高頻電子路線的教學(xué)現(xiàn)狀和改革思路

易 丹 史勤剛 馬俊成

（電子科技大學(xué)成都學(xué)院，四川 成都 611731）

高頻電子線路是電子信息、通信、微電子技術(shù)等專業(yè)的一門(mén)重要的專業(yè)基礎(chǔ)課程。學(xué)生通過(guò)對(duì)本課程的學(xué)習(xí)可以掌握高頻電子線路的基本概念，基本理論以及高頻電路的基本分析方法，能夠?qū)罄m(xù)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)打下良好的基礎(chǔ)。然而在高頻電子線路的教學(xué)過(guò)程中往往存在授課難點(diǎn)，這是由這門(mén)課程的特點(diǎn)所決定的。高頻電子線路是集理論性、工程性和實(shí)踐性與一體的一門(mén)課程，存在著內(nèi)容多、概念多、難理解、數(shù)學(xué)公式推導(dǎo)繁瑣等特點(diǎn)。因此.本門(mén)課程一直以來(lái)都是電子類專業(yè)學(xué)生學(xué)習(xí)的難點(diǎn)，學(xué)生在學(xué)習(xí)中感覺(jué)內(nèi)容枯燥，公式難以理解，教學(xué)效果差。如何在有限的課時(shí)內(nèi)，讓學(xué)生在掌握本門(mén)課程的基本概念、基本理論和基本分析方法的同時(shí)，培養(yǎng)學(xué)生的分析設(shè)計(jì)能力，并能夠?qū)崿F(xiàn)由理論到實(shí)踐的跨越，提升動(dòng)手能力，是本次教改需要解決的主要問(wèn)題。

1 合理安排課程結(jié)構(gòu)及教學(xué)內(nèi)容

1.1 加入課程引論

《高頻電子線路》又稱《通信電子線路》，其前修課程中涉及《高等數(shù)學(xué)》、《模擬電路》、《信號(hào)與系統(tǒng)》等多門(mén)基礎(chǔ)課程，這些課程本身就是學(xué)生在大學(xué)中感覺(jué)較難的課程，而且學(xué)生又對(duì)其基本應(yīng)用認(rèn)識(shí)不足，不知道學(xué)習(xí)基礎(chǔ)課程的重要性。而《高頻電子線路》這門(mén)課程既是前修課程的總結(jié)，又是新理論的學(xué)習(xí)的。因此在講授此門(mén)課程之前能加入引論課程，重點(diǎn)講述此門(mén)課程與前修課程的聯(lián)系，《高頻電子線路》這門(mén)課程的主要內(nèi)容、學(xué)習(xí)這門(mén)課程的目的和意義。為了能在引論中更好的解決上述問(wèn)題，可以以現(xiàn)代通信系統(tǒng)為例。

圖1為無(wú)線電發(fā)送設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖，整個(gè)發(fā)送設(shè)備分為低頻部分和高頻部分，低頻部分是在前修課程《模擬電路》中講述的，在高頻部分中包含了高頻電路中將要講述的各種功能電路，每種功能電路又對(duì)應(yīng)了高頻電路中的各個(gè)章節(jié)。無(wú)論是在高頻電路中還是在低頻電路中都包含的對(duì)信號(hào)的處理，這又將用到《信號(hào)與系統(tǒng)》的知識(shí)。如能將此例講的清晰明了，學(xué)生不光能認(rèn)識(shí)到不同專業(yè)課程之間的聯(lián)系，而且能夠理解他們是怎樣通過(guò)何種途徑聯(lián)系在一塊的，這必將為《高頻電子線路》的進(jìn)一步學(xué)習(xí)打下良好的基礎(chǔ)。

1.2 整合教學(xué)內(nèi)容

在《高頻電子線路》的教學(xué)中，是以通信電子線路各個(gè)功能電路為主線展開(kāi)的。雖然此課程名稱是高頻電子線路，但是涉及的信號(hào)頻率只不過(guò)是介于30-300MHz的中頻。隨著現(xiàn)代通信系統(tǒng)以及第四代通信網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，現(xiàn)在的工作頻率都達(dá)到了幾GHz。因此高頻電子線路的授課內(nèi)容也應(yīng)該做相應(yīng)的調(diào)整。首先，對(duì)各個(gè)功能電路，重點(diǎn)講述其作用、特點(diǎn)及性能參數(shù)。增加對(duì)典型集成電路模塊的分析，使學(xué)生在明白了基本原理的基礎(chǔ)上達(dá)到怎么去用，鍛煉學(xué)生的分析應(yīng)用能力。其次，為學(xué)生學(xué)習(xí)后續(xù)課程。此門(mén)課程的重要作用在于承上啟下，既是對(duì)前修課程的復(fù)習(xí)，又下后續(xù)課程的鋪墊。隨著微波電路的普及，高頻電子線路的鋪墊作用就顯得極其重要，因此有必要對(duì)教學(xué)內(nèi)容做出必要的取舍。經(jīng)典的功能電路的分析必須保留，對(duì)于微波射頻電路中用不到的內(nèi)容加以刪除。增加鎖相和頻率合成，增加對(duì)前沿內(nèi)容的介紹，開(kāi)拓學(xué)生思路，引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)。

2 改進(jìn)教學(xué)方法及手段

2.1 從整體到局部

對(duì)于高頻電子線路這門(mén)課程，其公式推導(dǎo)多，有公式得到的基本概念和性質(zhì)也比較多。如果教師在授課過(guò)程中，如果將大部分的精力放在對(duì)公式的推到上，不光教師要耗費(fèi)大量的精力，且學(xué)生也會(huì)誤認(rèn)為這是一門(mén)數(shù)學(xué)課，失去了對(duì)這門(mén)課應(yīng)該有的學(xué)習(xí)熱情，達(dá)不到理想的教學(xué)效果。因此，為達(dá)到理論與實(shí)踐的相結(jié)合，我可將大學(xué)中學(xué)生所做的金工實(shí)習(xí)中，學(xué)生自己動(dòng)手焊接收音機(jī)的例子拿到我們課程中。收音機(jī)作為一個(gè)系統(tǒng)，好比我們整本高頻中的內(nèi)容，收音機(jī)中的每一個(gè)功能電路，對(duì)應(yīng)了高頻中的某一章節(jié)。在講述每章之前，都在收音機(jī)中找到相應(yīng)的模塊電路，以及對(duì)該模塊電路的功能、指標(biāo)、設(shè)計(jì)要求、設(shè)計(jì)方法的要求，讓學(xué)生先從整體上了解所學(xué)內(nèi)容。然后再通過(guò)公式的推導(dǎo)從局部依次引申出其基本功能、參數(shù)、如何改善性能等一系列問(wèn)題。這種思路不光可以使學(xué)生很好的掌握高頻課程的內(nèi)容，更能激發(fā)學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐能力。

2.2 采用類比教學(xué)法

首先，模擬電路作為高頻電子線路的前修課程，模擬電路中的基本功能電路跟高頻電路中的功能電路肯定有相同之處和不同之處。授課時(shí)，要著重講解高頻電路時(shí)如何在低頻電路的基礎(chǔ)上改進(jìn)而來(lái)的，講述其相同之處；同時(shí)，針對(duì)不同點(diǎn)，要加以類比，講述引起不同之處的原因。比如放大電路，低頻放大電路與高頻放大電路，相同之處都在于擁有放大器件，顯著的不同處在于高頻電路中包含選頻網(wǎng)絡(luò)。通過(guò)類比，能夠讓學(xué)生在原有知識(shí)的基礎(chǔ)上學(xué)習(xí)和理解高頻電路，從而實(shí)現(xiàn)上下知識(shí)的融會(huì)貫通。其次，應(yīng)注重講解本課程與其他課程之間的聯(lián)系，實(shí)現(xiàn)多課程之間的融合。比如，在講解模擬乘法器電路的時(shí)候，可將《信號(hào)與系統(tǒng)》的調(diào)制定理作類比。實(shí)現(xiàn)理論與實(shí)際電路的相結(jié)合。

2.3 豐富教學(xué)手段

傳統(tǒng)的的教學(xué)手段，多采用板書(shū)及單一的通過(guò)多媒體放映PPT，沒(méi)有充分利用多媒體帶來(lái)的優(yōu)勢(shì)。多媒體實(shí)現(xiàn)的是一種全方位刺激感官，加深印象的一種教學(xué)手段，包括圖像、文字、聲音、動(dòng)畫(huà)等多種方式。因此，在《高頻電子線路》的教學(xué)中，可充分利用這些有利條件，使高頻中抽象的的公式推導(dǎo)過(guò)程生動(dòng)形象，利于學(xué)生理解和接受。比如在講到調(diào)制電路的時(shí)候，可將其推導(dǎo)過(guò)程，配合動(dòng)畫(huà)進(jìn)行演示；講到振蕩器的時(shí)候，可將不同頻率的聲音信號(hào)播放，加以對(duì)比。通過(guò)豐富教學(xué)手段，能在授課時(shí)起到良好的教學(xué)效果。

3 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容改革及考核方式

3.1 實(shí)驗(yàn)課程的開(kāi)設(shè)

因我系未針對(duì)《高頻電子線路》這門(mén)課程開(kāi)設(shè)過(guò)相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)課程，所以實(shí)驗(yàn)室也沒(méi)有相關(guān)的硬件實(shí)驗(yàn)器材。但是開(kāi)設(shè)實(shí)驗(yàn)課又是輔助教學(xué)的一種必要手段，因此有必要在現(xiàn)有條件下開(kāi)設(shè)實(shí)驗(yàn)課。

實(shí)現(xiàn)方式一、通過(guò)一些相應(yīng)的仿真軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)高頻電路。比如通過(guò)MATLAB中的simulink模塊實(shí)現(xiàn)高頻電路的仿真。比如對(duì)LC串聯(lián)諧振回路的仿真，如圖2所示。

在simulink仿真模塊有，有信號(hào)發(fā)生器及虛擬示波器?？煞奖愕挠^測(cè)輸入輸出電壓電流之間的關(guān)系，使學(xué)生能通過(guò)對(duì)比，更好的理解諧振回路的本質(zhì)及特性，并且更直觀形象。

實(shí)現(xiàn)方式二、利用現(xiàn)有硬件-面包板電路制作完成對(duì)高頻中簡(jiǎn)單功能電路的制作。在大三開(kāi)設(shè)的集成電路應(yīng)用實(shí)驗(yàn)中，有部分實(shí)驗(yàn)涉及了我高頻電路中的功能電路的制作，比如振蕩電路、高頻放大器等，可將這些實(shí)驗(yàn)部分提到高頻電路的實(shí)驗(yàn)中。彌補(bǔ)軟件仿真看不到實(shí)物的缺陷。

3.2 考核方式

在以往的《高頻電子線路》的考核方式中，往往平日成績(jī)的30%僅作為學(xué)生的出勤考核。在本文的改革思路中，計(jì)劃將此30分，作為實(shí)驗(yàn)的考核成績(jī)。在學(xué)期期末，給學(xué)生布置一道高頻電路的設(shè)計(jì)仿真練習(xí)，能夠很好的完成電路的設(shè)計(jì)及仿真的能得到20分。剩余的10分，將以論文的形式考核，讓學(xué)生自己寫(xiě)篇論文，比如《高頻電子線路的應(yīng)用級(jí)展望》。此種考核方式不僅能增強(qiáng)學(xué)生的動(dòng)手及設(shè)計(jì)能力，還能提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)的興趣，能更好的實(shí)現(xiàn)高頻電子線路的教學(xué)要求。

4 總結(jié)

本文通過(guò)課程結(jié)構(gòu)及內(nèi)容、教學(xué)方法及手段、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及考核形式等多方面對(duì)《高頻電子線路》的教學(xué)模式進(jìn)行了改革。通過(guò)兩個(gè)學(xué)期的高頻教學(xué)的實(shí)踐，達(dá)到了很好的效果。當(dāng)然，在實(shí)際的教學(xué)中，也出現(xiàn)了很多的不足，比如加入了學(xué)生未曾涉及的MATLAB仿真、《電磁場(chǎng)電磁波》的學(xué)習(xí)等，使得如果在高頻電路的后期添加天線等知識(shí)的介紹時(shí)，學(xué)生的學(xué)習(xí)會(huì)比較吃力，這就需要在前修課程中對(duì)這里出現(xiàn)的問(wèn)題加以補(bǔ)充。有問(wèn)題就需要解決問(wèn)題，這就為《高頻電子線路》的教學(xué)改革提出了新的方向，只要把各個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)有機(jī)的結(jié)合在一起，才能真正的實(shí)現(xiàn)我校所要求的培養(yǎng)應(yīng)用型人才的要求，真正的實(shí)現(xiàn)素質(zhì)教育。

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