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电子电路设计与实践精选(九篇)

作者:小编    发布时间:2024-02-26 08:23:38    浏览量:

  江南APP近年来,我们电气工程系为提高学生综合素质,增强教学效果,进行了一系列的教学体系改革,尤其是在实践教学方面。电子设计竞赛就是我们配合教学改革进行的一种尝试。自2006年起,每届的院级电子设计竞赛由我们电气工程系面向全院倡导并组织。竞赛活动规定在一个月的时间内,学生自愿报名并选取老师给定题目。题目可以归纳为五类:电源类、信号源类、无线电类、仪器类、数据采集与控制类等。其特点是:实用性强、综合性强、技术水平发挥余地大,并且尽量涉及电气、电子类专业课,如低频电路、高频电路、数字电路、单片机、PLC等。学生根据实际情况可以单独完成,也可以共同完成一个题目。在院级电子设计竞赛的基础上,我们组织学生参加省级、部级的竞赛,通过多次的竞赛,我们发现学生的内在潜力和创造力远远超出了老师的想象,虽然有一些缺撼,但效果非常不错,不仅锻炼了学生们针对实际问题进行电子设计制作的能力,而且在选用新器件及创新能力与合作精神等方面也得到了全面提高,同时对电类专业的实践课程体系与教学内容的改革起到了促进作用。

  从参赛学生的情况看,参加竞赛的大多数已系统完成电气、电子类专业基础理论课和实践课的学习,并学习了一部分单片机和大规模可编程逻辑器件应用的知识,有一定的理论知识基础和动手能力。但是,由于所学各门课比较独立,学生们普遍缺乏面对实际工程问题设计制作较大规模应用电路的工作经验。因此,我系对电子类实践课程的教学体系进行了改革,将低频、高频、数字电路及电工等四门课的实践课进行整合,开设了“电子实践技能训练、电子制作”等课程。教学内容以设计性实践为主,元器件发给学生,实训室开放,学生自己确定设计题目,在教师的指导下完成电路参数计算、安装及调试等项内容。又受电子设计竞赛的启发,我们在课程的实际设计制作环节中,仿照竞赛的要求将学生分组,从较简单的应用电路开始,要求每组学生完成数个难度递增的实践电路设计、制作与调试,并写出详细的总结报告。

  在训练和竞赛过程中,我们广泛地了解、使用新技术、新器件,更清楚地认识到当前电子技术的飞速发展对我们实践教学提出了新的要求,要培养跨世纪的科技人才,必须不断改进教学内容。因此,我们编写了新的校本实践教材。在新教材中,舍弃了过时陈旧的内容,如模拟电路中过多的分立元件电路实践,数字电路中过多的小规模集成电路实践;引入新的内容,如集成运放的各种应用,EPLD和FPGA的应用等;增加了电子线路软件仿真的内容。使硬件软件相结合,丰富了实践手段。新校本教材建立了如下三种实践教学模式。

  2.1基础性实践环节。教学内容为基本电子器件的应用性实践,电路由学生自行安装与测试,旨在培养学生用常用电子器件组成基本应用电路的安装与侧试能力。

  2.2设计性实践环节。教学内容为低频、高频、数字电路中各单元电路的设计及小系统设计。采用积木式、模块化结构,将设计的单元电路组合成小系统电路,完成应用电路系统的设计。采用CAI课件,适当压缩理论课学时,增加实践教学学时,以中、大规模器件为主,引入EDA。目的是培养学生进行低频、高频、数字电路中各种电子电路设计、装调与测试的能力,培养学生理论联系实际的能力与书写设计性实践报告的能力。

  2.3综合设计性实践环节。教学内容包括电子信息类专业的信号检测、控制、传输与处理等应用性较强的综合设计性实践。采用中大规模集成电路、专用集成电路与可编程逻辑器件,目的是培养学生进行低频、高频和数字电路综合设计、装调与测试的能力,强调各种设计方案的实现与创造性思维能力的发挥,鼓励创新与突破。教学内容的多样性,满足了不同程度学生的学习需要。

  教学方法改革是与教学内容的改革相辅相成的。竞赛促进教学内容的更新,新的内容迫使相应的教学方法与之适应,达到理想的教学效果。我们的新教材给了学生更多独立学习、独立思考的空间,教学方法上也应留给了学生更多的时间,因此,我们将原来的集中实践教学方法改为开放式实践教学。我们的开放式教学包含两方面的含义,即时间开放和内容开放。时间上的开放即在规定了学生的实践内容以后,学生可以在相当大的范围内选择完成实践的时间,这样,学生可以在时间上有较大的灵活性,提高学生学习的主动性;内容上的开放是指学生们在实践里除了可以进行规定的实践内容外,还可以根据自己的专业和爱好,选择规定以外的实践内容,这样有助于学生创新能力的培养和提高。

  由于我们电子类实践是面向全系学生的专业基础课,教学任务比较重,为提高效率,施行的是模拟、数字、电路三门,实践课的教学人员分别有固定的方法,即每位老师基本上只负责其中一门实践课。从长远看,不利于教师业务水平的提高,不利于学生的培养,因为学生将来面对实际的电路系统,所需要考虑的问题是综合性的,如果教师在实践教学过程中不能帮助学生树立一个综合考虑问题的思想,这是实践教学的一个遗憾。而通过组织教师参加电子设计竞赛的培训工作,一定程度上改善了这一状况。教师们在辅导参赛学生训练的过程中,不但提高了业务素质,而且认识到在教学中贯穿综合考虑解决问题的思想以及对学生能力培养的重要性。

  我院自2006年参加电子设计竞赛以来,参加省级及部级的竞赛,获得省级及国的的的奖项如下:

  参加电子设计竞赛活动锻炼了教师,培养了学生,提高了教学质量,使多方受益。因此我们会把电子设计竞赛继续办下去,让更多的学生参与,为社会培养出更多更好的技能型人才。

  1.1电子电路设计于教学中所存在的意义一般在电子电路的平时应用中会出现各式各样的问题,所以在设计与研发时要投入大量的精力。这样就要求在教学中采用实践模拟的方式进行实验,随之科技的发达程度奠定仿真技术的展开。而这种仿真技术可以大大提高电子电路软件在教学中使用的效率,使用计算机软件可以加深对电子电路的研发。这就会体现出计算机在电子电路中的重要地位,而仿真技术的开展为电子电路教学的发展奠定了夯实的地基。在仿真教学中计算机软件为电子电路设计的后续研发创造了良好的实践环境,尤其是可以预先解决在实践中所存在的问题可以及时避免了日后实际应用中所面临的困难。在计算机教学过程中可以针对频繁出现的问题进行一系列的分类整理,整理出一个系统的解决方案。在日后的实际应用时给予及时的帮助。而且如今的仿真教学可以开发学生在电子电路的设计中的脑力思维,有效将自己所学的理论知识与应用实践有机的结合起来。开拓研发者的思维就是在对电子电路设计教学的创新,只有将电子电路设计进行不断地修改及创新才能保证在计算机软件的应用中立于不败之地。因而将目光投入到电子电路设计上就是对计算机软件教学的重视。

  1.2软件应用对于电子电路设计的意义随着对电子电路教学的拓展,应用实践越开越得到重视。在教学过程中不再是拘泥于书本上的理论知识,而是更加重视在电子电路设计中对于实践的开展以及应用。为了加大对学生的动手能力的提升,在电子电路教学过程中实践应用占据了很大的部分。由于最后要回归于计算机软件的应用,所以在教学过程中会加大开展学生对电子电路与计算机软件的联系。只有明确这两者间的必要联系才会在电子电路设计中时刻考虑着在实际应用中对于计算机软件的应用。在这之中也会存在着许多客观因素,一些学校的教学设备没有很好的完善或没有相关与电子电路设计的实践基地。这些因素都会影响电子电路设计教学的效果,达不到预期的期待值。这种情况就要求在教学中对于理论知识的加强以及巩固,然后努力创造出可以培养学生对于电子电路设计的环境。只有使用计算机软件设计才可以及时的改正电子电路的设计,才能引发学生能够在彻底的对电子电路设计的创作思维。完全彻底掌握对于所学的理论知识的应用,只有将理论与实践相结合起来才能提高在教学中对电子电路设计的质量。

  2.1Portues软件在电子电路设计中的应用在现如今的教学工作中,Portues软件起到了很大的应用。Portues软件是一种仿真的教学软件,随着科技的不断发展进步这种软件逐渐普遍应用在电子电路设计教学中。然而这种软件的应用需要在界定的页面中进行演示,再根据对于仿真练习的实验结果得出一系列的结论,重新设计出相应解决方案。这样一来大大提高了计算机软件的使用效率,同时也可以利用此项仿真软件得出一系列的图象,进行加深的修改。一般情况下,我们需要对于已经完成的电子电路设计进行人工的检测以及修改。但是使用Portues软件就可以大大节省这样的时间,在实际的应用过程中只需要将PortuesISIS软件的窗口打开进行对于原始电子电路设计进行分析,系统就会自动生成相应的研究结果。可以说Portues软件的功能很全面应用起来也相应的简单有效,为电子电路设计的过程中所出现的数据及时给于调整,用其自身所存在的功能帮助在电子电路设计教学中所出现的问题。而且可以代替以前落后的检测方式,用更加科学的手法进行对于电子电路设计的检查。这样一来,可以在相同的时间完成更多的工作任务降低电子电路设计中的实验成本。有效的提高在教学中电子电路设计的效率,以及可以减少电子电路设计的时间。有效的节约时间是端正学习态度的一种方式。

  2.2CAD软件在电子电路教学中的运用在电子电路设计教学中CAD软件对于图像的研究有着不一样的特点,其实CAD软件对于电子电路教学的应用比较普遍。随着对于电子电路教学发展,CAD软件不仅对于电路制图有所帮助而且对于相关数据的核算以及相关几何方面绘制也是有所助益的。在电子电路设计的教学历程中,教师可以通过这个软件进行元件的改善,在实践的过程中可以根据不同的电子电路设计展现不同的解决方案。因为在实践的过程中会遇到各种不同的问题,学生可以利用这个软件进行简单快捷的解决。通过对这个软件的使用也可以帮助学生看到在电子电路设计中所存在的不同特点的问题。增强学生在实践过程中经验的累积,通过这些经验可以帮助在教学过程中避免这些问题的干扰。CAD软件不仅可以为教学中的电子电路设计设置相关的元件,而且CAD软件本身也存在着元件整理库,面对电路设计的问题可以直接提出解决方案并及时拿出对设计中所存在问题的解决方案。根据CAD软件这样的功能可以节省在教学过程中对于原理图像制作的时间,同时可以加深学生在制作过程中对于所设计的图像的印象。不过在实际操作过程中还要着重说明这个软件的特点就是有真实元件与模拟元件的区分,要保证学生在设计电子电路过程中人身安全。

  2.3EWB计算机软件在电路教学中的应用EWB软件与CAD软件的不同之处就是在于它是一种仿真的技术型软件,其中拥有更多的高科技元件以及相关电路模型在其中。作为仿真软件EWB软件所拥有的强大的使用功能,是对于电子电路的整体分析以及提出相应的问题。这项软件拥有不同于其他软件的适用性,对不同的电子电路设计有着不同的解决措施。所以在老师的教学过程中要强调这个软件的不同之处,在保证可以充分利用EWB软件主要功能的同时帮助学生使用软件开展更多的功能实践。举例来说可以对电子电路的形式进行系统的扫描以及分析,EWB软件包括各种函数仿真以及模拟电路的生成。学生可以透过这些高科技的元件使用进行自己的设计的电子电路完善,在进行这些功能的使用时教师应当对相关软件的生成进行详细的解释说明,保证学生可以充分利用此软件进行学习。只有深入的了解了这种计算机软件才能完全融入到自己的电子电路的设计中这样才能够彻底展现EWB软件的时效性以及精准程度。

  作者简介:江友华(1974-),男,江西南城人,上海电力学院电子与信息工程学院,教授;雷景生(1966-),男,陕西韩城人,上海电力学院计算机科学与技术学院,教授。(上海 200090)

  基金项目:本文系上海电力学院卓越计划教学改革立项项目(项目编号:20121607)、上海电力学院重点教改项目(项目编号:20121505)的研究成果。

  本文以社会需求为导向,以工程实践为主线,探索培养学生的工程意识、工程素质和工程实践能力,构建实践教学与创新教育体系,着重从提高学生工程素质、工程意识和工程能力三方面入手进行教学改革,共同研究和确定培养方案,从软硬件理论设计、基本电路仿真、电子工艺实训、印刷电路板设计和加工、产品测试、系统仿真等由浅入深的分层递进培养模式,提高他们在电子产品制作、设计与应用等方面的综合能力,着力提升学生的工程素养、培养学生的工程实践能力、工程设计能力和工程创新能力,让每个学生都能够享受到实践教育的锻炼,从而适应现代电子信息技术的新发展和新需求,解决目前学历教育与企业实际需求相脱节的现状,也与国家中长期教育改革和发展规划纲要决定实施的卓越工程师教育培养计划指导思想吻合。

  本文针对社会普遍认为大学生理论与实践脱节、企业评价大学生实践能力偏弱等现状的基础上,并分析目前高校教育所存在的问题:

  不论是教育者还是受教育者都存在对实践教学的认识不够,严重制约了加强实践能力培养的具体实施。

  在工科院校,中青年教师大都是从校门到校门的“双门型”教师,他们学到的理论知识很多,却很少走出校门接受工程训练,导致他们普遍缺乏现代工程意识、工程素养和工程实践经验。

  目前理论课程一般是按照通识教育课程、学科基础课程、专业课程等分层递进模式,但实践课程体系没有同理论课程相对应,采用分层递进模式来实训使得学生跨越式接受,不能充分有效地吸收知识,实际动手能力没有得到锻炼和提高。

  实验教学资源通常是傻瓜式、封闭式试验箱,学生只需要接几根线或测试几个点的电平就可以了,甚至有的同学只要能背诵也可以顺利做出实验,学生被动学习、兴趣不高,根本就没有锻炼学生的工程实践能力。此外,实验教学的学时数也相对偏少,留给学生的自由实践时间也不多。

  许多企业讲求经济效益和害怕影响生产秩序,不愿接收实习学生,使得工科院校的生产实习、毕业实习成了“走马观花”式的参观。

  大多数教师科研任务重,投入科研的时间大于教学时间,家庭压力大,没有足够精力投入教学,致使教师按部就班地采用原有的教学方法、教学理念及教学内容,不去思考和创新新的教学工具(如仿真软件)、课程内容(科研项目样机、控制板、科研项目模块内容)来加强学生工程实践能力,从而造成教学固化,不与时俱进。

  二、培养模式及实施路线.以理论教学为引导,构建工程型人才培养的实践教学体系

  制订合理的课程体系设置、专业计划和学期课程安排,加强专业课和基础理论课之间的联系与梯度,能够进行辩证施教,能够使学生有效、循序渐进地学习和掌握所学知识。下面以电子制作与设计平台为参考,阐述分层递进培养模式在现代工程师电子制作、设计能力的培养过程。

  二年级上半学期的课程设计是电子设计自动化EWB,是为了配合学科基础课课程体系中设置的“电路”、“模拟电路”课程,使学生能够运用电子设计自动化EWB软件进行简单电路的仿真,巩固所学电路理论知识,其目的是培养学生电路理论与实践相结合的知识体系。

  二年级下半学期的课程设计是电子工艺实训,是为了配合学科基础课课程体系中设置的“电路”、“模拟电路”、“数字电路”课程,使学生能够认识常用的电子元器件,学会如何查找电子元器件资料;认识线路板的加工生产工艺和过程,并能够进行线路板元件的手工焊接,然后利用万用表、示波器等仪器进行简单的电路调试。其目的是培养学生认识电路、分析电路、调试电路技能。

  三年级上半学期的课程设计是PROTEL设计与仿真,是让学生对所学电路知识进一步升华。其目的是培养学生利用PROTEL软件根据给定的电路图进行原理图设计、PCB制作,使学生有电路系统概念及全局知识。

  三年级下半学期的课程设计是电子系统设计与实践,是为了使学科基础课、专业基础课、专业必修课融入一体,形成系统知识。其目的是培养学生能够根据实际应用与需求进行电路设计,参数设置,软件编程与硬件制作等综合能力。

  四年级上半学期的课程设计是大学生创新电子设计,是为了让学生能够根据其累计的电路知识及设计经验来设计电路,其目的是培养学生的创新意识。

  四年级下半学期的课程设计是大型课程设计(毕业设计),使学生能够综合应用所学的各种理论知识和技能,应用全面、系统、严格的技术能力去解决实际应用问题。其目的是培养学生的工程实践能力。

  通过分层递进的课程体系,能够以“电子设计自动化EWB”、“PROTEL设计与仿真”、“电子系统设计与实践”、“单片机原理及应用”等课程为目标,将模电、数电、单片机等课程的关键知识点融合在一个典型的真实的电子工程系统中,使学生体会到电子产品设计、开发、改进、完善、提高的过程,初步建立起对工程系统的设计思路和实施方案。

  以学生兴趣为动力、吸引一批、带动一片的模式,提高学生动手能力与创新能力,主要分三种形式来实施。

  (1)开放实验室。为满足部分学习兴趣浓、学习动手能力强的学生需要,为学生开放了实践与创新应用实验室,并提供相应的实验设备及电子耗材,并实行开放式管理,学生只要有兴趣、有想法、有时间均可以进入实验室、体验电子制作过程,学生也可以根据自己想法、兴趣进行实验项目设计与制作。

  (2)学科竞赛。通过开放实验室的锻炼、社团的准备以及社员的重点培养,挑选出优秀或拔尖学生参加学科竞赛。因为通过全国大学生飞思卡尔智能车竞赛以及电子设计大赛的参与和实践,同学能够学到多学科相结合的技能,包括电子技术、机械结构、算法处理、传感技术、控制理论等,同时在完成各类文档、协同作业等方面得到了充分的锻炼和培养,完成了一个个应用实例,真正达到学以致用,融会贯通,理论和实践能力得到了较好的提升。

  (3)大学生科创。为了锻炼和培养大学生的创新能力和创新思维,鼓励大学生科技新秀人才脱颖而出,学校成立了大学生科技创新基金,用于支持大学生科技创新项目。这样,学生在实施项目的过程中能够不断提高自己的专业理论和动手能力,创新思维得到激活,探索精神得到发扬,并在较大程度上带动了整体的学风,起到了良好的“科创”效应。

  3.构筑基础、设计、综合三个平台,推进工程实践与创新教育实践的融合,夯实学生工程实践能力

  学生所必需的实践能力、工程能力和创新能力的提高同实践条件建设的好坏密切相关。为此,学校按照电子工程师培养的要求构筑基础、设计、综合三个平台,推进工程实践与创新教育实践的融合,构建创新型人才培养的实践教学体系。

  (1)以学校工程实践平台为基础。此平台采用学校工程实践平台和企业现场相结合的方式。首先利用学校本身的“电子工程实训”进行集中工程实践培训,请企业辅导教师和本校教师一起授课和辅导,主要讲授电子元器件的识别、参数配置、电路板焊接电子工程师所需要掌握的基础知识。

  (2)以企校混合实践平台为设计。企业和学校共同投资建立实践平台,合作企业开发人员常驻该平台并且合作企业有合适的项目。然后以项目为导向,选拔学生组成3~5人的开发实践小组,在校企合作实践平台上进行工程实践,企业教师和校内教师的指导下进行开发实践。在此平台实训环境下,学生可以亲自进行嵌入式硬件设计、软件设计、仿真调试、硬件测试,从而让学生直观、全面地了解嵌入式系统设计的各个步骤和方法,真正加深对电子产品的系统化认识,真正提高了学生的电路设计、制作、测试和软件调试的技能和实战能力,使得学生在信息技术方面具有扎实的理论基础和很强的实践动手能力,具有比较完备的技能,缩短大学生到工程师的距离。

  (3)以企业基地作为设计平台。此平台利用企业基地及科研力量、环境等进行集中工程实践培训,请企业辅导教师和本校教师一起授课和辅导,让学生真实地进入企业,真实地感受电子产品的工业化实现,从而可以使学生从软硬件理论设计、印刷电路板设计和加工、产品测试和设计文档建立等不同的角度掌握相关知识,提高他们在电子信息产品设计、制作、测试技术等方面的综合能力,实现“学习、工作无缝连接”。

  4.以“虚拟+现实”双模式为依托的电子工程师综合能力的工程实践体系,全方位提高学生工程实践能力

  在高等教育“大众化”的情况下,如何满足本科生综合素质和实践能力、团队合作和创新精神的培养需要,以项目为引导的实践与实训将是一条途径。通过有效的、合理的实践与实训可以为电子信息类专业学生提供完全开放的实习和实训环境。“远程虚拟实验中心”可以为电子信息类实验提供不受场地限制、不受时间限制的仿真实验环境。学生可以根据自己的实际情况登记选择实习和实训时间段,提高实践学习的效率。实训基地训练概括了一般电子电路制作的全部过程,从理论到实践、从纸上谈兵到实际动手,循序渐进,逐步实现。让每位同学都亲身体验电子电路设计、制作的成功快乐。开放的目的既可以满足能力较强学生的发挥,多做一些内容;也可以满足能力较差的同学有时间完成要求的实训内容。该工程实践体系由基于Proteus的远程虚拟实验中心实践模块来完成与实施,如图1所示。

  通过该实践平台可以有效解决实践能力提高过程中遇到的下列问题,如克服校外实训基地存在的不足、解决实习实训教学安排问题、提供开放性实践环境、提高实践教学效果、降低实践教学成本。

  在高等教育“大众化”的形势下,如何满足本科生综合素质和实践能力、团队合作和创新精神的培养需要,以企业工程实践为引导的学生实践与实训将是一条途径。本文从以理论教学为引导,构建工程型人才培养的实践教学体系;以学科竞赛为目标,学生兴趣为动力,提高学生动手能力与创新能力;构筑基础、设计、综合三个平台,推进工程实践与创新教育实践的融合,夯实学生工程实践能力;以“虚拟+现实”双模式为依托的电子工程师综合能力的工程实践体系,全方位提高学生工程实践能力等层次进行实施,由浅入深地提高他们在电子产品制作、设计与应用等方面的综合能力,着力提升学生的工程素养,培养学生的工程实践能力、工程设计能力和工程创新能力,让每个学生都能够得到实践教育的锻炼,从而适应现代电子信息技术的新发展和新需求。

  [2]崔智林.从系统工程视野思考创新型人才培养[J].中国高等教育,2009,(3):66-67.

  为了提高学生运用电力电子技术理论进行工程设计能力,在“电力电子技术”课程实验教学环节上增设设计型和研究型实验,并开放实验室;采用实验教学和课程设计相融合的方法,将硬件实物设计和虚拟仿真相结合,有效解决实践教学和理论教学相脱节的问题。

  “电力电子技术”是高等院校电气工程及其自动化、自动化与信息工程以及机电一体化等专业开设的一门重要的专业基础课程[1]。课程的应用性、实践性很强,其实验教学和课程设计对于提高学生实践能力和启发学生创新思维具有重要意义[2-3]。为了提高学生对电力电子技术的理解和应用,为后续专业课程学习和毕业后从事相关专业工作奠定坚实的理论和实践基础,“电力电子技术”课程的工程实践教学改革势在必行。

  在实验教学方面,“电力电子技术”课程现有的实验内容更新较慢,多以验证性实验为主,缺乏设计性和创新性实验,学生只需要按照实验指导书进行简单线路连接,大多数学生对实验过程中遇到问题缺乏主动性和积极性,往往以应付或抄袭的方式完成实验。实验教学只作为理论教学的辅助部分,不单独作为一个考核环节。作为实践教学的一个重要环节,课程设计的目的是加深学生对基础理论及重要规律的理解,提高学生应用理论知识解决实际问题的能力。但是现有课程设计环节主要采用仿真软件,如Matlab、OR-CAD和Multisim等,对整流电路、逆变电路以及其它开关变换电路进行仿真研究。课程设计环节与实验环节完全分隔,没有有机的结合起来,学生不能很好将理论仿真和实际电路融合在一起,并且很难在较短时间里掌握和灵活运用所学知识。本研究课题分析了目前存在的问题,着手从以下两个方面进行改革和创新。

  (1)在实验教学环节,增设设计型和研究型实验。单独设置实验教学环节,并将实验室开放管理和学生考勤管理结合起来,作为实验教学考核的一个环节。

  (2)将课程设计和实验有机结合,实现理论仿真和硬件实验相结合的工程实践模式教学。

  1)增设设计型和研究型实验为了改变实验环节的现状,“电力电子技术”实验教学改革从实验内容的选取着手,除了优化验证型实验之外,增设了设计型实验和研究型实验,实验顺序遵循验证型实验设计型实验研究型实验的原则。其中验证型实验旨在要求学生了解和熟悉整流电路、逆变电路、直流斩波电路和交流变换电路等典型电路,掌握实现电能变换的基本特点和规律,通过这些实验,学生可以接触到具体的电力电子器件、控制电路、驱动电路、主电路等,从而掌握电力电子系统的结构以及基本的实验技能和方法,为设计型实验和研究型实验打下良好的基础。在验证型实验基础上,开设与生产实际紧密结合的设计型实验,对设计型实验,教师只是提出实验的要求,具体的实验方案和进度需要学生自己设计。设计型实验要求学生在实验前自己做好充分的准备,争取在实验课堂上完成,如果完不成,可以在实验室开放时间内完成。在以上两个实验的基础上,增设应用价值高、反映最新发展的研究型实验。该部分实验内容对于本科生来说具有一定的挑战性,需要学生查阅相关书籍和资料,或请教指导教师,依靠自己努力,才能很好完成,并且完成该实验可能需要花较多时间。所以研究型实验可以设置为实验教学选修的环节,学生可以针对自己的能力和时间来选择。该类型实验可以给那些成绩优秀、精力充沛,又特别爱好本课程的学生提供一个很好的实践平台。通过研究型实验环节的锻炼,不仅促使学生充分掌握电力电子技术理论知识与应用,而且提高学生的学习能力、工程意识和合作意识。

  2)独立设置实验教学。在以往的电力电子技术实验教学过程中,实验环节不作为单独的环节考核,这使学生对实验的积极性不高,在实验过程中不去积极思考,实验环节失去了意义,实验室丰富设备和资源不能发挥应有的作用。如果单独设置电力电子技术实验教学,并单独作为一个考核环节,即内容不变,要求发生变化,学生对待实验的态度也就发生了变化。为了激发学生对电力电子技术实验学习的兴趣,提高学生的重视程度,有必要考虑实验教学环节的单独设置和考核的问题。

  3)实验室的开放和学生考勤管理。如何很好完成设计型和研究型实验以及实施实验环节独立设置,实验室开放是实现的前提条件和保障。在实验课上没有很好完成的实验,学生可以利用自己的业余时间,在实验室开放时间段去完成实验。实验室需要设置人员、时间、所使用设备等信息登记,实验室的管理信息可以作为本实验课程的考核环节。所以将实验室的开放管理和学生考勤管理有机结合起来,不仅可以调动学生对电力电子技术实验学习的积极性,而且可以提高学生的动手能力和工程实践能力。

  针对现有课程设计仅局限于仿真研究,结合我院现有的研究条件,将电力电子技术应用的仿真研究与实验有机结合起来。在课程设计中强调学生可以根据自己的兴趣选择课题,对课题要求的任务和目标进行独立设计,并要求学生将实验环节积累的经验和成果融合进来,完成从方案设计、器件选择、电路设计、软件仿真到硬件调试及撰写报告等整套工作。下面以“单相SPWM逆变电路”这一课题为例,介绍课程设计是如何开展的。(1)该课题先采用ORCAD软件搭建单相逆变电路和SPWM控制电路,并通过变频控制和波形分析,实现输出电压的频率调节。单相SPWM逆变电路仿真电路和电压输出波形如图1所示。(2)利用现有实验设备,对单相SPWM逆变电路进行实验研究,并与仿真结果进行对比分析。单相SPWM逆变电路实验电路及电压输出波形如图2所示。通过将理论仿真研究和实验有机结合,该课程设计更好地调动了学生的学习兴趣,加深了他们对专业知识的理解,开阔了他们的视野,为以后的课程和教学打下良好的基础。

  通过单独设置的实验环节和实验室开放性管理,增加了学生独立实验和动手实践的条件,使学生的学习从被动型向主动型转变。这些措施不仅巩固了学生所学理论知识,而且提高了我们的动手能力。电力电子技术课程设计与实验相结合,将虚拟仿真和硬件实物设计相对比,有效解决了实践教学和理论教学相脱节的问题,提高了学生工程实践能力。该工程实践改革不仅给学生提供了积极探索和实践的空间,而且提高了学生的自学、独立工作、解决问题的能力。

  [1]王兆安,刘进军,电力电子技术(第5版)[M].北京:机械工业出版社,2009.

  [2]王晓刚,王佳庆,林婷,“电力电子技术”教学改革的探索[J].南京:电气电子教学学报,2007,29(2):13-15

  [3]陈佩军,电力电子技术课程的应用型教学改革探索[J].广西:大学教育,2015,2:161-162

  [4]朱海荣,杨奕,王娟等,电力电子技术课程教学改革[J].北京:中国教育技术装备,2013,24:88-89

  人才是经济社会发展的第一资源。首都中长期人才发展规划纲要(2010-2020年)中对教育提出了明确要求,“构建创新型人才教育培养体系”。“密切职业教育发展与产业发展的联系,培养一大批创新型高技能人才,满足首都高端产业和新兴支柱产业对创新人才的需求”[1]。作为高校,教育的基本方针即为社会培养知识、能力、素质全面发展的综合型创新人才,而创新能力来源于知识和实践,实践是第一位的,因此加强实践教学建设,是培养创新人才的关键所在[2]。

  北京工业大学电子科学与技术专业成立于1964年,作为建校之初即设立的专业,已经有几十年的历史,专业名称一再发生变化,由最初的半导体器件到微电子技术,再到现在的电子科学与技术。随着专业名称的变化,教学体系和教学目标实现了从以分立器件为主到以集成技术为主的转轨,目前本专业的教育目标定位于培养微电子器件、集成电路设计和芯片制备工艺等方面的专业技术人才。经过近些年的建设,自2007年来,本专业相继获批“国家集成电路人才培养基地”和教育部、北京市特色专业,而依托专业特色,培养适应首都经济发展需要的微电子专业创新人才一直是实践教学建设遵循的重要原则。

  微电子技术一般是指以集成电路技术为代表,制造和使用微小型电子元器件和电路,实现电子系统功能新型技术学科[3],主要涉及研究集成电路的设计、制造、封装相关的技术与工艺,设计和工艺实施可以说是微电子技术必不可少的两大部分,因此在实践教学体系的构建中应兼顾到专业基础、工艺制造、集成电路设计三个部分,以做到微电子工艺与设计并举,强化理论基础、强化综合素质、强化创新能力培养。

  通过分析,本专业在加强集成电路设计这一专业特色建设的同时,建设了一条主要服务于本科生工艺实践教学的微电子生产线,形成了集成电路设计实验室(设计)、微电子工艺实习基地(工艺)和专业基础实验室(测试)构成的微电子技术实验教学平台[4],实践教学架构如图1所示。

  微电子科学的基础是工艺,没有工艺就没有微电子科学,因此掌握半导体工艺技术是电子科学与技术专业本科生必备的基础技能,一个不具备工艺理论和工艺技术的人员只能在标准工艺的基础上设计单一的系统,永远成不了优秀的系统集成工程师。半导体工艺实习基地重在加强学生在工艺制作与器件结构方面的培养。基地拥有从氧化、扩散、光刻、蒸发到压焊、划片等整套的前后工序设备,可支持完整的二极管、三极管制作和单项工艺研究。通过半导体工艺实习,同学亲手完成半导体器件制造的整个工艺流程,可以巩固以前专业基础实验中理解的理论基础知识,更为形象直观的掌握器件结构。

  集成电路设计实验室是本专业成为“国家集成电路人才培养基地”及教育部、北京市“特色专业”的重要组成部分,重在培养学生集成电路设计相关的能力。集成电路设计是一个工程性和实践性很强的行业,这就要求教学应定位于使毕业生具有较高的工程素质、很强的实验技能和动手实践能力,而这些素质和能力需要通过实践教学来培养[5][6]。实验室由2台服务器、74台终端组成的平台构成,拥有Zeni、Cadence、Synopsys和Chiplogic等正逆向集成电路设计软件及FPGA和ARM实验箱等硬件设备,教学内容涵盖了集成电路的多种设计形式。

  专业基础实验重在培养学生的理论基础,定位于学生通过对基本的半导体物理参量和半导体器件特性的测量与观察,培养学生的实验操作能力,了解测试原理,加深对半导体物理和器件相关理论的理解。实验室除传统的器件与物理测试设备外,近年来陆续添置了C—V测试仪、四探针测试仪、太阳能电池测试仪等一批先进的测试设备,以加强基础实验的水平。

  围绕着工艺、设计与测试实践教学三个方向,采用课内实验、课程设计、创新实践课程等不同的教学形式,构成了完善的微电子实践教学体系。

  “师者,传道授业解惑也”,教师是教学活动的主体,在实践教学中更是这样。专业实验室建设与各种先进设备的购置只是满足实践教学的硬件条件,而实践教学内容和教师的教学水平这些软条件才真正是培养创新人才的关键所在,为此本专业采取了多种措施,加强实践教学队伍建设。

  每年,本专业用于本科生教学建设的经费来源于教育部、北京市“特色专业”建设经费、实验室建设经费、本科生教育质量建设经费等多种渠道,在进行教学设备购置的同时,还进行学科部内教学立项,鼓励教师建设新的实验教学内容。

  为加强实践教学建设,学院制定政策,每个专业实验室配置一名青年教师。一方面利用青年教师研究方向与专业实验室教学方向相近的特点,加强专业实验建设,另一方面也弥补了青年教师教学经验少的不足,使其得到了很好的锻炼。

  微电子技术专业是个飞速发展的学科,教师必须不断地提高自身的专业水平,才能培养出贴近社会需求的人才。因此近些年,本专业利用多种形式对教师进行境内外专业培训,以提高实践教学水平,如已连续四年派出教师(包括实验室教师)赴比利时鲁汶大学进行集成电路设计培训。只有教师专业水平提高了,才能进一步提升实践教学水平。

  目前由集成电路设计实验室、微电子工艺实习基地和专业基础实验室构成的北京工业大学电子科学与技术实践教学体系已经初见规模,尤其是半导体工艺实习基地的建设,在2007年获得了北京工业大学教育教学成果一等奖。但经过近几年的实践教学运行,现有实践教学体系构成还存在着一定的问题,无法满足覆盖现代微电子产业技术链的主要环节,兼顾物理、器件、工艺、设计、应用等多方面的微电子人才培养要求,突出表现在:(1)集成电路设计实践教学内容存在着与企业要求脱节的情况;

  (2)整个实践教学体系综合性、应用性和创新性不足,没有形成将设计、制造、测试、应用等环节连接起来的综合性实践教学内容。

  (2)建设综合性实践教学内容,基于本专业的特殊性,考虑以某一半导体器件(如太阳能电池为例)研究建设从器件设计、制造、测试到应用的综合性实践教学内容。

  微电子技术是现代信息社会的基石,是我国高新技术发展的重中之重,依托专业特色,培养创新人才,是高校义不容辞的责任与义务。北京工业大学电子科学与技术专业将不断完善教学体系与实践教学体系建设,加强创新人才培养,为微电子技术行业发展和首都信息产业建设做出应有的贡献。

  [4]袁颖,董利民,张万荣.微电子技术实验平台的构建[J].电气电子教学学报,2009,Vol.

  [5]孙玲.关于培养集成电路专业应用型人才的思考[J].中国集成电路,2007(4):13-15

  随着电子技术的高速发展,电路设计自动化已成为不可逆转的时代潮流。辅助电路设计课程简称电子CAD,是实现电路设计自动化的方法之一,是电类专业的一门重要基础技术课程。本文对中职学校电子CAD课程改革进行探讨。

  中职学校学生对电子CAD感到难学之点在电路原理不清,元件封装不清,电路布局与布线掌握不好。针对这种情况,教师应该带领学生多认识元器件,多做些实用的电子电路硬件制作,也把元器件与制作的电路板拿到机房,使学生大脑中有对各个元器件封装的印象,不仅能把电路绘制出来,还能增加电路板印象。理论与实践得到了结合,学生对电路设计能力得到提高,兴趣就会提上来。

  电子软件的计算机辅助设计教学必须与电子技能实训相结合,才能达到激发学生兴趣,克服教学难点,培养学生运用知识能力的目的。对于中职学生来说,单纯的软件操作不仅单调,没有实物的封装与布局、布线很难理解,所以必须靠硬件的电子技能实训,才能让学生加深对电路与封装、布局布线的印象,有利于学好电子CAD。

  2.1 在机房的操作模式。在机房的主要目的是绘好电路图与设计电路板,与硬件实训相结合的内容可以开展识别元器件及封装,认识电路板及电路布局与布线,用万能板设计电路板等。由于受条件限制,考虑到单一机房的安全,一般不要进行仪器测量与焊接实训。

  2.2 在实训室操作的操作模式。在实训室主要是测试元器件,电路焊接,用仪器仪表对电路进行调试。测试元件很重要,不要只顾焊接,不管元器件的检测,焊接安装中能利用集成座的尽量使用,如集成块,数码管,变压器等,做好元器件的再利用。封装在此时进行强调,为机房电路的设计打下基础;元件布局与电路布线在此时增加印象,为机房电路板布局布线打下基础。

  在电子实训室中学生做的电子技术实训以及对示波器等仪器的操作学生还是有印象,电路的装配一般不需要老师再教一次,也有个别学生不清楚的,可以与实验员联系带领学生到电子实训室操作一次以解决学生的遗留问题。

  2.3 机房与实训室两场地一体化教学模式。由于计算机辅助设计与硬件实训为了一个产品有时需要往返循环,软件设计中遇到硬件的知识点不清或者硬件制作中想到软件设计中的问题都可在同一场地得到解决,场地统一在一个室场那是最方便、最完美的,综合设计产品的教学效果是最好的。

  3.1 精心设计学生感兴趣的项目。在电子CAD的教学中,我觉得制定学生感兴趣的项目很重要,毕竟学习的主体是学生,不管动手电子实训,还是电子软件的计算机辅助设计,都需要学生感兴趣,学生才能动起来,在这点上可发挥学生的积极性,在网上或课外书中找一些自己感兴趣的实用电子电路,如红外线遥控开关电路、六位数字钟电路等。这样在电路制作与电路设计中他能提出许多问题,这就是好的开始。

  3.2 注重反馈与调整。做好交流反馈与调控可以保证整个教学进程活而不乱、有序高效的进行。所以要及时了解学生在实训过程中的动态,认真听取学生的反馈意见,及时检查学生记录的实训报告和学生提交的作品,对出现的问题及时予以调控。在实训过程中要多巡查。在巡查时要及时发现学生存在的问题,教与学做出必要的调整,直至达到满意的效果。

  本科教育根据培养人才类型的不同,可以分为普通本科教育和应用型本科教育。普通本科教育主要面向科研院所培养理论研究型人才或为培养理论研究型人才打基础。应用型本科教育主要面向生产生活实践,培养大批应用型高级专门人才,我国大部分“二本”、“三本”高等院校是从事这类教育的主力军[1]。我院自2011年5月被国家教育部正式批准升格为本科院校,管理层就把我院定位在应用型本科,因此应用型本科教育中的课程教学模式的探讨势在必行。

  应用型本科教育的实践教学主要以培养技术应用能力为中心,强调以实践和综合训练为主的职业技能训练、工程技术实践和高新技术应用。电子实践是工科专业学生必修的重要实践课程,对提高学生的工程实践能力和分析解决实际问题的能力起着重要的作用。本文针对当前电子实践教学所存在的弊端,结合应用型术科教育的人才培养目标及全国大学生电子设计竞赛的启示,通过调整实践内容和教学模式等教学改革,将使电子实践教学环节更加符合应用型本科教育人才培养要求。

  目前国内许多大学都开设有电子实践这门实践课程,但基本上都采用固定的实践组织模式,即要求学生在计划的专周时间内完成一种或两种电子产品的装配和调试。这种教学模式对学生的动手能力的培养有良好的效果,但也存在以下几方面的问题:

  (1)该教学模式主要强调培养学生的动手能力,学生一般只要按照实践指导书或电子产品的安装说明书按部就班操作就能完成产品制作,这不利于学生创新能力的培养。

  (2)由于是全班选用同一种电子产品进行装配和调试,这就使学生没有自主选择的余地,影响了学生动手的积极性。

  (3)将电子实践作为一门实践课程,只安排在整个培养计划中的某一学期的某一周或几周,不能很好的兼顾到学生的知识和能力的积累对教学产生的影响,若安排太前学生的专业知识不足势必影响教学效果,若安排太后又会错过引导、激发学生学习、创造热情的最佳时期。

  电子实践作为实践教学体系的一个重要组成部分,如何合理安排教学,有效培养学生的动手能力和创新能力,实现整个实践教学环节的连贯性和系统性,是实践教学的关键。因此,探讨电子实践课程的教学模式意义深远[2]。

  电子实践教学环节不仅仅是为了培养学生的动手能力,更是希望学生通过自主设计制作和调试完成一个合格产品的过程,从而激发学生的创新思维,培养学生的创新能力。它以电子产品研发、生产为工程背景,通过实际的电子产品设计、制作、调试,使学生了解电子产品制造过程,掌握制作电子产品的开发流程和操作技能。因此,围绕这一教学思路,我们根据学生专业知识的积累情况将该环节划分为三个不同的阶段进行。

  在产品认识阶段安排的主要内容包括常用电子元器件的识别与检测、电路焊接工艺、电路电气原理图与印制电路版图的识读、简单电子产品的制作调试与检修、常用电子仪器仪表的使用方法。该阶段的主要目的是让学生了解电子行业基本技能、基础工艺知识及行业现状,掌握应具备的基本技能,在未掌握较多专业知识的情况下引导激发学生的学习兴趣,并作为学生的一种创新启蒙,鼓励学生的课余制作。

  传统的电子实践教学在该阶段通常是安排组装由插针式元件组成的电子产品,然而随着电子技术的迅猛发展,新工艺、新知识不断涌现,这种传统的制造工艺正逐步被SMT(表面贴装技术)所取代,如果对新技术、新产品的知识缺乏了解,将来就难以满足社会科技前沿需求与时代的发展需求。因此,在实践电子产品的选择应兼顾到这两种工艺技术的应用。由插针式元件组成的声光控延时自熄开关和由表面贴装元件组成的USB音箱,电路结构相对简单,成品实用,是认识和掌握这两种工艺技术的理想载体。

  在专业培养计划中,该环节宜安排在学生未接触较多模拟电子技术知识之时。这个时期的学生对基础电路已有认识,但对电子电路还不是很熟悉,这样的安排有利于学生对新知识的探索,同时有助于学生对后续电子技术课程的学习。

  在产品制作阶段安排的主要内容是印制电路板的设计制作、电路结构较复杂的电子产品的装配调试与检修。全国大学生电子设计竞赛作为教育部倡导的四项学科竞赛之一,在培养学生动手能力和综合素质方面发挥了极为重要的作用[3]。从历届电子竞赛赛题分析可以看出,很多自动控制类、电源类、数据采集类和信号类的题目在设计制作时都会涉及单片机的知,单片机作为入门较快的微计算机技术,是初学者应用最广泛的电子设计平台,学生只有在熟练掌握单片机应用的基础上,才能进行较完整的电子制作,综合应用所学电子知识参与电子竞赛等创新活动,同时也为嵌入式系统的学习和毕业设计奠定基础。因此,单片机应用是应用型本科院校的学生必须掌握的重要技术之一。目前大多数高校的单片机应用实践是依托于实验室,这就存在两方面的问题:第一,实验室所能提供的设备台套数有限,不可能顾及到每一个学生,若因此增加台套数又会带来管理和维护方面的问题;第二,实验室即使采用开放模式也无法满足同学相对集中的使用需求。综合以上因素,在这个阶段可以安排电子系统开发工具如单片机仿真器、在线调试器等电子产品的装配与调试,所选的单片机类型可以是PIC、51或凌阳。这样的产品综合了模拟电子技术、数字电子技术和单片机应用等知识,既有利于学生巩固原有的专业基础知识,又为后续的单片机技术学习提供了硬件保障,从而使学生不受实验室场地和设备的限制,能够在任意的时间地点进行学习和创新活动。而实验室则主要为学生提供更高层次的设备让学生进行学习。由于选择的产品电路结构已较复杂,且在这个阶段学生已接触较多的器件及封装,此时安排印制电路的设计制作,能够让学生较好的熟悉电路设计软件,掌握电路板工业设计规范。

  在专业培养计划中,该环节宜安排在数字电子技术课程学习中期,单片机应用课程学习之前或刚接触这门课程,这样对电子技术感兴趣的学生就可以通过自学提前熟悉单片机,从而在低年级就能参加如电子设计竞赛的学科竞赛和创新活动。该环节也可根据不同专业的培养要求选择其它的电子产品如电视机等进行装配调试训练。

  在产品设计阶段安排的主要内容是电子系统的综合设计、制作、调试、检修,电子企业的生产现场组织与管理及工艺文件制定知识。该阶段的主要目的是培养学生综合应用各项知识和技能的能力,以电子竞赛的比赛模式来组织教学,以电子产品的设计为目标。为了使设计的对象是实际的电子产品,可以选用一些难度适中、功能多样涵盖不同专业知识的电子产品(如按电子竞赛的不同选题方向的)供学生选择,在去除产品的电路部分后只留下外壳、检测元件和执行机构,让学生根据该产品的功能、性能参数、结构特点、工业规范及经济成本等因素进行产品设计或功能扩展和参数提升。学生也可自主选题完成一种电子产品的设计制作。学生可以自由组合成项目小组,每组成员一般为2~3人,分工合作共同完成选定产品的实践内容。在教师的指导下,学生需完成电路设计、到市场采购元器件、电路板设计与制作、产品的组装与调试,最后提交一份产品说明书。在整个训练过程中学生可以充分发挥自己的创新思维,在掌握单片机等知识的基础上,自主开发出一些具有实用价值的产品。不仅锻炼了学生的学习能力、创新能力、文字组织能力,还培养了学生的团结协作精神。考虑到应用型本科的学生将来可能从事生产一线的管理工作,因此在该环节可增加电子企业的生产现场组织与管理及工艺文件制定知识,以拓宽学生的知识面,增加学生就业的筹码。

  在专业培养计划中,该环节宜安排在检测技术等专业课程学习之后,这有助于学生综合应用所学知识,如单片机应用系统设计的总体设计方法、CMOS电路设计方法、数字系统设计、低功耗系统设计、可靠性设计以及平台开发等进行设计创造,这是学生就业前的一次重要的实战演练。

  电子产品三阶段训练的电子实践教学组织模式,较好的结合了学生的专业知识积累情况、培养目标和社会需求,形成了一个具有连续性和系统性的教学体系,有利于学生工程实践能力和创新能力培养。在这三个阶段中不同的专业可根据各自的培养目标选择和确定不同的实践项目和课时。电子实践教学组织模式的改变也将有助于应用型本科院校完善校内实践基地建设,有效的解决学生到企业实习难、费用高及锻炼动手能力机会少等矛盾。

  [1]顾志良.应用型大学教育的改革实践与创新[M].知识产权出版社,2009.

  电子信息技术的飞速发展,对高等职业技术学院电子专业课程建设与教学提出了更高的要求。Protel是Altium公司在80年代末推出的EDA软件,在电子行业的CAD软件中,它当之无愧地排在众多EDA软件的前面,是电子设计者的首选软件,它较早就在国内开始使用,在国内的普及率也最高,几乎所有的电子公司都要用到它,许多大公司在招聘电子设计人才时在其条件栏上常会写着要求会使用Protel。《电子线路CAD-Protel》作为一门理论与实践紧密结合的专业课,已成为高职电子专业的重要课程。

  随着现代化教学的不断改革,目前的教学模式已经由传统的板书式教学转向了多媒体教学,这在一定程度上增加了学生的学习兴趣,节约了写板书的时间,更加丰富了教学内容。但是很多教师在教学时虽然采用了多媒体授课,却把教材的内容照搬在多媒体上,无图片、无演示的多媒体教学,对于Protel这样的操作性很强的课程,无法激发学生的学习热情。

  随着电子信息技术的快速发展,以往的部分教学内容已经跟不上时代的步伐。部分教师没有与时俱进的教学思想,一味的按照教材的章节制订教学计划,安排教学进程,虽然系统性很强,却不适应实践技能类的课程。Protel是一个实践性很强的课程,并不强调过多的理论内容,主要是通过对于Protel 99 SE这个软件的讲解,让学生能够熟练的使用这个软件来进行电路原理图的设计和印刷电路板的设计,如果也按照上面的方法来实施教学,显然达不到很好的教学效果。

  对实践教学,很多教师并没有给予足够的重视,安排的实践时间不充分,实践内容单一,不够系统化,多是一些验证性的实验,造成学生实践的积极性不高,动手能力不足。单一的实践内容,忽视了学生的基础,从而导致基础稍弱的学生跟不上节奏,失去了学习的动力,基础较好的学生又没有足够的拓展实践的空间。

  对于Protel这样的课程,有的教师仍然采用纸质试卷的考核方式,这就背离了课程的开设初衷。Protel本身就是一门实践性很强的课程,不同于其他的理论性课程,我们要培养的是技术性人才,实践性人才,不是只会死记硬背的书呆子,纸质试卷的考核方式显然不能反映出学生掌握软件的基本水平。

  对于Protel这样的课程,采用传统的坐在教室内写板书的教学方式很明显已经跟不上新形势下教学的需要,应该把课堂搬到机房,搬到实验室去。在教学过程中,应当充分发挥多媒体教学的优势,在一些理论知识的讲解上,不能单纯把课本上的内容照搬到课件上,而是应该根据需要穿插一些图片、视频。在讲解软件的操作时,应当注重与学生的互动,教师可以先在计算机上给学生演示,演示完后就要求学生马上在电脑上操作,还可以随机选取几位同学来进行演示,出现了错误当场纠正,这样针对性强,避免了讲授中空洞的讲解,学生也能充分参与到教学过程中,完全激发出学生的学习热情。

  在Protel课程的教学内容上,要突出重点。Protel 99 SE具有原理图设计、PCB电路板设计、层次原理图设计、报表操作、电路仿真以及逻辑器件设计等功能,教学的重点应该放在原理图设计和PCB电路板设计上。Protel教学是紧紧围绕PCB图的绘制而展开的,先给学生建立起一个整体的概念,让学生搞清楚Protel 99 SE各个模块之间的联系,然后逐个讲解,再对一些容易犯错误的地方进行重点强调。

  另外在电路图的选择上,开始可以选择一些学生学过的简单的电路图来练习,逐步的可以选择一些复杂的电路图,最后选择一些综合性的电路图。不能只是教会学生用Protel 99 SE画电路图,而是应当给他们建立一个电路设计的理念,告诉他们为什么要这样做,应该怎么样去做设计,采用启发式的教学,让学生自己进行设计,在一定的时候给以指导,启迪学生的创造性思维,引导学生用灵活多变的方式去解决问题。

  高职院校是培养适应社会发展的技术人才的重要阵地,更应注重工学结合,培养学生的动手能力。在实践教学中,应突出Protel软件的工具作用,与电子专业其他课程相结合,为学生日后的课程设计、毕业设计打基础。在实践教学内容的选择上,要注意贴近实际,与时俱进,要及时更新教学实践内容,对于工厂出现的新技术、新工艺,要让学生有所了解,这样才能使学生在毕业后能够学以致用。实践内容的选择要分层次,可以分为基础性实验、进阶性实验和设计性实验。对于基础较弱的学生,要确保其完成基础性实验,尝试进阶性实验。对于学有余力的学生,要鼓励他们去做设计性实验。在实践教学中,学生从电路原理图的设计开始,一直到最后自己动手安装电路板并进行调试,整个Protel教学和生产实践的紧密结合,不仅学到了Protel制图的基本知识,还学到了电路板的制作工艺、电子电路的安装调试等知识,为后续课程的学习和今后的工作打下了良好的基础。

  对于Protel这门课程,应当重点考核学生的动手实践能力。期末成绩的评定,应当注重平时成绩与实践成绩相结合。可以采用平时出勤、学习态度占30%,平时课堂设计任务的成绩占30%,综合实训成绩占40%的方式。这样基本上能考核出来学生真实的动手实践能力。

  基于电子CAD-PROTEL课程的教学探索,激发和培养学生学习兴趣是关键。教师应当打破传统教学方式,精选教学内容,注重工学结合,增加实践教学,使学生能够充分参与到教学过程中来,提高和增强学生学习的主动性和实践动手能力,才能很好地实现教学目的。

  电子设计自动化技术(简称EDA技术)是现代电子设计领域的一门新技术,它以计算机软件为工作平台,融合微电子、计算机、现代电子理论等学科和技术,培养学生的电子设计自动化应用能力和现代电子技术的设计方法,提升电子、电信类专业从业人员的专业素质和职业技能。苏州经贸职业技术学院自2004年开始,把“计算机辅助电子设计和分析、仿真(PROTEL、EWB、EDA)等软件的熟练使用”纳入学生培养的核心技能之一,为本地区电子设计行业的生产、服务和管理一线培养了一批从事电路绘图与PCB(PrintedCircuitBoard,印制电路板)制版技术人员、电子设计自动化工程师助理和小型电子企业技术应用与设计人员等高技能人才。电子设计自动化高技能人才培养是面向电子设计自动化应用能力和现代电子技术的设计方法,提升电子、电信类专业从业人员的专业素质和职业技能,为电子设计行业的生产、服务和管理一线培养电子电路绘图与PCB设计及制版技术人员、电子设计自动化工程师助理和小型电子企业技术应用、技术革新与设计人员等。

  以“工作过程系统化”理论为指导,以促进学生职业生涯发展为目标,以“工作过程导向”理念来开发构建培养电子设计自动化高技能人才的课程体系。即以职业分析为基础,到相关企业的工作岗位调研岗位职责,分析职业岗位的工作过程,归纳汇总技能培养的典型工作任务;把行动领域的典型工作任务引领到学习领域的课程,构建实施典型工作任务的课程体系;遵循学生认知学习、职业成长两方面规律,对学习情境进行设计,形成特色课程。依据培养的目标,走访苏州市工业园区、高新区内飞利浦、诺基亚、华硕、三星等著名企业,基本明确电子设计自动化工作岗位的职责。在此基础上,重构电子设计自动化高素质技能型人才的工作结构和知识结构,归纳汇总出十大典型工作任务:电子电路原理图设计绘制,电子电路PCB设计绘制,电子电路PCB制作,CPLD开发工具的使用,CPLD的组合逻辑电路设计,CPLD的时序逻辑电路设计,CPLD的图形输入法设计,CPLD设计的VHDL语言实现,CPLD设计的仿真、下载和调试,综合CPLD应用的设计实现。根据归纳汇总出的典型工作任务,以基本电路、元件为基础,到电子CAD技术(Protel电子电路原理图与PCB设计)起步,再到电子电路的仿真设计、PLD(ProgrammableLogicDevice,可编程逻辑器件)的设计与应用,最后是EDA综合应用及开发技术的由简单到复杂、由易到难、由硬件到软件、从实物验证到数字仿真的课程内容体系,形成电子设计自动化高素质技能型人才培养计划和方案。

  课程的教学实施以学生为中心,把教学内容以真实工作任务或社会产品为载体,综合采取讨论式、开放式、探究式、实践式等教学方法,融“教、学、做”为一体。充分利用电子设计软件平台和多媒体现代化教学手段,构建基于网络的电子设计、仿真、验证等教学环境,增强教学效果。通过4年的建设,课程链中的课程已建成1门省级精品课程(含实训),1门院级精品课程,1门课程的教材分别获省级、院级精品教材建设立项,并于2009年12月正式出版使用。

  电子综合设计技能的培养主要通过课程教学、综合实训和项目实战3个由浅入深、由简单到复杂的途径实现。学习内容以产品、工作任务或项目为载体,课程链中的模拟电路是以生活中的典型产品如整流器、助听器、楼道感应灯、手机充电器等作为内容载体;电子CAD课程、电子装配与工艺、EDA技术课程分别以电子元(部)件、单元(功能)电路或较小应用系统案例为内容载体;电子综合实训、EDA实训以出租车计费器、多功能数字钟、交通灯控制器和频率计等产品为载体。实战内容主要通过参与各类具体的科研项目实现,包括学生主持申报的江苏省高等学校大学生实践创新训练计划立项项目3项和教师主持、学生参加的项目1项。

  课程链中的课程都有与职业资格高级工种相容的课程标准(大纲),课证融通,教学基本要求是电子高级工,设置以任务引领型为基本取向,以工作本位学习和岗位职责范围为主要形式,内容教学采用任务驱动、项目导向等有利于增强学生能力的教学模式;重视学生校内学习与实际工作的一致性,探索课堂与实习地点的一体化;力求做到理论融于实践,动脑融于动手,力争实现所学与所用零距离。

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