電工電子技術(shù)課程設計教學(xué)
電工電子技術(shù)課程設計教學(xué)【1】

摘要:以積極心理學(xué)基本理論為指導,對我院開(kāi)設課程《電工電子技術(shù)課程設計》的教學(xué)內容和方法進(jìn)行了初步的探索和實(shí)踐。
實(shí)踐證明,指導教師和學(xué)生都從中獲益良多,達到了雙贏(yíng)的效果.
項目資助信息:
本論文為“北京聯(lián)合大學(xué)人才強校計劃人才資助項目”成果.
關(guān)鍵詞:正向心理學(xué),電工電子技術(shù),課程設計,正向激勵
當前,高等教育質(zhì)量問(wèn)題,高校畢業(yè)生的綜合素質(zhì)水平、就業(yè)競爭力等問(wèn)題受到社會(huì )和高校的普遍重視。
各級各類(lèi)高校都在積極進(jìn)行教育教學(xué)改革,探索有效的教學(xué)方法和模式,以期培養出更具有創(chuàng )新精神、實(shí)踐動(dòng)手能力強和更具有發(fā)展后勁的高素質(zhì)應用性人才。
本文以正向心理學(xué)基本理論為指導,對我院開(kāi)設課程《電工電子技術(shù)課程設計》的教學(xué)內容和方法進(jìn)行了積極的探索和實(shí)踐并取得了可喜的成效。
一、積極心理學(xué)對學(xué)生培養的啟示
積極心理學(xué),是由美國前心理學(xué)會(huì )主席塞利格曼發(fā)起和推動(dòng)的一個(gè)心理學(xué)研究新領(lǐng)域。
它提倡研究積極的人格特質(zhì),把增進(jìn)個(gè)體的積極體驗和培養個(gè)體的自尊作為培養個(gè)體積極人格的最主要途徑。
它促使一個(gè)人具有良好的情緒,表現為熱愛(ài)生活,珍愛(ài)生命,具有強烈的責任感、堅強的意志和不竭的前進(jìn)動(dòng)力。
而這種良好的情緒不僅有助于人們深入、細致地觀(guān)察,促進(jìn)記憶、激發(fā)想象、活躍思維,而且能夠增強操作的準確性和精確性,提高操作的效率和增強人們的創(chuàng )造力。
增強個(gè)體的積極情緒體驗是積極心理學(xué)研究的主要內容。
積極心理學(xué)認為增進(jìn)個(gè)體的積極情緒體驗是發(fā)展個(gè)體積極人格、積極力量和積極品質(zhì)的一條最有效的途徑。
對于積極情緒,積極心理學(xué)家B.L.Fredrick提出了著(zhù)名的“拓展-構建”理論。
該理論認為積極情緒具有拓展并構建個(gè)體即時(shí)的思想或行為作用,也就是為即時(shí)的思想和行為提供充足的資源,例如使個(gè)體在當時(shí)的情景條件下反應更準確、認知更全面、思維的創(chuàng )造性更活躍等。
在擴建即時(shí)資源的基礎上,積極情緒還能幫助個(gè)體建立起長(cháng)遠的、有利于個(gè)人未來(lái)發(fā)展的資源。
同時(shí),積極情緒體驗中的個(gè)體能更全面認識自己面臨的任務(wù),從而保證個(gè)體在特定情境中能做出最有效的反應。
二、電工電子技術(shù)課程設計改革必要性
本課程是我院交通工程專(zhuān)業(yè)的學(xué)科大類(lèi)必修課程。
對現代電子設計技術(shù)環(huán)節,通過(guò)對典型課題的分析、設計及實(shí)際調試,使學(xué)生鞏固電工電子技術(shù)的基本知識與概念;通過(guò)學(xué)習現代電子器件的應用與設計方法,使學(xué)生在實(shí)際動(dòng)手操作能力方面得到鍛煉,增強創(chuàng )新意識。
該課程傳統的教授模式基本上都是由教師提供一個(gè)工作量和難度適中的指導書(shū),由學(xué)生按照指導書(shū)中的方法和步驟,循序漸進(jìn)地完成設計。
這種教學(xué)方式的不足體現在如下方面:
1、教學(xué)形式單一、死板,學(xué)生就像機器一樣機械地操作,使最后的設計成果幾乎千篇一律。
2、由于有完整的指導書(shū),使學(xué)生在學(xué)習和操作過(guò)程中出現問(wèn)題的幾率以及問(wèn)題類(lèi)型的多樣性減少,不利于學(xué)生分析問(wèn)題和解決問(wèn)題能力的培養。
3、同樣由于設計指導書(shū)的存在,使學(xué)生只是被動(dòng)地參與到課程設計的過(guò)程中,獨立思考時(shí)間減少,幾乎沒(méi)有獨立發(fā)揮想象力的空間,不利于學(xué)生創(chuàng )新能力的鍛煉和培養。
4、未必每個(gè)學(xué)生對指導書(shū)中的項目都感興趣,如果學(xué)生遇到不感興趣的主題,會(huì )極大地影響其學(xué)習和參與的主觀(guān)積極性和能動(dòng)性,自然課程設計的結果也就好不到哪去了。
可見(jiàn)這種教學(xué)方法沒(méi)有充分考慮學(xué)生基礎和接受能力以及學(xué)習興趣的差異等關(guān)鍵因素,導致基礎差的學(xué)生跟不上進(jìn)度,而基礎好的學(xué)生又缺少足夠的發(fā)展空間。
三、積極心理學(xué)指導下電工電子技術(shù)課程設計改革實(shí)踐
根據我院的大綱要求,本課程設計主要針對EDA設計進(jìn)行。
積極心理學(xué)強調在教學(xué)中要增強學(xué)生的積極情緒體驗,調動(dòng)學(xué)生的學(xué)習動(dòng)機,讓學(xué)生把求知當作一種享受和挑戰。
為此作者根據多年授課經(jīng)驗和該門(mén)課程特點(diǎn),設計了如下一些關(guān)鍵教學(xué)環(huán)節。
1、學(xué)習、理解環(huán)節――注重學(xué)生自學(xué)能力培養
首先介紹EDA技術(shù)及可編程邏輯器件的工作原理,幫助學(xué)生建立EDA設計流程和FPGA編程下載的概念。
為了使學(xué)生有切身體驗,體會(huì )利用 EDA設計軟件進(jìn)行設計、編輯、綜合、編譯和仿真等環(huán)節,特地為學(xué)生制作了自學(xué)講義:“原理圖輸入設計――Quartus II 軟件應用初步”,下發(fā)到每位學(xué)生手中,讓學(xué)生自己按照講義內容一步一步操作完成一個(gè)2-4譯碼器的設計和仿真。
之所以讓學(xué)生自學(xué)這部分內容,主要是考慮到對特定軟件的學(xué)習,之前學(xué)生已經(jīng)學(xué)習過(guò)C語(yǔ)言等編程知識,而且在現代的信息化時(shí)代,學(xué)生對于計算機相�P知識的掌握速度和能力遠遠超過(guò)了老師,只要方法得當,他們很快就會(huì )掌握要領(lǐng)。
再者也考慮到了學(xué)生的差異性,給予他們一定的自由度,使得每個(gè)學(xué)生都可以按照自己的進(jìn)度學(xué)習,讓每位學(xué)生都有所收獲。
事實(shí)也證明這種方法是可行的,有些同學(xué)掌握非?,而且興趣盎然,一完成馬上向老師報告,當得到教師的表?yè)P和肯定后更是以極大的熱情投入到了下一個(gè)環(huán)節中去;而對于進(jìn)展較慢的同學(xué)來(lái)講,希望他們把基礎打扎實(shí),而不是一味求快,這時(shí)老師的態(tài)度非常關(guān)鍵,一定要給予他們正向的評價(jià)和鼓勵,肯定他們付出的努力和取得的進(jìn)展,使他們愿意克服困難繼續前行。
2、掌握、應用環(huán)節――照貓畫(huà)虎
通過(guò)對2-4譯碼器的設計和仿真,學(xué)生已經(jīng)對如何利用原理圖進(jìn)行設計和仿真有了一個(gè)初步的體驗,接著(zhù)讓學(xué)生自己設計一個(gè)3-8線(xiàn)譯碼器。
學(xué)生要完成該任務(wù),必須把上一任務(wù)的原理和操作步驟理解吃透,這無(wú)形中又鞏固和消化了所學(xué)知識。
這一過(guò)程中,學(xué)生可以充分發(fā)揮自己的才能,教師在指導中如發(fā)現某個(gè)學(xué)生遇到的問(wèn)題和先前其他學(xué)生的問(wèn)題相同時(shí),會(huì )直接找前面的同學(xué)來(lái)進(jìn)行解答。
這樣一方面給指導教師騰出了時(shí)間去解決更棘手的問(wèn)題,另一方面也給學(xué)生提供了一個(gè)展示自我,總結歸納自己所學(xué)知識的機會(huì ),而同學(xué)之間的交流和溝通也更加順暢,整個(gè)實(shí)驗室氣氛非;钴S。
接下來(lái)通過(guò)引導學(xué)生完成一個(gè)三人表決器設計并生成一個(gè)元件,引入層次化設計和可重用元件的概念。
接著(zhù)給學(xué)生布置獨立完成的任務(wù):通過(guò)層次化設計方法,利用自己生成的半加器元件設計一個(gè)全加器。
從而全面理解和掌握層次化設計的概念和方法。
3、初級應用進(jìn)階――VHDL語(yǔ)言設計
原理圖設計法雖然直觀(guān)清楚,但對于復雜系統來(lái)講,還是需要利用VHDL語(yǔ)言來(lái)完成。
因此掌握VHDL語(yǔ)言設計的基本原則和方法,也是學(xué)生必備的技能之一。
其中首要任務(wù)就是對VHDL語(yǔ)言語(yǔ)法規則的掌握。
這一環(huán)節我仍然采用了學(xué)生利用講義自己練習的方法,在講義中,根據不同的語(yǔ)句特地安排了不同的例題進(jìn)行有針對性的學(xué)習和訓練。
例如,通過(guò)用VHDL語(yǔ)言描述一個(gè)2輸入與非門(mén),了解一個(gè)完整VHDL程序的基本結構和組成;通過(guò)設計加法器,了解信號與變量的概念;通過(guò)8-3線(xiàn)優(yōu)先編碼器設計,學(xué)會(huì )使用CASE語(yǔ)句;通過(guò)設計奇偶校驗器,掌握LOOP語(yǔ)句的使用;通過(guò)設計比較器,學(xué)會(huì )使用NEXT和EXIT語(yǔ)句。
通過(guò)大量的實(shí)例練習,學(xué)生很快掌握了VHDL語(yǔ)言設計的基本規則和語(yǔ)法要領(lǐng)。
特別是我在講義中人為設置了多處語(yǔ)法和邏輯錯誤,讓學(xué)生自行找出并排除,這一過(guò)程極大促進(jìn)了學(xué)生對VHDL語(yǔ)法規則的深刻理解和掌握,也很好的鍛煉了學(xué)生自己分析故障排除錯誤的能力,使他們充分體會(huì )到馬虎粗心帶來(lái)的時(shí)間和精力成本,意識到細心對完成設計的重要性。
學(xué)生互相幫助,通過(guò)互查找到了大部分錯誤,同時(shí)五花八門(mén)的錯誤類(lèi)型也極大地豐富了我的經(jīng)驗,對于我來(lái)講,也是難得的學(xué)習提高機會(huì )。
4、實(shí)戰篇――熟悉開(kāi)發(fā)系統,讓自己的程序動(dòng)起來(lái)
如果說(shuō)前面的訓練還局限于紙上談兵,則這部分練習就是從虛幻走向現實(shí),夢(mèng)想實(shí)現的關(guān)鍵一步。
這里采用我校實(shí)訓基地實(shí)驗室提供的GW-48系列SOPC/EDA開(kāi)發(fā)系統。
首先提供一個(gè)簡(jiǎn)單實(shí)例――十進(jìn)制計數器設計,完成VHDL文本輸入設計-工程創(chuàng )建-綜合分析-仿真分析-生成RTL電路-引腳鎖定-編程下載-實(shí)物展示的完整設計流程。
學(xué)生真切的看到了一個(gè)設計程序如何下載到芯片中,使開(kāi)發(fā)系統變成一個(gè)實(shí)際的十進(jìn)制計數器的過(guò)程。
而學(xué)生對EDA最感興趣和神奇之處,也就在于設計什么樣的程序下載,就能使芯片變成什么樣的器件。
可以是一個(gè)頻率計,也可以成為一個(gè)秒表。
這極大的調動(dòng)了學(xué)生學(xué)習的興趣和積極性。
在好奇心的驅使下,學(xué)生反復演示和對照開(kāi)發(fā)系統的各部分硬件組成,完成對開(kāi)發(fā)系統的熟悉和了解。
之后還可以提供一些典型單元電路的設計,如七段數碼管顯示、按鍵輸入、2N分頻器等,讓學(xué)生自己完成引腳鎖定和編程下載,為后續完整的獨立設計奠定基礎。
這一過(guò)程中給學(xué)生以持續的、正向的激勵非常重要,可以促使他們克服恐懼和畏難情緒。
5、小試牛刀――秀出自我
至此學(xué)生已基本掌握開(kāi)發(fā)一個(gè)完整系統的所有關(guān)鍵技能和知識,后續任務(wù)是通過(guò)一個(gè)簡(jiǎn)單但完整的設計案例向學(xué)生介紹從設計選題、方案論證到完成設計驗證、寫(xiě)出設計報告的FPGA設計的全過(guò)程。
最后提供若干不同的設計題目讓學(xué)生自由選擇,比較典型的題目有:頻率計、數字鐘、密碼鎖、交通燈控制器及彩燈控制器設計等。
學(xué)生選題自由度較大,能力較強且自信的學(xué)生可以單獨一人一題,獨立完成;不太自信或能力較差的學(xué)生可以自由組團,3-4人一組共同完成,每人根據自己的長(cháng)項完成設計的一部分,不擅長(cháng)的項目或模塊可通過(guò)小組合作,請其他同學(xué)幫助完成,但要在最后的報告中明確表明自己完成的部分。
這一做法有效避免了抄襲和因任務(wù)太過(guò)艱巨而使學(xué)生喪失動(dòng)力和信心的情況發(fā)生,最大程度保護了學(xué)生的激情和接受挑戰的勇氣。
6、追求卓越――更上一層樓
上一過(guò)程的每個(gè)題目都按難易程度分層給出,有基本功能和附加功能。
對于能力較強又積極進(jìn)取的學(xué)生來(lái)說(shuō),會(huì )自覺(jué)完成所有設計,實(shí)現所有功能,比如呂某同學(xué),表現非常出色;而對于另一部分學(xué)生來(lái)講,悟性很高,能較快且較好完成基本功能,但自己不會(huì )主動(dòng)完成附加功能,這時(shí)我就會(huì )對他們進(jìn)行一些積極的引導和鼓勵,促使他們接受更大的挑戰,而且大部分同學(xué)在鼓勵下還是很樂(lè )意做到更好,比如薛某就是典型代表;當然也有個(gè)別同學(xué),只滿(mǎn)足于完成基本功能,任你怎么說(shuō),就是不動(dòng),說(shuō)自己不會(huì )也不愿意學(xué),指導教師也就只好放棄。
整個(gè)教學(xué)過(guò)程通過(guò)教師精心組織和實(shí)施,教師并不事無(wú)巨細地告訴學(xué)生如何去做,而是以答疑為主。
學(xué)生遇到問(wèn)題不是簡(jiǎn)單地幫助其排除,而是提出產(chǎn)生故障的各種可能,由學(xué)生自行排除,鼓勵學(xué)生提問(wèn)和發(fā)表不同見(jiàn)解.設計驗收采用提問(wèn)和討論方式檢查學(xué)生對知識的掌握程度,讓學(xué)生在學(xué)習過(guò)程中將理論和實(shí)踐真正結合起來(lái),為以后的工作打下堅實(shí)的基礎。
四、結束語(yǔ)
在教學(xué)過(guò)程中通過(guò)上述嘗試和探索,得到一些啟示和收獲:
1、盡可能多提供不同的設計題目,讓學(xué)生有更多機會(huì )選擇真正感興趣并愿為之付出辛苦和努力去完成的題目。
同時(shí)題目也應有一定實(shí)用性和先進(jìn)性,學(xué)生完成后真正有所收獲。
教師也需要長(cháng)期和深厚的積累,并隨時(shí)關(guān)注業(yè)界最新技術(shù)動(dòng)態(tài),及時(shí)、恰當的將其引入課程設計的任務(wù)規劃和安排中。
2、讓學(xué)生深刻地理解原理。
只有理解原理才能有效進(jìn)行模塊劃分,同時(shí)學(xué)生完成設計的過(guò)程中才能減少困惑和盲目,目標更加清晰,而且從中習得的知識和技能才更容易內化為自己的綜合實(shí)力。
對每個(gè)課設題目,都鼓勵學(xué)生從不同途徑尋找和獲得與課題相關(guān)的各種文獻資料,從而達到對課題原理和背景知識的全方位和透徹理解。
3、充分利用實(shí)驗室的現有設備,保證給定題目可在現有設備的基礎上完成,而且每個(gè)題目都分層次、循序漸進(jìn)提出任務(wù)要求,以滿(mǎn)足不同能力和水平的學(xué)生。
既照顧能力較差的學(xué)生,使他��能完成設計,同時(shí)通過(guò)一個(gè)個(gè)小目標的完成,學(xué)生也更易獲得成就感和保持持久的興趣和激情繼續完成下一目標。
4、題目的內容和難度要適當,保證大多學(xué)生在規定的時(shí)間內可以完成,同時(shí)照顧到學(xué)有余力的學(xué)生,給學(xué)生留有發(fā)揮想象力和創(chuàng )造力的空間,也鼓勵學(xué)生自己尋找感興趣的題目去做。
5、教師要積極參與到學(xué)生的設計中。
這是一個(gè)教學(xué)相長(cháng)的過(guò)程,教師參與學(xué)生設計,能更全面和真實(shí)了解學(xué)生的水平和遇到的問(wèn)題,提供更有效的指導;反之,了解不同學(xué)生在不同設計題目中遇到的問(wèn)題,又極大的豐富了教師的經(jīng)驗,在幫助學(xué)生解決各類(lèi)問(wèn)題的過(guò)程本身也是對教師一個(gè)極好的鍛煉。
就作者本人來(lái)講,通過(guò)多年的教學(xué)實(shí)踐,感覺(jué)在幫助學(xué)生解決問(wèn)題的同時(shí),自己也收獲頗深。
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電子技術(shù)課程設計教學(xué)【2】
摘 要: 電子技術(shù)課程設計是在電子技術(shù)實(shí)驗的基礎上進(jìn)行的綜合性的實(shí)驗訓練,是對電子類(lèi)專(zhuān)業(yè)學(xué)生進(jìn)行綜合能力培養的實(shí)踐課程,對于學(xué)生全面、系統、深入地理解與掌握電子系統的知識與設計方法具有重要的教學(xué)意義。
文章對于電子技術(shù)課程設計的重點(diǎn)、要求、教學(xué)過(guò)程等進(jìn)行了研究,并提出了改進(jìn)意見(jiàn)。
關(guān)鍵詞: 電子技術(shù)課程設計 教學(xué)設計 教學(xué)過(guò)程
電子技術(shù)課程設計是在電子技術(shù)實(shí)驗的基礎上進(jìn)行的綜合性的實(shí)驗訓練,是電子技術(shù)課程的實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節,是對電子類(lèi)和其他相近專(zhuān)業(yè)學(xué)生進(jìn)行綜合能力培養的實(shí)踐課程,對于全面、系統、深入地理解與掌握電子系統的知識、設計方法具有重要的教學(xué)意義。
1.電子技術(shù)課程設計的重點(diǎn)與要求
本課程的重點(diǎn)是電路設計,內容側重綜合應用所學(xué)知識,設計制作較為復雜的功能電路或小型電子系統。
一般給出實(shí)驗任務(wù)和設計要求,通過(guò)電路方案設計、電路設計、電路安裝調試和指標測試、撰寫(xiě)實(shí)驗報告等過(guò)程,培養學(xué)生綜合運用所學(xué)知識解決實(shí)際問(wèn)題的能力,提高電路設計水平和實(shí)驗技能。
在實(shí)踐中著(zhù)重培養學(xué)生系統設計的綜合分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力,培養學(xué)生創(chuàng )新實(shí)踐的能力。
電子技術(shù)課程設計一般要求學(xué)生根據題目要求,通過(guò)查閱資料、調查研究等,獨立完成方案設計、元器件選擇、電路設計、仿真分析、電路的安裝調試及指標測試,并獨立寫(xiě)出嚴謹的、文理通順的實(shí)驗報告。
具體地說(shuō),學(xué)生通過(guò)課程設計教學(xué)實(shí)踐,應達到以下基本要求:建立電子系統的概念,綜合運用電子技術(shù)課程中所學(xué)習到的理論知識完成一個(gè)電子系統的設計;掌握電子系統設計的基本方法,了解電子系統設計中的關(guān)鍵技術(shù);進(jìn)一步熟悉常用電子器件的類(lèi)型和特性,掌握合理選用器件的原則;掌握查閱有關(guān)資料和使用器件手冊的基本方法;掌握用電子設計自動(dòng)化軟件設計與仿真電路系統的基本方法;進(jìn)一步熟悉電子儀器的正確使用方法;學(xué)會(huì )撰寫(xiě)課程設計總結報告;培養嚴肅認真的工作作風(fēng)和嚴謹的科學(xué)態(tài)度。
2.電子技術(shù)課程設計的教學(xué)過(guò)程
電子技術(shù)課程設計是在教師指導下,學(xué)生獨立完成課題,達到對學(xué)生理論與實(shí)踐相結合的綜合性訓練,要求本課程設計涵蓋模擬電路知識和數字電路知識,因此課程設計的選題要求包含數字電子技術(shù)和模擬電子技術(shù)。
教學(xué)環(huán)節可以分為以下四個(gè)部分。
2.1課堂講授。
課程設計開(kāi)始前,需要確定指導老師。
由指導老師通過(guò)兩學(xué)時(shí)的教學(xué),明確課程設計的要求,主要內容包括課程介紹、教學(xué)安排、成績(jì)評定方法等。
在課堂教學(xué)環(huán)節中,指導老師介紹課題的基本情況與要求,要求學(xué)生從多個(gè)課題中選擇一個(gè)。
2.2設計與調試環(huán)節。
2.2.1前期準備、方案及電路設計。
前期準備包括選擇題目、查找資料、確定方案、電路設計、電路仿真等。
在確定方案時(shí)要求學(xué)生認真閱讀教材,根據技術(shù)指標,進(jìn)行方案分析、論證和計算,獨立完成設計。
設計工作內容如下:題目分析、系統結構設計、具體電路設計。
學(xué)生根據所選課題的任務(wù)、要求和條件進(jìn)行總體方案的設計,通過(guò)論證與選擇,確定總體方案。
此后是對方案中單元電路進(jìn)行選擇和設計計算,稱(chēng)為預設計階段,包括元器件的選用和電路參數的計算。
最后畫(huà)出總體電路圖(原理圖和布線(xiàn)圖),此階段約占課程設計總學(xué)時(shí)的30%。
2.2.2在實(shí)驗室進(jìn)行電路安裝、調試,指標測試等。
在安裝與調試這個(gè)階段,要求學(xué)生運用所學(xué)的知識進(jìn)行安裝和調試,達到任務(wù)書(shū)的各項技術(shù)指標。
預設計經(jīng)指導教師審查通過(guò)后,學(xué)生即可購買(mǎi)所需元器件等材料,并在實(shí)驗箱上或試驗板上組裝電路。
運用測試儀表調試電路、排除電路故障、調整元器件、修改電路(并制作相應電路板),使之達到設計指標要求。
此階段往往是課程設計的重點(diǎn)與難點(diǎn),所需時(shí)間約占總學(xué)時(shí)的50%。
2.3撰寫(xiě)總結報告,總結交流與討論。
撰寫(xiě)課程設計的總結報告是對學(xué)生寫(xiě)科學(xué)論文和科研總結報告能力的訓練。
學(xué)生寫(xiě)報告,不僅要對設計、組裝、調試的內容進(jìn)行全面總結,而且要把實(shí)踐內容上升到理論高度。
總結報告應包括以下方面:系統任務(wù)與分析、方案選擇與可行性論證、單元電路的設計、參數計算及元器件選擇、元件清單和參考資料目錄。
除此之外,還應對以下幾部分進(jìn)行說(shuō)明:設計進(jìn)程記錄,設計方案說(shuō)明、比較,實(shí)際電路圖,功能與指標測試結果,存在的問(wèn)題及改進(jìn)意見(jiàn),等等。
總結報告具體內容如下:課題名稱(chēng)、內容摘要、設計內容及要求、比較和選擇設計的系統方案、畫(huà)出系統框圖、單元電路設計、參數計算和器件選擇。
畫(huà)出完整的電路圖,并說(shuō)明電路的工作原理。
組裝調試的內容,包括使用的主要儀器和儀表;調試電路的方法和技巧;測試的數據和波形并與計算結果比較分析;調試中出現的故障、原因及排除方法。
總結設計電路的特點(diǎn)和方案的優(yōu)缺點(diǎn),指出課題的核心及實(shí)用價(jià)值,列出系統需要的元器件清單,列出參考文獻,收獲、體會(huì ),并對本次設計提出建議。
2.4成績(jì)評定。
課程的實(shí)踐性不僅體現實(shí)際操作能力,而且體現獨立完成設計和分析的能力。
因此,課程設計的考核分為以下部分:設計方案的正確性與合理性。
設計成品:觀(guān)察實(shí)驗現象,是否達到技術(shù)要求。
(安裝工藝水平、調試中分析解決問(wèn)題的能力)實(shí)驗報告:實(shí)驗報告應具有設計題目、技術(shù)指標、實(shí)現方案、測試數據、出現的問(wèn)題與解決方法、收獲體會(huì )等。
課程設計答辯:考查學(xué)生實(shí)際掌握的能力和表達能力,設計過(guò)程中的學(xué)習態(tài)度、工作作風(fēng)和科學(xué)精神及創(chuàng )新精神,等等。
3.電子技術(shù)課程設計的步驟
在“電子技術(shù)基礎”理論課程教學(xué)中,通常只介紹單元電路的設計。
然而,一個(gè)實(shí)用的電子電路通常是由若干個(gè)單元電路組成的。
通常將規模較小、功能單一的電子電路稱(chēng)為單元電路。
因此,一個(gè)電子系統的設計不僅包括單元電路的設計,還包括總體電路的系統設計(總體電路由哪些單元電路構成,以及單元電路之間如何連接,等等)。
隨著(zhù)微電子技術(shù)的發(fā)展,各種通用和專(zhuān)用的模擬和數字集成電路大量涌現,電子系統的設計除了單元電路的設計外,還包括集成電路的合理選用。
電子電路的系統設計越來(lái)越重要,不過(guò)從教學(xué)訓練角度出發(fā),課程設計仍應保留一定的單元電路內容。
電子系統分為模擬型、數字型及兩者兼而有之的混合型三種。
雖然模擬電路和數字電路設計的方法有所不同(尤其單元電路的設計),但總體電路的設計步驟是基本相同的。
電子電路的一般設計方法與步驟包括:總體方案的設計與方案論證、單元電路的設計、單元電路間的連接方法、繪制總體電路草圖、關(guān)鍵電路試驗、EDA仿真、繪制正式的總體電路圖等。
4.電子技術(shù)課程設計的效果
學(xué)生經(jīng)過(guò)這樣系統訓練后,各方面技能都通過(guò)考核,為后續課程的學(xué)習打下了扎實(shí)的基礎。
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電子技術(shù)課程設計的改革【3】
摘 要:針對傳統電子技術(shù)課程設計教學(xué)過(guò)程中存在的問(wèn)題,提出了基于“實(shí)際工程項目”的電子技術(shù)課程設計教學(xué)改革。
文中以1 000 s秒表電路設計為例,以EDA仿真軟件為基礎,對電子技術(shù)課程設計進(jìn)行了教學(xué)改革,并建立了完善的成績(jì)評定體系。
實(shí)踐證明新的電子技術(shù)課程設計教學(xué)模式,充分調動(dòng)了學(xué)生的學(xué)習熱情,點(diǎn)燃了學(xué)生的求知欲望。
關(guān)鍵詞:EDA 電子技術(shù) 課程設計 改革實(shí)踐
電子技術(shù)課程設計是該校電氣、計算機、信息類(lèi)等相關(guān)專(zhuān)業(yè)重要的理論和實(shí)踐綜合設計環(huán)節,其教學(xué)效果直接影響著(zhù)學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐的積極性和創(chuàng )新性。
該校傳統的電子技術(shù)課程設計都是買(mǎi)成套產(chǎn)品讓學(xué)生按圖組裝,焊接、調試,根據作品和報告給定成績(jì)。
這種傳統方式的課程設計,學(xué)生的創(chuàng )新意識缺乏鍛煉,學(xué)習興趣降低,不利于培養學(xué)生實(shí)踐動(dòng)手能力和主動(dòng)探索精神。
為了提高我校實(shí)踐教學(xué)效果,加強學(xué)生綜合素質(zhì),又恰逢我院新進(jìn)PCB板制作設備,電子技術(shù)課程設計引進(jìn)了Proteus仿真,Protel原理圖繪制和PBC制作,進(jìn)行了基于“實(shí)際工程項目”教學(xué)改革,下面就以1 000 s秒表電路設計為例,介紹電子技術(shù)課程設計的實(shí)施過(guò)程。
1 課程設計選題
要想挑起學(xué)生動(dòng)手興趣,提高設計熱情,學(xué)生親自參與課程設計全過(guò)程,可以自擬感興趣的題目,增強學(xué)生的自我意識和參與感。
當然,教師給定的題目必須貼近生活實(shí)際,有較強的應用背景,與實(shí)驗條件匹配,且不要限制太死板,要給學(xué)生發(fā)揮的空間。
一般讓學(xué)生提前一個(gè)月的時(shí)間選題,可以留充足的時(shí)間在網(wǎng)上購買(mǎi)元器件。
秒表在電子產(chǎn)品中用到非常廣泛,又較全面的覆蓋了電子技術(shù)的主要知識點(diǎn),現以1 000 s秒表為例,對該校電子技術(shù)課程設計進(jìn)行了全面改革。
2 建立模塊化設計思想
根據題目,上網(wǎng)查找資料,確定1 000 s秒表這個(gè)項目分4個(gè)模塊。
他們分別是基本RS觸發(fā)器、單穩態(tài)觸發(fā)器、時(shí)鐘發(fā)生器和計數譯碼顯示部分。
確定基本RS觸發(fā)器的職能是啟動(dòng)和停止秒表工作;單穩態(tài)觸發(fā)器為計數器提供清零信號;時(shí)鐘發(fā)生器用555定時(shí)器構成,為計數器提供時(shí)鐘信號;計數及譯碼顯示是對時(shí)鐘進(jìn)行計數,并用數碼管顯示出來(lái)。
確定好各模塊基本功能后,通過(guò)查閱資料,熟悉相關(guān)理論知識,對各模塊電路進(jìn)行設計。
3 Proteus仿真
為了高效設計,對各模塊電路分別進(jìn)行仿真,即分別測試基本RS觸發(fā)器,單穩態(tài)觸發(fā)器、時(shí)鐘發(fā)生器和計數器邏輯功能,待各模塊電路仿真工作正常后,在將有關(guān)電路逐級連接起來(lái)進(jìn)行測試,直到測試整個(gè)1 000 s秒表整個(gè)電路的功能,,最終的仿真設計電路圖為圖1所示。
模塊1為用集成與非門(mén)構成的基本RS觸發(fā)器,它的一路輸出為模塊3的單穩態(tài)觸發(fā)器的輸入,另一路輸出為與非門(mén)C(U1)的輸入控制信號,按動(dòng)按鈕開(kāi)關(guān)K2,則門(mén)A(U1)輸出,門(mén)B(U1)輸出,K2復位,和狀態(tài)保持不變;再按動(dòng)K1,則由0變?yōu)?,門(mén)C(U1)開(kāi)啟,為計數器啟動(dòng)做好準備,由1變?yōu)?,送出負脈沖,啟動(dòng)單穩態(tài)觸發(fā)器工作。
模塊3的輸入觸發(fā)脈沖由模塊1的提供,輸出負脈沖通過(guò)非門(mén)B(U3)加到計數器的清零端,為計數器提供清零信號。
模塊2為用555定時(shí)器構成的多諧振蕩器,是一種性能較好的時(shí)鐘源。
當基本RS觸發(fā)器時(shí),門(mén)C(U1)開(kāi)啟,555產(chǎn)生的脈沖信號通過(guò)門(mén)C(U1)作為計數脈沖加于計數器的計數輸入端。
模塊4是計數顯示部分。
采用異步二-五-十進(jìn)制加法計數器74LS90芯片,該芯片,先通過(guò)不同的連接方式,測試74LS90的四種不同的邏輯功能,然后把它工作于十進(jìn)制計數的8421碼狀態(tài)。
經(jīng)過(guò)仿真,電路設計合理,仿真結果好。
這種設計和仿真方法有利于檢查和排除故障,保證設計高效、圓滿(mǎn)完成。
4 繪制電路原理圖和PCB板建立
為了更接近于工程實(shí)踐,電路設計仿真好后,學(xué)生還需根據PROTEL軟件進(jìn)行原理圖的繪制和PCB板的制作,設計PCB板時(shí)盡量自動(dòng)布線(xiàn)后,再加上人工修改,這樣使布線(xiàn)更合理。
根據每個(gè)學(xué)生上交的PCB板文件,教師根據該院新引進(jìn)的PCB板生產(chǎn)設備印制出學(xué)生獨一無(wú)二的PCB板。
接下來(lái)的工作就是焊接元器件和調試硬件電路,因為有仿真基礎,大大減少了硬件調試時(shí)間,產(chǎn)品的合格率得到了很大提高。
5 全面的考核系統
建立完善的成績(jì)考核系統是保證電子技術(shù)課程設計教學(xué)質(zhì)量的關(guān)鍵。
結合工程實(shí)際產(chǎn)品設計的一般流程,根據各個(gè)環(huán)節在設計電子技術(shù)課程設計的所占比重,課程設計成績(jì)由設計方案成績(jì)(占20%)、軟件仿真成績(jì)(25%)、硬件調試成績(jì)(占35%)和總結報告成績(jì)(占20%)四部分組成。
設計方案成績(jì)重點(diǎn)考察學(xué)生是否認真查閱資料,獨立完成設計方案與器件選型,按課題要求完成電路圖設計,所涉及的方案是佛偶偶有創(chuàng )新性。
在軟件仿真成績(jì)和硬件調試成績(jì)的評定過(guò)程中,不僅要重視結果,而且要重視過(guò)程,通過(guò)提問(wèn)等方式來(lái)進(jìn)一步考核學(xué)生對于設計電路原理的理解和掌握程度,分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。
總結報告成績(jì)考察學(xué)生實(shí)驗報告的規范程度,內容完整性,電路原理圖和印制電路板圖繪制的規范情況。
通過(guò)近幾年的電子技術(shù)課程設計教學(xué)改革,激發(fā)了學(xué)生濃厚的學(xué)習興趣,提高了學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力,培養了學(xué)生的創(chuàng )新精神、協(xié)作和配合能力,鍛煉了學(xué)生的科技總結報告撰寫(xiě)能力,提高了我校電氣專(zhuān)業(yè)學(xué)生的整體素質(zhì)。
為他們參加校內和全國電子設計大賽奠定了基礎。
參考文獻
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