電子電路設計與仿真課程教改探索

鄒志勇　周曼

摘 要：電子電路設計與仿真課程是一門實踐性、綜合性強的課程，針對傳統教學，其教學內容、教學方法都急需改革。提出“重基礎”、“突重點”、“保系統”的教學內容改革舉措，并針對改革后的教學內容結合課程特點，探索出虛實結合式教學法、項目驅動式教學法、競賽式創新教學法；本著客觀、公平的原則，提出了相應的評價體系。

關鍵詞：教改探索；電子電路；設計與仿真；教學方法

電子電路設計與仿真課程是電子電氣類相關專業的一門專業綜合課程。它的顯著特點是實踐性、綜合性強，并包含了多個知識面，涵蓋了模擬電子、數字電子、單片機等相關知識。傳統的教學通常對本門課程的知識要點把握不透，教學方法、考核方法有待改進，學生學習興趣、教學效果狀況急迫改善。

一、教學內容改革探索

本門課程包含的知識點較多，為提高教學效果，改革教學內容，提出“重基礎”、“突重點”、“保系統”的教學內容結構。

“重基礎”，模擬電路部分，重視三極管共基、共集、共射三種結構形式放大電路的參數設計，及集成運放比例運算電路、求和電路、比較器電路的應用分析，重視直流穩壓電路的分析和參數設計。數字電路部分，重視基本邏輯門、三態門、編碼器、譯碼器、觸發器、寄存器的基本功能掌握，及計數器芯片、555定時芯片的應用電路設計。單片機部分，重視單片機的I/O口編程、I/O口輸入輸出電流參數、定時器、中斷器基本功能的掌握，及串口通信、IIC程序、LCD驅動程序的應用設計。

“突重點”，模擬電路部分，突出功率放大器、信號發生器、信號變換器、可調直流穩壓電源的應用。數字電路部分，突出寄存器、鎖存器、譯碼器、三態門在單片機電路中的應用。單片機部分，突出最小系統的應用設計。

“保系統”，在講授Multism軟件、Protues軟件、Protel軟件的總論和基本使用時，運用模擬電子、數字電子、單片機的基本器件進行仿真練習，結合“重基礎”、“突重點”教學部分，保障本課程的系統性教學。

二、教學方法改革探索

（一）虛實結合式教學法。虛擬仿真平臺建設。Multism軟件是由EWB（Electronics Workbench）軟件發展而來，它繼承了EWB直觀的電路仿真與設計界面，并發展了EWB的器件庫和虛擬儀表庫，Multism軟件人性化的界面、龐大的器件儀表庫和完善的分析方法使其應用于電子設計的各個方面。學生通過Multism軟件里的器件庫選擇所需的元器件，通過導線按鈕把元器件連接成任意的設計所需結構電路；通過修改元器件的參數，并結合虛擬儀表對電路的電壓、電流、功率各參數進行分析，同時它還提供了直流分析、交流分析、瞬態分析、傅里葉分析、噪聲分析、失真分析、傳遞函數分析、射頻分析等十幾種分析方法；Multism軟件能對模擬電子、數字電子設計，實現快速、方便的設計與調試[1]。

Protues軟件具有單片機系統仿真功能，支持8051、AVR、PIC等多種單片機，其集成了單片機系統原理圖設計、程序編寫聯調等眾多功能于一身，深受電子愛好者及工程人員的歡迎[2]。Protel軟件是一款優秀的電路設計軟件，其經歷了Protel99、Protel99SE、ProtelDXP、Protel2004幾個版本階段，它是業界唯一的板級設計系統，可完整支持單片機、FPGA器件的設計，直至PCB（印刷電路板）的實現。Protel軟件提供了豐富的元器件庫、并具有靈活的器件自行構造功能。

Multism軟件、Protues軟件設計的電子電路仿真系統，可通過Protel軟件設計成PCB板文件，最后由雕刻機、PCB板制作設備（工藝）按PCB板文件制作成實際所需的電路板，學生將元器件焊接在電路板上，實現虛實相結合。

（二）項目驅動式教學。“項目驅動式”教學法是改傳統的理論和實踐分家、分段教學的方式，通過師生共同擬定、實施教學項目來進行教學活動，其改變了傳統式教學中教師一言堂的現狀，強調發揮學生主觀能動性，較好地解決了理論學習和實踐相結合的問題，適用于應用性、實踐性強的課程教學中[3-4]。為此，在我校電子、電氣專業選拔學生代表和課程組老師共同制訂出8個項目題，題目涵蓋所有教學改革內容，即功率放大器設計、可調直流電源設計、數字時鐘設計、數字交通燈設計、基于單片機的流水燈設計、數字電壓表設計、物聯網大棚監控設計、信號發生器裝置設計。

（三）競賽式創新教學法。“全國大學生電子設計競賽”是電學類專業最具影響力的全國競賽，同時推動了我國該類專業教學改革、教學質量提升，電子電路設計與仿真課程是該項競賽最重要的基礎課程。為提高本門課程教學質量，提出競賽式創新教學法，即在項目驅動式教學中設計合適的項目（借鑒全國大學生電子設計競賽賽題形式），以項目為單元，學生間相互競賽，根據學生完成的指標分等由高到低評出獲獎的等級，此教學法可顯著提高學生的學習主動性和學習興趣。

三、評價體系建立

完善考核方式，體現公平、客觀。學生該課程的最終成不是由試卷分數決定，最終的成績應體現其學習態度和學習過程。因此，提出表1所示評分表，學生最終成績由5部分組成，理論仿真分，根據仿真軟件仿真結果給出；指標分，根據完成的具體指標給出；發揮分，根據完成指標外的功能情況由評委給出；同行評分，做同一個題的學生相互給對方打分；報告分，根據報告質量給出。

詳細的介紹了Multism軟件、Protues軟件、Protel軟件的功能和特點，并闡述了其相互之間的關系，即電子電路設計與仿真的實現方式。詳細分析了本門課程的改革內容，并針對改革內容提出了三種教學方法。

參考文獻：

[1]楊欣，王玉鳳，劉湘黔.電路設計與仿真[M]，清華大學出版社，2006年第1版.

[2]張蘭紅，陸廣平.我校“單片機”課程的教學改革[J].電氣電子教學學報，2014，36（1），26-27.

[3]李澤輝.“項目驅動式”教學法的探索與實踐[J].實驗科學與技術，2011，9（2），133-134.

[4]趙銀花，王維，吳菲.基于項目驅動的3DMAX課程教學改革研究[J].長春工業大學學報：高教研究版，2014，（4），72-73.

（作者單位：鄒志勇/四川農業大學機電學院；周曼/四川農業大學水電學院）