獨立學院高頻電子線路實驗教學方法改革探討

郭蕓君

（三亞學院 理工學院，海南 三亞 572022）

0 引言

高頻電子線路是通信工程和電子信息工程的一門重要專業(yè)基礎課，它主要講授無線電通信系統(tǒng)的單元電路和工作原理以及分析方法，是一門實踐性很強的課程。與之相搭配的實驗課對能鞏固學生對理論知識的理解，提高學生的動手能力和創(chuàng)新能力起著很重要的作用。通過實驗可以將抽象的、復雜的公式和概念轉(zhuǎn)化成直觀的波形輸出，將理論和實踐緊密地融合在一起，即可以激發(fā)學生對實驗的興趣，也能提高教學質(zhì)量。[1]

1 存在的問題

經(jīng)過幾年的實驗教學摸索，發(fā)現(xiàn)教學中存在如下幾個問題：

獨立學院本科生有一個特點：自制能力較差。有的學生是缺乏專業(yè)興趣，沒興趣做實驗；有的學生是想做但又不知道該怎么做；有的學生純粹就是為了學分而來的，在這些思想的指導下，外加自制能力較弱，實驗效果可想而知。[2]

在教學過程中，我們發(fā)現(xiàn)獨立學院本科生較其他學生做實驗時畏首畏尾，缺乏足夠的自信和主觀能動性。目前實驗課的基本模式都是指導老師先把實驗原理和目的先講解完，學生就按部就班地照著實驗步驟來操作。學生大多數(shù)在實驗過程中一遇到問題，不會主動思考問題所在，而是馬上找指導老師。其實很多問題都是很常見的故障，只要細心觀察就能發(fā)現(xiàn)。專業(yè)實驗課基本上都是采用兩到三個人一組來完成的，就會導致部分學生有依賴性，存在不做實驗或者抄襲數(shù)據(jù)的現(xiàn)象，這樣實驗課也就很難達到預期的目的。

國內(nèi)大多數(shù)高校的高頻實驗課都是在實驗箱上完成的，高頻電子線路實驗箱是由十幾個模塊組成，每個模塊都是由單元電路組成。學生只要照著實驗指導書上的實驗步驟來連一連電路，看一看波形，測一測數(shù)據(jù)就行了，顯然學生的收獲是很空洞的。[2]由于電路已經(jīng)模塊化，沒有自由發(fā)揮的余地，且高頻電路容易受分布參數(shù)的影響及各種耦合與干擾的影響，使得電路的穩(wěn)定性比起低頻電路來要差些，同時L、C元件本身在環(huán)境溫度發(fā)生變化時存在值的漂移，所以電路本身的穩(wěn)定性不好，調(diào)試難度加大，實驗結(jié)果很不理想，無法達到驗證理論的正確性。[3]學生對實驗漸漸失去了興趣，只會敷衍了事，很難達到對學生動手能力和分析能力的培養(yǎng)。

高頻實驗多為驗證性實驗，主要是讓學生掌握基礎理論和基本電路模塊的工作原理，如振蕩器、調(diào)幅、調(diào)頻、調(diào)諧放大器、功率放大器、混頻器這樣的實驗，有利于學生驗證課本上的電路工作原理。 其優(yōu)點主要是操作簡單，結(jié)果比較直觀，能夠快速加深對抽象理論的理解。但是，單純的驗證性實驗不能達到提高學生創(chuàng)新能力和工程實踐能力的目的。[4]

2 解決的方法

針對上述問題，從教學改革實踐出發(fā)，結(jié)合課程特點，對實驗教學方法進行了探討，并提出以下幾點具體的改革方案。

2.1 提高學生對實驗的興趣

每個實驗的實驗指導書上都有2～3個預習思考題，老師可以要求學生課前先提交預習報告，然后采用問答的形式提出幾個相關的問題來檢查預習情況，引導學生主動查找資料，思考和分析問題。如果發(fā)現(xiàn)預習不合格者不讓其進入實驗室，可以下次再補做。實驗過程中如果學生有問題，可以不用馬上作答，先讓學生自己分析問題，自行解決。著實遇到解決不了的問題，可以采用問答的形式引導學生發(fā)現(xiàn)問題，對于普遍出現(xiàn)的問題可以在課堂上集體講解。老師在實驗過程中，力求整個實驗過程和數(shù)據(jù)的真實性，杜絕造假行為，并引導其改正，強化學生誠信的思想。通過這種教學方式來督促學生積極主動學習和思考，充分調(diào)動他們的主觀能動性，激發(fā)對實驗的興趣。[5]

2.2 引入仿真軟件

Multisim10是加拿大IIT公司在2007年3月推出的multisim新版本，是該公司電子線路仿真軟件的最新版本。Multsim10的元器件庫提供數(shù)千種電路元器件供實驗選用，它的虛擬儀器/儀表種類齊全，而且具有較為詳細的電路分析功能。它是用軟件的方法虛擬電子與電工元器件以及電子與電工儀器和儀表，可提供雙蹤示波器、頻譜分析儀、波特圖示儀、數(shù)字萬用表等多種虛擬儀器、儀表。利用仿真軟件，學生只需要按照實驗參考電路來進行連接，設置相關參數(shù)，就可以觀察實驗結(jié)果。同時學生可以自行修改電路及相應的元器件參數(shù)和輸入信號，觀察相應的輸出結(jié)果，并進行研究和分析。利用仿真軟件對高頻電路進行仿真分析，不但可以幫助學生更好的理解理論知識，而且還可以免去由于元器件的損壞或者受環(huán)境因素的影響造成實驗結(jié)果的不理想，還可以提高學生的分析能力和設計能力。[6]

仿真軟件有它優(yōu)越的一面，但是也有它的局限性。在仿真過程中，無法培養(yǎng)學生應該掌握的基本技術問題，如：基本元器件的識別、實驗儀器的使用方法以及元器件損壞或者老化引起的故障分析和解決方法等。仿真軟件的實驗結(jié)果都是理想的值，而實際的元器件都是存在誤差的。根據(jù)高頻電子線路實驗課程的特殊性要求，我們需要對本課程的實驗內(nèi)容來具體分析，然后確定用實驗箱或者仿真軟件來完成。比如：正弦波振蕩器和集電極調(diào)幅與大信號檢波這兩個實驗受外界因素的干擾比較小，經(jīng)過簡單的調(diào)試就可以出來結(jié)果，所以可以采用實驗箱的方式來驗證；高頻小信號調(diào)諧放大器和高頻諧振功率放大器實驗，不僅要放大高頻信號，而且還要有一定的選頻作用。但是在高頻情況下，晶體管本身的極間電容及連接導線的分布參數(shù)等會影響放大器輸出信號的頻率或相位，會導致調(diào)諧難度加大，實驗測試數(shù)據(jù)誤差也會增加，很難達到預期的實驗目的，所以該實驗用仿真軟件來完成比較理想。通過將仿真軟件與實驗箱相結(jié)合，發(fā)揮各自的優(yōu)勢，可有效提高實驗教學效果，使學生逐步掌握高頻電子線路的基本單元電路的組成、原理及分析方法。[7]

2.3 增開設計性實驗

在學生完成基本單元電路學習后，可以開設計性實驗來實踐訓練。在設計實驗的過程中，要求學生在學會分析基本單元電路原理的基礎上，能夠聯(lián)系實際進行系統(tǒng)的搭建。指導老師可以根據(jù)學生的實際能力提供一些難易程度不一的參考題目，學生可以自主選擇或是自擬題目。學生可先畫出電路原理框圖，并利用仿真工具進行電路原理圖的設計與分析，通過仿真結(jié)果調(diào)整電路的參數(shù)或?qū)﹄娐愤M行修改，經(jīng)過老師確認后再進行電路的制作。通用的元器件和測試的儀器可由實驗室提供，特殊元器件由學生自備。制作完成后，通過相關儀器的測量，不斷調(diào)整電路參數(shù)，最終達到設計要求。最后要求學生完成設計報告，內(nèi)容包括電路原理、元器件的選擇、電路板的設計、安裝過程、調(diào)試結(jié)果等整個設計過程。[4]通過電路圖的設計、電路板的安裝、電路的調(diào)試這一過程，使學生更好的掌握無線電通信系統(tǒng)中常用的基本電路的設計方法和能力，為學生今后走出社會打下堅實的理論和實踐基礎。

針對我院高頻電子線路實驗教學存在的若干問題，從獨立學院本科生特點出發(fā)，提出了幾點改革措施。首先通過引導式的教學方法檢查學生的預習情況和遇到故障時采取的措施，來提高學生對實驗的興趣；其次提出引入仿真軟件，結(jié)合具體實驗將仿真軟件和實驗箱相結(jié)合的方式，著重培養(yǎng)學生掌握高頻電子線路單元電路的組成及原理；最后為了改革創(chuàng)新增開設計性的實驗，將仿真軟件與設計性實驗結(jié)合起來，從而提高學生的電路設計能力以及分析解決問題的能力，為今后奠定工程應用的基礎。

［1］石博雅.高頻電子線路實驗教學改革探討[J].考試周刊,2011(18)：23-24.

［2］趙秋亮,張華.高校獨立學院高頻電子線路實驗教學探索[J].中國校外教育,2008：59-81.

［3］馬茵,馬瑛.高頻電子線路實驗教學方法改革的思考[J].教育研究,2010(17)：152-154.

［4］羅暉,王傳云.高頻電子線路課程實驗改革探討[J].華東交通大學學報,2005,22：71-79.

［5］江明珠.高頻電子線路實驗模式的探索與實踐[J].科技咨詢,2010(17)：197.

［6］程俊.Multisim10在高頻電子線路教學中的應用[J].電腦知識與技術,2010,6(7)：1768-1769.

［7］楊波.基于“全真+仿真”的《高頻電子技術》實驗設計分析[J].工業(yè)技術,2011(22)：125.