電子技術(shù)綜合設(shè)計課程改革與實踐

周濤++張銳敏++劉巧++李栓明++鐘福如

摘 要 從教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)實施、教學(xué)方法、考核方法和教學(xué)效果等方面，介紹電子技術(shù)綜合設(shè)計課程的改革和實踐過程，以提高學(xué)生實踐能力，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維。

關(guān)鍵詞 電子技術(shù)綜合設(shè)計；實踐能力；創(chuàng)新思維

中圖分類號：G642.3 文獻標(biāo)識碼：B

文章編號：1671-489X（2017）02-0113-02

Reform and Practice of Integrated Design of Electronic Techno-logy//ZHOU Tao， ZHANG Ruimin， LIU Qiao， LI Shuanming， ZHONG Furu

Abstract This article introduces the curriculum reform and practice from the aspects of teaching goal， teaching content， teaching imple-mentation， teaching method， examination method and teaching effect. The reform of the integrated design course of electronic tech-nology will be beneficial to the improvement of students practical ability， and to cultivate the students innovative thinking.

Key words integrated design of electronic technology； practical ability； innovative thinking

1 引言

隨著石河子大學(xué)人才培養(yǎng)模式的不斷改革，以及社會對高等教育培養(yǎng)具備實踐能力、創(chuàng)新思維人才目標(biāo)要求的提出，實踐教學(xué)環(huán)節(jié)作為工科專業(yè)人才培養(yǎng)體系中的重要組成部分[1]，成為當(dāng)下大學(xué)生創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力培養(yǎng)的重要環(huán)節(jié)。電子技術(shù)綜合設(shè)計是一門實踐性非常強的實訓(xùn)類課程，是電子技術(shù)人才培養(yǎng)成長的必由之路。由學(xué)生自行設(shè)計、自行制作和自行調(diào)試電子電路，旨在培養(yǎng)學(xué)生掌握綜合模擬、數(shù)字、高頻電路知識，解決電子信息方面常見實際問題的能力，培養(yǎng)學(xué)生電子電路設(shè)計與EDA（Electronic Design Automation）調(diào)試工具的使用方法，以及開展項目管理的基本方法。

2 現(xiàn)狀

以往的教學(xué)安排中主要側(cè)重電子電路的設(shè)計和仿真，留給學(xué)生自己用于思考和設(shè)計的時間有限，設(shè)計基本停留在紙上和計算機上。因此，教學(xué)效果很難達到預(yù)期的教學(xué)目的。雖然學(xué)生在參加接下來的相關(guān)課程的課程設(shè)計、大學(xué)生訓(xùn)練計劃、全國大學(xué)生電子設(shè)計大賽、畢業(yè)設(shè)計時理論分析能力得到提高，但實際設(shè)計和調(diào)試時卻出現(xiàn)大量問題很難得到快速解決的現(xiàn)象。所以，這種教學(xué)模式不再適應(yīng)目前新的人才培養(yǎng)方案對于電子信息工程專業(yè)提出的要求以及創(chuàng)新人才的培養(yǎng)。

3 課程改革探索與實踐

電子技術(shù)綜合設(shè)計課程的改革與探索主要從課程教學(xué)目標(biāo)、課程教學(xué)內(nèi)容、課程教學(xué)實施、教學(xué)方法、考核方法和教學(xué)效果等幾個方面進行。

課程目標(biāo) 電子技術(shù)綜合設(shè)計將學(xué)生已學(xué)過的電路基礎(chǔ)、模擬電路、數(shù)字電路以及高頻電路等課程的知識綜合運用在該課程中[2]，從而培養(yǎng)學(xué)生具備電子元器件的識別和選擇，電子電路仿真和電路設(shè)計軟件的使用，電子電路的分析和設(shè)計以及實際應(yīng)用電路項目的開發(fā)、管理等綜合能力，使學(xué)生切實經(jīng)歷從原來課本上的電路到EDA軟件的仿真電路再到實際看得到、摸得著的電路的實現(xiàn)過程。該課程是對現(xiàn)有課程體系的完善和補充[3]，幫助學(xué)生拓展視野，提升學(xué)生參加課外科技活動、校級SRP（Student Research Project）活動、國家大學(xué)生創(chuàng)新計劃以及全國電子設(shè)計競賽等專業(yè)競賽的興趣和畢業(yè)設(shè)計的質(zhì)量與水平。

教學(xué)內(nèi)容 課程的主要內(nèi)容按照基本知識驗證、專業(yè)知識綜合、創(chuàng)新設(shè)計能力培養(yǎng)的原則進行安排，主要包括：常用電子元器件基礎(chǔ)知識；常用電子測量儀表的使用；電路仿真軟件的使用；印刷電路板的設(shè)計與實現(xiàn)；電子電路系統(tǒng)設(shè)計方案提出、論證、設(shè)計、元件焊接、系統(tǒng)調(diào)試；撰寫總結(jié)報告、答辯等。

1）常用電子元器件基礎(chǔ)知識：主要講解電阻、電容、電感、電位器、變壓器等常用元件的區(qū)分，還包括一些電子常用術(shù)語，比如單面板、雙面板、焊盤、焊接面、虛焊、橋接等。

2）常用電子測量儀表的使用：包括萬用表、示波器、函數(shù)發(fā)生器、直流穩(wěn)壓電源的基本使用方法。

3）電路仿真軟件的使用：主要講解電路仿真軟件Multisim的使用。

4）印刷電路板的設(shè)計與實現(xiàn)：Altium Designer軟件中電路原理圖的繪制和PCB圖的繪制方法。

5）電子電路系統(tǒng)設(shè)計方案提出、論證、設(shè)計、元件焊接、系統(tǒng)調(diào)試：對全班學(xué)生進行分組，四個人一組，每組一個設(shè)計題目，每組經(jīng)過方案的提出、討論、修改、教師審核、論證后設(shè)計出電路仿真圖，仿真沒有問題后設(shè)計PCB圖，然后制成單面板進行元件焊接、調(diào)試。

6）撰寫總結(jié)報告、答辯：系統(tǒng)設(shè)計完成后，每組撰寫總結(jié)報告，提出系統(tǒng)的優(yōu)點和設(shè)計不足，以及設(shè)計過程中自己的心得體會，最后制作幻燈片進行課程匯報答辯。

教學(xué)實施 在完成各個教學(xué)內(nèi)容時，課程采用項目驅(qū)動的方式使學(xué)生在掌握理論知識的同時，實踐能力也得到不同程度的提高。整個教學(xué)過程分為4個項目進行，通過項目的完成，學(xué)生逐步完成課程的學(xué)習(xí)，綜合能力也在不知不覺中得到鍛煉。

1）基本元件及電路測試項目。教學(xué)內(nèi)容的前兩部分講解完成后，要求每個學(xué)生進行基本元件參數(shù)的測試、電路虛焊、雙面板線路測試等。通過該項目，學(xué)生掌握電子元件與電路測試的基本方法和常用測量儀器的使用方法。

2）電子電路設(shè)計和仿真項目。在該項目中，教師首先講解電路仿真軟件Multisim的使用方法，然后以實例設(shè)計一個兩級晶體管放大電路。在此過程中，教師從元件參數(shù)的選取、放大倍數(shù)的計算、系統(tǒng)測試和修改等方面給學(xué)生進行講解。講解完成后，學(xué)生參考實例設(shè)計一個放大倍數(shù)不同的晶體管放大電路作為練習(xí)。練習(xí)完成后，全體學(xué)生設(shè)計一個波形發(fā)生電路用來產(chǎn)生方波、三角波信號。學(xué)生設(shè)計過程中可相互交流，碰到問題可詢問教師，最終完成項目預(yù)期目標(biāo)。該項目完成后，學(xué)生可以掌握電路仿真軟件的使用方法和電路設(shè)計的基本原則。

3）電子電路制板與焊接調(diào)試項目。前兩階段的項目完成后，教師講解電路制板軟件Altium Designer的使用方法和手工腐蝕法制作單面電路的流程，講解和制作過程以上一個項目中的兩級晶體管放大電路為例，講解的過程中學(xué)生如果有問題可隨時提出，教師進行解答。最終要求學(xué)生自己實現(xiàn)一個兩級晶體管放大電路的印刷電路板的繪制，以及電路的腐蝕、焊接、通電調(diào)試。通過該項目，學(xué)生掌握了電子電路從書本的理論知識到實物實現(xiàn)的過程。

4）綜合設(shè)計與總結(jié)項目。學(xué)生按學(xué)號進行隨機選題，題目內(nèi)容涵蓋模擬電路（如連續(xù)可調(diào)直流穩(wěn)壓電源）、數(shù)字電路（如循環(huán)彩燈控制器）、高頻電路（如小信號阻容耦合放大電路設(shè)計）。題目選定后，題目相同的學(xué)生分成一組，組建項目小組。項目組成員提出設(shè)計方案，經(jīng)過理論論證，設(shè)計完成仿真電路和PCB電路，然后采用手工腐蝕法實現(xiàn)電路系統(tǒng)的板面布線，最后進行元件焊接和調(diào)試。系統(tǒng)完成后，整個課程基本接近尾聲，每組學(xué)生要對自己的設(shè)計方案進行匯報答辯。通過該項目，學(xué)生掌握了復(fù)雜電路的設(shè)計與實現(xiàn)，以及團隊合作完成項目設(shè)計、管理、總結(jié)的過程。

教學(xué)方法 課程的教學(xué)方法，打破傳統(tǒng)理論課程完全靠教師講授以及實驗課程以學(xué)生動手為主的模式，采用教師講授、項目訓(xùn)練、學(xué)生參與設(shè)計和討論、分析講解和答辯的形式。學(xué)生有機會表達自己的觀點和設(shè)計思路，充分調(diào)動積極參與的興趣。

考核方法 課程的總評成績由5個部分組成：考勤10%+課程表現(xiàn)10%+項目完成情況30%+課程答辯情況20%+課程報告30%。新的考核標(biāo)準(zhǔn)打破原來課程總評成績主要由平時成績、設(shè)計成績兩部分組成的模式，主要以學(xué)生在教學(xué)實踐活動中的參與度和完成度作為考量，注重學(xué)生實踐能力和綜合能力的培養(yǎng)。

教學(xué)效果 經(jīng)過兩周的項目驅(qū)動訓(xùn)練和實踐環(huán)節(jié)的總結(jié)，學(xué)生對于測量儀器的使用更加熟練，對常用電子元器件的選用和封裝了解得更為清楚，對電子電路的設(shè)計和實現(xiàn)更加有信心，分析問題、解決問題的能力得到了很大的提高。

4 結(jié)論

課程改革和實踐在石河子大學(xué)電子信息工程2012級、2013級和2014級為期兩周的電子技術(shù)綜合設(shè)計課程中進行，學(xué)生對于課程內(nèi)容安排和各個環(huán)節(jié)的設(shè)計比較歡迎，加大了學(xué)生創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。課程實施的整個過程側(cè)重基礎(chǔ)能力培養(yǎng)，將項目管理理念貫穿整個課程的始終，加大創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。學(xué)生在后續(xù)的畢業(yè)設(shè)計和課外科技活動中凸顯了較強的實踐和創(chuàng)新能力。■

參考文獻

[1]吳大鵬，黃沛昱.“電子系統(tǒng)綜合設(shè)計”課程建設(shè)探索[J].電氣電子教學(xué)學(xué)報，2014，36（6）：41-43.

[2]潘克修.“電子系統(tǒng)綜合設(shè)計”實驗課程的教學(xué)[J].電氣電子教學(xué)學(xué)報，2012，34（6）：54-55.

[3]鐘永彥，陳娟，張蔚.從電子系統(tǒng)綜合設(shè)計談學(xué)生工程實踐能力的培養(yǎng)[J].中國教育技術(shù)裝備，2012（9）：112.