电子设计课程范文
时间:2023-03-20 21:35:20
导语:如何才能写好一篇电子设计课程,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:演示实验;虚拟实验;Multisim;自制套件;面试考核
中图分类号:G424 文献标识码:A 文章编号:1009-3044(2016)13-0131-02
全国大学生电子设计竞赛是具有22年历史的科技活动,从1994年第一届开始至今已经举行了12届。教育部和工信部共同发起的这项活动极大的促进了普通高等院校信息与电子类学科课程体系的改革。推动了课程建设和实验室建设工作。参与的学生在实践方面获得了很大的锻炼,将来在工作中的竞争力也得到了提高。指导教师的付出也得到了教育部和高校的认可,承认并计算其工作量。电工电子设计是面向高校理工科专业的学生开设的实训课。主要面向大一大二新生,介绍常用电子元器件的封装结构,不同元器件的选用及常见故障的识别;熟悉常用电子仪器仪表的使用;掌握电子元器件的焊接技术。着重训练学生的实践动手能力,作为电子设计竞赛的前期基础教学环节,承担发现选拔人才的任务。
1 目前教学中存在的问题
学生学习积极性不高。通过对学生上课精神状态的掌握和课下与老师同学之间的交流可以发现一个普遍共识,随着时间的增长,大学生的学习积极性逐年下降。主要表现在实践能力不足,眼高手低的问题比较突出。大一新生对大学充满好奇,相对来说情况还算较好,但是也存在上课玩手机,实训不按照操作规程执行,组织性差纪律散漫的问题。这一方面是现在社会知识爆炸以及知识碎片化造成的,另一方面也反映新时代下教学的改革迫在眉睫。
学校对实践教学重视度不够,课时较少。随着学校实践教学课程数量的增加,而总学时并没有增加多少,这就造成留给每一个课程的实践教学课时非常有限。电工电子设计的实训教学是非常花时间的,一次教学单元应该在4个课时左右,否则很难有效展开教学工作。因为教学课时受到压缩,原来的教学内容就需要进行改进,以适应新形势的要求。目前存在实践教学和理论教学方面的衔接没有处理好的问题。
2 教学内容的改革
目前高等院校学生普遍反映课程设置负担过重,而教学效果并不明显。造成的原因是多方面的,其中之一是课程内容陈旧,已不适应新形势的需要。针对电工电子设计实训课程的特点,需要增加实训套件的选择性和趣味性。传统的实训套件主要是六管收音机,尽管成本低廉但是教学效果并不好。应该允许学生根据自己的专业特点和兴趣爱好自由选择实训套件内容,这就要求实训套件的研制要与时俱进,每年都需要增加一些创新性的实训套件,并将其引入实训教学中。这对实训指导教师和实验室元器件库的建设都提出了新的要求。
重视演示实验,增加虚拟仿真实验。有些实验趣味性很强,但是成本较高不适合作为电工电子基础实训内容。可以将这类实验制作成演示性的,如四旋翼飞行器和脑波控制轨道车等等。这些演示性的实验可以增加学生的学习乐趣,开阔专业知识的视野。在教学开始的时候进行演示,可以吸引学生的注意力,在接下来的学习中更加积极主动。同时在教学过程中将虚拟仿真实验引入电工电子设计实训教学中,采用Multisim仿真软件,增加学生对电路的直观认识,为后续专业课程的学习奠定很好的基础。这很好地解决了课时少和课程综合性、实践性强的矛盾,同时也降低了材料的耗损,减少了经费的支出。采用虚实结合的方式,弥补了现场实验中的不足。
以滤波器实训为例,最简单的形式是一阶无源低通滤波器。对于没有学习过专业课的学生来说一阶无源滤波器截止频率的概念,显得很难理解。可以通过仿真让学生理解频域、波特图的概念,学会使用示波器和信号源等仪器。通过虚拟仪器的使用学生可以掌握常用仪器仪表的使用,并进行电路的直流工作点分析、交流分析、瞬态分析等常用分析方法。在对无源滤波器理解的基础上,再进行二阶有源带通滤波器的实训。通过采用仿真软件,在教学过程中随时提供演示电路和定性定量分析。教师可以在多媒体教学的过程中分析电路的特性,灵活的更改电路参数,进行接近于实际电路的调试分析,有利于对电路进行故障识别,并加深对理论的理解。
3 考核方式的改革
实践教学的考核一直是个难题,实践教学质量监控一直没有较好的量化标准。电工电子设计实训课程的考核不仅作为评价学生学习质量和教师教学效果的手段,同时也肩负为电子竞赛选拔人才的任务。通过近十年的实践摸索,采用面试的方式进行考核,收到了良好的效果。学生在课程结束时不仅掌握了基础知识而且语言表达能力得到了有效提高。可以在公共场合,自信地描述自己的实训作品。在面试的过程中教师需要根据学生的专业和兴趣爱好来提问,学生的回答反映其思维方式、应变能力和对专业知识的掌握程度。最终课程的成绩是根据面试成绩和实训套件制作效果综合打分。通过这种考核方式可以更加真实地反映学生的专业素养。这种考核方式增加了指导教师的工作强度,但是提高了学生的语言表达能力并且锻炼了其面试技巧和应变能力。
4 结论
以全国大学生电子设计大赛为契机,进行了电工电子设计课程的实训教学改革。不仅给学生以有用的专业知识,更重要的是通过这些教学环节和知识载体,使学生了解电工电子设计的思想、方法和精神,学会使用这种方式理性的观察和分析生活中的电子产品。为后续专业课程的学习和工作中的实践打下了坚实的基础。
参考文献:
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[3] 陈建新. 基于MOOC的《大学计算机基础》翻转课堂教学改革[J]. 电脑知识与技术:学术交流, 2015(11).
篇2
关键词: 电子设计竞赛 电力电子技术 教学改革
教育部、信息产业部等联合组织的全国大学生电子设计竞赛自1994年以来已经成功举办了11届,从历届竞赛题目来看,主要有以下几种方向题目:电源设计、信号源、处理类和控制类等。其中和“电力电子技术”课程最密切的是电源设计类题目,几乎每一届都会出现电源设计方向的题目,因此全国大学生电子设计竞赛题目应结合“电力电子技术”课程教学目标,不但可以丰富教学内容,明确教学任务,而且可以提高学生实践能力。
电气工程及其自动化专业为广东石油化工学院(以下简称我校)卓越工程试点专业,可以为教学研究提供优秀的平台。通过全国大学生电子设计竞赛把对人才素质的检验反馈到教学改革中,调整和改革电气类专业人才培养机制,体现大学生创新精神和实践能力。结合我校“卓越工程师”培养目标,探索建立具有地方性普通高校特色的电气类专业人才培养机制。针对不同层次学生教学目标和教学要求,设计更好的教学方法,注重理论知识与实践教学相结合,让学生在做中学,以电子设计竞赛题目和任务导学和驱动教学。
1.教学改革目标
电力电子技术课程的任务是使学生熟悉各种电力电子器件的特性和使用方法;掌握各种电力电子电路的结构、工作原理、控制方法、设计计算方法及实验技能;熟悉各种电力电子装置的应用范围及技术经济指标,提高学生专业素质。专业素质主要体现为运用所学专业知识、理论和技能进行专业实践,解决社会实践问题(如技术创新、技术改造、产品开发、设备维护、生产管理等)的能力。构建符合应用型人才成长的课程体系,厚基础、重实践、结合单片机应用系统设计方面形成突破,使学生有丰富的系统设计经验。注重培养学生专业意识,激发专业兴趣。结合单片机C语言等课程,课内教学以理论为主,课外教学以实践为主,使学生得以全面发展。确定课程教学目标,结合全国大学生电子设计竞赛历届题目,分阶段构建课程知识培养架构;以学生为主体,以能力培养为核心,引入多种教学方法和教学手段,改变课程考核方式,全面对课程教学进行改革,争取在全国大学生电子设计竞赛中取得更好的成绩。
2.教学方法改革
为了完成以上教学任务,对课程教学方法进行改革,在不同阶段的教学过程中采用不同的教学方法,激发学生学习热情,培养学生相应能力,同时鼓励学生参加各种电子设计竞赛。
2.1学科基本内容教学改革
首先利用多媒体教学环境进行课堂教学,充分利用多媒体教学,进行电子课件、电路仿真、教学素材资源库及视频展示等,将抽象问题形象化,这样教学更生动具体,提高学生的学习兴趣,更好地掌握教学内容,同时提高教学效率和教学质量,获得较好的教学改革效果。
其次,根据教学内容安排一定课堂时间给学生自学和实践,有利于巩固和深化教学内容,提高学生实践能力。自学指导法的关键在于学生课外自学过程中,教师必须布置学习要点让学生自学,要求学生组成兴趣小组,利用网络或图书馆查阅资料,结合课堂所学知识开展专题自主学习,然后由小组负责人在课堂上进行汇报,不同小组学生先互评,然后老师进行适当点评。引入自学指导法有助于提高学生学习主动性,给学生课外自学提供适当引导,提高学习效率,对提高学生自学能力和分析问题、解决问题的能力等有很大帮助,使学生感受到团队的重要性和自主学习的乐趣。
2.2实验教学改革
在理论教学和实践教学过程中引入电子设计竞赛题目与设计要求,采用任务驱动教学,使理论和实践结合起来。一个电力电子项目应用项目需要很多电路,如PWM电路、测量放大、输出控制等,涉及电路分析、模拟电路、数字电路、C语言、单片机、等方面知识,以电力电子技术课程开发带动其他课程学习,起到以点带面的作用。教师给出设计方案,让学生分析方案,或设计满足性能指标的电力电子系统,最后指导老师对每个小组设计的方案进行讲评,分析设计方案的优缺点,并提出改进意见。使学生理论联系实际,加深对电力电子技术课程课堂教学内容的理解,培养学生灵活运用所学知识的能力。在实验室完成课程教学过程,边讲边练,讲练结合,分组实践,共同讨论。教学过程中,坚持学生电子设计竞赛相关设计能力培养原则,打破班级整体概念,以电气工程及自动化专业实验室的目前的教学条件,一般将学生分为4~6人的学习小组,以单片机开发板、驱动电路、电力电子变流电路等硬件,配合从低到高的不同性能要求的电子设计竞赛题目,从独立分项的拓扑电路技术实践向综合性工程实践逐步完成教学任务。
2.3电子设计竞赛培训与选拔
以全国大学生电子设计竞赛为目标,鼓励学生参加各种电子设计竞赛,选拔优秀学生进行专门培训,提出相应的学习目标和要求,促进优秀创新人才成长。目标是拔高创新人才培养带动整体水平提高。教学过程中引入“因材施教”教学策略,针对不同层次、不同兴趣的学生提出不同要求,以满足不同需求,在满足基本教学要求的前提下,提出和达到更高的教学目的。一方面,对于经典理论和基本知识点,必须让学生掌握。另一方面,让学生不断吸收新知识。电力电子技术发展速度相对较快,为了使培养的学生适应市场需求,教学过程中必须时刻把握和跟踪新技术和方向。
3.教学手段改革
理论必须联系实际,电力电子技术有很强的实践性,实验是培养动手能力、严谨科学态度和科学研究方法的重要手段,是必不可少的一个教学环节。电力电子技术实验环节学时一般为8学时,课内安排3个基础性实验和1个综合实验设计,课外安排1个创新性选修课题设计。为了弥补实验课时较少及实验室在硬件建设上的不足,充分利用现有电路仿真软件建立虚拟实验室,软硬结合,提高实验教学质量。此外,还可以利用Flash等多媒体软件、制作波形分析等动画教学课件,通过这种互动式直观教学,解决电力电子电路中电压、电流波形分析难的问题,形象生动地完成课程教学内容,加深对教学重点和难点的理解,增强教学效果。
4.结语
结合全国大学生电子设计竞赛教学改革,学生对本课程学习基础扎实,思维和视野扩大,除掌握课程知识本身外,还掌握获得知识的方法,自学能力得到增强,培养创新意识,以点带面,对其他课程和专业知识学习有显著的帮助和促进作用,使学生真正掌握由元件到系统、由强电到弱电、由硬件到软件等多方面系统化专业知识,实践能力得到训练和提高,争取在全国大学生电子设计竞赛中取得更好的成绩。
参考文献:
[1]李建坡.依托电子设计竞赛培养信息类专业学生创新与实践能力[J].东北电力大学学报,2010(10).
[2]王立华.大学生电子设计竞赛电源类赛题分析[J].实验科学与技术,2013(2).
[3]王福兴.从大学生电子设计竞赛看专业基础实验课改革[J].中国科教创新导刊,2011(16).
篇3
[关键词]高职;电子设计自动化;微课;改革
高等职业院校设立的目的就是为了培养技术型人才。随着时代的发展,多媒体技术越来越发达,各大职业技术院校也为了适应时代的发展不断进行教学改革。在这其中,“互联网+”对教学的影响越来越大,因此不少教师尝试将两者进行有效的整合,在此基础上诞生了“微课”这一教学模式,而这一模式的诞生有效推动了课改的进程,对提升高职电子设计自动化课程的发展是非常理想。那么如何在教学中加以利用这一新颖的教学模式呢?笔者结合教学实践进行了初步探索。
一、为何选用微课
电子设计自动化是一门理论与实践并重的综合性课程,在教学的过程中其更加重视对动手能力的培养。从其教学大纲来看,其最终希望通过教学达到这样的教学效果:掌握用如何用计算机和EDA工具来进行电路的仿真和设计;掌握VHDL语言的基本语法结构并学会如何利用其进行简单的编程;学会如何使用开发系统设PLD器件并熟练掌握整个流程等。而微课是指通过录制视频让学生进行自学以及复习。这一教学模式内容较为精炼,在施行的过程中能够突出教学的重难点;其课堂展现的形式从总体而言更加的多样化,更为符合学生认知的特点;微课打破了传统课堂的束缚能够让学生进行自主的学习。面对教育改革的趋势,将电子设计自动化课程同微课有机地整合起来,能够达成以上教学目标,并且让学生学习起来更加轻松,从而高效地完成教学目标,因此在教学中应用这一教学模式是非常的有必要的。
二、如何利用微课
(一)明确教学目标。利用微课在电子设计自动化教学中组织教学,教师还是应该将教学目标作为教学的根本,从教学目标出发去设计课程,从而使微课的教学与教学目标相匹配,从而保证教学能够达成预期的教学目的。需要注意的是微课的教学内容应该精炼,因此一节微课中不要设计过多目标,要将教学的内容落到实处,让学生能够抓住重难点,从而更高效的学习。例如,在学习如何使用muiltism电路仿真软件这一部分知识点的过程中,将这一部分内容划分为五个知识点:muiltism的入门认识、muiltism的电路仿真与以及如何分析、在模拟电路中muiltism的应用、在数字电路中muiltism的应用、在综合电路中muiltism的应用以及最后的电路图仿真分析。在提炼了教学的重难点以后,笔者将每一部分的知识录制成一个视频,然后在此基础上还安排了一定的学习实践活动,这样学生在进行实践操作的时候就能明白这样做的原因,从而将理论与实践相结合,这样就能将所要学习的内容内化,从而获得更加长足的进步。(二)完善教学内容。电子设计自动化教学在教学中主要包含理论与实践知识的学习两大部分,教师在教学的过程中必须认识清楚这两点,然后在此基础上去进行课程的设计以及完善。在明确教学目标的基础上,教师就应该通过微课去完善教学内容。在满足教学主线的基础上,教师应该结合教学设计的内容融入微课这一模式中,对教学内容进行重新规划,从而增强学习内容的连续性,从而开发出模块化教学的方式,并且作为教师在此基础上还应该善于利用各种媒体工具帮助学生在课下学习。这样,学生就能拥有更多自主选择的机会,逐步掌握学习上的主动权。此外,教师在上课之前可以利用QQ等社交软件,将微课视频下发到学生手中去,并在此基础上让学生从自身的需要出发去建立学习小组,教师在此过程中要加以正确引导,从而帮助学生更好地学习。(三)制定健全的微课教学评价体系。电子设计自动化教学在教学任务完成以后,希望对学生能够进行一定的评价,从而为接下来学习任务的规划打下良好的基础并为教师教学计划的制订提供依据。在高职电子设计自动化教学中开展微课教学,教师也要随之转变评价体系,在评价的过程中以学生作为主体,让学生对自身学习成果进行展示,让学生之间相互评价,从而在轻松的氛围中提升学生的综合实力。
三、结语
综上所述,在电子设计自动化教学中应用微课对于提升教学的效率以及学生学习的积极性都是非常有利的,在教学改革的过程中作为教师应该以教学大纲为本,以学生的需求为出发点,结合微课的特性,从而使得这一课程能够焕发出最大的活力,从而全面提升高职人才培养的质量,在电子设计自动化教学中发挥出微课的最大化作用。
作者:何宏潜 单位:梧州职业学院
参考文献:
篇4
关键词:EDA;工作过程;行动导向;能力评价
中图分类号:G71 文献标识码:A
收录日期:2014年3月28日
高职教育作为技术应用型职业技能培养教育,一系列课程改革在人才培养中日益凸显重要性。在实际工作与探索中,从课程地位与作用、教学改革与建设、教材选用与处理、教学方法与手段、教学过程与评价等五个方面,对《电子设计自动化(EDA)》进行了课程优化,初步建立了基于工作过程的课程优化体系。
一、课程地位与作用
《电子设计自动化(EDA)》是应用电子技术、汽车电子技术等专业的专业核心能力课程,也是电气自动化技术等专业的专业拓展能力课程,在通信工程、自动控制系统和机电一体化等领域占有举足轻重的地位。课程内容分为三个模块,即:电子CAD技术(Protel电子电路原理图与PCB设计)、电子电路仿真技术(EWB、Multisim仿真调试与分析)和EDA综合应用开发技术。课程本身既是一门综合应用专业课程,对前面所学的电子电路进行电路绘图、制版、测试、仿真等综合内容,同时又学习电子电路的设计、仿真及开发方法,跟踪现代电子技术的发展、应用潮流与趋势,为后续课程的学习及毕业后能迅速适应专业工作需要打下坚实的技术基础,起着承前启后的重要枢纽作用。
课程的学习,选择恰当的软件系统至关重要。一般要求所选择的软件系统是国际主流应用系列,具有强大的功能与兼容性,还应该较为简单易学,操作简便,符合高职高专人才培养目标的要求。本着“必需、够用”的原则,选择了澳大利亚Altium公司的Protel DXP和美国NI公司的Multisim12这两款业界公认的优秀的EDA软件,内容难易适度,符合人才培养目标,对学生学习、掌握电子设计自动化相关技能是切合实际和行之有效的。
二、教学改革与建设
在课程教学改革与建设中,深刻领会教育部[2012]4号、教职成[2011]12号等文件精神,借鉴吸收兄弟院校的优秀成果和宝贵经验,引入校企合作的开发机制,着力构建基于工作过程的课程改革模式。
(一)基于企业应用需要,架构课程核心。通过企业调研、挂职顶岗等形式,针对电子类专业毕业生从事的岗位群(包括电子产品装接技师、调试维修技师、检验服务技师和电子设计工程师等)进行深层调研分析,确定了岗位群对职业能力的要求。同时,以山东半岛制造业基地为背景,以黄河三角洲地区引进发展急需人才项目为载体,大力加强与山东五洲电气有限公司、潍坊华彤电气有限责任公司等校外实训基地的交流与合作,校企双方共同探讨以职业能力培养为导向开展课程改革的新模式,架构了《电子设计自动化(EDA)》的课程核心。
(二)基于典型工作过程,设计课程结构。近年来,德国基于工作过程的职业教育课程开发方法代表着世界职业教育课程发展的方向,比较成功地解决了职业教育课程改革中的难题。其参照系是工作过程,但并非所有的、原生态的工作过程,而是从职业群中归纳整合出的典型的职业工作过程。根据工作岗位与工作任务的调研结果,进行归纳汇总,得到了电子电路原理图设计、电子电路PCB设计、电子电路仿真调试、EDA综合应用等分解工作任务,将相互关联的任务归类,得到了《电子设计自动化(EDA)》的具体行动领域。实际教学过程中采取由易而难、循序渐进的方式,将单管放大电路、射极跟随器等基本电路,单片机最小系统等中等集成电路,智能手机拆解电路等实际复杂电路逐层展开,层层融入课程结构,收到了非常好的效果。
(三)基于企业发展前沿,提升教学标准。鼓励学生考取职业资格证书,以便有能力在激烈的市场竞争中搏风击浪。在继续开展维修电工职业技能鉴定的同时,也在尝试将电子制图员、助理电子设计师等职业标准和电子设计自动化新器件、新技术、新工艺等融入课程内容,全面提升教学标准,以满足企业需要,实现与岗位零距离对接。将PCB设计软件由旧的Protel 99SE升级为更为完备的Protel DXP,将电子仿真软件由旧的EWB5.12升级为功能更强的Multisim12。在教学过程中,将深圳华为技术有限公司等知名电信电子公司的设计规范标准介绍给学生,既开阔了学生的眼界,同时又激发了学生的学习兴趣和热情。
三、教材选用与处理
根据最新的教学大纲,选用教育部高职高专规划教材,以提高学生的动手及工程实践能力为目标,以电子技术基础为背景,以计算机为工具,全面培养学生的工作和实践能力。根据需要,把教材内容分为两大部分:第一部分是电子电路原理图与PCB设计,包括设计的一般方法、元件库与封装库的编辑、手工布局与手工布线、自动布局与布线等内容;第二部分是电子电路仿真,包括仿真软件的基本操作、分析方法及实际应用等内容。在此基础上,又将两者有机融合,单独开辟了EDA综合应用这一环节作为第三部分。另外,结合现代信息技术,突出实用性、时代性,以自主、设计和创新为重点,强调学生的综合素质教育,培养学生初步的科研和产品开发能力,选拔优秀学生参加全国大学生电子设计竞赛、山东省职业院校技能竞赛及机电产品创新设计竞赛等活动,“走出去――以赛带练”不失为一条培养高素质人才的好路子。
四、教学方法与手段
借鉴行动导向教学法的先进理念,注重实践活动,充分调动学生学习的主动性、积极性。在教学方法上,不拘泥形式,而是根据学生的个性特征及教学的实际需要,综合设计,推陈出新,以达到教学的目的。如在电子电路分析方法的选择上,采用头脑风暴法,让学生各抒己见,充分调动其学习兴趣;在PCB板的设计中,采用角色扮演法,根据设计流程让学生在规范确定、PCB规划、封装选择、布局布线、DRC检测等环节担任不同角色,合理分工,提高其工作责任心和学习效率,让学生在学习过程发现问题、思考问题、解决问题,变被动学习为主动学习。
在教学手段上,综合应用现代教学技术,充分利用电子课件等多种电子资源进行多媒体教学。课件内容形式多样,充分发挥多媒体的特点,把文字、图像、声音、动画及视频等信息进行有机结合,使得讲授更加生动,演示更加直观,上机练习更加充分,辅导答疑更加全面。
五、教学过程与评价
在教学过程中,努力营造活跃开放的课堂氛围,引导学生积极主动思考。鼓励学生提问,因为每一个疑问都是智慧火花的碰撞,每一个疑问的解决都是能力升华的结晶。以积极心态去引导,对提出问题的学生加以表扬,给予平日成绩加分的奖励。在“传道、授业、解惑”的过程中,老师起了一个传帮带的作用,与学生拉近了距离,是学生学习上的良师,更是生活中的益友。谦逊的态度使人受用终生,在老师的平易近人面前,学生也学会了彬彬有礼,这便是一个和谐的教学氛围。在授课过程中,还坚持一个理念,即高职教育培养出来的学生不是只会干活的流水线机器,而是有思想、有内涵的高素质人才。教师要教给学生的,理论知识固然重要,做人的道理亦不可或缺。
《电子设计自动化(EDA)》作为一门发展潜力巨大的优秀课程,教学考核与评价体系也应该先进实用,首先要与我国高等职业教育要求的通用能力相关联;其次要与对应职业领域的国家职业标准相关联。为此,初步探索了基于能力评价的学生考评系统,使之与基于工作过程的课程内容改革相配套,具体包括作业完成情况、基本能力展示、实践操作技能、工作与职业操守、学习态度、团队合作精神等考核内容。
作为一门实践性很强的专业课,在大力强化技能训练的同时,并不忽略理论的重要性。重理论、轻实践只是纸上谈兵;而重实践、轻理论则是匹夫之勇;只有理论与实践相统一,那才是王者之道。现代教育培养的学生不是一个个操作工人,而是具有深厚理论功底的能工巧匠。
六、结语
实践证明,基于工作过程的《电子设计自动化(EDA)》课程优化符合高职高专人才培养目标的要求,值得进一步推广。教育教学改革是一项复杂的系统工程,很多想法和思路还不是很完善,权作抛砖引玉,欢迎读者百家争鸣,建言献策。
主要参考文献:
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[2]首珩,周虹.基于工作过程的课程体系开发与实施[J].职教论坛,2008.18.
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[4]蒋冬初,何飞.基于EDA技术的电子信息课程整合教学研究[J].高教论坛,2009.2.
篇5
【关键词】电子设计竞赛;课程改革;创新能力
一、电子设计竞赛内容与意义
教育部倡导的大学生学科竞赛之一―全国大学生电子设计竞赛是面向大学生的群众性的科技活动,该项竞赛与高等学校相关专业的课程内容和课程体系改革密切结合,以推动信息、电子类学科课程教学改革及创新能力培养。竞赛的特色是培养当代大学生的实践创新意识能力、团队协作的人文精神和理论联系实际的学风,竞赛内容中既有对理论知识的要求,又有培养动手能力的实际制作,可以全面检验、加强参赛队伍的理论基础和实践创新能力。
近年来,我校代表队在电子设计竞赛中取得了骄人战绩。带队老师和参赛学生提高了动手实践能力并收获了参赛经验,与此同时也暴露出传统教学模式的不足。因此借助电子设计竞赛的平台,进一步改革教学和实验手段,对于学生实践能力和创新能力的培养具有重要的现实意义和深远影响。
二、传统电子信息课程体系的不足
目前,传统电子类专业理论和实践教学模式存在的主要问题如下:
1.教学内容相对比较陈旧、与当代科学前沿的知识和市场需求或是相脱离,或是距离不断拉大;电子技术是发展最快、应用最广的一门技术,而我们目前的教学内容的更新速度慢,导致老师在课堂上所讲授的内容,与当今迅速发展的电子技术的实际有较大差距;
2.过多的强调专业教育,学科分得过窄过细,忽视了学科之间的交叉和专业知识之间的相互融合,造成了学生知识面相对狭窄,所学的知识可能用不上,着急用的知识还没来得急学。在人才需求上暴露出这种教育的缺陷。
3.专业课教师相对缺乏,缺少经验丰富的实验教师,专业知识和专业实践教学经验不足,急需补充和知识更新。现在需要有一支年龄结构合理、高中初级水平层次布局全面的专业课教师队伍。
4.验证性的实验内容多,开放性、设计性和创新型的实验内容少,不利于学生实践创新能力的发展;单科性实验内容较多而综合性实验内容相对较少,实验课程中,缺少与实际问题相结合的综合性实验内容,学生综合能力培养有待提高。
三、电子信息类课程体系改革
根据我国的实际国情,在全国各地存在大量中、小国企、三资企业、民办企业,中国的经济发展将来最终要依靠这些企业的发展,这些企业每年对电子信息工程方面的人才有着大量的需求,而国内很多重点院校的毕业生还只是着眼大企业和从事研发工作,为此,我们十分重视对人才培养目标、培养规格、培养方案、课程体系及教学过程等高校教育人才培养模式的重要要素进行优化改革,明确了人才培养目标,探索实践型、应用型高等学校教育人才培养模式,努力实践“三个零距离”,即:学科专业设置与行业的发展和社会经济的零距离贴近,专业教学内容与社会需求零距离配合,实践教学内容与职业岗位要求零距离接触,为社会的需要和经济的发展培养实用性人才。
在人才培养方案的制订上,我们将创特色作为立足点,强调以岗位所要求的基础知识、专业知识、职业技能的培养为主线,围绕知识、能力、素质和个性的协调发展,培养电子信息工程专业高级应用型人才。教学计划体现能力和素质培养为中心,把培养计划规划成如下几个功能模块:公共课功能模块、专业基础课程功能模块、专业课程功能模块、实践性(就业)课程专用模块。
在这几个大的模块当中,专业基础功能课程模块、专业课程功能模块是用于完成本专业最基本的课程要求,通过这些课程的学习,使学生系统的掌握电子信息工程专业的基础知识,掌握基本技能,了解学科发展前沿;就业课程模块是结合专业和社会需求完成在学生就业之前,为适应社会需求进行的基本训练,如《过程检测与仪表技术》、《EDA技术与应用》和《单片机原理与应用》等课程。
四、创新能力的培养
在教学方法和手段方面,从培养学生创新能力和实践能力入手,调动学生学习的积极性和主动性,有针对性地更新教学方法,积极实践启发式、探究式、研究式等教学模式。同时,在教学实践中根据市场需求和学生个性特征,重视学生自主学习、独立进行科研等能力的培养和提高,给学生自主的学习时间和空间,以利于其个性和才能的全面发展。如2012级部分同学通过老师启发,自学单片机课程,在全国大学生电子大赛中,通过自己努力,取得较好成绩。现在,2013级很多学生开始先修单片机技术,准备参加2015年的全国大学生电子大赛和飞思卡尔智能车比赛。在鼓励学生参加各种国家竞赛的同时,针对部分学生感兴趣的单片机技术,成立了单片机开发与应用课外活动小组,为将来工作打好基础。
五、总结
我系以参加竞赛为切入点,以提高实践动手能力为最终目标,建立了创新平台,组建了高水平的竞赛队伍,实行了“实验人员辅助、指导教师负责、学生自主创新”的竞赛模式,在竞赛具体实施过程中,从团队成员之间的设计思想交流与工作协调,到作品调试及最后的竞赛答辩,学生们创新所需的实践能力得到了全方位的训练,是一种宝贵的创新实践体验。
参考文献
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篇6
基于课程特点以及电子技术的发展,传统的授课方式已不能适应日益发展的技术要求。在多年的教学实践与改革中,本教学中心不断探索,逐渐将现代电子设计自动化技术的新方法、新工具和新手段应用于教学环节。本文以“频率补偿电路”为例,讲述multisim仿真工具、filterlab滤波器设计软件、protel DXP电路设计软件等新工具在电子线路设计课程中的应用。
1 频率补偿电路设计
频率补偿电路是对某传感器电路模块(如图1所示)的高频特性进行补偿,使其-3dB截止频率为50KHz。
图1 传感器电路
经理论分析,该模块的传递函数为:
(1式)
由传递函数可得该系统的零点为(13.2kHz),二重极点为(6.6kHz)。采用零、极对消方式,对该模拟模块的高频特性进行频率补偿,则频率补偿电路的传递函数为:
(2式)
其中f1为频率补偿后系统的-3dB截止频率。
当S=0时,系统传递的为直流量,此时H0(s)=1,可求得K约为18.07
故 (3式)
由3式可知该频率补偿电路可由两个低通滤波电路和一个全通滤波电路并联而成。传递函数分别为为1、、 。由于常数A、B(正或负)的存在,低通滤波和带通滤波电路后还应加入放大或衰减电路(同相或反相)环节。
2 《电子技术课程设计》课程安排及要求
第一阶段:教师讲解整个设计系统要求、各项技术指标的含义,使学生对整个设计有初步了解和认识。同时完成学生的分组,两人一组自愿组合,做好前期准备。
第二阶段:教师系统地讲解整个设计中所需要用到的新技术和新工具,采用专题的方式讲解multisim仿真工具、filterlab滤波器设计软件、protel DXP电路设计软件,并安排学生辅以简单的练习,以达到初步掌握的目的。
第三阶段:学生根据设计内容,查找相关资料,对方案进行具体论证。用filterlab滤波器设计软件按要求设计两个低通滤波器,确定滤波器的电路形式及参数;用multisim仿真工具对各单元电路进行仿真,最终完成整体电路仿真,实现截止频率为50KHz。
第四阶段:学生完成电路板的制作,利用protel DXP电路设计软件完成原理图及PCB板绘制,并且完成PCB的制作及元器件的焊接、调试。
第五阶段:学生完成整个设计系统的整机联调,测试技术指标,完成设计报告。设计报告包括:系统方案论证;各单元电路参数的选择与计算;各单元仿真电路及仿真结果;各单元电路的调试及实际改进的电路图;系统测试结果;全文总结。
通过对“频率补偿电路的设计”这一电子线路设计课题,学生学会了multisim仿真工具、filterlab滤波器设计软件、protel DXP电路设计软件等新工具在电子线路设计中的应用。图3是学生利用multisim仿真工具得到的50KHz截止频率的波特图,图4是利用protel DXP电路设计软件完成了频率补偿电路的PCB板绘制。
由此可见,采用此种教学方法,学生不仅能够很好的使用新工具、新技术,而且清楚的掌握电子线路综合设计的一般方法和设计流程。通过具体设计的实现,能调动学生学习的积极性,加深对理论知识的理解,提高实际解决能力,有利于系统地、科学地培养学生的实际动手能力、工程设计能力及创新设计能力。
图3 multisim仿真50KHz截止频率的波特图
图4 频率补偿电路的PCB板
参考文献:
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[3]尹勇 李林凌.Multisim电路仿真入门与进阶[M].科学出版社.
[4]Filterlab 2.0 user’s guide,Microchip.
[5]马丕明等.一种“电子线路课程设计”教学平台[J].电子电气教学学报,第34卷,第2期,2012,4.
作者简介:
[1]汪文蝶,女,出生年月:1985年9月,硕士,初级实验室,四川师范大学 物理与电子工程学院,主要从事单片机、电子线路设计等研究工作。
篇7
电气与电子课程设计内容,应该从简至难,由浅入深慢慢推进,训练的内容可按照以下三个阶段进行。
1)基本技能。基本知识和基本技能是课程设计的基础部分,学生在这个阶段可以了解并掌握多种元件的工作原理和使用方法,这些都是学生后期进行设计、调试和测量电路的基础知识。因此,课程设计必须要涵盖一些基础性的题目。在基本技能训练阶段,可以安排组合逻辑、时序逻辑电路的实验,学生在设计过程中,可以增加对理论知识的理解,了解各芯片的工作原理以及信号间的时序关系,还能够掌握测试仪的使用方法。
2)综合技能。不同的专业对电子设计的需求各不相同,致使传统的电子设计不具备较高的针对性。对于电子与电气综合设计,可以开设在三年级。因为在这个阶段,学生的主要课程已经结课,最需要的是如果将所学知识融会贯通、综合运用,使自己所学知识形成一个完整的体系。此外,学生在三年期间已经具备了实践操作的基本能力,比如一些数字电子技术实验、模拟电子等等,已经能够将基础的理论知识与实践相结合,在搭建电路、排除故障等方面已经能够独立完成。电子与电气设计还能够帮助学生确定工作方向,让学生根据自身的特长与优势进行选择岗,同时在课程设计过程中,学生对于自己所设计的方案有充分的理解,在此基础上对相关问题予以延伸,展开更深入的思考,为走上岗位打好夯实的基础。
3)专业技能。强电是电气工程的专业特征,强化弱电是电气专业的发展方向。电气与电子综合课程设计要将强电与弱电相结合,因此在这个设计阶段,要开设具有专业特色的内容。为了能够避免与前两个阶段的内容有重复,可以选择大规模集成器件,形成不同的功能模块,通过积木式、模块化结构,让学生进一步提升操作能力,所设计的内容涵盖多个方面,如参数检测、传输处理、计算机控制等等。
二、课程设计方法
实践教学让学生从课堂所学到的理论知识得到实际的应用,展示学生的操作能力。在整个课题设计中,方案选择、电路分析、参数计算等方面必须要以理论设计为基础,之后选择正确的的测试方法,元件采用以及搭建电路。根据这个原则,可以选择多种实现方法。在电子技术快速发展的环境下,各种电子产品陆续推陈出新,缩短了电子产品更新换代的周期,随之增长的是新元件、器件的出现,它们也不断带来新的技术。这就要求学生能够与时俱进,及时掌握这些新知识,新技术。在电子与电气综合课程设计中,要摒弃落后的知识和技术,围绕教学目标制定成套的开发装置。实验在保留必要传统模式的基础上,做到与实际发展趋势相适应,结合先进电子技术的开发和应用,开设具有灵活性的设计实验,不仅能够激发学生的学习兴趣和学习主动性,还能够让引导学生的个性化发展。
三、结语
篇8
【关键词】生物医学工程;生物医学电子学;生物电位放大器;电子设计自动化
【Abstract】In order to strengthen the electronic engineering technology training for Biomedical Engineering students, the Biomedical Electronics experiment course was designed for the students. The biological potential amplifier was selected as the experiment subject; In the experiment, student will be required to combine the simulation based on the electronic design automation software and practical operation to complete the design work of the biological potential amplifier, verify its function, and measure its important performance; the experiment was arranged in the early stage of the theoretical courses. Practice shows that the students have a more depth understanding of the characteristics of different methods in electronic engineering technology through the training of biomedical electronics experiments. Therefore, the curriculum design of the experiment is successful.
【Key words】Biomedical Engineering; Biomedical Electronics; Biological potential amplifier;Design automation
0 引言
生物医学工程专业涉及多种学科和技术,具有很强的综合性[1];但与此同时,该专业的本科生培养工作也具有很高的难度,原因就在于学生学习的内容多而不精,在择业时常常无法体现出能力优势。因此,从培养生物医学工程专业本科生的角度而言,应该在对学生进行综合素质培养的同时、加强特定专业技能的训练,为学生的就业和继续深造打下良好的专业基础[2]。
医学电子仪器方式是上海理工大学生物医学工程专业的一个重要方向,在课程设置上,专注于培养学生的电子工程技术[3]。这其中,生物医学电子学[4]是生物医学工程专业的重要专业课程之一,其教学目的是让学生掌握医学电子仪器中带有共性的电子器件、电子线路及电子学设计方法,因此是引导学生学习将电子工程技术应用于生物医学工程专业的重要环节。生物医学电子学实验是该课程的配套实验,目的是在于通过有代表性的实验课题,引导学生学以致用、将课堂内容融会贯通于实践之中。因此,生物医学电子学实验是生物医学工程专业的一门重要实验,需要进行慎重的实验选题、认真的实验设计和细致的实验安排。为此,进行了相关的课程设计和实践工作,详述如下。
1 课程设计思想
上海理工大学生物医学工程专业的生物医学电子学实验被安排于第五学期,和生物医学电子学理论课平行设置。此前,学生已经通过电路原理、模拟电子技术基础、数字电子技术基础和电子技术技能训练等课程的培养,具备了一定的电子工程技术基础。生物医学电子学实验的总课时为16学时,在有限的课时内,让学生得到最大程度的专业训练,具有一定难度。在此背景下,展开生物医学电子学实验的课程设计工作。
首先要解决的问题是实验选题。生物医学电子学实验的选题,应该能够突出生物医学电子学的特色,具有代表性。经过研究,多个生物医学电子学的相关教材中,都将生物电位放大器(Biopotential Amplifier),即仪表放大器(instrumentation amplifier),放在了相当重要的位置上[5]。生物电位放大器,是用于放大心电、肌电和脑电等信号的专用放大器;这些信号具有的特点包括:由生物体内的电活动产生、属于微弱的差分信号、非常容易被更加强烈的共模噪声淹没;而生物电位放大器具有很好的共模抑止特性,最适于放大这些存在于强烈共模噪声背景下的微弱差分信号[6];因此,生物电位放大器在生物医学电子学中占有重要地位,以生物电位放大器为主题开展生物医学电子学实验,不仅具有代表性,而且能够引导学生在前期的课程基础上有所提高。
其次要解决的问题是实验设计。围绕生物电位放大器这个主题开展实验设计工作,需要使实验具有一定深度,但同时又要保证大部分同学有能力在限定的课时内完成任务。经过反复论证设计,最终决定生物电位放大器相关实验由两部分组成:基于电子设计自动化(Electronic design automation, EDA)软件的设计仿真实验和动手实践实验。在第一部分实验中:学生基于LM324[7]完成生物电位放大器的设计工作;仿真验证设计结果;仿真测试其差模增益幅频响应曲线[8]。在第二部分实验中:学生在面包板上动手搭建生物电位放大器;并在实验室中,使用各种设备测试差模增益幅频响应曲线。上述实验设计的优点在于:通过设计仿真工作,让同学们尽快掌握生物电位放大器的原理,同时,基于EDA软件开展电路工作,符合发展趋势[9];通过设计仿真和动手实践相结合,互为验证,比较差异,容易引发思考,更加深刻的体会电子工程技术中不同手段的特点;对生物电位放大器的重要参数进行仿真、测量和总结,有利于学生们在更深地程度上掌握生物电位放大器。
最后要解决的问题是实验安排。由于生物医学电子学实验是生物医学电子学理论课程的配套实验,因此在进度安排上必须要统筹考虑;此外,实验设计决定了生物医学电子学实验适宜集中精力完成,而不是分散到每周进行,集中完成实验能够取得更好的效果。为此,在生物医学电子学理论课程中,生物电位放大器相关内容被安排在课程的早期进行讲解;紧随其后,利用课余和周末时间,在一周内完成生物医学电子学实验。这样安排的好处是:学生能够在课程的开始阶段,就体会到了如何将理论应用于实际,引发学习兴趣。
2 实验内容展示
下面以一位学生的实验情况为例,说明课程设计效果。
1)生物电位放大器的设计和仿真
a)生物电位放大器的设计:
基于lm324设计一个基于三运放的仪表放大器,用于生物电位测量,仿真电路原理图如图1所示。增益公式如公式(1)所示,其中:R1、R2、R5和R6都选用10KΩ的电阻;R3和R4都选用24KΩ的电阻;Rg为增益电阻,当Rg为无穷大时,(这里选用600MΩ),增益约为1倍,当Rg为5.6kΩ时,增益约为10倍,当Rg为470时,增益约为100倍,当Rg为47时,增益约为1000倍。
A=(2*R3/Rg+1)*R2/R1(1)
b)对所设计的生物电位放大器进行仿真,验证其功能
如图1所示:使用+Vdm/2和-Vdm/2两个信号源组合成模拟心电信号的差模输入信号Vdm,峰值为10mV,频率为18Hz;使用Vcm仿真工频干扰产生的共模信号,峰值为500mV,频率为50Hz。取Rg为5.6kΩ,输入、输出信号对比图如图2所示。由图可见,差模输入信号被放大约10倍,但50Hz共模输入信号在输出信号中全无踪迹,因此该生物电位放大器正确的实现了预期目的:放大差模信号、抑制共模信号。
c)对所设计的生物电位放大器进行仿真,测量其性能,频率范围设定在0.1Hz-5MHz之间:
对图1的生物电位放大器进行仿真,测量其差模增益频率响应,如图3所示。图中从上到下的短划线、虚线、点划线和实线分别代表差模增益约为1000倍、100倍、10倍和1倍时的幅频响应。由图3可见,放大倍数越小时的幅频响应截止频率约高:差模增益约1000倍时,幅频响应在1kHz左右就开始截止;差模增益约100倍时,幅频响应在10kHz左右开始截止;差模增益约10倍时,幅频响应在100kHz左右开始截止;差模增益约1倍时,幅频响应在1MHz左右开始截止。
2)生物电位放大器的实践实验
动手实现所设计的生物电位放大器。使用的器材包括:面包板、lm324、10KΩ电阻、24KΩ电阻、5.6KΩ电阻、470Ω电阻、47Ω电阻和导线等,电阻均为5%精度;使用的仪器包括SPF05数字合成函数信号发生器、DS1000数字示波器和电源。测试所得到差模增益频响曲线如图4所示。其中,差模增益随频率变化的趋势与仿真所得的结果基本类似,除了差模增益为1时的截止频率出现在了100kHz左右。
3)实验分析
相比于实际实现的生物电位放大器,仿真实验而得的结果具有更好、更理想的特点。其原因在于:仿真时避免了器件差异造成的影响,需要匹配的电阻和运放可以做到完全匹配,同时也避免了人为测量失误造成的影响,因此可以排除随机误差。仿真实验更容易实施,对于理解理论课内容大有裨益;但动手实验更加真实,且可以提高动手能力、积累实验经验,对于理解真实情况、解决实际问题非常有好处;两者可以互为补充。
3 结论
为了避免生物医学工程专业本科生培养博而不精的问题,在对学生进行综合素质培养的同时,应该加强特定专业技能的训练;上海理工大学生物医学工程专业医学电子仪器方向在课程设置上专注于培养学生的电子工程技术;生物医学电子学实验作为该专业的重要课程生物医学电子学的配套实验,在引导学生“入门”、引发专业兴趣等方面,具有重要作用;为此,对该实验进行了相关的课程设计工作。实践表明,通过生物医学电子学实验的训练,学生对专业的认知程度、对技术的理解程度和对知识的掌握程度,都得到了提升,这些能力的加强有助于学生对其它专业课程的学习和掌握。因此,该实验的课程设计是成功的,今后将沿此方向继续推进。
【参考文献】
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[7]Instruments. T. LM324 Quadruple Operational Amplifier. Available from: http:///product/lm324.
篇9
关键词:电子技术;课程设计;教学改革
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2015)51-0075-03
电子技术课程设计是一门集基本理论、工程设计于一体的专业基础课程,是电子、信息类本科专业的基础必修课程。该课程是对电路分析基础、模拟电子技术、数字电子技术等前期课程所学内容的消化、巩固、总结和提高。该课程的教学不仅要求学生掌握扎实的相关课程基本理论知识,更在于通过对学生进行综合训练,培养和提高学生在电子系统方面的工程设计能力、元器件装配能力、综合调试能力。同时,也为后续课程,如单片机系统课程设计、嵌入式系统课程设计及电子系统课程设计等实践课程的开展打下良好的基础,为学生今后从事相关专业技术工作提供了必要、专业的实践技能。
一、电子技术课程设计教学的不足
根据过去几年对电子技术课程教学情况的分析,结合相关企业对电子类人才的要求,我们认为该课程在教学设计上应从下面几个问题上重点改革。
(一)课程内容与社会需求差距较大,设计题目偏少
电子技术课程主要由理论和实践两部分构成,其中实践又分为实验和课程设计。理论是基础、实验是深入、课程设计是提高,它们相辅相成构成这门课程完整的教学体系。针对课程设计,一般本科院校的教学方式较为保守,沿用传统模式,忽视了相关行业、企业所采用的新技术、新软件,不能与社会同步,学生走出校门口不能立即胜任岗位工作,而是需要通过进一步的岗前培训才能满足岗位对人才的需求。同时,设计题目和类型偏少,内容相对陈旧,学生可选择的范围也不大,导致部分学生对本门课程学习的积极性不高,也影响了本课程的教学效果。
(二)教学方法较为单一落后
本门课程的教学时间为32学时(合计不到一周的教学时间),时间较短,为了在较短的时间让学生完成设计任务,教师总是详细讲解并指定相应的资料,将学生限制在指定的范围和实验元件内,不利于培养出具有竞争意识和创新能力。且在实验讲义中,编写教师对设计题目的电路实现方案编写得较细,学生可发挥的空间较小,导致部分学生不会自己独立思考,直接采用设计提示电路,或者直接抄袭其他学生的设计方案,不能更好地调动学生独立设计的积极性。
当前我们大部分老师都采用了多媒体授课,在教学过程中,教师过分地依赖电子课件,而忽略了其他的教学方法,如课堂演示、学生上台实操等。在涉及电子设计软件的操作时,学生需要实际动手训练,边听边做效果会更好。而用电子课件进行授课时,加快了课堂授课的节奏,学生对某些知识点来不及消化,教与学缺少良好互动,学生很难与老师保持同步,使得授课效果大打折扣。
(三)实践缺乏工程化思想
在电子信息和仪器仪表领域从事电路设计基本上是以工程化的方式进行的,将一个工程分成若干个模块,再由不同的项目团队分头完成。将现代电子领域里设计公司的理念融入课堂,让学生以设计团队为单位开展实训,能够使学生走出校门后更快地适应自己的岗位,但从目前大多数学校开设的课程来看,除了毕业设计会有几个学生一起合作完成外,实验、课程设计等几乎都是学生独立完成的,很多学生抱着应付的心态随大流,没有主动思考的意识,缺乏创新思维。大多数学生只是按照老师所给电路图像搭积木一样连线,不能真正弄懂电路的意图,因此在未提供电路图时往往束手无策。严重缺乏创新思维,使得学生在走出校门后不能从事完整的工程设计,面对很多简单的项目也会缺乏信心,无法在已有的岗位基础上实现更高的突破。
(四)成绩评定体系不够完善
目前的考核制度,虽然提升了平时成绩所占比例,但仍然是应试教育模式。在成绩评定时,往往根据调试结果以及撰写的设计报告给出成绩,学生在设计、制作、调试过程中遇到的问题以及解决方案等具体实施过程没有体现出来,评定的标准不能具体量化,不能很好地反应学生在本门课程中的收获和真实水平。
二、电子技术课程设计教学的改革
(一)结合专业的社会行业需求,丰富设计题目
设置合适的设计题目是提高电子技术课程设计教学效果的关键。随着电子技术的迅速发展,新器件不断涌现,将其与课程教学紧紧结合,才能跟上时代的步伐。因此,课程设计教学改革的第一步就是结合专业的社会行业需求,根据学生的实际情况,提供足够的课程设计选题,同时保证设计课题的内容具有综合性、实用性、先进性。
首先,本设计课程为学生提供了72个设计题目(课题内容统计情况见表1),保证学生具有较大的选择空间;每一个题目具有基本功能和扩展功能,从而满足具有不同实践能力的同学的要求。其次,大部分课题的设计要求尽量使用现有的能够实现该设计的新器件,设计并完成的小电子系统实用性较强,具有相当的使用价值,可以作为电子系统课程设计和仪器仪表课程设计的基本模块,也可以作为电子竞赛和创新项目的单元电路。再次,设计题目新颖,能激发学生的设计调试兴趣;大部分课题的设计内容与专业密切结合,从而增强学生的学习积极性。最后,每个设计题目都能够尽量训练前期课程中的相关知识点,比如:巩固电路分析基础中的分压电路、电容元件特性、变压器工作原理等;模拟电子技术课程中的基本共射、共基放大电路、功率放大器、比较器电路、波形发生电路等;数字电路中各种逻辑门电路、显示译码器、数据选择/分配器、触发器、寄存器、计数器、555电路和蜂鸣报警电路的应用等。教师在布置设计任务时,针对每个设计题目,以系统框图形式给出2~3个总体设计参考方案,以高集成芯片为核心,由中规模集成电路构成各单元电路,然后组合出系统的设计方案。
课程设计除了提供5个类型72项常用的备选设计题目之外,还引入了与学科相关的科研项目的子课题作为课程设计题目,选拔一些优秀学生参与这部分课题的设计。同时结合每年的本科生创新项目,每年更新一些设计课题。以教学、科研及竞赛项目为电子技术课程设计题目,为学生创造了研究性学习的机会,提高了其实践技能。通过项目开发过程的工程磨炼,提高了学生的实践技能,激发了学生的自主创新意识,对于学生工程素质的培养发挥了较大的作用。同时,学生参与教学科研活动,可以解决创新实践活动开展中的一系列问题,促进了创新实践活动的开展。
(二)丰富课题设计内容,合理安排教学进度
电子技术课程设计一般安排在大三上下学期进行分散教学。教学学时共32学时,每周3学时,共11周。教学进度和时间安排统计情况见表2。
本着培养学生独立设计、创新实践的理念,我们改变了传统的“老师讲,学生做”的方式,少讲甚至不讲理论知识,仅是提纲挈领地给学生指引一下他们设计所要查找资料的方向,在设计的过程中,学生遇到了实际问题再进行单独答疑。
在组织方式上,参照电子竞赛的方式进行,2名学生一组。每组学生可在指定的选题中任选一个设计题目,在11周内协力完成课程设计任务。学生在课程设计期间,不仅要共同讨论设计课题和选择设计方案,还必须落实自己具体的设计任务,以达到了解和熟悉整个设计课题全过程的目的。同时由于引入了竞赛机制,不但可以增强学生的团队精神,还能发掘他们创新的潜能。
在课程设计前期,课程设计的任课教师可提前两周布置课程设计的教学任务,在这期间,完成学生的分组,两人一组自愿组合,提供课程设计题目供学生自行选择。学生选定题目后根据课题的设计要求和参数独立查阅相关资料,完成电路的初步设计。
课程设计第一阶段,完成方案设计。方案设计包括电路方框图、详细的电路原理图、电路工作原理的说明和元器件清单。完成电路设计后,学生还要使用Multisim软件完成对设计的电路进行仿真。通过软件仿真可以发现设计中存在一些的问题,进一步改善设计方案。学生掌握了电子仿真软件的使用方法,也为以后的课程学习打下基础。实验室将元件清单汇总,尽快完成元器件的准备工作。
课程设计第二阶段,完成电路原理图和PCB板绘制,并且完成PCB的制作。学生通过学习使用Protel软件,熟悉了电路布局、布线、电路板的制作过程,增强了对电子系统工程设计过程的认识。
课程设计第三阶段,完成元器件的焊接及整个系统的联调,测试技术指标。学生在教师指导下较好地完成元器件的焊接。焊接过程由低到高,分模块完成。确认安装无误后进行通电调试。在调试阶段,采用由前至后的顺序,从输入端开始逐模块调试。若存在故障,应该分模块检查,按照从大到小的范围进行排查,最终找到故障的确切地点并加以解决。学生通过对电路的调试可加深对电路工作原理的认识,学会调试、检查电路的方法。调试过程中教师要注重启发学生,自己分析查找故障位置和原因,并独立找到解决的方法。要求学生在测量完成技术指标后与理论结果进行分析比较,进一步了解电子电路学习过程中理论与实践的区别。通过课程设计为学生提供锻炼的平台,提高了学生的理论与实践能力。
课程设计第四阶段,完成并提交设计报告。设计报告包括以下部分:①系统方案论证;②各单元电路详细设计;③电路的仿真及仿真结果;④调试中出现的问题及解决方法;⑤系统测试结果;⑥心得体会。设计报告是对课程设计全过程的总结,学生要严格按规定的格式进行书写。设计报告的撰写可提高学生的表达、论证能力、科技写作能力等基本素质,为后续课程设计报告及毕业论文的撰写打下基础。
(三)改进教学方法,提高课程教学效果
在电子技术课程设计中,利用视频、图片等多媒体手段展示相关内容,可以激发学生对所选课题的兴趣。利用教学网站,提供一些跟学生课程设计题目相关的资料,学生可以随时进行查阅。同时加大实验室开放力度,课程设计的时间不局限于课堂。实行开放式管理模式,时间开放和资源开放。学生可以根据需要通过网上自由预约的形式,课余时间自行到实验室进行课程设计,实验室提供自主学习环境。由于带着任务,学生虽然没有教师时刻管理也会很自觉地进行学习。同时由于带着问题去学习,学习的效率也更高,而且这样也可以更节省实验室的教学资源。采用这种形式,增加了学生的实验时间,增强了学生进度安排的灵活性,有助于学生自主设计能力、工程能力、创新能力的培养。
(四)完善成绩评定体系
验收考核环节采取硬件实现情况、软件调试情况及考核答辩的方式。相同题目之间的小组,根据所完成项目的性能、指标及完成速度进行评定。
从电子技术课程设计这门课程的设置目的出发建立成绩评定体系(见表3):①方案设计的合理性、科学性,电路设计的正确性;②对Multisim、Protel等电路设计、仿真软件的熟练掌握程度、制作效果;③元件安装、焊接的工艺质量;④电路调试、故障排除、结果分析及回答问题的情况;⑤课程设计报告撰写。
在进行成绩评定时,注重调试效果正确的同时,应强调整个设计实施的整体情况,若部分同学的设计电路调试结果不尽如人意,只要学生能找出其中的原因,并提出相应的方法进行改进,仍可获得不错的成绩。另外,注重学生是否已掌握设计方法、制作工艺、仪器使用、调试方法、论文撰写等不同的环节,即使同组同学根据不同的表现也可给出不同的成绩。
三、结束语
电子技术课程设计是学生进行的第一个专业基础课程的课程设计。在课程改革中突出了学生创新意识及工程素质的养成,体现了“内容综合、面向工程”的特征,促进了电子技术创新教育体系的不断完善和可持续发展。通过本门课程的教学改革,丰富设计题目,且与实际联系,调动了学生的学习热情,培养了学生对设计性实验的兴趣。由于合理安排教学环节,学生经过自主查找资料和小组讨论,完成电路方框图、电路原理图、电路布线图的设计;完成对电路系统进行安装、焊接、调试、检查解除故障、测试参数;掌握了相关软件的应用。充分发挥了学生的主动性和创造性,提高了分析和解决电子电路中各种问题的能力。较为完善的课程成绩评价体系也较好地保证了课程设计的教学质量。通过后续的课程学习,学生的综合设计能力不断提高。
参考文献:
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[3]赵宏音,肖明,张亚琴,等.“电子技术课程设计”的改革探索[J].沈阳师范大学学报(自然科学版),2004,22(3):198-201.
篇10
关键词:模拟电子技术;教学资源库;课程教学
一、建设意义
教学资源库是各类教学资源的优化和集成,涵盖了不同深度和广度的知识点,适合教师因材施教,与学生交流互动,为教师有效开展教学、实现教学目标提供了有效保障。资源库丰富的教学资源和方便的网络平台,适合学生随时随地自主学习,提高了学习水平和学习效率。
二、建设目标与思路
1.建设目标
面向自动化专业,通过系统设计、先进技术支撑、开放式管理、网络运行、持续更新的方式把模拟电子技术教学资源库建设成为汇集教育教学改革最新成果的、开放共享型教学资源库,并在全校同类专业中推广,实现资源共享。
2.建设思路
①制订资源建设标准。根据学校专家制订的应用基础型自动化专业人才培养方案及该专业的基本要求,规定好课程的性质、教学目标、教学内容、评价标准,总结并创新建设该课程的教学文件,包括教学大纲的修正、教学模式改革、教学方法及手段创新总结、教学论文的发表、教材选择或修订等。
②核心资源建设。模拟电子技术基础教学资源库的核心资源是教师课堂教学、学生学习过程中直接应用的资料。核心资源包括电子课件、电子教案、教学视频、试题库、习题库、实验教学视频等。核心资源的建设应紧扣课程大纲要求,契合专业建设思路,保证资源建设的准确性和先进性。
③辅助资源建设。学生普遍反映模拟电子技术课程较难学,它的基本概念多而杂,基本原理抽象不好理解,基本分析计算方法需注重“工程性”和“系统性”。为了使教师课堂教学更加生动形象,提高学生学习兴趣,需要建立模拟电子技术基础课程辅助学习资源,其内容包括重点知识点的动画演示、重点电路的虚拟仿真、电子技术应用案例、元器件资料库等。
④特色资源建设。结合数字电子技术、单片机应用技术、电子EDA技术等相关课程及其实训课程,项目组可开发虚拟电子产品生产车间、电子电路分析制作调试虚拟实训室等实验系统。可通过组织电子技术实验竞赛、电子设计大赛、电子爱好者协会等活动,让学生利用课程教学资源提高学习效果。
三、建设内容与成果
1.建设内容
首先确立教学资源库的建设标准,然后再确定模拟电子技术课程各章节的重点知识点,最后确定各个知识点的素材应采用的媒体表现形式,包括动画、网页、录像、文字、图形图像、仿真文件等。对于模拟电子技术课程各章节知识点分析如下:
①半导体分立元器件包括:半导体基础、半导体二极管、半导体三极管、场效应三极管。
②基本放大电路包括:基本放大电路的组成、静态分析、动态分析、射极输出器、负反馈、多级放大器、功率放大器。
③集成运算放大器包括:集成运算放大器的特点、线性应用、非线性应用。
④正弦波振荡电路包括:自激振荡、RC振荡、LC振荡、晶体振荡器。
⑤直流稳压电源包括:整流、滤波、稳压。
2.建设成果
①教学文件库包括:模拟电子技术基础教学大纲、电子教案设计、教学方法及教学手段、实践教学指导书、教学评价体系、教学论文、教材等。
②教学素材库包括:动态抽象的知识点做出的动画素材、重点且典型的知识点做出的微课视频素材、课程相关图像图形素材、案例素材及课程相关材料。
③试题习题库:结合历年来教学经验,参考各种教学资料,首先编写不同题目类型的习题库,按照章节将习题分开,再按题目类型(选择、填空、计算)分类输入网站数据库。学生可从网上做题并提交,老师批阅回复。
④教学课件库:根据不同专业、不同学时、不同层次的模拟电子技术课程,开发不同深度的教学课件,组成教学课件库,供教师教学使用,学生也可参考自学。
⑤实践教学资料库:注重实践与理论并重的原则,建设实践教学库,包括模拟电子技术应用案例、实验仪器介绍、实验电路仿真、实验教学课件等。
⑥制作网站,并建立师生交流平台。在网站上开发各种虚拟电子实验室,利于学生自主做实验。组织各种电子技术相关活动和比赛,提高资源库的利用率。
四、推广与更新
在资源库的集中建设完成后,立即开展资源库的应用推广。推广范围可从大学到社会,推广对象可从学校一线教师到广大学生,利用经验交流、成果展示等方式,逐步扩大影响,提高利用率。为保证专业教学资源库的可持续发展,按照共建共享、边建边用的原则,教师和学生开发的课程新资源可随时加入资源库。
五、规划与建议