高頻電子線路課程教學(xué)改革探討與實(shí)踐

引 言

高頻電子線路是通信和電子類專業(yè)重要的專業(yè)基礎(chǔ)課其教育教學(xué)內(nèi)容和方式越來越受到關(guān)注。當(dāng)前，射頻電路及其技術(shù)的應(yīng)用越來越廣泛，高頻電子線路中的各種功能電路也逐漸從晶體管和場效應(yīng)等器件向集成電路邁進(jìn)，特別是人工智能、區(qū)塊鏈和 5G 科技的飛速發(fā)展，更凸顯高頻電路理論和實(shí)踐教學(xué)的重要性

1 高頻電子線路教學(xué)現(xiàn)狀

當(dāng)今社會(huì)高頻信號無處不在，伴隨著我們生活和工作的方方面面。工科專業(yè)幾乎都會(huì)涉及高頻電子線路知識，而當(dāng)前的高頻電子線路課程一般僅有電子信息工程專業(yè)和通信工程專業(yè)的學(xué)生學(xué)習(xí)，其他工科專業(yè)的學(xué)生鮮有涉及。目前高頻信號的調(diào)制、解調(diào)與傳輸已成為無線通信的主流，高頻電子線路的內(nèi)容已落后新技術(shù)發(fā)展的需要。高頻電子線路課程知識點(diǎn)抽象，難度高，傳統(tǒng)的課堂教學(xué)和期末考試一錘定音的考察方式難以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)動(dòng)力，因而有必要對該課程的內(nèi)容、教學(xué)方法和考察方式進(jìn)行改革以便更好地適應(yīng)高等工程教育的需求

2 高頻電子線路教學(xué)改革探討

2.1 擴(kuò)大高校工科高頻電子線路課程的教授范圍

隨著電子科技的迅猛發(fā)展，高頻信號在我們的日常生活中隨處可見，智能手機(jī)、家用寬帶和路由器迅速普及，高鐵和地鐵出行已相當(dāng)普遍。在日后的工作和生活中，每個(gè)人隨時(shí)可面對高頻信號，對高頻信號的認(rèn)識和處理也在我們的認(rèn)知當(dāng)中因此高校工科專業(yè)特別是電子信息科學(xué)類、儀器儀表類、電氣信息類和航空航天類學(xué)生都應(yīng)當(dāng)學(xué)習(xí)高頻電子線路，熟悉高頻信號的傳輸理論，掌握高頻信號的傳輸規(guī)律

舉一個(gè)反面例子，筆者所在院校的測控技術(shù)與儀器專業(yè)尚未開設(shè)高頻電子線路課程。該專業(yè)的部分學(xué)生在做本科畢業(yè)設(shè)計(jì)時(shí)，因?yàn)闆]有學(xué)習(xí)、掌握高頻電路知識，導(dǎo)致做畢業(yè)設(shè)計(jì)時(shí)倍感吃力，進(jìn)展緩慢。其中一位學(xué)生畢業(yè)后從事儀器儀表測試工作，因缺乏高頻電子線路知識，難以理解調(diào)制解調(diào)原理無法勝任高頻信號阻抗匹配等印刷電路板的檢驗(yàn)檢修工作

2.2 精簡陳舊內(nèi)容，引入新科學(xué)技術(shù)

2018 年 4 月，美國 11 歲的小學(xué)生喬治 維科斯納利用區(qū)塊鏈技術(shù)發(fā)行虛擬數(shù)字貨幣。人機(jī)交互、機(jī)器視覺、載波聚合和正交頻分多路復(fù)用等技術(shù)都包含高頻信號的傳輸和處理這些技術(shù)也是目前國際研究熱點(diǎn)。我們不能局限于書本知識一成不變地給學(xué)生講授，而應(yīng)該推陳出新，引入新技術(shù)，鼓勵(lì)學(xué)生大膽利用書本知識進(jìn)行創(chuàng)新。具體來講，高頻電子線路課本應(yīng)引入電磁場傳輸理論和天線技術(shù)等知識，這樣再進(jìn)行諧振功率放大器講授時(shí)，學(xué)生對諧振的概念理解會(huì)更深入。有些技術(shù)如正交頻分多路復(fù)用技術(shù)，雖不能完全講述明白，但涉及的高頻知識如數(shù)字調(diào)制、解調(diào)技術(shù)、選頻網(wǎng)絡(luò)等應(yīng)重點(diǎn)講解

2.3 改革傳統(tǒng)教學(xué)方式，多種新方式并用

當(dāng)前，教師在課堂上主要運(yùn)用多媒體信息技術(shù)講課，課堂或課下安排作業(yè)。然而，高頻電子線路知識點(diǎn)較抽象，理論性強(qiáng)，講授內(nèi)容多，多數(shù)學(xué)生聽完課不能完全掌握。近年來新的教學(xué)方式如慕課、參與式教學(xué)、項(xiàng)目式教學(xué)、問題式教學(xué)和翻轉(zhuǎn)課堂等相繼出現(xiàn)，這些新的教學(xué)方式都有利于提高學(xué)生注意力，加深記憶力，促進(jìn)學(xué)生對新問題進(jìn)行深入探索

陶行知提出：“創(chuàng)造力量最能發(fā)揮的條件是民主。”在平等寬松的氛圍中利用新的教學(xué)方式授課，學(xué)生才能愉快地學(xué)習(xí)并取得好的效果。筆者曾采用翻轉(zhuǎn)課堂的方式進(jìn)行 LC 振蕩器知識點(diǎn)的教學(xué)，課前把教學(xué)資源完善好發(fā)送給每個(gè)學(xué)生方便他們進(jìn)行探索式自學(xué)；課上進(jìn)行知識測學(xué)和點(diǎn)評，共同探討學(xué)習(xí)難點(diǎn) ；課后通過聽取學(xué)生建議及時(shí)調(diào)整教學(xué)策略，選擇最優(yōu)的教學(xué)方式。翻轉(zhuǎn)課堂的方式發(fā)揮出了較好的教學(xué)效果有的學(xué)生獨(dú)立思考能力強(qiáng)，甚至能發(fā)現(xiàn)課本上的錯(cuò)誤

2.4 以賽促學(xué)，鼓勵(lì)學(xué)生多參加相關(guān)電子設(shè)計(jì)賽事

(1) 培養(yǎng)興趣和動(dòng)手能力，激發(fā)學(xué)生動(dòng)力

上個(gè)世紀(jì)的電子愛好者在沒有任何知識儲(chǔ)備的環(huán)境下，能自學(xué)高頻調(diào)頻和解調(diào)知識，焊接和調(diào)試調(diào)頻收音機(jī)，這是當(dāng)代大學(xué)生所不能達(dá)到的。很多學(xué)習(xí)高頻電子線路的學(xué)生在上課之前，連示波器為何物都不知，這樣的能力將來走上工作崗位后如何能適應(yīng)？興趣是最好的老師。在當(dāng)前的社會(huì)環(huán)境下，可利用不斷涌現(xiàn)的“黑科技”如人工智能和區(qū)塊鏈等新事物激發(fā)學(xué)生的興趣。在有相關(guān)研究基礎(chǔ)的前提下引導(dǎo)學(xué)生參與實(shí)際科研——哪怕是最簡單的示波器觀測波形，也有利于培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力

(2) 以賽促學(xué)，在實(shí)踐中提升實(shí)力

實(shí)踐出真知，“讀萬卷書”固然需要，但“行萬里路”更不可少。全國大學(xué)生電子設(shè)計(jì)大賽和挑戰(zhàn)杯比賽是目前全國性的大學(xué)生電子賽事，通過參加類似比賽，提升學(xué)生綜合素養(yǎng)使學(xué)生明確了學(xué)習(xí)方法的改進(jìn)，學(xué)習(xí)時(shí)間的安排，教師也從重理論傳授到重動(dòng)手實(shí)做。2017 年全國大學(xué)生電子設(shè)計(jì)大賽F 題為調(diào)幅信號處理實(shí)驗(yàn)電路，其主要任務(wù)是利用高頻電子線路中的混頻、中頻濾波和調(diào)幅解調(diào)等知識設(shè)計(jì)一個(gè)調(diào)幅信號處理電路，對高頻信號進(jìn)行還原。選擇本題的參賽隊(duì)伍有很多，大部分也學(xué)習(xí)過高頻電子線路，但是能成功完成者寥寥無幾其原因在于學(xué)生對高頻電子線路知識僅在上課時(shí)學(xué)習(xí)，考試時(shí)能考出好成績就達(dá)到目的，而對高頻知識的應(yīng)用掌握基本為零

2.5 寬進(jìn)嚴(yán)出，增加考核力度和多種考察形式

（1）對學(xué)生嚴(yán)格要求，一絲不茍?？鞓氛n堂不太適用于像高頻電子線路這樣的課程，相反，學(xué)習(xí)專業(yè)科學(xué)技術(shù)應(yīng)該本著嚴(yán)謹(jǐn)負(fù)責(zé)的態(tài)度。筆者上大學(xué)的考試，任何錯(cuò)別字或小筆誤都要扣分，老師的教學(xué)態(tài)度真正是一絲不茍。在這種環(huán)境下，畢業(yè)后的學(xué)生對待工作和科研也普遍是十分嚴(yán)謹(jǐn)?shù)摹?

（2）適當(dāng)施加壓力，激發(fā)學(xué)生潛能。據(jù)留美學(xué)生講，美國的高等教育難度非常高，學(xué)生們課程之沉重、學(xué)業(yè)之辛苦，比許多中國學(xué)生的程度高數(shù)倍之多。美國導(dǎo)師布置的課業(yè)都很難，每次作業(yè)也很費(fèi)時(shí)間，相對感覺最簡單的數(shù)學(xué)作業(yè) 4 個(gè)小時(shí)才能寫完，其它作業(yè)一般都要十幾個(gè)小時(shí)。我國高校學(xué)生花費(fèi)在單一課程的時(shí)間相對來說少得可憐，筆者調(diào)查走訪的學(xué)生花費(fèi)在高頻電子線路上的時(shí)間最多不超過 2 小時(shí)。

（3）多種考察方式并行。課堂練習(xí)是檢驗(yàn)學(xué)生學(xué)習(xí)情況的最佳途徑，課外作業(yè)是一個(gè)增效過程，可增加難度著眼于學(xué)生的發(fā)展。課內(nèi)外作業(yè)分層次，使各檔學(xué)生都能完成并獲得發(fā)展。每一次練習(xí)和作業(yè)都等于考試，使學(xué)生嚴(yán)格要求自己。

另外，建議課程增加 2 次到 3 次期中考試次數(shù)，加上期末考試，基本上所有考試各占 20%，作業(yè)占 20%，其重要性相等。同時(shí)，參加相關(guān)電子賽事也可作為考察內(nèi)容納入成績系統(tǒng)。

（4）鼓勵(lì)本科生主動(dòng)選研究生的課。為了給求知欲強(qiáng)的學(xué)生補(bǔ)充知識，更好地理解高頻電子線路課堂內(nèi)容，應(yīng)鼓勵(lì)本科生主動(dòng)選研究生的課，例如為研究生開設(shè)的無線通信工程、現(xiàn)代通信理論、智能信號處理等課程。

3 結(jié) 語

本著對學(xué)生負(fù)責(zé)的態(tài)度，筆者在高頻電子線路教學(xué)內(nèi)容上依據(jù)新技術(shù)的動(dòng)向?qū)φn程重點(diǎn)重新進(jìn)行了規(guī)劃，利用問題式教學(xué)和翻轉(zhuǎn)課堂進(jìn)行復(fù)雜知識點(diǎn)的講授，同時(shí)輔導(dǎo)學(xué)生參加各類電子設(shè)計(jì)賽事，對學(xué)生進(jìn)行多次不同方式的考核，踐行了以上提出的部分教學(xué)改革措施。桃李芬芳，筆者所教授的電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)學(xué)生能獨(dú)立發(fā)掘出書本上陳舊的錯(cuò)誤，參加電子設(shè)計(jì)大賽也取得一等獎(jiǎng)的好成績，多數(shù)學(xué)生自學(xué)Python 語言進(jìn)行人工智能方面的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實(shí)踐，取得了良好效果。相信在推動(dòng)高頻電子線路教學(xué)改革的道路上，會(huì)培養(yǎng)出更多新時(shí)代的專業(yè)技術(shù)人才。