張文菊，鐘玲玲，姚玲

(安徽新華學(xué)院 電子通信工程學(xué)院，安徽 合肥 230088)

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以工程應(yīng)用能力為導(dǎo)向的高頻電路教學(xué)改革

張文菊，鐘玲玲，姚玲

(安徽新華學(xué)院 電子通信工程學(xué)院，安徽 合肥 230088)

以應(yīng)用型本科院校為例，結(jié)合電子通信專(zhuān)業(yè)的特點(diǎn)，以新技術(shù)項(xiàng)目開(kāi)發(fā)為主線，采用模塊化教學(xué)手段，通過(guò)調(diào)整教學(xué)內(nèi)容、設(shè)置創(chuàng)新平臺(tái)、加強(qiáng)實(shí)踐考核等環(huán)節(jié)，著力培養(yǎng)學(xué)生工程應(yīng)用創(chuàng)新能力。經(jīng)過(guò)課程教學(xué)實(shí)踐，提升了學(xué)生的綜合應(yīng)用創(chuàng)新能力。

高頻電路；項(xiàng)目開(kāi)發(fā)；模塊化教學(xué)；工程應(yīng)用

《高頻電路》課程是電子信息工程、通信工程等專(zhuān)業(yè)主要技術(shù)基礎(chǔ)課，也是一門(mén)工程性、實(shí)踐性很強(qiáng)的課程。該課程主要講授高頻小信號(hào)選頻放大器、高頻功率放大器、正弦波振蕩器、非諧振功放、振幅調(diào)制、檢波與混頻、角度調(diào)制與解調(diào)、反饋控制等通信系統(tǒng)和集成電路中常用的信號(hào)與信息處理的相關(guān)內(nèi)容。其理論復(fù)雜、難度較大，對(duì)學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手能力和綜合素質(zhì)要求較高，有利于塑造學(xué)生電子技術(shù)綜合應(yīng)用創(chuàng)新能力和集成電路的工程設(shè)計(jì)能力。為此，很多高校一直努力探索高頻電路課程相關(guān)教育教學(xué)改革。目前，理論教學(xué)模式革新不甚明顯，主要改革措施集中于實(shí)驗(yàn)實(shí)踐環(huán)節(jié)[1]。如驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)與綜合性設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)相結(jié)合，加大綜合性設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的考核比重，硬件設(shè)計(jì)和軟件仿真并舉，注重高頻電路類(lèi)課程設(shè)計(jì)和畢業(yè)設(shè)計(jì)等方面[2-3]，取得了一定的教學(xué)成果，但學(xué)生的自主創(chuàng)新意識(shí)和工程應(yīng)用能力尚未充分迸發(fā)。安徽新華學(xué)院作為一所應(yīng)用型本科院校，一直著力于培養(yǎng)學(xué)生工程應(yīng)用能力，實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)和就業(yè)零距離結(jié)合。學(xué)校電子信息工程和通信工程專(zhuān)業(yè)于2000年開(kāi)始招生，經(jīng)過(guò)十多年的發(fā)展，專(zhuān)業(yè)建設(shè)和人才培養(yǎng)取得了可喜的效果?，F(xiàn)將教學(xué)過(guò)程中存在的問(wèn)題以及安徽新華學(xué)院優(yōu)秀教學(xué)改革措施進(jìn)行總結(jié)歸納。本文首先分析高頻電路教學(xué)過(guò)程中存在的問(wèn)題，然后針對(duì)問(wèn)題提出以工程應(yīng)用能力為導(dǎo)向，以新技術(shù)項(xiàng)目開(kāi)發(fā)為主線，采用模塊化教學(xué)手段，通過(guò)調(diào)整教學(xué)內(nèi)容、設(shè)置創(chuàng)新平臺(tái)、加強(qiáng)實(shí)踐考核等環(huán)節(jié)，提升學(xué)生的綜合應(yīng)用創(chuàng)新能力。

1 存在的問(wèn)題分析

當(dāng)前高頻電路課程教學(xué)還存在著不足和問(wèn)題，需要進(jìn)行教學(xué)模式改革和創(chuàng)新，存在的問(wèn)題主要包括以下幾個(gè)方面。

1.1 課程理論知識(shí)復(fù)雜、原理深?yuàn)W，本科生難以掌握

高頻電路課程主要研究通信系統(tǒng)共用的基本單元電路，包括高頻小信號(hào)放大器、高頻功率放大器、正弦波振蕩器、調(diào)制與解調(diào)電路、混頻電路、反饋控制電路等，上述除了高頻小信號(hào)放大器外，都屬于非線性電子線路。而非線性電路分析方法復(fù)雜，電路種類(lèi)和電路形式多樣，憑一般本科生的學(xué)習(xí)能力，很難吃透理解。

1.2 實(shí)踐環(huán)節(jié)相對(duì)薄弱

高頻電路實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)和科技創(chuàng)新實(shí)踐環(huán)節(jié)相對(duì)比較薄弱，主要表現(xiàn)在教學(xué)學(xué)時(shí)和實(shí)踐教學(xué)模式上。首先，課堂上的實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)學(xué)時(shí)有限，而實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)中的每個(gè)模塊電路需要設(shè)置很多探測(cè)點(diǎn)，數(shù)據(jù)記錄、處理和分析需要花費(fèi)很長(zhǎng)時(shí)間。電路仿真和調(diào)試過(guò)程是發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、查找問(wèn)題、解決問(wèn)題的一個(gè)自我再學(xué)習(xí)過(guò)程，需要較多的時(shí)間、精力和耐心，導(dǎo)致任務(wù)完成質(zhì)量不高。其次，封閉式實(shí)驗(yàn)箱教學(xué)和非自主的課程設(shè)計(jì)模式教學(xué)效果不佳。封閉式實(shí)驗(yàn)箱教學(xué)模式，學(xué)生看不到電路元件，只能看到原理電路圖，依照實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)按部就班完成實(shí)驗(yàn)，不識(shí)電路組成，更別提其工作原理和內(nèi)在聯(lián)系的分析，抑制了學(xué)生的自主開(kāi)發(fā)潛力。再者，高頻類(lèi)科技創(chuàng)新活動(dòng)不夠活躍。

1.3 學(xué)校教學(xué)與市場(chǎng)人才需求不對(duì)稱(chēng)

學(xué)校教學(xué)模式、教學(xué)方法沒(méi)有充分考慮市場(chǎng)人才需求的現(xiàn)狀，沒(méi)有從現(xiàn)實(shí)產(chǎn)品需求出發(fā)驅(qū)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)。第一，課程教學(xué)單元設(shè)計(jì)過(guò)于局部化。高頻電路每一章基本對(duì)應(yīng)一種功能電路，新的一章開(kāi)始直接開(kāi)門(mén)見(jiàn)山呈現(xiàn)單元電路，主要專(zhuān)注電路組成及其工作原理，此種教學(xué)方法沒(méi)有從現(xiàn)實(shí)產(chǎn)品需求出發(fā)驅(qū)動(dòng)學(xué)生設(shè)計(jì)電路方案、論證電路工作特性，沒(méi)有站在整個(gè)產(chǎn)品的角度去考慮問(wèn)題、分析問(wèn)題、解決問(wèn)題。學(xué)生學(xué)習(xí)沒(méi)有任務(wù)驅(qū)動(dòng)力，不求甚解，學(xué)完即忘。第二，實(shí)踐課題孤立于射頻產(chǎn)品開(kāi)發(fā)之外。一般性實(shí)踐課題大多停留在基本功能單元電路，未結(jié)合實(shí)際射頻產(chǎn)品情況，學(xué)生只要參考教材電路、習(xí)題電路、實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)電路等資源即可完成設(shè)計(jì)工作，無(wú)法鍛煉學(xué)生有關(guān)復(fù)雜實(shí)用場(chǎng)景的性能分析、器件選擇、布線要求和焊接工藝等技能。

2 教學(xué)改革措施

針對(duì)以上問(wèn)題，從教學(xué)模式、教學(xué)方法、教學(xué)內(nèi)容和考核方式等方面提出該課程教學(xué)改革措施，如圖1所示。所有改革內(nèi)容圍繞一個(gè)中心，即以培養(yǎng)工程應(yīng)用型人才為中心，采用項(xiàng)目式模塊化教學(xué)模式[4]，教學(xué)內(nèi)容以典型、實(shí)用電路為主，建立興趣引導(dǎo)的高頻電路實(shí)踐創(chuàng)新平臺(tái)，輔以項(xiàng)目作品考核方式和微課+APP教學(xué)法，將深?yuàn)W的理論轉(zhuǎn)換為具體的項(xiàng)目實(shí)踐知識(shí)，讓難以理解的理論在學(xué)生面前“平易近人”；其次利于培養(yǎng)學(xué)生自主實(shí)踐意識(shí)和科技創(chuàng)新能力，擺脫按部就班的封閉式實(shí)驗(yàn)箱實(shí)驗(yàn)弊端，激發(fā)學(xué)生對(duì)新產(chǎn)品、新技術(shù)、新方案的設(shè)計(jì)興趣和產(chǎn)品追求，加快學(xué)科競(jìng)賽和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目的建設(shè)步伐，與就業(yè)市場(chǎng)需求無(wú)縫對(duì)接。

圖1 教學(xué)改革措施示意圖

2.1 采用項(xiàng)目式模塊化教學(xué)模式，組建項(xiàng)目課題-模塊電路-單元電路-知識(shí)點(diǎn)的體系架構(gòu)，以做促學(xué)

項(xiàng)目式模塊化教學(xué)模式就是將高頻電路課程的學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)化為一到多個(gè)項(xiàng)目作品的實(shí)現(xiàn)，高頻電路課程的教授就是項(xiàng)目案例模塊化設(shè)計(jì)不斷論證、開(kāi)發(fā)、調(diào)試的過(guò)程[5]。

第一，課程教學(xué)過(guò)程始終以項(xiàng)目為主線，采用模塊功能電路設(shè)計(jì)思想，將知識(shí)的講授轉(zhuǎn)化為項(xiàng)目方案不斷論證和項(xiàng)目電路的完成。 課程第一次課向?qū)W生明確交待該課程研究的主要內(nèi)容和就業(yè)方向、崗位，引出課程教學(xué)的有效手段——項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)式模塊化教學(xué)方法，如圖2所示。首先，教師根據(jù)本科生的實(shí)際應(yīng)用能力設(shè)計(jì)課程相關(guān)項(xiàng)目課題，如無(wú)線射頻識(shí)別系統(tǒng)、遙控飛行器、無(wú)線遙控門(mén)鈴、超遠(yuǎn)距離汽車(chē)報(bào)警器、無(wú)線遙控開(kāi)關(guān)、無(wú)線調(diào)頻對(duì)講機(jī)、調(diào)幅收音機(jī)等。然后，選擇一個(gè)項(xiàng)目課題展開(kāi)，進(jìn)行方案論證與模塊化結(jié)構(gòu)和接口的設(shè)計(jì)，因?yàn)檫€處于課程講授的前期階段，用于方案論證的支撐知識(shí)點(diǎn)還未講授，所以方案論證往往比較粗糙，不夠充分，后期相關(guān)單元電路學(xué)習(xí)后，會(huì)反饋驗(yàn)證并修整方案的正確性、合理性和實(shí)用性。每個(gè)模塊可能包括一到多個(gè)單元電路，每個(gè)單元電路的組成結(jié)構(gòu)、性能指標(biāo)、優(yōu)缺點(diǎn)及其相關(guān)知識(shí)點(diǎn)迥異。教學(xué)中著重講解典型、實(shí)用的單元電路，在此基礎(chǔ)上引導(dǎo)擴(kuò)展改進(jìn)，組建符合項(xiàng)目實(shí)際需求的電路。在電路系統(tǒng)選擇構(gòu)建完成后，在焊接調(diào)試之前進(jìn)行虛擬軟件仿真實(shí)驗(yàn)，以反饋驗(yàn)證方案設(shè)計(jì)的正確性。一旦仿真正確，說(shuō)明方案設(shè)計(jì)沒(méi)有質(zhì)的問(wèn)題，下面就可以焊接調(diào)試，最終完成實(shí)物作品。為了覆蓋到全部大綱內(nèi)容，一般需要2～3個(gè)項(xiàng)目案例的分析執(zhí)行。

圖2 項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)式模塊化教學(xué)方法

第二，構(gòu)建項(xiàng)目課題-模塊電路-單元電路-知識(shí)點(diǎn)的教學(xué)體系架構(gòu)。在課程教學(xué)過(guò)程中，如何才能實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目課題與大綱知識(shí)點(diǎn)的契合，課程組總結(jié)多年教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合公司和企業(yè)項(xiàng)目方案設(shè)計(jì)流程，制定并實(shí)踐了項(xiàng)目課題-模塊電路-單元電路-知識(shí)點(diǎn)的教學(xué)體系架構(gòu)。將項(xiàng)目電路劃分為多個(gè)大的功能模塊，每個(gè)模塊可能對(duì)應(yīng)一到多個(gè)單元電路，每個(gè)單元單路功能相對(duì)獨(dú)立簡(jiǎn)單，而單元電路會(huì)涉及小而多的知識(shí)點(diǎn)。不同單元電路涉及的知識(shí)點(diǎn)可能會(huì)有交叉，講授一遍即可。

第三，學(xué)生設(shè)立項(xiàng)目作品課題，參考教學(xué)進(jìn)度，學(xué)、做同步，以做促學(xué)。在項(xiàng)目式模塊化教學(xué)過(guò)程中，學(xué)生可以仿效老師的項(xiàng)目案例開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)流程，根據(jù)自己的興趣愛(ài)好，擬定自己的作品課題，設(shè)立任務(wù)目標(biāo)，根據(jù)作品性能指標(biāo)和教學(xué)進(jìn)度，針對(duì)性的學(xué)習(xí)課程知識(shí)，不斷論證課題設(shè)計(jì)方案，購(gòu)買(mǎi)元器件，焊接調(diào)試，最終完成電路作品，具體流程參考圖2。在這個(gè)過(guò)程中，學(xué)生可能遇到各種問(wèn)題，比如模塊電路制作的各種問(wèn)題，單元電路集成的各種故障，調(diào)試過(guò)程中多種不正?，F(xiàn)象等，但正是這些問(wèn)題恰恰是幫助學(xué)生加深對(duì)技術(shù)原理理解的過(guò)程。

2.2 教學(xué)內(nèi)容以典型、實(shí)用電路為主，授課以“有用、好學(xué)”為基本出發(fā)點(diǎn)

高頻電路課程電路種類(lèi)繁多，理論復(fù)雜，且屬于模擬電路，抗干擾性較弱，傳統(tǒng)鋪天蓋地的教學(xué)方法很容易消磨學(xué)生的毅力和耐心，導(dǎo)致挫敗感和畏懼心理。首先，項(xiàng)目組本著經(jīng)典、實(shí)用的原則，從繁雜的高頻電路中剔除落后、重復(fù)、過(guò)于復(fù)雜的電路，精選出8類(lèi)17種電路。他們?cè)陧?xiàng)目式驅(qū)動(dòng)教學(xué)中多次應(yīng)用到項(xiàng)目案例。其次，重功能特性、工作條件和輸入輸出接口，輕復(fù)雜的理論推導(dǎo)。

2.3 引入微課+APP教學(xué)法，提供給學(xué)生隨時(shí)隨地想學(xué)就學(xué)的環(huán)境

高頻電路微課是一種基于互聯(lián)網(wǎng)的教學(xué)活動(dòng)，以突出概念、主題為中心，把課程內(nèi)容分解為單個(gè)小知識(shí)點(diǎn)，利用PPT+Camtasia Studio錄屏技術(shù)錄制視頻，每個(gè)視頻時(shí)長(zhǎng)小于5分鐘，并為視頻量身定做配套APP軟件，讓學(xué)習(xí)者在零碎的時(shí)間中通過(guò)手機(jī)等移動(dòng)設(shè)備輕松、方便地學(xué)習(xí)高頻電路課程，提高學(xué)習(xí)質(zhì)量和效率。

課程手機(jī)APP軟件集微課視頻、教學(xué)筆記、學(xué)生討論、行業(yè)資訊等信息于一體，例如，視頻知識(shí)點(diǎn)“空載LC諧振回路參數(shù)計(jì)算”的學(xué)習(xí)內(nèi)容既包括LC諧振回路的組成、參數(shù)計(jì)算等環(huán)節(jié)，又設(shè)置了練習(xí)題和知識(shí)小結(jié)，如圖3所示，提供給學(xué)生一個(gè)靈活開(kāi)放的互聯(lián)網(wǎng)+網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺(tái)。

圖3 知識(shí)點(diǎn)“空載LC諧振回路參數(shù)計(jì)算”視頻圖例

2.4 以動(dòng)手制作為手段，建立興趣引導(dǎo)的高頻電路實(shí)踐創(chuàng)新平臺(tái)

項(xiàng)目式模塊化教學(xué)模式以項(xiàng)目開(kāi)發(fā)為主線，以項(xiàng)目任務(wù)為驅(qū)動(dòng)，學(xué)生目標(biāo)明確，任務(wù)具體，指導(dǎo)得力，很大程度上調(diào)動(dòng)了學(xué)生的創(chuàng)作熱情，培養(yǎng)高頻電路的創(chuàng)作興趣。為鞏固和升華課程教材效果和學(xué)生的高頻電路創(chuàng)作技能，繼續(xù)以項(xiàng)目任務(wù)為驅(qū)動(dòng)力，通過(guò)承接企業(yè)外包產(chǎn)品開(kāi)發(fā)模塊等形式，依托電子通信工程學(xué)院實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)中心和大學(xué)生科技創(chuàng)新中心，通過(guò)開(kāi)放高頻電路實(shí)驗(yàn)室和預(yù)約開(kāi)放其他實(shí)驗(yàn)室的方式，面向全校師生創(chuàng)建高頻電路實(shí)踐創(chuàng)新平臺(tái)，拓展課堂學(xué)習(xí)時(shí)間，提高實(shí)物創(chuàng)作能力。同時(shí)，創(chuàng)新平臺(tái)建立學(xué)生、作品和技術(shù)檔案，有效傳承前期積累，培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)團(tuán)結(jié)合作、互幫互助精神，發(fā)揮“傳、幫、帶”效應(yīng)，形成良性發(fā)展和長(zhǎng)效運(yùn)行機(jī)制。

2.5 改革考核方式，將作品制作納入考核范圍

考核方式采用“學(xué)、會(huì)、做”綜合評(píng)價(jià)體系，真實(shí)反映學(xué)生的學(xué)習(xí)知識(shí)水平和能力。在制訂高頻電路課程的考核方式時(shí)，應(yīng)當(dāng)從學(xué)生的課堂出勤、學(xué)習(xí)態(tài)度、課堂互動(dòng)、實(shí)驗(yàn)操作、團(tuán)隊(duì)精神、項(xiàng)目作品制作等方面進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。比如，結(jié)合學(xué)生的設(shè)計(jì)思路、方法和最終作品評(píng)定成績(jī)，重點(diǎn)考核學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識(shí)和技能綜合分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的實(shí)際工作能力，從而促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)技能和創(chuàng)新能力的提高。

3 教學(xué)效果

安徽新華學(xué)院通過(guò)以上改革方案的執(zhí)行和實(shí)踐，近幾年學(xué)科與科技競(jìng)賽、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)計(jì)劃項(xiàng)目和畢業(yè)就業(yè)等方面成績(jī)突出。以2015、2016兩年間二級(jí)學(xué)院“電子通信工程學(xué)院”為例，2015年，大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽(以下簡(jiǎn)稱(chēng)電賽)國(guó)家級(jí)一等獎(jiǎng)、省級(jí)一等獎(jiǎng)和二等獎(jiǎng)各1項(xiàng)，大學(xué)生智能車(chē)競(jìng)賽省級(jí)一等獎(jiǎng)2項(xiàng)，20項(xiàng)國(guó)家級(jí)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目獲批，畢業(yè)生就業(yè)率達(dá)97.24%。2016年，電賽國(guó)家級(jí)一等獎(jiǎng)、省級(jí)一等獎(jiǎng)和二等獎(jiǎng)各1項(xiàng)，智能車(chē)競(jìng)賽國(guó)家級(jí)二等獎(jiǎng)1項(xiàng)、省級(jí)一等獎(jiǎng)2項(xiàng)、二等獎(jiǎng)1項(xiàng)，大學(xué)生物聯(lián)網(wǎng)設(shè)計(jì)競(jìng)賽國(guó)家級(jí)二等獎(jiǎng)1項(xiàng)、華東賽區(qū)一二等獎(jiǎng)各1項(xiàng)，安徽省“互聯(lián)網(wǎng)+”大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)計(jì)劃三等獎(jiǎng)2項(xiàng)，國(guó)家級(jí)和安徽省大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目分別獲批2項(xiàng)和51項(xiàng)，畢業(yè)生就業(yè)率達(dá)97.57%。

4 結(jié)論

高頻電路課程的改革實(shí)踐肯定了以上改革方案有利于增強(qiáng)學(xué)生對(duì)高頻電路課程的系統(tǒng)性認(rèn)識(shí)，激發(fā)學(xué)生自主創(chuàng)作熱情和興趣，鍛煉創(chuàng)新思維模式和工程實(shí)踐能力，集中體現(xiàn)了學(xué)校高度重視人才培養(yǎng)工作，并進(jìn)一步加強(qiáng)了內(nèi)涵建設(shè)，努力提升人才培養(yǎng)的質(zhì)量。

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Reform of High-Frequency Circuit Teaching Oriented by Engineering Application Ability

ZHANG Wenju, ZHONG Lingling, YAO Ling

(School of Electronic and Communication Engineering，Anhui Xinhua University, Hefei Anhui 230088, China)

Taking application-oriented undergraduate institutions as an example, combining with the characteristics of electronic communication major, takes the development of new technology project as the main line, and adopts modularization-based teaching method, by adjusting teaching content, building innovation platform, strengthening practice assessment and other links, strives to cultivate students’ ability of the engineering application and innovation. Through teaching practice, the students' ability of the comprehensive application and innovate is improved.

high-frequency circuit;project development;modularization-based teaching;engineering application

2016-12-19

安徽省質(zhì)量工程建設(shè)項(xiàng)目(2015zy073)；安徽高校自然科學(xué)研究項(xiàng)目(KJ2017A628)；安徽新華學(xué)院質(zhì)量工程建設(shè)項(xiàng)目(2014gxkcx01)

張文菊(1983-)，女，安徽淮南人，講師，碩士，研究方向：信號(hào)與信息處理。E-mail:wena_tt@163.com

G424.1

A

1004-2237(2017)03-0065-05

10.3969/j.issn.1004-2237.2017.03.013