PBL法在高頻電子線路課程教學(xué)中的探索與應(yīng)用

劉 菲 秦 娟 盧 晉 王志勇 宋殿友

天津理工大學(xué)電子信息工程學(xué)院 天津 300384

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PBL法在高頻電子線路課程教學(xué)中的探索與應(yīng)用

劉 菲 秦 娟 盧 晉 王志勇 宋殿友

天津理工大學(xué)電子信息工程學(xué)院 天津 300384

摘 要：為配合電子信息工程專(zhuān)業(yè)“卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃”，培養(yǎng)學(xué)生對(duì)工程問(wèn)題的自主學(xué)習(xí)及創(chuàng)新思維能力，將問(wèn)題教學(xué)法（Problem-based Learning，簡(jiǎn)稱(chēng)“PBL”）引入至高頻電子線路課程的教學(xué)中，探索與研究適應(yīng)于卓越工程師培養(yǎng)的新學(xué)習(xí)方法。

關(guān)鍵詞：卓越工程師；PBL教學(xué)法；高頻電子線路

1　“卓越計(jì)劃”對(duì)高頻電子線路課堂教學(xué)的要求

卓越人才培養(yǎng)是為了適應(yīng)工程界、企業(yè)界對(duì)未來(lái)人才知識(shí)、能力和素質(zhì)等的特殊需求，為建設(shè)創(chuàng)新型國(guó)家培養(yǎng)具有世界眼光的創(chuàng)新型工程技術(shù)人才。電子信息工程專(zhuān)業(yè)“卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃”（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“卓越計(jì)劃”），以強(qiáng)化綜合能力和提高工程素質(zhì)為培養(yǎng)核心；通過(guò)學(xué)校、企業(yè)和社會(huì)環(huán)境下的綜合工程實(shí)踐教育，進(jìn)一步加強(qiáng)本專(zhuān)業(yè)學(xué)生的工程意識(shí)。加強(qiáng)人才的創(chuàng)新能力，是“卓越計(jì)劃”的核心。因此，面向“卓越工程師計(jì)劃”的教學(xué)，在講授學(xué)生專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)的前提下，更要注重學(xué)生創(chuàng)新能力和工程意識(shí)的培養(yǎng)。

高頻電子線路作為電子信息工程專(zhuān)業(yè)的基礎(chǔ)必修課，側(cè)重研究高頻電子線路的基本原理和基本分析方法。通過(guò)對(duì)通信機(jī)各單元電路的基本工作原理、性能指標(biāo)的學(xué)習(xí)，掌握這些單元電路的計(jì)算、分析及設(shè)計(jì)方法。在“卓越計(jì)劃”的目標(biāo)下，課堂教學(xué)的目標(biāo)不僅僅是學(xué)生對(duì)于基礎(chǔ)知識(shí)的掌握，而且是要更加注重學(xué)生對(duì)高頻電路的問(wèn)題分析解決能力和開(kāi)發(fā)創(chuàng)新能力。

但是，由于該課程所涉及的教學(xué)內(nèi)容多、實(shí)踐性強(qiáng)，且實(shí)驗(yàn)課時(shí)相對(duì)較少，學(xué)生普遍反映內(nèi)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(jì)劃的高頻電子線路課堂教學(xué)及學(xué)習(xí)方法，尤為重要。這有助于提高學(xué)生對(duì)高頻電子線路課程的學(xué)習(xí)積極性，從而盡可能的開(kāi)發(fā)學(xué)生們對(duì)高頻電路的自主學(xué)習(xí)與創(chuàng)新思維能力。

2　PBL教學(xué)法

問(wèn)題教學(xué)法（Problem-based Learning，簡(jiǎn)稱(chēng)“PBL”）是啟發(fā)式教學(xué)方法的一種，在培養(yǎng)學(xué)生的思維能力與動(dòng)手能力方面有較好的效果，因此被推廣到工科課程的教學(xué)中。PBL法以問(wèn)題為核心、以學(xué)生為中心，是一種互動(dòng)式的教學(xué)方法。PBL法強(qiáng)調(diào)以解決某個(gè)問(wèn)題作為學(xué)習(xí)的開(kāi)始，把學(xué)習(xí)者放置于真實(shí)的問(wèn)題情境中，讓學(xué)習(xí)者對(duì)該問(wèn)題展開(kāi)探索與研究，著重培養(yǎng)學(xué)習(xí)者主動(dòng)學(xué)習(xí)新知識(shí)、解決驅(qū)動(dòng)問(wèn)題的能力。因此，PBL法使學(xué)生學(xué)會(huì)利用現(xiàn)有的知識(shí)去學(xué)習(xí)新知識(shí)，有助于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維。

因此，本文將PBL法應(yīng)用于高頻電子線路課程的教學(xué)之中，研究基于PBL法的高頻電子線路教學(xué)模式，探討PBL法對(duì)學(xué)生掌握高頻電路的基礎(chǔ)知識(shí)、并學(xué)習(xí)高頻電路的初步設(shè)計(jì)的影響。

3　基于PBL法的高頻電子線路教學(xué)設(shè)計(jì)

PBL法以解決某個(gè)問(wèn)題作為學(xué)習(xí)的開(kāi)始，因此，問(wèn)題的合理設(shè)置是高頻電子線路課堂教學(xué)的關(guān)鍵。在設(shè)置問(wèn)題時(shí)，先結(jié)合學(xué)生的背景知識(shí)與所要講授的知識(shí)點(diǎn)，設(shè)置的問(wèn)題要簡(jiǎn)單、普遍，結(jié)合工程實(shí)踐實(shí)例，以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣為首要目的。然后，圍繞課堂的知識(shí)重點(diǎn)與難點(diǎn)，設(shè)置的問(wèn)題難度由易到難，有層次梯度。通過(guò)教師的引導(dǎo)和學(xué)生的自主討論，使得學(xué)生逐步將問(wèn)題理解解決。這個(gè)過(guò)程側(cè)重于學(xué)生自主學(xué)習(xí)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(shí)點(diǎn)，基于PBL法的高頻電子線路教學(xué)設(shè)計(jì)如圖1所示。

圖1　舉例說(shuō)明基于PBL法的高頻電子線路教學(xué)設(shè)計(jì)

結(jié)合學(xué)生已經(jīng)學(xué)過(guò)的低頻功率放大器，引出問(wèn)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(shù)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(yīng)地，這些問(wèn)題時(shí)在高頻放大器的工程設(shè)計(jì)中也是需要首先考慮的。

再引導(dǎo)學(xué)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(lèi)？低頻電路中晶體管的工作狀態(tài)是什么？當(dāng)晶體管工作于甲類(lèi)、丙類(lèi)時(shí)，輸出信號(hào)與輸入信號(hào)是否是線性關(guān)系？怎樣從晶體管的輸出信號(hào)得到輸入信號(hào)的波形？從而引出本節(jié)課的知識(shí)重點(diǎn)：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(hào)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(jìn)行更進(jìn)一步的知識(shí)點(diǎn)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(jì)算？高頻諧振功率放大器和高頻小信號(hào)放大器的組成電路、工作原理有哪些不同？從而通過(guò)逐步解決這些問(wèn)題，使學(xué)生盡可能更系統(tǒng)、更本質(zhì)的學(xué)習(xí)掌握本節(jié)課程的各個(gè)知識(shí)難點(diǎn)與重點(diǎn)。

此外，充分利用計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)庫(kù)等資源，創(chuàng)設(shè)具有針對(duì)性、趣味性、切合實(shí)際的問(wèn)題情景，也是運(yùn)用PBL法進(jìn)行高頻電子線路教學(xué)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(shù)下高頻諧振功率放大器的工作特性及輸出波形，使學(xué)生對(duì)放大器的設(shè)計(jì)有一個(gè)初步的認(rèn)識(shí)。在這一過(guò)程中，采用學(xué)生分小組討論的方法，讓學(xué)生盡可能地發(fā)揮其主觀能動(dòng)性，制定學(xué)習(xí)目標(biāo)并給出解決方案。在學(xué)習(xí)討論后，每個(gè)學(xué)習(xí)小組總結(jié)其學(xué)習(xí)內(nèi)容，制作幻燈片進(jìn)行演講交流。

通過(guò)這一過(guò)程，利用PBL教學(xué)法，學(xué)生參與課堂學(xué)習(xí)的積極性有所提高，不僅學(xué)會(huì)了從網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)庫(kù)檢索文獻(xiàn)，查找所需的資料；并且通過(guò)演講交流鍛煉了學(xué)生的表達(dá)交流能力和寫(xiě)作能力；更重要地，提高了學(xué)生的獨(dú)立思考、分析并解決問(wèn)題的能力。

4　結(jié)束語(yǔ)

在我校電子信息工程專(zhuān)業(yè)“卓越計(jì)劃”實(shí)施中，嘗試將PBL教學(xué)法引入至高頻電子線路課程的課堂教學(xué)中，探索與研究適應(yīng)于卓越工程師培養(yǎng)的新學(xué)習(xí)方法。實(shí)踐表明，學(xué)生參與課堂學(xué)習(xí)的積極性有所提高，課后問(wèn)問(wèn)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(xué)生把握高頻電子線路課程的教學(xué)主線，更根本、系統(tǒng)地理解新知識(shí)。當(dāng)然，如何更好的將PBL法貫穿于高頻電子線路課程的各個(gè)知識(shí)點(diǎn)，仍需要在今后的實(shí)施中不斷加以改進(jìn)。

參考文獻(xiàn)

［1］ 萬(wàn)麗娟.問(wèn)題教學(xué)法在“高頻電子線路”課程教學(xué)中的應(yīng)用［J］.合肥師范學(xué)院學(xué)報(bào)，2013，31（6）：81-83.

［2］ 張海燕，胡如夫，邰麗君.PBL教學(xué)法在模擬電子技術(shù)課堂教學(xué)中的應(yīng)用［J］.寧波工程學(xué)院學(xué)報(bào)，2014，26（2）：91-94.

［3］ 王大輝，杜雪巖.卓越工程師人才培養(yǎng)機(jī)制研究［J］.文學(xué)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(jī)械原理課程改革與創(chuàng)新［J］.中國(guó)現(xiàn)代教育裝備，2015，223： 52-55.

收稿日期：2015-11-19

作者簡(jiǎn)介：劉菲，博士，講師。秦娟，博士，講師，系副主任。

基金項(xiàng)目：天津市普通高校本科教學(xué)質(zhì)量與教學(xué)改革重點(diǎn)項(xiàng)目（編號(hào)：B01-0807）；天津理工大學(xué)教學(xué)基金項(xiàng)目（編號(hào)：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