計算機仿真在高頻電子線路教學改革中的應用

引言

高頻電子線路是電子專業(yè)和通信專業(yè)的一門基礎課程。 在學習過程中需要不僅需要學生掌握專業(yè)知識中的基本概念， 同時也要掌握課程中的分析方法，并依據(jù)所學內(nèi)容解決在實 際中遇到的問題一一學習的目的在于解決問題。要想實現(xiàn)教學 目標則需要在教學上進行改革，將計算機仿真應用到高頻電子 線路教學中。

1教學方法改革

在高頻電子教學中應用計算機仿真技術一共有三種，分 別是：探究式教學、情境式教學、課程統(tǒng)籌教學。

1.1探究式教學

在高頻電線路教學中，數(shù)學推導是教學過程中難以取舍 的部分。取，不僅會占用教學課堂上的大量時間，而且容易使 學生產(chǎn)生厭煩心理；舍，則會使最終結(jié)論顯得干癟得不到有 利的支撐，同學在教學過程中也將會損失一次難得的思維訓 練。因此，仿真輔助教學出現(xiàn)在了高頻電子線路教學中叫利 用計算機呈現(xiàn)數(shù)學推導結(jié)果，也就是通過改變計算機仿真電 路參數(shù)，學生對輸出結(jié)果進行記錄，然后由學生對結(jié)果受參 數(shù)的影響規(guī)律進行總結(jié)，使學生建立合理的數(shù)學模型。通過 對計算機的應用，本來乏味的教學將會顯得不那么乏味，教 學在教學過程中的主要任務就是進行適當?shù)囊龑Ш蛯χ饕?驟進行說明，對于學生可以自身推導的內(nèi)容，應當使用輔助教 學手冊給學生一定指導，達到事半功倍的教學效果。

1.2情景教學

在高頻電子線路教學內(nèi)容中，概念多、難點多、數(shù)學推導多，同時還會涉及到非線性分析法，因此學生在學習過程中 經(jīng)常會覺得枯燥、難學。通過實驗展示可以使教學中的難點 得到化解。但在實際教學中，因為受到空間和時間條件的限制， 在實際教學中實物演示受到了制約。在高頻電子線路教學中要 找到教學過程中的教學難點、抽象點，要準備例如振蕩器平 衡的調(diào)制系數(shù)、穩(wěn)定條件等多個仿真實驗，在課堂情境教學 中應用，為學生在認識上提供更加便利的條件，提高教學效率。 

1.3課程統(tǒng)籌教學

通常情況下，在高頻電子線路教學中，理論課與實驗課 是分開的，兩者相互獨立，這樣在實際教學過程中難免會出 現(xiàn)理論與實踐脫節(jié)情況，主要表現(xiàn)在時間和內(nèi)容上脫節(jié)，教學 過程中的驗證性試驗無法在及時的加深學生對教學內(nèi)容的理 解，導致了教學效果大大降低。在教學過程中為了完整性經(jīng)常 會對一些操作簡單、結(jié)論明顯的實驗也安排相應的實驗環(huán)節(jié), 這浪費了實驗課程。在教學過程中應當對這一現(xiàn)象進行合理改 革，對課堂教學和實驗教學中的內(nèi)容進行統(tǒng)籌，課堂教學結(jié) 束后，應當安排相應的驗證性實驗；部分理論課程可以在實 驗課程上進行，可以一邊做實驗一邊傳授理論知識。針對 每個驗證性實驗，設計相應的仿真預習，利用計算機仿真代 替實驗內(nèi)容，通過預習報告的方式完成。通過實踐證明，采 用此種教學方式不僅解決了教學時間，而且提高了學生在自我 學習中的管理能力。此外，計算機仿真通過計算機對實驗條 件和環(huán)境進行了模擬，學生可以進行多次實驗，并且可以對 實驗過程中的參數(shù)進行自行修改，這樣不僅縮短了實驗時間， 而且對實驗設備也起到了一定保護作用，避免學生在實驗過程 中因為操作不當而給設備造成損傷。

2仿真教學應用實例

Multisim 11是高頻電子線路教學中經(jīng)常被應用的一種軟 件，仿真分析具體步驟如下：依據(jù)設計和原理創(chuàng)建電路原理圖，然后依據(jù)實驗情況對電路圖選項進行設置，開啟仿真開關， 使電路運行，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備的重要部分，解調(diào)和調(diào) 制方式對系統(tǒng)的性能有著巨大影響，同時也是在高頻電子線路 學習中的難點。

2.1普通AM (調(diào)幅)信號波形仿真

調(diào)幅是振幅調(diào)制的簡稱，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) 幅演變來的。依據(jù)調(diào)幅信號形成的基本原理，在Multisim 11

2.2二極管包絡檢波器仿真波形

二極管構(gòu)成的包絡檢波器性能強，結(jié)構(gòu)簡單，因此被廣 泛應用與檢波電路教學中，經(jīng)過解調(diào)后輸出的信號能夠?qū)斎?信號的包絡進行合理反映，仿真電路如圖4所示。

開啟仿真，對電路參數(shù)進行調(diào)整，便可得到獲得調(diào)解后 信號與輸入信號兩者的對比。但在對電路參數(shù)調(diào)整過程中，如 果沒有對電路參數(shù)進行正確選擇，二級管包絡檢波器在實際 工作中極有可能發(fā)生負峰切割失真和惰性失真。因此，在實際 操作過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。

開啟仿真后可以可在雙蹤示波器上看到低頻調(diào)制信號與 普通調(diào)幅信號波形對比圖，如圖2所示。

對直流電壓仏進行調(diào)整，使電路調(diào)幅系數(shù)進行改變但 V,與1 V相等時，調(diào)幅系數(shù)將超過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)歷檢波后將無法恢復到原有的形態(tài), 屬于嚴重失真，因此在實際教學中應當盡量避免此現(xiàn)象的發(fā) 生。

圖2普通調(diào)幅電路仿真波形

圖3過調(diào)幅仿真波形

3計算機仿真應用需要做好輔助工作

整合教學內(nèi)容

對課堂、實驗教學內(nèi)容進行整合，在使用計算機仿真前, 教師需要做大量工作。首先，教師要對教學中的內(nèi)容進行詳 細統(tǒng)籌。例如，在教學過程中，哪些部分課堂講解的內(nèi)容需 要利用計算機仿真代替，哪些教學內(nèi)容應當通過計算機仿真演 示，又有哪些內(nèi)容使需要通過計算機仿真對學生進行指導。

編制輔助教學手冊

對高頻電子線路教學內(nèi)容進行整合后，教學應當精細編 制輔助教學手冊，對進行過程進行指導。輔助教學手冊中的內(nèi) 容應當通俗易懂，計算機仿真的思路、目的、步驟等內(nèi)容要言 簡意賅，便于學生理解和運用。

改革考核制度

考核是檢驗教學成果的主要手段，既然在高頻電子線路 教學中引入了計算機仿真，那么在考核中也應當有所體現(xiàn)。在 考核過程中不僅要涵蓋大綱的教學要求，同時也要加入計算機 仿真考核。在考核上應當做出合理的改革，主要體現(xiàn)在總成 績的構(gòu)成上，總成績的構(gòu)成如表1所示。

表1成績構(gòu)成表

通過實踐應用表明，合理的考核結(jié)構(gòu)，不僅能夠使計算機仿真教學在高頻電子線路教學中起到更好的作用，同時對學生的學習起到了一定督促作用。

4結(jié)語

將計算機仿真軟件應用到高頻電子線路教學中，可以將 教學中抽象難懂的內(nèi)容進行展示，通過改變參數(shù)獲取不同波 形，不僅可以提高學生的學習興趣，同時也可以加深學生對知 識的理解，是一種值得推廣的方法。

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