学科竞赛促进《高频电子线路》教学改革

陈文钢

摘要：本文根据大学生电子设计竞赛的特点以及对近年来大学生电子大赛题目中涉及的高频电子线路知识的分析，详细阐述了学科竞赛与高频电子线路教学之间的关系，通过对近年竞赛的研究，阐述了课程组教学改革的措施、过程及取得的成果，充分说明了大学生电子设计竞赛对高频电子线路课程改革的促进作用。

关键词：学科竞赛；高频电子线路；教学改革

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2015）05-0276-02

一、引言

全国大学生电子设计竞赛[1]是教育部倡导的面向本专科学生的学科竞赛之一，目的在于推动高校促进信息与电子类学科课程体系和课程内容的改革，创新高校人才培养机制，培养高素质劳动者和技能型人才[2]。竞赛的特点是与高等学校相关专业的课程体系和课程内容改革密切结合，以推动相关课程教学改革和实验室建设工作。《高频电子线路》课程内容具有很强的理论性、实践性和工程性。学生进行理论学习时往往觉得理论性强，易产生畏难心理，实验教学课时较少，学生无法将理论知识与实际电路或系统联系起来，不利于创新意识培养和创新能力的提高[3]。针对电子设计竞赛的特点与作用，我们将《高频电子线路》的教学内容重新做了调整和补充，通过介绍实际案例来丰富教学手段，通过学生参与学科竞赛来推动教学改革。

二、学科竞赛对课程教学的新要求

大学生电子设计竞赛是集中检验电类专业学生整体设计能力与水平的赛事，一定程度上反映了高校电子技术课程教学与实训的水平。从带领学生参与电子设计的过程来看，无论全国性还是地区性的电子设计大赛都加强了对高频无线通信、模拟电子等具有实际操作技术的考核力度。从近年大赛试题中与高频有关的题目来看，《高频电子线路》在电子设计大赛中发挥了重要作用，实用性、综合性强、技术水平发挥余地大。从电子竞赛的内容看，需要扎实的理论基础和较强的实践动手能力，综合考量了学生掌握课程知识并加以应用的能力。在电子设计大赛过程中，参赛者需要通过团队协作，综合运用所学知识，设计电路直至把作品调试出来，因而对学生提出了更高的要求。

三、课程建设和改革

1.培养模式研究。经过多年的教学实践及我校应用型人才培养目标和学科竞赛的新要求，《高频电子线路》课程组逐渐形成了一套完整的教学体系，从理论、实践、创新三个方面加强对学生的培养。在要求学生熟练掌握基本理论的同时，积极引导学生理解与应用知识，促进理论和实践紧密联系，做到理论教学、实验教学和学生课外创新活动有机结合，相互促进。课程组成员通过带领学生参加电子设计竞赛和校级大学生创新立项等活动，提高学生学以致用的能力，初步形成了传授知识、培养能力和提高素质相结合的人才培养模式[4]。

2.课程内容改革。随着现代电子技术和制造技术的发展，传统高频电子技术的理论和技术需要根据实际需要进行更新和淘汰，电子行业对知识结构的需求也发生着变化。这就要求《高频电子线路》的教学大纲需要不断完善以适应新要求，课程组修订了教学大纲，调整和充实了部分教学内容，强调理论教学和应用教学，减少传统内容的学时数，提高新技术和应用的课时数，通过案例的讲解，开阔学生的视野、扩大知识面。我们对课程内容进行了调整，将高频功率放大器内容调整到课程最后讲述。学生学习了非线性的概念，掌握非线性电路的分析方法后，学习高频功率放大器这个内容就容易了。讲述谐振功率放大器的应用电路时，学生听起来容易，易于接受，放到前面讲、重点讲。高频小信号放大器主要内容包括两部分，我们着重强调LC选频网络的重要性。要求学生必须完全掌握LC选频的原理（全国大赛2011年D题LC谐振放大器）[5]。分立元件的电路在实际应用很少，但我们要求学生手工搭建一个放大电路，动手绕制关键的选频器件（中周变压器），通过实物制作加学生深对理论的认识。我们将非线性电路的分析方法放在第三章。重点介绍频谱搬移电路的组成原理及模型，加深学生对频谱搬移概念的理解。让学生牢记实现相乘作用的非线性器件是完成频谱变换的核心部件。讲述混频电路、调制与解调电路时，只需要说明信号的流向、频率变换和性能指标就行，强调这些电路是乘法器在频谱搬移电路中的应用。这种安排可以节省学时，使学生理解并掌握频谱搬移的概念，将前后所学内容联系起来，加深理解与记忆。

3.教学过程的改进。高频课程的知识点较为抽象，很多学生无法形成对本课程的感性认识，能够解题和分析电路，但没有真正理解和掌握课程的本质。电路、模电和信号与系统是高频课程要求的先修课程，先修课程掌握不好会加大学生的学习难度。因而，要求我们将难点分散、重点要突出，提高学生学习兴趣，有针对性地培养学生分析问题、解决问题的能力。（1）现象—本质—公式的教学方法。一般理论课讲授的过程是从展开公式开始，然后推出所有的结论及物理意义，以帮助学生提高理论认识，加深理解。这种教学方法在多年的教学过程中取得了广泛的成功。我们的教学方法是从本课程的特点出发，利用现实的实物、现象说明其本质，引出与之对应的高频理论，也就是引导学生从一个"已知的现象或事物"提出实际问题，对现象进行数学建模，通过理论推导得出结论，以理论验证物理现象的本质。例如，在讲述调幅的原理时，我们一般会从现实中找到对应的实物，如：调幅收音机、对讲机等，然后从声音的传播速度来切入，为什么声音传不远？如何传送得远一点？通俗一点讲就是，我们为什么要坐车去很远的地方？有没有可能让声音信号坐上车，车是什么呢？就是载波！这样一步步让学生逐步明白调幅中的两个元素：信息与载波，然后提出调幅的本质即频谱搬移，最后通过公式推导完成验证。通过这个过程，学生基本上就能够将调幅的原理吃透，同时印象深刻。（2）引入先进的教学手段。根据教学内容的特点，采用现代的信息技术手段提高教学效果。利用动画效果加强对于重点、难点的演示，加深学生的印象和理解。将推导性强、不易理解的内容分解成一些较小的例子模块，通过模块的拆分与组合完成讲解（如小信号谐振放大器）。各类典型电路和曲线图采用视觉表现力强的多媒体课件。各种调制解调电路可以利用EDA软件（如MultiSim）仿真可收到很好的效果[6]。例如，在分析FM波和AM波时，通过引入动画演示，充分调动学生的学习兴趣，从感官上认识FM波、AM波的频率与幅度随调制信号变化的规律，找到了它们之间的区别，加深对理论的理解。这种教学方法在节省授课时间的同时能够活跃课堂气氛，提高学习兴趣，增强课堂教学效果。

4.实验教学改革。实验是《高频电子线路》的重要实践环节，通过做实验可以加深学生对理论的理解，提高学习信心。本课程实验为8学时，占总学时的12.5%，其中综合性和设计性实验各占25%，基本验证性实验占50%。在此基础上，实验室采用模块化实验箱[7]，可为高频电子线路课程提供二十多个实验项目，主要分为单元实验和综合实验，单元实验用来配合课程教学，帮助学生理解和加深理论内容，综合实验通过调试无线收发系统，让学生了解每个复杂的系统都是由单元电路组成的。学生还可以使用单元电路自行设计实验，验证所学知识。

四、结束语

《高频电子线路》课程对学生专业思维的养成起着重要的作用。我们始终坚持在理论讲授与实践环节紧密结合的思想，通过全面的改革和实践，适时更新新技术相关的教学内容，加强实践环节的培养。从2007年至今，课程组多人多次率学生参加全国、山东省及学校组织的各类电子设计大赛，其中与高频电子线路课程密切相关并取得较好成绩的题目及获奖名次如表1所示。课程组现已完成校级网络课程的建设，正在积极参与省级精品课程的建设与申报工作，并将继续努力深化课程建设与教学改革，不断探索新的教学方法和手段，提高课堂教学质量和实践教学水平。

参考文献：

[1]刘润华.全国大学生电子设计竞赛后的思考[J].电气电子教学学报，1999（02）.

[2]新华社.中共中央关于全面深化改革若干重大问题的决定[EB/OL].http：//news.xinhuanet.com/politics/2013-11/15/c_118164235.htm，2013-11-15.

[3]高明煜，刘国华.电子设计竞赛与学生创新能力培养的探索[J].电气电子教学学报，2011（01）.

[4]邹心遥，黄军辉.全国大学生电子设计竞赛培训经验交流[A].教育部中南地区高等学校电子电气基础课教学研究会第二十届学术年会会议论文集（上册）[C].2010.

[5]夏书峰，巢明，王开宇.高频正弦波振荡器教学方法的一些探索[J].电气电子教学学报，2014（02）.

[6]张莉.Multisim仿真软件在电子技术实训教学中的应用[D].哈尔滨工程大学，2011.

[7]马英.高频电子线路实验箱利弊的思考[J].实验科学与技术，2007（02）.