獨(dú)立學(xué)院高頻電子線路實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法改革探討

郭蕓君

（三亞學(xué)院 理工學(xué)院，海南 三亞 572022）

0 引言

高頻電子線路是通信工程和電子信息工程的一門重要專業(yè)基礎(chǔ)課，它主要講授無(wú)線電通信系統(tǒng)的單元電路和工作原理以及分析方法，是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的課程。與之相搭配的實(shí)驗(yàn)課對(duì)能鞏固學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的理解，提高學(xué)生的動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力起著很重要的作用。通過(guò)實(shí)驗(yàn)可以將抽象的、復(fù)雜的公式和概念轉(zhuǎn)化成直觀的波形輸出，將理論和實(shí)踐緊密地融合在一起，即可以激發(fā)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的興趣，也能提高教學(xué)質(zhì)量。[1]

1 存在的問(wèn)題

經(jīng)過(guò)幾年的實(shí)驗(yàn)教學(xué)摸索，發(fā)現(xiàn)教學(xué)中存在如下幾個(gè)問(wèn)題：

獨(dú)立學(xué)院本科生有一個(gè)特點(diǎn)：自制能力較差。有的學(xué)生是缺乏專業(yè)興趣，沒(méi)興趣做實(shí)驗(yàn)；有的學(xué)生是想做但又不知道該怎么做；有的學(xué)生純粹就是為了學(xué)分而來(lái)的，在這些思想的指導(dǎo)下，外加自制能力較弱，實(shí)驗(yàn)效果可想而知。[2]

在教學(xué)過(guò)程中，我們發(fā)現(xiàn)獨(dú)立學(xué)院本科生較其他學(xué)生做實(shí)驗(yàn)時(shí)畏首畏尾，缺乏足夠的自信和主觀能動(dòng)性。目前實(shí)驗(yàn)課的基本模式都是指導(dǎo)老師先把實(shí)驗(yàn)原理和目的先講解完，學(xué)生就按部就班地照著實(shí)驗(yàn)步驟來(lái)操作。學(xué)生大多數(shù)在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中一遇到問(wèn)題，不會(huì)主動(dòng)思考問(wèn)題所在，而是馬上找指導(dǎo)老師。其實(shí)很多問(wèn)題都是很常見(jiàn)的故障，只要細(xì)心觀察就能發(fā)現(xiàn)。專業(yè)實(shí)驗(yàn)課基本上都是采用兩到三個(gè)人一組來(lái)完成的，就會(huì)導(dǎo)致部分學(xué)生有依賴性，存在不做實(shí)驗(yàn)或者抄襲數(shù)據(jù)的現(xiàn)象，這樣實(shí)驗(yàn)課也就很難達(dá)到預(yù)期的目的。

國(guó)內(nèi)大多數(shù)高校的高頻實(shí)驗(yàn)課都是在實(shí)驗(yàn)箱上完成的，高頻電子線路實(shí)驗(yàn)箱是由十幾個(gè)模塊組成，每個(gè)模塊都是由單元電路組成。學(xué)生只要照著實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書上的實(shí)驗(yàn)步驟來(lái)連一連電路，看一看波形，測(cè)一測(cè)數(shù)據(jù)就行了，顯然學(xué)生的收獲是很空洞的。[2]由于電路已經(jīng)模塊化，沒(méi)有自由發(fā)揮的余地，且高頻電路容易受分布參數(shù)的影響及各種耦合與干擾的影響，使得電路的穩(wěn)定性比起低頻電路來(lái)要差些，同時(shí)L、C元件本身在環(huán)境溫度發(fā)生變化時(shí)存在值的漂移，所以電路本身的穩(wěn)定性不好，調(diào)試難度加大，實(shí)驗(yàn)結(jié)果很不理想，無(wú)法達(dá)到驗(yàn)證理論的正確性。[3]學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)漸漸失去了興趣，只會(huì)敷衍了事，很難達(dá)到對(duì)學(xué)生動(dòng)手能力和分析能力的培養(yǎng)。

高頻實(shí)驗(yàn)多為驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，主要是讓學(xué)生掌握基礎(chǔ)理論和基本電路模塊的工作原理，如振蕩器、調(diào)幅、調(diào)頻、調(diào)諧放大器、功率放大器、混頻器這樣的實(shí)驗(yàn)，有利于學(xué)生驗(yàn)證課本上的電路工作原理。 其優(yōu)點(diǎn)主要是操作簡(jiǎn)單，結(jié)果比較直觀，能夠快速加深對(duì)抽象理論的理解。但是，單純的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)不能達(dá)到提高學(xué)生創(chuàng)新能力和工程實(shí)踐能力的目的。[4]

2 解決的方法

針對(duì)上述問(wèn)題，從教學(xué)改革實(shí)踐出發(fā)，結(jié)合課程特點(diǎn)，對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法進(jìn)行了探討，并提出以下幾點(diǎn)具體的改革方案。

2.1 提高學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的興趣

每個(gè)實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書上都有2～3個(gè)預(yù)習(xí)思考題，老師可以要求學(xué)生課前先提交預(yù)習(xí)報(bào)告，然后采用問(wèn)答的形式提出幾個(gè)相關(guān)的問(wèn)題來(lái)檢查預(yù)習(xí)情況，引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)查找資料，思考和分析問(wèn)題。如果發(fā)現(xiàn)預(yù)習(xí)不合格者不讓其進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室，可以下次再補(bǔ)做。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中如果學(xué)生有問(wèn)題，可以不用馬上作答，先讓學(xué)生自己分析問(wèn)題，自行解決。著實(shí)遇到解決不了的問(wèn)題，可以采用問(wèn)答的形式引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，對(duì)于普遍出現(xiàn)的問(wèn)題可以在課堂上集體講解。老師在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，力求整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程和數(shù)據(jù)的真實(shí)性，杜絕造假行為，并引導(dǎo)其改正，強(qiáng)化學(xué)生誠(chéng)信的思想。通過(guò)這種教學(xué)方式來(lái)督促學(xué)生積極主動(dòng)學(xué)習(xí)和思考，充分調(diào)動(dòng)他們的主觀能動(dòng)性，激發(fā)對(duì)實(shí)驗(yàn)的興趣。[5]

2.2 引入仿真軟件

Multisim10是加拿大IIT公司在2007年3月推出的multisim新版本，是該公司電子線路仿真軟件的最新版本。Multsim10的元器件庫(kù)提供數(shù)千種電路元器件供實(shí)驗(yàn)選用，它的虛擬儀器/儀表種類齊全，而且具有較為詳細(xì)的電路分析功能。它是用軟件的方法虛擬電子與電工元器件以及電子與電工儀器和儀表，可提供雙蹤示波器、頻譜分析儀、波特圖示儀、數(shù)字萬(wàn)用表等多種虛擬儀器、儀表。利用仿真軟件，學(xué)生只需要按照實(shí)驗(yàn)參考電路來(lái)進(jìn)行連接，設(shè)置相關(guān)參數(shù)，就可以觀察實(shí)驗(yàn)結(jié)果。同時(shí)學(xué)生可以自行修改電路及相應(yīng)的元器件參數(shù)和輸入信號(hào)，觀察相應(yīng)的輸出結(jié)果，并進(jìn)行研究和分析。利用仿真軟件對(duì)高頻電路進(jìn)行仿真分析，不但可以幫助學(xué)生更好的理解理論知識(shí)，而且還可以免去由于元器件的損壞或者受環(huán)境因素的影響造成實(shí)驗(yàn)結(jié)果的不理想，還可以提高學(xué)生的分析能力和設(shè)計(jì)能力。[6]

仿真軟件有它優(yōu)越的一面，但是也有它的局限性。在仿真過(guò)程中，無(wú)法培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)該掌握的基本技術(shù)問(wèn)題，如：基本元器件的識(shí)別、實(shí)驗(yàn)儀器的使用方法以及元器件損壞或者老化引起的故障分析和解決方法等。仿真軟件的實(shí)驗(yàn)結(jié)果都是理想的值，而實(shí)際的元器件都是存在誤差的。根據(jù)高頻電子線路實(shí)驗(yàn)課程的特殊性要求，我們需要對(duì)本課程的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容來(lái)具體分析，然后確定用實(shí)驗(yàn)箱或者仿真軟件來(lái)完成。比如：正弦波振蕩器和集電極調(diào)幅與大信號(hào)檢波這兩個(gè)實(shí)驗(yàn)受外界因素的干擾比較小，經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單的調(diào)試就可以出來(lái)結(jié)果，所以可以采用實(shí)驗(yàn)箱的方式來(lái)驗(yàn)證；高頻小信號(hào)調(diào)諧放大器和高頻諧振功率放大器實(shí)驗(yàn)，不僅要放大高頻信號(hào)，而且還要有一定的選頻作用。但是在高頻情況下，晶體管本身的極間電容及連接導(dǎo)線的分布參數(shù)等會(huì)影響放大器輸出信號(hào)的頻率或相位，會(huì)導(dǎo)致調(diào)諧難度加大，實(shí)驗(yàn)測(cè)試數(shù)據(jù)誤差也會(huì)增加，很難達(dá)到預(yù)期的實(shí)驗(yàn)?zāi)康模栽搶?shí)驗(yàn)用仿真軟件來(lái)完成比較理想。通過(guò)將仿真軟件與實(shí)驗(yàn)箱相結(jié)合，發(fā)揮各自的優(yōu)勢(shì)，可有效提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果，使學(xué)生逐步掌握高頻電子線路的基本單元電路的組成、原理及分析方法。[7]

2.3 增開(kāi)設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)

在學(xué)生完成基本單元電路學(xué)習(xí)后，可以開(kāi)設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)來(lái)實(shí)踐訓(xùn)練。在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中，要求學(xué)生在學(xué)會(huì)分析基本單元電路原理的基礎(chǔ)上，能夠聯(lián)系實(shí)際進(jìn)行系統(tǒng)的搭建。指導(dǎo)老師可以根據(jù)學(xué)生的實(shí)際能力提供一些難易程度不一的參考題目，學(xué)生可以自主選擇或是自擬題目。學(xué)生可先畫出電路原理框圖，并利用仿真工具進(jìn)行電路原理圖的設(shè)計(jì)與分析，通過(guò)仿真結(jié)果調(diào)整電路的參數(shù)或?qū)﹄娐愤M(jìn)行修改，經(jīng)過(guò)老師確認(rèn)后再進(jìn)行電路的制作。通用的元器件和測(cè)試的儀器可由實(shí)驗(yàn)室提供，特殊元器件由學(xué)生自備。制作完成后，通過(guò)相關(guān)儀器的測(cè)量，不斷調(diào)整電路參數(shù)，最終達(dá)到設(shè)計(jì)要求。最后要求學(xué)生完成設(shè)計(jì)報(bào)告，內(nèi)容包括電路原理、元器件的選擇、電路板的設(shè)計(jì)、安裝過(guò)程、調(diào)試結(jié)果等整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程。[4]通過(guò)電路圖的設(shè)計(jì)、電路板的安裝、電路的調(diào)試這一過(guò)程，使學(xué)生更好的掌握無(wú)線電通信系統(tǒng)中常用的基本電路的設(shè)計(jì)方法和能力，為學(xué)生今后走出社會(huì)打下堅(jiān)實(shí)的理論和實(shí)踐基礎(chǔ)。

針對(duì)我院高頻電子線路實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在的若干問(wèn)題，從獨(dú)立學(xué)院本科生特點(diǎn)出發(fā)，提出了幾點(diǎn)改革措施。首先通過(guò)引導(dǎo)式的教學(xué)方法檢查學(xué)生的預(yù)習(xí)情況和遇到故障時(shí)采取的措施，來(lái)提高學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的興趣；其次提出引入仿真軟件，結(jié)合具體實(shí)驗(yàn)將仿真軟件和實(shí)驗(yàn)箱相結(jié)合的方式，著重培養(yǎng)學(xué)生掌握高頻電子線路單元電路的組成及原理；最后為了改革創(chuàng)新增開(kāi)設(shè)計(jì)性的實(shí)驗(yàn)，將仿真軟件與設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)結(jié)合起來(lái)，從而提高學(xué)生的電路設(shè)計(jì)能力以及分析解決問(wèn)題的能力，為今后奠定工程應(yīng)用的基礎(chǔ)。

［1］石博雅.高頻電子線路實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革探討[J].考試周刊,2011(18)：23-24.

［2］趙秋亮,張華.高校獨(dú)立學(xué)院高頻電子線路實(shí)驗(yàn)教學(xué)探索[J].中國(guó)校外教育,2008：59-81.

［3］馬茵,馬瑛.高頻電子線路實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法改革的思考[J].教育研究,2010(17)：152-154.

［4］羅暉,王傳云.高頻電子線路課程實(shí)驗(yàn)改革探討[J].華東交通大學(xué)學(xué)報(bào),2005,22：71-79.

［5］江明珠.高頻電子線路實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ降奶剿髋c實(shí)踐[J].科技咨詢,2010(17)：197.

［6］程俊.Multisim10在高頻電子線路教學(xué)中的應(yīng)用[J].電腦知識(shí)與技術(shù),2010,6(7)：1768-1769.

［7］楊波.基于“全真+仿真”的《高頻電子技術(shù)》實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)分析[J].工業(yè)技術(shù),2011(22)：125.