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模拟电路课程教学目标的几点认识

  
  模拟电路(以下简称模电)一般在电路分析(电路基础)课程之后开设,虽然都是专业基础课程,但与电路分析偏重理论分析与计算不同,模电是学生第一次学习实践性很强的工程技术类课程。模拟电路结构化程度低,表现出的物理现象和涉及的数学工具又较为复杂;模拟电路的工程技术方法很难实现程序化,常常需要依赖经验知识解决问题。模电课程的这些特点使之成为学习难度较大的课程。为在有限的课程教学时间内,尽可能使学生学习他们应该得到的东西就需要考虑从整个课程直到每一节课的教学目标。
  1、课程的基础特性与教学目标的专业指向性
  模电具有明显的专业基础的课程特性。以大规模集成工艺为依托的各种数字电路问世以来,由于其相对模拟电路的高可靠性和灵活性,逐渐取代了各种传统的模拟电路的应用领域。但是现实的物理世界毕竟是模拟的,因此,任何数字化系统都包含有模拟电路部分;即使是数字电路,在元器件层次仍然属于模拟电路的范畴,模拟电路并没有因数字电路的兴起而被完全取代。模拟电路课程仍然是涉电类专业的核心课程之一。
  模电课程的基础性还在于无论从工程技术还是专业能力结构而言,模拟电子技术都处于较为底层的位置,通过该课程的学习获取的知识、经验、工程技术方法是顺利学习其它专业课程的基础。
  由于模电课程的基础地位与作用,在不同专业的课程体系中都存在相同的教学目标要求,特别是在工程技术方法、实践教学要求等方面。但同样由于课程的基础性,模拟电路课程教学目标应有明显的专业指向性。这种指向性既体现对不同专业后继课程的支撑作用,体现不同专业的工作领域和工作要求,也要考虑专业应用背景。例如一些传感器是将温度、光等物理量转换为电流信号,电流―电压转换就是自动控制系统中必不可少的环节,但对于自动控制以外的其它一些专业,可能就是可以略过的电路类型。
  2、课程的实践特性与能力本位的教学目标
  模电属于工程技术类课程。课程的目的主要不是解决“为什么”而是“做什么”和“怎么做”的问题,仅仅知道原理是不够的,必须有能力实际上实现电路的特定的功能和满足一定的性能指标,即培养电子工程实践能力。课程的实践性决定了教学目标应该是对技术能力的描述和要求。
  常见到教学目标被区分成知识目标、素质目标、能力(或技能)目标。这种区分并不妥当。首先,知识、能力、素质三者不是同一层次的并列概念;其次,知识并不仅仅指理论知识也应包括经验知识,任何技能包括操作技能(例如实验操作技能)都以一定的知识为基础,很难完全区分;再次,素质目标,是贯穿和融入全部课程体系和整个教育过程的“隐性”目标,体现在严谨的学习态度、较好的学习和实践能力之中。
  即使仅仅考虑电子电路,工程实践能力也涉及多方面的知识,例如电磁兼容性、制造工艺、PCB设计等,不是模电一门课程能够解决的问题。应由模拟电路课程支撑且与具体专业无关的能力大致包括:阅读电子元器件技术文件和电原理图的能力、简单电路设计能力、计算机辅助设计能力、编写设计文件的能力、对电路参数进行工程估算的能力。
  识读电原理图和阅读元器件技术文件是基本能力,也是一种专业学习能力。模电技术的应用,极少原理性的创新,绝大多数是对已有电路的适用性改进和重新组合,这种改进和组合需要阅读已有的设计资料,借鉴他人的技术经验和成果;为提高电路性能,降低成本,提高工作效率,往往需要在电路中采用新出现的电子元器件,例如集成电路芯片,需要阅读生产方提供的产品规格书及典型应用电路。识读电原理图和阅读技术文件对于形成和提高工程实践能力具有基础性的意义。
  目前,电子电路计算机辅助设计(EDA)包括电子工程设计的全过程,例如系统结构模拟、电路特性分析、在系统可编程器件开发、绘制电路图和制作PCB。在电子工程实践中有着不可替代的重要作用,是电子工程技术人员必须具备的专业技术能力之一。在模电课程的教学目标中,主要是指应用计算机完成电路图绘制、电路性能和参数的仿真测试与分析、编制技术文件等能力。
  在实际工作过程中,编写技术文件是重要的工作内容和不可缺少的环节。没有文件,无法进行一个工作环节完成以后的后继工作。对于教学过程而言,编写技术文件,是一个总结和提高的过程,有利于培养交流沟通能力和养成严谨的工作态度。技术文件也是判断和评价教学目标实现程度的重要依据。
  一个能够实际应用的电路不仅要实现基本功能,也要能够满足一定的使用要求即技术性能指标,这些指标可能多达几十个且往往互相矛盾。工程实践在知识的运用上不同于单纯的电路分析与计算,需要分析实现技术指标的难度、它们之间的关联度、影响技术指标的因素以及实现要求的技术措施与途径;需要在性能、可靠性和电路的复杂程度之间加以权衡和做出选择。计算机辅助设计技术的应用大大降低了对工程技术人员数学能力的要求,但它能够指出问题所在,却不能给出解决问题的途径与方法。对电路参数的工程估算能力是十分重要但教学实践中又容易遭到忽视的专业能力和基本素质。工程估算能力包括:判断电路结构对电路性能影响程度的能力;分析技术指标间的关系及关联程度,确定主要技术指标及电路设计重点的能力;选择、估算电路关键参数和元器件参数的能力等。工程估算是定性分析和定量计算两者的结合,是理论知识与经验知识的结合,既是专业能力也是工程技术方法。建立起对电路和元器件参数的数量概念作为教学目标应贯穿整个教学过程,只分析电路功能不提技术性能指标、原理图只有电路结构没有参数标注的教学方式是不可取的。
  3、教学目标的层次性
  教学目标的层次性体现了循序渐进的教学要求,也是实现教学过程控制和阶段评价的需要。教学目标的层次性表现在两个方面:
  首先表现在作为学习研究对象的电路结构、需要考虑的技术性能要求和使用的工程技术方法的复杂程度;
  其次表现为教学目标的进一步分解。以识读电原理图和元器件技术文件为例,可以进一步分解为以下教学目标:
  ①识别元器件符号、功能和主要技术指标
  识别和了解符号的含义、主要器件功能和技术指标。根据电路中使用的核心器件,大致判断电路的功能。
  ②区分电路单元,判断电路功能
  较复杂的电路系统分解为单元电路,功能单一的单元电路也可以进一步分解为部分电路,通过对部分电路功能的分析,得出对整个系统功能的判断。
  ③分析电路的结构特点,估算电路技术指标
  分析电路形式与结构,定性判断元器件参数对电路性能的影响。估算电路技术指标,分析电路的性能特点、结构特点和设计特点。
  4、教学目标的可评估性
  教学目标会因实际需要和技术发展而变化,目标设置是否恰当需要依据教学实践来检验和做出调整,但更重要的是教学目标是教学的标准,教学目标的实现程度是检验教学效果的依据,达成教学目标的程度应该在一定意义上是可以度量的,可以成为教学效果的评估标准。在教学目标中常用“熟练掌握”、“掌握”、“理解”、“了解”等表述为不同的学习要求。但仅有这样的表述不足以成为衡量教学效果的标准。“理解放大电路的基本概念和工作原理,掌握放大电路基本分析方法”理解或掌握的标准是什么?是要求学生能够对放大电路进行定性分析还是定量计算?抑或是要设计?分析、计算的技术指标或设计要满足的指标是一个还是多个?等等。要从通过学习,学生能够做些什么、能够做到什么程度的角度提出和描述教学目标,使教学目标能够成为教学效果的评估依据。
  5、结束语
  由于模电课程的特点,使得它往往是学生学习的第一门工程技术类课程,与以往的课程体系上的继承性甚少,历来被认为是较难学习的课程。随着数字电子技术的发展及应用领域的不断扩展,模电课程的学时还有被进一步压缩的趋势。教学目标是教学方案的“顶层设计”,设置教学目标时不能不受到学时、学生以往的学习基础等因素的限制。在考虑教学目标时注意模电课程的特性,注意模电在整个专业课程体系中的地位与作用,在课程本身内容的完整性、实际需要的现实性、技术发展的动态性之间作出适当的权衡与选择,是能够符合课程本身学习任务及对专业能力和素质的支撑要求也是可能实现的。??
  

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