“通信电子线路”课程实验教学方法探讨

苗 澎， 唐 路， 田 玲

(东南大学 信息科学与工程学院， 江苏 南京210096)

“通信电子线路”课程实验教学方法探讨

苗 澎， 唐 路， 田 玲

(东南大学 信息科学与工程学院， 江苏 南京210096)

本文针对“通信电子线路”课程实验教学存在的问题，提出了具体改革思路与方法。该方法主要以循序渐进的教学思路，采用启发式教学，分相关课程内容讲述、虚拟EDA实验和实物实验三个阶段进行，建立立体化教材和实验平台。教学实践表明该方法可激发学生的学习积极性，有效地提高学生理论联系实践的能力，取得了较好的教学效果。

通信电子线路；实验教学；课堂教学

“通信电子线路”课程是通信与电子信息专业的一门基础课，该课程的重点是讲解高频小信号放大器、高频功率放大器、混频器、低噪声放大器、锁相环、调制与解调电路等。该课程信息量大，知识点多，且理论性强，再加上课时有限，学生普遍反映，课程的基本概念理解不难，听课时能懂，但一到解决具体问题时就感到困难重重，难以下手。因此，如何教好“通信电子线路”这门课程，特别是如何提高通信电子线路实验的教学效果，是教师应该认真思考和研究的问题。本文针对该课程的实验教学，围绕其存在问题，从实验内容、教学方法和考核方法等方面着手进行改革。

1 存在的问题

以往的“通信电子线路”课程主要采用理论教学加验证实验的方法进行。理论教学对各单元电路的构成和原理、元件参数计算和设计等方面进行讲解。在验证实验中，学生借助于各种高频通信实验箱，按照实验指导书进行连接，之后通过示波器、毫伏表等设备观测输出信号，得出实验结果。在实验中，学生的主要工作就是将输入信号接入电路中，得出测量结果，而对电子线路的相关问题分析并不深入。因此，实验对理论教学的助推作用很有限。

借鉴国内兄弟院校在该课程实验教学方面开展的诸如：“精选实验内容”、“设立创新实验室”、“延展示教学”和“金字塔式教学”等改革所取得的成功经验，我们对本课程的实验教学也开展了一些改革。

2 实验教学改革具体思路

我们的主要思路是在原先的“演示性”和“验证性”基础上增加了“虚拟实验项目的开发”和“设计性、制作性实验”。

在现有的通信电子线路实验设备条件下，将课程实验教学内容分为三部分。第一部分是验证性实验：即在高频实验箱上，通过示波器、毫伏表、万用表、频率计等仪器测试，测出波形和参数，进行原理和特性分析。第二部分是虚拟实验项目的开发：即通过计算机仿真软件对所学内容进行模拟实验。第三部分是带领学生完成设计性、制作性实验。

通过虚拟实验项目的实验，利用仿真平台的虚拟实验环境，学生可以在仿真实验中接受新知识和新技术，通过方便快捷的实验过程验证自己提出的一些想法正确与否，从而潜移默化地培养创新意识。

增开的设计性、制作性实验，主讲教师给出设计题目，学生利用实验室现有的仪器和工具自己设计实验方案、计算电路参数，对于电路设计合理且易实现的电路可以让学生设计安装布线图，完成电路的制作，并且通过仪器进行调试完成项目的整个过程。

3 改革的实施过程

3.1 教材体系建设

目前“通信电子线路”还没有统一教材，我们在多年教学工作的基础上，编写了“十一五”国家级规划教材《通信电子线路》第二版，使用了几年后受到学生和同行的一致好评。

在此基础上，我们为独立开设的通信电子线路实验课程编写了实验教材《通信电子技术实验》。该教材为国家级“十二五”规划教材，由电子工业出版社于2012年出版。

该实验教材是在多年教学实践和教学改革的基础上，精选了射频通信基本单元电路，充实了射频通信系统应用方面的内容，增加了Matlab和Multisim等EDA应用实验编写而成的。教材共分三个部分。第一部分实验基础知识，主要介绍常用仪器使用、Matlab和Multisim软件；第二部分介绍EDA设计实验，主要有振荡器仿真实验、通信收发机仿真实验、模拟调频与调幅仿真实验、频率合成器仿真实验、混频器仿真实验、高频小信号放大器实验等；第三部分电路实物实验，主要有振荡器实验、模拟调频与调幅实验、混频器实验、高频小信号谐振放大器实验等。

该教材的出版，结束了我校“通信电子线路”没有实验教材的历史。通过课程与教材的立体化建设，使该课程教材体系更加完备。

3.2 教学内容的改革

上节已述，通信电子线的实验分为三个部分，第一部分验证性实验是利用高频实验箱来完成的。高频实验箱有公共的部分，如函数发生器、高频信号发生器等。实验箱还搭配不同的模块，如谐振放大器模块、振荡器模块、混频器模块、调制、解调电路模块等。通过示波器、毫伏表、万用表和频率计等仪器测试能够完成放大、振荡、混频、调制、解调等验证性实验。实验内容配合理论课的原理学习，加深对课程理论知识的理解。

第二部分虚拟实验在计算机上通过仿真软件对所学内容进行模拟仿真实验。在仿真软件中完成元器件和仪器的选择，设置相关的元件参数，并且按照电路进行线路的连接，最后实现电路性能的仿真。教师先设计一些实验项目，之后学生可以改变元器件的参数、电路连接方式和输入信号的特性，然后观测输出信号的变化，学生可以找寻电路的特性变化规律，从而提高学生学习兴趣和解决问题的能力。教学中使用的是Multisim和Matlab。Multisim是一种用于电路实验教学的交互式仿真软件，它具备了强大的虚拟仪器仪表功能，提供了双踪示波器、逻辑分析仪、波特图示仪、数字万用表等多种虚拟仪器、仪表。通过此软件可以将元器件的选择、原理电路图的设计、系统运行结果等融合为一体，组成计算机仿真的实验平台，通过验证型、综合型、设计型和创新型等不同的仿真形式培养学生分析问题、电路设计和电路应用能力。

利用计算机对单元电路和系统进行仿真是一项有益的尝试，虽然仿真不能替代实际电路和系统，但可以作为一种有益的补充，通过仿真运行补充实际调试中无法观测的部分。学生通过仿真可对该单元电路有初步认识。另外，学生在仿真调试的界面上可以方便地改变元器件或电路的参数，观察不同条件下电路的工作情况。

第三部分的实物实验属于设计性、制作性实验，例如利用模拟乘法器让学生自行设计制作各种调幅及其解调电路，如普通调幅、单边带调幅和双边带抑制载波调幅以及混频器等电路。由教师给出设计题目，介绍整个设计作过程。学生利用实验室现有的仪器设备自行设计实现方案、计算电路参数，完成设计任务。实验课上，还让学生利用仿真软件进行仿真，修改设计。对于仿真效果较好、电路设计合理且能够实现的电路，让学生设计安装布线图，进行电路板的制作。电路制作完成后，通过仪器测量、调试，修改设计方案，调整电路参数，使电路达到良好效果。

通信电子线路实验教学分步贯穿于整个课程教学过程：历时约16周，共32个学时，有效地将课程各个章节的内容按一条清晰的主线联系起来，重点培养学生分析、设计和应用能力。

3.3 教学方法的改革

“通信电子线路”是一门实践性很强的课程，为了培养具有扎实的基础和较强动手能力的应用型人才，必须对实验教学方法进行必要的改革。主要改革思路有如下三点：①理论教学和实验教学紧密衔接，理论课和实验课由同一位教师承担。这样有利于课程整体的安排和教学效果的提高，也有利于针对学生课程学习情况加强其对所学内容的理解和体会；②利用实验室提供的实验环境，设计和安排实验内容。实验内容从简单到复杂，再到多个知识点的综合应用，同时减少演示性、验证性实验，增加设计性、综合性实验内容；③基础实验每2人为一组开设，培养学生的实际操作能力和独立分析问题、解决问题的能力，而设计性实验和综合实验则3-4人一组，培养学生的团队协作精神。

“通信电子线路实验”不同于以往的电子线路实验，不是要求学生仅按教师给出的电路图进行元件装配、焊接、安装与调试就可以了，而是让学生自己设计电路图，学会用Multisim仿真软件对自己所设计的电路和功能模块进行模拟仿真并进行电路和系统分析，提高学生的实践技能和应用能力。此外，在指导方法上，教师只作指导性提示和日常管理，不作具体解释，充分发挥学生的主观能动性，让他们分析问题，解决实际问题，提高实际动手能力。

通过实验，使学生理解与熟悉“通信电子线路”课程中各单元电路的工作原理、各单元电路的组成、元件与组件的作用及参数选择，掌握单元电路的基本设计方法，受到严格的科学思维和科学研究训练，逐步培养学生在电子信息科学与技术及相关领域从事科学研究、科技开发、产品设计的能力。

4 结语

本文介绍的“通信电子线路”课程的实验教学改革增加了“虚拟实验项目的开发”和“设计性、制作性实验”两个部分，根据实验项目的特点选择合适的实验方法，发挥软、硬件各自的优势，使实验效果更好。在设计过程中，利用虚拟实验，提供良好的创新教育环境，在仿真实验中接受新知识和新技术，从而潜移默化地培养创新意识和创新精神。利用设计性、制作性实验调动了学生的学习积极性，培养了学生的电路应用能力，提高了学生工程设计和实际动手能力。

该项改革是在我校电工电子实验中心这个国家级创新平台上具体实施的，起到了辐射与示范作用。我们希望借鉴兄弟院校的教学成果并结合自身特点，努力把该课程打造成精品课程，更好地为培养本科生服务。

[1] 付兰芳. “电工电子学”课程设计与学生应用能力培养 [J]. 南京：电子电气与教学学报. 2015.1

[2] 钟东洲. 电磁场与微波技术系列课程实践教学探索[J]. 南京：电子电气与教学学报. 2015.1

[3] 陶劲松. 延展式教学在理工专业课中的实践与探索[J]. 南京：电子电气与教学学报. 2015.1

[4] 孙晖. “电工电子学”课程课堂教学方法探讨[J]. 南京：电子电气与教学学报. 2015.1

Discussion on Experimental Teaching Method of Telecommunication Circuits Course

MIAO Peng, TANG Lu, TIAN Ling

(SchoolofInformationandScience,SoutheastUniversity,Nanjing210096,China)

In this paper, according to the problems in curriculum content and teaching methods in Telecommunication Circuits course experimental teaching, specific practical teaching reform ideas and methods are put forward. The method is mainly in an inspiring teaching ideas, gradually progressive approach, the use of teaching inspired show. Three stages of experiments are established in three-dimensional materials and experimental platform. Through years of teaching practice, it is demonstrated that the method can stimulate students' enthusiasm and effectively improve the ability of students to integrate theory with practice, and achieving good teaching results.

telecommunication circuits; experimental teaching; classroom teaching

2015-06-01;

2015-08-21

江苏省品牌专业“电子电路与综合实验课程建设”(1104001508)，东南大学校级教改项目“通信电子线路实践教学改革”(2010-009)

苗 澎(1972-)，博士，副教授，主要从事光纤通信及大规模集成电路设计的教学和科研，E-mail: david_keng@sina.com

G424.1

A

1008-0686(2016)03-0110-03