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非线性电子线路实验教学改革探讨与实践

发布时间:2017-11-08编辑:毕业论文

非线性电子线路实验教学改革探讨与实践

  一、引言

  非线性电子线路课程是电子信息类专业的主要基础课,其内容具有概念多、电路类型多和分析方法多等特点。与之相应的实验课程,不仅要求学生在掌握好相应理论知识的基础上进行实际电路各项性能参数的分析、调试与测量,让学生在发现和分析问题中提高自己解决实际非线性电路问题的能力,而且要求学生在实验中不断理解巩固课程理论。因此,对于非线性电子线路实验课程的教师来说,不断探索和改革教学模式,达到最好的教学效果,是摆在面前的新课题。

  二、非线性电子线路实验教学的现状

  与线性电子线路相比,非线性电子线路设计复杂的多,实验中很容易受到干扰。现有非线性电子线路实验教学中普遍采用非线性电子线路整机实验箱。实验箱中主要是设计好的模块电路,包括多个为配合理论课程而设计的验证性实验,学生的任务只是连接电路、测量输入输出,对所学理论进行验证。因此目前的教学存在以下问题:

  (1)教学内容过于单一,教学手段简单。

  (2)实验易受周围环境中电磁波干扰,数据误差较大,难以达到实验要求,学生普遍反映这门课程非常难学。

  因此,针对上述问题,提出了在实验教学中优化实验内容,丰富教学手段等教学措施。

  三、优化教学内容

  非线性电子线路是一门技术性课程,通过其实验课程的学习可以加深对理论内容的理解,提高分析问题、解决问题的能力。目前我院的非线性电子线路实验主要以验证性实验为主,利用整机实验箱完成,学生在实验的过程中只需简单的连线即可观察结果。由于电路板是整体的,不方便改动,有时学生无法观察到实验现象却不便调试,学生整体缺乏学习的积极性。因此首先对教学内容进行改革,将24课时的实验分成两部分,由12个学时验证性实验和12个学时综合性实验组成。验证性实验由学生根据指导书,通过连接电路,测量输入输出,对所学理论进行验证,加深对理论内容的理解。以验证性实验为基础,由指导老师根据所学各单元的内容给出参考题目,或者学生提出感兴趣的题目,将学生分成小组,每组4~5人,以小组为单位完成设计题目。各小组首先确定成员,选择题目,明确成员分工,讨论设计方案,并通过软件仿真验证设计方案的正确性。在软件仿真正确的前提下,学生可选择硬件设计所需的元器件,由指导老师统一发放电路板和元器件,学生根据实际电路组装调试。最后,组织学生根据设计过程答辩,并撰写设计报告。通过教学内容的改革,取得了很好的教学效果,学生的学习兴趣和动手能力得到很大提高。

  四、丰富教学手段

  在过去的教学中,教师的通常根据PPT讲解实验内容和实验步骤,学生根据实验步骤按部就班的完成实验,没有更好地调动学生的积极性和主动性。因此,从两个方面着手丰富教学手段。

  1.硬件实验和EDA软件仿真相结合

  各种EDA软件的出现,为非线性电子线路实验教学注入了新的元素。教师在实验开始之前可以将各种EDA设计软件介绍给学生。学生在做硬件实验之前,先预习实验原理、测试方法,并利用仿真软件设计电路,用虚拟仪器测试电路的参数,分析实验结果。通过这个过程,学生对每个实验已有充分的了解,可以快速地完成硬件实验,尤其是对于设计性实验,可以节省大量的器件选择的时间。

  Multisim软件是常用的电路设计和仿真软件,具有直观友好的图形界面、强大的虚拟仪器功能,能提供直流工作点分析、交流分析、瞬态分析等完备的分析手段,可以方便地进行非线性电子线路辅助教学。

  以非线性电子线路实验中的调制与解调电路为例。在实验开始前,学生可以给出设计方案和原理图,利用Multisim软件画出原理图电路,并用虚拟仪器双踪示波器分别观测输入调制信号波形、已调波波形和解调信号波形。学生可以观察各参量对仿真结果的影响,也可以改变交直流负载参数,实现“对角线切割失真”与“负峰切割失真”现象。这调动了学生的兴趣和学习的积极性。Multisim软件仿真作为模拟教学和实践教学的桥梁,对解决理论教学与实际动手实验相脱节这一难题起到至关重要的作用。

  2.利用现代网络技术辅助教学

  随着互联网技术的成熟,利用现代网络技术辅助教学一定程度上弥补了传统教学的局限性。非线性电子线路实验教学中用到大量专业仪器,如频谱分析仪等,学生普遍反映不易掌握。利用网络教学,教师可以通过网络提供相关仪器的专业知识,发布关于非线性电子线路方面的最新进展等信息,使学生更全面的预习实验内容。另外,由于学生人数较多,学生在有限的时间内不能完全掌握所学的内容,利用网络教学,学生可以及时与教师互动,通过网络及时解决自己的疑惑,并通过同学们的交流和讨论,加深对问题的理解。

  五、结束语

  尽管非线性电子线路实验课程的教学方法改革取得了一定成绩,但是在接下来的教学过程中还会遇到各种各样的问题,唯有不断充实自己,认真进行教学反思,继续进行教学探索和改革,才能进一步地提高教学效率。

非线性电子线路实验教学改革探讨与实践

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