PBL法在高頻電子線路課程教學中的探索與應用

劉 菲 秦 娟 盧 晉 王志勇 宋殿友

天津理工大學電子信息工程學院 天津 300384

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PBL法在高頻電子線路課程教學中的探索與應用

劉 菲 秦 娟 盧 晉 王志勇 宋殿友

天津理工大學電子信息工程學院 天津 300384

摘 要：為配合電子信息工程專業(yè)“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”，培養(yǎng)學生對工程問題的自主學習及創(chuàng)新思維能力，將問題教學法（Problem-based Learning，簡稱“PBL”）引入至高頻電子線路課程的教學中，探索與研究適應于卓越工程師培養(yǎng)的新學習方法。

關鍵詞：卓越工程師；PBL教學法；高頻電子線路

1　“卓越計劃”對高頻電子線路課堂教學的要求

卓越人才培養(yǎng)是為了適應工程界、企業(yè)界對未來人才知識、能力和素質等的特殊需求，為建設創(chuàng)新型國家培養(yǎng)具有世界眼光的創(chuàng)新型工程技術人才。電子信息工程專業(yè)“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”（以下簡稱“卓越計劃”），以強化綜合能力和提高工程素質為培養(yǎng)核心；通過學校、企業(yè)和社會環(huán)境下的綜合工程實踐教育，進一步加強本專業(yè)學生的工程意識。加強人才的創(chuàng)新能力，是“卓越計劃”的核心。因此，面向“卓越工程師計劃”的教學，在講授學生專業(yè)基礎知識的前提下，更要注重學生創(chuàng)新能力和工程意識的培養(yǎng)。

高頻電子線路作為電子信息工程專業(yè)的基礎必修課，側重研究高頻電子線路的基本原理和基本分析方法。通過對通信機各單元電路的基本工作原理、性能指標的學習，掌握這些單元電路的計算、分析及設計方法。在“卓越計劃”的目標下，課堂教學的目標不僅僅是學生對于基礎知識的掌握，而且是要更加注重學生對高頻電路的問題分析解決能力和開發(fā)創(chuàng)新能力。

但是，由于該課程所涉及的教學內容多、實踐性強，且實驗課時相對較少，學生普遍反映內容較難理解。因此，探索與研究面向卓越工程師人才培養(yǎng)計劃的高頻電子線路課堂教學及學習方法，尤為重要。這有助于提高學生對高頻電子線路課程的學習積極性，從而盡可能的開發(fā)學生們對高頻電路的自主學習與創(chuàng)新思維能力。

2　PBL教學法

問題教學法（Problem-based Learning，簡稱“PBL”）是啟發(fā)式教學方法的一種，在培養(yǎng)學生的思維能力與動手能力方面有較好的效果，因此被推廣到工科課程的教學中。PBL法以問題為核心、以學生為中心，是一種互動式的教學方法。PBL法強調以解決某個問題作為學習的開始，把學習者放置于真實的問題情境中，讓學習者對該問題展開探索與研究，著重培養(yǎng)學習者主動學習新知識、解決驅動問題的能力。因此，PBL法使學生學會利用現(xiàn)有的知識去學習新知識，有助于激發(fā)學生的學習興趣、培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維。

因此，本文將PBL法應用于高頻電子線路課程的教學之中，研究基于PBL法的高頻電子線路教學模式，探討PBL法對學生掌握高頻電路的基礎知識、并學習高頻電路的初步設計的影響。

3　基于PBL法的高頻電子線路教學設計

PBL法以解決某個問題作為學習的開始，因此，問題的合理設置是高頻電子線路課堂教學的關鍵。在設置問題時，先結合學生的背景知識與所要講授的知識點，設置的問題要簡單、普遍，結合工程實踐實例，以激發(fā)學生的學習興趣為首要目的。然后，圍繞課堂的知識重點與難點，設置的問題難度由易到難，有層次梯度。通過教師的引導和學生的自主討論，使得學生逐步將問題理解解決。這個過程側重于學生自主學習及創(chuàng)新思維能力的培養(yǎng)。例如，講授高頻諧振功率放大器這一知識點，基于PBL法的高頻電子線路教學設計如圖1所示。

圖1　舉例說明基于PBL法的高頻電子線路教學設計

結合學生已經學過的低頻功率放大器，引出問題：高頻功率放大器的功能是什么？放大器的輸出功率和輸出效率分別受到哪些參數的影響？高頻功率放大器的組成電路是怎樣的？是否與低頻功率放大器相同？相應地，這些問題時在高頻放大器的工程設計中也是需要首先考慮的。

再引導學生繼續(xù)思考高頻電路的核心部件晶體管的工作狀態(tài)：晶體管的工作狀態(tài)，可以分為哪幾類？低頻電路中晶體管的工作狀態(tài)是什么？當晶體管工作于甲類、丙類時，輸出信號與輸入信號是否是線性關系？怎樣從晶體管的輸出信號得到輸入信號的波形？從而引出本節(jié)課的知識重點：高頻功率放大器中晶體管工作于非線性狀態(tài)，為了使輸入信號不失真，需要在晶體管后加諧振回路，即高頻諧振功率放大器。

得到高頻諧振功率放大器的基本工作原理后，進行更進一步的知識點深入與拓展：高頻功率放大器的輸出功率和輸出效率如何計算？高頻諧振功率放大器和高頻小信號放大器的組成電路、工作原理有哪些不同？從而通過逐步解決這些問題，使學生盡可能更系統(tǒng)、更本質的學習掌握本節(jié)課程的各個知識難點與重點。

此外，充分利用計算機、網絡和數據庫等資源，創(chuàng)設具有針對性、趣味性、切合實際的問題情景，也是運用PBL法進行高頻電子線路教學的要素。例如可以利用Multisim軟件工具，仿真分析不同元器件參數下高頻諧振功率放大器的工作特性及輸出波形，使學生對放大器的設計有一個初步的認識。在這一過程中，采用學生分小組討論的方法，讓學生盡可能地發(fā)揮其主觀能動性，制定學習目標并給出解決方案。在學習討論后，每個學習小組總結其學習內容，制作幻燈片進行演講交流。

通過這一過程，利用PBL教學法，學生參與課堂學習的積極性有所提高，不僅學會了從網絡、數據庫檢索文獻，查找所需的資料；并且通過演講交流鍛煉了學生的表達交流能力和寫作能力；更重要地，提高了學生的獨立思考、分析并解決問題的能力。

4　結束語

在我校電子信息工程專業(yè)“卓越計劃”實施中，嘗試將PBL教學法引入至高頻電子線路課程的課堂教學中，探索與研究適應于卓越工程師培養(yǎng)的新學習方法。實踐表明，學生參與課堂學習的積極性有所提高，課后問問題、相互討論的情況也逐漸增加。另外，可以看到，PBL法有助于學生把握高頻電子線路課程的教學主線，更根本、系統(tǒng)地理解新知識。當然，如何更好的將PBL法貫穿于高頻電子線路課程的各個知識點，仍需要在今后的實施中不斷加以改進。

參考文獻

［1］ 萬麗娟.問題教學法在“高頻電子線路”課程教學中的應用［J］.合肥師范學院學報，2013，31（6）：81-83.

［2］ 張海燕，胡如夫，邰麗君.PBL教學法在模擬電子技術課堂教學中的應用［J］.寧波工程學院學報，2014，26（2）：91-94.

［3］ 王大輝，杜雪巖.卓越工程師人才培養(yǎng)機制研究［J］.文學教育，2012（11）：97.

［4］ 李克旺，劉靜娜，侯艷軍.面向卓越工程師培養(yǎng)的機械原理課程改革與創(chuàng)新［J］.中國現(xiàn)代教育裝備，2015，223： 52-55.

收稿日期：2015-11-19

作者簡介：劉菲，博士，講師。秦娟，博士，講師，系副主任。

基金項目：天津市普通高校本科教學質量與教學改革重點項目（編號：B01-0807）；天津理工大學教學基金項目（編號：YB13-17）。

Exploration and Application of Problem-based Learning in the Teaching of High-Frequency Electronic Circuit

Liu Fei， Qin Juan， Lu Jin， Wang Zhiyong， Song Dianyou
School of Electronic Information Engineering， Tianjin University of Technology， Tianjin， 300384， China

Abstract：In order to carry out the outstanding engineers training program in the major of electronic information engineering， and develop the students' independent learning and creative thinking abilities on the engineering problems， the Problem-based Learning （short for PBL） method is introduced in the course of High-Frequency Electronic Circuit. New methods is explored and studied for the outstanding engineers training.

Key words：outstanding engineers； problem-based learning； High-Frequency electronic circuit