基于仿真软件的《高频电子线路》的课程改革

张光旻

摘要：按中国工程认证协会的补充要求中规定，电子信息类专业中，高频电子线路是其主要核心课程。《高频电子线路》课程是一门系统性和实践性均较强的专业课程，采用公式讲解、习题解答这类传统教学模式进行该课程的授课，难以激发学生学习兴趣。而且，随着计算机技术的快速发展和高频器件数值仿真软件的开发和普及，再简单地使用讲授模式，既不符合技术的发展，也不利于学生知识水平的提高。本文在剖析学生对高频电子线路课程学习过程中出现典型问题的基础上，引入现有的数值仿真软件，通过仿真结合理论学习的模式进行《高频电子线路》的授课。该教学方法对高校高频电子线路课程的教学和课程设计提高具有一定的参考价值。

关键词：高频电子线路；课程改革；实践

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2017）48-0110-02

一、引言

高频电子线路是大学电子信息科学与技术、电子信息工程及通信工程等电子信息类学科的一门重要的专业基础课，也是当今教育部所推动的工程教育认证中，必不可少的课程环节。该课程涉及的知识点非常多，对学生日后进入相关行业和后续课程的学习起到重要作用。该课程以单元电路的分析和设计为主，主要对高频电子线路的基本原理和基本分析方法进行研究。在现有的高频电子线路课程教学过程中，教师主要通过高频电子线路课堂授课，教授学生一些基本知识点和识别电路、分析电路的基本方法，不注重动手操作实践能力的培养。加之现有业界在高频系统设计时，广泛采用仿真软件进行开发，导致学生缺少这方面的基本认识。这使得学生既缺乏学习的积极性，也缺少必要的基础开发知识。鉴于上述问题，本文提出了一些高频电子线路课程教学的改革措施，为一线课程教师提供一定的参考。

二、现有高频教学方法存在的问题

现有的高频电子线路理论教学，教师多采用参阅课表进行教授的形式。在幻灯片以前，教师将课本上的概念、公式抄写到黑板上，通过电路分析和公式推导，给学生灌输概念和公式，整个过程表现为老师讲，学生听，被动地接受。现今，大多数学已普及了多媒体，多媒体的引入使老师从繁重的黑板板书中解脱出来，可以在短时间内教授更多的相关知识。多媒体教学的引入虽然提供给教师更多的课堂空余时间，但却没有改变教学模式。大多数情况下，多媒体只是用来简单地播放教案，老师的授课仍旧是“照本宣科”，学生还是在被动地接受知识。多余的时间并没有被教师用来有效的运用，以引导学生对技术进行思考。

三、改进方法研究

高频实验课能帮助学生消化教师课堂上讲授的理论知识，是可以有效地衔接理论与实践，同时，让学生对元器件有直观的感受。目前大多数院校的高频实验课都是用实验箱进行，试验箱里有设计好了的各个电路模块，学生只需要去连接预先留存的接口，就能完成实验硬件设置。这些实验箱还有对应的实验指导书，每个实验都有详细的实验步骤，学生只要一步一步按照指导书上的内容进行操作，然后用示波器看看波形，记下数据，实验就算完成了。这种实验方式均是验证性质的，既不利于学生日后进行电路设计，也无法了解到设计过程中遇到的问题。实验课程失去了真正的意义，起不到提高学生动手能力的作用。要提高学生的兴趣和能力，必须进行设计性的实验。但设计性的实验要学生自己设计电路、焊接、调试，需要反复修改、调试，过程比较烦琐，需要占用学生及老师大量的时间。另外，现在一个班的学生也较多，如果采用设计性实验，对实验场地和实验仪器的数量提出很大的需求。另外，学生的素质参差不齐，在实验时，会存在损坏仪器设备的情况。这些均增加教学单位的成本。因此，考虑将商用仿真软件引入实验教学中，这样可带来多方面的好处。首先，计算机现已广泛普及，学生基本人手一台，采用仿真软件进行实验，可以保证每个学生都得到鍛炼，不再存在“一个学生做，其余学生围观”的情况。其次，现有企业进行相关系统设计时，已经摒弃以往经验性的开发模式，广泛地采用仿真软件进行设计，走的是“设计、优化、样机验证”的路子，因此，让学生从课程实验的时候就接触仿真软件的应用，有利于其日后在岗位上进行开发设计工作。再次，使用仿真的形式，可以大大节约原材料的损耗，学生还可以多次重复，既有利于学生学习，也有利于教学单位节约成本。具体的仿真软件的选用，前期可使用labview，综合设计实验时可以采用ADS。主要原因是，labview里提供了频谱仪、分析仪等一些复杂的虚拟仪器，学生可以通过仿真软件了解这些仪器的使用方法和用途，通过仪器的设置看到各种信号的变化，这样，对一个刚刚接触实验的学生来说，更有利于其了解实验设备和实验过程。而ADS，由于其器件库较为专业，而且界面更为专业抽象，适合学生设计更为接近实践的系统。仿真软件虽然弥补了实际操作的不足，但是并不能完全弥补实际操作在培养学生实际动手能力方面的优势。教师可以根据不同的实验阶段，安排学生直接进行实际实验，或是在仿真软件上完成电路的设计与调试，再到仪器上进行实际操作。将仿真软件引入高频教学实验后，学生对高频电路设计的学习兴趣有明显提升，也少了很多对课程用处的迷惑。在实验课上，学生可以根据所学的理论知识在仿真软件上设计好电路模块，实验课上直接焊接、调试验证相应的电路，实现了快速验证所学的理论知识。由于高频电子线路是专业基础类课程，其实验这块重视程度不够，很多高校的高频电子线路这门课并没有采用仿真设计的形式对学生开展实验训练。但该类方法在对学生分析问题、解决问题、设计电路的能力方面，有很大的提高。

四、结论

要提高高频电子线路的教学质量，首先要从培养学生学习高频的兴趣入手，调动学生学习的积极性。除了采用先进的教学设备和教学手段，也应该充分利用这些变革所带来的课堂教学时间上的灵活性，积极引入仿真系统等新的教学内容，与时俱进。尽量让学生学习贴近实际的工具，进行低成本可重复的设计性的实验，充分培养学生的创新及应用能力和动手能力。通过相关课程改革，为学生搭建从毕业到就业的桥梁。

参考文献：

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