高職電子技術(shù)課程改革探索
——以濾波器為例

呂 嵐

（陜西鐵路工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院，陜西 渭南 714099）

一、高職電子技術(shù)課程教學(xué)現(xiàn)狀

電子技術(shù)是高職理工類相關(guān)專業(yè)的一門(mén)重要的專業(yè)基礎(chǔ)課程，課程一般設(shè)置60學(xué)時(shí)左右。其內(nèi)容涉及的概念多、公式推導(dǎo)復(fù)雜，比較抽象、理論性強(qiáng)；課程雖有一些課內(nèi)實(shí)驗(yàn)，但大多數(shù)實(shí)驗(yàn)是熟悉儀器儀表的使用和對(duì)公式原理的驗(yàn)證，缺乏對(duì)學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

教師在電子技術(shù)課程的理論教學(xué)上，采用多媒體課件結(jié)合黑板講解，一般都是先引入概念，再進(jìn)行公式原理的分析推導(dǎo)[1]。采用多媒體教學(xué)，雖提高了課堂效率，但授課信息量大幅增加，學(xué)生一直處于被動(dòng)觀看的學(xué)習(xí)狀態(tài)，缺少積極思考、理解記憶和記錄筆記的時(shí)間，基礎(chǔ)較差的學(xué)生學(xué)習(xí)效果尤其不理想。電子技術(shù)的實(shí)驗(yàn)課教學(xué)，是在理論學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上進(jìn)行的。由于學(xué)生理論知識(shí)掌握不透徹，不明確實(shí)驗(yàn)要做什么，在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中普遍存在不會(huì)識(shí)讀電路圖、不會(huì)連接電路、不會(huì)使用設(shè)備儀器等問(wèn)題，其結(jié)果是記錄數(shù)據(jù)錯(cuò)誤、電子元件和實(shí)驗(yàn)儀器儀表由于操作失誤而損壞，不能得到實(shí)驗(yàn)結(jié)論，達(dá)不到實(shí)驗(yàn)預(yù)期目的。

二、高職電子技術(shù)課程改革思路

電子技術(shù)課程具有極強(qiáng)的理論性和實(shí)踐性，教授過(guò)程中要注重理論和實(shí)踐相結(jié)合[2]，因此，對(duì)電子技術(shù)課程的改革思路是把傳統(tǒng)的理論知識(shí)章節(jié)內(nèi)容重組，利用日常生活中常見(jiàn)的電子產(chǎn)品的電路引入，開(kāi)發(fā)出幾個(gè)完整的項(xiàng)目：LED照明燈的制作、光控電路的制作、液化氣報(bào)警器的制作、音頻放大電路的制作、音頻振蕩電路的制作、直流穩(wěn)壓電源的制作。每一個(gè)項(xiàng)目又分為若干模塊。以實(shí)踐應(yīng)用為主要目標(biāo)，以電路理論知識(shí)及分析為主線，理論與實(shí)踐一同開(kāi)展，通過(guò)研究各種電路的基本原理、工作性能及實(shí)踐應(yīng)用使學(xué)生綜合能力得到提升[3]。部分項(xiàng)目或模塊如果在實(shí)驗(yàn)室條件不具備的情況下，無(wú)法實(shí)踐，可以采取使用仿真軟件模擬，學(xué)生在仿真平臺(tái)上客觀條件不受限制，不但可以搭建電路觀察結(jié)果，還可以對(duì)電路調(diào)整、修改，提高了學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力和創(chuàng)新能力。課程開(kāi)展過(guò)程中，則采用理論教學(xué)及實(shí)踐教學(xué)相互融合的教學(xué)結(jié)構(gòu)，側(cè)重突出理論知識(shí)與實(shí)踐操作的重要性，同時(shí)結(jié)合電子技術(shù)專業(yè)需求刪減課程中不必要的內(nèi)容，并對(duì)實(shí)踐知識(shí)方面的教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行加強(qiáng)。

三、電子技術(shù)課改實(shí)例——以濾波器為例

(一)通過(guò)實(shí)例引入概念

首先通過(guò)一個(gè)噪音監(jiān)測(cè)系統(tǒng)來(lái)引入濾波器的概念。噪音監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)檢測(cè)街道上的噪音指數(shù)，特別是檢測(cè)汽車?yán)鹊穆曃廴镜降子卸鄧?yán)重。在馬路邊放置了一個(gè)傳感器（話筒）采集聲音信號(hào)，所采集到的聲音信號(hào)包含了街道上的各種聲音，如：發(fā)動(dòng)機(jī)聲、重?fù)袈暋⒔饘偾脫袈暋④囕喣雺郝暤龋?dāng)然也包括汽車?yán)嚷暋８鶕?jù)實(shí)驗(yàn)知道各種汽車的喇叭聲頻率大致在600HzlkHz，由于話筒暴露在馬路上，除了汽車的喇叭聲外，還有大人叫、小孩哭等各種聲音。要想獲得汽車?yán)嚷暤膹?qiáng)度，需要把600HZ-lkHZ之外的聲音濾除掉，只留下汽車?yán)嚷曅盘?hào)并分析其強(qiáng)度，這時(shí)我們既要去除低頻的聲音信號(hào)，也要去除高頻的聲音信號(hào)。通過(guò)這個(gè)實(shí)例，學(xué)生很容易理解濾波器就是一種頻率選擇電路，它根據(jù)電路的參數(shù)設(shè)計(jì)剔除掉某頻率段的信號(hào)成分。高通濾波器濾除頻率在截止頻率以下的信號(hào)成分（讓頻率高于截止頻率的信號(hào)通過(guò)）；低通濾波器濾除頻率在截止頻率以上的信號(hào)成分（讓頻率低于截止頻率的信號(hào)通過(guò)）。

（二）通過(guò)仿真電路觀察輸出

在Multisim仿真軟件下連接RC高通濾波器電路圖，如圖1所示。圖中，V2是信號(hào)源，C1是電容，R1是電阻，XSC1是示波器。

圖1 RC高通濾波器電路圖

在這個(gè)仿真電路中添加一個(gè)示波器來(lái)觀察，先令信號(hào)源V2的頻率小于1.59kHz，比如500Hz，用示波器觀察輸入、輸出波形，會(huì)發(fā)現(xiàn)濾波器對(duì)信號(hào)有明顯的衰減作用[4]，如圖2(a)所示；再令信號(hào)源V2的頻率大于1.59kHz，比如3kHz，用示波器觀察輸入、輸出波形如圖2(b)所示，會(huì)發(fā)現(xiàn)信號(hào)能順利通過(guò)。通過(guò)這個(gè)仿真可以看出，高通濾波器可以剔除截止頻率fc以下的信號(hào)成分，這樣就完成了汽車?yán)葹V波器一半的任務(wù)，限制了600Hz以下的信號(hào)通過(guò)濾波器。

圖2 RC高通濾波器對(duì)截止頻率以下的信號(hào)的抑制作用

（三）通過(guò)輸出分析性能

通過(guò)上述的仿真實(shí)例，學(xué)生直觀明了的認(rèn)識(shí)了濾波器的功能，下面展開(kāi)對(duì)電路性能的深入分析。把圖1中的示波器改為波特計(jì)，可以仿真分析出高通濾波器的截止頻率，如圖3所示。

圖3 RC高通濾波器波特圖

通過(guò)圖3的仿真電路，當(dāng)輸入信號(hào)使電路的電壓增益為-3.051dB時(shí)，可以看到截止頻率為1.577KHz，由此也印證了圖2中的示波器波形圖，3KHz高于1.577KHz，輸出信號(hào)基本無(wú)衰減；500Hz低于1.577KHz，輸出信號(hào)衰減多。學(xué)生在理解了截止頻率的作用后，下面通過(guò)理論分析獲得截止頻率。

由此得到濾波器的截止頻率

圖3波特圖中的截止頻率設(shè)置為1.577KHz，和理論值1.59KHz非常接近，基本實(shí)現(xiàn)了高通濾波器的功能。

通過(guò)電路仿真和理論分析的方法同樣可以得到低通濾波器的截止頻率，結(jié)合高通濾波器和低通濾波器，就形成了本次實(shí)例最終要完成的帶通濾波器。

四、結(jié)語(yǔ)

電路項(xiàng)目實(shí)例結(jié)合電路仿真軟件融入到電子技術(shù)課程的教學(xué)中，打破了常規(guī)的學(xué)生被動(dòng)學(xué)習(xí)的局面，培養(yǎng)了學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力。但對(duì)教師也提出了更高的要求，教師要對(duì)教學(xué)內(nèi)容深入分析，設(shè)計(jì)合理的教學(xué)實(shí)例，熟練掌握仿真軟件的使用。對(duì)于學(xué)習(xí)主動(dòng)性普遍偏低的高職學(xué)生來(lái)說(shuō),也是一項(xiàng)挑戰(zhàn)，可能會(huì)造成學(xué)生學(xué)習(xí)的更加懶散。所以,為了更好地發(fā)揮學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主觀能動(dòng)性,必須在電子技術(shù)課程的教學(xué)改革上求真、務(wù)實(shí)、創(chuàng)新。教師的認(rèn)真講授和學(xué)生的積極主動(dòng)配合，就一定會(huì)讓學(xué)生愛(ài)學(xué)、會(huì)學(xué)、學(xué)好這一門(mén)重要而且充滿樂(lè)趣與創(chuàng)造的課程。