PBL法在高频电子线路课程教学中的探索与应用

刘 菲 秦 娟 卢 晋 王志勇 宋殿友

天津理工大学电子信息工程学院 天津 300384



PBL法在高频电子线路课程教学中的探索与应用

刘 菲 秦 娟 卢 晋 王志勇 宋殿友

天津理工大学电子信息工程学院 天津 300384

摘 要：为配合电子信息工程专业“卓越工程师教育培养计划”，培养学生对工程问题的自主学习及创新思维能力，将问题教学法（Problem-based Learning，简称“PBL”）引入至高频电子线路课程的教学中，探索与研究适应于卓越工程师培养的新学习方法。

关键词：卓越工程师；PBL教学法；高频电子线路

1　“卓越计划”对高频电子线路课堂教学的要求

卓越人才培养是为了适应工程界、企业界对未来人才知识、能力和素质等的特殊需求，为建设创新型国家培养具有世界眼光的创新型工程技术人才。电子信息工程专业“卓越工程师教育培养计划”（以下简称“卓越计划”），以强化综合能力和提高工程素质为培养核心；通过学校、企业和社会环境下的综合工程实践教育，进一步加强本专业学生的工程意识。加强人才的创新能力，是“卓越计划”的核心。因此，面向“卓越工程师计划”的教学，在讲授学生专业基础知识的前提下，更要注重学生创新能力和工程意识的培养。

高频电子线路作为电子信息工程专业的基础必修课，侧重研究高频电子线路的基本原理和基本分析方法。通过对通信机各单元电路的基本工作原理、性能指标的学习，掌握这些单元电路的计算、分析及设计方法。在“卓越计划”的目标下，课堂教学的目标不仅仅是学生对于基础知识的掌握，而且是要更加注重学生对高频电路的问题分析解决能力和开发创新能力。

但是，由于该课程所涉及的教学内容多、实践性强，且实验课时相对较少，学生普遍反映内容较难理解。因此，探索与研究面向卓越工程师人才培养计划的高频电子线路课堂教学及学习方法，尤为重要。这有助于提高学生对高频电子线路课程的学习积极性，从而尽可能的开发学生们对高频电路的自主学习与创新思维能力。

2　PBL教学法

问题教学法（Problem-based Learning，简称“PBL”）是启发式教学方法的一种，在培养学生的思维能力与动手能力方面有较好的效果，因此被推广到工科课程的教学中。PBL法以问题为核心、以学生为中心，是一种互动式的教学方法。PBL法强调以解决某个问题作为学习的开始，把学习者放置于真实的问题情境中，让学习者对该问题展开探索与研究，着重培养学习者主动学习新知识、解决驱动问题的能力。因此，PBL法使学生学会利用现有的知识去学习新知识，有助于激发学生的学习兴趣、培养学生的创新思维。

因此，本文将PBL法应用于高频电子线路课程的教学之中，研究基于PBL法的高频电子线路教学模式，探讨PBL法对学生掌握高频电路的基础知识、并学习高频电路的初步设计的影响。

3　基于PBL法的高频电子线路教学设计

PBL法以解决某个问题作为学习的开始，因此，问题的合理设置是高频电子线路课堂教学的关键。在设置问题时，先结合学生的背景知识与所要讲授的知识点，设置的问题要简单、普遍，结合工程实践实例，以激发学生的学习兴趣为首要目的。然后，围绕课堂的知识重点与难点，设置的问题难度由易到难，有层次梯度。通过教师的引导和学生的自主讨论，使得学生逐步将问题理解解决。这个过程侧重于学生自主学习及创新思维能力的培养。例如，讲授高频谐振功率放大器这一知识点，基于PBL法的高频电子线路教学设计如图1所示。

图1　举例说明基于PBL法的高频电子线路教学设计

结合学生已经学过的低频功率放大器，引出问题：高频功率放大器的功能是什么？放大器的输出功率和输出效率分别受到哪些参数的影响？高频功率放大器的组成电路是怎样的？是否与低频功率放大器相同？相应地，这些问题时在高频放大器的工程设计中也是需要首先考虑的。

再引导学生继续思考高频电路的核心部件晶体管的工作状态：晶体管的工作状态，可以分为哪几类？低频电路中晶体管的工作状态是什么？当晶体管工作于甲类、丙类时，输出信号与输入信号是否是线性关系？怎样从晶体管的输出信号得到输入信号的波形？从而引出本节课的知识重点：高频功率放大器中晶体管工作于非线性状态，为了使输入信号不失真，需要在晶体管后加谐振回路，即高频谐振功率放大器。

得到高频谐振功率放大器的基本工作原理后，进行更进一步的知识点深入与拓展：高频功率放大器的输出功率和输出效率如何计算？高频谐振功率放大器和高频小信号放大器的组成电路、工作原理有哪些不同？从而通过逐步解决这些问题，使学生尽可能更系统、更本质的学习掌握本节课程的各个知识难点与重点。

此外，充分利用计算机、网络和数据库等资源，创设具有针对性、趣味性、切合实际的问题情景，也是运用PBL法进行高频电子线路教学的要素。例如可以利用Multisim软件工具，仿真分析不同元器件参数下高频谐振功率放大器的工作特性及输出波形，使学生对放大器的设计有一个初步的认识。在这一过程中，采用学生分小组讨论的方法，让学生尽可能地发挥其主观能动性，制定学习目标并给出解决方案。在学习讨论后，每个学习小组总结其学习内容，制作幻灯片进行演讲交流。

通过这一过程，利用PBL教学法，学生参与课堂学习的积极性有所提高，不仅学会了从网络、数据库检索文献，查找所需的资料；并且通过演讲交流锻炼了学生的表达交流能力和写作能力；更重要地，提高了学生的独立思考、分析并解决问题的能力。

4　结束语

在我校电子信息工程专业“卓越计划”实施中，尝试将PBL教学法引入至高频电子线路课程的课堂教学中，探索与研究适应于卓越工程师培养的新学习方法。实践表明，学生参与课堂学习的积极性有所提高，课后问问题、相互讨论的情况也逐渐增加。另外，可以看到，PBL法有助于学生把握高频电子线路课程的教学主线，更根本、系统地理解新知识。当然，如何更好的将PBL法贯穿于高频电子线路课程的各个知识点，仍需要在今后的实施中不断加以改进。

参考文献

［1］ 万丽娟.问题教学法在“高频电子线路”课程教学中的应用［J］.合肥师范学院学报，2013，31（6）：81-83.

［2］ 张海燕，胡如夫，邰丽君.PBL教学法在模拟电子技术课堂教学中的应用［J］.宁波工程学院学报，2014，26（2）：91-94.

［3］ 王大辉，杜雪岩.卓越工程师人才培养机制研究［J］.文学教育，2012（11）：97.

［4］ 李克旺，刘静娜，侯艳军.面向卓越工程师培养的机械原理课程改革与创新［J］.中国现代教育装备，2015，223： 52-55.

收稿日期：2015-11-19

作者简介：刘菲，博士，讲师。秦娟，博士，讲师，系副主任。

基金项目：天津市普通高校本科教学质量与教学改革重点项目（编号：B01-0807）；天津理工大学教学基金项目（编号：YB13-17）。

Exploration and Application of Problem-based Learning in the Teaching of High-Frequency Electronic Circuit

Liu Fei， Qin Juan， Lu Jin， Wang Zhiyong， Song Dianyou
School of Electronic Information Engineering， Tianjin University of Technology， Tianjin， 300384， China

Abstract：In order to carry out the outstanding engineers training program in the major of electronic information engineering， and develop the students' independent learning and creative thinking abilities on the engineering problems， the Problem-based Learning （short for PBL） method is introduced in the course of High-Frequency Electronic Circuit. New methods is explored and studied for the outstanding engineers training.

Key words：outstanding engineers； problem-based learning； High-Frequency electronic circuit