《频率合成与锁相技术》课程的教学改革研究

【摘 要】本文针对《频率合成与锁相技术》课程理论抽象、知识综合、工程实用性强、难度大等特点，从建立课程群、整合教材内容、丰富课堂教学形式、专业技能实训四个方面进行了教学改革的研究。强调建立课程体系，做好知识衔接，讲授有效内容，进行专业技能实训，从而达到良好的教学效果，提高学生的专业知识水平和动手创新能力。

【关键词】频率合成与锁相技术；教学改革；创新

0.引言

《频率合成与锁相技术》是我国高校电子专业普遍开设的一门专业课程，该课程以前修的《高频电子线路》、《信号与系统》为基础，主要研究各种不同类型的锁相环和频率合成器的工作原理、分析设计方法、性能特点及应用，具有理论抽象、知识综合、工程实用性强、难度大等特点。因此，这门课程对学生的专业基础要求较高，教学难度较大。如果沿用传统的“填鸭式”课堂教学模式，学生不仅不能有效的理解和掌握课程重点，容易产生厌学心理和畏惧心理，教学效果差；而且不能有效的培养学生的分析、解决问题能力和动手、设计能力。长此下去，学生综合素质得不到提高，无法达到教学目的。如何对这门课程的传统教学进行改革，使学生在有限的课时达到良好的学习效果，本文将结合教学实践从以下几个方面进行探索。

1.建立课程群

《频率合成与锁相技术》课程属于较为综合的专业课程，在学习这门课程之前需要有一定的专业基础知识，所以为了帮助学生学好它，应建立相关的课程群，有一个完整的课程体系，做好知识的前后衔接，为学好该门课程做准备，也为后续课程打好基础。在与《频率合成与锁相技术》课程相关的课程群中，前期课程有《电路分析》、《模拟电子线路》、《数字电子线路》、《高频电子线路》、《信号与系统》，后期课程有《通信原理》、《射频通信》、《单片机》等。其中，《高频电子线路》课程与其联系最为紧密，课程开始前可适当复习回顾有关调制、解调、混频、鉴相器、低通滤波器、振荡器等知识，帮助学生做好知识储备。

2.整合教材内容

在有限的教学时间中，根据最新人才培养方案修订好的教学大纲选取配套的教材，并对教材内容进行针对性整合，剔除无效内容，补充教学需要的内容等，是教学改革的第一步。

实践过程中，我院从多本优秀推荐教材里，结合教材的体系结构，新知识介绍，难易程度等多方面进行比较，最后选定理论教材为王福昌、鲁昆生编著，华中科技大学出版社出版的《锁相技术》第二版。该教材在阐述经典锁相环理论的同时，又很好体现了锁相技术和频率合成技术的一些新发展，与工程实际结合紧密。在教材内容整合方面：第一章在介绍锁相环的构成之前，引入鉴相器、压控振荡器具体电路的复习，使学生对其构成电路有完整轮廓，有助于对锁相环工作原理的理解；在第二章模拟锁相环的学习过程中由于课时有限，重点讲解一阶、二阶环，简要介绍三阶环，该章节结束后，将第一章最后相关应用实例调整到这里举例，使学生对本章知识加深理解，有所运用；第三章噪声性能分析首先引入白噪声介绍，使学生对白噪声有所了解，再进行白噪声下环路窄带跟踪分析，做好知识衔接；第四章在学习电荷泵锁相环的时候，先进行数字电路中D触发器知识的复习，然后再介绍电荷泵锁相环的工作原理，这样更有利于学生理解该知识点；第六章在介绍锁相频率合成之前，可将《高频电子线路》中没加锁相环的频率合成器电路先进行补充举例，并在本章结束之后对比锁相频率合成与之前例子的性能优劣，得出结论；对于锁相环的类型，还可补充介绍软件锁相环相关知识等。

3.丰富课堂教学形式

生动有趣的课堂教学形式是改善教学效果，实现教学目的的重要环节。首先，传统板书与多媒体教学相结合。由于这门课程的特点是内容抽象，公式推导、图表较多，所以在PPT制作的时候尽量生动简洁，突出结论，避免将大量推导过程制作在其中，这样信息量过大，学生接受起来容易抓不住重点，印象也不深刻。可以在黑板上进行重要结论的相关推导，使学生的思路与老师同步，有一个理解的时间，最后再利用PPT强调结论，加强印象。在使用PPT的同时可以结合Matlab软件，利用该软件强大的图形功能将抽象难懂的公式转化成图形形式，使学生更好的理解公式含义，掌握重点。其次，设计课堂讨论环节。在教学过程中，适时引入课堂讨论话题，将学生分组，给定讨论时间，在规定时间点每组同学发表本组讨论结果，还可以与其他小组同学辩论，最后由老师进行点评和总结。这种方式，不仅使学生充分参与教学过程，调动学生积极性，还能活跃课堂气氛，增加课程趣味性。第三，理论与实际应用相结合，引入案例分析。例如：模拟锁相环是该课程的一个重要章节，它的应用也非常广泛，在这部分知识学习完以后，可以列举载波提取、锁相鉴频、锁相接收机等案例进行分析；电荷泵锁相环部分可以列举电荷泵锁相环频率合成器的应用案例；数字锁相环部分列举位同步提取的应用案例等。最后，通过网络学习与互动，巩固知识点。在学院精品课程网站上，学生可以找到这门课程的教学大纲、PPT、试题库、模拟样卷等资料，还可以通过在线留言等方式与老师互动交流，随时解决疑难问题。

4.专业技能实训

学院在学生四年的学习过程中始终将专业技能实训贯穿其中，经过低年级阶段的训练，学生已经具备识别电子元器件、认识并设计简单功能电路、使用专业软件绘制电路图、进行电路仿真分析、制作PCB板等能力，所以在学习《频率合成与锁相技术》课程阶段，着重将理论知识与实践相结合，通过实验、实训、综合课程设计、电子设计比赛等方式培养学生发现问题解决问题的能力、动手设计创新能力等。实验方面主要是验证性项目，有锁相环实验、环路部件特性测试实验、锁相调频实验、锁相鉴频实验、锁相频率合成实验等。实训方面主要是针对《频率合成与锁相技术》课程的设计性项目，首先给定设计目标，然后要求学生根据设计目的选择元器件、设计电路原理图、设计具体电路、软件仿真测试、制作PCB板、焊接调试、完成设计。综合课程设计则是建立在课程群的基础上，设计题目涉及范围更为广泛，不仅有硬件电路设计，还有软件编程，是对学生专业综合技能的培养和训练，也为学生完成本科毕业设计打下良好的基础。学院积极组织学生参加各类电子方面的比赛，例如省大学生挑战杯比赛、中国大学生机器人公开赛等，鼓励有兴趣的学生踊跃报名。在指导教师的带领下，学生将综合运用所学专业知识，完整实现一个设计内容，不仅锻炼了动手创新能力，积累了比赛经验，也培养了拼搏向上、团队合作的意识，为以后走向工作岗位，实现人生目标奠定了良好的基础。

5.结束语

《频率合成与锁相技术》课程的教学改革从建立课程群、整合教材内容、丰富课堂教学形式、专业技能实训四个方面进行了研究，使学生在学习该门课程的过程中能够建立起清晰的课程体系，做好前后知识衔接，学习有效课程内容，达到更为理想的学习效果，培养和提高专业技能。深入的教学改革是一个长期实践和调整的过程，需要教育工作者不懈的努力和探索，对《频率合成与锁相技术》课程的教学改革也将继续进行下去，争取达到更好的教学效果。

【参考文献】

[1]王福昌，鲁昆生.锁相技术（第二版）[M].武汉：华中科技大学出版社，2009.

[2]张厥盛，郑继禹，万心平.锁相技术[M].西安：西安电子科技大学出版社，2004.

[3]曾兴雯，刘乃安，陈健.高频电路原理与分析（第四版）[M].西安：西安电子科技大学出版社，2010.