应用型本科院校通信电子线路课程教学改革与探索*

◆许建明 黄同成 谢兵 彭森

应用型本科院校通信电子线路课程教学改革与探索*

◆许建明 黄同成 谢兵 彭森

针对传统式教学中的不足，对应用型本科院校通信电子线路课程教学改革进行详细阐述。实践证明，教学改革效果良好，对教学质量的提高起到很好的促进作用。

通信电子线路；仿真软件；教学改革

1 前言

通信电子线路课程是教育部专业目录规定的一门重要基础课，既是理论性和实践性相结合，又是工程性非常强的一门学科基础课[1]。其内容以电路分析、模拟电子技术、信号与系统为基础，结合通信基本理论，课程内容涉及电子、通信等多个学科知识。由于通信电子线路课程内容多且抽象、数学推导复杂、实践性强等原因，应用型本科学校电子信息类学生在学习的过程中普遍觉得比较难学，很难完全掌握通信里面的高频电路原理和独立完成综合性的通信电路设计及制作。因此，为了培养电子信息类学生的应用能力，本文在传统的教学方法基础上对教学内容、教学方法、实践教学进行一系列改革，近年来的教学实践中取得了较好的效果。

2 教学内容整合

根据应用型本科院校的人才培养强的内容、数学推导复杂的内容可以适当删减。教学内容满足学生掌握基本的通信电路的基本原理和应用方法，对通信电子线路课程中典型电路进行分模块讲解，通常将不同功能的高频电路分为高频基础电路（如高频基本元器件、谐振回路、阻抗变换等电路）、放大电路（如高频小信号谐振放大器、高频功率谐振放大器等电路）、信号产生电路正弦波振荡等电路、信号变换电路（如调制、解调、混频等电路）。

在讲解谐振放大器时，由于放大器Y参数模型的数学推导过于复杂，可以不讲，只给出结论，有利于学生的理解。谐振回路以讲解并联谐振为主，包括谐振特性曲线及电压、电流、频率、Q值、带宽之间的关系。耦合振荡回路分析较复杂，可以简单讲解。信号变换电路以超外差发射/接收机为对象，以信号流向为主线，以频谱线性搬移为理论基础，对调制、混频、解调进行详细讲解，简略数学分析过程，掌握分析结论。由于模拟电子技术中已学过正弦波振荡电路，在教学中侧重于高频信号的产生。随着技术的发展，教学内容里面增加了通信电路设计的EDA仿真软件[2]（如Multisim），对学生完成仿真实验、课程设计、毕业设计等实践操作有很大的帮助。

除课堂讲解内容改革外，还应对讲课内容进行精心组织和安排，教学过程做到由浅入深、循序渐进，教学内容做到内容精炼、重点突出、主次分明。

3 教学方法的改革

EDA仿真软件的应用随着计算机技术的发展，电子电路的分析和设计方法发生重大变革，一大批各具特色的优秀电子设计自动化（EDA）软件的出现，如PSpice、Multisim，改变了以定量和电路实验为基础的电路设计方法，在现代电子技术教学中也有广泛的应用。而通信电子线路由于内容抽象复杂、信号形式多、电路复杂，学生通过纯粹的课堂讲解是无法完全理解的。在枯燥的电路分析中加入电路的仿真实例，利用仿真软件对书本的电路进行仿真，以图像和动画的形式演示给学生，在视觉上、思维上有一个更为直观的理解。

在教学实践中一般采用Multisim，该仿真软件是基于电路原理图、电路功能参数测试的仿真软件，其界面直观易懂，虚拟仪器的种类齐全，操作方法跟实验室仪器基本一致，元器件种类和样式齐全，能够满足通信电子线路课程的仿真需求。将仿真软件引入课堂，通过仿真电路的创建及参数的设定可以获得各种仿真波形图，对授课的理论内容进行实践性和实时性的验证，能够加深学生对理论知识的理解。

图1是用Multisim仿真软件设计的二极管平衡电路[3]，该电路可以实现AM波的调制，改变V4的幅度能够改变调幅系数，同时在虚拟示波器上可以得到输入的调制信号和AM已调波的对比图（图2）；调整C2还可以观察输出调幅波的变化。通过仿真可以对AM调制的过程和原理有感官的认识，在此基础上结合数学公式的推导，可使复杂的理论浅显易懂。课后的自学、课程实验的预习、课程设计等都可以采用仿真工具进行电路的设计，提高学习效率和质量。

图1 二极管平衡电路

图2 输入调制信号与输出AM波

多媒体与传统教学相结合传统的教学一般都是采用板书加讲授，由于通信电子线路课程内容多、电路多、信号多，板书没办法在有限的时间里将电路的原理解释清楚。采用多媒体与传统教学相结合的教学手段[4]，可节省画图和公式推导的时间，加大课堂的知识量，将真实的电路与原理电路进行对比，加深对原理电路的理解，同时让学生见识各种实际应用电路，逐渐培养学生对整体电路的识图能力和理解。利用动画演示可以加深学生的印象，比如在讲解超外差调幅发射机和接收机的工作原理时，可以通过动画演示形象地描述发射和接收过程中的信号变化，让学生建立更直观、系统的概念。

另外，利用多媒体还可以将仿真软件Multisim引入课堂教学中，相当于在课堂上加入实验内容，利用仿真软件的交互性和丰富的虚拟仪器仪表进行电路的讲解和分析，非常方便地进行电路原理图绘制、电路系统仿真，改变元件的参数，波形和仪表直接将变化显示出来，可以加深对电路原理的理解，教学内容直观明了。

虽然多媒体有很多优点，但是由于通信电子线路课程的复杂性，只是采用多媒体教学，讲解的内容在屏幕上停留时间太短，印象不深刻，有点像看电影。因此必须采用板书加多媒体的教学模式，重要内容还是要边讲边写，学生的思路就会跟着教师的思路走，能够最大程度上调动学生的学习主动性和积极性。总之，多媒体教学应该起辅助教学的作用，并不能去替代传统教学方式或喧宾夺主。课堂教学应以教师的主导为主，加以板书与课件进行教学优化，以使学生掌握每一堂课的所有知识点为教学目标。

模块式的教学通信电路以发射机和接收机为主要研究对象，发射机包括振荡、调制、高频功率放大等模块，接收机包括高频小信号放大、振荡、混频，中频放大、解调，低频放大等模块。根据信号频率的高低，可以分为低频模块和高频模块；根据器件的特性，分为线性模块和非线性模块。这些电路都是以电路分析、模拟电子线路为基础，在教学过程中，学生很难从低频模拟电路直接跳到高频电路来，对高频电路出现的现象用低频电路的分析思路无法理解。所以在教学中应先对线性放大电路和正弦波振荡电路进行讲解，利用低频电路原理可以分析。在高频电路学习前，应首先掌握LC谐振回路的特性和频谱搬移的原理，因为在后续各个模块电路的输出分析都以谐振特性作为基础，发射和接收机的信号变换都以频率搬移原理为理论依据。讲解到每一个电路原理后，都要求学生在发射机或接收机找到一个对应实际电路，每位学生利用Multisim仿真软件需完成一个模块电路设计与仿真，有助于学生对模块电路功能的理解，为学生通信电路设计能力的提高打下坚实的基础。

4 实践教学的改革

课程实验的多样化由于通信电子线路实践性很强，只是安排传统的验证性实验达不到应用型人才的培养要求，在实验内容安排上应有验证性实验、设计性实验、综合性实验、独立课程实验、开放性实验等。验证性实验主要是对高频小信号放大、正弦波振荡、模拟乘法器等功能电路进行验证，掌握其基本的功能；设计性实验根据基本的功能电路实现一个具体完整功能的电路，如包络检波与同步检波、自动增益控制电路；综合性实验应完成一个完整功能的系统电路，如调幅波发射机系统、调幅接收系统、对讲机系统等。实验内容从简单到复杂，再从多个知识点应用，减少演示和验证性实验，加强设计和综合性实验内容。

为培养学生的系统电路的设计和调试能力，特开设电子工程基础训练独立实验课，完成调频广播接收机的制作和调试，要求学生完成元器件的焊接，调试好能正常接收广播，培养实践动手能力。为了学生的创新思维和独立自学能力的培养，本校电子工程实践中心提供开放实验室，学生自己组成2～3人团队，独立完成实验内容。实验项目内容主要是自主设计和制作一些通信设备或控制电路，在整个实验过程中先用Multisim仿真软件进行仿真分析和验证，符合要求后再制作成真实的功能电路，培养学生团队合作精神和自主创新的能力。

项目驱动式的课程设计课程设计的目的主要是对已学的理论知识结合实际应用，提出一个具体功能电路的设计方案及实现过程，培养学生分析问题和解决实际问题的能力。课程设计的题目一般以项目的形式提出，由学生自愿选择，题目一般为调频发射机设计、无线话筒设计、调幅广播接收机设计等。传统教学由教师给方案和电路，学生只是做了一个简单的验证，没有起到锻炼自主学习能力的效果。采用项目驱动的方法，学生结合题目，根据项目的要求，先要提出目标和任务，在规定的时间完成电路的设计与制作；教师在设计过程中只是起到指导的作用，全部任务需学生自己动手完成。在课程设计结束时，教师组织学生进行答辩，针对项目完成情况进行提问、打分，未达到要求的需重新做，这样学生的动手能力和解决实际问题的能力就大幅提高。

经过课程设计改革近两年，学生的电路设计意识得到增强，动手能力得到提高，取得较好的效果。

竞赛内容和课外科技活动相结合全国大学生电子设计竞赛和湖南省大学生电子设计竞赛立足培养大学生应用模电、数电、单片机技术的综合应用能力，强调基础知识和基本技能的掌握，对低频电子电路、通信电子电路的具体应用，要求学生的工程实践能力较强。每一届电子设计竞赛都有1～2个通信电路类的题目，题目感觉简单，但实际制作达到竞赛指标要求就很难，还要结合微处理器的控制。每年高频类题目选题队数较少，得奖也很难。

针对学校往年电子竞赛的情况，将竞赛内容引入开放实验项目中或申请大学生研究性学习和创新性实验计划项目，由学校或省教育厅资助经费进行电路的设计和制作，教师主要负责宏观指导，学生自己独立完成。2010年以来，学生申请省级创新实验项目2项、校级3项，校级开放实验项目每年2项。经过开展竞赛通信电路类内容跟课外科技活动的结合，在完成基本电路功能基础上，重点放在提高电路指标上，实践证明，学生的动手能力得到很大的提高。学校从2011年开始，每年电子设计竞赛都在选通信电路类题目，且取得省 二等奖4项、三等奖2项。特别是2015年的全国大学生电子设计竞赛，电子科学与技术专业两组分别选择“增益可控射频放大器”和“数字频率计”两个高频题目，取得1项省二等奖和1项省三等奖。实践证明，竞赛内容与课外科技活动的结合，非常适合学生的实践能力培养。

5 结束语

以上是对通信电子线路课程从教学内容、教学方法、实践教学三方面进行教学改革的初步研究和探索，教学内容突出应用型人才需要，教学方法采用现代与传统相结合，实践教学全方位锻炼，培养实践能力强、合格的应用型人才。经阶段性尝试，教学效果良好，提高了学生的学习积极性和实践动手能力。

[1]曾兴雯,刘乃安,陈健,等.高频电路原理与分析[M].5版.西安:西安电子科技大学出版社,2013.

[2]聂典,丁伟.Multisim10计算机仿真在电子电路设计中的应用[M].北京:电子工业出版社,2009.

[3]杨倪清.高频电子线路实验及综合设计[M].北京:机械工业出版社,2009.

[4]王俊峰.“通信电子线路”课程教学改革实践[J].玉溪师范学院学报,2012(8):64-66.

Applied Undergraduate Colleges and Universities Communication Electronic Circuit Course Teaching Reform and Exploration

XU Jianming,HUANG Tongcheng,XIE Bing,PENG Sen

Aimed at the current deficiencies,this paper introduces applied undergraduate colleges and universities communication electronic circuit course teaching reform scheme in detail. Practices show that the abilities of autonomous learning and exploring spirit of students also get improved,which indicate better teaching results have been achieved.

communication electronic circuit;simulation software;teaching reform

G642.3

B

1671-489X(2016)02-0124-03

湖南省教育厅教改项目（批文：湘教通〔2014〕247号）。

作者：许建明，邵阳学院信息工程系副教授，研究方向为电子技术研究及教学；黄同成、谢兵、彭森，邵阳学院信息工程系（422000）。

10.3969 /j.issn.1671-489X.2016.02.124