电子设计自动化课程范文
时间：2023-09-28 18:09:25
导语：如何才能写好一篇电子设计自动化课程，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。
篇1
【关键词】电子设计教学；课改背景；课改思路；课改方法
电子设计自动化是现代电子设计技术的核心，是现代微电子技术和现代电子设计技术的有机结合，为现代电子理论和设计的表达与实现提供了可能性，对于现代电子科技的发展有着重要的意义。在电子设计自动化的人才培养过程中，应当明确电子设计自动化的重要性以及其对专业人才的需求方向，传统的教学模式已经不适用现代电子科技课程的教学，必须要对电子设计自动化课程进行教学改革。
一、课程改革的背景
改革开放以来，我国电子信息产业实现了持续快速发展，特别是进入21世纪以来，产业规模、产业结构、技术水平得到大幅提升。近年来，随着电子设计自动化开发工具功能的不断完善，使得现场可编程门阵列技术以空前的规模和速度渗透到各行各业，并成为当今电子设计领域中应用最为广泛的可编程逻辑器件之一，同时使得社会对电子设计自动化的人才需求量也越来越大。
然而在经过企业的专家调研、访谈，毕业生的回访等信息反馈后，发现大家对现在学生的电子设计自动化技术的应用能力表示遗憾。在实际的电子设计工作中，大部分学生都不能将学习到的知识运用到实际工作中去，等学生在工作中才明白电子设计自动化技术对以后的发展和复杂数字系统的设计、产品的升级更新的重要性时已经为时已晚。因此，现代的电子设计自动化教学的主要任务是要建立一个健全的电子设计教学体系，以解决学生只是学习零碎的知识而用不出来的矛盾与尴尬。为了使我院电子信息工程专业的电子设计自动化教育紧跟社会的发展，改变现今高职与社会脱节的现状，必须要对现有的电子设计自动化专业教学课程进行改革。
二、课程改革的思路
进行电子设计自动化教学课改，必须要明确课程改革的思路。在课程教学改革中，应当贯彻以学生为主体的指导思想，引入校企合作、任务领域的开发机制。课程标准修订和课程设计过程中要与企业紧密合作，以企业对新型电子产品设计研发能力的要求为课程核心。电子设计自动化课程改革的思路需要考虑到以下几点：
1、对专业岗位群进行企业调研。在进行课程调研时，要与专业调研相结合，在选取调研对象时应广泛选取不同性质、不同类型、不同规模的企业的工程技术人员进行调研。调研的方法可以采用问卷调查法，通过调研及座谈根据电子信息工程技术、应用电子技术专业人才素质的要求，把所涉及到的职业活动分解为项目，再对工作项目进行分析，获得每个项目的具体工作任务，并对完成此项任务所需要的职业能力作出详细的描述。
2、以工作过程为导向，设计学习情境实施的教学资料、教学方法与组织。在教学方法上，不拘泥于某几种教学方法，而是根据学生的个性特征及教师的教学特点，运用各种各样的教学方法达到教学的目的。在教学组织上，采用模拟项目开发的方式，按照企业管理方式进行项目管理，让学生身为“准员工”体会工作环境和工作过程，强化学生的自我管理能力和组织能力、锻炼学生的合作、沟通能力和责任心。
3、根据行动领域设计学习领域及学习情境。结合电子设备装接工的国家职业标准，确定了“电子设计自动化” 这一行动领域对应的学习领域学习目标与学习内容，再按照学生学习规律与职业成长规律将学习领域划分为5个学习情境，构成5个学习情境组成的学习情境库，方便对不同基础的学生组织教学。
4、融入电子制图员、助理电子设计师职业标准、企业标准、电子设计的主流器件、新技术、新工具等“六新”，结合企业操作技能要求和工艺标准，确定课程标准。然后，根据典型工作任务的特点，将各教学内容进行知识的解构。按照职业成长规律与认知学习规律，以项目的形式，将课程分解为若干学习情景，将之前解构的各知识点重构到相应的学习情景中，真正实现“用什么，学什么”。
三、改革的方法
明确了电子设计自动化课程改革的思路后，就需要采取相应的措施方法来实施改革。笔者提出以下几点改革方法建议，以供参考。
1、调查研究法。可以成立专门的课程改革团队，深入行业企业一线进行人才需求调研、岗位工作知识能力素质要求调研、学生岗位工作适应性调研、专家访谈、毕业生访谈等，收集课程改革第一手材料，然后进行数据汇总、处理和分析，把用人单位对学生的要求与课程改革有机地结合起来，使课程改革与建设方案更加符合社会需要，更具有针对性和可操作性。
2、探索实践法。探索实践法主要是指在实际的教学组织过程中，按照课程改革方案不断优化教学方法，提高学生学习效率和教学效果，特别是提高教学质量的自我监控能力，以实践的方式探索适合高职信息工程类专业学生电子设计自动化课程的教学方式及方法。
3、试点对比分析法。通过试点班级、试点教师实施课改教学，记录课程教学的过程以及出现的问题，主要包括学生的主动学习意识和课程的参与度，学生的学习态度和学习效果，教师的教学组织是否合理，讲义的内容组织是否合理，教学资料是否充分等；然后进行纵向的历史对比分析和横向的试点与非试点对比分析，找出课程实施中的问题，并研究提出解决问题的方法和措施。
四、课程改革的特色
针对我院的实际教学情况以及设施条件，结合当前社会对电子设计自动化人才的需求，在实行电子设计自动化课程改革时，应当建立起具有本院特色的课程改革体系，因材施教，以使本院学生更好的融合所学电子设计自动化知识在实际工作中的应用。
1、工学结合，“教、学、做”合一。以职业能力为核心、融入职业标准，以真实工作任务为载体，创设“教学做”一体化的教学情境，实行行动导向的教学模式。
2、提出虚实结合、软硬结合、实验室与网上虚拟实验实训结合的新的实践教学体系。充分利用网络的虚拟实验实训室，开展虚拟平台的仿真教学。实现教学资源的校内、校外共享。
3、学习与工作接轨，能力培养贯穿始终。体现课程设计与教学活动的“渐进性、真实性、实用性、先进性”，学生学习的过程就是实际的工作过程，实现了与实际工作的零距离接轨。
篇2
关键词：电子设计自动化；课程特点；教学方法
作者简介：董素鸽（1983-），女，河南叶县人，郑州大学西亚斯国际学院电子信息工程学院，助教；李华（1972-），男，河南郑州人，郑州大学西亚斯国际学院电子信息工程学院，助教。（河南郑州451150）
中图分类号：G642.41 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2012）11-0046-02
电子设计自动化（EDA：Electronic Design automation）是将计算机技术应用于电子设计过程中而形成的一门新技术，[1]它已经被广泛应用于电子电路的设计和仿真、集成电路的版图设计、印刷电路板（PCB）的设计和可编程器件的编程等各项工作中。
随着半导体技术及电子信息工业的不断发展，电子设计自动化技术在信息行业中的应用范围越来越广泛，应用领域也涉及产业链中的几乎任何一个环节。一方面是社会上对电子设计自动化人才的急需，另一方面是我国高校中电子设计自动化人才培养的落后，两者之间的矛盾也促使众多的高校开始在电子信息、微电子技术等专业中开设“电子设计自动化”课程。如今，该课程已成为众多信息类学科的专业必修课，这为我国电子设计自动化人才的培养和充实做出了巨大的贡献。
“电子设计自动化”课程教学效果直接影响着人才培养的质量，因此，优秀的教学方法和教学质量是教学过程中必须重视的。笔者根据近几年的教学经历，总结经验，开拓创新，形成了一套特有的教学方法，旨在培养出基础牢、思路清、知识广、能力强的电子设计自动化人才。
一、“电子设计自动化”课程教学的特点
电子设计自动化是一个较为宽泛的概念，它涵盖了电路设计、电路测试与验证、版图设计、PCB板开发等各个不同的应用范围。而当前“电子设计自动化”课程设置多数侧重电路设计部分，即采用硬件描述语言设计数字电路。因此，该课程的教学具非常突出的特点。
1.既要有广度，又要有深度
有广度即在教学过程中需要把电子设计自动化所包含的各个不同的应用环节都要让学生了解，从而使学生从整个产业链的角度出发，把握电子设计自动化的真正含义，以便于他们建立起一个全局概念。有深度即在教学过程中紧抓电路设计这个重点，着重讲解如何使用硬件描述语言设计硬件电路，使学生具备电路设计的具体技能，并能够应用于实践和工作当中。
2.突出硬件电路设计的概念
在众多高校开设的“电子设计自动化”课程中，多数是以硬件描述语言VHDL作为学习重点的。而VHDL语言是一门比较特殊的语言，与C语言、汇编语言等存在很大的不同。因此，在教学过程中首先要让学生明白这门语言与前期所学的其他语言的区别，并通过实例，如CPU的设计及制造过程，让学生明白VHDL等硬件描述语言的真正用途，并将硬件电路设计的概念贯穿整个教学过程。
3.理论与实践并重
“电子设计自动化”是一门理论性与实践性都很强的课程，必须两者并重，才能收到良好的教学效果。在理论学习中要突显语法要点和电路设计思想，[2]并通过实践将这些语法与设计思想得以加强和巩固，同时在实践中锻炼学生的创新能力。
二、“电子设计自动化”课程教学方法总结
良好的教学方法能起到事半功倍的效果。因此，针对“电子设计自动化”课程的教学特点，笔者根据近几年的教学经验总结了一些行之有效的教学方法。
1.以生动的形式带领学生进入电子设计自动化的世界
电子设计自动化对学生来说是一个全新的概念。如何让他们能够快速地进入到这个世界中，并了解这个世界的大概，从而对这个领域产生兴趣，是每个老师在这门课授课之前必须要做的一件事情。教师可以采用一些现代化的多媒体授课技术，让学生更直观地了解电子设计自动化。由于电子设计自动化是一个很抽象的概念，因此，可以通过播放视频、图片等一些比较直观的内容来让学生了解这个领域。从学生最熟悉的电脑CPU引入，通过一段“CPU从设计到制造过程”的视频，让学生了解集成电路设计与制造的流程与方法，并引出集成电路这个概念。
通过早期的集成电路与现在的集成电路的图片对比，引出EDA的概念，并详细讲解EDA对于集成电路行业的发展所作的巨大贡献。在教学过程中，通过向学生介绍一些使用EDA技术实现的当前比较主流的产品及其应用，提高学生对EDA的具体认识。这些方法不仅使学生对EDA相关的产业有了相应的了解，更激发了学生的学习兴趣，使学生能够踊跃地投入到“电子设计自动化”的学习中。
2.以实例展开理论教学
“电子设计自动化”的学习内容包含三大部分：[3]硬件描述语言（以VHDL语言为学习对象）、开发软件（以QUARTUS II为学习对象）和实验用开发板（以FPGA开发板为学习对象）。
硬件描述语言的学习属于理论学习部分，是重中之重。对于一门编程语言的学习来说，语法和编程思想是学习要点。在传统的编程语言学习的过程中，通常都是将语法作为主线，结合语法实例逐渐形成编程思想。这种学习方法会使学生陷入到学编程语言就是学习语法的误区中，不仅不能学到精髓，还会因为枯燥乏味而产生厌倦感。
如何能使学生既能掌握电路设计的方法，又轻松掌握语法规则是一个教学难题。笔者改变传统观念，将编程思想的学习作为教学主线，在理论学习过程中，以具体电路实例为基础，引导学生从分析电路的功能入手，熟悉将电路功能转换为相应的程序语句的过程，并掌握如何将这些语句按照规则组织成一个完整无误的程序。在此过程中，不断引入新的语法规则。由于整个过程中学生的思考重点都放在电路功能的实现上，而语法的学习就显得不那么突兀，也不会产生厌倦感。由于语法时刻都需要用到且容易忘记，因此在后期的实例讲解过程中需要不断地巩固之前所学过的语法现象，以避免学生遗忘，以此让学生明白，学习编程语言的真正目的是为了应用于电路设计。通过一些实践，学生体会到语言学习的成就感，进一步提高了学习兴趣，此方法收到了良好的教学效果。
3.将硬件电路设计的概念贯穿始终
硬件描述语言与软件语言有本质区别。很多学生由于不了解硬件描述语言的特点，在学习过程中很容易将之前所学的C语言等软件编程语言的思维惯性的应用于VHDL语言的学习过程中，这对于掌握硬件电路设计的实质有非常大的阻碍。因此，在教学过程中，从最初引入到最后设计电路，都要始终将硬件电路设计的概念和思维方式贯穿其中。
在讲述应用实例时，需要向学生分析该例中的语句和硬件电路的关系，并强调这些语句与软件语言的区别。以if语句为例，在VHDL语言中，if语句的不同应用可以产生不同的电路结构。完整的if语句产生纯组合电路，不完整的if语句将产生时序电路，如果应用不当，会在电路中引入不必要的存储单元，增加电路模块，耗费资源。[4]而对于软件语言，并没有完整if语句与不完整if语句之分。为了让学生更深刻地理解不同的if语句对应的硬件电路结构特性，可以通过一个小实例综合之后的电路结构图来说明。
如以下两个程序：
（1）entity muxab is
port（a，b：in bit；
y：out bit）；
end；
architecture behave of muxab is
begin
process（a，b）
begin
if a>b then y
elsif a
end if；
end process；
end；
（2）entity muxab is
port（a，b：in bit；
y：out bit）；
end；
architecture behave of muxab is
begin
process（a，b）
begin
if a>b then y
else y
end if；
end process；
end；
（1）（2）两个程序唯一的不同点在于：程序（1）中使用的是elsif语句，是一个不完整的if语句描述，而程序（2）使用的是else语句，是一个完整的if语句描述。这一条语句的区别却决定了两个程序的电路结构有很大的不同。（1）综合的结果是一个时序电路，电路结构复杂，如图1所示。而（2）综合的结果是一个纯组合电路，电路结构非常简单，如图2所示。通过综合后的电路图比较，学生更深刻理解这两类语句的区别。
强化硬件电路设计的思想，可以促使学生逐渐形成一种规范、高效、资源节约的设计风格，培养一个优秀的硬件电路设计工程师。
4.通过实践拓展强化学生动手能力
“电子设计自动化”是一门实用性很强的课程，学生在学完该课程后必须具备一定的硬件电路设计和调试的能力，因此在教学中需要不断地用实践训练来强化学生在课堂所学习的理论知识，并使他们达到能够独立设计较复杂硬件电路的能力。
笔者在教学过程中鼓励学生将课程实践和毕业设计内容相结合的方法，让学生强化实践能力，收到了良好的效果。学习“电子设计自动化”课程的学生基本上都是即将进入大四，此时他们的毕业设计已经开始进入选题，开始了初步设计的过程。笔者先在实验课堂向学生布置一些常用硬件电路设计的题目，比如交通灯、自动售货机、电梯控制器等，让学生体会电子设计自动化课程的实用性，激发他们的思考和学习兴趣。在此基础上分组组建实践小团队，让每组学生共同完成一个较复杂的电路系统，比如遥控小车、温度测控系统等，鼓励他们将所做的内容与毕业设计对接。其中大部分同学通过这些训练都可以掌握硬件电路设计的基本方法和流程，有一部分同学还能设计出比较出色的作品。此过程不仅让学生体会到了学习知识的快乐，也培养了他们的团队协作精神，为他们以后的继续深造和工作做了铺垫。
三、结束语
掌握“电子设计自动化”课程的特点，有针对性地改善教学方法，充分调动学生的学习积极性，强化理论和实践教学相结合，一方面使学生把握课程的全局性，了解和熟悉电子设计自动化行业的状况和最新动态；另一方面培养学生具有扎实的理论基础和良好的动手能力，培养出厚基础、重实践、有创新的高素质人才，具有重要的社会意义。
参考文献：
[1]潘松,黄继业.EDA技术与VHDL(第二版)[M].北京:清华大学出版社,2007.
[2]Roth,C.H.数字系统设计与VHDL[M].金明录,刘倩,译.北京:电子工业出版社,2008.
篇3
因为电子设计自动化的实践性与技能性，使得电子设计自动化需要人们真正去动手完成，而不是单纯的只靠理论就能学好的，它不像文学，管理等的学科只要将课本上和老师讲的知识掌握了就算是学会了这门学科[2]。电子设计自动化是一门纯理科性质的学科，它需要在实践中发现问题和学习知识。所以，许多高校专门为这门学科设立了实验课程,在实验课上学生可以使用实验中的程序和软件自己设计电路，自己完善设计作品。电子设计自动化需要用到计算机和许多高科技的东西，这些东西的价格十分昂贵，一些仪器也需要很多的钱才能购买得起。所以在建立电子自动化实验系统后，要对其进行充分的开发和利用，设计一些快捷有效的途径，来减少在使用过程中对材料的使用次数，这样就能节省一些资金。电子设计自动化实验系统发挥的作用是非常强大的，它不仅让人民在其中学到该有的知识，还可以对一些电路进行检验，检验其是否合格与有效，正是因为该系统所含有的高技能和高有用性，让电子设计自动化实验系统的建立充满难题，只有真正有技术的才能将该系统进行开发和建立。许多高校在该课程上的教学能力以及电子工程师本人的能力，最重要的一个衡量标准就是是否对电子设计自动化实验系统进行了开发和利用，其使用系统是否有先进的设备和软件，包括其系统的硬件和软件等[3]。电子设计自动化在很多领域都有其运用，因为它可是实现自动化，并且含有高的稳定性，甚至可以完成人类亲手无法完成的工作，这样就节约很多的劳动力，也降低了作业的危险性。对该系统进行开发，就可以更多的完成一些其他高危险率和高劳动量的工作。在这个以科技进步为主的世界，更多的对相关项目进行创新和开发，才能让国家的实力有明显的提升。
2电子设计自动化实验系统的主要内容和开发
2.1电子设计自动化技术内容
电子设计自动化实验系统在电子设计上的作用是无可比拟的，它的用途体现在多个方面。该系统的开发是让其往更加全面具体，高效快速的方面发展。电子设计自动化实验系统可以运用于电子设计自动化教学及一些科学实验的项目开发。电子设计自动化通过从计算机内部进行设计，从界面上进行表现的一种工具，糅合了计算机编程，计算机图形学，数学物理，以及人工智能等各种基础计算机知识和高科技技术等的精华，将这些结合在一起形成了一个新兴的高智能的软件工具。它已经被广泛应用电子的各个方面，如于通信系统的开发，集成电路的版图设计，电子电路的设计，印刷电路板的设计和可编程器件的编程等。所以，不难看出，电子设计自动化技术一般包括软件设计工具，硬件描述语言，实验开发系统和可编程逻辑器件。
2.2电子设计自动化实验系统环境的建立和开发原则
对于高校来说，电子设计自动化实验系统的建立与开发，需要遵循一些原则和注意事项，才能让该系统发挥其所有作用。首先，需要建设一个一流的系统环境，要有可以过关的硬件和软件设置，拥有最先进的计算机技术和有能力的指导，才能满足学生的所有需求。有的电子设计自动化实验系统的建立没有先进的技术，也没有正确的指导，使得使用的人们无法正常完成自己的实验，白白浪费了很多的资源和材料。其次，对于建设和开发需要使用到的设备和仪器必须有严格的质量把关，那些由质量问题的仪器要坚决更换和不使用，这样才能保证在以后的使用中不会因为仪器和设备的问题使项目和实验功亏一篑，或是让实验结果出现误差及延误。同时，还要借鉴先进的经验，去那些建立得好的高校和试验站取经，交流经验，或是去国外引进新的技术和开发软件，这样会使该系统在建立中少走一些弯路。最后，最重要的是要进行自我开发和创新，鼓励学生和老师对该系统的开发，设计出更好的技术和软件，才能促进科技的发展。在进行试验和项目时，要注意勤俭节约，不要浪费，对于那些不用的可以试着去改装，让其变得有用。在电子设计自动化实验系统建好后，可以开放给所有感兴趣的学生进行实验，老师在一旁进行指导，好的环境氛围对于学生的学习起着至关重要的作用。这些原则的遵守可以让电子设计自动化实验系统的建立更加顺利。
2.3电子设计自动化实验系统的硬件开发设计举例
电子设计自动化实验开发系统硬件开发也是一个炙手可热的科技上的创新，一个好的的硬件对于该实验系统的安全性和运行性有着不可替代的作用，硬件系统包括基本的计算机和其他器件等。例如现在较为运用广泛的器件是FPGA/CPLD器件，它可以提供计算机在进行电路设计时有一个具体的编程环境，FPGA/CPLD器件的组成较为复杂，包括很多不同功能的模块和电路。对于该系统的硬件在引进其他先进的设备的同时，也可以借鉴他人的先进技术，改革创新，研究属于自己硬件。
2.4电子设计自动化实验系统的软件开发
该系统的软件主要是指可编程逻辑器件，用于对电路的编程和自动化的实现，对于该软件的开发有很多的技术软件可以使用。如现在比较流行的是FPGAAExpressh等用于开发芯片的软件，这种软件可以实现多种功能，它的逻辑综合与布线能力很强，在电路设计时，电路线路在计算机上的图线非常清晰和颜色鲜明，同时它可以自动储存及方便逻辑仿真功能。一些公司根据该系统原则与使用条件，发明了更加先进的开发软件，为开发提供的无限的可能和便利。
3结语
篇4
关键词：电气工程；自动化；人才培养
0 引言
电气工程及其自动化专业自1998年教育部进行专业调整，第一次出现在普通高等学校本科专业目录中。它是建立在电机电器及其控制、电力系统及其自动化、高电压与绝缘技术、电气技术、工业自动化五个专业基础之上的新增专业，2001年开始招生。从它的构成上看，今天的电气工程及其自动化更偏向于人们常说的“强电”专业。然而，随着物联网技术和无人操作智能化电气控制设备的发展，现在的电气又离不开所谓的电子信息类专业，偏“弱电”的支持。现今的电气专业该走向何方，它的专业课程设置又该做哪些调整，值得我们深思。
1 电气工程专业的内涵
电气工程及其自动化的理论基础是电气科学，电气科学的理论基础又来自普通物理学中的电学和磁学。因而电气工程的发展始终离不开电磁学这一根基。电学是世界现有能源中应用最为广泛的，而人类在任何的历史时期都离不开能源。作为电气工程主要研究对象的电能，还是信息的一种载体。磁学作为基础物理学的分支，在电气工程中仅仅扮演发电原理、电磁干扰的角色，渐渐淡出电气工程的研究领域。
早在1878年，英国的帝国理工学院率先设立电气工程专业，主要侧重于发电、输电、用电的研究。随着工业的发展，国外的电气工程专业几近成熟后，发展速度渐渐放缓。结合信息、电子、通讯时代的到来，逐渐从“强电”转向了“弱电”的领域。国内传统上把电气工程归为“强电”，而把信息、电子和通讯归为“弱电”。在整个国际环境的影响下，立足国内电气行业发展的现状，目前，电气工程还主要侧重于电能的开发、传输和应用上。但是一些院校已经开始着手以“弱电”控制“强电”，电气专业中加大自动化、智能化比重。
2 电气工程专业的相关性
电气工程专业由其内涵可以看到它的学科渊源，主要以能源和信息科学为支撑，再配以电力系统和电气设备。能源中主要是电能，电气工程不仅生产电还要控制电能的运输和使用。随着国家电力和国家电网的分家，电气工程专业在不同的学校又有了发电和输变电不同的方向。这里的信息指的是广义上的信息技术，包含了通信、电子、计算机控制等一系列技术，主要用于对发电、输变电设备的设计、控制和检修。
此外，由于现代化的机械设备几乎都离不开电气控制或者电力驱动，电气工程又和机械、自动控制等专业有着千丝万缕的联系。非电类专业的学生要学习电工电子课程，而电气工程专业的学生也要参加金工实习，实现专业之间的了解。
3 人才培养模式的探讨
应用型本科人才培养目标要求学生不仅有扎实的专业理论和基础知识，宽阔的知识视野，更要有过硬的实践能力、工程能力和创新能力。毕业之后，能够较快地适应并胜任工作，可以灵活地运用基础理论和创新思维，解决工作中的实际问题。这就要求电气工程专业的学生在夯实基础知识之上，还要掌握时下电气领域的新技术和新知识。人才培养应处于动态变化中，保留经典基础理论课程，每年根据社会电气岗位技能需求调查，调整专业课程，特别是高年级的专业选修课程。增大实验实习课程比例，将理论课堂搬到实验室。人才培养重心转移才能带动实践类课程升级，从而锻炼和影响学生的实际动手能力。
面对现在就业市场竞争激烈的实际情况，仅仅具有单一的专业知识已经不能满足社会对应用型人才的要求。因而在本科培养当中，还要有通识课、语言类课程、应用写作类课程的设置，努力培养出“静则能文，动则能武”，德智体全面发展的完整的人。
4 课程体系的建设
课程体系的建立基础是人才培养目标和方案，它应当符合国家高教司对本科人才培养的要求，并结合各自专业发展的方向和特色，结合不同学校对电气专业的定位而设立。电气工程专业在经过整合与调整之后，可以有高电压、发电、输变电、配电等众多方向。在今天进行应用型本科人才培养的大环境下，课程体系的建设被赋予了新的意义。也就是要立足专业，走向应用。这就要求加大实验、实践课程的比例，着重实操课程的教学。以“电力电子技术”这门课为例，大多数院校采用48～56课时的教学量，其中实验部分应至少安排16～32学时。把课程三分之一的时间放在实验室，通过实验验证理论，通过实验提升学生的理解能力和思考能力，更着重培养学生的创新能力。
在专业课设置方面，要加大选修课的选择范围，以供不同方向和就业需求的学生选择。随着电力行业改革的不断推进，发电厂与电力运行单位的分离，使得学生在就业选择时要面临不同方向知识的考核。这也对课程体系提出新的挑战。要求学生全盘掌握显然不切实际，那么如何进行课程分类，在夯实基础的前提下，给学生提出备选预案，不失为一种教育导向。
参考文献
[1] 唐志平，过军，田鸿发，史建平. 电气工程及其自动化专业应用型本科人才培养的探索与实践. [J] 常州工学院学报.第18卷第3期. 2005.6
[2] 张红霞，王雷.高校创品牌特色专业探悉[J].吉林省教育学院学报，2006（10）.
篇5
1.1实验系统的内容
该电子设计自动化实验系统，不仅要能够实现基本数字电路功能，而且还要能够实现部分中规模和大规模的数字电路功能。具体设计内容包括以下这些：（1）数字时钟的设计。（2）LED16×16点阵控制器的设计。（3）数字频率计的设计。（4）实现抢答器数字系统。（5）实现电子密码锁数字系统。（6）实现三色交通指挥灯控制器的数字系统。（7）实现简易电子琴的数字系统。（8）实现三层电梯控制器的数字系统。
1.2实验系统的设计方案
该电子设计自动化实验开发系统是基于FPGA/CPLD器件,主要包括四部分，即信号发生模块、输出信息的显示模块、扩展模块、FPGA/CPLD芯片通用适配座及芯片编程下载电路。该实验系统设计，采用了通用适配板与系统功能板分离的结构方式。通用适配板具有完整的下载电路,既可插在系统功能底板上使用,也可单独工作。
1.3实验系统的电路设计
根据电路功能，将其划分为两部分，即通用适配板电路和系统功能板电路。这两部分通过芯片适配接口进行连接。1.3.1系统功能板电路设计系统功能板电路设计如图1，下面是各个模块的介绍：（1）7段数码管模块,用于实现各种数字显示，例如计数器计数结果的显示、频率计的频率显示、数字钟表的时问显示及抢答器的倒计时显示等。（2）红绿灯电路模块,用于红绿灯的电路实验。（3）LED指示电路模块,用来显示组合逻辑电路实验的输出电平的高低。（4）点阵模块,用来显示点阵输出。（5）时钟电路,提供时序逻辑电路的CLK。（6）状态机电路,由FPGA相应的I/O口和状态指示电路组成，用于序列信号发生器、告警器等的设计。（7）蜂鸣器模块。一部分是音乐片电路,当有人抢答时该电路可以放一小段音乐来告知有人抢答；第二部分是电子琴电路,由FPGA送出一定的乐谱频率，在扬声器上发出相应的谱音。音乐片和电子琴电路通过一个DIP2的拨动开关来选择。（8）键盘电路模块，该模块用于选择电子琴的数字系统实验、抢答器数字系统实验、电子密码锁数字系统实验等实验项目。（9）DIP开关电路,提供输入端的高、低电平。（10）液晶显示电路。2.3.2通用适配板的电路设计通用适配板由CPLD芯片、下载电路、扩展接口电路等部分组成。通用适配板结构框图见图2。
2结束语
篇6
关键词：程序设计；电气工程及其自动化；教改
作者简介：李佩杰（1984-），男，山东诸城人，广西大学电气工程学院，讲师；李滨（1975-），女，广西南宁人，广西大学电气工程学院，副教授。（广西 南宁 530004）
基金项目：本文系电气工程及其自动化专业综合改革试点项目的研究成果。
中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2014）02-0085-02
在现代电力系统中，运行状态的获取、各期规划的制订和研究成果的验证等工作一般需借助于计算机仿真或现场实验。尽管现场实验的结果更加真实、可靠，但是在这个世界上最大的人工系统上进行大量的现场实验往往是不被允许的，也是不切实际的。出于安全、方便及经济性等考虑，以上所提到的绝大部分工作都是通过计算机仿真来实现的。因此，在电气工程及其自动化专业的教学中，培养学生的程序设计能力是重要的教学目标之一。计算机程序设计类课程尽管不是专业课，但是它是一门联系专业理论课、课程设计和毕业设计等教学环节的仿真基础类课程，是后续专业课程中一些重要理论知识的实现手段，在整个课程体系中占有重要的地位。[1]
目前，很多高校对这一课程不够重视，开设的内容缺少规划，层次不够清晰，内容缺少衔接，任课的老师多来自于其他专业，造成授课内容与专业知识脱节，使得学生在进入毕业设计或课程设计环节后，感觉无从下手。更糟糕的是，学生在学完程序设计类课程后，还可能对编写程序产生了极大的恐惧和厌恶感，编程的兴趣被抹杀殆尽。为了在有限的学时中尽快引导学生入门，培养学生对编程的兴趣，提高专业程序设计的能力，笔者从教学计划、课程内容和教学方法等方面进行了系列的探索研究和实践。
一、 课程教学内容体系的改革
1.任课教师的选拔
大多数高校非计算机类专业的程序设计课程都是由计算机专业的教师来承担主讲工作的，其优势在于：计算机专业的教师对各种计算机的程序设计语言都比较熟悉，可以充分利用学校的教师资源。但是，这种师资配置方式也有其明显的弊端：由于主讲教师缺乏相应的专业背景，授课内容与专业脱节，对将来的专业课程设计、毕业设计甚至实际工程应用的作用很小，影响了学生学习的积极性。因此，本课程的任课老师指定从相关专业的老师中挑选，并且要求老师具备一定的编程经验和工程背景。这样才能保证讲授的知识足够生动，学生有兴趣听。虽然专业老师的工作量增加了，但是从毕业设计和课程设计上考虑，老师的付出反而减少了，因此是值得的。
2.教学计划的制订
在笔者所在学校，以前开设了几门程序设计类选修课，如VB、VC、C语言、Matlab程序设计等，学生在选课时缺少指导，选课缺少连贯性。另外，随着计算机技术的发展，曾经拥有程序员最多的VB语言已逐渐淘汰，继续开设VB课程已与现实脱节。而VC语言课程教授了很多微软公司特有的语言标志和界面设计方式，不利于程序的跨平台部署。电力系统高级应用软件，多部署于Linux或Unix等高可靠的操作系统上，它们对计算速度和跨平台性要着极高的要求。[2]ANSI C和C++语言构成了各操作系统的基础，完全可以满足上述要求，且用户群庞大，是一门不易在短时间内淘汰的经典计算机语言。ANSI C 和C++语言有很多共性，可以在一起讲授，将其作为一门必修课程来讲授，旨在培养学生的编程兴趣，掌握编程的一些基本方法。另外，Matlab语言编写比较简单，非常适合科学计算，是进行科研仿真的优秀工具。于是，Matlab被作为一门选修课来开设，为将来继续深造的学生开启一扇门。最后，笔者还开设了一门电力系统程序设计的选修课，将计算机的程序设计与电力系统理论知识结合起来，针对电力系统这一对象编写程序，如电力系统潮流计算程序、短路计算程序等，使学生的理论知识和实践能力得到升华。
3.授课内容的安排
本课程主要讲授编程的基本方法和技巧，计划安排30学时讲授和20学时实验，强调在实验中掌握和巩固知识。考虑到这是本科生在大学阶段遇到的第一门计算机程序设计课，开始讲述的内容以入门引导为主，安排1～2学时讲述一些操作系统和计算机原理的基本常识和历史发展，以及一些发展过程中的名人轶事。
二、实践环节的改革
本课程的实验学时约占总学时的30%，实验内容不再简单地围绕课本的习题，学生必须充分发挥主观能动性，自主选择“制作一个360安全卫士的主界面”、“制作一个简单的计算器”或“制作一个查找文件的小工具”等实验项目。在实验课上，先让学生熟悉IDE编译的环境，再由学生自己完成自选题目的设计和实现。考虑实验课的根本目的还是使学生真正掌握程序设计能力，学生也可以不参与自选课题，直接利用实验课时间来做大作业，时间上得到保障，作业质量也会提高。实验过程中，学生可以采用小组讨论、上网查找资料和查阅参考书等方式进行自主学习。整个实践环节均强调“自己动手、自我感知”，这为其将来继续深入学习程序设计语言奠定扎实的基础。
三、考核方式和评价的改革
以前，程序设计类的课程笔者多采用闭卷考试的形式，发现效果非常不理想。有些学生考试成绩非常好，但是动手能力非常差，写不出几句像样的程序。改革后，考核确定为大作业的方式。大作业的题目是编写一个某病毒的专杀工具，这一作业涉及文件的操作、数据结构、语言的控制语句、输入输出和界面设计等程序设计的诸多方面，可以充分考查学生的算法设计和界面设计能力。作业分组完成，将整个班按5人一组，分组提交，提高他们团结协作的能力。评分的标准包括界面是否美观，功能是否齐全，杀毒时间的长短，代码注释是否完备，变量命名是否规范，设计文档、帮助文档是否完整，是否有额外的想法。
四、教学方法的改革
虽然开设的ANSI C/ C++课程总共有50多个学时，但是课程包含内容非常多，应用也非常灵活，期望学生利用这么短的时间把这门语言学精、学通是完全不可能的。因此，在上课时只能学习一些基本的语法和编程的过程，形成一个感性的认识，让学生知道编程的目的，知道将来编程遇到问题，应如何解决，更重要的是促使他们在课外去更加深入地学习。
上课教学，以往多通过老师讲授和学生听讲的角度，老师和学生之间缺少很好的互动。笔者实行新的教学方式，老师通过PPT讲授占80%时间，20%课时由推选出的学生上台来讲，讲授的内容包括“我所知道的IT人的故事”。通过这一话题的讨论，增加了学生的兴趣。课堂同时增加讨论环节，多安排课堂提问，启发他们自己思维，如：编程带来哪些好处？编写的程序有哪些用处？通过这些问题，启迪学生思考编程的目的和意义。教师在教授过程中，多联系电力系统的一些专业问题，使学生了解计算机专业的编程与电气工程及其自动化专业将来利用编程的不同之处，最终编程能够服务于电力系统的专业知识培养。
此外，还要增加学习过程的开放性。在布置作业之后给学生较为宽松的时间，学生可根据个人的学习和进度予以完成；这样学习效果的评价是以自我评价为主，教师的评价为辅，有助于发展学生的独立性、创造性和自主性。在期末考评的大作业环节中，注重不同学生掌握本门课程的不同情况。鼓励学生发挥自己的专长，查阅文献，自选有关的命题。评分标准既有一定的基本要求，也体现尊重学生的原则，这样，在达到课程基本要求的同时有助于发挥学生的特点。
五、教学效果
1.课堂和实验课教学效果
通过教学设计和教学实践，学生在课堂上积极主动地进行思考和回答问题，对学习充满了兴趣，能够在教师的引导下主动思考问题，主动上网查阅资料。在实验课上，多数同学选做布置的实验项目，有些同学则更为深入，利用这一时间做大作业，过程中充分地与小组成员和老师探讨存在的问题，事实也证明，这些小组最后的大作业完成得非常出色。
2.大作业反馈教学效果
从交上来的30份大作业看，学生在设计上充分发挥了主观能动性，界面及算法设计多样化，如有的利用界面控件设计的界面非常漂亮，有的采用编程设计模式编写的程序简单可靠。学生在查阅资料完成大作业的过程中，不仅巩固了课堂和教材上的内容，还自发加入了网络中新流行的界面设计思想或一些高级的算法设计方法。
总之，学生在学习过程中发挥了主体作用，提高了自身程序设计能力和创新能力。
参考文献：
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论文关键词：配电网自动化 网络学堂 课程建设
论文摘要：近年来，配电网综合自动化技术发展非常迅猛，很多高校相继开设了与之对应的课程，然而由于该课程为新开设的前沿课程，很多教学内容值得探讨。针对该课程综合性强、覆盖面广的特点，建设网络学堂，从课程建设计划的制定、课程建设的过程和具体内容、课程特色创新及评价等诸多方面进行了详细介绍，给出了大量实际案例分析，为培养更多高尖端人才提供了重要依据。
“配电网综合自动化技术”是电气工程及其自动化专业的一门重要必修、专业技术课程，是一门实践性、应用性、综合性都很强的前沿课程。其知识点多、覆盖面广，网络学堂为此提供了一个非常好的学习平台。本文就该课程网络学堂建设中的一些经验与大家分享，为进一步的教学改革提供重要依据。
一、制定网络课程建设计划
网络课程建设内容主要有：明确课程定位、课程教学目的、教学任务；明确教学内容和要求，按照 “了解”、“掌握”、“重点”三个层次完成课程教学内容和要求；授课前广泛收集资料，仔细备课，充分组织教案，以保证信息量，电子教案内容丰富生动，给出动画说明、视频、音频等信息，例如对于馈线自动化的发展情况，以手拉手环网结构为例给出动画说明，在SCADA、GIS等内容介绍上给出视音频等信息，同时可以充分利用网络的优势，给出丰富的相关资源，如图书期刊、学科网站等。由于课程综合性实践性很强，教学内容与实际结合，及时将技术的新进展引入课堂，[1]注意培养学生分析和解决问题的能力。
开展的网络教学活动有：做一次问卷调查；布置3次网上作业、4次在线测试，建立完善试题库工作；积极开展答疑讨论，发起多于2次网上专题讨论，专题讨论的内容可以是工程实际问题，也可以是本课程相关前沿有争议的问题，鼓励学生积极发言，并主动回复他人的疑问，充分发挥学生的自主学习能力，独立思考能力；丰富教学博客，根据情况开展“主题教学”，充分发挥网络优势。
二、课程建设过程和内容
1.课程定位
本课程是电气工程及其自动化专业的一门主干专业课程，开设在第7学期。先修课程主要为电力系统分析、微机原理与接口技术等，并修课程主要为建筑供配电、电力拖动控制系统等。
2.支持教学的资源
（1）网上提供了全部的教学课件。
（2）课程面向大四学生，结合毕生生就业的特点，网上为大家提供了与课程有关的公司、科研结构的网站信息等。
（3）课程实践性很强，网上提供了相关的一些实例照片。
（4）课程讲授中提供了动画演示。例如介绍馈线自动化的发展历程及馈线自动化故障处理的过程等等。
（5）课程讲授中提供了视频、音频信息。例如在介绍GIS系统时，负荷密度分析、设备管理、用户报装参考等等均提供了视音频信息，利于学生理解。
（6）购买了国家电网公司电化教育中心制作的农电大课堂光盘。例如在介绍断路器的知识时，为使学生更直观了解其原理、结构等内容，广泛搜集信息，购买了介绍真空断路器、断路器操动机构的光盘。
3.学习动机激励
（1）参与学生人数。课程内“学生数量”大于等于实际授课的学生数量，学生进入课程的数量大于等于实际授课学生数量的5倍。每一位学生都多次参与到了网络学堂的建设中，特别包括一些留降级、跟班试读的学生都补办了相关手续，参与进来，并积极发言，另外，从课程日访问排行记录看，也常常居于学校前三的位置。
（2）学生经常在讨论区发言，能主动回复其他人提出的疑问。
例1：学生主动提问，并且同学能积极回复。例如高峰同学发表的《一道面试题，关于开闭所》，将课程内容与毕业面试内容结合起来，同学能积极回复探讨，达到了课程教学的目的。再如孙宇同学发表的《提问！一个身边的实例》，还配有图片，张博超、孙宇、程旭、朱月征等积极回复，大家一起探讨。
例2：学生主动查阅资料，将课程的相关知识上传，实现大家共享。例如魏尧同学上传的《配电网知识共享》、杨宇同学上传的《配电网综合自动化及其发展》等等。
4.教学评价
（1）问卷调查：在课程结束时，做了一次问卷调查，主要是希望同学提出他们的一些想法、建议。实际发放33份，实际收回33份，均为有效问卷。
（2）网上作业：除作业本作业外，网上还布置了3次作业，3次作业上交人数分别是77、56、76，3次作业均全部批改。
（3）在线测试：共了4次在线测试。4次学生提交人数分别为75、75、76、76，4次在线测试均全部批改且公布成绩。
5.教学交互
（1）教师会经常在答疑讨论区中提出问题，引发学生对学习内容的深入思考，例如笔者发表的《PQ进一步》等，很多同学跟贴；针对学生提出的问题笔者提供了及时、具体、有启发意义的反馈。
（2）专题讨论：笔者发起了2次大型的专题讨论，2次专题讨论学生参与的人数均远超过了1/2，学生自主也发起了几次讨论。
三、课程的主要特色和创新
1.支持教学的资源丰富
课件、网站、照片、动画、视音频、教学光盘。例如不同配网结构形式FA的故障定位、隔离、恢复供电过程的动画演示等；GIS的视音频信息；断路器教学光盘的应用等等。 转贴于
2.学习动机激励
学生能够经常在讨论区发言。这体现在两个方面，一是学生能结合讨论专题、结合课程内容、结合实际、结合就业面试等主动提问，同学们积极回复探讨；二是能主动上传与课程相关的资料共享使用。
四、自我评价及后续建设
1.自我评价
在这次“配电网综合自动化技术”课程的网络学堂建设中，笔者按照《网络学堂课程建设验收指标》一项一项具体实施，对于指标要求的基本项均达到要求，同时，对于指标要求的4个达优选项，也完成了其中的两个，即指标“支持教学的资源”和指标“学生经常在讨论区发言，能主动回复其他人提出的疑问”。
2.学生评价
摘自《学生调查问卷》：配电网这门课与我们的专业结合很紧密，对我们在知识储备上和找工作时都有很大的帮助，老师也体谅了我们的难处，充分的利用了网络学堂这个平台，帮助同学答疑解惑，给我们提供了便利。
摘自《学生调查问卷》：尤其是课上的PPT做的非常不错，动态效果及其视图效果都非常好，让人很直观的可以理解到在配电网上的知识。而且有很多知识在供配电中出现，比如开始断路器的一个幻灯片模型，直接可以看到内部的结构，可以很好的理解配电网的这方面知识，而且也是进一步的复习理解了供配电知识。
3.后续建设
（1）教材建设：由于课程内容很新，目前市场上没有一本较好的经典配套教材，针对此问题，笔者已经于2008年主编教材《配电网综合自动化技术》，并由机械工业出版社出版。
（2）实验室建设：[2]课程工程实践性很强，很有必要对学生开设实验，2007年成功申报了北京市的实验专项资金90万并获得批准，已经开设出配套实验三个：网络结构变化电网监控设计实验、网络结构变化电网监控设计实验、配电自动化四遥实验。
（3）实践建设：本课程应用性很强，安排一些实地参观，校企联合，建设实习基地。
五、结束语
配电网综合自动化技术是近年来随着通信、计算机技术的发展而发展起来的一门新型学科，它对于提高供电可靠性、扩大供电能力、降低线路损耗和减轻劳动强度具有重要意义。[3]为适应新形势的发展，本文详细分析了该门课程网络学堂建设中的诸多关键问题，给出了大量具体的第一手数据资料，具有重要的实用价值和借鉴意义，为进一步提高教学质量提供了重要依据。
参考文献：
[1]范明天，张祖平.中国配电网发展战略相关问题研究[M].北京:中国电力出版社，2008.
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关键词:Multisim仿真;计算机电子电路技术;教学模式
中图分类号:TP319文献标识码:A文章编号:1009-3044(2009)31-0ppp-0c
The Application of Simulative Software Multisim to the Teaching of Computer Circuit of Electronic Technology
WU De-lin
(Department of Computer Science, SCNU Zengcheng College, Guangzhou 511363, China)
Abstract: In the teaching of Computer Circuit of Electronic Technology the traditional teaching mode and means cannot meet the requirement of modern education. The rapid development of computer and EDA technology is helpful for us to overcome the deficiencies of traditional teaching mode. Making an analysis of using multisim simulation software in teaching, can be fast and accurate in simulation analysis of circuit on computer.
Key words: multisim simulation; computer circuit of electronic technology; teaching mode
电子设计自动化EDA(Electronic DesignAutomation)的出现,真正为师生搭建了一个开放性的“所想即所得”的高效交流平台。用 Multisim 创建的电路为课堂教学创设了教学情境,把电子元器件、仪器仪表、仿真分析方法同等地提供给教师和学生,使学生产生亲临电子电路的实际环境中的感觉。
1 《计算机电子电路技术》课程内容介绍
《计算机电子电路技术》是一门理论和实践相结合的课程。主要内容包括电路的基本概念、基本定律和基本分析方法,电阻电路、动态电路和正弦稳态交流电路的分析,放大器分析基础,负反馈放大器,集成运算放大器原理及其应用,波形放大电路和功率放大器等。
2 在教学中的应用研究
由于《计算机电子电路技术》这门学科的复杂性,涉及到很多的数学分析和物理分析,教学内容对学生来说抽象难懂,很多基本电路都要进行静态和动态分析,如静态工作点分析、交流分析、失真分析等等。利用计算机的电子设计自动化 EDA(Electronic DesignAutomation)软件辅助教学,很好地解决了这个问题,用计算机仿真模拟演示,创设电路情景,有助于学生对基本电路工作原理和概念的理解,加强理论联系实际。用 Multisim 软件来提高教学质量和教学效率,作为教学工具已成为必然。传统的一本书、一支粉笔教师讲到底的课堂教学模式已经满足不了现代化教学的需要,在《计算机电子电路技术》教学中利用计算机的电子设计自动化 EDA 软件教学,已成为一种必然的趋势。
2.1 用软件教学创设教学情景,引导学生自主学习
由于《计算机电子电路技术》是一门理论和实践相结合的课程,传统的理论课教学中,教学内容(如实际的电路,电路的输入、输出电压波形等)难以直观形象地表述,所以教学过程中对于教学情景的创设是十分困难的。
用 Multisim 软件仿真实际电路解决了上述问题,它就像一个真正的实验工作室台,把一些语言文字难以表述或难以理解的变化过程,随时以图形、表格及曲线显示出来,而且还可以根据教学需要随时修改电路和参数,让学生即时观察输出效果,从而使学生加深对电路工作原理的理解。
例1放大器静态工作点的设置
放大器静态工作点设置不合理将影响放大器的正常工作,如果设置不合适会使波形出现严重失真。在电路分析中,静态工作点的分析是其它分析的基础,静态工作点的分析非常重要。但在以往的教学中教师采用传统的授课方式,教师在黑板上讲,学生被动地接受,由于知识抽象,学生对静态工作点的理解始终是不得要领,认识模糊,没有认识到设置静态工作点的重要性。教学中运用Multisim创建电路,通过改变基极偏置电阻的大小,让学生亲眼见识,设置不同的偏置电阻,放大器输出波形的情况,从而加深放大器偏置电阻设置合理性的理解。
为了直观说明静态工作点对放大电路的工作影响,创建如图1的仿真电路,共发射极放大电路。
通过改变 Rb电阻的大小,对比观察输入、输出波形,很容易得出偏置电阻的大小对输出波形的影响。当Rb值为680kΩ时,输出波形如图2所示,输出波形正常;当Rb过小,Rb=300kΩ时,输出波形如图3所示,出现饱和失真;当Rb过大,Rb=100MΩ时,输出波形如图4所示,出现截止失真。通过演示,加深了对基极偏置电阻设置不合理的印象。
学生通过输出波形的比较,得出结论静态工作点设置非常重要,进而会进一步探讨,那么怎样设置静态工作点呢?通过对放大电路静态工作点的估算,得出公式:wdl05tif,所以影响静态工作点的主要因素有VCC、β、Rb 、RC,在这四个因素中,一般直流电源、三极管确定后VCC、β不易改变,Rb是这四个因素中最主要因素,一般可认为IBQ与Rb成反比。若Rb过小,则IBQ、ICQ过大,静态工作点过高,该工作点将出现在晶体管输出特性曲线饱和区,容易造成饱和失真,如图3所示;Rb过大,则IBQ、ICQ过小,静态工作点过低, 该工作点将出现在在输出特性曲线截止区,容易造成截止失真,如图4所示;Rb合适大小,则IBQ、ICQ合适,静态工作点设置合适,该工作点将出现在输出特性曲线的放大区,输出波形正常,如图2所示。
应用软件进行教学,呈现出一种全新的教学方式,能将抽象枯燥的知识变得生动形象,使课堂上很难完成的演示实验进入了课堂教学,快速准确地仿真演示静态工作点设置不合理的各种情况,不失真、截止失真和饱和失真波形生动形象,创设的丰富教学情景调动了学生各种感观,引导学生主动探讨问题,学生学习兴趣也调动了起来,有利于学生对知识的意义构建。学生自己通过给偏置电阻Rb赋不同值来观看放大电路的输入、输出波形并分析原因,学生很容易理解静态工作点合理设置的重要性,同时对放大电路工作原理也加深了理解。
2.2 利用软件加强演示实验教学效果,引导学生进入探究式学习
传统的课堂教学模式是黑板加粉笔,由老师书写、画图、讲解,学生听讲、想象、理解。在教学中经常要对电路的特性曲线、输入、输出波形等进行分析,通常这些分析要通过教师手工画图来完成,不仅效率低,而且精确度也差。碰到电路较复杂时,学生难免会失去耐心,分散注意力,影响听课效果。现在利用 Multisim 软件,先在计算机上做仿真实验,可以清晰快捷地再现实验的现象、参数、波形和曲线,观察“实验结果”,同时教师指导学生积极思考为什么会有这样的结果,然后带着问题听老师讲解电路原理。这样,学生由被动接受知识转为主动探求,教学效果有着明显的不同。由于 Multisim 是在计算机屏幕上模拟真实实验室的工作台,把实验室与课堂有机地融为一体,不仅能够直观、快捷地展示教学内容,而且还可以减轻教师教学的负担,提高教学的效率。
例2 反相器电路
如图5所示,这是使用运放uA741构建的一个反相器,要求分析其幅频特性和相频特性。
利用软件自动生成曲线,省去了传统教学中绘图的烦琐,而且手工绘图也达不到这样的精度。单击Simulate菜单中的Analysis命令下AC Analysis命令,在交流分析对话框中设置扫描起始频率为1Hz,终止频率10MHz,节点5为输出节点,分析结果如图6所示,由图知:电路的截止频率约为690KHz。
通过仿真实验得出的结论,比以往教学中教师在黑板上讲课的效果好得多,画电路、波形图、特性曲线省时省力,学生直观感受了“真实”实验环境,在上课的同时见识了实践模型,有助于对知识的理解。
3 结论
Multisim是 EDA 技术发展的产物。利用 Multisim 软件来辅助教学,是《计算机电子电路技术》教学的必然趋势。学习和研究它将有利于我们在实践工作中不断总结探索,解决传统教学中存在的弊病,弥补实验器材的不足,提高教学效率和质量,减轻教师负担,提高学生对电子技术的兴趣,拓宽学生的视野,培养学生的创新能力。
利用软件教学,可以促进教学内容的呈现方式、学生的学习方式、教师的教学方式和师生互动方式的变革,为学生创造多样化的学习环境。同时借助多媒体获取学习的资源,能使学生逐步形成独立思考、主动探索的思维习惯,使学生在学习理论的同时,又能见习实践的模型,增强学生对电路的感性认识,培养了学生学习的能力。
参考文献:
[1] 江晓安.计算机电子电路技术[M].西安电子科技大学出版社,2007.
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[4] 柳春锋.电子设计自动化教程[M].北京理工大学出版社,2005.
[5] 沙春芳.Multisim2001在电路仿真中的应用[J].现代电子技术,2001,(11):77-78.
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关键词： 数字系统设计课程群 教学改革 教学成效
现今的时代是信息化的时代，信息化的特征就是对所有信息进行数字化的处理，并由此构成数字系统。所谓数字系统，即对数字信息进行传送、加工、处理的电子设备。一个数字系统既可能是一个小而简单的，又可能是一个庞大而复杂的系统，如：数字钟是一个数字系统，数据采集系统、信息网络系统也是一个数字系统。随着电子技术的高速发展，采用传统设计手段完成复杂数字系统设计越来越力不从心。以FPGA/CPLD为代表的大规模集成可编程逻辑器件（PLD）和电子设计自动化（EDA Electronic Design Automation）设计方法，代表着现代数字系统设计的发展方向。
重庆邮电大学数字系统设计课程群教学团队从培养能在通信与信息领域从事科学研究、工程设计、设备制造等高级工程技术人才的目的出发，经过多年的实践和总结，提出了层次型的数字系统设计课程体系，完善了数字系统系列课程内容，理顺了课程之间的衔接，提出了数字系统设计系列课程的建设要体现三个特性：理论体系的系统性、学科知识的前沿性和工程实践的应用性，并已将课程改革写入专业的培养方案，在2011年9月获得重庆市优秀教学团队的称号。
1.构建系统的课程体系。
教学团队以现代设计手段和方法为主线，重塑了教学课程体系，构建了以经典数字电路课程教学为基础，以现代电子技术应用和设计课程教学为提升的理论和实践教学课程相融合的体系结构，在经典数字电路教学中注重理论体系的逻辑性，在电子技术应用和数字系统设计中强调学科知识的前沿性和工程实践的应用性。具体层次见图1。
图1 数字系统设计课程体系图
1.1注重数字电路基础教学，培养学生专业课程素养。
“数字电路与逻辑设计”是一门重要的专业基础课，是关于数字系统经典电路的分析设计方法的课程，因此，课程的教学以构筑学生的知识结构为主线、训练逻辑思维能力为主体。
针对不同专业培养要求，数电课程在理论和实验教学上采取了不同教学方法和手段，如：通信与信息类专业侧重系统级应用，实验以综合设计为主；计算机类侧重外部逻辑关系和可编程PLD、淡化内部电路原理，实验以应用为主；自动化类侧重控制观念和电气特性，重视A/D、D/A内容，实验以应用控制型为主。
针对我校通信学院和光电学院强化班学生的特点和教学要求，教学团队开展了数电课程的双语教学，旨在让学生提前掌握专业词汇，提高阅读外文文献和自学现代电子技术的能力。自2005年在光电学院强化班进行试点开始，至今已送出6届1000多名学生。
1.2强化现代数字系统设计教学，培养学生工程实践能力。
由“可编程逻辑器件与应用”、“单片机原理与应用”、“电子设计自动化”、“DSP原理与应用”、“嵌入式系统开发与设计”、“电子系统综合设计与仿真”6门课程构成现代设计方法和理论层次。该层次以培养学生的工程实践能力为目标，在课程内容的具体设置中，教学团队提出开放的思路、打破单一课程限制。如：在数字电路实验教学时间内，有步骤地推进FPGA初级应用训练（原理图的设计训练）；在FPGA教学时间内，有目的地联系数字信号处理、通信原理等专业背景课程，强化FPGA在数字系统、通信领域等各方面的应用能力。
其中，“电子系统综合设计与仿真”为重点建设课程，课程涵盖知识面广泛，强调系统综合性设计。特别根据电子竞赛相关内容模块，添加了电源设计、信号源设计等内容，培养学生综合运用所学知识进行实用数字系统设计的能力。
2.采取多样化的教学方法和手段，增强教学效果。
2.1形象、生动的理论教学方法。
通过长期的教学研讨，团队形成了案例教学法、比喻教学法、启发教学法、思维训练法等多种方法综合使用的教学方法，极大地调动了学生的积极性和兴趣。以“数字电路与逻辑设计”课程为例，谈谈各种教学方法。
2.1.1案例教学法。如数字电路课程教学中，学完组合逻辑与触发器后，以三人抢答器为例，先从组合逻辑电路的设计入手，分析其功能，找出其缺陷，再添加触发器，改进其功能，增强学生的学习兴趣，引发学生设计电路和改进电路的意识和愿望；在讲了组合逻辑电路的竞争冒险之后，以MULTISM为仿真软件，演示组合逻辑电路竞争冒险的险象及消除方法，要求学生课后查找资料，提交仿真作业；在讲完计数器后，以电子钟设计为例，串讲前面所讲的译码器、计数器、数码管，极大地调动了学生的兴趣。
2.1.2比喻教学法。在讲卡诺图化简时以“擒贼先擒王”来说明圈圈得越大越好；“不打落水狗”来说明保证每个圈中至少有一个小方格不被重复圈过。
2.1.3启发教学法。触发器的讲解过程中，从RS触发器入手，讲其特点、优点，引导学生发现其电路的缺点，从而提出改进电路钟控RS触发器，再进一步分析其电路优点和缺点，进一步启发学生提出改进电路，引出钟控JK触发器、钟控D触发器，进一步引出主从触发器。随着电路一步一步地改进，又会带来新的问题，引发学生思考，提高学生的学习兴趣。此时，再以人生哲理为例，引发学生从电子技术的改进过程中思考人生。
2.1.4思维训练法。在讲中规模计数器设计任意模值的计数器过程中，以画状态转移图为工具，引导学生从复位法、置位法及进位输出置最小数、级联等多种方法设计电路，实现学生设计电路的思维训练，从而完成数字电路时序逻辑电路设计教学任务——任意模制的计数器均可实现。
2.2以自学为主的实验教学方法。
为了加强学生系统设计能力以及工程实践能力，团队经过多年的摸索，对数字系统设计系列课程实验教学进行了大力度的改革。
2.2.1加大实验课时，调整理论、实验课时所占比例。如数字电路与逻辑设计（56学时理论+24学时实验）、可编程逻辑器件与应用（16学时理论+16学时实验）、嵌入式系统（16学时理论+16学时实验）、DSP原理与应用（20学时理论+20学时实验）、电子系统综合设计与仿真（30学时理论+26学时实验）。
2.2.2从2006年开始我们通过中央与地方共建资金、学校拨款、企业捐助的方式，建立了基础教学平台和开放实验教学基地两级实验教学平台。实验教学上采取传统实验与开放实验相结合的形式。教师讲授基础入门知识，除必须完成的实验项目外，学生可以根据自身学习情况自行安排实验时间、实验内容。
以“可编程逻辑器件与应用”课程为例，必做实验包括：QUARTUSⅡ简介与应用、带使能端的计数器的设计、数控分频器的设计等，采用传统实验方式，由教师讲授基本原理和设计思路，学生按部就班完成。该部分实验要求学生主动性较少，主要目的在于设计流程、软件开发、硬件平台的掌握。选作实验包括：基于LPM-ROM的四位乘法器设计、序列检测器的设计、数码管扫描显示电路、硬件电子琴设计、数字频率计的设计等。学生还可以自行拟定题目，与教师商量后进行。该部分实验采用开放实验教学，以学生自主学习为主，强调学生的实践精神和动手设计能力。
3.日常教学与科技活动有机融合
教学团队把相关课程与各类课外创新活动结合起来，多渠道促进学生创新能力的培养。
首先，我们从课程学习中选择优秀的学生进行进一步的培训。建立系统化的现代数字系统设计课程教学体系和开放实验教学，能够提升多数学生创新能力和一定的电子设计和应用能力，具有参加各类科技活动最基本的素质。在此基础上，选拔条件更加出众的学生进行后续的集中培训。
其次，根据各届竞赛的题目和要求修改课程教学内容。例如：在“EDA”、“可编程逻辑器件与应用”等课程会根据的新技术的发展增加相应的技术讲座。“电子系统综合设计与仿真”为新开设课程，重点在于系统性应用综合知识，在基本模块讲完后，进行综合性实际项目的设计，其中就包括精心选择的各类电子竞赛试题。各类科技活动对推动课程教学的各项改革起到了促进作用。
最后，我们与中国电子协会合作，进行全国电子设计工程师认证培训。多渠道提升学习动力，营造科技氛围。
4.建设高水平师资队伍
我校通过引进、国内外进修培训，以及采用“以科研促教学”、“以科技竞赛促师资队伍”、“理论实践教学双肩挑”的模式，加快教师队伍的成长，形成了一支以中青年为主，职称、学历和知识结构合理的教师队伍。教学团队在特色专业建设，教学方法与手段改革，精品课程建设，教材建设（自编教材12本），自制实验设备（自行研发设备6项），尤其是指导学生课外科技活动、组织和参加各种科技竞赛等方面取得了很大的成绩，具有较强的示范作用。
5.结语
数字系统设计系列课程的教学改革获得了较大的成功，课堂教学成效得到了显著的提升，尤其在课外科技竞赛方面取得了丰硕的成果。2005年以来，教学团队教师指导参加全国大学生电子设计竞赛，获得全国一等奖2项、二等奖2项，重庆市一等奖6项、二等奖5项。2008年以来，参加重庆市盛群单片机电子设计大赛，获得创意奖1项、一等奖3项、二等奖7项、三等奖5项。2010年，参加“高教社&XILINX杯”重庆市大学生电子设计竞赛本科组7人获得二等奖、2人获得三等奖；参加“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品竞赛，获得全国二等奖2项、三等奖1项，重庆赛区一等奖2项。人才的培养是一项系统而艰巨的工程，我们仍需要不断地探索，寻求如何不断提升学生的综合设计能力与实践能力。
参考文献：
［1］姜威，姚富安，刘勇，南新志.实用电子系统设计基础［M］.北京：北京理工大学出版社，2008.1.
［2］潘松，黄继业.EDA技术实用教程（第三版）［M］.北京：科学出版社，2006.9.
［3］邹虹，贺丽芳等.数字电路与逻辑设计［M］.北京：人民邮电出版社，2008.3.
［4］张鹏，石鑫，应俊.HOLTEK HT46系列单片机C语言实例教程［M］.北京：北京邮电大学出版社，2010：61.
篇10
关键词：工程应用能力；电子系统设计；教学改革
作者简介：吴平（1970-），男，辽宁铁岭人，温州大学物理与电子信息工程学院，副教授；
杨卫波（1977-），男，湖北天门人，温州大学物理与电子信息工程学院，讲师。
基金项目：本文系温州大学2012年系列教改项目（项目编号：12jg04A）的研究成果。
中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）14-0069-02
高等教育提出朝着“宽口径、厚基础、重能力”的方向发展，培养适应能力强、发展潜力大的复合型人才是高等教育追求的目标。电子信息类专业主要培养具有宽厚电子技术和信息系统的基础理论、较强的电子信息系统设计实践能力、科学的思维方法、独立分析问题和解决问题的能力，能从事各类电子设备和智能仪器的研究、设计、制造、应用和开发的应用型工程技术人才。
电子系统设计主要是指基于微处理器控制的完整应用系统的设计，为使学生掌握基本的电子系统设计技术和方法，在学生已经学习了电子信息学科专业基础课的前提下，开设了“电子设计自动化”、“单片机原理与应用”、“电子系统设计”、“电力电子技术”、“电子设计综合实践”等课程，目的是使学生能够综合运用学过的专业理论知识，提高电子系统硬件电路设计和软件编程的能力，并通过综合性设计实验使学生的实际动手能力和调试手段得到提高。[1，2]
一、改革前教学存在的主要问题
第一，课程之间相对孤立，各门课的知识未能进行有机结合和相互贯通。
第二，教学内容比较陈旧，与工厂实际应用相脱节，比如单片机是重要的教学内容，可是学生到企业工作后，几乎不会用8051进行电子系统设计。
第三，开设的实践教学项目缺少工程应用背景，不能激发学生的学习兴趣，学校不具备充分的电子系统综合设计实验条件和实践环境。
第四，学生的专业学习兴趣和自主学习能力、学习的主动性不够，毕业生的综合电子系统设计水平不能满足企业要求，影响了学生的就业和专业认可度，主要反映在以下几个方面：
（1）大学生电子竞赛。大学生电子设计竞赛作为国家教育部倡导的四项学科竞赛之一，可以综合考查学生的动手能力和综合素质，对学生的就业、考研复试都很有帮助。从温州大学（以下简称“我校”）的历届参赛成绩上看，取得高级别奖项的都是电源设计类题目，这得益于物理与电子信息工程学院部分教师的指导和个人专长，竞赛中的其他方向题目如仪器仪表、智能控制、通信类等题目均未获得过国家级奖项，反映出学生以控制器为核心的综合电子系统设计能力非常薄弱。
（2）学生就业情况。从电子信息类历届毕业生的就业情况看，达到专业培养要求、具备电子产品研发和工程应用能力水平的学生比例为班级人数的1/4～1/3，这部分学生或者去读研究生，或者到企业从事研发工作，待遇都比较高。其余的毕业生多数从事售后、销售或者改行到其它行业。
（3）专业认可度。由于专业特点和就业情况等诸多方面的影响，学生转专业到学校其他学院的比较多，反映出学生对电子信息类专业的认可度不够，实际上已经形成了恶性循环。
针对以上问题，学院相关领导、专业负责人和教师对存在的问题进行了深入的分析，查找原因，研究了相关课程教学改革的方向和方案，并于2010年9月开始实施，取得了明显的教学改革效果。
二、改革理念和教学内容
1.改革理念
围绕工程应用型人才培养目标，加强电子系统设计相关课程理论教学和实践教学内容的改革，图1为教学改革的理念和目标效果示意图。
学生经过“单片机原理及应用”、“模拟电子技术”、“数字电子技术”、“感测技术”、“电子设计自动化”、“C语言程序设计”等课程的学习，通过教师教学和随课的验证性实验，对电子信息领域的相关理论知识有了了解和掌握，基本能够进行单元电路的设计和调试，但验证性实验多数是教材内容的演示和再现，学生基本没有进行系统级的设计和实训，综合实践能力有待提高，学生没有发挥自己的主观能动性，不利于创新性人才的培养。
“电子系统设计”和“电子设计综合实践”是培养学生工程应用能力的关键环节，通过理论教学和系统设计实践使学生能够较系统地掌握电子系统设计的全过程，从选题、文献查阅、方案论证、器件选择、电路设计、电路实现、软件编程到装配调试、系统测试、总结报告、文档整理，学生完成由单元设计向系统设计的过渡，充分发挥学生的主观能动性和创造力，培养学生的独立工作能力以及协作精神。
2.教学改革内容
二年来主要进行了以下改革：
（1）研究、总结以往课程教学效果，广泛听取教师、学生意见，了解企业对毕业生能力和知识的需求，对电子系统设计相关课程更新理论课教学内容，如“单片机原理与应用”，根据课程特点和企业产品开发实际需求，对教学内容及方式进行改革，将以前的8051单片机更新为C8051F410进行教学，并更新对应的实验、实践教学内容。在教学实施中，采用以任务为驱动的教学方式，先确定一个总任务，然后将总任务分解成一个个具体的子任务，子任务包括单片机的各功能模块、基本接口电路和编程训练，分散重点和难点，循序渐进地完成各个子任务，从而完成对于单片机知识及各功能模块的学习。
（2）在“电子系统设计”理论课程教学中，将主流的运算放大器、AD转换器、串行通信技术和协议、电子设计竞赛的题目和企业实际产品案例介绍给学生，提高学生的学习兴趣，并可以通过竞赛检验教学效果。
（3）充分采用EDA软件进行电路分析和辅助电子系统设计，通过软件仿真和调试，为真正的硬件系统设计服务。在“电子设计自动化”的实验安排上，充分对“模拟电子技术”、“数字电子技术”、“电力电子”、“单片机原理与应用”等课程的教学内容进行复习和巩固，通过EDA软件进行电路分析、演示器件的使用和程序控制方法，改善教学效果。[3]
（4）加强与地方产业、实习基地的联系，寻求更多的贴近企业实际需要的学生科研项目和实践教学项目，使项目从教师的科研项目中来、从实习基地和公司的产品开发中来，鼓励学生自主设计实践项目，充分发挥学生学习的主动性。如2010年和2012年分别立项的浙江省大学生科技创新项目“配电电路功率因数测量方法与现场总线通信技术研究”、“基于Modbus/TCP通信协议的上位机软件设计”就来自于教师与企业合作的科研项目。通过该项目的研究既可以解决企业的技术难题，又为学生就业提供机会，学生毕业后可以直接融入企业的相关产品研发。再如2012年立项的浙江省大学生科技创新项目“珍珠计件工资结算智能管理系统的研究与开发”是学生根据自己家乡（诸暨）企业的需求自行选题申报的，该项目设计的“珍珠计件工资结算系统”既可以将养殖户的工作量保存在养殖户自己的智能卡中，又同时存储在企业的计算机数据库中，在进行工资结算时可以进行数据比对，避免出现差错，体现公正、公平、公开的原则。智能卡还包括加密和验证技术，提高安全性，节省了人力开支，提高了效率，增加了透明度。
（5）提高综合性、设计性、创新性实验所占比例，将学生科研成果作为教学实例和实践题目，充分挖掘历届浙江省大学生科技创新项目、温州大学学生科研项目、三科基金项目的成果，鼓励学生将自己的项目作为实践教学内容进行演示和介绍。
（6）加强与企业的联系和交流，聘任企业优秀工程师作兼职指导教师，对学生的毕业设计和学生科研项目进行指导，使学生的学习内容和实践项目与企业的需求相一致，既可提高学生对专业知识学习的兴趣，又有利于学生就业，改变学校教学与企业实际需求相脱节的局面。
（7）改革教学评价方式。改变以往的简单理论课书面考试加实验成绩的方式，取而代之的是针对学生实际能力的考核，体现素质教育的内涵。如对实践项目进行作品考核，增加报告与答辩环节，学生介绍自己设计的方案、调试结果和数据分析，接受教师和同学的提问，进行答辩，这能够反映学生的真实能力和水平。[4]
三、教学效果
教学改革从2010年9月开始，主要在我校物理与电子信息工程学院09、10两个年级电子信息科学与技术和电子信息工程专业进行了教学实践，学生总数为221人。具体教学效果如下：
第一，形成科学的理论与实践相结合的课程体系结构和实践方案，理论课内容安排合理，实践项目设置有利于提高学生动手能力。
第二，指导学生参加2010年浙江省电子设计竞赛，获一等奖二个队，二等奖和三等奖各一个队。2010年获浙江省“挑战杯”大学生创业大赛特等奖，全国“挑战杯”大学生创业大赛金奖。参加2011年全国大学生电子设计竞赛获国家二等奖、省级一等奖、省级二等奖（二支队伍）、省级三等奖（二支队伍）。
第三，进行产学研结合，将企业技术难题转化为合作科研项目，将区域特色产业的相关技术与技能融入专业培养方案、课程设置和实际教学中，开设相应的实践教学内容，实现教学与区域经济的紧密结合。
第四，通过本教改项目，切实提高学生的实际动手能力，提高学生的就业水平和待遇情况，本科生一次就业率年均在90%以上，多数毕业生到企业从事研发工作，少数毕业生独立创业进行电子产品的设计与开发。
四、 结束语
通过对电子系统设计相关课程的教学改革，取得了明显教学效果，建立了科学合理的课程教学体系、理论教学实际案例和实践教学项目，发挥了实习基地的主导作用，加强了与温州地方企业的联系，学生在各方面都有受益和收获。
参考文献：
[1]成军.高职教育工学结合人才培养模式的价值判断、困境及对策[J].中国高教研究，2012，（2）：89-92.
[2]张学洪.地方性理工类院校本科人才培养体系探析[J].中国高教研究，2012，（8）：71-74.
