基于工程認(rèn)證的高頻電子線路課程改革探索

張輝 張穎 陳智麗

摘要：工程教育專業(yè)認(rèn)證是國際通行的工程教育質(zhì)量保障制度，它要求高校工科類專業(yè)能夠?yàn)樯鐣?huì)培養(yǎng)合格的高級(jí)應(yīng)用型專門人才。針對(duì)高頻電子線路課程知識(shí)體系繁雜、內(nèi)容抽象，學(xué)生學(xué)習(xí)起來比較困難等現(xiàn)狀，本文以“應(yīng)用”為導(dǎo)向，探討了目前高頻電子線路教學(xué)中存在的問題，并對(duì)其教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、實(shí)驗(yàn)教學(xué)等方面進(jìn)行了改革。這些教學(xué)改革手段有效提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)效率，鍛煉了學(xué)生的合作、創(chuàng)新能力，這將有助于推動(dòng)我校通信工程專業(yè)的穩(wěn)定發(fā)展。

關(guān)鍵詞：高頻電子線路;課程改革;無線通信;工程教育

中圖分類號(hào)：G642? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1009-3044（2021）18-0183-02

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1引言

工程教育專業(yè)認(rèn)證是提高我國高校工程教育質(zhì)量，促進(jìn)國際從業(yè)資格互認(rèn)的有效途徑。自我國在2016年加入《華盛頓協(xié)議》以來，工程教育專業(yè)認(rèn)證已成為本科院校提高人才培養(yǎng)質(zhì)量的有效途徑[1]。在《華盛頓協(xié)議》的推動(dòng)下，越來越多的高校參加相關(guān)學(xué)科的工程教育認(rèn)證工作，努力推進(jìn)相應(yīng)的專業(yè)進(jìn)行課程改革。通過專業(yè)認(rèn)證可以使我國的高等工程教育制度和工程師制度與國際社會(huì)更好地接軌[2]。

“高頻電子線路”是通信工程專業(yè)的主干課程之一，也是一門理論和實(shí)踐強(qiáng)，學(xué)生難以理解掌握的一門課程。本門課程理論推導(dǎo)多、原理較為復(fù)雜，且隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，新型電子器件也正在廣泛應(yīng)用。在這種情況下，如何提高高頻電子線路的教學(xué)效果，培養(yǎng)學(xué)生的分析能力、設(shè)計(jì)能力，達(dá)到工程認(rèn)證人才培養(yǎng)模式的培養(yǎng)目標(biāo)，是我們需要探索的課題。

2教學(xué)中存在的問題

工程教育專業(yè)認(rèn)證以提升學(xué)生的工程素質(zhì)和實(shí)踐能力為出發(fā)點(diǎn)，培養(yǎng)具有工程素養(yǎng)的應(yīng)用型、創(chuàng)新型人才?！案哳l電子線路”課程理論性強(qiáng)、數(shù)學(xué)思維要求高，教師授課往往一味講解枯燥理論及公式，過多注重理論部分的教學(xué)內(nèi)容，很少將工程案例、實(shí)踐引入到課堂，缺乏有效的工程思維訓(xùn)練與工程能力培養(yǎng)。另一方面，學(xué)生把考試及格作為學(xué)習(xí)目標(biāo)，期末考試成績(jī)權(quán)重高，沒有全面地反映學(xué)生學(xué)習(xí)過程，缺少動(dòng)手能力、工程思維訓(xùn)練的培養(yǎng)，不能對(duì)后續(xù)教學(xué)活動(dòng)提供有效的反饋，與基于產(chǎn)出的工程認(rèn)證教育理念持續(xù)改進(jìn)相差甚遠(yuǎn)[3]。

3課程建設(shè)與改革嘗試

3.1 精簡(jiǎn)公式推導(dǎo)，優(yōu)化教學(xué)設(shè)計(jì)

“高頻電子線路”課程教學(xué)過程應(yīng)緊扣課程目標(biāo)，強(qiáng)化電路與系統(tǒng)的聯(lián)系。本門課程公式較多，公式的數(shù)學(xué)推導(dǎo)過程復(fù)雜，對(duì)于數(shù)學(xué)思維較差的同學(xué)，很難理解推導(dǎo)過程，如果教師過多注重理論知識(shí)的推導(dǎo)，將偏離工程認(rèn)證的教育理念。因此，課題成員在教學(xué)的過程中 “輕公式 ，重本質(zhì) ”，精簡(jiǎn)公式推導(dǎo)過程，形象描述概念，注重結(jié)論的應(yīng)用，讓學(xué)生理解電路工作的本質(zhì)。

“高頻電子線路”課程主要講解無線通信系統(tǒng)發(fā)送設(shè)備和接收設(shè)備中的各單元電路，它們都是基于非線性器件實(shí)現(xiàn)的，可以采用不同形式的電路實(shí)現(xiàn)相同的功能，各種電路之間存在著共性。每年對(duì)專業(yè)課程大綱進(jìn)行修訂，授課中依照最新大綱要求，把無線通信系統(tǒng)中各模擬單元電路分散的知識(shí)點(diǎn)轉(zhuǎn)化為知識(shí)點(diǎn)模塊，以每個(gè)模塊的功能為引導(dǎo)，將單元電路的工作原理和實(shí)際電路構(gòu)成逐步展開講解，再將各分散模塊結(jié)合為一個(gè)整體。無線通信系統(tǒng)的模塊化知識(shí)體系框圖如圖1所示。要求學(xué)生能夠辨識(shí)、解釋圖1中包含的高頻電子線路中典型電路的原理構(gòu)成、功能，能通過查閱資料對(duì)工程問題進(jìn)行電路方案選擇。掌握非線性電路的分析方法和調(diào)制解調(diào)的基本方法，培養(yǎng)對(duì)給定實(shí)際電路進(jìn)行分析與應(yīng)用的能力。

我校通信專業(yè)學(xué)生在大二學(xué)年的電子實(shí)習(xí)中已經(jīng)組裝、焊接過半導(dǎo)體收音機(jī)，對(duì)無線通信系統(tǒng)有一定的感性認(rèn)識(shí)。教師在授課時(shí)采用任務(wù)驅(qū)動(dòng)法對(duì)收音機(jī)電路圖、元器件組成的電路工作原理進(jìn)行講解，比如LC選頻網(wǎng)絡(luò)、小信號(hào)放大器、混頻器等信號(hào)收發(fā)電路。由學(xué)生熟悉的半導(dǎo)體收音機(jī)為載體選擇任務(wù)，把任務(wù)結(jié)合到高頻電子線路不同章節(jié)的知識(shí)點(diǎn)、單元模塊中，把不同任務(wù)進(jìn)行細(xì)分，從中歸納需要掌握的知識(shí)內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)理論和實(shí)踐結(jié)合的應(yīng)用教學(xué)。這種日常實(shí)踐案例結(jié)合理論知識(shí)的授課，改變了學(xué)生被動(dòng)思考的狀態(tài)，激發(fā)學(xué)生主動(dòng)參與課堂理論授課、問題討論的熱情，培養(yǎng)學(xué)生工程思維的能力。

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，移動(dòng)通信設(shè)備的發(fā)展更是日新月異。教師在教學(xué)中關(guān)注通信領(lǐng)域國內(nèi)外新技術(shù)發(fā)展，把華為5G、藍(lán)牙、物聯(lián)網(wǎng)等射頻通信新知識(shí)導(dǎo)入到課堂，適當(dāng)增加集成化通信系統(tǒng)的內(nèi)容，以通俗易懂的講解使學(xué)生及時(shí)了解現(xiàn)代通信技術(shù)發(fā)展的現(xiàn)狀，激發(fā)學(xué)生業(yè)余時(shí)間查閱相關(guān)資料自行進(jìn)行學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生能夠針對(duì)工程問題收集信息、查閱文獻(xiàn)的能力。

3.2 豐富教學(xué)手段，提高教學(xué)質(zhì)量

為了使學(xué)生更容易理解復(fù)雜的高頻電子線路基礎(chǔ)理論知識(shí)，教學(xué)中采用多媒體和板書結(jié)合等方式開展課堂教學(xué)活動(dòng)。板書提供教學(xué)內(nèi)容的主線條，使學(xué)生對(duì)需要掌握的理論知識(shí)一目了然;再利用多媒體課件，將復(fù)雜、難以理解的公式、電路動(dòng)態(tài)特性等理論知識(shí)以靜圖、動(dòng)圖等形式直觀地展現(xiàn)出來;利用Multisim 等仿真軟件，把高頻仿真電路及其測(cè)試結(jié)果直觀演示出來，實(shí)現(xiàn)了圖文并茂，生動(dòng)、形象地把知識(shí)內(nèi)容展示給學(xué)生，增加了課堂的生動(dòng)性，使學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)理解更透徹。

3.3 實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革，注重動(dòng)手能力

高頻電子線路是理論較多，專業(yè)性很強(qiáng)的課程，實(shí)踐是該課程很重要的一部分。實(shí)驗(yàn)主要分為理論知識(shí)驗(yàn)證、綜合設(shè)計(jì)等類型。對(duì)于理論知識(shí)型實(shí)驗(yàn)，強(qiáng)調(diào)理論教學(xué)與實(shí)驗(yàn)開設(shè)的同步進(jìn)行，相關(guān)實(shí)驗(yàn)在理論授課結(jié)束后就進(jìn)行，例如高頻小信號(hào)放大器實(shí)驗(yàn)、功率放大器等實(shí)驗(yàn)，這種理論與實(shí)踐密切結(jié)合方式有利于加深學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)的理解，培養(yǎng)學(xué)生分析、歸納和通過信息綜合整理合理有效的結(jié)論能力。

結(jié)合工程認(rèn)證的教學(xué)目標(biāo)，增設(shè)了一些綜合設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，例如由學(xué)生自主查閱資料設(shè)計(jì)無線遙控門鈴、無線對(duì)講機(jī)等實(shí)驗(yàn)，對(duì)于基礎(chǔ)好的學(xué)生也可以根據(jù)自己興趣和教師靈活確定實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。學(xué)生通過查閱文獻(xiàn)進(jìn)行自主電路設(shè)計(jì)、焊接、調(diào)試等，學(xué)生在調(diào)試電路的過程中，掌握基本的高頻單元電路設(shè)計(jì)方法，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。通過這種開放性實(shí)驗(yàn)的訓(xùn)練，鍛煉學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際和創(chuàng)新能力，同時(shí)也培養(yǎng)了學(xué)生之間的團(tuán)隊(duì)合作精神。

3.4建立多元化的考核方法

傳統(tǒng)的高頻電子線路的考核方式多由期末閉卷考試和平時(shí)成績(jī)2部分組成，卷面成績(jī)占85%以上比例。為了改變傳統(tǒng)的“終結(jié)性評(píng)價(jià)”方式，本門課程的最終考核以考查學(xué)生對(duì)無線通信系統(tǒng)各部分核心知識(shí)的掌握程度，對(duì)專業(yè)知識(shí)應(yīng)用能力為重點(diǎn)[4]，具體包括期末考試（ 60% ） 、實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)（ 10% ） 、作業(yè)（10% ） 、課堂表現(xiàn)（ 10% ）、隨堂測(cè)驗(yàn)（ 10% ）。其中，期末考試試題加大了有關(guān)電路分析設(shè)計(jì)、工程應(yīng)用題等內(nèi)容，并且采用閉卷考試的形式，主要考查學(xué)生對(duì)本門課程核心知識(shí)的掌握程度，以及獨(dú)立分析問題、設(shè)計(jì)電路和綜合運(yùn)用的能力;實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)依據(jù)學(xué)生實(shí)驗(yàn)前預(yù)習(xí)，實(shí)驗(yàn)課動(dòng)手操作情況，實(shí)驗(yàn)后報(bào)告整理、分析情況進(jìn)行考核，考查學(xué)生的整理數(shù)據(jù)和動(dòng)手能力;課堂表現(xiàn)以小組成員參加分組討論，主動(dòng)提問或回答問題情況進(jìn)行評(píng)價(jià)，著重考查學(xué)生利用業(yè)余時(shí)間收集資料、小組成員溝通和語言表達(dá)能力;作業(yè)主要以章節(jié)習(xí)題完成情況進(jìn)行評(píng)價(jià)，隨堂測(cè)驗(yàn)采取開卷形式，它們著重考查各模塊理論知識(shí)的掌握程度。

4 結(jié)語

本文探討了工程認(rèn)證背景下 “高頻電子線路”課程的教學(xué)現(xiàn)狀，以培養(yǎng)學(xué)生工程素養(yǎng)能力為目標(biāo)，在教學(xué)方法、手段、考核等方面進(jìn)行了探討，并取得了初步的成果。工程教育專業(yè)認(rèn)證下“高頻電子線路”課程改革的路還很長(zhǎng)，還需要不斷地創(chuàng)新，繼續(xù)促進(jìn)教學(xué)活動(dòng)的持續(xù)改進(jìn)。

參考文獻(xiàn)：

[1] 董潔，李擎，彭開香，等.工程教育專業(yè)認(rèn)證中課程目標(biāo)達(dá)成評(píng)價(jià)方法研究——以北京科技大學(xué)自動(dòng)化專業(yè)“過程控制”課程為例[J].高等理科教育，2019（4）：121-125.

[2] 王恩成，張東彥.基于工程教育專業(yè)認(rèn)證的高頻電子線路教學(xué)改革[J].電子世界，2016（6）：144-145.

[3] 李依潼，王驥，郭磊.基于OBE理念的“高頻電子線路”課程重塑[J].電氣電子教學(xué)學(xué)報(bào)，2020，42（5）：80-83，104.

[4] 閻子勤，楊安，謝文彪.電子信息工程專業(yè)高頻電子線路課程教學(xué)改革探索[C]//教育部中南地區(qū)高等學(xué)校電子電氣基礎(chǔ)課教學(xué)研究會(huì)第二十屆學(xué)術(shù)年會(huì)論文集.鄭州，2010：231-234.

【通聯(lián)編輯：光文玲】