基于CDIO的高頻電子技術(shù)課程教學(xué)模式改革

石永華 王萬葉 徐婷婷 林其斌 王昊東

[摘? ? ? ? ? ?要]? 應(yīng)用型高級專門人才的培養(yǎng)已經(jīng)成為工科院校的重要任務(wù)。在此大環(huán)境下，高頻電子技術(shù)課程教學(xué)模式的改革勢在必行。探討性地給出了課程教學(xué)模式的改革措施。其中，以能力培養(yǎng)為目標(biāo)搭建了CDIO教學(xué)模式的結(jié)構(gòu)，優(yōu)化內(nèi)容、合理設(shè)置了CDIO教學(xué)項(xiàng)目，詳細(xì)討論了CDIO項(xiàng)目的組織實(shí)施，建立了新型考核方式。通過此次改革，能夠很好地提高教學(xué)質(zhì)量并培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力。

[關(guān)? ? 鍵? ?詞]? CDIO;高頻電子技術(shù);教學(xué)模式改革

[中圖分類號]? G642? ? ? ? ? ? ? ? ?[文獻(xiàn)標(biāo)志碼]? A? ? ? ? ? ? ? [文章編號]? 2096-0603（2019）28-0038-02

高頻電子技術(shù)課程是工科院校電子信息工程、電子科學(xué)技術(shù)、通信工程等電子信息類專業(yè)中重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，是工程性、實(shí)踐性非常強(qiáng)的課程，具有非常重要的地位。然而，長期以來，高頻電子技術(shù)課程的教學(xué)存在諸多弊端。如突出知識內(nèi)容的講授，輕視學(xué)生分析能力的培養(yǎng);強(qiáng)調(diào)按部就班的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，忽視學(xué)生綜合實(shí)踐能力的培養(yǎng)。鑒于此，本文在前人的研究基礎(chǔ)上，探討基于CDIO的“高頻電子技術(shù)”課程教學(xué)模式改革，克服課程教學(xué)中的難點(diǎn)，以實(shí)現(xiàn)學(xué)校培養(yǎng)應(yīng)用型高級專門人才的目標(biāo)。

一、教學(xué)模式結(jié)構(gòu)的搭建

傳統(tǒng)教學(xué)模式下，高頻電子技術(shù)教學(xué)內(nèi)容以分立元件為主，教學(xué)過程以教師黑板講授為主，實(shí)驗(yàn)教學(xué)以驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為主，對學(xué)生的實(shí)際動手能力培養(yǎng)重視不夠。課程體系老化、教學(xué)內(nèi)容和教材以及教學(xué)方法和手段單一，與電子技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀脫節(jié)的現(xiàn)象十分突出，為此建立一個新型的教學(xué)模式非常必要。利用CDIO理念構(gòu)建的“教—學(xué)—做”一體的新型教學(xué)模式，如下圖1所示。

新的教學(xué)模式中，使用CDIO教學(xué)項(xiàng)目優(yōu)化理論教學(xué)內(nèi)容、加強(qiáng)實(shí)踐性實(shí)驗(yàn)的實(shí)施，將二者有機(jī)結(jié)合起來。將CDIO教學(xué)項(xiàng)目拓展到課程設(shè)計(jì)中，可以培養(yǎng)學(xué)生的綜合設(shè)計(jì)能力和創(chuàng)新能力。將CDIO教學(xué)項(xiàng)目拓展到畢業(yè)設(shè)計(jì)中，可以使課程教學(xué)與畢業(yè)設(shè)計(jì)活動有效結(jié)合起來，避免理論課程的枯燥性、抽象性。CDIO教學(xué)項(xiàng)目延伸進(jìn)教師科研活動，將學(xué)生吸收到課題中來，可以充分調(diào)動學(xué)生的積極性和主動性，有效地培養(yǎng)學(xué)生的科研意識和科學(xué)素養(yǎng)，進(jìn)一步提高教學(xué)效果和教學(xué)質(zhì)量。另外，將CDIO教學(xué)項(xiàng)目延伸到電子大賽等此類技能訓(xùn)練活動中，學(xué)生可以建立起團(tuán)隊(duì)協(xié)作意識、工程意識及創(chuàng)新意識，最終獲得綜合性的專業(yè)能力。

二、合理設(shè)置CDIO教學(xué)項(xiàng)目

運(yùn)用CDIO模式，本次研究將高頻電子技術(shù)課程分成兩大部分七個項(xiàng)目：一是無線電信號發(fā)射部分，包括振蕩器電路、諧振功率放大器電路、振幅調(diào)制、角度調(diào)制四個教學(xué)項(xiàng)目;二是無線電信號接收部分，包括混頻電路、振幅解調(diào)電路、鑒頻電路三個教學(xué)項(xiàng)目。每個項(xiàng)目又設(shè)置了相應(yīng)的知識點(diǎn)小模塊。

在CDIO模式下，每一個教學(xué)項(xiàng)目都采用構(gòu)思、設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)和運(yùn)作四個階段來完成。構(gòu)思階段：明確項(xiàng)目任務(wù)、明確準(zhǔn)備內(nèi)容，要求學(xué)生明白做什么、打算怎樣做。設(shè)計(jì)階段：通過所需理論的學(xué)習(xí)，學(xué)生自己設(shè)計(jì)實(shí)施方案。實(shí)現(xiàn)階段：使用各種方式完成自己設(shè)計(jì)的方案，如印刷電路、焊接元器件、仿真實(shí)驗(yàn)等。運(yùn)作階段：對完成的項(xiàng)目進(jìn)行評價。

三、CDIO教學(xué)項(xiàng)目的組織實(shí)施

教學(xué)項(xiàng)目的實(shí)施主要在電子信息工程專業(yè)、電子科學(xué)與技術(shù)等專業(yè)進(jìn)行。首先將學(xué)生分成相應(yīng)的學(xué)習(xí)小組;其次發(fā)布項(xiàng)目任務(wù);其次根據(jù)學(xué)生的需要講解相關(guān)知識，最后聽取所有測試學(xué)生的感受和意見。

1.構(gòu)思

啟發(fā)學(xué)生理解項(xiàng)目任務(wù)，細(xì)化具體要求。然后根據(jù)學(xué)生的疑問，發(fā)放相關(guān)的資料。資料主要有電子講義、網(wǎng)上在線教程、視頻教程（光盤形式），供學(xué)生自主學(xué)習(xí)。關(guān)于元器件的選取方面，啟發(fā)學(xué)生根據(jù)工作頻率和輸出功率等要求選擇合適的高頻功率管，查找晶體管手冊找到功率管的大信號輸入和輸出阻抗;再根據(jù)諧波抑制度、回路傳輸效率和元件數(shù)值可實(shí)現(xiàn)性等要求選擇濾波匹配網(wǎng)絡(luò)，并由阻抗轉(zhuǎn)換的要求確定網(wǎng)絡(luò)的各元件值，最后選定饋電電路。

2.設(shè)計(jì)

學(xué)生根據(jù)任務(wù)需求確定組成方案。在此教學(xué)中根據(jù)學(xué)生的分類，設(shè)計(jì)了四種方式：第一種教師完全不參與方案的設(shè)計(jì);第二種教師有問必答，但不允許問方案的設(shè)計(jì)全過程;第三種教師啟發(fā)學(xué)生一步一步完成方案的建立;第四種教師給出設(shè)計(jì)方案，引導(dǎo)學(xué)生按部就班地理解方案的建立，為下一個項(xiàng)目做好基礎(chǔ)，引導(dǎo)學(xué)生對組成方案進(jìn)行分析。

3.實(shí)現(xiàn)

引導(dǎo)學(xué)生建立一個團(tuán)隊(duì)，明確每個人的具體任務(wù)，分工合作。學(xué)生根據(jù)組成方案去選擇器件和電路，進(jìn)行實(shí)際電路的設(shè)計(jì)等。教師針對方案進(jìn)行分組點(diǎn)評，給出調(diào)整意見，幫助學(xué)生完善設(shè)計(jì)。

由于調(diào)試過程是個復(fù)雜的過程，而教材中展示只是一種理想化的環(huán)境。調(diào)試是設(shè)計(jì)高頻功放的關(guān)鍵。調(diào)試各級濾波匹配網(wǎng)絡(luò)時，既要保證每一級的網(wǎng)絡(luò)都諧振在工作頻率上，又要保證最終全諧振時的等效阻抗?jié)M足匹配要求。這兩種調(diào)試是相互影響的，每一種調(diào)試都不能一步調(diào)整到位，否則第二種調(diào)試就會失敗。必須反復(fù)調(diào)試，直到同時達(dá)到諧振和匹配。

教師先進(jìn)行整個安裝和調(diào)試過程的培訓(xùn)，然后組織學(xué)生按照分組一組一組地安裝和調(diào)試，同時對整個過程進(jìn)行有效的監(jiān)控和督導(dǎo)。

4.運(yùn)作

每個項(xiàng)目的參與學(xué)生選出一名代表，利用PPT做項(xiàng)目匯報(bào)，并對作品進(jìn)行功能演示。教師組成答辯評委會對學(xué)生各組項(xiàng)目完成情況作綜合評價，主要考查學(xué)生的理論知識應(yīng)用能力、工程實(shí)踐能力、應(yīng)變能力和團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力?？己私Y(jié)構(gòu)表如下所示。

CDIO教學(xué)項(xiàng)目實(shí)施考核表

四、結(jié)語

基于CDIO工程教育的高頻電子技術(shù)教學(xué)模式，有效地解決教師“難教”與學(xué)生“難學(xué)”的突出問題，極大地提高了學(xué)生綜合能力的培養(yǎng)。通過對2014電信、電科和2015電信、電科等8個班級進(jìn)行試點(diǎn)，反饋效果較好，但是占用時間較多，教師和學(xué)生都很辛苦;另外CDIO教學(xué)項(xiàng)目與企業(yè)及生產(chǎn)廠家的需求結(jié)合緊密度還需加強(qiáng);這些都需要在今后的課程改革中作進(jìn)一步大力研究。

參考文獻(xiàn)：

[1]李厚杰.通信電子線路“滲透式”立體化實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的構(gòu)建[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2011，28（1）：134-136.

[2]謝嘉奎.電子線路非線性部分[M].第四版.北京：高等教育出版社，2007.

◎編輯 陳鮮艷