双主体的虚拟仿真电子技术课堂

本文作者：孟 玮 李爱华 褚丽娜 单位：军械工程学院

模拟电子技术是电类专业的基础课程，是有关电子器件应用的一门课程，具有实践性强的特点。在传统的教学过程中，师生是“权威-依存”的关系，往往是教师单纯地灌输知识，学生机械、被动地学习。这种单边的信息传递活动建立在学生被动的基础上，屏蔽了学习者参与教学的空间，学生成为师生关系中的“弱势单元”，不能够主动参与学习，缺乏发现问题的探索精神和认识问题的理解力以及解决综合问题的能力，教学效果和学习积极性明显降低。改变现存“权威-依存”的师生关系是大学教学改革的方向，这就要求教师从讲授者的单一角色向多样化的角色转变，将灌输转换为引导，体现学生学习过程中的主体性，将以教师为主体教学模式转换为教师和学生平等双主体教学模式。本文以模拟电子技术基础课程为例进行研究和探讨。

一、教学内容设计突出学生主体性

长期以来，模拟电子技术课程的教学内容设计反映的仅仅是科学知识的发展，内容相对陈旧，理论与实际应用脱节，学生学习参与度低，学习过程只是机械性和灌输性的接受知识。为了改变这种现状，就要实现教学内容从惟学科逻辑向统合逻辑的转变。该过程的实现要求大学课程不仅要反映学科发展的逻辑，同时要兼顾学生的心理发展，使学生真正成为课堂教学的主体。模拟电子技术课程在内容设计上将基本原理电路与实际应用相结合。整体内容可分成两条主线，一条明线是以“放大电路”为核心，应用三极管的放大区或场效应管的恒流区特性实现；一条暗线是以“反馈”贯穿，负反馈的存在可以改善放大电路的性能。针对模拟电子技术的课程教学内容设计如图1所示，在教学内容的设计上以工业控制中存在的问题入手，引导学生思考解决问题的方法，由解决方法推理出实际应用电路。新内容的出现始终是以发现问题、解决问题为主线，教师提出问题，启发引导学生解决问题，既要看到教师的主导作用，也强调了学习者的主导作用，主张师生在活动中共同发挥自主性和创造性。

二、实验实践环节突出学生主体性

由于教学的局限性，教学过程缺乏创新意识，程式化的单一教学方式，使学生对课堂教学过程失去兴趣，缺乏思考的动力和机会。为了丰富课堂教学，激活师生互动关系，体现教学的双主体性，针对模拟电子技术实践性强的特点，把信息技术和资源作为学习的工具，注重课堂的实验实践环节，引入软件的虚拟仿真实验。目前常用的仿真软件有Multisim、Pspice、Matlab等，这些仿真软件具有强大的交互性、信息集成性，可实现元器件编辑、电路图绘制、电路工作状况测试、电路特性分析等功能，通过仿真软件建立动态仿真模型，实验过程中可以随意设置、修改和调试模型、电路及参数。学生能够直接观察波形和实验结果，简化难点，检验结论，便于发现问题和解决问题，将原本教师的部分工作转移给学生，发挥学生的主观能动性，突出学生课堂参与的主体性。比如，模拟电子技术课程中乙类功率放大电路“交越失真”部分的讲解，可以引入虚拟仿真过程。可启发学生思考：乙类功率放大电路存在的问题，并引导学生通过软件仿真乙类功放电路。Multisim虚拟仿真电路如图2所示，示波器ChannelA采集输入电压信号，ChannelB采集乙类功放电路输出信号。观察结果波形，发现输出波形在正半周和负半周交界处存在失真。提问该失真产生的原因，启发学生思考解决问题的措施。最终得出结论：失真产生的原因是因为三极管存在死区电压，要克服死区电压产生的失真，应让三极管在静态时处于微弱导通状态，也就是让电路工作在甲乙类状态。用Multisim虚拟仿真甲乙类功放电路如图3所示，示波器ChannelB采集输出波形。观察结果，输出波形为正弦波，失真被消除。

三、教学模式突出学生主体性

教师和学生是教学过程中的实际参与者。在传统教学模式的影响下，学生采用“倾听型”的学习方式，单纯的听讲，被动的回答问题，应付性的完成作业。要改变这种被动的学习状况，树立学生课堂教学的主体性地位，需要对传统教学模式进行改革。为了促进学生主体性的发展，可以采取半开放式教学模式，课前公开教学讲义，公开教学思路，让学生在课堂上拥有一定的自由度和自主学习机会，自主选择合适的学习内容、学习方法、课后作业等，即对学习过程具有一定的先知性和调节性。教师的讲授也要把握好“度”，一讲到底的教学方式会剥夺学生的提问权利，破坏学生的发散性思维，降低学生的学习兴趣。所以，教师作为一堂优质课的掌舵者，要有张有弛，给予学生合理的思考时间和提问时间。同时，教师要摒弃依靠单一的教学大纲备课，单调的讲解学习内容，刻板的公式推导的教学方式，发扬钻研精神，调动学生的学习积极性和主观能动性。提倡师生在教学过程中的双向交互作用，让学生拥有更多的话语权，承担更多的学习责任。上述手段和方法，有些已经在日常的教学过程中进行了实践，获得了良好的教学效果和学生的高度肯定，另外一些还存在值得探讨和研究的地方，需要不断的实验。提高学生在课堂教学中的主体地位，实现师生相互依存的双主体教学关系，是今后教学过程中不断努力的方向。