陳芳妮

高頻電子線路是電子信息、通信工程、電子信息科學與技術等專業(yè)的一門重要專業(yè)基礎課程。該課程研究高頻電子線路的基本概念、基本原理和基本分析方法,以單元電路分析和設計為主,并介紹實際電路構成[1-2]。

高頻電子線路課程集理論性、工程性和實踐性于一體,具有內(nèi)容多、概念抽象、數(shù)學推導繁瑣等特點,一直以來都是電信類專業(yè)“難學”的課程,學生普遍反映難以掌握,教學效果比較差。如何在有限的教學時間內(nèi),讓學生了解并掌握高頻電子線路的基本理論和基本概念,培養(yǎng)學生的分析能力、設計能力,是該課程教學改革需要解決的主要問題[3]。

1 目前高頻電子線路課程教學中存在的難點

1.1 課程內(nèi)容多與教學課時少的矛盾

高頻電子線路課程的教學內(nèi)容繁多,涵蓋了整個射頻發(fā)射、接收機的各個模塊單元,包括各模塊的功能、原理、電路、信號分析、指標分析等。此外還涵蓋了一些高頻基礎知識,如選頻回路、阻抗變換、噪聲與非線性失真等內(nèi)容。同時,作為一門理論性和實踐性并重的課程,還需要大量的實驗課時和實踐設計課時來加強學生對課程的理解,而當前各高校都在做教學調(diào)整,存在教學學時壓縮、課時較少的情況,教學內(nèi)容多與教學課時少的矛盾就突顯出來。因此,如何在有限課時內(nèi)完成教學任務并取得較好的教學效果成為本課程教學的難點之一。

1.2 學生的前修課程基礎薄弱

高頻電子線路通常在電信類學生修完高等數(shù)學、電路原理、低頻電子線路、信號與系統(tǒng)等課程后才開設,這些課程都是高頻電子線路的基礎。而電信類的教師和學生都了解,這些基礎課程也并不容易學,因此學生前修課程基礎薄弱導致在高頻課程的教學過程中,涉及到高數(shù)、低頻等課程的內(nèi)容,經(jīng)常遇到學生已經(jīng)忘記或以前就沒有掌握的情況,教師需要花費一定的時間幫助復習這些內(nèi)容,從而影響了教學進度。

1.3 課程抽象難懂,學生產(chǎn)生畏難情緒

高頻電子線路理論性強,專業(yè)術語、名詞概念較多,內(nèi)容抽象難懂,教師為講清楚某些原理需要進行復雜的數(shù)學推導,使學生聽課難度增加。加之歷年來教學效果都不盡如人意,師兄師姐們的“恐怖形容”增加了學生的心理負擔,讓學生對這門課提不起興趣。一旦在學習過程中遇到困難,就容易產(chǎn)生畏難情緒,認為自己學不好這門課程也是正常現(xiàn)象,反而不去努力。

2 對課程教學方法改革的幾點思考

2.1 挑選合適教材,更新精簡教學內(nèi)容

通信新領域的技術不斷發(fā)展,高頻電子線路的課程教學內(nèi)容應不斷進行更新。選擇的教材應能跟上目前高頻技術的發(fā)展,在保留經(jīng)典高頻電子線路內(nèi)容的基礎上,增加新技術的介紹及典型的集成電路模塊分析等內(nèi)容,同時摒棄一些目前已經(jīng)淘汰的電路形式。通過多方比較和篩選,最終選擇陳邦媛編著的《射頻通信電路》[1]作為教材,能較好地滿足這方面的要求。同時為適應學校應用型本科的培養(yǎng)目標,筆者挑選了其中一些重要章節(jié)進行教學,主要教學內(nèi)容和課時安排見表1。

表1 教學內(nèi)容和課時安排Table1 Contents and classes arrangement of course

由表1可以看出,筆者以選頻回路和阻抗變換、模擬調(diào)制原理及電路、發(fā)送和接收機結構、混頻器原理與電路、振蕩器的原理與電路為重點教學內(nèi)容,同時安排了3次習題課,通過對課堂布置作業(yè)的講解及課外作業(yè)的拓展,讓學生更好地掌握課程內(nèi)容。在課堂教學時,簡略理論推導,突出重點。由于學生的前期基礎薄弱,高數(shù)、低頻、信號與系統(tǒng)等課程知識不扎實,在教學中可略講理論推導過程,重點講清原理和結論,加強對具有實用價值的單元電路進行分析,讓學生從復雜的推導過程中解脫出來。一方面提高教學課時的有效利用率,另一方面為學生減輕難度。

2.2 教學過程強調(diào)系統(tǒng)化概念

結合近年來的教學情況,讓學生覺得高頻難學的另一個關鍵原因是教學中強調(diào)以電路的角度來講解,從而使學生缺乏系統(tǒng)觀念和工程觀念,導致所學知識與實際通信應用無法銜接起來,達不到較好的學習效果。因此如表1所示,筆者在講完基礎知識選頻和噪聲后,將第四章發(fā)送與接收機結構提前教學,首先幫助學生建立起通信系統(tǒng)的概念,然后在講授各章節(jié)即各個單元電路時,抓住系統(tǒng)—模塊—電路—信號這4個層次,引導學生從系統(tǒng)到各模塊再到具體電路和信號分析步步深入。首先介紹該單元電路的應用場合、在系統(tǒng)中的所處的位置,再從所應完成的功能出發(fā),分析其性能對系統(tǒng)指標的影響,進而探討具體電路方案,分析信號產(chǎn)生及傳輸,引導學生去思考如何由基本電路衍生出符合系統(tǒng)要求的實用電路。通過這樣的教學方法,學生普遍反映能看清楚系統(tǒng)全貌,更好地理解課程各個章節(jié)的關聯(lián)和各單元電路間的連接方式及相互間的影響,在學習過程中能夠自覺進行歸納比較,逐步建立系統(tǒng)觀念,分析電路的能力得到明顯提高。避免了以前學生學完本課程連課程內(nèi)容都說不清的尷尬局面。

2.3 改善課堂教學組織結構

隨著多媒體教學的普及,現(xiàn)在大部分高校都采用多媒體教學方式。高頻電子線路也應該采用此種方式,主要的好處有二:一方面事先制作好的課件可以大量節(jié)約上課時教師板書和畫圖的時間,增加教學容量,提高教學節(jié)奏,便于對課堂內(nèi)容進行比較分析,從而比原來的黑板板書進行說明更方便更明了;另一方面可以通過增加超鏈接,將圖、文、聲、動畫、仿真軟件等形式嵌入多媒體課件中,使抽象的內(nèi)容形象化、生動化,易于學生理解與接受。

例如,調(diào)制與解調(diào)是高頻課程中的重點內(nèi)容,且調(diào)制、解調(diào)概念比較抽象,學生難以理解,因此教師在制作課件時可在該章節(jié)增加超鏈接,例如使用Multisim、PSpice等電子電路仿真軟件創(chuàng)建電路來完成雙邊帶信號(DSB)調(diào)制[4-5],還可以創(chuàng)建包絡檢波電路來完成普通調(diào)幅(AM)波的解調(diào),通過改變電路中電阻、電容的值來觀察輸出波形和檢波失真的情況。筆者通過Matlab軟件編程,完成了各種模擬調(diào)制與解調(diào)過程。如圖1所示,利用GUI用戶圖形界面顯示各種調(diào)制方式下的時域和頻域波形,并可以改變信號的電壓、頻率、波形等參數(shù)來觀察仿真波形的變化。通過這樣的仿真演示,讓學生能一目了然地看到信號的演變,增加趣味性同時加深對所學知識的理解,有助于提高教學效果。

由于多媒體課件上課節(jié)奏快,容易給學生重點不突出、上課印象不深的感覺,因此在采用多媒體教學的同時,教師應注重與傳統(tǒng)板書的有機結合。將每次課堂教學內(nèi)容提綱書寫于黑板上,讓學生明確學習目標,同時重要的電路結構、公式推導和結論也應體現(xiàn)在黑板上,突出重點。

2.4 及時小結,反復強調(diào),貫穿始終

課堂教學中教師要用多種方式經(jīng)常為學生歸納小結前期教學內(nèi)容,溫故而知新,列表對比法就是很好的一種小結法。例如學習選頻回路時,可將LC并聯(lián)諧振回路和LC串聯(lián)諧振回路的特性列一張表格,將兩者的標準電路形式、諧振定義、諧振頻率、諧振阻抗、Q值、帶寬、幅頻特性、相頻特性、電抗特性等一一進行對比,有助于加深記憶和理解。又如學完調(diào)制與解調(diào)原理后,可以列一張AM、DSB、SSB、FM 調(diào)制信號對比表,將它們的數(shù)學表達式、調(diào)制系數(shù)、調(diào)制信號波形、頻譜結構、帶寬等參數(shù)一一填入表中,從而使學生更好地理解每一種調(diào)制方式的本質(zhì)。

同時教師在講新課內(nèi)容時,要及時聯(lián)系前期課程乃至前修課程的內(nèi)容,不主張再花大量時間和精力進行理論推導,但要強調(diào)基本概念和結論,及時復習和習題課可以幫助大部分學生跟上教學進程。

圖1 模擬調(diào)制波形仿真Fig.1 Simulation of analog modulation waveform

2.5 利用網(wǎng)絡資源,擴展教學時間和空間

充分利用網(wǎng)絡資源,積極開展網(wǎng)絡教學,擴展教學時間和空間是彌補課堂教學課時不足,增強師生交流的另一個有效途徑。比如可以建立課程網(wǎng)站,通過網(wǎng)站可以進行教學通知、課程學習、作業(yè)提交與批改、自我測驗、答疑等教學活動,充分發(fā)揮學生學習的自主化和個性化,對課堂教學將是一個有力的幫助和促進。

3 結 語

總之,在提倡素質(zhì)教育和電子信息技術突飛猛進的過程中,如何更好地實現(xiàn)高頻電子線路課程的教學改革,是值得大家共同思考的問題。廣大教師必須積極調(diào)整教學思路,勇于創(chuàng)新,努力根據(jù)講授內(nèi)容和學生的實際,不斷探索新的、易于被學生接受的教學方法,充分調(diào)動學生的學習積極性,引導學生去思考、觀察、比較、分析、歸納。只有這樣,才能提高教學效果和教學質(zhì)量,才能使學生學到真本領,實現(xiàn)培養(yǎng)學生的目標。

[1] 陳邦媛.射頻通信電路[M].2版.北京:科學出版社,2006.

[2] 蔡志民,陳曉芳.高頻電子線路教學改革的思考[J].科技廣場,2007(12):204-205.

[3] 石博雅.《高頻電子線路》課程改革探討[J].中國電力教育,2008(17):136-137.

[4] 劉巧,劉恩博,鄧紅濤,等.Multisim 8在高頻電子線路課程教學中的應用[J].大眾科技,2009(6):170-171.

[5] 李紅英,賀海清.OrCAD/PSpice在高頻電子線路中的應用[J].現(xiàn)代電子技術,2006(17):98-100.