“高頻電子線路實驗”課程中綜合性實驗項目改革探索

鄭艷華

【摘要】“高頻電子線路實驗”的實驗項目類型主要有演示型、驗證型、綜合型、設(shè)計型和探究型等。其中的綜合型實驗項目通過實驗內(nèi)容、實驗方法和實驗手段的綜合，能夠培養(yǎng)學(xué)生綜合運用所學(xué)知識解決相關(guān)問題，培養(yǎng)學(xué)生的綜合動手能力，因而受到重視。本論文針對高頻電子線路原綜合性實驗項目存在的不足，介紹了對綜合性實驗項目內(nèi)容、方法和手段等多個方面進行豐富和提升的辦法。該探索在提升學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和綜合動手能力等方面有積極的促進作用。

【關(guān)鍵詞】高頻電子線路實驗 教學(xué)改革 實驗教學(xué) 綜合性實驗

【基金項目】廣州大學(xué)示范性實驗建設(shè)項目資助。

【中圖分類號】G642；TN710-4 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2019）06-0036-02

1.引言

“高頻電子線路”課程是高等學(xué)校中電子信息類專業(yè)的主要專業(yè)基礎(chǔ)課，其主要討論高頻電路各基本單元電路（如小信號諧振放大電路、高頻功率放大電路、正弦波振蕩電路、混頻電路、調(diào)制與解調(diào)電路、頻率合成電路等）的原理、基本分析方法及必要的工程計算和設(shè)計[1-2]。與其對應(yīng)的“高頻電子線路實驗”課程則是一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)實驗課。該實驗課通過驗證性實驗使學(xué)生在實踐層面掌握基本電子單元電路和電路模塊的工作原理和過程并提高實踐能力，通過綜合性和設(shè)計性實驗項目提高學(xué)生的綜合應(yīng)用能力和創(chuàng)新能力。實驗內(nèi)容有信號放大、功率放大以及調(diào)制解調(diào)和無線信號發(fā)送等。

然而，在“高頻電子線路實驗”課程中存在如下諸多問題。驗證性實驗多、設(shè)計性綜合性實驗項目少，設(shè)計性綜合性實驗中依據(jù)步驟機械操作的內(nèi)容多、需要學(xué)生動手設(shè)計思考的部分少，課內(nèi)實驗時間多、課外實驗時間少，等等。因而實驗課的效果不佳，經(jīng)過高頻電子線路實驗的學(xué)習(xí)后，學(xué)生的理解和動手能力沒有得到很好的提升，甚至有的在做完實驗后對實驗結(jié)果沒有分析，都不知道結(jié)果是否正確。因此，對高頻電子線路課程的實驗進行改革，提升學(xué)生的綜合動手能力是“高頻電子線路實驗”課程中一項亟需改革和有現(xiàn)實意義的問題。

本論文從改革“高頻電子線路實驗”課程的綜合性實驗項目——“無線通信發(fā)送系統(tǒng)”入手，從實驗思路、實驗方案以及實驗內(nèi)容和步驟等多個方面進行拓展和挖掘。

2.綜合實驗項目改革探索

“高頻電子線路實驗”課程原來的綜合性實驗項目內(nèi)容主要包括了高頻發(fā)射電路的焊接、電路調(diào)試檢測以及實驗報告撰寫等三部分，實驗內(nèi)容稍顯簡單，學(xué)生學(xué)習(xí)時只是依葫蘆畫瓢完成實驗過程，不能有效地促進學(xué)生綜合新舊知識和提高學(xué)生動手實踐能力。我們從實驗項目實施內(nèi)容、教學(xué)策略、教學(xué)過程以及考核與評分等多個方面對該綜合性實驗項目進行了改革探索。

2.1實驗項目實施內(nèi)容

無線通信發(fā)送實驗項目在實施中，采用了“預(yù)習(xí)-設(shè)計-仿真-焊接-測試-演示”的學(xué)習(xí)過程。整個過程既包括了對以前學(xué)過的“電路”、“模擬電子技術(shù)”以及“電子工藝實習(xí)”等課程的復(fù)習(xí)，又熟悉了電路設(shè)計和仿真等環(huán)節(jié)，還包含了對整個高頻電子線路課程知識的綜合運用，從而可以達到培養(yǎng)學(xué)生綜合動手能力的目的。

該無線通信發(fā)送實驗項目的主要內(nèi)容如下。第一，復(fù)習(xí)和預(yù)習(xí)實驗中需要的知識。了解各個電路的原理和功能，記錄遇到的問題并找出解決方案，提交預(yù)習(xí)報告。第二，仿真電路。通過在軟件中搭建和優(yōu)化該電路，先對各個單元電路進行仿真優(yōu)化，得到正確的輸出；再對整個電路對輸入一定的信號，觀察系統(tǒng)的輸出是否正確。通過仿真設(shè)計出正確的電路系統(tǒng)。第三，設(shè)計電路板，并制作好電路板。根據(jù)仿真結(jié)果得到的電路結(jié)構(gòu)和元件參數(shù)，再設(shè)計出系統(tǒng)的電路板，并利用轉(zhuǎn)印紙打印出來，然后通過熱轉(zhuǎn)印到銅板上，接著利用專用腐蝕液溶液腐蝕出電路板，最后打孔和打磨。第四，焊接電路。按照仿真圖中的元件、參數(shù)和位置焊接系統(tǒng)電路，確保焊接正確。第五，測試電路功能。首先進行各個電路功能的測試，再是對電路的輸入和輸出進行檢測，最后是配合無線接收耳機進行無線語音發(fā)送的測量。第六，撰寫實驗報告。根據(jù)本項目的實驗的內(nèi)容要求和格式規(guī)范撰寫合格的實驗報告。

2.2實驗項目教學(xué)策略

“無線通信發(fā)送系統(tǒng)”綜合性實驗項目的教學(xué)策略和教學(xué)過程如下圖所示。

該綜合性實驗項目教學(xué)策略的具體策略包含以下幾個步驟。第一步，實驗前利用課余時間預(yù)習(xí)實驗內(nèi)容。復(fù)習(xí)“高頻電子線路”理論課程中學(xué)習(xí)的有關(guān)高頻調(diào)制有關(guān)的內(nèi)容，理解電路各部分的結(jié)構(gòu)和功能，為無線通信發(fā)送系統(tǒng)的軟件仿真做準備；復(fù)習(xí)“模擬電子技術(shù)”、“電路”以及“電子工藝實習(xí)”等課程的內(nèi)容，為無線通信發(fā)送系統(tǒng)的電路板設(shè)計、制作和焊接做準備。第二步，通過網(wǎng)上和線下的仿真軟件和平臺對所需知識進行預(yù)習(xí)和仿真，利用相關(guān)軟件對實驗系統(tǒng)進行仿真，促進對實驗內(nèi)容和操作步驟的了解。第三步，利用AD等軟件設(shè)計電路板。在規(guī)定尺寸的銅板上設(shè)計出無線通信發(fā)射系統(tǒng)的PCB板，注意盡可能地加粗銅導(dǎo)線的寬度。第四步，制作PCB電路板。利用打印機打印出設(shè)計的電路板圖，再通過熱轉(zhuǎn)印機將電路布局圖轉(zhuǎn)印到銅板上，接著腐蝕出電路板，最后是描點、打孔和打磨。第五步，焊接電路。根據(jù)前述的仿真設(shè)計圖，焊接好電路，注意不要虛焊、漏焊、不要焊接時間太長而引起溫度過高而損壞元器件。第六步，調(diào)試和測量電路。先測試各個單元電路的波形，確定其功能是否正確。再測試整個電路的輸入和輸出，確定系統(tǒng)的功能。第七步，撰寫實驗報告。課前學(xué)生預(yù)習(xí)時需撰寫實驗?zāi)康?、使用儀器、實驗原理等；仿真時需保存仿真實驗電路及其數(shù)據(jù)記錄表等；測試時記錄實驗數(shù)據(jù)，并根據(jù)測試結(jié)果進行圖表繪制與數(shù)據(jù)分析等。第八步，實驗教學(xué)效果評估與反思。老師對學(xué)生的實驗預(yù)習(xí)、設(shè)計、成績等相關(guān)數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計，通過調(diào)查問卷收集學(xué)生和同行老師與督導(dǎo)等對實驗系統(tǒng)、實驗設(shè)計、學(xué)習(xí)效果等方面的反饋信息，進行統(tǒng)計與分析，便于進一步改善實驗內(nèi)容與教學(xué)策略，努力提高教學(xué)的質(zhì)量。

2.3實驗項目教學(xué)過程

根據(jù)本實驗項目類型為綜合性實驗，安排教學(xué)過程包括課前預(yù)習(xí)、課堂實施和課后反思三階階段。

第一階段，課前預(yù)習(xí)。首先要求學(xué)生做好預(yù)習(xí)，在課外利用相關(guān)軟件進行虛擬仿真，并遞交預(yù)習(xí)報告，教師課前檢查預(yù)習(xí)情況。要求預(yù)習(xí)的內(nèi)容有：（1）復(fù)習(xí)波形產(chǎn)生電路原理。（2）復(fù)習(xí)調(diào)制的理論知識。（3）復(fù)習(xí)虛仿真軟件的使用，熟悉與本實驗有關(guān)的仿真技術(shù)，并完成實驗內(nèi)容中虛擬仿真實驗部分的內(nèi)容。（4）復(fù)習(xí)電路板的設(shè)計和制作過程。

第二階段，課堂實施。包括課堂教學(xué)和課堂輔導(dǎo)。在課堂教學(xué)中，實驗課堂中教師以多媒體課件講授為主，學(xué)生討論為輔進行教學(xué)；講授過程中，利用相應(yīng)理論課程的知識分析各部分的工作原理。采用“設(shè)問-學(xué)生思考-講解-再設(shè)問-再思考-再講解”的教學(xué)方法，在講授過程中，一個問題銜接一個問題，充分調(diào)動學(xué)生積極性，促進雙邊互動。在課堂輔導(dǎo)階段，學(xué)生按照預(yù)設(shè)要求完成實驗內(nèi)容和教學(xué)目標；教師仔細觀察課堂實驗情況并認真細致進行輔導(dǎo)，及時解決實驗中出現(xiàn)的問題，以保證實驗數(shù)據(jù)的真實有效性，并對實驗態(tài)度、實驗操作情況和實驗結(jié)果進行綜合評價。

第三階段，課后反思。在這個階段里，實驗教師要總結(jié)和反饋實驗的情況，學(xué)生要對實驗過程中收集到的定性或定量的數(shù)據(jù)加以處理和分析，歸納總結(jié)出實驗結(jié)論和心得體會。

2.4實驗項目評分與考核

實驗考核是檢驗實驗教學(xué)效果的主要方法。而反映實驗教學(xué)效果的指標主要體現(xiàn)在考核方法和考核內(nèi)容上。此實驗的考核為考查，采用優(yōu)、良、中、及格、不及格五級評分制?？己藘?nèi)容由4方面組成。（1）實驗預(yù)習(xí)：根據(jù)平時實驗和預(yù)習(xí)進行評價，占10%左右。學(xué)生實驗前的預(yù)習(xí)情況最難把握，通過檢查預(yù)習(xí)報告、回答預(yù)習(xí)思考題和與該實驗有關(guān)問題的情況來考核學(xué)生的預(yù)習(xí)情況。（2）實驗操作：根據(jù)實驗操作過程綜合評價，占50%左右。教師考查學(xué)生的實驗態(tài)度，實驗操作的規(guī)范性、合理性、準確性及完成速度，對學(xué)有余力的學(xué)生，鼓勵其做與本實驗相關(guān)的選做內(nèi)容，并給予加分。（3）綜合應(yīng)用能力考核：考核學(xué)生對實驗結(jié)果的合理解釋以及有獨立見解、有改革創(chuàng)新、有獨立解決試驗中的具體問題的能力。根據(jù)課外答辯或課內(nèi)提問交互式的教學(xué)形式結(jié)合平時實驗綜合評價，占20%左右。（4）實驗結(jié)果和報告：根據(jù)撰寫的實驗報告進行評價，占20%左右。實驗報告強調(diào)數(shù)據(jù)處理和分析討論部分，鼓勵學(xué)生撰寫論文形式的“課題報告”。

3.結(jié)束語

“無線通信發(fā)送系統(tǒng)”為我?！案哳l電子線路實驗”課程中的綜合實驗項目，該實驗項目是將學(xué)生從知識點引入到全面理解及應(yīng)用的一個階段。本次改革的實驗內(nèi)容在原有電路的基礎(chǔ)上進一步深化，增加了軟件仿真以及電路設(shè)計和電路板制作等部分，要求學(xué)生自己設(shè)仿真計出功能電路，并親自動手制作電路板。該項目通過改革傳統(tǒng)的高頻電子線路綜合實驗的教學(xué)方法與考核手段，發(fā)展學(xué)生的自主和綜合學(xué)習(xí)能力，既有利于提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和綜合能力，也有利于學(xué)生學(xué)習(xí)方法的改進。

參考文獻：

[1]石博雅.《高頻電子線路》課程改革探討[J].吉林建筑大學(xué)學(xué)報，2012（5）：84-86.

[2]廖惜春.基于工程應(yīng)用的“高頻電子線路”課程教學(xué)研究[J].電氣電子教學(xué)學(xué)報，2007（4）：12-14.