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夜上海论坛 一、新实验教学模式构建思路与实践
夜上海论坛 (一)基础性实验教学为中心以教学实验室为平台,确立量验证性实验组成,用以验证所学基础课程的理论知识,通过测试设备观察、分析实验现象,加深对课堂所学相关理论知识的理解,具有一定的直观性和启发性,同时能够有效地培养学生实践动手能力及实验素养。
(二)跨学科课程的“相互融合式”教学验证性实验内容通过对硬件的操作来观察实验现象,不能使学生综合运用所学知识达到创新能力及工程设计能力培养的目标。目前全国各高校开设的EDA技术理论课程为电子技术领域带来了一场技术革命[7-13],诸如EWB、LabView、Multisim、SystemView、Protel、Pspice等各类仿真设计软件,能够在有限的学时内实现仿真设计性实验,既能培养学生综合设计能力和创新能力,又能克服硬件设计基础实验所存在的问题。跨学科课程为硬件设计基础实验奠定了技术基础。
(三)课程设计的“相互融合式”教学高校开设的各类课程设计已经成为目前实践教学体系的重要组成部分之一,由于其教学效果良好,现已在高校电子信息类专业普遍实施。以黑龙江大学电子工程学院为例,电子信息类专业开设的各类专业课程设计为通信电子线路设计性及综合性实验项目内容的开展奠定了基础,立足黑龙江大学—电子工程学院—电子信息类专业课程设计,有效地相互融合通信电子线路设计性和综合性实验内容,对实验课程体系的建设具有重要教学意义。
夜上海论坛 (四)课外科技活动的“相互融合式”教学课外电子设计类科技活动充分提高了大学生实践动手能力,调动了大学生参与实验教学的主动性和积极性,培养大学生团队协作精神、工程意识和创新能力。目前各高校充分意识到各类电子设计科技活动的重要性,黑龙江大学电子工程学院也不例外,各教研室教师积极组织学生参加各类国家级、省级及校级各类电子设计大赛,并亲自跟踪指导。在电子设计大赛及立项课题内容设计上有机融入综合性、软硬件设计性和创新性实验项目,拓展了通信电子线路课内实验内容。课外各类大学生科技活动为通信电子线路综合性、软硬件设计性、创新性实验项目开展提供了新的舞台。
(五)毕业设计的“相互融合式”教学高等教育人才培养过程中大学生毕业设计是综合性实践教学重要环节之一,也是培养大学生综合运用知识解决实际问题能力的重要手段之一。指导教师依据大学生所学专业知识为大学生设计毕设题目,选题要体现所学知识的综合运用,同时可以充分融入通信电子线路的综合性、设计性及创新性实验内容。近年来,黑龙江大学电子工程学院在毕业设计环节中,使通信电子线路实验课程内容与毕业设计内容有机结合,既能达到黑龙江大学电子工程学院大学生毕业设计要求,又使通信电子线路多样化实验内容得到充分开展。
夜上海论坛 (六)教师科研的“相互融合式”教学德国著名思想家、教育家洪堡在柏林大学办学实践过程中,首次提出了“通过科研进行教学”的思想和“教学与科研相统一”的原则[14],明确了教学与科研辩证统一、相辅相成、互相促进的关系。围绕指导教师科研课题,将科研性和创新性实验内容融入到教师科研项目中,通过教师科研项目锻炼大学生实验设备的操作能力及分析问题解决问题的能力,是洪堡“科学研究促进教学”思想的外在表现。在教学过程中,教师要鼓励学生参与科研项目,提高大学生的积极性和主动性。同时经过学院专家指导,使大学生在学习过程中初步掌握科研的基本方法,有效培养了学生的科研意识和科学素养,激发了学生学习兴趣和主观能动性,进一步提高了教学效果和教学质量。
夜上海论坛 二、结论
关键词:通信电子线路;仿真实验;电子设计
通信电子线路课程是通信类、电子信息类等专业必修的一门重要课程。它具有理论性、实践性及工程性强的特点。该课程的重要内容是模拟无线通信系统中的发送设备和接收设备,重点研究它们的组成原理、基本电路和分析方法,并且应用模型化的思想来描述电路结构和单元电路。本文根据应用型本科院校电子信息工程专业对通信电子线路课程的设置要求,对该课程的教学现状和教学改革方法予以探究。
一、通信电子线路课程教学现状
夜上海论坛 通信电子线路课程具有基本概念抽象、基本单元电路多、分析方法多等特点。在理论教学中,由于该门课程概念过于抽象,导致学生对该门课程掌握起来比较困难,进而削弱了学生学习的积极性。如何激发学生的学习兴趣,提高课堂教学质量,教师首先应对其中的问题予以分析。(一)课程衔接问题通信电子线路课程在电子信息工程中与先修课程、后续课程联系密切,根据我校电子信息工程专业培养方案可知通信电子电路的先修课程有:数学、物理及信号与系统等课程,后续课程有数字通信、通信技术等课程,而在实际的教学中,教师往往会忽略课程衔接这一问题,导致学生很难理解其中的概念,使得学习效率得不到有效提高。因此教师一定要对课程的衔接问题予以高度重视。(二)理论与实践脱节问题在课堂理论教学中,讲授的电路大多是分立元件组成的电路,并没考虑实际电路的高频效应,学生在课堂上接触不到实际电子产品及实际应用电路,在实验教学中,实验内容通常又是以验证性为主,综合实验和创新实验偏少,自主性设计实验几乎不涉及,使得理论与实践往往是脱节的。因此,理论联系实践是通信电子线路课程教学改革的重点内容。
夜上海论坛 二、通信电子线路课程教学改革的方法
(一)重视课程的系统性
围绕模拟发射机与模拟接收机这“两条主线”展开教学,对于超外差式接收机中,高频放大模块、中频放大模块放在高频小信号放大器这一章节中讲授,而对于混频检波则应在频谱搬移电路中讲授,本地振荡模块则课在正弦波振荡器中讲授。通信电子线路的每一章节介绍最终都要回归到模拟发射机和模拟接收机这两条主线当中,在教学中使学生形成系统的学习观点。
(二)重视课程的联系性
联系是客观的,事物之间是有普遍联系的,而对于通信电子线路这门课程来说,教师应考虑其与前后续课程之间的联系,在电子信息工程专业中,通信电子线路的教学应通过前续课程引出后续课程,如在讲解基础知识这一章中的选频网络、串联谐振回路、并联谐振回路、耦合回路等知识点时应与“电路分析”中的频率响应、互感耦合磁路结合进行教学;在讲解谐振功率放大器时,要注意分析高频小信号放大电路与低频功率放大器的异同;讲解频谱搬移技术和数字调制概念,要先引入频谱概念,这样才能使学生将前后的知识联系起来进行综合学习。
(三)电路仿真演示与实验操作相结合
夜上海论坛 通信电子线路课程具有原理复杂、概念抽象等特点。实验环节作为教学的重要环节,是学生理解概念、掌握学习方法的重要手段,因此教师要重视将课堂上典型电路的仿真演示与实验室的实验教学相结合。在教学过程中充分运用多媒体对电路进行仿真演示,使复杂、抽象的理论形象生动,便于学生理解和接受。在实验教学中,要选取比较有代表性的实验,如选频小信号放大实验、谐振功率放大实验、集成调频发射、接收系统实验等。使学生在实验操作中加深对知识的理解,逐步培养学生发现问题、解决问题的能力。
夜上海论坛 (四)结合电子设计竞赛,培养学生的综合实践能力
夜上海论坛 通过大学生电子设计竞赛来培养学生的实践能力和创新能力。大学生电子竞赛需要综合运用所学的电路相关方面的知识。因此,在教学过程中可以将大学生电子设计竞赛和本课程教学内容相结合,增强学生综合运用知识的能力,调动学生学习本门课程的主动性,激发学生的学习兴趣。
三、结语
本文对通信电子电路课程教学现状、教学问题及教学策略的分析,目的在于探索出适合通信电子电路课程的教学方法,以激发学生的学习兴趣,培养学生的实践能力和创新能力,进而提升教学效率和教学质量。
参考文献:
[1]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,2007(4):12-14.
夜上海论坛 [2]高艳东.高频电子线路课程教学改革探析[J].教育教学论坛,2015(30):66-67.
[3]陈冬梅,陈宏滨,胡煜,等.通信电子线路课程改革的探索[J].教育观察(上旬刊),2014(10):59-61.
【关键词】高等职业教育 高频电子线路 教学探析
夜上海论坛 高等职业教育是高等教育由精英教育向大众教育转变而形成的一种新的教育类型,与本科教育不同的是,高等职业教育更加突出专业重点,主动适应社会的实际需求,应用性、针对性和适应性是高等职业教育的区别于本科教育的主要特点。在高等职业教育中,《高频电子线路》是应用电子技术、通信工程等相关电子专业的一门重要的专业基础课程,该课程以模拟通信系统的组成原理为引导,侧重介绍了无线通信系统主要单元的基本工作原理和基本分析方法,是一门理论性和实践性都很强的课程。《高频电子线路》具有内容抽象、理论性强、专业术语较多、名词概念较多、与实践密切相关等特点,历年来,学生普遍反映内容宽泛、理论空洞、难于掌握。如何让学生更好地了解并掌握高频电子线路的知识,培养学生对高频电子线路的分析、设计、应用能力,是该课程教学改革急需解决的问题。
一、教学理念的改革
高职教育在教学理念上应“以学生为中心,以实际应用为导向”。“以学生为中心”这一概念源于19世纪美国教育学家杜威所提出的“以儿童为中心”的理念。他反对在教学中以教师为中心,反对在课堂教学中采用由上而下的灌输式、填鸭式教学,提出了“以儿童为中心”组织教学,充分发挥儿童的学习主动性。在《高频电子线路》教学中,也应针对学生高中基础知识薄弱,理论功底不好,理论分析和公式的推导能力不如本科学生的特点,在教学理念上采用“以学生为中心,以实际应用为导向”,为《高频电子线路》课程教学打下良好基础。
(一)了解学生的个人因素
每个学生都是独立的个体,他们有着不同的家庭背景、教育背景,这些对学生的学习活动会产生不小的影响。因此,上课前,任课教师应深入到学生当中,充分了解学生的情况是一项必不可少的工作。例如,本教学班学生的文理科比例、高考情况、高中阶段学习情况等。
夜上海论坛 (二)了解学生相关基础课程学习情况
《高频电子线路》是在学生已经完成《高等数学》、《电路基础》、《模拟电子线路》课程的学习前提下,而开设的一门是专业基础课。该课程与《电路基础》、《模拟电子线路》知识有很大的关连,《电路基础》、《模拟电子线路》是该课程的前导课程。在教学前教师应对学生学习《电路基础》、《模拟电子线路》情况了一个充分的了解,以便在以后的教学中做到心中有数。
(三)了解当前无线通信技术的最新进展
夜上海论坛 《高频电子线路》是与实际结合较紧密的一门课程,其中的调制与解调、小信号谐振放大、功率放大等概念充分运用在当前的移动通信、无线互联网等领域,教师应收集相关信息,在教学中相关知识讲解时,把当今无线通信技术的最新进展和运用情况介绍给学生,让学生对课程的应用有更深入的认识。
二、教学内容的改革
夜上海论坛 《高频电子线路》课程教学以单元电路的工作原理和性能分析为重点,内容广泛、涉及的电路多、分析计算较复杂,学生由于从未接触过相关专业的实际工作,对高频电子线路的应用知之甚少,于是导致对高频单元电路的工作原理与性能理解不够深刻,只能是死记硬背,加上高等职业学院的学生理论基础薄弱,空洞的理论分析与计算对学生的学习兴趣和勇气打击不轻。为此,笔者提出要针对高等职业学院的学生,改革《高频电子线路》课程的教学内容,从补充基础知识入手,引入数学模型,“授之以鱼”,不如“授之以渔”。
(一)适当补充必要的基础知识
夜上海论坛 现在的大多数高等职业教育的《高频电子线路》教材,起点均是在学生已经学完了《电路基础》、《模拟电子线路》两门课程,均未涉及《电路基础》、《模拟电子线路》的相关知识,但是由于高等职业教育的特殊性,《电路基础》、《模拟电子线路》受课时限制,在《高频电子线路》所需要的基础知识的讲解上还不够清晰和深入。对此,教师在授课过程中,应适时地插入《高频电子线路》所需要的《电路基础》、《模拟电子线路》的补充讲解。
夜上海论坛 例如《高频电子线路》课程大量应用到了谐振电路的相关知识,而学生在《电路基础》课程中由于课时限制,对谐振电路只作为了解内容,简单地作了了解,在《高频电子线路》教学中就明显感到所学知识不够用。这就要求教师在教学中及时地对课程所涉及的基础知识加以补充和深入。
(二)引入《模拟电子线路》中的数学模型知识,为单元电路分析提供分析工具
应将《模拟电子线路》中的数学模型知识引入到《高频电子线路》教学中,建立了数学模型,理论分析才能够深入,学生理解起来更容易。
夜上海论坛 例如在《高频电子线路》的高频小信号放大器的讲授中,直接给出了其交流等效电路如图1,经过多年教学实践发现,大多数学生对此都感到不解。
夜上海论坛 图1 高频小信号放大器电路及交流通路图
对此,教师在教学中应结合《模拟电子线路》课程中对放大的直流与交流分析,由浅入深,先直流后交流,把高频小信号放大器的工作原理讲清楚,讲透彻。具体来说,就是先讲《模拟电子线路》中对放大电路分析方法,让学生对晶体管h参数等效模型方面的知识进一步加深认识和理解,然后再过渡到《高频电子线路》的高频小信号放大器的交流等效电路的分析,通过两者的对比分析,找出其共同点和不同点,这样会使学生更容易理解和掌握。
图2 模拟电子线路中的共射放大器电路及交流等效电路
夜上海论坛 三、教学手段的改革
夜上海论坛 丰富的教学手段对教学的辅助作用是不言而喻的,《高频电子线路》理论性强,概念多,内容繁杂,学生在学习过程中容易感到抽象、枯燥。教师在教学中应尽可能地采用课堂演示实验、多媒体教学等多样的教学手段,活跃课堂气氛,激发学生学习兴趣。
(一)教学中应尽可能采用多媒体教学手段
夜上海论坛 利用多媒体教学手段,可以使《高频电子线路》中的抽象、枯燥的内容变得生动形象。例如《高频电子线路》中的信号调制解调过程,就可以利用软件做成多媒体动画,让信号的调制解调的演变过程更加形象化,从而加深学生对信号调制解调过程的理解和认识。
夜上海论坛 (二)把课堂搬到实验室
《高频电子线路》的理论教学中,还可以在理论分析基础上,做课堂演示实验,用实验数据去证实理论分析的结果,把看不见、摸不着、晦涩难懂的理论变成看得着的波形、读得出的数据、明显的声、光效果。
例如在高频功率放大器的电路原理分析教学中,教师可以把课堂搬到实验室,通过对具体高频功率放大器的实验,用波形、数据来对理论分析进一步地验证,这样可以收到事半功倍的效果。
夜上海论坛 四、结语
《高频电子线路》是一门理论性和实践性都很强的课程,通过对高职学生的多年教学,笔者提出了自己的一些看法,希望对该课程教学改革的提供有益借鉴。
参考文献:
夜上海论坛 [1]林春方.高频电子线路[M].北京:电子工业出版社,2010.
夜上海论坛 [2]李国平,武海艳.谈谈高频电子线路教学[J].科技信息,2006(10).
[3]申功迈、钮文良.高频电子线路[M]西安.西安电子科技大学出版社,2005.
[4]李林.高频电子线路课程教学改革探讨[J].才智,2010(30).
夜上海论坛 关键词:技术应用型;通信电子线路;课程体系扩展教学
作者简介:杨宇(1976-),女,工程硕士,上海电机学院通信工程系讲师
夜上海论坛 通信电子线路课程是电子、信息类相关专业重要的专业基础课,有很强的理论性、工程性和实践性,对于技术应用型本科院校学时压缩、学生基础薄弱、技术技能要求高等矛盾,笔者在不断地思考和探索,提出以下改进措施。
一、课程体系扩展教学
夜上海论坛 通信电子线路不仅是电子信息学科的一门专业课程,而且与学科中众多课程有着密切相关的联系。比如,电路分析和模拟电子线路课程为通信电子线路提供了电路分析的知识基础,信号与系统课程为其提供了信号分析的基本方法,同时通信电子线路又是通信原理课程的基础。此外,通信电子线路还与高等数学、大学物理、电磁场与天线等课程有着必然的联系。如果相关基础课程没有掌握,学习通信电子线路课程就一定困难重重。应用型本科教学对理论教学没有传统的本科教育的要求高,学生学习知识不能很好地融会贯通,只在该课程的立场上理解问题,这导致学生在学习通信电子线路课程时感觉压力很大。课程体系扩展教学就是在讲课过程中,帮助学生建立各课程之间的联系,以一个学科体系为背景,让学生建立课程的知识架构,理解学习内容。在进行通信电子线路课程的教学中,适时对基础知识回溯教学,引导学生用已学基础知识解决通信电路问题。同时,在通信电子线路教学中,讲述实际应用可以帮助学生展望后续课程的教学内容,提高学生对通信电路的认识和实用掌握。在教学中,提出课程体系的概念,能帮助学生全面了解学科的研究内容和未来的方向,为学生指明学习的方向。
夜上海论坛 二、具体措施
夜上海论坛 1.精炼基础,引导引入
由于学生课程基础不牢,所以教师要在教学中用精炼有效的描述带学生复习回顾基础知识,并正确引导学生运用基础知识理解分析通信电子电路的知识点。比如,在笔者讲述谐振回路的过程中,对于电路中的电阻、电容、电感的参数等,从其高频应用的模型进行介绍,并结合电路分析课程中三者的特性;在讲解高频小信号谐振放大电路时,先复习模电中基本放大电路的结构和分析方法,总结知识要点,展示其与高频放大器之间的相同之处,引出高频放大电路的学习知识点,使学生可以很快进入学习状态。
夜上海论坛 2.引问题,重结论
夜上海论坛 通信电子线路课程知识点分散,理论性强,又对基础要求高,对于应用型本科学校的学生来说,一直是难点。要解决这个问题,就需要先缓解学生心中的畏难情绪。在教学中,教师要多设计一些具有启发性的有趣问题,让学生在思考中学习,激发学生的学习兴趣。同时,在讲解问题的过程中,尽量避免冗长的公式推导,重要的是问题的结论,要能形象地描述出结论,持续激发学生的学习兴趣。比如,怎么理解LC回路的谐振状态?LC回路失谐是呈现什么特性?在讲解时,公式的推导很多,学生懒得看或深究,实际谐振状态就是回路输出参量最大时的状态,可以结合小学自然课上桥梁共振的现象,帮助基础不扎实的学生理解和掌握谐振的结论。讲失谐时回路是容性还是感性,由于学生基础不扎实,容易混淆,可以并联回路为例,讨论电容、谐振电阻、电感三条之路并联,可以理解为不同的频率信号选择不同的三条路,频率较低的选择电感,频率较高的选择电容,频率适当的(谐振频率)选择电阻通道,这样学生就较易理解这部分的结论。
夜上海论坛 3.合理运用现代化教学手段
计算机仿真技术迅猛发展,对于电路设计领域具有开拓意义。在通信电子线路课程的教学中可以适当运用此技术,在课堂上展示通信系统模块电路的运行和结果,加深学生对内容的理解,提高教学效果。通信电子线路作为电子信息相关专业的专业基础课,地位毋庸置疑。笔者结合自身多年的教学工作,不断探索适合的教学方法,希望对课程改革有一定促进作用。
参考文献:
夜上海论坛 [1]李萍.高频电子线路课程教学的思考与改革探索[J].科技与企业,2014(9).
夜上海论坛 [2]于效宇,刘艳.高频电子线路广义教学法的探索[J].黑龙江教育(高校研究与评价版),2015(1).
夜上海论坛 【关键词】通信电子线路 校企合作 教学改革
夜上海论坛 【中图分类号】G642 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089(2016)10-0045-02
夜上海论坛 一、课程改革的意义
夜上海论坛 《通信电子线路》是通信工程专业一门重要的专业基础核心课程,课程内容多,电路复杂,涉及知识面广,尤其对数学、电路理论等基础理论运用较深,采用非线性分析方法,而且较抽象,理论难度大、综合性和实践技术性强,使得本课程的学习比较难。学生对这门课程的理解往往停留在理论知识上,即使是对学习能力较强的同学,也只是了解单元电路的工作原理,却不理解单元电路实际中是如何工作于整个通信系统中的,更不要说理解电路的应用和自主创新地设计电路了,这显然达不到课程教学目标的要求。如何有针对性地进行《通信电子线路》课程的教学改革是提高教学质量和培养学生综合能力的必要途径。如何让教学活动向应用型靠拢,符合应用型人才培养方案是教学改革的重要目标;如何在有限的课时内,让学生在掌握本门课程的基本概念、基本理论和基本分析方法的同时,培养学生的分析设计能力;如何通过校企合作、融合企业资源开展教学,并能够实现由理论到实践的跨越,提升动手能力等是本次教改需要解决的主要问题。所以开展基于校企合作产教融合的《通信电子线路》课程教学改革研究与实践是十分必要的。
二、课程改革具体实施方案
夜上海论坛 在转型发展背景下,以提高学生的应用能力为目标,将《通信电子线路》课程教学与校企合作产教融合。
1.与企业联合修订课程培养方案,优化整合教学内容
结合行业需求与技术发展,特别是通信电子生产、设计等具体岗位对该课程的知识与能力要求,重新规划和设计课程教学内容,并与湖南创一电子科技有限公司深度合作,将该公司的部分通信电路设计方案与设计图纸等引入到课堂教学内容之中,以提高该课程与生产实际的结合度,达到理论联系实际的目标。
夜上海论坛 (1)与企业联合修订课程培养方案。以应用能力培养为目标,修改课程的教学大纲、考试大纲和实验大纲。教学大纲要突出应用能力的培养,根据企业需求,删除那些复杂的公式推导和理论分析,引入与实际通信专业应用联系紧密的工程案例分析;考试大纲弱化传统的笔试考试,将产品的设计开发纳入考试大纲。
(2)优化整合教学内容。围绕无线电广播发射系统和无线电广播接收系统优化整合教学内容,以典型通信系统为主线进行项目化教学,将课程内容系统化编排为七个项目,根据知识体系结构,又将每个项目划分为若干子项目。把相关的知识点和技能要点融入项目中,在每个项目分解完后,再进行工程案例的分析讲解,将理论知识融入工程实践,培养学生的工程应用能力。
2.以学生为主体,改革教学方法和教学手段
夜上海论坛 (1)邀请工程经验丰富的企业工程师走进课堂,开展“任务主导”教学。很多简单的高频电子系统设计所需要的知识往往涵盖了《通信电子线路》课程各主要章节的内容,课程的前言部分,邀请企业工程师以讲座的形式讲授课程相关知识点在实际产品中的应用情况,可以通过仿真软件仿真或实物展示的方式让学生对课程有个基本的感性认识。认识到学完通电课程可以完成这些简单电子系统的软件设计,并以必须完成的任务形式布置下去,突出“任务”教学。
(2)与企业联合建立虚拟软件仿真库和硬件实物作品库
1)建立虚拟软件仿真案例库。与企业合作建立仿真案例库,增加Multisim和Matlab/Simulink两种软件仿真实验训练项目,供同学课后学习参考。
2)建立作品实物库。与企业合作建立硬件实物作品库。一方面,教师在讲解每个项目之前,先通过实物展示,在正式学习电路的基本原理前建立学生的感性认识,激发学生的好奇心,提高学生的学习积极性和主动性;另一方面,有兴趣的同学可以借鉴他人的成果,快速了解作品的设计流程和设计方法,提高自身的动手能力。
夜上海论坛 3.建立课程网络资源平台
夜上海论坛 利用学校教学资源平台,将该课程教学资源上传到网络,有助于学生自学与查漏补缺。计划将有关课程的全部信息,包括课程教学大纲、考试大纲、实验大纲、课程电子教案、课后习题答案、实验指导书、虚拟仿真软件、优秀作品报告及实验演示等上传到学校教学资源平台。
4.与企业合作,开展“双师双能型”教学团队建设
夜上海论坛 《通信电子线路》是一门理论性很强的专业基础课程,在转型发展背景下,如何快速有效的转换教学模式,突出学生应用能力的培养,每一位任课老师面前的一个巨大挑战。安排任课教师下企业挂职锻炼,同时不定期聘请企业专家对任课老师进行短期培训和项目指导,由企业提供部分产品模型由指导老师带领学生参与产品的开发设计,通过实践具备一定的工程实践经验,达到“双师双能型”教师的培养要求。
夜上海论坛 三、结论
根据《通信电子线路》课程的特点及教学过程中存在的问题,首次提出将《通信电子线路》课程教学与企业合作,通过校企合作产教融合提高本门课程的教学质量。
参考文献
[1]陈学卿,莫禾胜,邓莉.基于Muhisim11.0的高频电路实验教学分析[J].桂林航天工业学院学报,2013(2):207-209.
夜上海论坛 [2]乔世坤.PSpice在高频电子线路实验教学中的应用[J].实验技术与管理,2015(11): 145-149,169.
[3].基于通信电子线路(高频)课程的课堂教学思考[J]. 教育教学论坛,2014(11): 172-173.
夜上海论坛 目前电子信息类专业学生对高频电子线路课程的学习动手操作能力匮乏,只注重理论知识的学习。本文在剖析学生对高频电子线路课程学习过程中出现典型问题的基础上,阐述了加强学生动手操作能力、团队协作能力以及电子元器件排除故障能力的观点,并浅谈了对高频电子线路课程设计及相关实践环节的改革实践,为高校高频电子线路课程的教学和课程设计提高一定的参考。
关键词:
高频电子线路;课程设计;改革;实践
高频电子线路是大学电子信息科学与技术、电子信息工程及通信工程等电子信息类学科的一门重要的专业基础课,涉及的知识点非常多,在整个培养方案中起到过渡的作用。该课程主要对高频电子线路的基本原理和基本分析方法的研究,以单元电路的分析和设计为主。笔者多年在高频电子线路课程教学一线中,发现学生在高频电子线路课程学习中只学一些基本知识,不注重动手操作实践能力,喜欢搞系统仿真,对电子元器件电路的搭建、焊接及调试缺乏积极性。鉴于上述问题,本文提出了一些高频电子线路课程设计的改革措施,为一线课程教师提高一定的参考。大学课程设计的最终目的是将学生从厚厚的书本理论知识学习的轨道上逐渐引向公司实际需求上来,理论联系实际,把简单的孤立单元电路加以系统化、集成化,且将电路原理分析、设计与电路搭建、调试等手段结合起来,让学生掌握集成电路设计的方法,了解实际科学实验的流程和实施办法,为以后的工作生涯埋下伏笔。
1加强学生的团队协作精神
夜上海论坛 高频电子线路课程设计是高校电子信息类学生在学习高频电子线路的过程中一门至关重要的课程,是高校学生在本科学习中一次熟悉实验流程的基础训练,是加强学生动手能力和自主学习能力的有效措施之一,同时,在课程设计中也能锻炼学生们的协作精神。在该课程实践的过程中,极个别小组不能在规定的时间内按时完成课程任务要求,经过研究主要存在四个原因:一是有些课程设计所需原件较多,同学们对有些器件不够熟悉导致实验无法进行,必须寻找更可靠的设计方案;二是有些同学不能合理的分配时间,存在“前松后紧”的现象,令整个设计小组的进度受阻;三是小组内交流程度不够,许多设备的参数设置不能匹配,导致整个系统无法兼容;四是在最后调试的过程中遇到问题小组交流不够及时,不能协商出好的解决方法。综合上述四个原因,在今后的课程设计中,必须提高同学们之间交流的频率,培养协作精神,并能从合作的过程中寻找解决问题的方案。为了响应国家培养创新人才的号召,使同学们在今后的竞争中能够脱颖而出,必须使学生们集各种优势于一身。首先要具备实践意识,众所周知实践是检验真理的唯一标准,在实践过程中要做到一切以实际为本;其次要加强合作意识,任何大项目的完成都是多人合作的结果,只有在众人的努力下,结果才会更准确;最后要培养管理的能力,一个工程是否能够顺利完成,要看管理的科学性,合理的管理制度往往能事半功倍。
2课程设计对高频电子线路教学的探索
夜上海论坛 实践开放的个性化实验教学模式,主要采取以下一些措施:对于学生专业实践能力的培养更多的看中实践能力,而不是过去的实验项目,为了形成一个完整的实践能力知识体系,将培养学生需要完成的专业实践能力的若干个知识点进行拆分,同时提供远多于实践学时要求的实验项目为学生设计,每个项目中包含着代表基础型、提高型、挑战型等不同程度层次的多个知识点。一般情况下,实验项目包含的知识点越多,则体现其具有很强的综合性和复杂性。在实验考核中主要的关注点在于学生对知识点的完成情况,因此学生不必完成那些固定僵化、一成不变的实验项目,但是整个实验体系所要求的关于实践能力知识点的训练是学生必须要完成的,这样可以避免“一无所知进实验室”和“老师手把手做实验”等现象。对于能力不同和兴趣爱好不同的学生可以较好的满足他们的个性化需求,使他们可以依据对自己的定位,自行选择对设计专业实验结构的参与,实现实验结构的因人而异,因材施教。本文提出的开放性自主实验模式,不仅为学生可以提供充分的探索空间,满足不同层次的学生需求,更重要的是在参与设计实验结构的过程中还能更好地帮助学生,全面性综合性的认识专业实践能力。
3教学手段的多样化
3.1基于ProtelDXP或AltiumDesigner等软件的计算机辅助教学。ProtelDXP电路设计是一种应用广泛的微机版电子电路辅助设计软件。使用ProtelDXP辅助教学的过程主要在课下完成,学生通过对高频电路的分析、估算、电路图制作和PCB板图制作等环节的学习。可培养学生理论联系实际、分析解决实际问题的能力,使学生熟悉小型产品设计的流程和基本方法。
3.2基于数字化教学平台的辅助教学。东北电力大学搭建了数字化教学平台,其中高频电子线路作为校级精品课程位列其中。在该教学平台上,主要由电子教案、教学大纲、授课计划、课程PPT以及课程录像等模块组成。在开放的网络平台上,教师可在讨论板块上可与学生进行实时交流,及时将相关的教学资料和作业要求实时上传,让学生按时完成对应课程内容的测试题,及时了解学生对阶段性理论知识的掌握程度。
4高频电子线路课程设计案例
夜上海论坛 4.1设计完成系统结构框架图。通过构建框架图可以培养学生相应的设计能力,为大学本科阶段的学习或者将来实际参加工作打下坚实的基础。通过对系统结构框架图的设计,学生可以增强一定的自学能力、查阅文献的能力以及动手能力。
4.2设计PCB电路板。此环节能够培养学生的工程设计能力,通过电路原理图的封装设计,使得学生能够掌握相应的技巧。
夜上海论坛 4.3硬件电路的搭建与调试。本环节可以通过硬件电路的搭建来培养学生的实际动手操作能力,综合应用学生所学知识。最终通过对硬件的调试完成整个电路的设计,由实验结果分析判断设计的性能与效果。
5结束语
夜上海论坛 高频电子线路作为电子信息科学与技术、电子信息工程及通信工程等电子信息类专业的重要专业基础课,其课程设计不仅检验学生对已学的理论知识的掌握程度,而且在一定程度上还培养学生动手操作能力和创新意识。本文作者长期在一线教学实践过程中,对高频电子线路配套的课程设计做出了相应的调整和改革,并且取得了阶段性成果。下一阶段的主要工作是提高学生对高频电子线路课程设计的积极性,培养学生动手操作能力和创新能力,让学生真正意识到动手操作能力的重要性。
参考文献
[1]邓忠惠.结合电子设计竞赛促进《高频电子线路》的教学改革[J].高校理科研究,2010(30).
[2]孙雷明,秦连铭.高频电子线路教学浅析[J].办公自动化,2010(14).
[3]陆静霞,李林,邹春富.基于仿真软件的高频电子线路实验优化[J].实验室研究与探索,2011,05:50-54+59.
[4]石博雅《.高频电子线路》课程改革探讨[J].中国电力教育,2008,17:136-137.
夜上海论坛 [5]谢晶.《高频电子线路》课程教学改革的研究与探索[J].教育教学论坛,2016,05:62-63.
夜上海论坛 关键词:通信电子线路;实践教学;虚拟实验
夜上海论坛 中图分类号:TP311文献标识码:A文章编号:1009-3044(2012)10-2399-03
Research of Systemview Used in Simulation of Communication Electronic Circuit Course
MAO Hong-yan
夜上海论坛 (Shenyang Institute of Engineering, Shenyang 110136, China)
Abstract: In order to improve the quality of teaching in this courses,we have made a series of research and reformation of the course of Communication Electronic Circuit .It was presented adding the projects of virtual experimental development and experience project on the basis of old experiments. Simulation systems were built using System View software. Waveform and spectrum were analyzed. All of these deepen students’ understanding of the course and cultivate the students’spirit of innovation.
夜上海论坛 Key words: communication electronic circuits; system view; simulation
夜上海论坛 通信电子线路是通信工程、电子信息工程等相关专业的一门重要的专业基础课,它以“信号与系统”、“电路分析’,、“低频电子线路”等课程为基础,研究的主要内容是:高频小信号放大器、功率放大器、振荡器、调制与解调器与混频器、反馈控制电路等的工作原理与分析方法。通过学习通信设备中常用电路的原理、组成、性能分析和设计方法,获得通信电子线路的基本理论、基本方法和基本技能,具有通信电路系统的分析和设计能力。
夜上海论坛 以前的通信电子线路的教学方式,主要采用理论教学+验证实验的方式。理论教学完成在课堂上,对各单元电路的电路构成和原理、元件参数计算和设计等方面进行讲解。在验证实验中,学生通过各种高频通信实验箱,按照实验指导书进行连接,之后通过示波器、毫伏表等设备,观测输出信号,得出实验结果。在实验中,学生的主要工作就是将输入信号接入电路中,得出测量结果,而对电子线路的相关问题分析不深入。
夜上海论坛 我们对“通信电子线路”课程的实践教学进行改革,在演示性和验证性实验基础上,增加了虚拟实验项目的开发,将动态仿真软件应用于通信电子线路的实验教学中,从而为学生提供通信系统开发、设计、调试的平台,帮助学生更好地理解和掌握通信电子线路原理。
1System View软件介绍
Systemview是美国ELANIX公司推出的软件,它为用户提供了一个完整的动态系统设计、仿真和分析的可视化软件环境,利用此软件可以构造出各种复杂的模拟、数字、数模混合系统,可用于各种线性或非线性系统的设计和仿真。SystemView属于一个系统级工具平台,可进行包括数字信号处理(DSP)系统、模拟与数字通信系统、信号处理系统和控制系统的仿真与分析,软件配置了大量图符块库,用户很容易构造出所需的各种仿真系统,并可以分析时域波形图、眼图、功率谱、星座图和各类曲线。[4]
夜上海论坛 SystemView的库资源十分丰富,包含若干图标的基本库(MainLibrary)及专业库(OptonalLibrary),基本库中包括多种信号源、接收器、加法器、乘法器,各种函数运算器等;专业库有通信、逻辑、数字信号处理、射频/模拟等;它们特别适合于通信系统的设计、仿真和方案论证;并可进行各种系统时域和频域分析、谱分析,及对各种逻辑电路、射频/模拟电路(混合器、放大器、RLC电路、运放电路等)进行理论分析和失真分析[4]。
夜上海论坛 在系统设计和仿真分析方面,SystemView还提供了一个真实而灵活的窗口用以检查、分析系统波形。在窗口内,可以通过鼠标方便的控制内部数据的图形放大、缩小、滚动等。另外,分析窗中还带有一个功能强大的“接收计算器”,可完成对仿真运行结果的各种运算、谱分析、滤波。
2SystemView在《通信电子线路》中的应用
通信电子线路课程中,有一些通信和电子线路的原理不好理解,应用仿真软件做通信系统的仿真,帮助学生更好地理解和掌握 通信电子线路原理。在虚拟实验项目的开发中,通过计算机仿真软件对所学内容进行模拟实验,我们在教学中使用的是SystemView。在通信电子线路课程中,像幅度调制、解调一章内容,可对各种调制、解调用SystemView建立系统分析。其它内容如:频率调制、解调、反馈控制电路、锁相环路、超外差式收音机系统等等都可用SystemView建立仿真系统来进行分析。
在仿真过程中,主要完成元器件和仪器的选择,设置相关的参数,并按照系统构成进行线路的连接,实现系统特性的仿真。通过此仿真软件,能非常方便地将系统原理图设计、仿真、运行等过程融为一体,组成计算机实验平台。SystemView具体的仿真步骤如下:建立通信系统的数学模型;从各种功能库中选取或拖动图符,构建通信系统;设置系统的定时参数;据系统性能指标,对各模块参数设置并调整参数;行仿真系统,过分析窗口、波形、频谱来观察分析结果[5]。
3SystemView的应用实例
夜上海论坛 为了更好地说明问题,下面以通信电子线路课程中幅度调制、解调来进行仿真和分析,幅度调制、解调是通信电子线路课程的重要内容。
3.1 AM系统调制及包络解调仿真
在SYSTEMVIEW中,按照AM系统调制及包络解调流程图放置各个元器件,,设定其相应参数并连线,建立仿真系统如图1所示:设置载波的振幅为1V,频率为10HZ,调制信号振幅为1V,频率为100HZ,直流分量的设置:双击Source,选择Noise按钮,在出现的元件列表中选择PN Seq,设置幅度为0.5V,理想低通滤波器最低截止频率设定为100HZ,
图1 AM系统调制包络解调流程图
夜上海论坛 点击“运行”图标后运行系统,运行无误后,点击查看波形图标查看各部分的时域波形。各部分输出时域波形分别如图2所示:
图2 AM系统各部分波形图
夜上海论坛 由图2可以看出,在波形上,已调信号的幅值随基带信号变化而呈正比地变化;用相干解调法解调出来的信号(c图)与基带信号(a图)基本一致,实现了无失真传输。
夜上海论坛 3.2 DSB系统调制及相干解调仿真及结果
夜上海论坛 在SYSTEMVIEW中,按照DSB系统调制及解调流程图放置各个元器件,设定其相应参数并连线,完整的系统图如图3所示:
夜上海论坛 图3 DSB系统调制相干解调流程图
点击“运行”图标后运行系统,运行无误后,点击查看波形图标查看各部分的时域波形。频域波形各部分输出波形时域分别如图4所示:
图4 DSB系统调制、解调各部分时域波形图
由图4可以看出,在波形上,已调信号的包络不再与原基带信号的变化规律一致,不能用包络检波来恢复,用相干解调法来解调,解调出的信号与基带信号基本一致,只是在时域上有一定的延时,但也实现了无失真传输。
4结论
夜上海论坛 通过以上分析可见,工程技术人员利用SystemView进行通信仿真很方便,只需要考虑系统的设计要求指标,不必花太多时间去编程来建立仿真模型。在设计过程中,能快捷地实现各种通信系统的仿真实验,根据各模块的对话窗口来设置合理参数,并对系统进行调试、通过分析窗口来观测相应的波形,从而验证系统的正确性。仿真实验比用硬件实验节省经费、易改变实验参数,在教学中采用仿真实验,可发挥学生想象力来设计实验,通过实验结果分析,改进实验,从而培养学生的创新精神。
参考文献:
夜上海论坛 [1]朱颖莉.高频电子线路实验教学改革的探索[J].高校实验室工作研究,2008(12).
[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(5):12-14.
夜上海论坛 [3]毛红艳,苏苇,王蓉.基于MATLAB计算机仿真在通信教学中的应用[J].沈阳工程学院学报,2007(3).
关键词: 通信电子线路 Mulitisim11 实验实验
通信电子线路是一门理论性、工程性与实践性都很强的课程,它的内容丰富,应用广泛,新技术、新器件发展迅速。实验内容包括有高频小信号放大器、正弦波振荡器、高频功率放大器、混频、调制、检波、鉴频、无线收发等多个综合性设计性实验[1]。通信电子线路课程实验中的器件一般都是非线性元件,传输和处理信号的都为高频信号,由于噪声、干扰信号、分布参数等因素的影响,使实验结果跟理论分析结果有较大的出入,这就使通信电路的设计和调试格外复杂。为了让学生提高实践动手能力和通信电路的分析与设计能力,在实验前引入Multisim11仿真软件,对每个模块电路单独进行仿真,仿真结果正确后再联合调试,在实验中进行调试做出不同的仿真结果,让学生进一步将理论和实践相结合,提高学生的动手能力和创新性思维。
1.Mulitisim11简介
Multisim11是美国NI公司推出的一个集电路原理图设计和电路功能测试于一体的虚拟仿真软件,是一个优秀的电子线路设计与仿真软件。软件自带一般实验室通用仪器,如万用表、函数信号发生器、双踪示波器、直流电源等,还有一般实验室少有或没有的仪器,如波特图示仪、数字信号发生器、逻辑分析仪、逻辑转换器、失真仪、安捷伦多用表、安捷伦示波器、泰克示波器等。具有较详细的电路分析能力,可以完成电路的瞬态分析、稳态分析,对各种模电、数电、高频和微处理器等电路的设计、测试与仿真[2]。因此,运用Multisim11进行通信电子电路实验仿真分析,符合实践教学的要求,具有较高的应用价值。
2.实验仿真实例
2.1晶体管混频电路
夜上海论坛 混频的基本功能是保持已调信号的调制规律不变,仅使载波频率升高(上变频)或降低(下变频)。从频谱角度看,混频实质是将已调信号的频谱沿频率轴做线性搬移,因而混频电路必须由具有乘法功能的非线性器件和中频带通滤波器组成[3],如图1所示。
夜上海论坛 混频器广泛应用在各种电子设备,形式很多,原则上凡是具有相乘功能的器件都可用来构成混频电路,如模拟乘法器、晶体管、二极管、场效应管等。本实验采用晶体管构成混频器,在Multisim11仿真软件中设计电路如图2所示。
图2 晶体管混频实验电路
2.2实验仿真与结果
夜上海论坛 图2电路中input端接信号频率为1.6MHz的载波,调制信号频率为1KHz的调幅波信号(或AM信号)VS,三极管2N1711的发射极接2.065MHz的本机振荡信号VL,output端为中频带通滤波器输出端,根据理论分析输出中频信号频率为2.065MHz-1.6MHz)=465KHz。调整R5可以改变混频管的静态工作点,可以使电路达到最佳工作状态。
电路连接检查无误后点击电路仿真按钮,用虚拟示波器观察输入与输出信号的波形如图3所示。
图3 输入信号与输出信号对比图
图3中上面的调幅波为输入信号,下面的调幅波为输出中频信号,通过示波器可以观察输入和输出波形包络是相同的,只是相位有一点偏移,说明本电路实现了变频。根据混频器的原理,输出信号频率应为本地振荡信号与输入已调波信号频率差,电路中应用两个频率计进行实时仿真,观察混频电路的输出中频是否正确,观察结果如图4和图5所示,经观察虚拟频率计显示结果正确,符合实验要求。
图4 输入已调波频率 图5 输出中频信号频率
经过调整静态工作点,使输出在不失真的情况下输出最大,可测量出晶体管混频器的混频增益。此时输入已调波信号振幅为29.646mV,输出中频信号振幅为318.239mV,利用增益公式A20.62dB,符合晶体管混频器的设计要求,实验结果完全符合真实实验室的测试要求。在改变输入信号VS和本振信号VL幅度,可以观测输出中频幅度、波形和调制度的变化。
3.结语
在通信电子线路实验教学过程中引入Multisim11软件,利用软件对实验项目电路进行性能测试和仿真结果分析,达到了理论与实践相结合、项目驱动的实验教学目的。通过实验的开展,引导学生课前预习、实验中反复调试、课后总结。采用仿真软件先进的教学方法,具有高效、可重复性、测试结果直观等特点,从而培养学生的学习通信电路的兴趣,提高学生EDA软件仿真能力、电子电路设计和综合分析能力,在通信电子线路的理论和实践知识的教学中,取得良好的教学效果,为应用型人才培养奠定坚实的基础。
参考文献:
夜上海论坛 [1]耿艳香,朱根生,等.基于Multisim高频电子线路实验平台设计的探讨[J].实验室科学,2012,15(3):117-119.
[2]聂典,丁伟.Multisim10计算机仿真在电子电路设计中的应用[M].北京:电子工业出版社,2009.
Abstract: This paper briefly describes hazards and protection methods on the communications and electronic equipment from lighting. And it analyzes and discusses the method which is through the ground to prevent interference to electronic equipment from lightning.
夜上海论坛 关键词: 雷电防护;接地;地线干扰;隔离地环路干扰的措施
Key words: lightning protection;grounding;ground disturbance;measures of isolating ground loop interference
中图分类号:TM862文献标识码:A文章编号:1006-4311(2010)05-0119-01
0引言
随着通信事业的迅速发展,电子器件等高新技术产品被广泛的应用。例如:程控交换机、数字通信设备、微机管理设备等。通信方式越来越先进,通信功能越来越完备。然而,这些先进的电子设备承受瞬间过电压的能力却非常低。这就要求我们增加预防雷电和感应电压对设备的损毁意识。另外,有数据统计显示,有85%以上的雷电和感应过电压对通信设备损坏是通过供电系统侵入的,而且雷电也给许多单位,家庭带来了巨大的经济损失甚至危及生命。因此,必须给以足够的重视和加以重点防护。此外,电磁噪声和电子电路之间的干扰和接地地环路的干扰对电子设备的性能造成了巨大的危害,甚至使其不能正常工作,因此消除接地环路的干扰对于设备的正常工作非常重要。
1雷电对通信、电子设备的危害和防护
雷电对通信电源及其供电设备造成的危害大部分是感应雷产生的过电压和地电位升高反击通信电源及其用电设备。据资料显示,当某处供电线路的雷击电流为80kA时,该处线路上的瞬间感应电压可达25kV。如果某通信站距离落雷处不是很远,那么,如此高的感应过电压即使经过线路衰减也仍然具有相当的强度,从而击穿电源设备绝缘,损坏电源及其供电设备,造成供电异常或中断、损坏其供电的通信设备等严重故障。此外,由于现在通信站接地系统大多采用联合接地方式,这样雷电流经接地装置入地时,地电位将瞬间升高。假设某站联合接地系统接地电阻值为1Ω,雷电流瞬间最大值为20kA,那么地电位就升高20kV。引雷入地是雷电防护最基本的措施。另外还有等电位法和雷云驱散法。等电位法是在构筑建筑物时将所有导电物体(如钢筋、金属管道、金属门窗等)均用导体联接成一体,使其感应任何电场时均无电位差,建筑体也就不会遭雷击。雷云驱散法是有的国家用导弹将雷云驱散以防止雷击。
2 地环路的干扰
全球每天约发生800万次闪电,每个闪电的电压高达l亿到10亿伏特,电流强度达2万至4万安培。雷击放出的强电会造成电力设施的损坏,引起电信、卫星、移动通讯服务的中断,导致煤炭、石油化工、纺织易燃物品火灾事故,更为严重的是带来人员伤亡。而引雷入地是雷电防护最基本的措施,因此电子、通信设备都需要有接地措施,但电子设备中的地线分布到设备内部的各级电路单元,通过接地难免会与其他线路构成环路。如果在不对称馈电的信号电路中,地线与信号线可构成环路;地线作为直流供电电源的馈线之一时,它与另一电源线也会构成环路;地线本身也可能构成环路。当交变磁场与这些回路交连时,环路中产生的感应电势就有可能叠加到传输信号上形成干扰。
夜上海论坛 3地环路干扰的抑制
对地环路干扰的抑制目前有很多措施,如采用变压器耦合,纵向扼流圈传输信号,电路单元间用同轴电缆传输信号,光偶合器,光缆传输信号,用差分放大器减少有地电位差应起的干扰。这里只着重讨论用差分放大器减少有地电位差引起的干扰。地线总有一定的阻抗,地线电流在信号电路两接地点之间产生电位差Ug,该电位差会在非平衡输入的放大器负载上输出一个放大了的干扰电压。而在平衡输入的差分放大器负载上(如图1(a)(b)所示),Ug所引起的干扰电压基本被抵消,达到抑制共模干扰的目的。
夜上海论坛 根据等效电路可以写出下列方程:
夜上海论坛 Ug+Irg=I2(Rc2+R12)(1)
夜上海论坛 I2(Rc2+R12)=I1(Rs+Rc1+R11)(2)
I=I1+I2=■+■(3)
根据以上三个方程连立求解可得:
U1=■Ug
U2=[■-1]■
夜上海论坛 所以有:U2-U1={■ -
■-■}Ug
由于电路的对称性,Rc1=Rc2,R11=R12
当Rs=0时 : U2-U1=0
夜上海论坛 当Rs≠0时,可以与Rc2串联一个滑动变阻器Rd,通过调节滑动变阻器的值使得:Rc2+Rd=Rc1+Rs(R11=R12)
4结论
当输入共模信号时,由于电路的对称性,此时两发射极电流增量大小极性相同,电阻上将有增量电流,同理两极电极处的电压增量也是大小极性都相同。因此,双端输出时电压为零,即理想对称的差放两端输出时的共模增益为零。使得Ug所引起的干扰电压基本被抵消,达到抑制共模干扰的目的。
参考文献:
夜上海论坛 [1] 邱成悌.电子设备结构设计原理[M].江苏:东南大学出版社,2001.
[2]沈惠源.电子设备结构与造型设计[M].南京:东南大学出版社,1990.
[3]陈士旺.电子设备造型设计[M].南京:江苏科学技术出版社,1990.
【关键词】高频电子线路;教学改革;教学方法
高频电子线路是电子信息、通信、微电子技术等专业的一门重要的专业基础课程。学生通过对本课程的学习可以掌握高频电子线路的基本概念,基本理论以及高频电路的基本分析方法,能够对后续专业课程的学习打下良好的基础。然而在高频电子线路的教学过程中往往存在授课难点,这是由这门课程的特点所决定的。高频电子线路是集理论性、工程性和实践性与一体的一门课程,存在着内容多、概念多、难理解、数学公式推导繁琐等特点。因此.本门课程一直以来都是电子类专业学生学习的难点,学生在学习中感觉内容枯燥,公式难以理解,教学效果差。如何在有限的课时内,让学生在掌握本门课程的基本概念、基本理论和基本分析方法的同时,培养学生的分析设计能力,并能够实现由理论到实践的跨越,提升动手能力,是本次教改需要解决的主要问题。
夜上海论坛 1 合理安排课程结构及教学内容
1.1 加入课程引论
《高频电子线路》又称《通信电子线路》,其前修课程中涉及《高等数学》、《模拟电路》、《信号与系统》等多门基础课程,这些课程本身就是学生在大学中感觉较难的课程,而且学生又对其基本应用认识不足,不知道学习基础课程的重要性。而《高频电子线路》这门课程既是前修课程的总结,又是新理论的学习的。因此在讲授此门课程之前能加入引论课程,重点讲述此门课程与前修课程的联系,《高频电子线路》这门课程的主要内容、学习这门课程的目的和意义。为了能在引论中更好的解决上述问题,可以以现代通信系统为例。
图1为无线电发送设备的结构示意图,整个发送设备分为低频部分和高频部分,低频部分是在前修课程《模拟电路》中讲述的,在高频部分中包含了高频电路中将要讲述的各种功能电路,每种功能电路又对应了高频电路中的各个章节。无论是在高频电路中还是在低频电路中都包含的对信号的处理,这又将用到《信号与系统》的知识。如能将此例讲的清晰明了,学生不光能认识到不同专业课程之间的联系,而且能够理解他们是怎样通过何种途径联系在一块的,这必将为《高频电子线路》的进一步学习打下良好的基础。
1.2 整合教学内容
夜上海论坛 在《高频电子线路》的教学中,是以通信电子线路各个功能电路为主线展开的。虽然此课程名称是高频电子线路,但是涉及的信号频率只不过是介于30-300MHz的中频。随着现代通信系统以及第四代通信网络的发展,现在的工作频率都达到了几GHz。因此高频电子线路的授课内容也应该做相应的调整。首先,对各个功能电路,重点讲述其作用、特点及性能参数。增加对典型集成电路模块的分析,使学生在明白了基本原理的基础上达到怎么去用,锻炼学生的分析应用能力。其次,为学生学习后续课程。此门课程的重要作用在于承上启下,既是对前修课程的复习,又下后续课程的铺垫。随着微波电路的普及,高频电子线路的铺垫作用就显得极其重要,因此有必要对教学内容做出必要的取舍。经典的功能电路的分析必须保留,对于微波射频电路中用不到的内容加以删除。增加锁相和频率合成,增加对前沿内容的介绍,开拓学生思路,引导学生自主学习。
夜上海论坛 2 改进教学方法及手段
2.1 从整体到局部
对于高频电子线路这门课程,其公式推导多,有公式得到的基本概念和性质也比较多。如果教师在授课过程中,如果将大部分的精力放在对公式的推到上,不光教师要耗费大量的精力,且学生也会误认为这是一门数学课,失去了对这门课应该有的学习热情,达不到理想的教学效果。因此,为达到理论与实践的相结合,我可将大学中学生所做的金工实习中,学生自己动手焊接收音机的例子拿到我们课程中。收音机作为一个系统,好比我们整本高频中的内容,收音机中的每一个功能电路,对应了高频中的某一章节。在讲述每章之前,都在收音机中找到相应的模块电路,以及对该模块电路的功能、指标、设计要求、设计方法的要求,让学生先从整体上了解所学内容。然后再通过公式的推导从局部依次引申出其基本功能、参数、如何改善性能等一系列问题。这种思路不光可以使学生很好的掌握高频课程的内容,更能激发学生的动手实践能力。
2.2 采用类比教学法
夜上海论坛 首先,模拟电路作为高频电子线路的前修课程,模拟电路中的基本功能电路跟高频电路中的功能电路肯定有相同之处和不同之处。授课时,要着重讲解高频电路时如何在低频电路的基础上改进而来的,讲述其相同之处;同时,针对不同点,要加以类比,讲述引起不同之处的原因。比如放大电路,低频放大电路与高频放大电路,相同之处都在于拥有放大器件,显著的不同处在于高频电路中包含选频网络。通过类比,能够让学生在原有知识的基础上学习和理解高频电路,从而实现上下知识的融会贯通。其次,应注重讲解本课程与其他课程之间的联系,实现多课程之间的融合。比如,在讲解模拟乘法器电路的时候,可将《信号与系统》的调制定理作类比。实现理论与实际电路的相结合。
2.3 丰富教学手段
夜上海论坛 传统的的教学手段,多采用板书及单一的通过多媒体放映PPT,没有充分利用多媒体带来的优势。多媒体实现的是一种全方位刺激感官,加深印象的一种教学手段,包括图像、文字、声音、动画等多种方式。因此,在《高频电子线路》的教学中,可充分利用这些有利条件,使高频中抽象的的公式推导过程生动形象,利于学生理解和接受。比如在讲到调制电路的时候,可将其推导过程,配合动画进行演示;讲到振荡器的时候,可将不同频率的声音信号播放,加以对比。通过丰富教学手段,能在授课时起到良好的教学效果。
3 实验内容改革及考核方式
(长沙航空职业技术学院,湖南 长沙 410124)
【摘 要】 《高频电子线路》是航空电子信息类专业的一门重要专业基础课程,具有很强的理论性和实用性。本文以培养应用型人才为目标,从教学改革实践出发,结合《高频电子线路》的课程特点,对课程教学方法进行了有益的探讨和研究。通过改革,学生的学习兴趣明显提高,取得了较好的教学效果。
关键词 高频电子线路;教学改革;航空电子信息技术;多元评价
夜上海论坛 作者简介:刘春英,女,湖南攸县人,硕士,副教授,主要研究方向为航空电子信息技术。
0 引言
《高频电子线路》是航空电子信息类专业的一门重要专业基础课程,具有很强的理论性和实用性。该课程不仅要使学生掌握各种高频电子线路模型、工作原理和性能、电路的分析方法和各种电路的内在联系,更重要的是培养学生分析、运用各种高频电路的能力,为后续专业课和其它有关学科的学习打下坚实的基础。本课程涉及许多抽象的理论知识和复杂的实际电路,知识面较宽,难点较多。而高职院校的学生理论知识相对薄弱,学习主动性较低,以致高频电子线路难以达到课程教学目标。如果继续采用传统教学模式,以教师为核心按部就班的讲解,学生被动接受知识,将会导致学生在枯燥的学习中丧失学习兴趣,达不到预期的教学效果。本文以培养应用型人才为目标,从教学改革实践出发,结合高频电子线路的课程特点,对课程教学方法进行了有益的探讨和研究。
1 教学改革思路
1.1 对接专业课程及职业岗位能力要求,完善课程教学标准
《高频电子线路》是一门“承上启下”的专业基础课,既要为后续专业课程打下坚实基础,使学生掌握高频电子线路的基本理论及研究方法,学会使用各类高频测量仪器、仪表,能够设计简单的高频电路,又要针对学生毕业后将要从事的职业岗位的任职要求,培养学生分析、运用生产实际中的各种高频电路的能力。为了制定出对学生将来的就业有益的教学标准,我们对专业标准的制定进行了改革。通过深入调研航空维修企业相关职业岗位、与企业技术人员共同分析岗位能力要求,融合了行业标准、专业教学标准和专业技能抽查标准,重点培养学生的职业能力和职业素养,重新设置重点、难点内容以及教学基本要求等,为学生的可持续性发展奠定基础。由于标准结合了企业生产实际,能为学生毕业后的工作打下一定理论与实践基础。
夜上海论坛 1.2 以“系统—模块—电路—信号”为主线,优化课程教学设计
夜上海论坛 《高频电子线路》理论性极强,公式繁多,如果按传统的教学内容讲,学生不感兴趣,不适合高职院校学生。但完全采用项目化教学内容的话,又会导致学生忽略理论,基础打得不牢,后劲不足。根据本课程的培养目标,结合课程的理论性、抽象性和实用性的特点,遵循“以技能为主,理论够用”的原则,按照“系统——模块——电路——信号”的主线,将课程教学设计为理论(30学时)+实验(8学时)+软件仿真(10学时)+实训项目(12学时)。在教学内容组织中,以AM 收音机的设计与制作(接收系统)和无线调频话筒设计与制作(发射系统)为载体,加强对各模块(功能电路)的作用和用途更加了解,并在具体的任务中掌握复杂的理论知识。通过在理论教学中穿插实验、仿真、项目等实践性内容,让学生能及时消化难懂的理论知识,提高学习兴趣。
1.3 以职业素养和职业技能为核心,设计实践训练内容
动手能力是高职学生的核心竞争力,因此实践内容是《高频电子线路》的重要组成部分。当然,这里所指的实践,并非简单的实验,而是包含实验、仿真和项目实践。由于实验设备的老化以及高频实验的调试难度高,有些实验难以达到理想效果。因此,在对传统实验难以实现的内容,就采用软件仿真。通过仿真,学生能更直观的观察仿真结果,从而加深对理论知识的理解。本课程的实践内容为30课时,占总学时的50%。实践内容基本涵盖了该门课程的重点知识,在实践内容的帮助下,学生加深了对理论知识的理解,提高了动手能力。具体实践内容安排以及目的与要求见表1所示。
夜上海论坛 1.4 精心准备第一堂课,提高学生学习兴趣
《高频电子线路》具有很强的理论性、工程性和实践性,对理论教学的要求非常高,所以首要任务是如何调动学生的积极性,使学生能够主动学习,对课程产生兴趣,这就要求教师上好第一堂课。《高频电子线路》的主要对象是航空电子信息技术专业的学生,这些学生毕业后有相当一部分同学会进入航空公司或空军航空维修企业从事航空维修的工作,而航空维修工作需持证上岗。为了激发学生的学习兴趣,同时也让那些有志毕业后从事航空维修工作的学生了解课程的学习重点。在上第一堂课时,除了通过实例介绍无线电知识在日常生活、通信、航空航天、医疗等方面的应用外,我还把民用航空器部件修理人员执照考试大纲电子类公共模块中无线电基础部分的考试大纲列举出来。这些措施,使学生明确了解《高频电子线路》的应用范围和能力要求,使学生对本课程产生浓厚的兴趣,到达学以致用的目的。
夜上海论坛 1.5 改革学习评价方法,实行多元评价考核
《高频电子线路》属于航空电子信息技术专业的专业基础课程,对培养学生的应用能力、综合分析能力和提高专业素养都具有重要意义,在航空电子信息专业整个课程体系中处于核心地位。课程学习后,学生具备进一步自学和扩展相关知识的能力和可持续发展的能力,并具有良好的专业素养以及与他人合作的团队精神。而随着教学改革的深入开展,传统的试卷考试很难反映出学生的应用能力,因此我们可以采取形成性考核(60%)和期末试卷考试(40%)相结合的方式对课程进行考核。采取形成性评价方式的目的是重点考核学生的职业能力和职业素养,其中平时考勤占10%、学习态度占20%、操作规范占30%、技能占40%。形成性考核注重评价手段的多样性:采用课堂提问、现场操作、作品展示、操作规范等相结合的方式,其中课堂提问占10%、现场操作占50%、作品展示占20%、操作规范占20%。采取教师考核和学生自评、互评相结合的多维评价方式,其中学生自评占10%、学生互评占20%、教学评价占70%。
2 结束语
通过自身的教学经验,调整课程的教学改革思路,完善教学内容、方式和手段,正确引导学生的学习方向,努力把学生培养成创新型技能人才。通过本次教学改进,2014—2015年度第一学期航空电子信息技术13级学生的综合成绩优秀率为10.5%,良好率为36.1%,不及格率为4.6%,取得了较好的教学效果。尽管《高频电子线路》课程的教学方法改进取得了一定的成绩,但是在接下来的教学过程中还会遇到各种各样的难题,唯有不断充实自己,认真进行教学反思,继续进行教学改革探索才能够进一步提高。
参考文献
[1]廖永忠.《高频电子线路》课程教学改革探索[J].长江大学学报:自科版,2014(22):116-118.
[2]王志兵,等.高频电子线路课程改革与实践[J].科技资讯,2012(3):162.
夜上海论坛 【关键词】高频电子线路,设计,实践
前言:高频电子线路之所以被大众熟知和关注,是因为其在电子信息类技术中扮演着不可缺少的角色。如果我们想要了解甚至研究高频电子线路,实验操作这一步是必不可少的。一般来说,高频电子线路,学生的操作只能局限于实验箱上,很难升级硬件,也很难更新内容。本文根据高频电子线路课程的特点结合3大电子仿真软件SPICE、EWB、MATLAB的特点,优化了高频电子线路的实验内容。
一.高频电子线路仿真实验的特点
在教学过程中,老师的教学方式是先进行理论教学,然后再进行实验验证,最后进行综合性课程设计,但是这样的教学方式达不到很好的效果,传统的课堂教学都注重于理论分析、实验物件的介绍,难以给学生留下深刻的印象,导致学生对所学习内容的兴趣慢慢消失。如果在授课过程中,能够在对电路进行理论分析的同时加入仿真软件SPICE、EWB、MATLAB的仿真演示,从而达到理论讲解和验证的同时进行,这样既增强了教学的灵活性和直观性,也能够在有效的学识内,让学生加深对基本理论知识的理解,这比传统的教学方法更有效率,更有活力。
二.高频电子线路仿真实验的设计
我们在对高频电子线路的了解中,不能仅停留在个别内容的认知,而进行应该对整个高频电子线路体系达到认知的效果,这有利于我们对相关领域技术的领悟。
1对于电路原理的通信系统仿真实验。对于在教学中,学生的理解只停留在公式层面上的问题,我们可以设计以教学为基础的通信系统仿真实验,让学生加深对数学模型的理解。因为实验中的每一个模块都是根据该模块所代表的单元电路来实线原理的建立,使数学模型更具有关联性和形象性。
2对于硬件电路的仿真实验。为了使得硬件测试与软件仿真相结合,设计了硬件电路的仿真实验。我们可以了解到,高频电子线路是电子技术类课程的其中一种。课程中除了相关的原理外,还有大量关于电路分析与设计的问题。
夜上海论坛 在软件仿真实验中,我们可以观测到一些现象,这些现象是无法在硬件电路实验中所观察到的。比如,振荡电路中有些参数对时间的影响,又比如电路参数的相关条件对电路性能的影响等等。另外,我们可以节约实验的花费,不必花大量的钱购买相关仪器。如果学生掌握了仿真软件的使用方法,那就为后期的电路设计应用铺好了道路,能够更好地认识电路的分析、设计和优化。
夜上海论坛 三.高频电子线路仿真实验的实践
夜上海论坛 1.模拟通信系统的仿真实验研究。Matlab中的Simulink是一种具有可视化功能的工具,与传统的模式相比更容易被大众所接受,因为它具备更灵活、更直观的优点。Simulink可以很简单灵活的把数字模型转化为软件模型,从而可以进行动态的仿真实验,这种仿真注重了可操纵性,也注重了系统的概念。在操作系统中,为了使大家更清楚的了解系统的结构、仿真模型、数字模型这三者的对应关系,在显示的界面,我们还可以清楚的了解到具体的发射系统和接收系统。
夜上海论坛 2.电路仿真实验研究。Protel是应用最广泛的电路辅助设计软件,它与其他软件最大的区别就在于具有很强大的印制版设计功能和电路原理图设计功能。电路仿真实验已经在高频电子线路实验中进行了多方面的应用。
3.接收机电路仿真实验研究。进行接收机的电子线路仿真实验的目的是专门为了突出二极管包络检波器的特有性能以及小信号调谐放大器的特有性能等等。我们在进行这两种实验的时候发现,改变硬件的参数操作非常不方便,一方面是浪费时间,另一方面也浪费精力。所以我们根据在实际操作中出现问题才设置了这类的仿真实验,达到解决这方面的很多问题。新方案中信道检查这一功能,能够很迅速的检测到各路信号能否满足幅值要求,不满足要求的能通过报警然后发出通知,让我们知道系统的出错位置在哪里,并且达到很具体的效果。针对粗码信号,我们主要需要检查是否存在高低电平的变化。针对精码信号可以根据比较精码信号的A/D量,来判断这五种幅值标准是否达到要求 。这五种检测项目的要求分别如下所示:(a)峰值幅值小于或者等于98%;(b)、峰值幅值大于或等于75%;(c)、谷值幅值大于等于或2%;(d)、谷值幅值小于或等于25%;(e)、幅值的误差小于10%。
四.编码连续性的实时性检查
夜上海论坛 如果想要保证整个系统正常工作的基本功能,你们就需要编码的正确率,什么叫做编码正确,直接的来说,就是没有出现跳码。如果一旦出现跳码,有关系统都将失去控制,甚至导致整个系统的瘫痪。正因为如此,我们在编码器信号处理系统中增加了了实时进位检查的功能,这个不仅能够准确的检测编码器编码,而且在发现错误时,还能迅速出现报警然后通知上位机系统,这样就能够让上位机能及时的采取相应施,避免了失控造成大的巨大损失。
实验中,我们还采用了抛物线拟合算法,通过等时间采样连续的几个位置点以此推算出未来位置点得位置,假如未来点的位置出现的偏差是在游走在误差范围内的,我们就判定出编码是连续的,相反如果出现报警并通知上位机系统,那就是不连续的。
五.结束语
我们利用各种仿真软件对高频电子线路进行了仿真分析,了解其特点,测试了调幅信号的输出波形的变化规律和检波后的波形变化规律;观察并分析了电路中关键节点的 频谱关系,得到的结果是一致的,即虚拟仿真结果与理论分析相对应。我们将仿真软件高效合理地应用到高频电子线路的实验教学中,可让很多抽象的理论教学变得更简单明了,让学生更有效的从实验中了解到相关知识。希望通过一系列的仿真实验,也能够为?集成电路(IC)是整个电子信息产业奠定基础.随着电子计算机技术的飞快进步,高频电路的集成化已经成为高频电子线路发展的一个重要方向.一方面可以节省时间另一方面也可以节省费用,缩短周期。因此,各种简洁方便的仿真软件不断涌现,并得到广泛的认可。
参考文献:
[1]吴青萍,罗锦宏;PSPICE在高频电路仿真分析中的应用[J];常州信息职业技术学院学报;2003,(02)
夜上海论坛 关键词 高频电子线路 实验教学 改革创新
夜上海论坛 中图分类号:G424 文献标识码:A DOI:10.16400/ki.kjdkx.2015.11.040
夜上海论坛 On New Model of High Frequency Electronic Circuit Experiment Teaching
YUAN Min
夜上海论坛 (School of Information Engineering, Yancheng Institute of Technology, Yancheng, Jiangsu 224000)
Abstract High-frequency electronic circuits are institutions of higher learning in Electronic Information Major compulsory courses, has an important role in the foundation of students electronic technology expertise, high-frequency electronic circuit study is based experiments in electronic systems and signal analysis, etc. above teaching, by high-frequency electronic circuit experiment teaching, in order to master the working principle of electronic circuits and integrated applications, the current high-frequency electronic circuits teaching laboratory experiments there is content distribution unreasonable and experimental teaching with the theoretical teaching is not complete, etc. questions the need for reform and innovation of teaching mode, teaching from content distribution and positioning of high-frequency electronic circuit experiment teaching point of view, to study the high-frequency electronic circuit experiment teaching new model. In ensuring the integrity of the principles of the basic theory, basic experiment emphasis on high-frequency electronic circuits, to carry out high-frequency electronic circuit design experiment course content, students explore the breadth of knowledge to improve the students to master the basic knowledge and use of high-frequency electronic circuits solving process ability of the circuit design issues in the new issue.
夜上海论坛 Key words high-frequency electronic circuits; experimental teaching; reform and innovation
0 引言
夜上海论坛 在电子信息和信号处理日新月异的背景下,电子技术发生着迅猛和巨大的变化,新技术革命和教学模式的不断改革和转变,对高等院校的电子信息类专业的教学模式提出了巨大的挑战。高频电子线路是目前高等教学中电子信息工程、通信工程、信息对抗等电子信息和通信类专业的重要专业基础课程,高频电子线路课程教学主要包括了高频小信号处理、正弦波振荡器、非谐振功放、锁相环路、振幅调制与检波、混频、角度调制与解调等现代集成电路和通信系统常用的信号和电子信息处理的相关内容,高频电子线路教学的理论复杂、深度较大,对学生的实验基本技能和综合素质要求较高,对培养学的工程设计的集成电路设计能力具有重要的启发作用,高频电子线路的实验教学的目的在于将低频电子线路、高频电子线路以及电路与系统等课程教学的理论和实践相结合,培养学的电子技术应用和科研能力。①②③高频电子线路的实验教学在电子信息类专业学生的专业素养培养中具有举足轻重的作用和意义,研究高频电子线路的实验教学的创新模式意义重大,通过改革试验和总结提高,旨在加强学生的实验技能和实际动手能力,系统培养学生对多门课程的综合应用能力。
夜上海论坛 1 高频电子线路实验教学的现状和问题
1.1 高频电子线路实验教学的重要性和内容
电子信息技术产业的发展成为当今世界科技产业发展的主题,电子信息技术的发展离不开高频电子线路及其相关电子系统和信号处理方法的应用,高频电子线路课程教学发展,无疑给高频电子线路的教学模式和实验教学改革带来了新的发展思维和教学理念的思考。高等教育的高频电子线路实验教学该如何定位和发展,成为当今教育改革不能不思考的问题,发展和形成一套行之有效、高效成熟的高频电子线路实验教学课程体系和考评体系,实时有效和针对性地对高等学校电子信息类专业学生开展高频电子线路课程教育,真正做到学以致用,教以致用,为提高高等院校的电子信息类学生的课程教学的知识综合应用奠定基础。高频电子线路EWB、Labview仿真实验是通信技术专业的一门系统的实验教学环节,通过强调基本概念,注重实际应用。④⑤在高频电子线路的实验教学环节中,主要有如下几方面:通过实验教学掌握自动频率和自动增益控制原理、高频小信号放大器的设计原理,以及角度调制基本特性变容管直接调频、调相等知识,通过高频电子线路的实验课程,实现对调幅、检波与混频电路的设计和实验数据的处理,理解锁相环在频率变换和频率合成中的应用。高频电子线路的实验教学内容丰富,系统性较强,需要对高频电子线路的实验教学进行综合性研究和定位。
夜上海论坛 1.2 存在的问题分析
夜上海论坛 当前的高频电子线路的实验教学还存在着不足和问题,需要进行实验教学模式的改革和创新,存在的问题主要表现在如下几个方面:
一是当前高频电子线路实验的定位还不够准确,重理论轻实验的教学思维存在。高频电子线路同模拟电子线路、数字逻辑电路以及电路与系统、信号与系统等教学课程为一体的电子线路综合性学科,上述教学课程都是建立在电路的基础上,通过电路设计和性能参数测试,实现对电路信息系统的综合处理和装调,高频电子线路是实验性很强的学科,实验环节对提高学生的知识综合运行性和对课程的启发思考性具有重要作用,当前对高频电子线路实验的定位还不够准确,教学设施设备落后,高频电子线路硬件配套不够器全面,高频电子线路硬件设备陈旧,软件配套跟不上,无法满足电子线路技术的日益更新和高频电子线路硬件平台及软件设备高速发展的需求。
夜上海论坛 二是对高频电子线路实验教学的内容分配不合理,高频电子线路实验教学的系统性有待增强。高频电子线路实验教学是基础性课程,伴随着基础教育改革的不断推进,国家教育部对信息技术教育越来越重视,同时对高频电子线路的重视程度也逐渐增强,最新的课程标准要求在电子信息和电子线路技术教学中具有启发性,在高频电子线路实验教学,教学内容需要大胆尝试新技术,创新教学模式,在实验教学的内容分配上既要符合由简到繁、循序渐进的教学规律,又要激发学生对电子线路设计的兴趣。
夜上海论坛 2 高频电子线路实验教学改革新模式
高频电子线路实验教学这门课程涉及的电子技术基本理论、电子线路基本知识和基本方法对培养起着重要作用。在进行实验改革中,首先总实验教学内容出发,体现在如下几个方面:
一是重视高频电子线路的基础性实验。在进行电子线路设计和实验中,针对常用电子器件的测试和应用,展开基本电路实验的教学,如在高频功率放大器,正弦波振荡器实验环节中,专门针对性地对解调以及反馈控制电路进行调幅、检波与混频实验,并对实验过程中的测量误差和实验数据进行最小二乘拟合分析。
二是开展高频电子线路课程设计实验内容,在保证基本理论完整性的原则下,通过综合性和集成电路课程设计,开拓学生的知识广度。归纳总结高频电子线路实验教学的主要应用方式,并将高频电子线路实验教学与电子信息技术课堂教学进行结合开展实证研究,提升电子信息技术专业实验教学课堂的质量。在课程实验教学中,通过研究高频电路基础知识,设计高频小信号放大器、高频功率放大器、正弦波振荡器,举一反三,掌握丙类谐振功放工作原理及工作状态,握OTL(或OCL)电路及集成功放的工作原理,理解并掌握自动相位控制框图、工作原理、基本方程。通过高频电子线路实验,提高学生综合应用高频电子线路的基础知识处理电子线路设计中的新问题、新知识,提高学生的创新能力。
三是认真研究国内外有关高频电子线路实验教学设计开发的理论及实践现状,分析研究现有的高频电子线路实验教学设计模式,研究适合电子信息技术高频电子线路实验教学需要的高频电子线路实验教学设计架构。通过利用课题提出的设计模型,针对于不同的教学对象、具体教学目标和教学内容设计不同类型的高频电子线路实验教学,并利用课题提出的应用方式进行施教,实验教学模式的创新。
3 结束语
夜上海论坛 高频电子线路的学习是建立在电子系统和信号分析等方面的实验教学之上,通过高频电子线路实验教学,才能系统掌握电子线路的工作原理和综合性应用,当前的高频电子线路实验教学存在着实验内容分配不合理和实验教学环节同理论教学不配套等问题,需要进行教学模式改革和创新,从高频电子线路实验教学的内容分配和教学定位出发,研究了高频电子线路实验教学新模式。在保证基本理论完整性的原则下,重视高频电子线路的基础性实验,开展高频电子线路课程设计实验内容,开拓学生的知识广度,提高学生掌握和利用高频电子线路的基础知识解决处理电路设计课题中的新问题的能力。在高频电子线路实验教学的应用探索过程中,充分考虑影响高频电子线路实验教学应用的各种因素,并对这些因素进行深入而具体的分析研究,明确把握这些因素的各种作用,提出灵活有效的高频电子线路实验教学应用方式,提高学生的创新能力和实验动手能力,把高频电子线路的基础知识应用在电子设计的实践中,提高学生对电路设计的兴趣,最终为提高学生的科研创新能力奠定基础。
注释
夜上海论坛 ① 王向前,洪一,王昊,郑启龙.魂芯DSP的编译器设计与优化[J].电子学报,2015.43(8):1656-1661.
② 张柯,程菊明,付进. 阵列通道不一致性误差快速有源校正算法[J].电子与信息学报, 2015.37(9): 2110-2116.
③ Chen Chaowen. Discussions on the Reform of Tanching Practice for Computer Science Majors[J].Journal of Nanning Teachers College,2005.22(3):75-77.
关键词:高频电子线路;教学模式;教学方法
夜上海论坛 高频电子线路课程是通信工程、电子信息工程、电子信息科学与技术专业的一门重要专业基础课程和主干课程,作为很多专业课程的前续课程,在专业课程体系中占有重要地位。通过对高频电子线路课程的学习,学生可掌握高频电路中的基本概念、基本原理和基本方法以及典型电路,并且能较深刻地理解非线性电路的分析方法及特点,进而初步建立起信息传输系统的整体概念。通过课程学习,学生能够进行基本电路的分析与设计,为后续专业课的学习打好基础。高频电子线路作为一门集理论性、工程性和实践性于一体的专业基础课程,具有概念抽象、内容多、知识结构体系繁杂的特点,是一门学生普遍反映比较“难学”的课程。采用传统的教学方法,教学效果往往不够理想。如何合理利用教学资源,在有限的学时内让学生掌握高频电路的基本概念、原理和分析方法,提高学生的设计能力和实践能力,是本课程在教学过程中亟待解决的难题。
1 教学模式改革遵循的基本原则
1.1 一条主线
夜上海论坛 在高频电子线路课程授课过程中应以无线通信系统及其单元电路原理及功能应用为主线。首先介绍无线通信系统的基本组成和功能电路的工作原理,之后分章节详尽讲解各单元功能电路的工作原理以及实现的功能。在讲解各单元电路时,应关注其在整个系统中的作用以及对系统指标的影响。最后,在了解各单元功能电路工作原理的基础上,再次将其统一为完整的无线通信系统,并对各种系统结构的优缺点进行点评,使学生建立完整的无线通信系统和单元功能电路原理与设计的基本概念。
1.2 五个环节
目前,我院高频电子线路课程整体教学过程由理论教学、实验教学、课程设计、课外培养、毕业设计五个环节组成。根据每个环节的教学特点、教学方式及学时安排的不同,有目的地将高频电子线路课程的基本概念、基本原理、实践技能、实验方法、开发系统电路能力的培养融入到各个教学环节中,培养学生“以探究为基础的学习”,激发学生的求知欲望,培养学生的探索精神及掌握基础理论和基本实验的技能,进而获得终身学习和自主发展的能力。
1.3 两种能力
在高频电子线路课程教学过程中应注重培养学生分析问题能力和实践创新能力。在课程考核方面,考核体系主要由两部分组成:理论考核环节和实验考核环节。整个考核体系要突出对应用能力和实践能力的培养和考察。在课外实践方面,鼓励学生积极参加电子设计竞赛等课外科技创新实践活动,利用课外创新实践活动有目的地对学生进行“两种能力”的培训和锻炼,鼓励学生利用所学知识去完成一个系统的设计开发。通过实践环节的锻炼培养学生分析问题能力和实践创新能力。
夜上海论坛 本课程从无线通信系统的组成及系统整体的概念出发,逐步深入地介绍无线通信系统的各部分功能电路;以通信电路的“功能”为基点,从信号传输与电路实现的角度出发,分析各个通信功能电路,从理论上讲解组成各个通信功能电路的基本原理和实现方法,使学生能够充分认识功能电路在信息传输系统中的作用,增强对系统各部分内在关系的认识,从而激发学生的学习兴趣,开发学生的创新思维能力。
夜上海论坛 2 对课程教学方法改革的几点想法
2.1 换位思考法
教师在备课过程中不单要考虑如何“教”,也要考虑学生如何“学”,根据学生如何更好的“学”来设计如何更好的“教”。即教师换位为学生的角色,从学生“学”的角度出发,依据学生所具备的学习基础及学习能力,感受和分析学生的“困惑”和“疑难杂症”,考虑讲解的技巧,寻找最佳的切入点和突破口,攻克知识难点,使学生更好地理解知识要点,在较短时间内收到最佳的教学效果。
2.2 目标清晰法
在授课时,首先通过介绍相关的实际应用背景,让学生明确“学习目标和目的”,明白“为什么要学”以及“在哪里可以用”等问题。一方面有利于学生对重要知识点的学习和理解,另一方面有利于学生对将要学习的知识建立直观的感性认识,激发学生的学习兴趣。
2.3 启发式教学法
夜上海论坛 学生的思维是从问题开始的,为了宽其心、扣其情、启其智,将教学内容中的重点、难点,用疑问的形式巧妙合理地提出来,从而启发学生思考、引导学生的思维、激活学生的求知欲,使其从被动学习转化为主动学习,提高学生分析问题和解决问题的能力,体现学生在学习过程中的主体作用。同时,也使教师直接了解学生理解和掌握问题的深浅程度,使教师在教学过程中的指导作用得到较好的发挥,增强了教与学的互动。
2.4 理论实践结合法
课堂上讲授课程的基础理论知识,课下设计与此配套的实践环节,通过实践环节学习加深对理论知识的理解,培养学生“活学活用”的综合应用能力及创新能力;同时把所授课程内容,设计成几个具体的项目,使学生在完成这些项目的实践过程中,既学会了相关的理论知识和技能,又锻炼和培养了各种能力,有利于学生后续专业课程的学习和今后工作发展的需要。
[参考文献]
[1]张肃文.高频电子线路(第四版)[M].北京:高等教育出版社,2004.
关键词: 电子线路; 计算机仿真; Multisim; LabVIEW; Matlab/Sumilink; Protel
中图分类号: TN919?34; G624 文献标识码: A 文章编号: 1004?373X(2013)16?0062?03
0 引 言
《电子线路》课程是高等院校电子类各专业的一门必修的专业基础课程。该课程以组成电子电路的基本元件、单元电路、功能电路及其原理和基本分析方法为研究对象,着重研究电子线路的基本概念、基本理论和基本分析方法[1]。本课程具有较强的理论性和一定的工程实用性,对提高学生的科学素质,培养学生创新精神和实践能力具有重要作用[2]。
在传统教学中,通常是采用理论课加实验课的方式,也就是先在课堂进行理论推导和讲解,然后通过实验课进行原理性验证。这种教学方式的弊端在于理论和实验的环节相对独立,由于直观性不够,学生掌握课堂的知识点不够理想,这直接会影响后面实验的效果;同时基于实验箱的实验教学内容也相对单一,实验灵活性不够[3?4]。针对这些传统教学上的不足,笔者在近几年的电子线路课堂教学中采用了理论讲解和计算机仿真相结合的方法,两者在过程上相互融合,达到了较好的教学效果。
夜上海论坛 本文根据电子线路的课程特点,融合现代主流的4大仿真软件—LabVIEW,Multisim,Matlab /Sumilink,Protel,充分利用这些软件的各自特色和优势,优化组合电子线路课堂教学、实验教学以及课程设计内容。通过实例演示和教学实施,结果证明:仿真软件在电子线路教学中的应用具有有效性、设计性和创新性,能够提高学生理论联系实际、分析和解决问题能力。
1 仿真技术用于课堂演示[5?6]
电子线路课程的教学难点在于电路原理复杂、工作过程和波形变化抽象、电路性能受元器件参数影响较大,在理论教学中一般需要公式推导。对学生来说,只从理论公式上理解不够直观,这样得到的结论比较枯燥,也难以记住。如果在课堂教学中采用原理仿真教学,一方面比较形象,另一方面图形要比单纯的数学推导形象得多,对于学生来说,有了形象的原理仿真更容易记忆知识点,掌握效果更理想。
比如基本放大电路一章中放大电路的静态分析和动态分析一节。基本放大电路一章是整个电子线路课程的重点,而放大电路的静态分析和动态分析又是基本放大电路这一章中最重要的一节。因此对于本节内容的理解和掌握对整门课来说意义重大。放大电路的静态分析主要是用图解法或者估算法求电路的静态工作点;放大电路的动态分析主要是利用微变等效电路法或者图解法求放大电路的电压放大倍数、输入电阻和输出电阻,从而分析放大电路的性能。
夜上海论坛 图1是利用LabVIEW软件对放大电路进行静态分析和动态分析的仿真结果。
该仿真图分为四部分:电路图部分、参数调整部分、结果显示部分以及计算公式部分。
夜上海论坛 在图1这样一个仿真演示过程中,可以通过调整参数来改变电路的静态工作点、电压放大倍数以及输入输出电阻等,从而让学生直观的感受某个或者某些参数的变化对电路性能的影响(对比图1(a)和(b)),同时还可以通过计算公式部分验证参数改变所带来的计算结果的变化是否和图上看到的一致,进而更加深刻的理解抽象的计算公式。理论和仿真实验的结合,使学生更好地理解电路元件参数对其性能变化的影响。
通过将仿真技术用于课堂教学演示,既有利于学生对电路性能分析的掌握,也有利于学生对电路原理和电路工作过程的理解,更有利于学生对重要知识点和结论的记忆。
2 仿真技术用于实验教学[7?9]
夜上海论坛 电子线路课程实践性强,必须用大量的实验来辅助和加深理论学习。通常电子线路的实验内容以验证性实验为主,学生操作只能在涉及实验项目有限的实验箱上完成,硬件不易升级,内容很难更新。
下面以二极管双平衡调幅电路为例,阐述Multisim在电子线路实验教学中的应用。在实验中,项目1和2是所有学生必须完成的,项目3和4供有余力的学生作为课堂知识的提高训练。
(1)搭建如图2(a)所示的仿真实验电路。
(2)由示波器观察调幅波的波形,如图2(b)所示,由频谱仪观察调幅波的频谱,如图2(c)所示;
夜上海论坛 (3)可通过调整图2(a)中信号源的参数继续观察波形,理解大信号和小信号工作状态,理解过调幅等概念。
(4)可通过调整信号源v1,v2及负载等搭建二极管双平衡混频电路仿真原理图如图2(d)所示,并在示波器和频谱仪上观察其波形和频谱。
夜上海论坛 通过对二极管双平衡调幅电路的分析及其向混频电路的延伸仿真实验,可使学生充分理解二极管双平衡电路的相乘作用,调幅波的一种获取方法,信号源振幅和频率的变化对电路性能的影响,掌握波形和频谱与调制信号及载波的关系,领会软件中电路的调试和分析方法。
实践证明,将仿真技术用于电子线路实验教学中,对传统教学模式起到了很好的补充作用。通过将传统的实验方法和模拟仿真实验相结合能大大提升和激发学生的实验兴趣,有助于培养基础扎实、知识面广、富有创新意识的跨世纪新型人才。
夜上海论坛 3 仿真技术用于课程设计[6,9?11]
课程设计是理论设计与实践的有机结合,更加注重培养学生的理论设计能力,理论设计的过程是系统专业理论知识综合运用的过程.只有对课程或学科理论有完整的认识,才能实现真正意义上的理论设计。该课程要求学生能综合运用课程知识,进行电路设计和小系统设计,完成元器件焊接、电路调试和设计报告的撰写。同时,为后续开设的专业课程打下基础。
夜上海论坛 按照课程标准和课程要求,我院电子线路课程设计的选题为“设计一个无线接收系统”,要求:要求学生根据所学知识画出无线接收系统的原理框图,利用Matlab中的Simlink软件进行仿真分析,如图3(a)所示;观察调制信号产生器、混频器、中频放大器、检波器等的输出波形,如图3(b)所示;利用Protel 软件设计无线接收系统中的某一部分,比如检波器。首先用原理图组件进行电路原理图设计,如图3(c)所示;然后用电路仿真组件进行电路的仿真测试;最后用PCB设计组件设计出印制电路板图,如图3(d)所示,经安装和调试,完成课题的设计工作。
夜上海论坛 这样的实践过程通过对电路的分析、工程估算、安装调试、测量其性能指标及排除故障等环节的学习,培养学生理论联系实际、分析和解决技术问题的能力,使学生了解一个小型产品设计的程序和基本方法,为以后从事专业技术工作打下必要的基础。
4 结 语
夜上海论坛 通过多年的课堂教学实践,以及学生在后续实验课和电子竞赛等活动中的表现证明,电子线路的计算机仿真教学真正给教师和学生提供了一个优秀的平台。这个平台将复杂的理论简单化、将抽象的过程形象化。这个平台将电子线路课程教学各环节形成一个完整的教学体系,更加方便于教师的教学,更加有助于学生对课程的理解,激发了学生的学习积极性,同时也将理论教学和实践教学很好地结合起来,使得课程教学更加直观、有效。
参 考 文 献
[1] 胡昭华,吴佑林.基于Multisim 的“高频电子线路”教学研究[J].电气电子教学学报,2010,32(6):15?17.
夜上海论坛 [2] 胡志忠,王成华.“电子线路”研究型教学模式探索[J].电气电子教学学报,2007,29(6):35?37.
夜上海论坛 [3] 陈邦媛,于慧敏,崔宁,等.高频电子线路课程的教材与教学方法改革探讨[J].电气电子教学学报,2004,26(4):40?42.
夜上海论坛 [4] 刘静波.高频电子线路实践教学的建设和探索[J].电气电子教学学报,2006,28(4):61?63.
夜上海论坛 [5] TRAVIS Jeffrey, KRING Jim. LabVIEW大学实用教程[M].乔瑞萍,译.3版.北京:电子工业出版社,2008.
[6] 冯军,谢嘉奎.电子线路(线性部分)[M].北京:高等教育出版社,2010.
[7] 黄培根,任清褒.Multisim 10计算机虚拟仿真实验室[M].北京:电子工业出版社,2008.
夜上海论坛 [8] 于波,吕秀丽,李玉爽.Multisim11在高频电子线路教学中的应用[J].现代电子技术,2011,34(10):9?12.
[9] 冯军,谢嘉奎.电子线路(非线性部分)[M].北京:高等教育出版社,2010.