基于仿真軟件的《高頻電子線路》的課程改革

張光旻

摘要：按中國(guó)工程認(rèn)證協(xié)會(huì)的補(bǔ)充要求中規(guī)定，電子信息類專業(yè)中，高頻電子線路是其主要核心課程?！陡哳l電子線路》課程是一門系統(tǒng)性和實(shí)踐性均較強(qiáng)的專業(yè)課程，采用公式講解、習(xí)題解答這類傳統(tǒng)教學(xué)模式進(jìn)行該課程的授課，難以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。而且，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展和高頻器件數(shù)值仿真軟件的開發(fā)和普及，再簡(jiǎn)單地使用講授模式，既不符合技術(shù)的發(fā)展，也不利于學(xué)生知識(shí)水平的提高。本文在剖析學(xué)生對(duì)高頻電子線路課程學(xué)習(xí)過程中出現(xiàn)典型問題的基礎(chǔ)上，引入現(xiàn)有的數(shù)值仿真軟件，通過仿真結(jié)合理論學(xué)習(xí)的模式進(jìn)行《高頻電子線路》的授課。該教學(xué)方法對(duì)高校高頻電子線路課程的教學(xué)和課程設(shè)計(jì)提高具有一定的參考價(jià)值。

關(guān)鍵詞：高頻電子線路；課程改革；實(shí)踐

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2017）48-0110-02

一、引言

高頻電子線路是大學(xué)電子信息科學(xué)與技術(shù)、電子信息工程及通信工程等電子信息類學(xué)科的一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，也是當(dāng)今教育部所推動(dòng)的工程教育認(rèn)證中，必不可少的課程環(huán)節(jié)。該課程涉及的知識(shí)點(diǎn)非常多，對(duì)學(xué)生日后進(jìn)入相關(guān)行業(yè)和后續(xù)課程的學(xué)習(xí)起到重要作用。該課程以單元電路的分析和設(shè)計(jì)為主，主要對(duì)高頻電子線路的基本原理和基本分析方法進(jìn)行研究。在現(xiàn)有的高頻電子線路課程教學(xué)過程中，教師主要通過高頻電子線路課堂授課，教授學(xué)生一些基本知識(shí)點(diǎn)和識(shí)別電路、分析電路的基本方法，不注重動(dòng)手操作實(shí)踐能力的培養(yǎng)。加之現(xiàn)有業(yè)界在高頻系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，廣泛采用仿真軟件進(jìn)行開發(fā)，導(dǎo)致學(xué)生缺少這方面的基本認(rèn)識(shí)。這使得學(xué)生既缺乏學(xué)習(xí)的積極性，也缺少必要的基礎(chǔ)開發(fā)知識(shí)。鑒于上述問題，本文提出了一些高頻電子線路課程教學(xué)的改革措施，為一線課程教師提供一定的參考。

二、現(xiàn)有高頻教學(xué)方法存在的問題

現(xiàn)有的高頻電子線路理論教學(xué)，教師多采用參閱課表進(jìn)行教授的形式。在幻燈片以前，教師將課本上的概念、公式抄寫到黑板上，通過電路分析和公式推導(dǎo)，給學(xué)生灌輸概念和公式，整個(gè)過程表現(xiàn)為老師講，學(xué)生聽，被動(dòng)地接受。現(xiàn)今，大多數(shù)學(xué)已普及了多媒體，多媒體的引入使老師從繁重的黑板板書中解脫出來，可以在短時(shí)間內(nèi)教授更多的相關(guān)知識(shí)。多媒體教學(xué)的引入雖然提供給教師更多的課堂空余時(shí)間，但卻沒有改變教學(xué)模式。大多數(shù)情況下，多媒體只是用來簡(jiǎn)單地播放教案，老師的授課仍舊是“照本宣科”，學(xué)生還是在被動(dòng)地接受知識(shí)。多余的時(shí)間并沒有被教師用來有效的運(yùn)用，以引導(dǎo)學(xué)生對(duì)技術(shù)進(jìn)行思考。

三、改進(jìn)方法研究

高頻實(shí)驗(yàn)課能幫助學(xué)生消化教師課堂上講授的理論知識(shí)，是可以有效地銜接理論與實(shí)踐，同時(shí)，讓學(xué)生對(duì)元器件有直觀的感受。目前大多數(shù)院校的高頻實(shí)驗(yàn)課都是用實(shí)驗(yàn)箱進(jìn)行，試驗(yàn)箱里有設(shè)計(jì)好了的各個(gè)電路模塊，學(xué)生只需要去連接預(yù)先留存的接口，就能完成實(shí)驗(yàn)硬件設(shè)置。這些實(shí)驗(yàn)箱還有對(duì)應(yīng)的實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書，每個(gè)實(shí)驗(yàn)都有詳細(xì)的實(shí)驗(yàn)步驟，學(xué)生只要一步一步按照指導(dǎo)書上的內(nèi)容進(jìn)行操作，然后用示波器看看波形，記下數(shù)據(jù)，實(shí)驗(yàn)就算完成了。這種實(shí)驗(yàn)方式均是驗(yàn)證性質(zhì)的，既不利于學(xué)生日后進(jìn)行電路設(shè)計(jì)，也無法了解到設(shè)計(jì)過程中遇到的問題。實(shí)驗(yàn)課程失去了真正的意義，起不到提高學(xué)生動(dòng)手能力的作用。要提高學(xué)生的興趣和能力，必須進(jìn)行設(shè)計(jì)性的實(shí)驗(yàn)。但設(shè)計(jì)性的實(shí)驗(yàn)要學(xué)生自己設(shè)計(jì)電路、焊接、調(diào)試，需要反復(fù)修改、調(diào)試，過程比較煩瑣，需要占用學(xué)生及老師大量的時(shí)間。另外，現(xiàn)在一個(gè)班的學(xué)生也較多，如果采用設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，對(duì)實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地和實(shí)驗(yàn)儀器的數(shù)量提出很大的需求。另外，學(xué)生的素質(zhì)參差不齊，在實(shí)驗(yàn)時(shí)，會(huì)存在損壞儀器設(shè)備的情況。這些均增加教學(xué)單位的成本。因此，考慮將商用仿真軟件引入實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，這樣可帶來多方面的好處。首先，計(jì)算機(jī)現(xiàn)已廣泛普及，學(xué)生基本人手一臺(tái)，采用仿真軟件進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，可以保證每個(gè)學(xué)生都得到鍛煉，不再存在“一個(gè)學(xué)生做，其余學(xué)生圍觀”的情況。其次，現(xiàn)有企業(yè)進(jìn)行相關(guān)系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，已經(jīng)摒棄以往經(jīng)驗(yàn)性的開發(fā)模式，廣泛地采用仿真軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)，走的是“設(shè)計(jì)、優(yōu)化、樣機(jī)驗(yàn)證”的路子，因此，讓學(xué)生從課程實(shí)驗(yàn)的時(shí)候就接觸仿真軟件的應(yīng)用，有利于其日后在崗位上進(jìn)行開發(fā)設(shè)計(jì)工作。再次，使用仿真的形式，可以大大節(jié)約原材料的損耗，學(xué)生還可以多次重復(fù)，既有利于學(xué)生學(xué)習(xí)，也有利于教學(xué)單位節(jié)約成本。具體的仿真軟件的選用，前期可使用labview，綜合設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)時(shí)可以采用ADS。主要原因是，labview里提供了頻譜儀、分析儀等一些復(fù)雜的虛擬儀器，學(xué)生可以通過仿真軟件了解這些儀器的使用方法和用途，通過儀器的設(shè)置看到各種信號(hào)的變化，這樣，對(duì)一個(gè)剛剛接觸實(shí)驗(yàn)的學(xué)生來說，更有利于其了解實(shí)驗(yàn)設(shè)備和實(shí)驗(yàn)過程。而ADS，由于其器件庫(kù)較為專業(yè)，而且界面更為專業(yè)抽象，適合學(xué)生設(shè)計(jì)更為接近實(shí)踐的系統(tǒng)。仿真軟件雖然彌補(bǔ)了實(shí)際操作的不足，但是并不能完全彌補(bǔ)實(shí)際操作在培養(yǎng)學(xué)生實(shí)際動(dòng)手能力方面的優(yōu)勢(shì)。教師可以根據(jù)不同的實(shí)驗(yàn)階段，安排學(xué)生直接進(jìn)行實(shí)際實(shí)驗(yàn)，或是在仿真軟件上完成電路的設(shè)計(jì)與調(diào)試，再到儀器上進(jìn)行實(shí)際操作。將仿真軟件引入高頻教學(xué)實(shí)驗(yàn)后，學(xué)生對(duì)高頻電路設(shè)計(jì)的學(xué)習(xí)興趣有明顯提升，也少了很多對(duì)課程用處的迷惑。在實(shí)驗(yàn)課上，學(xué)生可以根據(jù)所學(xué)的理論知識(shí)在仿真軟件上設(shè)計(jì)好電路模塊，實(shí)驗(yàn)課上直接焊接、調(diào)試驗(yàn)證相應(yīng)的電路，實(shí)現(xiàn)了快速驗(yàn)證所學(xué)的理論知識(shí)。由于高頻電子線路是專業(yè)基礎(chǔ)類課程，其實(shí)驗(yàn)這塊重視程度不夠，很多高校的高頻電子線路這門課并沒有采用仿真設(shè)計(jì)的形式對(duì)學(xué)生開展實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練。但該類方法在對(duì)學(xué)生分析問題、解決問題、設(shè)計(jì)電路的能力方面，有很大的提高。

四、結(jié)論

要提高高頻電子線路的教學(xué)質(zhì)量，首先要從培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)高頻的興趣入手，調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。除了采用先進(jìn)的教學(xué)設(shè)備和教學(xué)手段，也應(yīng)該充分利用這些變革所帶來的課堂教學(xué)時(shí)間上的靈活性，積極引入仿真系統(tǒng)等新的教學(xué)內(nèi)容，與時(shí)俱進(jìn)。盡量讓學(xué)生學(xué)習(xí)貼近實(shí)際的工具，進(jìn)行低成本可重復(fù)的設(shè)計(jì)性的實(shí)驗(yàn)，充分培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新及應(yīng)用能力和動(dòng)手能力。通過相關(guān)課程改革，為學(xué)生搭建從畢業(yè)到就業(yè)的橋梁。

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