非線性電子線路實驗教學(xué)改革探討與實踐

張芬 楊楊

摘要： 非線性電子線路實驗課程是電子和通信專業(yè)一門重要的專業(yè)實驗課。針對傳統(tǒng)非線性電子線路實驗課程教學(xué)的特點和不足，提出優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，運用EDA軟件Multisim與硬件實驗相結(jié)合，以及利用現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)輔助教學(xué)三個方面進行研究和探索，不僅可以加深學(xué)生對基本概念和專業(yè)理論知識的理解，而且也能激發(fā)學(xué)生自主創(chuàng)新的積極性，提高學(xué)生的工程設(shè)計能力和創(chuàng)新能力。

關(guān)鍵詞：非線性電子線路 Multisim 教學(xué)內(nèi)容 網(wǎng)絡(luò)教學(xué)

一、引言

非線性電子線路課程是電子信息類專業(yè)的主要基礎(chǔ)課，其內(nèi)容具有概念多、電路類型多和分析方法多等特點。與之相應(yīng)的實驗課程，不僅要求學(xué)生在掌握好相應(yīng)理論知識的基礎(chǔ)上進行實際電路各項性能參數(shù)的分析、調(diào)試與測量，讓學(xué)生在發(fā)現(xiàn)和分析問題中提高自己解決實際非線性電路問題的能力，而且要求學(xué)生在實驗中不斷理解鞏固課程理論。因此，對于非線性電子線路實驗課程的教師來說，不斷探索和改革教學(xué)模式，達(dá)到最好的教學(xué)效果，是擺在面前的新課題。

二、非線性電子線路實驗教學(xué)的現(xiàn)狀

與線性電子線路相比，非線性電子線路設(shè)計復(fù)雜的多，實驗中很容易受到干擾?，F(xiàn)有非線性電子線路實驗教學(xué)中普遍采用非線性電子線路整機實驗箱。實驗箱中主要是設(shè)計好的模塊電路，包括多個為配合理論課程而設(shè)計的驗證性實驗，學(xué)生的任務(wù)只是連接電路、測量輸入輸出，對所學(xué)理論進行驗證。因此目前的教學(xué)存在以下問題：

（1）教學(xué)內(nèi)容過于單一，教學(xué)手段簡單。

（2）實驗易受周圍環(huán)境中電磁波干擾，數(shù)據(jù)誤差較大，難以達(dá)到實驗要求，學(xué)生普遍反映這門課程非常難學(xué)。

因此，針對上述問題，提出了在實驗教學(xué)中優(yōu)化實驗內(nèi)容，豐富教學(xué)手段等教學(xué)措施。

三、優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容

非線性電子線路是一門技術(shù)性課程，通過其實驗課程的學(xué)習(xí)可以加深對理論內(nèi)容的理解，提高分析問題、解決問題的能力。目前我院的非線性電子線路實驗主要以驗證性實驗為主，利用整機實驗箱完成，學(xué)生在實驗的過程中只需簡單的連線即可觀察結(jié)果。由于電路板是整體的，不方便改動，有時學(xué)生無法觀察到實驗現(xiàn)象卻不便調(diào)試，學(xué)生整體缺乏學(xué)習(xí)的積極性。因此首先對教學(xué)內(nèi)容進行改革，將24課時的實驗分成兩部分，由12個學(xué)時驗證性實驗和12個學(xué)時綜合性實驗組成。驗證性實驗由學(xué)生根據(jù)指導(dǎo)書，通過連接電路，測量輸入輸出，對所學(xué)理論進行驗證，加深對理論內(nèi)容的理解。以驗證性實驗為基礎(chǔ)，由指導(dǎo)老師根據(jù)所學(xué)各單元的內(nèi)容給出參考題目，或者學(xué)生提出感興趣的題目，將學(xué)生分成小組，每組4～5人，以小組為單位完成設(shè)計題目。各小組首先確定成員，選擇題目，明確成員分工，討論設(shè)計方案，并通過軟件仿真驗證設(shè)計方案的正確性。在軟件仿真正確的前提下，學(xué)生可選擇硬件設(shè)計所需的元器件，由指導(dǎo)老師統(tǒng)一發(fā)放電路板和元器件，學(xué)生根據(jù)實際電路組裝調(diào)試。最后，組織學(xué)生根據(jù)設(shè)計過程答辯，并撰寫設(shè)計報告。通過教學(xué)內(nèi)容的改革，取得了很好的教學(xué)效果，學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和動手能力得到很大提高。

四、豐富教學(xué)手段

在過去的教學(xué)中，教師的通常根據(jù)PPT講解實驗內(nèi)容和實驗步驟，學(xué)生根據(jù)實驗步驟按部就班的完成實驗，沒有更好地調(diào)動學(xué)生的積極性和主動性。因此，從兩個方面著手豐富教學(xué)手段。

1.硬件實驗和EDA軟件仿真相結(jié)合

各種EDA軟件的出現(xiàn)，為非線性電子線路實驗教學(xué)注入了新的元素。教師在實驗開始之前可以將各種EDA設(shè)計軟件介紹給學(xué)生。學(xué)生在做硬件實驗之前，先預(yù)習(xí)實驗原理、測試方法，并利用仿真軟件設(shè)計電路，用虛擬儀器測試電路的參數(shù)，分析實驗結(jié)果。通過這個過程，學(xué)生對每個實驗已有充分的了解，可以快速地完成硬件實驗，尤其是對于設(shè)計性實驗，可以節(jié)省大量的器件選擇的時間。

Multisim軟件是常用的電路設(shè)計和仿真軟件，具有直觀友好的圖形界面、強大的虛擬儀器功能，能提供直流工作點分析、交流分析、瞬態(tài)分析等完備的分析手段，可以方便地進行非線性電子線路輔助教學(xué)。

以非線性電子線路實驗中的調(diào)制與解調(diào)電路為例。在實驗開始前，學(xué)生可以給出設(shè)計方案和原理圖，利用Multisim軟件畫出原理圖電路，并用虛擬儀器雙蹤示波器分別觀測輸入調(diào)制信號波形、已調(diào)波波形和解調(diào)信號波形。學(xué)生可以觀察各參量對仿真結(jié)果的影響，也可以改變交直流負(fù)載參數(shù)，實現(xiàn)“對角線切割失真”與“負(fù)峰切割失真”現(xiàn)象。這調(diào)動了學(xué)生的興趣和學(xué)習(xí)的積極性。Multisim軟件仿真作為模擬教學(xué)和實踐教學(xué)的橋梁，對解決理論教學(xué)與實際動手實驗相脫節(jié)這一難題起到至關(guān)重要的作用。

2.利用現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)輔助教學(xué)

隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的成熟，利用現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)輔助教學(xué)一定程度上彌補了傳統(tǒng)教學(xué)的局限性。非線性電子線路實驗教學(xué)中用到大量專業(yè)儀器，如頻譜分析儀等，學(xué)生普遍反映不易掌握。利用網(wǎng)絡(luò)教學(xué)，教師可以通過網(wǎng)絡(luò)提供相關(guān)儀器的專業(yè)知識，發(fā)布關(guān)于非線性電子線路方面的最新進展等信息，使學(xué)生更全面的預(yù)習(xí)實驗內(nèi)容。另外，由于學(xué)生人數(shù)較多，學(xué)生在有限的時間內(nèi)不能完全掌握所學(xué)的內(nèi)容，利用網(wǎng)絡(luò)教學(xué)，學(xué)生可以及時與教師互動，通過網(wǎng)絡(luò)及時解決自己的疑惑，并通過同學(xué)們的交流和討論，加深對問題的理解。

五、結(jié)束語

盡管非線性電子線路實驗課程的教學(xué)方法改革取得了一定成績，但是在接下來的教學(xué)過程中還會遇到各種各樣的問題，唯有不斷充實自己，認(rèn)真進行教學(xué)反思，繼續(xù)進行教學(xué)探索和改革，才能進一步地提高教學(xué)效率。

參考文獻(xiàn)：

[1] 謝嘉奎.電子線路（非線性部分）[M].北京：高等教育出版社，2009.

[2]李士軍，宮鶴，徐艷蕾.“高頻電子線路”教學(xué)研究[J].長春理工大學(xué)學(xué)報，2012，7（08）：201-202.

[3]石博雅.高頻電子線路實驗教學(xué)改革探討[J].考試周刊，2011，（18）.

[4]馬風(fēng)格，梁夏，李桂香.Multisim在電子線路實驗教學(xué)中的應(yīng)用探索[J].實驗技術(shù)與管理，2005，22（12）：73-75.

[5]張奕雄.非線性電子線路實踐教學(xué)改革與研究[J].科技教育創(chuàng)新，2010.

安徽大學(xué)校級“本科教學(xué)工程”教育教學(xué)改革研究項目JYXM201339和JYXM201341資助。