高频电子技术实验改革初探

张学军,回文静

(河北工程技术高等专科学校电气工程系,河北沧州 061001)

高频电子技术实验改革初探

张学军,回文静

(河北工程技术高等专科学校电气工程系,河北沧州 061001)

针对目前高频电子技术实验存在的问题,阐述了实验改革的初步设想。

高频电子技术;实验;改革;能力培养

高频电子技术是电子信息类专业的重要技术基础课,是一门理论性、工程性与实践性很强的课程,它内容丰富,应用广泛。随着电子技术的飞速发展,对高频电子技术实验课提出了更高的要求。

1 目前高频电子技术实验课的现状

我校现在的高频电子技术实验课多是验证性的实验,如LC与晶体振荡器、幅度调制与解调、小信号调谐放大、混频等。这些实验项目有利于学生对抽象的理论知识的理解,但不能达到提高学生动手能力的目的。现在的实验设备多是现成的电路板,学生实验时只要学会用实验箱、信号发生器、扫频仪、示波器等常用仪器,并按照实验所要求的步骤、方法,连接好相应测试仪器,经过简单的调试就可以观察到实验现象并获得测量结果,记录下实验数据,就算完成了实验任务。所以学生不再去查资料,对实验内容的思考甚少。如实验的正确结果是怎样的?实验中遇到的异常现象如何解决等。这样的教学模式使得学生不再主动思考,只是被动地接受教师所授知识。

纵观各个实验,学生只是简单地连线,机械地测试,遇到的问题也多是线路连接方面的问题,和高频电子技术原理相关的新问题很难遇到,造成学生对实验兴趣不高,因此创新能力的培养无从谈起,实验教学的目标自然无从实现。这种传统的实验教学模式重视对理论知识的验证,忽视了实验技能和综合素质的培养。其实,实践性教学的主要目的是为学生提供一种条件,让他们在正确的指导下通过自身的实践努力来提高能力、提高素质。教师要引导他们动脑筋、查资料、掌握新知识,鼓励他们勇于创新、勇于试验、不怕失败、善于从成功与失败中吸取经验与教训。

2 高频电子技术实验课改革的初步设想

2.1 改进实验教材

首先要设计出能适应现代电子技术发展以及符合高职高专人才培养目标的新型实验教材。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,使实验体系按实验的内容从简到繁,由易到难,从验证性实验到综合性实验再到设计性实验的多实验层次,让学生实践能力的培养呈现一个循序渐进的过程。要把自主权交给学生,在完成必做的基本实验基础上,学生可以根据其兴趣和实验能力,选择我们提供的从验证性到综合、设计性的多项实验内容,学生还可自行增加实验内容或实验难度,自行设计实验方案,从而激发学生的学习热情,实现因材施教。同时还要考虑电子电路理论教学的改革与发展,涉及一些高频电子技术的新发展(如:数字频率合成技术)的内容,使学生能够接触并掌握最新的高频电子技术成果与技术。这样既保证了学生对理论知识的理解以及高频实验内容的完整性,又提高他们学习的主动性、创造性。

2.2 改进实验方法

利用现代教学手段,充分利用现有资源,将仿真软件应用于实验。

原有实验箱由于设计及采用器件性能的问题,实验效果不是很好,有些实验失真相当严重。因此,我们在实验中利用仿真软件进行实验,实验效果很理想,也有利于学生对理论和实验原理的理解。在仿真实验过程中,学生只需要逐个完成元件和仪器的选择,并设置相关参数,并按照实验原理图搭接电路即可,这样有助于学生熟悉实验电路,加深对电路原理和实验现象的理解。另外,在仿真过程中,学生可以根据实验的要求或自己的想法,对实验电路进行修改或改变元器件的参数和输入信号,通过对输出信号的观测、研究和分析,极大地提高了他们的学习兴趣与电路设计的能力,进而提高了他们解决实际问题的能力。

常用仿真工具软件有M ATLAB和EWB等。M ATLAB被称为第四代计算机语言,是由美国Math-Works公司于1984年正式推出的。随着版本的不断升级,内容不断扩充,其功能也越来越强大。M ATLAB将矩阵运算、数值分析、图形处理、编程技术结合在一起,为用户提供了一个工程问题的分析计算和程序设计工具,还提供了专业水平的符号计算、文字处理、可视化建模仿真和实时控制等功能,是具有全部语言功能和特征的新一代软件开发平台。在数理统计、自动控制、数字信号处理、动态系统仿真等方面成为重要工具。MAT LAB便捷灵活、操作简单、处理功能强大,把它引入到高频电子技术实验仿真,可以提高教学效果,增加学生对所学内容的理解。

EWB(现称为MultiSim)中文叫做电子工作平台,是加拿Interactive Image Technologies公司于80年代末、90年代初推出的用于电子电路仿真的虚拟电子工作台软件。与其他电路仿真软件(如Protel99)相比,它具有界面直观、操作方便等优点。EWB提供了多种电路的分析功能,有直流工作点分析、交流分析、瞬态分析、傅里叶分析等,可帮助学生分析电路的性能。它改变了一般电路仿真软件输入电路必须采用文本方式的不便,创建电路选用的元器件和测试仪器等均可直接从屏幕上的器件库和仪器库中直接选取。电子电路的分析、设计与仿真工作蕴含于轻点鼠标之间,各元器件选择范围广,参数修改方便,元件库提供了各种丰富的分立元件和集成电路等元器件,可以在任意组合的实验环境中,搭建实验,可非常方便地用于分析研究和教学。通过此仿真工具将元器件的选择、原理图设计、系统仿真运行等融为一体,组成计算机实验平台,并通过验证型、综合型、设计型实验的不同训练形式来培养学生分析、设计和应用能力。仿真实验由于其灵活性可以作为设计型实验开设,同时,可以完全免去维护的麻烦,节约大量的人力、物力、财力,并能够根据教学计划,按质按量地开出大纲要求的所有实验。由于该软件易学直观,在高频电子技术实验中收到了良好的教学效果。

实验仿真软件用到的元器件与仪器都是理想的,而实际的元器件都存在一定的误差,其参数也不可能是理想的值,实验仿真的结果跟实际电路实验总会存在一定的差异。因此,在开设仿真实验的同时,必须开设部分典型的实际电路实验来弥补前者的不足,从而提高学生对实际电路板、实际的测试仪器的感性认识,保证实验效果。

2.3 加强考核力度

实验课的开设一般与理论教学同步进行,配合理论课结合授课内容插入安排实验,实验课不单独计算成绩,只作理论课总评成绩的参考,尽管教师反复强调实验环节的重要,但是学生仍然不太重视,自觉性不高。实验成绩主要是以实验报告为准,其弊端是学生往往相互抄袭实验报告,不能正确反映一个学生的真实情况。所以为了配合实验的改革就必须制定相应的考核办法,促进教学质量和学生技能水平的提高。

实验考核要注重基本操作技能、理论联系实际的能力、初步设计能力、实验创新能力。因此我们初步设定高频实验课成绩评定采取平时成绩与考试成绩相结合的办法,平时成绩与期末考试成绩之间有一定的比例,平时成绩占60%,考试成绩占40%,突出学生的平时表现,可以激励学生重视实验,认真对待每一次实验,有益于提高学生的实验水平。平时成绩包括预习、操作、实验分析报告。实验的考核分为笔试和操作两部分,笔试主要考查其对仪器的使用、测试方法、故障分析等;实际操作主要考查其对电子测量仪器的熟练操作技能、排除故障的能力等。二者结合起来评定,不仅考核了学生分析问题和解决问题的能力,而且增强了学生解决实际问题的能力、查阅资料的能力以及创新意识和相互合作的能力,这种方式基本上能客观公正地考核学生的综合能力。

2.4 开放实验室

开放实验室是提高学生主动性、积极性、兴趣性以及独立工作能力的主要措施。作为专业实验室,应根据自身特点,增加一些时间,让学生来实验室学习、实验。对于那些求知欲强、实验兴趣浓、动手能力强的学生,也可以到实验室来做自己爱好的项目。

3 结束语

综上所述,高频电子技术课程实验必须突破传统的验证性实验模式,将仿真实验与综合型、实验设计型实验结合起来,从而提高学生的工程应用能力。高频实验的改革,是培养人才的需要,也是高校教学改革的需要。只有加强高频电路的实验环节才能真正提高学生的实践能力。相信随着实验教学改革的不断深入,实验环境、实验内容的不断完善,将使学生在高频电子技术实验中得到更好的综合能力训练,从而为社会培养出高质量的技术人才,以适应新形势的需要。

[1] 王小玲.高频电子技术实验课教学改革的探讨[J].西南民族大学学报:自然科学版,2005,(4):651-652.

[2] 田克纯,覃远年.《通信原理实验》的教学内容和方法的改革与实践[J].实验技术与管理,2005,(8):99-102.

[3] 罗晖,王传云.高频电子线路课程实验改革探讨[J].华东交通大学学报,2005,(12):71-72.

(责任编辑:马香普)

TN710

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1008-3782(2010)01-0077-03

2009-06-02

张学军(1969-),女,河北沧州市人,河北工程技术高等专科学校实验师。