關于電子技術課程體系融合的研究

　　摘 要： 電子技術課程體系包括：模擬電子、數字電子、電子系統仿真、CAD、硬件描述語言，以及實驗和課程設計等教學環節，在以上課程的教學過程中，往往是各自獨立，致使教學內容相互脫節與不連貫。作者在多年教學實踐的基礎上，提出在電子課程教學過程中，把整個電子技術課程作為一個體系進行教學，讓各部分靈活穿插利用，充分融合，起到了較好的教學效果，對推動電子技術教學改革有一定的借鑒意義。
　　關鍵詞： 電子技術 課程體系 融合
　　
　　電子技術課程體系中包括了模擬電子、數字電子、電子系統仿真、CAD、硬件描述語言、課程設計、實驗等課程，其中模擬電子技術和數字電子技術為專業基礎課，側重知識的系統性和理論分析，而電子系統仿真、CAD、硬件描述語言等課程為專業應用工具課程，是將理論轉化為實踐的橋梁，側重于實際操作和應用，其中的EDA技術已經成為數字系統設計的必備技術，也是當今技術領域的前沿技術［１］。所以整個電子技術課程體系是相互融合和促進的，課程和課程之間有著非常密切的聯系，但在教學實踐中，還不能有效地將其很好地融合在一起，傳統的模擬電子和數字電子教學實踐只注重理論教學，課堂內容單調，學生學完之后并沒有掌握解決實際問題所需的方法和能力。而在學習電子系統仿真、CAD、硬件描述語言等課程時，需要用到先前學過的數字電子和模擬電子的知識時，學生往往又倍感生疏，致使教學效果不好。這種割裂式的教學模式極大地浪費了教學資源，致使學生在學習過程中思維連貫性差，不能建立電子技術知識體系，思路狹窄。
　　我在多年的教學實踐的基礎上，結合教學實際，提出一種全新的教學模式，即把電子技術的理論教學、實驗、課程設計、仿真、CAD、EDA、硬件描述語言等充分融合，課程的學習互相穿插和滲透，從而把孤立的課程形成一個教學體系，在教學實踐中充分實現。同時在電子技術的基礎上結合當今技術領域先進的知識和發展趨勢，對學生進行新技術的引導，使學生在掌握好基礎的同時，以最快的方式跟蹤時代發展。
　　一、學科融合的基本思路
　　1.在模擬電子技術的教學過程中融合CAD和系統仿真技術。
　　在模擬電子的教學中，充分利用仿真軟件能直觀得到結果的優勢，把理論教學與仿真有效結合，利用波形分析講解電路功能是經常使用的一種方法。但是，傳統的講解只是在黑板上或者在投影屏幕上進行理論分析，學生看不到更直觀的圖像和結論，如果在課堂上結合Protel或EWB中的仿真功能，在課堂上講解波形分析的同時，又給學生介紹仿真的概念和仿真工具的應用。這樣一方面可以使學生掌握理論知識，另一方面可以使學生掌握一種仿真工具，在以后的課程設計或者是課外電子制作中加以應用，能大大地提高學生的學習興趣和分析問題的能力。
　　2.在數字電子技術中融合EDA技術。
　　數字電子相對于模擬電子發展的空間較大，速度也很快，在教學中應大膽拋棄過時的技術和知識，采用“案例法”進行教學。在此基礎上，應最大限度地在課堂上結合相關課程的新知識和新技術。特別是在有關數字電路的設計章節，我們可以在課堂講解中結合利用最新的EDA技術、硬件描述語言，以MAX+PlusⅡ或Quartus［１］軟件為載體進行數字電路的設計、仿真。
　　3.以上提到的在教學課堂中的應用的各種技術，并不需要我們占用大量的課時對其進行講解，它們是為模擬電子和數字電子課程服務的。我們利用它們來獲得我們需要的波形或者結論，在這個過程中潛移默化地使學生了解這些技術，拓寬視野。
　　4.鼓勵學生自學相關軟件，也可以通過作業由在作業本上做題逐漸向完成一個整體實物設計傾斜，工程可以是很簡單的命題，但要求其有一套完整的材料：VHDL程序［2］、圖紙、仿真結果等來加強引導這方面能力的培養。
　　5.經過前期模擬電子和數字電子課程中對CAD、EDA、系統仿真的應用和介紹，學生已經具備了一定的基礎知識，則在具體講解這些課程時，就可以提高難度，加快進度，盡快地與社會工程實踐接軌。
　　6.以課程設計和實驗為載體檢驗課程體系融合教學效果。課程設計和設計性實驗是綜合性很強的教學環節，能直接地體現電子技術課程體系融合的教學效果。
　　二、電子技術課程中多課程融合實例
　　我以用74161設計9進制計數器為例介紹在數字電路教學中的一個過程。
　　第一步，進行理論分析和設計，設計出9進制原理圖，如圖1。
　　圖1 9進制計數器原理圖
　　第二步，為了更直觀地表現9進制計時器的計數效果，在課堂上我們用MAX+PlusⅡ軟件進行仿真，教師對軟件MAX+PlusⅡ簡單介紹和演示，在仿真軟件中畫出相應的9進制原理圖，如圖2；
　　圖2 74161組成的9進制計數器
　　第三步，進行波形仿真［4］，如圖3。
　　圖3 9進制計數器波形圖
　　第四步，布置課外作業，采用反饋置位法［3］完成9進制計數器功能，給出電路原理圖和仿真結果。
　　通過該實例，使學生初步接觸到數字仿真軟件MAX+PlusⅡ，并通過波形圖直觀地看出9進制的結果，加深了學生對計數器的理解，并為以后設計仿真同類電路提供了有效的方法。
　　我們按照這一思路，在自動化專業班級進行了對比實驗，結果表明在課程設計，實驗等教學環節上，采用課程體系融合的班級動手能力，分析和解決問題能力明顯好于采用傳統教學培養的學生。大多數學生能獨立地完成理論設計，模擬仿真，實物制作等環節。
　　三、結語
　　實踐證明，將軟件應用等技術類的課程融合到模擬電子和數字電子等理論類課程中去，既使理論課程變得生動直觀，幫助學生更好地理解所學的理論知識，又給學生介紹了電路分析和設計的工具，使電子技術教學系統性更強，理論與實踐之間的結合更緊密、更自然，也使后續的技術類的課程結合了應用，有的放矢。教學實驗結果表明體系融合式教學方法在學生基礎理論和實踐環節的教學中均有較好的效果。
　　
　　參考文獻：
　　［1］潘松，黃繼業.EDA技術與VHDL［M］.清華大學出版社，2007.1.
　　［2］曾繁泰，陳美金.VHDL程序設計［M］.清華大學出版社，2001.1.
　　［3］康華光.電子技術基礎（數字部分）［M］.高等教育出版社，2004.4.
　　［4］盧毅.VHDL與數字電路設計［M］.科學出版社，2001.4.