射頻技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革探究

陳又鮮+袁海軍

【摘 要】改善射頻技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，對(duì)不斷提高射頻技術(shù)的教學(xué)質(zhì)量、培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力很有必要。從實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目和實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法兩方面對(duì)射頻技術(shù)實(shí)踐教學(xué)進(jìn)行探討，設(shè)置以軟件仿真綜合硬件測(cè)量實(shí)驗(yàn)及自主性設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。對(duì)如何根據(jù)學(xué)生的自身特點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)習(xí)的興趣和工程意識(shí)具有重要的意義。

【關(guān)鍵詞】射頻技術(shù)；實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目；實(shí)踐教學(xué)

【Abstract】Its necessary to improve Rf technology practice eduation for advancing teaching quality and cultivating students practice ability and innovation ability. RF technology experimental teaching were discussed from two aspects of experimental teaching programs and methods， newly increased integrated software simulations with hardware tests and autonomy design experiments. It is of great importance for how to cultivate interests in study and engineering consciousness according to the characteristics of students.

【Key words】RF technology； Experimental programs； Practice eduation

隨著電子、通信技術(shù)的飛速發(fā)展，射頻技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)滲透到國民經(jīng)濟(jì)、國防建設(shè)、科學(xué)研究和人民生活的各個(gè)方面，射頻技術(shù)越來越受到人們的關(guān)注[1]。目前，我校已將“射頻技術(shù)實(shí)驗(yàn)”課程作為電子信息工程專業(yè)學(xué)生的專業(yè)必修課程。“射頻技術(shù)實(shí)驗(yàn)”開課時(shí)間設(shè)定為大三下學(xué)期，共32學(xué)時(shí)，這時(shí)學(xué)生已經(jīng)具備較為系統(tǒng)的專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)和一定的實(shí)踐能力，可從事射頻技術(shù)實(shí)驗(yàn)，將抽象的射頻技術(shù)理論應(yīng)用到實(shí)際，從而進(jìn)一步加深對(duì)射頻技術(shù)原理的理解，融會(huì)貫通。

1 射頻技術(shù)實(shí)驗(yàn)課程現(xiàn)狀

微波射頻測(cè)量儀器和器件價(jià)格昂貴，一般學(xué)校實(shí)驗(yàn)套數(shù)較少。目前，我校射頻技術(shù)實(shí)驗(yàn)按照安泰信實(shí)驗(yàn)箱提供的教學(xué)方案測(cè)試現(xiàn)有的元器件的技術(shù)指標(biāo)，且都是驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，學(xué)生按部就班的按照實(shí)驗(yàn)教材上的實(shí)驗(yàn)步驟進(jìn)行試驗(yàn)，缺乏自主思考、大部分是機(jī)械操作。上課時(shí)每項(xiàng)實(shí)驗(yàn)三或四人一組，學(xué)生做實(shí)驗(yàn)時(shí)依賴思想很嚴(yán)重。往往只有一個(gè)學(xué)生在做實(shí)驗(yàn)，其他只作記錄。因此學(xué)生常常只是圖完成任務(wù)，實(shí)驗(yàn)報(bào)告屢屢有抄襲的現(xiàn)象。而且，由于實(shí)驗(yàn)場地、器材少造成實(shí)驗(yàn)課和理論課脫節(jié)，怎樣合理科學(xué)地安排實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目及時(shí)間才能使理論課和實(shí)驗(yàn)課相互銜接，使理論與實(shí)踐更好地相結(jié)合？針對(duì)這些缺陷，必須提出具體的改革思路和詳細(xì)的實(shí)施方法，如何在有限的實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)間和為數(shù)不多的實(shí)驗(yàn)器材情況下，培養(yǎng)學(xué)生關(guān)注代表科學(xué)發(fā)展和技術(shù)進(jìn)步的新技術(shù)、新知識(shí)及新的研究成果，自主、積極地提出新問題、自行思考、結(jié)合實(shí)際所學(xué)理論知識(shí)并動(dòng)手實(shí)踐來解決新問題是射頻技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的一個(gè)挑戰(zhàn)。因此，不斷改進(jìn)射頻技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新、設(shè)計(jì)能力，實(shí)現(xiàn)學(xué)校人才培養(yǎng)和企事業(yè)單位實(shí)際需求之間的良好搭接是很有必要的[2]。

2 改革思路和實(shí)施方法

我校射頻技術(shù)實(shí)驗(yàn)室每個(gè)實(shí)驗(yàn)桌都配備了一臺(tái)計(jì)算機(jī)，并連接了校園網(wǎng)。實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生可以參考有關(guān)課件或查詢相關(guān)文獻(xiàn)和學(xué)習(xí)資料，結(jié)合實(shí)驗(yàn)器材和自己的理解進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。這樣學(xué)生完全依據(jù)自己的所學(xué)過的理論知識(shí)、射頻器件原理并自己動(dòng)腦筋做實(shí)驗(yàn)，可有效培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力并且充分利用了實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源。所以可利用信息網(wǎng)絡(luò)化的特點(diǎn)從實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目和實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法兩方面著手改革射頻技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)。

2.1 調(diào)整實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目

綜合考慮課程特點(diǎn)和技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)及學(xué)生實(shí)際學(xué)習(xí)能力，參考國內(nèi)外眾多高校成功的教學(xué)模式和教學(xué)經(jīng)驗(yàn)[3]，在射頻技術(shù)實(shí)踐教學(xué)結(jié)構(gòu)上，按照人才培養(yǎng)規(guī)律，增加自主性設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、軟件仿真綜合硬件測(cè)量實(shí)驗(yàn)等實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。每類實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目有幾個(gè)獨(dú)立的實(shí)驗(yàn)課題，學(xué)生可自由選擇自己所擅長且感興趣的課題，或自由選取現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)器材，或采用軟硬件結(jié)合的模式使學(xué)生掌握射頻電路設(shè)計(jì)的方法。

由于實(shí)驗(yàn)時(shí)間有限，且射頻技術(shù)實(shí)驗(yàn)已經(jīng)包含了20個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，所以新增的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目內(nèi)容不宜冗雜。軟件仿真綜合硬件測(cè)量實(shí)驗(yàn)方面，要求學(xué)生在測(cè)量如放大器或天線等射頻元器件特性參數(shù)之前采用仿真軟件進(jìn)行理論計(jì)算再通過實(shí)際測(cè)試來驗(yàn)證。射頻電路的計(jì)算大部分公式復(fù)雜，必須使用仿真軟件按照理論公式將電路模型及各器件的參數(shù)值進(jìn)行模擬計(jì)算，還可以讓學(xué)生了解各器件值的變化對(duì)結(jié)果的影響，并優(yōu)化參數(shù)。所以結(jié)合軟件仿真是射頻技術(shù)實(shí)驗(yàn)的補(bǔ)充并深化射頻器件的測(cè)量?？勺寣W(xué)生選擇自己熟悉的仿真軟件進(jìn)行器件的原理設(shè)計(jì)，如HFSS、AWR、ADS等電磁場或電路仿真軟件。

自主性設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方面，更新基礎(chǔ)/驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)的內(nèi)涵，學(xué)生可自備或自由選取實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有的元器件或測(cè)試儀器，例如射頻天線，教師只需規(guī)定天線的種類，測(cè)試的參數(shù)及每組所選的測(cè)試對(duì)象不能雷同，在實(shí)驗(yàn)過程中提醒測(cè)試注意事項(xiàng)和安全要?jiǎng)t等，讓學(xué)生自己通過網(wǎng)絡(luò)查詢測(cè)試方法，并根據(jù)儀器使用說明，自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟并完成實(shí)驗(yàn)，得出實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及結(jié)果分析。該實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式使學(xué)生根據(jù)自己喜好和實(shí)踐能力主動(dòng)的進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，不斷豐富實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，且得出來的實(shí)驗(yàn)結(jié)果不會(huì)雷同，從根本上杜絕了學(xué)員實(shí)驗(yàn)時(shí)互相依賴、實(shí)驗(yàn)報(bào)告相互抄襲等不良現(xiàn)象。而學(xué)生根據(jù)自己設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟進(jìn)行實(shí)驗(yàn)可切實(shí)提高學(xué)生實(shí)驗(yàn)的興趣和自覺性。同時(shí)，學(xué)生通過自己搜索文獻(xiàn)、查詢學(xué)習(xí)資料可將科研實(shí)踐成果融入實(shí)驗(yàn)教學(xué)之中，使學(xué)生跨出實(shí)驗(yàn)教材，跳出課本上知識(shí)內(nèi)容的束縛，及時(shí)了解校外的技術(shù)發(fā)展，更新知識(shí)結(jié)構(gòu)，培養(yǎng)運(yùn)用理論知識(shí)解決工程實(shí)際問題的能力。

2.2 實(shí)驗(yàn)方法的改革

1）基于射頻技術(shù)實(shí)驗(yàn)已經(jīng)包含了20個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，而且大都是基礎(chǔ)/驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，對(duì)于這些實(shí)驗(yàn)可采用必做與選做的模式。教師可根據(jù)理論教學(xué)需要或教學(xué)大綱要求確定能鞏固學(xué)生基礎(chǔ)知識(shí)的必做實(shí)驗(yàn)，要求學(xué)員必須在一定的學(xué)時(shí)內(nèi)完成；而那些和基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)較為類似、或測(cè)試方法和步驟較類似的作為選做實(shí)驗(yàn)，當(dāng)然，選做試驗(yàn)項(xiàng)目相對(duì)較少，大概在三到四個(gè)左右，選做實(shí)驗(yàn)不要求學(xué)生每個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目必須完成，可以將這些選做的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目課題嵌入到自主性設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、軟件仿真綜合硬件測(cè)量實(shí)驗(yàn)里面。這樣不僅將新增的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目無縫對(duì)接，還可以騰出一部分時(shí)間為學(xué)生開展新增設(shè)的兩個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。

2）實(shí)驗(yàn)課程過程的合理掌握。實(shí)驗(yàn)前教師首先就本次實(shí)驗(yàn)的主要原理及實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟要領(lǐng)用課件給學(xué)生作一個(gè)大致介紹[4]，用時(shí)15分鐘左右，因?yàn)閷W(xué)生注意力在課堂前十分鐘過后隨著時(shí)間的推移會(huì)急劇下降，且講解過程中以探究式和啟發(fā)式為主，細(xì)節(jié)講解不必過多。這樣可增加學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的時(shí)間，實(shí)驗(yàn)過程中教師與學(xué)生進(jìn)行互動(dòng)交流并注重對(duì)學(xué)生工程意識(shí)的培養(yǎng)，在課程結(jié)束時(shí)就主要儀器使用操作給予畫龍點(diǎn)睛式的總結(jié)和提高的方法。

3）針對(duì)不同學(xué)生提出不同教學(xué)要求。學(xué)生對(duì)射頻技術(shù)理論知識(shí)掌握情況不同，對(duì)射頻技術(shù)這門課程的興趣亦然不同。一般來講，學(xué)習(xí)好的學(xué)生做實(shí)驗(yàn)時(shí)較為主動(dòng)，做實(shí)驗(yàn)比較積極，在完成硬件測(cè)量實(shí)驗(yàn)和軟件仿真驗(yàn)證后，已經(jīng)對(duì)射頻電路及器件和系統(tǒng)有了一定的感性和理性認(rèn)識(shí)。對(duì)于這類愿意在射頻方面進(jìn)行深入學(xué)習(xí)的學(xué)生，要求在做完必做實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，自主性設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、軟件仿真綜合硬件測(cè)量實(shí)驗(yàn)的項(xiàng)目要求進(jìn)一步提高，像軟件仿真綜合硬件測(cè)量實(shí)驗(yàn)方面不再拘泥于仿真驗(yàn)證，需要對(duì)射頻器件結(jié)構(gòu)或電路結(jié)構(gòu)、參數(shù)等進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，如利用頻譜分析儀、網(wǎng)絡(luò)分析儀等對(duì)電路進(jìn)行測(cè)試和分析，再根據(jù)測(cè)試結(jié)果對(duì)電路進(jìn)行調(diào)整和優(yōu)化。教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生在探究過程中體驗(yàn)實(shí)際工程設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，增強(qiáng)學(xué)生自身綜合應(yīng)用所學(xué)知識(shí)和獨(dú)立解決實(shí)際問題的能力，啟發(fā)和鍛煉自身的創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新能力[5]。

而基礎(chǔ)薄弱的學(xué)生實(shí)驗(yàn)時(shí)可能摸不著門路，不知如何著手。對(duì)于這類學(xué)生，我們要求其能夠按時(shí)完成大綱中的教學(xué)任務(wù)，即必做實(shí)驗(yàn)，且自主性設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、軟件仿真綜合硬件測(cè)量實(shí)驗(yàn)要求適度降低即可。

總之，學(xué)生才是學(xué)習(xí)的主體，要充分利用學(xué)生主觀能動(dòng)性，調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)熱情，提高其分析問題，解決問題的能力才能真正將書本上的知識(shí)轉(zhuǎn)化為學(xué)生自身本領(lǐng)，是教學(xué)的關(guān)鍵。

3 結(jié)束語

學(xué)好射頻技術(shù)需要很多的理論知識(shí)和實(shí)際技能，需要合理地規(guī)劃實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，設(shè)置自主性設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)和軟件仿真綜合硬件測(cè)量的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，不斷探索教學(xué)方法和改革教學(xué)手段，因材施教，因人施教，從而有效地激發(fā)學(xué)生對(duì)射頻技術(shù)實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)熱情，為射頻理論知識(shí)的掌握更好的服務(wù)，提高實(shí)踐教學(xué)水平和教學(xué)質(zhì)量。

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[責(zé)任編輯：湯靜]