基于仿真軟件的《高頻電子線路》的課程改革

張光旻

摘要：按中國工程認證協會的補充要求中規定，電子信息類專業中，高頻電子線路是其主要核心課程?！陡哳l電子線路》課程是一門系統性和實踐性均較強的專業課程，采用公式講解、習題解答這類傳統教學模式進行該課程的授課，難以激發學生學習興趣。而且，隨著計算機技術的快速發展和高頻器件數值仿真軟件的開發和普及，再簡單地使用講授模式，既不符合技術的發展，也不利于學生知識水平的提高。本文在剖析學生對高頻電子線路課程學習過程中出現典型問題的基礎上，引入現有的數值仿真軟件，通過仿真結合理論學習的模式進行《高頻電子線路》的授課。該教學方法對高校高頻電子線路課程的教學和課程設計提高具有一定的參考價值。

關鍵詞：高頻電子線路；課程改革；實踐

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2017）48-0110-02

一、引言

高頻電子線路是大學電子信息科學與技術、電子信息工程及通信工程等電子信息類學科的一門重要的專業基礎課，也是當今教育部所推動的工程教育認證中，必不可少的課程環節。該課程涉及的知識點非常多，對學生日后進入相關行業和后續課程的學習起到重要作用。該課程以單元電路的分析和設計為主，主要對高頻電子線路的基本原理和基本分析方法進行研究。在現有的高頻電子線路課程教學過程中，教師主要通過高頻電子線路課堂授課，教授學生一些基本知識點和識別電路、分析電路的基本方法，不注重動手操作實踐能力的培養。加之現有業界在高頻系統設計時，廣泛采用仿真軟件進行開發，導致學生缺少這方面的基本認識。這使得學生既缺乏學習的積極性，也缺少必要的基礎開發知識。鑒于上述問題，本文提出了一些高頻電子線路課程教學的改革措施，為一線課程教師提供一定的參考。

二、現有高頻教學方法存在的問題

現有的高頻電子線路理論教學，教師多采用參閱課表進行教授的形式。在幻燈片以前，教師將課本上的概念、公式抄寫到黑板上，通過電路分析和公式推導，給學生灌輸概念和公式，整個過程表現為老師講，學生聽，被動地接受。現今，大多數學已普及了多媒體，多媒體的引入使老師從繁重的黑板板書中解脫出來，可以在短時間內教授更多的相關知識。多媒體教學的引入雖然提供給教師更多的課堂空余時間，但卻沒有改變教學模式。大多數情況下，多媒體只是用來簡單地播放教案，老師的授課仍舊是“照本宣科”，學生還是在被動地接受知識。多余的時間并沒有被教師用來有效的運用，以引導學生對技術進行思考。

三、改進方法研究

高頻實驗課能幫助學生消化教師課堂上講授的理論知識，是可以有效地銜接理論與實踐，同時，讓學生對元器件有直觀的感受。目前大多數院校的高頻實驗課都是用實驗箱進行，試驗箱里有設計好了的各個電路模塊，學生只需要去連接預先留存的接口，就能完成實驗硬件設置。這些實驗箱還有對應的實驗指導書，每個實驗都有詳細的實驗步驟，學生只要一步一步按照指導書上的內容進行操作，然后用示波器看看波形，記下數據，實驗就算完成了。這種實驗方式均是驗證性質的，既不利于學生日后進行電路設計，也無法了解到設計過程中遇到的問題。實驗課程失去了真正的意義，起不到提高學生動手能力的作用。要提高學生的興趣和能力，必須進行設計性的實驗。但設計性的實驗要學生自己設計電路、焊接、調試，需要反復修改、調試，過程比較煩瑣，需要占用學生及老師大量的時間。另外，現在一個班的學生也較多，如果采用設計性實驗，對實驗場地和實驗儀器的數量提出很大的需求。另外，學生的素質參差不齊，在實驗時，會存在損壞儀器設備的情況。這些均增加教學單位的成本。因此，考慮將商用仿真軟件引入實驗教學中，這樣可帶來多方面的好處。首先，計算機現已廣泛普及，學生基本人手一臺，采用仿真軟件進行實驗，可以保證每個學生都得到鍛煉，不再存在“一個學生做，其余學生圍觀”的情況。其次，現有企業進行相關系統設計時，已經摒棄以往經驗性的開發模式，廣泛地采用仿真軟件進行設計，走的是“設計、優化、樣機驗證”的路子，因此，讓學生從課程實驗的時候就接觸仿真軟件的應用，有利于其日后在崗位上進行開發設計工作。再次，使用仿真的形式，可以大大節約原材料的損耗，學生還可以多次重復，既有利于學生學習，也有利于教學單位節約成本。具體的仿真軟件的選用，前期可使用labview，綜合設計實驗時可以采用ADS。主要原因是，labview里提供了頻譜儀、分析儀等一些復雜的虛擬儀器，學生可以通過仿真軟件了解這些儀器的使用方法和用途，通過儀器的設置看到各種信號的變化，這樣，對一個剛剛接觸實驗的學生來說，更有利于其了解實驗設備和實驗過程。而ADS，由于其器件庫較為專業，而且界面更為專業抽象，適合學生設計更為接近實踐的系統。仿真軟件雖然彌補了實際操作的不足，但是并不能完全彌補實際操作在培養學生實際動手能力方面的優勢。教師可以根據不同的實驗階段，安排學生直接進行實際實驗，或是在仿真軟件上完成電路的設計與調試，再到儀器上進行實際操作。將仿真軟件引入高頻教學實驗后，學生對高頻電路設計的學習興趣有明顯提升，也少了很多對課程用處的迷惑。在實驗課上，學生可以根據所學的理論知識在仿真軟件上設計好電路模塊，實驗課上直接焊接、調試驗證相應的電路，實現了快速驗證所學的理論知識。由于高頻電子線路是專業基礎類課程，其實驗這塊重視程度不夠，很多高校的高頻電子線路這門課并沒有采用仿真設計的形式對學生開展實驗訓練。但該類方法在對學生分析問題、解決問題、設計電路的能力方面，有很大的提高。

四、結論

要提高高頻電子線路的教學質量，首先要從培養學生學習高頻的興趣入手，調動學生學習的積極性。除了采用先進的教學設備和教學手段，也應該充分利用這些變革所帶來的課堂教學時間上的靈活性，積極引入仿真系統等新的教學內容，與時俱進。盡量讓學生學習貼近實際的工具，進行低成本可重復的設計性的實驗，充分培養學生的創新及應用能力和動手能力。通過相關課程改革，為學生搭建從畢業到就業的橋梁。

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