劉旭
(重慶電子工程職業(yè)學院,中國 重慶401331)
“高頻電子線路”是電子及通信類各專業(yè)學生至關(guān)重要的一門課程,該課程理論性很強,對數(shù)學和電路基礎(chǔ)分析能力要求較高,同時也是一門專業(yè)性和實用性很強的課程。該課程遵循了無線通信工程建設(shè)中“信號產(chǎn)生、信號的發(fā)射、信號的接收”這一主線,以真實的無線通信工程項目為載體,高頻電子線路實驗課是高頻電子線路理論課的輔助課程。在實驗的過程中可以獲取豐富的知識和實踐經(jīng)驗,有助于理論的學習,加深對理論知識的理解。所以要學好理論課,實驗課程就顯得尤其重要。
在當前高頻電子線路實驗教學過程中還存在很多的問題:一是實驗實驗設(shè)備陳舊,維護不到位,使得很多實驗效果較差,不利于學生對課堂理論的驗證;二是實驗用的高頻儀器學生要完全熟練掌握有一定的難度,很多儀器在使用過后,第二次做實驗的時候?qū)W生又不會正確的使用,不利于實驗課的正常進行;三是實驗與理論的嚴重脫節(jié),很多學生在做實驗時,對理論根本不清楚,實驗要驗證什么事茫然的,失去了實驗課的意義;四是做實驗變成看實驗,在實驗室只有少數(shù)學生在動手做實驗,大多學生是看實驗,寫實驗報告就使用別人的實驗數(shù)據(jù),不利于提高學生的動手能力;五是學生在實驗過程中遇到問題無法單獨解決問題,總是依賴老師,不利于學生實踐能力的提高。六是實驗室的利用效率低,大多數(shù)實驗室都是老師安排實驗課,學生才有機會進入實驗室,平時沒有對廣大有實驗需求的學生開放。所以為了學生能真正的理論聯(lián)系實際,更好的加深對抽象理論知識的理解,提高其實際動手能力,獨立解決問題的綜合能力,對高頻電子線路實驗課程教學內(nèi)容和教學手段、教學方法的改革迫在眉睫。
針對高頻電子線路實驗課程的難度及當今存在的現(xiàn)狀,筆者做了以下幾方面的措施。
“三個階段、四個環(huán)節(jié)”的實驗教學模式。三個階段指的是實驗前的集中講解、實驗過程中的指導、實驗后的集中點評。每個實驗階段分四個環(huán)節(jié)。集中講解階段包含的四個環(huán)節(jié)是實驗內(nèi)容的講解、實驗方法的講解、實驗步驟的講解、實驗報告編寫要求講解。通過集中講解,進一步加深學生的理論知識的理解,熟悉實驗內(nèi)容,明確實驗?zāi)康?。實驗過程指導階段包含的四個環(huán)節(jié)是實驗設(shè)備操作指導、實驗數(shù)據(jù)測量指導、實驗數(shù)據(jù)記錄指導、實驗數(shù)據(jù)確認指導。通過實驗過程的指導,使學生更好更準確的觀察到應(yīng)有的實驗現(xiàn)象,正確的記錄和分析實驗數(shù)據(jù)。實驗后集中點評包含的四個環(huán)節(jié)是實驗報告的點評、實驗現(xiàn)象點評、實驗數(shù)據(jù)處理點評,實驗結(jié)論點評。通過點評使學生明白自己對理論知識理解哪些地方還不夠徹底,對實驗數(shù)據(jù)分析還有哪些不到位的地方。通過這種實驗教學模式,提高實驗效率,增強學生的動手能力和提高學生測量數(shù)據(jù)的處理分析能力。
高頻電子線路由于工作在高頻的條件下,電路的電阻、電容、電感的特性與低頻比較都發(fā)生了變化。即使做實驗用的導線,因趨膚效應(yīng),導線的電阻和電感量也會隨著頻率變化。高頻電路本身又容易受到外界環(huán)境因數(shù)的干擾,加上受電路參數(shù)的影響,使高頻電路實驗比低頻電路的實驗要復雜,實驗現(xiàn)象不穩(wěn)定。在實驗的過程中可能會因為導線的長短或元件位置的改變都可能造成較大的實驗誤差,或者由于實驗過程的不嚴謹都會導致實驗現(xiàn)象的不正常,甚至觀察不到實驗現(xiàn)象。所以在高頻實驗中,學生會遇到比在低頻實驗中更多的問題,在遇到這些問題的時候,學生大多不會自己解決,通常是一有問題就找老師,不利于學生獨立解決問題的能力的提高。這時候,需要建立小組討論制,就是以幾個人一組,對出現(xiàn)的問題進行討論,每一個同學都提出自己的分析過程,然后大家討論出結(jié)論,最后由老師進行點評,學生自己解決問題。這種小組討論制,使每一學生都正真投入到實驗中,通過對問題的分析,進一步加深學生對理論知識的理解,同時培養(yǎng)學生在實驗過程中的嚴謹?shù)目茖W態(tài)度,并有助于提高學生發(fā)現(xiàn)問題,解決問題的綜合能力。
高頻電子線路實驗枯燥,部分學生興趣不大,針對此我們可以將傳統(tǒng)實驗與用虛擬仿真軟實驗結(jié)合起來。目前比較常用的軟件有Protel、Matlab、Pspice、Multisim等。以“虛擬電子實驗臺”——MultiSim為例,在用該軟件創(chuàng)建實驗電路時,元器件和測試儀器均可以直接從屏幕圖形中選取,而且測試儀器的圖形與實物外形基本相似。利用MultiSim仿真軟件進行高頻電子實驗過程,不僅可以彌補實驗儀器、元器件短缺以及規(guī)格不符合要求等因素,還能利用軟件中提供的各種分析方法,幫助學生更快、更好地掌握教學內(nèi)容,加深對概念、原理的理解,并能使學生更快地熟悉常用的電子儀器的測量方法,提高學習興趣,開拓學生思維;這樣在接下來的實際實驗過程中,再將實驗中的現(xiàn)象和數(shù)據(jù)與虛擬實驗中的進行比較,分析產(chǎn)生差別的原因。通過傳統(tǒng)實驗與仿真試驗相結(jié)合,充分利用各自的優(yōu)勢,相互彌補各自的不足。
實驗課其實比理論課更重要,不僅僅可以使學生鞏固理論知識,還能全面提高學生的實際動手能力,以及發(fā)現(xiàn)問題解決問題的全面綜合能力。在大多數(shù)情況下,實驗室被學生當成是玩的地方,由于畏難情緒,很多學生到了實驗室后不認真做實驗,甚至有學生在實驗室做與實驗完全不相干的事情,課后抄襲實驗報告。這樣的實驗課對學生來說毫無意義,也沒有達到課程設(shè)置實驗的目的。為了使實驗課正真能夠達到預(yù)定的教學目的,必須使每一個學生都認真的投入到實驗中。所以增加實驗課的考核就顯得非常必要,尤其是靈活多樣實驗考核方式,是達到設(shè)置實驗課目的的保證。考核方式一:下課前隨機抽取10%的學生快速的把實驗做一遍,并進行成績記錄,通常認真了實驗的同學,都能快速完成實驗內(nèi)容;考核方式二:對每一個同學進行實驗考核,期末從已經(jīng)做過的多個實驗隨機抽取一個,要求學生能說出實驗?zāi)康?,實驗原理,并進行實驗操作,最后對實驗數(shù)據(jù)和實驗現(xiàn)象做出分析,并記錄成績;當然還有許多考核方式,老師可以自行選擇一種合適的考核方式,通過這樣一些考核方式,目的是促使每一個學生能夠正真的認真的完成每一預(yù)定的實驗,達到課程設(shè)置實驗的目的。
現(xiàn)在的課程實驗,基本都是老師安排的課內(nèi)實驗,平時學生沒有做實驗的機會。在實驗課上,由于資源的有限性,不可能每一個學生都有機會動手做實驗;由于高頻實驗本身比較復雜,很多實驗在課內(nèi)安排的實驗根本在課內(nèi)無法做完。所以對學生全天候開放實驗室就很有必要。如果實驗室開放,學生可以在老師安排的實驗課前自己把實驗做一遍,以便掌握實驗過程中的一些難點;同時學生課堂上沒有做完的實驗,也可以在自己的課余時間繼續(xù)做完實驗。開放式實驗室對學生科技創(chuàng)新能力的培養(yǎng)發(fā)揮著巨大作用,它可以提供一個發(fā)揮個人潛能的實驗環(huán)境,并能適應(yīng)不同水平和能力的學生的要求,從而使學生由被動學習轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃訉W習;開放式實驗室可以為學生提供更多自己動手做實驗的機會,這對提高學生獨立思考和獨立操作能力以及從事實驗研究的興趣是非常重要的;開放式實驗室能鼓勵學生參與科研活動,實現(xiàn)對學生的綜合素質(zhì)和創(chuàng)新意識的培養(yǎng)這樣不僅僅可以提高學生的實驗?zāi)芰?,保證實驗課的質(zhì)量,還能提高實驗室的利用效率,使實驗室更好的服務(wù)于教學。
實踐證明經(jīng)過以上五點措施改革后,改變了學生高頻電子線路實驗課程學習的被動狀況,學習的主動性增強了,實驗?zāi)芰σ驳玫搅孙@著提高。從而極大地發(fā)揮了學生的積極性和創(chuàng)造性,培養(yǎng)了學生獨立解決問題的能力。提高了本課程的教學質(zhì)量。
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