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模拟电子技术基础课程中的技术思想与方法及其教育价值

2024-05-29李鸿吴梅青

高教学刊 2024年15期
关键词:模拟电子技术电子器件

李鸿 吴梅青

摘  要:技术类课程中蕴含诸多不同层面的的技术思想和方法,目前教学中尚未引起广大师生的重视,导致学生技术理解和应用的能力不强、技术素养不高。运用列举、归纳、综合的方法对模拟电子技术基础中蕴含的诸多不同层面的模拟电子技术思想和方法进行挖掘和分类概述,对教育价值进行分析。研究表明这些技术思想和方法是模拟电子技术基础的重要内容,是学生深入认识和理解、掌握和运用模拟电子技术的关键。积极挖掘并有效融入教学过程,可以提高学生模拟电子技术理解和应用能力,提升技术素养。

关键词:模拟电子技术;技术思想和方法;电子器件;放大电路;电路分析和设计

中图分类号:G642        文獻标志码:A          文章编号:2096-000X(2024)15-0097-07

Abstract: Technical courses contain many technical ideas and methods at different levels, and at present, they have not attracted the attention of teachers and students in teaching, resulting in students' ability of technical understanding and application is not strong, and the technical literacy is not high. This paper uses the method of listing, induction and synthesis to excavate and classify the ideas and methods of analog electronic technology of many different levels contained in Foundation of Analog Electronic Technology, and analyzes the value of education. The research shows that these technical ideas and methods are the important content of Foundation of Analog Electronic Technology, and are the key for students to deeply understand, master and apply analog electronic technology. The study actively explores and effectively integrates into the teaching process, which can improve students' ability to understand and apply simulation electronic technology, and improve their technical literacy.

Keywords: Foundation of Analog Electronic Technology; technological ideas and methods; electron device; amplifier circuit; circuit analysis and designs

模拟电子技术基础(以下简称“模电”)作为一门重要的专业技术基础课,介绍了主要模拟器件的内部结构、工作机理及外特性,主要模拟电路的构成、工作原理、分析和设计的方法[1]。课程内容丰富,前后联系紧密,那些看似枯燥的结构、机理、方法中蕴含着诸多不同层面的技术思想和方法。这些技术思想和方法揭示了模拟电子技术的本质,揭露了模拟电子技术学习的规律,体现了模拟电子技术的思维特点,是模电教学的精髓,是理解和应用模拟电子技术的关键。

一  哲学层面的技术思想和方法

哲学层面的技术思想和方法主要源自模拟电子技术的本质与特征,蕴含在模拟器件、模拟电路的组成结构、工作机理及外特性中,抽象概括程度非常高,具有世界观或方法论涵义,对人们认识和理解、分析和解决模拟电子技术问题起宏观指导的作用。

(一)  现象和本质

本质是事物的根本性质,是构成事物诸要素之间的内在联系,决定事物性质和发展趋向,现象是事物的外部联系和表面特征,是事物本质的外在表现[2]。模电中,现象和本质的思想和方法体现在对器件内部结构、工作机理、性能参数的认识,对电路结构形式、性能指标、功能实现复杂多样的理解等方面。如对二极管单向导电性的认识,二极管内部特殊PN结结构是其单向导电性的内在根本,正偏导通、反偏截止只是单向导电性的外在表现;对晶体三极管电流放大作用的认识,从现象上看给三极管提供合适的静态偏置电压即可实现正常的电流放大,但电流放大作用的内在根本是三极管特殊的内部结构及构成材料;放大电路实现对微小变化输入信号的放大,其本质是实现了能量的控制和转换,将电路中直流电源的能量转换成被放大输出信号增加的能量;从现象上看,同一放大电路对不同频率输入信号的放大存在差异,环境温度变化时放大能力也会发生变化,根本原因是三极管电容效应的存在及温度变化引起参数的改变;模拟电子电路形式复杂多变,但深入分析会发现,任何复杂的电路本质上都是由若干基本电路按照一定的规律组成的,抓住模拟电路的实质,掌握关键的基本电路,任何复杂电路都可迎刃而解。现象和本质的思想和方法启示我们对模拟电子技术的认识不能停留在只看现象的表面,必须通过对纷繁复杂现象的分析达到对其本质的认识,通过科学研究揭示其本质,把握住了不变的本质后,再来认识多变的现象就容易多了。深入分析现象,透过现象探究机理、达到对本质规律的认识,掌握规律并应用规律,就能真正认识、理解、掌握模拟电子技术。

(二)  内因和外因

内因是事物发展变化的根本,外因是事物发展变化的条件,外因通过内因而起作用[3]。模拟电子技术中,电子器件、电子电路的性能表现、功能实现无不体现内、外因相互作用的原理,如晶体三极管(场效应管)电流放大就是内、外因相互作用的集中体现。三极管内部结构及材料掺杂浓度等工艺因素是其电流放大作用的内在根本,是内因,起决定作用;具有合适的静态偏置电压提供合适的静态工作点,是三极管电流放大作用的外在条件,是外因,两者具备,三极管才能正常放大。

(三)  共性和个性

共性即事物的普遍性,个性即事物的特殊性,共性决定事物的基本性质,个性揭示事物之间的差异性,两者互相交融,辩证统一,不可分割[2]。模电中,共性和个性的思想和方法体现在器件的内部结构和电路的组成结构、性能表现、功能实现等方面。如晶体二极管都是由半导体材料制成,具有单向导电性,但半导体材料、结构、制作工艺的细微差别,会造就整流、稳压、限幅等不同种类、不同功能的二极管,即便是相同应用领域的二极管,工作电流、击穿电压、工作频率和耗散功率等参数也会不一样[4]。三极管和场效应管同为放大器件,实现电流放大,但两者的结构和工作原理不一样。三极管是电流控制器件,场效应管是电压控制器件,后者工作效率较高,受温度影响较小,容易集成,应用更广。基本放大电路有共射、共集、共基(或共源、共栅、共漏)三种基本组态,不同组态基本电路的工作原理、分析方法相通,但主要性能指标各有特点,都有其适合的条件和场合[5]。比例、加法、减法、积分和微分等模拟运算电路都是由运算放大器基于理想运放“虚短”和“虚断”的特征,通过调节负反馈深度组成的,但实现的运算功能不一样。共性和个性的思想和方法启示我们,对模拟电子技术的认识、技术问题的处理,不但要关注器件、电路的共性,尤其要研究其个性,务必掌握共性和个性这两个方面的相互联结,才能有深刻而全面的认识和恰当的处理。

(四)  结构和功能

结构是指事物的各个组成部分之间的有序搭配和排列,结构是性能、功能的基础,决定事物的性能发挥、功能实现,性能、功能是结构的表现。在模拟电子技术中,电阻、电容、电感、二极管、三极管、场效应管、晶振和集成运放等电子元器件组成结构是不相同的,各自的性能及能实现的电路功能不一样。如电阻分压限流,而三极管、场效应管实现电流放大。同一种元器件也存在不同材料和结构及制作工艺的差别,实现不同的功能,如二极管中点接触型结面积小,结电容小,用于高频检波和小电流整流,面接触型结面积大,结电容大,用于工频大电流整流,相同应用领域的二极管工作电流、击穿电压等具体参数也千差万别[4]。由晶体三极管构成的基本放大电路有共射、共集、共基三种组态,共射放大电路能很好地放大电压和电流;共集放大电路只有电流放大作用,没有电压放大,有電压跟随作用;共基放大电路只有电压放大作用,没有电流放大,有电流跟随作用[6]。集成运放是一种高增益、高输入、高输出电阻的直接耦合放大器,当利用负反馈技术、外接不同的线性反馈元件时,可构成比例、加法、减法、积分和微分等实现完全不一样功能的运算电路。总之,掌握了结构和性能、功能的思想和方法,就能更好地理解模拟电子技术中电子器件、电子电路组成结构的复杂性、性能指标功能实现的多样性。

(五)  整体和部分

模拟电子技术中,一个实用的电子电路或系统都是由若干元器件或基本单元电路组成、实现一定功能的有机整体,电路组成结构、整体功能的实现、各组成部分作用的发挥充分体现了整体和部分的辩证思想。如正弦波振荡器由放大电路、选频网络、反馈网络和稳幅环节四个部分组成,分别完成起振、选频、放大和稳幅功能,协调配合实现一定频率、幅度的正弦信号输出这一整体功能[7]。集成运算放大器中,输入级选用差分放大电路,有效抑制零点漂移和共模干扰,中间级采用共射放大电路,以获得足够高的电压增益,对信号进行有效放大,输出级采用互补对称输出电路,以获得最大不失真输出电压和最强的带负载能力。同时,采用电流源电路设置各级放大电路的静态工作点,确保各级电路工作的稳定[5],多方协同发挥自身作用,保证信号不失真放大这一整体功能的实现。电路的设计也是从整体基本设计要求出发,到各部分作用的发挥,再回到整体基本设计要求的实现。如设计放大电路,需要知道输入电阻、输出电阻、电压放大倍数等基本设计要求,然后根据基本设计要求考虑电路的组成结构。如要求较高的输入电阻,往往需要采用场效应管放大电路;如果输出电阻要求较低,通常要采用电压跟随器电路;而较高的电压放大倍数则需要采用多级共发射级放大电路级联或者采用共发射级有源负载放大电路。教学中,应立足整体,把握电路总体性能发挥和功能实现,同时,统顾全局,重视各组成部分的作用,重视关键部分对整体的影响及决定作用,搞好局部,用局部的优化推动整体的完善,实现整体最优目标。

(六)  对立和统一

模拟电子技术中,电子电路各方面的性能、功能相互联系、相互制约,通常在采取某种措施改善电路某一性能时,会影响到其他性能。如放大电路中引入负反馈,加大反馈深度,可提高增益稳定性、减小非线性失真、展宽频带、改善输入输出电阻[8],但也会降低增益,甚至产生自激。多级放大电路中,放大倍数和带宽的乘积是常数,经放大,信号的幅值得到明显改善,但同时频带宽度变窄,频率响应变差[9]。减小集电极电流,可降低直流电源的损耗,提高甲类功率放大电路的效率,但同时电路的输出会伴随严重的截止失真。这些相互制约、相互影响的问题深刻反映了事物运动中对立与统一的基本规律,体现了凡事“有一利,必有一弊”,这在模拟电子技术中也不例外。教学中,我们要用对立统一的思想和方法、用矛盾的观点来辩证地看待电子电路性能的这种相互影响和制约,洞悉“有一利,必有一弊”,坚持问题导向、强化问题意识,抓住主要矛盾、把握矛盾主要方面,在解决矛盾的过程中深入理解模拟电子技术的本质。

(七)  具体问题具体分析

具体问题具体分析就是要在矛盾普遍性原理的指导下,具体分析矛盾的特殊性,找出解决矛盾的方法。如要求输入电阻较高,可采用场效应管放大电路,输出电阻较低,可采用电压跟随器;要求电压增益较高,可采用多级共射放大电路或共发射极有源负载放大电路[10]。输入信号频率较低,对频带宽度无要求,可用共发射极放大电路;在高频情况下,要求频带较宽,选用共基极放大电路,要求带负载能力较强,选用共集电极放大电路[11]。要抑制零点漂移,用差分放大电路,为获得足够的信号放大,用多级放大电路,为保证多级放大各级静态工作点的相互独立,用阻容耦合的方式,为保证多级放大电路能放大任意频段(低至直流)信号,用直接耦合的多级放大电路。总之,每一种电子电路都有其适用的条件或场合,同一个器件,同一种电路形态,在不同的场合其作用和效果也往往大不一样[12]。教学中,我们要引导学生具体问题具体分析,根据实际问题的特点和需求来确定电路形式和处理方法,选择放大器件、放大电路,对它们的分析和处理也应采取不同的出发点和入手点。

二  一般意义上的技术思想和方法

主要蕴含在模拟电子电路的分析、设计、应用中,具有较高的抽象概括性、一定的方法可见度、一般的技术活动普遍适用。

(一)  流程

流程是一项活动或行为进行的程序,科学合理地安排和设计流程可以指导活动组织、规范行为,使活动或行为有序而高效。模拟电子电路的分析和设计遵循一定的程序或步骤,体现了流程的思想和方法。如三极管放大电路的图解分析和微变等效电路分析,都是按照动静分离、先静后动的一个程序,先确定静态参数,判断电路是否具备合适的静态工作点,然后分析非线性失真及最大不失真输出功率等动态指标,或进行电路增益、输入输出电阻等动态指标的计算[13],对 MOSFET放大电路分析也同樣如此。模拟电子电路的设计一般都是按照设计论证总体方案、设计单元电路、确定单元电路间的连接方法、绘制总体电路草图、关键电路试验、EDA仿真和绘制正式的总体电路图等程序或步骤来进行[14]。

(二)  权衡比较

权衡的思想和方法是人们做出理智和最优选择的保证。凡事“有一利,必有一弊”,模拟电子技术也不例外,从分析、设计到调试、检测,模拟电子电路多方面的性能相互影响、相互制约。如放大电路中引入负反馈可获得增益稳定性的提高、更宽的通频带、更好的线性特性,改善输入输出电阻,稳定输出电压或电流等,但也会引起电流或电压增益的下降,甚至产生自激,所以电路中负反馈的引入应权衡利弊,引入应适当[8];多级放大电路中,放大倍数和带宽的乘积是常数,经放大,信号的幅值虽然得到明显的改善,但同时频带宽度下降,频率响应变差,所以信号的多级放大由几级放大完成,还得考虑增益带宽积[9];通过减小集电极电流,降低直流电源的损耗,可提高甲类功率放大电路的效率,但同时应考虑电路的输出可能会伴随严重的截止失真的产生;为提高电路的稳定性,电路设计时,尽量考虑使用集成元器件,在保证性能得以满足时,要考虑降低电路的造价,选用通用型元器件能实现的,就不用专用型元器件,遇到高温等特殊应用的场合,需要考虑电路的散热、热稳定性等因素[10]。上述电路性能间的相互影响和制约,充分体现了模拟电子技术权衡的技术思想和方法,启示我们必须辩证地看待洞悉“有一利,必有一弊”,科学认识矛盾,正确处理矛盾;坚持适度原则,综合评估电路性能,权衡利弊,折中选取电路参数,以满足实际需求、实现整体目标最优化。

(三)  优化

优化是指在给定条件(或约束条件)下,根据优化目标,采取一定的手段和方法,使系统的目标值达到最大化(或最小化),不同的目标对应不同的优化结果[15],模拟电子技术中,电路结构的改进、性能的完善无不体现了优化的思想和方法。如最初的基本共射放大电路采用双电源(VCC、VBB)直接耦合的电路结构,VCC、VBB与 Rc、Rb配合,为三极管提供合适的偏置电压,使之工作在放大区。但输入信号ui在Rb上的信号压降影响了电路的放大性能,且信号源与放大电路“不共地”。于是改进为单电源阻容耦合共射放大电路,改进后的电路还是不能解决由温度变化引起三极管参数变化造成的静态工作点的不稳定。于是电路又改进为分压式偏置阻容耦合放大电路,一方面通过基极电阻分压保持基极电位VB基本不变,另一方面通过发射极电阻RE引入负反馈,通过Re上产生的电压变化来影响三极管b-e间的压降,使基极电流向相反的方向变化,达到稳定静态工作点[16],实现电路的自我调节和稳定。功放电路从甲类功放到乙类互补对称功放,再到甲乙类互补对称功放,电路结构不断改进,工作效率大幅提高,交越失真也有效消除;最初的差分放大电路是由含相同特性三极管的两组共射放大电路组成的对称电路,两边各带有一个发射极电阻,为提高差模增益,改进为共用一个发射极电阻的对称电路,为方便调节静态工作点,提高抗干扰能力,优化为长尾式差分放大电路,为抑制单端输出时的共模增益,进一步优化为带恒流源的差分放大电路[17]。电路结构的改进、性能的完善是模电教学的重要核心内容,把握优化的思想和方法是掌握这一重要核心内容的重要基础。

(四)  控制

控制即把持,指控制主体按照给定的条件和目标,对控制客体施加影响的过程和行为[18],控制的思想和方法蕴含在电子器件的工作机理、电子电路的工作原理中。如放大电路中的三极管通过输入电流控制输出电流,场效应管通过输入电压控制输出电流,放大电路就是一个受输入信号控制的能量转换器,将直流电源的能量转换成输出信号的能量实现信号放大。反馈是电子技术领域常用的一种控制手段,普遍存在于模拟电子电路中,通过将电路的输出返回到输入,并以某种方式改变输入,从而对整体输出产生作用,实现电路的自我调节和稳定。如引入负反馈可获得静态工作点的稳定、增益稳定性的提高,扩展频带,减小非线性失真,改变输入电阻与输出电阻等[8]。

三  具体层面的技术思想和方法

较低的抽象概括性,从属于各专业技术学科范畴,表现为具体的操作方法,侧重为人们的技术实践提供方法要领的指导。

(一)  定性分析、定量估算

模电中的定性分析主要是搞清楚电路的基本结构和功能、判断其性能特点,如放大电路的图解分析法就属于定性分析,定量估算主要是求解电路对应的性能指标,如电压增益、输出功率和效率[19],允许有误差。模拟电路虽然控制方便、工作灵敏、响应迅速,但结构多变,交直流信号并存,电流电压等变量间的关系复杂,器件性能、电路的稳定受信号频率、环境温度、电源电压变化或波动的影响大。因此,很难对电路作出精准分析和精确计算,许多问题的处理都是采用理论上的定性分析、工程上的定量估算。如分析共射放大电路时,集电极电流与发射极电流近似看作相等[9];求解分压式偏置共射放大电路静态工作点时,考虑到基极电流很小,可忽略其在基极节点电流中的影响,视基极偏置电阻Rb1和Rb2为串联,基极电位VB就等于电阻Rb1、Rb2对电源VCC的分压,这种近似方法简便快捷,基本上不影响结果的正确性[20];在深度负反馈放大电路中,利用AF远大于1,Af=A/(1+AF)近似等效为Af≈1/F,求解闭环电压放大倍数[21],如果采用微变等效电路进行闭环电压放大倍数的计算,会变得很复杂。此外,研究功放电路的功耗时,忽略输入回路,只考虑输出回路中的能耗,不影响整个电路的功耗问题。模拟电子技术的非线性、复杂性、工程性特点决定了电路的分析和计算很难做到理论分析的精准和计算结果的精确,一般为定性分析和工程上的定量估算,在基本性能指标、实际需要满足的前提下,容许一定的误差存在。也就是说电路的分析和计算要从实际出发,抓主要矛盾,用工程的观点、在允许的误差范围内,可以进行合理的“忽略”与“近似”及“等效”,将复杂问题进行简化。

(二)  合理建模、化繁为简

模拟电子电路都是以非線性的晶体二极管、三极管、场效应管及集成运放为核心构成的非线性电路,电流、电压等变量间的关系复杂,对电路进行直接的分析和计算难度很大。为此,抓住这些核心器件在不同工作条件、工作状态下的主要电磁过程及特性,忽略其次要过程、次要特性,从实际出发,将实际器件简化为某种理想电路元件或几种理想电路元件的组合,建立其线性等效电路模型[22],化非线性电路为线性电路、复杂电路为简单电路。如根据二极管工作条件和性能表现建立二极管理想模型、恒压降模型、折线模型或小信号模型替代实际电路中的二极管,将含二极管的非线性电子电路等效简化为线性电路;在交流小信号条件下,建立三极管微变等效电路模型,将含三极管的非线性放大电路等效成含受控源的线性放大电路,利用线性电路的定理、定律来近似分析求解。此外,三极管混合型高频等效电路、场效应管等效电路、石英晶体等效电路,实际集成运放的理想集成运放模型也都是三极管、场效应管、石英晶体和集成运放在特定工作条件、工作状态下根据其主要外特性通过合理的近似而建立的等效电路模型。

抓主要矛盾、合理建模、化繁为简的思想和方法有效突出了电子器件和电路的主要工作特性,排除了次要特性因素的干扰,使实际电路的电气特性或过程得到简化或理想化,同时其结果也较好地与实际相符,是模拟电子技术首要的、基本的分析方法。

(三)  动静分离、先静后动

模拟电子技术中,合适的直流工作状态是电路交流工作状态的前提和基础。模拟电子技术中,电路交、直流信号共存的复杂状况,采用了“动静分离、先静后动”的分析方法。将交流信号和直流信号分开进行分析、计算,在放大电路的直流通道中求解静态工作点,采用微变等效电路分析的方法,在交流通道中计算动态技术指标。如此分析处理后化难为易,学生可以直接利用电路中直流电路和交流电路的相关知识分别进行求解,最后将求得的直流量和交流量叠加即得电路在交直流信号共同作用下的结果[23]。

(四)  图解分析

图解分析法是模拟电子电路分析的一种重要方法,其利用非线性器件的电气特性曲线通过作图来分析电路的工作情况。模电中图解分析法常用于分析三极管放大电路,通过在三极管的输出特性曲线平面上作出直流负载线确定静态工作点,作出交流负载线求解最大不失真输出电压。图解法属于近似解法,精度不高,但方便建立静态和动态、交直流共存等概念,理解正确选择电路参数、合理设置静态工作点的重要性,求解静态工作点,分析非线性失真及最大不失真输出电压等动态指标[21],并且电路工作在交流大、小信号状态的情况都适用。图解分析法突破了模拟电子技术中“非线性思维”向“线性思维”过渡的难点,使用图解分析法可以加深对电路的深刻理解。

(五)  微变等效分析

微变等效电路分析是在交流小信号条件下,将含三极管的非线性放大电路等效成含受控源的线性放大电路,利用线性电路的定理、定律来近似分析求解的方法。同图解分析法比较,微变等效电路分析法只适用于交流小信号条件下求解电路的增益、输入输出电阻,分析频率特性,静态工作情况、交流大信号的情况分析不适用,交流大信号的情况只能采用图解法,如功率放大电路的分析就不适用,功放电路的输出电压、输出电流都很大,功放管非线性不可忽略。

微变等效电路分析法突破了模拟电子技术中“非线性分析”到“线性分析”转换的难点,小信号时对晶体三极管进行微变等效,利用数学工具就可以简单地解决非线性电路分析的问题。

(六)  实验和仿真

模拟电子技术是一门建立在实验基础上的理论与实践高度融合的技术,机理的复杂、工程计算的局限决定了器件参数、电路性能指标必须在一定的工程背景和应用需求下经过实验才能确定,电路功能的实现需通过实验的调整或修正才能达到预期,电路设计中考虑的诸多影响因素如温度、湿度、光照和灰尘等也都要通过实验的检验,特别是电路稳定性方面的问题和各种设计缺陷也要在实验中加以暴露[16]。仿真是现代电子电路设计、分析解决电路问题的重要手段。由于电路结构的复杂性及元器件参数的离散性,设计好的模拟电子电路几乎都要使用电路仿真软件对电路进行仿真分析,检查电路的性能和稳定性,优化电路参数,确保电路能够正常工作。

实验和仿真的思想和方法为模拟电子技术分析问题、解决问题提供了一种思维方式和具体方法,贯穿模电教学的始终,是应用思维、工程思维培养的重要途径,模电教学评判的标准不在于学生学会了多少概念,解答了多少习题,而在于学生是否建立工程观念、工程意识,接受“实验至上”的观点,是否具备一定的应用模拟电子技术的能力[24]。

四  技术思想和方法的教育价值

上述模电中蕴含的技术思想和方法一是技术本身含有的思想和方法,二是在应用技术解决问题的过程中有关的思想和方法,对模电的学习具有重大的指导意义,其教育价值主要体现在以下几方面。

(一)  模电中的技术思想和方法是对模拟电子技术本质和规律的提炼

上述技术思想和方法是从模拟电子技术的产生与发展、分析与计算、设计与应用等大量的技术知识、技术实践中经过分析、提炼、抽象形成的,是对模拟电子技术自身特点和规律的概括和总结。如“动静分离、先静后动”的思想和方法揭示了模拟电路交、直流信号共存的复杂工作状况及电路合适的静态工作点是动态工作的前提和基础。“定性分析、定量估算”“合理建模、化繁为简”“图解分析和微变等效分析”的思想和方法抓住了半导体器件伏安特性的非线性,受电源电压、信号频率、环境温度等因素影响的敏感性强,特性和参数分散性大,电路结构复杂多变,精准分析、精确计算难度大的特点,体现了模拟电子技术的工程性特征和解决问题所需的工程性思维。“现象和本质”“结构和功能”“整体和部分”的思想和方法揭示了模拟电子技术从器件到单元电路、再到复杂电路在组成结构、性能特点、功能实现之间的本质联系及其规律性,揭示了器件是模拟电子技术的基础,由器件组成的基本电路是模拟电子技术的核心,把握住器件种类的多样性、性能参数的分散性,电路组成结构的复杂性、功能实现的多样性,把握住关键基本电路的分析、与复杂电路的综合,模拟电子技术复杂性的问题便可迎刃而解。我们要认真领悟、内化模电中的这些技术思想和方法,把握所提供的思维方式、思考问题的视角和分析解决问题的途径,熟练运用于模电的学习和模拟电子技术的应用实践中,达到对模拟电子技术知识的全面认识、本质和规律的深刻领会。

(二)  模电中的技术思想和方法是模电教学的重要内容、是学生模拟电子技术能力生成的基础

模电由模拟电子技术的基本概念、基本原理和规律、基本方法及贯穿其中的技术思想和方法构成的。这些技术思想和方法如“对立统一、相互制约”“等效建模、工程估算”等从模拟电子技术的基础和核心入手,揭示了模拟电子技术知识的本质、内在的规律和特点,将不同的技术内容联系起来,形成共同思维框架下的技术知识体系,是模电教学不可或缺的一部分。它们帮助学生迅速厘清模电技术内容的脉络,构建起各技术知识点之间的联系,帮助学生迅速掌握学习内容的关键;它们抓住了模拟电子技术的特点和规律,一旦与模电相关技术知识内容相结合,不仅能够让学生对技术知识有更加深刻的理解,适应模拟电路中“动静分离、先静后动”“微变等效”“工程估算”等独特的分析方法,更重要的是培养学生的辩证思维、工程思维能力,以辩证的更宏观的视角来审视、分析模拟电子技术中的内容,解决模拟电子技术中的问题,提高学生对技术知识、技术行为的掌控能力,摆脱“只见树木”的狭隘,达到“窥见森林”的高度。

(三)  模电中的技术思想和方法有助于学生技术素养的提高

模电中的这些技术思想和方法不仅是对模拟电子技术知识、技术规律抽象概括的结果,而且具有广泛迁移的特点。领悟和内化这些思想和方法,可以丰富模拟电子技术知识、提升模拟电子技术应用能力,培养技术思维,提高对技术知识、技术行为的掌控能力;更重要的是提升技术素养,优化技术态度和技术情感,更好地适应职业技术工作需要、适应社会技术的飞速发展,理性对待技术学习,合理进行技术发明与技术创新,形成科学的技术观,促进长远技术生涯的和谐发展。教学中,教师应该重视技术思想和方法的挖掘与融入,学生必须关注对知识背后的指导思想和方法論的探究和领悟,将技术思想和方法教育渗透到教学活动的每一个环节,有效融入知识与技能、情感态度与价值观培养之中。

五  结束语

模电中的技术思想和方法是对模电教学最具影响力且能够迁移的一些思想和方法,集中反映了模拟电子技术知识的本质、思维特点、内在学习规律,是模电教学的灵魂和精髓。教学中,我们不仅要注重模拟电子技术知识和规律的教学,更应破除“就技术教技术”、忽视技术思想和方法的思想观念,抓住特点和规律,充分挖掘蕴含其中的技术思想和方法,使技术思想和方法成为模电教学的重要内容;同时积极谋划渗透技术思想和方法,探索有利于学生技术思想和方法生成的教学策略,在技术知识的传授中突出技术思想,在技术实践的指导中突出技术方法,实现学生技术学习手脑结合,技术实践手脑并用,学会运用技术思想和方法去分析、解决技术问题,获得终身受用的技术学习和技术应用能力。

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