以提高学习效果为目标的“高频电子线路”课程设计

2019-02-13李颖，李楠

数字通信世界 2019年2期

李颖，李楠

（1.长春光华学院电气信息学院，长春 130000，2.装甲兵学院士官学校，长春 130000）

“高频电子线路”课程是电子类专业学生应具备知识结构的重要组成部分，对后续专业课及今后从事的专业工作也起着重要的支撑作用。同时也是集理论性、工程性和实践性与一体的一门课程，课程理论部分内容多、电路复杂、概念难理解、数学公式推导繁琐；实验一般与理论分开教学，多为验证性实验，实验存在难做难调，结果不易理解等现实问题。因此，本门课程一直以来都是电子类专业学生学习的难点，学生在学习中感觉内容枯燥，公式难以理解，实验过程流于形式，教学效果差。如何在有限的课时内，让学生在掌握本门课程的基本概念、基本理论和基本分析方法的同时，培养学生的分析设计能力，并能够实现由理论到实践的跨越，提升创新能力，都是课程需要解决的问题。文章针对“高频电子线路”课程教学过程中存在的现实问题，针对学生层次特点，以提高教与学效果为目标，对课程进行适当的设计与改革，从而激发学生兴趣、提高学习效果，使学生真正掌握该课程知识和技能。

1 从通信系统整体结构出发，设计教学内容具备完善的系统性[1]

高频电子线路的学习与研究与通信系统密切联系，因此很多教师在授课过程中都十分注重课程中电路在通信系统中的应用分析，例如在课程开始的概述中就详细解释通信系统的基本结构，以及各个典型高频电路在通信系统中的作用和地位，并且在每一章的学习中也会强调电路的应用情况，同时课程理论内容结束时，会将学习的电路以真实的通信系统案例来结合分析，事实证明，这种课程设计对于学生理解教学内容具有很好的效果。

1.1 强化高频电路与通信系统的联系[2]

在课程设计过程中，应该进一步强化电路与系统的联系，而不是使这个过程流于形式，尽力使教学内容具有完善的系统性，使学生在学习的过程中能够时刻明确所学电路的在通信系统中的作用，理解电路作用对其结构、指标的要求，并能进一步联系实际，联想电路的设计和使用过程中的结构特点，建立完善的系统整体结构。

系统概念的建立也并不是一蹴而就的，需遵循由简到繁，从一般到特殊的过程。课程开始需建立完整的、简洁的结构，理论与实际相结合，从身边常见的通信设备着手，通过功能的实现方法来深入讲解器件功能和要求，使学生初步理解系统的概念；随着课程的深入，需要一步步将各功能电路融入系统中，逐步使学生习惯从系统的角度去思考电路应具有的功能、结构、指标，并学会依据系统的要求分析、使用和设计电路。这样将系统结构层层细化，与功能电路紧密结合，最终形成一个熟悉的、完善的、明确的通信系统。

1.2 关注高频电路与相关课程的纵向联系

从系统概念出发，除了注重电路在通信系统中的作用外，还需要强调“高频电子线路”课程与其他相关课程的纵向联系，如与低频电路、数字电路、信号与系统、微波与电磁场等课程的衔接与比较，将高频电子线路置于通信专业的大系统中，将知识溶于完整的结构架设中，使学生在熟悉的内容上不断接受新知识，在已掌握的技能上不断历练新技能，特别是使学生建立日趋完善的知识体系和结构，建立自身对通信体系的系统认知。

例如：“高频电子线路”与“电子技术基础”课程研究的对象类似，课程系统一脉相承，通过电路结构设计、分析方法比较等建立低频与高频之间的认知桥梁，使学生从最为熟悉的低频电路入手，分析比较二者的相同与不同之处，可以有效克服学生对复杂电路的畏难心理，更加迅速的熟识并掌握电路。

例如：“信号与系统”为“高频电子线路”提供了系统的分析方法，如频域分析、复频域分析、系统的分析与求解等都利用在各类非线性电路系统的分析中，有效将立体的电路结构与抽象的系统分析结合在一起，使学生从系统角度出发，理解电路和器件的作用，设计的思想以及所产生的物理意义，能够有效提升学生对电路功能的理解。

1.3 梳理规律，及时总结

规律的梳理是对已有知识的总结，更是能力提升的前提，针对“高频电子线路”课程的特点：内容多，难度大，电路结构形式多变，理论分析复杂。因此，在教学过程要注意把握基本原理，及时梳理规律，注重归纳总结，将所学知识系统化、条理化，引导学生关注规律和联系，由表及里、由此及彼、由现象到本质，培养学生总结规律、探索未知的能力。

如在分析调制与解调电路过程中，在采用非线性分析方法分析电路时，引导学生跳出数学推导的泥沼，将注意力更多放到寻找输入输出频率的变换规律上，不在只注重数学公式分析，更要注重物理概念与应用的理解，激发学生的探寻兴趣，通过总结，提炼课程最本质、最重要的内容和基本规律。

2 理论、实验结合、虚拟仿真相辅，合理设计实验内容[3，4]

“高频电子线路”课程的设置往往由于很多原因，理论和实践被脱离开，一般课程结束才进行集中实验环节，这种设计使得实验效果大大降低。实验的开设是为了与理论知识相互印证，并进一步巩固所学内容，因此实验的开设要既具备针对性，又兼具广泛性，既能验证理论结论，又能开发实践能力。这些要求对于已有的实验设备和实验内容来说还是远远不够的，因此在不断开发新的实验设施的基础上，虚拟仿真实验的开展也是必要手段[3，4]。目前，有很多软件兼具实用性和易懂性，软件界面友好，学生上手快，实验现象明确，对于理解理论知识，设计应用电路，观察相关结果十分有益。

依据以上系统整合的角度充分考虑，将电路分为通信发射机和接收机两大功能模块，并分别在通信发射机模块中建立正弦波振荡器、调制器、高频功率放大器功能子模块，在通信接收机模块中建立高频小信号放大器、混频器、本地振荡器、检波器功能子模块，各功能子模块兼有多种电路实现形式（可选、可调）。

在学习过程中，学生在进行理论学习的同时，可以在教师的引导下，通过虚拟实验，完成对功能子模块的功能验证试验，通过固定参数电路的仿真与观测，完善对理论的理解。通过对实际电路工作过程的模拟，将电路进行分解，让原本复杂多变的电路简单清晰化，不断地引导学生分析实际电路的工作过程，解决工作过程中出现问题。这样能够培养学生理论联系实际的能力，让理论教学与实践教学相辅相成。