張丹 金燕

[摘? ? ? ? ? ?要]? 模擬電子技術(shù)課程是自動化專業(yè)的必修課程之一，然而傳統(tǒng)課程教學(xué)內(nèi)容孤立，實踐環(huán)節(jié)以操作和驗證為主，缺乏自主設(shè)計，課程評價機制過于陳舊。為了適應(yīng)新工科背景下自動化專業(yè)學(xué)生應(yīng)用工程知識解決問題能力的培養(yǎng)目標，提出了將自強不息、艱苦奮斗內(nèi)化于課程思政設(shè)計，將PID控制算法等自動化專業(yè)應(yīng)用最為廣泛的技術(shù)融入課程內(nèi)容，以協(xié)作方式完成課程設(shè)計，提升學(xué)生自主發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的能力。最后，通過優(yōu)化教學(xué)模式、完善課程考核機制等措施促進教學(xué)效果的提高和學(xué)生工程能力的培養(yǎng)。

[關(guān)? ? 鍵? ?詞]? 自動化;新工科;模擬電子技術(shù)

[中圖分類號]? G642? ? ? ? ? ? ? ? ?[文獻標志碼]? A? ? ? ? ? ? ? [文章編號]? 2096-0603（2021）31-0162-02

一、新工科、自動化專業(yè)和模擬電子技術(shù)

新工科建設(shè)是教育部為主動應(yīng)對國家新一輪科技革命與產(chǎn)業(yè)變革，支撐服務(wù)創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展、“中國制造2025”等一系列國家戰(zhàn)略而提出的一項持續(xù)深化工程教育改革的重大行動計劃[1]。2017年，綜合性高校工程教育發(fā)展戰(zhàn)略研討會在復(fù)旦大學(xué)舉行，會議形成的“復(fù)旦共識”拉開了新工科建設(shè)“三部曲”的序幕，此后“天大行動”和“北京指南”也相繼推出。為了深化工程教育改革，推進新工科的建設(shè)與發(fā)展，教育部先后發(fā)布了《教育部高等教育司關(guān)于開展新工科研究與實踐的通知》《教育部辦公廳關(guān)于推薦新工科研究與實踐項目的通知》，全力探索形成領(lǐng)跑全球工程教育的中國模式、中國經(jīng)驗，助力高等教育強國建設(shè)。

自動化專業(yè)是以控制科學(xué)、系統(tǒng)科學(xué)、信息科學(xué)等新興學(xué)科為理論基礎(chǔ)，以電工技術(shù)、電子技術(shù)、傳感技術(shù)、計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等先進技術(shù)為主要技術(shù)手段，以實現(xiàn)各類運動體的運動控制、各類生產(chǎn)過程的過程控制、各類系統(tǒng)的最優(yōu)化等跨學(xué)科綜合性專業(yè)。模擬電子技術(shù)是自動化專業(yè)的必修課程，該課程涉及模擬信號的產(chǎn)生、傳輸及處理等方面的內(nèi)容，是一門工程實踐性很強的課程。

二、模擬電子技術(shù)課程的特點

在浙江工業(yè)大學(xué)，模擬電子技術(shù)是自動化專業(yè)在大學(xué)二年級的必修課程之一，前期課程是電路原理，后期開設(shè)課程為數(shù)字電路和嵌入式系統(tǒng)，因此是一門承上啟下的課程。但是，在學(xué)習(xí)過程中，學(xué)生卻很難學(xué)好。主要有以下幾個原因：（1）看不見，摸不著，抽象;（2）概念多，內(nèi)容雜，電路繁，分析難，設(shè)計困難;（3）在電路分析過程中經(jīng)常要簡化、省略、近似;（4）使用的儀器多，不會用，看不懂電路，電路難調(diào)試;（5）與專業(yè)性質(zhì)關(guān)系不清楚，模擬電子技術(shù)課程學(xué)了之后，對其他專業(yè)課程有何幫助？因此模擬電子技術(shù)課程在學(xué)生群體中被形象地稱為“魔鬼”一樣的“魔電”。

三、課程教學(xué)模式的現(xiàn)狀

本課程總共64學(xué)時，其中課堂教學(xué)56學(xué)時，基礎(chǔ)實驗教學(xué)8學(xué)時。總評成績由平時成績、實驗成績和期末考試成績等模塊組成。在課堂教學(xué)過程中，主要以教師為主導(dǎo)，采用大班化的授課形式，授課內(nèi)容為半導(dǎo)體器件基礎(chǔ)、放大電路基礎(chǔ)和集成電路基礎(chǔ)三部分。授課形式以PPT和板書為主，學(xué)生往往被動地接收理論知識。在實驗操作部分，現(xiàn)有的實驗主要是以操作和驗證為主，例如基本共射放大電路實驗中，電路結(jié)構(gòu)和元件均已事先給定，學(xué)生只需按照電路結(jié)構(gòu)連線即可。缺少了自主設(shè)計環(huán)節(jié)，無法了解到放大電路如何設(shè)計和實際應(yīng)用。在評價考核部分，期末考試內(nèi)容主要包括填空、選擇和分析計算等題型，所有內(nèi)容來自課程試題庫，學(xué)生往往通過期末刷題的形式來應(yīng)付考試，題型固化、靈活性較差。因此，學(xué)生經(jīng)?？纪昃腿?，完全是為了考試而學(xué)習(xí)模擬電子技術(shù)課程。

四、課程教學(xué)模式新探索

新工科背景下，模擬電子技術(shù)課程的教學(xué)改革受到了越來越多的重視。例如，文獻[2]將無人駕駛、人工智能等新技術(shù)融入課程內(nèi)容中，豐富課程內(nèi)容，提出了以國際工程專業(yè)認證終極目標調(diào)整教學(xué)培養(yǎng)目標的課程教學(xué)改革建議。文獻[3]則利用“雨課堂”智慧教學(xué)工具、引入慕課堂等互聯(lián)網(wǎng)教學(xué)資源構(gòu)建移動學(xué)習(xí)平臺，提高學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力。但是現(xiàn)有研究忽略了自動化專業(yè)特性，無法為自動化專業(yè)的人才培養(yǎng)提供解決方案。針對上述局限性，探討浙江工業(yè)大學(xué)在新工科背景下自動化專業(yè)的核心課程模擬電子技術(shù)課程教學(xué)模式改革。

（一）課程內(nèi)容完善

首先，引入課程思政建設(shè)。雖然歐美等國家?guī)缀鯄艛嗔穗娮蛹夹g(shù)，但是近年來華為、中芯國際等企業(yè)的崛起也讓我們看到了希望。結(jié)合華為、中芯國際等公司案例，將艱苦奮斗、自強不息的精神內(nèi)化到課程思政內(nèi)容建設(shè)中，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。其次，提高模擬電子技術(shù)課程理論知識的應(yīng)用案例比重。自動化專業(yè)是一個涉及軟件、硬件和算法的綜合性專業(yè)，僅僅學(xué)習(xí)硬件電路的分析與設(shè)計會造成與專業(yè)課程內(nèi)容脫節(jié)。PID控制算法在工程系統(tǒng)應(yīng)用最為廣泛，也是自動控制原理和現(xiàn)代控制理論等自動化專業(yè)課程的重點內(nèi)容。因此在授課過程中適當增加PID控制算法的硬件實現(xiàn)電路和Mutisim的軟件仿真內(nèi)容介紹和討論，并鼓勵學(xué)生去調(diào)研改進的PID控制算法，通過硬件實現(xiàn)和軟件測試來進一步掌握相關(guān)知識。最后，增加課程設(shè)計環(huán)節(jié)。在理論課程的第12周布置課程大作業(yè)，通過2～3人一組實現(xiàn)重傳感信號放大變換電路、具有卡拉OK功能的音頻放大器等實際電路與功能仿真，并按照學(xué)術(shù)論文形式撰寫設(shè)計報告。學(xué)生通過組內(nèi)討論和交流，提高團隊協(xié)作水平，提升主動探索、發(fā)現(xiàn)和解決問題的能力。

（二）教學(xué)方法探索