课程设计报告设计总结范文

导语：如何才能写好一篇课程设计报告设计总结，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。

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1.电子技术课程设计的重点与要求

本课程的重点是电路设计，内容侧重综合应用所学知识，设计制作较为复杂的功能电路或小型电子系统。一般给出实验任务和设计要求，通过电路方案设计、电路设计、电路安装调试和指标测试、撰写实验报告等过程，培养学生综合运用所学知识解决实际问题的能力，提高电路设计水平和实验技能。在实践中着重培养学生系统设计的综合分析问题和解决问题的能力，培养学生创新实践的能力。电子技术课程设计一般要求学生根据题目要求，通过查阅资料、调查研究等，独立完成方案设计、元器件选择、电路设计、仿真分析、电路的安装调试及指标测试，并独立写出严谨的、文理通顺的实验报告。

具体地说，学生通过课程设计教学实践，应达到以下基本要求：建立电子系统的概念，综合运用电子技术课程中所学习到的理论知识完成一个电子系统的设计；掌握电子系统设计的基本方法，了解电子系统设计中的关键技术；进一步熟悉常用电子器件的类型和特性，掌握合理选用器件的原则；掌握查阅有关资料和使用器件手册的基本方法；掌握用电子设计自动化软件设计与仿真电路系统的基本方法；进一步熟悉电子仪器的正确使用方法；学会撰写课程设计总结报告；培养严肃认真的工作作风和严谨的科学态度。

2.电子技术课程设计的教学过程

电子技术课程设计是在教师指导下，学生独立完成课题，达到对学生理论与实践相结合的综合性训练，要求本课程设计涵盖模拟电路知识和数字电路知识，因此课程设计的选题要求包含数字电子技术和模拟电子技术。教学环节可以分为以下四个部分。

2.1课堂讲授。

课程设计开始前，需要确定指导老师。由指导老师通过两学时的教学，明确课程设计的要求，主要内容包括课程介绍、教学安排、成绩评定方法等。在课堂教学环节中，指导老师介绍课题的基本情况与要求，要求学生从多个课题中选择一个。

2.2设计与调试环节。

2.2.1前期准备、方案及电路设计。

前期准备包括选择题目、查找资料、确定方案、电路设计、电路仿真等。在确定方案时要求学生认真阅读教材，根据技术指标，进行方案分析、论证和计算，独立完成设计。设计工作内容如下：题目分析、系统结构设计、具体电路设计。学生根据所选课题的任务、要求和条件进行总体方案的设计，通过论证与选择，确定总体方案。此后是对方案中单元电路进行选择和设计计算，称为预设计阶段，包括元器件的选用和电路参数的计算。最后画出总体电路图（原理图和布线图），此阶段约占课程设计总学时的30％。

2.2.2在实验室进行电路安装、调试，指标测试等。

在安装与调试这个阶段，要求学生运用所学的知识进行安装和调试，达到任务书的各项技术指标。预设计经指导教师审查通过后，学生即可购买所需元器件等材料，并在实验箱上或试验板上组装电路。运用测试仪表调试电路、排除电路故障、调整元器件、修改电路（并制作相应电路板），使之达到设计指标要求。此阶段往往是课程设计的重点与难点，所需时间约占总学时的50％。

2.3撰写总结报告，总结交流与讨论。

撰写课程设计的总结报告是对学生写科学论文和科研总结报告能力的训练。学生写报告，不仅要对设计、组装、调试的内容进行全面总结，而且要把实践内容上升到理论高度。总结报告应包括以下方面：系统任务与分析、方案选择与可行性论证、单元电路的设计、参数计算及元器件选择、元件清单和参考资料目录。除此之外，还应对以下几部分进行说明：设计进程记录，设计方案说明、比较，实际电路图，功能与指标测试结果，存在的问题及改进意见，等等。总结报告具体内容如下：课题名称、内容摘要、设计内容及要求、比较和选择设计的系统方案、画出系统框图、单元电路设计、参数计算和器件选择。画出完整的电路图，并说明电路的工作原理。组装调试的内容，包括使用的主要仪器和仪表；调试电路的方法和技巧；测试的数据和波形并与计算结果比较分析；调试中出现的故障、原因及排除方法。总结设计电路的特点和方案的优缺点，指出课题的核心及实用价值，列出系统需要的元器件清单，列出参考文献，收获、体会，并对本次设计提出建议。

2.4成绩评定。

课程的实践性不仅体现实际操作能力，而且体现独立完成设计和分析的能力。因此，课程设计的考核分为以下部分：设计方案的正确性与合理性。设计成品：观察实验现象，是否达到技术要求。（安装工艺水平、调试中分析解决问题的能力）实验报告：实验报告应具有设计题目、技术指标、实现方案、测试数据、出现的问题与解决方法、收获体会等。课程设计答辩：考查学生实际掌握的能力和表达能力，设计过程中的学习态度、工作作风和科学精神及创新精神，等等。

3.电子技术课程设计的步骤

在“电子技术基础”理论课程教学中，通常只介绍单元电路的设计。然而，一个实用的电子电路通常是由若干个单元电路组成的。通常将规模较小、功能单一的电子电路称为单元电路。因此，一个电子系统的设计不仅包括单元电路的设计，还包括总体电路的系统设计（总体电路由哪些单元电路构成，以及单元电路之间如何连接，等等）。随着微电子技术的发展，各种通用和专用的模拟和数字集成电路大量涌现，电子系统的设计除了单元电路的设计外，还包括集成电路的合理选用。电子电路的系统设计越来越重要，不过从教学训练角度出发，课程设计仍应保留一定的单元电路内容。电子系统分为模拟型、数字型及两者兼而有之的混合型三种。虽然模拟电路和数字电路设计的方法有所不同（尤其单元电路的设计），但总体电路的设计步骤是基本相同的。电子电路的一般设计方法与步骤包括：总体方案的设计与方案论证、单元电路的设计、单元电路间的连接方法、绘制总体电路草图、关键电路试验、EDA仿真、绘制正式的总体电路图等。

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Abstract: Aiming at the current teaching and shortcomings of JAVA course design, this paper discussed systematic the teaching pattern on the JAVA course design, put forward some ideas on computer programming courses design, these methods were positive for course teaching reform.

关键词: JAVA;课程设计;教学模式;评价体系

Key words: JAVA;course design;teaching pattern;evaluation architecture

中图分类号:G42 文献标识码:A文章编号:1006-4311(2010)29-0226-02

0引言

当前各类高等院校都会在本、专科开设至少一门计算机程序设计类必修课程,例如:Visual Basic语言、Visual FoxPro语言、C语言、C++语言等[1],并安排了相应的课程设计。但从实际教学情况来看,计算机程序设计类课程设计教学却存在着诸多问题,导致课程教学低效。针对这种状况,笔者结合自身教学实际,以JAVA课程设计为例,对计算机程序设计类课程设计教学存在的问题加以分析,并提出解决问题的思路与对策。

1JAVA课程设计的教学现状分析

从国内计算机程序设计类课程设计教学现状来看,存在的问题和原因主要有如下几点:

1.1 课程设计认识不到位,目的性不强部分教师和学生对课程设计的认识不到位,认为课程设计无非是把该课程的几个知识点简单凑合在一起所构成的“拼盘式”课程,认为课程设计就是大作业,并在授课时基本上按教材章节顺序授课,实施的目的性不强,与专业的整体发展结合较差,达不到课程设计要求。从而使得学生对所学理论知识不能很好地运用于实际,造成与实践的脱节[2]。

1.2 课程设计选题单一,内容陈旧现行的JAVA课程设计存在着选题单一、内容陈旧、理论过多、与实践相脱节的情况,不能从多视角去发现和创新,寻找新的命题。很多从事JAVA课程设计指导的教师本身缺乏大型项目开发的实战经验和经历,对课程设计的题目和内容往往无法准确的地位,设计的题目和内容与实际相脱节;同时,部分学生对教师设计的题目和内容也不一定感兴趣,因此也容易扼杀学生的积极性和创新能力。

1.3 课程设计评价方法不够科学,标准简单大多数课程设计是以小组的形式完成,参与学生多,指导教师制定课程设计时要求不明确,分工不详细,监管力度不到位,容易导致项目开发团队在执行的过程中出现某些学生任务过重或者过轻的情况。并且现行课程设计的评价往往是指导教师根据学生提交的报告来评分,这样容易忽略对学生综合能力的评价,可能只反映出小组整体水平甚至是某个学生的水平,而不能反映出小组每个学生的真实水平。

1.4 实验室设备落后,管理不够完善指导教师在安排课程设计时使用的是新技术、新设备和新方法,而学生到实验室所接触到的往往是一些过时的、陈旧的和落后的实验设备和应用软件,很难真正满足教师和学生对实验室的需求;另外,大多数实验室还要承担其他专业和年级的实验教学任务,无法有效保障课程设计的教学任务。

2JAVA课程设计教学模式的设置

课程设计是课堂理论教学的延伸和补充,是综合性较强的实践教学环节。它能使学生全面掌握该课程的基本知识、基础理论、基本技能,并能将本课程的各个知识点融会贯通,训练、培养学生把所学知识应用到实际中去的能力。对于帮助学生全面牢固地掌握课堂教学内容,培养学生的实践和实际动手能力,提高学生素质具有很重要的意义[3]。为改善计算机程序设计类课程设计教学,笔者有如下几点认识和思考:

2.1 引导和帮助学生树立信心,端正学习态度由于学生对JAVA课程设计往往具有畏惧情绪,不知从何着手,指导教师要做好宣传和引导工作,帮助同学们消除恐惧感,同时加强对学生诚信品质的培养,杜绝弄虚作假和抄袭现象的发生,端正学生的学习态度,确保课程设计的顺利进行。

2.2 研制课程设计教学平台,规范设计成果组织有关人员,在现有硬件资源和网络环境的基础上研制课程设计教学平台,开通FTP功能和WEB方式管理功能,便于师生间的交流和管理。

指导教师可利用该平台安排课程设计的题目、要求、进度和答疑,以及查阅和审核课程设计总结报告等相关资料。学生可根据自己的专业基础,兴趣和未来就业意向通过该平台选择自己喜欢的题目和指导教师,并通过FTP提交课程设计成果和总结报告等相关资料。

学生在指导教师的指导下,有选择性地进行分组,一般3至5人为一组,选定组长,确定开发项目,设计和论证项目的总体方案,规划出项目计划(包括编写目的,项目背景,参考资料,标准、条约和约定,以及项目概述和团队组织等),配置计划和开发计划等,报告指导教师批准后方可开始实施。课程设计完成后,按照统一制订的文本规范,小组的每位成员都必须提交一份关于课程设计的总结报告,结报告正文主要包括项目需求分析(方案的可行性分析、方案的论证等内容)、项目总体设计(系统的总计结构设计等内容)、项目详细设计(各模块的设计、算法原理阐述、完成的程序框图等)、项目复审(对分析、总计设计和详细设计进行详细的复审)、编码(设计结果进行编码的程序清单)、项目测试(使用程序调试的方法和技巧排除故障;选用合理的测试用例进行程序系统测试和数据误差分析等)和总结(本设计核心内容程序清单及使用价值、程序设计的特点和方案的优缺点、改进办法和意见等),以及主要参考文献。

2.3 结合专业发展和社会需求,增强课程设计的针对性计算机技术的快速发展要求我们将新的知识单元及时引进到教学中来,课程体系的设置要有超前和发展的眼光[4],但课程体系的设置、教材的编写无法及时保持教学计划的动态性和前瞻性,而课程设计实践环节恰恰能够弥补这一不足,对专业主干课程和专业基础课程安排课程设计,利用寒暑假组织学生在校内或者到企业开展项目研究和开发,通过综合运用专业基本知识和理论来分析和解决实际问题,学习程序设计开发的一般方法,掌握项目开发的过程及方式,培养正确的设计思想、分析问题和解决问题的能力;通过对标准化、规范化文档的学习和查阅有关技术资料等,培养项目设计开发能力,满足和适应社会和IT行业的需求。

2.4 培育课程设计意识,完善过程管理没有过程管理必然流于形式。在课程设计的过程管理中主要狠抓五个环节:一是任务书,课程设计任务书是指导教师填写并经审议后按组提供给学生的,每组一份,主要包括本课题要解决的主要问题,计划进度和规定学生必须阅读的重要文献,以及大体上可从哪几个方面去研究和论述等,要求学生按照任务书的要求按时保质保量完成任务;二是师资队伍,选拔具有项目开发经验的老师或者引进企业技术人员组成课程设计指导团队,并备课,以学进度和重点安排,保障学生在课程设计实施中学有所得;三是制订统一的评价标准和规范文本,以增强课程设计过程管理的科学性和严密性,保证课程设计成果的完整性;四是对课程设计的成果进行汇总管理,教研室并组织抽查与评估,保证教学活动落到实处;五是把课程设计作为学校课程改革的一项探索性工作予以重点扶持,提供经费和设备保障。

2.5 建立合理,科学公正的师生互动评价体系为保证课程设计的实现效果和考核的准确性,建立合理、科学、公正的师生互动评价体系,将评价的过程分解到课程设计的各个环节,本文建立的评价体系包括:课程设计成果,演示与答辩和互动评价三部分,详细评价标准见表1。表中给出了各评价项目达到A级的具体要求和评价主体,各项目的评分分为A、B、C、D、E五个等级并赋予相应的分值范围。最后学生的总评定成绩为40%×课程设计成果+30%×互动评价+30%×学生演示与答辩评分。评价的表达既有等级性的定量评价,又有描述性的定性评价,这些评价的主要目的是引导学生对课程设计学习的兴趣,而并非简单的成绩评定。

3结束语

课程设计作为教学计划中的重要一环,它承担着培养学生综合运用所学的知识和掌握的技能,分析和解决实际问题,独立工作,团队协作,问题表达等能力的任务。通过课程设计能够提高学生的职业素质、实操技能和项目经验,有效地缩短同企业需求之间的差距,缓解“企业招聘难、毕业生就业难”的困境。因此,必须高度重视并积极探索计算机程序设计类课程设计教学的改革。

参考文献:

[1]王海坤.程序设计类课程教学中学习兴趣的培养与探索[J].科协论坛,2010,(5)(下).

[2]韦宇炜,聂笃宪.软件工程课程设计教学模式探讨[J].考试周刊,2010,(11).

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关键词：电子技术；课程设计；职业技能；创新能力

1.引言

模拟电子技术课程设计（模电设计）是电子类专业学生的第一门课程设计，它是模拟电子技术课程的重要和必要的补充。模拟电子技术课程设计的有效开展对加深模拟电子技术基本理论的理解，提高学生的设计能力、动手能力、软件仿真能力、总结报告能力及学生之间的协作协调人际交往能力都有一定的作用。总之，通过模拟电子技术课程设计课可以提高学生的综合能力。反之，模电课程设计流于形式，学生找一个简单电路焊接上应付了事，甚至电路都是别的学生代劳的。这不仅浪费时间，而且为以后的设计课程产生消极的影响，学生认为凡是设计类课程都可以混过去。并且课程设计导致消极学风，对学生专业课程的学习、职业技能的培养及未来的职业生涯都非常不利［1］-［3］。所以，研究如何搞好模电的课程设计是非常必要和重要的。根据我院多年的课程设计经验和自己的教学实践，我从思想上重视、加强过程管理、贯穿职业技能培养这三方面加强模电课程设计的教学。

2.思想上重视

课程设计是工程实践课，其目的不仅仅是巩固、深化补充和扩展理论课的教学效果，课程设计在提高学生的职业技能、工程素质和创新能力上起到关键的作用［4］。工程课程设计人数多上课分散，真正负责的教师的实际工作量比较大，如果教师责任感不强，学生不认真对待，课程设计就比较容易流于形式。首先教学管理部门应给予特殊的重视。教务处实践管理科应该亲自过问督促，亲自检查抽查学生的上课情况，并把意见和建议及时反馈给学院，以便及时纠正。建议督学对设计课程给予关注，及时提出宝贵意见。教学院长或系主任应全程跟踪管理。其次，课程设计之前要给学生开一次动员会，让学生明确课程设计的目的和意义，提出相应的要求。让学生在思想深处真正认识到课程设计的重要性和必要性，让学生积极主动地以极大的热情投入模电课程设计学习中。给学生开动员会，要求指导教师必须参加，让教师对课程设计给予足够的重视。

3.加强过程管理

（1）把好用人关（选择好指导教师）教师的良好的工作态度和工作作风具有很大的表率作用，这对学生的素质有正面的影响，教师应该表现出认真、负责、严谨、周密的态度，在指导课程设计时在设计前的准备、设计中的管理及设计后的总结中都进行精心的准备、组织和安排。选择好指导教师是非常重要的，它直接决定模电课程设计的成效。应选择对模电理论比较熟悉、实践技能比较好、责任心比较强的教师参加，不能因为要平衡工作量，而选用一些对模电理论不太熟悉、实践技能比较差的教师，这样做对学校、学生和教师都是不负责任的。这样的指导教师往往处于很尴尬的状态，学生也很茫然。学生作品出现实际问题教师不知怎么调，学生问的理论问题教师解决不了，只好硬挺或躲着学生。但这并不是说，年轻没经验的老师就不能上设计课。他们可以把模电理论好好复习，然后选择一些设计题目反复做一下，积累一些经验，经考核达到要求后再参加课程设计的指导。（2）把好选题关首先是审查指导教师所出的选题报告，选题报告应有明确的设计要求、设计目的和注意事项及所需的基本理论和主要参考书。题目应该是学生综合利用所学的模电知识，再利用参考资料能设计出来的，最好是有声光指示，可以提高学生的兴趣。但要力戒花哨，禁止超范围的设计题目，如利用数字电路做出的或者在网上等查处的高难度的电路。这样的电路学生只是照图焊接并未得到实益，教师和学生都不要有电路越复杂越好的攀比心理，要看学生是否得到实际利益，即要以有利于培养学生的职业技能和创新能能力为宗旨。选题的难度要有ABC等级，以适合不同水平的学生选做。选题也不宜过于简单，比如有的题目是设计输出电压为12伏的集成稳压电源，这样的题目仿真、焊接及报告两三个学时就完事，其他时间学生就浪费掉，学生在课程设计中也没学到什么东西，最多就相当于一次模拟电路实验。题目最好能综合放大、振荡、滤波、电源等模拟电子技术的基本内容，让学生有抓手，即所谓“跳一跳够得着”的内容，严禁过难和过于简单的题目。一个指导教师（或两位），所带的学生是一大组，一大组中的所有题目尽量涉及模电所有内容，以便学生互相交流，全面复习和提升对模电知识的理解。其次是学生选题，原则上学生要在教师出的题目中根据自己的学习状况选择适和自己的题目，但学生可根据自己的能力和爱好自选题目，自选题目的难度要适中，经过指导教师的允许。同时也要注意的是以往课程设计只允许每个同学选一个题目即“单选”，但对于能力较强的学生应支持和鼓励他“多选”。同时要求一般学生不单单熟悉自己题目的设计方法，更要在课程设计期间熟悉其他学生的设计方法（至少熟悉同组的其他题目），可以不焊接电路只做软件仿真。总之，选题要切合实际、分量适当、理论性要求高、技术性要求适当。（3）把好时间关课程设计时间选择很重要，它关系到课程设计的质量。摸电课程设计可以选择集中时间停课进行，也可以选择不停课分散进行。集中停课进行可以安排在学期初，前三周进行。这样在上学期的期末就应该把题目布置下去，学生在假期可以对模拟电子技术进行复习、查资料、简单的设计等准备工作，开学就可直接进入正题。分散时间进行效果相对较好，缺点是战线拉得较长，教师投入的工作量较大。但如果真正把课程设计搞好，还是应该选择分散时间进行，如每周两个晚上连续12周。学生可以有充足的时间对自己的设计进行完善。（4）把好验收关和成绩评定关建立三级验收制度，即组内验收，年级统一验收，学院对各组抽查验收。验收时先由各组教师组织学生进行组内验收，然后由基础电子教研室组织年级验收，最后由学院组织抽查验收。这样可引起学生和教师的充分重视，使应付了事的学生大大减少。验收时可从选题的难度、设计的情况、焊接的质量、布局的好坏及原理的叙述和回答问题等方面进行。实行两级成绩评定，即教师打分和学生打分。成绩评定工作很重要，它不仅能反映出学生设计的好坏，而且影响学生的积极性，对以后的设计课程会产生积极或消极的影响。要让设计好的学生得到好成绩，让不认真的学生不能蒙混下去。为此学生成绩可以由教师打分学生打分两部分组成，教师打分可占70%，主要有出勤成绩、报告成绩、作品质量成绩和学生对设计原理的叙述及回答教师提的问题。学生打分占30%，主要反映作品是否是自己做的及该学生在组内协作的能力。

4.贯穿职业技能培养

在模拟电路课程设计中要始终强调培养学生的基本技能的训练，如：原件识别与测试、常用仪器的使用、资料的查询和电路的仿真、焊接技术、基本设计能力、设计报告基本写作的训练及设计可行性论证的语言表达能力等。（1）设计能力培养选完题目后，学生可以根据题目的要求，选择合理的设计方案。方案确立后分组对方案进行讨论，每位学生都要对自己的设计方案进行论证，这样也锻炼学生的逻辑思维和语言表达能力，同时也可以是学生之间互相借鉴，取长补短，也对其他学生的题目的设计有所了解。教师要对学生的设计方案细致的研究，提出改进措施。（2）创新能力培养模拟电子技术课程设计要有真正的设计内容，哪管是其中的一部分，绝不能变成电路组装。如果学生只是按照教师给的电路或在网上找的电路进行组装，调试成功后上交一个作品，那就意义不大。作品必须是学生自己利用模拟电路的相关知识设计出来的，当然教师要给予相应的指导，而不能布置完题目就撒手不管。退一步说，即使个别学生按照现成的电路组装的，其中一定要再加一些自己设计的附加功能。否则就不能称得上设计，也不能培养学生的职业技能和创新能力。（3）动手能力培养焊接技术是实践技能的一项重要指标，指导教师首先要指导学生进行拆件练习，可用利用以往课程设计的废板。拆集成电路元件时可首先让学生练习使用传统的吸锡线，熟练后再练习使用吸锡烙铁进行拆卸。在正式焊接作品前，先指导学生利用旧板和拆下的旧件进行焊接练习，焊接出两个作品后再进行正式作品的焊接。焊接前应该指导学生如何进行元件布局。（4）解决问题能力的培养设计好电路，经仿真成功后就可以焊接调试。学生在焊接时往往有虚焊、漏焊、错焊等现象。学生没有经验，只能逐个元件地找，实在找不出来就只有重焊。重新焊接再不好使，学生就没有办法了，只有求助指导教师，这时指导教师往往代劳，帮助学生查出故障。这种做法是错误的，正确的方法是调试前就教会学生调试方法，教会学生如何诊断判断故障和排除故障，让学生自己调试，出现问题时教师给予及时的指导，这样可以使学生少走弯路，并且锻炼学生分析和解决实际问题的能力。调试完成之后，学生要及时总结分析问题的经验，提高对模拟电子技术课程设计的认识，为解决其他设计课中出现的问题奠定基础。

5.结语

课程设计是学生完成学习—构思—设计—实现的工程训练过，是培养工程师的最初步的训练内容。要做好模拟电路课程设计，需要先做好思想工作，让教师和学生充分重视，要制定一套严格的管理运行程序，选好教师选好题目，选择好时间，抓好三级验收、两极成绩评定和总结工作，这样才能保证模拟电路课程设计的质量，为学生后学设计课程起个好头，为学生创新能力和职业技能的培养奠定基础。

参考文献：

［1］孙晓云，张刚，杜云，刘东辉，梁国壮，韩建兵.电气信息类专业创新人才实验区建设的探索［J］.电气电子教学学报，2010，32：46-47.

［2］李祖林，易杰，姚胜兴.电气信息类专业实习教学模式研究［J］.电气电子教学学报，2008，4：69-70.

［3］唐朝京，涂瑞斌，库锡树，李贵林，关永峰.电子信息类大学生创新能力培养体系建设研究［J］.高等教育研究学报，2009，32：88-90.

［4］蔡方凯.电子信息类实践教学模式改革的探索［J］.实验科学与技术，2009，7：95-98.

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1.1差异化教学思想

差异化教学策略是一种先进的教学模式，为我们解决自动控制课程设计教学实践中出现的上述问题提供了有力帮助。美国著名教育学家汤姆林森指出，“差异教学方式将学生的个体差异视为教学的组成要素，教师根据学生的准备水平、学习兴趣和学习风格设计教学内容，以适应学生之间的个别差异，从而最终促进每个学生的成长与进步”。差异教学以学生个体为中心，强调人的自主性、整体性和独特性，与我国传统的因材施教教学思想有相通之处。针对自动控制课程设计教学中的问题，我们借鉴差异化教学思想，提出一种基于差异化教学策略的自动控制课程设计新模式。该模式不但使得课程设计任务和内容具有层次化差异化，满足学生个体差异发展的需要，提高学生参与课程设计的积极性和主动性;并且，结合课程设计本身的特点，我们对差异化教学策略进行拓展，采用差异化的实验对象和多样化的课程设计手段，提高学生课程设计中的独立性，增强学生理论联系实际的能力。

1.2课程设计任务的差异化

在差异化教学策略的指导下，课程设计的具体任务和教学内容应该体现出明显的层次性，从而满足不同能力学生学习的需求。因此，我们把课程设计实验内容分为如下三个层次。(1)基础型实验—主要包括实验装置的机理建模、基于实验曲线的辨识建模、装置物理模拟和控制系统构建等;(2)综合型实验—是课程设计的主要工作，该部分内容包括Matlab控制系统工具箱的使用、PID控制器的设计、控制器参数变化与根轨迹的关系、串联校正技术、控制系统的能控能观性分析和状态反馈控制器的设计等;(3)提高型实验—其目的在于提高学生对自动控制系统的综合研究能力，包括最小拍控制器设计、纯滞后系统构建与控制和基于观测器的状态反馈控制等。

1.3课程设计实验对象的差异化

(1)不同的实验装置—在有限的实验室装置中，为每组学生随机指定不同的双容水箱装置，不同装置的物理参数有一定差别，必然会带来不同的被控对象数学模型。(2)不同的装置参数—在同一套实验装置，为每组学生设置不同的水箱出口挡板阀开度，从而使得每组学生测试得到不同的实验对象数学模型。(3)不同的装置工作点—要求学生设置不同的工作点，双容水箱系统本身为非线性系统，选择不同的工作点会导致不同的近似线性模型。虽然所有学生均针对双容水箱实验装置建立二阶被控系统作为实验对象，但是以上三种措施使得学生面临不同参数的二阶实验对象，做到实验对象相似而不相同。因此从根本上避免了设计方案和实验结果的雷同性，可以有效促进学生独立自主创造性的开展课程设计工作。

1.4课程设计实验手段的多样化

针对学生无法有效联系控制理论与工程实际的问题，采用控制理论分析、数字仿真分析与实验测试验证多种不同实验手段相融合的课程设计模式，学生课程设计过程中做出的每条实验曲线，教师都要求其应用控制理论进行解释分析，同时通过Matlab控制系统工具箱进行仿真对照。教师在课程设计中学生发现问题时不应直接解答，而是有意识引导学生结合理论概念进行思考分析，进一步利用Matlab仿真平台验证想法，并在模拟实验箱上进行测试，从而真正独立自主的发现问题、分析问题和解决问题。最后教师针对学生的问题，帮助其总结归纳分析，提炼使用控制理论分析解决实际控制问题的思路和步骤。

1.5课程设计考核方式的综合化

自动控制课程设计的考核，不但要测评学生的最终实验报告，更重要的是要考查学生的课程设计过程和平时表现。因此课程设计成绩评定过程中采用综合化考核方式，平时表现、成果检查与总结报告按照一定比例(如3:4:3)构成课程设计成绩。

2结语

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[关键词] 产品设计；课程设计；教学改革；教学方法

[中图分类号] G642.0 [文献标识码] A [文章编号] 1005-4634（2013）06-0081-03

课程设计是北京理工大学珠海学院产品设计专业学生进入专业阶段的重要实践课程。把课程设计教学引入实践项目是改革的必然结果，在产品设计教学实践中具有重要性和现实意义。本文以课程设计引入实战项目为研究对象，从北京理工大学珠海学院的实际情况出发，对实践教学的合理性进行探讨，从而构建适合其发展的教学模式，并实现教学系统、教学资源配置及教学流程的最优化。

根据北京理工大学珠海学院设计与艺术学院发展理念和改革思路，积极倡导在规范与稳定教学及管理秩序、完善各类教学设施的基础上，积极而科学的探索教育教学改革的理念、途径、模式；探索教育教学体制、机制的创新实验；以提高教学质量、培养学生应用性能力为最终目的。

将课程设计中引入实践项目的教改，对本科教育培养应用性人才有着重要意义。笔者的探讨符合现阶段应用型教育的要求，能够让学生在实践教学中检验理论知识和技能水平，使处在不同水平层次上的学生都能提高，并完成教学任务和目标。

1 现状分析

虽然产品设计课程在全国很多院校都有开设，但教育模式和方法一直沿用和参照旧的教育模式，讲究按部就班，讲究循规蹈矩，规范化的课程、固定型的教学方法抹杀了教与学的个性发展，使得设计与市场相距甚远，理论与实践脱节。产品设计是一门实践性很强的课程，所以要在教学体系中多设置实践环节。目前，许多高校产品设计都设有课程设计，但是课程设计设定的内容都是重复或罗列以往的教学内容和理论知识，没有系统的把实战项目融入到课程设计教学中。现行的课程设计教学存在一定问题，体现在教学内容、教学安排、教学方法、项目安排上都有一定的不合理性。

现阶段课程设计的教学模式，采用以往与产品设计课程相似的教材和教学内容来进行教学，较少联系具体实战项目，由于实战项目的时间节点很难与课程设计相吻合，造成实践项目不能顺利的导入课程设计当中。

2 项目实施方案及实施计划

为了让学生在校期间更好的了解项目流程、增加实操经验，针对产品设计专业特色，着力于满足学生的发展意愿和应用型人材培养目标的实现。充分体现因材施教、主动参与、分层优化、分类指导、整体推进的教学原则，促进教学的整体优化，必须构建合理的、完善的、适合专业发展的教学模式。产品设计的课程设计导入实践项目的教学体系的构建目标主要从以下3方面来开展。

1）教学方面。科学论证，设定教学目标；制定教学计划及教学方案；改革教学方法、教学模式。

2）管理方面。产品设计课程设计的系统保障；产品设计课程设计项目小组的管理；产品设计课程设计教学的课后保障。

3）考核及成果保障方面。（1）完善考核制度；（2）与企业建立实战项目的长期合作；（3）课程设计的系统安排和作业题库的建设；（4）教材及多媒体课件资源库的建设。

拟解决的关键问题：课程设计导入实践项目课程体系针对产品设计专业因学制宜采取适当的教学方法，使学生能够循序渐进，逐步提高对专业的认知和技能的掌握。课程设计导入实践项目，在北京理工大学珠海学院设计与艺术学院已经开始实行，通过实行的效果来看还存在一些问题有待解决。（1）教学内容的调整问题：增强课程设计的针对性，建立系统的项目文档；有针对性的选择企业和项目，做好项目分类，依难易程度为课程设计做好循序渐进的导入；与企业建立实战项目的长期合作，保证实战项目的延续性和时间的吻合；（2）课程设计安排的连贯性问题。

3 课程设计实验——家用电磁炉产品设计

3.1 课程流程设计

课程设计：家用电磁炉产品设计

课程背景：通过设计公司引入企业项目。美的集团是中国一家以家电业为主、涉足物流等领域的大型综合性现代化企业集团，旗下拥有3家上市公司、4大产业集团，是中国最具规模的白色家电生产基地和出口基地之一。 1980年，美的正式进入家电业，1981年开始使用美的品牌。目前，旗下拥有美的、小天鹅、威灵、华凌等十余个品牌。以项目为导向，引入课程设计课堂中，学生通过实际项目能够学习到家用电器产品设计的方法和产品设计流程，通过与设计公司同步进行项目开发，能够让设计公司对学生的设计进行各阶段的监督和评审，学生能够了解到项目的流程和项目要求的指标，使学生了解企业对设计公司的要求及对产品设计的效果，同时设计公司也能得到更多的设计方案和设计思路，达到产学双方互利共赢。

课程项目：项目定位为2012中端电磁炉（400～600元价位段），目标为设计中端主销产品。

设计关键词：创新、优雅、简洁

课程对象：北京理工大学珠海学院设计与艺术学院产品设计专业10级学生，完成课程设计1的学习，缺乏真正的实践设计经验。

为了让学生可以结合项目要求和市场需求进行深入设计，课程计划中安排两次阶段性集体答辩：（1）学生进行产品终端市场调研后，以小组形式完成报告，在专业工作室进行分小组答辩，确定产品设计方向及产品设计定位。由教师和设计公司设计师对产品定位进行评估；（2）在产品设计项目完成后，由教师和设计公司设计师对产品完成效果及创新性进行评估。

3.2 教学方式

通过引用设计公司实际项目设计，使学生了解实际案例的设计流程、家用产品设计的方法、工作方法、家用产品设计趋势。强调设计前期的体验设计、产品需求定位、调研流程。对设计项目进行客观的可行性分析，从而增强学生的自主性，提高对项目的设计能力，加强对实践设计的认识。

3.3 项目课程过程

1）第一阶段：分市场调研和用户体验两部分。

市场调研：按项目需求进行小组分配，教师首先对项目进行讲解分析，设定调研方向和要求，由学生设计调研问卷表，经由小组会议讨论通过后执行。调研方法及步骤为：完成调研问卷表，进行终端销售市场调研、消费用户调研、使用环境调研等，同时可以在专业市场调研网进行市场调研，由小组长根据情况计划执行并分配小组成员任务，一周时间完成调研报告。

同时教师邀请设计公司设计人员与学生进行前期沟通，对项目要求进行说明，讲解设计输入任务，对设计前期问题进行答疑，沟通设计流程。该过程中教师负责组织交流方式及把握沟通各环节。以小组为单位，让学生针对不同的消费对象和环境进行终端调研，并且要求学生做照片记录。通过终端市场调研，使学生了解到市场消费者的真正需求，同时了解同类产品不同品牌在市场中的竞争力和各品牌产品的销售情况。

用户体验：在这个过程中导入用户体验的知识，让学生带来不同品牌的电磁炉和烹饪食材，自我体验。在实际使用和操作过程中，学生能够产生很多的使用体会，从而获得源自设计者自身的体验信息。这区别于单纯的依靠第三方使用者的使用体验，设计者自身的体验能为后期的设计方案提供更合理的思路和解决方案。用户体验阶段也是此次课程项目中的重点和创新之处，能够让课堂活跃起来，增加学生的学习兴趣。

2）第二阶段：分析调研数据，拟写调研报告书。

调研报告书包括各项调研的总结，根据总结报告拟出设计定位和设计风格定位。该阶段通过教师和设计公司设计师对学生的调研过程进行指导，从设计定位、消费用户调研、使用环境调研等方面进行指导，设计公司负责该项目设计人员评审，对客观统计数据进行分析，找到目标市场并定位产品方向。从目标消费人群、产品的工作原理、产品分类、外观、色彩、结构、材料、工艺等全方位的定位产品，确定设计创新思路。

调研报告拟写内容项包括：产品介绍（介绍，工作原理）、产品分析（分类，外观，材料，结构，人机）、市场分析、用户研究、总结等。小组根据本组项目情况可适当增减组合。

3）第三阶段：设计方案草图阶段。

对调研报告书的设计定位进行分析，得到具体的设计方向。学生根据目标消费人群、产品的工作原理、产品分类、外观、色彩、结构、材料、工艺等完成设计方案草图。设计方案草图是设计师零碎的设计概念最初的设计表现，可帮助设计师展开不同的设计思路，通过这些可能性概念，设计师逐步发展、淘汰一些设计，逐渐成熟自己的构思，最终将它变成现实。设计师通过设计方案草图实现与其他设计师、与客户的有效沟通。

此阶段根据客户提出的设计需求，公司设计师对产品进行了设计思维发散，包括整体形态的创新、人机舒适度的研究、流行趋势的分析等，得出初步草图结果。通过本轮草图提案，意在获取客户对草图方案的尺寸、色彩、制造工艺、人机舒适度等方面的意见，进而做出下一步修改。细节部分的完善将在后续的设计中进行。

4）第四阶段：2D线框图和3D效果图。

前期的设计方案草图已经很好的诠释了设计目标，电脑辅助设计则是方案的数据化呈现方式。效果图设计的主要功能为将平面图纸三维化、仿真化，通过高仿真的制作，来检查设计方案的细微瑕疵或进行项目方案修改的推敲。因此效果图是设计表现的方法之一，明确这个基本功能后该阶段在设计过程中要求完成以下能力目标：（1）能依据设计草图创意设计绘制，实现产品局部与整体间的协调；（2）能合理布局三视图，2D线框图符合家用产品的人机工程需求；（3）能对2D线框图进行修改细化，能依据2D线框图建立3D模型；（4）能延续设计理念优化3D模型，符合草图设计创意；（5）能合理应用图形语言的方法，对产品概念作直观表达；（6）能按照设计要求合理赋予产品材质和色彩；（7）能正确标注家用产品的尺寸、结构与生产工艺；（8）能根据三维模型完成安防产品三视图的输出。

5）第五阶段：项目答辩、细节调整。

以演讲的方式完成产品设计项目效果图展示，各小组分别陈述方案，由设计公司的设计总监进行方案的可行性评估，项目小组间互评。该阶段通过项目答辩的方式培养学生的语言表达能力、演讲能力、设计项目的总结能力。由教师组织设计公司总监进行现场答辩，每进行完一组后进行点评，最后课后再调整。

4 结论与建议

北京理工大学珠海学院设计与艺术学院的课程项目化教学改革获得了全院上下的大力支持，为教学的顺利实施打了基础。同时，各教学部门、各教研室、辅导员等也对课程项目化教学改革的授课方式、授课内容的变化给予了肯定并提出了中肯的意见。受益对象涉及到设计与艺术学院工业设计专业所有学生及相关教师，甚至可以为国内其他相关院校研究机构、相关课程体系及专业教师和学生提供学习的参考。

课程项目结束，学生通过实际项目的演练和设计进行总结，为今后针对家用电器项目的设计积累了专业基础，提升了对家电行业的深入了解，并体验了实践项目设计的流程，从而极大的提高了学生对专业的信心和学习设计的兴趣。

参考文献

[1]恰安，博赫尔.创造突破性产品：从产品策略到项目定案的创新[M].北京：机械工业出版社，2004.

[2]江湘芸.设计材料及加工工艺[M].北京：北京理工大学出版社，2003.

[3]Karl T U，Steven D E.产品设计与开发[M].北京：高等教育出版社，2005.

篇6

关键词　课程设计　光电子学　教学　实践

中图分类号：G642

文献标识码：A

光电子学是光信息科学与技术专业一门理论与实践并重的专业基础课，是后续专业课程学习和毕业后从事光电类研究和开发重要基础。围绕“厚基础、宽口径、高素质、强实践、重创新”的人才培养模式，除了开设光电技术实验外，我们还开设了光电子学课程设计。与光电技术实验相比，光电子学课程设计更能发挥学生的主动性和创造性，学生通过课程设计过程对教学内容进行综合应用，而且把已经学过的激光技术、工程光学、物理光学、数字电子技术等相关课程的理论知识综合应用于课程设计，加强了学生的综合实践训练，知识应用能力明显提高。

1 课程设计的教学组织及实施

1.1 课程设计题目的选定

课程设计一般教学时间较短（2周左右），在这么短的时间内，如何有效培养学生将理论知识运用到实践中去的能力是一个值得探讨的问题。尽管学生对光电子学、激光技术、物理光学等相关课程的理论知识有所掌握，缺乏应用于实际的训练，难以进行复杂的系统设计。因此，在突出课程重点内容的基础上将知识面适当拓宽，着重于学生基本技能的培养，设计的题目难易适中，不宜过大过于复杂，以便让学生有一个循序渐近的学习过程。另一方面，课程设计在选题上应考虑到与当前应用领域和产业的充分结合。设计题目具有一定的实用价值，激发学生学习的主动性、积极性。为保证每个学生都有一定的工作量，达到训练效果，根据学生人数拟定题目，每个题目最多三个学生。学生根据兴趣自由选题，题目选定之后，根据设计题目的内容和任务进行小组讨论，明确个人分工，以便于进行考核与检查。

1.2 课程设计的实施

根据课程设计题目的内容和任务，学生通过文献调研，运用相关理论知识对设计题目进行分析，经过组内讨论，提出相应的设计方案，说明设计原理，对设计方案进行理论、仿真或实验等相关分析，记录相关实验现象、实验数据、遇到的问题以及解决方式等详细资料，分析设计的可行性，对原来的设计方案进行优化或更改。

1.3 课程设计的考核

课程设计的成绩分为平时成绩、设计报告和答辩三部分。平时成绩主要考核学生出勤、进度、学习态度、资料占有量等总体表现，占总成绩的20%。设计报告主要考核学生的设计报告，如设计原理的论述，方案的论证，结果的分析，书写格式等方面，占总成绩的60%。答辩主要考核学生掌握知识的准确程度、熟练程度、口头表达能力，占总成绩的20%。在评定成绩时，我们还参照每个学生在小组内的具体分工，根据承担工作量的多少进行成绩划分。

2 目前存在的一些问题

我校光信息专业建设起步较晚，课程设计教学过程中还存在一些问题，需要借鉴其他院校的教学模式，结合自身特点进行教学改革。（1）课程设计是在理论课讲授结束后进行的，两者没有有效地衔接；（2）课程设计题目是老师制定，没有有效发挥学生的主动性和创新性；（3）制定更加详细的评分标准，完善考核体系；（4）师资力量薄弱。

3 课程设计教学改革的一些举措

3.1 加强专业课教学与课程设计的衔接

课程设计光电子学课程结束之后进行的，专业课教学与课程设计教学有意识地融合与衔接十分重要。在课堂理论知识教学过程中，广泛收集资料，结合光电技术的实际范例详细剖析光电子学基本原理的应用，使枯燥的专业课教学变成类似于“案例教学”，激发学生的学习兴趣，还可以启发和引导学生理论联系实际。在专业课理论教学阶段，把课程设计的题目、任务和设计要求等相关信息作为案例告诉学生，让学生带着问题去学习，加强理论教学与课程设计的联系。因此，课程设计不再是两周时间，而是贯穿于整个专业课学习阶段，学生在课堂教学中对课程设计已经具有初步的认识和准备，进入课程设计后，节省了课程设计时间，学生有更多的时间对设计题目进行思考，设计方案更加优化，有利于学生创造性的发挥。

3.2 发挥学生的创新性，进行自主选题

课程设计具有很强的实践性，是学生将理论应用于实践的一次训练。因此，在制定课程设计题目时应与实际应用相联系。在教师制定课程设计的同时，可以组织学生根据自己的兴趣爱好自主制定设计题目，鼓励学生利用教材、文献、专利等相关资料，进行独立思考，拿出自己设想与方案。

3.3 完善考核体系

课程设计不同于专业课教学，强调的是学生的实践能力。如何监控教学过程，客观反映学生的学习成果，成为教学质量保障的重要问题。我们将课程设计的成绩分为平时成绩、设计报告和答辩三部分，并制定了相应的评分标准。学生需认真填写考勤表，详细记录自己遇到的问题和解决过程，填写小组讨论记录表，每个学生在课程设计期间的表现被如实记录，尽可能消除个别学生完全不动手的情况，让每组所有的学生都参与到课程设计中来。综合设计题目之间的差异以及学生课程设计的学习过程对学生课程设计的成绩进行评价。既激发了学生学习的积极性和主动性，又规范了教师的教学活动，有效保障了教学质量。

3.4 加强师资团队建设，增强课程设计的指导

教师指导是保障课程设计教学质量，提高学生实践能力的关键环节。在课程设计教学过程中，教师应起到组织、引导、检查以及解决问题的作用。教师要及时掌握每组学生的课程设计状况，参与小组讨论，在鼓励学生发挥主动性的同时，给予正确的引导，帮助他们解决疑难问题，以保证课程设计教学质量。

4 结束语

光电子学课程设计是培养学生实践能力的重要环节。结合本校光信息科学与技术专业的教学体系现状，我们对光电子学课程设计的组织模式进行了初步的改革与实践。在课程设计中尽可能调动学生的主观能动性，从课程设计的选题、设计内容的实现与总结答辩，都由学生自己完成，取得了较好的实践效果，提高了学生理论联系实际的能力。但仍然存在一定问题，在今后的教学中还需不断探讨，进一步提高课程设计的质量。

参考文献

[1]　闫秋会,南晓红等.课程设计教学模式的研究[J].西安建筑科技大学学报,2008(4):94-97.

篇7

为提高学生的实践与综合设计能力，结合CDIO教学理念，分析现有实时视景仿真综合课程设计中存在的问题，提出对教学模式进行研究和改革的思路，并设计了完整的教学改革措施。从实践效果来看，教学改革提高了学生的学习兴趣，对培养学生的主动学习能力、实践能力和工程素养有很好促进作用。

关键词：

CDIO教学理念；教学改革；课程设计

1教学中存在的问题

视景仿真综合课程设计是仿真科学与技术学科的本科生的一门专业课，视景仿真综合课程设计教学效果的好坏直接影响到学生对图形学与仿真课程组相关知识和技能的掌握。提高教学效果，增强学生的综合实践能力是教学改革的目标。在以往课程教学中，存在以下问题：①以往的教学安排是由指导教师详细讲解课程设计的要求和具体内容，学生只是按部就班的完成课程设计，不利于发挥学生的自主创新能力；②部分学生存在学习目标不明确，对课程的重视程度不够，课程设计过程中只是被动地接受知识，不能主动和有目的地学习；③综合课程设计的时间集中在两周内完成，课程内容较多，涉及面较广，深入讲解和指导困难；④考核方式单纯采用大作业方式，以检查编码为主，忽视了对学生的查阅资料能力、规范设计能力和团队协作能力等方面的考核，不能很好地反映学生理论和实践学习效果。

2教学改革探讨

自2000开始，美国麻省理工学院、瑞典查尔摩斯工业大学、瑞典皇家工学院和瑞典林雪平大学等四所高等学府在KnutandAliceWallenberg基金会资助下，通过共同探索研究，创立了CDIO工程教育模式，并成立了CDIO国际合作组织［2］。CDIO是Conceive（构思）、Design（设计）、Implement（实施）和Operate（运作）等英文的缩写。它以产品从研发到运行的生命周期为载体，以产业需求为导向，教学内容与产业发展相结合，通过系统的产品设计让学生能够以主动的、实践的、课程间有机联系的方式进行学习，以培养适应产业发展的合格工程人才［3］。针对实时视景仿真综合课程设计在实际教学中存在的问题，将CDIO工程的教育理念应用到《实时视景仿真综合课程设计》的教学实践中，以实际需求、工程方法与学生的学习活动相结合，能够有效地提高教学质量。教学改革的思路为：根据该课程的教学大纲，对课程教学目标进行具体化和分类化，并转换为学生的学习目标；以3－4个学生为一组，组成相应的课题小组，课题小组成员相互合作，共同完成工程项目；在项目执行过程中，培养学生的团队合作精神，系统地运用CDIO工程的理念进行构思、设计、实现和运作，给予学生更多解决实际工程问题的机会，让学生更加贴近市场和企业的需求。

3CDIO模式下教学改革的实施

3．1课程设计内容的改革

综合课程设计的内容选择是否得当，直接关系到课程的教学效果。以往的实时视景仿真综合课程设计选题综合考虑了计算机图形学、实时仿真技术、虚拟现实和视景仿真技术等课程的知识点与理论体系，符合培养方案的要求。由于没有与实际需求结合，缺乏对学生综合应用能力的训练，学生解决实际问题的能力没有得到提升，不能满足市场对视景仿真人才的需求。因此，指导实时视景仿真综合课程设计的教师在设计课题内容时应与CDIO模式的教育理念紧密结合，以实际需求为导向，以培养学生的综合应用能力作为根本，结合实际工程项目的设计制作过程，关注视景仿真领域的最新研究成果与方向，提高学生在综合课程设计中主动性。根据以上思路，指导教师在设计综合课程设计的题目和内容时，主要从三个方面考虑：①走访视景仿真领域的相关公司和企业，了解他们对人才的需求，从已有项目中提取一些具有工程实践背景的设计题目，如虚拟装配系统、数字沙盘系统及三维管线系统等；②结合指导教师及学院内其他教师现有的纵向和横向科研项目，从中提取部分内容来拟定合适的课程设计题目，如数字地球、数字海洋及GPS轨迹可视化等；③结合视景仿真的研究热点，与实际需求结合来拟定设计题目，如高精度全局光照、大规模场景实时绘制、基于GPU的实时渲染及实时碰撞检测等。

3．2教学模式的改革

综合课程设计应当充分体现综合性、设计性及创新性。它并不是简单地将几门课程的实验内容组合在一起，而是强调对学生综合应用能力的培养。这一点与CDIO模式的教学理念较为契合。在教学模式改革中，借鉴ACM程序设计大赛的模式，将学生分为多个兴趣小组，以小组为单位进行选题、设计、编码及答辩［4］。具体步骤如下：①将以往两周内集中完成的课程设计，改为贯穿整个学期，每周两次课，每次3个学时。除了集中设计时间外，指导教师还需在每周指定1－2个下午为固定答疑时间；②在综合课程设计开始的第一周，指导教师向学生介绍课程设计的目标、内容及注意事项，并对设计过程中涉及的视景仿真引擎如OpenSceneGraph、osgEarth、osgOcean及Ogre等进行深入讲解；③学生了解课程设计的题目和内容后，按个人意愿自由组合，形成3－4人的设计小组。在与指导教师充分讨论后，每个设计小组选择一个设计题目，该步骤的时间跨度为2周；④在确定课程设计题目后，设计小组开始查阅资料，撰写开题报告和需求分析报告，交由指导教师审阅并指导。该步骤的时间跨度为2周；⑤在完成需求分析报告的基础上，完成系统方案的功能设计，并在指导教师的协助下，完成系统设计方案及详细设计文档。该步骤的时间跨度为3周；⑥根据系统设计方案和详细设计文档，设计小组根据选题，选择OpenGL、Direct3D、Open－SceneGraph、或Ogre等图形开发工具完成课程设计的编码工作，初步形成工程系统。在开始编码阶段，指导教师需对编程风格和具体要求进行详细地讲解。该步骤的时间跨度为6周；⑦针对已完成的工程系统，设计小组编写测试大纲，对系统进行测试，并对bug进行修正，最终形成完整的测试报告。该步骤的时间跨度为2周；⑧在综合课程设计的最后一周，由指导教师组织课程设计答辩，对所有学生进行考核。在答辩过程中，学生需阐述个人在课程设计过程中所承担的工作，课题的设计理念及实现过程，并现场回答教师的问题。在视景仿真综合课程设计的实施过程中，充分利用CDIO模式的教学理念，采用做中学的教学方式去进行基本环节的全面训练，让学生能够积极主动地学习，提高学生的综合应用能力［5］。因为课程设计的时间跨度较长，指导老师有充足的时间对各个教学环节进行指导和监督，使得整个课程设计符合软件工程开发的流程，让学生建立了以往教学模式中缺乏的工程价值观。

3．3考核方式的改革

CDIO是为了培养全面发展的工程师，希望未来的工程师能够在一个现代的、团队合作的环境中，运用构思一设计一实施一运作的策略来共同应对来自现代复杂的技术社会中工程要求的挑战［6］。CDIO的一个核心信念是产品、过程和系统的建造能力必须在真实的工程实践和解决问题的环境中取得［7］。因此，为尽可能与实际项目开发流程保持一致，克服单纯以编码为考核手段的片面性，综合课程设计的最后成绩也由4部分组成：设计成绩、产品成绩、团队成绩及答辩成绩。（1）指导老师根据设计小组提交的文档报告给出设计成绩，其中文档报告包括开题报告，需求分析报告、系统方案报告、详细设计文档、测试文档及测试报告等。设计成绩主要考察学生所查阅资料的丰富程度，设计方案的可行性与规范性，分析问题的深入程度及解决问题的具体效果等。（2）产品成绩主要由设计小组提交的工程系统决定。重点考察学生是否按编程规范进行编码，如代码的整体结构，命名空间的使用，变量、函数、类及接口的定义，指针的运用以及程序注释的完备程度等。（3）团队成绩由同组同学给予，主要考核小组中每位同学在整体设计过程中所做的努力和贡献。（4）答辩成绩由课程设计的答辩小组教师集体给予。答辩是视景仿真综合课程设计必不可少的环节，它对验证整体课程设计教学效果起着重要作用。学生的答辩准备实质上是对课程设计过程中所承担工作的梳理与概括，有助学生进一步巩固所用的知识。现场答辩既能够锻炼学生的表述能力，又能够提供一种有效的交流方式，使教师可以有效了解学生对知识点的掌握程度。在现场答辩时，指导教师还能够对课程设计中存在的共性问题进行集中答疑，加深学生的印象。在课程设计结束后，指导教师应对设计过程的各个环节进行分析和总结，找到存在的问题，并给出相应的改进措施。通过这种方式，指导教师能够从整体上把握教学效果，并能够对不足之处不断地优化和改进。教学实践证明，课程改革取得了较好的成果，提高了学生的学习热情，培养他们的主动学习能力和实践能力，加强他们的工程素养。

作者：邹华 单位：武汉大学计算机学院

参考文献：

［1］王精业，杨学会，徐豪华．仿真科学与技术的学科发展现状与学科理论体系［J］．科技导报，2007（12）．

［2］李铮，陈得宝，苗曙光，等．CDIO工程教育模式下综合课程设计的教学改革［J］．淮北师范大学学报：自然科学版，2013（2）．

［3］王刚．CDIO工程教育模式的解读与思考［J］．中国高教研究，2009（5）．

［4］陈娟．ACM程序设计竞赛探讨［J］．实验科学与技术，2010（6）．

［5］凌丹，牟萍．在综合课程设计中培养学生的创新能力［J］．中国大学教育，2013（12）．

篇8

1课程设计选题

关于环境影响评价课程设计的选题，目前许多工科院校选择了学校内部或学校周边企业做环境影响报告表，此类题目基本上能够符合课程大纲对该教学环节的要求，使学生得到一定程度的设计训练，但设计内容未能突出行业特色。实际上，各行业环境影响评价的内容和侧重点有很大差别，因此课程设计的选题既要符合教学大纲的要求，来源于基础理论，又要源于生产实际，突出行业特色，这样才能调动学生课程设计的积极性，培养学生的行业认同感。依托中国石油大学(华东)的石油特色和学科优势，课程组将环境影响评价课程设计的题目定为“石油石化企业典型装置工程分析专题”，该选题基于以下三点:第一，中国石油大学(华东)具有环境影响评价甲级资质，课程组成员均为注册环境影响评价工程师，均主持或参加过国家级或省级化工石化类项目环评，具有丰富的一线环评经验，有能力指导学生进行化工石化类项目的环评课程设计。第二，中国石油大学(华东)是一所石油石化特色鲜明的教育部直属重点大学，学生在课程设计之前均修习过《石油工业与环境保护概论》、《石油加工概论》、《油田化学》等课程，并去青岛炼化、齐鲁石化等企业进行过认识实习和生产实习，具备石油石化方面的基础知识。第三，石油石化企业设备繁多，流程复杂，敏感程度较高，编制环境影响报告书需要几个月甚至更长的时间，而课程设计时间非常有限，仅为2周，因此若将课程设计题目设定得过大过深，会使学生不容易深入其中，只能停留在表面文字的整理上，这样会降低学生设计的积极性，课程设计的效果也将大打折扣。由于工程分析是环境影响评价的基础，是环评报告的核心，因此课程设计仅针对石油石化企业某套装置进行工程分析，这样学生通过课程设计，能够熟悉石油石化企业装置的特点，以及石油化工类项目工程分析的内容和方法，能够为今后从事环评工作打下良好的基础。

2课程设计组织与实施

我校环境工程专业共有两个班，课程设计分为四个大组，15人一组，每组由一名教师指导，承担一套装置的工程分析专题。课程组在已经完成的石油石化项目的环境影响评价报告书中，选取了10套典型装置的工程分析章节，经统一整理后设计成标准题库供课程设计使用。在课程设计开始之前，首先由指导教师进行石油石化类项目环评内容及要点的讲座，对即将进行设计的几套装置的主要特点进行简单介绍，对课程设计中可能涉及的问题予以提醒和澄清，从而使学生们掌握石油石化项目环境影响评价工程分析专题的编制格式及要点，在设计过程中能够做到有的放矢。然后由指导教师给学生发放相关装置的可行性研究报告，并布置前期工作要求:(1)查阅相关法律法规、环评导则及标准，列出工程分析专题所需的各项内容;(2)熟悉AutoCAD绘图软件的用法;参考装置的可行性研究报告，熟悉装置的工艺原理、工艺流程、污染源及污染物;(3)查阅石油石化装置物料平衡、硫平衡、水平衡的计算方法;(4)查阅石油石化装置涉及的污染治理措施。在设计过程中，各组每隔两天进行一次集体讨论和答疑，在讨论过程中，指导教师应鼓励学生把自己在课程设计中遇到的问题、解决的方法、收获体会以及不完善之处及时进行总结，同时教师利用提问等方式，及时掌握学生的设计进展和存在的问题。最终上交的课程设计成果包括装置的工程分析专题报告和应用AutoCAD软件绘制的装置工艺流程及污染源位置图。工程分析专题报告的具体内容包括:(1)装置规模及组成;(2)原料及产品方案;(3)工艺流程及产污环节分析;(4)污染源源强分析与核算过程;(5)装置平衡性分析(物料平衡、硫平衡和水平衡);(6)装置的污染源、污染物及治理措施。

3课程设计过程中需要进一步完善的问题

3.1加强学生的读图能力和绘图能力

装置的可行性研究报告中给出的是装置的工程设计工艺流程图，而环评报告中需要的是装置的工艺流程及污染源位置图，重点关注工艺过程中产生污染物的具体部位、污染物的种类和数量。这就需要学生首先会读图，把工程设计工艺流程图中的设备及物料进出情况摸清，然后将流程进行相应简化，突出污染源分布情况，同时要保证流程的完整性，最后应用AutoCAD软件完成装置的工艺流程及污染源位置图。在课程设计过程中发现，有些同学在读图方面存在一定困难，而有些同学对AutoCAD绘图软件操作不熟练，绘图速度较慢。因此需要加强对学生读图能力的培养，培养学生的空间想象力，使学生具有较强的构思草图的能力，同时应指导学生掌握AutoCAD软件绘图的基础知识，这样才能保证课程设计的质量和效率。

3.2培养学生查阅文献的能力和创新的能力

学生查阅文献的过程中，不仅要高质量地完成老师布置的任务，还应拓展与课程设计相关的知识面，提高自身的综合素质，这不仅需要学生自己的努力，也需要指导教师的配合。教师应引导学生积极查阅资料和复习有关教科书，学会正确使用标准和规范，强化学生的工程实践能力。设计过程中鼓励学生多做深层次思考，综合考虑环保性、经济性和实用性，强化学生综合和创新能力的培养。同时，学生过于依赖互联网，对信息的来源往往缺乏考证，指导教师应加强这方面的督导，要强调信息的权威性。

3.3保证课程设计成绩评定的公平性

由于课程设计每组参与同学较多，指导老师有限，设计内容相同，造成部分同学以逸待劳，提交的课程设计报告和绘图存在抄袭现象。针对此问题，指导教师应合理分配学生的任务，保证任务的交叉性和独特性;应完善课程管理，根据学生讨论发言情况、文献查阅情况等，加大平时成绩所占比例，同时在课程设计完成后增加答辩环节，每组学生需要面向两位以上指导教师组成的评审小组进行汇报和答辩，从而断绝环评报告的抄袭现象，保证课程设计成绩的公平性。

4结语

篇9

关键词：数字信号处理；课程设计；FPGA

中图分类号：G434文献标志码：A文章编号：1673-8454（2017）24-0034-03

一、引言

数字信号处理课程是电子技术类、通信类专业的一门重要的专业基础课。目前我们对本科生开设的《数字信号处理》课程大多侧重在理论技术方面，注重理论推导而忽略具体实现技术的介绍。结果导致学生在学习了数字信号处理课程之后并不能把所学的理论知識与实际的工程应用联系起来。如果将现有的《数字信号处理》课程与FPGA技术相结合，以已有的理论为基础，重点介绍数字信号处理实现平台和一些具体可用的实现算法，可促进教员教学水平的提高及学员动手能力的加强和创新意识的养成[1-5]。

我校已设立了《数字信号处理课程设计》课程，为进一步培养学生的创新实践能力，我们将FPGA引入到数字信号处理课程设计的实验教学中，精选和优化课程设计内容，使数字信号处理课程设计更具科学性和实践性。以Xilinx公司提供的集成开发工具ISE软件和实验室自研的基于Spartan3系列的FPGA多功能实验箱，作为“数字信号处理课程设计”的软、硬件平台。在此平台上，学生最终能完成从基础实验、典型应用到综合设计的一系列教学实验。通过近三届学生的教学实践，收到了良好的教学效果。

二、课程设计的目的与要求

本课程设计是《数字信号处理》课程的具体应用和实践，是《数字信号处理》课程理论知识的综合运用，其基本任务是着重提高学员在模/数转换、数/模转换、数字信号处理、系统分析与综合方面的实践技能和科学作风，培养学员综合利用理论知识解决实际问题的能力。

要求学员根据所学数字信号处理知识独立设计完成基本任务，熟悉、掌握、熟练使用FPGA开发软件，掌握模拟信号的数字化采集与产生、数字滤波和频谱分析的基本原理，运用FPGA技术对数字信号处理系统进行系统分析和综合设计。

三、课程设计的内容安排

本课程的教学内容包括FPGA设计基础、FPGA典型应用案例、综合课程设计实验三大部分内容。

1.FPGA设计基础

第一部分FPGA设计基础介绍了可编程逻辑器件的编程器件工作原理、基本结构和电路表示方法，现代数字系统的设计方法，可编程逻辑器件的一般设计流程；FPGA的典型应用场合；主流的FPGA芯片厂家（如Xilinx和Altera等）及其市面代表产品；硬件描述语言基础（VHDL和Verilog）；Xilinx的可编程逻辑器件设计工具ISE软件，以及基于ISE的开发设计流程。

2.FPGA典型应用案例

选择合适的典型应用案例是做好数字信号处理课程设计的关键所在。通过实际教学实践，使学生利用FPGA工具开发软件来掌握信号处理系统基本原理，以及数字信号处理的设计方法。同时利用配套的仪器和设备，在FPGA多功能实验箱上完成数字信号处理的算法验证与调试。

本实验箱充分采用了模块化设计思想，具有良好的扩展性和移植性。实验箱由底板、FPGA核心板、双路A/D模块、双路D/A模块、IO模块、面包括展板等组成。其中，FPGA核心板采用Xilinx公司的Spartan3系列FPGA芯片XC3S400-PQ208，门数容量为40万门；A/D模块搭载双通道65MHz高速12位ADC，满足高速高精度数据采集需求；D/A模块搭载双通道125MHz高速14位DAC，满足高速高精度波形输出需求；I/O模块板配备了丰富的I/O设备，其中有12个LED灯、4*4矩阵键盘、拨码开关、四位七段数码管、液晶模块（1602和12864）和蜂鸣器。

根据课程设计的目的与要求，在对多年教学实践分析的基础上，为学生提供了下列5个FPGA典型应用案例：①正弦信号发生器设计；②数字电压表设计；③数字频率计设计；④FIR滤波器设计；⑤简易数字频谱仪设计。这一部分内容是本门课程设计的重点，是在课堂上教师重点讲授的内容。首先对工作原理进行分析，然后在FPGA多功能实验箱上演示实验结果，再打开ISE实验例程进行程序讲解，最后安排学生自己实做练习，复现实验结果。

在以上典型应用案例中，不仅注重数字信号处理基本知识的理解和应用，而且强调知识的融汇贯通，重点加强学生对课程知识的综合应用和实践能力的培养。例如，正弦信号发生器设计实验，注重运用直接数字频率合成（DDS）和数/模转换（D/A）的实现方法；数字电压表和数字频率计设计实验，注重运用模/数转换（A/D）和数字化测量幅度、频率的实现方法；FIR滤波器和简易数字频谱仪设计试验，注重运用FIR数字滤波和FFT进行实际信号频谱分析的实现方法。

3.综合课程设计实验

综合课程设计实验要求学生运用FPGA技术对数字信号处理系统进行系统分析和综合设计，完成数字信号处理课程设计报告总结，以及课程设计过程中的学习体会与收获、对FPGA开发设计经验总结、本次课程设计的认识与建议。

具体实施时，教师布置4个可选的综合设计实验：①数字储存示波器、②逻辑信号分析仪、③程控滤波器、④简易数字信号传输性能分析仪。学生可以任选其中一题作为综合课程设计实验题目，要求学生运用FPGA技术对数字信号处理系统进行系统分析和综合设计，并在FPGA多功能实验箱上完成整个系统的设计与实现。

下面是一组学生选择第3题（程控滤波器）进行综合课程设计的部分实验结果。其中设计了一个截止频率为10KHz高通滤波器，先用Matalbfdatool滤波器设计软件进行FIR线性滤波器的系数设计[6-7]（如图1所示），然后导入到MATLAB工作空间进行相应的操作，并保存为FPGAIP核所需的.coe文件，再在ISE工程中将.coe文件导入到FIRIP核中，并编译下载至FPGA多功能实验箱上观察输出结果。截止频率10KHz高通滤波器输出结果（10KHz输入）如图2所示，截止频率10KHz高通滤波器输出结果（8KHz输入）如图3所示。

四、教学模式和方法的选择

1.以学生为主体，采用启发式教学

“数字信号处理课程设计”教学的基本模式是采用多媒体课件进行部分精讲，伴以大量的自学、讨论和实践。在以启发式为基本方法的前提下，针对本课程的特点，采用了以下三種方法。一是对比分析法。不同FPGA在芯片结构、外围接口、程序开发以及功能上都有可比之处，通过对比教学，可以加深印象提高教学效果，让学员更好的理解所讲述的内容。二是系统分析法。一个完整的FPGA系统是一个完备的系统。在介绍各种不同系统结构的设计时，还必须从硬件和软件两个角度统一阐述，使学员明白为什么采用该型号芯片、为什么采用该软件结构等，从而更深入的理解数字信号处理的硬件实现的本质。三是典型分析法。FPGA系统多种多样，适当的选取几种典型的系统进行详细分析，由浅入深，由表及里，使学员不但能熟练的掌握和分析各种FPGA系统，还能学会自己设计或构造具有特定意义的数字信号处理系统。

2.丰富的多媒体教学手段

针对数字信号处理课程设计中一些内容比较抽象难以理解，教师用传统的教学手段很难讲解清楚，某些规律学习者难以捕捉，同时有许多设计的概念需要通过实验验证来加以阐述，例如，在讲解滤波器设计过程时，虽然在理论上说明了设计过程的步骤和方法，但是，实际滤波的应用具体是怎样，需要通过实验来加以验证。因此在教学中，可发挥多媒体的强大的辅助教学功能，使得抽象的或难以进行传统教学的内容能形象直观生动地再现出来，实现教学由难化易，由繁化简，激发学生学习兴趣。

在课堂教学中可以引入Matlab仿真和FPGA技术演示，可以加深学生对基本概念、理论的理解，可以使抽象的内容生动、直观，从而提高学生的学习兴趣，事半功倍；同时将视频、动画制作在课堂讲解中，利用动画与视频产生的动态效应，将深奥难懂的理论问题转换成直观、动态的视频或动画，这样不但增加了知识的趣味性，而且增加了知识的连贯性。对教师来说，能够通过动画与视频将知识点更好、更直观的表现出来，学生也可以在学习过程中对自己的抽象思维进行验证。

3.分组协作共同完成

具体实现来说，可以将学生分组（3～4人一组），每组重点准备一个可选的综合设计实验。教师引领学生对项目进行任务分解、剖析与本课程设计相关的内容。学生按照实验小组讨论方案设计、任务分解、搜集资料、项目制作、调试测试、撰写报告的一般项目研发过程进行综合性实验。整个综合性实验以一个项目研发的形式进行组织，不但能加深学生对理论知识的理解，而且能够极大提高学生的科研素质。全组同学既要独立思考又要集体讨论，鼓励学生设计出不同的方案。采用这种方式，可以极大调动学生的积极性，同时增强同学之间的团队合作。

4.课程设计考核方式

建立完善合理的考核制度无疑可以有效的对学生形成正确的引导，考核方式应该以考核学员能力为主要目的。数字信号处理课程设计考核成绩根据学生的实验报告和实际操作情况进行综合评分。考核内容包括：设计方案是否合理，编程、调试和测试数据是否正确，设计指标是否完成，撰写报告是否格式规范和条理清楚等方面。按100分考核，最后评定为优秀、良好、中等、及格、不及格五个等级。

五、结束语

通过《数字信号处理课程设计》课程的学习，培养学员综合数字信号处理方面的理论知识，解决模/数转换、数/模转换、数字信号处理、系统分析与综合方面常见实际问题的能力。基于FPGA硬件实验平台，学生通过查阅参考资料、设计实验方案，分组讨论、分析解决问题，最终完成设计课题，初步掌握工程设计方法和组织实践的基本技能，逐渐熟悉开展科学实践的程序和办法，为将来从事和逐步适应日新月异发展的系统科学提供一定的适应能力与基础。

参考文献： 

[1]李永全.数字信号处理课程设计的改革与探索[J].实验科学与技术，2008，6（3）：101-103. 

[2]罗倩.数字信号处理课程设计中创新性实践探索[J].教育教学论坛，2016，6（11）：145-146. 

[3]刘翠响，王宝珠，王霞.信号处理综合课程设计的教学改革与尝试[J].中国电力教育，2009，32（8）：140-141. 

[4]朱金秀，张卓，朱昌平.《数字信号处理》课程实验教学研究与实践[J].实验室研究与探索， 2008，27（5）：96-97. 

[5]杨莉，施国勇.基于FPGA的数字信号处理课程设计[J].电气电子教学学报，2010，32（4）：77-78. 

[6]蒋小燕.《VHDL语言及FPGA设计》与《数字信号处理》课程实验教学融合研究[J].软件导刊， 2015，14（7）： 215-216. 

篇10

语音信号的抽样和重构，在理论方面涉及到滤波器的设计和抽样定理［2，3］，实践方面涉及到滤波器和抽样定理的具体实现，还包含模拟电路和数字电路的基础知识，是理论和实际紧密结合的。因此，将其作为电子课程设计的题目，可以使学生充分巩固和加深理解基础核心课程的知识，提高自学能力和解决实际问题的能力。本文将其作为“电子线路课程设计”的教学平台进行构建的。

1语言信号抽样和重构系统设计

语音信号的抽样与重构系统是对经过抗混叠滤波后的语音信号进行8kHz自然抽样，然后把抽样信号进行重构，恢复出原信号，并将信号通过扬声器输出。系统构成如图1所示，包括电源电路、语音信号的输入电路、抽样时钟产生电路、信号抽样电路、信号重构电路和功率放大电路等。

1)电源电路电源电路可以提供±12V和±5V的直流电源。实现方法是将220V交流电经过变压器和整流桥变成+15V和－15V的直流电［1，2］。先将+15VDC输入到模块LM7812和LM7805，转变成为+12VDC和+5VDC输出;而将－15VDC输入到LM7912和LM7905，转变成－12VDC和－5VDC输出。

2)语音信号的输入电路语音信号的输入电路包括语音信号的采集和抗混叠滤波。根据奈奎斯特抽样定理，设计的抽样频率为8kHz。为避免频谱混叠，对信号要进行抗混叠滤波［4］。因此，将语音信号通过麦克风转换为电信号后，对信号进行放大和滤波。低通滤波器的参数如下:截止频率为3400Hz、通带衰减3dB、阻带衰减40dB，用滤波器设计软件Filterlab进行设计［5］。

3)抽样时钟产生电路抽样时钟产生电路的功能是产生8kHz的双极性方波信号。通过参数设计，芯片NE555可以用来产生频率和占空比可变的单极性方波信号。但后续抽样电路需要的是双极性的方波信号，故还需进行极性转换，可以采用运算放大器实现。

4)信号抽样电路信号抽样电路的功能是对语音信号进行自然抽样，可以使用四通道双向模拟开关芯片CD4066实现。双极性方波信号接到控制端，控制模拟开关的通断控制音频信号的通过，达到抽样目的。

5)抽样重构电路抽样后信号的重构过程，就是一个内插过程，是通过低通滤波器实现的。这里的滤波器参数与抗混叠滤波器参数相同。

6)功率放大电路功率放大电路的功能是对重构后信号进行功率放大，驱动扬声器，核心芯片为LM386。

2课程设计流程安排及要求

第一阶段:教师讲解设计的整体功能及系统划分，学生初步了解整个设计的组成和结构。同时完成学生的分组，二人一组自愿组合，第二阶段:学生根据设计内容，查找相关资料，独立完成电路设计。利用Multisim对各单元电路进行仿真，完成设计报告。设计报告内容包括系统概述、单元电路设计、分析和仿真［6］。其设计任务包括:①介绍系统设计的思路与总体方案;②介绍单元电路参数的选择和计算;③给出仿真电路图和仿真结果;④给出工作分工和元器件明细表;⑤给出引用的参考文献。第三阶段:焊接之前，要求学生画出布局布线图，包括元器件在实验板上的摆放和排列、器件所有管脚之间的连接以及电源和地的安排等。布局布线图完成后便进行电路的焊接和调试，最后完成总结报告。总结报告包括:①系统功能描述;②各单元电路的调试和实际改进的电路图;③系统测试结果，给出重要测试点的实测波形;④课程收获和建议。