《頻率合成與鎖相技術》課程的教學改革研究

【摘 要】本文針對《頻率合成與鎖相技術》課程理論抽象、知識綜合、工程實用性強、難度大等特點，從建立課程群、整合教材內容、豐富課堂教學形式、專業技能實訓四個方面進行了教學改革的研究。強調建立課程體系，做好知識銜接，講授有效內容，進行專業技能實訓，從而達到良好的教學效果，提高學生的專業知識水平和動手創新能力。

【關鍵詞】頻率合成與鎖相技術；教學改革；創新

0.引言

《頻率合成與鎖相技術》是我國高校電子專業普遍開設的一門專業課程，該課程以前修的《高頻電子線路》、《信號與系統》為基礎，主要研究各種不同類型的鎖相環和頻率合成器的工作原理、分析設計方法、性能特點及應用，具有理論抽象、知識綜合、工程實用性強、難度大等特點。因此，這門課程對學生的專業基礎要求較高，教學難度較大。如果沿用傳統的“填鴨式”課堂教學模式，學生不僅不能有效的理解和掌握課程重點，容易產生厭學心理和畏懼心理，教學效果差；而且不能有效的培養學生的分析、解決問題能力和動手、設計能力。長此下去，學生綜合素質得不到提高，無法達到教學目的。如何對這門課程的傳統教學進行改革，使學生在有限的課時達到良好的學習效果，本文將結合教學實踐從以下幾個方面進行探索。

1.建立課程群

《頻率合成與鎖相技術》課程屬于較為綜合的專業課程，在學習這門課程之前需要有一定的專業基礎知識，所以為了幫助學生學好它，應建立相關的課程群，有一個完整的課程體系，做好知識的前后銜接，為學好該門課程做準備，也為后續課程打好基礎。在與《頻率合成與鎖相技術》課程相關的課程群中，前期課程有《電路分析》、《模擬電子線路》、《數字電子線路》、《高頻電子線路》、《信號與系統》，后期課程有《通信原理》、《射頻通信》、《單片機》等。其中，《高頻電子線路》課程與其聯系最為緊密，課程開始前可適當復習回顧有關調制、解調、混頻、鑒相器、低通濾波器、振蕩器等知識，幫助學生做好知識儲備。

2.整合教材內容

在有限的教學時間中，根據最新人才培養方案修訂好的教學大綱選取配套的教材，并對教材內容進行針對性整合，剔除無效內容，補充教學需要的內容等，是教學改革的第一步。

實踐過程中，我院從多本優秀推薦教材里，結合教材的體系結構，新知識介紹，難易程度等多方面進行比較，最后選定理論教材為王福昌、魯昆生編著，華中科技大學出版社出版的《鎖相技術》第二版。該教材在闡述經典鎖相環理論的同時，又很好體現了鎖相技術和頻率合成技術的一些新發展，與工程實際結合緊密。在教材內容整合方面：第一章在介紹鎖相環的構成之前，引入鑒相器、壓控振蕩器具體電路的復習，使學生對其構成電路有完整輪廓，有助于對鎖相環工作原理的理解；在第二章模擬鎖相環的學習過程中由于課時有限，重點講解一階、二階環，簡要介紹三階環，該章節結束后，將第一章最后相關應用實例調整到這里舉例，使學生對本章知識加深理解，有所運用；第三章噪聲性能分析首先引入白噪聲介紹，使學生對白噪聲有所了解，再進行白噪聲下環路窄帶跟蹤分析，做好知識銜接；第四章在學習電荷泵鎖相環的時候，先進行數字電路中D觸發器知識的復習，然后再介紹電荷泵鎖相環的工作原理，這樣更有利于學生理解該知識點；第六章在介紹鎖相頻率合成之前，可將《高頻電子線路》中沒加鎖相環的頻率合成器電路先進行補充舉例，并在本章結束之后對比鎖相頻率合成與之前例子的性能優劣，得出結論；對于鎖相環的類型，還可補充介紹軟件鎖相環相關知識等。

3.豐富課堂教學形式

生動有趣的課堂教學形式是改善教學效果，實現教學目的的重要環節。首先，傳統板書與多媒體教學相結合。由于這門課程的特點是內容抽象，公式推導、圖表較多，所以在PPT制作的時候盡量生動簡潔，突出結論，避免將大量推導過程制作在其中，這樣信息量過大，學生接受起來容易抓不住重點，印象也不深刻。可以在黑板上進行重要結論的相關推導，使學生的思路與老師同步，有一個理解的時間，最后再利用PPT強調結論，加強印象。在使用PPT的同時可以結合Matlab軟件，利用該軟件強大的圖形功能將抽象難懂的公式轉化成圖形形式，使學生更好的理解公式含義，掌握重點。其次，設計課堂討論環節。在教學過程中，適時引入課堂討論話題，將學生分組，給定討論時間，在規定時間點每組同學發表本組討論結果，還可以與其他小組同學辯論，最后由老師進行點評和總結。這種方式，不僅使學生充分參與教學過程，調動學生積極性，還能活躍課堂氣氛，增加課程趣味性。第三，理論與實際應用相結合，引入案例分析。例如：模擬鎖相環是該課程的一個重要章節，它的應用也非常廣泛，在這部分知識學習完以后，可以列舉載波提取、鎖相鑒頻、鎖相接收機等案例進行分析；電荷泵鎖相環部分可以列舉電荷泵鎖相環頻率合成器的應用案例；數字鎖相環部分列舉位同步提取的應用案例等。最后，通過網絡學習與互動，鞏固知識點。在學院精品課程網站上，學生可以找到這門課程的教學大綱、PPT、試題庫、模擬樣卷等資料，還可以通過在線留言等方式與老師互動交流，隨時解決疑難問題。

4.專業技能實訓

學院在學生四年的學習過程中始終將專業技能實訓貫穿其中，經過低年級階段的訓練，學生已經具備識別電子元器件、認識并設計簡單功能電路、使用專業軟件繪制電路圖、進行電路仿真分析、制作PCB板等能力，所以在學習《頻率合成與鎖相技術》課程階段，著重將理論知識與實踐相結合，通過實驗、實訓、綜合課程設計、電子設計比賽等方式培養學生發現問題解決問題的能力、動手設計創新能力等。實驗方面主要是驗證性項目，有鎖相環實驗、環路部件特性測試實驗、鎖相調頻實驗、鎖相鑒頻實驗、鎖相頻率合成實驗等。實訓方面主要是針對《頻率合成與鎖相技術》課程的設計性項目，首先給定設計目標，然后要求學生根據設計目的選擇元器件、設計電路原理圖、設計具體電路、軟件仿真測試、制作PCB板、焊接調試、完成設計。綜合課程設計則是建立在課程群的基礎上，設計題目涉及范圍更為廣泛，不僅有硬件電路設計，還有軟件編程，是對學生專業綜合技能的培養和訓練，也為學生完成本科畢業設計打下良好的基礎。學院積極組織學生參加各類電子方面的比賽，例如省大學生挑戰杯比賽、中國大學生機器人公開賽等，鼓勵有興趣的學生踴躍報名。在指導教師的帶領下，學生將綜合運用所學專業知識，完整實現一個設計內容，不僅鍛煉了動手創新能力，積累了比賽經驗，也培養了拼搏向上、團隊合作的意識，為以后走向工作崗位，實現人生目標奠定了良好的基礎。

5.結束語

《頻率合成與鎖相技術》課程的教學改革從建立課程群、整合教材內容、豐富課堂教學形式、專業技能實訓四個方面進行了研究，使學生在學習該門課程的過程中能夠建立起清晰的課程體系，做好前后知識銜接，學習有效課程內容，達到更為理想的學習效果，培養和提高專業技能。深入的教學改革是一個長期實踐和調整的過程，需要教育工作者不懈的努力和探索，對《頻率合成與鎖相技術》課程的教學改革也將繼續進行下去，爭取達到更好的教學效果。

【參考文獻】

[1]王福昌，魯昆生.鎖相技術（第二版）[M].武漢：華中科技大學出版社，2009.

[2]張厥盛，鄭繼禹，萬心平.鎖相技術[M].西安：西安電子科技大學出版社，2004.

[3]曾興雯，劉乃安，陳健.高頻電路原理與分析（第四版）[M].西安：西安電子科技大學出版社，2010.