高頻電路實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革與創(chuàng)新

徐善永?黃友銳?凌六一?曲立國

摘要：針對高頻電路實(shí)驗(yàn)干擾大，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象不明顯，學(xué)生總體興趣不大等問題，根據(jù)多年來的高頻實(shí)驗(yàn)教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，介紹了在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)興趣，改進(jìn)高頻電路實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法的一些探索與實(shí)踐。

關(guān)鍵詞：教學(xué)改革；高頻電路；實(shí)驗(yàn)興趣；創(chuàng)新

作者簡介：徐善永（1983-），男，安徽淮南人，安徽理工大學(xué)電氣與信息工程學(xué)院，助教；黃友銳（1971-），男，安徽淮南人，安徽理工大學(xué)電氣與信息工程學(xué)院，教授。（安徽?淮南?232001）

中圖分類號：G642?????文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A?????文章編號：1007-0079（2012）21-0090-01

高頻電路是電子信息和通信技術(shù)類專業(yè)一門重要的技術(shù)基礎(chǔ)課，主要講述模擬高頻信號電路的基本組成、工作原理性能特點(diǎn)及分析方法。特別對通信專業(yè)，為后來學(xué)習(xí)通信原理、移動通信原理等專業(yè)課程具有重要作用。[1]高頻電路實(shí)驗(yàn)課是高頻電路理論課的輔助課程，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容主要包括調(diào)諧放大器實(shí)驗(yàn)，高頻功率放大器實(shí)驗(yàn)，LC電容反饋式放大器實(shí)驗(yàn)，晶體振蕩器實(shí)驗(yàn)，信號的調(diào)制與解調(diào)實(shí)驗(yàn)，集成鎖相環(huán)及頻率解調(diào)器實(shí)驗(yàn)等。在實(shí)驗(yàn)的過程中可以獲取豐富的知識和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，有助于理論的學(xué)習(xí)，加深對理論知識的理解。但高頻電路因?yàn)槭艿椒植茧娙荨⒁€電感等分布參數(shù)的影響，高頻電路實(shí)驗(yàn)干擾大，現(xiàn)象不明顯，影響學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，學(xué)生對高頻電路的原理和特性掌握不夠好。

一、高頻電路實(shí)驗(yàn)教學(xué)的特點(diǎn)

高頻電路是模擬電子技術(shù)的延伸，其最大特點(diǎn)是電路元器件的工作環(huán)境發(fā)生了明顯的改變，因此對電路的分析和研究也復(fù)雜得多，因此，高頻電路實(shí)驗(yàn)教學(xué)有如下特征：（1）在高頻的條件下，電路的電阻、電容、電感的特性都發(fā)生了變化。即使做實(shí)驗(yàn)用的導(dǎo)線，因肌膚效應(yīng)，導(dǎo)線的電阻和電感量也會隨著頻率變化。[2]所以受電路參數(shù)的影響,使高頻電路實(shí)驗(yàn)比較復(fù)雜,實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象不穩(wěn)定。在實(shí)驗(yàn)的過程中可能會因?yàn)閷?dǎo)線的長短或元件位置的改變都可能造成較大的實(shí)驗(yàn)誤差。（2）實(shí)驗(yàn)設(shè)備繁多，學(xué)生對實(shí)驗(yàn)儀器的使用有難度。高頻電路實(shí)驗(yàn)所用儀器有高頻信號發(fā)生器、掃頻儀器、失真度測試儀、高頻毫伏表等儀器。因高頻儀表對于使用的環(huán)境要求很嚴(yán)格，但在實(shí)驗(yàn)室的環(huán)境中，儀器的穩(wěn)定性大為下降，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象不穩(wěn)定，所以學(xué)生感到實(shí)驗(yàn)儀器很難用，影響學(xué)生的實(shí)驗(yàn)興趣。而且因?qū)嶒?yàn)教學(xué)的學(xué)時(shí)有限，一般一周只安排一次實(shí)驗(yàn)課程，所以大部分學(xué)生經(jīng)過一周的時(shí)間，對于儀器儀表的使用方法已經(jīng)淡忘。（3）高頻電路實(shí)驗(yàn)教學(xué)的模式單一，開設(shè)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容都是一些基礎(chǔ)性的、驗(yàn)證性的電路，缺少綜合性設(shè)計(jì)性和開發(fā)性的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。

二、高頻電路實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革思路

1.調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和主動性

實(shí)驗(yàn)教學(xué)的目的是通過觀察和實(shí)驗(yàn)進(jìn)行學(xué)科知識的學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生的分析問題、解決問題的能力，使學(xué)生具有一定的實(shí)踐和應(yīng)用的能力。為了使學(xué)生能夠愛實(shí)驗(yàn)，敢實(shí)驗(yàn)。在高頻電路實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)踐中，應(yīng)該努力調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和主動性。偉大的科學(xué)家愛因斯坦說過：“興趣是最好的老師。”這就是說一個(gè)人一旦對某事物有了濃厚的興趣，就會主動去求知、去探索。但由于高頻電路實(shí)驗(yàn)教學(xué)的特點(diǎn)，學(xué)生在做實(shí)驗(yàn)時(shí)感到一定的難度，出現(xiàn)了畏難情緒。基于此，為營造和諧愉快的教學(xué)氛圍，提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)興趣，在高頻電路實(shí)驗(yàn)教學(xué)的第一個(gè)實(shí)驗(yàn)前，為學(xué)生演示實(shí)際的高頻電路裝置。如：小型調(diào)頻發(fā)射和接收系統(tǒng)、收音機(jī)等裝置，讓學(xué)生親身感受并參與進(jìn)來。讓學(xué)生對高頻電路裝置有了直觀的感受后，然后根據(jù)高頻電路裝置的原理圖進(jìn)行分解，引入實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，學(xué)生就覺得容易理解，引起興趣。[3]

2.優(yōu)化實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目

目前，高頻電路實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目開設(shè)的比較單板，創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)開設(shè)較少，學(xué)生只是按照學(xué)習(xí)機(jī)上的固定實(shí)驗(yàn)電路，按步驟進(jìn)行的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)缺乏創(chuàng)新性。實(shí)驗(yàn)教學(xué)要和理論教學(xué)相互依托，以培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力為目標(biāo)。要發(fā)揚(yáng)“以人為本、夯實(shí)基礎(chǔ)、提高能力、激發(fā)創(chuàng)意精神”的教學(xué)理念。除了學(xué)生必做的基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)以外，一定要有綜合性、設(shè)計(jì)性的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，與各種教學(xué)模式相結(jié)合、與科研項(xiàng)目相結(jié)合，把培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識作為實(shí)驗(yàn)教學(xué)的主要任務(wù)。

（1）制定合理的實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，改進(jìn)硬件電路。高頻電路實(shí)驗(yàn)課所使用的設(shè)備比較多，所用設(shè)備都比較復(fù)雜，學(xué)生在短時(shí)間里不能很好的掌握和應(yīng)用，對實(shí)驗(yàn)的進(jìn)度有很大的影響，而且由于實(shí)驗(yàn)課程的不連貫性，等一次實(shí)驗(yàn)課程結(jié)束，再等下一次實(shí)驗(yàn)課的時(shí)候，大部分學(xué)生對實(shí)驗(yàn)儀器的實(shí)驗(yàn)已經(jīng)忘的差不多了，針對這個(gè)問題，在實(shí)驗(yàn)課程內(nèi)容的安排上應(yīng)做出相應(yīng)調(diào)整，安排專門的一次實(shí)驗(yàn)課程來認(rèn)識和熟悉實(shí)驗(yàn)儀器，并在每次實(shí)驗(yàn)課程開始時(shí)在對本次實(shí)驗(yàn)所用到的儀器再次進(jìn)行說明，使學(xué)生能更好的熟悉實(shí)驗(yàn)儀器的實(shí)驗(yàn)。

針對高頻電路實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn)，在實(shí)驗(yàn)的過程中要強(qiáng)調(diào)測試的方式和方法，由于高頻電路受到分布電容、引線電感、高頻輻射等的影響，實(shí)驗(yàn)的穩(wěn)定性能差、實(shí)驗(yàn)結(jié)果誤差大，而且在實(shí)驗(yàn)室的環(huán)境下，各種儀器之間的電磁干擾無法避免。為了減少誤差，增加實(shí)驗(yàn)結(jié)果的可靠性，這就要求學(xué)生對實(shí)驗(yàn)電路原理要有充分的認(rèn)識和理解，在理解的基礎(chǔ)上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，必須要學(xué)會進(jìn)行實(shí)驗(yàn)誤差分析，提高實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Ατ谟布娐返母倪M(jìn)，主要是減小高頻電路的分布電容、引線電感等的影響。特別是在實(shí)驗(yàn)過程中電路引線的使用，要盡量的縮短長度，增加截面積。在連線時(shí)，盡量較小平行間的引線長度，增加引線間的距離，以減小引線間的互感和分布電容。

（2）與科研、設(shè)計(jì)大賽相結(jié)合，培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力。高頻實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目除了必要的基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)，為了培養(yǎng)學(xué)生的動手實(shí)踐能力，在實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)上要加強(qiáng)綜合性、設(shè)計(jì)性。與科研和設(shè)計(jì)大賽相結(jié)合，以科研促進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，以設(shè)計(jì)大賽提高學(xué)生的動手能力，讓學(xué)生參與到老師的科研項(xiàng)目中來，積極鼓勵(lì)學(xué)生參加各種設(shè)計(jì)大賽，不僅可以培養(yǎng)學(xué)生的主動性，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，而且有利于對學(xué)生綜合能力的培養(yǎng)。

3.引進(jìn)仿真系統(tǒng)，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力

以往的高頻電路實(shí)驗(yàn)都是圍繞在廠家生產(chǎn)的高頻電路實(shí)驗(yàn)箱來完成的，這種實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ綄W(xué)生動手操作很少，實(shí)驗(yàn)的拓展性差，大部分是以驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為主。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展, 電路仿真軟件日益完善，如：SystemView，Matlab 和 LabVIEW 等仿真軟件正日益融入許多經(jīng)典的專業(yè)基礎(chǔ)課教學(xué)中，軟件仿真實(shí)驗(yàn)內(nèi)容靈活、設(shè)計(jì)性強(qiáng)，既與基本理論相互補(bǔ)充，又能與硬件實(shí)驗(yàn)相互彌補(bǔ)。[4]將仿真系統(tǒng)應(yīng)用于高頻電路實(shí)驗(yàn)教學(xué), 可以克服教學(xué)內(nèi)容和儀器儀表的局限, 使實(shí)驗(yàn)更加靈活, 也更有利于提高學(xué)生的自學(xué)能力和創(chuàng)新意識。實(shí)踐證明，引入計(jì)算機(jī)仿真系統(tǒng)，實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果非常好，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性，使學(xué)生易于理解難懂的理論知識，而且有利于提高學(xué)生的動手能力和分析問題的能力。

三、結(jié)束語

實(shí)驗(yàn)教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)的世界觀和方法論，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力、實(shí)踐能力的重要環(huán)節(jié)。[5]高頻電路實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革的目的在于培養(yǎng)學(xué)生對高頻電路知識整體性的把握，通過改進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容和新的教學(xué)方法，培養(yǎng)學(xué)生的動手能力和創(chuàng)新思維能力。為培養(yǎng)高素質(zhì)、創(chuàng)新型的人才做出有益的嘗試。

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（責(zé)任編輯：劉麗娜）