高職電子技術(shù)課程改革探索
——以濾波器為例

呂 嵐

（陜西鐵路工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院，陜西 渭南 714099）

一、高職電子技術(shù)課程教學(xué)現(xiàn)狀

電子技術(shù)是高職理工類相關(guān)專業(yè)的一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課程，課程一般設(shè)置60學(xué)時左右。其內(nèi)容涉及的概念多、公式推導(dǎo)復(fù)雜，比較抽象、理論性強(qiáng)；課程雖有一些課內(nèi)實驗，但大多數(shù)實驗是熟悉儀器儀表的使用和對公式原理的驗證，缺乏對學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

教師在電子技術(shù)課程的理論教學(xué)上，采用多媒體課件結(jié)合黑板講解，一般都是先引入概念，再進(jìn)行公式原理的分析推導(dǎo)[1]。采用多媒體教學(xué)，雖提高了課堂效率，但授課信息量大幅增加，學(xué)生一直處于被動觀看的學(xué)習(xí)狀態(tài)，缺少積極思考、理解記憶和記錄筆記的時間，基礎(chǔ)較差的學(xué)生學(xué)習(xí)效果尤其不理想。電子技術(shù)的實驗課教學(xué)，是在理論學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上進(jìn)行的。由于學(xué)生理論知識掌握不透徹，不明確實驗要做什么，在實驗過程中普遍存在不會識讀電路圖、不會連接電路、不會使用設(shè)備儀器等問題，其結(jié)果是記錄數(shù)據(jù)錯誤、電子元件和實驗儀器儀表由于操作失誤而損壞，不能得到實驗結(jié)論，達(dá)不到實驗預(yù)期目的。

二、高職電子技術(shù)課程改革思路

電子技術(shù)課程具有極強(qiáng)的理論性和實踐性，教授過程中要注重理論和實踐相結(jié)合[2]，因此，對電子技術(shù)課程的改革思路是把傳統(tǒng)的理論知識章節(jié)內(nèi)容重組，利用日常生活中常見的電子產(chǎn)品的電路引入，開發(fā)出幾個完整的項目：LED照明燈的制作、光控電路的制作、液化氣報警器的制作、音頻放大電路的制作、音頻振蕩電路的制作、直流穩(wěn)壓電源的制作。每一個項目又分為若干模塊。以實踐應(yīng)用為主要目標(biāo)，以電路理論知識及分析為主線，理論與實踐一同開展，通過研究各種電路的基本原理、工作性能及實踐應(yīng)用使學(xué)生綜合能力得到提升[3]。部分項目或模塊如果在實驗室條件不具備的情況下，無法實踐，可以采取使用仿真軟件模擬，學(xué)生在仿真平臺上客觀條件不受限制，不但可以搭建電路觀察結(jié)果，還可以對電路調(diào)整、修改，提高了學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力和創(chuàng)新能力。課程開展過程中，則采用理論教學(xué)及實踐教學(xué)相互融合的教學(xué)結(jié)構(gòu)，側(cè)重突出理論知識與實踐操作的重要性，同時結(jié)合電子技術(shù)專業(yè)需求刪減課程中不必要的內(nèi)容，并對實踐知識方面的教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行加強(qiáng)。

三、電子技術(shù)課改實例——以濾波器為例

(一)通過實例引入概念

首先通過一個噪音監(jiān)測系統(tǒng)來引入濾波器的概念。噪音監(jiān)測系統(tǒng)可以實時檢測街道上的噪音指數(shù)，特別是檢測汽車?yán)鹊穆曃廴镜降子卸鄧?yán)重。在馬路邊放置了一個傳感器（話筒）采集聲音信號，所采集到的聲音信號包含了街道上的各種聲音，如：發(fā)動機(jī)聲、重?fù)袈?、金屬敲擊聲、車輪碾壓聲等，?dāng)然也包括汽車?yán)嚷?。根?jù)實驗知道各種汽車的喇叭聲頻率大致在600HzlkHz，由于話筒暴露在馬路上，除了汽車的喇叭聲外，還有大人叫、小孩哭等各種聲音。要想獲得汽車?yán)嚷暤膹?qiáng)度，需要把600HZ-lkHZ之外的聲音濾除掉，只留下汽車?yán)嚷曅盘柌⒎治銎鋸?qiáng)度，這時我們既要去除低頻的聲音信號，也要去除高頻的聲音信號。通過這個實例，學(xué)生很容易理解濾波器就是一種頻率選擇電路，它根據(jù)電路的參數(shù)設(shè)計剔除掉某頻率段的信號成分。高通濾波器濾除頻率在截止頻率以下的信號成分（讓頻率高于截止頻率的信號通過）；低通濾波器濾除頻率在截止頻率以上的信號成分（讓頻率低于截止頻率的信號通過）。

（二）通過仿真電路觀察輸出

在Multisim仿真軟件下連接RC高通濾波器電路圖，如圖1所示。圖中，V2是信號源，C1是電容，R1是電阻，XSC1是示波器。

圖1 RC高通濾波器電路圖

在這個仿真電路中添加一個示波器來觀察，先令信號源V2的頻率小于1.59kHz，比如500Hz，用示波器觀察輸入、輸出波形，會發(fā)現(xiàn)濾波器對信號有明顯的衰減作用[4]，如圖2(a)所示；再令信號源V2的頻率大于1.59kHz，比如3kHz，用示波器觀察輸入、輸出波形如圖2(b)所示，會發(fā)現(xiàn)信號能順利通過。通過這個仿真可以看出，高通濾波器可以剔除截止頻率fc以下的信號成分，這樣就完成了汽車?yán)葹V波器一半的任務(wù)，限制了600Hz以下的信號通過濾波器。

圖2 RC高通濾波器對截止頻率以下的信號的抑制作用

（三）通過輸出分析性能

通過上述的仿真實例，學(xué)生直觀明了的認(rèn)識了濾波器的功能，下面展開對電路性能的深入分析。把圖1中的示波器改為波特計，可以仿真分析出高通濾波器的截止頻率，如圖3所示。

圖3 RC高通濾波器波特圖

通過圖3的仿真電路，當(dāng)輸入信號使電路的電壓增益為-3.051dB時，可以看到截止頻率為1.577KHz，由此也印證了圖2中的示波器波形圖，3KHz高于1.577KHz，輸出信號基本無衰減；500Hz低于1.577KHz，輸出信號衰減多。學(xué)生在理解了截止頻率的作用后，下面通過理論分析獲得截止頻率。

由此得到濾波器的截止頻率

圖3波特圖中的截止頻率設(shè)置為1.577KHz，和理論值1.59KHz非常接近，基本實現(xiàn)了高通濾波器的功能。

通過電路仿真和理論分析的方法同樣可以得到低通濾波器的截止頻率，結(jié)合高通濾波器和低通濾波器，就形成了本次實例最終要完成的帶通濾波器。

四、結(jié)語

電路項目實例結(jié)合電路仿真軟件融入到電子技術(shù)課程的教學(xué)中，打破了常規(guī)的學(xué)生被動學(xué)習(xí)的局面，培養(yǎng)了學(xué)生的實踐動手能力和創(chuàng)新能力。但對教師也提出了更高的要求，教師要對教學(xué)內(nèi)容深入分析，設(shè)計合理的教學(xué)實例，熟練掌握仿真軟件的使用。對于學(xué)習(xí)主動性普遍偏低的高職學(xué)生來說,也是一項挑戰(zhàn)，可能會造成學(xué)生學(xué)習(xí)的更加懶散。所以,為了更好地發(fā)揮學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主觀能動性,必須在電子技術(shù)課程的教學(xué)改革上求真、務(wù)實、創(chuàng)新。教師的認(rèn)真講授和學(xué)生的積極主動配合，就一定會讓學(xué)生愛學(xué)、會學(xué)、學(xué)好這一門重要而且充滿樂趣與創(chuàng)造的課程。