基于问卷的“射频电路理论与应用”教改探讨

游长江， 金海焱， 杨远望， 官睿一

(电子科技大学 信息与通信工程学院，四川 成都 611731)

0 引言

“射频电路理论与应用”是电子信息类与通信类专业一门重要的研究生专业选修课程，以“模拟电路基础”、“高频电子电路”、“通信原理”等课程为先修课程，针对我校相关学院一年级研究生进行开课。该课程的主要任务是让学生熟悉射频通信系统的组成，掌握射频电路的理论、设计分析方法，帮助同学打通从基带到无线电磁波的整条流程。“射频电路理论与应用”课程具有概念多、知识广、分析方法多、综合性和系统性较强等特点。如何在有限的教学时间内，让学生掌握射频电路理论与应用的知识，培养学生分析系统内各个组件的性能、进而设计分析整个射频通信系统的应用能力，成为该课程教学研究中的重难点[1]。

当前经过一系列的探索，“射频电路理论与应用”课程在授课质量上已经取得了很大的进步，学生的满意度普遍很高。但不可否认的是，此门课程仍然存在着进步的空间，需要进行进一步的改革。本文主要从教学内容、教学方法及课程考核三个方面对这一课程的进一步改革进行探讨。

为了更好地了解同学们的理论基础、选课目的、关于此门课程的想法与建议，教师们在2019学年秋季学期课程结束时对学生进行了问卷调查，内容包括：是否提前了解过射频相关知识、研究方向、关于授课方式的建议、关于课时的建议、关于课程内容增删的建议以及对于此门课程的总体评价等方面。对收回的49份有效问卷进行了数据分析，得到了以下一些调查结果，本文将基于这些结果探讨“射频电路理论与应用”研究生课程进一步改革的必要性和具体方向。

1 改革的必要性

图1展示了学习本课程前同学们的基础情况，可以看出，76%的同学都拥有一定的射频相关基础知识，只有18%的同学完全没有学过相关的课程。由此可见，对于一年级研究生来说，同学们的基础在经过本科相关课程的学习之后已经有所建立，选择此门课程的需要已经不仅仅局限于一些射频相关的基础知识了。因此，此门课程应该适当深入，提供给学生更多深层的理论知识。

图1 在学习本课程前是否学习或了解过射频相关知识

关于研究生阶段是否会从事与射频电路相关的研究工作，根据图2中的调查结果显示，72%的同学倾向于将来会从事相关方向的研究工作，可见学生们选择这门课的目的性很强，希望从此门课程中得到有助于研究方向的知识。因此，在课程内容的设置上，需要做出更加专业性的变化。根据不同学院学生需求的不同，灵活变通，调整针对不同学院授课时课程内容的重点，因材施教，以更好地适应同学们日后的科研需求。

图2 研究生阶段是否会从事与射频电路相关的工作

如图3所示，关于本课程现有的授课方式，几乎所有的同学都给出了满意的答案，认为PPT讲述和板书量恰当，这也说明本课程的授课方式已经很大程度上满足了大部分同学们的需要。鉴于本课程具有强理论性和实践性，需要在理论讲授时用足够板书引导学生理解，在应用讲解时结合PPT、短视频等方法效果会更好。

图3 对本课程的授课方式建议

对于本课程40学时是否充分的调查表明，55%的同学认为课时恰当，但仍有45%的同学认为课程内容较多，现有课时仍然相对偏少，如图4所示。原因之一是课程内容较多，在细致授课的前提下，课时会相对不够；原因之二是目前的课程内容设置比较均衡，虽可以更全面的照顾到同学们对各个章节的兴趣与先前知识掌握程度的差异，但在一定程度上缺乏了重点与主次性，致使课时略显不足。这样的结果也从一定程度上反映出扩充课时或进一步组合编排课程内容的必要。

图4 本课程的学时数是否充分

通过以上的调查结果，我们能够得出：大部分的学生在选择此门课程时，已经具备了一定的理论基础，并且日后科研方向也与射频相关。选择此门课程的目的，是希望进一步丰富有助于日后科研与工作的知识。基于此，我们非常有必要在教学内容、教学方法及课程考核三个方面进行改革，从而使这门课程更好地满足同学们的需求，提升教学质量。同时还需要探讨在充分考虑学生意愿及知识架构体系的基础上，更有针对性地开展授课。

2 教学内容改革探讨

在现有的课程内容中，包括接收机、发射机等系统知识、也包括滤波器、放大器、混频器等重要单元电路理论知识，同时还包括电波传播和天线辐射的一些基本原理，以期让同学们能够打通从基带到无线电磁波的整条流程。具体而言，本课程目前按照知识架构分为了3大章、12小节段的内容安排。

针对目前的课程内容，同学们通过问卷提出了一些部分内容删除的要求。根据如图5所示的问卷调查结果，可以看出部分学生对电波传播与天线理论知识并不是特别感兴趣，也许是专业方向使然，也许是这方面的知识公式较多，略显枯燥，有相对较多的同学倾向于删除这两部分的章节内容。然而，从课程知识体系而言，这两部分内容是无线电磁传输的重要环节，自然也是必不可少的环节。同时，同学们还问卷提出了一些进一步增加内容的要求，如图6所示。对增加低噪声放大器与功放详细设计、混频器电路原理与详细设计、锁相环的原理与详细设计的呼声很高，这些内容也是现今射频电路方向下科学研究的热门方向。

图5 需要删除的内容

图6 需要进一步增加的内容

基于以上的问卷反馈结果和知识体系要求，在未来的教学中课程内容拟将从以下几个方面进行改革。

首先，我们考虑对课程章节内容进行重新梳理，接收机、发射机、噪声与非线性、网络参数、混频器、频率源仍作为授课内容的同时，酌情增加低噪声放大器与功放设计、混频器电路原理与设计、锁相环的原理与设计的更多相关内容，让学生们对于感兴趣的内容有更加全面的了解。同时，在接下来的教学工作中，我们将有意识的强调学生们更感兴趣的章节内容，进行更深入细致的讲解，有的放矢，尽力平衡各方向之间的知识比重，使这门课程在具有全面性、系统性的同时，主次更加分明，更易于学生掌握与理解。

其次，“射频电路理论与应用”作为一门专业基础课程，在全面传授理论的同时，需要有重点地帮助研究生们获取更多有助于自身专业发展的知识，让学生加深对所处专业发展阶段的了解与认知也是十分必要的，这样学生们在日后才可以紧跟研究发展的重点与潮流，完成更多创新性有意义的工作。“师者，传道受业解惑也”，教师作为知识的传递者，更应充当好学生与专业知识之间的桥梁。因此，在重新编排课程内容后，课程组教师们还计划在每个章节中，恰当融入当前该器件或系统的发展现状，存在的问题与桎梏以及未来的发展趋势。这种更具前瞻性的教学，对教师和学生来说都是一种提升。不仅有利于培养学生们用发展的眼光看问题的思想意识，也有助于帮助学生们形成主动关注行业发展动态的良好习惯。

最后，由于课程章节内容多，教学课时有限，因此在以往的教学过程中，只有在考核时布置了系统设计实例的作业。但作为一门应用性较强的课程，射频通信电路在抓理论教学的同时，也应更多的介绍一些应用设计案例供同学们学习参考。“纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行”正是这个道理。在收集到的问卷调查中，也有不少同学提出了需要通过课程设计或相关的设计实例来加深对知识点的理解把握。因此，针对这方面的问题，教师们计划在未来授课导入时，首先以一个具体系统为例，如：二次变频超外差接收机这个典型的射频通信接收系统，来进行课程介绍与导入。在学生脑海中建立起课程的整体框架之后，再展开关于各个组成部分的讲解。这样“自顶向下”的教学方式，对于学生掌握整体系统更有益处。第二，可以在每章结束或重点章节处布置一个小课程设计，并在学生完成之后进行分析讲解。在设计中，学生们进行的不再是“自顶向下”的过程，而是完成“自下而上”的设计。这两个相辅相成的授课与作业设计过程，可以帮助学生们从不同角度理解“射频电路理论与应用”这门课程，对于日后的具体应用和设计操作，都大有裨益。此外，在学生经过亲自动手设计与计算之后，对知识点的掌握程度会更加深入，对于所学知识如何应用在具体场景中，也会有更加直接的体会。

3 教学方法改革探讨

在本次问卷调查反馈中，学生们对于当前“PPT+板书”的教学方式很满意。但由于课程内容较多、教学任务重，“射频电路理论与应用”课程都以教师们讲解为主，课堂讨论等需要学生积极加入的环节较少，因此，教师们不容易了解学生对于课程内容的把握程度。因此，在接下来的教学方法改革中，课程组计划对课堂、课后的互动性进行适当增强，让教师更直观的观察同学们对于知识点的把握程度，也方便根据同学们的掌握程度，灵活调整下一步的教学安排。

(1)提高教学的互动性。恰当运用研讨式和问题式教学方式，有效结合课堂上射频内容和仿真实验。例如：根据教学内容设置射频系统或组件的分析和讨论环节，完善课程相关资源，采用视频模型演示和模拟仿真等多媒体手段，解决由于课程理论抽象晦涩而造成的同学们理解不深入等问题。还可以利用网络课程、学科网站等网络手段来提供给学生们自主学习的平台等等[2]。

(2)可添加少量课后仿真实验。首先，通过在课堂上简单示范部分仿真来介绍射频领域主要应用的仿真软件等，让学生们在掌握了理论知识后，有机会扩展在应用软件方面的能力。然后，通过布置课后仿真实验，并形成仿真报告来教会同学们如何建模、如何用模型形式来实现具体的电路组件、如何调谐、如何仿真、如何优化模型等等。

这些具体的设计问题只有在真正尝试过后，才有更深层次的体验。实验课程的设立，对研究生投入科研工作也奠定了一定的基础。

4 课程考核改革探讨

如图7所示，在收回的调查问卷中，83%的学生都认为“射频电路理论与应用”课程难度较大，平时(50%)+考查(50%)的考核方式是很适合的。

图7 对本课程考核方式的建议

但从前述反馈得到的情况来看，平时考核所占的比例应有所扩大，可以通过课后小作业、阶段性设计大作业等形式来进行补充。而作为期末考查的，仍是以设计报告、论文二选一的形式来进行。改进后的考核方式，其考查的重点是：是否掌握射频通信系统的分析方法？是否具备从事科研工作的能力？是否了解射频理论在实际应用中如何应用？论文撰写是否规范？以及对射频电路系统的前沿动态是否熟悉等等[3]。这样的考核方式更易于观察总结同学们对此门课程的最终掌握程度，激发学生的学习兴趣，更利于学生科研学习能力的培养，学生后期从事相关方向的研究工作时，会更加顺利。

5 改革预期效果

未来通过上述的“射频电路理论与应用”课程的教学改革，我们希望能达到如下的预期效果：

(1)在知识掌握上，要使学生通过对“射频电路理论与应用”40学时的系统学习，配合课后仿真实验环节，掌握射频通信电路的理论概念和基本原理，具备从事射频通信领域工程实践的仿真基础和理论基础；

(2)在能力培养上，采取课内重点讲解、课上灵活互动、课外自主学习等方法，使学生具备一定的自主学习能力；能够满足研究生科研需要，理论联系实际，运用射频理论处理知识，分析和解决实际问题，具备一定的实践能力；

(3)在素质培养上，使学生建立好科学的思维方式，提高专业方面的综合素质，建立起科研所需要的基本工作素养，还要通过教师的正确导向，使学生具有强军强国的责任意识和团结协作的团队意识[2]，为之后学生在团队中进行科研活动提供更好的先行培养。