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电子技术课程设计是在数字电路和模拟电路基础型实验的基础上所形成的综合性实践课程,是电子技术教学的重要环节之一。通过电子技术课程设计的实践过程,学生可以更好的了解如何开展电子系统的设计和调试,有助于提高学生的实验技能和电路设计水平。因此,充分发挥学生在电子设计课程设计中的主导地位,最大限度的激发学生的创造潜能,是电子技术课程设计改革的首要目标。
1电子技术课程设计内容改革的必要性
1.1学生发展的需要
就传统的电子技术课程设计而言,课程设计的时间为两周,设计题目的内容比较固定,一般为教师制定的,学生从中选取一个电路来进行焊接和调试。这些课题一直重复着使用了好些年,已经丧失了新意与创造力,因而很难激发学生的兴趣与积极性,很难调动学生的参与热情,使学生丧失学习的激情,进而特别容易产生抄袭现象,无法达到课程设计的教学目的。另外,由于这种按部就班、单一的教学模式的限制,电子技术课程设计的内容多为验证性的,这很大程度上抹杀了学生的创造性、设计性以及综合性,无法达到提高学生设计开发能力的目的,难以实现因材施教,培养创造性人才的目标。
1.2时展的需要
随着电子技术和计算机技术的迅猛发展,新器件、新技术不断的推陈出新,这电子技术课程设计内容改革研究毕坤新乡职业技术学院453002也对电子技术课程设计提出了更多、更高的要求。在新的电子时代,只有将电子技术的新发展与实践教学相结合,同时配合教学内容适度的对实验内容体系进行更新与完善,才能真正实现与时代的同步发展。因此,为了适应科学技术的发展以及时代的需要,培育出更多具有竞争意识和创新能力的新一代大学生,革新电子技术课程设计的教学内容是一个必然选择。对此,我们应该深化教学改革,对设计的内容进行一些新的尝试,以此来调动学生学习的积极性,点燃学生努力探索的欲望,力图实现电子技术课程设计的实验性、科学性和可行性。
2电子技术课程设计内容改革的实践
目前,电子技术课程设计的内容趋于多样化,不仅包含了模拟和数字电子技术相关的内容,增加了电路设计的相关专题,还涉及了可编程逻辑器件、Protues仿真等先进技术。丰富的设计内容给予了学生选择的主动权,但是在其他方面,电子技术课程设计内容还有待革新。
2.1选择具有实用性和趣味性的课题
课题的选择是课程内容设计的基础,因此选择合适的课题尤为关键。课题的选择首先应该贴近学生的实际水平,另外还要考虑到课题与理论知识的结合性、课题的实用性以及趣味性,使设计的内容既能反映电子技术课程设计的教学要求,又能符合生产实际需要。例如,要求学生组装家居生活中比较实用的声、光控开关,用电安全的空气开关,门窗的防盗报警器等;又或者挑选诸如交通灯控制逻辑电路设计、音乐彩灯控制器设计等课题。这些课题比较新颖、有趣,同时也广泛运用于日常生活,具有较高的实用性,这样能充分调动学生的积极性,激发学生的创造热情,同时有助于提高学生运用专业技能解决实际问题的综合能力。
2.2注重对综合理论知识的灵活运用
电子技术设计本身就是一个与生活息息相关的专业,是以解决实际问题为为最终目的的。但是,要想达到服务生活的目的,内容设计就要十分注重对综合理论知识的灵活运用。在电子技术课程设计的过程中,学生要锻炼自己综合运用本课程的基础理论和知识的能力,来进行独立自主的内容设计。为此,学生可以充分利用资料的查阅、线路的设计、元件的选择以及电路的安装调试等多个环节的资源,来达到巩固、运用理论知识的目的,实现理论与实际的有机结合。以数字钟电路设计这一课题为例。数字钟是一个典型的数字电路系统,选择该设计课题,有助于学生将所学的零散的数字电路知识系统地联系起来,并在实践中得到反复的练习,这有助于培养学生综合设计、系统分析电路的能力,提高学生理论联系实际的能力。
2.3充分考虑专业特点与需要
另外,为了拓宽学生的知识领域,提高学生对自身专业的兴趣,课程设计内容也要充分考虑到专业的特点及需要。例如电动机测速系统的设计,该设计不仅广泛运用于工业控制的调速系统,同时该设计中设计的锯齿波发生器和电压比较器也密切联系了电子技术课程的基础内容,符合专业特点。与此类似的课题对掌握专业中的基础知识,增强对专业课的认知程度,开拓学生的视野,提高学生的积极性具有重大作用。另外,选择一些适合专业发展特点的设计,也为电子技术课程的进一步提高和后续的就业打下了一定的基础。让学生尽可能的展开与专业相关的内容设计,不仅有利于学生对后续专业课产生综合的、全面的认识,更能帮助学生更快的了解后期就业需求,使学生在今后的工作中表现得游刃有余。
3结语
实践课程改革是应用型大学整体教学改革工作的一个重要环节。以数字电子技术课程设计为例,围绕充分激发学生自主创新能力、培养应用型人才,针对课程设计题目的选定、设计过程、考核等教学环节进行了改革与细化,通过课题自拟、实践操作多样化等方式,解决了传统教学模式对学生思维的禁锢、实验设备资源紧张等问题。
关键词:
数字电子技术课程设计;应用型;创新
数字电子技术课程设计是电气、电子、通信等专业共同具备的一个重要实践环节。学生在查阅文献的基础上,根据数字电路的特点,自行分析、设计和搭建一个实用电子产品雏形,撰写相关技术文件资料,巩固并加深在数字电子技术课程中的理论基础和实践基本操作技能;同时通过方案比较、电路制作、调试等过程,培养学生实现理论到实践的综合应用能力,为毕业设计和毕业以后从事电子技术方面的科研及开发奠定基础,因此,要求担任该课程的指导教师需具备一套完整的、针对性强的教学方案。本文结合应用技术型大学以培养生产服务一线的高层次技术技能人才为目标的特点,从课程内容、教学模式等方面对数字电子技术课程设计进行了一些改革和尝试,取得了较好的教学效果。
一、数字电子技术课程设计的教学现状分析
(一)教学内容陈旧单调目前,数字电子技术课程设计在电气、电子、通信等专业的教学内容上,通常存在以下几个问题:第一,应用类型的经典案例类型少,设计题目单一,多数教学内容大同小异,无法完全激发学生的求知欲与好奇心;第二,教学内容通用性不强,对某一具体设计题目,未采用多种设计方法设计,不能很好地培养学生打破常规思维,利用多种方法解决问题的能力;第三,教学内容层次划分不够清晰,难以实现因材施教,实施最优化的弹性教学方案。
(二)课程设计环境条件受限由于实验室设备偏向于验证型实验,可开设的创新类综合设计型实验项目较少,同时受实验室设备仪器种类少、数量不足、机房与实践操作平台分离等多种因素的制约,使得实验室资源分配紧张。另外,由于实验室仅在白天开放,使得学生能够利用实验室的时间大受限制,在培养学生动手能力方面上,难以提供充裕的时间和空间作为基础保证,也不利于学生在设计过程中保持思路的连贯性。
二、数字电子技术课程设计教学方法改革
(一)课题的选定在进行课程设计之前,教师可通过学习国内外教学资源,结合现今前沿技术,引导学生形成对该课程的感性认识,激发学习兴趣,充分调动创造创新的积极性与主动性。认真教授学生资料查询的方式,以便能快速获取有用信息。在此基础上,改革传统题目给定方式,不再由教师统一规定课程设计题目,而由学生根据自己查阅的相关资料,以围绕生活或行业企业的一线需要作为课程设计选题来源,并自主列出设计目标、预期效果及创新点。指导教师则根据学生自拟课题的难易程度、是否切实围绕实际需求进行打分,并要求学生在设计过程中必须有属于自己的创新点,以避免雷同设计的出现。学生根据课题的分值,结合自身情况,选择其中一个课题进行设计。通过这种自拟课题的方式,学生不仅学会了资料查阅方法,提高了自主学习的能力,同时解除了传统教学方式对学生思维的禁锢,使学生能够不受限制的自由发挥,提高创新能力。
(二)设计的进行由于实际生产与仿真验证之间往往存在较大的差异性,仅从理论上设计出来的电路可能在实际中存在很多问题。因此,在完成仿真设计以后,还需通过实践操作来检验所设计的电路的合格程度。学生可利用实验室现有仪器设备、面包板或万用板等多种方式,完成设计电路的实际组装与调试。该教学方式扩大了学习范围,让学生不再局限于某一种固定的方式进行思考。根据课题难易程度,学生可以通过成立小组的方式进行研究,也可以以个人的兴趣为主独立完成设计。另外,实践操作多样化,不仅可以缓解实验室资源紧张的问题,同时,学生还可以在课下利用可移动资源(面包板、万用板等)进行连续性设计,有助于保持设计思路的连贯性。
(三)细化数字电子技术课程设计考核标准数字电子技术课程设计的考核采用提交报告加答辩的形式综合评价学生的学习效果。以下是考核标准:1.报告要求:设计报告必须有统一的格式及模板,需在规定限期内完成。报告的主要内容包括课程设计名称、设计任务要求、方案的制定与选择、方案具体内容(设计原理图、电路图、布线图及其说明;元器件清单;单元电路功能描述及相关参数计算说明等)、电路调试分析以及整体设计的全面总结。2.答辩要求:答辩环节包含口试和演示操作两部分,口试部分首先要求学生对自己完成的设计内容做一个简单概述,指导教师则针对学生所设计的原理、性能、元器件选择依据、整体设计思路创新点提出问题,学生单独作答;然后进行演示操作,展示出所设计电路的功能及特点。3.成绩评定:课程设计结束以后,教师根据设计报告的质量,结合答辩情况(课题论述和问题回答情况;演示操作过程中的安装工艺水平以及调试时分析解决问题的能力),综合给出评分,其中课题自拟占总成绩的20%,设计报告占40%,答辩环节占40%。报告及答辩部分评分标准如下:及格:能够遵循实践课程的相关纪律,设计报告符合基本要求;答辩过程中对电路工作原理论述清晰,电路组装连接正确,能实现设计基本目标。中等:在及格的基础上,设计报告内容充实准确,报告撰写思路清晰,框架合理;电路板组装调试成功。良好:在中等的基础上,设计方案创新点突出;答辩演示时电路板工作稳定、可靠。优秀:在良好的基础上,电路布局布线美观大方,实现功能完善,容易操作,整体设计性价比高,调试方便。
三、教学效果评价
通过对整个数字电子技术课程设计教学环节的改革,使得学生在学习过程从各个方面得到了充分的自由发挥:命题的自主设计与创新点相结合,可以有效地启发学生进行创新思考,同时避免个别学生不动手、不思考的现象,也可有效预防雷同设计报告的出现;实践操作多样化,丰富了学生实现课程设计的手段及方法,不再局限于单一设计模式,扩大了学生接触的知识面,同时为缓解实验室设备紧张提供了一种有效的方法,学生实践时间更加自由化,为顺利完成课程设计奠定基础;细化考核方式,则为提高课程设计质量提供了有力的保障,有助于提高学生的工程素质和综合能力,为以后课程的学习打下良好的基础。
四、总结
实践培训是应用型大学最基本的育人方式之一。不断改革传统教学,优化教学模式,注重应用型、创新型人才培养,是目前多数学校教学改革中至关重要的核心内容。为实现培养应用型人才的目标,针对数字电子技术课程设计课题的选定、实践操作多样化、考核方法的细化等方面进行了一系列的改革,同时验证了该方法实施的可行性及教学效果,对于实践类课程建设的研究与探索具有重要意义。
参考文献:
[1]孙晓艳.《数字电子技术》课程设计的改革[J].机械职业教育,2007(7):59-60.
关键词:电子技术;课程设计;教学改革
作者简介:金丹(1978-),女,辽宁建平人,上海电力学院电气工程学院,讲师;王鲁杨(1963-),女,天津人,上海电力学院电气工程学院,副教授。(上海 200093)
基金项目:本文系上海电力学院“085智能电网技术本科教改研究”项目的研究成果。
中图分类号:G642.0 文献标识码:A 文章编号:1007-0079(2013)02-0098-02
“电子技术课程设计”是电气与控制类工科专业本科生的必修课程,该课程的基本任务一方面是巩固和加深模拟“电子技术”、“数字电子技术”课程的学习成果和“电子技术基础实验课”中所掌握的实验技能,另一方面是培养和训练学生的科研作风及在电子技术方面的实践技能,提高学生综合运用电子技术知识解决实际问题的能力和创新能力。[1]
学生通过熟悉设计任务、查找资料、设计电路、计算机仿真、安装调试、整理总结等环节,初步掌握电子工程设计思路,了解开展科学实践的程序和步骤。学习电子产品工艺的基本知识和操作技能,培养专业学习的热情,养成良好的专业素质,为较好完成后续课程的学习和设计做准备,为将来能在工作岗位上继续学习接受新知识,进而发明创新打下良好基础。因此综合性强,实践性突出的“电子技术课程设计”对学生的训练和锻炼是其他教学环节所不能替代的,是专业建设中值得重点建设的重要环节。
一、课程设计改革目的
近年来,电子技术课程实验条件不断改善,能够适应“电子技术课程设计”对硬件设施所提出的更加灵活、更加高端的要求,为“电子技术课程设计”改革提供了硬件基础。同时,随着学生人数不断增加,电子技术课程的师资队伍也不断壮大,为丰富课程设计内容、提高课程设计水平提供了人员保证。
在这样的情况下,提出并实施“电子技术课程设计”改革,突出学生在课程设计过程中的主体地位,培养学生实践动手能力与创新能力。结合本校实际,充分利用学校现有的教学资源,提高课程设计的教学效果和水平。
二、课程设计改革中的几个措施
1.优化设计题目
好的设计题目可以激发学生的兴趣,提高学生的积极性,这种内在的学习动力不仅能够提升教学效果,而且真正寓教于乐。
题目的选择原则是内容的丰富性、实用性、趣味性、先进性、创新性。题目的难易程度要适中,能体现出对基本理论、基本概念、基本技能的综合应用。因此,选题时宜选择与生活实际相关的题目;采用的芯片为目前主流的中等规模、大规模芯片;设计成品应该是一个包含信号源、信号处理、输出显示在内的完整的小系统。例如《洗衣机控制器》题目将课堂教学与生活实际密切联系,让学生切身体会到所学课程如何在工作中应用。再例如《乒乓球游戏机》题目,将课程与游戏相联系,活泼新颖,获得了学生的喜爱。
2.采用导师制
通常的课程都是以班级为单位,每个班级配置一名教师,以往的“电子技术课程设计”也采用这种方式。由于课程设计的题目灵活度较大,也具有一定深度,所以一般每个教师只会精通两到三个设计题目,而学生就只能在这几个题目中选择。随着师资队伍地壮大,每个教师掌握两个题目,那么所有教师加在一起就一共有三十几个题目。本校希望这么多的教学资源能够为所有学生所用。因此在本次教学改革中打破班级的概念,采用导师制。所有教师的所有题目均面向全体学生开放,学生可自由选择,选择题目的同时也就选择了导师。对某个题目特别感兴趣,可以直接选择该题目。或者特别喜欢某个教师,也可以为了追随那个教师而选择他的题目。此外,每四个学生为一组,结组时也打破班级的概念,学生可自由选择合作伙伴。所以学生不仅可以选择题目、教师,也可以选择同伴,自足选择性很强。
3.采用项目教学法
以往教学模式中,教师把课程设计的电路、具体步骤都传授给学生,学生很少思考,很少质疑,更没有探索。本次改革中采用项目教学法,由教师引导,学生自主完成一个个具体的工程案例,按行动路线设计教学思路,培养学生的探索精神,提高其实践能力。
设计过程模拟实际的项目开发过程,包含项目任务下达、方案设定、软件仿真、硬件调试等各环节。体现为课程设计中的如下环节:学生选定设计题目与导师、下达任务书、确定设计方案、电路连线图仿真、电子元器件的安装与对所设计电子系统的调试、撰写课程设计报告。
为了提高学生的创新能力,强调学生自主设计,重视启发式教学。教师只在大思路上加以引导,对具体方案和设计细节不做过多干预,只起组织、引导、检查、把关和解决一些疑难问题的作用,放手让学生大胆实践,充分发挥学生的主动性和创造性。同时,为了配合广大学生大胆的发散的设计,提供了门类齐全、种类丰富的元器件供学生选择。[2]
4.提高工程意识
“电子技术课程设计”本身就是一个工程设计的缩影,具有很强的工程特性,以其为载体,培养学生的工程意识具有天然的优势。
对于一个工程的实施,所设计产品的性能并不是唯一的评价指标。设计周期、设计成本、团队配合也同样重要。为此,在课程改革中相应地采取了一些措施。首先,为了提高对设计周期地重视,在课程考核中加入了时间概念。在完成设计要求的情况下,时间使用最少的组成绩最高。另外,为了提高对设计成本的重视,在设计中引入性价比概念,对高价格器件的领用进行登记、统计与限制,推荐学生采用低价格的元器件完成相同的功能。在帮助学生提高成本概念的同时,也为学校节省资金投入。最后,为了加强团队配合,在每个组的四个人中推举一名组长,负责整个设计过程的协调。由组员共同讨论完成对项目的理解并做出具体的设计方案,然后统一调配每个成员所负责的设计任务。每个成员必须在规定的时间完成自己所负责的部分。在项目调试过程中必定会出现一些问题,而解决这些问题需要各部分的密切配合。因此要求每个人除了了解自己的设计部分以外,还必须了解其他人的设计思路。因此为了考核团队配合,在答辩中除了检验每人分管的部分外,也会检验对整个方案和设计思路的理解。
5.引入模块化设计理念
随着电子电路产业的发展,所设计的产品在功能、线路等各方面都越来越复杂。在实际的电子电路开发中,教师一般将电路划分为多个模块,每个人负责一个模块。先设计单独模块并独立调试,然后再把几个模块联调,最终将整个系统联调。尽管在课程设计中所设计的电路功能较为简单,但是为了模拟电子电路的实际开发过程,仍然希望在设计中能够引入模块化设计理念。因此,每个教师开发自己的题目时,都有意识的使所设计的电路功能齐全,保证整个系统结构完整。所以在每个题目中都包含了信号源、输入、输出、控制等多个部分,可以很方便地划分为几个模块。每组中的四个成员可自行选择设计模块。既让学生学习了电子电路的设计理念,又保证了每个学生的工作量,做到人人动手。
6.软件仿真与实物调试相结合
由于计算机软件和硬件技术的飞速发展,在电子应用领域产生了很多成熟的开发与仿真软件,为实际电子电路的开发提供了准确的保证,同时节约了大量人力物力。EWB、Protel、ORCAD、PSPIC、Multisim等都是目前较为流行的电子电路仿真软件,在实际的电子电路开发中也得到了广泛的应用。因此,在本次教学改革中,模拟实际的电子电路的开发过程共十天的课程,其设计分成五天软件仿真和五天硬件调试。前面五天学生采用自己喜欢的仿真软件设计并调试电路。调试成功后根据所设计的电路制定元器件清单,并进行第一次答辩。答辩通过后根据清单领取元器件以及面包板、导线等硬件设备。后面五天进行实物连线与调试工作,调试成功后进行第二次答辩。然后撰写课程设计总结报告并提交,完成整个课程设计过程。在此过程中,每个学生都能体会到软件仿真与实物连线各自的特点。比如软件仿真在原理性错误的排查方面具有强大的功能,而实物连线除了让学生更熟悉元器件管脚排列以外,更加让学生对元器件的时间延迟以及因此可能引起的误动作产生更深的体会,这些都是在课本以及“电子技术实验”课程中不能收获的。通过课程设计,让学生在软件设计与元器件接线调试中均得到了锻炼。
三、结束语
通过实践,笔者发现这项教学改革效果十分明显。教师们精心准备的题目引起了学生的极大兴趣;采用导师制给了学生更多的自主选择性;采用项目教学法激发了学生的自主性学习,也培养了学生的创新性思维;加入工程意识、模块化设计理念以及软硬件结合的设计方式等改革措施在不同方面让学生体会了实际电子电路的开发过程,真正将理论与实践相结合。
参考文献:
关键词:EDA;电子技术;实践教学;课程设计
在数电课程教学中,课内实验及课程设计是基础又重要的实践环节,而EDA技术作为世界电子设计的最新技术潮流,已成为高校电类课程教学的热点[1]。本文针对燕山大学近年来将EDA技术应用到电子技术实践教学中所做的改革和创新做了一些总结。如何使学生将理论知识消化、吸收并转化为实际动手能力应用于工程实践当中,已经成为教学的主要目的。在整个数电教学体系中,采用项目驱动法进行理论教学;课内实验以教师为主导学生为主体进行;课程设计(三级项目)做到以学生为主,教师为辅。
1数字电子技术实践教学概况
1.1EDA实验室简介
燕山大学光电子系EDA(ElectronicDesignAuto-mation)实验室始建于2000年,使用面积300m2,建设规模130台套,可同时为4个教学班开设实验项目。目前主要为电子信息、通信工程、计算机科学与技术、电子科学与技术和光电信息科学与工程等专业开设EDA课程设计。EDA实验室自建立经历了三次可编程逻辑器件的升级换代:第一次是ALTERA公司MAX7000系列的EPM7128SLC84-15,第二次是FLEX10K系列的EPF10K10LC84-4,目前使用的是EP2C35系列的EP2C35F484C7N,包含33216个逻辑单元,是一款低功耗低成本FPGA芯片。各芯片资源特性对比见表1。
1.2EDA课程设计概况
数字电子技术本科教学,包括64学时的数字电子技术,其中含12学时的课内实验(由燕山大学电子实验中心承担)和2周的课程设计,即EDA课程设计(由燕山大学光电子系EDA实验室承担),而且课程设计成绩单独进行考核。EDA课程设计以数字电路设计自动化为主,是芯片级的设计,是硬件设计的软件化。这也正是与传统设计的差异所在。在工程教育专业认证背景下,以国际工程教育理念为导向[2],在学生学习了数字电子技术的基础上,训练学生综合应用学过的理论知识设计比较复杂的数字电路的能力。通过本课程设计,使学生掌握使用EDA工具设计数字电路的方法,具体包括图形设计输入、编译、时序仿真、下载和硬件验证等过程。让学生掌握EDA工具设计数字电路的方法,支撑毕业要求———“针对一个设定的电子电路或通信系统,具有给出设计方案的能力”.设计用到的软件早期为MAX+plusII,后期为QuartusII。其均有两种典型输入方式:原理图与硬件描述语言(VHDL、VerilogHDL等)。原理图输入方式的特点:比较直观,易于仿真,便于信号观察与电路调整。要求对系统及电路非常熟悉,但当系统功能复杂时,其效率低。硬件描述语言则恰恰相反:系统功能复杂时效率高,设计周期短。本课程设计是与数字电子技术理论课对应的实践环节,所以课程设计中要求学生使用原理图输入方式,以此来巩固学生数电知识,这也是这门课程设计的主要特色。据了解许多院校该实践教学大多采用硬件描述语言的方式。此外,对于电子信息工程(卓越试点)班的同学,由于学时为3周,我们鼓励学生用多种方案实现功能,自主扩展题目功能,额外使用VHDL语言实现部分模块功能[3]。
2课程设计内容与流程
整个EDA课程设计的内容与流程如图1所示。第一,教师讲解。每次EDA课程设计开始时,指导教师都要用4学时来讲授课程设计软件部分(2学时)和硬件部分(2学时)。其中软件部分主要针对MAX+plusII或QuartusII进行讲述,硬件部分围绕教材———参考文献4的第6章和实验箱资源等内容展开,着重讲解题目用到的资源及使用过程中需注意的问题[4]。第二,选题。课程设计我们设置了诸如智能交通灯、电子琴、密码锁等共计31个题目供学生选择,使一个教学班的每个学生(基本小于等于30人)的题目都是不一样的。这样虽然给指导教师增加了工作量,但对学生是有益的,避免了以往互相“参考”的弊病。第三,资料查阅。早期使用软件为MAX+plusII功能简单易用,学生经过教师讲解后,很快就可以上手进行设计。后期软件升级为QuartusII功能强大,软件操作复杂,需要学生花费较多的时间熟悉此软件的操作设计流程。要求学生借助网络、图书馆等资源查阅相关资料,包括软件使用教程和设计题目相关资料。第四,方案设计。按照题目需求,给出设计方案,并对设计方案可行性进行论证。分析设计要求,将题目模块化,功能分解,以便按模块进行元器件级实现。这部分由学生自主设计,方案是否合理可行,直接决定设计题目能否顺利完成。第五,模块化实现(包括仿真)。总体设计方案确定后,就要进行功能分解,模块化,这对后期的时序验证、电路仿真乃至错误排查至关重要。系统总体功能的实现依托各模块的准确设计及协同性,学生通过时序仿真、功能仿真乃至测试节点的波形进行反复修改排查,直至达到设计预期目的。第六,下载验证。整个电路图及各个模块都仿真测试无误后,即可以进行下载验证。以往采用并口下载由于不支持热插拔很容易发生烧芯片等现象,现在采用USB口下载不仅提高了下载速度而且也极大地减少了烧芯片的概率。每个班级配备示波器、逻辑分析仪、万用表等测试仪器一套,满足学生测试需求。尽管每次进行设计前都要对实验箱进行检修,但依然在设计中会发现个别实验箱的硬件故障,一般指引学生用替换法进行排查,很容易就能找到问题所在。第七,答辩验收。成立由8名指导教师组成的答辩委员会,分2个答辩组进行验收,每组4名指导教师。分别对如下几方面进行评定:首先,学生设计方案讲解。其次,回答指导教师的提问。最后,硬件实验箱功能演示。第八,设计报告撰写。以往学生容易忽视设计报告的重要性,为了避免此类情况的发生,我们在设计之初就反复强调文档在整个课程设计中的重要性,并适当提高设计报告在成绩评定中的权重。第九,成绩评定。根据《EDA课程设计(三级项目)大纲》及《EDA课程设计(三级项目)评分标准》将答辩验收及设计报告的成绩进行汇评,最后给出总评成绩。实践表明,超过25%的学生能达到优秀(A),约50%的学生能达到良好(B),约15%的学生为中(C),不足10%的学生为及格(D)。
3结语
经过16年的改革与发展,燕山大学光电子系EDA实验室无论是硬件装备,还是软件资源都比较完备,EDA课程设计这一实践教学活动也得到渐进式发展。为了更好地提高学生将理论知识应用于工程实际的能力,指导教师需要在指导答疑时把握好度———既要答疑解惑,又要激发出学生自身的设计思维与灵感;设置大量与日常生活、工程实际密切相关的题目,激发学生的学习兴趣,开阔学生眼界,为将来从事相关工作打下基础。理论和实践教学改革措施经过多年的运行,获得了学生和教师的广泛好评。
参考文献:
[1]林喜荣,董敬峰.基于EDA技术的电子技术实验改革与创新[J].黑龙江教育,2014,(10):8-9.
[2]徐卫林,彭晓春,岳宏卫,等.工程教育专业认证背景下的微电子专业教改实践研究[J].科技资讯,2016,(22):81-84.
[3]李江昊,常丹华,张宝荣,等.“卓越工程师计划”试点班课堂教学改革与实践[J].教学研究,2012,(01):46-49.
1.电子技术基础课程设计的传统教学模式
我校以往电子技术基础课程设计是由2名指导教师负责一个班级,时间为2周,主要是讲解一些基础知识、焊接和调试技巧。课程设计的具体题目是由知道教师具体给定,一个班级共基本上给定1~2个题目,结果造成了设计方案雷同想象,无法充分发挥学生的主动性和创新性,不利于培养学生的工程实践能力和创新意识。另外,受硬件条件的限制,有些课程设计题目全部利用仿真软件完成,学生的工程实践能力不能得到充分的锻炼,更不用说创新了。
2.基于CDIO理念的电子技术基础课程设计教学改革的措施
“卓越工程师教育培养计划”是我国高等工程教育的重大教学改革项目,旨在培养造就一批创新能力强、适应经济社会发展需要的高质量各类型工程技术人才。为此,我院进行相应的改革,把CDIO工程教育思想融入到电子技术基础课程设计中。以电子技术基础课程设计项目为载体,课题设计分为构思、设计、实施和运行四个阶段。(1)构思。学生根据电子技术基础课程设计任务及要求进行分组,每组3~4人,成员以优势互补的方式组成。每一组学生根据项目要求,分析课程设计任务,分解设计任务,每一名同学都有自己的设计任务。学生可以通过网络或者到图书馆查阅资料,初步确定电路设计方案、设计内容以及能达到的性能指标要求;然后小组内学生进行讨论、汇总,确定一个认为合理的方案,再提交给指导教师。指导教师根据每组学生提交的资料进行审核、论证、确定设计题目是否合理以及设计内容能否实现;同时检查是否每名学生都真正参与课题的构思。(2)设计。每组学生根据完善后的电路设计方案,自行查阅相关参考资料,确定单元电路设计、参数计算与器件选择、绘制电路图等;然后运用EDA技术进行仿真,验证设计方案的可行性和正确性;待仿真电路经修改完善之后,绘制出正确的设计电路交指导教师审核。在此阶段主要培养学生综合运用知识和技能解决实际问题的能力。(3)实施。当学生完成了电路设计,并做了相应的论证后送至指导教师进行审核,指导教师列出实现电路设计所需元件清单,到我院电工电子教学与实验中心元器件管理处领取元器件,在多功能的PCB电路板上进行焊接、组装、调试等步骤。在此阶段主要培养学生的工程实践能力和创新能力。(4)运行。学生对完成好的作品按照电子技术基础课程设计的要求进行系统测试,以验证作品是否满足设计要求;指导教师验收作品时,检查电路设计的工艺并给出指导意见,以便学生下一次设计电路时改进。在此阶段主要培养学生可持续发展的能力。总之,电子技术基础课程设计在实施中始终注重将知识、能力、素质的培养紧密结合,将理论、实践、创新合为一体,为卓越工程师技术人才的培养奠定了基础。
3.电子技术基础课程设计教学改革的效果
通过对电子技术基础课程设计进行教学改革,使学生对电子电路的设计过程更加清楚了,充分调动了学生学习积极性、主动性、能动性,同时可以很大程度上提高学生的的工程实践能力、团队协作能力。通过这种模式的培养,我院学生在参加大学生电子设计竞赛和创新创业训练计划项目中取得了较好的成绩。近三年在全国(吉林省)大学生电子设计竞赛中,我院学生获一等奖15项,二等奖34项,三等奖41项;在2016年的吉林省大学生创新创业训练计划项目中我院学生共计申报19项。
4.结束语
实践证明,在电子技术基础课程设计教学中采用的CDIO工程教育模式极大地激发了学生的学习兴趣,提高了学习效率。CDIO工程教育模式有利于培养学生个人专业能力和素质、实践能力和创新能力、团队精神和沟通能力,为学生今后开展工作打下良好基础,将成为培养卓越工程师人才的有效途径。
作者:孙立辉 单位:吉林化工学院信息与控制工程学院
参考文献: