面向提升工程應(yīng)用能力的高頻電子線路課改探討

劉巧 張銳敏

[摘 要] 針對(duì)高頻電子線路課程教學(xué)現(xiàn)狀，找出存在的問題，分析原因。從實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法、理論教學(xué)內(nèi)容、理論教學(xué)方法四個(gè)方面進(jìn)行改革，目的是提高學(xué)生分析和設(shè)計(jì)通信電子線路的能力，提高學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手能力。

[關(guān)鍵詞] 高頻電子線路;實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容;實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法;理論教學(xué);理論教學(xué)方法

[作者簡(jiǎn)介] 劉 巧（1980—），女，河南長(zhǎng)葛人，碩士，副教授，主要從事電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)方向研究;張銳敏（1982—），女，河北石家莊人，碩士，講師，研究方向?yàn)閭鞲衅骷夹g(shù)、信號(hào)處理、模式識(shí)別。

[中圖分類號(hào)] G642 ? ?[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A ? ?[文章編號(hào)] 1674-9324（2020）36-0193-02 ? ?[收稿日期] 2019-12-16

一、高頻電子線路教學(xué)現(xiàn)狀

高頻電子線路是本科電子信息類專業(yè)一門非常重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，內(nèi)容豐富，應(yīng)用廣泛，具有很強(qiáng)的理論性、工程性、實(shí)踐性特點(diǎn)。但是課時(shí)僅設(shè)置48學(xué)時(shí)（36+12）。受教學(xué)課時(shí)限制，從課程及實(shí)驗(yàn)的開設(shè)、教學(xué)過程和效果來看，沒有起到在本科課程體系中應(yīng)有的作用。對(duì)于學(xué)生來說，該課程理論概念多而雜、公式推導(dǎo)多而難、電路分析偏難、不容易理解。而課程實(shí)驗(yàn)僅開設(shè)6個(gè)實(shí)驗(yàn)，共12課時(shí)。完成實(shí)驗(yàn)采用高頻電子線路整機(jī)實(shí)驗(yàn)箱，該實(shí)驗(yàn)箱中設(shè)置了十多個(gè)為配合理論課程而設(shè)計(jì)的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)和兩個(gè)綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)。驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)電路以及元器件參數(shù)都是設(shè)計(jì)好的，雖然可以幫助學(xué)生理解和加深課堂所學(xué)內(nèi)容，但是在完成實(shí)驗(yàn)時(shí)電路連接過于簡(jiǎn)單，學(xué)生只是觀察輸入輸出信號(hào)的波形，對(duì)電路做簡(jiǎn)單的分析，既忽略了高頻典型電路的基本結(jié)構(gòu)，又削弱了培養(yǎng)學(xué)生連接電路及選擇元器件的技能。在學(xué)習(xí)的過程中，當(dāng)前的教學(xué)模式以及實(shí)驗(yàn)課程體系很難激發(fā)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)的興趣，更無法發(fā)揮高頻電子線路及實(shí)驗(yàn)課程在電路分析與設(shè)計(jì)能力培養(yǎng)中的重要作用，以及對(duì)學(xué)生綜合素質(zhì)及實(shí)際操作能力的鍛煉。鑒于以上問題，提出對(duì)高頻電子線路教學(xué)進(jìn)行改革。

二、教學(xué)改革

1.實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容的改革。在新版的人才方案中，將高頻電子線路實(shí)驗(yàn)課程單獨(dú)設(shè)課，32學(xué)時(shí)。利用實(shí)驗(yàn)教學(xué)搭建課程實(shí)踐體系，將課堂展示—仿真—驗(yàn)證—綜合實(shí)驗(yàn)—課程設(shè)計(jì)—第二課堂融為一體，理論與實(shí)際相結(jié)合，培養(yǎng)學(xué)生分析問題和解決實(shí)際問題的能力。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容從驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)向設(shè)計(jì)性、綜合性、系統(tǒng)性發(fā)展，從易到難、由簡(jiǎn)到繁。在整個(gè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中從基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)入手，再逐漸過渡到設(shè)計(jì)性、綜合性實(shí)驗(yàn)。采用漸進(jìn)式教學(xué)方法，遵循知識(shí)學(xué)習(xí)規(guī)律、技能形成規(guī)律，以達(dá)到增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的效果。

2.實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法的改革。改革實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，采用分層次的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法。根據(jù)課程教學(xué)目的，將實(shí)驗(yàn)分為基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)、綜合實(shí)驗(yàn)、課程設(shè)計(jì)三個(gè)層次。對(duì)于高頻電路的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)，采用問題式、啟發(fā)式的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式。課前針對(duì)高頻功能電路的功能、組成和工作原理提出問題，作為實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)內(nèi)容。讓學(xué)生利用multisim軟件仿真單元電路原理實(shí)驗(yàn)，再用仿真實(shí)驗(yàn)箱中的實(shí)驗(yàn)電路，先在仿真軟件中調(diào)試電路并觀察電路的輸出波形，并利用軟件分析電路，課前對(duì)問題進(jìn)行研究與分析，主動(dòng)完成實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)環(huán)節(jié)。實(shí)驗(yàn)過程中把理論教學(xué)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)緊密聯(lián)系起來，鞏固理論學(xué)習(xí)內(nèi)容。對(duì)于高頻電路中綜合實(shí)驗(yàn)采用完全開放式、任務(wù)式教學(xué)模式。這次改革利用綜合實(shí)驗(yàn)主要是為了培養(yǎng)學(xué)生焊接電路與測(cè)試電路的能力，學(xué)習(xí)由整體到局部的分析，完成由局部到整體的調(diào)試。在課程設(shè)計(jì)中采用研討式、項(xiàng)目式課程設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式。根據(jù)提出的電路功能和指標(biāo)，引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)完成課程設(shè)計(jì)。利用Simulink/Labview軟件模擬通信系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)，鼓勵(lì)學(xué)生動(dòng)手創(chuàng)新，自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性，培養(yǎng)學(xué)生提出問題、獨(dú)立解決問題的能力，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)。

3.理論教學(xué)內(nèi)容的改革。依托實(shí)踐教學(xué)改革，優(yōu)化理論教學(xué)內(nèi)容，合理調(diào)整課程內(nèi)容，系統(tǒng)把握課程整體性。高頻電子線路課程內(nèi)容以模擬通信系統(tǒng)為主，主要以研究信號(hào)的傳輸與信號(hào)的處理為主，涵蓋高頻無線電磁波的產(chǎn)生—發(fā)送—傳輸—接收的流程，包含以下各功能單元模塊電路：高頻信號(hào)的放大電路—振蕩電路—調(diào)制電路—解調(diào)電路—反饋控制電路，以及目前在處理信號(hào)中使用的頻率合成技術(shù)、功率合成技術(shù)、數(shù)字鎖相環(huán)等集成電路。

在授課過程中按照發(fā)送設(shè)備、接收設(shè)備通信系統(tǒng)劃分電路模塊。圍繞通信系統(tǒng)講解，力求理論與實(shí)踐結(jié)合，分析經(jīng)典電路構(gòu)成和工作原理、性能特點(diǎn)，講解基本概念和電路功能。授課過程中，以理解概念、實(shí)現(xiàn)功能為主，避免過多的數(shù)學(xué)推導(dǎo)，加強(qiáng)基本理論和電路分析方法的討論，理清各單元電路之間的連接方式及相互之間的影響，建立系統(tǒng)和工程觀念，提高分析和解決問題的能力，建立通信系統(tǒng)整機(jī)的概念。

理論與實(shí)驗(yàn)內(nèi)容結(jié)合，引導(dǎo)學(xué)生完成實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)。將部分理論課程搬至實(shí)驗(yàn)室完成。由于課程內(nèi)容抽象復(fù)雜，涉及復(fù)雜電路分析時(shí)，單純依靠講解不能幫助學(xué)生理解。講完電路的理論推導(dǎo)，利用軟件仿真理論電路，并通過軟件分析電路測(cè)試點(diǎn)的信號(hào)特點(diǎn)。采用虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)植入課堂，使教學(xué)內(nèi)容更加直觀，增加學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的理解和電路結(jié)構(gòu)的把握，使學(xué)生更為直觀地觀察到理論與實(shí)踐結(jié)合的效果，加深對(duì)相關(guān)知識(shí)的理解。

4.理論教學(xué)方法的改革。循序漸進(jìn)，完善課程基礎(chǔ)教學(xué)。高頻電子線路的專業(yè)前導(dǎo)課程是電路原理、模擬電子線、信號(hào)與系統(tǒng)分析，學(xué)生對(duì)這些課程知識(shí)點(diǎn)的掌握存在一定的差異，一般分為三個(gè)層次，第一層次是基礎(chǔ)扎實(shí)的學(xué)生，能熟練應(yīng)用這些知識(shí)點(diǎn)分析問題;第二層次是理論知識(shí)理解較好，卷面成績(jī)較好，但是不能靈活應(yīng)用。第三層次是在學(xué)習(xí)的過程中僅僅為了應(yīng)付考試，知識(shí)點(diǎn)完全沒有掌握。為了更好地達(dá)到教學(xué)效果，在教學(xué)過程中，理論課堂教學(xué)設(shè)計(jì)按照課前引導(dǎo)（復(fù)習(xí)）—正課—復(fù)習(xí)總結(jié)分為三個(gè)部分，每一章節(jié)的教學(xué)由實(shí)際案例引入，通過帶領(lǐng)學(xué)生分解電路，找出該章節(jié)中單元電路，再結(jié)合前導(dǎo)課程和該章節(jié)理論知識(shí)提出3～4個(gè)問題，讓學(xué)生帶著問題進(jìn)入課堂。章節(jié)結(jié)束后注重歸納總結(jié)，引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注規(guī)律和聯(lián)系，帶著問題進(jìn)行總結(jié)，將章節(jié)知識(shí)點(diǎn)系統(tǒng)化、條理化。每一章結(jié)束根據(jù)章節(jié)重要知識(shí)點(diǎn)完成一次隨堂測(cè)試，以全面了解學(xué)生對(duì)所學(xué)內(nèi)容的掌握情況。在整個(gè)教學(xué)過程中，通過問題的引入激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

培養(yǎng)學(xué)生的工程思維能力和逆向思維能力，引入工程案例和歷年競(jìng)賽題目，借助分析實(shí)際電路，培養(yǎng)學(xué)生的工程思維能力，培養(yǎng)學(xué)生利用工程近似計(jì)算，結(jié)合工程思維能力，通過定性和定量分析的方式，完成系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)。

在前期混合式教學(xué)改革的基礎(chǔ)上，運(yùn)用網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，督促學(xué)生提前完成預(yù)習(xí)。高頻電子線路這門課程中涉及的線路多、公式多。在授課的過程中，提前將電路以及公式的推導(dǎo)和電路工作的原理、分析電路方法制作成PPT或者錄成微課上傳至大學(xué)教學(xué)資源平臺(tái)，輔助學(xué)生更好地完成課前預(yù)習(xí)環(huán)節(jié)。

三、結(jié)束語

通過改變教學(xué)觀念，更新教學(xué)內(nèi)容，改革教學(xué)方法，探索新的教學(xué)模式，目的是探索一種與創(chuàng)新型人才培養(yǎng)體系相適應(yīng)的學(xué)習(xí)模式。在理論課上用軟件仿真原理電路幫助學(xué)生理解理論知識(shí);在實(shí)驗(yàn)課前，用仿真軟件將驗(yàn)證性電路實(shí)現(xiàn)仿真，利用軟件中自帶的分析工具對(duì)電路實(shí)現(xiàn)分析，同時(shí)完成與該實(shí)驗(yàn)相關(guān)的理論知識(shí)預(yù)習(xí)。通過理論講解—原理電路仿真—實(shí)驗(yàn)電路仿真—驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)四步授課方法，讓學(xué)生掌握好高頻電子線路的分析和設(shè)計(jì)能力，提高學(xué)生對(duì)通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)的實(shí)踐與創(chuàng)新能力，有效地培養(yǎng)學(xué)生的自主實(shí)驗(yàn)意識(shí)，提高專業(yè)綜合實(shí)驗(yàn)?zāi)芰蛯?shí)際解決問題的能力。

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