“通信電子線路”課堂教學改革研究

胡寶晶，楊 利

（云南農業大學 a.理學院；b.大數據學院，云南 昆明 650201）

“通信電子線路”是高等工程院校電子信息專業本科生的專業基礎課程，旨在培養具有扎實的專業理論知識、動手實踐能力和電路設計能力的學生。然而由于該課程主要涉及非線性電子線路內容，課程難度較大。同時，傳統教學模式主要采用單方面知識傳授，學生不知道如何運用所學知識，只為應付考試。加之傳統的教學內容、教學方法等也面臨著一些相對落后于時代和社會需求的問題。若不能夠根據院校自身特點進行適宜的改革，必將導致教學效果不理想，降低該課程的意義與價值。本文通過分析“通信電子線路”在教學過程中存在的問題，提出了增加思政教學和實例教學內容的建議，并將此內容與CDIO的教、學、評“三位一體”教學法、新媒體的線上線下教學法、團隊項目合作的開放式實踐教學法等新的教學方式結合起來，形成了一套全新的教學方法。

一、“通信電子線路”教學中存在的問題

在多年的教學實踐中，筆者發現電子信息工程系“通信電子線路”課程的課堂教學主要存在以下幾方面的問題。

（一）教學內容滯后，教學方法單一

隨著信息時代的飛速發展，通信電子線路在互聯網領域不斷擴張，而電子信息工程系多年來使用的《通信電子線路》教材還主要介紹無線電信號、正弦波振蕩器、高頻小信號放大器、諧振功率放大器等的概念和相關公式，對于知識的具體運用幾乎沒有講述，這就導致學生對通信領域的最新知識和技術掌握不足。同時，傳統單一的書本講授，PPT課件替代手寫黑板，加快了課程進度，學生對于知識的理解并不到位，抽象化的文字描述更是在無形之中加大了課程學習難度。

（二）學生學習興趣不高，人生價值觀不明顯

在大學階段，大多數時間是要學生自主學習的，但是恰恰是這種需要自律學習的關鍵時期，由于“通信電子線路”課程內容的艱深晦澀，對學生的綜合素質要求極高，再加之該課程從理論學習到實際電路制作存在一定難度，概念抽象，公式復雜，學生容易產生厭煩情緒，無法實現觸類旁通，最終學習效果不理想，失去學習的興趣。同時，有些大學生的“三觀”還不明確，仍處于對未來的迷茫之中，困難當前，便會漸漸失去信心，喪失動力，最終學習的初心便也失去了。

（三）教學內容復雜，教學成果不佳

電子信息工程系的學生來自全國各地，各地教學水平參差不齊，學生對知識點的掌握也是各不相同。加之“通信電子線路”課程的內容本就晦澀難懂，大量的計算，原理的驗證，光靠書本上的文字描述只是將知識硬生生地灌輸給學生，并沒有讓學生明白為什么學，學了有什么用，以至于學生只是一味應付考試，不能抓其本質，最后導致教學成效不佳，教師也不能及時了解學生的學習情況，無法做出相應的調整。

二、“通信電子線路”課程教學改革

針對電子信息工程系在“通信電子線路”課程傳統教學內容中出現的各種問題，本文提出要增加教學內容和方法的建議，同時提倡將二者相結合，達到“1+1＞2”的效果，培養復合型人才，以滿足新時代的人才需求。

（一）教學內容改革

1.增加思政教學內容，將典型案例實踐與思政元素和知識點結合起來。例如：（1）頻率穩定度的重要性，展現工匠精神。在講授振蕩器的頻率穩定問題時，以頻率穩定性的重要性為切入點，引入神舟飛船發射時間必須精確到毫秒。從神舟一號發射時間1999年11月20日06時30分03秒500毫秒，到神舟五號2003年10月15日09時00分03秒497毫秒，再到神舟十三號2021年10月16日00時23分56秒469毫秒，每分每秒無一不體現著工匠精神。（2）阻抗匹配的精神追求，展現精益求精。阻抗匹配大部分用于傳輸線上，將所有高頻的微波信號幾乎能傳遞至負載點，并且幾乎不會有信號反射回來源點，從而達到提升能源效益的目的。以袁隆平院士“一輩子用心做好一件事情”的靈魂追求為融入點，通過知識點類比的方式，培養學生對專業知識學習的精益求精的態度。（3）諧振功率放大器的精神縮影，展現工程意識。諧振功率放大器是用來對信號進行功率放大的。以中國用四年半時間建成全球規模最大機場——北京大興國際機場為例，體現“中國效率”，通過類比說明，培養學生做事要講究高效率、高質量、高品質。（4）LC振蕩器的誕生，展現科學思維?？v觀Colpitts振蕩器到Clapp振蕩器、Seiler振蕩器的改進歷程，培養學生不斷探究的科學思維。（5）振幅調制原理，展現探索未知。在講授振幅調制原理時，以費森登創造出能夠通過信號對高頻波進行調幅而后發射實現無線電通話的方式為例，通過人物讓學生學會探索未知。（6）混頻器電路的出現，展現創造思維，以愛德文·阿姆斯特朗創造超外差電路為例，說明不斷地嘗試新思維的碰撞，會有所收獲；如混頻器的干擾，展現分析問題。在解說混頻器干擾的內容時，抓住本質是關鍵，培養學生“明不足則多察”，做事注意細節，由表及里，透過現象看本質，學會分析問題。（7）直接解調法，展現追求真理。以我國科研工作者李惕碚和吳枚提出的直接解調方法自主研發的第一臺空間X射線天文望遠鏡為例，在自主研發的路上，他們一直追求真理；如頻率合成技術待發展，展現使命擔當。集成電路發展起步晚，任重而道遠，新時代青年仍需不斷努力，擔當起新時代的責任使命，為集成電路事業發展做出貢獻。

2.增加實例教學內容?！巴ㄐ烹娮泳€路”概念繁多且抽象，將這些書本上的知識化作現實生活中的應用，激發學生的興趣，讓學生能夠活學活用，而不只是為了應付考試。例如：（1）阻抗匹配可應用于功放與音箱、移動天線和蜂窩應用高頻超聲換能器。在功放與音箱中，阻抗匹配可以將小功率的音頻信號的輸出能量放大，有效擴大了聲音的傳播范圍，提供穩定的音頻，使喇叭達到最佳的工作狀態；在移動天線中，阻抗匹配可以將信號高效地發送和接收，滿足可靠和高速的通信需求，從而獲得最好的信號增益；在蜂窩應用高頻超聲換能器中，阻抗匹配可以在獲得最好的信號增益的同時，使聲波換能器和激勵源之間的電阻匹配，從而有效節約能量，降低功耗。（2）高頻小信號放大器可應用于通信領域的接收信號器中。它可以將電子設備的信號、測量儀器中的信號等長距離通信傳輸的信號放大和進行限制干擾的處理，提供了更高的精度、便攜性和靈敏度。（3）諧振功率放大器可應用于無線電發射機。而無線電發射機與無人機結合，便可以大面積觀察農作物，以及結合噴灑系統噴灑農藥，推動精密農業的發展。此過程中涉及的脈沖信號、反射率等，皆可與諧振功率放大器緊密聯系起來，幫助學生理解。（4）LC振蕩器可應用于汽車的勵磁線圈的傳感器和鳥類抑制器。它可以有效保障汽車驅動的安全性能，讓電源不影響其他系統功能的正常運行，大量降低LC電路的電流消耗，實現節能環保；根據它開發并設計鳥類探測器和抑制器，解決了鳥類啄食農作物的問題，超聲傳感器工具的作用有望幫助社區減少農業領域的害蟲。（5）傳輸線路理論和高頻信號可應用于谷物濕度測量傳感器，設計了一個關鍵的谷物水分傳感電路，能有效指導谷物加工，提高成品質量，降低生產成本。讓學生知道知識點并不是各章獨立的，而是相輔相成的。（6）正弦波振蕩器可應用于各種電子設備和機械農業中。它可以作為高頻加熱設備和醫用電療儀器中的變能能源，構成低電壓適用于便攜式應用的低功耗系統，保證了振蕩頻率的準確性和穩定性；它可以準確地預測甘蔗秸稈的質量，建立甘蔗秸稈稱重過程的自動控制系統，可以預測玉米和小扁豆的水分含量，設計并開發了一種基于電容性技術的測定不同水分含量下種子介電常數的儀器，可以預測種子和籽粒的水分含量，有效指導其生長，還可以大量檢查水果的硬度，提高耕作效率，提高果實成品質量。

（二）教學方法創新

1.CDIO的教、學、評三位一體教學法。CDIO代表工程中的構思（Conceive）、設計（Design）、實現（Implement）、運行（Operate）［1］，它將理論與實踐緊密結合起來，根據不同層次學生的實際情況，采取三種方式教授。第一種研討式教學主要針對課堂，讓學生從理論出發，發現問題；第二種探究式教學主要針對教學實驗，讓學生學會解決問題；第三種項目驅動式教學主要針對課程設計，幫助學生理解與驗證所學理論，學會舉一反三。學生在學習的過程中采用被動學習、主動學習和經驗學習三種學習方式。被動學習以教師講授為主，培養學生獲取知識的能力；主動學習以學生互動為主，培養其工程實踐的能力；經驗學習以案例分析為主，培養學生的創新意識。同時，通過多方面收集大數據分析的方法進行評價，包括教師對學生的各種階段完成情況的評價，學生對教師教學內容和方式的評價，團隊合作中學生對分工配合以及完成度評價等。此方法提高了專業課對學生的吸引力，理論與實踐融會貫通，并且建立了評價機制，使教師能夠隨時隨地掌握學生的學習情況，以便教師及時地調整教學內容，更好地達到教學培養的目標。

2.結合新媒體的線上線下教學法。對于“通信電子線路”這門理論性極強的課程來說，線上教學的教學效果、時長、相關視頻、文獻等都很好地結合了起來，使原本枯燥的課堂多了生機。同時，知識傳授最好的途徑仍然是線下教學，而學生自主復習回顧最好的方式是利用線上資源，將線上與線下的優勢結合，便可達到“五位”原則：（1）課前預習到位。學生利用PPT課件加上網絡資源，在學習軟件上對自己不理解的問題留言，進行充分預習。（2）課中講授到位。教師對學習軟件上學生的反饋予以重點講授，并且結合線上資源使學生更好地理解。（3）課后復習到位。教師在學習軟件上發布課堂上未完成的習題，并錄制講解視頻，學生在軟件上作答。（4）章節總結到位。教師將每個章節的結構圖標出重點等級，為學生提供指導復習。（5）測驗評價到位。教師將各章習題按難易程度分類，隨機組合成試卷發布在網上，學生隨機抽取試卷作答，并查看錯題進行自我評測。同時，不及格的學生重新做試卷，進行二次評測。綜上，可有效提升課程教學質量，培養出對國家有用的人才。

3.團隊項目合作的開放式實踐教學法。此方法以學生的學習過程為主，教師拋出環環相扣、構成課程內容的問題，學生自行選擇成員組隊，合理分配調研和查閱文獻的任務，去收集相關資料，將資料進行多元分析與深度研究，按照論文標準進行撰寫等。在此過程中，將書本的理論知識和現實生活中的實際問題緊密結合，得到綜合訓練和提高。最后，學生在課堂上介紹團隊的研究情況，互相交流，并訓練表達能力等［2］。這種教學法可激發學生的學習熱情，有利于培養和鍛煉學生發現問題、分析問題、解決問題的能力以及從個人自主到團隊合作的能力，有效提高學生的自主創新能力與結合實踐能力，教學成效顯著。

4.電路虛擬仿真與課堂結合教學法。傳統的課堂教學仍以理論解說為主，且學生始終處于被動接受知識的地位。虛擬仿真的教學環境更加有利于為學生營造教學氛圍［3］，使學生沉浸在此情景中，充分發揮自己的主觀能動性。同時，也能滿足師生教學空間感知化需求，最終激發學生的好奇心和對知識的探索欲。因此，推動了教育的發展，很好地解決了場地設施等問題，提高了學生學習效率，保證了學習效果。

5.多媒體講座式教學法。講座式教學營造了輕松健康的氛圍，有利于引導學生認真聽課；講座式教學內容安排也十分靈活，拋開了章節時長的限制，有利于學生將知識串聯起來，構架知識框架；講座式教學還結合多媒體，將單一的講授知識轉化為視覺、聽覺、觸覺相結合的形式，有利于學生注意力的集中，提高學習興趣；講座式教學還可全面拓展和延伸所學知識，有利于引發學生的思考以及各種思維的發散。

結語

本文分析了在傳統教學內容、教學方法中出現的教材內容滯后、概念籠統、公式繁多、學生興趣索然、教學效果不佳、滯后于時代和難以滿足社會需求等問題。結合了課程內容和學生自身的特點，借鑒了其他院校的經驗，討論了如何對教學的具體內容做出創新、改進和完善。同時，我們也補充了教學方式，突破了常規單向知識傳遞的局面，創新了教學方式。這種課堂教學改革的嘗試對學生自身綜合素質的提升、自主學習能力、學生思維的開發、學生學習興趣的提高以及其他后續課程的課堂教學改革具有一定的指導意義。