辩证法下的模拟电子技术课程教学

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模拟电子技术课程中蕴涵着丰富的辩证唯物主义思想。本文通过分析部分辩证法思想，并将其与模拟电子技术相关知识点相结合，不仅能够使学生对课程知识有更加深刻的理解，还能培养学生的辩证思维能力，更重要的是塑造其辩证唯物主义的科学世界观。教学的目的不仅仅是让学生掌握知识，更要培养学生思维的方式与终身学习的能力。在人工智能，计算机技术以日新月异的速度改变我们的生活的今天，培养学生一种宏观的思维方式以使之胜任未来的工作与竞争变得越来越重要。唯物辩证法是一门关于自然，社会和人类思想发展的一般规律的科学，是人们理解和改造世界的基本方法。模拟电子技术是一门自然科学基础课程，蕴含着丰富的辩证法的思想，如量变引起质变，事物的普遍联系等等。如果在教学中，有机的将课程内容与辩证法思想结合，教会学生以辩证法的更宏观的视角来审视模拟电子技术中的内容，就会使学生摆脱“只见树木”的狭隘，达到“窥见森林”的高度。长远来看，这更能培养学生以辩证法的视域分析问题，解决问题的能力，从而逐步树立辩证唯物主义的科学世界观。

1量变是质变的必要准备，质变是量变的必然结果

唯物辩证法指出：事物的变化首先从大小、规模、速度等量的方面开始。当量的变化达到一定的程度就会引起事物质的变化。在《模拟电子技术》课程中，有许多内容包含这一思想。我们以方波产生电路为例进行分析。在图1所示的方波产生电路中，设输出电压偏于正饱和值。此时，电压比较器同相端的电压是+FVZ（F是正反馈系数），输出电压按指数规律向C充电建立加在反向端的电压。电容C被充电的过程就是电路“量变”的过程。当这种“量变”不断地积累，vc略大于+FVZ时，输出电压便立即从正饱和值迅速翻转到负饱和值，“量变”达到了引起“质变”的效果。此时，－VZ又对C进行反向充电，新一轮的“量变”开始。当vc略负于－FVZ时，输出状态再次翻转回来，“量变”又达到了引发“质变”的效果。如此循环，“量变”不断引发“质变”，形成一系列方波输出。

2现象与本质

唯物辩证法中指出，本质是事物的根本性质，是事物的形成所依赖的种种要素之间的内部的连结。现象是事物的外部联系与表面特征，它外在地表现了事物的本质。模拟电子技术课程中许多电路会在工作过程中发生变化。但是，引起变化的根本原因却是不变的。我们以迟滞比较器为例。如图3所示，迟滞比较器电路中关键在于分析门限电压的值。其本质就是，当vi>vp时，运算放大器工作在饱和工作状态，vo由高电平跳变到低电平，当vi<vp时其工作在负饱和工作状态，vo由VL跳变到VOH。我们从零时刻开始讨论，此时vo=VOH，上门限电压有效。当vi从零开始向正方向逐渐增加，到接近vp=VT+前，vo一直保持vo=VOH不变。当vi继续增加到略大于vp=VT+时，运算放大器由负饱和工作状态进入饱和工作状态，vo由VOH跳变到VOL，vp下跳到vp=VT－。同理，可以分析vi减小的情况。图4所示的传输特性曲线给我们一种比较复杂的表象。但是当我们把握住了其变化的本质之后，分析起来就比较容易。通过这种不断教会学生把握本质的能力之后，就会使学生达到“变中求不变，以不变控变”的高度。

3内因是变化的根据，外因是变化的条件

唯物辩证法认为事物的内部矛盾是事物自身运动的动力，是事物发展的根本原因，外部矛盾是事物发展、变化的第二位的原因。内因是事物的内部矛盾，外因是事物的外部矛盾。将该原理运用到模拟电子技术课程的分析中，比如：（1）场效应管具有放大的作用，这是由于它自身的内部结构和构成材料决定的，场效应管是电压控制器件，具有输入电阻大、温度稳定性较好等特点，这些是其可用于放大的内因。但场效应管在放大电路中实现放大作用也需要一定的外部条件，要在场效应管的栅源之间加上适当的偏置电压，并保证栅极与源极之间的电压大于开启电压，同时也要设置合理的静态工作点，使场效应管偏置在饱和区等等。这些条件都是使场效应管正常实现放大作用的外部条件，也就是外因。（2）运算放大器具有信号放大的作用，与它的内部结构以及组成有关，它的电路内部含有大量半导体三极管、电阻、电容等元件，这是内因。但要使其稳定地工作在线性区，需要引入深度负反馈，这是其具有稳定放大作用的外因。这两个例子充分反映了内因是变化的根据，外因是变化的条件，外因通过内因而起作用。

4事物的普遍性与特殊性

事物的普遍性即共性，事物的特殊性即个性。两者互相交融，辩证统一，不可分割。同样，用这一辩证思想理解课程内容。比如，在场效应管中，不论是MOSFET还是JFET，都具有场效应管的共性：（1）场效应管是一种多子器件，具有热稳定性好、抗辐射能力强等特点；（2）场效应管的直流输入阻抗很高；（3）场效应管是一种电压控制器件，通过输入电压的改变控制输出电流；（4）MOSFET和JFET的转移特性均为抛物线关系（如图5所示）。这些都很好的体现了事物具有普遍性这一观点。再来看个性。MOSFET与JFET的器件结构不同，它们之间存在着差异，比如：（1）MOSFET比JFET的输入阻抗高；（2）MOSFET是利用栅源电压的大小来改变半导体表面感应电荷的多少，从而控制漏极电流的大小，而JFET是利用PN结反向电压对耗尽层厚度的控制来改变导电沟道的宽窄来控制漏极电流的大小；（3）MOSFET有增强型器件和耗尽型器件，而JFET一般是耗尽型的器件。（4）JFET具有低噪声的特点，因为其导电过程发生在半导体材料的体内，而MOSFET导电过程发生在半导体表面薄层内。从事物的普遍性与特殊性两方面去了解学习，有助于我们对事物有更加深入的认识。

5总结

唯物辩证法是认识世界和改造世界的根本方法，具有超越时空的特点。恩格斯认为“自然科学家可以采取他们想采取的立场，但仍必须以哲学为主导。唯一的问题是，他们是否准备好被蹩脚的和时髦的哲学所统治，或者他们是否愿意被一定的知识历史和基于其成就的理论思维所支配。”我们的教育要面向世界，面向未来，要能让学生在未来激烈的国际竞争性中依然占有优势。这就要求我们在传授学生知识的同时，要耳濡目染地培养他们以辩证法的更宏观的眼光看待问题，处理问题的能力。只有这样，打破传统教学方式的禁锢，我们的学生才会具有更高超的处理问题的能力，才会更能经得起国际比较。

作者：马草原 郭丰硕 李梦晓 杨振宁 高钉 单位：中国矿业大学电气与动力工程学院