高频电子线路实验教学改革探讨
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作者: 石博雅
摘 要： 《高频电子线路》是一门综合性、实践性很强的专业基础课程，其实验教学的质量，对建设好这门课程，提高学生的实践能力起着至关重要的作用。本文对《高频电子线路》课程的实验教学现状进行分析，从实验教学内容、实验方法及实践环节三方面，对如何提高实验教学效果，拓展学生思维、提高实践能力和创新能力进行了探讨。
关键词： 《高频电子线路》 实验教学 改革
1.引言
《高频电子技术》作为通信和电子类专业的一门重要的专业基础课，主要讲授无线电信号传输原理，以及应用于通信系统、高频设备中的高频电子线路的组成、基本原理和基本分析方法，是一门实践性很强的专业基础课程。在高频条件下，很多元器件和电路都会呈现出非线性特性，因此其理论分析常使用泰勒级数法、折线法等分析方法。而这些分析方法都存在着一定的误差，同时由于布线等因素也对高频电路有直接的影响，因此在课堂教学之外，必须通过实践环节来对教学内容进行验证和补充。实践教学的目的是培养学生的基本实验技能，加深对高频电路理论的理解，学会高频常用仪器仪表的原理和使用，使学生掌握常用高频电子线路的设计、组装、调整和测试技能，并初步具备工程实践能力。实验教学不仅能够加深学生对于理论知识的理解，而且对学生的创新能力和动手能力的培养起着非常重要的作用。
2.高频电子线路实验教学的现状分析
现行高频电子线路实验教学中普遍采用高频电子线路整机实验箱。实验箱中主要是设计好的模块电路，一般包括十多个为配合理论课程而设计的验证性实验和个别作为学生综合设计性实验的系统实验，学生的任务只是连接电路、测量输入输出，对所学理论进行验证。这种模式存在以下几个问题：（1）这种模式缺少了学生感兴趣的、真正锻炼学生动手能力的电路的设计、调试等实践环节，学生感觉实验基本没什么意义，做实验时敷衍了事，达不到预期的实验目的；（2）实验箱与实验电路板都是已经设计制作好的成品，而高频电路恰恰在这些方面有一些特殊的要求，这样学生在做实验时就无法得到这方面相关的经验与教训，真正需要自己动手设计与制作时则会出问题；（3）目前学生普遍反映这门课程非常难学，究其原因主要是实验内容陈旧，理论与实践存在一定程度的脱节，很多学生对课堂的理论知识不能及时应用，因此理解得不透彻。
目前我院对《高频电子技术》课程安排了15个学时的实验教学，为总学时（75学时）的20%。但作为一门实践性很强的课程来说，这个比重还应当再适量扩大。为了满足学校对提高学生实践能力的要求，达到本课程的实践教学目的，目前的实验教学模式和教学内容必须进行改革。
3.高频实验教学改革的探讨
3.1更新实验内容
在保留原有的经典实验项目基础上增加综合性、设计性的实验的比例，尽可能增大学生动手设计、调试环节的比例，激发学生的学习兴趣。目前所开的验证性实验主要有谐振放大器、丙类高频功率放大器、振幅调制解调器等，而开设可综合性实验和设计性实验，可以让学生在这些模块电路的基础上加以改进或自制合适的实验电路来实现。这样在完成基本实验的基础上，学生可以根据兴趣和实验能力，自行增加相应的实验内容，从而提高主动性和创造性。同时，对于基本实验，也要考虑增加新技术内容，例如，数字频率合成技术，使学生能够接触和了解最新的高频电子技术。这样既能加强学生对理论知识的掌握，又能锻炼其动手能力。
3.2改进实验方法
随着计算机仿真技术的发展，我们将其引入到教学中，利用仿真软件来辅助实验教学。在教学中，我们使用的仿真软件是Multisim。它是一种用于电路实验教学的交互式仿真软件，具备强大的虚拟仪器仪表功能，提供双踪示波器、逻辑分析仪、波特图示仪、数字万用表等多种虚拟仪器、仪表。通过此仿真工具，能非常方便地将元器件的选择、原理图设计、系统仿真运行等融为一体，对所做实验进行模拟仿真，提高实验教学效果，增加学生对所学内容的理解及分析设计能力。
一方面，对于验证性实验，在实验前学生可以根据给出的电路原理图，利用仿真软件进行仿真，调节电路中相应器件的参数，观察相应的仿真结果，结合所学的理论知识判断结果是否正确。还可以不拘泥于所规定的实验内容，根据自己的想法，对实验电路进行修改或改变元器件的参数和输入信号，对输出信号的进行观测、研究和分析。其后在实验课中进行实际验证，这样学生通过将仿真结果、理论分析、实际实验结果三者进行比较，不仅能加深对电路原理及相应参数对其性能的影响的相关理论知识的理解，而且能体会到理想电路和高频电路间的区别，提高学习兴趣。另一方面，对于综合性、设计性实验，学生在制作实际电路之前，先通过仿真软件对所设计的电路进行验证，看其是否可行。根据仿真结果对电路的元件参数进行调节，或对电路的某些部分进行修改，从而提高学生电路设计、分析、调试的能力。这样通过将仿真实验和传统实验相结合，发挥各自的优势，取长补短，可有效地提高实验教学成效，调动学生的学习积极性，进而提高他们解决实际问题的能力。
3.3增开课程设计
为了缓解学校对提高学生实践能力的要求和实验课时紧张之间的矛盾，我院在《高频电子线路》授课的下个学期增加了高频电子线路课程设计。在学生完成了整个课程的学习后，进行综合性实践训练，要求学生在所学的基本单元电路基础上，结合通信领域的先进技术，联系实际，进行系统的搭建。在设计过程中，坚持以学生为主体，可以让学生自拟题目或指导老师提供一些参考题目。首先让学生通过框图画出相应的原理电路图，并运用仿真工具进行设计、分析和仿真，经过老师确认后进行电路的制作。电路制作完成后，通过仪器测量，通过调整电路参数等修改设计方案，使电路最终达到设计要求。课程设计由教师辅导、学生课外自学、设计制作、论文写作，答辩等环节组成。通过原理电路设计、电路板设计、安装设计，单元电路调试及系统总调的设计过程，着重培养学生掌握高频电子线路单元电路及系统电路的设计方法及能力，熟悉电子线路设计和开发的相关工具，为学生今后的科研工作打下坚实的理论及实践基础。
第一阶段通过基础实验，学生已经掌握所学各环节知识并具备了一定的分析能力、设计能力；第二阶段通过课程设计，对基础实验教学环节进行拓展，使学生分析问题、解决问题、设计电路的能力有质的飞跃，由元件到环节最终达到系统级的认识。通过设计、调试，学生会遇到理论教学中，甚至实验环节中一些意想不到的许多实际问题。这种“两阶段”的实验教学模式，全面提高了学生的电路设计能力及工程应用能力。
4.结语
本文针对我院“高频电子线路”课程实验教学的现状及要求，对如何进行实验教学改革提高实验教学效果提出了几点看法。首先通过对现有实验项目进行改革，更新实验内容，改进实验方法，强化课堂教学内容，着重培养学生掌握高频电子线路单元电路的设计分析方法及能力；其次引入课程设计环节，建构“两阶段”的实验教学模式，即课内实验和课程设计两个阶段，采用传统内容与现代内容相结合、软硬件结合、虚拟和实际结合、教师命题与学生自拟题目相结合，充分调动学生的学习积极性，重点培养学生独立设计制作电路、独立分析解决问题等能力，熟悉电子线路设计和开发的相关工具。实验教学模式的改革，实现了课内教学与课外科技活动紧密结合、相互促进，提高了学生学习兴趣，延伸了教学范围，培养了学生的工程实践能力和运用创新能力。
参考文献：
［1］张学军，回文静.高频电子技术实验改革初探［J］.河北工程技术高等专科学校学报，2010，3，（1），77-79.
［2］石博雅.《高频电子线路》课程改革探讨［J］.中国电力教育，2008，（9）：136-137.
［3］姚曼.高频电子线路实验教学改革初探［J］.中国科教创新导刊，2010，20：58.
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