計(jì)算機(jī)仿真在高頻電子線路教學(xué)改革中的應(yīng)用

引言

高頻電子線路是電子專業(yè)和通信專業(yè)的一門基礎(chǔ)課程。 在學(xué)習(xí)過(guò)程中需要不僅需要學(xué)生掌握專業(yè)知識(shí)中的基本概念， 同時(shí)也要掌握課程中的分析方法，并依據(jù)所學(xué)內(nèi)容解決在實(shí) 際中遇到的問(wèn)題一一學(xué)習(xí)的目的在于解決問(wèn)題。要想實(shí)現(xiàn)教學(xué) 目標(biāo)則需要在教學(xué)上進(jìn)行改革，將計(jì)算機(jī)仿真應(yīng)用到高頻電子 線路教學(xué)中。

1教學(xué)方法改革

在高頻電子教學(xué)中應(yīng)用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)一共有三種，分 別是：探究式教學(xué)、情境式教學(xué)、課程統(tǒng)籌教學(xué)。

1.1探究式教學(xué)

在高頻電線路教學(xué)中，數(shù)學(xué)推導(dǎo)是教學(xué)過(guò)程中難以取舍 的部分。取，不僅會(huì)占用教學(xué)課堂上的大量時(shí)間，而且容易使 學(xué)生產(chǎn)生厭煩心理；舍，則會(huì)使最終結(jié)論顯得干癟得不到有 利的支撐，同學(xué)在教學(xué)過(guò)程中也將會(huì)損失一次難得的思維訓(xùn) 練。因此，仿真輔助教學(xué)出現(xiàn)在了高頻電子線路教學(xué)中叫利 用計(jì)算機(jī)呈現(xiàn)數(shù)學(xué)推導(dǎo)結(jié)果，也就是通過(guò)改變計(jì)算機(jī)仿真電 路參數(shù)，學(xué)生對(duì)輸出結(jié)果進(jìn)行記錄，然后由學(xué)生對(duì)結(jié)果受參 數(shù)的影響規(guī)律進(jìn)行總結(jié)，使學(xué)生建立合理的數(shù)學(xué)模型。通過(guò) 對(duì)計(jì)算機(jī)的應(yīng)用，本來(lái)乏味的教學(xué)將會(huì)顯得不那么乏味，教 學(xué)在教學(xué)過(guò)程中的主要任務(wù)就是進(jìn)行適當(dāng)?shù)囊龑?dǎo)和對(duì)主要步 驟進(jìn)行說(shuō)明，對(duì)于學(xué)生可以自身推導(dǎo)的內(nèi)容，應(yīng)當(dāng)使用輔助教 學(xué)手冊(cè)給學(xué)生一定指導(dǎo)，達(dá)到事半功倍的教學(xué)效果。

1.2情景教學(xué)

在高頻電子線路教學(xué)內(nèi)容中，概念多、難點(diǎn)多、數(shù)學(xué)推導(dǎo)多，同時(shí)還會(huì)涉及到非線性分析法，因此學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中 經(jīng)常會(huì)覺(jué)得枯燥、難學(xué)。通過(guò)實(shí)驗(yàn)展示可以使教學(xué)中的難點(diǎn) 得到化解。但在實(shí)際教學(xué)中，因?yàn)槭艿娇臻g和時(shí)間條件的限制， 在實(shí)際教學(xué)中實(shí)物演示受到了制約。在高頻電子線路教學(xué)中要 找到教學(xué)過(guò)程中的教學(xué)難點(diǎn)、抽象點(diǎn)，要準(zhǔn)備例如振蕩器平 衡的調(diào)制系數(shù)、穩(wěn)定條件等多個(gè)仿真實(shí)驗(yàn)，在課堂情境教學(xué) 中應(yīng)用，為學(xué)生在認(rèn)識(shí)上提供更加便利的條件，提高教學(xué)效率。 

1.3課程統(tǒng)籌教學(xué)

通常情況下，在高頻電子線路教學(xué)中，理論課與實(shí)驗(yàn)課 是分開(kāi)的，兩者相互獨(dú)立，這樣在實(shí)際教學(xué)過(guò)程中難免會(huì)出 現(xiàn)理論與實(shí)踐脫節(jié)情況，主要表現(xiàn)在時(shí)間和內(nèi)容上脫節(jié)，教學(xué) 過(guò)程中的驗(yàn)證性試驗(yàn)無(wú)法在及時(shí)的加深學(xué)生對(duì)教學(xué)內(nèi)容的理 解，導(dǎo)致了教學(xué)效果大大降低。在教學(xué)過(guò)程中為了完整性經(jīng)常 會(huì)對(duì)一些操作簡(jiǎn)單、結(jié)論明顯的實(shí)驗(yàn)也安排相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié), 這浪費(fèi)了實(shí)驗(yàn)課程。在教學(xué)過(guò)程中應(yīng)當(dāng)對(duì)這一現(xiàn)象進(jìn)行合理改 革，對(duì)課堂教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的內(nèi)容進(jìn)行統(tǒng)籌，課堂教學(xué)結(jié) 束后，應(yīng)當(dāng)安排相應(yīng)的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)；部分理論課程可以在實(shí) 驗(yàn)課程上進(jìn)行，可以一邊做實(shí)驗(yàn)一邊傳授理論知識(shí)。針對(duì) 每個(gè)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，設(shè)計(jì)相應(yīng)的仿真預(yù)習(xí)，利用計(jì)算機(jī)仿真代 替實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，通過(guò)預(yù)習(xí)報(bào)告的方式完成。通過(guò)實(shí)踐證明，采 用此種教學(xué)方式不僅解決了教學(xué)時(shí)間，而且提高了學(xué)生在自我 學(xué)習(xí)中的管理能力。此外，計(jì)算機(jī)仿真通過(guò)計(jì)算機(jī)對(duì)實(shí)驗(yàn)條 件和環(huán)境進(jìn)行了模擬，學(xué)生可以進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)，并且可以對(duì) 實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的參數(shù)進(jìn)行自行修改，這樣不僅縮短了實(shí)驗(yàn)時(shí)間， 而且對(duì)實(shí)驗(yàn)設(shè)備也起到了一定保護(hù)作用，避免學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程 中因?yàn)椴僮鞑划?dāng)而給設(shè)備造成損傷。

2仿真教學(xué)應(yīng)用實(shí)例

Multisim 11是高頻電子線路教學(xué)中經(jīng)常被應(yīng)用的一種軟 件，仿真分析具體步驟如下：依據(jù)設(shè)計(jì)和原理創(chuàng)建電路原理圖，然后依據(jù)實(shí)驗(yàn)情況對(duì)電路圖選項(xiàng)進(jìn)行設(shè)置，開(kāi)啟仿真開(kāi)關(guān)， 使電路運(yùn)行，再借助仿真儀器，獲取理想的仿真結(jié)果。解調(diào)、調(diào)制電路是組成通信設(shè)備的重要部分，解調(diào)和調(diào) 制方式對(duì)系統(tǒng)的性能有著巨大影響，同時(shí)也是在高頻電子線路 學(xué)習(xí)中的難點(diǎn)。

2.1普通AM (調(diào)幅)信號(hào)波形仿真

調(diào)幅是振幅調(diào)制的簡(jiǎn)稱，調(diào)幅包括：抑制載波、普通調(diào) 幅等，普通調(diào)幅是其中最基本的一種，其余調(diào)幅都是有普通調(diào) 幅演變來(lái)的。依據(jù)調(diào)幅信號(hào)形成的基本原理，在Multisim 11

2.2二極管包絡(luò)檢波器仿真波形

二極管構(gòu)成的包絡(luò)檢波器性能強(qiáng)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，因此被廣 泛應(yīng)用與檢波電路教學(xué)中，經(jīng)過(guò)解調(diào)后輸出的信號(hào)能夠?qū)斎?信號(hào)的包絡(luò)進(jìn)行合理反映，仿真電路如圖4所示。

開(kāi)啟仿真，對(duì)電路參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，便可得到獲得調(diào)解后 信號(hào)與輸入信號(hào)兩者的對(duì)比。但在對(duì)電路參數(shù)調(diào)整過(guò)程中，如 果沒(méi)有對(duì)電路參數(shù)進(jìn)行正確選擇，二級(jí)管包絡(luò)檢波器在實(shí)際 工作中極有可能發(fā)生負(fù)峰切割失真和惰性失真。因此，在實(shí)際 操作過(guò)程中要注重電路參數(shù)的調(diào)整。

下創(chuàng)建普通調(diào)幅電路，如圖1所示。

開(kāi)啟仿真后可以可在雙蹤示波器上看到低頻調(diào)制信號(hào)與 普通調(diào)幅信號(hào)波形對(duì)比圖，如圖2所示。

對(duì)直流電壓仏進(jìn)行調(diào)整，使電路調(diào)幅系數(shù)進(jìn)行改變但 V,與1 V相等時(shí)，調(diào)幅系數(shù)將超過(guò)1，圖3則為方正波形，發(fā) 生調(diào)幅現(xiàn)象，已調(diào)波在經(jīng)歷檢波后將無(wú)法恢復(fù)到原有的形態(tài), 屬于嚴(yán)重失真，因此在實(shí)際教學(xué)中應(yīng)當(dāng)盡量避免此現(xiàn)象的發(fā) 生。

圖2普通調(diào)幅電路仿真波形

圖3過(guò)調(diào)幅仿真波形

3計(jì)算機(jī)仿真應(yīng)用需要做好輔助工作

整合教學(xué)內(nèi)容

對(duì)課堂、實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行整合，在使用計(jì)算機(jī)仿真前, 教師需要做大量工作。首先，教師要對(duì)教學(xué)中的內(nèi)容進(jìn)行詳 細(xì)統(tǒng)籌。例如，在教學(xué)過(guò)程中，哪些部分課堂講解的內(nèi)容需 要利用計(jì)算機(jī)仿真代替，哪些教學(xué)內(nèi)容應(yīng)當(dāng)通過(guò)計(jì)算機(jī)仿真演 示，又有哪些內(nèi)容使需要通過(guò)計(jì)算機(jī)仿真對(duì)學(xué)生進(jìn)行指導(dǎo)。

編制輔助教學(xué)手冊(cè)

對(duì)高頻電子線路教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行整合后，教學(xué)應(yīng)當(dāng)精細(xì)編 制輔助教學(xué)手冊(cè)，對(duì)進(jìn)行過(guò)程進(jìn)行指導(dǎo)。輔助教學(xué)手冊(cè)中的內(nèi) 容應(yīng)當(dāng)通俗易懂，計(jì)算機(jī)仿真的思路、目的、步驟等內(nèi)容要言 簡(jiǎn)意賅，便于學(xué)生理解和運(yùn)用。

改革考核制度

考核是檢驗(yàn)教學(xué)成果的主要手段，既然在高頻電子線路 教學(xué)中引入了計(jì)算機(jī)仿真，那么在考核中也應(yīng)當(dāng)有所體現(xiàn)。在 考核過(guò)程中不僅要涵蓋大綱的教學(xué)要求，同時(shí)也要加入計(jì)算機(jī) 仿真考核。在考核上應(yīng)當(dāng)做出合理的改革，主要體現(xiàn)在總成 績(jī)的構(gòu)成上，總成績(jī)的構(gòu)成如表1所示。

表1成績(jī)構(gòu)成表

通過(guò)實(shí)踐應(yīng)用表明，合理的考核結(jié)構(gòu)，不僅能夠使計(jì)算機(jī)仿真教學(xué)在高頻電子線路教學(xué)中起到更好的作用，同時(shí)對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)起到了一定督促作用。

4結(jié)語(yǔ)

將計(jì)算機(jī)仿真軟件應(yīng)用到高頻電子線路教學(xué)中，可以將 教學(xué)中抽象難懂的內(nèi)容進(jìn)行展示，通過(guò)改變參數(shù)獲取不同波 形，不僅可以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，同時(shí)也可以加深學(xué)生對(duì)知 識(shí)的理解，是一種值得推廣的方法。

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