高职电子技术课程改革探索——以滤波器为例

吕 岚

（陕西铁路工程职业技术学院，陕西 渭南 714099）

一、高职电子技术课程教学现状

电子技术是高职理工类相关专业的一门重要的专业基础课程，课程一般设置60学时左右。其内容涉及的概念多、公式推导复杂，比较抽象、理论性强；课程虽有一些课内实验，但大多数实验是熟悉仪器仪表的使用和对公式原理的验证，缺乏对学生创新能力的培养。

教师在电子技术课程的理论教学上，采用多媒体课件结合黑板讲解，一般都是先引入概念，再进行公式原理的分析推导[1]。采用多媒体教学，虽提高了课堂效率，但授课信息量大幅增加，学生一直处于被动观看的学习状态，缺少积极思考、理解记忆和记录笔记的时间，基础较差的学生学习效果尤其不理想。电子技术的实验课教学，是在理论学习的基础上进行的。由于学生理论知识掌握不透彻，不明确实验要做什么，在实验过程中普遍存在不会识读电路图、不会连接电路、不会使用设备仪器等问题，其结果是记录数据错误、电子元件和实验仪器仪表由于操作失误而损坏，不能得到实验结论，达不到实验预期目的。

二、高职电子技术课程改革思路

电子技术课程具有极强的理论性和实践性，教授过程中要注重理论和实践相结合[2]，因此，对电子技术课程的改革思路是把传统的理论知识章节内容重组，利用日常生活中常见的电子产品的电路引入，开发出几个完整的项目：LED照明灯的制作、光控电路的制作、液化气报警器的制作、音频放大电路的制作、音频振荡电路的制作、直流稳压电源的制作。每一个项目又分为若干模块。以实践应用为主要目标，以电路理论知识及分析为主线，理论与实践一同开展，通过研究各种电路的基本原理、工作性能及实践应用使学生综合能力得到提升[3]。部分项目或模块如果在实验室条件不具备的情况下，无法实践，可以采取使用仿真软件模拟，学生在仿真平台上客观条件不受限制，不但可以搭建电路观察结果，还可以对电路调整、修改，提高了学生的自主学习能力和创新能力。课程开展过程中，则采用理论教学及实践教学相互融合的教学结构，侧重突出理论知识与实践操作的重要性，同时结合电子技术专业需求删减课程中不必要的内容，并对实践知识方面的教学内容进行加强。

三、电子技术课改实例——以滤波器为例

(一)通过实例引入概念

首先通过一个噪音监测系统来引入滤波器的概念。噪音监测系统可以实时检测街道上的噪音指数，特别是检测汽车喇叭的声污染到底有多严重。在马路边放置了一个传感器（话筒）采集声音信号，所采集到的声音信号包含了街道上的各种声音，如：发动机声、重击声、金属敲击声、车轮碾压声等，当然也包括汽车喇叭声。根据实验知道各种汽车的喇叭声频率大致在600HzlkHz，由于话筒暴露在马路上，除了汽车的喇叭声外，还有大人叫、小孩哭等各种声音。要想获得汽车喇叭声的强度，需要把600HZ-lkHZ之外的声音滤除掉，只留下汽车喇叭声信号并分析其强度，这时我们既要去除低频的声音信号，也要去除高频的声音信号。通过这个实例，学生很容易理解滤波器就是一种频率选择电路，它根据电路的参数设计剔除掉某频率段的信号成分。高通滤波器滤除频率在截止频率以下的信号成分（让频率高于截止频率的信号通过）；低通滤波器滤除频率在截止频率以上的信号成分（让频率低于截止频率的信号通过）。

（二）通过仿真电路观察输出

在Multisim仿真软件下连接RC高通滤波器电路图，如图1所示。图中，V2是信号源，C1是电容，R1是电阻，XSC1是示波器。

图1 RC高通滤波器电路图

在这个仿真电路中添加一个示波器来观察，先令信号源V2的频率小于1.59kHz，比如500Hz，用示波器观察输入、输出波形，会发现滤波器对信号有明显的衰减作用[4]，如图2(a)所示；再令信号源V2的频率大于1.59kHz，比如3kHz，用示波器观察输入、输出波形如图2(b)所示，会发现信号能顺利通过。通过这个仿真可以看出，高通滤波器可以剔除截止频率fc以下的信号成分，这样就完成了汽车喇叭滤波器一半的任务，限制了600Hz以下的信号通过滤波器。

图2 RC高通滤波器对截止频率以下的信号的抑制作用

（三）通过输出分析性能

通过上述的仿真实例，学生直观明了的认识了滤波器的功能，下面展开对电路性能的深入分析。把图1中的示波器改为波特计，可以仿真分析出高通滤波器的截止频率，如图3所示。

图3 RC高通滤波器波特图

通过图3的仿真电路，当输入信号使电路的电压增益为-3.051dB时，可以看到截止频率为1.577KHz，由此也印证了图2中的示波器波形图，3KHz高于1.577KHz，输出信号基本无衰减；500Hz低于1.577KHz，输出信号衰减多。学生在理解了截止频率的作用后，下面通过理论分析获得截止频率。

由此得到滤波器的截止频率

图3波特图中的截止频率设置为1.577KHz，和理论值1.59KHz非常接近，基本实现了高通滤波器的功能。

通过电路仿真和理论分析的方法同样可以得到低通滤波器的截止频率，结合高通滤波器和低通滤波器，就形成了本次实例最终要完成的带通滤波器。

四、结语

电路项目实例结合电路仿真软件融入到电子技术课程的教学中，打破了常规的学生被动学习的局面，培养了学生的实践动手能力和创新能力。但对教师也提出了更高的要求，教师要对教学内容深入分析，设计合理的教学实例，熟练掌握仿真软件的使用。对于学习主动性普遍偏低的高职学生来说,也是一项挑战，可能会造成学生学习的更加懒散。所以,为了更好地发挥学生的学习积极性和主观能动性,必须在电子技术课程的教学改革上求真、务实、创新。教师的认真讲授和学生的积极主动配合，就一定会让学生爱学、会学、学好这一门重要而且充满乐趣与创造的课程。