高頻電子線路實驗課程教學改革與探索

汪正進 武風波 趙 曼

（西安科技大學通信學院，陜西 西安 710054）

0 引言

高頻電子線路是一門實踐性極強的課程，配套實驗系統是非常必要的[2]。通過和兄弟院校實驗室老師的交流和實地參觀，發現各高校對高頻電子線路實驗內容的安排是根據所購置的設備進行，教學方法及內容亦不盡相同。目前我們使用的高頻實驗指導書由于編寫時間較早，在教學過程中發現學生做實驗普遍帶有盲目性，對各儀器的使用比較生疏，沒有針對性地去測實驗數據和觀測實驗的波形，達不到實驗安排和開展的目的，可見傳統的高頻實驗課程的教學形式和教學內容已不能適應應用型本科的教學要求。

1 高頻實驗課程教學內容現狀

1.1 依靠實驗箱，做驗證性實驗

目前高頻實驗室所使用的實驗箱開發年代比較早，實驗內容主要是驗證性實驗。學生做實驗之前老師需要先講授實驗目的、原理，演示操作過程及展示實驗結果（如測試一些數據或看看波形），然后學生按照實驗指導書的步驟進行連線，邊看邊做。由于對于實驗儀器的操作沒有提前預習或者實際操作，在實驗時學生們看著儀器不知如何入手，或者說在實驗過程中不懂得在不同的實驗階段如何將儀器的按鈕放在正確的位置。其次學生們在實驗過程中由于是驗證性實驗，實驗箱元器件都是集成好的，對實驗箱電路設計不熟悉，一旦實驗箱元器件等出現問題，實驗過程中出現奇怪的波形或者測得數據不符合要求，學生就不知道如何入手去分析、排除這些問題，他們在課堂有限時間內很可能不能獨立完成實驗內容。久而久之，學生們做實驗的積極性和興趣就大大降低。

1.2 高頻頻率高，實驗現象不穩定

高頻電子電路是模擬電子技術的一種延伸，它的最大特點是電子元器件等容易受到高頻工作環境的影響，如受到肌膚效應等干擾而導致實驗現象不穩定，出現的波形看似像又不像，1高頻實驗的這種高頻率特性所造成的實驗現象不穩定，影響了學時對實驗結果的觀察分析。若在高頻實驗教學過程中，引入一些設計性實驗，讓學生按照自己設計的電路去測試實驗數據或者觀測實驗現象，有助于讓學生明白實驗板的布線和高頻的干擾會對實驗結果造成影響，引導學生嘗試添加濾波電路等來消除干擾的影響。當他們解決或者削弱了這種現象，就會深入對高頻各知識點的理解，消除了以往完全驗證性實驗所造成的消極情緒。

1.3 受課時限制，只能隨堂實驗

在實驗環境方面，實驗室的硬件環境容量有限。每次實驗只能一個班或者半個班，老師的工作量比較大，這樣導致實驗室正常開放的時間有限，大部分學生只能在規定的授課時間內完成實驗內容。再加上每次實驗課相隔時間長，一般2周才能做一次，對一些儀器儀表的使用方法已經淡忘，增加了他們課堂上完成實驗的難度。

即使部分同學在實驗室開放時間來實驗室繼續補做實驗，也會帶來一系列的問題。若在實驗室開放時間損壞儀器儀表或者實驗箱的元器件，儀器和實驗箱出現故障而得不到及時解決，對正常的教學會產生影響。

2 高頻實驗課程教學改革探索

針對目前我院高頻實驗室的一系列問題，在高頻實驗教學改革與探索方面提出以下“4步走”方案，即驗證性實驗教學環節為基礎，設計性實驗教學環節為主體，綜合性實驗教學環節為延伸，同時還要注意在實驗教材編寫和人員培訓上尋找突破點[7]。

2.1 驗證性實驗教學環節為基礎

驗證性實驗在實驗教學過程中是必不可少的，通過它來引導學生如何實現理論上的實驗數據和實驗圖形。因此通過驗證性實驗，讓學生學會觀察，培養學生愛實驗、敢做實驗的興趣。只有這樣才能不斷提高學生們的動手和應用能力，引導他們如何去分析問題、解決問題。

驗證性實驗學生動手做之前，我們還需要有針對性地引導他們如何做實驗。要讓學生明白做實驗的幾個步驟：

①明確具體實驗的內容和實驗目的

②選出實驗要用的儀器，知道各儀器的功能

③實驗儀器和實驗箱的準備工作，包括一些參數的設定④接線測數據和看波形并進行記錄

⑤撰寫實驗報告，包括實驗過程中出現的實驗誤差等分析

2.2 設計性實驗教學環節為主體

驗證性實驗是學生只是按照實驗指導書上的內容和步驟進行的驗證，實驗缺乏一直倡導的創新性[6]。因此在實驗教學中除了讓學生必做一些驗證性實驗外，一定要有設計性的實驗內容，今后我們要將設計性實驗作為教學環節的主體。但是設計性實驗不能太難，它要為后面開展綜合性實驗做鋪墊。因此我們讓學生設計一些簡單的單元模塊，如我們在脈沖計數式鑒頻和雙失諧回路斜率鑒頻中可讓學生先自己設計下單調諧小信號放大電路和雙調諧小信號放大電路。

設計性實驗既然作為今后實驗的教學主體環節，實驗室環境有限，現在學生又都有電腦，那就讓學生在自己電腦上安裝個仿真軟件，利用空余時間進行仿真。仿真軟件用于實驗教學常見的有Multisim軟件和EWB軟件[4]等。除此之外，還有一款電路分析軟件Pspice，它可與印制版設計軟件配合使用等。

2.3 綜合性實驗教學環節為延伸

綜合性實驗的開展，要求學生有一定的實驗功底，扎實的文化課理論知識[1]。因此，我們通過前期的驗證性實驗和簡單模塊的設計性實驗課程，再加上學生們學習完了高頻電子課程，將綜合性實驗的開展一般放在每個學期末端，這樣學生就會對高頻電路的設計具有一個更深的認識和理解，有助于促進他們的動手能力和創新能力。

綜合性實驗的開展，要求學生按照以下步驟去完成,以超外差收音機的安裝為例[8]。

①方案論證：首先要求學生查閱資料，了解超外差收音機的工作原理，了解需要哪些功能模塊組成，比如接收天線接收到信號后需要經過高頻放大器、變頻器、中頻放大器、檢波器、低頻放大器等。學生在各個模塊中根據模塊指標要求去設計電路，之后進行仿真。

②計算機仿真：通過計算機仿真軟件將設計好的電路進行模擬仿真。要考慮布線及元器件位置的相互影響，根據仿真結果進行調整確定最終電路。

③元器件篩選：仿真結束后，每個模塊單元電路已確定，統計元器件的型號和值的大小以及個數，填寫在采購單上統一進行采購而節約成本。

④制作焊接：根據最終設計圖，制作印刷電路板并在其上面進行焊接或者根據設計圖在面包板上搭線焊接。

⑤調試和書寫報告：焊接完成進行調試，使超外差收音機的制作滿足設計要求，在高中低各端都能接收電臺。同時根據實驗結果，書寫一份實驗報告。

2.4 實驗教材編寫和人員培訓

根據以上實驗教學方法改革和探索，來重新修訂實驗指導書的內容，讓實驗內容更具有合理性，學生能輕松學好高頻實驗課，培養他們的實驗興趣。同時，我們還需要提升從事實驗教學一線教師的教學水平，我們可以安排教師參加全國高校教師關于實驗教學方法的網絡培訓或者教育機構的相關培訓；其次，還可以組織教師去一些高些進行調研，通過交流和學習來不斷提高自身素質，學習一些先進的教學理念和經驗，更好地來指導我們實驗教學。3 結語

隨著現在網絡技術的快速發展，計算機的普及，各種仿真系統層出不窮。若我們充分利用如今的網絡資源，搭建一個虛擬實驗室，學生可以足不出舍就可以了解實驗室的各種儀器使用方法和實驗前通過仿真軟件的設計來預習實驗課。

目前有些高校已經開展虛擬實驗室的搭建工作，他們通過將相關的驗證性實驗做成網頁的形式向學生開放，學生可以通過使用虛擬儀器進行仿真測試。虛擬實驗室的引入，讓學生對儀器的使用方法提前熟悉，通過仿真加深對實驗內容的理解。在實驗室做實驗時，提前就進入實驗狀態。同時也解決了實驗室硬件不足多帶來的諸多不便，讓每個學生都有一個更加寬松的實驗環境。

［1］楊霓清.高頻電子線路實驗及綜合設計[M].北京:機械工業出版社,2009.

［2］廖惜春.高頻電子線路[M].北京:人民郵電出版社,2014

［3］馬茵,馬瑛.高頻電子線路實驗教學方法改革的思考[J].技術與市場,2010(12):152-154.

［4］張學軍,劉海波.基于EWB軟件在高頻電子線路中應用[J].實驗室科學,2011(1):34-36.

［5］楊光義,金偉正.對《高頻電子實驗》課程教學的思考[J].長江大學學報:自然科學版,2011(7):129-130.

［6］石博雅.高頻電子線路實驗教學改革探討[J].考試周刊,2011(18):23-24.

［7］汪秋婷,周選昌,倪杰.高頻電子線路實驗課程在大學生實踐教學中的應用研究[J].江蘇建筑職業技術學院學報,2013(2):74-77.

［8］車曉巖,胡新艷.高頻電子線路實驗教學研究[J].價值工程,2014(2):233-234.