探究式教學(xué)法在“通信電子線路”課程中的應(yīng)用

周雯　劉曉明　吳寅　吳海青

摘 要 通信電子線路是高校電子通信類專業(yè)的基礎(chǔ)課，該課程理論性較強，公式復(fù)雜，專業(yè)名詞繁多，學(xué)生學(xué)習(xí)和教師教學(xué)均存在困難。由此，在課程教學(xué)中引入了探究式教學(xué)法，以學(xué)生為主體，以問題為導(dǎo)向，由學(xué)生主動的探索認(rèn)知并且嘗試解決問題，而教師則相對被動，僅起到引導(dǎo)、啟發(fā)和輔助的作用。教學(xué)實踐表明：學(xué)生參與課程的積極性提高，分析和解決問題的能力得到了提升，師生間互動增強，課堂氣氛活躍?？傮w而言，教學(xué)取得了良好的效果。

關(guān)鍵詞 通信 電子線路 探究式教學(xué)法

中圖分類號：G424 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標(biāo)識碼：A? DOI：10.16400/j.cnki.kjdks.2021.02.065

Application of Inquiry Teaching Method in the Course of

Communication Electronic Circuit

ZHOU Wen， LIU Xiaoming， WU Yin， WU Haiqing

（College of Information Science and Technology， Nanjing Forestry University， Nanjing， Jiangsu 210018）

Abstract The course of the communication electronic circuit is a crucial basic course of electronic and communication specialty in universities. This course is of deep theory， having many complicated equations and technical terms， leading to that it is hard for both students and teachers to deal with. Therefore， we incorporate the inquiry teaching method that is problem-oriented into the course teaching. During the teaching process， the students are the dominant role and they would actively explore and try to solve the problems; whereas the teacher is relatively passive and only play the role of guidance， inspiration and assistance. The teaching practice implies that， students enthusiasm of participating in the course is improved; their ability to analyze and solve problems is also cultivated. Besides， the interaction between teachers and students is promoted and the learning atmosphere is quite active. To sum up， this teaching practice achieves good results.

Keywords communications; electronic circuit; inquiry teaching method.

0 引言

“通信電子線路”是電子信息類專業(yè)重要的專業(yè)基礎(chǔ)課程，以“電路”“模擬電子技術(shù)”等為先修課程。該課程之前稱為“非線性電子線路”或者“高頻電路”，后來更名為“通信電子線路”，主要涵蓋了高頻小信號諧振放大器、高頻功率放大器、正弦波振蕩器、調(diào)幅和調(diào)頻電路等內(nèi)容，是一門綜合性強、教學(xué)難度大的課程。

1 研究現(xiàn)狀

由于該課程比較重要，許多高校都已作為必修課開設(shè)，并且許多教師針對該課程嘗試了新的教學(xué)方法。[1-4]在文獻，[1]作者基于翻轉(zhuǎn)課堂模式下的教學(xué)方法對通信電子線路課程進行了研究，結(jié)果表明，該方法引起了學(xué)生的興趣，學(xué)生在電路設(shè)計方面的能力得到了提升。在文獻[3]中，為了將該通信電子線路課程的理論教學(xué)服務(wù)于工程應(yīng)用，作者結(jié)合了電子設(shè)計自動化技術(shù)，并且采用了“分層教學(xué)”和“任務(wù)驅(qū)動”的教學(xué)方法。在文獻[4]中，為了和國際工程教育認(rèn)證接軌，作者采用成果為導(dǎo)向的教育理念對“通信電子線路”課程進行了改革，其教學(xué)側(cè)重于產(chǎn)出，采用了多項量化指標(biāo)對教學(xué)產(chǎn)出進行了客觀評估。

另一方面，近年來探究式教學(xué)法已經(jīng)在多門課程得到了應(yīng)用。[5-8]在文獻[5]中，陶麗華等將探究式教學(xué)法應(yīng)用于學(xué)校2014級學(xué)生的健美操教學(xué)中，發(fā)現(xiàn)學(xué)生學(xué)習(xí)健美操的熱情得到了激發(fā)，較傳統(tǒng)教學(xué)方法更容易培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識。在文獻[8]中，作者指出了建模仿真在半導(dǎo)體課程教學(xué)的重要性，并且結(jié)合日常教學(xué)實例，采用探究式教學(xué)法對建模方案進行了設(shè)計。

2 課程特點和教學(xué)問題

“通信電子線路”課程理論性較強，復(fù)雜公式多，專業(yè)名稱繁雜，這導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)該課程難度較大，教學(xué)效果不如人意。通常的，該課程教學(xué)存在如下問題：（1）傳統(tǒng)的教學(xué)模式是教師輸送教學(xué)內(nèi)容給學(xué)生，一般采用課堂講解和PPT的方法。在這個過程中，教師為主導(dǎo)，學(xué)生是被動角色，其積極性和主動性難以得到體現(xiàn)。（2）書本例題或者課后習(xí)題涉及的知識點較為單調(diào)，綜合程度不高。特別是，以實際應(yīng)用為背景的研究型問題較為匱乏，這導(dǎo)致學(xué)生難以運用所學(xué)理論解決實際問題。（3）目前網(wǎng)絡(luò)資源十分豐富，但是傳統(tǒng)的教學(xué)導(dǎo)致學(xué)生的學(xué)習(xí)方式單調(diào)，未能融合MOOC、微信小課堂等新興的學(xué)習(xí)方式，這也會影響學(xué)生的興趣和學(xué)習(xí)效果。

基于上述，本文嘗試對傳統(tǒng)教學(xué)方法進行創(chuàng)新，采用以問題為導(dǎo)向的互動教學(xué)模式。教師通過精心設(shè)計問題，引導(dǎo)學(xué)生思考、分析并解決問題。同時結(jié)合在線學(xué)習(xí)、研討等，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，發(fā)揮其主觀能動性。

3 探究式教學(xué)法的應(yīng)用

3.1 探究式教學(xué)法簡介

在20世紀(jì)50年代，美國著名教育家、哲學(xué)家約翰·杜威提出了探究式教學(xué)法。以他的觀念，知識只是高等教育的一個方面，而規(guī)范的科學(xué)研究方法和過程則是更重要的學(xué)習(xí)內(nèi)容。探究教學(xué)法首先以問題為導(dǎo)向，而后圍繞問題展開教學(xué)活動。在這個過程中，活動的主體是學(xué)生，由他們?nèi)ヌ剿鲉栴}，而教師起引導(dǎo)作用，處于相對被動的位置。

圖1給出了探究式教學(xué)法的過程。首先，由教師查找資料，確定一組或者幾組課題，然后學(xué)生選擇感興趣的課題進行研究。學(xué)生可以利用圖書館或者互聯(lián)網(wǎng)資源對問題進行探究，對資料進行分析整理，尋找問題的答案。在學(xué)生探索問題的過程中，教師也要查找一些資料對學(xué)生進行適當(dāng)?shù)囊龑?dǎo)，如果學(xué)生的探究方向有問題要及時予以糾正。最后，當(dāng)完成問題的探究之后，學(xué)生還要進行歸納整理，最好以PPT的形式分享給大家;期間教師和其他學(xué)生均可以進行點評，提出建議等。

3.2 探究式教學(xué)的具體應(yīng)用

教師在查找資料確定課題時，應(yīng)考慮問題的選取準(zhǔn)則。探究式教學(xué)法是一種基于問題的學(xué)習(xí)方法，在選題的時候應(yīng)特別注意選題的難度。題目不能太難，否則學(xué)生容易產(chǎn)生畏懼心理，放棄探究活動;也不能太容易，否則達不到思維訓(xùn)練的目的。其次，考慮到教學(xué)面向的學(xué)生均來自工科專業(yè)，選題應(yīng)該體現(xiàn)出工程應(yīng)用。最后，選題給出了一組問題，問題應(yīng)具備內(nèi)在邏輯，有一定的層次和遞進關(guān)系，最好理論能夠結(jié)合實際應(yīng)用。我們根據(jù)“通信電子線路”課程的教學(xué)大綱要求，針對課程內(nèi)容，選擇了如下兩組問題。

關(guān)于高頻小信號模型的探究，包括：（1）什么是小信號？（2）小信號模型有幾種？實際常用的是哪一種？（3）高頻與低頻的小信號模型之間的區(qū)別。

晶體管的高頻小信號模型是本課程的一個重要的知識點，是小信號放大器、功率放大器等器件的基礎(chǔ)。一般來說，在高頻條件下，晶體管呈現(xiàn)非線性效應(yīng)，但是如果輸入信號較小，則可以近似看成線性模型，這對于電路分析很重要。模型有兩種，包括物理模型—混合型等效電路和Y參數(shù)等效電路。設(shè)立此問題的意義在于理解為什么實際應(yīng)用需要Y參數(shù)模型而不是物理模型。

關(guān)于正弦波振蕩器的探究，包括：（1）電路中反饋的類型。（2）振蕩器采用什么類型的反饋？（3）分類并且簡要說明高頻和中低頻振蕩器。（4）晶體振蕩器的實際應(yīng)用。

在通信和電子技術(shù)領(lǐng)域中的電子設(shè)備中，正弦波振蕩器的應(yīng)用是比較廣泛的。我們?nèi)粘Ｉ钪薪?jīng)常接觸到高頻或者低頻的振蕩器，例如：收音機、計算機的主板、石英鐘、信號發(fā)生器等。因此，對振蕩器進行研究也是有實際意義的。這組問題首先引導(dǎo)學(xué)生回顧已經(jīng)學(xué)習(xí)的反饋類型：正反饋和負(fù)反饋，引導(dǎo)他們找出并理解振蕩器的工作原理。第3子問題注重知識的層次和遞進：由于模擬電子線路已經(jīng)學(xué)習(xí)了中低頻振蕩器，所以聯(lián)合高頻振蕩器一起探究，有助于學(xué)生建立良好的知識結(jié)構(gòu)和體系。

首先，簡要講述了高頻小信號模型和正弦波振蕩器，使同學(xué)們有個初步了解。然后把學(xué)生分組，根據(jù)意愿把問題A和B分配給學(xué)生進行探究。題目由小組成員共同完成，成員之間自行分解、協(xié)調(diào)和分配子任務(wù)。

學(xué)生在探究的過程遇到問題時，要及時溝通，給予引導(dǎo)和提示。一組學(xué)生選擇探究問題A，很快通過查找資料找到小信號的定義，也找到了兩種小信號模型，但是不知道為什么要把物理模型轉(zhuǎn)換成Y參數(shù)模型。此時，教師應(yīng)該引導(dǎo)學(xué)生嘗試分別用兩種模型代入到電路中，看看哪種更簡單。這樣，學(xué)生就明白了雖然物理模型比較貼近晶體器件的原始結(jié)構(gòu)，但是并不適合計算。對于問題A的第三問，開始時有些學(xué)生覺得無從下手，很多同學(xué)已經(jīng)忘記了低頻小信號模型。此時，教師可以再次啟發(fā)學(xué)生：模擬電子線路適用于什么頻率？低頻小信號模型在模擬電子線路的那一章？有些同學(xué)找出之前學(xué)習(xí)的“模擬電子線路”，回顧了放大電路的章節(jié)，容易發(fā)現(xiàn)高頻小信號模型和低頻模型之間的區(qū)別和聯(lián)系。

還有一組學(xué)生探究問題B，我們開始需要引導(dǎo)學(xué)生回憶模擬電子線路課程的負(fù)反饋等章節(jié)，那里能夠找到前兩個子問題的答案。但是對于子問題3，有些同學(xué)存在疑惑：為什么LC振蕩器在模擬電路講過，同時在高頻電路也存在呢？此時，需要提醒一下，有時某種類型的振蕩器可以適合多種場景。這樣，學(xué)生就容易明白了：LC振蕩器不僅適合中低頻，也適合高頻。當(dāng)分類完成之后，學(xué)生就可以有針對性的找到各種應(yīng)用場景了。

完成之后，要求每個小組做一次簡短的PPT報告。作報告的時候，其他組的學(xué)生可以提問，老師也可以提問或者點評。

4 結(jié)論

本文分析了“通信電子線路”課程的教學(xué)難點和存在的問題，介紹了探究式教學(xué)法的過程和問題設(shè)計準(zhǔn)則，通過設(shè)計兩個典型案例將該教學(xué)法應(yīng)用于課程教學(xué)。我們發(fā)現(xiàn)，探究式教學(xué)法提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性和積極性，使學(xué)生初步掌握了科學(xué)研究的過程和方法;學(xué)生與教師之間的互動得到了增強，課程氣氛較為活躍?？傊?，該方法在教學(xué)中取得了一定的效果，這也為高校開設(shè)的類似課程提供了教學(xué)借鑒。

基金項目：江蘇省自然科學(xué)基金（BK20150880），南京林業(yè)大學(xué)2018年高等教育研究課題（No. 34）

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