高頻電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)改革初探

張學(xué)軍,回文靜

(河北工程技術(shù)高等專(zhuān)科學(xué)校電氣工程系,河北滄州 061001)

高頻電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)改革初探

張學(xué)軍,回文靜

(河北工程技術(shù)高等專(zhuān)科學(xué)校電氣工程系,河北滄州 061001)

針對(duì)目前高頻電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)存在的問(wèn)題,闡述了實(shí)驗(yàn)改革的初步設(shè)想。

高頻電子技術(shù);實(shí)驗(yàn);改革;能力培養(yǎng)

高頻電子技術(shù)是電子信息類(lèi)專(zhuān)業(yè)的重要技術(shù)基礎(chǔ)課,是一門(mén)理論性、工程性與實(shí)踐性很強(qiáng)的課程,它內(nèi)容豐富,應(yīng)用廣泛。隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展,對(duì)高頻電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)課提出了更高的要求。

1 目前高頻電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)課的現(xiàn)狀

我?，F(xiàn)在的高頻電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)課多是驗(yàn)證性的實(shí)驗(yàn),如LC與晶體振蕩器、幅度調(diào)制與解調(diào)、小信號(hào)調(diào)諧放大、混頻等。這些實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目有利于學(xué)生對(duì)抽象的理論知識(shí)的理解,但不能達(dá)到提高學(xué)生動(dòng)手能力的目的?，F(xiàn)在的實(shí)驗(yàn)設(shè)備多是現(xiàn)成的電路板,學(xué)生實(shí)驗(yàn)時(shí)只要學(xué)會(huì)用實(shí)驗(yàn)箱、信號(hào)發(fā)生器、掃頻儀、示波器等常用儀器,并按照實(shí)驗(yàn)所要求的步驟、方法,連接好相應(yīng)測(cè)試儀器,經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單的調(diào)試就可以觀察到實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象并獲得測(cè)量結(jié)果,記錄下實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),就算完成了實(shí)驗(yàn)任務(wù)。所以學(xué)生不再去查資料,對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的思考甚少。如實(shí)驗(yàn)的正確結(jié)果是怎樣的?實(shí)驗(yàn)中遇到的異常現(xiàn)象如何解決等。這樣的教學(xué)模式使得學(xué)生不再主動(dòng)思考,只是被動(dòng)地接受教師所授知識(shí)。

縱觀各個(gè)實(shí)驗(yàn),學(xué)生只是簡(jiǎn)單地連線,機(jī)械地測(cè)試,遇到的問(wèn)題也多是線路連接方面的問(wèn)題,和高頻電子技術(shù)原理相關(guān)的新問(wèn)題很難遇到,造成學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)興趣不高,因此創(chuàng)新能力的培養(yǎng)無(wú)從談起,實(shí)驗(yàn)教學(xué)的目標(biāo)自然無(wú)從實(shí)現(xiàn)。這種傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式重視對(duì)理論知識(shí)的驗(yàn)證,忽視了實(shí)驗(yàn)技能和綜合素質(zhì)的培養(yǎng)。其實(shí),實(shí)踐性教學(xué)的主要目的是為學(xué)生提供一種條件,讓他們?cè)谡_的指導(dǎo)下通過(guò)自身的實(shí)踐努力來(lái)提高能力、提高素質(zhì)。教師要引導(dǎo)他們動(dòng)腦筋、查資料、掌握新知識(shí),鼓勵(lì)他們勇于創(chuàng)新、勇于試驗(yàn)、不怕失敗、善于從成功與失敗中吸取經(jīng)驗(yàn)與教訓(xùn)。

2 高頻電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)課改革的初步設(shè)想

2.1 改進(jìn)實(shí)驗(yàn)教材

首先要設(shè)計(jì)出能適應(yīng)現(xiàn)代電子技術(shù)發(fā)展以及符合高職高專(zhuān)人才培養(yǎng)目標(biāo)的新型實(shí)驗(yàn)教材。在保留原有的經(jīng)典實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目基礎(chǔ)上增加綜合性、設(shè)計(jì)性的實(shí)驗(yàn),使實(shí)驗(yàn)體系按實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容從簡(jiǎn)到繁,由易到難,從驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)到綜合性實(shí)驗(yàn)再到設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的多實(shí)驗(yàn)層次,讓學(xué)生實(shí)踐能力的培養(yǎng)呈現(xiàn)一個(gè)循序漸進(jìn)的過(guò)程。要把自主權(quán)交給學(xué)生,在完成必做的基本實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上,學(xué)生可以根據(jù)其興趣和實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?選擇我們提供的從驗(yàn)證性到綜合、設(shè)計(jì)性的多項(xiàng)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,學(xué)生還可自行增加實(shí)驗(yàn)內(nèi)容或?qū)嶒?yàn)難度,自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案,從而激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情,實(shí)現(xiàn)因材施教。同時(shí)還要考慮電子電路理論教學(xué)的改革與發(fā)展,涉及一些高頻電子技術(shù)的新發(fā)展(如:數(shù)字頻率合成技術(shù))的內(nèi)容,使學(xué)生能夠接觸并掌握最新的高頻電子技術(shù)成果與技術(shù)。這樣既保證了學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的理解以及高頻實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的完整性,又提高他們學(xué)習(xí)的主動(dòng)性、創(chuàng)造性。

2.2 改進(jìn)實(shí)驗(yàn)方法

利用現(xiàn)代教學(xué)手段,充分利用現(xiàn)有資源,將仿真軟件應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)。

原有實(shí)驗(yàn)箱由于設(shè)計(jì)及采用器件性能的問(wèn)題,實(shí)驗(yàn)效果不是很好,有些實(shí)驗(yàn)失真相當(dāng)嚴(yán)重。因此,我們?cè)趯?shí)驗(yàn)中利用仿真軟件進(jìn)行實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)效果很理想,也有利于學(xué)生對(duì)理論和實(shí)驗(yàn)原理的理解。在仿真實(shí)驗(yàn)過(guò)程中,學(xué)生只需要逐個(gè)完成元件和儀器的選擇,并設(shè)置相關(guān)參數(shù),并按照實(shí)驗(yàn)原理圖搭接電路即可,這樣有助于學(xué)生熟悉實(shí)驗(yàn)電路,加深對(duì)電路原理和實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的理解。另外,在仿真過(guò)程中,學(xué)生可以根據(jù)實(shí)驗(yàn)的要求或自己的想法,對(duì)實(shí)驗(yàn)電路進(jìn)行修改或改變?cè)骷膮?shù)和輸入信號(hào),通過(guò)對(duì)輸出信號(hào)的觀測(cè)、研究和分析,極大地提高了他們的學(xué)習(xí)興趣與電路設(shè)計(jì)的能力,進(jìn)而提高了他們解決實(shí)際問(wèn)題的能力。

常用仿真工具軟件有M ATLAB和EWB等。M ATLAB被稱(chēng)為第四代計(jì)算機(jī)語(yǔ)言,是由美國(guó)Math-Works公司于1984年正式推出的。隨著版本的不斷升級(jí),內(nèi)容不斷擴(kuò)充,其功能也越來(lái)越強(qiáng)大。M ATLAB將矩陣運(yùn)算、數(shù)值分析、圖形處理、編程技術(shù)結(jié)合在一起,為用戶(hù)提供了一個(gè)工程問(wèn)題的分析計(jì)算和程序設(shè)計(jì)工具,還提供了專(zhuān)業(yè)水平的符號(hào)計(jì)算、文字處理、可視化建模仿真和實(shí)時(shí)控制等功能,是具有全部語(yǔ)言功能和特征的新一代軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái)。在數(shù)理統(tǒng)計(jì)、自動(dòng)控制、數(shù)字信號(hào)處理、動(dòng)態(tài)系統(tǒng)仿真等方面成為重要工具。MAT LAB便捷靈活、操作簡(jiǎn)單、處理功能強(qiáng)大,把它引入到高頻電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)仿真,可以提高教學(xué)效果,增加學(xué)生對(duì)所學(xué)內(nèi)容的理解。

EWB(現(xiàn)稱(chēng)為MultiSim)中文叫做電子工作平臺(tái),是加拿Interactive Image Technologies公司于80年代末、90年代初推出的用于電子電路仿真的虛擬電子工作臺(tái)軟件。與其他電路仿真軟件(如Protel99)相比,它具有界面直觀、操作方便等優(yōu)點(diǎn)。EWB提供了多種電路的分析功能,有直流工作點(diǎn)分析、交流分析、瞬態(tài)分析、傅里葉分析等,可幫助學(xué)生分析電路的性能。它改變了一般電路仿真軟件輸入電路必須采用文本方式的不便,創(chuàng)建電路選用的元器件和測(cè)試儀器等均可直接從屏幕上的器件庫(kù)和儀器庫(kù)中直接選取。電子電路的分析、設(shè)計(jì)與仿真工作蘊(yùn)含于輕點(diǎn)鼠標(biāo)之間,各元器件選擇范圍廣,參數(shù)修改方便,元件庫(kù)提供了各種豐富的分立元件和集成電路等元器件,可以在任意組合的實(shí)驗(yàn)環(huán)境中,搭建實(shí)驗(yàn),可非常方便地用于分析研究和教學(xué)。通過(guò)此仿真工具將元器件的選擇、原理圖設(shè)計(jì)、系統(tǒng)仿真運(yùn)行等融為一體,組成計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)平臺(tái),并通過(guò)驗(yàn)證型、綜合型、設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)的不同訓(xùn)練形式來(lái)培養(yǎng)學(xué)生分析、設(shè)計(jì)和應(yīng)用能力。仿真實(shí)驗(yàn)由于其靈活性可以作為設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)開(kāi)設(shè),同時(shí),可以完全免去維護(hù)的麻煩,節(jié)約大量的人力、物力、財(cái)力,并能夠根據(jù)教學(xué)計(jì)劃,按質(zhì)按量地開(kāi)出大綱要求的所有實(shí)驗(yàn)。由于該軟件易學(xué)直觀,在高頻電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)中收到了良好的教學(xué)效果。

實(shí)驗(yàn)仿真軟件用到的元器件與儀器都是理想的,而實(shí)際的元器件都存在一定的誤差,其參數(shù)也不可能是理想的值,實(shí)驗(yàn)仿真的結(jié)果跟實(shí)際電路實(shí)驗(yàn)總會(huì)存在一定的差異。因此,在開(kāi)設(shè)仿真實(shí)驗(yàn)的同時(shí),必須開(kāi)設(shè)部分典型的實(shí)際電路實(shí)驗(yàn)來(lái)彌補(bǔ)前者的不足,從而提高學(xué)生對(duì)實(shí)際電路板、實(shí)際的測(cè)試儀器的感性認(rèn)識(shí),保證實(shí)驗(yàn)效果。

2.3 加強(qiáng)考核力度

實(shí)驗(yàn)課的開(kāi)設(shè)一般與理論教學(xué)同步進(jìn)行,配合理論課結(jié)合授課內(nèi)容插入安排實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)課不單獨(dú)計(jì)算成績(jī),只作理論課總評(píng)成績(jī)的參考,盡管教師反復(fù)強(qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)的重要,但是學(xué)生仍然不太重視,自覺(jué)性不高。實(shí)驗(yàn)成績(jī)主要是以實(shí)驗(yàn)報(bào)告為準(zhǔn),其弊端是學(xué)生往往相互抄襲實(shí)驗(yàn)報(bào)告,不能正確反映一個(gè)學(xué)生的真實(shí)情況。所以為了配合實(shí)驗(yàn)的改革就必須制定相應(yīng)的考核辦法,促進(jìn)教學(xué)質(zhì)量和學(xué)生技能水平的提高。

實(shí)驗(yàn)考核要注重基本操作技能、理論聯(lián)系實(shí)際的能力、初步設(shè)計(jì)能力、實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新能力。因此我們初步設(shè)定高頻實(shí)驗(yàn)課成績(jī)?cè)u(píng)定采取平時(shí)成績(jī)與考試成績(jī)相結(jié)合的辦法,平時(shí)成績(jī)與期末考試成績(jī)之間有一定的比例,平時(shí)成績(jī)占60%,考試成績(jī)占40%,突出學(xué)生的平時(shí)表現(xiàn),可以激勵(lì)學(xué)生重視實(shí)驗(yàn),認(rèn)真對(duì)待每一次實(shí)驗(yàn),有益于提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)水平。平時(shí)成績(jī)包括預(yù)習(xí)、操作、實(shí)驗(yàn)分析報(bào)告。實(shí)驗(yàn)的考核分為筆試和操作兩部分,筆試主要考查其對(duì)儀器的使用、測(cè)試方法、故障分析等;實(shí)際操作主要考查其對(duì)電子測(cè)量?jī)x器的熟練操作技能、排除故障的能力等。二者結(jié)合起來(lái)評(píng)定,不僅考核了學(xué)生分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力,而且增強(qiáng)了學(xué)生解決實(shí)際問(wèn)題的能力、查閱資料的能力以及創(chuàng)新意識(shí)和相互合作的能力,這種方式基本上能客觀公正地考核學(xué)生的綜合能力。

2.4 開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室

開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室是提高學(xué)生主動(dòng)性、積極性、興趣性以及獨(dú)立工作能力的主要措施。作為專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)室,應(yīng)根據(jù)自身特點(diǎn),增加一些時(shí)間,讓學(xué)生來(lái)實(shí)驗(yàn)室學(xué)習(xí)、實(shí)驗(yàn)。對(duì)于那些求知欲強(qiáng)、實(shí)驗(yàn)興趣濃、動(dòng)手能力強(qiáng)的學(xué)生,也可以到實(shí)驗(yàn)室來(lái)做自己愛(ài)好的項(xiàng)目。

3 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述,高頻電子技術(shù)課程實(shí)驗(yàn)必須突破傳統(tǒng)的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ?將仿真實(shí)驗(yàn)與綜合型、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)結(jié)合起來(lái),從而提高學(xué)生的工程應(yīng)用能力。高頻實(shí)驗(yàn)的改革,是培養(yǎng)人才的需要,也是高校教學(xué)改革的需要。只有加強(qiáng)高頻電路的實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)才能真正提高學(xué)生的實(shí)踐能力。相信隨著實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的不斷深入,實(shí)驗(yàn)環(huán)境、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的不斷完善,將使學(xué)生在高頻電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)中得到更好的綜合能力訓(xùn)練,從而為社會(huì)培養(yǎng)出高質(zhì)量的技術(shù)人才,以適應(yīng)新形勢(shì)的需要。

[1] 王小玲.高頻電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)課教學(xué)改革的探討[J].西南民族大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版,2005,(4):651-652.

[2] 田克純,覃遠(yuǎn)年.《通信原理實(shí)驗(yàn)》的教學(xué)內(nèi)容和方法的改革與實(shí)踐[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理,2005,(8):99-102.

[3] 羅暉,王傳云.高頻電子線路課程實(shí)驗(yàn)改革探討[J].華東交通大學(xué)學(xué)報(bào),2005,(12):71-72.

(責(zé)任編輯:馬香普)

TN710

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1008-3782(2010)01-0077-03

2009-06-02

張學(xué)軍(1969-),女,河北滄州市人,河北工程技術(shù)高等專(zhuān)科學(xué)校實(shí)驗(yàn)師。