苗 澎， 唐 路， 田 玲

(東南大學 信息科學與工程學院， 江蘇 南京210096)

“通信電子線路”課程實驗教學方法探討

苗 澎， 唐 路， 田 玲

(東南大學 信息科學與工程學院， 江蘇 南京210096)

本文針對“通信電子線路”課程實驗教學存在的問題，提出了具體改革思路與方法。該方法主要以循序漸進的教學思路，采用啟發(fā)式教學，分相關(guān)課程內(nèi)容講述、虛擬EDA實驗和實物實驗三個階段進行，建立立體化教材和實驗平臺。教學實踐表明該方法可激發(fā)學生的學習積極性，有效地提高學生理論聯(lián)系實踐的能力，取得了較好的教學效果。

通信電子線路；實驗教學；課堂教學

“通信電子線路”課程是通信與電子信息專業(yè)的一門基礎(chǔ)課，該課程的重點是講解高頻小信號放大器、高頻功率放大器、混頻器、低噪聲放大器、鎖相環(huán)、調(diào)制與解調(diào)電路等。該課程信息量大，知識點多，且理論性強，再加上課時有限，學生普遍反映，課程的基本概念理解不難，聽課時能懂，但一到解決具體問題時就感到困難重重，難以下手。因此，如何教好“通信電子線路”這門課程，特別是如何提高通信電子線路實驗的教學效果，是教師應(yīng)該認真思考和研究的問題。本文針對該課程的實驗教學，圍繞其存在問題，從實驗內(nèi)容、教學方法和考核方法等方面著手進行改革。

1 存在的問題

以往的“通信電子線路”課程主要采用理論教學加驗證實驗的方法進行。理論教學對各單元電路的構(gòu)成和原理、元件參數(shù)計算和設(shè)計等方面進行講解。在驗證實驗中，學生借助于各種高頻通信實驗箱，按照實驗指導書進行連接，之后通過示波器、毫伏表等設(shè)備觀測輸出信號，得出實驗結(jié)果。在實驗中，學生的主要工作就是將輸入信號接入電路中，得出測量結(jié)果，而對電子線路的相關(guān)問題分析并不深入。因此，實驗對理論教學的助推作用很有限。

借鑒國內(nèi)兄弟院校在該課程實驗教學方面開展的諸如：“精選實驗內(nèi)容”、“設(shè)立創(chuàng)新實驗室”、“延展示教學”和“金字塔式教學”等改革所取得的成功經(jīng)驗，我們對本課程的實驗教學也開展了一些改革。

2 實驗教學改革具體思路

我們的主要思路是在原先的“演示性”和“驗證性”基礎(chǔ)上增加了“虛擬實驗項目的開發(fā)”和“設(shè)計性、制作性實驗”。

在現(xiàn)有的通信電子線路實驗設(shè)備條件下，將課程實驗教學內(nèi)容分為三部分。第一部分是驗證性實驗：即在高頻實驗箱上，通過示波器、毫伏表、萬用表、頻率計等儀器測試，測出波形和參數(shù)，進行原理和特性分析。第二部分是虛擬實驗項目的開發(fā)：即通過計算機仿真軟件對所學內(nèi)容進行模擬實驗。第三部分是帶領(lǐng)學生完成設(shè)計性、制作性實驗。

通過虛擬實驗項目的實驗，利用仿真平臺的虛擬實驗環(huán)境，學生可以在仿真實驗中接受新知識和新技術(shù)，通過方便快捷的實驗過程驗證自己提出的一些想法正確與否，從而潛移默化地培養(yǎng)創(chuàng)新意識。

增開的設(shè)計性、制作性實驗，主講教師給出設(shè)計題目，學生利用實驗室現(xiàn)有的儀器和工具自己設(shè)計實驗方案、計算電路參數(shù)，對于電路設(shè)計合理且易實現(xiàn)的電路可以讓學生設(shè)計安裝布線圖，完成電路的制作，并且通過儀器進行調(diào)試完成項目的整個過程。

3 改革的實施過程

3.1 教材體系建設(shè)

目前“通信電子線路”還沒有統(tǒng)一教材，我們在多年教學工作的基礎(chǔ)上，編寫了“十一五”國家級規(guī)劃教材《通信電子線路》第二版，使用了幾年后受到學生和同行的一致好評。

在此基礎(chǔ)上，我們?yōu)楠毩㈤_設(shè)的通信電子線路實驗課程編寫了實驗教材《通信電子技術(shù)實驗》。該教材為國家級“十二五”規(guī)劃教材，由電子工業(yè)出版社于2012年出版。

該實驗教材是在多年教學實踐和教學改革的基礎(chǔ)上，精選了射頻通信基本單元電路，充實了射頻通信系統(tǒng)應(yīng)用方面的內(nèi)容，增加了Matlab和Multisim等EDA應(yīng)用實驗編寫而成的。教材共分三個部分。第一部分實驗基礎(chǔ)知識，主要介紹常用儀器使用、Matlab和Multisim軟件；第二部分介紹EDA設(shè)計實驗，主要有振蕩器仿真實驗、通信收發(fā)機仿真實驗、模擬調(diào)頻與調(diào)幅仿真實驗、頻率合成器仿真實驗、混頻器仿真實驗、高頻小信號放大器實驗等；第三部分電路實物實驗，主要有振蕩器實驗、模擬調(diào)頻與調(diào)幅實驗、混頻器實驗、高頻小信號諧振放大器實驗等。

該教材的出版，結(jié)束了我?！巴ㄐ烹娮泳€路”沒有實驗教材的歷史。通過課程與教材的立體化建設(shè)，使該課程教材體系更加完備。

3.2 教學內(nèi)容的改革

上節(jié)已述，通信電子線的實驗分為三個部分，第一部分驗證性實驗是利用高頻實驗箱來完成的。高頻實驗箱有公共的部分，如函數(shù)發(fā)生器、高頻信號發(fā)生器等。實驗箱還搭配不同的模塊，如諧振放大器模塊、振蕩器模塊、混頻器模塊、調(diào)制、解調(diào)電路模塊等。通過示波器、毫伏表、萬用表和頻率計等儀器測試能夠完成放大、振蕩、混頻、調(diào)制、解調(diào)等驗證性實驗。實驗內(nèi)容配合理論課的原理學習，加深對課程理論知識的理解。

第二部分虛擬實驗在計算機上通過仿真軟件對所學內(nèi)容進行模擬仿真實驗。在仿真軟件中完成元器件和儀器的選擇，設(shè)置相關(guān)的元件參數(shù)，并且按照電路進行線路的連接，最后實現(xiàn)電路性能的仿真。教師先設(shè)計一些實驗項目，之后學生可以改變元器件的參數(shù)、電路連接方式和輸入信號的特性，然后觀測輸出信號的變化，學生可以找尋電路的特性變化規(guī)律，從而提高學生學習興趣和解決問題的能力。教學中使用的是Multisim和Matlab。Multisim是一種用于電路實驗教學的交互式仿真軟件，它具備了強大的虛擬儀器儀表功能，提供了雙蹤示波器、邏輯分析儀、波特圖示儀、數(shù)字萬用表等多種虛擬儀器、儀表。通過此軟件可以將元器件的選擇、原理電路圖的設(shè)計、系統(tǒng)運行結(jié)果等融合為一體，組成計算機仿真的實驗平臺，通過驗證型、綜合型、設(shè)計型和創(chuàng)新型等不同的仿真形式培養(yǎng)學生分析問題、電路設(shè)計和電路應(yīng)用能力。

利用計算機對單元電路和系統(tǒng)進行仿真是一項有益的嘗試，雖然仿真不能替代實際電路和系統(tǒng)，但可以作為一種有益的補充，通過仿真運行補充實際調(diào)試中無法觀測的部分。學生通過仿真可對該單元電路有初步認識。另外，學生在仿真調(diào)試的界面上可以方便地改變元器件或電路的參數(shù)，觀察不同條件下電路的工作情況。

第三部分的實物實驗屬于設(shè)計性、制作性實驗，例如利用模擬乘法器讓學生自行設(shè)計制作各種調(diào)幅及其解調(diào)電路，如普通調(diào)幅、單邊帶調(diào)幅和雙邊帶抑制載波調(diào)幅以及混頻器等電路。由教師給出設(shè)計題目，介紹整個設(shè)計作過程。學生利用實驗室現(xiàn)有的儀器設(shè)備自行設(shè)計實現(xiàn)方案、計算電路參數(shù)，完成設(shè)計任務(wù)。實驗課上，還讓學生利用仿真軟件進行仿真，修改設(shè)計。對于仿真效果較好、電路設(shè)計合理且能夠?qū)崿F(xiàn)的電路，讓學生設(shè)計安裝布線圖，進行電路板的制作。電路制作完成后，通過儀器測量、調(diào)試，修改設(shè)計方案，調(diào)整電路參數(shù)，使電路達到良好效果。

通信電子線路實驗教學分步貫穿于整個課程教學過程：歷時約16周，共32個學時，有效地將課程各個章節(jié)的內(nèi)容按一條清晰的主線聯(lián)系起來，重點培養(yǎng)學生分析、設(shè)計和應(yīng)用能力。

3.3 教學方法的改革

“通信電子線路”是一門實踐性很強的課程，為了培養(yǎng)具有扎實的基礎(chǔ)和較強動手能力的應(yīng)用型人才，必須對實驗教學方法進行必要的改革。主要改革思路有如下三點：①理論教學和實驗教學緊密銜接，理論課和實驗課由同一位教師承擔。這樣有利于課程整體的安排和教學效果的提高，也有利于針對學生課程學習情況加強其對所學內(nèi)容的理解和體會；②利用實驗室提供的實驗環(huán)境，設(shè)計和安排實驗內(nèi)容。實驗內(nèi)容從簡單到復雜，再到多個知識點的綜合應(yīng)用，同時減少演示性、驗證性實驗，增加設(shè)計性、綜合性實驗內(nèi)容；③基礎(chǔ)實驗每2人為一組開設(shè)，培養(yǎng)學生的實際操作能力和獨立分析問題、解決問題的能力，而設(shè)計性實驗和綜合實驗則3-4人一組，培養(yǎng)學生的團隊協(xié)作精神。

“通信電子線路實驗”不同于以往的電子線路實驗，不是要求學生僅按教師給出的電路圖進行元件裝配、焊接、安裝與調(diào)試就可以了，而是讓學生自己設(shè)計電路圖，學會用Multisim仿真軟件對自己所設(shè)計的電路和功能模塊進行模擬仿真并進行電路和系統(tǒng)分析，提高學生的實踐技能和應(yīng)用能力。此外，在指導方法上，教師只作指導性提示和日常管理，不作具體解釋，充分發(fā)揮學生的主觀能動性，讓他們分析問題，解決實際問題，提高實際動手能力。

通過實驗，使學生理解與熟悉“通信電子線路”課程中各單元電路的工作原理、各單元電路的組成、元件與組件的作用及參數(shù)選擇，掌握單元電路的基本設(shè)計方法，受到嚴格的科學思維和科學研究訓練，逐步培養(yǎng)學生在電子信息科學與技術(shù)及相關(guān)領(lǐng)域從事科學研究、科技開發(fā)、產(chǎn)品設(shè)計的能力。

4 結(jié)語

本文介紹的“通信電子線路”課程的實驗教學改革增加了“虛擬實驗項目的開發(fā)”和“設(shè)計性、制作性實驗”兩個部分，根據(jù)實驗項目的特點選擇合適的實驗方法，發(fā)揮軟、硬件各自的優(yōu)勢，使實驗效果更好。在設(shè)計過程中，利用虛擬實驗，提供良好的創(chuàng)新教育環(huán)境，在仿真實驗中接受新知識和新技術(shù)，從而潛移默化地培養(yǎng)創(chuàng)新意識和創(chuàng)新精神。利用設(shè)計性、制作性實驗調(diào)動了學生的學習積極性，培養(yǎng)了學生的電路應(yīng)用能力，提高了學生工程設(shè)計和實際動手能力。

該項改革是在我校電工電子實驗中心這個國家級創(chuàng)新平臺上具體實施的，起到了輻射與示范作用。我們希望借鑒兄弟院校的教學成果并結(jié)合自身特點，努力把該課程打造成精品課程，更好地為培養(yǎng)本科生服務(wù)。

[1] 付蘭芳. “電工電子學”課程設(shè)計與學生應(yīng)用能力培養(yǎng) [J]. 南京：電子電氣與教學學報. 2015.1

[2] 鐘東洲. 電磁場與微波技術(shù)系列課程實踐教學探索[J]. 南京：電子電氣與教學學報. 2015.1

[3] 陶勁松. 延展式教學在理工專業(yè)課中的實踐與探索[J]. 南京：電子電氣與教學學報. 2015.1

[4] 孫暉. “電工電子學”課程課堂教學方法探討[J]. 南京：電子電氣與教學學報. 2015.1

Discussion on Experimental Teaching Method of Telecommunication Circuits Course

MIAO Peng, TANG Lu, TIAN Ling

(SchoolofInformationandScience,SoutheastUniversity,Nanjing210096,China)

In this paper, according to the problems in curriculum content and teaching methods in Telecommunication Circuits course experimental teaching, specific practical teaching reform ideas and methods are put forward. The method is mainly in an inspiring teaching ideas, gradually progressive approach, the use of teaching inspired show. Three stages of experiments are established in three-dimensional materials and experimental platform. Through years of teaching practice, it is demonstrated that the method can stimulate students' enthusiasm and effectively improve the ability of students to integrate theory with practice, and achieving good teaching results.

telecommunication circuits; experimental teaching; classroom teaching

2015-06-01;

2015-08-21

江蘇省品牌專業(yè)“電子電路與綜合實驗課程建設(shè)”(1104001508)，東南大學校級教改項目“通信電子線路實踐教學改革”(2010-009)

苗 澎(1972-)，博士，副教授，主要從事光纖通信及大規(guī)模集成電路設(shè)計的教學和科研，E-mail: david_keng@sina.com

G424.1

A

1008-0686(2016)03-0110-03