導語：如何才能寫好一篇半導體器件知識點，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

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關鍵詞：多媒體技術；半導體器件；教學改革

作者簡介：崔昊楊（1978-），男，吉林四平人，上海電力學院電子與信息工程學院，副教授。（上海 200090）

中圖分類號：G642 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2013）29-0049-02

一、課程特點概述

“半導體器件基礎”是高等學校電子科學與技術專業的一門重要的專業必修課。對于半導體器件課程的學習而言，任何一種半導體器件的物理原理、器件結構及其制造工藝流程都是相互融合不可分割的。雖然有“半導體物理”等先行課程的鋪墊，但在“半導體器件基礎”的教學過程中，由于傳統教學方法表述方式有限，對于半導體器件種類繁多、形貌各異、物理概念抽象、機制復雜繁瑣等問題不能很好地解決，因此學生對器件工作原理、性狀特征的講解并不容易接受。

隨著素質教育改革的全面展開，現代教學媒體特別是以計算機技術為核心內容的多媒體正逐步引入到日常的課堂教學中。相對于傳統教學一張嘴、一本書、一個黑板的教學方法，多媒體教學能夠把富有趣味的動畫、清晰的文字注解、極富邏輯的公式推導和大量圖畫呈現出來，使課程的學習不再枯燥乏味，而變得直觀形象、生動有趣，在短時間內調動學生多感官參與課堂互動，從而提高了教學信息的傳遞效率。[1]與此同時，多媒體技術本身固有的過于形象化的表述方式使得課程理論推導顯得困難，這就有必要在多媒體技術與傳統板書的使用過程中尋求平衡。本文僅就多媒體輔助教學技術在”半導體器件基礎”課程中的應用以及與傳統板書結合教學方式的實踐做文淺析。

二、多媒體教學概述

多媒體技術代表了現代教育技術的發展趨勢，必將對學校教育、遠程教育產生深遠影響。多媒體技術教學的應用在經歷了計算機輔助教學與輔助學習階段后，進入了多媒體技術與課程整合階段。在該階段，將多媒體技術應用到輔助教和輔助學上，強調利用多媒體技術創建理想學習環境、全新學習方式與教學方式，充分調動學生的主動性、積極性，使課堂教學結構發生根本變革，落實學生的創新精神與實踐能力，改變傳統教學結構和模式，實現學校素質教育，培養創新人才的目的。[2]

多媒體教學在廣義上有兩種含義，一種為運用多媒體組合教學，如幻燈、投影、電影、電視、錄音等電教設備的組合，另一種以計算機技術為核心教學模式，也是人們通常所理解的多媒體教學。本文所論述的多媒體教學為后一種含義。

三、多媒體技術與板書融合的教學模式

目前，課堂教學仍然是教學中主要采用的模式。由于課內授課時間極為有限，為達到教學目的，在課堂教學中，教師必須向學生提供更多的信息和資料以及更多額外的半導體器件相關知識點，以擴大學生知識面。而在傳統教學方式中，普遍采用板書方式大段書寫文字、畫器件原理示意圖并推導公式，無論是學生還是教師大部分時間得花在板書上。例如，在“半導體器件”課程教學中，如果采用純板書教學模式，無論是pn結、雙極性晶體管還是場效應晶體管，其剖面圖都比較復雜，僅是畫出這些圖就要占用大量的課堂時間，而且板書容量有限，反復擦除及板書畫圖都使效率降低，從而導致教學內容講解的時間被大量壓縮，教師和學生都會很疲憊且效果有限。[3]

以計算機技術為核心內容的多媒體教學技術能夠在較短時間內將各種內容呈現出來，教師和學生因此可以將更多的時間放在知識點的講解和學習上，學生也得到了較多的時間當堂復習鞏固；同時教師提供給學生的信息量大大增加，教學的難點和重點就更容易突破了。

1.以雙極性晶體管的相關知識點為例

雙極性晶體管是半導體器件中非常重要的一個知識點。傳統教學一般采用板書方式講解，首先要在黑板上畫出晶體管電流及載流子流向的示意圖，如圖1所示：

其次，要向學生說明載流子在集電區、基區、發射區中的運動規律。空穴從發射極注入到發射區，由于發射極正偏，空穴可以無損耗到達基區，由于基區是n型半導體，電子濃度高于空穴濃度，因此在基區由發射結注入的空穴被部分損耗。在放大模式下，集電極反偏，剩余的空穴被反向外加電場和pn結內間電場拉入集電區，形成空穴電流。同時，在發射結和集電結分別存在電子電流，并與空穴電流共同形成發射極、基極、集電極電流。像這些內容都屬于物理模型范疇，電子和空穴無法被肉眼看到，不能用實驗來直觀演示，因此學生很難理解載流子是如何在該器件中運動的。

在分析雙極性晶體管特點的基礎上，筆者改用多媒體技術模擬載流子在晶體管中流動，采用動畫的方式形象地將知識點呈現在學生面前，使枯燥乏味的教學活動充滿了魅力。例如Flas將載流子在晶體管中的運動做出了形象化的表述，如圖2（a）、圖2（b）所示：首先，電子從發射極注入到發射區，再擴散到基區，由于基區很薄，電子基本無損耗。其次，基區中的電子在集電結反偏的作用下被拉入集電區，從而形成電流。由于在Flash的播放中，無論是電子、空穴，還是電流，都是在畫面上動態移動，因此，學生很容易理解這一過程，從而突破了板書抽象講解這一難點。

在放映flas之后，學生對載流子的宏觀運動規律有了深刻理解。在此基礎上，再采用PPT分步講解雙極性晶體管中載流子在其中的運動，以及載流子在各區中的特性，如圖3所示。

通過Flash連續動畫和PPT分步講解后，學生既能夠掌握載流子和電流的宏觀運動規律，又能夠掌握其在微觀區的運動規律，因而更容易理解晶體管的工作原理。在此基礎上，運用板書推導各電極中的電流方程進行如下定量推導：

由于有了Flash和PPT講解電流的運動及形成原因，在板書推導電極電流公式的過程中，學生很容易理解這些抽象理論。無論是聽課教師還是學生對這種方法的反饋都很好。

2.以MOSFET晶體管相關知識點為例

該晶體管與之前的雙極性晶體管在機制上是不同的，這就需要對該類晶體管的原理進行詳細講解。傳統單一板書講解該知識點時也面臨著載流子動態化的難題，學生不容易理解載流子在晶體管中到底是如何運動的。采用多媒體動畫技術演示可以使載流子運動起來，從而達到形象生動的目的，如圖4為該動畫的截圖。

采用此動畫課間講解時，其中的電子是動態運動的，這樣學生就很容易理解在MOSFET器件中，載流子只能在柵極下半導體表面很窄的通道內運動，這個通道的寬窄程度可通過柵極電壓、漏源電壓進行控制。這樣就將靜態的教學內容轉化為圖像、聲音，激發了學生的興趣，加深了對概念的理解，提高了課堂的教學質量。

盡管采用多媒體動畫技術將抽象的知識點形象化了，但多媒體動畫只是教學過程中的第一步，學生所需要掌握的不只是器件的工作原理，還需要掌握定量的公式推導。但多媒體技術卻不宜整版播放公式，這是因為理論公式是人類邏輯思維的表述，而多媒體技術卻是形象思維的有效表達，若以形象思維的表達方式教授邏輯思維的推導，必然會適得其反。這時更適合采用板書的教學方法。在定性表述內容上采用多媒體演示，而在定量表述內容上采用板書推導，兩者有機結合，將極大提高教學信息量的傳遞，增強了課堂教學效果。多媒體技術與板書實現了優勢互補，課程的講解豐富而有實效，從而實現課堂教學效果的最優化。

四、結論

“半導體器件基礎”是一門相對抽象復雜的課程，傳統單一板書教學模式存在講解不生動、不透徹、信息量小等劣勢。教師在課程講解過程中，采用了多媒體技術與板書結合的教學模式，將抽象的知識點形象化、立體化，充分調動了學生聽、視覺和大腦思維能力，激發了學生的學習興趣和研究熱情，取得了事半功倍的教學效果。

參考文獻：

[1]賈志城.多媒體技術與電子線路課程的整合實踐[J].陜西廣播電視大學學報，2005，7（4）：18-20.

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【關鍵詞】半導體物理學；教學模式改革；教學方法創新

【Abstract】Based on the considering of present teaching mode for semiconductor physics and the feedback of teaching effect，we present several conceptions about the reformation and innovation in the education of semiconductor physics.Blending the experimental teaching into theory course， useing multi-media and numerical simulation software，replacing the force-feeding teaching mode with research teaching model，to improve students' learning interest and efficiency and train the capacity of solving the practical problem by applying the knowledge of semiconductor physics.

【Key words】Semiconductor physics；Teaching mode reform；Teaching method innovation

自第一塊基于半導體材料設計的晶體管從貝爾實驗室誕生以來，人們借助半導體器件已經設計出了各種各樣的微電子器件滿足人們生產、生活的各種需求，人類從此進入了飛速發展的微電子時代。隨著半導體物理的發展和加工技術的進步，微電子器件在尺寸上更加小型化和功能上更加多元化，集成電路上可容納的微電子元件每18個月可以翻一番，這一規律也被人們稱之為“摩爾定律”[1]。在半體材料和功能器件飛速發展的今天，人們對半導體物理的基礎知識學習顯得更加重要。因此，國內大多數理工科高等院校都開設了半導體物理學課程，為學生將來走進以半導體物理為基礎的公司和企業工作打下理論基礎。然而，半導體物理學課程由于其涉及內容范圍廣、知識點甚多、公式推導復雜以及內容系統性強等原因使得學生在學習過程中會產生恐懼、厭學等情緒。另外，由于該學科領域是國際科學研究熱點之一，研究領域不斷擴展，知識快速更新，新的理論和知識不斷涌現。因此，教授半導體物理學課程的教師應該在教材內容的基礎上，采取更直接、形象的教學方法向學生闡釋半導體物理的基礎知識，并結合當今該領域的科學研究前沿向學生展現該領域的發展趨勢，提高學生對半導體物理學的學習興趣，促進學生知識的積累和思維的發展，培養學生利用半導體材料設計電子器件、搭建集成電路的技能。筆者結合近一年來對半導體物理學課程的講授與教學效果的反饋提出幾點關于半導體物理學課堂教學改革和創新的構想。

1 半導體物理學課堂教學的現狀

1.1 理論與實驗課程結合不充分

目前，大多數高等院校所開設的半導體物理學理論課程與實驗課程是相分離的并由不同任課教師講授。另外，理論課程與實驗課程在開課的時間上也不一致，通常是理論課程的老師講授完所有相關課程以后，學生再去實驗室隨實驗指導教師完成實驗學習，理論與實驗課程在時間上一般相差半個學期。這樣的安排會導致兩方面的問題：第一，理論課程與實驗課程教師的不統一。理論課程的教師僅僅完成理論部分的教學任務，不能從學生的角度考慮實驗教學對理論基礎的補充對學生理解理論內容的作用。同時，實驗指導教師也僅僅考慮自己在實驗教學過程中應該完成的教學任務，并不能與理論課程教師進行很好地溝通，在教學效果上不能產生合力作用。第二，理論課程與實驗課程時間的不統一。理論課程的教學時間與實驗課程的教學時間相差半個學期導致學生在理論學習過程中所產生的疑問和想法很難及時的在實驗中解決和證實。學生很難將學到的知識及時運用到實際的應用中，這不僅降低了學生學習的興趣也影響了學習的效率。

1.2 多媒體教學工具運用不充分

半導體物理學課程因具有理論性強，物理概念抽象，物理過程難以觀察等特點。因此，授課教師應該設計一些課程動畫以讓學生直觀感受半導體材料中難以觀察到的物理過程，深刻理解物理概念。然而，很多高等院校雖然開設了半導體物理課程，但是大多數教師依然是網上搜索下載別人的課件，或者僅僅是復制一些課本上的文字內容以及少數的圖表內容，很少有授課教師花時間將一些半導體物理過程，如載流子濃度、費米能級隨溫度及摻雜濃度的變化等用動畫形式向學生展示。筆者了解到，半導體物理學課程授課教師以課件向學生展示文字和圖表信息和以板書形式向學生展示物理公式推導過程所得到的教學效果并不理想。老師花了很多時間推導公式，講解公式得到的結論和物理意義，然而學生往往不能透徹理解和體會，得到的教學效果往往事倍功半，學生的學習興趣也可想而知。

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關鍵詞：微電子；半導體物理；教學質量；教學方法

作者簡介：湯乃云（1976-），女，江蘇鹽城人，上海電力學院計算機與信息工程學院，副教授。（上海200090）

基金項目：本文系上海自然科學基金（編號：B10ZR1412400）、上海市科技創新行動計劃地方院校能力建設項目（編號：10110502200）的研究成果。

中圖分類號：G642.0     文獻標識碼：A     文章編號：1007-0079（2012）13-0059-02

隨著半導體和集成電路的迅猛發展，微電子技術已經滲透到電子信息學科的各個領域，電子、通信、控制等諸多學科都融合了微電子科學的基礎知識。[1]作為微電子技術的理論基礎，半導體物理研究、半導體材料和器件的基本性能和內在機理是研究集成電路工藝、設計及應用的重要理論基礎；作為微電子學相關專業的特色課程及后續課程的理論基礎，“半導體物理”的教學直接影響了后續專業理論及實踐的教學。目前，對以工程能力培養為目標的微電子類相關專業，如電子科學與技術、微電子、集成電路設計等，均強調培養學生的電路設計能力，注重學生的工程實踐能力的培養，在課程設置及教學上輕視基礎理論課程。由于“半導體物理”的理論較為深奧，知識點多，涉及范圍廣，理論推導復雜，學科性很強，對于學生的數學物理的基礎要求較高。對于沒有固體物理、量子力學、統計物理等基礎知識背景的微電子學專業的學生來說，在半導體物理的學習和理解上都存在一定的難度。因此需要針對目前教學過程中存在的問題與不足，優化和整合教學內容，探索形象化教學手段，結合科技發展熱點問題，激發學生的學習興趣，提高半導體物理課程的教學質量。

一、循序漸進，有增有減，構建合理的教學內容

目前，國內微電子專業大部分選用了電子工業出版社劉恩科等編寫的《半導體物理學》，[2]教材知識內容體系完善，涉及內容范圍廣、知識點多、理論推導復雜、學科交叉性強。該教材的學習需要學生有扎實的固體物理、量子力學、統計物理以及數學物理方法等多門前置學科的基礎知識。但是在以培養工程技術人員為目標的微電子學類專業中，國內大部分高校均未開設量子力學、統計物理學及固體物理學等相應的前置課程。學生缺少相應固體物理、統計物理與量子力學等背景知識，沒有掌握相關理論基礎，對半導體物理的學習感到頭緒繁多，難以理解，容易產生畏學和厭學情緒。

在課程教學中教師必須根據學生的數理基礎，把握好課程的內容安排，抓住重點和難點，對原有的教材進行補充更新，注意將部分量子力學、統計物理學、固體物理學等相關知識融合貫穿在教學中，避免學生在認識上產生跳躍。例如在講解導體晶格結構內容前，可以增加2-3個學時的量子力學和固體物理學中基礎知識，讓學生在課程開展前熟悉晶體的結構，了解晶格、晶胞、晶向、晶面、晶格常數等基本概念，掌握晶向指數、晶面指數的求法，了解微觀粒子的基本運動規律。在講解半導體能帶結構前，增加兩個學時量子力學知識，使學生了解粒子的波粒二象性，掌握晶體中薛定諤方程及其求解的基本方法。在進行一些復雜的公式推導時，隨時復習或補充一些重要的高等數學定理及公式，如泰勒級數展開等。這些都是學習“半導體物理學”必備的知識，只有在透徹理解這些基本概念的前提下，才能對半導體課程知識進行深入地學習和掌握。

另一方面，對于微電子學專業來講，側重培養學生的工程意識，“半導體物理”課程中的部分教學內容對于工科本科學生來說過于艱深，因此在滿足本學科知識的連貫性、系統性與后續專業課需要的前提下，大量刪減了涉及艱深物理理論及復雜數學公式推導的內容，如在講述載流子在電場中的加速以及散射時，可忽略載流子熱運動速度的區別及各向異性散射效應，即玻耳茲曼方程的引入，推導及應用可省略不講。

二、豐富教學手段，施行多樣化教學方法，使教學形象化

半導體物理的特點是概念多、理論多、物理模型抽象，不易理解，如非平衡載流子的一維飄移和擴散，載流子的各種復合機理，金屬和半導體接觸的能帶圖等。這些物理概念和理論模型單一從課本上學習，學生會感覺內容枯燥，缺少直觀性和形象性，學習起來比較困難。為了讓學生能較好地掌握這些模型和理論，需要采用多樣化的教學方法，充分利用PPT、Flash等多媒體軟件、實物模型、生產錄像等多種信息化教學手段，模擬微觀過程，使教學信息具體化，邏輯思維形象化，增強教學的直觀性和主動性。同時，教師除開展啟發式、討論式等教學方法調動學生學習的主動性、積極性外，[3，4]還可以應用類比方法幫助他們理解物理概念或模型。如講半導體材料中的缺陷及躍遷機制時，為了幫助學生理解，可以做一個類比：將階梯教師里單位面積的座位數比做晶格各能級上的電子能態密度，把學生當作電子，一個學生坐在某一排的某個座位上，即認為這個電子被晶格束縛。當有外來學生進入教室，在教室過道上走動時，可類比為間隙式缺陷；而當外來學生取代現有學生的座位時，可類比為填隙式缺陷等等。通過類比，學生對半導體內部的點缺陷的概念的理解就清楚形象多了。

三、結合微電子行業領域的迅速發展，以市場為導向，培養學生興趣

微電子技術的發展歷史，實際上就是固體物理與半導體物理不斷發展和創新的過程，[5]1947年發明點接觸型晶體管、1948年發明結型場效應晶體管以及以后的硅平面工藝、集成電路、CMOS技術、半導體隨機存儲器、CPU、非揮發存儲器等微電子領域的重大發明，都與一系列的固體物理、[6]半導體物理及材料科學的重大突破有關。縱觀微電子工業的發展，究竟是哪些半導體理論推動了微電子技術的發展，哪些科學家推導并得出了這些理論？他們在理論推導的同時遇到了哪些困難？這些理論規律又起源于哪些實驗？到了21世紀，也就是今后50年微電子技術的發展趨勢和主要的創新領域，[5，6]即以硅基CMOS電路為主流工藝，系統芯片SOC（System On A Chip）為發展重點，量子電子器件和以分子（原子）自組裝技術為基礎的納米電子學；[7]與其他學科的結合誕生新的技術增長點，如MEMS，DNA Chip等，也都于半導體科學相關。這些新的微電子發展趨勢主要涉及半導體物理中的哪些知識？涉及哪些領域等？

針對以上問題，教師在講授半導體物理的基礎上，對教材進行補充更新。在保持基礎知識體系完整性的同時，避免面面俱到，刪減課本中一些不必要的內容，大量加入近幾十年來發展成熟的新理論、新知識，突出研究熱點問題，力求做到基礎性和前瞻性的緊密結合，使學生在掌握基礎知識的同時對微電子發展歷史中半導體技術的發展趨勢有一個清晰地認識，讓學生能從中掌握事物的本質，促進思維的發展，形成技能；同時注重與信息化技術相結合，將近幾年半導體技術的最新研究成果，如太陽能電池等半導體光伏發電技術在國家綠色能源戰略上的地位，半導體光電探測器在國家航天戰略上的應用等，使學生能及時掌握半導體技術前沿發展趨勢。將這些問題分成若干個相關的專題分派給學生，學生自行查閱和搜集資料，他們在課堂上講述該專題，教師加以引導和幫助。這種方式不僅充分調動課堂氣氛，加深他們對所學知識的理解，同時也讓學生學習了半導體物理課程在微電子專業中課程體系的作用，在科學意識上加深了半導體物理課程的重要性，激發學習興趣和欲望。

同時，為幫助學生了解學術前沿，培養專業興趣，還可邀請校內外的專家做講座，學生可以利用課余時間，根據自己的興趣選擇聽取，加深對半導體物理課程的了解，培養專業學習興趣。

四、總結

總之，“半導體物理學”是微電子技術專業重要的專業基礎課，為后續專業課程的學習打下理論基礎。在“半導體物理”教學過程中，應積極采用現代化教學手段提高學生積極性，在教學過程中合理安排教學內容，與時俱進引入科技熱點，削弱傳統的課本知識與市場需求的鴻溝，培養適應社會需求的微電子人才。

參考文獻：

[1]張興,黃如,劉曉彥.微電子學概論[M].北京:北京大學出版社,2000.

[2]劉恩科,朱秉升,羅晉生.半導體物理學[M].北京:電子工業出版社,

2008.

[3]陳國英.《半導體器件物理基礎》課程教學的思考[J].常州信息職業技術學院學報,2007,(6):56-57.

[4]王印月,趙猛.改革半導體課程教學融入研究性學習思想[J].高等理科教育,2003,(1):69-71.

[5]王陽元,張興.面向21世紀的微電子技術[J].世界科技研究與發展,

1999,(4):4-11.

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【關鍵詞】電子綜合技術；任務驅動；項目化；課程設計

一、《電子綜合技術》課程定位

1.《電子綜合技術》課程是電類相關專業的核心基礎課程

在電子信息專業的課程體系中，《電子綜合技術》是核心職業基礎課程和特色課程之一。它將原有課程體系中的模擬電路、數字電路、電子課程設計、模電數電實驗、電子仿真以及電測和電子技能初級中的相關內容進行有機的整合，通過該課程的學習和技能訓練，一方面了解電子技術的基礎知識、手段、應用及發展，使學生獲得必要的電子技術通用知識和通用技能；另一方面也為學生學習后續的專業知識和專業技能打下扎實的基礎。

2.《電子綜合技術》是電子類專業崗位資格證書“PCB設計”、“電裝中高級工”、“電調中高級工”考證的對口課程

電子信息專業的學生，要求畢業前必須獲得電子組裝與調試、PCB設計、電子維修等崗位資格證書中的一種。本課程所講授的主要知識都與專業職業資格技能鑒定有著密切的聯系，通過本課程的學習，學生能初步形成從工程實際中提出問題、以科學手段分析和解決問題的實踐、創新能力。

3.《電子綜合技術》是培養學生職業素養的重要課程

通過電子技術課程的學習和技能訓練，有利于學生職業能力的提高和職業習慣的養成，通過嚴格執行考勤制度、進出實訓或實際工作場地制度，不定期進行的設備整理測試訓練；以及由分組討論、任務分析、設計、組織實施、匯報點評等教學環節的教學做一體化教學實施，培養了學生的創新精神，同時使學生親身體會了團隊合作的重要性，提高了職業素養。

二、課程設計的理念

本課程設計的理念是淡化課程之間的界限，采用理論教學與實訓操作相結合的"理實一體化"的模式，將模擬電路、數字電路、電子課程設計、模電數電實驗、電子仿真以及電測和電子技能初級中的相關內容進行有機的整合，在教學過程中鍛煉學生應用所學知識分析問題和解決問題的能力，培養科研素質和創新意識，注重學生綜合應用能力的培養。

三、課程設計思路

1.根據專業培養目標和崗位能力要求，確定課程內容

以電子與信息技術專業領域職業崗位群的職業素質、職業能力培養為目標，將國家職業資格培訓、技能鑒定與人才培養方案有機地結合起來，基于工作過程，分析行動領域、轉化學習領域、開發學習情景和項目載體，突顯“基礎類課程綜合化、技術類課程理實一體化、技能訓練類課程項目化”的特點。根據人才培養目標，結合相關課程內容以及經濟產業特點及學生的生源條件，確定課程標準。

2.課程知識和技能目標與典型電子產品生產工作過程相結合

結合符合企業、崗位要求的課程知識和技能目標，分析工程實際，得出典型電子產品生產工作過程包括：電子線路設計、PCB設計制作、元器件篩選、電子工藝技術、電子測量技術、調試排故技術、產品包裝技術、技術文件準備及銷售維護，并通過維護反饋對原設計進行改進，進一步提高產品質量，進入良性循環。

3.項目內容注重選取基礎和特色典型電子產品

將來自于生產實際、常見典型產品及教師科研項目進行提煉，作為載體引入到電子技術的課程教學。典型電子產品注意選取基礎電子產品和特色電子產品，并適當引入高端電子產品，以期通過電子綜合技術課程教學，既保證基本知識、通用技能的獲取以滿足崗位基本要求，又學習先進的技術和時代倡導的發展理念，培養學生的創新精神，同時兼顧崗位性質不同涉及具有一定特色的電子產品。

4.采用多種教學方式，以技能訓練帶動課程知識學習

采用靈活多樣的學習情景設計，如：元器件篩選、電子工藝、功能電路設計安裝與調試等，均可設計為課程技能訓練任務；考慮學生的認知規律和課程特點，采用多種教學方式，如：項目教學法、演示法、互動教學法、答辯式、演講式、分組討論法等，并通過來自生產實際的項目訓練和安全用電知識傳授，達到課程標準提出的職業能力要求。基礎學習情境以訓練主要知識點、基本技能和基本工藝能力為主，應用學習情境以訓練學生綜合應用能力、安裝測試能力為主，綜合學習情境以訓練簡單設計能力、創新能力和解決實際問題能力為主。每一個學習情境都包括了資訊、計劃與決策、實施、檢查與評估等環節，相當于進行了一個完整的工作過程。

四、課程目標

1.知識教學目標

（1）基本器件方面：了解常用半導體二極管、三極管、線性集成電路和常用數字集成電路的基本工作原理、特性和主要參數，并能合理選擇和使用這些器件。

（2）基本電路原理及結構方面：熟悉共射、共集放大電路，差動放大電路，互補對稱功率放大電路，負反饋放大電路，集成運算放大電路的結構、理解它們的工作原理、性能及應用。會用各種表示方法描述數字電路邏輯功能，能分析較復雜數字邏輯電路的邏輯功能。

（3）應用電路方面：整流濾波電路的結構、工作原理、性能及應用；熟悉三端穩壓器件的應用；了解正弦和非正弦信號產生電路；運算放大器做比較器的應用；模擬信號的取樣及放大電路。

2.技能教學目標

（1）掌握常用電子電路元器件、半導體器件的識別、使用和測試方法。

（2）掌握常用工具的使用方法；掌握手工焊接技能；掌握常用測試儀器的操作；掌握數字電路中常用儀器儀表的使用；學會電路的搭建和電路板的的制作。

（3）能夠按照原理測試電路；能夠獨立按照要求調試電路；能夠排除電路簡單故障。

（4）了解單級放大電路的分析方法。能估算單級放大電路的電壓放大倍數、輸入和輸出電阻，了解多級放大電路的分析方法。在深度負反饋條件下，掌握利用虛短或虛斷估算電路電壓放大倍數的方法。串聯型穩壓電路的計算。掌握理想運放的基本運算規則。能根據工作要求，完成簡單數字邏輯電路的設計。能通過對數字集成電路芯片資料的閱讀，了解數字集成電路的邏輯功能和使用方法；能分析和排除數字邏輯電路中出現的故障。

3.素質目標

（1）通過電子綜合技術課程的學習，了解電子世界，了解電子電路的實際應用，激發同學們的學習興趣，促使其加深認識所學專業，培養專業歸屬感。

（2）通過學習，加深學生對行業的認知，初步了解電子產品生產的工藝規范，提高實際操作技能，學會主動地學習，達到能夠獨立進行任務操作的水平。

（3）通過親自動手制作和測試，加深對電子電路的了解，學習電子電路的設計與分析方法，培養獨立思考、勤于思考、善于提問的學習習慣，進一步樹立崇尚科學精神，堅定求真、求實和創新的科學態度。

（4）通過任務的完成，增強學生的自信心，加深對電子技術理論的理解與應用，培養學生的成就感、榮譽感和團結合作精神及紀律觀念。

五、課程結構

本課程分兩大模塊——模擬電路、數字電路。每個模塊由諾干項目，每個項目由3-5個任務。模擬電路部分有：半導體器件研究、穩壓電源的研究、低頻電壓放大電路的研究、音頻功率放大電路的研究和正弦振蕩電路的研究等五個項目；數字電路部分有：門電路與組合邏輯電路的研究、觸發器與時序邏輯電路的研究、脈沖信號的產生與整形電路的研究、集成數/模轉換器與集成模/數轉換器的研究等四個項目。并在課程最后設計綜合項目：家用設備定時控制電路的制作。將基礎知識、基本技能和綜合素質的掌握貫穿于教學項目。

1.模擬電路模塊

項目一：半導體器件研究 （8學時）（如表1所示）

項目二：穩壓電源的研究 （8學時）（如表2所示）

項目三：低頻電壓放大電路的研究 （8學時）（如表3所示）

項目四：音頻功率放大電路的研究 （20學時）（如表4所示）

項目五：正弦振蕩電路的研究 （12學時）（如表5所示）

2.數字電路模塊

項目一：門電路與組合邏輯電路的研究 （8學時）（如表6所示）

項目二：觸發器與時序邏輯電路的研究 （16學時）（如表7所示）

篇5

1 課前準備方面

磨刀不誤砍柴工，教師不應打無準備之仗。在課前準備中，教師應對教學對象（學生）進行充分分析，根據教學大綱和現實生活的實際需求設定合適的教學目標，明確教學中的重難點，尋找合適的教學方法引導學生的學習。

1.1 學生基本情況

《電子技術基礎》這門專業課面對的學生是維修電工專業第二學期的學生，他們雖然經過了一學期的電工基礎、電工儀表和維修電工技能訓練等相關課程的學習，對電路方面有一定的了解，但仍然存在理論基礎比較差，實踐操作能力不強的問題，在本節課的學習中應該重點培養學生認知方面及學習分析能力。

1.2 教學內容基本情況

元器件的識別和檢測是電子技術基礎教學的重要內容，是學生進行電工電子技能訓練和實際應用能力的重要組成部分。而《晶閘管的識別與檢測》這節內容位于中國勞動社會保障出版社出版的電工類專業通用教材《電子技術基礎》（第四版），第六章第一節，即教材的P122-126的內容。主要講解的是在電子技術中弱電控制強電的重要元件―晶閘管的相關知識，晶閘管在“電力”、“電子”和“自動化控制”等設備中都有廣泛的應用，對它的掌握和應用是整個電子電路教學的重要內容。經過這次課的學習，可以為以后學習電子電路中延時控制、自動控制與智能電路等打好基礎。

1.3 教學重、難點

通過本次課的學習，應該讓學生重點掌握兩個方面的內容：（1）晶閘管的符號及外形；（2）晶閘管的工作特性。其中晶閘管的內部結構和其工作特性較難理解，教師應作為難點內容，用多種教法相結合引導學生理解學習。

1.4 教法學法設計

學生是課堂的主體，教師是課堂的引導者。本次課內容理論性強，教學過程中教師要將多種教法相融合，引導學生學習。比如用實物教學法，讓學生直觀的認識何為晶閘管；用多媒體教學法，將實驗過程進行模擬；用提問、歸納、總結法讓學生針對實驗結果進行分析，得出晶閘管工作特性的結論。

2 新課導入方面

溫故而知新，新知識的學習也需要舊知識的復習。首先，考勤復習。

檢查學生的學習情況的同時，也為本次課做準備。可以通過課前一支歌，挺高學生的精神面貌；通過課前點名，確保學生的出勤率；通過提問的方式讓學生復習前一課主要知識點（二極管和三極管的工作特性），為本節課打好基礎。其次，導入新課。一方面可以根據之前復習的二極管、三極管的內部結構，提出問題：如果在一塊半導體材料上制作一個四層三個PN結的半導體器會有什么作用；另一方面，通過彩燈視頻、家庭中的調光開關、樓道路燈由亮變暗的亮度調節等的導入讓學生將抽象的理論知識與現實生活聯系起來，提高學生的學習興趣，增強學生的學習效果。

3 主題探究方面

利用課件，刺激學生的視覺、聽覺等，激發學生的學習興趣，完成三個方面的學習。

3.1 晶閘管的發展史

主要采用多媒體教學法，簡述晶閘管的主要應用范圍，讓學生產生好奇，利用學生的好奇心完成教學任務。

晶閘管又稱可控硅，是一種大功率半可控元件。1956年美國貝爾實驗室發明了晶閘管，1957年美國通用電氣公司開發出第一只晶閘管產品，1958年商業化。它主要用于整流、逆變、調壓、開關四個方面，應用最多的是晶閘管整流。

3.2 晶閘管的結構與符號

主要采用實物教學法和實驗教學法，通過圖片展示不同晶閘管的外形，并引導學生用二極管、三極管的電極判斷法用萬用表的歐姆檔判斷不同形狀的晶閘管的三個電極。

晶閘管具有J1、J2、J3三個PN結，是PNPN四層半導體結構。在陽極和陰極間有三個PN結，無論如何加電壓，總有一個PN結處于反向阻斷狀態，正反向電阻均很大。門極和陰極間反并聯了一個二極管，可以對其間的反向電壓進行限幅，防止PN結反向擊穿。

3.3 晶閘管的工作特性

主要采用多媒體教學法，在電腦上根據電路原理圖模擬實驗過程，讓學生直觀看到實驗現象，再根據實驗現象分析晶閘管的工作特性。

實驗一晶閘管的導通條件：實驗條件（陽極加反向電壓，門極分別加正向電壓和反向電壓），實驗結論（晶閘管陽極在反向電壓作用下，不論門極為何種電壓，它都處于關斷狀態）；實驗二晶閘管的導通條件：實驗條件（陽極加正向電壓，門極分別加正向電壓和反向電壓），實驗結論（晶閘管正向導通條件：陽極加正向電壓，同時門極也加正向觸發電壓）；實驗三晶閘管導通后的實驗（原來燈亮）：實驗條件（陽極加正向電壓，門極分別加正向電壓和反向電壓），實驗結論（晶閘管一旦導通，門極即失去控制作用）；實驗四晶閘管導通后的關斷實驗（原來燈亮）：實驗條件（門極加正向電壓，改變陽極電壓），實驗結論（要使已導通的晶閘管關斷的方法：將陽極電流減小到小于其維持電流）。

4 鞏固拓展方面

首先，總結課堂中的主要教學內容，讓學生對于課堂內容進行再次回顧。晶閘管的工作特性：（1）晶閘管具有反向阻斷能力，與二極管相似。（2）晶閘管還具有正向阻斷能力，即晶閘管正向導通必須具備一定條件：陽極加正向電壓，同時控制極還要加正向觸發電壓。（3）晶閘管一旦導通，控制極即失去控制作用，使晶閘管關斷的方法是將陽極電流減小到小于其維持電流。由此可知，晶閘管是一個半可控的單向開關元件。其次，利用課堂作業檢查學生對于教學目標的完成情況。作業一：晶閘管導通及關斷的條件有那些？最后，進行知識拓展，布置課后作業，下次上課時進行檢查。作業二：學生查資料找出晶閘管在節能照明和舞臺燈光方面的應用。

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從當前社會對科技發展和對人才的需求來看,培養應用型人才是各高校的首要任務。課程是高校建設人才培養體系的基本單元,是人才培養過程的基本載體。課程組以模擬電子技術課程為載體,圍繞該課程傳統教學過程中常見的問題展開研究,在教學內容、教學方法與手段、實踐教學環節三方面制定出具體的改革措施,以期經有效落實后使學生能培養出較強的實踐動手能力,具備應用型人才的特點。

關鍵詞:

非電專業；電子技術；教學內容；教學方法

應用型人才所具備的特征是有較強地實際動手能力,具備創造性地運用專業知識和技能解決該專業領域實際問題的能力。目前社會對這種人才有著廣泛地需求,在社會工業化乃至信息化的過程中,社會對這種人才的需求占較大比重,而培養各專業領域的應用型人才應該是高校的首要任務及人才培養目標。這類人才的培養往往需要一個復雜的過程,而這個過程中最基本的單元就是課程的建設,強化核心課程模塊建設,優化應用型人才培養的課程結構體系是各高校培養應用型人才的必要環節。作為課程直接講授者的一線教師,深化課程建設和改革是首要任務。模擬電子技術是理工類專業一門關鍵的專業基礎課,學生對其掌握程度直接影響后續相關專業課、實踐類課程的學習及至將來的考研及就業。模擬電子技術是實踐性較強的專業基礎課程,從目前應用的教學大綱、現有教材及該校的課堂教學中,發現課程存在諸如課程內容跟不上電子行業發展、教學方法單一、基于實驗箱進行驗證性實驗無法鍛煉動手能力及考核環節缺乏有效的過程性評價等問題,這些問題是類似專業基礎課程的共性問題。課題組結合多年教學經驗并經過廣泛調研和交流討論,在教學內容、教學方法與手段、實踐教學環節三方面進行了探討。

1教學內容調整

模擬電子技術課程的特點是知識點多,學生除掌握大量的新概念外,還要掌握電子電路的分析方法及一些電子器件,繁瑣的內容極易導致學生失去興趣,影響學習效果。另外,該校模擬電子技術基礎課程選用教材為康華光版《電子技術基礎》的模擬部分,該教材的特點是知識面特別全面,除基本內容之外,還編有較為深入的內容,在第一章的最后一節對應有PSPICE仿真例題,這些例題是教材理論內容外需要更全面地分析或是設計來實現的,有利于學生開拓思路。隨著現代電子技術發展,金屬-氧化物-半導體場效應管已取代雙極結型晶體管成為集成電路的主流。教材中相應增加了例如砷化鎵場效應管(MSFET)、VMOS功率器件等。教材本身內容及先進性是足夠人才培養知識體系構建的,問題是課程沿用的教學大綱基本沒有變動,教學內容仍以傳統的結構體系為主,體現電子技術先進性的章節往往是被刪掉了,不夠重視應用和實踐內容。針對這些問題,構建模塊化的教學內容體系更有利于學生對該課程的學習。緒論作為課程導學模塊,為后讀各章的學習提供引導性的背景知識。半導體二極管、雙極結型三極管及場效應管作為半導體器件模塊,基本放大電路的分析方法為一模塊。這其中適當調整教學內容,適當刪減原來以晶體管為主的電路,增加場效應管組成電路的教學內容,體現電子技術的先進性和實用性。集成電路基礎及反饋技術(包括集成運放的應用)為第三個模塊,集成器件相較于分立元件電路比優勢更為突出,也更接近實際應用。這一模塊的教學重點內容應適當由原來偏重于分立元件電路,向集成電路相關芯片介紹,集成電路參數測試及典型應用電路分析等偏重。第五模塊則為實用模擬電子電路,包括信號處理及產生電路、直流穩壓電源等。這一模塊內容往往是教材中的最后章節,以往的教學中大都將其作為一般內容講解。以應用型人才培養為目標,這一模塊內容恰恰是最接近電子技術實際應用的章節,應調整為重點講解內容。

2教學方式改革

2.1融合多種教學方法,改變單一的“講授式”教學經調研,大多高校的模擬電子技術課程都仍以講授式為主,即教師按部就班地按照教學大綱規定內容依次講授,學生則被動接受。以現有的教學條件及學生知識接受程度不同的情況來看,完成摒棄講授式教學是不可能的,解決辦法當是教師以講授為基礎,提煉多種教學方法,針對不同教學內容進行分析,確定哪些內容適合講授,哪些教學內容適合引導學生探究思考,哪些內容適合展開討論等。針對不同教學內容,以課程組為單位,教師集體備課,共同交流討論,同一界學生中的不同班級可進行多種教學方法的嘗試。最終目的是以應用型人才培養為導向,以調動學生學習主動性為目的,探討出師生得以互動的課堂教學模式,激發學生學習興趣。例如:常用的“項目驅動”教學法很適用于模擬電子技術教學。如要求學生設計一個指定參數指標的直流穩壓電源的過程中,學生可將電源的組成、工作原理、質量指標計算等理論的知識點研究一遍,相較直接講授式教學效應更好。

2.2充分利用多媒體教學手段,提高教學質量多媒體課件信息量大,無需教師花費時間在黑板上畫電路圖,在模擬電子技術基礎教學中得到了普遍采用。多數教材配套有多媒體課件,在使用之前一定要根據不同專業學生的教學大綱修改及完善課件。在使用課件教學時,易出現完全摒棄板書、教學節奏過快,導致學生無法做課堂筆記甚至跟不上教學進度的現象。經課程組多年教學經驗,采用傳統板書和多媒體課件相結合的方式更利于學生的理解。例如:基本放大電路的圖解分析法,輸入輸出特性曲線可在PPT中顯示,相對應的特性曲線方程及工作點Q的相關推導可在黑板上一步步給學生推導。

2.3利用網絡資源,推行網絡課程建設隨著高校的不斷擴招,師生比例不斷提高,多數高校存在教學資源缺少的問題。為了減輕教師的授課壓力,保證教學質量,同時也滿足不同層次學生的學習要求,課程組開發了該課程的網絡課程平臺。網絡使教師教和學生學的活動產生了時空的分離,教師可以不再是直接的教育者,教育目標和教學活動可通過網絡課程來實現。課程組在建設網絡課程過程中,以應用型人才培養為目標,除具有課程應該具備的基本的教學大綱、多媒體課件、電子教案、教學錄像等教學資源外,另建設了案例教學欄目。其采用FLASH格式,是根據該學科的特點,制作的幾個具有針對性的典型案例。例如:其中一個肌電假肢的案例,是一個典型的測控系統,可檢測神經,控制執行機構,引起學生極大地興趣。此案例與低頻電子線路課程中的小信號放大電路及功率放大電路等知識點均相關,是其典型的應用。案例教學既提高了學生的學習興趣,又可在興趣中學習課程相關知識點。

3實踐環節改革

通過有效地實踐教學手段,可使學生獲得電子技術方面的基本知識和基本技能,并運用所學理論來分析和解決實際問題,提高實踐動手能力。課程將對應實驗課分為三個層次:第一層為基礎性驗證性實驗,是以驗證模擬電子技術有關理論為目的。第二個層次是提高性實驗,主要是根據給定實驗電路,由學生自行選擇測試儀器,完成規定電路性能測試任務。第三個層次是綜合性和設計性實驗,學生根據給定設計任務指標及要求,自行設計實驗電路圖,選擇合適元器件并組裝實驗電路,擬定調試及測量方法,這個層次的實驗,可培養學生運用所學知識解決實際問題能力。在實驗教學過程中,強調以實驗操作為主,實驗理論教學為輔。圍繞和配合各階段實驗的教學內容和要點,進行必要的和基本的實驗理論教學。可采用“多媒體教學”“虛擬實驗”等多種手段,以提高實驗教學效果。貫徹因材施教的原則,對不同程度的學生提出不同的要求。在完成規定的基本實驗內容后,允許程度較好地學生選做加做某些實驗內容。

4結語

該文以應用型人才培養為導向,以模擬電子技術基礎課程教學為例,針對課程現存教學問題,結合課程組多年教學經驗,從教學內容、教學方法及實踐教學環節三方面對模擬電子技術基礎課程的教學改革進行了研究。提出的一些措施若能有效改善這些教學問題,那么這一套應用型人才培養模式中的課程改革方式即可推廣到任何相關課程的教學實踐中去。

參考文獻

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關鍵詞：教學模式;問題驅動;模擬電子技術

一問題驅動教學模式探索的理論基礎

問題驅動教學模式的理論基礎是建構主義學習理論[13-15]，其觀點主要體現在以下三個方面：（1）尊重學生的認知能力。在日常的教學中，學生并不是只是“空著腦袋，豎著耳朵”在聽課。他們根據日常積累，對課堂上的知識往往都有自己的看法，即使這是一門之前從未被接觸的專業課，學生們也會依據其與日常生活經驗相關的聯系，做出自己的判斷，提出對問題的猜測并嘗試著解答問題。（2）重視學生的理解能力。教師應該重視學生已有的知識和經驗，幫助學生從原有的基礎上去學習新的知識，加深理解。在講授知識的同時也要聽取學生的一些看法和觀點，并加以引導，規劃正確的思考方向。（3）相互交流，共同進步。在開放性問題面前，教師與學生，學生與學生之間應該積極交流，，在尊重學生的觀點的基礎上，教師應對學生加以正確引導，著重發揮教師的引導作用。在問題驅動式教學方法中，教師可以根據大綱的要求和一些具有指向性的問題向學生下發任務，讓學生帶著任務去尋找答案，帶著問題去學習，在學習過程中尋找問題的答案。當然在這一過程中，還會有一些新問題不斷浮現，面對新問題，教師應鼓勵學生自主思考如何解決這些新問題。問題驅動式教學方法就是一個不斷提出問題-思考問題-解決問題的過程，它很好的調動了學生學習的主觀能動性，培養了勤于思考的良好習慣，開拓創新思維，提高創新能力。在問題驅動式教學方法中，教師的整個授課過程都將圍繞環環相扣的問題來展開，改變了傳統課堂上學生們的被動學習狀態，培養了學生的問題意識，化被動聽課為主動求知，很好地調動了學生的學習積極性，從根源上削弱了思維定勢所帶來的負面影響。

二問題驅動教學模式探索的結構框架

實施問題驅動教學模式的基本步驟如圖1所示。（1）實施問題驅動教學模式的第一步是如何巧妙地提出問題，將學生快速引向課程重心。問題需要圍繞課程內容的核心，由淺入深，層層深入，帶領學生充分把握課程的重點和難點。問題的設計是一個巧妙的過程，既要激發學生的求知欲，又要牢牢緊扣課程的重點難點，關于問題的巧妙設計，將會在下一部分詳細說明。（2）實施問題驅動教學模式的第二步是如何使學生積極主動地去分析問題，為解決問題做準備。這一個過程不需要教師直接指明分析方向，可以先設計小組討論環節，讓學生先有一些自己的理解，然后加以引導，促使學生的思維朝著課程的關鍵部分逐漸靠攏。（3）實施問題驅動教學模式的第三步是如何幫助學生讓其能夠通過主動的思考問題，討論學習后，很好的解決問題。在教師對問題詳細的講解之前，學生們距離正確答案往往僅一步之遙。在教師講授完正確的答案之后，可以讓學生自由擴展延伸，鞏固知識，增強實用性。（4）實施問題驅動教學模式的第四步是如何引導學生在問題解決之后，依舊繼續思考，提出新的問題。并繼續重復“提出-分析-解答”這一過程，反復探索，反復研究，讓這種思維模式成為一種習慣，對學生未來的科學研究也會成為一大助力。

三問題驅動教學模式探索的巧妙設計

對問題的巧妙設計，是我們新型的，實施問題驅動的教學模式最關鍵的一步，是整個教學模式能否很好實施的關鍵。教師在教學過程中的問題驅動應主要分為兩大類：第一類問題是與我們日常生活息息相關的，難度系數不高，容易引起學生興趣的問題。這類問題一般作為課程的引入性問題，具有邏輯性強，困難程度由淺入深的特點。第二類則是要嚴密與課程相關，能夠引導學生自行完成對公式或定理的演算、論證、分析、推導。引導學生就某一知識點，多方面多角度去思考，不滿足于能解答問題，向深處探究問題是怎樣解答的，是不是用其他方法也可以解決這類問題，哪種方法最好等。這類問題的解答需要學生靜下來思考，思維要具有跳躍性，牢牢把握住課程的基礎知識，并結合其他課程學習經驗。顯然，第二類問題驅動更復雜些，更具有挑戰性，但效果也往往最優。兩類問題可以相互交融，融會貫通，以達到期望效果。設計出由一整條邏輯鏈串聯起來的引導性問題是問題驅動教學模式中一項至關重要的工作，決定了整個課程的方向和進展，直接關系到學生是否能夠很好的理解這節課程。在對問題的設計過程中，需要遵循以下原則：（1）所涉及的問題要能夠直指知識點的本質，概括知識點內容，滿足教學目標的要求，不能偏離課程中心，不能違背事實依據。（2）問題的提出要結合課堂內容，營造出一個能夠激發學生思維，有助于提升學生學習興趣的學習環境，營造出一個有助于學生共同開動腦筋的學習氛圍。（3）問題的設計要循序漸進，把握好對重點難點問題的思考推進，對學生加以引導，防止出現過于鉆牛角尖或者刻意忽略矛盾點的不利現象。（4）問題的引入盡量由現實生活中出發，從容易感受的真實的世界逐漸過渡到抽象復雜的數字模擬世界，逐漸對學生的思維模式做出改變。（5）要時刻遵循人類對事物的認知規律，問題的提出要由現象到本質，由簡單到困難，由一般到特殊。

四問題驅動教學模式探索的應用實例

將問題驅動教學模式應用到模擬電子技術課程中來，在學生剛剛開始接觸難度較高的專業課時，培養一個良好的自我驅動，自主思維，合作創新的學習習慣。值得注意的是，由于剛剛接觸專業課，學生對專業知識，專業術語非常陌生，因此，在課程的前期，應以第一類問題驅動，即由邏輯性強的簡單現實問題入手，幫助學生充分理解所學課程并快速進入到一個好的學習狀態。在課程的中后期，逐漸由第一類問題驅動過渡到第二類的問題驅動上來，即加深思考，不滿足于單單記住知識點，解決問題，而是向知識的深處探究其對公式或定理的演算、論證、分析、推導。例如，模擬電子技術課程的最開始是由半導體器件基礎引入的，那么可以由“生活中我們熟悉的半導體都有什么？”這一問題引入，進一步提出“生活中的半導體都有哪些特征？”“我們來看看為什么半導體具有這些特征？”這種與生活緊密相關的問題較容易回答并且能夠吸引學生注意力，有益于激勵學生積極思考，從而實現了對半導體內部結構的全面把握這一課程意義。再如，在了解晶體管各種放大電路的基本工作原理，計算方法，特性曲線的前提下，欲進一步學習集成運算放大器，就可以設計更具專業性的驅動問題“我們學習的放大電路在實驗中究竟是怎么用的？”“比例運算電路，加法運算電路，減法運算電路的內部原理是什么？嘗試著去推導。”“不同的運放在現實中可以有哪些應用？”“你還可以想到什么由主要由運放構成，具有特定功能的電路？”通過這樣的問題驅動方式，將已經了解的零碎的知識點加以串聯，從而提高了課堂效率，幫助學生更加理解所學的課程到底是要學會什么？學會了有什么用？可以在哪里應用？在理解了教師對知識點所做出的解釋的同時，也有自己對知識點的理解。實現了教與學更好的結合，培養了學生良好的思維習慣。

五結束語

篇8

緒論，是學生入門的第一課，如何利用這第一節課，將對以后的教學起著關鍵性的作用，輕松有創意的課程引入，可以帶動學生對學科的興趣并引發其學習動力，這樣可以將學生的主觀能動性全面發揮出來，學生也會主動的去接受學習。所以引發學生對學科的興趣及動力就成為了這第一課的首要任務。首先要結合社會現行引領大趨勢的電子產品———計算機的發明與制造過程，簡介電子技術的發展史，使學生充分的了解到電子技術是一門在不斷革新、不斷探索的科學技術，其在以驚人的速度發展。其次，我們應舉例介紹同我們生活息息相關的電子產品，如液晶電視、激光唱片、交通指示燈等，使學生知道我們現在的生活處處離不開電子技術的應用，使他們的思想在潛移默化之中由被動的接受變成主動的汲取。還有可以簡介與電子技術相關的專業，使其明了電子技術在其中的重要性，讓學生的思想對其產生向往。

2采用多種教學方法和教學手段，調動積極性

針對《模擬電子技術基礎》不同章節的不同內容，在教學過程中，通常會選用以下幾種教學方式：①多種方式的問答。問答法主要是根據學生已掌握的知識或者是實踐經驗，有目的性的引導提問，提出問題讓學生討論作答，有的則是為了拋磚引玉帶出之后的新課程，不回答，同時根據教學進度適時的進行相關知識點的補充。②誘發求知欲，進行實體演示，演示教學是我們在教學工程中運用教學用具或者做相應的示范性試驗等方式，將學生引入角色，使學生通過近距離的觀摩實踐將所習得的知識加深理解的一種方式，還能讓學生體會到理論與實際更為貼近。③不斷地練習，進行章節測驗。④運用類比法教學。我們在日常的教學是將內容相近的知識點同時進行講解，這可以培養學生的舉一反三能力，同時也提高了教學質量及學習效率。⑤不斷總結，鞏固知識。每一章授課完畢后，要對此章的內容進行歸納總結。總結的過程同時也是一個思考過程，這對知識的梳理與加工有很好的效果。⑥提升教師的個人魅力使得學生信任、尊重老師，這對于教師的教學會起到很大的作用，個人的良好人品與修養，會得到人們的欣賞與向往，作為育人者，教師應該更為注重個人素養及人格魅力，只有擁有了淵博的才識，具備極強的綜合處理事務能力，通過努力不斷完善自己的行為品質。學高為師，道高為范。在學生們眼中會起到放大的效果，教師的優缺點都會被放大。⑦講解二極管的整流功能時，就和學生說，大家聽說過“整容”吧，整流和整容是一個道理。這樣的話，可以激發學生的興趣。⑧在教授新課時，避免一次講的太多，講一點，練習一到兩節復習鞏固，千萬不要講的太多，避免學生害怕學習該門課程。

3注重實驗教學，提高學生的實踐應用能力及創新能力

模擬電路實踐教學可分為以下三個部分，基礎實驗、提高實驗與職業技能，電工電子基礎試驗中心擁有創新實驗室，可以讓學生綜合全面的掌握電工電子的綜合技術，提高學生的實踐操作能力。具體在實驗的內容教學中，增強綜合性、設計性、開放性試驗比例。充分利用實驗教學對枯燥無趣的理論教學進行補充，將抽象難懂的內容利用實驗課中的器具實驗用品進行模仿驗證，加深學生對知識的吸收與理解。引發調動學生的學習積極性及興趣。模擬電路實踐課可以給學生提供豐富的實驗課目，學生能夠根據自身的知識積累，來選擇安排實驗學習。例如，放大器的Q點和動態特性的圖解法是非常抽象的教學內容，經過相關程序的仿真，學生可以直觀地觀察到電路設置Q點的必要性，動態參數的變化規律，直流負載線與交流負載線的不同之處。根據黑龍江大學電工電子基礎實驗中心為不同專業安排的1周～2周的模擬電路實訓，設計培訓、制作電路與電源，一階濾波器電路，基本共射放大電路，學生首先進行理論設計及計算，然后利用計算機的相關軟件進行仿真，最后到動手操作、調試、焊接、制作。整個過程提高了學生的動手實踐能力，并同時提高了分析問題解決問題的能力。

4總結學習方法，培養學生良好的學習習慣

《模擬電子技術基礎》與其他科目有所不同，它不但需要扎實的理論基礎，還要學會財務分析電子電路。首先，要讓學生可以更快的適應模擬電子技術的學習。在教授知識的同時，還要培養學生正確的學習方法，提升他們的自學能力，培養良好的學習習慣。引導學生在聽課前先預習的習慣，然后在課前自學過程中將教材的重點、難點、惑點等都找出來。其次，督促要求學生做好隨堂筆記。指導學生如何做好筆記，使其更好地掌握知識。筆記重點記錄教師講課的，主題、重點、難點、概念，關鍵詞，對難點進行重點標注，以方便課后的復習。督促學生復習可以防止遺忘。課后學生自主的溫習課程及筆記，可以將所學知識進一步鞏固同時加深理解。

5教學應有側重點，以應用為目的

高職要重點著手于理論知識的應用及實踐動手能力的培養等方面。因此，教學內容上要彰顯高職教育的特點，主動適應社會需要，側重于應用性、針對性。將知識與能力相互結合，重點培養學生的工程應用能力及處理問題的能力。基礎理論的的初衷是對其的靈活運用，以必須、夠用為度，以掌握概念、強化應用為側重點。目前電子技術基礎具有很淺的實用性，其技術更新的速度是無法想象的。因此授課時不可再生搬硬套之前的教學方式：首先講解元器件的原理、特征、性能，然后對其進行分析對內部結構進行講解，再舉例說明它的具體應用。曾經對模擬電子技術基礎偏重于細節，忽略了整體概念的講解，這對培養學生的應用能力起到了副作用。因此授課時應有所側重，重點講解新思想、方法及應用，重點講解所謂粗線條分析。需要與實際電路相結合，使學生對電路的應用更加了解。

6設計特色引入，激發學生興趣

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集成電路是當今信息技術產業高速發展的基礎和源動力，已經高度滲透與融合到國民經濟和社會發展的每個領域，其技術水平和發展規模已成為衡量一個國家產業競爭力和綜合國力的重要標志之一[1]，美國更將其視為未來20年從根本上改造制造業的四大技術領域之首。我國擁有全球最大、增長最快的集成電路市場，2013年規模達9166億元，占全球市場份額的50%左右。近年來，國家大力發展集成電路，在上海浦東等地建立了集成電路產業基地，對于集成電路設計、制造、封裝、測試等方面的專門技術人才需求巨大。為了適應產業需求，推進我國集成電路發展，許多高校開設了電子科學與技術專業，以培養集成電路方向的專業人才。集成電路版圖設計是電路設計與集成電路工藝之間必不可少的環節。據相關統計，在從事集成電路設計工作的電子科學與技術專業的應屆畢業生中，由于具有更多的電路知識儲備，研究生的從業比例比本科生高出很多。而以集成電路版圖為代表包括集成電路測試以及工藝等與集成電路設計相關的工作，相對而言對電路設計知識的要求低很多。因而集成電路版圖設計崗位對本科生而言更具競爭力。在版圖設計崗位工作若干年知識和經驗的積累也將有利于從事集成電路設計工作。因此，版圖設計工程師的培養也成為了上海電力學院電子科學與技術專業本科人才培養的重要方向和辦學特色。本文根據上海電力學院電子科學與技術專業建設的目標，結合本校人才培養和專業建設目標，就集成電路版圖設計理論和實驗教學環節進行了探索和實踐。

一、優化理論教學方法，豐富教學手段，突出課程特點

集成電路版圖作為一門電子科學與技術專業重要的專業課程，教學內容與電子技術（模擬電路和數字電路）、半導體器件、集成電路設計基礎等先修課程中的電路理論、器件基礎和工藝原理等理論知識緊密聯系，同時版圖設計具有很強的實踐特點。因此，必須從本專業學生的實際特點和整個專業課程布局出發，注重課程與其他課程承前啟后，有機融合，摸索出一套實用有效的教學方法。在理論授課過程中從集成電路的設計流程入手，在CMOS集成電路和雙極集成電路基本工藝進行概述的基礎上，從版圖基本單元到電路再到芯片循序漸進地講授集成電路版圖結構、設計原理和方法，做到與上游知識點的融會貫通。

集成電路的規模已發展到片上系統（SOC）階段，教科書的更新速度遠遠落后于集成電路技術的發展速度。集成電路工藝線寬達到了納米量級，對于集成電路版圖設計在當前工藝條件下出現的新問題和新規則，通過查閱最新的文獻資料，向學生介紹版圖設計前沿技術與發展趨勢，開拓學生視野，提升學習熱情。在課堂教學中盡量減少冗長的公式和繁復的理論推導，將理論講解和工程實踐相結合，通過工程案例使學生了解版圖設計是科學、技術和經驗的有機結合。比如，在有關天線效應的教學過程中針對一款采用中芯國際（SMIC）0.18um 1p6m工藝的雷達信號處理SOC 芯片，結合跳線法和反偏二極管的天線效應消除方法，詳細闡述版圖設計中完全修正天線規則違例的關鍵步驟，極大地激發了學生的學習興趣，收到了較好的教學效果。

集成電路版圖起著承接電路設計和芯片實現的重要作用。通過版圖設計，可以將立體的電路轉化為二維的平面幾何圖形，再通過工藝加工轉化為基于半導體硅材料的立體結構[2]。集成電路版圖設計是集成電路流程中的重要環節，與集成電路工藝密切相關。為了讓學生獲得直觀、準確和清楚的認識，制作了形象生動、圖文并茂的多媒體教學課件，將集成電路典型的設計流程、雙極和CMOS集成電路工藝流程、芯片內部結構、版圖的層次等內容以圖片、Flash動畫、視頻等形式進行展示。

版圖包含了集成電路尺寸、各層拓撲定義等器件相關的物理信息數據[3]。掩膜上的圖形決定著芯片上器件或連接物理層的尺寸。因此版圖上的幾何圖形尺寸與芯片上物理層的尺寸直接相關。而集成電路制造廠家根據版圖數據來制造掩膜，對于同種工藝各個foundry廠商所提供的版圖設計規則各不相同[4]。教學實踐中注意將先進的典型芯片版圖設計實例引入課堂，例如舉出臺灣積體電路制造公司（TSMC）的45nm CMOS工藝的數模轉換器的芯片版圖實例，讓學生從當今業界實際制造芯片的角度學習和掌握版圖設計的規則，同時切實感受到模擬版圖和數字版圖設計的藝術。

二、利用業界主流EDA工具，構建基于完整版圖設計流程的實驗體系

集成電路版圖設計實驗采用了Cadence公司的EDA工具進行版圖設計。Cadence的EDA產品涵蓋了電子設計的整個流程，包括系統級設計、功能驗證、集成電路（IC）綜合及布局布線、物理驗證、PCB設計和硬件仿真建模模擬、混合信號及射頻IC設計、全定制IC設計等。全球知名半導體與電子系統公司如AMD、NEC、三星、飛利浦均將Cadence軟件作為其全球設計的標準。將業界主流的EDA設計軟件引入實驗教學環節，有利于學生畢業后很快適應崗位，盡快進入角色。

專業實驗室配備了多臺高性能Sun服務器、工作站以及60臺供學生實驗用的PC機。服務器中安裝的Cadence 工具主要包括：Verilog HDL的仿真工具Verilog-X、電路圖設計工具Composer、電路模擬工具Analog Artist、版圖設計工具Virtuoso Layout Editing、版圖驗證工具Dracula 和Diva、自動布局布線工具Preview和Silicon Ensemble。

Cadence軟件是按照庫（Library）、單元（Cell）、和視圖（View）的層次實現對文件的管理。庫、單元和視圖三者之間的關系為庫文件是一組單元的集合，包含著各個單元的不同視圖。庫文件包括技術庫和設計庫兩種，設計庫是針對用戶設立，不同的用戶可以有不同的設計庫。而技術庫是針對工藝設立，不同特征尺寸的工藝、不同的芯片制造商的技術庫不同。為了讓學生在掌握主流EDA工具使用的同時對版圖設計流程有準確、深入的理解，安排針對無錫上華公司0.6um兩層多晶硅兩層金屬（Double Poly Double Metal）混合信號CMOS工藝的一系列實驗讓學生掌握包括從電路圖的建立、版圖建立與編輯、電學規則檢查（ERC），設計規則檢查（DRC）、到電路圖-版圖一致性檢查（LVS）的完整的版圖設計流程[5]。通過完整的基于設計流程的版圖實驗使學生能較好地掌握電路設計工具Composer、版圖設計工具Virtuoso Layout Editor以及版圖驗證工具Dracula和Diva的使用，同時對版圖設計的關鍵步驟形成清晰的認識。

以下以CMOS與非門為例，介紹基于一個完整的數字版圖設計流程的教學實例。

在CMOS與非門的版圖設計中，首先要求學生建立設計庫和技術庫，在技術庫中加載CSMC 0.6um的工藝的技術文件，將設計庫與技術庫進行關聯。然后在設計庫中用Composer中建立相應的電路原理圖（schematic），進行ERC檢查。再根據電路原理圖用Virtuoso Layout Editor工具繪制對應的版圖（layout）。版圖繪制步驟依次為MOS晶體管的有源區、多晶硅柵極、MOS管源區和漏區的接觸孔、P+注入、N阱、N阱接觸、N+注入、襯底接觸、金屬連線、電源線、地線、輸入及輸出。基本的版圖繪制完成之后，將輸入、輸出端口以及電源線和地線的名稱標注于版圖的適當位置處，再在Dracula工具中利用幾何設計規則文件進行DRC驗證。然后利用GDS版圖數據與電路圖網表進行版圖與原理圖一致性檢查（LVS），修改其中的錯誤并按最小面積優化版圖，最后版圖全部通過檢查，設計完成。圖1和圖2分別給出了CMOS與非門的原理圖和版圖。

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關鍵詞：電子信息；專業課程；模擬電子技術

1 模擬電子技術基礎課程的特點

模擬電子技術基礎，又稱為電子技術基礎模擬部分，與數字電子技術一起統稱為電子技術基礎。是面向電子信息學科的專業基礎必修課。該課程的特點包括：重要性，模擬電子技術是現代化重中之重的技術；非線性，電子放大器是一種非線性元件，需要用非線性分析方法（圖解法、微變等效近似等）；工程性，在足夠精確的情況下，為了計算方便，常用近似來化簡；微觀性，深入到原子電子級分析問題；實踐性很強，動手性很強，需要很好的實踐，不實踐學不好；復雜性，易受多種因素影響，如溫度，隨機性，光照等等影響，參數宜變，參數分散等增加了該課程內容的復雜程度；基礎性，是后續電子類課程的基礎，也是電子信息類專業考研的課程之一；主干性，是電子信息類本科專業的主干專業課程。本課核心是電子放大器，該課程主要就是講放大。

模擬電子技術基礎課程的基本概念、基本分析方法已經滲透到了各行各業各個領域。包括廣播通信：發射機、接收機、擴音、錄音、程控交換機、電話、手機等；互聯網絡：路由器、ATM交換機、收發器、調制解調器等；工業領域：鋼鐵、石油化工、機加工、數控機床等；交通方面：飛機、火車、輪船、汽車等；軍事領域：雷達、電子導航等；航空航天領域：衛星定位、監測；醫學領域：γ刀、CT、B超、微創手術等；消費類電子領域：家電（空調、冰箱、電視、音響、攝像機、照相機、電子表）、電子玩具、各類報警器、保安系統等。電子技術的發展，推動計算機技術的發展，使之“無孔不入”，應用廣泛。

模擬電子技術基礎課程的學習使學生牢固掌握模擬電子電路系統的分析能力和集成電路的創新設計能力，掌握模擬電子信號和系統的基本原理及基本分析方法，深入理解模擬電子電路系統的各個組成部分的基本原理，掌握應用所學典型模擬電子系統解決信號分析問題的方法，掌握集成電路的設計原理和實現方法。為學生進一步學習有關信息、通信方面的課程和今后的科研工作打下良好的理論基礎。

2 模擬電子技術基礎課程的先修課程

模擬電子技術基礎課程的先修課程有《高等數學》、《大學物理》和《電路分析基礎》，其中最重要的也是銜接最緊密的一門課程就是――《電路分析基礎》。簡單來說可以將電路分析基礎和模擬電子技術基礎歸為同一類專業課程，從內容上看，《電路分析基礎》主要讓學生掌握電子電路分析的基本能力，而《模擬電子技術基礎》課程則是學習對模擬信號的處理分析，從模擬電子系統的各個組成部分出發，分別學習各種典型的模擬電子電路，給學生建立起模擬系統的基本構架，為后續深入學習信號與系統的分析能力打好基礎。

模擬電子技術基礎課程在《電路分析基礎》學習的基礎上，分別從微觀和宏觀探討模擬電子電路系統的各個方面。微觀深入到電子原子級，討論半導體材料的神奇，進而分析二極管、三極管和場效應管在微觀領域，內部載流子運動的情況，從而讓學生深入體會半導體器件的奇妙之處。宏觀上從集成電路出發，理解集成電路的奧妙，小到微觀電子原子級，大到模擬系統及大型集成電路的設計。學習模擬電子技術基礎課程之后，學生有了系統的概念，信號處理的概念，在此基礎上再進行數字電子技術的學習，學生更能理解和接受，電路分析基礎和模擬電子技術基礎兩門課雖然內容不同，各有側重點，但很多分析方法、理論公式都環環相扣，所以可以進行對比學習，提高學習效率。

3 模擬電子技術基礎課程設置知識要求

模擬電子技術基礎課程是電子信息專業本科生的專業基礎主干必修課程，它具有自身的體系，是理論性、實踐性都很強的課程，是學習很多后續專業課的基礎。為今后深入學習電子技術在專業中的應用（例如在《信號與系統》、《數字信號處理》、《通信與系統》、《通信原理》、《嵌入式系統理論及實踐》等后續專業課程中的應用）打好基礎，為學生建立系統分析的概念，培養學生自主分析問題和解決問題的能力，幫助學生成功的從中學階段對電壓電流的具體求解，過渡到本科階段自主進行信號與系統的分析能力的培養。

4 模擬電子技術基礎課程設置能力要求

模擬電子技術基礎課程設置能力要求以理論基礎和實踐操作相結合，既保證嚴謹的理論體系，又結合工程實踐的特點。通過模擬電子技術基礎課程的學習，應能具備模擬電子電路的系統分析能力、大型集成電路系統的分析計算能力、簡單的集成電路設計能力，以及電子技術系統相關專業知識的自學能力。

5 模擬電子技術基礎課程達成目標要求

通過模擬電子技術基礎課程的學習，掌握模擬電子系統的各個部分，包括電子電路系統與信號、半導體二極管及其基本電路、半導體三極管及放大電路基礎、場效應管放大電路及其應用、功率放大電路、集成電路的組成原則、集成電路運算放大器、反饋放大電路、信號的運算與處理電路、信號產生電路、直流穩壓電源等典型模擬電子電路系統的分析計算能力及基本集成電路系統的設計能力，培養學生分析問題和解決問題的自主學習能力；學會用所學的典型模擬電子電路系統自主創新設計完整的模擬集成電路系統，輔助實現模擬電子電路系統的各種基本功能；能借助實際電子電路實驗箱和軟件模擬仿真，實現不同類型模擬電路系統的功能，通過實驗環節操作訓練具備處理實際工作問題的相關專業技能，理論與實踐相結合，更好的理解模擬電子技術這門學科的專業知識，為后續專業課程打好基礎。

6 教學方法建議

和眾多電子信息類專業基礎課一樣，模擬電子技術基礎課程以理論講授與實踐操作相結合，理論部分也是以教師講授為主，課程內容繁多，有時候為了在有限的學時內完成全部的課程內容講授，很多教師會全程進行講授，學生被動的接受知識，猶如過眼云煙，沒有足夠的消化理解相關知識點的時間，真正理解領會的知識點非常有限，不懂的內容還需要教師花更多的時間來反復講解，其實這樣的教學模式，教師辛苦不說，教學效果還會極差。理論部分的講授應該著重抓課前預習及課后復習，上課前十分鐘用來對前一次課的內容及要求預習的內容做提問，以這種方式督促學生進行課前預習和課后復習，對知識點進行鞏固。

綜上所述，《模擬電子技術基礎》這門課程對電子信息類專業的本科生非常重要，另外電子信息類本科專業基礎課程還有很多，不僅僅是模擬電子技術基礎，每門不同的專業課程都有其特點和用途，學生只要從宏觀的角度，理解其中的關聯性和銜接性，教師也可適當讓學生了解每門課程設置的知識要求、課程設置的能力要求，以及課程的達成目標要求等，只為每一位學生能學好每一門專業課，真正具備電子信息的相關專業技能。

參考文獻

[1]童詩白，華成英.模擬電子技術基礎（第四版）[M].高等教育出版社.