面向提升工程應用能力的高頻電子線路課改探討

劉巧 張銳敏

[摘 要] 針對高頻電子線路課程教學現狀，找出存在的問題，分析原因。從實驗教學內容、實驗教學方法、理論教學內容、理論教學方法四個方面進行改革，目的是提高學生分析和設計通信電子線路的能力，提高學生的實際動手能力。

[關鍵詞] 高頻電子線路;實驗教學內容;實驗教學方法;理論教學;理論教學方法

[作者簡介] 劉 巧（1980—），女，河南長葛人，碩士，副教授，主要從事電子系統設計方向研究;張銳敏（1982—），女，河北石家莊人，碩士，講師，研究方向為傳感器技術、信號處理、模式識別。

[中圖分類號] G642 ? ?[文獻標識碼] A ? ?[文章編號] 1674-9324（2020）36-0193-02 ? ?[收稿日期] 2019-12-16

一、高頻電子線路教學現狀

高頻電子線路是本科電子信息類專業一門非常重要的專業基礎課，內容豐富，應用廣泛，具有很強的理論性、工程性、實踐性特點。但是課時僅設置48學時（36+12）。受教學課時限制，從課程及實驗的開設、教學過程和效果來看，沒有起到在本科課程體系中應有的作用。對于學生來說，該課程理論概念多而雜、公式推導多而難、電路分析偏難、不容易理解。而課程實驗僅開設6個實驗，共12課時。完成實驗采用高頻電子線路整機實驗箱，該實驗箱中設置了十多個為配合理論課程而設計的驗證性實驗和兩個綜合設計性實驗的系統實驗。驗證性實驗電路以及元器件參數都是設計好的，雖然可以幫助學生理解和加深課堂所學內容，但是在完成實驗時電路連接過于簡單，學生只是觀察輸入輸出信號的波形，對電路做簡單的分析，既忽略了高頻典型電路的基本結構，又削弱了培養學生連接電路及選擇元器件的技能。在學習的過程中，當前的教學模式以及實驗課程體系很難激發學生主動學習的興趣，更無法發揮高頻電子線路及實驗課程在電路分析與設計能力培養中的重要作用，以及對學生綜合素質及實際操作能力的鍛煉。鑒于以上問題，提出對高頻電子線路教學進行改革。

二、教學改革

1.實驗教學內容的改革。在新版的人才方案中，將高頻電子線路實驗課程單獨設課，32學時。利用實驗教學搭建課程實踐體系，將課堂展示—仿真—驗證—綜合實驗—課程設計—第二課堂融為一體，理論與實際相結合，培養學生分析問題和解決實際問題的能力。實驗內容從驗證性實驗向設計性、綜合性、系統性發展，從易到難、由簡到繁。在整個實驗教學過程中從基礎性實驗入手，再逐漸過渡到設計性、綜合性實驗。采用漸進式教學方法，遵循知識學習規律、技能形成規律，以達到增強實驗教學的效果。

2.實驗教學方法的改革。改革實驗教學內容，采用分層次的實驗教學方法。根據課程教學目的，將實驗分為基礎實驗、綜合實驗、課程設計三個層次。對于高頻電路的基礎實驗，采用問題式、啟發式的基礎實驗教學模式。課前針對高頻功能電路的功能、組成和工作原理提出問題，作為實驗預習內容。讓學生利用multisim軟件仿真單元電路原理實驗，再用仿真實驗箱中的實驗電路，先在仿真軟件中調試電路并觀察電路的輸出波形，并利用軟件分析電路，課前對問題進行研究與分析，主動完成實驗預習環節。實驗過程中把理論教學與實驗教學緊密聯系起來，鞏固理論學習內容。對于高頻電路中綜合實驗采用完全開放式、任務式教學模式。這次改革利用綜合實驗主要是為了培養學生焊接電路與測試電路的能力，學習由整體到局部的分析，完成由局部到整體的調試。在課程設計中采用研討式、項目式課程設計實驗教學模式。根據提出的電路功能和指標，引導學生主動完成課程設計。利用Simulink/Labview軟件模擬通信系統實驗，鼓勵學生動手創新，自己設計實驗，充分發揮學生的主觀能動性，培養學生提出問題、獨立解決問題的能力，培養學生的創新意識。

3.理論教學內容的改革。依托實踐教學改革，優化理論教學內容，合理調整課程內容，系統把握課程整體性。高頻電子線路課程內容以模擬通信系統為主，主要以研究信號的傳輸與信號的處理為主，涵蓋高頻無線電磁波的產生—發送—傳輸—接收的流程，包含以下各功能單元模塊電路：高頻信號的放大電路—振蕩電路—調制電路—解調電路—反饋控制電路，以及目前在處理信號中使用的頻率合成技術、功率合成技術、數字鎖相環等集成電路。

在授課過程中按照發送設備、接收設備通信系統劃分電路模塊。圍繞通信系統講解，力求理論與實踐結合，分析經典電路構成和工作原理、性能特點，講解基本概念和電路功能。授課過程中，以理解概念、實現功能為主，避免過多的數學推導，加強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，建立系統和工程觀念，提高分析和解決問題的能力，建立通信系統整機的概念。

理論與實驗內容結合，引導學生完成實驗預習。將部分理論課程搬至實驗室完成。由于課程內容抽象復雜，涉及復雜電路分析時，單純依靠講解不能幫助學生理解。講完電路的理論推導，利用軟件仿真理論電路，并通過軟件分析電路測試點的信號特點。采用虛擬實驗平臺植入課堂，使教學內容更加直觀，增加學生對理論知識的理解和電路結構的把握，使學生更為直觀地觀察到理論與實踐結合的效果，加深對相關知識的理解。

4.理論教學方法的改革。循序漸進，完善課程基礎教學。高頻電子線路的專業前導課程是電路原理、模擬電子線、信號與系統分析，學生對這些課程知識點的掌握存在一定的差異，一般分為三個層次，第一層次是基礎扎實的學生，能熟練應用這些知識點分析問題;第二層次是理論知識理解較好，卷面成績較好，但是不能靈活應用。第三層次是在學習的過程中僅僅為了應付考試，知識點完全沒有掌握。為了更好地達到教學效果，在教學過程中，理論課堂教學設計按照課前引導（復習）—正課—復習總結分為三個部分，每一章節的教學由實際案例引入，通過帶領學生分解電路，找出該章節中單元電路，再結合前導課程和該章節理論知識提出3～4個問題，讓學生帶著問題進入課堂。章節結束后注重歸納總結，引導學生關注規律和聯系，帶著問題進行總結，將章節知識點系統化、條理化。每一章結束根據章節重要知識點完成一次隨堂測試，以全面了解學生對所學內容的掌握情況。在整個教學過程中，通過問題的引入激發學生的學習興趣。

培養學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賽題目，借助分析實際電路，培養學生的工程思維能力，培養學生利用工程近似計算，結合工程思維能力，通過定性和定量分析的方式，完成系統電路設計。

在前期混合式教學改革的基礎上，運用網絡平臺，督促學生提前完成預習。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教學資源平臺，輔助學生更好地完成課前預習環節。

三、結束語

通過改變教學觀念，更新教學內容，改革教學方法，探索新的教學模式，目的是探索一種與創新型人才培養體系相適應的學習模式。在理論課上用軟件仿真原理電路幫助學生理解理論知識;在實驗課前，用仿真軟件將驗證性電路實現仿真，利用軟件中自帶的分析工具對電路實現分析，同時完成與該實驗相關的理論知識預習。通過理論講解—原理電路仿真—實驗電路仿真—驗證性實驗四步授課方法，讓學生掌握好高頻電子線路的分析和設計能力，提高學生對通信系統設計的實踐與創新能力，有效地培養學生的自主實驗意識，提高專業綜合實驗能力和實際解決問題的能力。

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