电子技术基础课程系列化立体化教材的建设及实践

1、电子技术基础课程系列化立体化教材的建设及实践基金项目：本文系教育部第三批国家级精品资源共享课立项 项目的研究成果。一、教材建设的背景及目标 电子技术基础课程是电类各专业极其重要的专业基础课和 技术基础课， 随着市场经济对高等学校人才素质的要求， 它也成 为部分非电类专业的必修课。 电子技术基础课程有两个任务： 一 是使学生在学习的过程中， 获得电子技术方面的基本知识、 基本 理论、基本技能；二是培养学生两方面的能力：分析问题和解决 问题的能力， 为今后进一步学习、 研究、应用电子技术打下基础。中北大学（以下简称“我校”）电子技术基础课程 2007 年 被评为国家级精品课程， 2013 年该课程

2、中的模拟电子技术基础 申请为国家级精品资源共享课立项项目， 同时，数字电子技术申 请为山西省精品课程资源共享课。 按照教育部颁布的高等学校电 子技术基础课程教学基本要求，多年来，教学内容不断更新，采 用的基本原则是：保证基础、加强集成、联系实际、体现先进、 便于教学。与传统教学内容相比，主要教学内容、教学方法和教 学手段都有很大的更新， 教师教学经验的积累， 迫切希望对教材 进行改革和建设。教材建设目标：以现代教育思想为指导，借鉴 国内外高校编写教材的精华， 结合实际， 吸收更新的科技与教学 成果，以及本校教学改革的经验，借助网络技术、多媒体技术等 现代化的教学手段，打造一套系列化、立体化的教

3、材。为学生提 供一套系列化的教材、 一个立体化的自主学习空间， 使以往的单 一的课堂教学或者学习方式向多方式、多途径发展。目前，已经 取得了阶段性的成果。 1二、教材体系与结构 本教材的特点是系列化、立体化。教材结构如表 1 所示，它 是教学实践改革的产物，也是教学实践改革的载体。表1 教材结构纸质教材 电子教案或者课件模拟电子技术基础 模拟电子技术电子教案与课件 数字电子技术基础 数字电子技术电子教案与课件 模拟电子技术基础学习指导及习题详解 电子教案 数字电子技术基础学习指导及习题详解 电子教案电子技术实验与课程设计教学课件、实践课件与 EDA软件1. 系列化如表 1 所示，本教材共有 5

4、 本纸质教材，自成体系。基本上 包含了本课程的所有教学环节、 实践环节和教学内容， 与模块化、 层次化的教学体系相配套，其中：（1）本教材的第一层次分为两个主模块编写：模拟电子 技术基础和数字电子技术基础。编写时，在保证传统内容 的基础上，做了如下改进： 1）教材内容以集成电路为主，适当 保留作为电子电路基础的分立元件电路内容。 模拟电子技术的重点放在讨论各种基本放大电路及分析方法、放大电路中的反馈、 模拟集成电路及其应用； 数字电子技术的重点放在讨论组合逻辑 电路和时序逻辑电路的分析及设计方法、脉冲信号的产生与整 形、大规模集成电路的分析应用、ADC和DAC勺分析及应用、VHDL 语言及其应

5、用； 2）为了激发学生的兴趣，并与所学专业相结合， 引入了工程方面的内容， 如信号检测中的仪表放大器、 精密整流 电路、以及采样保持电路等；3）增加了 MEM等新器件和微电子 等新技术的教学内容，适当引入新概念、新技术，新器件，做到 了经典与现代融合，与实验融合，与工程应用融合，与EDA仿真融合，有利于学生更好地理解电路的基本概念、 基本理论知识和 基本分析方法；有利于培养学生实践能力、创新能力、分析问题 和解决问题的能力； 有利于大学生创新和卓越工程师培养计划的 实施； 4）为解决学生学习电子技术基础入门难的问题，在教学 内容安排上， 先介绍章节内容、 要讨论的主要问题以及要达到的 目的，然

6、后进行正文叙述、对本章内容进行小结、最后对应章节 内容列出自测题和习题。 在内容编写上， 做到知识点与例题有机 结合，自测题、习题便于学生通过练习巩固本章所学知识。内容 安排上，达到循序渐进、有的放矢、前后呼应的目的。这些方面的改进， 既体现了基础， 又反映了电子技术的最新 发展成果，提高了学生的学习兴趣。（2）模拟电子技术基础学习指导及习题详解和数字 电子技术基础学习指导及习题详解 是对应两本主教材配套的辅导书，为更适合学生参考学习，做到了以下两点：1）对模拟电子基础和数字电子基础两本主教材中的全部自测题、习 题给出了详尽的全解。对学生来说，一册在手，即可全面了解本 课程知识结构，课程内容重

7、点、难点和考点，通过详细的习题分 析和解答来提高学生分析问题、 解决问题的能力， 并直接起到检 查学习效果的作用； 2）在选材上，力求做到由浅入深、循序渐 进。“典型例题和考研试题解析”部分围绕主要知识点、重点、 难点来选材而非面面俱到， 既与主教材有机结合， 又对主要知识 点进行了更加深入透彻的剖析。 “自测题及解答、 习题及解答” 部分提供了大量丰富的题型及精解。 “本科生和研究生试题及答 案”部分给出了详尽的参考答案， 并在研究生试题保持原有风貌 的前提下， 在答案中也采用原题逻辑符号， 既满足了本科生复习 和备考需求，又为硕士研究生入学考试提供了一个复习平台。（3）电子技术实验与课程设

8、计是实验指导教材、课程设计 参考书兼各类电子设计竞赛参考书。1）在实验方面，引入仿真实验内容。 通过计算机仿真实验， 增强学生计算机应用能力以及 电路分析、设计和测试能力。 2 模拟电子技术虚拟实验用 Multisim软件实现，数字电子技术虚拟实验用 Quarter H软件实 现。硬件实验保持传统实验的精华，分成验证性、提高性、设计 性和综合性四个层次， 提高学生动手能力、 分析和解决硬件电路 中问题的能力；软件实验采用软件测试仿真，提高学生编程、软 件分析和解决问题的能力， 为学生进行研究开发性实验打下良好 的基础。 2）课程设计的内容涵盖了模拟电子系统设计、数字电 子系统设计和综合电子系统

9、设计， 做到了常规电路设计与 EDA技 术相结合的设计方法。设计题目新颖，具有实用性。题目给出了 设计思路、原理框图，有必做和选做内容。实现了课程设计与设 计性实验有机结合， 既满足了课程设计的需要， 又为学生进行课 外科技活动及全国大学生电子设计竞赛奠定了基础。 历年来， 我 校在全国大学生电子设计竞赛中都取得优异的成绩， 这本教材功 不可没。2. 立体化对现代教学来说， 过去那种“一本教材、 一支粉笔”的教学 模式早已不适用。我校电子技术基础课程作为国家级精品课程、 国家级精品资源共享课和山西省精品资源共享课， 在教学中有多 样性的特色， 体现在教学方法的多样性、 教学手段的多样性和教 学

10、内容的多样性。 每本教材都制作了与之相配套的电子课件、 网 络电子教案、多媒体资源库等，并引入了现代化的网络教学。多媒体教材除具有直观形象、 信息量大、 网络教学便捷的特 点外，更因为其趣味性浓、 个性色彩强、 互动效果好而吸引学生。 因此，笔者充分利用多种媒体， 建设网络课堂， 在已经完成的“模 拟电子技术基础”、 “数字电子技术基础”、 “电子技术实验” 等课程的网络电子教案的基础上， 根据教学改革经验和实践教学 经验，不断完善和更新，建立了多媒体资源库，内容涵盖电子教 案、多媒体课件、全程教学录像、案例库、学科知识检索、例题 分析、试题库、在线自测、考试系统、学习软件、虚拟仿真、学 生作

11、品、专家讲座等。为了配合课堂教学，解决内容多、难度大、学时少的矛盾， 笔者制作了一套网上学习辅导系统电子技术学习系统。 在该 系统内，创建师生互动平台，便于师生交流。通过网络教学， 创建师生互动平台， 教师随时可以答疑解惑， 利于学生个性化学习和自主学习， 可以激发学生学习电子技术的 热情，培养学生在电子技术方面的创新思维能力； 通过网络教学， 实现优质资源共享， 缓解了教学资源不足的矛盾； 通过网络教学， 便于教师之间的交流学习， 有利于中青年教师的快速成长； 通过 网络教学，可以大大提高教学管理效能。三、电子课件的组织形式 由于与纸质教材配套的课件是教学型课件， 要求课件文字简 练、条理清

12、晰、 提纲挈领、 能体现教师在教学中的主导地位。 2 所以，为了设计出高质量的电子技术基础多媒体课件， 笔者做了 如下努力：第一，充分了解本课件在教学中适用的内容。 设计者要熟悉 本课程的教学内容， 掌握知识结构， 掌握各部分内容之间的内在 关系及每个知识点之间的内在规律。 只有对教学内容的重点和难 点有了充分理解，才能设计出恰当的多媒体课件。 3 为此，由 教研室一位教师制作， 其他教师在此基础上再根据自己的需求和 教学风格进行多次修改，才得以在教学中展示应用。第二，文字简捷，采用文本分时显示。如果在屏幕上出现大 段的文字反而会降低讲课效果，为此，制作过程中，多媒体课件 上只出现标题、概念、

13、定理、公式、知识点的结论等内容，采用 文本分时显示方式逐次显示， 用鼠标单击对应参数或键盘控制响 应的解释部分。 4第三，图形分解演示。 电子技术基础课程以分析设计电路图 为主，因而电路图多、波形图多。在课件制作中，对于基本电路 和重要电路， 笔者都对电路进行了拆分。 对于最基本的简单电路， 一个一个元件加入，介绍各个元件的作用；对于新的重要电路， 总是从已经熟知的简单电路入手，采取“提出问题一一分析问 题解决问题”的方法， 删除或者添加一个个元件， 改动一条 条线，直到得到目标电路。第四，在电子课件中添加仿真软件。“模拟电子技术”和“数字电子技术”两门课程中分别选用Multisim 和Qua

14、rter II仿真软件，对课程中的实例进行动态演示。只要参数设置适当， 就可以得到几乎与硬件电路实验相同的结果， 具有相当高的可信 度。 5 为此，事先在软件上编制调试好电路分析程序存入课件 中。在需要演示时，点击“仿真演示”键，即可链接进已调试好 的相应软件中，进而进行仿真演示。例如在讲RC桥式振荡电路时，点击“演示”键，就进入了 用软件编制好的对应电路，点击“运行”键，即可看到起振、稳 幅的过程和波形。 这种动态的模拟电路变化过程和仿真效果， 使 学生对电路的正常工作条件及变化过程有很清晰的理解， 是任何 动画都不能比拟的。四、教材的应用效果 该教材的纸质教材和电子课件已使用多年。 电子课

15、件在使用 过程中，还在不断地制作、改进。由于使用多媒体课件的种种优 势，教师对课件制作积极性都很高。大家常常一边讨论、提意见 和建议，一边修改，使课件内容越来越完善，也越来越精美。课 程组所有教师均采用多媒体上课，电子课件利用率100%。纸质教材使用多年，受到了教师与学生的一直好评：第一， 该教材在编写过程中紧紧围绕课程体系， 各层次、 各模块都有配 套教材与之对应，使用方便。第二，电子课件在制作过程中，讲 授内容、顺序、思路等都与纸质教材保持一致。学生在听课过程 中，只需要在老师讲授的重点、难点内容上做标记即可，而不会 在课堂上因为记笔记影响专心听讲。 第三， 由于课件由一位教师 为主制作，其他教师根据个人授课习惯和经验进行修改、创作， 之后才应用于教学， 所以教研室教师人手一个课件， 却又各有不 同、各具特色。课件为教师提供一个广阔的创作空间，减轻了教 师的劳动强度，提高了教学效率，却没有限制老师，更没有抹杀 老师的讲课特色，这正是笔者追求的课件存在的意义。第四，教 材中，加强学生创新性实践环节教学与实践， 把最新的科研成果 和最新的器件与技术反应到教材和教学当中，开阔了学生眼界， 提高学生对电子设计的兴趣和提高了学生的动手能力、综合素质。这 5 本纸质教材均已由电子工业出版社和机械工业出版社 出版，其中， 2005 年出版的“十五”国家级规划教材电子技