半导体器件知识点范文
时间：2023-11-06 17:55:47
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篇1
关键词：多媒体技术；半导体器件；教学改革
作者简介：崔昊杨（1978-），男，吉林四平人，上海电力学院电子与信息工程学院，副教授。（上海 200090）
中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）29-0049-02
一、课程特点概述
“半导体器件基础”是高等学校电子科学与技术专业的一门重要的专业必修课。对于半导体器件课程的学习而言，任何一种半导体器件的物理原理、器件结构及其制造工艺流程都是相互融合不可分割的。虽然有“半导体物理”等先行课程的铺垫，但在“半导体器件基础”的教学过程中，由于传统教学方法表述方式有限，对于半导体器件种类繁多、形貌各异、物理概念抽象、机制复杂繁琐等问题不能很好地解决，因此学生对器件工作原理、性状特征的讲解并不容易接受。
随着素质教育改革的全面展开，现代教学媒体特别是以计算机技术为核心内容的多媒体正逐步引入到日常的课堂教学中。相对于传统教学一张嘴、一本书、一个黑板的教学方法，多媒体教学能够把富有趣味的动画、清晰的文字注解、极富逻辑的公式推导和大量图画呈现出来，使课程的学习不再枯燥乏味，而变得直观形象、生动有趣，在短时间内调动学生多感官参与课堂互动，从而提高了教学信息的传递效率。[1]与此同时，多媒体技术本身固有的过于形象化的表述方式使得课程理论推导显得困难，这就有必要在多媒体技术与传统板书的使用过程中寻求平衡。本文仅就多媒体辅助教学技术在”半导体器件基础”课程中的应用以及与传统板书结合教学方式的实践做文浅析。
二、多媒体教学概述
多媒体技术代表了现代教育技术的发展趋势，必将对学校教育、远程教育产生深远影响。多媒体技术教学的应用在经历了计算机辅助教学与辅助学习阶段后，进入了多媒体技术与课程整合阶段。在该阶段，将多媒体技术应用到辅助教和辅助学上，强调利用多媒体技术创建理想学习环境、全新学习方式与教学方式，充分调动学生的主动性、积极性，使课堂教学结构发生根本变革，落实学生的创新精神与实践能力，改变传统教学结构和模式，实现学校素质教育，培养创新人才的目的。[2]
多媒体教学在广义上有两种含义，一种为运用多媒体组合教学，如幻灯、投影、电影、电视、录音等电教设备的组合，另一种以计算机技术为核心教学模式，也是人们通常所理解的多媒体教学。本文所论述的多媒体教学为后一种含义。
三、多媒体技术与板书融合的教学模式
目前，课堂教学仍然是教学中主要采用的模式。由于课内授课时间极为有限，为达到教学目的，在课堂教学中，教师必须向学生提供更多的信息和资料以及更多额外的半导体器件相关知识点，以扩大学生知识面。而在传统教学方式中，普遍采用板书方式大段书写文字、画器件原理示意图并推导公式，无论是学生还是教师大部分时间得花在板书上。例如，在“半导体器件”课程教学中，如果采用纯板书教学模式，无论是pn结、双极性晶体管还是场效应晶体管，其剖面图都比较复杂，仅是画出这些图就要占用大量的课堂时间，而且板书容量有限，反复擦除及板书画图都使效率降低，从而导致教学内容讲解的时间被大量压缩，教师和学生都会很疲惫且效果有限。[3]
以计算机技术为核心内容的多媒体教学技术能够在较短时间内将各种内容呈现出来，教师和学生因此可以将更多的时间放在知识点的讲解和学习上，学生也得到了较多的时间当堂复习巩固；同时教师提供给学生的信息量大大增加，教学的难点和重点就更容易突破了。
1.以双极性晶体管的相关知识点为例
双极性晶体管是半导体器件中非常重要的一个知识点。传统教学一般采用板书方式讲解，首先要在黑板上画出晶体管电流及载流子流向的示意图，如图1所示：
其次，要向学生说明载流子在集电区、基区、发射区中的运动规律。空穴从发射极注入到发射区，由于发射极正偏，空穴可以无损耗到达基区，由于基区是n型半导体，电子浓度高于空穴浓度，因此在基区由发射结注入的空穴被部分损耗。在放大模式下，集电极反偏，剩余的空穴被反向外加电场和pn结内间电场拉入集电区，形成空穴电流。同时，在发射结和集电结分别存在电子电流，并与空穴电流共同形成发射极、基极、集电极电流。像这些内容都属于物理模型范畴，电子和空穴无法被肉眼看到，不能用实验来直观演示，因此学生很难理解载流子是如何在该器件中运动的。
在分析双极性晶体管特点的基础上，笔者改用多媒体技术模拟载流子在晶体管中流动，采用动画的方式形象地将知识点呈现在学生面前，使枯燥乏味的教学活动充满了魅力。例如Flas将载流子在晶体管中的运动做出了形象化的表述，如图2（a）、图2（b）所示：首先，电子从发射极注入到发射区，再扩散到基区，由于基区很薄，电子基本无损耗。其次，基区中的电子在集电结反偏的作用下被拉入集电区，从而形成电流。由于在Flash的播放中，无论是电子、空穴，还是电流，都是在画面上动态移动，因此，学生很容易理解这一过程，从而突破了板书抽象讲解这一难点。
在放映flas之后，学生对载流子的宏观运动规律有了深刻理解。在此基础上，再采用PPT分步讲解双极性晶体管中载流子在其中的运动，以及载流子在各区中的特性，如图3所示。
通过Flash连续动画和PPT分步讲解后，学生既能够掌握载流子和电流的宏观运动规律，又能够掌握其在微观区的运动规律，因而更容易理解晶体管的工作原理。在此基础上，运用板书推导各电极中的电流方程进行如下定量推导：
由于有了Flash和PPT讲解电流的运动及形成原因，在板书推导电极电流公式的过程中，学生很容易理解这些抽象理论。无论是听课教师还是学生对这种方法的反馈都很好。
2.以MOSFET晶体管相关知识点为例
该晶体管与之前的双极性晶体管在机制上是不同的，这就需要对该类晶体管的原理进行详细讲解。传统单一板书讲解该知识点时也面临着载流子动态化的难题，学生不容易理解载流子在晶体管中到底是如何运动的。采用多媒体动画技术演示可以使载流子运动起来，从而达到形象生动的目的，如图4为该动画的截图。
采用此动画课间讲解时，其中的电子是动态运动的，这样学生就很容易理解在MOSFET器件中，载流子只能在栅极下半导体表面很窄的通道内运动，这个通道的宽窄程度可通过栅极电压、漏源电压进行控制。这样就将静态的教学内容转化为图像、声音，激发了学生的兴趣，加深了对概念的理解，提高了课堂的教学质量。
尽管采用多媒体动画技术将抽象的知识点形象化了，但多媒体动画只是教学过程中的第一步，学生所需要掌握的不只是器件的工作原理，还需要掌握定量的公式推导。但多媒体技术却不宜整版播放公式，这是因为理论公式是人类逻辑思维的表述，而多媒体技术却是形象思维的有效表达，若以形象思维的表达方式教授逻辑思维的推导，必然会适得其反。这时更适合采用板书的教学方法。在定性表述内容上采用多媒体演示，而在定量表述内容上采用板书推导，两者有机结合，将极大提高教学信息量的传递，增强了课堂教学效果。多媒体技术与板书实现了优势互补，课程的讲解丰富而有实效，从而实现课堂教学效果的最优化。
四、结论
“半导体器件基础”是一门相对抽象复杂的课程，传统单一板书教学模式存在讲解不生动、不透彻、信息量小等劣势。教师在课程讲解过程中，采用了多媒体技术与板书结合的教学模式，将抽象的知识点形象化、立体化，充分调动了学生听、视觉和大脑思维能力，激发了学生的学习兴趣和研究热情，取得了事半功倍的教学效果。
参考文献：
[1]贾志城.多媒体技术与电子线路课程的整合实践[J].陕西广播电视大学学报，2005，7（4）：18-20.
篇2
【关键词】半导体物理学；教学模式改革；教学方法创新
【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
自第一块基于半导体材料设计的晶体管从贝尔实验室诞生以来，人们借助半导体器件已经设计出了各种各样的微电子器件满足人们生产、生活的各种需求，人类从此进入了飞速发展的微电子时代。随着半导体物理的发展和加工技术的进步，微电子器件在尺寸上更加小型化和功能上更加多元化，集成电路上可容纳的微电子元件每18个月可以翻一番，这一规律也被人们称之为“摩尔定律”[1]。在半体材料和功能器件飞速发展的今天，人们对半导体物理的基础知识学习显得更加重要。因此，国内大多数理工科高等院校都开设了半导体物理学课程，为学生将来走进以半导体物理为基础的公司和企业工作打下理论基础。然而，半导体物理学课程由于其涉及内容范围广、知识点甚多、公式推导复杂以及内容系统性强等原因使得学生在学习过程中会产生恐惧、厌学等情绪。另外，由于该学科领域是国际科学研究热点之一，研究领域不断扩展，知识快速更新，新的理论和知识不断涌现。因此，教授半导体物理学课程的教师应该在教材内容的基础上，采取更直接、形象的教学方法向学生阐释半导体物理的基础知识，并结合当今该领域的科学研究前沿向学生展现该领域的发展趋势，提高学生对半导体物理学的学习兴趣，促进学生知识的积累和思维的发展，培养学生利用半导体材料设计电子器件、搭建集成电路的技能。笔者结合近一年来对半导体物理学课程的讲授与教学效果的反馈提出几点关于半导体物理学课堂教学改革和创新的构想。
1 半导体物理学课堂教学的现状
1.1 理论与实验课程结合不充分
目前，大多数高等院校所开设的半导体物理学理论课程与实验课程是相分离的并由不同任课教师讲授。另外，理论课程与实验课程在开课的时间上也不一致，通常是理论课程的老师讲授完所有相关课程以后，学生再去实验室随实验指导教师完成实验学习，理论与实验课程在时间上一般相差半个学期。这样的安排会导致两方面的问题：第一，理论课程与实验课程教师的不统一。理论课程的教师仅仅完成理论部分的教学任务，不能从学生的角度考虑实验教学对理论基础的补充对学生理解理论内容的作用。同时，实验指导教师也仅仅考虑自己在实验教学过程中应该完成的教学任务，并不能与理论课程教师进行很好地沟通，在教学效果上不能产生合力作用。第二，理论课程与实验课程时间的不统一。理论课程的教学时间与实验课程的教学时间相差半个学期导致学生在理论学习过程中所产生的疑问和想法很难及时的在实验中解决和证实。学生很难将学到的知识及时运用到实际的应用中，这不仅降低了学生学习的兴趣也影响了学习的效率。
1.2 多媒体教学工具运用不充分
半导体物理学课程因具有理论性强，物理概念抽象，物理过程难以观察等特点。因此，授课教师应该设计一些课程动画以让学生直观感受半导体材料中难以观察到的物理过程，深刻理解物理概念。然而，很多高等院校虽然开设了半导体物理课程，但是大多数教师依然是网上搜索下载别人的课件，或者仅仅是复制一些课本上的文字内容以及少数的图表内容，很少有授课教师花时间将一些半导体物理过程，如载流子浓度、费米能级随温度及掺杂浓度的变化等用动画形式向学生展示。笔者了解到，半导体物理学课程授课教师以课件向学生展示文字和图表信息和以板书形式向学生展示物理公式推导过程所得到的教学效果并不理想。老师花了很多时间推导公式，讲解公式得到的结论和物理意义，然而学生往往不能透彻理解和体会，得到的教学效果往往事倍功半，学生的学习兴趣也可想而知。
篇3
关键词：微电子；半导体物理；教学质量；教学方法
作者简介：汤乃云（1976-），女，江苏盐城人，上海电力学院计算机与信息工程学院，副教授。（上海200090）
基金项目：本文系上海自然科学基金（编号：B10ZR1412400）、上海市科技创新行动计划地方院校能力建设项目（编号：10110502200）的研究成果。
中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2012）13-0059-02
随着半导体和集成电路的迅猛发展，微电子技术已经渗透到电子信息学科的各个领域，电子、通信、控制等诸多学科都融合了微电子科学的基础知识。[1]作为微电子技术的理论基础，半导体物理研究、半导体材料和器件的基本性能和内在机理是研究集成电路工艺、设计及应用的重要理论基础；作为微电子学相关专业的特色课程及后续课程的理论基础，“半导体物理”的教学直接影响了后续专业理论及实践的教学。目前，对以工程能力培养为目标的微电子类相关专业，如电子科学与技术、微电子、集成电路设计等，均强调培养学生的电路设计能力，注重学生的工程实践能力的培养，在课程设置及教学上轻视基础理论课程。由于“半导体物理”的理论较为深奥，知识点多，涉及范围广，理论推导复杂，学科性很强，对于学生的数学物理的基础要求较高。对于没有固体物理、量子力学、统计物理等基础知识背景的微电子学专业的学生来说，在半导体物理的学习和理解上都存在一定的难度。因此需要针对目前教学过程中存在的问题与不足，优化和整合教学内容，探索形象化教学手段，结合科技发展热点问题，激发学生的学习兴趣，提高半导体物理课程的教学质量。
一、循序渐进，有增有减，构建合理的教学内容
目前，国内微电子专业大部分选用了电子工业出版社刘恩科等编写的《半导体物理学》，[2]教材知识内容体系完善，涉及内容范围广、知识点多、理论推导复杂、学科交叉性强。该教材的学习需要学生有扎实的固体物理、量子力学、统计物理以及数学物理方法等多门前置学科的基础知识。但是在以培养工程技术人员为目标的微电子学类专业中，国内大部分高校均未开设量子力学、统计物理学及固体物理学等相应的前置课程。学生缺少相应固体物理、统计物理与量子力学等背景知识，没有掌握相关理论基础，对半导体物理的学习感到头绪繁多，难以理解，容易产生畏学和厌学情绪。
在课程教学中教师必须根据学生的数理基础，把握好课程的内容安排，抓住重点和难点，对原有的教材进行补充更新，注意将部分量子力学、统计物理学、固体物理学等相关知识融合贯穿在教学中，避免学生在认识上产生跳跃。例如在讲解导体晶格结构内容前，可以增加2-3个学时的量子力学和固体物理学中基础知识，让学生在课程开展前熟悉晶体的结构，了解晶格、晶胞、晶向、晶面、晶格常数等基本概念，掌握晶向指数、晶面指数的求法，了解微观粒子的基本运动规律。在讲解半导体能带结构前，增加两个学时量子力学知识，使学生了解粒子的波粒二象性，掌握晶体中薛定谔方程及其求解的基本方法。在进行一些复杂的公式推导时，随时复习或补充一些重要的高等数学定理及公式，如泰勒级数展开等。这些都是学习“半导体物理学”必备的知识，只有在透彻理解这些基本概念的前提下，才能对半导体课程知识进行深入地学习和掌握。
另一方面，对于微电子学专业来讲，侧重培养学生的工程意识，“半导体物理”课程中的部分教学内容对于工科本科学生来说过于艰深，因此在满足本学科知识的连贯性、系统性与后续专业课需要的前提下，大量删减了涉及艰深物理理论及复杂数学公式推导的内容，如在讲述载流子在电场中的加速以及散射时，可忽略载流子热运动速度的区别及各向异性散射效应，即玻耳兹曼方程的引入，推导及应用可省略不讲。
二、丰富教学手段，施行多样化教学方法，使教学形象化
半导体物理的特点是概念多、理论多、物理模型抽象，不易理解，如非平衡载流子的一维飘移和扩散，载流子的各种复合机理，金属和半导体接触的能带图等。这些物理概念和理论模型单一从课本上学习，学生会感觉内容枯燥，缺少直观性和形象性，学习起来比较困难。为了让学生能较好地掌握这些模型和理论，需要采用多样化的教学方法，充分利用PPT、Flash等多媒体软件、实物模型、生产录像等多种信息化教学手段，模拟微观过程，使教学信息具体化，逻辑思维形象化，增强教学的直观性和主动性。同时，教师除开展启发式、讨论式等教学方法调动学生学习的主动性、积极性外，[3，4]还可以应用类比方法帮助他们理解物理概念或模型。如讲半导体材料中的缺陷及跃迁机制时，为了帮助学生理解，可以做一个类比：将阶梯教师里单位面积的座位数比做晶格各能级上的电子能态密度，把学生当作电子，一个学生坐在某一排的某个座位上，即认为这个电子被晶格束缚。当有外来学生进入教室，在教室过道上走动时，可类比为间隙式缺陷；而当外来学生取代现有学生的座位时，可类比为填隙式缺陷等等。通过类比，学生对半导体内部的点缺陷的概念的理解就清楚形象多了。
三、结合微电子行业领域的迅速发展，以市场为导向，培养学生兴趣
微电子技术的发展历史，实际上就是固体物理与半导体物理不断发展和创新的过程，[5]1947年发明点接触型晶体管、1948年发明结型场效应晶体管以及以后的硅平面工艺、集成电路、CMOS技术、半导体随机存储器、CPU、非挥发存储器等微电子领域的重大发明，都与一系列的固体物理、[6]半导体物理及材料科学的重大突破有关。纵观微电子工业的发展，究竟是哪些半导体理论推动了微电子技术的发展，哪些科学家推导并得出了这些理论？他们在理论推导的同时遇到了哪些困难？这些理论规律又起源于哪些实验？到了21世纪，也就是今后50年微电子技术的发展趋势和主要的创新领域，[5，6]即以硅基CMOS电路为主流工艺，系统芯片SOC（System On A Chip）为发展重点，量子电子器件和以分子（原子）自组装技术为基础的纳米电子学；[7]与其他学科的结合诞生新的技术增长点，如MEMS，DNA Chip等，也都于半导体科学相关。这些新的微电子发展趋势主要涉及半导体物理中的哪些知识？涉及哪些领域等？
针对以上问题，教师在讲授半导体物理的基础上，对教材进行补充更新。在保持基础知识体系完整性的同时，避免面面俱到，删减课本中一些不必要的内容，大量加入近几十年来发展成熟的新理论、新知识，突出研究热点问题，力求做到基础性和前瞻性的紧密结合，使学生在掌握基础知识的同时对微电子发展历史中半导体技术的发展趋势有一个清晰地认识，让学生能从中掌握事物的本质，促进思维的发展，形成技能；同时注重与信息化技术相结合，将近几年半导体技术的最新研究成果，如太阳能电池等半导体光伏发电技术在国家绿色能源战略上的地位，半导体光电探测器在国家航天战略上的应用等，使学生能及时掌握半导体技术前沿发展趋势。将这些问题分成若干个相关的专题分派给学生，学生自行查阅和搜集资料，他们在课堂上讲述该专题，教师加以引导和帮助。这种方式不仅充分调动课堂气氛，加深他们对所学知识的理解，同时也让学生学习了半导体物理课程在微电子专业中课程体系的作用，在科学意识上加深了半导体物理课程的重要性，激发学习兴趣和欲望。
同时，为帮助学生了解学术前沿，培养专业兴趣，还可邀请校内外的专家做讲座，学生可以利用课余时间，根据自己的兴趣选择听取，加深对半导体物理课程的了解，培养专业学习兴趣。
四、总结
总之，“半导体物理学”是微电子技术专业重要的专业基础课，为后续专业课程的学习打下理论基础。在“半导体物理”教学过程中，应积极采用现代化教学手段提高学生积极性，在教学过程中合理安排教学内容，与时俱进引入科技热点，削弱传统的课本知识与市场需求的鸿沟，培养适应社会需求的微电子人才。
参考文献：
[1]张兴,黄如,刘晓彦.微电子学概论[M].北京:北京大学出版社,2000.
[2]刘恩科,朱秉升,罗晋生.半导体物理学[M].北京:电子工业出版社,
2008.
[3]陈国英.《半导体器件物理基础》课程教学的思考[J].常州信息职业技术学院学报,2007,(6):56-57.
[4]王印月,赵猛.改革半导体课程教学融入研究性学习思想[J].高等理科教育,2003,(1):69-71.
[5]王阳元,张兴.面向21世纪的微电子技术[J].世界科技研究与发展,
1999,(4):4-11.
篇4
【关键词】电子综合技术；任务驱动；项目化；课程设计
一、《电子综合技术》课程定位
1.《电子综合技术》课程是电类相关专业的核心基础课程
在电子信息专业的课程体系中，《电子综合技术》是核心职业基础课程和特色课程之一。它将原有课程体系中的模拟电路、数字电路、电子课程设计、模电数电实验、电子仿真以及电测和电子技能初级中的相关内容进行有机的整合，通过该课程的学习和技能训练，一方面了解电子技术的基础知识、手段、应用及发展，使学生获得必要的电子技术通用知识和通用技能；另一方面也为学生学习后续的专业知识和专业技能打下扎实的基础。
2.《电子综合技术》是电子类专业岗位资格证书“PCB设计”、“电装中高级工”、“电调中高级工”考证的对口课程
电子信息专业的学生，要求毕业前必须获得电子组装与调试、PCB设计、电子维修等岗位资格证书中的一种。本课程所讲授的主要知识都与专业职业资格技能鉴定有着密切的联系，通过本课程的学习，学生能初步形成从工程实际中提出问题、以科学手段分析和解决问题的实践、创新能力。
3.《电子综合技术》是培养学生职业素养的重要课程
通过电子技术课程的学习和技能训练，有利于学生职业能力的提高和职业习惯的养成，通过严格执行考勤制度、进出实训或实际工作场地制度，不定期进行的设备整理测试训练；以及由分组讨论、任务分析、设计、组织实施、汇报点评等教学环节的教学做一体化教学实施，培养了学生的创新精神，同时使学生亲身体会了团队合作的重要性，提高了职业素养。
二、课程设计的理念
本课程设计的理念是淡化课程之间的界限，采用理论教学与实训操作相结合的"理实一体化"的模式，将模拟电路、数字电路、电子课程设计、模电数电实验、电子仿真以及电测和电子技能初级中的相关内容进行有机的整合，在教学过程中锻炼学生应用所学知识分析问题和解决问题的能力，培养科研素质和创新意识，注重学生综合应用能力的培养。
三、课程设计思路
1.根据专业培养目标和岗位能力要求，确定课程内容
以电子与信息技术专业领域职业岗位群的职业素质、职业能力培养为目标，将国家职业资格培训、技能鉴定与人才培养方案有机地结合起来，基于工作过程，分析行动领域、转化学习领域、开发学习情景和项目载体，突显“基础类课程综合化、技术类课程理实一体化、技能训练类课程项目化”的特点。根据人才培养目标，结合相关课程内容以及经济产业特点及学生的生源条件，确定课程标准。
2.课程知识和技能目标与典型电子产品生产工作过程相结合
结合符合企业、岗位要求的课程知识和技能目标，分析工程实际，得出典型电子产品生产工作过程包括：电子线路设计、PCB设计制作、元器件筛选、电子工艺技术、电子测量技术、调试排故技术、产品包装技术、技术文件准备及销售维护，并通过维护反馈对原设计进行改进，进一步提高产品质量，进入良性循环。
3.项目内容注重选取基础和特色典型电子产品
将来自于生产实际、常见典型产品及教师科研项目进行提炼，作为载体引入到电子技术的课程教学。典型电子产品注意选取基础电子产品和特色电子产品，并适当引入高端电子产品，以期通过电子综合技术课程教学，既保证基本知识、通用技能的获取以满足岗位基本要求，又学习先进的技术和时代倡导的发展理念，培养学生的创新精神，同时兼顾岗位性质不同涉及具有一定特色的电子产品。
4.采用多种教学方式，以技能训练带动课程知识学习
采用灵活多样的学习情景设计，如：元器件筛选、电子工艺、功能电路设计安装与调试等，均可设计为课程技能训练任务；考虑学生的认知规律和课程特点，采用多种教学方式，如：项目教学法、演示法、互动教学法、答辩式、演讲式、分组讨论法等，并通过来自生产实际的项目训练和安全用电知识传授，达到课程标准提出的职业能力要求。基础学习情境以训练主要知识点、基本技能和基本工艺能力为主，应用学习情境以训练学生综合应用能力、安装测试能力为主，综合学习情境以训练简单设计能力、创新能力和解决实际问题能力为主。每一个学习情境都包括了资讯、计划与决策、实施、检查与评估等环节，相当于进行了一个完整的工作过程。
四、课程目标
1.知识教学目标
（1）基本器件方面：了解常用半导体二极管、三极管、线性集成电路和常用数字集成电路的基本工作原理、特性和主要参数，并能合理选择和使用这些器件。
（2）基本电路原理及结构方面：熟悉共射、共集放大电路，差动放大电路，互补对称功率放大电路，负反馈放大电路，集成运算放大电路的结构、理解它们的工作原理、性能及应用。会用各种表示方法描述数字电路逻辑功能，能分析较复杂数字逻辑电路的逻辑功能。
（3）应用电路方面：整流滤波电路的结构、工作原理、性能及应用；熟悉三端稳压器件的应用；了解正弦和非正弦信号产生电路；运算放大器做比较器的应用；模拟信号的取样及放大电路。
2.技能教学目标
（1）掌握常用电子电路元器件、半导体器件的识别、使用和测试方法。
（2）掌握常用工具的使用方法；掌握手工焊接技能；掌握常用测试仪器的操作；掌握数字电路中常用仪器仪表的使用；学会电路的搭建和电路板的的制作。
（3）能够按照原理测试电路；能够独立按照要求调试电路；能够排除电路简单故障。
（4）了解单级放大电路的分析方法。能估算单级放大电路的电压放大倍数、输入和输出电阻，了解多级放大电路的分析方法。在深度负反馈条件下，掌握利用虚短或虚断估算电路电压放大倍数的方法。串联型稳压电路的计算。掌握理想运放的基本运算规则。能根据工作要求，完成简单数字逻辑电路的设计。能通过对数字集成电路芯片资料的阅读，了解数字集成电路的逻辑功能和使用方法；能分析和排除数字逻辑电路中出现的故障。
3.素质目标
（1）通过电子综合技术课程的学习，了解电子世界，了解电子电路的实际应用，激发同学们的学习兴趣，促使其加深认识所学专业，培养专业归属感。
（2）通过学习，加深学生对行业的认知，初步了解电子产品生产的工艺规范，提高实际操作技能，学会主动地学习，达到能够独立进行任务操作的水平。
（3）通过亲自动手制作和测试，加深对电子电路的了解，学习电子电路的设计与分析方法，培养独立思考、勤于思考、善于提问的学习习惯，进一步树立崇尚科学精神，坚定求真、求实和创新的科学态度。
（4）通过任务的完成，增强学生的自信心，加深对电子技术理论的理解与应用，培养学生的成就感、荣誉感和团结合作精神及纪律观念。
五、课程结构
本课程分两大模块——模拟电路、数字电路。每个模块由诺干项目，每个项目由3-5个任务。模拟电路部分有：半导体器件研究、稳压电源的研究、低频电压放大电路的研究、音频功率放大电路的研究和正弦振荡电路的研究等五个项目；数字电路部分有：门电路与组合逻辑电路的研究、触发器与时序逻辑电路的研究、脉冲信号的产生与整形电路的研究、集成数/模转换器与集成模/数转换器的研究等四个项目。并在课程最后设计综合项目：家用设备定时控制电路的制作。将基础知识、基本技能和综合素质的掌握贯穿于教学项目。
1.模拟电路模块
项目一：半导体器件研究 （8学时）（如表1所示）
项目二：稳压电源的研究 （8学时）（如表2所示）
项目三：低频电压放大电路的研究 （8学时）（如表3所示）
项目四：音频功率放大电路的研究 （20学时）（如表4所示）
项目五：正弦振荡电路的研究 （12学时）（如表5所示）
2.数字电路模块
项目一：门电路与组合逻辑电路的研究 （8学时）（如表6所示）
项目二：触发器与时序逻辑电路的研究 （16学时）（如表7所示）
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1 课前准备方面
磨刀不误砍柴工，教师不应打无准备之仗。在课前准备中，教师应对教学对象（学生）进行充分分析，根据教学大纲和现实生活的实际需求设定合适的教学目标，明确教学中的重难点，寻找合适的教学方法引导学生的学习。
1.1 学生基本情况
《电子技术基础》这门专业课面对的学生是维修电工专业第二学期的学生，他们虽然经过了一学期的电工基础、电工仪表和维修电工技能训练等相关课程的学习，对电路方面有一定的了解，但仍然存在理论基础比较差，实践操作能力不强的问题，在本节课的学习中应该重点培养学生认知方面及学习分析能力。
1.2 教学内容基本情况
元器件的识别和检测是电子技术基础教学的重要内容，是学生进行电工电子技能训练和实际应用能力的重要组成部分。而《晶闸管的识别与检测》这节内容位于中国劳动社会保障出版社出版的电工类专业通用教材《电子技术基础》（第四版），第六章第一节，即教材的P122-126的内容。主要讲解的是在电子技术中弱电控制强电的重要元件―晶闸管的相关知识，晶闸管在“电力”、“电子”和“自动化控制”等设备中都有广泛的应用，对它的掌握和应用是整个电子电路教学的重要内容。经过这次课的学习，可以为以后学习电子电路中延时控制、自动控制与智能电路等打好基础。
1.3 教学重、难点
通过本次课的学习，应该让学生重点掌握两个方面的内容：（1）晶闸管的符号及外形；（2）晶闸管的工作特性。其中晶闸管的内部结构和其工作特性较难理解，教师应作为难点内容，用多种教法相结合引导学生理解学习。
1.4 教法学法设计
学生是课堂的主体，教师是课堂的引导者。本次课内容理论性强，教学过程中教师要将多种教法相融合，引导学生学习。比如用实物教学法，让学生直观的认识何为晶闸管；用多媒体教学法，将实验过程进行模拟；用提问、归纳、总结法让学生针对实验结果进行分析，得出晶闸管工作特性的结论。
2 新课导入方面
温故而知新，新知识的学习也需要旧知识的复习。首先，考勤复习。
检查学生的学习情况的同时，也为本次课做准备。可以通过课前一支歌，挺高学生的精神面貌；通过课前点名，确保学生的出勤率；通过提问的方式让学生复习前一课主要知识点（二极管和三极管的工作特性），为本节课打好基础。其次，导入新课。一方面可以根据之前复习的二极管、三极管的内部结构，提出问题：如果在一块半导体材料上制作一个四层三个PN结的半导体器会有什么作用；另一方面，通过彩灯视频、家庭中的调光开关、楼道路灯由亮变暗的亮度调节等的导入让学生将抽象的理论知识与现实生活联系起来，提高学生的学习兴趣，增强学生的学习效果。
3 主题探究方面
利用课件，刺激学生的视觉、听觉等，激发学生的学习兴趣，完成三个方面的学习。
3.1 晶闸管的发展史
主要采用多媒体教学法，简述晶闸管的主要应用范围，让学生产生好奇，利用学生的好奇心完成教学任务。
晶闸管又称可控硅，是一种大功率半可控元件。1956年美国贝尔实验室发明了晶闸管，1957年美国通用电气公司开发出第一只晶闸管产品，1958年商业化。它主要用于整流、逆变、调压、开关四个方面，应用最多的是晶闸管整流。
3.2 晶闸管的结构与符号
主要采用实物教学法和实验教学法，通过图片展示不同晶闸管的外形，并引导学生用二极管、三极管的电极判断法用万用表的欧姆档判断不同形状的晶闸管的三个电极。
晶闸管具有J1、J2、J3三个PN结，是PNPN四层半导体结构。在阳极和阴极间有三个PN结，无论如何加电压，总有一个PN结处于反向阻断状态，正反向电阻均很大。门极和阴极间反并联了一个二极管，可以对其间的反向电压进行限幅，防止PN结反向击穿。
3.3 晶闸管的工作特性
主要采用多媒体教学法，在电脑上根据电路原理图模拟实验过程，让学生直观看到实验现象，再根据实验现象分析晶闸管的工作特性。
实验一晶闸管的导通条件：实验条件（阳极加反向电压，门极分别加正向电压和反向电压），实验结论（晶闸管阳极在反向电压作用下，不论门极为何种电压，它都处于关断状态）；实验二晶闸管的导通条件：实验条件（阳极加正向电压，门极分别加正向电压和反向电压），实验结论（晶闸管正向导通条件：阳极加正向电压，同时门极也加正向触发电压）；实验三晶闸管导通后的实验（原来灯亮）：实验条件（阳极加正向电压，门极分别加正向电压和反向电压），实验结论（晶闸管一旦导通，门极即失去控制作用）；实验四晶闸管导通后的关断实验（原来灯亮）：实验条件（门极加正向电压，改变阳极电压），实验结论（要使已导通的晶闸管关断的方法：将阳极电流减小到小于其维持电流）。
4 巩固拓展方面
首先，总结课堂中的主要教学内容，让学生对于课堂内容进行再次回顾。晶闸管的工作特性：（1）晶闸管具有反向阻断能力，与二极管相似。（2）晶闸管还具有正向阻断能力，即晶闸管正向导通必须具备一定条件：阳极加正向电压，同时控制极还要加正向触发电压。（3）晶闸管一旦导通，控制极即失去控制作用，使晶闸管关断的方法是将阳极电流减小到小于其维持电流。由此可知，晶闸管是一个半可控的单向开关元件。其次，利用课堂作业检查学生对于教学目标的完成情况。作业一：晶闸管导通及关断的条件有那些？最后，进行知识拓展，布置课后作业，下次上课时进行检查。作业二：学生查资料找出晶闸管在节能照明和舞台灯光方面的应用。
篇6
从当前社会对科技发展和对人才的需求来看,培养应用型人才是各高校的首要任务。课程是高校建设人才培养体系的基本单元,是人才培养过程的基本载体。课程组以模拟电子技术课程为载体,围绕该课程传统教学过程中常见的问题展开研究,在教学内容、教学方法与手段、实践教学环节三方面制定出具体的改革措施,以期经有效落实后使学生能培养出较强的实践动手能力,具备应用型人才的特点。
关键词:
非电专业；电子技术；教学内容；教学方法
应用型人才所具备的特征是有较强地实际动手能力,具备创造性地运用专业知识和技能解决该专业领域实际问题的能力。目前社会对这种人才有着广泛地需求,在社会工业化乃至信息化的过程中,社会对这种人才的需求占较大比重,而培养各专业领域的应用型人才应该是高校的首要任务及人才培养目标。这类人才的培养往往需要一个复杂的过程,而这个过程中最基本的单元就是课程的建设,强化核心课程模块建设,优化应用型人才培养的课程结构体系是各高校培养应用型人才的必要环节。作为课程直接讲授者的一线教师,深化课程建设和改革是首要任务。模拟电子技术是理工类专业一门关键的专业基础课,学生对其掌握程度直接影响后续相关专业课、实践类课程的学习及至将来的考研及就业。模拟电子技术是实践性较强的专业基础课程,从目前应用的教学大纲、现有教材及该校的课堂教学中,发现课程存在诸如课程内容跟不上电子行业发展、教学方法单一、基于实验箱进行验证性实验无法锻炼动手能力及考核环节缺乏有效的过程性评价等问题,这些问题是类似专业基础课程的共性问题。课题组结合多年教学经验并经过广泛调研和交流讨论,在教学内容、教学方法与手段、实践教学环节三方面进行了探讨。
1教学内容调整
模拟电子技术课程的特点是知识点多,学生除掌握大量的新概念外,还要掌握电子电路的分析方法及一些电子器件,繁琐的内容极易导致学生失去兴趣,影响学习效果。另外,该校模拟电子技术基础课程选用教材为康华光版《电子技术基础》的模拟部分,该教材的特点是知识面特别全面,除基本内容之外,还编有较为深入的内容,在第一章的最后一节对应有PSPICE仿真例题,这些例题是教材理论内容外需要更全面地分析或是设计来实现的,有利于学生开拓思路。随着现代电子技术发展,金属-氧化物-半导体场效应管已取代双极结型晶体管成为集成电路的主流。教材中相应增加了例如砷化镓场效应管(MSFET)、VMOS功率器件等。教材本身内容及先进性是足够人才培养知识体系构建的,问题是课程沿用的教学大纲基本没有变动,教学内容仍以传统的结构体系为主,体现电子技术先进性的章节往往是被删掉了,不够重视应用和实践内容。针对这些问题,构建模块化的教学内容体系更有利于学生对该课程的学习。绪论作为课程导学模块,为后读各章的学习提供引导性的背景知识。半导体二极管、双极结型三极管及场效应管作为半导体器件模块,基本放大电路的分析方法为一模块。这其中适当调整教学内容,适当删减原来以晶体管为主的电路,增加场效应管组成电路的教学内容,体现电子技术的先进性和实用性。集成电路基础及反馈技术(包括集成运放的应用)为第三个模块,集成器件相较于分立元件电路比优势更为突出,也更接近实际应用。这一模块的教学重点内容应适当由原来偏重于分立元件电路,向集成电路相关芯片介绍,集成电路参数测试及典型应用电路分析等偏重。第五模块则为实用模拟电子电路,包括信号处理及产生电路、直流稳压电源等。这一模块内容往往是教材中的最后章节,以往的教学中大都将其作为一般内容讲解。以应用型人才培养为目标,这一模块内容恰恰是最接近电子技术实际应用的章节,应调整为重点讲解内容。
2教学方式改革
2.1融合多种教学方法,改变单一的“讲授式”教学经调研,大多高校的模拟电子技术课程都仍以讲授式为主,即教师按部就班地按照教学大纲规定内容依次讲授,学生则被动接受。以现有的教学条件及学生知识接受程度不同的情况来看,完成摒弃讲授式教学是不可能的,解决办法当是教师以讲授为基础,提炼多种教学方法,针对不同教学内容进行分析,确定哪些内容适合讲授,哪些教学内容适合引导学生探究思考,哪些内容适合展开讨论等。针对不同教学内容,以课程组为单位,教师集体备课,共同交流讨论,同一界学生中的不同班级可进行多种教学方法的尝试。最终目的是以应用型人才培养为导向,以调动学生学习主动性为目的,探讨出师生得以互动的课堂教学模式,激发学生学习兴趣。例如:常用的“项目驱动”教学法很适用于模拟电子技术教学。如要求学生设计一个指定参数指标的直流稳压电源的过程中,学生可将电源的组成、工作原理、质量指标计算等理论的知识点研究一遍,相较直接讲授式教学效应更好。
2.2充分利用多媒体教学手段,提高教学质量多媒体课件信息量大,无需教师花费时间在黑板上画电路图,在模拟电子技术基础教学中得到了普遍采用。多数教材配套有多媒体课件,在使用之前一定要根据不同专业学生的教学大纲修改及完善课件。在使用课件教学时,易出现完全摒弃板书、教学节奏过快,导致学生无法做课堂笔记甚至跟不上教学进度的现象。经课程组多年教学经验,采用传统板书和多媒体课件相结合的方式更利于学生的理解。例如:基本放大电路的图解分析法,输入输出特性曲线可在PPT中显示,相对应的特性曲线方程及工作点Q的相关推导可在黑板上一步步给学生推导。
2.3利用网络资源,推行网络课程建设随着高校的不断扩招,师生比例不断提高,多数高校存在教学资源缺少的问题。为了减轻教师的授课压力,保证教学质量,同时也满足不同层次学生的学习要求,课程组开发了该课程的网络课程平台。网络使教师教和学生学的活动产生了时空的分离,教师可以不再是直接的教育者,教育目标和教学活动可通过网络课程来实现。课程组在建设网络课程过程中,以应用型人才培养为目标,除具有课程应该具备的基本的教学大纲、多媒体课件、电子教案、教学录像等教学资源外,另建设了案例教学栏目。其采用FLASH格式,是根据该学科的特点,制作的几个具有针对性的典型案例。例如:其中一个肌电假肢的案例,是一个典型的测控系统,可检测神经,控制执行机构,引起学生极大地兴趣。此案例与低频电子线路课程中的小信号放大电路及功率放大电路等知识点均相关,是其典型的应用。案例教学既提高了学生的学习兴趣,又可在兴趣中学习课程相关知识点。
3实践环节改革
通过有效地实践教学手段,可使学生获得电子技术方面的基本知识和基本技能,并运用所学理论来分析和解决实际问题,提高实践动手能力。课程将对应实验课分为三个层次:第一层为基础性验证性实验,是以验证模拟电子技术有关理论为目的。第二个层次是提高性实验,主要是根据给定实验电路,由学生自行选择测试仪器,完成规定电路性能测试任务。第三个层次是综合性和设计性实验,学生根据给定设计任务指标及要求,自行设计实验电路图,选择合适元器件并组装实验电路,拟定调试及测量方法,这个层次的实验,可培养学生运用所学知识解决实际问题能力。在实验教学过程中,强调以实验操作为主,实验理论教学为辅。围绕和配合各阶段实验的教学内容和要点,进行必要的和基本的实验理论教学。可采用“多媒体教学”“虚拟实验”等多种手段,以提高实验教学效果。贯彻因材施教的原则,对不同程度的学生提出不同的要求。在完成规定的基本实验内容后,允许程度较好地学生选做加做某些实验内容。
4结语
该文以应用型人才培养为导向,以模拟电子技术基础课程教学为例,针对课程现存教学问题,结合课程组多年教学经验,从教学内容、教学方法及实践教学环节三方面对模拟电子技术基础课程的教学改革进行了研究。提出的一些措施若能有效改善这些教学问题,那么这一套应用型人才培养模式中的课程改革方式即可推广到任何相关课程的教学实践中去。
参考文献
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篇7
关键词：教学模式;问题驱动;模拟电子技术
一问题驱动教学模式探索的理论基础
问题驱动教学模式的理论基础是建构主义学习理论[13-15]，其观点主要体现在以下三个方面：（1）尊重学生的认知能力。在日常的教学中，学生并不是只是“空着脑袋，竖着耳朵”在听课。他们根据日常积累，对课堂上的知识往往都有自己的看法，即使这是一门之前从未被接触的专业课，学生们也会依据其与日常生活经验相关的联系，做出自己的判断，提出对问题的猜测并尝试着解答问题。（2）重视学生的理解能力。教师应该重视学生已有的知识和经验，帮助学生从原有的基础上去学习新的知识，加深理解。在讲授知识的同时也要听取学生的一些看法和观点，并加以引导，规划正确的思考方向。（3）相互交流，共同进步。在开放性问题面前，教师与学生，学生与学生之间应该积极交流，，在尊重学生的观点的基础上，教师应对学生加以正确引导，着重发挥教师的引导作用。在问题驱动式教学方法中，教师可以根据大纲的要求和一些具有指向性的问题向学生下发任务，让学生带着任务去寻找答案，带着问题去学习，在学习过程中寻找问题的答案。当然在这一过程中，还会有一些新问题不断浮现，面对新问题，教师应鼓励学生自主思考如何解决这些新问题。问题驱动式教学方法就是一个不断提出问题-思考问题-解决问题的过程，它很好的调动了学生学习的主观能动性，培养了勤于思考的良好习惯，开拓创新思维，提高创新能力。在问题驱动式教学方法中，教师的整个授课过程都将围绕环环相扣的问题来展开，改变了传统课堂上学生们的被动学习状态，培养了学生的问题意识，化被动听课为主动求知，很好地调动了学生的学习积极性，从根源上削弱了思维定势所带来的负面影响。
二问题驱动教学模式探索的结构框架
实施问题驱动教学模式的基本步骤如图1所示。（1）实施问题驱动教学模式的第一步是如何巧妙地提出问题，将学生快速引向课程重心。问题需要围绕课程内容的核心，由浅入深，层层深入，带领学生充分把握课程的重点和难点。问题的设计是一个巧妙的过程，既要激发学生的求知欲，又要牢牢紧扣课程的重点难点，关于问题的巧妙设计，将会在下一部分详细说明。（2）实施问题驱动教学模式的第二步是如何使学生积极主动地去分析问题，为解决问题做准备。这一个过程不需要教师直接指明分析方向，可以先设计小组讨论环节，让学生先有一些自己的理解，然后加以引导，促使学生的思维朝着课程的关键部分逐渐靠拢。（3）实施问题驱动教学模式的第三步是如何帮助学生让其能够通过主动的思考问题，讨论学习后，很好的解决问题。在教师对问题详细的讲解之前，学生们距离正确答案往往仅一步之遥。在教师讲授完正确的答案之后，可以让学生自由扩展延伸，巩固知识，增强实用性。（4）实施问题驱动教学模式的第四步是如何引导学生在问题解决之后，依旧继续思考，提出新的问题。并继续重复“提出-分析-解答”这一过程，反复探索，反复研究，让这种思维模式成为一种习惯，对学生未来的科学研究也会成为一大助力。
三问题驱动教学模式探索的巧妙设计
对问题的巧妙设计，是我们新型的，实施问题驱动的教学模式最关键的一步，是整个教学模式能否很好实施的关键。教师在教学过程中的问题驱动应主要分为两大类：第一类问题是与我们日常生活息息相关的，难度系数不高，容易引起学生兴趣的问题。这类问题一般作为课程的引入性问题，具有逻辑性强，困难程度由浅入深的特点。第二类则是要严密与课程相关，能够引导学生自行完成对公式或定理的演算、论证、分析、推导。引导学生就某一知识点，多方面多角度去思考，不满足于能解答问题，向深处探究问题是怎样解答的，是不是用其他方法也可以解决这类问题，哪种方法最好等。这类问题的解答需要学生静下来思考，思维要具有跳跃性，牢牢把握住课程的基础知识，并结合其他课程学习经验。显然，第二类问题驱动更复杂些，更具有挑战性，但效果也往往最优。两类问题可以相互交融，融会贯通，以达到期望效果。设计出由一整条逻辑链串联起来的引导性问题是问题驱动教学模式中一项至关重要的工作，决定了整个课程的方向和进展，直接关系到学生是否能够很好的理解这节课程。在对问题的设计过程中，需要遵循以下原则：（1）所涉及的问题要能够直指知识点的本质，概括知识点内容，满足教学目标的要求，不能偏离课程中心，不能违背事实依据。（2）问题的提出要结合课堂内容，营造出一个能够激发学生思维，有助于提升学生学习兴趣的学习环境，营造出一个有助于学生共同开动脑筋的学习氛围。（3）问题的设计要循序渐进，把握好对重点难点问题的思考推进，对学生加以引导，防止出现过于钻牛角尖或者刻意忽略矛盾点的不利现象。（4）问题的引入尽量由现实生活中出发，从容易感受的真实的世界逐渐过渡到抽象复杂的数字模拟世界，逐渐对学生的思维模式做出改变。（5）要时刻遵循人类对事物的认知规律，问题的提出要由现象到本质，由简单到困难，由一般到特殊。
四问题驱动教学模式探索的应用实例
将问题驱动教学模式应用到模拟电子技术课程中来，在学生刚刚开始接触难度较高的专业课时，培养一个良好的自我驱动，自主思维，合作创新的学习习惯。值得注意的是，由于刚刚接触专业课，学生对专业知识，专业术语非常陌生，因此，在课程的前期，应以第一类问题驱动，即由逻辑性强的简单现实问题入手，帮助学生充分理解所学课程并快速进入到一个好的学习状态。在课程的中后期，逐渐由第一类问题驱动过渡到第二类的问题驱动上来，即加深思考，不满足于单单记住知识点，解决问题，而是向知识的深处探究其对公式或定理的演算、论证、分析、推导。例如，模拟电子技术课程的最开始是由半导体器件基础引入的，那么可以由“生活中我们熟悉的半导体都有什么？”这一问题引入，进一步提出“生活中的半导体都有哪些特征？”“我们来看看为什么半导体具有这些特征？”这种与生活紧密相关的问题较容易回答并且能够吸引学生注意力，有益于激励学生积极思考，从而实现了对半导体内部结构的全面把握这一课程意义。再如，在了解晶体管各种放大电路的基本工作原理，计算方法，特性曲线的前提下，欲进一步学习集成运算放大器，就可以设计更具专业性的驱动问题“我们学习的放大电路在实验中究竟是怎么用的？”“比例运算电路，加法运算电路，减法运算电路的内部原理是什么？尝试着去推导。”“不同的运放在现实中可以有哪些应用？”“你还可以想到什么由主要由运放构成，具有特定功能的电路？”通过这样的问题驱动方式，将已经了解的零碎的知识点加以串联，从而提高了课堂效率，帮助学生更加理解所学的课程到底是要学会什么？学会了有什么用？可以在哪里应用？在理解了教师对知识点所做出的解释的同时，也有自己对知识点的理解。实现了教与学更好的结合，培养了学生良好的思维习惯。
五结束语
篇8
绪论，是学生入门的第一课，如何利用这第一节课，将对以后的教学起着关键性的作用，轻松有创意的课程引入，可以带动学生对学科的兴趣并引发其学习动力，这样可以将学生的主观能动性全面发挥出来，学生也会主动的去接受学习。所以引发学生对学科的兴趣及动力就成为了这第一课的首要任务。首先要结合社会现行引领大趋势的电子产品———计算机的发明与制造过程，简介电子技术的发展史，使学生充分的了解到电子技术是一门在不断革新、不断探索的科学技术，其在以惊人的速度发展。其次，我们应举例介绍同我们生活息息相关的电子产品，如液晶电视、激光唱片、交通指示灯等，使学生知道我们现在的生活处处离不开电子技术的应用，使他们的思想在潜移默化之中由被动的接受变成主动的汲取。还有可以简介与电子技术相关的专业，使其明了电子技术在其中的重要性，让学生的思想对其产生向往。
2采用多种教学方法和教学手段，调动积极性
针对《模拟电子技术基础》不同章节的不同内容，在教学过程中，通常会选用以下几种教学方式：①多种方式的问答。问答法主要是根据学生已掌握的知识或者是实践经验，有目的性的引导提问，提出问题让学生讨论作答，有的则是为了抛砖引玉带出之后的新课程，不回答，同时根据教学进度适时的进行相关知识点的补充。②诱发求知欲，进行实体演示，演示教学是我们在教学工程中运用教学用具或者做相应的示范性试验等方式，将学生引入角色，使学生通过近距离的观摩实践将所习得的知识加深理解的一种方式，还能让学生体会到理论与实际更为贴近。③不断地练习，进行章节测验。④运用类比法教学。我们在日常的教学是将内容相近的知识点同时进行讲解，这可以培养学生的举一反三能力，同时也提高了教学质量及学习效率。⑤不断总结，巩固知识。每一章授课完毕后，要对此章的内容进行归纳总结。总结的过程同时也是一个思考过程，这对知识的梳理与加工有很好的效果。⑥提升教师的个人魅力使得学生信任、尊重老师，这对于教师的教学会起到很大的作用，个人的良好人品与修养，会得到人们的欣赏与向往，作为育人者，教师应该更为注重个人素养及人格魅力，只有拥有了渊博的才识，具备极强的综合处理事务能力，通过努力不断完善自己的行为品质。学高为师，道高为范。在学生们眼中会起到放大的效果，教师的优缺点都会被放大。⑦讲解二极管的整流功能时，就和学生说，大家听说过“整容”吧，整流和整容是一个道理。这样的话，可以激发学生的兴趣。⑧在教授新课时，避免一次讲的太多，讲一点，练习一到两节复习巩固，千万不要讲的太多，避免学生害怕学习该门课程。
3注重实验教学，提高学生的实践应用能力及创新能力
模拟电路实践教学可分为以下三个部分，基础实验、提高实验与职业技能，电工电子基础试验中心拥有创新实验室，可以让学生综合全面的掌握电工电子的综合技术，提高学生的实践操作能力。具体在实验的内容教学中，增强综合性、设计性、开放性试验比例。充分利用实验教学对枯燥无趣的理论教学进行补充，将抽象难懂的内容利用实验课中的器具实验用品进行模仿验证，加深学生对知识的吸收与理解。引发调动学生的学习积极性及兴趣。模拟电路实践课可以给学生提供丰富的实验课目，学生能够根据自身的知识积累，来选择安排实验学习。例如，放大器的Q点和动态特性的图解法是非常抽象的教学内容，经过相关程序的仿真，学生可以直观地观察到电路设置Q点的必要性，动态参数的变化规律，直流负载线与交流负载线的不同之处。根据黑龙江大学电工电子基础实验中心为不同专业安排的1周～2周的模拟电路实训，设计培训、制作电路与电源，一阶滤波器电路，基本共射放大电路，学生首先进行理论设计及计算，然后利用计算机的相关软件进行仿真，最后到动手操作、调试、焊接、制作。整个过程提高了学生的动手实践能力，并同时提高了分析问题解决问题的能力。
4总结学习方法，培养学生良好的学习习惯
《模拟电子技术基础》与其他科目有所不同，它不但需要扎实的理论基础，还要学会财务分析电子电路。首先，要让学生可以更快的适应模拟电子技术的学习。在教授知识的同时，还要培养学生正确的学习方法，提升他们的自学能力，培养良好的学习习惯。引导学生在听课前先预习的习惯，然后在课前自学过程中将教材的重点、难点、惑点等都找出来。其次，督促要求学生做好随堂笔记。指导学生如何做好笔记，使其更好地掌握知识。笔记重点记录教师讲课的，主题、重点、难点、概念，关键词，对难点进行重点标注，以方便课后的复习。督促学生复习可以防止遗忘。课后学生自主的温习课程及笔记，可以将所学知识进一步巩固同时加深理解。
5教学应有侧重点，以应用为目的
高职要重点着手于理论知识的应用及实践动手能力的培养等方面。因此，教学内容上要彰显高职教育的特点，主动适应社会需要，侧重于应用性、针对性。将知识与能力相互结合，重点培养学生的工程应用能力及处理问题的能力。基础理论的的初衷是对其的灵活运用，以必须、够用为度，以掌握概念、强化应用为侧重点。目前电子技术基础具有很浅的实用性，其技术更新的速度是无法想象的。因此授课时不可再生搬硬套之前的教学方式：首先讲解元器件的原理、特征、性能，然后对其进行分析对内部结构进行讲解，再举例说明它的具体应用。曾经对模拟电子技术基础偏重于细节，忽略了整体概念的讲解，这对培养学生的应用能力起到了副作用。因此授课时应有所侧重，重点讲解新思想、方法及应用，重点讲解所谓粗线条分析。需要与实际电路相结合，使学生对电路的应用更加了解。
6设计特色引入，激发学生兴趣
篇9
集成电路是当今信息技术产业高速发展的基础和源动力，已经高度渗透与融合到国民经济和社会发展的每个领域，其技术水平和发展规模已成为衡量一个国家产业竞争力和综合国力的重要标志之一[1]，美国更将其视为未来20年从根本上改造制造业的四大技术领域之首。我国拥有全球最大、增长最快的集成电路市场，2013年规模达9166亿元，占全球市场份额的50%左右。近年来，国家大力发展集成电路，在上海浦东等地建立了集成电路产业基地，对于集成电路设计、制造、封装、测试等方面的专门技术人才需求巨大。为了适应产业需求，推进我国集成电路发展，许多高校开设了电子科学与技术专业，以培养集成电路方向的专业人才。集成电路版图设计是电路设计与集成电路工艺之间必不可少的环节。据相关统计，在从事集成电路设计工作的电子科学与技术专业的应届毕业生中，由于具有更多的电路知识储备，研究生的从业比例比本科生高出很多。而以集成电路版图为代表包括集成电路测试以及工艺等与集成电路设计相关的工作，相对而言对电路设计知识的要求低很多。因而集成电路版图设计岗位对本科生而言更具竞争力。在版图设计岗位工作若干年知识和经验的积累也将有利于从事集成电路设计工作。因此，版图设计工程师的培养也成为了上海电力学院电子科学与技术专业本科人才培养的重要方向和办学特色。本文根据上海电力学院电子科学与技术专业建设的目标，结合本校人才培养和专业建设目标，就集成电路版图设计理论和实验教学环节进行了探索和实践。
一、优化理论教学方法，丰富教学手段，突出课程特点
集成电路版图作为一门电子科学与技术专业重要的专业课程，教学内容与电子技术（模拟电路和数字电路）、半导体器件、集成电路设计基础等先修课程中的电路理论、器件基础和工艺原理等理论知识紧密联系，同时版图设计具有很强的实践特点。因此，必须从本专业学生的实际特点和整个专业课程布局出发，注重课程与其他课程承前启后，有机融合，摸索出一套实用有效的教学方法。在理论授课过程中从集成电路的设计流程入手，在CMOS集成电路和双极集成电路基本工艺进行概述的基础上，从版图基本单元到电路再到芯片循序渐进地讲授集成电路版图结构、设计原理和方法，做到与上游知识点的融会贯通。
集成电路的规模已发展到片上系统（SOC）阶段，教科书的更新速度远远落后于集成电路技术的发展速度。集成电路工艺线宽达到了纳米量级，对于集成电路版图设计在当前工艺条件下出现的新问题和新规则，通过查阅最新的文献资料，向学生介绍版图设计前沿技术与发展趋势，开拓学生视野，提升学习热情。在课堂教学中尽量减少冗长的公式和繁复的理论推导，将理论讲解和工程实践相结合，通过工程案例使学生了解版图设计是科学、技术和经验的有机结合。比如，在有关天线效应的教学过程中针对一款采用中芯国际（SMIC）0.18um 1p6m工艺的雷达信号处理SOC 芯片，结合跳线法和反偏二极管的天线效应消除方法，详细阐述版图设计中完全修正天线规则违例的关键步骤，极大地激发了学生的学习兴趣，收到了较好的教学效果。
集成电路版图起着承接电路设计和芯片实现的重要作用。通过版图设计，可以将立体的电路转化为二维的平面几何图形，再通过工艺加工转化为基于半导体硅材料的立体结构[2]。集成电路版图设计是集成电路流程中的重要环节，与集成电路工艺密切相关。为了让学生获得直观、准确和清楚的认识，制作了形象生动、图文并茂的多媒体教学课件，将集成电路典型的设计流程、双极和CMOS集成电路工艺流程、芯片内部结构、版图的层次等内容以图片、Flash动画、视频等形式进行展示。
版图包含了集成电路尺寸、各层拓扑定义等器件相关的物理信息数据[3]。掩膜上的图形决定着芯片上器件或连接物理层的尺寸。因此版图上的几何图形尺寸与芯片上物理层的尺寸直接相关。而集成电路制造厂家根据版图数据来制造掩膜，对于同种工艺各个foundry厂商所提供的版图设计规则各不相同[4]。教学实践中注意将先进的典型芯片版图设计实例引入课堂，例如举出台湾积体电路制造公司（TSMC）的45nm CMOS工艺的数模转换器的芯片版图实例，让学生从当今业界实际制造芯片的角度学习和掌握版图设计的规则，同时切实感受到模拟版图和数字版图设计的艺术。
二、利用业界主流EDA工具，构建基于完整版图设计流程的实验体系
集成电路版图设计实验采用了Cadence公司的EDA工具进行版图设计。Cadence的EDA产品涵盖了电子设计的整个流程，包括系统级设计、功能验证、集成电路（IC）综合及布局布线、物理验证、PCB设计和硬件仿真建模模拟、混合信号及射频IC设计、全定制IC设计等。全球知名半导体与电子系统公司如AMD、NEC、三星、飞利浦均将Cadence软件作为其全球设计的标准。将业界主流的EDA设计软件引入实验教学环节，有利于学生毕业后很快适应岗位，尽快进入角色。
专业实验室配备了多台高性能Sun服务器、工作站以及60台供学生实验用的PC机。服务器中安装的Cadence 工具主要包括：Verilog HDL的仿真工具Verilog-X、电路图设计工具Composer、电路模拟工具Analog Artist、版图设计工具Virtuoso Layout Editing、版图验证工具Dracula 和Diva、自动布局布线工具Preview和Silicon Ensemble。
Cadence软件是按照库（Library）、单元（Cell）、和视图（View）的层次实现对文件的管理。库、单元和视图三者之间的关系为库文件是一组单元的集合，包含着各个单元的不同视图。库文件包括技术库和设计库两种，设计库是针对用户设立，不同的用户可以有不同的设计库。而技术库是针对工艺设立，不同特征尺寸的工艺、不同的芯片制造商的技术库不同。为了让学生在掌握主流EDA工具使用的同时对版图设计流程有准确、深入的理解，安排针对无锡上华公司0.6um两层多晶硅两层金属（Double Poly Double Metal）混合信号CMOS工艺的一系列实验让学生掌握包括从电路图的建立、版图建立与编辑、电学规则检查（ERC），设计规则检查（DRC）、到电路图-版图一致性检查（LVS）的完整的版图设计流程[5]。通过完整的基于设计流程的版图实验使学生能较好地掌握电路设计工具Composer、版图设计工具Virtuoso Layout Editor以及版图验证工具Dracula和Diva的使用，同时对版图设计的关键步骤形成清晰的认识。
以下以CMOS与非门为例，介绍基于一个完整的数字版图设计流程的教学实例。
在CMOS与非门的版图设计中，首先要求学生建立设计库和技术库，在技术库中加载CSMC 0.6um的工艺的技术文件，将设计库与技术库进行关联。然后在设计库中用Composer中建立相应的电路原理图（schematic），进行ERC检查。再根据电路原理图用Virtuoso Layout Editor工具绘制对应的版图（layout）。版图绘制步骤依次为MOS晶体管的有源区、多晶硅栅极、MOS管源区和漏区的接触孔、P+注入、N阱、N阱接触、N+注入、衬底接触、金属连线、电源线、地线、输入及输出。基本的版图绘制完成之后，将输入、输出端口以及电源线和地线的名称标注于版图的适当位置处，再在Dracula工具中利用几何设计规则文件进行DRC验证。然后利用GDS版图数据与电路图网表进行版图与原理图一致性检查（LVS），修改其中的错误并按最小面积优化版图，最后版图全部通过检查，设计完成。图1和图2分别给出了CMOS与非门的原理图和版图。
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关键词：电子信息；专业课程；模拟电子技术
1 模拟电子技术基础课程的特点
模拟电子技术基础，又称为电子技术基础模拟部分，与数字电子技术一起统称为电子技术基础。是面向电子信息学科的专业基础必修课。该课程的特点包括：重要性，模拟电子技术是现代化重中之重的技术；非线性，电子放大器是一种非线性元件，需要用非线性分析方法（图解法、微变等效近似等）；工程性，在足够精确的情况下，为了计算方便，常用近似来化简；微观性，深入到原子电子级分析问题；实践性很强，动手性很强，需要很好的实践，不实践学不好；复杂性，易受多种因素影响，如温度，随机性，光照等等影响，参数宜变，参数分散等增加了该课程内容的复杂程度；基础性，是后续电子类课程的基础，也是电子信息类专业考研的课程之一；主干性，是电子信息类本科专业的主干专业课程。本课核心是电子放大器，该课程主要就是讲放大。
模拟电子技术基础课程的基本概念、基本分析方法已经渗透到了各行各业各个领域。包括广播通信：发射机、接收机、扩音、录音、程控交换机、电话、手机等；互联网络：路由器、ATM交换机、收发器、调制解调器等；工业领域：钢铁、石油化工、机加工、数控机床等；交通方面：飞机、火车、轮船、汽车等；军事领域：雷达、电子导航等；航空航天领域：卫星定位、监测；医学领域：γ刀、CT、B超、微创手术等；消费类电子领域：家电（空调、冰箱、电视、音响、摄像机、照相机、电子表）、电子玩具、各类报警器、保安系统等。电子技术的发展，推动计算机技术的发展，使之“无孔不入”，应用广泛。
模拟电子技术基础课程的学习使学生牢固掌握模拟电子电路系统的分析能力和集成电路的创新设计能力，掌握模拟电子信号和系统的基本原理及基本分析方法，深入理解模拟电子电路系统的各个组成部分的基本原理，掌握应用所学典型模拟电子系统解决信号分析问题的方法，掌握集成电路的设计原理和实现方法。为学生进一步学习有关信息、通信方面的课程和今后的科研工作打下良好的理论基础。
2 模拟电子技术基础课程的先修课程
模拟电子技术基础课程的先修课程有《高等数学》、《大学物理》和《电路分析基础》，其中最重要的也是衔接最紧密的一门课程就是――《电路分析基础》。简单来说可以将电路分析基础和模拟电子技术基础归为同一类专业课程，从内容上看，《电路分析基础》主要让学生掌握电子电路分析的基本能力，而《模拟电子技术基础》课程则是学习对模拟信号的处理分析，从模拟电子系统的各个组成部分出发，分别学习各种典型的模拟电子电路，给学生建立起模拟系统的基本构架，为后续深入学习信号与系统的分析能力打好基础。
模拟电子技术基础课程在《电路分析基础》学习的基础上，分别从微观和宏观探讨模拟电子电路系统的各个方面。微观深入到电子原子级，讨论半导体材料的神奇，进而分析二极管、三极管和场效应管在微观领域，内部载流子运动的情况，从而让学生深入体会半导体器件的奇妙之处。宏观上从集成电路出发，理解集成电路的奥妙，小到微观电子原子级，大到模拟系统及大型集成电路的设计。学习模拟电子技术基础课程之后，学生有了系统的概念，信号处理的概念，在此基础上再进行数字电子技术的学习，学生更能理解和接受，电路分析基础和模拟电子技术基础两门课虽然内容不同，各有侧重点，但很多分析方法、理论公式都环环相扣，所以可以进行对比学习，提高学习效率。
3 模拟电子技术基础课程设置知识要求
模拟电子技术基础课程是电子信息专业本科生的专业基础主干必修课程，它具有自身的体系，是理论性、实践性都很强的课程，是学习很多后续专业课的基础。为今后深入学习电子技术在专业中的应用（例如在《信号与系统》、《数字信号处理》、《通信与系统》、《通信原理》、《嵌入式系统理论及实践》等后续专业课程中的应用）打好基础，为学生建立系统分析的概念，培养学生自主分析问题和解决问题的能力，帮助学生成功的从中学阶段对电压电流的具体求解，过渡到本科阶段自主进行信号与系统的分析能力的培养。
4 模拟电子技术基础课程设置能力要求
模拟电子技术基础课程设置能力要求以理论基础和实践操作相结合，既保证严谨的理论体系，又结合工程实践的特点。通过模拟电子技术基础课程的学习，应能具备模拟电子电路的系统分析能力、大型集成电路系统的分析计算能力、简单的集成电路设计能力，以及电子技术系统相关专业知识的自学能力。
5 模拟电子技术基础课程达成目标要求
通过模拟电子技术基础课程的学习，掌握模拟电子系统的各个部分，包括电子电路系统与信号、半导体二极管及其基本电路、半导体三极管及放大电路基础、场效应管放大电路及其应用、功率放大电路、集成电路的组成原则、集成电路运算放大器、反馈放大电路、信号的运算与处理电路、信号产生电路、直流稳压电源等典型模拟电子电路系统的分析计算能力及基本集成电路系统的设计能力，培养学生分析问题和解决问题的自主学习能力；学会用所学的典型模拟电子电路系统自主创新设计完整的模拟集成电路系统，辅助实现模拟电子电路系统的各种基本功能；能借助实际电子电路实验箱和软件模拟仿真，实现不同类型模拟电路系统的功能，通过实验环节操作训练具备处理实际工作问题的相关专业技能，理论与实践相结合，更好的理解模拟电子技术这门学科的专业知识，为后续专业课程打好基础。
6 教学方法建议
和众多电子信息类专业基础课一样，模拟电子技术基础课程以理论讲授与实践操作相结合，理论部分也是以教师讲授为主，课程内容繁多，有时候为了在有限的学时内完成全部的课程内容讲授，很多教师会全程进行讲授，学生被动的接受知识，犹如过眼云烟，没有足够的消化理解相关知识点的时间，真正理解领会的知识点非常有限，不懂的内容还需要教师花更多的时间来反复讲解，其实这样的教学模式，教师辛苦不说，教学效果还会极差。理论部分的讲授应该着重抓课前预习及课后复习，上课前十分钟用来对前一次课的内容及要求预习的内容做提问，以这种方式督促学生进行课前预习和课后复习，对知识点进行巩固。
综上所述，《模拟电子技术基础》这门课程对电子信息类专业的本科生非常重要，另外电子信息类本科专业基础课程还有很多，不仅仅是模拟电子技术基础，每门不同的专业课程都有其特点和用途，学生只要从宏观的角度，理解其中的关联性和衔接性，教师也可适当让学生了解每门课程设置的知识要求、课程设置的能力要求，以及课程的达成目标要求等，只为每一位学生能学好每一门专业课，真正具备电子信息的相关专业技能。
参考文献
[1]童诗白，华成英.模拟电子技术基础（第四版）[M].高等教育出版社.