高頻電子線路實驗教學改革探討

　　摘 要： 《高頻電子線路》是一門綜合性、實踐性很強的專業(yè)基礎課程，其實驗教學的質(zhì)量，對建設好這門課程，提高學生的實踐能力起著至關重要的作用。本文對《高頻電子線路》課程的實驗教學現(xiàn)狀進行分析，從實驗教學內(nèi)容、實驗方法及實踐環(huán)節(jié)三方面，對如何提高實驗教學效果，拓展學生思維、提高實踐能力和創(chuàng)新能力進行了探討。
　　關鍵詞： 《高頻電子線路》 實驗教學 改革
　　
　　1.引言
　　《高頻電子技術》作為通信和電子類專業(yè)的一門重要的專業(yè)基礎課，主要講授無線電信號傳輸原理，以及應用于通信系統(tǒng)、高頻設備中的高頻電子線路的組成、基本原理和基本分析方法，是一門實踐性很強的專業(yè)基礎課程。在高頻條件下，很多元器件和電路都會呈現(xiàn)出非線性特性，因此其理論分析常使用泰勒級數(shù)法、折線法等分析方法。而這些分析方法都存在著一定的誤差，同時由于布線等因素也對高頻電路有直接的影響，因此在課堂教學之外，必須通過實踐環(huán)節(jié)來對教學內(nèi)容進行驗證和補充。實踐教學的目的是培養(yǎng)學生的基本實驗技能，加深對高頻電路理論的理解，學會高頻常用儀器儀表的原理和使用，使學生掌握常用高頻電子線路的設計、組裝、調(diào)整和測試技能，并初步具備工程實踐能力。實驗教學不僅能夠加深學生對于理論知識的理解，而且對學生的創(chuàng)新能力和動手能力的培養(yǎng)起著非常重要的作用。
　　2.高頻電子線路實驗教學的現(xiàn)狀分析
　　現(xiàn)行高頻電子線路實驗教學中普遍采用高頻電子線路整機實驗箱。實驗箱中主要是設計好的模塊電路，一般包括十多個為配合理論課程而設計的驗證性實驗和個別作為學生綜合設計性實驗的系統(tǒng)實驗，學生的任務只是連接電路、測量輸入輸出，對所學理論進行驗證。這種模式存在以下幾個問題：（1）這種模式缺少了學生感興趣的、真正鍛煉學生動手能力的電路的設計、調(diào)試等實踐環(huán)節(jié)，學生感覺實驗基本沒什么意義，做實驗時敷衍了事，達不到預期的實驗目的；（2）實驗箱與實驗電路板都是已經(jīng)設計制作好的成品，而高頻電路恰恰在這些方面有一些特殊的要求，這樣學生在做實驗時就無法得到這方面相關的經(jīng)驗與教訓，真正需要自己動手設計與制作時則會出問題；（3）目前學生普遍反映這門課程非常難學，究其原因主要是實驗內(nèi)容陳舊，理論與實踐存在一定程度的脫節(jié)，很多學生對課堂的理論知識不能及時應用，因此理解得不透徹。
　　目前我院對《高頻電子技術》課程安排了15個學時的實驗教學，為總學時（75學時）的20%。但作為一門實踐性很強的課程來說，這個比重還應當再適量擴大。為了滿足學校對提高學生實踐能力的要求，達到本課程的實踐教學目的，目前的實驗教學模式和教學內(nèi)容必須進行改革。
　　3.高頻實驗教學改革的探討
　　3.1更新實驗內(nèi)容
　　在保留原有的經(jīng)典實驗項目基礎上增加綜合性、設計性的實驗的比例，盡可能增大學生動手設計、調(diào)試環(huán)節(jié)的比例，激發(fā)學生的學習興趣。目前所開的驗證性實驗主要有諧振放大器、丙類高頻功率放大器、振幅調(diào)制解調(diào)器等，而開設可綜合性實驗和設計性實驗，可以讓學生在這些模塊電路的基礎上加以改進或自制合適的實驗電路來實現(xiàn)。這樣在完成基本實驗的基礎上，學生可以根據(jù)興趣和實驗能力，自行增加相應的實驗內(nèi)容，從而提高主動性和創(chuàng)造性。同時，對于基本實驗，也要考慮增加新技術內(nèi)容，例如，數(shù)字頻率合成技術，使學生能夠接觸和了解最新的高頻電子技術。這樣既能加強學生對理論知識的掌握，又能鍛煉其動手能力。
　　3.2改進實驗方法
　　隨著計算機仿真技術的發(fā)展，我們將其引入到教學中，利用仿真軟件來輔助實驗教學。在教學中，我們使用的仿真軟件是Multisim。它是一種用于電路實驗教學的交互式仿真軟件，具備強大的虛擬儀器儀表功能，提供雙蹤示波器、邏輯分析儀、波特圖示儀、數(shù)字萬用表等多種虛擬儀器、儀表。通過此仿真工具，能非常方便地將元器件的選擇、原理圖設計、系統(tǒng)仿真運行等融為一體，對所做實驗進行模擬仿真，提高實驗教學效果，增加學生對所學內(nèi)容的理解及分析設計能力。
　　一方面，對于驗證性實驗，在實驗前學生可以根據(jù)給出的電路原理圖，利用仿真軟件進行仿真，調(diào)節(jié)電路中相應器件的參數(shù)，觀察相應的仿真結果，結合所學的理論知識判斷結果是否正確。還可以不拘泥于所規(guī)定的實驗內(nèi)容，根據(jù)自己的想法，對實驗電路進行修改或改變元器件的參數(shù)和輸入信號，對輸出信號的進行觀測、研究和分析。其后在實驗課中進行實際驗證，這樣學生通過將仿真結果、理論分析、實際實驗結果三者進行比較，不僅能加深對電路原理及相應參數(shù)對其性能的影響的相關理論知識的理解，而且能體會到理想電路和高頻電路間的區(qū)別，提高學習興趣。另一方面，對于綜合性、設計性實驗，學生在制作實際電路之前，先通過仿真軟件對所設計的電路進行驗證，看其是否可行。根據(jù)仿真結果對電路的元件參數(shù)進行調(diào)節(jié)，或?qū)﹄娐返哪承┎糠诌M行修改，從而提高學生電路設計、分析、調(diào)試的能力。這樣通過將仿真實驗和傳統(tǒng)實驗相結合，發(fā)揮各自的優(yōu)勢，取長補短，可有效地提高實驗教學成效，調(diào)動學生的學習積極性，進而提高他們解決實際問題的能力。
　　3.3增開課程設計
　　為了緩解學校對提高學生實踐能力的要求和實驗課時緊張之間的矛盾，我院在《高頻電子線路》授課的下個學期增加了高頻電子線路課程設計。在學生完成了整個課程的學習后，進行綜合性實踐訓練，要求學生在所學的基本單元電路基礎上，結合通信領域的先進技術，聯(lián)系實際，進行系統(tǒng)的搭建。在設計過程中，堅持以學生為主體PBsTovlfGCxTHypdww56+g==，可以讓學生自擬題目或指導老師提供一些參考題目。首先讓學生通過框圖畫出相應的原理電路圖，并運用仿真工具進行設計、分析和仿真，經(jīng)過老師確認后進行電路的制作。電路制作完成后，通過儀器測量，通過調(diào)整電路參數(shù)等修改設計方案，使電路最終達到設計要求。課程設計由教師輔導、學生課外自學、設計制作、論文寫作，答辯等環(huán)節(jié)組成。通過原理電路設計、電路板設計、安裝設計，單元電路調(diào)試及系統(tǒng)總調(diào)的設計過程，著重培養(yǎng)學生掌握高頻電子線路單元電路及系統(tǒng)電路的設計方法及能力，熟悉電子線路設計和開發(fā)的相關工具，為學生今后的科研工作打下堅實的理論及實踐基礎。
　　第一階段通過基礎實驗，學生已經(jīng)掌握所學各環(huán)節(jié)知識并具備了一定的分析能力、設計能力；第二階段通過課程設計，對基礎實驗教學環(huán)節(jié)進行拓展，使學生分析問題、解決問題、設計電路的能力有質(zhì)的飛躍，由元件到環(huán)節(jié)最終達到系統(tǒng)級的認識。通過設計、調(diào)試，學生會遇到理論教學中，甚至實驗環(huán)節(jié)中一些意想不到的許多實際問題。這種“兩階段”的實驗教學模式，全面提高了學生的電路設計能力及工程應用能力。
　　4.結語
　　本文針對我院“高頻電子線路”課程實驗教學的現(xiàn)狀及要求，對如何進行實驗教學改革提高實驗教學效果提出了幾點看法。首先通過對現(xiàn)有實驗項目進行改革，更新實驗內(nèi)容，改進實驗方法，強化課堂教學內(nèi)容，著重培養(yǎng)學生掌握高頻電子線路單元電路的設計分析方法及能力；其次引入課程設計環(huán)節(jié)，建構“兩階段”的實驗教學模式，即課內(nèi)實驗和課程設計兩個階段，采用傳統(tǒng)內(nèi)容與現(xiàn)代內(nèi)容相結合、軟硬件結合、虛擬和實際結合、教師命題與學生自擬題目相結合，充分調(diào)動學生的學習積極性，重點培養(yǎng)學生獨立設計制作電路、獨立分析解決問題等能力，熟悉電子線路設計和開發(fā)的相關工具。實驗教學模式的改革，實現(xiàn)了課內(nèi)教學與課外科技活動緊密結合、相互促進，提高了學生學習興趣，延伸了教學范圍，培養(yǎng)了學生的工程實踐能力和運用創(chuàng)新能力。
　　
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