基于工作过程系统化的高频电子线路课程改革

王奎奎 侯义锋 郭铁梁 李炳槐 孙 雪

梧州学院电子与信息工程学院 广西梧州 543002

高校转型发展的最终目标即培养大批高素质且能够适应于社会发展需求的应用型本科人才，而课程是人才培养的基本环节，要实现此目标，就要对课程教学进行改革，将课程作为“纽带”，将教育思想和教育内容联系起来，培养符合社会需求的人才[1-3]。

近年来，新工科背景下的人才培养，强化理论知识与工程技术的内在联系，强化理论教学体系和实践教学体系的紧密结合[4-5]。然而，在实际的教学过程中存在一些问题。如偏重理论内容的讲解，内容之间衔接性不够；课程实验与理论内容分开授课，无法及时对理论知识进行验证，导致学生对理论知识遗忘过快；教学实验内容设计偏重验证性实验，缺乏综合性实验，导致学生综合分析能力偏弱；课外设计偏向仿真，学生没有机会进行实操，导致动手能力偏差；学生考试成绩过度依赖期末考试成绩，缺乏过程考核。

综上可知，传统的教学模式与新工科人才培养模式不匹配，忽视了实践教学的重要性，那么如何在理论教学体系中融入实践教学、实践教学体系中培养综合分析能力、课程以外培养实际动手能力，是授课教师必须认真思考和研究的课题。

一、理论教学内容拆分、分类

根据梧州学院高频电子线路教学大纲要求，高频电子线路需要按照顺序讲解高频小信号放大器、高频功率放大器、正弦波振荡器、振幅调制与解调电路、角度调制与解调电路、变频电路[6]等内容，如图1所示。

从图1中可以看出，各个章节知识点之间衔接性不够，内容的出现略显突兀，章节内容之间不能形成因果关系，导致学生学完某一章节内容，会对前章节内容遗忘。

所以，论文中对高频电子线路知识点进行分析、归纳，找到了一些关系，调整教学内容顺序如图2所示。

从图2所示调整思路如下：(1)从原理上分析放大器的工作状态，如果线性区内为小信号放大器，进一步改变条件，可能会进入饱和区、非线性区，此时可以与振荡器的起振和平衡状态相呼应；(2)小信号放大器内部不稳定因素：反向传输导纳不为零，会形成输出对输入一种内反馈，此时不需要输入信号，形成自激振荡。可以引导学生如果加入外部反馈，就变成正弦波振荡器；(3)根据角度调制的理论知识可以知道调频是频率随基带信号线性变换的，而振荡器的功能是输出一种频率稳定、幅度恒定的正弦波，两种电路通过变容二极管建立关系；(4)功放电路三种工作状态分别为：欠压、临界和过压，其中在欠压和过压区域随电压(集电极电压VCC、基极电压VBB)出现近似线性区域，此时与调幅的原理建立关系；(5)信号完成调制之后，要发射信号，此时不管调幅或者调频信号均可以通过高频功率放大器天线端辐射信号，通过无线通信系统最终建立关系。

二、项目驱动的实施

对教学内容进行一定串联后，学生按照图2顺序对教学内容进行学习，知识之间具有了一定的连续性，对理论知识的学习具有一定的效果。同时，论文中设计了一些项目案例，通过项目驱动教学，可以完成对理论知识验证，进一步加深对知识的理解，同时在课外设计环节提高学生的实操能力。

图3为项目驱动流程。首先，要求学生完成课程实验内容，对理论知识验证，加深理解和掌握；其次，通过各个模块电路设计综合实验，完成模块电路之间的联调，培养对电路的综合分析能力和实际动手能力；最后，完成课外设计，查阅资料，制订方案，购买元器件，设计各个模块电路，制作PCB并完成系统调试，整个过程中学生全程参与教学，学生为主，教师为辅。

课程实验包括：高频小信号调谐放大器、三点式正弦波振荡器、变容二极管直接调频实验、非线性丙类高频功率放大器、集电极调幅实验、模拟乘法器调幅实验、正交鉴频实验、包络检波和同步检波实验、混频实验；设计实验部分包括：中波调幅发射机、超外差中波调幅收音机、超外差调频FM收音机、半双工调频无线对讲机。

以半双工调频对讲机[8]为例，如图4所示。在整个实验中对课程实验均有涉及，可以对课程实验内容进一步理解和掌握，同时对多个课程实验进行组合并联调，最终实现半双工通信。在整个实验组合过程中，学生表现出极大的兴趣。

最终课外设计完成调频发射机、无线遥控灯、无线遥控小车等，整个课外设计学生做起来得心应手，成就感十足。学生部分作品如下：

三、项目驱动教学改革效果

经过图3项目驱动的实施，学生根据课程实验完成理论知识的验证，设计实验完成了理论知识之间的串联以及模块电路的联调，既提高了学生理论综合分析能力，也提高了系统调试的能力，最后的课外设计部分完成了理论知识的实践和应用，进一步提高学生对知识的理解以及电路设计能力。

下表展示了梧州学院2019—2021年2017级(74人)、2018级(79人)、2019级(128人)电子信息类专业学生成绩分布，包括通信工程、电子信息工程等专业是部分班级。其中2017级为传统教学模式，2018级和2019级为项目驱动教学。不及格分数：0～59分；及格：60～69分；中等：70～79分；良好：80～89分；优秀：90～100分。

从数据上可以看出：改革后不及格率下降明显，中等和良好分数段提升较为明显，优秀基本持平。

结语

首先，根据项目驱动教学改革，对知识点进行梳理、归纳和分类，根据知识点进行课程实验，对理论知识完成验证，加深对知识的理解程度；其次，进一步设计实验，完成理论知识的综合分析和系统联调，提高学生的理论分析综合能力和调试能力；最后，进行课外实验，实现理论知识的应用，提高实操能力。改革效果从成绩分布数据来看，对于大部分学生效果较为明显，但是对一小部分学生效果不够明显，比如优秀的人数与改革前基本持平，所以如何提高优秀的人数为下一阶段要做的工作。