滕旭東 白園飛 麻超 王曉麗

[摘 要] 傳統(tǒng)的高頻實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，過于重視理論驗(yàn)證，對(duì)高頻理論的工程應(yīng)用能力訓(xùn)練較少。為此，我們引入翻轉(zhuǎn)教學(xué)思想，從教學(xué)形式和教學(xué)方法上進(jìn)行探索。采用開放式實(shí)驗(yàn)?zāi)K，將驗(yàn)證和設(shè)計(jì)結(jié)合，課內(nèi)指導(dǎo)和課外實(shí)驗(yàn)相結(jié)合，讓學(xué)生從工程角度來實(shí)驗(yàn)電路和分析問題，突出設(shè)計(jì)性和實(shí)用性，從而有效地激發(fā)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)和主動(dòng)探究興趣。

[關(guān)鍵詞] 實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ?翻轉(zhuǎn)教學(xué);開放式模塊

[基金項(xiàng)目] 2019年度上海工程技術(shù)大學(xué)實(shí)踐教學(xué)建設(shè)項(xiàng)目資助（X201902003）

[作者簡介] 滕旭東，上海工程技術(shù)大學(xué)電子電氣工程學(xué)院教師（通訊作者）。

[中圖分類號(hào)] G642.0 ? ?[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A ? ?[文章編號(hào)] 1674-9324（2020）17-0297-02 ? ?[收稿日期] 2019-09-27

一、前言

傳統(tǒng)高頻電子實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)中缺乏電路設(shè)計(jì)過程，對(duì)高頻基本分析方法的運(yùn)用和必要工程計(jì)算等能力培養(yǎng)明顯不夠[1]，造成學(xué)生對(duì)高頻實(shí)驗(yàn)內(nèi)容興趣不高，從而制約學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)探索精神和創(chuàng)新思維。近年來，大量EDA電路仿真軟件如Multisim，Pspice，Tina等廣泛的使用，高頻實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式也呈現(xiàn)出“以軟代硬”“以綜合代基礎(chǔ)”等特點(diǎn)[2-3]。然而，我們發(fā)現(xiàn)這些仿真軟件的引入，對(duì)學(xué)生高頻電路的設(shè)計(jì)、制作和調(diào)試能力并沒有明顯的提高，常規(guī)高頻測量儀器，如示波器、高頻電壓表和阻抗分析儀等基本操作反而存在較多問題;其次非線性高頻電路實(shí)驗(yàn)，如振蕩器和變?nèi)荻O管調(diào)頻電路等仿真結(jié)果與實(shí)際電路結(jié)果差異較大，給學(xué)生理解和分析也帶來很多困惑。

因此，我們對(duì)高頻實(shí)驗(yàn)課程引入翻轉(zhuǎn)課堂的思想，把傳統(tǒng)課內(nèi)實(shí)驗(yàn)擴(kuò)展到課內(nèi)外結(jié)合的方式，將單元電路實(shí)驗(yàn)轉(zhuǎn)變?yōu)楣δ苣K的實(shí)驗(yàn);通過更細(xì)化的設(shè)計(jì)、計(jì)算、調(diào)試和分析的指導(dǎo)，學(xué)生完成實(shí)驗(yàn)的同時(shí)也提升工程問題的解決能力。

二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

高頻實(shí)驗(yàn)課程和理論課程同步開設(shè)，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容按照通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分為三個(gè)獨(dú)立的功能模塊，每個(gè)模塊有若干基本電路單元組成，如圖1所示。

圖1中發(fā)射模塊實(shí)現(xiàn)從產(chǎn)生低頻信號(hào)，振蕩調(diào)制，功率放大到天線匹配等發(fā)送功能;接收模塊實(shí)現(xiàn)信號(hào)混頻、檢波和鑒（頻）相以及音頻功放等功能;開發(fā)模塊使用集成電路IC，可自由搭建一個(gè)簡單通信系統(tǒng)，并配置虛擬示波器接口，能夠通過學(xué)生個(gè)人電腦就完成波形的觀察。每個(gè)模塊中，基本單元電路配置多種類型，如發(fā)送模塊中配置晶體振蕩器、Clapp振蕩器和壓控振蕩器等;接收模塊中配置集成乘法混頻器和雙平衡二極管混頻器。三個(gè)模塊均為便攜式，可分別獨(dú)立供電，發(fā)射模塊和接收模塊的基本單元電路結(jié)構(gòu)固定，但關(guān)鍵元器件采用插拔形式，可根據(jù)設(shè)計(jì)要求調(diào)整參數(shù)。開發(fā)模塊除主芯片如MC1496，74HC4046等外，電路結(jié)構(gòu)與元器件可以在實(shí)驗(yàn)板上靈活布置。

三、實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)

實(shí)驗(yàn)內(nèi)容為開放性實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)過程貫穿整個(gè)理論學(xué)習(xí)過程，如圖2所示。從基本電路結(jié)構(gòu)、模擬仿真、電路調(diào)試和分析，要求學(xué)生必須完成全部訓(xùn)練。

根據(jù)課程內(nèi)容進(jìn)度，學(xué)生應(yīng)充分理解高頻電路工作原理基礎(chǔ)上，參考實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書中給出參考電路結(jié)構(gòu)、元器件參數(shù)選擇原則和測量方法等，在實(shí)驗(yàn)課前應(yīng)該完成指定技術(shù)指標(biāo)的基本電路單元設(shè)計(jì)，可以借助于軟件對(duì)所設(shè)計(jì)的電路進(jìn)行仿真驗(yàn)證，但不要求一定有結(jié)果;實(shí)驗(yàn)課內(nèi)重點(diǎn)解決電路設(shè)計(jì)存在的問題和實(shí)驗(yàn)調(diào)試和測量方法，不強(qiáng)調(diào)學(xué)生都按步驟操作，倡導(dǎo)學(xué)生與教師討論來完善各自設(shè)計(jì)電路;對(duì)于共性問題和原理問題進(jìn)行適當(dāng)補(bǔ)充，也允許不同組別之間存在實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)度差別;學(xué)生在課后將繼續(xù)使用功能模塊，通過配置的數(shù)據(jù)采集器（南京匯虹電子科技有限公司提供），實(shí)驗(yàn)課外通過虛擬示波器軟件調(diào)試電路，不受到課內(nèi)時(shí)間限制，充分?jǐn)U展學(xué)生高頻實(shí)驗(yàn)的空間和時(shí)間;教師應(yīng)減少實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的講解，更多在于指導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)中出現(xiàn)的理論錯(cuò)誤，參數(shù)計(jì)算和設(shè)備操作規(guī)范，盡量避免為學(xué)生調(diào)試實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

四、考核管理

根據(jù)翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式，弱化學(xué)生出勤率所占比例，強(qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)過程和團(tuán)隊(duì)合作成效。實(shí)驗(yàn)根據(jù)功能模塊分組完成，每個(gè)小組至少四位同學(xué)，每個(gè)同學(xué)分別完成不同的單元電路的設(shè)計(jì)，最后一起實(shí)現(xiàn)模塊功能和參數(shù)測試[4];教師考核方式不是單純看學(xué)生實(shí)驗(yàn)報(bào)告，或通過一次考試來給出學(xué)生實(shí)驗(yàn)掌握情況，而是通過同組學(xué)生共同完成進(jìn)度和技術(shù)報(bào)告答辯的表現(xiàn)對(duì)一組同學(xué)給出統(tǒng)一評(píng)價(jià);改變實(shí)驗(yàn)報(bào)告撰寫形式，重視設(shè)計(jì)過程，理論計(jì)算和測量分析，不要求同學(xué)仔細(xì)論述實(shí)驗(yàn)過程，步驟和無分析的數(shù)據(jù)記錄;設(shè)計(jì)的功能模塊評(píng)估要細(xì)化，引入工程技術(shù)指標(biāo)如噪聲系數(shù)、1dB壓縮電平和非線性失真系數(shù)等進(jìn)行量化比較。

五、教改成效

這次教改我們擯棄了傳統(tǒng)整體實(shí)驗(yàn)箱，取而代之功能模塊;實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書將基礎(chǔ)理論和工程實(shí)例設(shè)計(jì)結(jié)合，強(qiáng)調(diào)計(jì)算分析。學(xué)生必須先有設(shè)計(jì)（含電路仿真），才能調(diào)試實(shí)際電路，最終完成一個(gè)復(fù)雜功能模塊。

通過三年的高頻電子線路實(shí)驗(yàn)教學(xué)探索，我校高頻選修人數(shù)、課程通過率、高頻類課題申報(bào)和競賽參與度都有顯著的提升，見表1。同時(shí)教師也不必受到課時(shí)限制，課內(nèi)外都可以指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)，在完成設(shè)計(jì)過程中也激發(fā)學(xué)生主動(dòng)實(shí)驗(yàn)和開拓創(chuàng)新思維，切實(shí)提高頻理論知識(shí)的綜合運(yùn)用能力。

（致謝：非常感謝南京匯虹電子科技有限公司吳達(dá)勇總經(jīng)理在高頻電子線路實(shí)驗(yàn)平臺(tái)建設(shè)的教學(xué)改革中給予的大力支持和幫助?。?/p>

參考文獻(xiàn)

[1]鄭艷華.高頻電子線路實(shí)驗(yàn)課程中綜合性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目改革探索[J].課程教育研究，2019，（6）.

[2]王麗.高頻電子線路實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)的改革[J].江蘇科技信息，2018，35（32）：59-61.

[3]羅暉，王傳云.高頻電子線路課程實(shí)驗(yàn)改革探討[J].華東交通大學(xué)學(xué)報(bào)，2005，22：71-72.

[4]周梓發(fā)，吳波，李超英.高頻電子線路教學(xué)改革探討[J].教育教學(xué)論壇，2018，24：136-137.

Abstract：The traditional teaching method of high-frequency experiments course gave much more over-emphasis on theoretical verification，instead of high-frequency circuits design training.For this reason，we introduced Flipped Classroom Model （FCM） to improve the teaching mode，which not only help students to deeply understand basic theory of HF，but also greatly inspire the interest of self-study of students，and enhance students practical ability to engineering application.

Key words：experimentalmode;Flipped Classroom Model;open module