通信電子線路的教學現(xiàn)狀與改革探討

劉秉科

【摘 要】詳細分析了應用型大學的通信電子線路課程的教學現(xiàn)狀，從課程內(nèi)容，通信領(lǐng)域技術(shù)革新，學生因素，教學條件等多方面探討了影響教學效果的主要原因。提出應面向應用，以提高學生的學習興趣為出發(fā)點，多環(huán)節(jié)改革并舉以改善教學效果的改革思考。

【關(guān)鍵詞】通信電子線路；教學效果；教學改革

【中圖分類號】G421 【文獻標識碼】A

【文章編號】2095-3089（2018）15-0006-01

引言

通信電子線路是電子信息工程和通信專業(yè)本科階段的一門專業(yè)課，以組成模擬無線通信系統(tǒng)的單元電路為主要內(nèi)容，增加了數(shù)字通信及鎖相技術(shù)的基本知識。實際上，現(xiàn)代通信系統(tǒng)的設(shè)計已經(jīng)以射頻電路技術(shù)和軟件無線電技術(shù)為主。《通信電子線路》的知識體系及分析設(shè)計方法已經(jīng)逐漸老化。對于應用型大學本科畢業(yè)生而言，無論是電路知識的吸引力還是在就業(yè)方面的幫助，都已明顯弱化，學生厭學情緒越來越嚴重。有必要對課程的教學現(xiàn)狀及對策進行深入探討，切實改善教學效果。

一、教學現(xiàn)狀分析

1.課程特點導致難學難教。

通信電子線路以電路分析、模擬電路、數(shù)學物理方法及信號系統(tǒng)等課程為先修課，基礎(chǔ)要求比較高，也要求學生有較強的學習能力。同時，教材內(nèi)容以非線性電路的理論分析為主，分立元件電路多，內(nèi)容枯燥，理解困難。難學難教一直是該課的顯明特點。

近年來，由于電子信息工程及通信工程等專業(yè)開設(shè)的應用類專業(yè)課程增多，復習鞏固及自習時間有限，加之實驗實踐條件不足，硬件電路知識分散，影響電路制作調(diào)試的原因復雜等，多種因素導致學生對通信電子線路課程的厭學現(xiàn)象明顯。

2.教學手段單一導致課堂教學效果不佳。

高校已普及多媒體教學，盡管利用圖片和動畫效果可以增加內(nèi)容的生動性，但由于課程內(nèi)容多，課時緊張，知識點多且分散，以傳統(tǒng)注入式教學為主。為有效提高教學效果，必須改變這種單調(diào)的課堂教學模式。

3.應用性降低導致學生的學習動力不足。

內(nèi)容陳舊過時，單元電路功能及分析設(shè)計方法逐漸失去應用價值，與電子通信產(chǎn)業(yè)對技術(shù)人才的需求脫節(jié)。隨著現(xiàn)代無線通信技術(shù)的迅速發(fā)展，無線通信的工作頻率越來越高，L波段、C波段、S波段的通信已經(jīng)成為無線通信的主流。[1]而通信電子線路涵蓋的電路及分析設(shè)計方法適用于VHL和UHL波段，以模擬通信系統(tǒng)的組成電路知識為主，已經(jīng)不能適應現(xiàn)代通信系統(tǒng)的技術(shù)要求。必須專門學習“射頻電路設(shè)計”，方可在通信企業(yè)從事工程設(shè)計工作。另外，隨著軟件無線電技術(shù)進步，大規(guī)模DSP芯片在通信領(lǐng)域廣泛應用，傳統(tǒng)通信電路設(shè)計方法逐漸邊緣化。由于教學體系設(shè)計、教學學時及實驗條件、師資力量的限制，很多應用型院校未開設(shè)“射頻電路設(shè)計”課。

學習通信電子線路并不能有效提高本科畢業(yè)生在通信產(chǎn)業(yè)的就業(yè)能力，嚴重影響了學生的學習積極性。

4.學生方面的因素使課程教學效果較差。

高校擴張導致應用型大學的生源素質(zhì)下降，學生學習積極性不夠，學習能力偏低。如先修課程內(nèi)容快速遺忘；甚至經(jīng)過一兩周時間，前面學過的知識點就忘了，每次上課都要用相當?shù)臅r間回顧復習前面的知識點，給課堂理論教學造成了很大障礙。

高年級學生學習方向分化。以就業(yè)為導向，使更多的學生選擇嵌入式、網(wǎng)絡(luò)開發(fā)等方向，易學還容易找到工作。選擇電路設(shè)計方向的學生越來越少，學習通信電子線路的動力不足，是影響通信電子線路教學效果的最重要因素。

5.實驗實踐環(huán)節(jié)重視不夠。

實驗教學以電路功能指標測試的驗證性實驗為主要形式，其目的是為了深化理解和鞏固理論知識，仍然很重要。但驗證性實驗不能提高學生的學習興趣及創(chuàng)新性學習熱情，必須重視實驗教學設(shè)計，提高學生對從事電路工程工作的良好預期，增加學生對課程的興趣和動力。

二、教學改革的對策思考

1.調(diào)整教學內(nèi)容，以電路功能及實際應用電路分析為主。

由于課程內(nèi)容與現(xiàn)代通信系統(tǒng)的技術(shù)現(xiàn)狀脫節(jié)，但仍然是無線通信技術(shù)的基礎(chǔ)知識，應將該課程定位為專業(yè)基礎(chǔ)課；重視通信電子線路分析基礎(chǔ)的教學；重視單元電路功能、應用范圍及基本原理的學習；重視應用電路實例的定性分析；重視以集成電路為核心的功能應用電路系統(tǒng)的實踐教學；給出電路指標設(shè)計和調(diào)試的重要結(jié)論和方法，弱化枯燥的數(shù)學推導及復雜的特性分析；要求重點掌握電路組成器件功能方面的定性分析，弱化定量計算方面的教學要求；重視實際應用電路的分析舉例。

2.采用啟發(fā)式教學，精心設(shè)計教學課件。

啟發(fā)式教學目標是為了激發(fā)學生的探究心理，聚焦學生注意力，對教師的教學技巧和課堂把控能力要求較高。而精心設(shè)計與實際應用聯(lián)系緊密的問題設(shè)置，是保證提高學生學習興趣和激發(fā)學生主動性學習的關(guān)鍵因素。

3.結(jié)合電路仿真，增加理論教學的直觀性。

充分應用軟件仿真，可以彌補硬件實驗條件的不足，調(diào)節(jié)課堂教學節(jié)奏和氣氛，提高學習興趣，是改善教學效果的有效措施。

4.重視實驗教學，激發(fā)學生的學習興趣。

實驗設(shè)備狀態(tài)是否良好，實驗耗材是否有保障，是在教學課時緊張的背景下完成好實驗教學的前提條件。教學實踐中，實驗條件的保障環(huán)節(jié)是影響學生實驗效果的一個大概率因素。

多做演示實驗，特別是無線收發(fā)系統(tǒng)聯(lián)合調(diào)試實驗，不僅增強學生對課程的應用性認識，而且可有效提高學生自主實驗的信心。重視驗證性實驗，以保證理論知識的教學成果，而理論基礎(chǔ)是學生在工作崗位持續(xù)成長所需的最重要營養(yǎng)。

利用開放實驗室，鼓勵學生自主設(shè)計制作無線通信系統(tǒng)，提高對通信電子線路各功能電路的理解和應用能力，激發(fā)學習興趣。

三、教學過程設(shè)計

1.講授內(nèi)容。

精心調(diào)整教學內(nèi)容，設(shè)計教學課件，設(shè)置好啟發(fā)式教學問題，設(shè)計好仿真教學內(nèi)容，把理論基礎(chǔ)與應用實踐知識密切融合。

2.設(shè)計制作各功能電路模塊。

每一種功能電路都要提前設(shè)計制作好高頻電路模塊和對應功能的射頻電路模塊，用于電路展示及演示實驗。

3.在有多媒體投影條件的實驗室上課。

理論知識講授與電路仿真、電路模塊測試穿插進行。

4.教學過程綜合。

把原理電路的講授與相關(guān)實際電路模塊功能展示相結(jié)合，重視電路的應用知識，包括典型集成電路的功能、內(nèi)部電路框圖、外圍電路設(shè)計、指標測試與調(diào)整等應用性知識的教學。

5.諧振功率放大器的教學過程設(shè)計舉例。

（1）啟發(fā)式教學設(shè)計。

采用啟發(fā)式教學，穿插以下問題來推進內(nèi)容講授。

作為晶體管放大器，靜點如何設(shè)置？引出饋電電路及丙類狀態(tài)的知識點。

由于工作在丙類，集電極電流波形與輸入正弦電壓相比有什么變化？如果負載為純電阻，將得到怎樣的輸出電壓波形？怎樣解決不失真放大的問題？引出諧振選頻網(wǎng)絡(luò)作為集電極交流負載的選頻濾波作用。

信號的耦合方式有哪些？強化模電相關(guān)的知識。

與低頻小信號放大電路相比，電路結(jié)構(gòu)有什么重大區(qū)別？輸入輸出端要不要阻抗匹配？如何匹配？從而引出阻抗匹配問題，講述阻抗變換網(wǎng)絡(luò)的作用及分析計算方法。

最后呈現(xiàn)出完整的實際電路進行綜合分析討論，建立起清晰的電路組成結(jié)構(gòu)及系統(tǒng)的工作原理知識。

工作頻段不同，實際電路的設(shè)計及制作又有何不同？將普通高頻電路模塊和射頻電路模塊分別通過PPT介紹，然后進行電路模塊的實物展示及測試，介紹射頻功放模塊的器件知識及PCB制作要考慮和解決的問題。

（2）講授內(nèi)容調(diào)整。

先講基本電路功能指標、結(jié)構(gòu)組成和工作原理，再講諧振功放的調(diào)試問題，引出過壓、欠壓及臨界三種工作狀態(tài)的概念及應用特點。

在以上教學內(nèi)容的設(shè)計中，和傳統(tǒng)教學內(nèi)容相比，有增有減。

增加的是射頻電路知識，這部分內(nèi)容恰恰是手機等移動通信設(shè)備中的實用知識，與畢業(yè)后從事通信產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)實工作需要聯(lián)系密切，可以有效激發(fā)學生的學習探究興趣。

對原來內(nèi)容中關(guān)于諧振功放的動態(tài)特性及負載特性的分析過程略講，無需詳細討論分析，降低內(nèi)容難度，避免影響學生的學習興趣。只給出VCC，VBB，vbm，RP等參數(shù)對各電路指標的影響趨勢相關(guān)的曲線即可。

（3）仿真設(shè)計。

對100MHz的諧振功率放大器電路進行仿真。改變信號頻率，觀察電壓放大效果及阻抗匹配結(jié)果的變化；改變電路參數(shù)，仿真諧振功放的工作狀態(tài)變化情況。

（4）學生實驗設(shè)計。

進行驗證性的測試實驗，讓學生熟悉測量儀器調(diào)節(jié)使用，練習功放電路調(diào)試，測試電路指標，直觀地強化電路功能印象。建設(shè)開放實驗室，引導學生制作調(diào)試調(diào)幅調(diào)頻發(fā)射機，對講機等系統(tǒng)電路，包括調(diào)試諧振功放電路，提高對通信電路的學習興趣。

四、結(jié)語

通信電子線路教學無論從教學內(nèi)容、方法、過程設(shè)計還是實驗條件方面，都需要進行認真的思考和改革，目標是提高學習效果，面向?qū)嶋H應用能力的提高。為此，教師需要作大量的前期準備工作。

參考文獻

[1]范瑜等.“高頻電子線路”的教學現(xiàn)狀與改革思路.電子電氣學報，2009年8月.

[2]嚴國萍.《通信電子線路》.科學出版社第二版，2015年1月.