電路分析與模擬電路課程實驗平臺建設

２０１５年底，頒布《統籌推進世界大學和學科建設總體方案》，以“到本世紀中葉，建成高等教育強國”為主要目標．為了響應電子科技大學深化高等教育教學改革以及大學的建設要求，電子電路教研組經謀劃、認真研討和廣泛征求師生意見，凝聚共識，以本科培養方案及重點教改專項為牽引，論述了電子電路課程教學和實驗平臺搭建的措施和體會．
１ 運用類比思維的教學改革
面向推進精英人才培養戰略、優化人才培養體系和建設本科教育的要求，精英人才培養不僅強調解決問題———怎么做？更強調思考問題———做什么？及為什么做，幫助學生從更宏觀的角度、以跨學科和系統性思維看待與解決問題．在電子電路的教學過程中，我們已經清晰地認識到隨著電子電路技術日新月異的發展，電子設備日益集成化，電子設計自動化（ＥＤＡ）以及各種電路仿真軟件的飛速發展大大簡化了過去繁雜的電路分析和計算，因此，授課時不宜過細地分析模塊的內部原理以及進行繁雜的電路計算，但經典的電路分析理論知識例如基爾霍夫電流定律（ＫＣＬ）、基爾霍夫電壓定律（ＫＶＬ）等仍然應該是學生重點掌握的內容．電路分析課程重點講授電路的概念定律、分析方法及等效電路；模擬電路課程重點講授三極管的特性、放大電路的反饋和模擬集成電路的組成及應用．另一方面，模擬電路的工作原理和過程極為抽象，有礙于直觀理解和觀察．因為世界是模擬的，自然界的信號都是模擬信號，模擬電路與現實生活密不可分，故我們提出了以“類比思維方法”作為主體的電子電路技術比較教學策略．所謂類比思維，是指根據兩個或者兩類事物之間在某些方面上的相同或相似，將一種特殊事物的認識推移到另一特殊事物的邏輯推理方法，當兩類事物在某一或者某些方面相同或相近時，即可運用類比思維．教學改革的出發點應摒棄傳統的機械被動式灌輸講授，由“填鴨式”教學法轉向恰如其分地創設類比聯想的情境．例如：運算放大器zui早被發明的目的是將電壓類比成數字，用來進行加、減、乘、除運算，同時也成為實現模擬計算機的基本模塊．又比如：在講授正弦波振蕩電路———振蕩電路的基本原理這一章節時，如果只是生硬地給出“振蕩”的定義，學生只能機械被動的接受，印象也不深刻，在講授此章節時，可以首先提問：“同學們，大家蕩過秋千嗎？”將學生從枯燥無味的課堂教學引入到愉悅的生活情境，學生思維的轉變使得心情愉快了，學習興趣也提高了，再進一步展開教學活動，進行下一環節的提問：“要使秋千維持振蕩需要滿足什么條件呢？”通過類比現實生活中常見的事物，巧妙地將振蕩電路與秋千做類比，把每一個環節通過類比生動、形象地展現出來，啟發學生對電子電路技術的興趣，加深學生對于知識點的掌握，進而去嘗試觀察、類比、思考，觸類旁通地總結模擬電路技術發展的規律和路線圖，從而尋找到學習創新的路徑及解決問題的方法．
２ 科技創新為主的實驗平臺建設
為教學改革提供支撐平臺是實驗平臺建設的一項重要內容，電子電路實驗平臺的軟件系統采用以Ｂ／Ｓ模式為主、Ｃ／Ｓ模式為輔的設計方案，Ｂ／Ｓ模式使用Ｗｅｂ ２．０技術實現，采用經典的前臺應用層、中間業務邏輯層和后臺數據訪問層的三層架構設計，方便系統升級和管理．在系統實現上還設計了統一用戶及權限管理系統，用戶可以單點登錄，這樣用戶只需要登錄一次就可游離在多個信息系統之間，極大方便用戶體驗．為有效管理數據，設計了統一數據管理平臺，將各個系統的數據進行集中存儲，并從硬件角度設計數據冗余備份，同時架設二級硬件防火墻保障數據安全．如圖１所示，電子電路實驗平臺包括４個子平臺：
２．１ 創新型實驗服務平臺
創新型實驗服務平臺以多元化方式為學生提供參加科研項目活動的便捷途徑，目前電子電路實驗中心結合學校的科研活動開展了常規５項創新型科研專題活動，它們是Ｓｙｎｏｐｓｙｓ微電子奧林匹克競賽、ＳＲＴＰ科技創新項目、大學生工程實踐、個性化實驗和創業訓練活動，這些專題活動面對全校學生開放，每一個專題活動啟動時都預設有一定量供選擇的具體項目，學生在網上提交申請表，在填寫申請時學生也可以根據自己的興趣自擬題目、自行組隊，實驗中心將根據申請情況為每個項目小組安排１～２名專業指導老師，所有專題活動都可歷時一年以上，在項目結題時，學生需要網上提交結題報告和項目成果，之后由實驗中心安排現場答辯評審．
２．２ 專業課實驗導學平臺
專業實驗導學平臺是一個多媒體學習平臺，由專業課老師根據實驗教學內容而編排，該平臺內容豐富多彩，涵蓋到模擬電路技術領域諸多方面，不僅有文本圖像，還搜集了大量國外名校的課程視頻資源，學生可根據需要通過網絡申請到實驗中心來觀看學習．
２．３ 電路百科庫學習平臺
實驗中心收集和整理了大量專業基礎知識，建立了電路基礎百科知識學習平臺，向全校師生開放，任何對電路設計領域感興趣的師生都可從中受益．該平臺由實驗中心老師進行維護，其內容幾乎每天都在被更新或擴充，它也是電子電路實驗中心服務的體現．
２．４ 社會化培訓服務平臺
電子電路實驗中心建立了多種多樣的教學平臺，這些平臺緊跟時代步伐，在教授學生、培養學生的同時，利用學校在半導體產業領域的學科優勢面向社會開設的、技術性較強的中、研修班，這是我校服務社會、國家的一個很好的平臺，這不僅為企業提供方便、節約培訓成本，也是電子電路實驗中心實現社會化效益的重要體現，希望借助電子科技大學半導體產業領域學科在全國的優勢，搭建培訓交流平臺，使各位企業學員與電子科大結下深厚的緣分，幫助學員開闊視野，提高科研技術水平，建立與我校進一步合作和發展的良好基礎，為地方經濟發展服務．