“通信电子线路”实践教学改革的思考与实践

摘要：随着无线通信的发展，对“通信电子线路”课程的教学提出了更高要求，为了提高“通信电子线路”课程实践教学的教学质量，对该课程实践教学进行了研究和改革，提出了在“演示性”和“验证性”实验基础上增加“虚拟实验项目的开发”和“设计性、制作性实验”，培养了学生的电路应用能力，提高了学生的工程设计和实际动手能力。

关键词：通信电子线路；实践教学；虚拟实验

作者简介：毛红艳（1969-），女，辽宁沈阳人，沈阳工程学院，副教授。（辽宁沈阳110136）

基金项目：本文系2010年度辽宁省教育科学“十一五”规划课题（课题批准号：JG10DB237）的研究成果。

中图分类号：G642.0     文献标识码：A     文章编号：1007-0079（2012）14-0097-01

“通信电子线路”是通信工程专业、电子信息类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。

一、目前“通信电子线路”课程存在的问题

通信及信息行业发展迅速，各种各样的新技术、新标准不断出现，而高校中通信课程的改革相对滞后，对于通信电子线路课程实践教学方法的改进是“通信电子线路”课程体系改革的重要内容之一。

相对于低频模拟电子，高频电子线路中元件内部参数和电路引线等引入的分布参数对课程实验结果影响较大，如何让学生通过自己设计和制作频率较高的实验电路，自己去体会分布参数的影响以及实验中如何减小这些影响，也是课程实验的重要内容，通过锻炼能提高学生分析问题和解决实际问题的能力。[1]

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。[2]

通过以上分析，高校对“通信电子线路”课程的实践教学必须进行必要的改革。

二、通信电子线路实践教学改革的具体思路

沈阳工程学院是一个以工科为主的本科院校，本科教育定位于“工程教育、职业取向”。通信电子线路课程开课几十年，可作为通信工程和电子信息两个专业的课程。对学生的培养目标是：以电子产品、通信设备的研发生产、管理、技术维护、服务销售为主的高级应用型人才。通信电子线路课程建设围绕对学生的培养目标展开。在通信电子线路的实践课程建设中沈阳工程学院进行了一些有益的尝试，取得了较好的效果。

通信电子线路课程的实践教学在“演示性”和“验证性”基础上增加了“虚拟实验项目的开发”和“设计性、制作性实验”，对“通信电子线路”课程的实践教学进行改革。通信电子线路课程实验项目之间的关系与能力培养如图1所示。

在通信电子线路实验设备现有的条件下，将课程实践教学内容分为三部分。[2]第一部分是验证性的实验。在高频实验箱上，通过示波器、毫伏表、万用表、频率计等仪器测试，测出波形和参数，进行原理和特性分析。第二部分是虚拟实验项目的开发，通过计算机仿真软件对所学内容进行模拟实验。[1]第三部分是带领学生完成设计性、制作性实验。

通过虚拟实验项目的实验，利用仿真平台的虚拟实验环境，学生可以轻松地凭借想象进行实验，在仿真实验中接受新知识和新技术，通过方便快捷的实验过程不断验证自己想象的问题正确与否，从而潜移默化地培养创新意识和创新精神。

通过合理调整实验内容，增开设计性、制作性实验，主讲教师给出设计题目，学生利用实验室现有的仪器和工具自己设计实验方案、计算电路参数，对于电路设计合理且易实现的电路可以让学生设计安装布线图，完成电路的制作，并且通过仪器进行调试完成项目的整个过程。

三、具体实施过程

在第一部分验证性实验中，通信电子线路实验教学利用高频实验箱来完成。高频实验箱有公共的部分，如函数发生器、高频信号发生器等。实验箱还搭配不同的模块，如谐振放大器模块、振荡器模块、混频器模块、调制、解调电路模块等。通过示波器、毫伏表、万用表、频率计等仪器测试能够完成放大、振荡、混频、调制、解调等验证性实验。实验内容的设计配合原理学习、验证理论，从而加深对课程理论知识的理解。

在第二部分虚拟实验项目的开发中，在计算机上通过仿真软件对所学内容进行模拟仿真实验。在仿真软件中完成元器件和仪器的选择，设置相关的元件参数，并且按照电路进行线路的连接，最后实现电路性能的仿真。教师先制作一些实验项目，之后学生可以改变元器件的参数、电路连接方式和输入信号的特性，然后观测输出信号的变化，学生可以找寻电路的特性变化规律，从而提高学生学习兴趣和解决问题的能力。教学中使用的是Multisim和MATLAB。[3]Multisim是一种用于电路实验教学的交互式仿真软件，它具备了强大的虚拟仪器仪表功能，提供了双踪示波器、逻辑分析仪、波特图示仪、数字万用表等多种虚拟仪器、仪表。[2]通过此软件可以将元器件的选择、原理电路图的设计、系统运行结果等融合为一体，组成计算机仿真的实验平台，并且通过验证型、综合型、设计型和创新型等不同的仿真形式培养学生分析问题、电路设计和电路应用能力。[4]

利用计算机来仿真单元电路和系统是一项有益的尝试，虽然仿真不能替代实际电路和系统，但可以作为一种补充，通过仿真运行补充实际调试中无法观测的部分。学生通过仿真可对该单元电路有初步认识。另外，学生在仿真调试的界面上可以方便地改变元器件或电路的参数，观察不同条件下电路的工作情况。

在第三部分进行设计性、制作性实验，例如利用模拟乘法器让学生自行设计制作各种调幅及其解调电路，如普通调幅、单边带调幅和双边带抑制载波调幅以及混频器等电路。由教师给出设计题目，介绍整个设计作过程。学生利用实验室现有的仪器设备自行设计实现方案、计算电路参数，完成设计任务。实验课上，让学生利用仿真软件进行仿真，修改设计。对于仿真效果较好、电路设计合理且能够实现的电路，让学生设计安装布线图，进行电路板的制作。电路制作完成后，通过仪器测量、调试，修改设计方案，调整电路参数，使电路达到良好效果。[2]

通信电子线路实践环节贯穿整个课程：在一个学期内逐步完成所选电路的方案设计及虚拟实验仿真调试，历时约16周，有效地将各个章节的内容按一条清晰的主线联系起来，培养学生分析、设计和应用能力。[5]

四、结论

通信电子线路课程的实践教学改革增加了“虚拟实验项目的开发”和“设计性、制作性实验”，根据实验项目的特点选择合适的实验方法，发挥软、硬件各自的优势，使实验效果更好。在设计过程中，利用虚拟实验，提供良好的创新教育环境，在仿真实验中接受新知识和新技术，从而潜移默化地培养创新意识和创新精神。利用设计性、制作性实验调动学生的学习积极性，培养了学生的电路应用能力，提高了学生工程设计和实际动手能力。

参考文献：

[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]王俊.高职院校《高频电路》课程改革实例分析[J].科技经济市场,

2007,(3).

[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).

[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).

[5]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.