時間：2023-03-15 14:54:07
導(dǎo)語：在大學(xué)電路總結(jié)的撰寫旅程中，學(xué)習(xí)并吸收他人佳作的精髓是一條寶貴的路徑，好期刊匯集了九篇優(yōu)秀范文，愿這些內(nèi)容能夠啟發(fā)您的創(chuàng)作靈感，引領(lǐng)您探索更多的創(chuàng)作可能。
高校電類本科專業(yè)指通信工程專業(yè)、電子與信息工程專業(yè)、電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)、電子信息科學(xué)與技術(shù)專業(yè)、計算機科學(xué)與技術(shù)專業(yè)、自動化專業(yè)、電氣工程和自動化專業(yè)等.這些電類專業(yè)在專業(yè)基礎(chǔ)理論課、實踐教學(xué)體系方面有許多共同之處，是參加電子設(shè)計競賽的主力軍.全國大學(xué)生電子設(shè)計競賽是教育部倡導(dǎo)的大學(xué)生學(xué)科競賽之一，是面向大學(xué)生的群眾性科技活動，目的在于推動高等學(xué)校促進(jìn)信息與電子類學(xué)科課程體系和課程內(nèi)容的改革，有助于高等學(xué)校實施素質(zhì)教育，培養(yǎng)大學(xué)生的實踐創(chuàng)新意識與基本能力、團(tuán)隊協(xié)作的人文精神和理論聯(lián)系實際的學(xué)風(fēng)；有助于學(xué)生工程實踐素質(zhì)的培養(yǎng)、提高學(xué)生針對實際問題進(jìn)行電子設(shè)計制作的能力；有助于吸引、鼓勵廣大青年學(xué)生踴躍參加課外科技活動，為優(yōu)秀人才的脫穎而出創(chuàng)造條件.
2高校電子設(shè)計競賽的組織
全國大學(xué)生電子設(shè)計競賽由教育部高等教育司和信息產(chǎn)業(yè)部人事司共同主辦，負(fù)責(zé)領(lǐng)導(dǎo)全國范圍內(nèi)的競賽工作.各地競賽事宜由地方教委（廳、局）統(tǒng)一領(lǐng)導(dǎo).為保證競賽順利開展，組建全國及各賽區(qū)競賽組織委員會和專家組.以高等學(xué)校為基本參賽單位，參賽學(xué)校應(yīng)成立電子競賽工作領(lǐng)導(dǎo)小組，負(fù)責(zé)本校學(xué)生的參賽事宜，包括組隊、報名、賽前準(zhǔn)備、賽期管理和賽后總結(jié)等.高校在組建成立電子競賽工作領(lǐng)導(dǎo)小組時，如果學(xué)校電類專業(yè)單一，可設(shè)常設(shè)機構(gòu)，由具體電類專業(yè)所在院系負(fù)責(zé)、教務(wù)處、學(xué)生處、團(tuán)委、后勤集團(tuán)等單位參與；若學(xué)校電類專業(yè)較多，可由電類專業(yè)相關(guān)院系輪流擔(dān)任理事，按屆組織，其它院系積極參與，教務(wù)處、學(xué)生處、團(tuán)委、后勤集團(tuán)等單位參加，適當(dāng)引入競爭機制.在參賽小組的選拔中，首先由學(xué)生自由組隊報名，要求組隊后的3個隊員各自具有較強的能力且隊員之間能配合默契，在單片機系統(tǒng)設(shè)計與應(yīng)用，模擬和數(shù)字電路的應(yīng)用，硬件焊接與調(diào)試，計算機編程以及撰寫設(shè)計報告論文等方面要有所分工；然后組織報名參賽隊進(jìn)行選拔考試，內(nèi)容包括模擬電路、數(shù)字電路、單片機、傳感器等方面的基本知識及應(yīng)用，典型測量系統(tǒng)的設(shè)計方案，對電子競賽的了解，參加競賽的優(yōu)勢自述等；最后指導(dǎo)教師根據(jù)各參賽隊成員選拔考試的結(jié)果、面試表現(xiàn)以及綜合考慮各參賽隊在團(tuán)隊合作、硬件制作、軟件編程、報告撰寫能力等方面的實力，確定參加競賽的組數(shù)和各組成員.電子設(shè)計競賽的命題范圍廣,涉及到電子技術(shù)(模擬電路、數(shù)字電路)、高頻電子線路、通信原理、單片機技術(shù)、可編程器件等多門課程,并鼓勵新技術(shù)的應(yīng)用.這就要求賽前指導(dǎo)老師要有更寬的知識面和更豐富的實踐經(jīng)驗.年青教師對新技術(shù)、新軟件上手快,但實踐經(jīng)驗缺乏,老教師經(jīng)驗豐富但計算機應(yīng)用和新技術(shù)的掌握上又有不足.為了發(fā)揮特長,實現(xiàn)互補,在賽前指導(dǎo)上成立賽前指導(dǎo)小組,在小組中注意年齡和特長的結(jié)合,注意學(xué)科的結(jié)合.教師在指導(dǎo)學(xué)生的過程中相互學(xué)習(xí),共同提高.知識和經(jīng)驗的相互滲透和補充促進(jìn)指導(dǎo)老師的業(yè)務(wù)素質(zhì)的提高,這使教師能夠在日常的教學(xué)和科研中發(fā)揮更大的作用,推動師資隊伍建設(shè).
3參賽學(xué)生的培訓(xùn)
3.1參賽學(xué)生的現(xiàn)狀
參加電子設(shè)計競賽的學(xué)生一般是大學(xué)二、三年級的學(xué)生，已學(xué)習(xí)了很多相關(guān)課程的理論知識，也具有一定的實踐能力，特別是在外語能力、計算機能力、單片機編程能力、查閱文獻(xiàn)能力方面.但是在模擬電路，單片機硬件，電路安裝工藝，如何根據(jù)系統(tǒng)性能指標(biāo)設(shè)計電路方案和確定單元電路的性能指標(biāo)，單元電路調(diào)試排錯能力，系統(tǒng)的聯(lián)調(diào)方面卻存在著一定的不足.學(xué)生在此前的課程中，雖然學(xué)習(xí)過一些電子設(shè)計制作中常用的軟件，如Protel電子原理圖的設(shè)計，印刷電路板設(shè)計繪制，以及電子邏輯分析仿真等，但是缺乏一定的深度，其熟練程度需加強.常規(guī)電子儀器（如示波器、信號發(fā)生器、仿真器、掃頻儀、萬用表等）的使用不夠熟練.雖然學(xué)生在電工電子、電子線路等實驗課中使用過常規(guī)電子儀器，但是往往更換型號后就不能很快地熟練使用，影響電路的調(diào)試速度.另外學(xué)生的“單片機原理與技術(shù)”課程實驗通常采用普通的51單片機，而電子競賽往往會使用一些功能強大的單片機，因此在開發(fā)工具和仿真器方面存在差異.學(xué)生在培訓(xùn)期間，要加強理論與實踐的結(jié)合，使學(xué)生在電子競賽中涉及的知識點的深度和實踐動手能力方面能得到很快的提升，這樣才能確保在電子競賽期間順利完成競賽的設(shè)計任務(wù).為了鼓勵電類大學(xué)生積極參加電子設(shè)計競賽培訓(xùn)全部過程（包括前期課程與后期競賽培訓(xùn)），可在完成競賽訓(xùn)練作品設(shè)計與設(shè)計報告后，由指導(dǎo)教師給出相應(yīng)成績，可替代相應(yīng)一門課程或?qū)嵺`環(huán)節(jié)的成績，如“電子系統(tǒng)設(shè)計”、“認(rèn)識實習(xí)”、“電子技術(shù)課程設(shè)計”等.
3.2培訓(xùn)內(nèi)容選擇、方案討論及實際制作
如何在一個相對短的時間內(nèi)盡快地提高參賽學(xué)生的設(shè)計開發(fā)和實踐動手能力是培訓(xùn)階段要解決的關(guān)鍵問題，在輔導(dǎo)中采用實戰(zhàn)訓(xùn)練的方法，即模擬進(jìn)行一次次的競賽過程.包括給各組布置不同的設(shè)計題目、限時提交設(shè)計方案、全體隊員集中由各組分別介紹設(shè)計方案并進(jìn)行交流討論、指導(dǎo)教師點評、各組分別實際制作、撰寫設(shè)計總結(jié)報告，最后進(jìn)行實物演示和總結(jié)答辯，這樣盡管每個組只具體設(shè)計制作了一個系統(tǒng)，但是通過互相交流，對其它組所涉及的技術(shù)也有較系統(tǒng)的了解，在以后類似技術(shù)的實際設(shè)計制作過程中能起到事半功倍的效果.在培訓(xùn)開始時，向參賽學(xué)生詳細(xì)介紹大學(xué)生電子競賽的競賽規(guī)則、競賽命題、評審和評獎等方面的情況，邀請已參加過電子競賽的高年級學(xué)生介紹參賽期間的注意事項及參賽體會；對歷年的大學(xué)生電子競賽題目、實現(xiàn)的方案、獲獎小組的總結(jié)報告等進(jìn)行深入的破析和討論；讓參賽學(xué)生對競賽及要求有一個全面的了解.引導(dǎo)學(xué)生既要重視困難又不能畏懼困難，在充分認(rèn)識本小組的優(yōu)勢與弱勢的情況下，心理上充分地做好艱苦訓(xùn)練的準(zhǔn)備.組織責(zé)任心強、具有相當(dāng)專業(yè)技術(shù)水平和經(jīng)驗豐富的老師，針對電子競賽的特點，在模擬電路、數(shù)字電路、單片機應(yīng)用技術(shù)方面進(jìn)行講解，講解中對基本電路的原理，實現(xiàn)的方法，相關(guān)電路的主要性能指標(biāo)及測試方法、設(shè)計及調(diào)試中需要注意的事項作簡明的介紹，對涉及的電子元件進(jìn)行實物展示，對一些輔助設(shè)計軟件、查閱科技論文的方法及常用的電子元器件及應(yīng)用的網(wǎng)站作一些推薦性的介紹.
從歷年的競賽題目中確定各參賽小組的第一次訓(xùn)練題目，盡量做到各參賽小組選擇不同的訓(xùn)練題目，按照電子競賽的要求，規(guī)定在一個適當(dāng)?shù)臅r間內(nèi)完成實物的制作、性能指標(biāo)的測試、總結(jié)報告的撰寫.然后由各小組對訓(xùn)練情況進(jìn)行詳細(xì)的介紹，各小組之間展開廣泛的討論，商討是否有更好的實現(xiàn)方案，設(shè)計的電路及測試的結(jié)果是否合理，撰寫的報告是否嚴(yán)謹(jǐn)，盡可能地發(fā)現(xiàn)訓(xùn)練中的不足之處，輔導(dǎo)老師根據(jù)各組的完成情況進(jìn)行講評.要求各小組根據(jù)討論情況在1～2天時間內(nèi)完善制作的實物及報告，同時要求各小組對另外小組的實物進(jìn)行測試，通過相互交流在相對短的時間內(nèi)能掌握更多的知識.在第一個實際系統(tǒng)設(shè)計后，協(xié)商電子設(shè)計競賽第二次訓(xùn)練題目，要求盡可能多地涉及未曾接觸的知識點，在規(guī)定的時間內(nèi)完成設(shè)計任務(wù)，然后各小組演示實物的功能，測試電子系統(tǒng)的各項指標(biāo)，注重測試方法是否正確，測試性能指標(biāo)是否符合設(shè)計要求，對于差異較大的需要認(rèn)真分析其原因，找出合理的解決方案并實施.最后，要求各參賽小組認(rèn)真整理前一階段培訓(xùn)完成的實物，單元電路要求注明電源要求、詳細(xì)且清楚的輸入輸出接口信息，達(dá)到的性能指標(biāo)并形成文字，軟件要求有整體的說明，需要占用的資源說明、語句有詳細(xì)的注釋.輔導(dǎo)老師對培訓(xùn)中出現(xiàn)的問題向?qū)W生做詳細(xì)的介紹，對競賽中容易出現(xiàn)的問題也需要提醒學(xué)生.在參賽的前一天不安排具體的工作，保證學(xué)生能休息好，以極佳的狀態(tài)參加電子設(shè)計競賽.
4競賽過程中的注意事項
4.1注意競賽紀(jì)律
全國電子設(shè)計競賽采用全國統(tǒng)一命題、分賽區(qū)，“半封閉、相對集中”的組織方式.競賽題目在競賽開始時打開（如2009年全國大學(xué)生電子設(shè)計競賽是9月2日8:00正式開始）.每支參賽隊限定在提供的A、B、C、D、E、F等題中任選一題；要求認(rèn)真填寫《登記表》內(nèi)容，填寫好的《登記表》由賽場巡視員暫時保存.參賽者必須是有正式學(xué)籍的全日制在校大學(xué)生，應(yīng)出示能夠證明參賽者學(xué)生身份的有效證件（如學(xué)生證）供隨時備查.每隊嚴(yán)格限制3人，開賽后不得中途更換隊員.競賽期間，可使用各種圖書資料和網(wǎng)絡(luò)資源，但不得在學(xué)校指定競賽場地以外進(jìn)行設(shè)計制作，不得以任何方式與他人交流，包括教師在內(nèi)的非參賽隊員必須回避，對違紀(jì)參賽隊取消評審資格.競賽開始后，為保證競賽工作順利進(jìn)行，參賽學(xué)校應(yīng)組織專人負(fù)責(zé)提供競賽所需設(shè)備、元器件、后勤保障等工作.競賽結(jié)束后（如2009年全國大學(xué)生電子設(shè)計競賽是9月5日20:00競賽結(jié)束），上交設(shè)計報告、制作實物及《登記表》，由專人封存，并在指定時間前送到指定地點.
4.2競賽題目分析及方案設(shè)計
參賽隊員應(yīng)仔細(xì)閱讀所有競賽題目，根據(jù)自己組3個隊員的訓(xùn)練情況，選擇相應(yīng)的題目進(jìn)行參賽制作.選擇題目應(yīng)注意題目中不應(yīng)該有知識盲點，即要能夠看懂題目要求.如果不能看懂題目要求，原則上該題目是不可選擇的.設(shè)計制作分基本要求和發(fā)揮部分，一般各占50分，設(shè)計總結(jié)報告30-50分（2009年30分，以前50分）.應(yīng)注意的是基本要求的各項分值題目中沒有給出，但在發(fā)揮部分給出了各小項的分值，選擇題目時應(yīng)仔細(xì)分析各項要求.確定競賽題目的時間原則上不要超過兩小時，題目一旦選定，中途不要隨意更改.確定競賽題目后，參賽小組的3個隊員應(yīng)認(rèn)真討論設(shè)計方案，設(shè)計方案應(yīng)考慮制作的可行性，包括元器件是否能夠采購到都必須考慮.設(shè)計方案可以提出一到兩個，或者確定一個方案，對有些部分作出兩個或者兩個以上方案.同時應(yīng)盡快提出元器件清單，確定元器件庫中沒有的元器件，提出采購清單.元器件采購清單應(yīng)提供元器件名稱、型號、規(guī)格、數(shù)量、替代型號及規(guī)格.確定方案的時間應(yīng)不超過6小時.
4.3元器件的采購和設(shè)計裝配制作
元器件采購是保證競賽順利進(jìn)行的基礎(chǔ)，沒有元器件，作品是不可能制作成功的.因為競賽題目事先不知道，學(xué)生作出的設(shè)計方案也是各不相同，需要的元器件也是多種多樣的，可以事先準(zhǔn)備一些元器件，但不可能完全備齊.競賽中采購是必須的.不同的院校在不同的城市，要保證能夠采購到競賽所需要的元器件，應(yīng)在競賽開始前兩天，派1-2名老師到比較大的電子市場去采購，找好元器件供應(yīng)商.競賽開始后，競賽學(xué)生不斷的提出需要的元器件清單，由教師去購買，并以最快的速度運送給競賽學(xué)生.在競賽中，各隊學(xué)生可以按照在訓(xùn)練中的分工，按照軟件編程、硬件制作、設(shè)計總結(jié)報告寫作三部分分頭進(jìn)行，每個隊員各有側(cè)重，注意分工合作.設(shè)計制作過程中，可以分模塊設(shè)計、安裝、調(diào)試，一步一步進(jìn)行.3人之間要注意多溝通，多交流.遇到問題，要冷靜處理，不要慌張.在設(shè)計、安裝、調(diào)試的每一步，都需要兩人以上進(jìn)行核對和檢查.特別是到總調(diào)試階段，一定要格外小心，通電前一定要兩人以上進(jìn)行核對和檢查，不要急于通電，否則通電燒掉作品而前功盡棄.作品應(yīng)該在第四天的下午全部完成，到第四天下午沒有完成的功能和指標(biāo)，也就不要再做了.很有可能的是，為了追求更好的指標(biāo)和功能，結(jié)果將已完成的部分弄壞了.負(fù)責(zé)設(shè)計總結(jié)報告寫作的隊員，要根據(jù)軟件和硬件設(shè)計隊員提供的電路圖紙、程序清單等設(shè)計資料，按照設(shè)計總結(jié)報告寫作要求進(jìn)行整理.到第四天上午，除測試數(shù)據(jù)外，應(yīng)全部完成.測試數(shù)據(jù)可以在作品調(diào)試完畢，競賽結(jié)束前補充到設(shè)計總結(jié)報告中去.競賽一般在第四天下午8點結(jié)束，上交設(shè)計報告、制作實物及《登記表》，由賽場巡視員封存.封存時應(yīng)注意文件完整，符合競賽要求.作品要妥善包裝，要能防止運輸和搬運過程中的沖擊和振動.整個競賽時間是四天三夜，要注意競賽時間的合理安排，注意休息和飲食，參賽學(xué)校應(yīng)組織專人負(fù)責(zé)提供飲食后勤保障，使參賽學(xué)生保持充沛的精力，圓滿完成競賽.
一、機務(wù)專業(yè)學(xué)生動手能力、創(chuàng)新能力和英語能力的重要性
實踐教學(xué)對于提高學(xué)生的綜合素質(zhì)、培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神與實踐能力具有特殊作用。中國民航飛行學(xué)院航空工程學(xué)院主要培養(yǎng)民航飛機與發(fā)動機維修、航空電子電氣設(shè)備維修等方向的應(yīng)用型高級機務(wù)工程技術(shù)人才。結(jié)合機務(wù)維護(hù)行業(yè)需要和自身實際，提出了“學(xué)歷+技能+英語”的培養(yǎng)模式，明確我院學(xué)生培養(yǎng)的目標(biāo)，從中可以看出學(xué)生動手能力的重要性。隨著我國“大飛機”項目的實施，可以預(yù)見，更多的高新科學(xué)技術(shù)將會用到“大飛機”的研發(fā)、試飛、運行和維護(hù)中，這也對未來的機務(wù)維護(hù)工作者提出了更高的要求，不但要求其具有很強的動手能力，而且還要求其具有很高的創(chuàng)新能力。
二、競賽對機務(wù)專業(yè)學(xué)生動手能力的培養(yǎng)
電子設(shè)計競賽對學(xué)生實踐能力提出了高要求，全國大學(xué)生電子設(shè)計競賽的形式是半開放模式。要求學(xué)生在四天三夜的時間里，根據(jù)題目給出的要求設(shè)計出方案，更重要的是該方案要切實可行，即理論上可行和實驗室現(xiàn)有的條件能夠?qū)嶋H制作出來，最后還要制作完成實物作品。這個過程對學(xué)生的實踐動手能力提出了極高的要求，要求學(xué)生能夠理論聯(lián)系實際，并在電路設(shè)計、制作、調(diào)試等方面要積累相當(dāng)?shù)慕?jīng)驗,這對傳統(tǒng)的教學(xué)(理論教學(xué)和實驗教學(xué))提出了很高的挑戰(zhàn)。針對電子設(shè)計競賽的內(nèi)容和特點，需要對學(xué)生進(jìn)行以下訓(xùn)練，努力提高學(xué)生的動手能力以及理論聯(lián)系實際的能力。
（一）基礎(chǔ)知識訓(xùn)練
基礎(chǔ)知識訓(xùn)練的目標(biāo)是達(dá)到“六會一牢固”，即基本知識牢固，會看圖，會畫PCB板，會焊接安裝，會測量，會查資料，會寫文檔。對于我院來講，參賽隊員主要是大三的學(xué)生，競賽涉及的一些課程如模擬電子技術(shù)、數(shù)字電路、單片機、傳感器與檢測技術(shù)等已經(jīng)修過。因此在暑假集中培訓(xùn)階段，要求他們牢固鞏固已學(xué)過的知識，同時注意與應(yīng)用密切相關(guān)的基礎(chǔ)知識。例如：對于模擬電路，要求學(xué)生在懂得基本的半導(dǎo)體知識后著重掌握各種基本放大器的工作機理及應(yīng)用，運算放大器、比較器的原理及應(yīng)用，各種振蕩器的應(yīng)用，電源等；對于數(shù)字電路，則要求學(xué)生切實鞏固各種組合邏輯電路和時序邏輯電路的應(yīng)用與基本的設(shè)計思想等。重視對參賽隊員焊接知識的培訓(xùn)，學(xué)會使用常見的各種測量儀器，學(xué)會使用互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行查閱資料，學(xué)會寫設(shè)計總結(jié)報告。設(shè)計總結(jié)報告是競賽作品的一個重要組成部分，其內(nèi)容體現(xiàn)參賽隊員的設(shè)計思想、實現(xiàn)手段以及測試結(jié)果等方面。設(shè)計總結(jié)報告質(zhì)量的高低反映參賽隊員的寫作能力優(yōu)秀與否，同時也關(guān)系作品成功與否，因此要重視對文檔寫作的培訓(xùn)。
（二）實踐模塊訓(xùn)練
實踐模塊訓(xùn)練的內(nèi)容和目標(biāo)是由淺入深，循序漸進(jìn)，有計劃地進(jìn)行培訓(xùn)，獨立完成電子電路模塊設(shè)計與制作，組織各種形式的學(xué)習(xí)討論會，促進(jìn)信息交流，優(yōu)秀作品及時整理歸檔，達(dá)到建立相關(guān)硬件、軟件、資料的“共享資源庫”。結(jié)合電子設(shè)計競賽常用到的模塊，進(jìn)行相應(yīng)基本單元電路的設(shè)計與制作，其內(nèi)容包含有單片機最小系統(tǒng)、A/D與D/A電路、集成直流穩(wěn)壓電源電路、信號放大電路、信號產(chǎn)生電路、信號處理電路、聲音報警電路、壓力、光電等傳感器應(yīng)用電路、功率驅(qū)動電路、顯示電路等。
（三）綜合強化訓(xùn)練
綜合強化訓(xùn)練的目標(biāo)是模擬實際競賽，以往年的競賽題目為模板，適當(dāng)進(jìn)行一些調(diào)整，盡量接近實際競賽的難度，以達(dá)到模擬實戰(zhàn)的目的，培養(yǎng)學(xué)生電子設(shè)計的綜合實踐能力。參賽隊員存在的主要弱點是理論與實踐結(jié)合不夠，不具備綜合運用所學(xué)知識進(jìn)行設(shè)計的能力，創(chuàng)新及獨立工作的能力較差，新器件、新技術(shù)應(yīng)用能力差，因此在選手的賽前訓(xùn)練中緊密結(jié)合各個模塊功能設(shè)置訓(xùn)練題目進(jìn)行實訓(xùn)。對于同一個制作題目讓兩組參賽隊員采用不同的設(shè)計方案實現(xiàn)，然后比較制作實物的性能參數(shù)，最后集中討論總結(jié)經(jīng)驗，加深他們對不同器件、不同模塊特性的認(rèn)識。
三、電子設(shè)計競賽對機務(wù)專業(yè)學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)
大學(xué)生電子設(shè)計競賽題目涉及的內(nèi)容涵蓋了電子信息類大學(xué)本科的大部分課程,競賽主要考察學(xué)生的創(chuàng)新意識。競賽的每一道選題都經(jīng)過千挑萬選,題目的解決方法往往具有多樣性,既能采用常規(guī)方法達(dá)到目的,又可用新方法新手段來實現(xiàn)，這為學(xué)生提供了足夠的發(fā)揮空間。競賽中,對于同一題目的多件作品,一種好的項目解決方案或一種比較新穎的解決思路往往更易吸引專家、評委的注意。競賽題目的這種特點,無形中促使學(xué)生充分發(fā)揮主觀能動性,廣開思路,促進(jìn)了學(xué)生創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力的形成。
（一）創(chuàng)新意識的形成
大學(xué)生電子設(shè)計競賽在一個開放或半開放的環(huán)境中進(jìn)行,學(xué)生根據(jù)自己的需要形成策劃來滿足社會上某一需求。根據(jù)策劃進(jìn)行設(shè)計制造,對某產(chǎn)品進(jìn)行調(diào)試并參加全國或全省評比。評判組成員包括國內(nèi)外的專家和提供開發(fā)環(huán)境的專家,學(xué)生要與評審專家進(jìn)行交流、探討、匯報。很多學(xué)生能用英語來報告,涉及的題目、環(huán)境也很具有前沿性。由策劃到設(shè)計、制造、調(diào)試,到答辯、交流，通過介入當(dāng)今電子技術(shù)領(lǐng)域的前沿,與國內(nèi)外一些專家的交流,使競賽成為一個互相交流、互相促進(jìn)、互相學(xué)習(xí)的過程,實際上都是培養(yǎng)國際意識的過程,競賽對學(xué)生自己今后在工作中的創(chuàng)新意識的培養(yǎng)是一個很大的提高。
（二）創(chuàng)新能力的提高
大學(xué)生電子設(shè)計競賽的操作性很強,通過參加競賽,學(xué)生的創(chuàng)新實踐能力大幅度提高,一批優(yōu)秀人才脫穎而出。競賽使那些具有良好的理論基礎(chǔ)、實踐動手能力強,特別是具有創(chuàng)新意識和協(xié)作精神的學(xué)生有了施展才能的空間。他們通過賽前的培訓(xùn)以及競賽的鍛煉,在綜合素質(zhì)上有很大提高。王越院士說:“比賽既有理論分析,又有實踐的動手能力,是全面素質(zhì)的培養(yǎng)。在專題競賽中既培養(yǎng)了學(xué)生面對眾多社會需求發(fā)揮創(chuàng)新能力,自由選擇滿足需求的實施方案,又使學(xué)生經(jīng)歷了由策劃、設(shè)計、制造、調(diào)試、試用全研制開發(fā)過程,很多學(xué)生反映這段特殊學(xué)習(xí)經(jīng)歷終生難忘?！彼摹㈦娮釉O(shè)計競賽有助于機務(wù)專業(yè)學(xué)生查閱利用文獻(xiàn)能力、寫作能力和英語水平的提高電子設(shè)計競賽題目所涉及的內(nèi)容很可能是參賽者從未接觸過的全新領(lǐng)域,在短短的參賽時間內(nèi)要查閱大量文獻(xiàn)資料,利用有用信息。但競賽時間有限,這就要求參賽者要有較強的分析判斷力,能在較短時間內(nèi)迅速準(zhǔn)確地找到自己所需的信息。通過培訓(xùn)和競賽,學(xué)生查閱資料、獲取信息的自主學(xué)習(xí)能力將會得到有效提高。
由于歷史的原因，我國的電子科學(xué)技術(shù)還比較落后，特別是競賽中用到的芯片基本都是國外生產(chǎn)的，其數(shù)據(jù)手冊都是英文的，要想利用該芯片就要求學(xué)生必須能夠讀懂其數(shù)據(jù)手冊，這就要求學(xué)生有比較高的英語水平。在不斷查閱英文資料的同時，其英語詞匯量和閱讀能力自然就提高了。書寫論文和現(xiàn)場答辯能力也是現(xiàn)代大學(xué)生應(yīng)具備的能力之一,自己做的產(chǎn)品不能只有自己明白,最終要清晰地表述給評委,電子設(shè)計競賽非常注重大學(xué)生這種能力的培養(yǎng)。將題目的設(shè)計過程做成論文報告是電子設(shè)計競賽中一個不可缺少的步驟,論文也是專家、評委進(jìn)行評定的一個重要部分，而且要求寫出相應(yīng)的英文摘要，這就要求學(xué)生有一定的英文寫作能力。
故障檢測是電子工程師的必備技能，學(xué)生在學(xué)習(xí)的過程中往往遇到困惑無從下手。本文利用系統(tǒng)科學(xué)的方法對電路進(jìn)行化簡與分析，幫助學(xué)生認(rèn)清電路的主次，為故障檢測提供理論依據(jù)。學(xué)生能夠靈活運用相應(yīng)方法，必將在故障檢測中起到事半功倍的效果。
【關(guān)鍵詞】故障檢測 系統(tǒng)科學(xué) 簡化
電子電路故障檢測是指電子電路發(fā)生故障時，觀察及檢測故障現(xiàn)象，通過分析確定故障部位，找到故障原因的檢測過程。故障檢測的方法有很多，國內(nèi)外學(xué)者提出了多種檢測的理論方法。但是，在學(xué)生日常接觸到的電路中，并不需要這些方法。本文利用系統(tǒng)科學(xué)的方法進(jìn)行故障檢測，將電路化繁為簡，分清主次，為學(xué)生掌握電路的故障檢測提供幫助。
1 利用系統(tǒng)科學(xué)分析電路
根據(jù)方法論的原理， 在工程實踐中有多種方法可以采用如：系統(tǒng)科學(xué)方法（系統(tǒng)方法）， 信息方法， 控制方法；邏輯方法（比較），歸納，演繹，分析，綜合等。其中，系統(tǒng)科學(xué)方法是在當(dāng)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展過程中總結(jié)提煉出來的科學(xué)、全面、系統(tǒng)的方法體系，邏輯方法則是傳統(tǒng)的分析和解決問題的方法體系。方法本身并沒有優(yōu)劣之分，采用適當(dāng)?shù)姆椒ń鉀Q碰到的實際問題才是我們的最終目的?？紤]到混合電路中模擬電路更容易出現(xiàn)故障，占到總故障的80%我們以模擬電子技術(shù)實驗中的兩級負(fù)反饋放大電路實驗為例，分析系統(tǒng)科學(xué)方法在電路故障診斷的應(yīng)用，實驗原理圖如圖1所示。
所謂系統(tǒng)是指兩個或兩個以上的相互聯(lián)系作用的要素按內(nèi)在的必然聯(lián)系所構(gòu)成的，具有一定的結(jié)構(gòu)，呈現(xiàn)特定的功能的有機整體。在這里要素、結(jié)構(gòu)、功能、環(huán)境是定義系統(tǒng)的充要條件。在兩級負(fù)反饋放大電路中，電路看作一個整體，可以稱為一個系統(tǒng)；將電路分為前后級，則每一級可以看成一個獨立的子系統(tǒng)，如圖2所示。
要素是構(gòu)成系統(tǒng)的基本單元和實際載體，要素和系統(tǒng)是相對而言的。一個大系統(tǒng)的要素都是子系統(tǒng)，系統(tǒng)與要素的關(guān)系是整體和部分的關(guān)系。比如：對于一個電路而言，電源部分是一個要素；對于前后級的放大電路而言，晶體管是一個要素。理解這一點，有助于我們了解系統(tǒng)的層次，縮小故障定位的范圍。
結(jié)構(gòu)是系統(tǒng)內(nèi)組成要素的相互聯(lián)系和作用的方式，要素之間相互制約的耦合關(guān)系是系統(tǒng)結(jié)構(gòu)形成的根源。結(jié)構(gòu)是決定功能的內(nèi)部依據(jù)，不同的結(jié)構(gòu)在一定程度上決定了功能的性質(zhì)、水平和范圍，在模擬電路中主要由模擬電信號驅(qū)動，。
環(huán)境是與系統(tǒng)發(fā)生相互作用的該系統(tǒng)外所有事物的總和。系統(tǒng)和環(huán)境存在著復(fù)雜的信息、能量、物質(zhì)的輸入輸出交換關(guān)系。環(huán)境作為系統(tǒng)功能發(fā)揮的外部條件， 制約系統(tǒng)功能的正常發(fā)揮。
在系統(tǒng)科學(xué)方法中，我們要把研究對象看作一個整體，把事物的普遍聯(lián)系和永恒運動看成一個總體過程，全面地把握和控制對象，綜合地探索系統(tǒng)中要素與要素、要素與系統(tǒng)、系統(tǒng)與環(huán)境、系統(tǒng)與系統(tǒng)的相互作用和變化規(guī)律，把握住對象的內(nèi)環(huán)境與外環(huán)境的關(guān)系，以便有效地認(rèn)識和改造對象。
2 故障檢測
通過上述分析，我們可以將故障檢測分為以下步驟進(jìn)行。
2.1 從整體入手查找故障
放大電路搭建好之后，我們第一步要檢查電路的供電，如電源的供電電壓是否正常，電路板上的電源指示燈是否點亮。如果指示燈不亮還應(yīng)測量對應(yīng)的電壓，確定是供電故障還是指示燈故障。
2.2 從環(huán)境入手確定故障的屬性
在本電路中，可以將設(shè)備看作是外部環(huán)境，只有保證外部環(huán)境的準(zhǔn)確無誤才能確定故障的屬性。如，觀測輸出信號的示波器不能正常工作，就可能是儀器故障而非電路故障；作為電源的直流穩(wěn)壓源不能正常工作，就造成電路無法正常工作，同樣無法確定是儀器故障還是電路故障；測量電壓的萬用表不能正常工作，就無法判斷電路的電壓是否正確，進(jìn)而無法判斷引起故障的原因。
2.3 從結(jié)構(gòu)入手縮小故障范圍
我們知道該電路由模擬電信號作為驅(qū)動，由此入手可以不斷縮小故障的范圍。首先測試輸入端的電信號是否正常，如果此處出現(xiàn)故障，則可以將故障縮小到信號發(fā)生器以及對應(yīng)的線纜上。若輸入端信號正常，再測試前級的輸出端即后級的輸入端信號是否正常，如果出現(xiàn)故障，則表明故障在前級；反之，故障在后級。由此我們將故障的范圍逐漸縮小。
2.4 由要素入手明確故障
我們以前級故障為例進(jìn)行說明。明確故障在前級后，通過前級子系統(tǒng)的重要要素三極管T1，來進(jìn)一步縮小故障的范圍。比如，通過測量T1的集電極電壓，來判斷R3，R4，R5支路是否斷路。若電壓為12v，則為斷路；測量基極與發(fā)射極之間的電壓差，即判斷相應(yīng)的二極管是否導(dǎo)通，判斷是否存在三極管損壞的情況。
3 結(jié)論
掌握一定的分析、查找和排除電路故障的方法是電子工程技術(shù)人員應(yīng)該具備的一項基本技能。通過兩級放大電路故障診斷的例子，我們可以看到，利用系統(tǒng)科學(xué)方法可以將電路由繁化簡，逐步縮小故障的范圍，直到最終確定故障點。學(xué)生通過理論與實際相結(jié)合，在實踐過程中不斷總結(jié)經(jīng)驗，必將達(dá)到事半功倍的效果。
參考文獻(xiàn)
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作者簡介
張明（1979-），男，山東省煙臺市人。碩士學(xué)位。現(xiàn)為桂林電子科技大學(xué)教學(xué)實踐部講師。研究方向為電子電路教學(xué)。
關(guān)鍵詞：PBL；教學(xué)法；模擬電子技術(shù)教學(xué)
作者簡介：李美蓮（1979-），女，安徽合肥人，安徽三聯(lián)學(xué)院信息通信技術(shù)系，講師。（安徽 合肥 230601）
基金項目：本文系安徽三聯(lián)學(xué)院科研基金項目（項目編號：10zlgc002）的研究成果。
中圖分類號：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-0079（2013）31-0060-02
大學(xué)“模擬電子技術(shù)”教學(xué)是電類相關(guān)專業(yè)非常重要的一門專業(yè)基礎(chǔ)課，一直以來被學(xué)生稱為“魔鬼電路”。該課程在教學(xué)過程中一直沿襲傳統(tǒng)的教學(xué)方式，以課堂講授為主，以教師為主體。這種灌輸式的教學(xué)模式，使得學(xué)生只能掌握模擬電子技術(shù)的皮毛，有的學(xué)生甚至連皮毛都無法掌握，對于模擬電子技術(shù)在現(xiàn)代電子技術(shù)中的應(yīng)用一片茫然。很多學(xué)生只會做題，對于三極管、二極管、集成運放、功放的應(yīng)用渾然不知。對于工科尤其是電類的學(xué)生而言，知識的應(yīng)用顯得格外重要，因此模擬電子技術(shù)教育必須要改革這種被動的填鴨式教育，形成以學(xué)生為主體的應(yīng)用式教育。
一、PBL教學(xué)法介紹
PBL（problem based learning）教學(xué)法是以問題為導(dǎo)向的教學(xué)方法，是基于現(xiàn)實世界的以學(xué)生為中心的教育方式。[1]這種教學(xué)法是在1969年由美國的神經(jīng)病學(xué)教授Barrows在加拿大的麥克馬斯特大學(xué)首創(chuàng)。[2]PBL教學(xué)法采用的是以問題為基礎(chǔ)，以學(xué)生為主體，以教師為導(dǎo)向的啟發(fā)式教育方式，引導(dǎo)學(xué)生提出問題、分析問題、解決問題，從而調(diào)動了學(xué)生的積極性和主動性，激發(fā)了學(xué)生的興趣。
PBL教學(xué)法改變了傳統(tǒng)的以教師為核心的填鴨式教育方法，為學(xué)生營造了一個輕松的主動學(xué)習(xí)氛圍，采用的是跨學(xué)科的學(xué)習(xí)方式，不再是單一學(xué)科的局限性，可以促進(jìn)學(xué)生不斷思考，不過對教師的備課提出了很大的挑戰(zhàn)。教師在備課中，首先要根據(jù)授課的內(nèi)容查詢大量的資料，然后再提出問題；課前一周發(fā)給學(xué)生，要求學(xué)生根據(jù)所提的問題進(jìn)行充分預(yù)習(xí)，并查找相關(guān)的資料，然后同學(xué)之間分組進(jìn)行討論。上課時教師提出問題，同學(xué)們以小組為單位進(jìn)行回答，回答不全的地方可由其他同學(xué)進(jìn)行補充，最后教師作出總結(jié)。這樣就突出了“課堂是靈魂，學(xué)生是主體，教師是關(guān)鍵”的教學(xué)理念，教師僅在關(guān)鍵時刻對學(xué)生進(jìn)行點撥與教育。
二、PBL教學(xué)法在“模擬電子技術(shù)”課程中的應(yīng)用
1.“模擬電子技術(shù)”的理論教學(xué)
“模擬電子技術(shù)”這門課既具有電路必備的理論基礎(chǔ)知識，又具有很強的工程性和實踐性，再加上課程學(xué)時少、內(nèi)容多，學(xué)生學(xué)起來普遍感到困難。PBL教學(xué)法就能很好地解決這個問題，既能很好地強化基本概念，又能加強實踐和工程應(yīng)用。當(dāng)然PBL教學(xué)法在實施之前，教師要查閱大量的資料，進(jìn)行充分的備課，比如三極管的型號，哪一類型號是起低頻放大的作用等等，這對教師提出了很大的挑戰(zhàn)。
PBL在實施過程中主要有以下幾個環(huán)節(jié)：
（1）小組的成立。一般6～8人一組為宜，選一個組長，注意性格和性別的組合關(guān)系。一般電類專業(yè)的學(xué)生男生較多，女生較少，整體而言女生理論性的知識掌握得還可以，但應(yīng)用能力相對男生要稍弱點，對每個小組可分配一個女學(xué)生，起到互補的作用，同時也創(chuàng)造了更為和諧友好的氣氛。
（2）問題的提出。教師應(yīng)該構(gòu)造一個與學(xué)習(xí)者水平基本相當(dāng)?shù)膯栴}背景。問題的提出必須能引出所學(xué)領(lǐng)域相關(guān)的概念與原理，能夠激發(fā)學(xué)生的動機和興趣，同時還應(yīng)該具有足夠的復(fù)雜性。比如在準(zhǔn)備講解功放電路時，可以提出“設(shè)計一個小音箱電路并對音箱的電路進(jìn)行詳細(xì)分析，如果去做這樣的一個小音箱大概要花多少錢”這樣的問題。學(xué)生帶著問題去查資料，并對網(wǎng)上和圖書館眾多的類似資料進(jìn)行篩選，挑選合適的音箱電路，對原理圖進(jìn)行分析，然后上網(wǎng)查元器件的價格。這樣學(xué)生在不停查資料和思考的過程中，對功放電路也有了大量的了解，同時也提高了學(xué)生的自學(xué)能力、創(chuàng)造能力、協(xié)作能力和工程實踐能力。
（3）問題的討論。教師要確保所有的學(xué)生都參與到活動中，鼓勵學(xué)生相互評論，教師不直接向?qū)W生表達(dá)自己的觀點或提供有關(guān)的信息，而是去問一些能把學(xué)生引到正確方案上的問題。小組成員在報告自己學(xué)習(xí)成果時，可以用演講、ppt介紹、實物等多種形式。比如：學(xué)生在介紹小音箱的設(shè)計時，有的小組就做了一個實物，效果雖然不怎樣，但基本的放大還是做到了，對功放這模塊進(jìn)行了細(xì)致的討論，爭取做得更好，這是教師可以把學(xué)生引導(dǎo)怎樣消除噪聲、集成運放應(yīng)用上去。
（4）問題的延伸及自我總結(jié)和小組總結(jié)。為了學(xué)生能提煉前面所學(xué)到的東西，小組成員應(yīng)當(dāng)再次集合，相互討論他們已經(jīng)學(xué)到的知識內(nèi)容，并反思問題解決的過程，以及需要進(jìn)一步完善的地方，并利用不同形式如PPT、軟件仿真、實物、總結(jié)報告等方式，來總結(jié)自己的結(jié)論以及得出結(jié)論的過程。這些就鍛煉了學(xué)生的自主解決問題、總結(jié)問題和分析問題的能力。
2.“模擬電子技術(shù)”的實踐教學(xué)
“模擬電子技術(shù)”的實踐環(huán)節(jié)分為基礎(chǔ)實驗、綜合實驗和創(chuàng)新型實驗。其中基本實驗有8課時，綜合實驗有6課時，創(chuàng)新型實驗有4課時。實驗課由專門的實驗教師擔(dān)任，實驗教師是由在企業(yè)待了很多年的高級工程師來擔(dān)任，可保證實驗與工程對接。另外，為了保證理論授課與實驗的同步，理論教師和實驗教師每兩個星期都會交流一次。
“模擬電子技術(shù)”基本實驗是在實驗箱上完成，綜合實驗是利用實驗箱和一些實驗?zāi)K再加上一些輔助電路連接而成，創(chuàng)新實驗是在開放實驗室手工焊接完成。根據(jù)長期的教學(xué)經(jīng)驗，電子信息工程專業(yè)實驗老師和理論老師共同編寫了《模擬電子實驗》教材，實驗項目如表1所示。
實驗項目應(yīng)注意到綜合實驗和創(chuàng)新實驗雖然課時已經(jīng)增加，但學(xué)生還是不能完成，教師應(yīng)該提前一個星期把任務(wù)布置下去，要求學(xué)生查資料。把學(xué)生分成3人一組，相互討論，然后利用multisim仿真，看看電路的可行性，把最終的電路方案發(fā)給老師，老師對此進(jìn)行完善。實驗課單獨開課，所以單獨考試，實驗考核由電路的設(shè)計方案、操作、實驗總結(jié)報告三部分完成，其中設(shè)計方案占30%，操作占40%，實驗總結(jié)占30%。
三、靈活應(yīng)用PBL教學(xué)法
對于PBL教學(xué)法，不能完全照搬國外的模式，在實際教學(xué)過程中要靈活應(yīng)用這種教學(xué)模式。比如：在開始講解二極管、三極管、場效應(yīng)管基本原理與結(jié)構(gòu)時，給學(xué)生的問題不能太難，畢竟學(xué)生第一次接觸半導(dǎo)體，以引導(dǎo)學(xué)生的興趣為著手點。在教授的過程中依然采用直接的傳遞式教學(xué)，這些知識屬于初級知識，理論都是固定的，放大電路的分析方法還是固定的幾種。對這些入門的知識內(nèi)容，對學(xué)生而言主要是接受、理解和記憶。這部分內(nèi)容掌握以后就進(jìn)入到集成功放、功率放大電路、直流穩(wěn)壓電源的學(xué)習(xí)，這幾塊屬于提高性的學(xué)習(xí)，也可以說是二極管、三極管、場效應(yīng)管的應(yīng)用。這部分的學(xué)習(xí)要通過項目分析和實際問題來解決，這就需要小組成員間的討論來理解理論知識在工程中運用的一些實際問題，從而達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊協(xié)作和創(chuàng)新能力。比如，在講到集成功放非線性特性曲線時，提出一個問題“設(shè)計一個家用熱水器水溫報警器的電路，并找出非線性特性用在電路中的在哪一塊”，這樣在講解時，學(xué)生接受快，效率高。當(dāng)然學(xué)生在對這個問題的查找、分析時，需要大量的時間和討論，表面看起來效率是較低的，但學(xué)生分析問題能力、自學(xué)能力、團(tuán)隊合作能力、創(chuàng)新能力都得到了極大的提高。表2是“模擬電子技術(shù)”針對一些知識點提出的問題。
四、結(jié)論
目前安徽三聯(lián)學(xué)院的“模擬電子技術(shù)”課程教學(xué)按照PBL方式已經(jīng)運行了3年，學(xué)生普遍反映“魔鬼電路”還是很好操控的，對一些稍微復(fù)雜的電路也會分析，關(guān)鍵是在研究所和企業(yè)實習(xí)當(dāng)要用到晶體管的知識時也能靈活運用。但是在問題的提出方面還存在諸多不足，今后在教學(xué)研究中要形成動態(tài)教學(xué)體系，不斷添加問題的數(shù)據(jù)庫，實時調(diào)整問題，對不同班、不同屆學(xué)生要有所調(diào)整，使問題適應(yīng)學(xué)生，爭取使學(xué)生掌握晶體管的知識并能熟練應(yīng)用。
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關(guān)鍵詞:電路 創(chuàng)新 Multisim
中圖分類號:G642 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:1672-3791(2012)08(a)-0194-01
《模擬電子線路》是電類專業(yè)學(xué)生一門專業(yè)基礎(chǔ)課,是學(xué)好專業(yè)知識的重要課程。該課程容量多,理論性、實踐性都較強。同時,該課程又與實際器件、電路設(shè)計、電路應(yīng)用緊密相關(guān),對初次接觸的學(xué)生來說存在一定的學(xué)習(xí)難度。所以,學(xué)生在學(xué)習(xí)的過程中容易產(chǎn)生畏懼心理,進(jìn)而給課堂教學(xué)帶來一定的難度。
如何讓學(xué)生在有限的時間里深入了解并掌握模擬電子線路課程的內(nèi)容,同時又能夠根據(jù)所學(xué)的知識進(jìn)行簡單電路方面的設(shè)計,增強學(xué)生的實踐動手能力,提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,是實踐教學(xué)中需要著重解決的問題。本文根據(jù)幾年來的教學(xué)體會和實踐,著重從增強學(xué)生的實踐動手能力,提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣兩個方面提出實驗教學(xué)改革的幾點意見。
1 實驗教學(xué)內(nèi)容的改革
我們在改革模擬電子線路課程實驗時,對原先的內(nèi)容作了一些調(diào)整。例如:首先將模擬電子線路課程實驗內(nèi)容從分立元件電路的驗證性實驗向集成電路的設(shè)計性實驗過渡,對原先的分立式元件電路實驗內(nèi)容進(jìn)行刪減,增加一部分常見集成電路應(yīng)用內(nèi)容,讓學(xué)生對集成電路的相關(guān)知識加深了解,開設(shè)集成運算放大電路應(yīng)用方面的設(shè)計性實驗。通過設(shè)計性實驗,讓學(xué)生加深對集成運算放大器功能和優(yōu)點的了解。其次,現(xiàn)在獨立的單管放大電路應(yīng)用已經(jīng)很少,在放大電路中更多的采用負(fù)反饋放大電路。所以,我們簡化了對單管放大電路的介紹,加強了對負(fù)反饋放大電路的應(yīng)用及設(shè)計的介紹。另外,由于實驗課時有限,我們將原先在課內(nèi)介紹儀器使用方法,改為在課外學(xué)生自學(xué)。我們事先將儀器儀表的使用方法錄成視頻發(fā)放給學(xué)生,學(xué)生通過課外時間在電腦上觀看儀器的使用教程,然后到開放實驗室去練習(xí)儀器的使用。這樣,不僅學(xué)生可以掌握儀器儀表的使用方法,而且老師還可以留出更多的時間去總結(jié)學(xué)生在實驗過程中遇到的問題。此外,增加了綜合性、設(shè)計性實驗比重,以擴展學(xué)生的動手能力和創(chuàng)新能力。
實踐證明,通過上述改革,加強了學(xué)生對最新知識的了解,同時又能夠不斷提高學(xué)生的綜合應(yīng)用能力和創(chuàng)新能力。
2 實驗教學(xué)方法的改革
當(dāng)前,模擬電子線路的實驗教學(xué)手段主要是模擬電子試驗箱,學(xué)生按照實驗指導(dǎo)書的要求在模擬試驗箱上進(jìn)行電路連接,最后按要求測試相關(guān)數(shù)據(jù)并記錄。整個實驗過程留給學(xué)生自己思考如何設(shè)計電路,如何選擇電路的參數(shù)時間太少,這樣的實驗教學(xué)效果達(dá)不到預(yù)期目的。
為讓學(xué)生自己思考如何設(shè)計電路,如何對電路的參數(shù)進(jìn)行設(shè)置,達(dá)到強化學(xué)生的實踐動手能力,我們結(jié)合實際產(chǎn)品研發(fā)流程,對實驗教學(xué)方法進(jìn)行改革,將現(xiàn)在流行的Multisim仿真軟件引入到實驗教學(xué)中來。Multisim軟件是一款專門用于電子線路仿真和設(shè)計的EDA工具軟件,一方面,采用其提供的理想模型庫,可以讓學(xué)生掌握電路設(shè)計的方法和步驟同時還可以使學(xué)生清楚了解模擬電子線路中典型電路的工作原理,另一方面利用清晰明了的仿真環(huán)境使學(xué)生加深對基本概念的理解和記憶。學(xué)生在熟練掌握Multisim軟件后可以使用多種測試工具對實驗任務(wù)進(jìn)行多方面的驗證,充分記錄數(shù)據(jù)并做好預(yù)習(xí)報告。在測試過程中,學(xué)生了解了電路各個部分元件的作用以及改變該元件會對電路造成哪種影響。從而在做電路實物時能夠做到有的放矢。
3 實驗教學(xué)改革實施過程
為達(dá)到實驗教學(xué)改革的效果,在實驗前,我們要求學(xué)生對實驗內(nèi)容進(jìn)行預(yù)習(xí),根據(jù)實驗內(nèi)容在Multisim軟件上仿真出電路的各項參數(shù),并寫出預(yù)習(xí)報告。學(xué)生在進(jìn)入實驗時,根據(jù)預(yù)習(xí)報告,用實驗室提供的實驗器材對實驗電路進(jìn)行安裝和調(diào)試。對實驗過程中存在的實驗故障,指導(dǎo)老師要積極引導(dǎo)學(xué)生去發(fā)現(xiàn)問題并找出解決問題的方法。在實驗結(jié)束后指導(dǎo)教師對學(xué)生存在的普遍問題進(jìn)行分析和總結(jié)。在這個過程中,指導(dǎo)教師主要是強化對學(xué)生的應(yīng)用能力和創(chuàng)新能力進(jìn)行培養(yǎng),鼓勵和引導(dǎo)學(xué)生對擴展實驗項目進(jìn)行探索,提倡學(xué)生用不同的方法和思路完成實驗任務(wù),從而增強學(xué)生的創(chuàng)新意識。
每次實驗結(jié)束后,要求學(xué)生在預(yù)習(xí)報告的基礎(chǔ)上寫一份實驗報告,對在實驗過程中記錄的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和總結(jié),對實驗過程中遇到的困難和問題進(jìn)行詳細(xì)的分析,并記錄造成問題的原因和解決問題的方法。最后,對本次實驗寫一段簡短的小結(jié)。
4 實驗成績考核
實驗考核分為三個方面。第一,課前的預(yù)習(xí)情況,根據(jù)預(yù)習(xí)報告的情況進(jìn)行評分約占總成績的30%;第二,實驗過程中的表現(xiàn),根據(jù)實驗過程中完成實驗的質(zhì)量和速度,以及在原有實驗的基礎(chǔ)上對實驗內(nèi)容進(jìn)行拓展給予相應(yīng)分?jǐn)?shù),其中對電路進(jìn)行拓展部分作為該階段考核的重點,課堂成績約占總成績的40%;第三,實驗結(jié)束后能夠?qū)嶒灁?shù)據(jù)進(jìn)行分析和總結(jié)最后得出結(jié)論,對實驗過程中遇到的問題進(jìn)行總結(jié),分析造成問題的原因和解決問題的方法。將上述內(nèi)容寫進(jìn)實驗報告并提出個人觀點和感受,成績約占總成績的30%。
5 項目成果應(yīng)用情況及效果
該教學(xué)改革已在我校2009級、2010級電子信息工程專業(yè)共4個班實施,教學(xué)改革情況良好,學(xué)生評價較高?，F(xiàn)將教學(xué)改革前后情況對比如下。
改革前,實驗課堂上實驗教師將大量時間和精力放在對實驗儀器的使用、電路的工作原理、實驗注意事項和實驗操作步驟的介紹上。沒有將重點放在對學(xué)生實踐的引導(dǎo)上,沒有充分調(diào)動學(xué)生的創(chuàng)新意識和興趣。學(xué)生在課堂上為了盡快完成實驗任務(wù),將全部精力和時間放在電路的連線和測量上,沒有認(rèn)真思考電路的工作原理?？偟膩碚f實驗教學(xué)沒有完全達(dá)到實驗預(yù)期目的。沒有能夠在實踐的過程中培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識。
改革后,實驗開始前指導(dǎo)老師對實驗基本要求和注意事項進(jìn)行介紹,學(xué)生按照預(yù)習(xí)報告和實驗指導(dǎo)書的要求對實驗電路進(jìn)行安裝和調(diào)試,對各項參數(shù)進(jìn)行測量。整個實驗過程學(xué)生不但快速的完成了既定的實驗任務(wù)而且還完成一些擴展性實驗。學(xué)生非常直觀的感受到模擬電路的設(shè)計過程和電路的作用,增強了學(xué)生對模擬電子線路的學(xué)習(xí)熱情。同時,間接性的引導(dǎo)學(xué)生養(yǎng)成正確的電路設(shè)計習(xí)慣,為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)打下了良好的基礎(chǔ)。
（電子科技大學(xué)成都學(xué)院微電子系，四川 成都 611731）
【摘 要】闡釋了一種實例教學(xué)法，旨在幫助學(xué)生有效的理解模擬集成電路設(shè)計，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，掌握就業(yè)技能。類似的教學(xué)思路可以借鑒到各個工程學(xué)科的學(xué)習(xí)、工程師的培養(yǎng)中去。
關(guān)鍵詞 模擬集成電路設(shè)計；實例教學(xué)法；仿真；帶隙基準(zhǔn)源
To explore the teaching of integrated circuit design simulation
Overview of instance——project method
LIAO Wu-yang
（Department of microelectronics， Chengdu College of， University of Electronic science and Technology of China Chengdu Sichuan 611731， China）
【Abstract】This paper illustrates a case teaching method， which aims to help students to effectively understand the design of analog integrated circuit， to stimulate interest in learning， learn job skills. Similar teaching ideas can be reference to the cultivation of various engineering disciplines， engineers to learn.
【Key words】Analog integrated circuit design；Teaching method；Simulation；Bandgap reference
0 引言
模擬集成電路設(shè)計常常被稱為一種“藝術(shù)”，因為設(shè)計時要在各種指標(biāo)、規(guī)范中間尋求適當(dāng)?shù)恼壑?，這需要經(jīng)驗和創(chuàng)造力。但它更是一種“科學(xué)”，因為需要一定的設(shè)計方法和深入研究來指導(dǎo)這樣的折中和創(chuàng)造。
這種“藝術(shù)”和“科學(xué)”的結(jié)合使教與學(xué)都充滿了挑戰(zhàn)。一方面，學(xué)生由于缺乏對模擬IC設(shè)計整體上的認(rèn)識而覺得公式推導(dǎo)言之無味；另一方面，由于其藝術(shù)性，很難總結(jié)出具有普遍適應(yīng)性的設(shè)計步驟，使學(xué)生感到迷茫困惑。
怎樣達(dá)到更好的教學(xué)效果？理論與實踐需要更緊密的結(jié)合！具體說來，筆者主張以“實例項目”為支撐的三個層次的學(xué)習(xí)。類似的教學(xué)思路可以借鑒到各個工程學(xué)科的學(xué)習(xí)、工程師的培養(yǎng)中去。
1 三層次的工程學(xué)習(xí)
第一階段，理論課學(xué)習(xí)和基本仿真實踐相結(jié)合。二者應(yīng)該同步進(jìn)行！在理論課中講授了一個基本的電路模塊之后，應(yīng)及時針對該模塊的常見特性動手實驗（用Hspice等工具仿真），以實驗結(jié)果來解釋、應(yīng)對書上的常用公式和結(jié)論！這時的實驗以演示性實驗、誘導(dǎo)性實驗為主，目的是基本方法和重點結(jié)論的掌握。不把軟件本身的使用作為孤立的學(xué)習(xí)內(nèi)容，而是講練結(jié)合，讓仿真工具成為重要的學(xué)習(xí)工具。
第二階段，在學(xué)習(xí)了理論知識和仿真工具的基礎(chǔ)上，成立學(xué)習(xí)興趣小組，完成接近實際情況、但是經(jīng)過一定簡化的工程項目，“實例項目”。這時的目標(biāo)是把項目的全貌展現(xiàn)給學(xué)生，讓學(xué)生學(xué)習(xí)到做項目的思路、方法和態(tài)度，激發(fā)對工程的興趣?？梢阅M以下工作環(huán)節(jié)：性能指標(biāo)的討論、確定；所用工藝的熟悉和選擇；電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的分析和選擇；電路各項指標(biāo)的仿真；仿真報告的撰寫；項目分析和總結(jié)。在整個過程中有兩點值得強調(diào)：一是團(tuán)隊交流與合作。比如對于討論、確定某項指標(biāo)，學(xué)生先查找資料，提煉出自己的邏輯和結(jié)論，再“教”給其他團(tuán)隊成員。教別人是最好的學(xué)習(xí)！這對學(xué)生表達(dá)能力、學(xué)習(xí)能力會有很好幫助。二是數(shù)據(jù)的記錄和報告的撰寫。這是對學(xué)生的技術(shù)文檔編輯能力（包括文檔編輯軟件、繪圖軟件的應(yīng)用能力），分析總結(jié)能力的良好鍛煉。這些基本能力的培養(yǎng)不僅使學(xué)生在模擬集成電路設(shè)計這一工程方向上受益，也提高了學(xué)生總體的工程人才素質(zhì)，為更廣闊的發(fā)展道路打下基礎(chǔ)。
“實例項目”應(yīng)該給出適度的引導(dǎo)和參照。因為學(xué)生是初學(xué)者，學(xué)習(xí)是從模仿開始的！讓學(xué)生做能力以外的事情而不給予引導(dǎo)，不僅會事倍功半，挫傷學(xué)習(xí)動力，也不符合科學(xué)的、講究效率的工程精神。當(dāng)然引導(dǎo)是適度的，不能包攬。
第三階段，選取對于這個工作方向有濃烈興趣的優(yōu)秀學(xué)生，嘗試做一些具有實用性、創(chuàng)新性的項目。具備相關(guān)條件的情況下，可以和企業(yè)合作，做出實際的產(chǎn)品，讓學(xué)生的勞動與智慧能夠真正開花結(jié)果。
以上總述了以實例項目為支撐的工程學(xué)習(xí)的三個階段，可在思路上為廣大工程相關(guān)的老師同學(xué)們提供參考。各個階段具體的的設(shè)計與實施，需要不同細(xì)分行業(yè)的老師同學(xué)根據(jù)自己的特點來進(jìn)行。在本文的續(xù)篇“模擬集成電路設(shè)計教學(xué)探討（二）”中，會以模擬集成電路設(shè)計中低壓帶隙基準(zhǔn)源為例，闡述一個具體的“實例項目”（即上文中的第二階段）。歡迎廣大讀者閱讀交流。
2 結(jié)束語
模擬電路設(shè)計像很多工程學(xué)科一樣，許多方法、結(jié)論需要反復(fù)實踐才能掌握。“給學(xué)生一些事情去做，而不是給他們一些東西去學(xué)?！睉?yīng)該成為工程師培養(yǎng)的核心思想。本文描述了一個“實例項目”為支撐的工程學(xué)習(xí)教學(xué)思路，以供廣大教育、培訓(xùn)人士參考。希望更多的學(xué)生能夠有良好的實踐平臺，了解相關(guān)工作方向和工作方法，獲得所需的工程素質(zhì)。
參考文獻(xiàn)
［1］畢查德.拉扎維.模擬CMOS集成電路設(shè)計:第二章[M].陳貴燦，程軍，張瑞智，等譯.西安交通大學(xué)出版，2003.
［2］Chi-Wah Kok， CMOS Voltage References: An Analytical and Practical Perspective[M]. John Wiley & Sons Inc，2013.
關(guān)鍵詞：同步時序邏輯；預(yù)測分析法；狀態(tài)表
中圖分類號：TP331文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1009-3044(2012)04-0833-03
State Table of Forecast and Analysis Method
FU Chun-ying
(Guangzhou Institute of Computer Engineering Department, South China University of Technology, Guangzhou 510800, China)
Abstract: In the sequential logic circuit analysis, through characteristic analysis of the next state equation and output equation, summed up the corresponding input combination forecast law, refer to rule on state table to fill out, can greatly improve the state table of the filling speed and accuracy; and allows students to have a more in-depth secondary state equations understand, have very good inspiration.
Key words: synchronous sequential logic; forecast analysis; state table
時序邏輯電路的分析和設(shè)計一直是數(shù)字邏輯教學(xué)中的重點和難點，尤其是狀態(tài)表的構(gòu)造非常關(guān)鍵，因為狀態(tài)表的構(gòu)造是時序邏輯電路分析當(dāng)中最花時間的部分，而且一旦出錯，后面的狀態(tài)圖和邏輯功能就錯了，所以，狀態(tài)表構(gòu)造的正確與否就成了時序邏輯電路分析正確與否的關(guān)鍵。
1同步時序電路分析中的應(yīng)用
在傳統(tǒng)的時序邏輯電路分析當(dāng)中，一般的分析順序為：
1)列出激勵方程、輸出方程和次態(tài)方程；
2)列出狀態(tài)表、畫出狀態(tài)表等；
3)根據(jù)狀態(tài)表和狀態(tài)圖描述電路功能；
如圖1的同步時序邏輯電路圖，各觸發(fā)器的狀態(tài)方程分別為：
2同步時序電路分析中的應(yīng)用
這種預(yù)測分析方法在異步時序邏輯電路分析當(dāng)中同樣是適用的，但是因為異步時序邏輯電路在分析的時候還要考慮每個觸發(fā)器的時鐘輸入（CP）是不是處在該觸發(fā)器的觸發(fā)沿，如果剛好在該觸發(fā)器的出觸發(fā)沿，則在滿足次態(tài)方程的輸入情況下，該觸發(fā)器的次態(tài)為1，其余輸入情況下為該觸發(fā)器次態(tài)為0；如果時鐘輸入不在觸發(fā)沿的，該觸發(fā)器的次態(tài)與現(xiàn)態(tài)保持一致。按照上面的原則同樣能用預(yù)測分析法將狀態(tài)表填寫完成。所以，將以上方法總結(jié)為具體的3個
步驟：
1)根據(jù)激勵方程在狀態(tài)表中某一觸發(fā)器處在觸發(fā)沿的輸入情況下填寫觸發(fā)沿；
2)在填有觸發(fā)沿同時又滿足次態(tài)方程的輸入所對應(yīng)的次態(tài)輸出地方填寫1，不滿足的填寫0；
3)沒有填寫觸發(fā)沿的輸入所在行，次態(tài)保持與現(xiàn)態(tài)一致，
例如，用預(yù)測分析法對圖2的異步時序邏輯電路進(jìn)行分析。
參考文獻(xiàn)：
[1]林紅.數(shù)字電路與邏輯設(shè)計[M]. 2版.北京:清華大學(xué)出版社,2008.
本文對目前在電子電氣通信專業(yè)的課程高頻電子線路實驗提出了改進(jìn)思路，針對目前在實驗中采用軟件仿真代替搭建實驗電路的流行做法，提出了商榷。本文建議在低年級短學(xué)期階段讓學(xué)生接觸電路板制作、高頻防電磁干擾設(shè)計準(zhǔn)則，通過制作通用高頻電路板并調(diào)試高頻電路，接觸高頻電路設(shè)計，激發(fā)學(xué)生今后學(xué)習(xí)電路的興趣，培養(yǎng)電路調(diào)試能力，縮短未來高頻電路實驗需要的時間，在高頻實驗中將軟件仿真和電路搭建調(diào)試結(jié)合，用軟件仿真驗證理論知識，用搭建電路實現(xiàn)功能。
關(guān)鍵詞
電子線路；實驗；仿真；電路搭建
1前言
高頻電子線路課程，又稱通信電子線路，是高校電子、電氣、通信專業(yè)的必修課程，由于該課程工程實踐性較強，通常必須配有相應(yīng)的實驗課程。通過調(diào)查目前國內(nèi)高校針對該課程相應(yīng)的實驗課程設(shè)計，我們發(fā)現(xiàn)目前該課程理論階段一般設(shè)置課時為36-64學(xué)時，而相應(yīng)的實驗通常有10-24課時。高頻電路類似于樂高積木，即其每個部分基本功能實現(xiàn)都具有固定的經(jīng)典電路，整體電路設(shè)計需要根據(jù)電路參數(shù)計算，在每個功能部分從幾個經(jīng)典電路中選擇合適的一個即可，這樣多個基本功能電路采用樂高積木般組合搭建而成最終電路，這點與低頻電路不同，低頻電路很多時候需要自己設(shè)計，而高頻主要還是“搭積木”。這樣看似乎該課程實驗很簡單，其實不然，在很多側(cè)重理工的大學(xué)（通常這類大學(xué)對該課程要求更高、賦予更多課時），該課程和對應(yīng)的實驗課均被稱為“殺手課程”，很多學(xué)生提起來都頭疼。高頻電路實驗主要是對教授的經(jīng)典電路進(jìn)行驗證，因此設(shè)計部分不是難點，實驗的難點在于如何成功調(diào)試電路。在實際實驗中常常會出現(xiàn)設(shè)計驗證成功，但電路不成功的情況，比如高頻振蕩電路無論如何都無法起振、功率放大電路輸出信號嚴(yán)重失真等現(xiàn)象，這源于高頻電路中電磁干擾很嚴(yán)重，為消除電磁干擾對走線的粗細(xì)、走線的拐角、電源線的布設(shè)位置、接地處理、哪里需要添加去耦合電容、去耦合電容的容值選取多大等等均需要經(jīng)驗，因此有種說法：“能設(shè)計開發(fā)模擬高頻電路的工程師如同老中醫(yī)，越老越珍貴。”而這些知識理論上很容易，遠(yuǎn)比高頻電路設(shè)計計算容易理解，但實際應(yīng)用時頗有“大音希聲，大象無形”的感慨———飄渺難以把握的感覺，調(diào)試相同的2個PCB版，一個很容易就調(diào)通了，另一個無論如何效果不好。
2當(dāng)前實驗課程設(shè)計現(xiàn)狀及問題
正是為了避免高頻電路設(shè)計容易、調(diào)試難的這個特點，當(dāng)前很多學(xué)校在高頻電路實驗中普遍采用兩種方式：（1）軟件仿真，目前常用的實驗仿真軟件有Candence中的pSpice，NI公司的multisim，其中multisim在目前高校應(yīng)用是最廣泛的；（2）使用現(xiàn)成的調(diào)試好的實驗板/箱，同學(xué)只需要改變電路中某個器件的參數(shù)，然后通過使用濾波器測試輸出變化即可。在我們調(diào)研中發(fā)現(xiàn)以上兩種方式目前前者約占60%出頭，并且近幾年來有越來越受歡迎的趨勢，后者約占40%。無論采用以上哪種方式進(jìn)行實驗，均避開了電路調(diào)試這個環(huán)節(jié)，的確電路調(diào)試時間遠(yuǎn)大于設(shè)計所花費時間，并且可能最終電路還調(diào)試不好，而以上兩種方式只有做實驗快慢的問題，絕不會出現(xiàn)實驗做不出的問題，老師減少了工作強度，學(xué)生能完成實驗，大家皆大歡喜。我校高頻電子線路實驗以上兩種方式都采用，我們對以上兩種實驗方式的反思來自于本校近幾年畢業(yè)生的反饋，很多在學(xué)校動手能力較強、成績比較好的學(xué)生反映，在實際工作中進(jìn)行電路設(shè)計和調(diào)試，設(shè)計還比較簡單，如何選擇器件參數(shù)也會計算，但當(dāng)PCB板做好需要調(diào)試時若電路出現(xiàn)問題，根本就不知所措，沒有任何頭緒，不知道從哪里開始排查，單位里老工程師問是否大學(xué)里做過實驗？答曰做過，軟件仿真直接在實驗板上測試的。他們反饋希望在大學(xué)學(xué)習(xí)階段盡早接觸實際電路設(shè)計調(diào)試。我們認(rèn)為仿真軟件代替實驗，固然可以使得實驗變得簡單，學(xué)生能夠用鼠標(biāo)鍵盤改變電路中某個元件的參數(shù)，輕而易舉地測得某個位置參數(shù)變化對輸出的影響，對所學(xué)理論有直觀感性的認(rèn)識，但親手搭建實驗電路也是必不可少的。因此目前對高頻電路的設(shè)計實驗，還是應(yīng)該以軟件仿真、實驗板測試和實際電路設(shè)計調(diào)試相結(jié)合，不可簡單用一個代替另一個。但做高頻實際電路，需要的時間很長，不可控因素較多，而大學(xué)高頻電路實驗課程一般有10-24學(xué)時，有的學(xué)校甚至少至只有6學(xué)時，在如此少的時間內(nèi)面對復(fù)雜電磁干擾下的電路，能調(diào)試成功電路的難度還是相當(dāng)大，如果學(xué)生經(jīng)過很長時間不能完成電路，他們就會感到沮喪，徹底喪失了學(xué)習(xí)的興趣。
3實驗改革思路
為了保證實驗?zāi)苓_(dá)到驗證電路設(shè)計理論、調(diào)試電路的目的，同時在此前提下將任務(wù)簡單化，筆者提出了高頻電路系列實驗的改革方案，即“從娃娃抓起”，將該實驗分兩個分階段完成，從大學(xué)一年級就逐步開始實施。改革的基本思路是將該實驗進(jìn)行分解，其中某些分解的部分與其他課程實驗、實習(xí)、短學(xué)期相結(jié)合，并將這些結(jié)合后的實驗結(jié)果用于后續(xù)的高頻電路實驗中，相當(dāng)于拉長了該課程的實際實驗學(xué)時，具體思路為將整個高頻電路實驗分為兩個階段：第一階段為第二學(xué)期的短學(xué)期電子線路實習(xí)階段，在此階段完成部分高頻電路實驗內(nèi)容；第二階段為第六學(xué)期的高頻電路實驗階段，在此階段完成高頻電路具體功能實現(xiàn)的調(diào)試和學(xué)習(xí)。
3.1第一階段改革方案
首先由高頻電路實驗教師設(shè)計一個通用的高頻電路實驗版，在這個實驗版上可以完成目前高頻電路實驗課程需要的所有實驗。這步由高頻電子線路實驗課老師和理論課教師合作商討完成，無需學(xué)生參與。教師將該通用板的原理圖和PCB圖交給負(fù)責(zé)一年級暑假電子線路實習(xí)的老師，通常電子、通信、電氣專業(yè)在一年級暑假會有電子線路短學(xué)期實習(xí)，這時候?qū)W生們實際上還沒有接觸電路設(shè)計的任何理論知識，以往短學(xué)期實習(xí)是讓他們學(xué)習(xí)使用制電路圖軟件，并最終做出實際電路，而電路多來自于在這之后的二年級低頻電子線路課程，改革后將短學(xué)期實習(xí)內(nèi)容略做修改：學(xué)習(xí)使用制版圖的軟件，學(xué)習(xí)高頻防電磁干擾的基本設(shè)計理念，根據(jù)老師給出的原理圖畫出PCB圖。由于此時的學(xué)生既沒有電路基本知識也無調(diào)試電路板的經(jīng)驗，僅有在步驟（2）中學(xué)習(xí)到的一些理論，在此情況下他們畫出的PCB圖必然和能實際應(yīng)用的PCB圖有很大差異，因此需要短學(xué)期指導(dǎo)教師的糾錯：在同學(xué)上交自己的PCB圖后，短學(xué)期指導(dǎo)老師將高頻電路實驗老師設(shè)計的PCB圖發(fā)給每個同學(xué)，同學(xué)自己比較兩個PCB設(shè)計的差異，對照在步驟（2）中高頻設(shè)計基本理念，分析自己的設(shè)計與老師給出的設(shè)計中有哪些不同？這些差異中哪些是無關(guān)緊要的？哪些部分是違背了高頻設(shè)計基本理念的？寫出總結(jié)報告，并根據(jù)參考圖修改自己的通用電路板的PCB圖，在此過程中有任何疑問可以與短學(xué)期指導(dǎo)老師和高頻電子線路實驗老師商榷，最終完成制版。電路焊接練習(xí)：當(dāng)通用PCB版制成后，由高頻電路實驗老師給出高頻電路中的幾個常用電路（每個電路是PCB的一部分），由學(xué)生自行選擇哪個電路（或者說PCB板哪個部分）進(jìn)行焊接練習(xí)?？紤]到此時的同學(xué)們沒有電路分析知識，這里我們推薦選擇高頻振蕩電路或者高頻小信號放大電路，因為這兩個電路調(diào)試相對簡單，每個同學(xué)任選一個作為焊接電路，將分體元件焊接在PCB板上，分體元件由短學(xué)期指導(dǎo)老師統(tǒng)一采購分發(fā)給同學(xué)們。此過程沒有改變電路實習(xí)短學(xué)期的教學(xué)目的———訓(xùn)練學(xué)生焊接電路，電路所使用的器件、各個器件參數(shù)均由高頻電路實驗老師指定，學(xué)生僅在此過程中練習(xí)焊接技術(shù)。短學(xué)期實習(xí)階段的電路調(diào)試，此電路調(diào)試不同于高頻電路實驗課的調(diào)試，在此階段同學(xué)們主要檢查電路是否虛焊，有無短路等問題（這些問題必須在短學(xué)期解決），學(xué)會使用各種測量儀器，具體電路效果的調(diào)試需要應(yīng)用電路理論知識解決問題，此階段同學(xué)們還不具備條件，如果前面的調(diào)試都順利完成，則老師可以指導(dǎo)學(xué)生完成進(jìn)一步的簡單效果測試。電路調(diào)試過程中，不僅負(fù)責(zé)電路實習(xí)的老師在場，高頻電子線路實驗老師也要在場，幫助帶領(lǐng)同學(xué)們解決遇到的問題。由于短學(xué)期實習(xí)時間較長，并且時間集中，相比于高年級的實驗課時時間上充裕了很多，通過電路調(diào)試中解決問題的過程，同學(xué)們學(xué)會了示波器等測試儀器的使用方法，由于電路原理對于一年級的同學(xué)還是沒有概念的，因此每一步驟的調(diào)試都要在老師指導(dǎo)下進(jìn)行，比如測量輸入信號后測試三極管輸出，三極管的輸出放大信號應(yīng)該是輸入信號的多少倍，老師必須告訴同學(xué)倍數(shù)的范圍在多少以內(nèi)是合理的，諸如此類。對應(yīng)高頻電磁干擾的問題，老師不能直接告訴學(xué)生如何處理，而要求學(xué)生自己通過上網(wǎng)查資料的方式找答案，這部分知識對理論要求不高，所以學(xué)生即使沒有學(xué)過電路知識也可以理解，再經(jīng)過一段學(xué)生自己找資料解決問題的階段后，高頻電路實驗老師幫助學(xué)生一起解決電磁干擾的問題。通過一年級的短學(xué)期經(jīng)歷，激發(fā)同學(xué)們對電路設(shè)計的興趣，而興趣往往是最好的老師，引導(dǎo)他們在二年級時學(xué)習(xí)低頻電路有好奇心，學(xué)習(xí)的主觀能動性更強，學(xué)習(xí)效果更好。低頻電路是高頻電路的基礎(chǔ)課程，只有低頻電路學(xué)好了，高頻電路才有可能學(xué)好，所以適當(dāng)調(diào)整一年級短學(xué)期實習(xí)內(nèi)容，可以為后續(xù)課程打下良好的基礎(chǔ)。另外，通過短學(xué)期的學(xué)習(xí)，學(xué)生有充裕的時間調(diào)試電路板，學(xué)習(xí)高頻防止電磁干擾的方法等，這樣可以提高在高頻電路實驗中的效率，減少調(diào)試電路所花費的時間。
3.2第二階段改革方案
我們建議在高頻電路實驗中將軟件仿真與硬件電路調(diào)試結(jié)合，進(jìn)行實驗設(shè)計，比如在經(jīng)典高頻功率放大器電路實驗中，先用軟件仿真電路，通過更改負(fù)載值、基極電壓，調(diào)整分壓值，更改輸入電源電壓等，在軟件中觀察輸出電壓、電流的變化，并畫出對應(yīng)曲線，將該曲線與理論曲線相比較，驗證理論，正如前面所述，這樣實驗花費時間較少，難度低，學(xué)生都能做出來，不會有挫敗感進(jìn)而喪失學(xué)習(xí)的興趣。然后固定各部分參數(shù)值，讓學(xué)生使用他們自己一年級短學(xué)期制作的分離元件搭建高頻功率放大電路，進(jìn)行功能調(diào)試，即用焊接好的電路板達(dá)到設(shè)計功能要求，由于已經(jīng)在一年級處理過電磁干擾的問題了，此時工作量大為減少，他們面對新的高頻電路無法工作時，惶恐感沒那么強烈，多少還是有些經(jīng)驗的，加上實驗老師的輔導(dǎo)協(xié)同幫助，絕大部分同學(xué)有能力在規(guī)定時間內(nèi)解決問題。然后我們采用反向設(shè)計法進(jìn)行實驗：在現(xiàn)成的實驗箱中任選一功能模塊，這些模塊都是二層電路板設(shè)計，對這個功能首先學(xué)生進(jìn)行電路設(shè)計，為加快時間只需完成原理圖設(shè)計即可，然后學(xué)生被要求畫出試驗箱中該模塊的電路，比較自己設(shè)計的電路與實際電路之間的異同，分析為什么會出現(xiàn)這些差異？這些差異哪些是允許的、無關(guān)緊要的，哪些是由于設(shè)計不當(dāng)引發(fā)而必須改正的，寫出分析報告。通過反向設(shè)計，同學(xué)們能體會到理論和實踐的差異，在今后的工作中不可掉以輕心，多思考，積累經(jīng)驗。
4總結(jié)
我們?nèi)昵斑M(jìn)行高頻電子線路課程改革，在改革的第一年在一年級同學(xué)短學(xué)期期間也要求二年級同學(xué)一道參與制作PCB板、焊接元器件，到了三年級下學(xué)期這些同學(xué)學(xué)習(xí)高頻電路時，他們已經(jīng)迫不及待要驗證自己以往的勞動成果了，調(diào)試電路時主動性大大增強，幾乎沒有人像以往那樣什么問題都等老師來解決，很多同學(xué)自發(fā)組成討論組，自己上網(wǎng)查資料，基本能做到獨立調(diào)試好電路，相比用軟件仿真和用實驗板，教師在該課程實驗階段的工作量會有些增加，同學(xué)們在規(guī)定學(xué)時內(nèi)完成實驗電路調(diào)試也是可行的，教師和學(xué)生的壓力均在可承受范圍內(nèi)，但實際能力得到了更多的鍛煉。
作者：侯俊 陳文 單位：上海理工大學(xué)光電信息與計算機工程學(xué)院 上海應(yīng)用技術(shù)學(xué)院
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【關(guān)鍵詞】電路；信號與系統(tǒng)；教學(xué)方法
《電路》和《信號與系統(tǒng)》課程是電氣工程及其自動化本科專業(yè)的重要專業(yè)基礎(chǔ)課，所涉及的基本概念和研究方法已逐漸應(yīng)用于電氣技術(shù)中的各個領(lǐng)域?！峨娐贰氛n程研究電路的基礎(chǔ)知識，《信號與系統(tǒng)》課程研究信號與系統(tǒng)的基本概念、基本理論和基本分析方法，應(yīng)用現(xiàn)代數(shù)學(xué)的方法和結(jié)論闡述和解決物理問題，將物理意義與數(shù)學(xué)論證緊密結(jié)合。由于該課程理論性較強，公式和理論推導(dǎo)證明較多，在教學(xué)上具有一定的難度，并且該課程的教學(xué)質(zhì)量關(guān)系到后續(xù)課程的教學(xué)質(zhì)量。本文結(jié)合筆者對上海電力學(xué)院電氣工程及其自動化專業(yè)本科大學(xué)二年級和大學(xué)三年級學(xué)生的《電路》和《信號與系統(tǒng)》教學(xué)過程中的實踐和體會，在教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和實驗教學(xué)等方面進(jìn)行了一些探索和研究。
一、教學(xué)內(nèi)容的選擇
針對上海電力學(xué)院電氣工程及其自動化專業(yè)本科的學(xué)生，選擇由我院教師編寫的中國電力出版社出版的《電路》和由我院教師編寫的清華大學(xué)出版社出版的《信號處理原理與應(yīng)用》作為教材，教材介紹了電路的基本原理和連續(xù)時間信號及離散時間信號與系統(tǒng)的分析[1-2]。我院電氣工程及其自動化專業(yè)大學(xué)二年級的《電路》課程包含正弦交流電路頻域分析（相量法）、非正弦電流電路分析（傅里葉級數(shù)展開分析方法）、電路的復(fù)頻域分析（拉普拉斯變換的方法）、系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)函數(shù)、狀態(tài)方程等內(nèi)容，這些內(nèi)容在傳統(tǒng)的《信號與系統(tǒng)》課程中也是授課內(nèi)容。對于這部分內(nèi)容，《信號與系統(tǒng)》課程重點從“系統(tǒng)”的角度進(jìn)行講授。由于電氣工程及其自動化專業(yè)后續(xù)課程中不再開設(shè)《數(shù)字信號處理》課程，在《信號與系統(tǒng)》課程中加入了離散傅里葉變換、濾波器的原理與設(shè)計等相關(guān)知識，讓學(xué)生能夠更多了解數(shù)字信號處理的相關(guān)技術(shù)。
二、教學(xué)方法和教學(xué)手段的改革
為了提高《電路》和《信號與系統(tǒng)》課程的教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)學(xué)生實踐能力及創(chuàng)新能力，對教學(xué)方法和教學(xué)手段進(jìn)行改革。
（一）將《電路》課程和《信號與系統(tǒng)》課程的內(nèi)容有機結(jié)合
《信號與系統(tǒng)》課程的核心是幾種變換域方法的原理和應(yīng)用[3]，通過建立“電路、信號與系統(tǒng)”的概念，幫助學(xué)生理解各種變換方法。對于連續(xù)時間信號與系統(tǒng)，“電路”課程從“路”的角度分析電路的電壓、電流和功率；《信號與系統(tǒng)》課程從“系統(tǒng)”的角度分析電路，將該電路看作系統(tǒng)，研究該系統(tǒng)的輸入與輸出的關(guān)系。“時域分析”用數(shù)學(xué)的方法求解電路，闡述信號與系統(tǒng)的物理意義；“頻域分析”研究是系統(tǒng)的幅度頻率響應(yīng)和相位頻率響應(yīng)；“復(fù)頻域分析”通過拉普拉斯變換的方法，將時域變換到復(fù)頻域，以較簡便的數(shù)學(xué)方法求解電路。
在《電路》課程中，用相量法對正弦交流電路進(jìn)行分析，其實質(zhì)就是采用變換域的方法，將時域變換到頻域下進(jìn)行研究，在講授“電路”課程的時候，強調(diào)變換域的思想；在后續(xù)章節(jié)講授拉普拉斯變換，繼續(xù)闡述變換域的方法，并說明兩種變換之間的關(guān)系。學(xué)生在《電路》課程中較早接觸到變換域的思想，學(xué)習(xí)《信號與系統(tǒng)》課程中連續(xù)時間與系統(tǒng)的傅立葉變換，離散時間與系統(tǒng)的Z變換和傅里葉變換，教學(xué)方法上突出了承上啟下、循序漸進(jìn)的教學(xué)理念，學(xué)生容易掌握，教學(xué)效果良好。
（二）用類比的方法授課
《信號與系統(tǒng)》課程學(xué)習(xí)過程中，大部分學(xué)生對連續(xù)時間信號與系統(tǒng)能夠較好的理解和掌握，但是學(xué)習(xí)離散時間信號與系統(tǒng)存在一定的困難。針對課程中的連續(xù)時間信號與系統(tǒng)和離散時間信號與系統(tǒng)具有平行相似的特點，采用類比法講授兩類信號與系統(tǒng)的基本概念、基本理論和基本分析方法，學(xué)生在了解數(shù)學(xué)基礎(chǔ)較好的連續(xù)時間信號與系統(tǒng)理論的同時，通過聯(lián)想舉一反三的充分理解數(shù)學(xué)基礎(chǔ)比較薄弱的離散時間信號與系統(tǒng)理論。《電路》課程中介紹一階電路的時域分析方法，總結(jié)出來三要素法，直觀清楚。二階電路的時域分析方法比較復(fù)雜，引入了復(fù)頻域的拉普拉斯變換，分析高階電路非常有效，學(xué)生直觀的意識到通過變換域的方法帶來很大的方便。對于《信號與系統(tǒng)》課程中的z域變換的方法可以采用類似的方法授課，讓學(xué)生較好的理解離散系統(tǒng)[4]。
（三）理論與實際相結(jié)合
課堂教學(xué)內(nèi)容要與實際生活聯(lián)系，讓學(xué)生保持學(xué)習(xí)的熱情和興趣?！峨娐贰泛汀缎盘柵c系統(tǒng)》課程的理論性比較強，內(nèi)容相對比較枯燥。要激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，選取一些生動的實例融入到課堂教學(xué)中。電力系統(tǒng)中的諧波分析，通過快速傅里葉變換的方法進(jìn)行分析。學(xué)階電路的放電過程時，從時鐘的鐘擺入手。推動鐘擺開始擺動，它將以某種頻率振蕩，控制頻率的主要是鐘擺的長度。在鐘擺中，能量在勢能和動能之間轉(zhuǎn)換，這兩種形態(tài)間的能量的轉(zhuǎn)換就是導(dǎo)致振蕩的原因。最后由于摩擦的作用，任何物理振蕩都會停止。將電容器和電感器連接在一起組成的二階電路， 電容器儲存電場能量，而電感器儲存磁場能量，電容器將通過電感器進(jìn)行充放電，直到金屬導(dǎo)線中的電阻耗完能量振蕩結(jié)束，振蕩頻率取決于電感器和電容器的大小。理論聯(lián)系實際的教學(xué)有利于增強學(xué)生創(chuàng)新意識和實踐能力，提高學(xué)生的綜合素質(zhì)。
三、加強實驗教學(xué)
結(jié)合我院的實際情況，將Matlab軟件引入《電路》和《信號與系統(tǒng)》教學(xué)中，堅持結(jié)合工程應(yīng)用需要，培訓(xùn)學(xué)生實驗?zāi)芰Αatlab軟件具有完備的圖形處理功能，實現(xiàn)計算結(jié)果和編程的可視化，為該課程的實驗體系提供了強大的支持。結(jié)合科技界、產(chǎn)業(yè)界的應(yīng)用要求，課程組明確將MATLAB運用技術(shù)，并作為實驗考核的內(nèi)容。經(jīng)過這樣訓(xùn)練的學(xué)生，既能掌握基本理論和主要算法，又能將它作為工程實現(xiàn)，實踐能力得到培養(yǎng)。
四、結(jié)束語
前文結(jié)合我院“信號與系統(tǒng)”課程教學(xué)改革的實踐，從學(xué)生評教和督導(dǎo)聽課來看，學(xué)生和督導(dǎo)認(rèn)可教師的授課方式，大部分學(xué)生增強了學(xué)習(xí)熱情，考試成績也有很大的提高。結(jié)合教學(xué)要求，科學(xué)編排教學(xué)內(nèi)容；結(jié)合學(xué)生能力培養(yǎng)需要，科學(xué)設(shè)計實驗；結(jié)合教學(xué)效果需要，推動教學(xué)互動，促進(jìn)教學(xué)相長。教學(xué)改革有助于提高教學(xué)質(zhì)量，增強學(xué)生的實踐能力及創(chuàng)新能力。
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基金項目：
本文系“上海電力學(xué)院2014年度教改項目”（項目編號：20141403）的研究成果。