“高頻電子線路實驗”課程中綜合性實驗項目改革探索

鄭艷華

【摘要】“高頻電子線路實驗”的實驗項目類型主要有演示型、驗證型、綜合型、設計型和探究型等。其中的綜合型實驗項目通過實驗內容、實驗方法和實驗手段的綜合，能夠培養學生綜合運用所學知識解決相關問題，培養學生的綜合動手能力，因而受到重視。本論文針對高頻電子線路原綜合性實驗項目存在的不足，介紹了對綜合性實驗項目內容、方法和手段等多個方面進行豐富和提升的辦法。該探索在提升學生的學習興趣和綜合動手能力等方面有積極的促進作用。

【關鍵詞】高頻電子線路實驗 教學改革 實驗教學 綜合性實驗

【基金項目】廣州大學示范性實驗建設項目資助。

【中圖分類號】G642；TN710-4 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2019）06-0036-02

1.引言

“高頻電子線路”課程是高等學校中電子信息類專業的主要專業基礎課，其主要討論高頻電路各基本單元電路（如小信號諧振放大電路、高頻功率放大電路、正弦波振蕩電路、混頻電路、調制與解調電路、頻率合成電路等）的原理、基本分析方法及必要的工程計算和設計[1-2]。與其對應的“高頻電子線路實驗”課程則是一門重要的專業基礎實驗課。該實驗課通過驗證性實驗使學生在實踐層面掌握基本電子單元電路和電路模塊的工作原理和過程并提高實踐能力，通過綜合性和設計性實驗項目提高學生的綜合應用能力和創新能力。實驗內容有信號放大、功率放大以及調制解調和無線信號發送等。

然而，在“高頻電子線路實驗”課程中存在如下諸多問題。驗證性實驗多、設計性綜合性實驗項目少，設計性綜合性實驗中依據步驟機械操作的內容多、需要學生動手設計思考的部分少，課內實驗時間多、課外實驗時間少，等等。因而實驗課的效果不佳，經過高頻電子線路實驗的學習后，學生的理解和動手能力沒有得到很好的提升，甚至有的在做完實驗后對實驗結果沒有分析，都不知道結果是否正確。因此，對高頻電子線路課程的實驗進行改革，提升學生的綜合動手能力是“高頻電子線路實驗”課程中一項亟需改革和有現實意義的問題。

本論文從改革“高頻電子線路實驗”課程的綜合性實驗項目——“無線通信發送系統”入手，從實驗思路、實驗方案以及實驗內容和步驟等多個方面進行拓展和挖掘。

2.綜合實驗項目改革探索

“高頻電子線路實驗”課程原來的綜合性實驗項目內容主要包括了高頻發射電路的焊接、電路調試檢測以及實驗報告撰寫等三部分，實驗內容稍顯簡單，學生學習時只是依葫蘆畫瓢完成實驗過程，不能有效地促進學生綜合新舊知識和提高學生動手實踐能力。我們從實驗項目實施內容、教學策略、教學過程以及考核與評分等多個方面對該綜合性實驗項目進行了改革探索。

2.1實驗項目實施內容

無線通信發送實驗項目在實施中，采用了“預習-設計-仿真-焊接-測試-演示”的學習過程。整個過程既包括了對以前學過的“電路”、“模擬電子技術”以及“電子工藝實習”等課程的復習，又熟悉了電路設計和仿真等環節，還包含了對整個高頻電子線路課程知識的綜合運用，從而可以達到培養學生綜合動手能力的目的。

該無線通信發送實驗項目的主要內容如下。第一，復習和預習實驗中需要的知識。了解各個電路的原理和功能，記錄遇到的問題并找出解決方案，提交預習報告。第二，仿真電路。通過在軟件中搭建和優化該電路，先對各個單元電路進行仿真優化，得到正確的輸出；再對整個電路對輸入一定的信號，觀察系統的輸出是否正確。通過仿真設計出正確的電路系統。第三，設計電路板，并制作好電路板。根據仿真結果得到的電路結構和元件參數，再設計出系統的電路板，并利用轉印紙打印出來，然后通過熱轉印到銅板上，接著利用專用腐蝕液溶液腐蝕出電路板，最后打孔和打磨。第四，焊接電路。按照仿真圖中的元件、參數和位置焊接系統電路，確保焊接正確。第五，測試電路功能。首先進行各個電路功能的測試，再是對電路的輸入和輸出進行檢測，最后是配合無線接收耳機進行無線語音發送的測量。第六，撰寫實驗報告。根據本項目的實驗的內容要求和格式規范撰寫合格的實驗報告。

2.2實驗項目教學策略

“無線通信發送系統”綜合性實驗項目的教學策略和教學過程如下圖所示。

該綜合性實驗項目教學策略的具體策略包含以下幾個步驟。第一步，實驗前利用課余時間預習實驗內容。復習“高頻電子線路”理論課程中學習的有關高頻調制有關的內容，理解電路各部分的結構和功能，為無線通信發送系統的軟件仿真做準備；復習“模擬電子技術”、“電路”以及“電子工藝實習”等課程的內容，為無線通信發送系統的電路板設計、制作和焊接做準備。第二步，通過網上和線下的仿真軟件和平臺對所需知識進行預習和仿真，利用相關軟件對實驗系統進行仿真，促進對實驗內容和操作步驟的了解。第三步，利用AD等軟件設計電路板。在規定尺寸的銅板上設計出無線通信發射系統的PCB板，注意盡可能地加粗銅導線的寬度。第四步，制作PCB電路板。利用打印機打印出設計的電路板圖，再通過熱轉印機將電路布局圖轉印到銅板上，接著腐蝕出電路板，最后是描點、打孔和打磨。第五步，焊接電路。根據前述的仿真設計圖，焊接好電路，注意不要虛焊、漏焊、不要焊接時間太長而引起溫度過高而損壞元器件。第六步，調試和測量電路。先測試各個單元電路的波形，確定其功能是否正確。再測試整個電路的輸入和輸出，確定系統的功能。第七步，撰寫實驗報告。課前學生預習時需撰寫實驗目的、使用儀器、實驗原理等；仿真時需保存仿真實驗電路及其數據記錄表等；測試時記錄實驗數據，并根據測試結果進行圖表繪制與數據分析等。第八步，實驗教學效果評估與反思。老師對學生的實驗預習、設計、成績等相關數據進行統計，通過調查問卷收集學生和同行老師與督導等對實驗系統、實驗設計、學習效果等方面的反饋信息，進行統計與分析，便于進一步改善實驗內容與教學策略，努力提高教學的質量。

2.3實驗項目教學過程

根據本實驗項目類型為綜合性實驗，安排教學過程包括課前預習、課堂實施和課后反思三階階段。

第一階段，課前預習。首先要求學生做好預習，在課外利用相關軟件進行虛擬仿真，并遞交預習報告，教師課前檢查預習情況。要求預習的內容有：（1）復習波形產生電路原理。（2）復習調制的理論知識。（3）復習虛仿真軟件的使用，熟悉與本實驗有關的仿真技術，并完成實驗內容中虛擬仿真實驗部分的內容。（4）復習電路板的設計和制作過程。

第二階段，課堂實施。包括課堂教學和課堂輔導。在課堂教學中，實驗課堂中教師以多媒體課件講授為主，學生討論為輔進行教學；講授過程中，利用相應理論課程的知識分析各部分的工作原理。采用“設問-學生思考-講解-再設問-再思考-再講解”的教學方法，在講授過程中，一個問題銜接一個問題，充分調動學生積極性，促進雙邊互動。在課堂輔導階段，學生按照預設要求完成實驗內容和教學目標；教師仔細觀察課堂實驗情況并認真細致進行輔導，及時解決實驗中出現的問題，以保證實驗數據的真實有效性，并對實驗態度、實驗操作情況和實驗結果進行綜合評價。

第三階段，課后反思。在這個階段里，實驗教師要總結和反饋實驗的情況，學生要對實驗過程中收集到的定性或定量的數據加以處理和分析，歸納總結出實驗結論和心得體會。

2.4實驗項目評分與考核

實驗考核是檢驗實驗教學效果的主要方法。而反映實驗教學效果的指標主要體現在考核方法和考核內容上。此實驗的考核為考查，采用優、良、中、及格、不及格五級評分制。考核內容由4方面組成。（1）實驗預習：根據平時實驗和預習進行評價，占10%左右。學生實驗前的預習情況最難把握，通過檢查預習報告、回答預習思考題和與該實驗有關問題的情況來考核學生的預習情況。（2）實驗操作：根據實驗操作過程綜合評價，占50%左右。教師考查學生的實驗態度，實驗操作的規范性、合理性、準確性及完成速度，對學有余力的學生，鼓勵其做與本實驗相關的選做內容，并給予加分。（3）綜合應用能力考核：考核學生對實驗結果的合理解釋以及有獨立見解、有改革創新、有獨立解決試驗中的具體問題的能力。根據課外答辯或課內提問交互式的教學形式結合平時實驗綜合評價，占20%左右。（4）實驗結果和報告：根據撰寫的實驗報告進行評價，占20%左右。實驗報告強調數據處理和分析討論部分，鼓勵學生撰寫論文形式的“課題報告”。

3.結束語

“無線通信發送系統”為我校“高頻電子線路實驗”課程中的綜合實驗項目，該實驗項目是將學生從知識點引入到全面理解及應用的一個階段。本次改革的實驗內容在原有電路的基礎上進一步深化，增加了軟件仿真以及電路設計和電路板制作等部分，要求學生自己設仿真計出功能電路，并親自動手制作電路板。該項目通過改革傳統的高頻電子線路綜合實驗的教學方法與考核手段，發展學生的自主和綜合學習能力，既有利于提高學生的學習積極性和綜合能力，也有利于學生學習方法的改進。

參考文獻：

[1]石博雅.《高頻電子線路》課程改革探討[J].吉林建筑大學學報，2012（5）：84-86.

[2]廖惜春.基于工程應用的“高頻電子線路”課程教學研究[J].電氣電子教學學報，2007（4）：12-14.