电路与电子设计基础
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电路与电子设计基础范文第1篇
关键词 MEMS；数字信号处理器；露点传感器
中图分类号：TP212 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2013）18-0024-01
1 MEMS与数字信号处理器概述
1.1 MEMS
1）MEMS的技术途径。MEMS是微电子机械系统的简称，它是20世纪80年代末在欧美一些发达国家出现的高新技术，其基础是微电子工艺，主要的技术途径有以下几种：
①硅基微加工技术。该技术是以美国为代表，以集成电路工艺技术作为基础的一项加工技术。
②LIGA技术。该技术以德国为代表，LIGA是德文中光刻、电铸及注塑的缩写，它是一种基于X射线光科技束的MEMS加工技术。
③精密加工技术。该技术的代表国家是日本。
2）MEMS的构成。MEMS是由以下三个部分组成：即微型传感器、执行器以及处理电路。通常情况下，输入信号都是先经由传感器转换成电信号，再经信号处理，最后由执行器对外部发生相应的作用。简而言之，传感器就是将被监测系统的各种参数信息，如物理量、化学量、生物量等等，根据某种特定的规律转换为便于处理且易于输出的信号，如光信号、电信号等；执行器主要负责完成各种操作；处理电路则负责对信号进行转换、放电以及计算等处理。
3）MEMS的特点。MEMS的特点大体上可归纳为集成化、微型化、成本低、机械性能优良等几个方面。
1.2 数字信号处理器
数字信号处理是信号处理的子集，它是一种将信号一数字方式进行表达和处理的技术，其最终目的是对真实世界中的连续模拟信号进行测量或是滤波。数字信号处理器简称DSP，是一种进行数字信号处理的专用芯片，是集多种技术于一身的新型器件，具体包括微电子技术、数字信号处理技术、计算机技术等等。目前，数字信号处理器已经被广泛应用于诸多领域，如航空航天、通信系统、信号处理、军事、雷达、医疗等等。下面本文基于MEMS和DSP对露点传感器的具体设计进行研究。
2 基于MEMS和数字信号处理器的露点传感器设计
露点传感器是一种用于气象探测的仪器，在以往的实际应用中，采用的一般都是光学露点传感器，这种传感器的优点是测量精确度较高，但是仪器本身的价格却比较昂贵，并且很难应用于高空气象探测。为此，本文提出一种新的露点传感器设计，其设计思路是基于MEMS，并以DSP为核心，下面就具体设计进行介绍。
2.1 露点传感器的构成及工作原理
本文所设计的露点传感器是由以下几个部分构成：MEMS电容传感器、DSP、ADC、制冷器、Pt电阻温度传感器等。该露点传感器的工作原理如下：一般情况下，当电容正对面积与电容版之间的距离保持不变时，电容值与环境的介电常数有关，露点传感器在正常工作状态时，在MEMS上降温，当环境温度降至露点温度时，被测环境中的空气为饱和状态，此时传感器的表面上便会出现一些非常微小的露珠，这样便会引起介电常数改变。利用电容检测电路采集MEMS的电容时，采集过程中，若是电容在某一个特定时刻得到预先设定好的平衡条件，则电阻检测电路采集到的Pt电阻值对应的温度值就是大气的露点温度。由于露点传感器常用于气象探测，故此要求传感器必须具备长期的稳定性，这也是设计中必须注意的重点问题之一。
2.2 主要模块设计
1）DSP模块。在露点传感器的应用过程中，迅速测量是对其最基本的要求，为此，处理器必须具备超快的相应速率。同时，在进行露点测量时，还需要借助PID对脉冲宽度进行调制来控制制冷器的通断。所以本文选用德州仪器所研制开发的TMS320F2812数字信号处理器，其最大的优点是处理速度快，主频的最大功率为150MHz，并且处理器采用的是低电压供电，能耗较低，以此作为露点传感器的处理器，可以较好地完成露点测量的工作要求。
2）温测模块。获取高精确度的测量数据是确保测量结果准确定的关键之一，想要确保测量数据的精确度，就必须采用分辨率高、噪声低、信号采集速度快的ADC进行模数转换。本设计中选用的AD7799是一款测量精度高、功耗低的ADC，其在10Hz的样本采集频率下，能够实现24位的采样精度，具有非常高的分辨率，这有助于微小变化的检测。此外，为了实现高精度的测温，本设计采用四线制将Pt电阻与AD7799进行连接，以ADC高精度的测量特性，对Pt电阻值进行检测，在将测量结果传输给计算机进行对比测试，其温测精度优于±0.1℃。
3）电容测量模块。本设计中的电容测量模块选用的是AD7746，这是一款专用于高精度电容采集的ADC，它的特点与AD7799基本相同，能够有效确保样本采集精度。可将MEMS与AD7746进行连接，这样便可以直接测量出实际电容值。
4）制冷模块。本设计中的制冷装置选用的是多级半导体制冷器，最高的降温值能够达到90摄氏度左右，该值符合露点温测要求。
5.显示模块。为方便用户对传感器进行调、测试，本设计采用了Lab VIEW软件在计算机上设计调试串口，并以串口RS232协议实现传感器与计算机之间的通信连接。传感器采集到的数据经由RS232串口传给计算机之后，各项数据均能够在可视化视窗中显示出来，有助于用户进行分析判断。
3 结论
综上所述，本文设计所设计的基于MEMS和数字信号处理器的露点传感器，已在一些气象观测工程中获得了应用，该传感器不但能够实现对大气露点的快速准确测量，而且传感器本身还具有体积小、响应速度快、造价低等优点，只要在现有的基础上，再进行进一步的完善，其必将会在气象观测领域当中获得广泛应用。
参考文献
[1]蒋庆仙.关于MEMS惯性传感器的发展及在组合导航中的应用前景[J].测绘通报，2009（6）.
[2]彭述成.温志渝，温中泉.真空微电子加速度传感器结构的有限元分析[J].微纳电子技术，2010（11）.
电路与电子设计基础范文第2篇
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.
电路与电子设计基础范文第3篇
1改革实践教学内容,体现实践“教”“学”新貌
在电子设计竞赛培训中最大的特点和成功就是在于以学生为主体,以兴趣为导师,以项目实践为主、教师辅导为辅的学习锻炼模式。在电子设计竞赛培训实验室经常可见学生自主学习自由讨论,学生在“做中学”“学中做”,真正提高了学习能力和创新实践意识。这种模式下学生学习主动刻苦,学生的自信心、实践能力得以提高;创新实践意识得以建立和培养。本科实践教学环节的课程设置和实验教学内容相对比较老化,缺乏灵活性,且书本知识与实践环节的联系相对单一,实践内容多为课本理论知识的测试性、验证性、模仿性内容,学生对理论知识的融会贯通能力几乎没有,学生的学习主动性及积极性相对比较差;同时,大学本科学院由于经费有限,实验条件、实验技术更新能力不够,对实践教学环节重视度不够,在传统实践教学理念缺乏对学生工程实践素质和实际解决问题能力的培养。借鉴电子设计竞赛培训模式,在本科实践教学中实现本科实践教学内容的融合。以工程实践素质培养为主线,改革原有的基础实践课程电工电子技术实验,如电路与电子技术实验、微机原理实验、单片机实验、EDA实验以及电子综合设计实验等,在内容体系上实现工程实践训练培养模式。
电子专业类本科实践教学经过多年的改革基本大多形成了电子基础类实验—电子专业类实验—电子综合类实践三个层次。为充分调动学生的学习兴趣和学习积极性,在课程内容和实践手段上跟进新思维新技术新发展,从基础类实验环节开始就建立学生工程实践锻炼的思路,引导学生工程实践创新意识和实践动手能力的培养。1在基础类实践教学中,以内容多样实用性实验代替内容单一验证性实验,减少验证型实验内容,增加与工程实践紧密相关联的实验内容,如电源设计、滤波电路、选频网络实验等。对理论性验证实验如戴维南定理叠加定理等实验进行删减,增加变压器的实验。简化理论推导计算,强化学生安装、调试能力,同时加强实验方法重要性的指导和实验报告书写规范的指导。2在专业类实践教学中,加强理论对实验的指导作用,强调参数对实验结果的影响,加强专业技术术语参数的含义讲解。同时为贯通学生软硬件设计和软件编程能力,将专业类实践教学课程进行融合,如微机原理实验课程与C语言课程的融合、单片机实验课程与传感器技术课程的融合、实现软硬件联合调试与分析,还可以进行功能扩展,指引学生“学中做”。3在综合性实践教学中,借鉴电子设计大赛的模式与内容,在原有基础上增加综合性、应用性较强的实践环节(课程设计、实训、电子综合实验等,加强工程项目实践的锻炼。以提升实验内容的综合性、实用性、系统性为前提,实时融入当前最新技术新知识,不但能增加学生学习兴趣,同时增强学生工程实践意识,提高学生工程实践素质和解决实际问题的能力,指引学生“做中学”。与电子设计大赛培训相比,本科实践教学环节侧重点是引发学生的学习兴趣和培养学生的学习能力,教师的“教”更多是“引导、诱导”学生主动学习,学生才能更好地“学”。在实践教学环节中加强与工程实际相结合,与应用相结合,可以使得更多的学生受益,同时也为电子设计大赛类的学科竞赛活动提供更多的优秀学生。
2采用多种教学模式,激发学生的学习兴趣
电路与电子设计基础范文第4篇
从内容要求上看，每届电子设计竞赛均包含多道题，覆盖电源类、基础指标类、仪器仪表类、通信类和运动控制类，每支参赛队从若干题中任选一题参赛即可。大部分题目要求设计一个接近产品的复杂电子系统，而竞赛时间只有4天3夜，在如此短的时间内如果从零做起时间很紧，甚至是来不及的，大量的基础性工作应该在平时培训中完成。
按照现代电子技术的设计原则，系统应进行模块化设计，那么，分解后的每个模块则恰好可以作为平时培训的内容，参赛时如果涉及到相关模块，便可以直接将平时调好的板子和模块程序拿来使用，这样，一方面节约了竞赛时间，另一方面，将模块作为平时训练的内容实施起来要现实一些、容易一些。在总结历年全国大学生电子设计竞赛的赛题后可以发现，题目虽不同，但其中包含的有些技术是相通的，从中提取出一些模块，并尽可能设计制作成PCB板应用于培训，就成为模块化训练和参赛的重要内容。目前，我们已经拥有了自己开发的电源、单片机键盘/显示、中速A/D、中速D/A、高速A/D、高速D/A、DDS信号源、FPGA、电机驱动等重要模块和一些常用开发工具，实施效果较好。
从能力要求上看，电子设计竞赛在要求参赛学生扎实掌握基本知识的基础上，对其电子电路与电子系统的理解能力、动手能力、编程能力以及创新能力提出了很高的要求。要参加竞赛，须对学生进行大量的课外指导和系统的强化训练，为此，电子竞赛的指导教师们付出了许多艰辛劳动。
培训组织过程及学生参与情况
为了组建一支优秀的指导教师队伍，2006年首次组织培训时，院领导思量再三，决定由1位电子技术实践经验丰富的老教师和6位年轻教师组成竞赛教练组，进而组织学生参与。当时学生对竞赛比较陌生，参赛积极性不够高，组织过程中，学校充分考虑到作为二本院校的实际情况和学生的知识水平，最后确定以04级大三学生为主，并吸收3名优秀的05级学生一起组建团队。2007年，学院正式组队首次参加全国大学生电子设计竞赛，取得了较好的成绩，在学生中产生了一定影响，也激发了他们参与竞赛的积极性。在后续的2009年和2011年的两届全国竞赛中，江苏技术师范学院各有2支和1支队伍获得了全国二等奖，而较多的参赛队获得江苏赛区一、二奖。五年来的培训与参赛，使得竞赛已经深入人心，学生的参赛积极性大为提高，报名人数逐年增多。与此同时，指导教师队伍也扩大到10人左右。
电子设计竞赛的培训体系构建
目前，培训基本分为两个阶段，第一阶段进行模块化训练，利用春季整个学期完成，此阶段将学生按照2～3人一组进行编排。课程安排共15次左右，不同年份略有增减。利用每周六上午进行集中讲课，内容涉及一个模块，由一位老师主讲，并布置一个相关的课后任务，由学生利用一周的课余时间完成。这一阶段的培训以模块为主，侧重基础，内容覆盖全面，从人机接口到电子电路，从模拟技术到数字技术。通过此阶段培训，要求学生能将所学专业知识灵活地运用于实际。第二阶段进行系统综合训练，利用暑期完成。
此阶段的培训对象为正式参赛学生，按照3人一组编排，以系统强化训练为主，分选题方向进行。每次课由一位老师主讲一个系统，由学生完成设计调试，内容以历届竞赛的真题为主，根据实际情况，将每个题目分为仿真、部分制作、模拟竞赛等不同程度的要求，相应的完成时间少则2天，多则6天。
暑期培训具有较强的针对性，按照仪器仪表类、控制类两个大方向分组训练，同时兼顾电源类、基础指标类和通信类方面的内容。因2011年全国大学生电子设计竞赛的暑期培训课表内容有所减少，为更好地介绍具体的培训内容，表1和表2所示分别为2009年暑期仪器仪表类和控制类方向的培训内容。
由表1、表2可见，暑期培训内容专业性和综合性强，难度大，要求学生具有扎实的理论基础，并应经过春季学期的良好培训。通过暑期培训，进一步训练了参赛队员的创新能力，并培养了其团队协作精神。
电路与电子设计基础范文第5篇
关键词:计算机专业;电路系列课程;教学改革
我校计算机专业从1980年开始创办,是广西高校中最早开办的计算机专业,经过近30年的发展,到今天已有六个相关专业,其中计算机科学与技术、信息安全、网络工程、数字媒体四个专业开设了电路系列课程。由于我校一直秉承以电子信息产业为背景,注重宽口径教学,培养工程应用性人才的办学理念,对电路系列课程一直非常重视,培养的计算机专业学生不仅专业能力突出,也具有较好的软硬件综合能力,在用人单位中具有良好口碑,就业率稳步上升。2007年我们对计算机专业电路系列课程开始了新一轮的改革,经过两年多的改革实践,学生对我们的一系列教改措施如何评价,他们有何反馈性的意见,他们是否认为受益?为了从学生的角度收集各方面材料,以便为电路系列课程教学的深入改革提供更为可靠的依据,我们于2009年12月对大二、大三、大四计算机相关专业本科学生开展了问卷调查。我们随机发放了400份调查问卷,共回收了387份,其中未答完问卷2份,有效份数为385份[1-2]。
1问卷设计
本次问卷调查的目的在于了解学生的学习方法、对电路系列课程的内容整合、教学方法手段改革后的意见反馈、学习电路系列课程的收获等,因此问卷主要包括以下内容:
1) 学生的课程学习重视程度。了解学生用于课程理论教学和实践教学的时间,参与辅导答疑的次数等,从而了解学生对课程的重视程度。
2) 学生对课程教学的满意度。了解学生对课程内容的整合,实验项目开设,教师教学方法态度等的满意程度。
3) 学生对课程资源和学习支持服务系统的认同度。了解学生对课程教材、实验指导书、网络学习平台的使用情况。
4) 学生对考核机制的认同度。了解学生对理论教学教考分离、实验独立考核、增加创新实践学分等考核机制的认同度。
5) 学习电路系列课程的收获。了解电路系列课程对学生后续专业课程的学习、自身素质、就业的影响程度。
2调查结果分析
2.1学生的课程重视程度分析
学生的学习方法和学习习惯的调查结果如表 1所示。
上表数据显示,绝大部分学生对理论课程不作课前预习,说明大家还是习惯被动接受知识,这也是课堂互动性不能完全发挥的原因之一。对于实验课程,大部分学生能课前预习,说明实验课程改革有一定效果。电路系列课程的所有实验是在我校的教学实践部开设,我校教学实践部的电路电子实验中心是国家级实验教学示范中心,有着严格的实验制度,发生任何理由的迟到现象都被拒之门外。实验改革措施之一是实验独立考核,独立学分,即实验不及格必须重修。这样就杜绝了因实验不及格,通过理论课程考高分将总评成绩拉及格的现象。措施之二是增加实验课时,改革实验内容。电路与电子技术基础(电路+模电)和数字电路与EDA的实验都是24学时,分别是理论课时的一半。实验内容中删减简单、验证性与陈旧性的小实验,增加系统性强的各种综合性实验,同时加强开放设计性实验。措施之三是鼓励学生参加课外科技团队,参加各类电子设计大赛,获得创新实践学分。改革后,学生对实验教学的重视程度有明显增强,70%以上的学生会在实验课前预习。
60%以上的学生能在课后进行复习和独立完成作业,并查阅课外参考书。说明学生比较重视电路系列课程的学习,有较好的学习习惯。其原因也有因实验课程的重视从而提高了理论课程的学习兴趣和重视程度。参加辅导老师答疑的学生超过30%,辅导老师会每周一次在固定时间和办公地点给学生答疑,学生在学习中所遇到的问题,会通过自己的努力来解决,也会积极询问老师以获得帮助。
2.2学生对课程教学的满意度分析
课程教学的调查结果如表2所示。
在电路系列课程改革中,我们主要进行了理论课程内容的整合和调整,实验教学体系和手段改革,加强教师教学基本功,努力提升多媒体教案质量。在理论课程改革中,首先是将电路与模电的内容合为一门课,即电路与电子技术基础;数字电路与电子电路EDA合为一门课,即数字电路与EDA,两门课程课时分别压缩为48学时。其次是克服课时少,内容多的矛盾。在内容讲授上突出宏观全局,突出定性分析,由于电子设备逐渐集成化,授课时不在分立元件电路上深抠细节耗费时间,分析器件与模块少讲内部原理,主要突出外部特性,并强调模块的应用、连接和匹配。此外在教学中从工程需要的角度去进行理论讲解,再回到工程应用中,变理论的抽象性为理论的应用性[3]。
实验教学改革在前2.1节已述。
提高教师素质的主要措施是授课效果好的老教师与青年教师结为教学对子,或老教师对青年教师至少进行教学指导一年以上。学院鼓励教师参加一年一度的全校青年教师教学基本功大赛、教学新人竞赛以及优秀任课教师评比。学生评教低于70分必须参加学校组织的教学技能培训班。
多媒体课件的质量好坏极大地影响授课效果,授课教师积极利用专业优势,与数字媒体专业学生经过一年多的努力,分别制作了单机版与网络版的电路系列课程教学软件。其中网络版课件参加2009年度全区教学软件比赛获一等奖。
从调查结果看,80%左右学生认为理论和实验教学的内容安排是合理的,对教师的上课进度和效果也比较满意。
2.3学生对课程资源和学习支持服务系统的认同度分析
课程资源和学习支持服务系统的调查结果如表3所示。
电路系列课程中,电路与电子技术基础为自编讲义,正在试用中,数子电路与EDA是自编教材,实验指导书是自编教材。从调查结果看,大部分学生还是非常满意我们编写的教材和实验指导书。
电路系列课程网络学习平台包含了丰富的内容,大致包括有:1)教学大纲、教学实施方案,考试大纲;2)教材、参考教材的电子图书、Word电子教案;3)多媒体教学课件;4)学科论坛与在线答疑;5)习题库与试题库。从统计结果看,课程网站的利用率还是比较高的。同时,在调查表的“有何建议”一项中,同学提出授课录像没有完善和部分习题、试题没有详细的答案,这都是需要我们完善的地方。
2.4学生对考核机制的认同度分析
考核机制的调查结果如表4所示。
理论教学“教考分离”是指理论课程的考试试卷是由教务处指定非任课教师出题,考试题按课程网站上的考试大纲并从网站中的习题与试题库中选题。目前学校的大部分课程是任课教师自己出题,并在考前进行针对性复习,“教考分离”与之相比显然难度要高,估计这是近一半的学生不支持“教考分离”的原因。然而“教考分离”更能体现出考试的公平公正与改革的效果,这是我们需要坚持的。
实验独立考核是指实验课程的考核与理论课程的考核不挂钩。学校也只有部分专业基础课采用这样的考核方式。近90%学生支持实验独立考核。
创新实践学分是指参加校级和校级以上的计算机类、电子设计类等大赛并获奖,就可以得到一定的创新实践学分。调查发现,能获得创新实践学分的学生主要是高年级学生。我们考虑将数字电路与EDA课程提前开设,将单片机与嵌入式系统、微机原理和计算机控制技术的系列相关课程开设时间提前,将利于学生更好地参与电子类科技活动。
2.5学习电路系列课程的收获
学习收获的调查结果如表5所示。
学习电路系列课程的收获这项调查主要是针对大三大四的学生,40%学生认为电路系列课程对计算机专业后续专业课程有一定作用,当然计算机专业的后续课程中与软件编程相关的专业课更多,但是就业市场更需要的是有较好的软硬件综合能力的创新人才。从调查结果看有不少同学已经意识到加强电路系列课程学习,参与创新科技团队,将有助于提高综合素质,扩大就业范围。
3结语
我校的计算机专业电路系列课程教学改革从2007年开始,迄今为止,在两年多的时间内,我院依据专业特点,明确培养目标,从教学体系、教学内容、教学方法和手段、考核方式等方面进行了改革与探索。这次调查表明,改革增强了计算机专业学生对电路系列课程的兴趣和学习重视程度,有效地提高了教学效果,同时调查也对进一步改革工作提供了启示,我们将坚定信心,继续努力,争取获得更大的改革成效。
参考文献:
[1] 叶惠文,杜炫杰,李丽萍. 华南师范大学“大学计算机应用基础”课程改革效果调查分析报告[J]. 计算机教育,2009(12): 154-158.
[2] 李朝海,吴援明. “模拟电路”教学效果的调查分析及其对策研究[J]. 理工高教研究,2009(1):126-128.
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Investigation and Analysis of Teaching Innovation on the Electrocircuit
Curriculum of Computer Science
YANG Qing, ZHOU Ping
(Computer & Control Institute, Guilin University of Electronic Technology, Guilin 541004, China)
