面向提升工程应用能力的高频电子线路课改探讨

刘巧 张锐敏

[摘 要] 针对高频电子线路课程教学现状，找出存在的问题，分析原因。从实验教学内容、实验教学方法、理论教学内容、理论教学方法四个方面进行改革，目的是提高学生分析和设计通信电子线路的能力，提高学生的实际动手能力。

[关键词] 高频电子线路;实验教学内容;实验教学方法;理论教学;理论教学方法

[作者简介] 刘 巧（1980—），女，河南长葛人，硕士，副教授，主要从事电子系统设计方向研究;张锐敏（1982—），女，河北石家庄人，硕士，讲师，研究方向为传感器技术、信号处理、模式识别。

[中图分类号] G642    [文献标识码] A    [文章编号] 1674-9324（2020）36-0193-02    [收稿日期] 2019-12-16

一、高频电子线路教学现状

高频电子线路是本科电子信息类专业一门非常重要的专业基础课，内容丰富，应用广泛，具有很强的理论性、工程性、实践性特点。但是课时仅设置48学时（36+12）。受教学课时限制，从课程及实验的开设、教学过程和效果来看，没有起到在本科课程体系中应有的作用。对于学生来说，该课程理论概念多而杂、公式推导多而难、电路分析偏难、不容易理解。而课程实验仅开设6个实验，共12课时。完成实验采用高频电子线路整机实验箱，该实验箱中设置了十多个为配合理论课程而设计的验证性实验和两个综合设计性实验的系统实验。验证性实验电路以及元器件参数都是设计好的，虽然可以帮助学生理解和加深课堂所学内容，但是在完成实验时电路连接过于简单，学生只是观察输入输出信号的波形，对电路做简单的分析，既忽略了高频典型电路的基本结构，又削弱了培养学生连接电路及选择元器件的技能。在学习的过程中，当前的教学模式以及实验课程体系很难激发学生主动学习的兴趣，更无法发挥高频电子线路及实验课程在电路分析与设计能力培养中的重要作用，以及对学生综合素质及实际操作能力的锻炼。鉴于以上问题，提出对高频电子线路教学进行改革。

二、教学改革

1.实验教学内容的改革。在新版的人才方案中，将高频电子线路实验课程单独设课，32学时。利用实验教学搭建课程实践体系，将课堂展示—仿真—验证—综合实验—课程设计—第二课堂融为一体，理论与实际相结合，培养学生分析问题和解决实际问题的能力。实验内容从验证性实验向设计性、综合性、系统性发展，从易到难、由简到繁。在整个实验教学过程中从基础性实验入手，再逐渐过渡到设计性、综合性实验。采用渐进式教学方法，遵循知识学习规律、技能形成规律，以达到增强实验教学的效果。

2.实验教学方法的改革。改革实验教学内容，采用分层次的实验教学方法。根据课程教学目的，将实验分为基础实验、综合实验、课程设计三个层次。对于高频电路的基础实验，采用问题式、启发式的基础实验教学模式。课前针对高频功能电路的功能、组成和工作原理提出问题，作为实验预习内容。让学生利用multisim软件仿真单元电路原理实验，再用仿真实验箱中的实验电路，先在仿真软件中调试电路并观察电路的输出波形，并利用软件分析电路，课前对问题进行研究与分析，主动完成实验预习环节。实验过程中把理论教学与实验教学紧密联系起来，巩固理论学习内容。对于高频电路中综合实验采用完全开放式、任务式教学模式。这次改革利用综合实验主要是为了培养学生焊接电路与测试电路的能力，学习由整体到局部的分析，完成由局部到整体的调试。在课程设计中采用研讨式、项目式课程设计实验教学模式。根据提出的电路功能和指标，引导学生主动完成课程设计。利用Simulink/Labview软件模拟通信系统实验，鼓励学生动手创新，自己设计实验，充分发挥学生的主观能动性，培养学生提出问题、独立解决问题的能力，培养学生的创新意识。

3.理论教学内容的改革。依托实践教学改革，优化理论教学内容，合理调整课程内容，系统把握课程整体性。高频电子线路课程内容以模拟通信系统为主，主要以研究信号的传输与信号的处理为主，涵盖高频无线电磁波的产生—发送—传输—接收的流程，包含以下各功能单元模块电路：高频信号的放大电路—振荡电路—调制电路—解调电路—反馈控制电路，以及目前在处理信号中使用的频率合成技术、功率合成技术、数字锁相环等集成电路。

在授课过程中按照发送设备、接收设备通信系统划分电路模块。围绕通信系统讲解，力求理论与实践结合，分析经典电路构成和工作原理、性能特点，讲解基本概念和电路功能。授课过程中，以理解概念、实现功能为主，避免过多的数学推导，加强基本理论和电路分析方法的讨论，理清各单元电路之间的连接方式及相互之间的影响，建立系统和工程观念，提高分析和解决问题的能力，建立通信系统整机的概念。

理论与实验内容结合，引导学生完成实验预习。将部分理论课程搬至实验室完成。由于课程内容抽象复杂，涉及复杂电路分析时，单纯依靠讲解不能帮助学生理解。讲完电路的理论推导，利用软件仿真理论电路，并通过软件分析电路测试点的信号特点。采用虚拟实验平台植入课堂，使教学内容更加直观，增加学生对理论知识的理解和电路结构的把握，使学生更为直观地观察到理论与实践结合的效果，加深对相关知识的理解。

4.理论教学方法的改革。循序渐进，完善课程基础教学。高频电子线路的专业前导课程是电路原理、模拟电子线、信号与系统分析，学生对这些课程知识点的掌握存在一定的差异，一般分为三个层次，第一层次是基础扎实的学生，能熟练应用这些知识点分析问题;第二层次是理论知识理解较好，卷面成绩较好，但是不能灵活应用。第三层次是在学习的过程中仅仅为了应付考试，知识点完全没有掌握。为了更好地达到教学效果，在教学过程中，理论课堂教学设计按照课前引导（复习）—正课—复习总结分为三个部分，每一章节的教学由实际案例引入，通过带领学生分解电路，找出该章节中單元电路，再结合前导课程和该章节理论知识提出3～4个问题，让学生带着问题进入课堂。章节结束后注重归纳总结，引导学生关注规律和联系，带着问题进行总结，将章节知识点系统化、条理化。每一章结束根据章节重要知识点完成一次随堂测试，以全面了解学生对所学内容的掌握情况。在整个教学过程中，通过问题的引入激发学生的学习兴趣。

培养学生的工程思维能力和逆向思维能力，引入工程案例和历年竞赛题目，借助分析实际电路，培养学生的工程思维能力，培养学生利用工程近似计算，结合工程思维能力，通过定性和定量分析的方式，完成系统电路设计。

在前期混合式教学改革的基础上，运用网络平台，督促学生提前完成预习。高频电子线路这门课程中涉及的线路多、公式多。在授课的过程中，提前将电路以及公式的推导和电路工作的原理、分析电路方法制作成PPT或者录成微课上传至大学教学资源平台，辅助学生更好地完成课前预习环节。

三、结束语

通过改变教学观念，更新教学内容，改革教学方法，探索新的教学模式，目的是探索一种与创新型人才培养体系相适应的学习模式。在理论课上用软件仿真原理电路帮助学生理解理论知识;在实验课前，用仿真软件将验证性电路实现仿真，利用软件中自带的分析工具对电路实现分析，同时完成与该实验相关的理论知识预习。通过理论讲解—原理电路仿真—实验电路仿真—验证性实验四步授课方法，让学生掌握好高频电子线路的分析和设计能力，提高学生对通信系统设计的实践与创新能力，有效地培养学生的自主实验意识，提高专业综合实验能力和实际解决问题的能力。

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