时间:2022-02-27 00:35:33
开篇:写作不仅是一种记录,更是一种创造,它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感,将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇电子设计自动化论文,希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友,陪伴您不断探索和进步。

论文摘要:介绍了电子设计自动化(EDA)实验环境的建设与管理的经验,简要分析了由此给教学产生的实际影响。
由于集成电路技术和计算机技术的高度发展,设计自动化的观念和EDA工具的使用水平已成为度量工程师能力的一个重要方面。国内各高校都投入了大量的人力物力建立EDA实验室。EDA实验环境的硬件、软件和服务水平在某种程度上已成为衡量该校硬件水平、教学水平和办学水平的一个重要标志。我校在教育部电工电子教学基地的建设过程中,始终对EDA的教学和实验环境的建设给予了足够地重视,专门成立了EDA(实验)中心,旨在负责全校EDA实验教学,EDA项目开发和新技术推广工作。经过近两年的建设,EDA中心已初具规模,为全校的EDA教学提供了良好的实验环境,促进了我校电类现代化课程教育的发展。
1EDA实验环境的建设
EDA(实验)中心的建设起始于1998年初,学校先后投入资金近百万元,第一期工程建立起配备有40台Pentium166MMX微机的多媒体实验室和硬件实验室各一个;1999年进行了第二期工程,又建起了一个包含40台PentiumⅡ400微机和两台专用服务器的网络实验室和一个管理办公室。并进行了软件建设和有关实验项目的开发。到目前为止已建立起的软硬件环境如表1。
在EDA中心的建设中,我们遵循以下原则:
(1)创建一流具有EDA特色的实验环境。EDA的实验环境的好坏在某种程度上直接影响电类学生对现代化技术的掌握,同时EDA的实验环境也是一个窗口,代表了一个学校现代化教学的形象。EDA中心的建设不应等同于一般的计算中心或机房的建设,应该具有EDA特色,那就是要有丰富的EDA软硬件支持,要有得力的指导开发力量。为了建设好一流的EDA实验环境,我们成立了专家指导小组指导环境的建设,并多次派人到EDA教学较好的学校去参观学习。为了体现时代的特点,我们将中心80台机器内部互连,整个内部网络完全按照Internet技术规范设计,能提供全套Internet服务。中心内部网络还通过Linux网关与校园网相连。服务器采用WindowsNT4.0、Linux5.0、Net-ware3.12,工作站安装了DOS6.22、Win-dows98(中、英文)、WindowsNT、Linux等操作系统。
(2)严把质量关,高质量完成建设。EDA所有软硬件设备的引进都经过认真市场调查研究,并严格的检测,对不合格的产品坚决清除。如曾进一批微机,检测后发现配置与样机不符,立刻退货,重新购置。软件的建设对EDA来说是体现特色的关键性建设,尽管EDA软件投资较大,为保证实验质量,划出专项资金,引进许多最新的正版EDA软件。
(3)加强外联,寻求多方支持。EDA教学的开展需要许多方面的技术支持,为了做好这方面的工作,我们加强了校际之间的技术交流以及与EDA软硬件开发商家的联系,可以从中得到了许多必不可少的帮助,如东南大学赠送给我们不少非常有用的EDA软件和设备,美国Altera公司通过其大学项目赠送给我们专业版和网络版的Max+PlasⅡ软件开发工具等。
(4)鼓励师生开发EDA教学项目。我校EDA教学项目的开发进行得比较早,并已取得了不少成就,EDA中心成立后更加强了这方面工作的开展,目前已自行开发并用于教学有ISP和FPGA等实验装置,全定制的A-SIC实验环境也正在紧锣密鼓地准备中。
(5)勤俭节约,变废为宝。EDA的某些硬件实验对微机要求并不高并且有可能对微机产生伤害,为此我们从校计算中心等地方找来约20台淘汰了的386和486微机,建成了硬件机房,很好地解决了这类问题并节约了不少资金。
中国-2EDA实验环境的管理
我校的EDA实验环境主要面向电子工程系和自动控制系学生,行政上挂靠电子工程系。为了便于协调管理,两系分别任命了兼职正副主任负责中心的建设和日常管理。
在EDA(实验)中心的日常管理中我们努力做到:
(1)全心全意为EDA教学服务。EDA(实验)中心建立的主要目的之一就是为全校师生的EDA教学实验提供方便。为了做好服务工作,我们尽力满足师生的要求。如有教师希望通过网络授课,我们引进了Lanstar网络教学系统软件。有教师需要提供语音教学服务,我们购买了无线话筒。有一些国外引进的EDA软件需要用英文操作系统,中心工作人员经过多次试验,使中英文操作系统能够方便地切换。中心的Internet网及打印机等设备也均向师生开发。
(2)开放式的实验环境。中心除正常设备维护日外,保持全日制开放。开放时除了安排一般值班人员外,还经常安排对EDA技术熟悉的教师或研究生进行现场指导,学生可以自由地上机实习。
(3)不断推广EDA新技术。EDA技术的发展速度非常快,我们利用中心与外界联系较多的优势,不断向师生推荐EDA新技术和新方法。如我们曾请经销商来介绍最新版本的PADS、EWB等EDA软件的特点和使用方法,与东南大学EDA实验中心合作举办了两期全国性的EDA研讨班。
3效果分析
(1)EDA中心自投入使用以来,已为电类专业的学生开设了“电路”、“电子线路”、“数字电路”、“信号与系统”等十多门课程的上百个实验,部分实验还延伸到非电类专业的“电工学”课程中;每年还有几十名本专科生和研究生在这里进行毕业设计和课题上机。总上机时数已达4万机时。
(2)EDA中心的构建,推动了我校多门类课程的教学内容、教学方法的改革。就数字电子课程而言,迫切需要充实现代化的设计思想和设计方法,EDA中心的服务为此创造的必要的条件。由于EDA中心的大量工作,使教师可以在课常上集中精力和时间与学生一起共同体验前人创造知识的途径与方法,而把一些繁琐的计算交给EDA工具,学生通过EDA工具的使用去实践他们在课堂上学到的方法和思路。对电路分析、模拟电子线路、数字系统设计等课也起到了同样的作用。
(3)开放式的管理,方便了学生,激发了学生的学习热情和求知欲。如有一位在给电类提高班讲课的教师发现,原拟定通过Lanstar授课系统对学生讲授EWB的使用方法,结果在现场却发现,不少学生已初步学会了EWB的使用,其原因是他们已主动地到EDA中心,通过自学,进入了EDA环境。这是一个学生主动学习的例子。通过这样的学习客观上提高了学生的自学能力,反映了他们高度的学习热情和求知欲,这也为他们将来自行掌握更现代化、更复杂的EDA工具打下了基础。
(4)EDA中心成为学生第二课堂的场地,培养学生从事科学研究的能力。如数字系统设计的老师利用EDA中心进行电子设计竞赛,取得很好的效果,受到了学生的欢迎。
参考文献:
【关键词】子信息类专业;实践教学;教学改革
电子信息类专业开设的专业基础课程是对实践性要求很严的课程,要求学生实践动手能力强,以此来适应相关岗位技能和创造性的需要,培养具备优秀的实践能力和创新精神的专业人才是高等教育院校的任务。而实践与创新能力的培养在于实践教学环节,因此实践教学具有重要的教学地位,是培养学生理论联系实际,增强实践和创新能力的重要教学方法。
一、实践教学体系的改革
现阶段,电子信息技术和计算机技术的高速发展对实践教学提出了更高的要求,根据形势和社会发展的要求,电子信息类专业实践教学的创新与改革势在必行,我们需要构建一个新的实践教学体系。坚持以社会需求为主要目标,以服务于社会为主导宗旨,将实践教学环节与理论教学环节合二为一,融为一个整体,运用创新的培训方式培训学生,以专业技术应用能力为主线,培养学生的操作能力、创新能力和理论联系实际的能力,着重培训学生的基本技能能力和综合实践技能能力。为培养学生的实验能力、实际操作能力、独立分析问题和解决问题的能力、创新思维能力和理论联系实际的能力,建立科学合理的实践教学体系,能充分发挥出实验教学的优势,有利于提高教学的质量有重要意义,同时有利于素质教育的高度强化。
二、实践教学内容的改革
根据当前形势,对教学内容重新整合,对实践教学环节重点加强,使实践与理论密切结合。实践教学是使学生深入理解和充分掌握理论知识,学习关于实验基本理论和基本方法,是提高实践能力和创新能力的重要环节。传统的实践教学内容是教师根据课程需要设定一些验证性实验,关于什么原理,学生很少做出分析。一些设计性的实验,也是教师做出设计,学生用实验来进行验证。这样的实践教学方法导致学生的分析和解决问题的能力得不到提升。在实践教学内容的改革方式上主要包括实验课教学和课程设计两个方面。
(1)实验课教学方面:增加实验课教学的比重,把每门课程的实验分为四个方面:由单一验证性的实验变为复杂的基础性实验;要求学生独立思考来完成的比较复杂的设计性实验;学生独自选题设计的综合性实验;学生操作能力的操作性实验。这四个层次的实验的内容由浅至深,逐渐提升学生的实践能力。基础性实验着重于加深学生对基本理论和知识的理解与掌握;设计性实验着重于培养学生分析和解决问题的能力;综合性实验着重于使学生综合运用本门课程的内容,掌握多个重点和知识点;操作性实验着重于使学生加强动手操作与实践能力。通过四个层次的实验,学生会努力提升自己的专业理论知识,综合运用,完成实验,做出优秀合格的作品。
(2)课程设计:课程设计是十分重要的教学环节,它不仅能检验学生对理论知识的掌握程度,也是培养学生创新能力的重要环节。其目的是让学生能自动自发的学习,牢记理论知识并做到自主创新。课程设计任务要有灵活性,使学生有较大的创造空间,有充分的创造机会。教师要多为引导,在授课过程中,不时提出几个实际问题,让学生分组思考并进行讨论,每组在统一后开始实施操作。这样既能提高学生的积极性,又可以培养其思考问题的能力、理论运用能力和创新能力。
三、实践教学方法的改革
电子设计自动化技术是现代电子工程中的一项新技术,是一种基于计算机和信息技术之上的设计方法。它具有图形直观、仿真度高、准确性高等优点。在实践教学中可以将它运用到理论教学中,在教学过程中,弥补了传统设计上的不足之处,增加了教学的趣味性,节省了教学时间,提高了有效率。电子设计自动化技术使学生接触到现代工程技术,运用计算机进行辅助分析设计,运用到实验教学和理论教学中,提高了实践教学的效果。工程实践技术与基本理论的相互结合,数字解析方法与计算机辅助方法的相互结合,是现代教育技术中的一次重要飞跃。
四、电子设计竞赛活动的改革
电子设计竞赛是面向大学生的科技活动,既有理论设计又有实践制作,目的是提高大学生理论知识和实践动手能力。给学生一些电子产品电路的原理图,对学生的要求标准提高,学生可以自主选题,看懂电路原理图之后,选择一个课题并给出其基本的设计原理,在教师的监督下完成设计过程。这样的活动不仅巩固了学生对基本理论知识的理解,而且通过自己亲手设计掌握了制作步骤和方法,提高了实战技能。还可以在校内建立电子科技小组,开展形式多样的活动,让学生利用课余活动时间进行技术创作,设计不同的研究课题,激发学生自主学习的热情,学生可根据自己的兴趣报名参加。积极的参加全国、全省的电子设计大赛,对培养学生创新能力、动手能力有积极的作用。
五、总结
本文针对电子信息类专业实践教学环节的特点和存在的一些问题进行分析,提出一系列的改革措施和设想,在实际运用中起到良好的效果,激发了学生的创新意识,学生的综合能力也有很大程度的提高。电子信息技术日新月异的发展,传统的教学方式已不能适应新形势的发展与需要,我们必须要进行改革和创新,这是一项长期任务,是需要长期改革和实践的过程,需要长期的研究与探索。
参考文献:
[1]吴文全. 徐建霖.电子技术实验教学改革中的问题及对策[J].实验室研究与探索,2005,24(4):68-70
[2]别其璋. 王向乔.电子技术系列课程实验与实践教学改革研究[J].重庆工商大学学报:自然科学版,2004,21(5):516-518
[3]王汝言.电子设计类课程理论与实验教学的改革与实践. 2007年全国高等学校电子信息科学与工程类专业教学协作会议论文集.2007;10:288
[4]史捷峰《.电子技术》课程教学探讨.职业教育研究[J].2005;(3):102
论文摘要:介绍了电子设计自动化(EDA)实验环境的建设与管理的经验,简要分析了由此给教学产生的实际影响。
由于集成电路技术和计算机技术的高度发展,设计自动化的观念和EDA工具的使用水平已成为度量工程师能力的一个重要方面。国内各高校都投入了大量的人力物力建立EDA实验室。EDA实验环境的硬件、软件和服务水平在某种程度上已成为衡量该校硬件水平、教学水平和办学水平的一个重要标志。我校在教育部电工电子教学基地的建设过程中,始终对EDA的教学和实验环境的建设给予了足够地重视,专门成立了EDA(实验)中心,旨在负责全校EDA实验教学,EDA项目开发和新技术推广工作。经过近两年的建设,EDA中心已初具规模,为全校的EDA教学提供了良好的实验环境,促进了我校电类现代化课程教育的发展。
1 EDA实验环境的建设
EDA(实验)中心的建设起始于1998年初,学校先后投入资金近百万元,第一期工程建立起配备有40台Pentium 166MMX微机的多媒体实验室和硬件实验室各一个;1999年进行了第二期工程,又建起了一个包含40台PentiumⅡ400微机和两台专用服务器的网络实验室和一个管理办公室。并进行了软件建设和有关实验项目的开发。到目前为止已建立起的软硬件环境如表1。
在EDA中心的建设中,我们遵循以下原则:
(1)创建一流具有EDA特色的实验环境。EDA的实验环境的好坏在某种程度上直接影响电类学生对现代化技术的掌握,同时EDA的实验环境也是一个窗口,代表了一个学校现代化教学的形象。EDA中心的建设不应等同于一般的计算中心或机房的建设,应该具有EDA特色,那就是要有丰富的EDA软硬件支持,要有得力的指导开发力量。为了建设好一流的EDA实验环境,我们成立了专家指导小组指导环境的建设,并多次派人到EDA教学较好的学校去参观学习。为了体现时代的特点,我们将中心80台机器内部互连,整个内部网络完全按照Internet技术规范设计,能提供全套Internet服务。中心内部网络还通过Linux网关与校园网相连。服务器采用Windows NT4.0、Linux 5.0、Net-ware 3.12,工作站安装了DOS 6.22、Win-dows 98(中、英文)、Windows NT、Linux等操作系统。
(2)严把质量关,高质量完成建设。EDA所有软硬件设备的引进都经过认真市场调查研究,并严格的检测,对不合格的产品坚决清除。如曾进一批微机,检测后发现配置与样机不符,立刻退货,重新购置。软件的建设对EDA来说是体现特色的关键性建设,尽管EDA软件投资较大,为保证实验质量,划出专项资金,引进许多最新的正版EDA软件。
(3)加强外联,寻求多方支持。EDA教学的开展需要许多方面的技术支持,为了做好这方面的工作,我们加强了校际之间的技术交流以及与EDA软硬件开发商家的联系,可以从中得到了许多必不可少的帮助,如东南大学赠送给我们不少非常有用的EDA软件和设备,美国Altera公司通过其大学项目赠送给我们专业版和网络版的Max+PlasⅡ软件开发工具等。
(4)鼓励师生开发EDA教学项目。我校EDA教学项目的开发进行得比较早,并已取得了不少成就,EDA中心成立后更加强了这方面工作的开展,目前已自行开发并用于教学有ISP和FPGA等实验装置,全定制的A-SIC实验环境也正在紧锣密鼓地准备中。
(5)勤俭节约,变废为宝。EDA的某些硬件实验对微机要求并不高并且有可能对微机产生伤害,为此我们从校计算中心等地方找来约20台淘汰了的386和486微机,建成了硬件机房,很好地解决了这类问题并节约了不少资金。
2 EDA实验环境的管理
我校的EDA实验环境主要面向电子工程系和自动控制系学生,行政上挂靠电子工程系。为了便于协调管理,两系分别任命了兼职正副主任负责中心的建设和日常管理。
在EDA(实验)中心的日常管理中我们努力做到:
(1)全心全意为EDA教学服务。EDA(实验)中心建立的主要目的之一就是为全校师生的EDA教学实验提供方便。为了做好服务工作,我们尽力满足师生的要求。如有教师希望通过网络授课,我们引进了Lanstar网络教学系统软件。有教师需要提供语音教学服务,我们购买了无线话筒。有一些国外引进的EDA软件需要用英文操作系统,中心工作人员经过多次试验,使中英文操作系统能够方便地切换。中心的Internet网及打印机等设备也均向师生开发。
(2)开放式的实验环境。中心除正常设备维护日外,保持全日制开放。开放时除了安排一般值班人员外,还经常安排对EDA技术熟悉的教师或研究生进行现场指导,学生可以自由地上机实习。
(3)不断推广EDA新技术。EDA技术的发展速度非常快,我们利用中心与外界联系较多的优势,不断向师生推荐EDA新技术和新方法。如我们曾请经销商来介绍最新版本的PADS、EWB等EDA软件的特点和使用方法,与东南大学EDA实验中心合作举办了两期全国性的EDA研讨班。
3 效果分析
(1) EDA中心自投入使用以来,已为电类专业的学生开设了“电路”、“电子线路”、“数字电路”、“信号与系统”等十多门课程的上百个实验,部分实验还延伸到非电类专业的“电工学”课程中;每年还有几十名本专科生和研究生在这里进行毕业设计和课题上机。总上机时数已达4万机时。
(2) EDA中心的构建,推动了我校多门类课程的教学内容、教学方法的改革。就数字电子课程而言,迫切需要充实现代化的设计思想和设计方法,EDA中心的服务为此创造的必要的条件。由于EDA中心的大量工作,使教师可以在课常上集中精力和时间与学生一起共同体验前人创造知识的途径与方法,而把一些繁琐的计算交给EDA工具,学生通过EDA工具的使用去实践他们在课堂上学到的方法和思路。对电路分析、模拟电子线路、数字系统设计等课也起到了同样的作用。
(3)开放式的管理,方便了学生,激发了学生的学习热情和求知欲。如有一位在给电类提高班讲课的教师发现,原拟定通过Lanstar授课系统对学生讲授EWB的使用方法,结果在现场却发现,不少学生已初步学会了EWB的使用,其原因是他们已主动地到EDA中心,通过自学,进入了EDA环境。这是一个学生主动学习的例子。通过这样的学习客观上提高了学生的自学能力,反映了他们高度的学习热情和求知欲,这也为他们将来自行掌握更现代化、更复杂的EDA工具打下了基础。
(4) EDA中心成为学生第二课堂的场地,培养学生从事科学研究的能力。如数字系统设计的老师利用EDA中心进行电子设计竞赛,取得很好的效果,受到了学生的欢迎。
参考文献:
关键词:电子设计竞赛;创新意识;实践能力;团队精神
为了全面提高高等教育质量,大力提升人才培养水平,国家教委于2007年初正式启动实施了“高等学校本科教学质量与教学改革工程”,提出了“实践教学与人才培养模式改革创新”等六个方面的建设内容[1]。国家教委1993年提议在高等学校的相关专业中组织开展大学生电子设计竞赛,丰富大学生的课外生活,提高大学生的创新能力,培养大学生的协作精神和理论联系实际的能力。实践证明,这种普及性的课外设计竞赛,推动了我国高等学校大电类专业课程体系和课程内容的改革,已成为我国高等教育改革和发展的辅助手段。通过电子设计竞赛培养大学生针对实际问题进行工程设计与制作的能力,营造鼓励独立思考、自由探索、勇于创新的良好环境,使学生创新智慧竞相迸发。
一、竞赛促进教学改革的推进
《电子技术基础》和《单片机原理与应用》是本科电类、近电类专业的必修课程。为了提高学生学习兴趣,激发学生创新意识,将电子设计大赛与课堂教学结合起来,将大赛作品融入到课堂教学中,活跃了课堂氛围,提高了学生的学习兴趣,巩固了学生对理论知识的理解和掌握。
1.电子竞赛促进了理论教学改革的推进。由于电子信息技术的迅猛发展,使得电子类专业课程内容更新快,而教材建设往往落后于科学技术的发展,只有把最新的技术和成果充实到教学中,才能使学生掌握本领域内的最新发展动态。在课程教学与实验实践中不断将先进的技术、器件及时引入,如我们将传统的分立元件教学内容作为学生自学章节,重点放在集成电路的应用、电子设计自动化(EDA)等方面的教学内容,这些内容接近工程实际,有利于学生动手能力的培养,并将Protel、Matlab、MAX-plus等软件开发工具穿插于各门相关课程或实践环节的教学中。在理论授课时通过实用设计性电子电路的例子,加深学生对理论知识的理解和掌握。模拟电子技术基础是一门理论性和实践性都很强的课程,在课程讲解时若及时给出与课程内容紧密结合的实例,不但有助于学生深入掌握理论内容,更有助于理论联系实际,培养学生分析问题、解决问题的能力,比如讲光敏器件的工作原理时,插入光控开关的实例,讲三极管工作原理时插入三极管在压力测量、遥控开关中的应用电路,讲功率放大器的工作原理时插入扩音器的实例等等。分析历届电子设计竞赛试题,每届一般是6~8道设计题,其知识面涵盖了电子技术(模拟电子技术和数字电子技术)、单片微型计算机、无线电技术、EDA、电力电子技术、FPGA等专业知识,而且设计指标逐年提高,难度逐年加大,新技术、新器件不断增多。我们针对不同的课程选取往年的竞赛内容作为教学案例,加深了对理论、概念的理解,增强了记忆,教学效果得到显著提高。学生通过对“数字电子钟”的设计,掌握了单片机的最小系统构成,放大电路的调试,单片机软件的编程等,达到全面提高学生理论知识和工程素养的目的。
2.电子竞赛促进了实践教学改革的推进[2]。理论教学和实验教学是高等教育两个不可缺少的组成部分,实验教学不但能加深对理论教学的理解,而且对学生的动手能力、创新意识和能力的培养至关重要。但目前的实验教学存在着诸多弊端,从实验内容上看,验证性实验过多,综合性、设计性实验偏少,先进的实验项目更少,从实际操作上看,学生多、设备少,学生动手的时间不足,这样的实验教学模式严重削弱了学生学习的主动性,阻碍了学生创新能力和实践动手能力的提高。大学生电子设计竞赛的举行为电子技术实验教学改革和实验内容的更新提供了千载难逢的良机。针对实验教学存在的弊端,我们对实验教学内容进行改革,将实验内容由易到难分为三个层次:①基础验证性实验。这部分实验用来验证课堂上所讲授的基本理论和方法,其目的是让学生理解基本电子器件的工作原理,其内容包括实验目的、实验电路、所用仪器设备、实验内容及步骤、思考题等。学生按照一定的流程完成验证实验之后,基本上具备调试和测量简单电路的能力。②提高性实验。这部分实验是已知实验电路和实验内容及要求,让学生独立完成实验步骤及测试方法的拟定,实验设备的选择等。这部分实验以简单的应用性、集成电路为主,使学生学会电子电路的测试方法。③综合设计性实验。这部分实验是提出实验题目、实验内容及要求,让学生独立完成电子电路设计、元器件选择、电路的安装和调试、拟定实验步骤和测试方法等,课题组将历届电子竞赛内容作为综合设计性实验,取得了可喜的成绩,以电子竞赛的内容为基本素材,设置了综合型、设计型、创新型实验。学生完成综合设计型实验后,基本上具有综合应用知识的能力以及解决实际问题的能力。
二、电子竞赛提高了毕业设计的水平[3]
毕业设计是高等院校培养学生创新精神和实际动手能力的一个重要教学环节,是学生综合运用所学知识进行科学研究和工程设计的初步训练。由于学生数量多、指导教师少、毕业实习场地少,毕业设计(论文)的题目陈旧,学生能动性的发挥和独立思考创新的空间受到限制。为此,将历届电子设计竞赛中的创新设计的内容进行延伸,适当增加内容提高难度,使学生对自己构思的作品进一步深化,独立完成作品。在这一过程中,要求学生利用专业知识对原有方案进行分析论证,设计出改进方案。整个过程是以学生为主题,指导教师起到画龙点睛的作用。经过最近几年的尝试,收到了明显的效果:①提高了学生毕业实习的兴趣。结合竞赛内容安排毕业实习,克服了指导教师指定题目,学生被动接受,发挥空间狭小的弊端;②毕业设计时间有了保证。学生在大三期间结束比赛后,即可提前进行毕业设计,将比赛内容进行延伸,充足的时间是高质量论文的必要条件;③学生得到了综合锻炼。学生在以往竞赛的基础上,将自己的作品继续完善,不仅巩固了理论知识,而且还利用了目前相关领域中先进的研究成果。
三、在科技竞赛中培养学生的创新意识和实践能力
通过参加各类竞赛及科技制作,对学生在综合应用知识、发挥个人潜能、提高分析问题和解决问题的能力等方面都起到了很好的促进作用,而且培养了学生的创新精神、实践能力和协作精神。课题组以此为目标,尝试以竞赛为实践载体培养学生创新能力的实践方法,取得了良好的效果。①营造了创新的氛围。坚持从新生入校起就接受科技创新良好氛围的熏陶,通过大学生课外科技作品展示和经验交流来激发学生的热情;通过介绍学院雄厚的师资力量和科研成果来激发学生的自信;通过“高科技与现代电子”系列科技讲座来激发学生的创新精神和科研动力,为学生创造了良好的创新氛围。②搭建了创新平台。依托学校学科和师资队伍优势为科技竞赛的实施提供支持。其次,依托学校广阔的科研平台为学生科技创新提供支持。再次,依托组织优势为学生科技创新提供支持。学校成立了大学生电子综合创新活动室、课外科技活动室等,保证了学生科技创新活动健康、有效地开展。③将学生的创新活动与申请专利相结合,积极引导学生申请专利。目前,部分学生在课外科技活动中成绩突出,将作品转化为专利,部分专利已经转化为生产力。学生在这一过程中,体会到了科技带来的乐趣。
大学生综合能力的提高和创新能力的培养是一个长期的过程,科技竞赛的实施是这种能力培养与提高的有效途径。实践证明,将课程、竞赛、实验、课程设计、毕业设计、专利申请等有机融合有利于创新人才的脱颖而出,此外,配合电子设计课程的教学与电子竞赛的开展,创建了山东农业大学电子设计竞赛网站,创办了大学生“机电之光”大学生课外科技活动协会,形成了一定的辐射效果。
参考文献:
[1]教育部财政部.关于实施高等学校本科教学质量与教学改革工程的意见[Z].教高[2007]1号.
[2]郭云林.重视电子竞赛推进教学改革,电气电子教学学报,2003,(2).
[3]刘力红,张东速.以设计竞赛为载体,促进学生综合素质提高[J].安徽理工大学学报(社会科学版),2010,(6).
1采用模块化合理设计现代电子技术课程体系
设计的模块化现代电子技术课程体系框图如图1所示。该课程体系大致分为三大类模块:基础电子技术模块、专业电子技术模块和实践模块。其中基础电子技术模块包括:电路原理、模拟电子技术、数字电子技术。现代电子技术模块包括:微机原理/单片机、EDA技术。实践模块包括:电工电子技术实验、基础课程设计、专业课程设计、开放创新实验室、学生科研与竞赛和毕业设计。该课程体系的特色在于:强化实践模块,通过多种途径,为学生创造电子技术实践和提高的条件,强调培养学生工程实践能力、创新意识和创新能力,建立学生从基础课学习到社会就业的直接通道。
2完善现代电子技术精品课程建设
按照精品课程评估体系扎实推进课程体系建设,具体包括:
2.1推进课程教学基础建设和教学实践平台建设
完成课程教学大纲、教案、多媒体课件、教学参考书、网络教学资源、课程建设与管理规划、实践教学设计、教学质量控制控制等基础性工作;并按照有关要求,建设了课程网站,优化资源配置的教学模式。建成省级电子信息实验教学示范中心1个、省级机电工程实验教学中心1个、省级电工电子基础实验平台1个,校级开放创新实验室1个,建成6个校企联合实验室和多家校企合作实习基地,拓展了学生进行电子技术设计实践平台。
2.2推进课程教学内容建设 突出知识的应用性
按照“分立元件起步,集成电路落脚,突出技术应用”来组织教学,努力提高学生的综合素质和创新能力。根据电子技术的飞速发展的客观实际,教学内容以集成电路为重点,重外部特性,轻内部结构;重实用电路,轻基本电路;重技术应用,轻理论分析;把电子技术的新概念、新器件、新设备溶入课堂教学中去;突出技术性、应用性,引入新技术、新器件,正确、妥善处理传统内容与新知识、新技术之间关系,对教材内容的精选要遵循“少而精”的原则,教材水平应保持与本学科发展相适应的科学水平。
2.3形成“一体化,多层次”的教学体系
通过对传统的电子技术实验课进行优化、整合,分阶段开设基础板块、提供板块、拓展板块3组系列,并增加“创新实验”和“开放实验”,既体现不同层次的差异,又形成一个有机整体,突出了“基础、提高、综合、创新”的特点。将原有以电子技术理论课程教学为主体,变为理论教学与实验教学并举,验证性、应用性训练与创新性训练并举,从原来被细化的按专业方向培养学生,变为按一级学科特点培养人才。
3创新教学方法 更新教学手段
利用现代化教育手段,设计多媒体课件,开展课堂演示实验教学,创新教学方式。通过应用EWB,MATLAB和Multism软件,制作了电路原理、模拟电子技术和数字电子技术演示实验软件,并课程教学中新增了演示实验环节,使抽象的理论变得形象,加深了学生对知识点的理解,增强学生对实际应用知识点的感知力。通过引人电子设计自动化工具软件,形成“电子仿真工作平台”,对现成的组合逻辑器件及时序逻辑电路进行功能验证,提供简便快捷、准确有效的实验手段,可以丰富教学内容,更新课程的教学思路,提高课程的实践性与应用性。另一方面,也可以借助计算机网络环境,将数字电子技术课程教学资料(例如:课件、讲义、教案、辅助教学材料、试卷等)上网,使其成为共享的资源,能促进数字电子技术课程的交流和改革。模拟仿真突破了教学难点,具有化繁为简、化难为易、化抽象为具体的功能。
4以开放创新实验室为平台 加强第二课堂实验基地建设和指导
4.1建立开放创新实验室和校企联合实验室
为学生搭建良好的电子技术实践和创新平台学生通过项目申请,进入开放创新实验室;实验室则为学生提供电子技术实践场所、仪器设备、元件耗材,并由相关的老师负责指导。具体做法是:首先,每学期开学初,学生向实验室提出申请;其次,经指导老师审核、实验室管理老师批准,申请获得通过后的学生将进入创新室,借用仪器设备(如:计算机、示波器、直流电源、信号发生器)搭建自己的实验平台;学生可以根据自己电子系统设计的需要,使用实验室中的电子设计设备,如打印机、转印机、铜板腐蚀剂、钻台等公共设备,并申请常用的电子元器件。同时,常年有课题组教师负责创新实验室学生的辅导。在学生座位的安排上,将高年级的学生和低年级的学生进行穿插安排,充分调动学生自主学习的主动性,让高年级的学生起到良好的传帮带的作用。创新实验室为学生提供了一个良好的实践平台,极大地提高了学生实践与创新能力。
4.2利用每年暑假时间 进行大学生电子设计竞赛培训
以全国大学生电子设计竞赛为切入点,举办电子设计培训。培训的重点放在实践能力提高上,注重实践训练,弥补理论教学上的不足。根据竞赛征题要求及历年竞赛试题,培训内容采用基础平台+模块化训练。其中基础平台主要内容包括:传感器、放大器、振荡器、运算放大器、调制与解调、数字电路、单片机小系统。模块化训练主要内容是历届竞赛试题和本年度的模拟试题,具体类型有电源、信号源、无线电、仪器、数据采集与控制类。实践证明,这种培训模式是行之有效的,能迅速提高大学生的动手能力,培养其创新意识和协作精神。
5加强学生科研引导和毕业设计建设 提高创新能力
5.1引导学生申报各类科研项目
鼓励学生申报校团委科研项目、省级和校级大学生创新实验项目,并为学生项目立项和项目实施提供指导。
5.2加强学生科研引导和毕业设计指导
以毕业设计形式或课程设计形式,引导高年级学生参与电子技术类产学研项目,锻炼学生解决实际问题的能力和创新能力。学生通过独立完成课题的设计、制作、调试和实验分析,锻炼分析问题和解决实际问题的能力,促进创新意识、创新能力和工程实践能力的培养调,提升适应未来工作的自信心。近年来,有多名大学生通过参与教师与企业间的项目合作,得到了良好的锻炼,毕业后直接到企业就业,成为技术骨干。
6改革成效
6.1电子技术类课程教学质量显著提高
改革后的电子技术课程在授课内容、教学方法上都有了明显的进步,课堂互动性增加,学生的学习兴趣提高了。项目实施以来,电子技术相关的课程授课效果良好,在期末测评中获得同学们的好评,有多位教师获得省级、校级教学名师称号。
6.2学生电子技术实践和创新能力显著提高
各类科技创新活动取得佳绩项目组依托开放创新实验室,通过暑期的大学生电子设计竞赛培训,每年完成约100人次的电子技术设计培训;每学期指导进入开放创新实验室和校企联合实验室的学生约60人,四年来累计指导学生约400人次;指导的大学省级创新创业实验项目、校级创新实验项和团委科研立项目60多项;四年来,本项目组成员指导大学参加了全国、全省大学生电子设计竞赛,获得各类奖项32项,其中一等奖6项、二等奖11项、三等奖15项;指导的学生分别获得2009、2011和2013年福建省大学生课外学术科技作品竞赛二、三等奖。
6.3学生毕业设计课题完成质量显著提高
通过现代电子技术课程体系改革,学生对新技术的掌握和实践动手能力都应该比以前有所提高,这部分学生在毕业设计中就可以做一些难度较大、有实用意义的课题。四年来,指导约200名大学生开展与电子技术相关的毕业设计,取得良好成绩,近30位同学获得校级优秀毕业论文。
6.4获得社会的广泛关注和用人单位的好评
几年来,以开放创新实验室和校企联合实验室为平台的现代电子技术课程体系,培养了一大批实践能力强、创新意识强、具有团结协作精神的大学生,这些学生毕业后能胜任与电子技术相关的技术工作,成为公司的技术骨干,获得用人单位的好评。
7结束语
论文摘要:本文从高职教育的特点出发,阐述了传统的电子专业基础课教学和EDA技术教学存在的缺陷,引出如何让高职院校的学生能够通过实践的方法掌握电子专业基础课中必备的一些抽象的理论知识的问题。列举了几种常用的EDA软件(protel、NI Multisim 10、MAX plusII等)的功能、特点、适用范围,最后,通过具体的应用实例提出高职教育中EDA教学与电子专业基础课的相互渗透的方法,使得二者有机结合,达到更好的教学效果。
引言
职业技术学院以培养适应社会各层面需求的、与时代相适应的、具有综合能力和全面素质的、直接在生产第一线服务的应用型人才为根本任务。一贯以来培养目标是以专业技术知识为基础,以实践为核心,注重理论联系实际,培养学生创新能力。让学生掌握一门扎实的专业基础知识和技能,使学生有较强的知识转化能力。
1.传统的专业基础课教学存在的主要问题
电子类职业学校的专业课都开设了专业基础课,这些专业基础课涉及的知识面广,基本概念、基本原理、分析方法多,因此学生在学习中,总是觉得很吃力,学完之后,又不知道如何运用知识。问题的症结是学生刚刚接触专业的知识,没有基础,而且传统的教学用单一的方法从理论上阐述,学生学起来感到抽象,难以理解和掌握,所以学生难以学好专业课。但专业基础课学好后,对学生的后续专业课的学习起着至关重要的作用。高等职业院校的电子专业基础理论课具有入门难、逻辑思维能力要求高的特点,比如《电工技术基础》的公式多、定理多、计算量大,《电子技术基础》概念多,单元电路分析计算难,电子专业基础课理论性,实践性强,与学生在高中学习的基础知识联系不多,每次课的新知识多,信息量大,抽象且枯燥无味,往往学生进入专业基础课的学习都会感到难以适应,久而久之导致恶性循环,以至于失去学习专业课的兴趣和信心。
2.传统的EDA课程教学存在的主要问题
随着EDA技术的普及,职业技术学院也相继开设了相关的课程比如《EDA电子设计自动化》,《Protel电路设计》,《可编程控制技术》等,涉及的主要软件有NI Multisim 10、protel99se、MAX plusII等等。NI Multisim 10用软件的方法虚拟电子与电工元器件,虚拟电子与电工仪器和仪表,实现了“软件即元器件”、“软件即仪器”。NI Multisim 10是一个原理电路设计、电路功能测试的虚拟仿真软件。
NI Multisim 10的元器件库提供数千种电路元器件供实验选用,同时也可以新建或扩充已有的元器件库,而且建库所需的元器件参数可以从生产厂商的产品使用手册中查到,因此也很方便的在工程设计中使用。PROTEL是PORTEL公司(后更名为Altium)推出的EDA软件,是电子设计者的首选软件,在电子行业的CAD软件中,它当之无愧地排在众多EDA软件的前面,是个完整的板级全方位电子设计系统,它包含了电路原理图绘制、模拟电路与数字电路混合信号仿真、多层印制电路板设计(包含印制电路板自动布线)、可编程逻辑器件设计、图表生成、电子表格生成、支持宏操作等功能,并具有Client/Server(客户/服务器)体系结构,同时还兼容一些其它设计软件的文件格式,如ORCAD,PSPICE,EXCEL等,其多层印制线路板的自动布线可实现高密度PCB的100%布通率,它较早就在国内开始使用,在国内的普及率也最高,几乎所有的电子公司都要用到它,许多大公司在招聘电子设计人才时在其条件栏上常会写着要求会使用PROTEL。转贴于 Max+plusⅡ是Altera公司提供的FPGA/CPLD开发集成环境,Max+plusⅡ界面友好,使用便捷,在Max+plusⅡ上可以完成设计输入、元件适配、时序仿真和功能仿真、编程下载整个流程,它提供了一种与结构无关的设计环境,是设计者能方便地进行设计输入、快速处理和器件编程。但是,一般这些课程会被安排在专业基础课学习完毕以后,在第三或第四学期,学生在学习到这些仿真软件时往往已经忘却了许多重要的基本知识。除此以外,传统的教学方法在EDA应用软件的教学中只注重命令的介绍,或者说强调命令的操作步骤,而不重视命令以外的东西。由于教师本身的学业水平及其素质问题,功能性教学方法被广泛采用。采用这种方法学生不可能在教学规定的时间内宏观地、整体地去把握事物的内涵,所学的知识缺乏连贯性,独立操作软件的水平不高,只能简单模仿和死记硬背。同时该方法往往是以教师为中心,课堂上教师讲得多,学生参与少,不能适应培养高技能人才的需要。
3.改革的主要思路
传统的电子专业基础课教学和EDA技术教学存在明显的缺陷。在具体实施过程中教师应积极参加教研教改项目,以教改促进课程教学整体质量的提高。比如,在专业基础课的教学中不能照搬传统的一套教学方法,从数学推导或理论分析来得到相关的结论。一方面,应该借助电子仿真软件EDA开展教学,直观的形象显示有助于培养学生的观察能力和分析问题的能力,有助于教学重点和难点的讲解,可培养学生的学习兴趣,激发学习动机。另一方面结合其它课程设计的方法来提高EDA软件的使用,如《电路基础》、《数字电路》、《模拟电路》、《高频电子线路》等课程的设计以前都是手工完成设计部分的工作,现在都安排在EDA技术中心利用EDA软件来完成。通过大量实际训练,使学生掌握EDA在本专业各项设计与电路制作中的应用。在接触各种实际的和模拟的设计电路课题的过程中,提高分析、解决问题的能力。最后,推广职业认证考试高职教育应该依照国家职业分类标准及对学生就业有实际帮助的相关职业证书的要求,
调整教学内容和课程体系,把职业资格证书涉及的相关课程纳入教学计划之中,将证书考试大纲与专业教学大纲相衔接,创新人才培养模式,强化学生技能训练,使学生在获得学历证书的同时,顺利获得相应的职业资格证书,增强学生就业竞争能力。通过比赛提高学生的学习积极性,促进课程改革建设的深入。
结束语
实践证明,职业技术学院的专业基础课程和EDA教学方式的改革是势在必行的,只有通过改革才能把这两门课程教学实施得更好,才能达到高职高专院校培养适应社会各层面需求的、与时代相适应的、具有综合能力和全面素质的、直接在生产第一线服务的应用型人才的目标。当然,笔者提出的把两种课程糅合在一起贯穿执行的教学方式还不够细致和完善,这当中还存在很多方面的问题需要在以后的教学环节去检验和解决。
参考文献
[1]俞文英.关于电子专业基础课的教学探讨[J].洛阳师范学院学报,2003(5).
[2]李曙峰,冀云.EDA课程教学改革实践探索[J].科技致富向导,2011(23).
[3]孙怀东.EDA技术在电子技术课程教学中的应用[J].三明学院学报,2007(04).
关键词: 电子专业 单片机产品设计 教学改革
电子专业学生主要从事以下三类岗位工作:核心岗位(电子产品装配工、电子产品调试工)、从属岗位(电子产品检修员、电子技术员)、拓展岗位(电子技术工程师、产品生产管理员)。对于核心岗位的需求量最大,但相对比例会有所下降,对知识与能力的要求会有所提高;从属岗位和拓展岗位的人才需求量呈上升趋势,需求紧迫。单片机技术及应用系统设计这门课程的主要任务是培养学生成为在智能控制系统检测维修与设计方面的专门人才,直接反映从属岗位和拓展岗位的工作要求,具有鲜明的职业性与实践性。通过本课程的学习,培养学生典型的智能控制系统调试与设计的能力。
传统教学以教师讲授为主,学生只能被动接受。在实训课中传统教学方法已不能充分激发学生的学习兴趣,无法使学生更好地提高操作技能,使实训课逐渐变得枯燥无味。参照单片机产品设计工作过程和工作情境,进行课程教学改革。
1.课程改革思路
根据高职教育数控技术专业人才的培养目标,遵循以“就业为导向,能力为本位”的职教理念设计。本课程从职业成长过程,按照从易到难、由浅入深的认知规律,确定合适的载体,运用教学论、方法论方式分析处理后,参照企业中单片机产品系统设计工作过程和工作情境,进行选材。
2.学习情境创设
通过调研,针对智能控制系统检测维修与设计行动领域下的单片机技术及应用系统设计学习领域需要具备以下能力:
(1)专业能力
①读懂单片机电路图纸的能力;②掌握单片机工作原理及内部结构的能力;③具备相应的单片机硬件线路的调试能力;④具备能看懂单片机程序流程图的能力;⑤具有基本的单片机编程的能力;⑥具备单片机软硬件安装和联调的能力;⑦具备单片机产品开发的基本流程和工艺的能力。
(2)方法能力
①资料收集整理能力;②制订、实施工作计划的能力;③单片机应用系统综合应用设计能力;④单片机应用系统故障的检查分析能力;⑤理论知识的综合运用能力。
(3)社会能力
①语言表达能力、沟通协调能力;②团队组织能力;③班组管理能力、责任心与职业道德;④安全与自我保护能力。
为了实现上述能力,在此将课程划分为:循环彩灯的设计制作(22课时)、交通控制灯的设计制作(30课时)、数字电子钟的设计制作(40课时)、温度控制系统的设计制作(40课时)四个学习情境。其中,此四个学习情境的创设是根据单片机应用电子产品的设计由简到难的过程确定的。
3.学习情境教学实施
以子情境循环彩灯的设计制作为例,进行教学实施。
(1)教学背景
教学目标:能够读懂单片机I/O口控制电路原理图,能够掌握单片机I/O口的内部结构和工作原理,能够选用单片机I/O口作外部硬件电路的设计,能够编制简单的程序实现单片机I/O口对外部电路的控制,能够熟悉单片机系统硬件电路的组成及控制原理,能够掌握基本的单片机软硬件调试能力,能够正确使用测量相关的仪器仪表,具备劳动组织能力、具备团队协作能力、具备安全操作规范的意识。
学生应具备的知识:单片机的整体认识、基本电子电路图整体认识、I/O的整体认识、计算机使用能力、简单硬件电路调试能力、电子仪器设备检测及规范操作能力。
具体任务:使用相关电子仪器仪表对电路参量进行测量、掌握电路故障排除方法及处理思路、掌握应用环节、确定方案、制定实施步骤、开发工具的使用。
准备文件:任务书、引导文、指导作业文件、演示视频文件、单片机I/O口作外部控制电路相关文件、检查单、评价表。
本任务旨在在该学习领域培养学生团队合作能力、沟通能力、检修组织实施能力等;教师需合理引导学生完成小组讨论,确定单片机I/O口控制硬件电路的设计及软件编程的方案。
(2)教学组织形式
①针对循环彩灯的控制功能要求,学生设计相应的功能接口电路,编制出程序及完成产品的调试。
②学生独立工作和合作学习相结合,通过小组讨论、和教师谈话培养交流能力。
(3)具体实施
①资讯:(2学时)
下发任务书,描述项目学习目标,交代项目任务,发放相关学习资料,最后回答学生的提问。
②计划(4学时)
学生自愿组织工作小组,推选班组长,以小组为单位,确认工作任务,分解任务,制订工作计划,教师对学生方案进行检查、指导。
③决策(2学时)
确定掌握单片机I/O口基础知识需要的资源及学习步骤,确定控制电路的设计与编程的学习步骤,确定任务完成的展示方式。
④实施(10学时)
第一,单片机I/O口的控制电路设计。小组成员分工收集资料,掌握单片机I/O口的结构及工作原理,最后进行资料汇总,小组讨论、教师指导下确定方案,完成I/O电路设计。
第二,程序的编制。根据所设计的I/O接口电路及控制要求,在小组讨论、教师指导下确定方案,画出程序流程图,最后学生自己完成具体程序。
第三,软硬件的调试。烧入程序,对设计的系统进行软硬件调试,在调试过程中,记录好调试出现的问题,并归纳总结经验。
教师应合理安排时间,即使有个别小组在规定时间中没有完成任务也必须停止,并要求该小组对未完成任务的原因进行详细分析。教师应安排课余时间让未完成的小组完成项目的制作。如果大多数小组均未完成,教师应根据实际情况查找原因,是否项目设置过难、是否学生还没有掌握本次课的内容,在以后的课程中做出相应的调整。
⑤检查及实施(4学时)
根据设计产品的功能及具体过程,教师及小组互检评分。同时每人撰写产品说明书,根据个人在小组活动中的表现进行小组互评。
选小组代表按照任务书的要求,在全班介绍工作过程,改进提高并总结系统设计及调试经验,结合班级所有方案,优化小组方案。
4.结语
采用工作过程系统化的《单片机技术及应用系统设计》课程,大大提高了学生的学习兴趣和参与主动性、积极性,收到了良好的教学效果。通过对企业的用人调查,学生产品的调试与系统设计能力很强,不需再进行专业培训。今后还将对工作过程系统化的课程改革进行进一步完善,提高教学水平和教学质量,提高学生的工程实践能力。
参考文献:
[1]王斌.《电子设计自动化》课程工作过程系统化方案的开发[J].化工职业技术教育,2010(01).
关键词:电子电路仿真;研究案例;任务驱动
中图分类号:G642 文献标识码:A 文章编号:1004-4329(2016)02-127-04
随着电子技术及计算机技术的发展,电子电路仿真已成为现代电子系统设计与分析的重要手段和环节,电子电路仿真技术已成为电气电子工程师必备的专业技术与技能,电子电路仿真教学已成为电子信息类专业电子电路课程教学的重要组成部分[1-4]。然而,当前的电子电路仿真教学多局限于对电子电路理论的验证,及对电子电路实验的预演,仿真案例一般针对于某门课程某些具体知识点,缺乏综合性、工程性及创新性,从而难以培养学生的综合实践能力和创新意识。教学和科研是高校教师必须承担的两大任务,二者之间复杂的非线性关系颇受学界争论,然而“以研助教、研教相长”的观点得到了广大一线教师的认可[5,6]。“以研助教”的教学探索与实践表明:科研设施运用于教学可以提升教学条件;科研成果渗透于教学可以丰富教学内容;科研方法贯穿于教学可以革新教学方法。将研究案例应用于教学,是“以研助教”的重要途径之一,能有效提高教师的专业涵养和教学水平,提高学生的综合实践能力和创新意识[7,8]。因此,为提高学生解决复杂电子系统分析与设计问题的能力,在电子电路仿真教学中有必要引入一些教师所熟知的研究案例。本文将以非线性电路与系统研究为例,探讨基于研究案例的“任务驱动”教学法在电子电路仿真教学中的应用。
1基于研究案例的“任务驱动”教学法的实施路径
研究案例一般具有综合性、探索性,对学生而言具有较大难度,研究案例的实施与完成需要学生遵循科研思维和方法、主动探究、分工协作,传统的以知识传授为主的教学方法并不能有效达成教学目标,而基于建构主义学习理论的“任务驱动”教学法恰能满足要求。因此,我们提出基于研究案例的“任务驱动”教学法,即以教师所熟知的研究案例作为学习任务,在“教、学、做”一体化开放式教学环境中,按照图1所示的路径与流程组织教学。具体而言,教师作为研究案例的研究者、教学任务的者、教学过程的引导者、教学评价的组织者,主要负责研究案例的精选、任务的布置、学生活动的启发诱导、任务的组织评价及总结反馈;学生作为任务实现的主体、任务执行的探究者、任务评价的参与者,主要完成任务的分解与分工、资源与方法的探究、模型的建立与仿真、成果的展示与评价。
1.1任务的实施环境
基于研究案例的电子电路仿真“任务驱动”教学,需要在“教、学、做”一体化开放式教学环境中进行。“一体化”指的是教学环境集多媒体教学、电子仿真等多功能于一体,既要满足教师的“教”与“导”,更要满足学生的“学”与“做”。“开放式”有两层含义:其一,网络资源的开放性,即学生应能方便快捷地搜集、使用网络资源,以实现资源建构;其二,师生、生生之间交互的开放性,即学生在分组探究学习、执行任务过程中,小组成员间深入交流、分工协作,小组成果展示与交流面向全体学生,整个过程中师生交流无障碍,从而确保任务完成的可行性及任务评价的客观性。
1.2任务的设置
精选研究案例,科学设置学习任务是基于研究案例的“任务驱动”教学法实施的前提。研究案例的选取应遵循针对性、拓展性、可行性等原则。“针对性”指所选研究案例应符合电子电路仿真教学目标要求,与教学内容具有一定的关联性,比如在信号运算电路教学时,引入非线性系统电路仿真研究案例,考察学生综合运用比例、加减、积分、乘法等多种运算电路解决问题的能力。“拓展性”指所选研究案例是对现有教学内容的拓展,具有一定的探索性,比如在学习电阻、电容、电感三种基本电路元件的基础上,引入新型电路元件忆阻器的研究案例,通过仿真分析其性能及应用。“可行性”指所选案例属于教师的研究方向,难度适中,学生通过分组探究式学习、分工协作、教师引导可以完成任务,比如在开关电源的教学中,引入DC-DC硬开关变换器的非线性研究案例较为合适,而软开关变换器的非线性研究对本科生而言难度过大。以研究案例作为学习任务,教师在任务时,应交代案例的研究背景,明确任务要求。
1.3任务的执行
任务的执行过程,是学生自主探究学习、建模仿真的过程,教师不直接参与任务,仅充当激励者、引导者的角色,协助学生进行资源构建、方法构建。学生在领受任务后,应进行分组讨论,确定任务实施方案,划分子任务,明确人员分工,各小组成员应充分发挥自身学习积极性和主动性,分工协作,共同完成电子电路的建模、仿真分析、报告撰写、成果展示等任务。
1.4任务的评价
任务评价坚持教师评价与学生评价相结合、过程评价与结果评价相统一的原则。根据各小组成果的展示、汇报、答辩情况,学生在小组活动中的表现及发挥的作用,综合教师评价、学生自评、小组内成员互评、小组间互评等多种形式,对每个学生的学习态度、学习能力、专业水平、实践技能、协作意识、科研素养、创新思维等进行全方位的考核与评价。
2基于研究案例的“任务驱动”教学法的教学实践
为了拓宽学生视野,使学生认识开关电源中可能存在的分谐波、混沌现象,了解电路参数对电源性能的影响,在直流稳压电源仿真教学中引入开关变换器非线性动力学仿真研究案例,并以图2所示电压模式Buck变换器非线性仿真分析作为任务,要求学生为其建立Multisim仿真模型(如图3),并仿真得到不同输入电压Vin情况下变换器的动力学行为(如图4)。相关电路参数为:L=20mH,C=47μF,R=22Ω,T=0.4ms,Vref=11.3V,A=8.4,Vramp=VL+(VU-VL)(t/Tmod1),VL=3.8V,VU=8.2V[9]。图2电压模式Buck变换器原理图图3电压模式Buck变换器的Multisim仿真模型教师在布置任务时,向学生简要介绍变换器非线性研究的意义、内容、方法、成果等,激发学生自主完成任务的动机和兴趣,协助学生实现知识构建与资源构建。学生接到任务后,以小组为单位进行讨论,将任务分解为熟悉原理、建立模型、仿真分析、总结报告等多个阶段,其中建立模型涉及到电路元件选择及参数设置、斜坡信号的产生、加减运算及比较运算电路的实现、电压电流信号的采集与检测等,并在此基础上进行任务分工,各小组成员分别完成各自子任务,最终实现变换器模型的建立及仿真分析。任务完成后,以小组为单位进行成果展示、汇报和答辩,师生共同完成对每个小组每个学生的考核评价。教师对任务完成情况及学生表现进行总结、点评,并对研究案例进一步拓展,引导部分学生在课外进一步探索开关变换器中非线性动力学行为的控制与应用问题。
3结论
在电子电路仿真教学中实施基于研究案例的“任务驱动”教学法,以案例选取、任务设置为前提,以学生自主探究、协作完成任务为根本,以多元综合评价、“教、学、做”一体化开放式教学环境为保障,有效激发了学生学习的动机与兴趣,提高了学生学习的主动性和成就感,开拓了学生的科学视野,提升了学生综合实践能力,增强了学生的创新意识、团队协作意识。部分学生以此为基础,成功获批国家级、省级大学生创新创业训练计划项目多项;参加相关专业竞赛,并获国家级、省级奖项20余项;撰写毕业论文,获安徽省计算机学会、阜阳师范学院优秀本科毕业论文10余篇。
参考文献:
[1]陈华敏,任立民,徐源.电子设计自动化教学中引入案例教学法的新思路[J].河南科技学院学报,2011,(10):126-128.
[2]谭雪霏,赵春波,陈巩.基于案例的电子设计课程教学方法[J].滨州学院学报,2014,30(6):113-115.
[3]李健,李智,冯晓磊.“数字电子技术”课程的探究式案例教学[J].电气电子教学学报,2015,37(6):51-53.
[4]周大鹏,何光普.项目导向任务驱动教学模式的探索和实践——以《电子CAD》课程教学为例[J].乐山师范学院学报,2011,26(5):122-125.
[5]刘献君,吴洪富.非线性视域下的大学教学与科研关系研究[J].高等工程教育研究,2014,(5):77-87.
[6]侯爱荣.教学与科研关系的复杂性思考[J].渤海大学学报(哲学社会科学版),2010,(5):96-100.
[7]张又良,黄永平.科研促进教学实践的现状与对策[J].合肥工业大学学报(社会科学版),2014,28(2):120-123.
[8]肖新,焦立新,汪建飞.以研助学全面提高应用型人才培养质量[J].黄山学院学报,2014,16(2):128-130.
关键词:多媒体;电子技术;课堂教学;仿真
中图分类号:G642文献标识码:A
电子技术基础课程是工科各类专业的一门重要的技术基础课程,在科学技术飞速发展的今天,新器件、新技术、新方法的不断涌现,使得教学内容不断的增加,另一方面,授课学时数反而有所减少,特别是知识经济的到来,必须从教育思想、课程体系、教学内容、教学方法和教学手段等方面全方位的进行教学改革的研究与实践。我校非电类专业的电子技术基础课程是省级教学改革试点课程,经过多年的教学改革与实践,取得了一定的教学经验与成果,其中将电化教学引入电子技术实验就是其中之一,电子技术实验的教学改革与实践,获得校级教学成果一等奖1项,二等奖2项,电子技术系列课程均为省级精品课程,并获得省级教学成果三等奖2项,省级优秀教材一等奖1部,校级教学成果奖近10项等。现就多媒体课件在教学的体会做简要论述,供同行们参考。
1 多媒体教学势在必行
(1)该课程是技术基础课程,学生班级数较多,实践性强,大多采用大合堂授课,每批80人左右,传统教学坐在远离讲台的同学,在声音和视觉上都将受到限制,而多媒体教学则不然,试验台上的计算机图象清晰,音像效果都大大优过传统教学方法。
(2)当今,上课学时矛盾非常突出,授课计划学时减少,而教学内容不断增加,学时过少,采用传统教学方法势必被迫删除一些内容,或走马观花地讲授课程。多媒体教学拥有信息量大,不用板书,节省时间等明显优势,能较好的解决内容多课时少的矛盾。
(3)电子技术课程需要图表很多,传统教学,教师在黑板作图,一是费时,二是使学生思维不连贯,易使学生开小差。多媒体则不然,它不但便捷、省时,而且可以吸引学生自始至终都能集中精力听课。
(4)电子技术课程比较抽象,是比较难学的一门课程,传统的授课方式也比较枯燥,采用多媒体教学,合理运用文本、音频、图像、图形、动画、视频等,既可以大大简化难度,也可以提高学生学习的兴趣,特别是可以引入较多的电子技术应用实例,比如,波形的产生与整形,功率放大电路,巡回显示电路、定时、计时电路、智力竞赛抢答电路等,能够极大的激励学生学习电子技术的求知欲。
(5)电子技术是一门实践性极强的课程,采用多媒体技术,将计算机仿真技术引入课堂教学,当授课中涉及到某些电路需要实验演示时,利用超级链接调用PPT课件中建立的虚拟电子实验(EWB)电路文件进行演示,较好的解决了课堂教学中理论教学与实践教学脱节的矛盾,在同等时间获得最佳教学效果。
(6)网络课程是当今教学改革的热点,提倡使用立体教材,鼓励将黑板教学与现代教学结合起来。所以,无论是教学的需要、时代的驱使,还是学校考核的要求,采用多媒体教学势在必行。
2 采用多媒体教学,上好绪论课
每门课程的第一堂课是相当重要的,除学生对老师的印象感觉外,对该门课程的认识更为重要,学生认识到你这门课程的重要性还不够,关键还要激起学生的学习兴趣,激发学生的求知欲,所以,上好第一堂课,讲好绪论课尤为重要。
大家知道:“电子技术,无处不在、无所不用、领先潮流、奥妙无穷”。这可以充分利用PPT课件,在绪论课中把这种思想灌输给学生,使学生对此有较深刻的了解。
电子技术PPT课件中,主要通过以下几个方面的内容来达到目的:
(1)展示大量的电子器件:电阻器、电容器、电感器、二极管、三极管等各类电子元器件。
(2)展示大量的电子技术应用图片:电视机、计算机、手机等通信设备等等。
(3)播放小电视片:如电子产品组装现场、自动生产线、卫星升天、电子对抗等。
(4)演示小电子制作作品的工作过程:如智力竞赛抢答器、报警电路、电子计时器等。
利用PPT课件,大约需半个小时讲完总概述,也就是绪论课。通过多个班级的实践教学表明,采用了PPT教学后,学生对电子技术基础课程的学习兴趣明显提高。
3 引入EDA技术,提高课件水平
电子设计自动化(EDA)技术,可以根据电子电路的结构和元器件参数对电路进行仿真,获得电路的技术指标,从而可以快速、方便、精确地评价电路设计的正确性,节省大量的时间和经费。同时还可以对那些用传统方法不好进行分析试验的诸如温度特性、容差、灵敏度、最不利运行状况等进行分析实验等,因此,EDA技术已成为电子工程设计的重要手段,它的应用与发展,促进了现代电子技术向着更高、更新的层次发展,这就要求现代工程技术人员必须了解掌握EDA技术,以适应社会发展的需要。
虚拟电子实验台(EWB)是比较基础简单易学的电路仿真软件,它具有界面直观、操作方便等优点;一般电子技术人员,只要几个小时就可以学会EWB的基本操作;它是一种非常优秀的电子实训工具;提供了数千电子元器件、多种电子实验仪器和各种电路分析方法等。EWB最明显的特点是:仿真的手段切合实际,选用元器件和仪器与实际情形非常相近。绘制电路图需要的测试仪器均可直接从屏幕上选取,而且仪器的操作开关、按键同实际仪器的极为相似,因此特别容易学习和使用。通过电路仿真,既掌握了电路的性能,又熟悉了仪器的使用方法。
目前使用的是Multisim 7 ,将EWB软件融合到了PPT课件中,当授课时涉及到某些电路需要实验演示时,利用超级链接调用课件中建立的虚拟电子实验(EWB)电路文件进行演示,包括当场接线、连接仪器和实验方法、步骤、结果等,它不仅可以弥补元器件、仪器的不足,而且排除了原材料的损耗和仪器的损坏等,更重要的是理论联系实际及时,这样可以帮助学生更快、更好地掌握课堂讲述的内容,加深对概念、原理的理解,补充课堂理论教学的不足,而且通过电路仿真,可以熟悉常用电子仪器的测量方法,进一步培养学生的综合分析能力、排除故障能力和开发、创新能力等。
实践证明,应用多媒体课件授课与传统授课有机结合的方式才是最佳方式。这样既有形象生动、信息量大、交互性强的优势,又有教师通过口头、笔头表达能力、语言手势、甚至表情的相互传递,能产生无穷魅力的优势。只有主导者—教师灵活运用教学媒体、教学方法,把现代媒体教学和传统媒体教学方式有机结合,充分发挥各自优势,相互弥补不足,才能真正提高授课水平。
通过实践,在电子技术基础课程中,以下几方面内容最适合穿插使用多媒体课件进行教学。
(1)传统媒体不易表达清楚的内容:例如借助三维动画展现晶体管内部载流子运动规律、放大器静态工作点的稳定等,直观、形象、易懂。
(2)大型电路原理图:在讲解较复杂的电子电路时,若黑板画图既不一定清晰正确,又过于费时,此时采用课件形式较好。
(3)具有对偶性的内容:对于具有对偶性的原理,可选其典型内容采用传统方式讲授,其余部分采用课件,这样松弛有度、重点突出、节约时间。
(4)需要设计选择参数的内容:在运用PPT课件中,应当特别注意培养学生的创新能力,努力促进学生开阔视野、活跃思路,多角度、全方位地思考问题。例如通过现场改变参数、变换电路的结构等方式,以激发学生的学习兴趣,注意引导学生思考,灵活运用所掌握的知识。
(5)需要观看输入输出波形的内容:对于放大电路、运算电路和信号产生、整形电路等,显示出电路的有关波形,对学生来说,直观、明确的结果,使得学习既有趣,又轻松。如基本共射放大电路具有倒相作用,在屏幕上显示出两个不同颜色的反相的波形来,学生结果明确,还能够增强记忆。
(6)结论性的内容和简单介绍的内容:总之,在授课过程中,教师结合内容,适时引入PPT课件,与传统教学恰当而有机地结合在一起,有效地应用课件才能真正地提高教学质量。
4 采用PPT多媒体教学的注意事项
4.1 防止电子填鸭式教学
由于PPT是当今教学热点,是学校提倡的教学改革的重点工作,进而走向一个极端,一味的追求时髦,单纯地追求教学手段的先进和信息量的增大,简单地替代掉传统地教学方式,成为“电子式的满堂灌”。由此导致学生往往会抓不住重点或跟不上进度而失去信心和兴趣,使PPT教学的优势不能得到充分的发挥,结果适得其反。
4.2 禁止使用粗糙的课件
要制作一个好的PPT课件,不是件容易的事,它包含多方面人才的智慧和极大的劳动量。从立意到选材、美工、动画设计,从脚本到系统设计等,每个环节都应有较高水平的教师来完成。应当避免使用低档的PPT课件,比如仅仅将教案投放到屏幕、操作缓慢、图文模糊、音乐图象花哨、交互性特差等情况。若PPT课件质量低下,教学效果肯定还不如传统教学方法,这就失去了意义。
5 结束语
采用多媒体辅助教学,必须保留传统教学的精华,适当运用PPT教学手段,合理灵活地采用多媒体教学,才能够提高教学质量。无论采用何种教学方法、教学手段,都必须以学生为主体,教师为主导进行,教师是学生的帮助者。在教学过程中,根据不同的教学内容和不同的听课对象,教师采用不同的教学媒体和教学方法,才能够出色的完成教学任务。
参考文献:
李震梅.利用电教手段,在电子技术教学中引入EDA技术[J].兰州:电化教育研究,2003
高琴.利用电子板书授课的体会[J].南京:电气电子教学学报,2003,25(02)
多因子加权考核教学改革本科教学一、概论
传统的考核方式一般采用理论考试考核学员对课程知识的掌握程度,存在“一考定终身”的弊端。后来提出的考试成绩与平时成绩相结合的方式,对上述弊端有所改进,但平时成绩的比重占的太少,且没有合适的评判标准,往往以教员的主观臆断来决定学员的平时成绩。多因子加权考核法是指采用多种评价手段,全方位、多角度对学员的成绩进行评价,如结合过程性评价、小论文、理论考试、项目完成度、课堂表现、实验成绩、课后作业等。本论文主要针对本科编程类课程的特点,开展多因子加权考核法考核标准的研究。
二、本科编程类课程特点分析
本科编程类课程一般具有较强的综合性和系统性,知识点往往是连贯的,传统的按章节组织教学内容、逐章节授课,往往会导致知识点分割,如“EDA技术与PLD设计”“单片机原理”课程,一个基本的程序涉及多个章节的内容,若采用传统的教学方式,学生往往是每个知识点都掌握了,但综合起来就不会应用。其次,传统的教学方法一般只讲对的、忽视错的,通常的教材都教授对的知识,按照书本的要求逐步实现,肯定能完成课本上的示范实验,但开展综合性实验时,往往会出现这样或那样的问题,可由于课堂上没有教授过类似问题的解决方法,学生就会手足无措,不知道从何下手。因此,有必要研究合适的教学方法,以体现“在教师的指导下,以学习为中心、以学生为中心”的教学理念,使学生的学习从被动式学习向主动学习转变,教学目标从“知识为本”向“能力为本”转变,授课方式从传统的填鸭式“知识传授”向教授“知识获取”能力转变,教师承担的角色从教学的“主演者”向激发学生探索创新的“引导者”转变,以提高授课质量。同时,需要研究相对应的考核方式,实现全方位、多角度、全过程的考核学员的学习状况。
三、具体实现
在本科编程类课程中采用多因子加权考核法,主要包括理论考试、实验考核、课堂表现和加分项,其中理论考试占40%、实验考核占50%,课堂表现占10%。实验考核主要包括平常实验(50%)、综合大实验(50%)。课堂表现主要包括课堂参与度(50%)、回答问题的准确性(30%)、课堂纪律(20%)等。加分项在最后的总成绩中体现,最高不超过100分。
1.理论考试
理论考试采用试卷笔试进行,要求学员在120分钟内完成答卷。最后的理论考试主要综合考核学员对基础知识点的掌握程度。
2.实验考核
实验考核主要采用分阶段逐项考核法,全程跟踪学员对知识的掌握程度。本课程有10学时的实验课,包括基础实验(80%)和扩展实验(20%),与理论课时交叉安排,数次理论课后就安排一次实验,以实现分阶段考核。基础实验主要在实验箱上验证理论课所讲解的项目,考核学员对当前阶段所有项目中所包含的基础知识点的掌握程度。扩展实验是教员布置的扩展性内容,需要学员自主完成,以考核对知识点的灵活应用。实验评分时兼顾实验完成度、耗费时间和学员的机务作风。
在第五次课时向学员公布综合大实验内容,并充分开放实验室,使学员可利用课余时间在实验室完成综合大实验内容,最后,在课程结束时验收综合大实验的完成情况,依据综合大实验的完成度打分,若在综合大实验基础上自主设置并完成附加功能的,可得到5分附加分。
3.课堂表现
课堂表现主要包括课堂纪律、课堂参与度和回答问题的准确性。课堂纪律主要指学员有无打瞌睡、说话、随意走动等,为基本分,从全程授课来看,学员的课堂纪律都很好。课堂参与度主要指学员与教员的互动程度,课堂纪律很好,但课堂参与度不一定高,比如大家都坐得很好,不讲话,看似认真听讲,但可能神游物外。因此,每堂课授课时先指出本次课所要讲述的重难点和所涉及的知识点,并采用搭积木式授课法,先由教员讲授基本项目的完成思路,讲授时可设置一些常见的VHDL编程错误,作为问题抛出,再逐渐增加功能,引导学员思考完成。
4.总分计算
每项都按100分计算,计算公式如下:
S=0.5×SL+0.1×SK+0.5×(0.5×SZ+0.5×1N∑Ni=1SPi)+SJ
其中SL为理论成绩,SK为课堂表现,SZ为综合大实验成绩,SPi为平常实验成绩,SJ为实验加分。I范围为1~N。S最大不得超过100。
四、应用示例
1.课程概况
“EDA技术与PLD设计”课程是为雷达工程(电子方向)本科专业和测控技术与仪器本科专业开设的一门选修课程,其先修课程为“数字设计”。授课学时为30学时,其中理论20学时,实验10学时。本课程主要教授VHDL语言,实践性很强,需要在不断的实验操作中深入理解理论知识并能灵活应用。通过课程的学习和实验操作,以加深学员对“数字设计”理论知识的理解,使学员掌握VHDL语言并养成良好的编程习惯、建立整系统概念,提高学员的电子设计自动化技术应用能力、协作能力、分析问题能力、解决问题能力、实验操作能力,并培养良好的机务作风。
2.教学实施
传统教学方式主要基于QuartusII软件授课,讲述VHDL硬件描述语言的使用,通常采用先课堂讲授,再布置课后实验训练方式进行。课堂讲授一般按章节讲解知识点,而一个简单的VHDL程序通常包含多个章节的知识点,通过学习,学员基本能掌握课程各章节的内容,但利用课程所学解决实际问题的能力没有得到显著提高,往往存在对一个问题感觉无法下手,即没有建立整系统概念,没有站在总体的高度去思考问题。针对传统教学方法存在的缺点,采用了项目研究式教学法,即根据课程内容凝练了选择器、译码器、计数器、全加器、扫描显示电路、数控分频器、移位寄存器、频率计、电机控制、乐曲演奏电路、多波形函数信号发生器、A/D采样控制电路、PS2协议编程、VGA彩条信号显示编程等14个项目,课程标准所要求的所有知识点都包括在项目之中,每次课程讲授1~2个项目。授课时故意设置一些常见的VHDL编程错误,引导学员去排除,以加深学员对基本知识的理解。同时,我们将14个项目划分为3个授课阶段,具体如下:
第一阶段讲解选择器、译码器、计数器、全加器等4个项目,通过学习,使学员掌握课程基本知识,初步会用VHDL语言编程,会用Quartus软件调试、仿真程序,并安排一次实验考核,完成上述4个项目内容,以检验学员对基本知识的掌握程度。
第二阶段讲解扫描显示电路、数控分频器、移位寄存器、电机控制等4个项目,通过学习,以提高学员对VHDL语言的灵活应用能力,并能排除Quartus软件编程、调试、仿真中遇到的常见问题,并安排一次实验考核,完成上述4个项目内容,以检验学员对知识的灵活应用能力。
第三阶段讲解频率计、乐曲演奏电路、多波形函数信号发生器、A/D采样控制电路、PS2协议编程、VGA彩条信号显示编程等6个项目,其中每2个项目安排1次实验,此阶段属于提高拓展阶段,通过本阶段的学习,学员的整系统设计能力、自顶向下分析能力和自底向上实现能力得到提高。
3.考核
为检验教学效果,我们制订了相适应的多因子加权考核方式,拟采用理论考试、实验考核、课堂表现和加分项相结合的考核方式,全程考核学员对知识点的掌握程度。
理论考试采用试卷笔试进行,以考核学员对基础知识点的掌握程度。
实验考核采用分阶段逐项考核法,根据三个授课阶段实施,全程跟踪学员对知识的掌握程度,并根据考核结果总结、分析、讲评,以考促学,巩固学员的知识掌握能力,提高学员的知识应用能力。考核时分基础实验和扩展实验进行,实验评分时兼顾实验完成度、耗费时间和学员的机务作风,并根据综合大实验的完成情况计算附加分。
课堂表现则根据课堂纪律、课堂参与度和回答问题的准确性进行打分。
最后,依据公式统计单个学员成绩,作为课程成绩。
五、成效
通过授课方式改革和考核方式的改革,学员对“EDA技术与PLD设计”课程的学习热情更加高涨,尤其是通过考核结果可以看出,学员已掌握课程标准所要求的内容,初步能用VHDL语言编程,优秀的学员能用课程知识解决生活中的一些问题。在最后的综合大实验中,有1名学员得到附加分。
参考文献:
[1]张茜.基于知识、能力、素质协调发展的课程考核模式研究与实践[J].中国科技博览,2010,(7):34.
[2]黄文华,王雷.高职院校教学考核模式研究[J].考试周刊,2012,(9):158-159.