偏置放大电路为例,本章节内容包括温度对工作点的影响,射极偏置放大电路稳定工作点的过程,静态工作点分析和交流工作状况分析,教学设计思路如下:

  (1)由基本共射放大电路的特点引出射极偏置放大电路。利用Multisim软件,打开温度扫描参数设计界面,设置起始温度和终止温度,分析温度对基本共射放大电路静态工作点的影响,基本共射放大电路如图1所示,在温度分别为26℃和96℃下节点1、2、3的电压如图2所示,从图2中,学生可以非常直观的看出温度对该放大电路静态工作点的影响。

  (3)给出能够稳定工作点的射极偏置放大电路,如图3所示,分析各个元件在电路中所起的作用以及讲解该电路是如何稳定工作点的。

  (4)分别从理论上计算静态工作点和用Multisim仿真分析静态工作点,然后对两者进行比较,Multisim仿线所示,与理论值相近。

  (5)先从理论上推导分析电压放大倍数、输入电阻和输出电阻;再用Multisim仿线中A通道为输出波形,B通道为输入波形,从图5可以看出放大倍数约192倍;图6为输入电阻的测量,从图6可计算出输入电阻约为3.24kΩ;图7为输出电阻的测量,从图7可计算出输出电阻约为5kΩ。最后对两者进行比较。

  多数教材都配有一定的练习题,而且有答案,因此很多学生对教师布置的课后作业不感兴趣,感到很枯燥,容易抄袭答案,这样背离了教师布置习题的初衷。为了避免这种现象发生,布置课后作业也要求学生将理论计算与仿真结合起来分析电路,还可以布置一些思考题来让学生思考,例如在讲完射极偏置放大电路后,课后可以布置这样一道题:电路如图3所示,讨论R5分别取0Ω和100Ω时温度对放大倍数的影响,学生通过设置温度扫描参数界面设置相应的参数,进行仿线所示,幅度值较大的为温度27℃时节点6的波形,而幅度值较小的为温度90℃时节点6的波形,学生从图8可以很明显的看出温度升高时,交流输出幅度值减小了,说明放大倍数的稳定性不高。R5=100Ω温度分别为27℃和90℃时节点6的波形如图9所示,学生从图9可以看出温度升高,交流输出幅度值变化不明显,说明R5起到稳定工作点的作用,也抑制了温度的变化对放大电路电压放大倍数稳定性的影响。在整个做作业的过程中,学生通过理论计算,搭建仿真电路图,对原理图进行仿真,把仿真结果和理论计算做比较,这样既加深了学生对课堂知识的理解,又激发了学生的学习热情。

  要使学生较好地掌握模拟电子技术基础教材中的许多概念、理论知识,需在合理安排各个章节内容的基础上,强调教与学方法的改进,在授课的过程中,为了合理利用有限的课堂授课时间,电路图和一些重要的结论可用多媒体课件显示;推导过程用板书,这样可以让学生在上课时,有足够的时间思考和做笔记;对结果进行验证,可利用课前准备好的Multisim文件,或者在PPT中用超链接。至于如何具体搭建电路图和对电路进行仿真,可以让学生利用课余时间来完成。利用Multisim辅助教学,可以巩固学生对“模拟电子技术基础”理论知识的理解,使学生对理论知识的理解和实际应用技术的掌握达到事半功倍的效果。

  [2]石嘉顺.基于Multisim环境下的电路设计与仿真[J].计算机仿线]赵春华,张学军.Multisim9电子技术基础仿真实验[M].北京:机械工业出版社,2007.

  《模拟电子技术基础》是培养电子信息专业技术人才的重要基础课程,它讲述电子器件及其应用的知识,内容经历了从电子管到晶体管到集成电路的发展过程。近年来,信息技术发展迅速,电子信息技术产业已成为国家经济发展的支柱产业,国家需要大量的电子信息技术专业人才。但是在很多高校却出现了奇怪的现象:近些年,《模拟电子技术基础》课程反而出现了“没落”的趋势,青年教师不愿教、学生不爱学。近几年对信息类学生成绩的统计表明,《模拟电子技术基础》课程是不及格人数最多的科目之一。出现问题的原因,主要有以下两个方面:

  第一,随着电子和相关产业的高速发展,《模拟电子技术基础》课程所涉及的内容发生了很大的变化。新的专业发展不仅要求学生具备一定的理论基础,而且对学生的实践能力和动手能力也提出了更高的要求。但是传统的教学内容和方法强调培养研究型的人才,强调理论,强调对复杂的电路原理及物理过程的分析和研究,而对课程的工程应用性反映不足,不够重视实践,实验课设置不尽合理,这些使得《模拟电子技术基础》课程在“教与学”“学与应用”的环节上与现实的要求存在较大的矛盾。例如,学习三极管、场效应管等器件和各种放大电路时,教师花了很多课时对器件、电路原理进行讲述,推导计算公式,学生感到枯燥、难懂,应用能力欠缺。教师反映“难教”,学生反映“难学”,有些同学甚至戏称这门课为“魔鬼电路(魔电)”,这在很大程度上影响了学生学习的积极性和主动性。

  第二,近几年来,《模拟电子技术基础》的教学处于尴尬的地位。讲过这门课的老师都有这样的感受:《模拟电子技术基础》这门课不好上。它既需要扎实的理底,又需要较丰富的实践经验,需要教师投入大量时间精力才能上好。但是由于它不属于信息技术发展的前沿课程,科研创新的机会少,学校投入、重视不足,使任课教师心理出现落差,因此很容易造成教师特别是青年教师不重视教学工作,不愿投入时间和精力去研究教学改革,最终导致整体教学水平出现下滑。

  课程的教学改革势在必行。一方面加强宣传,使各级管理和教学人员认识到专业基础课既是传授从事本学科和专业方向所必备的基本知识,又在人才培养和三类课程体系中起到承前启后的作用,必须注重专业基础课的投入和师资的培养。另一方面必须不断调整教学的内容、方法和手段,适应信息技术发展对人才的需要。

  根据专业发展重视实践动手能力的要求,改变传统教学强调理论的“满堂灌”的做法,授课方式由“单向传授”转变为“多种方式”。例如,开展互动学习法,选择一些章节,组织学生自学――演讲――讨论,最后教师给予总结,完成教学过程。也可以选择适当章节,采用“实践――理论――实践”的方式,由学生先做实验,认识电路,然后学理论加深理解,再做实验进一步提高。除了常规作业外,教师可以适时安排2~3次大作业,比如,在学完二极管、三极管及场效应管这三章内容之后,设置若干实用电路,如,二极管构成的限幅电路、单相桥式整流电路、共射极放大电路等,并提出使用条件和参数要求,由学生分组选题讨论设计。最后,教师可以安排专门时间,由每组派出代表,讲解设计过程,通过MULTISIM或PSPICE软件验证设计结果。这样,有助于培养学生将理论知识运用到实践中的能力。

  在教学手段上,采用多媒体的教学方式和传统的教学方法相结合。多媒体教学是近几年来各高校高度提倡的教学手段之一,它具有传播信息量大、图文并茂、形象直观的特点,在《模拟电子技术基础》课程中使用多媒体教学,可以节省时间,对电路的讲解也更清晰。然而传统的教学方法也不能完全抛弃,它可以使学生有更多的时间思考、消化所学内容。据测算,完全使用多媒体进行教学,可以在两个课时内完成传统教学三个课时的内容。因此,教师可以根据学生的具体情况,选择合适的课时比例,灵活使用这两种教学方法,以期达到良好的教学效果。

  近几年来,电子技术进入了飞速发展的时期,集成化代表着电子技术的发展方向。电子技术的教学必须体现这一方向,以集成为主,拓宽更新教学内容。对不符合集成发展方向的传统电路及其分析方法,如,对于变压器耦合电路工作点的静态及动态图解法、差分式放大电路参数的计算等应进行精简,而对基本放大电路、负反馈概念及稳定性内容应加强。同时,在教学中,教师应着重阐明基本电路的原理、功能及主要参数,尤其要给出电路的应用实例。

  在课程的定位上应当明确,《模拟电子技术基础》课程的重点不是理论问题而是应用问题,强调实践应用和电子设计能力。《模拟电子技术基础》采用“近似模型”,强调“工程性”和“近似估算”。因此《模拟电子技术基础》的教与学,应当采取“避虚(纯理论)就实(实际应用)”的策略,要强调物理概念,不要陷入盲目的公式推导而成为讲数学,有关理论只要“够用即可”,这是课程性质所决定的。

  实践教学是《模拟电子技术基础》课程教学的重要组成部分,但是长期以来实验教学一直作为辅助环节从属于理论教学,受到课时和硬件条件的限制,使实验课的设置不尽合理,实验的作用得不到充分发挥。许多实验课变成了走过场,有些学生做了一学期的实验后仍不认识器件,不了解器件参数。因此,实验课改革的目标就是要使学生真正参与到实验中来,通过实验提高动手操作能力。实验的改革主要从以下两个方面着手。

  在学生学习《模拟电子技术基础》课程的第一周,开设2课时的教学实习,采用直观教学方法和手段,准备好各种电子元器件、历届制作的电子作品,例如,音乐贺卡、、数字电子表等,让学生零距离接触、观看和测试,让学生充分感受电子产品并非高不可攀,它就在我们即将学习的知识中,消除学生对电子电路设计的陌生感和神秘感,激发学生对实验课程的兴趣。

  《模拟电子技术基础》的实验教学模式可设置为如下的三个层次:第一,验证性实验。实验内容主要是对所学理论的验证,目的是加深学生对电子技术基本理论的理解,比如,晶体管共射极放大电路实。


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