計算機(jī)仿真在高頻電子線路教學(xué)改革中的應(yīng)用

張曉軍+陸興華

摘 要：高頻電子線路是一門專業(yè)性強(qiáng)、難度大的學(xué)科，因此在該科目的教學(xué)上不僅需要改革，同時還應(yīng)當(dāng)合理的將計算機(jī)仿真應(yīng)用到教學(xué)中，提高教學(xué)效率和教學(xué)質(zhì)量。結(jié)合實際情況對高頻電子線路教學(xué)中的改革進(jìn)行了闡述，并對Multisim 11的應(yīng)用進(jìn)行了介紹，希望對相關(guān)工作人員能有所幫助。

關(guān)鍵詞：計算機(jī)仿真;高頻電子線路;電子專業(yè);教學(xué)改革

中圖分類號：TN401 ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A ? ? ? ? ? 文章編號：2095-1302（2014）12-00-03

0 ?引 ?言

高頻電子線路是電子專業(yè)和通信專業(yè)的一門基礎(chǔ)課程。在學(xué)習(xí)過程中需要不僅需要學(xué)生掌握專業(yè)知識中的基本概念，同時也要掌握課程中的分析方法，并依據(jù)所學(xué)內(nèi)容解決在實際中遇到的問題——學(xué)習(xí)的目的在于解決問題。要想實現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)則需要在教學(xué)上進(jìn)行改革，將計算機(jī)仿真應(yīng)用到高頻電子線路教學(xué)中。

1 ?教學(xué)方法改革

在高頻電子教學(xué)中應(yīng)用計算機(jī)仿真技術(shù)一共有三種，分別是：探究式教學(xué)、情境式教學(xué)、課程統(tǒng)籌教學(xué)。

1.1 ?探究式教學(xué)

在高頻電線路教學(xué)中，數(shù)學(xué)推導(dǎo)是教學(xué)過程中難以取舍的部分。取，不僅會占用教學(xué)課堂上的大量時間，而且容易使學(xué)生產(chǎn)生厭煩心理;舍，則會使最終結(jié)論顯得干癟得不到有利的支撐，同學(xué)在教學(xué)過程中也將會損失一次難得的思維訓(xùn)練。因此，仿真輔助教學(xué)出現(xiàn)在了高頻電子線路教學(xué)中[1]。利用計算機(jī)呈現(xiàn)數(shù)學(xué)推導(dǎo)結(jié)果，也就是通過改變計算機(jī)仿真電路參數(shù)，學(xué)生對輸出結(jié)果進(jìn)行記錄，然后由學(xué)生對結(jié)果受參數(shù)的影響規(guī)律進(jìn)行總結(jié)，使學(xué)生建立合理的數(shù)學(xué)模型。通過對計算機(jī)的應(yīng)用，本來乏味的教學(xué)將會顯得不那么乏味，教學(xué)在教學(xué)過程中的主要任務(wù)就是進(jìn)行適當(dāng)?shù)囊龑?dǎo)和對主要步驟進(jìn)行說明，對于學(xué)生可以自身推導(dǎo)的內(nèi)容，應(yīng)當(dāng)使用輔助教學(xué)手冊給學(xué)生一定指導(dǎo)，達(dá)到事半功倍的教學(xué)效果[2]。

1.2 ?情景教學(xué)

在高頻電子線路教學(xué)內(nèi)容中，概念多、難點多、數(shù)學(xué)推導(dǎo)多，同時還會涉及到非線性分析法，因此學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中經(jīng)常會覺得枯燥、難學(xué)。通過實驗展示可以使教學(xué)中的難點得到化解。但在實際教學(xué)中，因為受到空間和時間條件的限制，在實際教學(xué)中實物演示受到了制約。在高頻電子線路教學(xué)中要找到教學(xué)過程中的教學(xué)難點、抽象點，要準(zhǔn)備例如振蕩器平衡的調(diào)制系數(shù)、穩(wěn)定條件等多個仿真實驗，在課堂情境教學(xué)中應(yīng)用，為學(xué)生在認(rèn)識上提供更加便利的條件，提高教學(xué)效率。

1.3 ?課程統(tǒng)籌教學(xué)

通常情況下，在高頻電子線路教學(xué)中，理論課與實驗課是分開的，兩者相互獨立，這樣在實際教學(xué)過程中難免會出現(xiàn)理論與實踐脫節(jié)情況，主要表現(xiàn)在時間和內(nèi)容上脫節(jié)，教學(xué)過程中的驗證性試驗無法在及時的加深學(xué)生對教學(xué)內(nèi)容的理解，導(dǎo)致了教學(xué)效果大大降低。在教學(xué)過程中為了完整性經(jīng)常會對一些操作簡單、結(jié)論明顯的實驗也安排相應(yīng)的實驗環(huán)節(jié)，這浪費了實驗課程。在教學(xué)過程中應(yīng)當(dāng)對這一現(xiàn)象進(jìn)行合理改革，對課堂教學(xué)和實驗教學(xué)中的內(nèi)容進(jìn)行統(tǒng)籌，課堂教學(xué)結(jié)束后，應(yīng)當(dāng)安排相應(yīng)的驗證性實驗;部分理論課程可以在實驗課程上進(jìn)行，可以一邊做實驗一邊傳授理論知識[3]。針對每個驗證性實驗，設(shè)計相應(yīng)的仿真預(yù)習(xí)，利用計算機(jī)仿真代替實驗內(nèi)容，通過預(yù)習(xí)報告的方式完成。通過實踐證明，采用此種教學(xué)方式不僅解決了教學(xué)時間，而且提高了學(xué)生在自我學(xué)習(xí)中的管理能力。此外，計算機(jī)仿真通過計算機(jī)對實驗條件和環(huán)境進(jìn)行了模擬，學(xué)生可以進(jìn)行多次實驗，并且可以對實驗過程中的參數(shù)進(jìn)行自行修改，這樣不僅縮短了實驗時間，而且對實驗設(shè)備也起到了一定保護(hù)作用，避免學(xué)生在實驗過程中因為操作不當(dāng)而給設(shè)備造成損傷。

2 ?仿真教學(xué)應(yīng)用實例

Multisim 11是高頻電子線路教學(xué)中經(jīng)常被應(yīng)用的一種軟件，仿真分析具體步驟如下：依據(jù)設(shè)計和原理創(chuàng)建電路原理圖，然后依據(jù)實驗情況對電路圖選項進(jìn)行設(shè)置，開啟仿真開關(guān)，使電路運行，再借助仿真儀器，獲取理想的仿真結(jié)果[4]。

解調(diào)、調(diào)制電路是組成通信設(shè)備的重要部分，解調(diào)和調(diào)制方式對系統(tǒng)的性能有著巨大影響，同時也是在高頻電子線路學(xué)習(xí)中的難點。

2.1 ?普通AM（調(diào)幅）信號波形仿真

調(diào)幅是振幅調(diào)制的簡稱，調(diào)幅包括：抑制載波、普通調(diào)幅等，普通調(diào)幅是其中最基本的一種，其余調(diào)幅都是有普通調(diào)幅演變來的。依據(jù)調(diào)幅信號形成的基本原理，在Multisim11下創(chuàng)建普通調(diào)幅電路，如圖1所示。

圖1 ?普通調(diào)式電路

開啟仿真后可以可在雙蹤示波器上看到低頻調(diào)制信號與普通調(diào)幅信號波形對比圖，如圖2所示。

對直流電壓V3進(jìn)行調(diào)整，使電路調(diào)幅系數(shù)進(jìn)行改變但V3與1 V相等時，調(diào)幅系數(shù)將超過1，圖3則為方正波形，發(fā)生調(diào)幅現(xiàn)象，已調(diào)波在經(jīng)歷檢波后將無法恢復(fù)到原有的形態(tài)，屬于嚴(yán)重失真，因此在實際教學(xué)中應(yīng)當(dāng)盡量避免此現(xiàn)象的發(fā)生。

圖2 ?普通調(diào)幅電路仿真波形

圖3 ?過調(diào)幅仿真波形

2.2 ?二極管包絡(luò)檢波器仿真波形

二極管構(gòu)成的包絡(luò)檢波器性能強(qiáng)，結(jié)構(gòu)簡單，因此被廣泛應(yīng)用與檢波電路教學(xué)中，經(jīng)過解調(diào)后輸出的信號能夠?qū)斎胄盘柕陌j(luò)進(jìn)行合理反映，仿真電路如圖4所示。

開啟仿真，對電路參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，便可得到獲得調(diào)解后信號與輸入信號兩者的對比。但在對電路參數(shù)調(diào)整過程中，如果沒有對電路參數(shù)進(jìn)行正確選擇，二級管包絡(luò)檢波器在實際工作中極有可能發(fā)生負(fù)峰切割失真和惰性失真。因此，在實際操作過程中要注重電路參數(shù)的調(diào)整[5]。

圖4 ?二極管包絡(luò)檢波電路

3 ?計算機(jī)仿真應(yīng)用需要做好輔助工作

（1）整合教學(xué)內(nèi)容

對課堂、實驗教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行整合，在使用計算機(jī)仿真前，教師需要做大量工作。首先，教師要對教學(xué)中的內(nèi)容進(jìn)行詳細(xì)統(tǒng)籌。例如，在教學(xué)過程中，哪些部分課堂講解的內(nèi)容需要利用計算機(jī)仿真代替，哪些教學(xué)內(nèi)容應(yīng)當(dāng)通過計算機(jī)仿真演示，又有哪些內(nèi)容使需要通過計算機(jī)仿真對學(xué)生進(jìn)行指導(dǎo)。

（2）編制輔助教學(xué)手冊

對高頻電子線路教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行整合后，教學(xué)應(yīng)當(dāng)精細(xì)編制輔助教學(xué)手冊，對進(jìn)行過程進(jìn)行指導(dǎo)。輔助教學(xué)手冊中的內(nèi)容應(yīng)當(dāng)通俗易懂，計算機(jī)仿真的思路、目的、步驟等內(nèi)容要言簡意賅，便于學(xué)生理解和運用。

（3）改革考核制度

考核是檢驗教學(xué)成果的主要手段，既然在高頻電子線路教學(xué)中引入了計算機(jī)仿真，那么在考核中也應(yīng)當(dāng)有所體現(xiàn)。在考核過程中不僅要涵蓋大綱的教學(xué)要求，同時也要加入計算機(jī)仿真考核。在考核上應(yīng)當(dāng)做出合理的改革，主要體現(xiàn)在總成績的構(gòu)成上，總成績的構(gòu)成如表1所示。

表1 ?成績構(gòu)成表

總成績構(gòu)成 所占比例（%）

理論課成績 45

平時成績 20

計算機(jī)仿真成績 15

實驗成績 20

通過實踐應(yīng)用表明，合理的考核結(jié)構(gòu)，不僅能夠使計算機(jī)仿真教學(xué)在高頻電子線路教學(xué)中起到更好的作用，同時對學(xué)生的學(xué)習(xí)起到了一定督促作用。

4 ?結(jié) ?語

將計算機(jī)仿真軟件應(yīng)用到高頻電子線路教學(xué)中，可以將教學(xué)中抽象難懂的內(nèi)容進(jìn)行展示，通過改變參數(shù)獲取不同波形，不僅可以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，同時也可以加深學(xué)生對知識的理解，是一種值得推廣的方法。

參考文獻(xiàn)

[1]晉建秀，陳艷峰.多媒體環(huán)境下的高頻電子線路課堂教學(xué)研究[J].中國現(xiàn)代教育裝備，2011，8（11）：12-14.

[2]李銳君，王莉麗.Multisim 10在高頻小信號諧振放大器教學(xué)中的應(yīng)用[J].科技信息，2011，10（11）：43-45.

[3]黃培根，任清褒.Multisim l0計算機(jī)模擬虛擬仿真實驗室[J].北京：電子工業(yè)出版社，2011，11（10）：14-15.

[4]于波，呂秀麗，李玉爽.Multisim 11在高頻電子線路教學(xué)中的應(yīng)用[J].現(xiàn)代電子技術(shù)，2011，34（11）：193-198.

[5]韓碩.虛擬儀器技術(shù)在教學(xué)中的開發(fā)與應(yīng)用[J].裝備制造技術(shù)，2011，10（9）：239-241.

3 ?計算機(jī)仿真應(yīng)用需要做好輔助工作

（1）整合教學(xué)內(nèi)容

對課堂、實驗教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行整合，在使用計算機(jī)仿真前，教師需要做大量工作。首先，教師要對教學(xué)中的內(nèi)容進(jìn)行詳細(xì)統(tǒng)籌。例如，在教學(xué)過程中，哪些部分課堂講解的內(nèi)容需要利用計算機(jī)仿真代替，哪些教學(xué)內(nèi)容應(yīng)當(dāng)通過計算機(jī)仿真演示，又有哪些內(nèi)容使需要通過計算機(jī)仿真對學(xué)生進(jìn)行指導(dǎo)。

（2）編制輔助教學(xué)手冊

對高頻電子線路教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行整合后，教學(xué)應(yīng)當(dāng)精細(xì)編制輔助教學(xué)手冊，對進(jìn)行過程進(jìn)行指導(dǎo)。輔助教學(xué)手冊中的內(nèi)容應(yīng)當(dāng)通俗易懂，計算機(jī)仿真的思路、目的、步驟等內(nèi)容要言簡意賅，便于學(xué)生理解和運用。

（3）改革考核制度

考核是檢驗教學(xué)成果的主要手段，既然在高頻電子線路教學(xué)中引入了計算機(jī)仿真，那么在考核中也應(yīng)當(dāng)有所體現(xiàn)。在考核過程中不僅要涵蓋大綱的教學(xué)要求，同時也要加入計算機(jī)仿真考核。在考核上應(yīng)當(dāng)做出合理的改革，主要體現(xiàn)在總成績的構(gòu)成上，總成績的構(gòu)成如表1所示。

表1 ?成績構(gòu)成表

總成績構(gòu)成 所占比例（%）

理論課成績 45

平時成績 20

計算機(jī)仿真成績 15

實驗成績 20

通過實踐應(yīng)用表明，合理的考核結(jié)構(gòu)，不僅能夠使計算機(jī)仿真教學(xué)在高頻電子線路教學(xué)中起到更好的作用，同時對學(xué)生的學(xué)習(xí)起到了一定督促作用。

4 ?結(jié) ?語

將計算機(jī)仿真軟件應(yīng)用到高頻電子線路教學(xué)中，可以將教學(xué)中抽象難懂的內(nèi)容進(jìn)行展示，通過改變參數(shù)獲取不同波形，不僅可以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，同時也可以加深學(xué)生對知識的理解，是一種值得推廣的方法。

參考文獻(xiàn)

[1]晉建秀，陳艷峰.多媒體環(huán)境下的高頻電子線路課堂教學(xué)研究[J].中國現(xiàn)代教育裝備，2011，8（11）：12-14.

[2]李銳君，王莉麗.Multisim 10在高頻小信號諧振放大器教學(xué)中的應(yīng)用[J].科技信息，2011，10（11）：43-45.

[3]黃培根，任清褒.Multisim l0計算機(jī)模擬虛擬仿真實驗室[J].北京：電子工業(yè)出版社，2011，11（10）：14-15.

[4]于波，呂秀麗，李玉爽.Multisim 11在高頻電子線路教學(xué)中的應(yīng)用[J].現(xiàn)代電子技術(shù)，2011，34（11）：193-198.

[5]韓碩.虛擬儀器技術(shù)在教學(xué)中的開發(fā)與應(yīng)用[J].裝備制造技術(shù)，2011，10（9）：239-241.

3 ?計算機(jī)仿真應(yīng)用需要做好輔助工作

（1）整合教學(xué)內(nèi)容

對課堂、實驗教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行整合，在使用計算機(jī)仿真前，教師需要做大量工作。首先，教師要對教學(xué)中的內(nèi)容進(jìn)行詳細(xì)統(tǒng)籌。例如，在教學(xué)過程中，哪些部分課堂講解的內(nèi)容需要利用計算機(jī)仿真代替，哪些教學(xué)內(nèi)容應(yīng)當(dāng)通過計算機(jī)仿真演示，又有哪些內(nèi)容使需要通過計算機(jī)仿真對學(xué)生進(jìn)行指導(dǎo)。

（2）編制輔助教學(xué)手冊

對高頻電子線路教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行整合后，教學(xué)應(yīng)當(dāng)精細(xì)編制輔助教學(xué)手冊，對進(jìn)行過程進(jìn)行指導(dǎo)。輔助教學(xué)手冊中的內(nèi)容應(yīng)當(dāng)通俗易懂，計算機(jī)仿真的思路、目的、步驟等內(nèi)容要言簡意賅，便于學(xué)生理解和運用。

（3）改革考核制度

考核是檢驗教學(xué)成果的主要手段，既然在高頻電子線路教學(xué)中引入了計算機(jī)仿真，那么在考核中也應(yīng)當(dāng)有所體現(xiàn)。在考核過程中不僅要涵蓋大綱的教學(xué)要求，同時也要加入計算機(jī)仿真考核。在考核上應(yīng)當(dāng)做出合理的改革，主要體現(xiàn)在總成績的構(gòu)成上，總成績的構(gòu)成如表1所示。

表1 ?成績構(gòu)成表

總成績構(gòu)成 所占比例（%）

理論課成績 45

平時成績 20

計算機(jī)仿真成績 15

實驗成績 20

通過實踐應(yīng)用表明，合理的考核結(jié)構(gòu)，不僅能夠使計算機(jī)仿真教學(xué)在高頻電子線路教學(xué)中起到更好的作用，同時對學(xué)生的學(xué)習(xí)起到了一定督促作用。

4 ?結(jié) ?語

將計算機(jī)仿真軟件應(yīng)用到高頻電子線路教學(xué)中，可以將教學(xué)中抽象難懂的內(nèi)容進(jìn)行展示，通過改變參數(shù)獲取不同波形，不僅可以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，同時也可以加深學(xué)生對知識的理解，是一種值得推廣的方法。

參考文獻(xiàn)

[1]晉建秀，陳艷峰.多媒體環(huán)境下的高頻電子線路課堂教學(xué)研究[J].中國現(xiàn)代教育裝備，2011，8（11）：12-14.

[2]李銳君，王莉麗.Multisim 10在高頻小信號諧振放大器教學(xué)中的應(yīng)用[J].科技信息，2011，10（11）：43-45.

[3]黃培根，任清褒.Multisim l0計算機(jī)模擬虛擬仿真實驗室[J].北京：電子工業(yè)出版社，2011，11（10）：14-15.

[4]于波，呂秀麗，李玉爽.Multisim 11在高頻電子線路教學(xué)中的應(yīng)用[J].現(xiàn)代電子技術(shù)，2011，34（11）：193-198.

[5]韓碩.虛擬儀器技術(shù)在教學(xué)中的開發(fā)與應(yīng)用[J].裝備制造技術(shù)，2011，10（9）：239-241.