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CDIO工程教育模式由麻省理工學(xué)院和瑞典皇家工程學(xué)院2004年提出,CDIO代表構(gòu)思(Conceive)、設(shè)計(jì)(Design)、實(shí)現(xiàn)(Implement)和運(yùn)作(Operate),是一整套國(guó)際工程教育理念和實(shí)施體系,是近年來(lái)國(guó)際工程教育改革的最新成果,是在產(chǎn)品、過(guò)程或系統(tǒng)的全生命周期基礎(chǔ)上產(chǎn)生的工程教育新方法,目前是國(guó)際流行的工程人才培養(yǎng)理念。CDIO強(qiáng)調(diào)知識(shí)、能力及工程素養(yǎng)并重,強(qiáng)調(diào)學(xué)生個(gè)人發(fā)展,真正體現(xiàn)了以人為本的教育理念,CDIO的人才培養(yǎng)模式,已被世界上多所大學(xué)的工程院系采用。CDIO理念,近年來(lái)由教育部組織,在我國(guó)部分高校的工科類專業(yè)試點(diǎn)推廣。《國(guó)家中長(zhǎng)期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要(2010-2020年)》將2010年6月啟動(dòng)的“卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃”作為我國(guó)工程教育改革的目標(biāo),進(jìn)一步加快我國(guó)工程教育改革與國(guó)際工程教育接軌的步伐,更新工程教育改革的理念,拓寬工程教育師生的國(guó)際視野,使我國(guó)的工程教育改革根據(jù)不同的社會(huì)文化、根據(jù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的特點(diǎn)、根據(jù)每個(gè)學(xué)校自身的特色、根據(jù)學(xué)生的不同情況,在理論和實(shí)踐兩個(gè)方面深入探索,構(gòu)建富有中國(guó)特色的工程教育新模式。
2電子設(shè)計(jì)與制作教學(xué)改革的總體思
路電子設(shè)計(jì)與制作課程的教學(xué)改革思路要以行業(yè)需求和實(shí)踐能力為導(dǎo)向,努力培養(yǎng)與該行業(yè)需求“無(wú)縫隙”、與市場(chǎng)“零距離”的高質(zhì)量、應(yīng)用型人才。電子設(shè)計(jì)與制作課程教學(xué)實(shí)施行業(yè)從業(yè)標(biāo)準(zhǔn)與人才培養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)相銜接的人才培養(yǎng)模式,其最終目標(biāo)是為社會(huì)培養(yǎng)實(shí)用型人才。CDIO教育模式的基本原理是基于實(shí)際行業(yè)需求,以“在現(xiàn)代團(tuán)隊(duì)協(xié)作環(huán)境中,教育學(xué)生理解如何對(duì)復(fù)雜的增值工程產(chǎn)品、流程和系統(tǒng)進(jìn)行構(gòu)思、設(shè)計(jì)、實(shí)施和操作”為基本教學(xué)訴求,進(jìn)行有效的工程教學(xué)活動(dòng)。培養(yǎng)社會(huì)所需要的實(shí)踐能力強(qiáng)、真正具有工程意識(shí)和一定創(chuàng)造性的應(yīng)用性人才已成為現(xiàn)展的趨勢(shì)?;贑DIO理念下的電子設(shè)計(jì)與制作教學(xué)思路是立足社會(huì)需求,把創(chuàng)新、實(shí)踐性教育作為該課程教育的重要內(nèi)容,著力培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神、實(shí)踐精神。加強(qiáng)產(chǎn)學(xué)研合作,加快科技成果轉(zhuǎn)化,把創(chuàng)新型教育改革與服務(wù)行業(yè)發(fā)展緊密結(jié)合起來(lái)。
3構(gòu)建電子設(shè)計(jì)與制作一體化實(shí)訓(xùn)教學(xué)體系
3.1構(gòu)建完善的實(shí)訓(xùn)課程體系。電子設(shè)計(jì)與制作以學(xué)生綜合應(yīng)用能力培養(yǎng)為目標(biāo),本文以CDIO工程教育理念為指導(dǎo),注重學(xué)生的實(shí)踐教學(xué),“重實(shí)踐、求創(chuàng)新”,特別注重新技術(shù)的應(yīng)用,形成了有自己特色的多層次、立體化的“三維一體”實(shí)訓(xùn)教學(xué)培養(yǎng)體系,分階段單獨(dú)設(shè)立課程設(shè)計(jì)實(shí)踐。基礎(chǔ)型實(shí)訓(xùn)重在基本技能的培養(yǎng),使學(xué)生掌握基本實(shí)驗(yàn)理論及實(shí)驗(yàn)操作流程;設(shè)計(jì)型實(shí)訓(xùn)重在自主實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ呐囵B(yǎng),培養(yǎng)學(xué)生由被動(dòng)接受實(shí)驗(yàn)到自主完成簡(jiǎn)單電路設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的基本能力,使學(xué)生初步掌握基本電路設(shè)計(jì)方法、設(shè)計(jì)流程;綜合設(shè)計(jì)型實(shí)訓(xùn)重在實(shí)際應(yīng)用能力培養(yǎng),學(xué)生邊學(xué)習(xí)邊實(shí)踐,獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)方案擬定,優(yōu)化,仿真,調(diào)試到最后形成作品,使學(xué)生運(yùn)用已有的知識(shí)提高其獨(dú)立分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力;創(chuàng)新提高型實(shí)驗(yàn)重在科研素養(yǎng)的提升,以講座或討論的方式介紹課題產(chǎn)生的背景,研究的基本方法,使學(xué)生初步掌握科學(xué)研究的基本方法,為將來(lái)從事科學(xué)研究打下基礎(chǔ)。
3.2積極開(kāi)展校企合作。校企雙方在設(shè)備、技術(shù)支持、專業(yè)教師成長(zhǎng)、培訓(xùn)模式及課程建設(shè)、實(shí)訓(xùn)基地建設(shè)等方面實(shí)現(xiàn)深度合作及資源共享;并引進(jìn)國(guó)際化的培訓(xùn)模式和理念,為學(xué)生培養(yǎng)帶來(lái)了全新的思維和操作過(guò)程,真正實(shí)現(xiàn)工學(xué)結(jié)合;還能為該電子設(shè)計(jì)與制作教學(xué)提供了強(qiáng)大的技術(shù)支持,為學(xué)生融入企業(yè)提供了基礎(chǔ)。
3.3堅(jiān)持“工學(xué)結(jié)合”的教學(xué)理念,重視培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐技能,以學(xué)生為中心的教學(xué)思想,始終貫徹于電子設(shè)計(jì)與制作專業(yè)規(guī)劃、課程設(shè)置和“教與學(xué)”的每個(gè)過(guò)程。教學(xué)過(guò)程可以在真實(shí)的生產(chǎn)線上完成,實(shí)現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容按照實(shí)際生產(chǎn)流程組織。甚至可以對(duì)外接受訂單,以訂單的物料作為學(xué)生的實(shí)習(xí)物料,為學(xué)校節(jié)約實(shí)訓(xùn)費(fèi)用,更可以讓學(xué)生在實(shí)訓(xùn)室中貼近生產(chǎn)、貼近工藝、貼近技術(shù),真正掌握實(shí)用技術(shù),實(shí)現(xiàn)產(chǎn)教一體,服務(wù)社會(huì)。
4結(jié)語(yǔ)
關(guān)鍵詞:電子電路設(shè)計(jì)教學(xué);軟件實(shí)際應(yīng)用
隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展進(jìn)步,計(jì)算機(jī)軟件的開(kāi)發(fā)應(yīng)用發(fā)展空間也越來(lái)越廣闊。計(jì)算機(jī)軟件對(duì)于電子線路設(shè)計(jì)而言,其重要性不言而喻,可提供給電路設(shè)計(jì)更合理的參數(shù)方案,無(wú)論是教學(xué)應(yīng)用中亦或社會(huì)應(yīng)用中,均占有極高的比重和地位。目前,已有諸多設(shè)計(jì)者在設(shè)計(jì)和研究電路的過(guò)程中,利用電腦仿真技術(shù)來(lái)分析調(diào)試電路設(shè)計(jì),充分證實(shí)計(jì)算機(jī)軟件是實(shí)現(xiàn)電子電路設(shè)計(jì)的關(guān)鍵工具。
一、電子電路設(shè)計(jì)教學(xué)和計(jì)算機(jī)軟件的發(fā)展現(xiàn)狀
在計(jì)算機(jī)技術(shù)迅猛發(fā)展的當(dāng)前,幾乎任何行業(yè)的發(fā)展都離不開(kāi)計(jì)算機(jī)軟件的開(kāi)發(fā)利用,特別是電子電路設(shè)計(jì)領(lǐng)域,應(yīng)用各類計(jì)算機(jī)軟件進(jìn)行電路設(shè)計(jì)既快捷便利,又能有效驗(yàn)證電子線路的功能及連接。而隨著計(jì)算機(jī)軟件的普及應(yīng)用,其類型功能等越來(lái)越完善,也得到了廣泛的認(rèn)可。在實(shí)際的電路設(shè)計(jì)中,無(wú)論設(shè)計(jì)亦或搭建線路,都需要電路圖繪制、結(jié)構(gòu)調(diào)動(dòng)、電路及元件設(shè)計(jì)等電子領(lǐng)域共同參與,這就表明需要用到的計(jì)算機(jī)類型也不盡相同,也是促進(jìn)計(jì)算機(jī)軟件完善發(fā)展的內(nèi)在動(dòng)力。
目前,我國(guó)大多數(shù)高校開(kāi)設(shè)的電子電路設(shè)計(jì)課程主要以“理論+實(shí)踐”為主,這種課程模式提供給學(xué)生學(xué)習(xí)電路設(shè)計(jì)更廣闊的發(fā)展空間。而使用計(jì)算機(jī)軟件輔助教學(xué),讓學(xué)生掌握軟件使用方法,可利于學(xué)生通過(guò)軟件工具設(shè)計(jì)電子電阻,搭建和調(diào)試其線路。在電路設(shè)計(jì)教學(xué)中應(yīng)用輔助軟件,最具有代表性的實(shí)例即模擬電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué),其不但能使學(xué)生獲得基礎(chǔ)性知識(shí),通過(guò)課堂的實(shí)踐練習(xí)更加深入認(rèn)知電路設(shè)計(jì)和仿真軟件應(yīng)用,也可在課程后期實(shí)踐中,更進(jìn)一步融合電子電路知識(shí)與軟件知識(shí)。從這個(gè)角度來(lái)看,進(jìn)行電子電路教學(xué),對(duì)電路設(shè)計(jì)結(jié)合計(jì)算機(jī)軟件意義非凡,也是我國(guó)電子電路技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)前提。
二、電子電路設(shè)計(jì)教學(xué)中輔助軟件的應(yīng)用
(一)Portues軟件的應(yīng)用
目前,在電子電路設(shè)計(jì)的教學(xué)中,Portues軟件的應(yīng)用較為普遍,此軟件具有強(qiáng)大的輔助設(shè)計(jì)功能,作為仿真教學(xué)軟件之一,在科技水平大幅度提高的今天,逐漸受到電子電路專業(yè)師生的青睞。Portues軟件的應(yīng)用需通過(guò)在界定頁(yè)面演示后,根據(jù)仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果所得結(jié)論制定或優(yōu)化相關(guān)解決方案。這種仿真模式能提高軟件利用效率,得出一系列仿真波形和圖像,實(shí)現(xiàn)更深入的修改。通常來(lái)說(shuō),在傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程中,設(shè)計(jì)者需要將初始的原理圖做成實(shí)際測(cè)試版進(jìn)行調(diào)試,發(fā)現(xiàn)問(wèn)題后,需要進(jìn)行電路板的修改和完善。使用該軟件則可避免這一環(huán)節(jié),只要通過(guò)該軟件就能分析原始電子電路設(shè)計(jì),并自動(dòng)生成其研究結(jié)果。從這個(gè)角度來(lái)說(shuō),該軟件具有操作便利、功能全面的優(yōu)勢(shì),并及時(shí)調(diào)整電子電路設(shè)計(jì)過(guò)程中產(chǎn)生的數(shù)據(jù),在學(xué)生實(shí)訓(xùn)實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中,也有利于解決電子電路設(shè)計(jì)教學(xué)中的問(wèn)題。同時(shí),該軟件的檢測(cè)手段更科學(xué),可完全取代傳統(tǒng)落后檢測(cè)模式,且能夠大大降低實(shí)驗(yàn)成本,對(duì)提高教學(xué)效率減少設(shè)計(jì)時(shí)間作用巨大。
(二)CAD軟件的應(yīng)用
CAD軟件在電子電路設(shè)計(jì)教學(xué)中的應(yīng)用,與其他軟件相比具有研究不同圖像的特點(diǎn),在教學(xué)中應(yīng)用相對(duì)廣泛。而在電子電路教學(xué)不斷發(fā)展的今天,該軟件不但有利于電路制圖,也有益于核算相關(guān)數(shù)據(jù)和繪制幾何圖形。教師在利用該軟件進(jìn)行電子電路設(shè)計(jì)教學(xué)時(shí),可根據(jù)電子電路設(shè)計(jì)類型的不同,展示不同設(shè)計(jì)的方案及措施。而且,學(xué)生利用該軟件進(jìn)行實(shí)踐,可了解到電子電路設(shè)計(jì)中的各種問(wèn)題,并更便捷快速地解決面臨的問(wèn)題,使學(xué)生在實(shí)踐中不斷累積經(jīng)驗(yàn),提高自身動(dòng)手能力及解決問(wèn)題的能力,進(jìn)而避免這些問(wèn)題對(duì)教學(xué)的干擾。另外,CAD軟件本身?yè)碛性韼?kù),故能在教學(xué)中設(shè)置電子電路設(shè)計(jì)的相關(guān)元件,還能直接及時(shí)地給出解決電路設(shè)計(jì)中所存問(wèn)題的方案。在教學(xué)中利用該軟件輔助,可有效減少制作原理圖像的時(shí)間,使學(xué)生深刻記憶制作設(shè)計(jì)的圖像。但需要注意一點(diǎn),即教師要詳細(xì)說(shuō)明模擬元件與真實(shí)元件的區(qū)別,以免學(xué)生在實(shí)踐操作中受到不安全因素的威脅。
(三)EWB軟件的應(yīng)用
EWB軟件是技術(shù)型仿真軟件,其中涉及大量高科技元件與電路模型。從仿真軟件角度來(lái)說(shuō),EWB軟件的使用功能十分強(qiáng)大,能夠進(jìn)行整體的電子電路分析,并可提出相關(guān)問(wèn)題。該軟件與其他軟件相比,更具適用性,可以實(shí)現(xiàn)不同的電子電路設(shè)計(jì)。因此,當(dāng)教師利用該軟件輔助教學(xué)時(shí),應(yīng)注重強(qiáng)調(diào)其不同所在,既要讓學(xué)生充分利用軟件主要功能,也要了解相關(guān)拓展功能。例如,系統(tǒng)的掃描分析電子電路形式時(shí),該軟件在仿真各種函數(shù)的同時(shí),也可模擬電路生成。另外,在學(xué)生利用軟件中涉及的高科技元件和功能完善原始電子電路設(shè)計(jì)的過(guò)程中,教師應(yīng)詳細(xì)地向?qū)W生介紹并解釋相關(guān)軟件的生成,以確保學(xué)生能夠全面掌握軟件使用方法,進(jìn)而開(kāi)展高效的學(xué)習(xí)。在電子電路設(shè)計(jì)中只有不斷了解EWB軟件,將其全面融入其中才能展現(xiàn)其精準(zhǔn)程度與時(shí)效性。
三、結(jié)束語(yǔ)
通過(guò)上文分析可知,輔助軟件應(yīng)用于電子電路設(shè)計(jì)教學(xué)中,無(wú)疑是對(duì)電路設(shè)計(jì)和功能檢測(cè)教學(xué)方法的最佳補(bǔ)充。教師在備課期間,應(yīng)對(duì)各種輔助軟件運(yùn)用特點(diǎn)進(jìn)行合理比較,以便擇取更具備教學(xué)價(jià)值的軟件進(jìn)行教學(xué),實(shí)現(xiàn)對(duì)電路參數(shù)的全面講解,培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)到電力工程設(shè)計(jì)見(jiàn)地,進(jìn)而為其將來(lái)就業(yè)發(fā)展奠定良好基礎(chǔ)。
參考文獻(xiàn):
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關(guān)鍵詞:數(shù)字電子電路,EDA技術(shù),應(yīng)用探究
在數(shù)字電子電路這門(mén)課程學(xué)習(xí)的過(guò)程中,理論知識(shí)的學(xué)習(xí)固然重要,但是相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)技能也是必備的。在學(xué)好理論知識(shí)的基礎(chǔ)上,可以從實(shí)驗(yàn)方面出發(fā),更透徹的學(xué)習(xí)這門(mén)課程。在實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中,傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)就是通過(guò)導(dǎo)線把各種實(shí)際的實(shí)驗(yàn)器材連接在一起,主要在實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中,通過(guò)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果,更好的理解實(shí)驗(yàn)原理,從而有助于理論知識(shí)的學(xué)習(xí)。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,有了EDA這項(xiàng)技術(shù)。EDA技術(shù)就以計(jì)算機(jī)為載體,承載著各種模擬的軟件,然后通過(guò)在相應(yīng)軟件的操作界面上進(jìn)行軟件的連接以及操作,這樣大大方便了學(xué)生的實(shí)驗(yàn),而且還能從一定程度上節(jié)省實(shí)驗(yàn)器材的經(jīng)費(fèi),總之,這樣的做法有很多的好處。本文將重點(diǎn)討論關(guān)于數(shù)字電子電路設(shè)計(jì)之中EDA技術(shù)的應(yīng)用探究。
1關(guān)于數(shù)字電子電路設(shè)計(jì)之中EDA技術(shù)的應(yīng)用探究
1.1數(shù)字電子電路的概述
在我國(guó)職業(yè)教育體系中,與電子技術(shù)相關(guān)的專業(yè)中都設(shè)置到相關(guān)的專業(yè)基礎(chǔ)課程,比如說(shuō)模擬電子技術(shù)、數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)等課程,其中數(shù)學(xué)電子基礎(chǔ)這門(mén)課程還是比較重要的。在數(shù)字電子技術(shù)這門(mén)課程中,主要講述一些邏輯關(guān)系,以及以邏輯關(guān)系為基礎(chǔ)的各種門(mén)電路,除此之外就是各種組合而成的邏輯電路,其中包括TTL邏輯門(mén)電路,CMOS邏輯門(mén)電路等等,這些邏輯電路都是與生活息息相關(guān)的。在平時(shí)的生活中也會(huì)用到很多,比如說(shuō)家里的開(kāi)關(guān),現(xiàn)在很多家中都會(huì)安裝兩個(gè)開(kāi)關(guān),當(dāng)進(jìn)門(mén)的時(shí)候在門(mén)口開(kāi)燈,睡覺(jué)時(shí)在臥室關(guān)燈,這個(gè)就是是使用了最簡(jiǎn)單的邏輯電路。邏輯電路的使用方便了人們的生活。
1.2數(shù)字電子電路與EDA技術(shù)
數(shù)字電子電路技術(shù)這門(mén)課程在學(xué)習(xí)的過(guò)程中,除了要學(xué)好基礎(chǔ)的理論知識(shí),更重要的是在學(xué)好理論知識(shí)的基礎(chǔ)上,要提高動(dòng)手實(shí)驗(yàn)的能力,因?yàn)楝F(xiàn)在社會(huì)需要的是實(shí)踐性的人才,正如在教育大會(huì)中指出,要平衡教育人才的培養(yǎng),并且要重視實(shí)踐性人才的培養(yǎng)。要培養(yǎng)實(shí)踐性的人才,首先要做的就是對(duì)他們基礎(chǔ)的動(dòng)手能力進(jìn)行培養(yǎng),要如何培養(yǎng)才是要思考的問(wèn)題。那就是從實(shí)驗(yàn)做起,實(shí)驗(yàn)技術(shù)隨著科學(xué)的不斷發(fā)展也在不斷進(jìn)步,如今已經(jīng)有了比較成熟的EDA實(shí)驗(yàn)技術(shù),這項(xiàng)技術(shù)就是讓學(xué)生在虛擬的軟件中模仿實(shí)物進(jìn)行一定的實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練。在數(shù)字電子技術(shù)中使用EDA這一項(xiàng)技術(shù)大大方便了教學(xué),而且同時(shí)也能有效的提高學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的理解。
1.3數(shù)字電子技術(shù)未來(lái)發(fā)展前景
目前我國(guó)的電子技術(shù)方面還是有一定的欠缺的,而且我國(guó)的市場(chǎng)這么大,所以要努力發(fā)展屬于我國(guó)自己的電子信息技術(shù)。而且電子信息技術(shù)是一個(gè)非常核心的力量,只有掌握了這樣的核心力量,才能讓我國(guó)的電子技術(shù)發(fā)展的更好。通過(guò)電子信息技術(shù),可以成為擊垮一個(gè)國(guó)家的秘密武器,所以努力發(fā)展自己國(guó)家的核心技術(shù)力量,并且還要不斷的更新,這樣才能在未來(lái)的世界中變得強(qiáng)大。所以,電子信息技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)良好,而且發(fā)展空間也足夠大。
2數(shù)字電子電路設(shè)計(jì)之中EDA技術(shù)應(yīng)用的作用
2.1有助于更好的學(xué)習(xí)理論知識(shí)
在數(shù)字電子電路這門(mén)課程的學(xué)習(xí)過(guò)程中,都是一些枯燥無(wú)味的理論知識(shí),這樣容易造成學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中的疲勞,而且會(huì)造成課堂效率大大降低的不良影響。數(shù)字電子技術(shù)是一門(mén)純粹的理論知識(shí),而且都是一些我們不熟悉的電路方面的內(nèi)容,所以在單單的講解理論知識(shí)的時(shí)候,學(xué)生們不容易想象到他的具體的實(shí)物,這樣就對(duì)學(xué)習(xí)造成了很大的困擾。但是通過(guò)借助EDA技術(shù)在數(shù)字電子信息技術(shù)的學(xué)習(xí)過(guò)程中,會(huì)對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)有很大的幫助。在學(xué)習(xí)了抽象的理論知識(shí)之后,通過(guò)在EDA技術(shù)上進(jìn)行模擬,這樣就比較容易理解理論知識(shí)。這樣的做法對(duì)學(xué)習(xí)理論知識(shí)都很大的幫助,不僅能提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率,而且還能培養(yǎng)實(shí)踐性的人才。
2.2通過(guò)學(xué)習(xí)EDA技術(shù),不斷創(chuàng)新
在數(shù)字電子信息技術(shù)的學(xué)習(xí)過(guò)程中,通過(guò)借助EDA技術(shù),可以培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力。在實(shí)驗(yàn)的時(shí)候,學(xué)生一般都是通過(guò)對(duì)課本上已有的知識(shí)進(jìn)行模擬,學(xué)習(xí)。但是實(shí)驗(yàn)就是創(chuàng)造的過(guò)程,有很多偉大的發(fā)明就是在實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)的。在學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中,不斷對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行調(diào)試的過(guò)程中,有可能就會(huì)發(fā)現(xiàn)新的成果。所以可以通過(guò)借助EDA技術(shù)在數(shù)字電子信息技術(shù)中,讓學(xué)生在不斷實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中,碰撞出科學(xué)的火花,不斷的創(chuàng)新,壯大我國(guó)的電子科學(xué)技術(shù)。所以說(shuō)要大量的運(yùn)用EDA技術(shù)在數(shù)字電子電路的學(xué)習(xí)中,這樣可能某個(gè)時(shí)刻就會(huì)對(duì)我國(guó)的科學(xué)作出貢獻(xiàn)。
2.3更好的適應(yīng)于未來(lái)的社會(huì)
現(xiàn)階段我國(guó)的科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展,日新月異,盡管如此我國(guó)的科學(xué)技術(shù)與世界還有一段差距,所以說(shuō)還是要不斷發(fā)展科學(xué)技術(shù),尤其是電子科學(xué)技術(shù),因?yàn)楝F(xiàn)在的社會(huì)已經(jīng)是非?,F(xiàn)代化的電子信息社會(huì)了,未來(lái)的社會(huì)更是電子信息的社會(huì),任何事情都離不開(kāi)電子技術(shù)。所以在目前這個(gè)階段要大力發(fā)展電子信息技術(shù)并且掌握基本的電子信息技術(shù)的使用方法,這樣才能在將來(lái)的社會(huì)中立足。所以在目前的學(xué)習(xí)中不斷使用實(shí)用性的EDA軟件的過(guò)程也是在不斷適應(yīng)現(xiàn)代社會(huì)的過(guò)程。
3結(jié)束語(yǔ)
本文中,通過(guò)講述數(shù)字電子電路,數(shù)字電子電路與EDA技術(shù)以及數(shù)字電子技術(shù)在未來(lái)的發(fā)展前景這三點(diǎn)來(lái)闡述了關(guān)于數(shù)字電子電路設(shè)計(jì)之中EDA技術(shù)的應(yīng)用探究。數(shù)字電路是一門(mén)貼近生活的比較基礎(chǔ)的課程理論,它的成果運(yùn)用于人們的生活中大大方便了人們的生活。相信通過(guò)使用EDA技術(shù)在數(shù)字電子電路設(shè)計(jì)之中,一定會(huì)使數(shù)字電子技術(shù)發(fā)展的更好,同時(shí)也會(huì)促進(jìn)EDA技術(shù)不斷成熟。
參考文獻(xiàn)
[1]關(guān)于數(shù)字電子電路設(shè)計(jì)之中EDA技術(shù)的應(yīng)用探究;陳惠娟;《電子制作》;2015年23期
[2]CGP函數(shù)建模在天線設(shè)計(jì)中的應(yīng)用;于章意曾三友;中國(guó)地質(zhì)大學(xué);2013年
【關(guān)鍵詞】數(shù)字電路 模擬電路 發(fā)展
1 前言
隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速增長(zhǎng),科學(xué)技術(shù)的快速進(jìn)步,電子信息產(chǎn)業(yè)得到快速發(fā)展,逐漸滲透到國(guó)民經(jīng)濟(jì)生活的各個(gè)領(lǐng)域,使人們的生活發(fā)生了翻天覆地的變化。電子信息產(chǎn)業(yè)對(duì)軍事領(lǐng)域也有著深遠(yuǎn)的影響,改變了傳統(tǒng)戰(zhàn)爭(zhēng)的作戰(zhàn)模式,在現(xiàn)代國(guó)防中發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用,其在其在國(guó)防領(lǐng)域的應(yīng)用也彰顯了一個(gè)國(guó)家的綜合國(guó)防水平。
作為高新技術(shù)產(chǎn)業(yè),知識(shí)、技術(shù)和資本是電子信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)得以快速發(fā)展的三個(gè)重要因素,它彰顯了一個(gè)國(guó)家或地區(qū)制造業(yè)的整體水平,也是一個(gè)國(guó)家或地區(qū)科學(xué)技術(shù)和制造業(yè)綜合實(shí)力的重要標(biāo)志。就我國(guó)目前的社會(huì)經(jīng)濟(jì)現(xiàn)狀而言,我國(guó)正處于傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型時(shí)期。如何平衡新的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu),達(dá)到經(jīng)濟(jì)的穩(wěn)定快速發(fā)展,解決目前政府資本過(guò)剩、內(nèi)需不足、市場(chǎng)疲軟等宏觀經(jīng)濟(jì)問(wèn)題是我國(guó)目前經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展面臨的一個(gè)重要挑戰(zhàn)。而加速電子信息產(chǎn)業(yè)的建設(shè)與發(fā)展,對(duì)于促進(jìn)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)變革、改變傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、增加就業(yè)率、提升就業(yè)水平具有重要作用是應(yīng)對(duì)這一挑戰(zhàn)的最好辦法。
電子電路是電子信息產(chǎn)業(yè)的技術(shù)支撐。是電子信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展重要限制因素。電子信息產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展離不開(kāi)電子科學(xué)技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用。生產(chǎn)技術(shù)的提高及加工工藝的改進(jìn)加快了集成電路的更新速度,也為電子信息產(chǎn)業(yè)注入了蓬勃的朝氣以及更加旺盛的生命力,使其得以快速發(fā)展。根據(jù)其結(jié)構(gòu)、功能的不同,電子電路可以分為模擬電路和數(shù)字電路。
2 模擬電路
模擬電路是一種針對(duì)模擬信號(hào)(幅值隨時(shí)間連續(xù)變化的信號(hào))行傳輸或處理的電子電路。它主要是利用電流或電壓對(duì)真實(shí)信號(hào)進(jìn)行模擬,使其等比例的再現(xiàn)。如調(diào)幅/調(diào)頻的收音機(jī),接收處理無(wú)線電廣播信號(hào),然后經(jīng)過(guò)一系列的混頻、放大、解調(diào)等過(guò)程,最終完成音樂(lè)的播放和新聞等的報(bào)道。模擬電路在生活中的應(yīng)用非常廣泛,如晶體管小信號(hào)放大器,低頻功率放大器,負(fù)反饋放大器,MOS 集成運(yùn)放,諧振放大器,直流穩(wěn)壓電源等。都是用模擬電路制作的。
模擬電路的設(shè)計(jì)過(guò)程比較復(fù)雜,其設(shè)計(jì)的重點(diǎn)在于電路參數(shù)的實(shí)現(xiàn)。其設(shè)計(jì)的基本流程主要包括以下幾個(gè)方面:
2.1 系統(tǒng)定義
系統(tǒng)定義是模擬電路設(shè)計(jì)的基本前提。根據(jù)設(shè)計(jì)要求,模擬電路設(shè)計(jì)工程師需要對(duì)電路系統(tǒng)及子系統(tǒng)做出相應(yīng)的功能定義,并確定面積、功耗等相關(guān)性能的參數(shù)范圍。
2.2 電路設(shè)計(jì)
電路結(jié)構(gòu)的選擇是電路設(shè)計(jì)的重要環(huán)節(jié)。模擬電路設(shè)計(jì)工程師需要根據(jù)模擬電路需要實(shí)現(xiàn)的功能要求、設(shè)計(jì)規(guī)范及相應(yīng)的參數(shù)指標(biāo)選擇合適的電路結(jié)構(gòu),并在此基礎(chǔ)上確定元器件的組合方式等。針對(duì)模擬電路的設(shè)計(jì),目前暫時(shí)沒(méi)有可以利用的比較成熟的設(shè)計(jì)軟件,因此,只能是有工程師根據(jù)自己的經(jīng)驗(yàn)手工完成。這在一定程度上增加了模擬電路設(shè)計(jì)的難度,限制了模擬電路的發(fā)展速度。
2.3 電路仿真
電路仿真是模擬電路的設(shè)計(jì)過(guò)程中必不可少的一個(gè)環(huán)節(jié),是模擬工程師判斷模擬電路是否可以達(dá)到設(shè)計(jì)要求的一個(gè)重要依據(jù)。工程師根據(jù)仿真結(jié)果,不斷對(duì)電路進(jìn)行修改和調(diào)整,直到模擬電路的仿真結(jié)果可以達(dá)到設(shè)定的指標(biāo)及相應(yīng)的功能要求。常用方法主要有參數(shù)掃描法,直流和交流分析法、蒙特卡羅分析等
2.4 版圖實(shí)現(xiàn)
版圖將電路設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)化生產(chǎn)的重要橋梁。在由前面的設(shè)計(jì)及仿真結(jié)果確定了模擬電路的結(jié)構(gòu)及相關(guān)參數(shù)后,設(shè)計(jì)工程師對(duì)設(shè)計(jì)的模擬電路進(jìn)行物理幾何性的描述,將其轉(zhuǎn)換成圖形格式,以便于模擬電路后續(xù)的加工與制作。
2.5 物理驗(yàn)證
在物理驗(yàn)證階段,需要對(duì)設(shè)計(jì)的模擬電路進(jìn)行設(shè)計(jì)規(guī)則檢查(DRC)。設(shè)計(jì)規(guī)則檢查是在給定的設(shè)計(jì)規(guī)則的基礎(chǔ)上對(duì)其最小線寬、孔尺寸、最小圖形間距等限制工藝進(jìn)行檢查,衡量版圖工藝實(shí)現(xiàn)上的可行性。此外,還要對(duì)版圖與電路圖的一致性進(jìn)行檢查(LVS)??梢岳肔VS工具提取版圖的參數(shù),將得到的電路圖與原電路設(shè)計(jì)圖進(jìn)行比較,保證版圖與原電路設(shè)計(jì)的一致性。
2.6 寄生參數(shù)提取后仿真
在版圖之前進(jìn)行的電路設(shè)計(jì)的仿真稱之為“前仿真”,“前仿真”都是比較理想的仿真,沒(méi)有考慮到連線的電阻、電容等寄生參數(shù)。將寄生參數(shù)加入版圖后進(jìn)行的電路仿真稱之為“后仿真”,只有當(dāng)后仿真的仿真結(jié)果達(dá)到設(shè)計(jì)指標(biāo)及系統(tǒng)功能要求,電路的設(shè)計(jì)工作才算完成。寄生參數(shù)對(duì)模擬電路的影響較大,前仿真的仿真結(jié)果滿足的情況下,后仿真結(jié)果卻無(wú)法滿足要求。因此,設(shè)計(jì)工程師需要根據(jù)后仿真結(jié)果不斷進(jìn)行晶體管參數(shù)的修改,有時(shí)甚至要進(jìn)行電路結(jié)構(gòu)的調(diào)整,直至后仿真結(jié)果達(dá)到系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求。
目前,模擬電路設(shè)計(jì)難度高且比較復(fù)雜,使用的EDA工具的功能和系統(tǒng)配套性又相對(duì)落后,且在設(shè)計(jì)過(guò)程中需要進(jìn)行頻繁的人工干預(yù),對(duì)寄生參數(shù)等比較敏感等,這些都在一定程度上限制了模擬電路的發(fā)展,導(dǎo)致模擬電路發(fā)展速度相對(duì)緩慢。
3 數(shù)字電路
1通信電子電路教學(xué)改革的必要性
通信電子電路是通信、電子、測(cè)控等專業(yè)的一門(mén)重要的專業(yè)基礎(chǔ)課程。它的主要內(nèi)容包括:小信號(hào)調(diào)諧放大器,高頻調(diào)諧功率放大器,正弦波振蕩器,振幅調(diào)制及其解調(diào),振幅調(diào)制及其解調(diào),角度調(diào)制及其解調(diào),混頻器,變頻器,鎖相環(huán)路等。課程涉及的知識(shí)面廣,與許多課程聯(lián)系緊密,理論性強(qiáng),內(nèi)容較為抽象,實(shí)驗(yàn)難度大,授課時(shí)間少;它不僅要求學(xué)習(xí)者掌握好低頻電子線路理論和電子器特性的相關(guān)知識(shí),而且要求學(xué)習(xí)者具有較好的非線性數(shù)學(xué)分析能力[2~3]。本文結(jié)合學(xué)校自身的情況和要求,對(duì)通信電子電路實(shí)踐教學(xué)遇到的部分問(wèn)題提出改革的建議。
2加強(qiáng)教學(xué)內(nèi)容和其它相關(guān)課程的聯(lián)系,提高教師教學(xué)水平
首先,通信電子電路作為高校中講授通信電路基本組成和工作原理的課程,與高等數(shù)學(xué)、低頻電子線路、信號(hào)與系統(tǒng)、通信原理等多門(mén)課程的知識(shí)體系都存在一定的交叉。在理論教學(xué)中兼顧必要的理論知識(shí)講解,重視實(shí)際應(yīng)用的同時(shí)不拘泥教材內(nèi)容,適當(dāng)引入新知識(shí),摒棄目前不常用的知識(shí),授課過(guò)程中避免進(jìn)行繁瑣數(shù)學(xué)公式的推導(dǎo),重點(diǎn)突出對(duì)通信電子電路概念的物理含義的理解和電路工作基本原理的理解以及通信電路實(shí)際應(yīng)用的學(xué)習(xí),從而達(dá)到授課事半功倍的良好效果。對(duì)于通信電子電路課程存在:課時(shí)少、課程涉及內(nèi)容廣、理論較復(fù)雜、概念抽象、內(nèi)容理解困難等問(wèn)題,教師不僅需要對(duì)通信電子電路的課程教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行相應(yīng)的更新和優(yōu)化,而且需要提高教師的教學(xué)理論水平和加強(qiáng)教師實(shí)踐環(huán)節(jié)教學(xué)能力。本著“理論和實(shí)踐相結(jié)合”的理念,強(qiáng)調(diào)理論教學(xué)的同時(shí)注重教學(xué)過(guò)程中的實(shí)踐環(huán)節(jié),不僅能提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性,而且能促進(jìn)和強(qiáng)化學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的掌握。
3重視電子輔助設(shè)計(jì)的創(chuàng)新教學(xué),提高學(xué)生動(dòng)手能力
通常在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中,驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)為主,缺少創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)。通常學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康?實(shí)驗(yàn)電路,儀器設(shè)備和較詳細(xì)的實(shí)驗(yàn)步驟,通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證通信電子電路的有關(guān)理論知識(shí),最終達(dá)到鞏固基本知識(shí)和基本理論目的。由于實(shí)驗(yàn)通常在實(shí)驗(yàn)箱中完成,受到元件和實(shí)驗(yàn)箱電路的限制,一般給學(xué)生提供的創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)空間很小,通常學(xué)生實(shí)驗(yàn)的積極性不是很高。根據(jù)多年的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)和目前通信的快速發(fā)展趨勢(shì),我們編寫(xiě)了實(shí)用的通信電路仿真軟件實(shí)驗(yàn)教材。通過(guò)EDA軟件工具,學(xué)生可以在計(jì)算機(jī)上搭建實(shí)驗(yàn)平臺(tái),對(duì)通信電路進(jìn)行設(shè)計(jì)、仿真、調(diào)試和性能評(píng)估,實(shí)驗(yàn)內(nèi)容形象、生動(dòng)、易懂,學(xué)生學(xué)習(xí)興趣得到提高,學(xué)生的思維得到開(kāi)拓。通過(guò)軟件的使用,學(xué)生不僅在有限的時(shí)間內(nèi)輕松鞏固通信電子電路的理論知識(shí),而且培養(yǎng)了實(shí)際的動(dòng)手能力。同時(shí)我們可以將仿真實(shí)驗(yàn)與傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)結(jié)合起來(lái),在傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)前,讓學(xué)生根據(jù)傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)的具體要求,先使用軟件工具對(duì)實(shí)驗(yàn)電路進(jìn)行仿真,初步了解本次實(shí)驗(yàn)的原理和基本內(nèi)容,然后在本次實(shí)驗(yàn)做的過(guò)程中,比較仿真與本次實(shí)驗(yàn)中的現(xiàn)象和數(shù)據(jù)的差別,積極分析產(chǎn)生差別的原因,通過(guò)傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)與仿真實(shí)驗(yàn)相結(jié)合,充分利用各自的優(yōu)勢(shì),相互彌補(bǔ)各自的不足,學(xué)生解決通信電路問(wèn)題的能力和實(shí)際制作通信電路的能力得到了提高,同時(shí)理論知識(shí)得到了鞏固和升華。
4側(cè)重教學(xué)和實(shí)訓(xùn)緊密結(jié)合,加強(qiáng)教學(xué)相長(zhǎng)
學(xué)生完成了整個(gè)課程理論課程和實(shí)驗(yàn)課程后,我們安排了通信電子電路課程設(shè)計(jì)的教學(xué)內(nèi)容對(duì)學(xué)生進(jìn)行的綜合性實(shí)踐訓(xùn)練,目的是為了提高學(xué)生實(shí)踐能力。在為期兩周的綜合性實(shí)踐訓(xùn)練的課程中,我們要求學(xué)生在所學(xué)的通信電路的基本原理和基本單元電路基礎(chǔ)上,緊密聯(lián)系實(shí)際,自己動(dòng)手搭建通信電路系統(tǒng)。在課程設(shè)計(jì)過(guò)程中,我們堅(jiān)持以學(xué)生為本,主張學(xué)生自擬題目,指導(dǎo)老師審核,或者指導(dǎo)老師提供一些難度適中的參考題目由學(xué)生選擇。在整個(gè)課程中,學(xué)生首先通過(guò)系統(tǒng)的功能框圖畫(huà)出相應(yīng)的電路原理圖,其次運(yùn)用EDA仿真軟件進(jìn)行電路設(shè)計(jì)和電路性能的分析與仿真,最后使用元器件搭建相應(yīng)的硬件電路,實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能。通過(guò)通信電子電路課程設(shè)計(jì),學(xué)生能夠掌握所學(xué)各環(huán)節(jié)知識(shí),同時(shí)具備了對(duì)通信電路的較高的分析能力、設(shè)計(jì)能力和評(píng)估能力。同時(shí)學(xué)生的分析問(wèn)題、解決問(wèn)題、設(shè)計(jì)電路的能力有質(zhì)的飛躍,從由元件到電路,最終達(dá)到了系統(tǒng)級(jí)的認(rèn)識(shí)。通過(guò)對(duì)通信電路的設(shè)計(jì)、搭建和調(diào)試,學(xué)生會(huì)遇到理論教學(xué)中,甚至實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)中一些意想不到的許多實(shí)際問(wèn)題,通過(guò)和教師共同積極的解決這些實(shí)際問(wèn)題,不僅提高學(xué)生的電路設(shè)計(jì)能力及工程應(yīng)用能力,而且加強(qiáng)了教師的指導(dǎo)能力,實(shí)現(xiàn)了教學(xué)相長(zhǎng)。
5參加全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽,培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力
全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽與高等學(xué)校相關(guān)專業(yè)的課程體系和課程內(nèi)容改革密切結(jié)合,推動(dòng)其課程教學(xué)、教學(xué)改革和實(shí)驗(yàn)室建設(shè)工作。競(jìng)賽的特色是與理論聯(lián)系實(shí)際學(xué)風(fēng)建設(shè)緊密結(jié)合,競(jìng)賽內(nèi)容既有理論設(shè)計(jì),又有實(shí)際制作,以全面檢驗(yàn)和加強(qiáng)參賽學(xué)生的理論基礎(chǔ)和實(shí)踐創(chuàng)新能力。我校通過(guò)參加了4屆全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽,取得了傲人的成績(jī),培養(yǎng)了一大批既有扎實(shí)的理論知識(shí),又有較高實(shí)踐創(chuàng)新能力的大學(xué)生,同時(shí)促進(jìn)了學(xué)校的教學(xué)改革和實(shí)驗(yàn)室建設(shè)工作。
“印刷電路設(shè)計(jì)”傳統(tǒng)教學(xué)一般是講授原理圖的繪制(包括原理圖庫(kù)元件的制作)、PCB圖的制作(包括元件封裝的制作)、層次電路圖,然后多加練習(xí)以應(yīng)對(duì)考試。學(xué)生在實(shí)際學(xué)習(xí)過(guò)程中很少接觸到企業(yè)的工作項(xiàng)目,很少親自去制作PCB板,因此到了相關(guān)企業(yè)工作崗位時(shí),一般都需要一段時(shí)間的培訓(xùn)才能上手工作。這很不符合高等職業(yè)教育對(duì)學(xué)生職業(yè)能力的培養(yǎng)要求,因此需要對(duì)傳統(tǒng)的課程教學(xué)進(jìn)行改革。
二、基于工作任務(wù)的課程改革
1.改革目的
“印刷電路設(shè)計(jì)”是應(yīng)用電子技術(shù)專業(yè)的一個(gè)重要實(shí)踐課程。在課程教學(xué)過(guò)程中,學(xué)生通過(guò)一個(gè)較為完整的工作任務(wù),可以加深對(duì)本門(mén)課程所學(xué)理論知識(shí)的理解與應(yīng)用,提高學(xué)生對(duì)所學(xué)理論知識(shí)的綜合運(yùn)用能力,使學(xué)生對(duì)Protel電子線路設(shè)計(jì)、Protues、KeilC等電子設(shè)計(jì)軟件有較深的掌握。同時(shí),通過(guò)工作任務(wù)鍛煉還可以培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立工作的能力,為將來(lái)從事電子電路設(shè)計(jì)打好基礎(chǔ)。
2.改革內(nèi)容
(1)課程整體設(shè)計(jì)。根據(jù)企業(yè)電路設(shè)計(jì)助理工程師職業(yè)崗位技能要求,以訓(xùn)練學(xué)生的電路圖繪制、電路板設(shè)計(jì)與制作的綜合職業(yè)能力為課程目標(biāo),選擇了企業(yè)典型工作任務(wù)項(xiàng)目“開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源電路板設(shè)計(jì)與制作”作為課程內(nèi)容的主要載體,并對(duì)“印刷電路設(shè)計(jì)與制作”課程進(jìn)行整體設(shè)計(jì)。
(2)以崗位工作任務(wù)貫穿整個(gè)教學(xué)內(nèi)容?!坝∷㈦娐吩O(shè)計(jì)與制作”課程的目標(biāo)是培養(yǎng)學(xué)生具備電路圖繪制仿真、PCB設(shè)計(jì)、電路板制作的能力,達(dá)到企業(yè)助理工程師的職業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。這一目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)需要通過(guò)相應(yīng)的工作任務(wù)來(lái)完成。因此,必須對(duì)課程進(jìn)行深入的項(xiàng)目化開(kāi)發(fā),同時(shí)將電路板設(shè)計(jì)工程師職業(yè)資格標(biāo)準(zhǔn)、電子工藝相關(guān)內(nèi)容也引入到課程中,借鑒企業(yè)培訓(xùn)員工的工作流程和工作標(biāo)準(zhǔn),使學(xué)生通過(guò)課程學(xué)習(xí)不斷熟悉今后崗位工作的標(biāo)準(zhǔn)和典型工作任務(wù),在課程項(xiàng)目實(shí)踐中鍛煉動(dòng)手能力、團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力和實(shí)踐精神,以及牢固的專業(yè)技能,使學(xué)生在今后就業(yè)時(shí)能迅速適應(yīng)工作環(huán)境并進(jìn)入工作狀態(tài),從而符合高職教育對(duì)人才培養(yǎng)的需求。
(3)考核評(píng)價(jià)方法的改革。由于本課程以企業(yè)工作任務(wù)作為學(xué)習(xí)的主線,因此考核應(yīng)以學(xué)生職業(yè)能力的培養(yǎng)為依據(jù)??己说膬?nèi)容包括:學(xué)生所做開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源的質(zhì)量、原理圖與PCB設(shè)計(jì)、同學(xué)之間相互的評(píng)價(jià)、團(tuán)結(jié)協(xié)作的能力、課程總結(jié)報(bào)告等等。在工作任務(wù)的各個(gè)階段及時(shí)給予評(píng)價(jià),注重過(guò)程考核,讓學(xué)生在各個(gè)階段都有收獲。
三、結(jié)束語(yǔ)
【關(guān)鍵詞】合一教學(xué);CAD;三本院校;創(chuàng)新能力
引言
《電子線路CAD及仿真》課程是電子信息技術(shù)及相關(guān)專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課程,是一門(mén)直接面向應(yīng)用的基礎(chǔ)課程?,F(xiàn)代電子電路設(shè)計(jì)就是使用計(jì)算機(jī)輔助電路設(shè)計(jì),利用計(jì)算機(jī)繪制電路圖,制作印刷電路板,在計(jì)算機(jī)的輔助下完成電路設(shè)計(jì),利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行電路優(yōu)化、數(shù)字或模擬電路的仿真。
電子CAD(Protel)已成為當(dāng)今電子線路設(shè)計(jì)人員必備的工具。本課程的任務(wù),旨在使學(xué)生學(xué)會(huì)利用Protel進(jìn)行電路設(shè)計(jì)的一般方法,為學(xué)生將電路理論知識(shí)應(yīng)用于實(shí)踐建立一座橋梁。
1.《電子線路CAD及仿真》課程現(xiàn)狀
每個(gè)電子類專業(yè)都開(kāi)設(shè)《電子線路CAD及仿真》這門(mén)課程,但是普遍存在以下幾方面問(wèn)題:
(1)開(kāi)課時(shí)間太晚
很多學(xué)校CAD課程都是在大二上學(xué)期才開(kāi)課,這樣就嚴(yán)重影響學(xué)生們實(shí)際動(dòng)手能力。電子線路CAD這門(mén)課程學(xué)習(xí)的是一個(gè)制圖軟件protel,如果這個(gè)制圖軟件沒(méi)學(xué),學(xué)生自己想動(dòng)手做一塊板,是非常困難的。很多高校在學(xué)生大一的時(shí)候就開(kāi)設(shè)了模擬電子線路和數(shù)字邏輯電路課程,學(xué)習(xí)完這兩門(mén)電子類專業(yè)基礎(chǔ)課程要參加實(shí)訓(xùn)制作電路板,可是由于沒(méi)有上電子線路CAD這門(mén)課程,導(dǎo)致不會(huì)制作電路板。從而影響學(xué)生實(shí)訓(xùn)在制作以及參加一些課外電子制作比賽。所以,我們建議電子線路CAD這門(mén)課程越早開(kāi)設(shè)越好,不需要專業(yè)課程的知識(shí),只要求掌握protel這個(gè)軟件的使用,等后續(xù)學(xué)到了專業(yè)課再自己設(shè)計(jì)電路。
(2)實(shí)驗(yàn)教學(xué)課時(shí)不足
電子線路CAD這門(mén)課程是一門(mén)實(shí)踐操作能力很強(qiáng)的軟件課程,如果老師只是照本宣科的把知識(shí)點(diǎn)從頭到尾講一遍,學(xué)生沒(méi)能夠自己及時(shí)的動(dòng)手操作實(shí)踐一下,理論課程上講的內(nèi)容很快就會(huì)忘記,等到有機(jī)會(huì)上機(jī)操作的時(shí)候,就感覺(jué)很難入手。所以,建議在硬件資源條件允許的情況下,把理論課程和實(shí)驗(yàn)課程合二為一,統(tǒng)一在機(jī)房上課,教師講完一個(gè)知識(shí)點(diǎn),就讓學(xué)生在電腦上操作,有問(wèn)題當(dāng)場(chǎng)解決。授課內(nèi)容從簡(jiǎn)單到復(fù)雜,從一個(gè)個(gè)小任務(wù)到最后的完整項(xiàng)目。讓學(xué)生很好的體會(huì)一個(gè)項(xiàng)目的進(jìn)行過(guò)程。
(3)考核體系不完善
由于是一門(mén)軟件課程,很多學(xué)校在考核上沒(méi)有制定一個(gè)嚴(yán)格的方法,導(dǎo)致學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中沒(méi)有壓力,總感覺(jué)自己會(huì)了,實(shí)際動(dòng)手制板的時(shí)候PCB布局布線問(wèn)題多多。要求加大考核力度,掌握不好的同學(xué)不給及格。提高他們的動(dòng)手實(shí)踐能力,更早得接觸用人單位的人才需求。
2.《電子線路CAD及仿真》課程改革方法
貫徹應(yīng)用型本科“理論教學(xué)與工程實(shí)踐訓(xùn)練有機(jī)融合”的教育教學(xué)模式的原則,在具體內(nèi)容講述中突出重點(diǎn)和難點(diǎn),使學(xué)生全面了解電子電路設(shè)計(jì)軟件Protel的應(yīng)用,熟練應(yīng)用該軟件繪制電路圖,制作電路印刷板。學(xué)習(xí)該課程使學(xué)生具有電路設(shè)計(jì)軟件的應(yīng)用能力,掌握電子電路設(shè)計(jì)軟件的一般方法,為學(xué)習(xí)不斷升級(jí)的軟件和其他電路設(shè)計(jì)軟件打下基礎(chǔ)。學(xué)生在學(xué)習(xí)該課程時(shí),應(yīng)以實(shí)操為主。教學(xué)方法:課堂理論與實(shí)踐相結(jié)合。
講授方法以實(shí)例貫穿始終。學(xué)生要在理解課堂內(nèi)容的基礎(chǔ)上,重在應(yīng)用,多練多應(yīng)用。在實(shí)際操作過(guò)程中理解和掌握Protel99基本原理、操作技能。加大考核要求和難度,平時(shí)成績(jī)和期末考試相結(jié)合的方式,其中平時(shí)成績(jī)占課程成績(jī)40%;期末考試占課程成績(jī)60%。平時(shí)考核的內(nèi)容包括課堂回答問(wèn)題、上機(jī)實(shí)驗(yàn)完成情況以及考勤情況等,重在平時(shí)課堂教學(xué)。強(qiáng)化學(xué)生更加熟練掌握電子設(shè)計(jì)軟件的使用以及專業(yè)技能的培養(yǎng)和整體素質(zhì)的培養(yǎng)。增加仿真軟件的學(xué)習(xí)內(nèi)容,讓學(xué)生們能夠自己獨(dú)立設(shè)計(jì)電路,并且掌握如何利用仿真軟件進(jìn)行調(diào)試電路和分析電路,從而大大提高學(xué)生們獨(dú)立思考能力和創(chuàng)新能力。掌握了仿真軟件的使用,學(xué)生們就可以離開(kāi)實(shí)驗(yàn)室,在宿舍調(diào)試電路,包括編寫(xiě)程序等。
3.《電子線路CAD及仿真》課程改革目標(biāo)
爭(zhēng)取把全院的電子線路CAD課程全部軟件升級(jí),把電子線路CAD課程軟件由原來(lái)的protel升級(jí)為Altium Designer。讓學(xué)生們更早的接觸企業(yè)里面使用的軟件。提高電子線路CAD課程的教學(xué)效果,又能提高學(xué)生電子設(shè)計(jì)的能力,更好的滿足用人單位的需求。
電子線路CAD課程我院已經(jīng)開(kāi)展了10年了,同時(shí)我院計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(電子CAD)認(rèn)證考試工作也已經(jīng)開(kāi)展6年,據(jù)統(tǒng)計(jì)拿到電子設(shè)計(jì)初級(jí)工程師的學(xué)生有800多名,拿到電子設(shè)計(jì)高級(jí)工程師的學(xué)生有300多名;拿到證書(shū)的畢業(yè)生就業(yè)前景也比較樂(lè)觀。對(duì)他們的工作也有很大的幫助。
改革目標(biāo):
(1)爭(zhēng)取調(diào)動(dòng)多數(shù)學(xué)生學(xué)習(xí)電子類課程的積極性,重視平時(shí)課堂的學(xué)習(xí)過(guò)程,避免平時(shí)松散,考前搞突擊的現(xiàn)象,平時(shí)課堂練習(xí)質(zhì)量較改革前有明顯提高;
(2)希望能夠提高學(xué)生們綜合運(yùn)用能力,由于學(xué)生通過(guò)自己參加實(shí)際項(xiàng)目的設(shè)計(jì),使學(xué)生較早接觸一些綜合應(yīng)用性強(qiáng)的專業(yè)知識(shí),學(xué)生在實(shí)際動(dòng)手設(shè)計(jì)上多下功夫,從而提高他們的綜合運(yùn)用能力和表達(dá)能力,增加了學(xué)生互相交流學(xué)習(xí)的機(jī)會(huì);
(3)培養(yǎng)和鍛煉了學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解和分析能力、應(yīng)用能力,有利于解決問(wèn)題能力、社會(huì)調(diào)查、交往能力等綜合素質(zhì)的提高。由單純考核課程的知識(shí)轉(zhuǎn)變?yōu)橹R(shí)、能力和綜合素質(zhì)的考核。
4.結(jié)束語(yǔ)
我院的《電子線路CAD及仿真》課程采用了此教學(xué)模式進(jìn)行課程教學(xué),從這幾年的教學(xué)總結(jié)情況來(lái)看,這種教學(xué)方法很受學(xué)生歡迎,極大的提高了學(xué)生們學(xué)習(xí)興趣且提高學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐能力和創(chuàng)新應(yīng)用能力,就業(yè)情況也非常不錯(cuò)。課程打破了傳統(tǒng)的學(xué)科型教學(xué)體系,按項(xiàng)目重新序化了教學(xué)內(nèi)容,涵蓋了常用的兩大類PCB(單面板、雙面板)的設(shè)計(jì)技能。通過(guò)項(xiàng)目化教學(xué)改革,激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)興趣,增強(qiáng)了實(shí)踐能力,培養(yǎng)了電子產(chǎn)品系統(tǒng)設(shè)計(jì)能力,提高了整體素質(zhì)。以項(xiàng)目為載體的教學(xué)模式取得了顯著的教學(xué)效果。
通過(guò)項(xiàng)目化教學(xué)改革,學(xué)校學(xué)生就業(yè)率達(dá)到了94%,專業(yè)對(duì)口率也有較大提高;學(xué)生職業(yè)能力強(qiáng),受到用人單位的好評(píng);電子線路CAD初級(jí)認(rèn)證、高級(jí)認(rèn)證工程師通過(guò)率均在90%以上;學(xué)生參加省級(jí)以上競(jìng)賽多次獲獎(jiǎng)。教學(xué)改革效果證明項(xiàng)目化教學(xué)改革模式是科學(xué)的、有效的,符合高職高專學(xué)生知識(shí)需求和認(rèn)知規(guī)律,符合企業(yè)的崗位人才需求。
參考文獻(xiàn)
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【關(guān)鍵詞】模擬電子技術(shù);CDIO;教學(xué)改革;差動(dòng)變壓器
0 引言
模擬電子技術(shù)是電類專業(yè)重要的具有入門(mén)性質(zhì)的技術(shù)基礎(chǔ)課,扎實(shí)的理論基礎(chǔ)和過(guò)硬的實(shí)踐能力對(duì)于電類學(xué)生后續(xù)專業(yè)課的學(xué)習(xí)有著重要的作用。但是隨著電子技術(shù)的發(fā)展,數(shù)字電子電路大行其道,使一部分學(xué)生產(chǎn)生了模擬電子電路不再重要的錯(cuò)誤認(rèn)識(shí)。加上課程的學(xué)時(shí)數(shù)越來(lái)越少,傳統(tǒng)的教學(xué)模式存在著如教材重分析輕設(shè)計(jì),驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)多綜合性實(shí)驗(yàn)少,單一強(qiáng)調(diào)理論知識(shí)的考核方式等,嚴(yán)重影響了模擬電子技術(shù)課程的學(xué)習(xí)效果。本文以我校自動(dòng)化專業(yè)進(jìn)行的卓越工程師計(jì)劃為契機(jī),以CDIO教育理念為指導(dǎo),全面改革模擬電子技術(shù)課程教學(xué),并在各種學(xué)生參加的電子大賽中得到了檢驗(yàn),取得了優(yōu)異的成績(jī),教學(xué)效果顯著。
1 以CDIO教育理念優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容
模擬電子技術(shù)課程教學(xué)的內(nèi)容繁多,模擬電子電路經(jīng)典教材篇幅都很大,特別是在教學(xué)學(xué)時(shí)數(shù)大量壓縮的情況,如何優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容是教學(xué)改革首要任務(wù)。同時(shí)模擬電子技術(shù)課程與數(shù)學(xué)、物理、甚至電路課程的學(xué)習(xí)都有著明顯的區(qū)別,即它的工程性和實(shí)踐性,因此如何將模擬電子技術(shù)學(xué)習(xí)有機(jī)地融合到工程背景中,是教學(xué)改革的關(guān)鍵問(wèn)題。為此我們以CDIO教育理念為指導(dǎo),對(duì)模擬電子技術(shù)課程教學(xué)內(nèi)容的優(yōu)化做了積極的探索。
1.1 CDIO教育理念
CDIO工程教育模式是近年來(lái)國(guó)際工程教育改革的重要成果。CDIO教育模式是90年代末由美國(guó)麻省理工學(xué)院航空航天系首先創(chuàng)立的,在2000 年聯(lián)合3 家瑞典大學(xué)完善了這一模式,并建立了12 條標(biāo)準(zhǔn),于2004 年正式成立了國(guó)際組織。CDIO 是構(gòu)思(Conceive)、設(shè)計(jì)(Design)、實(shí)施(Implement)和運(yùn)行(Operate)四個(gè)英文單詞的首字母,它涵蓋了產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的完整過(guò)程[1-4]。
CDIO教育模式以產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的全過(guò)程為載體,讓學(xué)生以主動(dòng)的、實(shí)踐的方式進(jìn)行工程開(kāi)發(fā)學(xué)習(xí),建立起完整的課程體系,并培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)、終身學(xué)習(xí)能力、團(tuán)隊(duì)交流協(xié)作能力和工程系統(tǒng)能力。CDIO教育模式的關(guān)健是如何根據(jù)學(xué)習(xí)內(nèi)容確定一個(gè)實(shí)際的開(kāi)發(fā)案例,通過(guò)這個(gè)案例的開(kāi)發(fā)逐步培養(yǎng)學(xué)生的工程能力以及其他能力。
1.2 確定工程開(kāi)發(fā)實(shí)例
如何把模擬電子技術(shù)教學(xué)內(nèi)容完美地融合到一個(gè)工程開(kāi)發(fā)實(shí)例中,是個(gè)不小的挑戰(zhàn)。隨著電子技術(shù)的發(fā)展,模擬電子技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域絕大多數(shù)都集中在傳感器信號(hào)調(diào)整電路中。通過(guò)對(duì)大量傳感器調(diào)理電路的研究,發(fā)現(xiàn)用傳感器調(diào)理電路作為開(kāi)發(fā)實(shí)例可以很好包含模擬電子電路絕大部分核心教學(xué)內(nèi)容。實(shí)際教學(xué)過(guò)程中,選擇差動(dòng)變壓器式位移傳感器(螺管式)的調(diào)理電路設(shè)計(jì)和制作作為模擬電子電路學(xué)習(xí)的工程案例,通過(guò)多年的教學(xué)實(shí)踐,效果顯著。
差動(dòng)變壓器式位移傳感器是用來(lái)檢測(cè)物件移動(dòng)的位移量,在工業(yè)中應(yīng)用非常廣泛。其調(diào)理電路原理框圖可以用圖1表示。其中正弦波或方波產(chǎn)生電路的功能是產(chǎn)生一定頻率的正弦波或方波激勵(lì)傳感器的初級(jí)線圈;檢波電路的功能是將差動(dòng)變壓器次級(jí)線圈輸出的電壓,轉(zhuǎn)換成一個(gè)既能反映位移的大小,又能反映位移的方向的電壓信號(hào);放大電路的功能是將檢波電路得到的小信號(hào)放大成合適的大信號(hào);濾波電路的功能是將放大信號(hào)的高頻分量濾掉,獲得一個(gè)純凈的直流電壓信號(hào);轉(zhuǎn)換電路的功能是將電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成電流信號(hào),以便適應(yīng)信號(hào)的遠(yuǎn)距離傳輸;直流電源電路的功能是對(duì)整個(gè)電路進(jìn)行供電,一般情況下供電電壓為24VDC。
整個(gè)調(diào)理電路基本上包括了模擬電子電路課程教學(xué)的所有內(nèi)容。下面以我校選用的童詩(shī)白主編的《模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)》[5]教材為例,將調(diào)理電路的各組成電路對(duì)應(yīng)教材相應(yīng)章節(jié)整理成圖2。需要說(shuō)明的是,設(shè)計(jì)調(diào)理電路必須有兩個(gè)重要的基礎(chǔ),即熟悉運(yùn)算放大器內(nèi)部結(jié)構(gòu)和外部特性,以及反饋的概念。從圖中可以看出,調(diào)理電路中的各組成電路基本上包含《模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)》教材的所有章節(jié),也就是說(shuō)選擇差動(dòng)變壓器式位移傳感器(螺管式)的調(diào)理電路研發(fā)作為工程案例是恰當(dāng)?shù)摹?/p>
1.3 優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容
圖2已經(jīng)非常清楚地概括了模擬電子技術(shù)課程教學(xué)內(nèi)容,其大致可以歸納為三個(gè)方面:一個(gè)器件,即集成運(yùn)算放大器;一個(gè)概念,即反饋;六種電路,即信號(hào)產(chǎn)生、檢波、放大、濾波、轉(zhuǎn)換和直流電源電路。
1.3.1 一個(gè)器件――集成運(yùn)算放大器
調(diào)理電路中的核心器件是集成運(yùn)算放大器,學(xué)習(xí)模擬電子技術(shù)的第一個(gè)任務(wù)就是如何認(rèn)識(shí)和正確使用集成運(yùn)算放大器。為此可以將教材的前5章整合成一個(gè)模塊,即集成運(yùn)算放大器模塊。集成運(yùn)算放大器的學(xué)習(xí)可以再細(xì)化為以下三個(gè)方面。
第一是學(xué)習(xí)集成運(yùn)算放大器的外部電壓傳輸特性。運(yùn)放作為調(diào)理電路中的核心器件,必須要掌握它的作用和功能,即放大作用。
第二是學(xué)習(xí)集成運(yùn)算放大器內(nèi)部組成電路。首先要弄清楚二極管和三極管的特性;其次以單管共射放大電路為基礎(chǔ)學(xué)習(xí)運(yùn)放的中間級(jí);再次差分放大電路為基礎(chǔ)學(xué)習(xí)運(yùn)放的輸入級(jí);最后以單管共集放大電路為基礎(chǔ)學(xué)習(xí)運(yùn)放的輸出級(jí)。
第三是學(xué)習(xí)集成運(yùn)算放大器性能參數(shù)。不同的運(yùn)放其性能指標(biāo)差異較大,在理解這些參數(shù)的基礎(chǔ)上,根據(jù)需要合理地選擇運(yùn)放。
1.3.2 一個(gè)概念――反饋
\算放大器在電路中一般有三種狀態(tài),即開(kāi)環(huán)、正反饋和負(fù)反饋,根據(jù)需要正確選擇不同的反饋類型。學(xué)習(xí)反饋概念時(shí)要注意以下幾點(diǎn)。
第一,根據(jù)集成運(yùn)算放大器的電壓傳輸特性,理解開(kāi)環(huán)、正反饋和負(fù)反饋的作用。
第二,理解負(fù)反饋的四種組態(tài),以及引入負(fù)反饋后對(duì)電路性能的影響。
第三,根據(jù)電路需要,要能夠正確選擇合適的負(fù)反饋組態(tài),以滿足電路設(shè)計(jì)要求。
1.3.3 六種基本單元電路
學(xué)習(xí)了集成運(yùn)算放大器和反饋這兩個(gè)重要內(nèi)容以后,就可以分析和制作實(shí)際電路了。但是實(shí)際電路多如牛毛,功能和電路結(jié)構(gòu)各不相同,那又如何學(xué)習(xí)呢?分析傳感器調(diào)理電路的組成,可以歸納為六種基本的單元電路,即信號(hào)的產(chǎn)生電路、信號(hào)的檢波電路、信號(hào)的放大電路、信號(hào)的濾波電路、信號(hào)轉(zhuǎn)換電路和直流電源電路。
熟悉了這六種基本單元電路后,就可以根據(jù)需要設(shè)計(jì)具體的電路了。
2 更新教學(xué)手段
在確定了學(xué)習(xí)的工程案例和相應(yīng)的教學(xué)內(nèi)容以后,接下來(lái)的任務(wù)就尋找更好的教學(xué)手段,提高學(xué)習(xí)效率。
2.1 善于吸收最新研究成果
在模擬電子電路的教學(xué)過(guò)程中,前人做了大量的探索,也取得了很多研究成果。在教學(xué)過(guò)程中要善于吸收最新的研究成果,提高教學(xué)效果,下面以實(shí)用的三極管共射放大電路為例加以說(shuō)明,圖3(a)為該電路的原理圖。
國(guó)內(nèi)教材在分析這個(gè)電路時(shí),都是首先把三極管用微變等效模型替代,然后求解放大電路的各項(xiàng)指標(biāo)。這種方式應(yīng)該說(shuō)是比較繁瑣的,學(xué)生對(duì)三極管的微變等效模型也不易掌握,求解電路的性能指標(biāo)時(shí)費(fèi)時(shí)費(fèi)力。日本作者鈴木雅臣的《晶體管電路設(shè)計(jì)》[6]一書(shū)中已經(jīng)提出了另外一種分析方法,這種分析方法簡(jiǎn)單明了,易于掌握。這種分析方法是將三極管的發(fā)射結(jié)等效成二極管的交流小信號(hào)模型,該部分內(nèi)容在康華光主編的《電子技術(shù)基礎(chǔ)?模擬部分》[7]一書(shū)中已經(jīng)作了詳細(xì)的分析。再利用圖3(b)中的交流通路分析放大電路的放大倍數(shù)。
由于發(fā)射結(jié)可以等效為一個(gè)小的動(dòng)態(tài)電阻,所以輸入電壓能夠順利達(dá)到三極管的發(fā)射極上,所以,而,則輸出電壓,因此放大倍數(shù)。相比傳統(tǒng)的微變等效法,該方法概念清晰,直觀明了,因此善于利用最新的研究成果,可以提高教學(xué)效果。
2.2 采用軟件仿真計(jì)算手段
仿真計(jì)算已經(jīng)與理論分析和科學(xué)實(shí)驗(yàn)一道,成為當(dāng)代科學(xué)研究的三大支柱。目前,學(xué)生基本上人手一臺(tái)筆記本電腦,因此仿真計(jì)算也為教學(xué)提供了理論和實(shí)踐結(jié)合的完美平臺(tái)。在模擬電子技術(shù)教學(xué)過(guò)程中,應(yīng)當(dāng)把仿真計(jì)算提到突出的地位上,必須在教學(xué)過(guò)程中形成“理論分析仿真計(jì)算實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證”的完整流程。仿真計(jì)算可以不受實(shí)驗(yàn)室條件的影響,對(duì)電路的分析更加的直觀、形象,同時(shí)也可以節(jié)省大量的實(shí)驗(yàn)經(jīng)費(fèi)。利用Cadence軟件的PSpice A/D組件對(duì)上述實(shí)用三極管共射放大電路進(jìn)行時(shí)域和頻域仿真計(jì)算,仿真結(jié)果如圖4所示。
從圖4(a)中可以計(jì)算出(時(shí)域分析時(shí)輸入激勵(lì)信號(hào)源振幅為0.5V)。從圖5(b)中可以計(jì)算出(頻域分析時(shí)輸入激勵(lì)信號(hào)源幅值為1V)。
仿真計(jì)算可以非常直觀地看到結(jié)果,可以幫助學(xué)生提高系統(tǒng)的分析和設(shè)計(jì)能力,以及故障診斷和排除能力。
2.3 拓寬課外學(xué)習(xí)渠道
電子技術(shù)是一門(mén)實(shí)踐科學(xué),要想真正對(duì)所學(xué)電路融會(huì)貫通,必須動(dòng)手制作電路,如制作差動(dòng)變壓器調(diào)理電路。這就要求學(xué)校必須提供開(kāi)放式的學(xué)習(xí)環(huán)境,以滿足部分學(xué)有余力的學(xué)生得到個(gè)性發(fā)展。我校自動(dòng)化專業(yè)為實(shí)施卓越工程師計(jì)劃專門(mén)創(chuàng)建了創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室,并整合學(xué)校原有的電子協(xié)會(huì)資源,為我校自動(dòng)化專業(yè)的學(xué)生提供了良好的實(shí)踐環(huán)境,拓寬了學(xué)生的課外學(xué)習(xí)渠道。
3 教學(xué)效果
以CDIO教育理念為指導(dǎo),優(yōu)化了模擬電子電路課程的教學(xué)內(nèi)容,并采用最新的教學(xué)手段,培養(yǎng)了學(xué)生的動(dòng)手能力、團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力和創(chuàng)新精神,取得了較為顯著的效果。
3.1 學(xué)生理論基礎(chǔ)明顯扎實(shí)
以前學(xué)生在學(xué)習(xí)模擬電子電路時(shí),很多概念學(xué)的不是很扎實(shí),自從課堂教學(xué)中使用了仿真計(jì)算后,特別是我校自動(dòng)化專門(mén)開(kāi)設(shè)Cadence軟件的PSpice A/D組件的學(xué)習(xí)課程,學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣明顯提高。利用仿真軟件可以對(duì)學(xué)習(xí)的每一個(gè)電路都進(jìn)行仿真計(jì)算,這樣可以很好地檢驗(yàn)理論學(xué)習(xí)效果。
3.2 學(xué)生的創(chuàng)新能力得到明顯提高
自從教學(xué)改革以來(lái),學(xué)生參加各類電子設(shè)計(jì)大賽的人數(shù)大幅度提高,也取得了很好的成績(jī)。截止2016年4月,我校電氣學(xué)院學(xué)生參加的各類電子設(shè)計(jì)大賽中獲得國(guó)家級(jí)特等將1個(gè),國(guó)家級(jí)一等級(jí)3個(gè),國(guó)家級(jí)二等獎(jiǎng)18個(gè),國(guó)家級(jí)三等獎(jiǎng)3個(gè),省級(jí)將項(xiàng)100多項(xiàng)的好成績(jī)。特別是在2015年全國(guó)電子大賽,一舉獲得2個(gè)全國(guó)二等獎(jiǎng),3個(gè)全國(guó)三等獎(jiǎng)。
4 結(jié)論
以CDIO教育理念為指導(dǎo),對(duì)模擬電子技術(shù)教學(xué)進(jìn)行了全方位的改革,結(jié)合實(shí)際的開(kāi)發(fā)項(xiàng)目,優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容,革新教學(xué)手段,形成了完善的課程體系。通過(guò)多年的教學(xué)實(shí)踐,該體系能夠有效地調(diào)動(dòng)學(xué)生的主動(dòng)性和興趣,提高學(xué)生的實(shí)踐創(chuàng)新能力,教學(xué)效果顯著,發(fā)揮了良好的示范和輻射作用。
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關(guān)鍵詞:數(shù)字電子技術(shù);先行組織者;教學(xué)改革;應(yīng)用型本科
中圖分類號(hào):G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A 文章編號(hào):1674-9324(2014)16-0075-02
一、引言
《數(shù)字電子技術(shù)》是我校應(yīng)用型電子信息類本科專業(yè)的一門(mén)專業(yè)平臺(tái)課程,該課程對(duì)學(xué)生掌握電子技術(shù)的基礎(chǔ)理論、分析方法與設(shè)計(jì)方法以及培養(yǎng)專業(yè)素質(zhì)和創(chuàng)新能力具有重要意義,在專業(yè)培養(yǎng)計(jì)劃中具有十分重要的地位。由于該課程的理論性與實(shí)踐性都比較強(qiáng),如何在規(guī)定的學(xué)時(shí)內(nèi)更好完成課程教學(xué)工作,提高學(xué)生的工程應(yīng)用能力和實(shí)踐創(chuàng)新能力是一個(gè)需要我們認(rèn)真探索的課題。近年來(lái),我們?cè)诮虒W(xué)中始終遵循以培養(yǎng)學(xué)生工程素質(zhì)和綜合應(yīng)用能力為宗旨,圍繞如何將教學(xué)理念切實(shí)地轉(zhuǎn)化為教學(xué)行為,滲透到教學(xué)方法、教學(xué)內(nèi)容等實(shí)際教學(xué)工作中,不懈改革與探索我校應(yīng)用型本科專業(yè)《數(shù)字電子技術(shù)》課程的教學(xué)方法。針對(duì)《數(shù)字電子技術(shù)》課程理論性、實(shí)踐性與應(yīng)用性都比較強(qiáng)的特點(diǎn),為了引導(dǎo)學(xué)生積極學(xué)習(xí)以達(dá)到理想的教學(xué)效果,我們把整個(gè)課程教學(xué)為三個(gè)階段:第一階段為課堂理論教學(xué)階段,強(qiáng)調(diào)對(duì)電子技術(shù)基本理論知識(shí)的理解;第二階段為實(shí)驗(yàn)教學(xué)階段,通過(guò)實(shí)驗(yàn)強(qiáng)化對(duì)相關(guān)電子器件與相關(guān)知識(shí)的掌握;第三階段為電子電路設(shè)計(jì)階段,強(qiáng)調(diào)利用所學(xué)知識(shí)解決工程實(shí)際問(wèn)題能力的鍛煉。同時(shí)將美國(guó)著名教育心理學(xué)家?jiàn)W蘇泊爾(David?Ausubel)“先行組織者”學(xué)習(xí)理論應(yīng)用到《數(shù)字電子技術(shù)》課程教學(xué)的每一個(gè)教學(xué)階段,教學(xué)實(shí)踐表明這對(duì)提高學(xué)生對(duì)課程的學(xué)習(xí)興趣,強(qiáng)化基礎(chǔ)知識(shí)、基本技能的掌握以及創(chuàng)新能力的培養(yǎng)具有較好的促進(jìn)作用。
二、奧蘇泊爾“先行組織者”理論
“先行組織者”是奧蘇泊爾提出的一種新型學(xué)習(xí)理論。奧蘇泊爾認(rèn)為,當(dāng)學(xué)生面對(duì)一個(gè)新的學(xué)習(xí)任務(wù)時(shí),如果學(xué)生原有的認(rèn)知結(jié)構(gòu)中缺少同化新知識(shí)適當(dāng)?shù)纳衔挥^念或原有的觀念不夠清晰,則有必要設(shè)計(jì)一個(gè)先于學(xué)習(xí)材料呈現(xiàn)之前呈現(xiàn)一個(gè)引導(dǎo)性的材料。這個(gè)引導(dǎo)性的材料可以是一個(gè)概念、一條定律、一段說(shuō)明文字,也可以是通俗易懂的語(yǔ)言或直觀形象的具體模型,在概括包容的水平上必須要高于要學(xué)習(xí)的知識(shí)或材料,一個(gè)與新舊知識(shí)發(fā)生聯(lián)系的橋梁,這種引導(dǎo)性的材料稱為“先行組織者”?!跋刃薪M織者”在學(xué)生學(xué)習(xí)較陌生的新知識(shí),缺少必要的背景知識(shí)準(zhǔn)備時(shí),對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)可以起到明顯的促進(jìn)作用,有助于學(xué)生理解與掌握不熟悉的教學(xué)內(nèi)容。
三、“先行組織者”理論在《數(shù)字電子技術(shù)》課堂教學(xué)中的應(yīng)用
《數(shù)字電子技術(shù)》課程的理論性比較強(qiáng),課堂教學(xué)階段的主要任務(wù)是使學(xué)生掌握大量系統(tǒng)的基礎(chǔ)理論知識(shí),達(dá)到這一目的最有效的方法是接受式學(xué)習(xí)。這是因?yàn)椴捎媒邮苁綄W(xué)習(xí)不僅可以使學(xué)生在短時(shí)間內(nèi)學(xué)到大量的知識(shí),而且可以充分發(fā)揮教師在教學(xué)中的主導(dǎo)作用。為避免傳統(tǒng)的“師講生聽(tīng)”的滿堂灌的被動(dòng)式和機(jī)械式的接受學(xué)習(xí),我們?cè)谶@一教學(xué)階段采用了奧蘇泊爾有意義的接受式學(xué)習(xí)方法。為了實(shí)現(xiàn)有意義的接受式學(xué)習(xí),我們?cè)谶x擇和安排教學(xué)材料時(shí),充分考慮學(xué)習(xí)材料的邏輯意義及聯(lián)系,并盡可能與學(xué)生認(rèn)知結(jié)構(gòu)中的有關(guān)知識(shí)相聯(lián)系。在講授新知識(shí)前,先給學(xué)生提供包含范圍較廣,概括水平高的引導(dǎo)性材料,即“先行組織者”。由于先行組織者在學(xué)生已掌握的知識(shí)和需要學(xué)習(xí)的內(nèi)容之間建立了聯(lián)系,從而使學(xué)生更有效地學(xué)習(xí)新的知識(shí)。例如,在講授含約束條件的邏輯函數(shù)化簡(jiǎn)時(shí),我們通過(guò)向?qū)W生講述他們熟悉的生活中具有約束條件的例子作為先行組織者進(jìn)行類比說(shuō)明,使學(xué)生不僅能夠深入了解非常難以理解的邏輯函數(shù)約束項(xiàng)的概念,明確了邏輯函數(shù)化簡(jiǎn)的本質(zhì),而且使學(xué)生已有知識(shí)向?qū)W習(xí)目標(biāo)有關(guān)知識(shí)的遷移,激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)的熱情,同時(shí)也對(duì)新的學(xué)習(xí)內(nèi)容產(chǎn)生極大的期待,有效地提高了效果。
四、“先行組織者”理論在《數(shù)字電子技術(shù)》實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用
《數(shù)字電子技術(shù)》課程實(shí)踐性比較強(qiáng),傳統(tǒng)的依附于課堂理論教學(xué)的實(shí)驗(yàn)課程基本采用缺乏彈性的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式,內(nèi)容更新緩慢且主要以電子器件功能驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為主。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中,學(xué)生只要按照實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)操作,并不需要較深入地思考就可以完成實(shí)驗(yàn)任務(wù)。這種實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式使得作為教學(xué)主體的學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)課程的興趣大大降低,缺乏對(duì)學(xué)生主動(dòng)探索精神與獨(dú)立動(dòng)手能力的培養(yǎng),也不能滿足對(duì)學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)的需求。為了提高教學(xué)效果,根據(jù)奧蘇泊爾的“先行組織者”理論,我們?cè)凇稊?shù)字電子技術(shù)》實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)過(guò)程中,首先講述一些實(shí)際工程應(yīng)用中的典型實(shí)例,并以此為背景從復(fù)雜的工程應(yīng)用系統(tǒng)中提練一個(gè)相對(duì)簡(jiǎn)單的數(shù)字電路實(shí)驗(yàn),并給學(xué)生創(chuàng)造基本的實(shí)驗(yàn)環(huán)境,使學(xué)生在實(shí)驗(yàn)室能夠在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成該實(shí)驗(yàn)。例如,我們?cè)跀?shù)字鐘實(shí)驗(yàn)課中首先講解定時(shí)器/計(jì)數(shù)器在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)及電子系統(tǒng)中的重要作用和功能,然后從中提練一個(gè)較為簡(jiǎn)單的數(shù)字鐘,由學(xué)生根據(jù)自己不同的生活體驗(yàn),設(shè)計(jì)一個(gè)應(yīng)用于不同場(chǎng)合及不同功能的數(shù)字鐘,并由學(xué)生自己提出不同的實(shí)驗(yàn)?zāi)康呐c實(shí)驗(yàn)要求,在此基礎(chǔ)上選擇相關(guān)的器件自主設(shè)計(jì),最后在實(shí)驗(yàn)室中完成器件測(cè)試、電路搭建以及功能測(cè)試等任務(wù)。教學(xué)實(shí)踐表明,這有效地提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,學(xué)生主動(dòng)獲取相關(guān)電子器件與應(yīng)用相關(guān)知識(shí)的積極性明顯高漲,教學(xué)效果良好。
五、“先行組織者”理論在電子電路設(shè)計(jì)教學(xué)中的應(yīng)用
為了全面培養(yǎng)學(xué)生的工程應(yīng)用與創(chuàng)新能力以及與后續(xù)的各類大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽相銜接,我們?cè)凇稊?shù)字電子技術(shù)》課堂教學(xué)結(jié)束后,要求學(xué)生設(shè)計(jì)一個(gè)綜合性并具有實(shí)際應(yīng)用功能的電子電路,完成電子電路系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、裝配、調(diào)試、測(cè)試以及設(shè)計(jì)報(bào)告的撰寫(xiě)等全部工作。針對(duì)目前電子電路設(shè)計(jì)的教學(xué)內(nèi)容陳舊、缺乏新意,與實(shí)際工程需求脫節(jié),學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力差以及學(xué)生過(guò)分依賴?yán)蠋煹葐?wèn)題,我們把“先行組織者”理論也引入這一教學(xué)階段。鑒于各類大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽具有理論與實(shí)際緊密結(jié)合,競(jìng)賽內(nèi)容中既有理論設(shè)計(jì)又有實(shí)際制作,是全面檢驗(yàn)和加強(qiáng)學(xué)生的理論基礎(chǔ)和實(shí)踐創(chuàng)新能力有效的引導(dǎo)性材料,我們以歷年各類的競(jìng)賽題目為原型,將比賽的真題作為“先行組織者”,由學(xué)生自行獨(dú)立地進(jìn)行電路原理設(shè)計(jì)、硬件制作與調(diào)試、設(shè)計(jì)報(bào)告撰寫(xiě)、現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試與答辯并撰寫(xiě)設(shè)計(jì)報(bào)告。這不僅有效地提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,有利于培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)習(xí)慣和創(chuàng)新思維能力;也變過(guò)去傳統(tǒng)的以“老師當(dāng)演員,學(xué)生當(dāng)觀眾”的教學(xué)模式為“學(xué)生當(dāng)演員,老師當(dāng)導(dǎo)演”的強(qiáng)調(diào)以學(xué)生為主體的新型教學(xué)模式,極大激發(fā)了學(xué)生的創(chuàng)新欲望;同時(shí)也為學(xué)生參加全國(guó)和省電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽、畢業(yè)設(shè)計(jì)以及參加教師的科研活動(dòng)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。教學(xué)實(shí)踐表明,這是應(yīng)用型本科高校強(qiáng)化電子信息類學(xué)生的工程實(shí)踐能力培養(yǎng)和應(yīng)用型創(chuàng)新人才培養(yǎng)的一種有效手段。
根據(jù)我校應(yīng)用型本科專業(yè)學(xué)生的實(shí)際情況、《數(shù)字電子技術(shù)》課程的特點(diǎn)以及創(chuàng)新型應(yīng)用型人才的培養(yǎng)目標(biāo),把美國(guó)著名教育心理學(xué)家?jiàn)W蘇泊爾的“先行組織者”學(xué)習(xí)理論應(yīng)用到《數(shù)字電子技術(shù)》課程的課堂教學(xué)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)及電子電路設(shè)計(jì)的每一個(gè)階段,極大地提高了學(xué)生對(duì)數(shù)字電子技術(shù)課程的學(xué)習(xí)興趣,強(qiáng)化了基礎(chǔ)知識(shí)、基本技能以及工程應(yīng)用能力的培養(yǎng),達(dá)到了較好的教學(xué)效果,近年來(lái)我校在全國(guó)及江蘇省大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽、“飛思卡爾”杯大學(xué)生智能車(chē)比賽以及工信部全國(guó)電子專業(yè)人才設(shè)計(jì)與技能大賽中都取得了較好的成績(jī)。
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