“高频电子线路实验”课程中综合性实验项目改革探索

郑艳华

【摘要】“高频电子线路实验”的实验项目类型主要有演示型、验证型、综合型、设计型和探究型等。其中的综合型实验项目通过实验内容、实验方法和实验手段的综合，能够培养学生综合运用所学知识解决相关问题，培养学生的综合动手能力，因而受到重视。本论文针对高频电子线路原综合性实验项目存在的不足，介绍了对综合性实验项目内容、方法和手段等多个方面进行丰富和提升的办法。该探索在提升学生的学习兴趣和综合动手能力等方面有积极的促进作用。

【关键词】高频电子线路实验 教学改革 实验教学 综合性实验

【基金项目】广州大学示范性实验建设项目资助。

【中图分类号】G642；TN710-4 【文獻标识码】A 【文章编号】2095-3089（2019）06-0036-02

1.引言

“高频电子线路”课程是高等学校中电子信息类专业的主要专业基础课，其主要讨论高频电路各基本单元电路（如小信号谐振放大电路、高频功率放大电路、正弦波振荡电路、混频电路、调制与解调电路、频率合成电路等）的原理、基本分析方法及必要的工程计算和设计[1-2]。与其对应的“高频电子线路实验”课程则是一门重要的专业基础实验课。该实验课通过验证性实验使学生在实践层面掌握基本电子单元电路和电路模块的工作原理和过程并提高实践能力，通过综合性和设计性实验项目提高学生的综合应用能力和创新能力。实验内容有信号放大、功率放大以及调制解调和无线信号发送等。

然而，在“高频电子线路实验”课程中存在如下诸多问题。验证性实验多、设计性综合性实验项目少，设计性综合性实验中依据步骤机械操作的内容多、需要学生动手设计思考的部分少，课内实验时间多、课外实验时间少，等等。因而实验课的效果不佳，经过高频电子线路实验的学习后，学生的理解和动手能力没有得到很好的提升，甚至有的在做完实验后对实验结果没有分析，都不知道结果是否正确。因此，对高频电子线路课程的实验进行改革，提升学生的综合动手能力是“高频电子线路实验”课程中一项亟需改革和有现实意义的问题。

本论文从改革“高频电子线路实验”课程的综合性实验项目——“无线通信发送系统”入手，从实验思路、实验方案以及实验内容和步骤等多个方面进行拓展和挖掘。

2.综合实验项目改革探索

“高频电子线路实验”课程原来的综合性实验项目内容主要包括了高频发射电路的焊接、电路调试检测以及实验报告撰写等三部分，实验内容稍显简单，学生学习时只是依葫芦画瓢完成实验过程，不能有效地促进学生综合新旧知识和提高学生动手实践能力。我们从实验项目实施内容、教学策略、教学过程以及考核与评分等多个方面对该综合性实验项目进行了改革探索。

2.1实验项目实施内容

无线通信发送实验项目在实施中，采用了“预习-设计-仿真-焊接-测试-演示”的学习过程。整个过程既包括了对以前学过的“电路”、“模拟电子技术”以及“电子工艺实习”等课程的复习，又熟悉了电路设计和仿真等环节，还包含了对整个高频电子线路课程知识的综合运用，从而可以达到培养学生综合动手能力的目的。

该无线通信发送实验项目的主要内容如下。第一，复习和预习实验中需要的知识。了解各个电路的原理和功能，记录遇到的问题并找出解决方案，提交预习报告。第二，仿真电路。通过在软件中搭建和优化该电路，先对各个单元电路进行仿真优化，得到正确的输出；再对整个电路对输入一定的信号，观察系统的输出是否正确。通过仿真设计出正确的电路系统。第三，设计电路板，并制作好电路板。根据仿真结果得到的电路结构和元件参数，再设计出系统的电路板，并利用转印纸打印出来，然后通过热转印到铜板上，接着利用专用腐蚀液溶液腐蚀出电路板，最后打孔和打磨。第四，焊接电路。按照仿真图中的元件、参数和位置焊接系统电路，确保焊接正确。第五，测试电路功能。首先进行各个电路功能的测试，再是对电路的输入和输出进行检测，最后是配合无线接收耳机进行无线语音发送的测量。第六，撰写实验报告。根据本项目的实验的内容要求和格式规范撰写合格的实验报告。

2.2实验项目教学策略

“无线通信发送系统”综合性实验项目的教学策略和教学过程如下图所示。

该综合性实验项目教学策略的具体策略包含以下几个步骤。第一步，实验前利用课余时间预习实验内容。复习“高频电子线路”理论课程中学习的有关高频调制有关的内容，理解电路各部分的结构和功能，为无线通信发送系统的软件仿真做准备；复习“模拟电子技术”、“电路”以及“电子工艺实习”等课程的内容，为无线通信发送系统的电路板设计、制作和焊接做准备。第二步，通过网上和线下的仿真软件和平台对所需知识进行预习和仿真，利用相关软件对实验系统进行仿真，促进对实验内容和操作步骤的了解。第三步，利用AD等软件设计电路板。在规定尺寸的铜板上设计出无线通信发射系统的PCB板，注意尽可能地加粗铜导线的宽度。第四步，制作PCB电路板。利用打印机打印出设计的电路板图，再通过热转印机将电路布局图转印到铜板上，接着腐蚀出电路板，最后是描点、打孔和打磨。第五步，焊接电路。根据前述的仿真设计图，焊接好电路，注意不要虚焊、漏焊、不要焊接时间太长而引起温度过高而损坏元器件。第六步，调试和测量电路。先测试各个单元电路的波形，确定其功能是否正确。再测试整个电路的输入和输出，确定系统的功能。第七步，撰写实验报告。课前学生预习时需撰写实验目的、使用仪器、实验原理等；仿真时需保存仿真实验电路及其数据记录表等；测试时记录实验数据，并根据测试结果进行图表绘制与数据分析等。第八步，实验教学效果评估与反思。老师对学生的实验预习、设计、成绩等相关数据进行统计，通过调查问卷收集学生和同行老师与督导等对实验系统、实验设计、学习效果等方面的反馈信息，进行统计与分析，便于进一步改善实验内容与教学策略，努力提高教学的质量。

2.3实验项目教学过程

根据本实验项目类型为综合性实验，安排教学过程包括课前预习、课堂实施和课后反思三阶阶段。

第一阶段，课前预习。首先要求学生做好预习，在课外利用相关软件进行虚拟仿真，并递交预习报告，教师课前检查预习情况。要求预习的内容有：（1）复习波形产生电路原理。（2）复习调制的理论知识。（3）复习虚仿真软件的使用，熟悉与本实验有关的仿真技术，并完成实验内容中虚拟仿真实验部分的内容。（4）复习电路板的设计和制作过程。

第二阶段，课堂实施。包括课堂教学和课堂辅导。在课堂教学中，实验课堂中教师以多媒体课件讲授为主，学生讨论为辅进行教学；讲授过程中，利用相应理论课程的知识分析各部分的工作原理。采用“设问-学生思考-讲解-再设问-再思考-再讲解”的教学方法，在讲授过程中，一个问题衔接一个问题，充分调动学生积极性，促进双边互动。在课堂辅导阶段，学生按照预设要求完成实验内容和教学目标；教师仔细观察课堂实验情况并认真细致进行辅导，及时解决实验中出现的问题，以保证实验数据的真实有效性，并对实验态度、实验操作情况和实验结果进行综合评价。

第三阶段，课后反思。在这个阶段里，实验教师要总结和反馈实验的情况，学生要对实验过程中收集到的定性或定量的数据加以处理和分析，归纳总结出实验结论和心得体会。

2.4实验项目评分与考核

实验考核是检验实验教学效果的主要方法。而反映实验教学效果的指标主要体现在考核方法和考核内容上。此实验的考核为考查，采用优、良、中、及格、不及格五级评分制。考核内容由4方面组成。（1）实验预习：根据平时实验和预习进行评价，占10%左右。学生实验前的预习情况最难把握，通过检查预习报告、回答预习思考题和与该实验有关问题的情况来考核学生的预习情况。（2）实验操作：根据实验操作过程综合评价，占50%左右。教师考查学生的实验态度，实验操作的规范性、合理性、准确性及完成速度，对学有余力的学生，鼓励其做与本实验相关的选做内容，并给予加分。（3）综合应用能力考核：考核学生对实验结果的合理解释以及有独立见解、有改革创新、有独立解决试验中的具体问题的能力。根据课外答辩或课内提问交互式的教学形式结合平时实验综合评价，占20%左右。（4）实验结果和报告：根据撰写的实验报告进行评价，占20%左右。实验报告强调数据处理和分析讨论部分，鼓励学生撰写论文形式的“课题报告”。

3.结束语

“无线通信发送系统”为我校“高频电子线路实验”課程中的综合实验项目，该实验项目是将学生从知识点引入到全面理解及应用的一个阶段。本次改革的实验内容在原有电路的基础上进一步深化，增加了软件仿真以及电路设计和电路板制作等部分，要求学生自己设仿真计出功能电路，并亲自动手制作电路板。该项目通过改革传统的高频电子线路综合实验的教学方法与考核手段，发展学生的自主和综合学习能力，既有利于提高学生的学习积极性和综合能力，也有利于学生学习方法的改进。

参考文献：

[1]石博雅.《高频电子线路》课程改革探讨[J].吉林建筑大学学报，2012（5）：84-86.

[2]廖惜春.基于工程应用的“高频电子线路”课程教学研究[J].电气电子教学学报，2007（4）：12-14.