通信电子线路课程设计研究

摘要“项目式过程质量控制方法”是通过讲授通信电子线路课程设计创建的教学模式。课程组以培养“卓越工程师”为导向深化课程内容和教学模式建设，经过4年教学实践，基于“一提二指导三牵引”思路，提出“项目式过程质量控制方法”，构建了一个标准化的课程设计教学模式。实践表明，课程的开设培养了学生项目研究思维，提高了学生工程实践能力，教学效果良好，对其他课程实验教学有很好的借鉴意义。

关键词通信电子线路;高频电子线路;卓越工程师;项目式;教学模式;工程实践

哈尔滨工程大学通信电子线路课程是电子信息类重要的主干课程，理论课56学时，实践性环节32学时，其中基础实验16学时，课程设计16学时，均为独立设课一人一组。课程的主要目的是:通过实验使学生深入掌握通信系统中发送设备和接收设备的结构及电路组成，培养学生通信电路的设计、调试技能，增强学生的工程实践能力，培养学生的创新意识，提高分析问题和解决问题的能力。该课程重要主要有以下3个原因:1)通信电路涉及的工作频率高和电路的非线性，增加了实验难度和抽象性，工艺要求高，工程上难以实现;2)通信技术和芯片的迅速发展，为实验提出新要求，要不断跟踪技术发展，更新实验内容;3)历年大学生电子设计竞赛都有通信类赛题，影响或引导着该课程的教学改革。因此射频电路设计与制作是人们普遍感到棘手的难题，射频工程师也受到用人单位的青睐，通常都是高薪聘用。但是该课程实验却不尽人意，课程实验都习惯于使用实验箱［1－2］，开设验证性实验，不能破解上述面临的3个难题。随着“卓越工程师教育培养计划”［3－5］在全国的实施与推广，很多高校都在进行实验教学的改革［6－9］，增设综合设计性实验和创新实验，这类实验对于学生来说既有综合性又有探索性，主要侧重于所学理论知识的灵活运用，对于提高学生的工程实践能力非常有益，这是当前电子线路实验发展的趋势。哈尔滨工程大学通信电子线路教学课程组一直致力推进实验教学改革［10－12］，与时俱进地探索“卓越工程师”培养导向下如何更有效开展研究性实验教学，提升人才质量。通过4年的改革实践，基于“一提二指导三牵引”思路，提出了课程设计“项目式过程质量控制方法”，教学效果良好，切实提升了课程设计的人才培养质量。

1项目式过程质量控制方法

哈尔滨工程大学通信电子线路课程设计是在修完16学时的基础实验之后，在第6学期开设。基础实验侧重于单元电路级电路，而课程设计注重培养学生系统电路的设计、调试技能，包含5个综合设计性实验选题，分别为调幅发射系统的设计、调频发射系统的设计、调幅接收系统的设计、调频接收系统的设计、自定义实验项目。每个实验项目均安排16学时，根据难易程度分为3个等级A、B、C，3个等级分别赋予1.0、0.9、0.8的权重，学生可根据自身情况自由选择其中的一个项目。其中自定义实验项目(A级)是学生自拟题目、自选实验方案，通常都是采用先进的芯片，针对电子设计竞赛开展的专题模块设计与制作，如集成调频接收机的设计、高频锁相信号源的设计等，具有一定的挑战性，为能力强的学生提供了一个高端出口，这类题目通常得到支持。为充分保证课程设计的培养目标得到实施，基于“一提二指导三牵引”思路，课题组2012年提出“项目式过程质量控制方法”，如图1所示。“一提”是指对课程设计提出明确的技术指标要求，如对发射机提出发射功率、整机效率、调制指数等技术指标要求，对接收机提出接收机灵敏度、接收机选择性等技术指标要求;“二指导”是指课内指导和课外指导，课内指导多在前导课和计划内学时实施，课外指导是学生课外科技活动指导，可能涉及“超纲”问题，涉及学生感兴趣的问题，可以挖掘学生的潜能;“三牵引”是指“科研项目”思维牵引、工程实践能力牵引、创新研究能力牵引。

2项目式过程质量控制的实施

2.1“项目”立题

“项目”立题是引导学生进行“项目式”研究的第一环，立题必须科学严谨，要提出明确的“项目”技术指标要求。技术指标的提出不应仅仅局限于理论教学范畴，还应贴近工业实践，与实际应用接轨。课程设计提供的4个综合设计性实验项目，分别为调幅发射系统的设计、调频发射系统的设计、调幅接收系统的设计、调频接收系统的设计，内容已基本覆盖了理论课程知识点，发射系统提出发射频率、发射功率、整机效率等技术指标，接收系统提出接收频率、选择性、灵敏度等技术指标。实验立题时，就定位于将通信电子线路课程设计建设成真正意义上的系统设计型实验，实验中碰到的问题都是实际项目所面临的问题，实验内容不仅仅涉及通信电子线路课程，还涉及模拟电子技术及射频技术，有的问题甚至超越了理论课程范畴，对教师的教学科研能力提出了很高的要求。

2.2前导课

由于课程设计是要求学生自主完成“项目”(一人一组)，学生面对“项目”时会难以入手，因此设置前导课(不占学时)就显得必要了。所谓前导课是在开课之前集中讲授60～90分钟，有两个意义，一是讲设计概论，教给学生设计思路;二是讲自主式项目学生要做好哪些准备工作。前导课内容重要，要求每个学生必须到位。开学之初，课程组教师分别为16个班480名学生集中讲授前导课，学生都如约而至，认真听课做记录，课后还和教师展开交流与咨询。通过前导课向学生引入系统的概念，分析一个项目完成的思维方法，引导学生培养科学的“科研项目”思维，首先根据技术指标要求，设计电路，并采用EDA软件论证设计的合理性，然后焊接、调试电路，进而改进电路，提高系统的技术指标要求。在前导课中要求学生应该根据个人情况选择适合自己难度的选题，独立完成项目，锻炼个人实践能力。

2.3“项目”设计

1)确定选题。按照实验分级化的思路，每次实验至少会有A、B、C难度不同的选题，学生可根据自己的实际情况选择。2)制定设计方案。根据选题要求的技术指标，完成电路原理图的设计和元件参数的计算。3)EDA仿真论证设计的合理性。对设计完成的电路原理图，利用Multisim软件进行仿真，验证所设计电路是否够满足设计要求，进一步优化设计［9］;同时也使学生熟悉EDA工具软件。这一点很重要，因为有些用人单位很看重学生是否会使用仿真工具，因此仿真成为学生需要掌握的一项基本技能。4)撰写完成设计报告，自拟实验步骤，设计实验测试表格，完成预习思考题，列出元件表等。课程提出明确要求，没有仿真电路、设计报告不能上实验课。

2.4实验操作

进入实验室焊接、调试电路是锻炼学生实践能力的重要一环。指导教师要严格要求，鼓励学生独立自主完成实验，对于实验过程中学生碰到的问题给予启发式指导，引导学生自己分析问题、解决问题。技术指标是评价学生完成情况的重要依据，因此针对学生测试数据及技术指标完成情况，指导教师可探究性提出一些改进方案，引导学生进一步改进设计，研究如何提升系统技术指标。这个过程可促使学生理论结合实践，对学生能力提升有很大意义。学生完成实验操作后，实验数据须交指导教师当场签字。由于是一人一组独立完成实验项目，学生在期间很少出现随便走动、交头接耳的情况，现场秩序井然。当然，由于题目难度较大，或者学生自愿选择指标更高的项目，我们不要求一定在16学时完成，超学时不影响成绩，实验室开放运行，学生可随时进入实验室，创造了自主实验、研究问题的氛围。

2.5成绩评定

如何对学生的实验情况进行很好的评定，如何对每个学生给出客观、公正的实验成绩，从而保证实验教学效果，一直是实验课程的难题。目前课程设计成绩评定由设计报告(25)、实验操作(60)、总结报告(15)3部分组成。2.5.1实验报告实验报告整体包含设计报告和总结报告两部分。针对设计报告和总结报告，课程组已提出统一格式要求和评分标准，实验电路参数设计、实验数据处理、实验结果分析3部分在报告成绩占较大比值。2.5.2“项目”验收学考核指标，严把“项目式”验收关，通过考核“逼迫”学生进行研究性实验，是项目式过程质量的关键。目前课程组有5位教师，如何避免教师个人差异对教学效果造成的影响一直是课程组思考的问题。基于课程组情况，严把实验出口关(实验考核)是最为可行的方式，即不论实验教师是谁，对学生考核要求是统一的，达到基本要求才能过关(教学“合格品”把关，底线)，根据技术指标情况比拼优秀(教学“高质量品”把关，提升)，激发优秀学生开展真正“项目式”研究。针对实验操作考核，课程组提出研制一体化通信测试平台，可以快速、标准化地测量学生实验完成的技术指标情况，可明显提高实验效率，为实验成绩的评定提供一个客观、统一标准。另外，课程组在实验成果的验收手段上进行了改革，制作了相应的发射机和接收机用来检验学生的实验成果，不论是做发射系统的学生还是做接收系统的学生，不仅有实验数据和波形，还可亲耳听到自己制作的接收机或发射机所收发的音乐，使学生有了实验的成就感，提高了学生实验的兴趣，这种教学方法在学生中受到了好评。

2.6竞赛“项目”延伸学习

由于课程设计学时有限，通过计划内学时只能向学生引入“科研项目”思维，让学生对科研项目过程有一定认识和感受。为了充分培养学生工程实践能力，学校建设了全开放自助式实验室，实验室提供必要的仪器及基本元器件，学生可以进入实验室完成科研立项及竞赛项目。课题组教师非常重视学生的后续培养，积极鼓励和支持学生参与大学生电子设计竞赛。在电子设计竞赛准备期，课题组教师指导学生制作低噪声放大器、宽带放大器、混频器、直接频率合成信号发生器等通信电路模块，设计完成更高性能指标的发射接收系统。通过参与电子设计竞赛，学生的工程实践能力、创新能力都有了很大的提高。在历年的大学生电子设计竞赛中，课题组教师指导学生完成通信电路方向的选题，竞赛成绩都稳居黑龙江省第一，多次获全国大学生电子设计竞赛一等奖和二等奖。

3结束语

课程组以培养“卓越工程师”为导向深化课程内容和教学模式建设，经过4年教学实践，基于“一提二指导三牵引”理念，提出“项目式过程质量控制方法”，构建了一个标准化的课程设计教学模式。通信电子线路课程设计的开设培养了学生项目研究思维，切实提高了学生工程实践能力、创新能力，受到了学生一致好评。学生马春华在课程总结中写到“高频电子线路课程设计让我体验了一个项目的开展过程，整个过程下来自己学会了很多东西，特别是开拓了自己思维，收获很大”。学生王巨震在课程总结中写到“课程设计的项目式要求激发了我的实验欲望，通过一步步提高技术指标，让我体会到了实验的成就感，让我知道以后如何开展科研项目，希望实验课程都能这样”。通信电子线路实验课程在2013年和2015年都获评为“哈尔滨工程大学实验示范课程”，给我校其他课程设计类课程的开设提供了一个很好的借鉴。希望课程建设成果也能为全国其他高校课程改革提供一定借鉴和帮助!

参考文献

［1］周颖琦.通信电子线路综合实验箱的开发［J］.实验科学与技术，2008，6(5):19－20.

［2］马英.高频电子线路实验箱利弊的思考［J］.实验科学与技术，2007，5(2):87.

［3］王冬霞，周军，谢文阁，等.以培养“卓越工程师”为目标创新电子信息类人才培养模式之课程体系建设［J］.辽宁工业大学学报，2014，16(6):90－91.

［4］于卫，张正华，胡学龙.面向卓越工程师培养的电子技术教学研究与实践［J］.武汉大学学报，2015，58(s2):21－24.

［5］赵同刚，刘乐.以卓越工程师为目标驱动人才培养方式的改革［J］.实验技术与管理，2015，32(1):164－166.

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［9］唐路，苗澎，田玲.Multisim在“通信电子线路”实验教学中的应用［J］.电气电子教学学报，2012，34(5):64－66.

［10］宫芳.高频电子线路实验教学模式的探索［J］.实验室科学，2005(1):18－19.

［11］宫芳，高敬鹏.“高频电子线路”研究性教学的探索与实践［J］.中国电力教育，2010(25):106－107.

［12］宫芳.高频电子线路实验课程研究性教学的探索［J］.北华航天工业学院学报，2009(19):11－12.

作者：侯长波 蒋良茂 单位：哈尔滨工程大学信息与通信工程学院