楊　艷，魏平俊

(中原工學(xué)院 電子信息學(xué)院， 河南 鄭州 450007)

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提高高頻電子線路教學(xué)效果之思考

楊艷，魏平俊

(中原工學(xué)院 電子信息學(xué)院， 河南 鄭州 450007)

摘要：高頻電子線路是信息與通信學(xué)科一門(mén)重要的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課。為提高教學(xué)質(zhì)量，改善教學(xué)效果，結(jié)合教學(xué)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法及實(shí)驗(yàn)教學(xué)方面詳細(xì)論述了課程教學(xué)的思路，通過(guò)課程教學(xué)實(shí)踐，提升了學(xué)生的綜合知識(shí)水平，教學(xué)效果較好。

關(guān)鍵詞：高頻電子線路；教學(xué)改革；對(duì)比教學(xué)；電路仿真

DOI：10.13757/j.cnki.cn34-1150/n.2016.02.033

高頻電子線路是電子信息和通信專(zhuān)業(yè)一門(mén)重要的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課，是學(xué)習(xí)后續(xù)專(zhuān)業(yè)課的重要理論基礎(chǔ)[1]。該課程涉及無(wú)線通信系統(tǒng)中各單元電路的基本原理、基本電路及設(shè)計(jì)方法，是進(jìn)行射頻電路設(shè)計(jì)的重要理論基礎(chǔ)[2]。隨著無(wú)線通信技術(shù)的迅速發(fā)展，對(duì)射頻電路設(shè)計(jì)的人才需求顯得尤為迫切，高頻電子線路基礎(chǔ)知識(shí)的學(xué)習(xí)也變得更加重要。高頻電子線路課程中涉及大量抽象的理論知識(shí)、較多的公式計(jì)算及復(fù)雜的電路結(jié)構(gòu)，強(qiáng)調(diào)理論和實(shí)踐的緊密結(jié)合，存在內(nèi)容理解難、電路分析復(fù)雜，學(xué)生學(xué)習(xí)效果差及教學(xué)效果不理想等諸多問(wèn)題。如何激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、加深學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解、提高學(xué)生的分析能力、實(shí)踐能力是本課程教學(xué)需認(rèn)真思考的問(wèn)題。本文結(jié)合實(shí)際教學(xué)，根據(jù)高頻電子線路課程的特點(diǎn)，從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法及實(shí)驗(yàn)教學(xué)等方面進(jìn)行了一些探索。

1豐富教學(xué)內(nèi)容

為強(qiáng)化理論基礎(chǔ)，緊跟行業(yè)需求，在高頻電子線路教學(xué)過(guò)程中需要對(duì)教學(xué)內(nèi)容不斷做出調(diào)整，強(qiáng)調(diào)理論與應(yīng)用、行業(yè)需求緊密結(jié)合[3]。

1.1 緊密結(jié)合新技術(shù)，優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容

隨著高頻電子技術(shù)突飛猛進(jìn)的發(fā)展，高頻電路正在走向單元電路集成化、系統(tǒng)集成化。針對(duì)高頻電路的快速發(fā)展，在教學(xué)內(nèi)容上結(jié)合新的集成電路相關(guān)知識(shí)，增加高頻單元和高頻組合集成電路等集成芯片的介紹和應(yīng)用，縮短由二極管、電阻等分立元件組成電路的詳細(xì)分析，實(shí)現(xiàn)無(wú)線通信系統(tǒng)的基礎(chǔ)理論和實(shí)際應(yīng)用、電子技術(shù)發(fā)展有機(jī)結(jié)合。同時(shí)引入EDA軟件，采用EDA軟件對(duì)高頻電路和系統(tǒng)進(jìn)行分析和設(shè)計(jì)，不僅可以節(jié)省時(shí)間和費(fèi)用，縮短設(shè)計(jì)周期，而且可以快速獲得完善的電路方案。加強(qiáng)學(xué)生對(duì)EDA軟件的應(yīng)用，提高學(xué)生的電路設(shè)計(jì)能力。

總之，通過(guò)教學(xué)內(nèi)容的更新和調(diào)整，學(xué)生不僅可以掌握高頻電路的基礎(chǔ)知識(shí)，還能與電子技術(shù)發(fā)展動(dòng)態(tài)緊密結(jié)合，擴(kuò)展學(xué)生的思維，提升學(xué)生的應(yīng)用能力。

1.2與競(jìng)賽實(shí)例相結(jié)合，擴(kuò)展學(xué)生思維

全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽是教育部倡導(dǎo)的大學(xué)生學(xué)科競(jìng)賽之一，目的在于促進(jìn)信息相關(guān)學(xué)科課程體系和課程內(nèi)容的改革。每?jī)赡昱e辦的全國(guó)大學(xué)生電子競(jìng)賽的部分題目都與高頻電子線路教學(xué)密切相關(guān)，例如2015年的頻譜分析儀、2013年的射頻寬帶放大器和無(wú)線收發(fā)系統(tǒng)、2011年的LC放大器等題目都屬于高頻知識(shí)的范疇。為豐富課堂教學(xué)，在講解教學(xué)基礎(chǔ)內(nèi)容的同時(shí)，加入與本章內(nèi)容相關(guān)的電子競(jìng)賽設(shè)計(jì)方案，通過(guò)方案分析，提出設(shè)計(jì)思路，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐創(chuàng)新意識(shí)，加強(qiáng)學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的理解，開(kāi)闊學(xué)生的設(shè)計(jì)思維。

2改進(jìn)教學(xué)方法，提高教學(xué)效果

“高頻電子線路”課程基礎(chǔ)理論知識(shí)難、系統(tǒng)性強(qiáng)，結(jié)構(gòu)緊湊，學(xué)習(xí)起來(lái)較枯燥，嘗試不同的行之有效的教學(xué)方法和手段，可以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，提升課堂教學(xué)效果。

2.1引入問(wèn)題，啟發(fā)學(xué)生思考

在教學(xué)過(guò)程中，利用視頻、圖片、動(dòng)畫(huà)等多媒體手段進(jìn)行啟發(fā)性教學(xué)，增強(qiáng)課堂的趣味性。同時(shí)采用板書(shū)列出主要內(nèi)容，使內(nèi)容和講解步調(diào)一致。在課堂上采用層層推進(jìn)、逐步深入的教學(xué)理念，形成“給出知識(shí)框架、提出問(wèn)題、分析問(wèn)題、解決問(wèn)題、歸納總結(jié)”的教學(xué)思路。例如在講解振幅調(diào)制時(shí)，從無(wú)線通信系統(tǒng)的知識(shí)結(jié)構(gòu)講起，提出“為什么要進(jìn)行調(diào)制”、“振幅調(diào)制有什么特點(diǎn)”等問(wèn)題供同學(xué)們思考，然后根據(jù)問(wèn)題分析振幅調(diào)制的特點(diǎn)，給出調(diào)幅波的表達(dá)式和調(diào)制的波形圖，最后總結(jié)歸納振幅調(diào)制的特點(diǎn)。通過(guò)引入問(wèn)題，激發(fā)學(xué)生的思考，不再只是停留在“老師講，學(xué)生聽(tīng)”的教學(xué)模式，而是讓學(xué)生參與到解決問(wèn)題的過(guò)程中，極大地提升了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。同時(shí)為提高學(xué)生的自主學(xué)習(xí)意識(shí)，建立了高頻電路精品課程網(wǎng)站，提供電子課件、電子教案、課程資料等相關(guān)內(nèi)容供學(xué)生下載，同時(shí)上傳一些習(xí)題和電子設(shè)計(jì)制作題目，設(shè)置討論區(qū)。學(xué)生可以在平臺(tái)上進(jìn)行問(wèn)題討論和交流，進(jìn)一步提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

2.2采用對(duì)比教學(xué)，加深知識(shí)理解

學(xué)習(xí)高頻電子線路的前期課程是模擬電子線路，兩者既有相通之處，又有明顯的差異。為了使學(xué)生更好地理解高頻電路原理，可以從學(xué)生熟悉的低頻電路入手進(jìn)行對(duì)比教學(xué)。例如在講解高頻小信號(hào)放大器時(shí)，將其與低頻信號(hào)放大器進(jìn)行對(duì)比，兩者的相同之處在于電路結(jié)構(gòu)相似，晶體管工作狀態(tài)相同；不同之處在于高頻小信號(hào)放大器工作頻率較高、信號(hào)帶寬較窄、負(fù)載不再是純電阻而是LC諧振回路，分析方法采用Y參數(shù)而不是H參數(shù)等效。又如在講解高頻功率放大器時(shí)，也可以和低頻功放及高頻小信號(hào)放大器分別對(duì)比講解。高頻功放與低頻功放相比較，工作頻率、應(yīng)用場(chǎng)合、負(fù)載和放大器類(lèi)型等都有不同；與高頻小信號(hào)放大器相比，電路性質(zhì)、應(yīng)用場(chǎng)合、放大器類(lèi)型、集電極輸出波形及設(shè)計(jì)的目的和關(guān)心的指標(biāo)又存在很大差異。經(jīng)過(guò)反復(fù)對(duì)比教學(xué)，學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)的思路可以更加清晰，分析問(wèn)題更能切中要害，理解更加深入。

3優(yōu)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)

實(shí)驗(yàn)教學(xué)是高頻電子線路教學(xué)中的重要環(huán)節(jié)。構(gòu)建適應(yīng)電信和通信專(zhuān)業(yè)的高頻電子線路實(shí)驗(yàn)教學(xué)課程內(nèi)容體系，統(tǒng)籌規(guī)劃、協(xié)調(diào)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和教學(xué)內(nèi)容、學(xué)時(shí)分配等方面的關(guān)系，跟蹤高頻電路的發(fā)展，整合實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，及時(shí)引進(jìn)新方法、新技術(shù)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，加強(qiáng)綜合性設(shè)計(jì)性的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，改革實(shí)驗(yàn)教學(xué)手段，致力于學(xué)生動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)[4]。

3.1引入仿真實(shí)驗(yàn)

通過(guò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革，學(xué)生可以更好地將理論知識(shí)和實(shí)踐緊密結(jié)合在一起，有利于培養(yǎng)學(xué)生的工程應(yīng)用與電路分析能力。以往實(shí)驗(yàn)課要求學(xué)生撰寫(xiě)預(yù)習(xí)報(bào)告，但多數(shù)時(shí)候僅是形式，學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容仍一無(wú)所知。利用EDA計(jì)算機(jī)仿真軟件作為一種輔助手段是一項(xiàng)有益的嘗試，盡管仿真軟件不能代替實(shí)際電路，但可以作為熟悉電路的一種補(bǔ)充，通過(guò)提前仿真預(yù)習(xí)，可以在仿真界面上觀察到不同條件下電路參數(shù)，并且可以改變電路或元件的參數(shù)，達(dá)到對(duì)實(shí)驗(yàn)電路的初步認(rèn)識(shí)。學(xué)生通過(guò)對(duì)電路的仿真，在硬件電路實(shí)驗(yàn)調(diào)試的過(guò)程對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容更加熟悉，對(duì)發(fā)揮學(xué)生的調(diào)試能力及積極性提供了很大幫助。

3.2完善課程設(shè)計(jì)內(nèi)容

課程實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)幫助學(xué)生對(duì)高頻諧振放大器、振蕩器、功率放大器、調(diào)制解調(diào)器等單元硬件電路有具體的認(rèn)識(shí)，但對(duì)整個(gè)無(wú)線通信系統(tǒng)缺乏深入了解。為培養(yǎng)學(xué)生對(duì)系統(tǒng)知識(shí)的理解，設(shè)置了一周半的課程設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)。課程設(shè)計(jì)涉及的知識(shí)面更寬，更能培養(yǎng)學(xué)生的系統(tǒng)設(shè)計(jì)能力。學(xué)生需要從實(shí)際出發(fā)，通過(guò)查閱資料、方案比較，給出合理的電路設(shè)計(jì)方案，做出符合設(shè)計(jì)指標(biāo)的電路。在課程設(shè)計(jì)內(nèi)容上，提供了收音機(jī)電路設(shè)計(jì)、對(duì)講機(jī)設(shè)計(jì)、無(wú)線調(diào)幅和調(diào)頻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)等多個(gè)課題供學(xué)生選擇，學(xué)生通過(guò)方案設(shè)計(jì)、焊接和調(diào)試電路等一系列的完整設(shè)計(jì)過(guò)程，可以了解各單元電路之間的相互聯(lián)系和影響，對(duì)系統(tǒng)調(diào)試有一個(gè)初步的認(rèn)識(shí)，為今后從事系統(tǒng)開(kāi)發(fā)工作奠定一定的基礎(chǔ)。

3.3引入科研項(xiàng)目，儲(chǔ)備學(xué)科競(jìng)賽知識(shí)

為激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)熱情，培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力，除了在課堂上完成相關(guān)實(shí)驗(yàn)外，我院開(kāi)放了高頻電路實(shí)驗(yàn)室，并成立了電子設(shè)計(jì)興趣小組，給有興趣的同學(xué)創(chuàng)造好的課外實(shí)驗(yàn)環(huán)境。同學(xué)們可以利用課余時(shí)間進(jìn)行電子設(shè)計(jì)制作，自主選擇感興趣的電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽題目，也可以設(shè)計(jì)老師布置的題目，與此同時(shí)選拔一些優(yōu)秀的同學(xué)參與到學(xué)科的相關(guān)科研項(xiàng)目的子課題中。學(xué)生完成項(xiàng)目之后，結(jié)合一年一度的學(xué)院電子競(jìng)賽活動(dòng)，展覽學(xué)生制作的優(yōu)秀作品，并參加學(xué)院的電子競(jìng)賽活動(dòng)評(píng)比。以教學(xué)、科研及競(jìng)賽項(xiàng)目為電子設(shè)計(jì)題目，為學(xué)生創(chuàng)造了研究和學(xué)習(xí)的機(jī)會(huì)，提高了實(shí)踐技能，大大激發(fā)學(xué)生的自主創(chuàng)新意識(shí)，對(duì)于學(xué)生工程素質(zhì)的培養(yǎng)發(fā)揮出巨大的作用。近幾年我系的各類(lèi)競(jìng)賽成績(jī)逐年攀升，2015年更是取得了全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽全國(guó)一等獎(jiǎng)1項(xiàng)，省一等獎(jiǎng)2項(xiàng)的好成績(jī)。同時(shí)，學(xué)生參與教學(xué)科研活動(dòng)，極大程度促進(jìn)了實(shí)踐活動(dòng)的開(kāi)展，成為每年學(xué)院參加各項(xiàng)學(xué)科競(jìng)賽的主要力量。

4結(jié)束語(yǔ)

高頻電子線路作為一門(mén)理論性強(qiáng)、系統(tǒng)性及應(yīng)用性強(qiáng)的電類(lèi)專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課，其所處的地位毋庸置疑[4]。為培養(yǎng)知識(shí)、能力、素質(zhì)等全面發(fā)展的高層次人才，對(duì)高頻電子線路課程進(jìn)行教學(xué)改革研究是非常重要且有意義的。通過(guò)對(duì)教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、教學(xué)手段及實(shí)驗(yàn)教學(xué)的探索與改革，有效增強(qiáng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，改善了課堂教學(xué)效果，提升了學(xué)生的綜合素質(zhì)，培養(yǎng)了學(xué)生的實(shí)際工程應(yīng)用能力。

參考文獻(xiàn):

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ThoughtsonImprovingtheTeachingEffectofHighFrequencyElectronicCircuit

YANGYan,WEIPing-jun

(SchoolofElectricandInformationEngineering,ZhongyuanUniversityofTechnology,Zhengzhou,He’nan450007,China)

Abstract:Highfrequencyelectroniccircuitisoneoftheimportantbasiccoursesinelectricityspecialty.Inordertoimprovetheteachingqualityandbettertheteachingeffect,inthispaper,wediscusssomeconcreteideasfromtheteachingcontent,teachingmethodsandexperimentalteachingalongwiththeauthors’teachingpractice.Throughthecoursereform,wepromotethecomprehensiveknowledgelevelofthestudents.

Keywords:highfrequencyelectroniccircuit;teachingreform;contrastteaching;circuitsimulation

* 收稿日期：2015-12-28

基金項(xiàng)目：河南省高等學(xué)校重點(diǎn)科研項(xiàng)目(15A110045)

作者簡(jiǎn)介：楊艷，女，河南濟(jì)源人，碩士，中原工學(xué)院電子信息學(xué)院講師，主要從事信號(hào)處理方面的教學(xué)與研究。 E-mail: hntoncy@163.com

中圖分類(lèi)號(hào)：G642

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1007-4260(2016)02-0136-03

網(wǎng)絡(luò)出版時(shí)間：2016-06-08 12:57網(wǎng)絡(luò)出版地址：http://www.cnki.net/kcms/detail/34.1150.N.20160608.1257.033.html