以提高學(xué)習(xí)效果為目標(biāo)的“高頻電子線路”課程設(shè)計(jì)

李 穎，李 楠

（1.長(zhǎng)春光華學(xué)院電氣信息學(xué)院，長(zhǎng)春 130000，2.裝甲兵學(xué)院士官學(xué)校，長(zhǎng)春 130000）

“高頻電子線路”課程是電子類專業(yè)學(xué)生應(yīng)具備知識(shí)結(jié)構(gòu)的重要組成部分，對(duì)后續(xù)專業(yè)課及今后從事的專業(yè)工作也起著重要的支撐作用。同時(shí)也是集理論性、工程性和實(shí)踐性與一體的一門課程，課程理論部分內(nèi)容多、電路復(fù)雜、概念難理解、數(shù)學(xué)公式推導(dǎo)繁瑣；實(shí)驗(yàn)一般與理論分開教學(xué)，多為驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)存在難做難調(diào)，結(jié)果不易理解等現(xiàn)實(shí)問(wèn)題。因此，本門課程一直以來(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，實(shí)驗(yàn)過(guò)程流于形式，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，提升創(chuàng)新能力，都是課程需要解決的問(wèn)題。文章針對(duì)“高頻電子線路”課程教學(xué)過(guò)程中存在的現(xiàn)實(shí)問(wèn)題，針對(duì)學(xué)生層次特點(diǎn)，以提高教與學(xué)效果為目標(biāo)，對(duì)課程進(jìn)行適當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)與改革，從而激發(fā)學(xué)生興趣、提高學(xué)習(xí)效果，使學(xué)生真正掌握該課程知識(shí)和技能。

1 從通信系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)出發(fā)，設(shè)計(jì)教學(xué)內(nèi)容具備完善的系統(tǒng)性[1]

高頻電子線路的學(xué)習(xí)與研究與通信系統(tǒng)密切聯(lián)系，因此很多教師在授課過(guò)程中都十分注重課程中電路在通信系統(tǒng)中的應(yīng)用分析，例如在課程開始的概述中就詳細(xì)解釋通信系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)，以及各個(gè)典型高頻電路在通信系統(tǒng)中的作用和地位，并且在每一章的學(xué)習(xí)中也會(huì)強(qiáng)調(diào)電路的應(yīng)用情況，同時(shí)課程理論內(nèi)容結(jié)束時(shí)，會(huì)將學(xué)習(xí)的電路以真實(shí)的通信系統(tǒng)案例來(lái)結(jié)合分析，事實(shí)證明，這種課程設(shè)計(jì)對(duì)于學(xué)生理解教學(xué)內(nèi)容具有很好的效果。

1.1 強(qiáng)化高頻電路與通信系統(tǒng)的聯(lián)系[2]

在課程設(shè)計(jì)過(guò)程中，應(yīng)該進(jìn)一步強(qiáng)化電路與系統(tǒng)的聯(lián)系，而不是使這個(gè)過(guò)程流于形式，盡力使教學(xué)內(nèi)容具有完善的系統(tǒng)性，使學(xué)生在學(xué)習(xí)的過(guò)程中能夠時(shí)刻明確所學(xué)電路的在通信系統(tǒng)中的作用，理解電路作用對(duì)其結(jié)構(gòu)、指標(biāo)的要求，并能進(jìn)一步聯(lián)系實(shí)際，聯(lián)想電路的設(shè)計(jì)和使用過(guò)程中的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，建立完善的系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)。

系統(tǒng)概念的建立也并不是一蹴而就的，需遵循由簡(jiǎn)到繁，從一般到特殊的過(guò)程。課程開始需建立完整的、簡(jiǎn)潔的結(jié)構(gòu)，理論與實(shí)際相結(jié)合，從身邊常見的通信設(shè)備著手，通過(guò)功能的實(shí)現(xiàn)方法來(lái)深入講解器件功能和要求，使學(xué)生初步理解系統(tǒng)的概念；隨著課程的深入，需要一步步將各功能電路融入系統(tǒng)中，逐步使學(xué)生習(xí)慣從系統(tǒng)的角度去思考電路應(yīng)具有的功能、結(jié)構(gòu)、指標(biāo)，并學(xué)會(huì)依據(jù)系統(tǒng)的要求分析、使用和設(shè)計(jì)電路。這樣將系統(tǒng)結(jié)構(gòu)層層細(xì)化，與功能電路緊密結(jié)合，最終形成一個(gè)熟悉的、完善的、明確的通信系統(tǒng)。

1.2 關(guān)注高頻電路與相關(guān)課程的縱向聯(lián)系

從系統(tǒng)概念出發(fā)，除了注重電路在通信系統(tǒng)中的作用外，還需要強(qiáng)調(diào)“高頻電子線路”課程與其他相關(guān)課程的縱向聯(lián)系，如與低頻電路、數(shù)字電路、信號(hào)與系統(tǒng)、微波與電磁場(chǎng)等課程的銜接與比較，將高頻電子線路置于通信專業(yè)的大系統(tǒng)中，將知識(shí)溶于完整的結(jié)構(gòu)架設(shè)中，使學(xué)生在熟悉的內(nèi)容上不斷接受新知識(shí)，在已掌握的技能上不斷歷練新技能，特別是使學(xué)生建立日趨完善的知識(shí)體系和結(jié)構(gòu)，建立自身對(duì)通信體系的系統(tǒng)認(rèn)知。

例如：“高頻電子線路”與“電子技術(shù)基礎(chǔ)”課程研究的對(duì)象類似，課程系統(tǒng)一脈相承，通過(guò)電路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、分析方法比較等建立低頻與高頻之間的認(rèn)知橋梁，使學(xué)生從最為熟悉的低頻電路入手，分析比較二者的相同與不同之處，可以有效克服學(xué)生對(duì)復(fù)雜電路的畏難心理，更加迅速的熟識(shí)并掌握電路。

例如：“信號(hào)與系統(tǒng)”為“高頻電子線路”提供了系統(tǒng)的分析方法，如頻域分析、復(fù)頻域分析、系統(tǒng)的分析與求解等都利用在各類非線性電路系統(tǒng)的分析中，有效將立體的電路結(jié)構(gòu)與抽象的系統(tǒng)分析結(jié)合在一起，使學(xué)生從系統(tǒng)角度出發(fā)，理解電路和器件的作用，設(shè)計(jì)的思想以及所產(chǎn)生的物理意義，能夠有效提升學(xué)生對(duì)電路功能的理解。

1.3 梳理規(guī)律，及時(shí)總結(jié)

規(guī)律的梳理是對(duì)已有知識(shí)的總結(jié)，更是能力提升的前提，針對(duì)“高頻電子線路”課程的特點(diǎn)：內(nèi)容多，難度大，電路結(jié)構(gòu)形式多變，理論分析復(fù)雜。因此，在教學(xué)過(guò)程要注意把握基本原理，及時(shí)梳理規(guī)律，注重歸納總結(jié)，將所學(xué)知識(shí)系統(tǒng)化、條理化，引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注規(guī)律和聯(lián)系，由表及里、由此及彼、由現(xiàn)象到本質(zhì)，培養(yǎng)學(xué)生總結(jié)規(guī)律、探索未知的能力。

如在分析調(diào)制與解調(diào)電路過(guò)程中，在采用非線性分析方法分析電路時(shí)，引導(dǎo)學(xué)生跳出數(shù)學(xué)推導(dǎo)的泥沼，將注意力更多放到尋找輸入輸出頻率的變換規(guī)律上，不在只注重?cái)?shù)學(xué)公式分析，更要注重物理概念與應(yīng)用的理解，激發(fā)學(xué)生的探尋興趣，通過(guò)總結(jié)，提煉課程最本質(zhì)、最重要的內(nèi)容和基本規(guī)律。

2 理論、實(shí)驗(yàn)結(jié)合、虛擬仿真相輔，合理設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容[3，4]

“高頻電子線路”課程的設(shè)置往往由于很多原因，理論和實(shí)踐被脫離開，一般課程結(jié)束才進(jìn)行集中實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，這種設(shè)計(jì)使得實(shí)驗(yàn)效果大大降低。實(shí)驗(yàn)的開設(shè)是為了與理論知識(shí)相互印證，并進(jìn)一步鞏固所學(xué)內(nèi)容，因此實(shí)驗(yàn)的開設(shè)要既具備針對(duì)性，又兼具廣泛性，既能驗(yàn)證理論結(jié)論，又能開發(fā)實(shí)踐能力。這些要求對(duì)于已有的實(shí)驗(yàn)設(shè)備和實(shí)驗(yàn)內(nèi)容來(lái)說(shuō)還是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，因此在不斷開發(fā)新的實(shí)驗(yàn)設(shè)施的基礎(chǔ)上，虛擬仿真實(shí)驗(yàn)的開展也是必要手段[3，4]。目前，有很多軟件兼具實(shí)用性和易懂性，軟件界面友好，學(xué)生上手快，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象明確，對(duì)于理解理論知識(shí)，設(shè)計(jì)應(yīng)用電路，觀察相關(guān)結(jié)果十分有益。

依據(jù)以上系統(tǒng)整合的角度充分考慮，將電路分為通信發(fā)射機(jī)和接收機(jī)兩大功能模塊，并分別在通信發(fā)射機(jī)模塊中建立正弦波振蕩器、調(diào)制器、高頻功率放大器功能子模塊，在通信接收機(jī)模塊中建立高頻小信號(hào)放大器、混頻器、本地振蕩器、檢波器功能子模塊，各功能子模塊兼有多種電路實(shí)現(xiàn)形式（可選、可調(diào)）。

在學(xué)習(xí)過(guò)程中，學(xué)生在進(jìn)行理論學(xué)習(xí)的同時(shí)，可以在教師的引導(dǎo)下，通過(guò)虛擬實(shí)驗(yàn)，完成對(duì)功能子模塊的功能驗(yàn)證試驗(yàn)，通過(guò)固定參數(shù)電路的仿真與觀測(cè)，完善對(duì)理論的理解。通過(guò)對(duì)實(shí)際電路工作過(guò)程的模擬，將電路進(jìn)行分解，讓原本復(fù)雜多變的電路簡(jiǎn)單清晰化，不斷地引導(dǎo)學(xué)生分析實(shí)際電路的工作過(guò)程，解決工作過(guò)程中出現(xiàn)問(wèn)題。這樣能夠培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際的能力，讓理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)相輔相成。

3 強(qiáng)化教師能力培養(yǎng)，完善課程設(shè)計(jì)基礎(chǔ)

以提升學(xué)習(xí)效果為目標(biāo)的“高頻電子線路”課程設(shè)計(jì)過(guò)程，對(duì)授課教師提出了更高的要求，不僅要具備基本的高頻電路知識(shí)和任課能力，還需要具備廣泛的通信系統(tǒng)認(rèn)知、嫻熟的計(jì)算機(jī)仿真軟件使用技巧、全面的知識(shí)體系結(jié)構(gòu)。因此，需要不斷學(xué)習(xí)知識(shí)技能、強(qiáng)化教師能力培養(yǎng)。除此之外，教師在授課之前還需完成大量的準(zhǔn)備工作。

3.1 完善課程設(shè)計(jì)

授課之前，對(duì)理論教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容做詳細(xì)的統(tǒng)籌計(jì)劃，做好學(xué)情調(diào)研，設(shè)計(jì)課程講解預(yù)案，做到有的放矢。

3.2 編寫輔學(xué)手冊(cè)

通過(guò)高效的整合教學(xué)內(nèi)容，編寫輔學(xué)手冊(cè)，指導(dǎo)教與學(xué)過(guò)程。如，介紹計(jì)仿真實(shí)驗(yàn)的目的、設(shè)計(jì)思路、實(shí)驗(yàn)步驟等，表述清晰，便于學(xué)生參考。

3.3 引入激勵(lì)機(jī)制

通過(guò)在教學(xué)中引入系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路，并進(jìn)行計(jì)算機(jī)仿真實(shí)驗(yàn)，能夠更好的提升學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。在此基礎(chǔ)上，合理引入激勵(lì)機(jī)制，鼓勵(lì)學(xué)生真正融入學(xué)習(xí)中，親手設(shè)計(jì)、使用和體驗(yàn)，使課程設(shè)計(jì)真正發(fā)揮作用。

4 結(jié)束語(yǔ)

“高頻電子線路”是電子及通信類各專業(yè)學(xué)生非常重要的一門專業(yè)基礎(chǔ)課程，文章針對(duì)“高頻電子線路”課程教學(xué)過(guò)程中存在的現(xiàn)實(shí)問(wèn)題，立足教學(xué)實(shí)際，針對(duì)學(xué)生層次特點(diǎn)，以提高教與學(xué)效果為目標(biāo)，對(duì)課程進(jìn)行適當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)與改革，達(dá)到提高課程教學(xué)效果，使學(xué)生學(xué)為所用，真正掌握課程知識(shí)、技能的目標(biāo)。