通信电子电路课程教学改革的探索

2014-02-27陈冬梅陈宏滨王卫东

教育观察 2014年28期

陈冬梅，陈宏滨，胡煜，王卫东

(桂林电子科技大学信息与通信学院，广西桂林，541004)

通信电子电路是通信工程、电子信息工程、电子科学与技术等专业中的一门重要的专业基础课，也是一门理论性、工程性和实践性很强的专业基础课。它主要研究模拟通信系统中一些基本单元电路的组成、工作原理及功能、基本分析方法和工程计算方法，强调电路结构和单元电路的模型化。[1]通过学习这门课程，学生可以初步具备通信系统的设计和安装技能，并能使用电子仪器进行调整和测试，为以后专业课的学习打下基础。本文根据多年的教学实践，分析该课程教学现状，探索教学改革。

一、课程教学现状

(一)教学内容多，课时少

根据学校的教学改革要求，通信电子电路课程的课时被压缩，造成教学内容多与教学课时少的矛盾。[2]同时，先修课程所接触的电路基本上都是线性电路，而本课程涉及的电路是非线性电路，因此教师教得费力，学生学得吃力。

(二)与先修课程、后续课程联系密切

通信电子电路的先修课程有高等数学、大学物理、电路分析基础、模拟电子技术、信号与系统等，后续课程有通信原理、现代移动通信系统等，因此它是一门承前启后的课程。[3]

(三)理论教学与实践教学的脱节

理论教学中介绍的电路多是分立元件电路且没考虑实际电路的高频效应，学生在课堂上很少接触实际的电子产品及电路，实践教学多以验证实验为主，缺少创新性和自主性。[4]

(四)理论教学和集成电路学科发展差距大

理论教学仍以较为经典的分立元件电路的内容为主，这与集成电路学科发展的差距较大，造成学生所学与所用脱节，学而无用的现状，也就是说，学生在学习本门课程之后难以设计出实用的高频、射频电路，甚至连相关的文献资料也看不懂。

二、教学改革的探索

针对上述教学现状，本文对通信电子电路课程教学改革进行了如下探索：

(一)修改教学大纲，精简教学内容

随着通信技术和集成电路技术的飞速发展，电路的集成度越来越高，通信电子电路的课程教学大纲和教学内容要顺应时代潮流不断更新，删除、缩减一些陈旧的教学内容，比如丙类倍频器、二极管调幅电路等，增加一些新技术的介绍和典型的集成电路模块，比如锁相环倍频器、集成模拟乘法器调幅电路等。除此之外，相似内容避免重复讲，比如幅度调制、乘积型同步检波、混频器等电路的核心器件都是相乘器，只需要详细介绍首先接触到的幅度调制电路选用什么样的相乘器来实现以及相乘器工作原理，后两种电路中的相乘器介绍即可忽略。

(二)改进教学方法，实现本课程的承前启后

由于通信电子电路课程是一门承前启后的专业基础课，所以理论教学过程中要采用适当的教学法。

1.移植教学法引导学生“承前”

案例一：LC选频回路。

教学过程中，采用如下步骤进行：

(1)LC选频回路是线性元件电感、电容、电阻等组成的电路，因此它是一个线性系统。

(2)接着，让学生回忆信号与系统课程中线性系统的常用分析方法，即频域分析法，将信号与系统中的频域分析法移植到LC选频回路的分析中，从系统传输函数的幅频特性和相频特性两个方面来分析LC选频回路的选频效果。

案例二：正弦波振荡电路。

移植教学法可以不断提出问题让学生思考。教学过程中，采用如下步骤进行：

(1)设问：正弦波振荡电路是线性电路还是非线性电路？(是典型的非线性电路)这种非线性系统采用什么分析方法——图解法、幂级数分析法等？由于正弦波振荡电路在起振初期的信号是小信号，所以可以将正弦波振荡电路看作是一个近似的线性电路，采用模拟电子技术课程中微变等效电路分析方法来分析其振荡条件的满足。

(2)在微变等效电路分析的基础上推导振荡条件、振荡频率等。教学过程采用这种移植教学法给学生不断设问，引导学生思考问题，这样学生很容易接受陌生的教学内容，也能学会分析问题、解决问题的方法，也会明白学以致用的道理。

2.对比教学法引导学生“承前启后”

下面分别通过案例一说明如何采用对比教学法“承前”，通过案例二说明如何采用对比教学法“启后”。

案例一：高频小信号调谐放大器。

模拟电子技术中介绍过低频放大器，通信电子电路介绍高频小信号调谐放大器，如图1所示。这两者的共同点是都属于电压放大器，可以采用对比教学法分析高频小信号调谐放大器的性能，过程如下：

图1 高频小信号调谐放大器

(1)对比电路结构的不同。教学过程中可通过设问来比较两者的电路结构的不同。不同点之一：低频放大器的输入信号形式通常采用阻容耦合方式，高频放大器采用变压器耦合方式。不同点之二：低频放大器的负载是电阻，高频放大器负载是LC选频回路。

(2)分析步骤的异同点。分析步骤的异同点如表1所示。高频小信号放大器的分析部需要低频放大器的步骤一。因为低频放大器的微变等效电路采用H参数，H参数与放大器的静态工作点参数有关，而高频小信号放大器的微变等效电路采用Y参数，Y参数与放大器的静态工作点参数无关，所以忽略此步骤。接下来的步骤二是类似的，但是这部分学生往往对电容电感的处理感到棘手，教学中常用黑板板书列出电容电感元件处理方法的不同，如表2所示。步骤三是类似的，只不过分别采用H参数，Y参数微变等效电路。步骤四也是类似的，性能指标的计算有所不同而已。若采用这种对比教学法的话，学生能轻而易举地掌握高频小信号放大器的分析方法。

表1 分析步骤的异同点

表2 交流等效电路中电容、电感

案例二：幅度调制、频率调制和相位调制。

本课程中介绍的三种调制方式都属于模拟调制方式，虽然模拟调制系统在现今通信中不大常用，但是模拟调制是后续课通信原理中模拟调制、数字调制的分析基础。两门课程都会介绍模拟调制，但是侧重点和分析内容不同，因此可以采用对比教学法来“启后”。比如，通信电子电路着重介绍调制信号是单频信号情况下的三种模拟调制原理及电路形成，而通信原理着重介绍调制信号是带限信号情况下的三种模拟调制原理及相应的模拟调制系统的性能分析，系统性能分将会有助于课程设计和毕业设计中如何选择一个合适的调制方式来实现通信。

(三)加强实践教学，以赛促学

实践教学是理论教学的重要辅助部分，也是提高教学质量的重要手段之一。对于通信电子电路课程来说实践教学尤为重要。

首先要合理安排实验内容，减少验证性实验，多让学生的动手设计部分电路或改进部分实验电路，这样既能加强对理论知识的理解，又能锻炼学生的动手能力。

其次要加强课程设计，丰富课程设计内容。针对学生的个人特点，课程设计可以设定为软件仿真类、硬件设计类课程设计，硬件设计类的课程设计也不一定要学生设计一个全新的通信系统，可以试着用学过的理论知识来改进现有电路以实现一个新的功能。

最后还要以赛促学，调动学生学习本门课程的积极性。教学过程中可以将全国电子设计大赛和广西电子设计大赛与本课程教学内容密切结合，课堂上适当介绍本学科的发展前沿，推动本课程的课程教学、教学改革等，激发学生的学习兴趣。我校的科协和创新基地等为学生提供了动手的平台，学生参加各类电子类大赛成绩斐然，很好地激发了学生的学习热情。[5]