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“電子技術基礎”包括模擬電子技術和數字電子技術兩門主要課程,是理工科相關專業的技術基礎課程,也是生物醫學工程專業的重要專業基礎課和技術基礎課。生物醫學工程專業開設“電子電路課程設計”課程,對提高學生的電路設計能力、硬件制作能力和系統調試能力,以及培養學生發現問題、分析問題、解決問題的能力具有非常重要的意義。如何利用科學的選題在較短的時間內訓練和提高學生的這些能力,并有意識地培養學生的創新意識和科研能力,是該課程在教學過程中重要的教學研究課題。[4-6]
一、生物醫學工程專業“電子電路課程設計”教學中存在的問題
由于生物醫學工程專業的特殊性,目前在生物醫學工程專業的“電子電路課程設計”教學過程中,普遍存在以下幾個問題:
1.課程設計的選題沒有考慮專業特點,實施的目的性不強,與專業的整體發展建設結合較差,達不到課程設計要求
一個突出的問題是,課程設計的選題大部分是沿用電子信息類專業的傳統選題,如多級低頻阻容耦合放大器、功率放大器、語音放大器、函數發生器、交直流放大器、數字電子鐘、定時器、智力競賽搶答器、簡易數字電容測試儀等選題,這些題目與生物醫學工程專業的聯系較少。這樣既不能體現專業特點,也不能提高學生的興趣,從而使得學生對所學理論知識不能很好地運用于實際,造成與實踐的脫節。
2.課程設計內容不完善,所設計的內容不能充分體現課程設計的目標
“電子技術課程設計”課程應該是由許多關鍵環節構成的一個整體,從多個方面訓練和提高學生的能力和素質。但原有的教學過程中,往往會忽略其中的一些重要環節。這些問題表現在:只要求學生完成電路制作,對于任務分析、方案選擇、分析計算要求較少,把課程設計簡化成操作實訓;不重視測試和數據分析,不能充分鍛煉學生分析問題和解決問題的能力;不注重使用設計軟件和選擇流行器件,只使用過時的器件,甚至老舊的分立元件,制作的電路達不到任務要求。這些對于提高課程設計的效果都有不利的影響,導致學生實際動手能力練習不夠、電路設計能力偏低、綜合調試能力不高。
3.評價方法和標準簡單,隨意性大
教學過程中沒有嚴格的評價標準,課程成績評定基本上流于形式,從而造成課程設計質量下降。
在這種情況下,培養出來的學生普遍存在電路設計能力和系統調試能力不足,發現問題、分析問題、解決問題的能力偏低,這樣培養出來的學生難以在工程設計領域中發揮獨當一面的作用,不能快速適應社會要求。
二、“電子電路課程設計”的改革思路和實踐
幾年來,在“電子電路課程設計”教學過程中進行了幾點改革嘗試,取得了較好的教學效果。
1.明確專業培養目標,構建課程設計選題庫
“電子電路課程設計”是電子信息類專業的傳統課程,有大量的課程設計選題,但這些選題中,大部分與生物醫學工程專業和生物醫學電子技術課程的教學內容和要求有較大的區別。為此,學院組織教師從眾多的課程設計選題中,選出若干與專業相關的訓練內容,進行加工改造,并對每一個設計選題提出具體的訓練要求和目標,構成課程設計選題庫。題庫中題目所涉及到的課程內容和設計內容的統計分析見表1。從表中可以看出,與生物醫學工程專業的教學內容密切相關的選題占總選題的72%,這樣就形成了有專業特色的電子電路課程設計內容和要求。
另外還結合專業的特色,對與醫療儀器密切相關的設計,如測量心電、腦電、心音、血氧飽和度、脈搏波等信號的電子系統的采集電路部分,要求學生做成完整的模塊,作為以后系統課程設計的子模塊。
2.以學生為主體,改革傳統課程設計指導方式
改變過去教師全程指導,有問必答,甚至直接給出參考電路的指導方式。教師在給出選題和要求后,將學生分成若干小組,每個小組在選題范圍內選定設計題目。學生自己查閱資料,提出方案,獨立設計,最終完成設計并進行完整的調試和測試。在整個課程設計過程中,教師每周留出固定或靈活的課堂答疑時間,回答學生提出的問題或啟發學生提出問題,直至課程設計結束。
3.充分發揮學生潛能,加深加寬課程設計的訓練內容并提高要求
在課程設計過程中,教師提出設計的目的和要求后,實驗室只負責提供材料及儀器,其他工作全部由學生自己完成。為了更多地訓練學生的綜合素質,學生需要獨立完成實踐步驟確定、任務分析、方案選擇、電路設計、元件選擇、電路布線、印刷板設計及制造、元件測試、電路焊接、系統調試、測試方案設計、電路測試等訓練步驟,并將這些步驟作為課程考核的訓練點(見表2)。通過這種完整的訓練過程,學生不僅能夠初步掌握電子產品的設計開發流程,還能較好地鍛煉自己的專業素養。
4.重視現代電子技術的發展和應用,鼓勵學生掌握和使用工具軟件和最新芯片
做到軟件和硬件結合,學生除了完成電路設計以及硬件的焊接、安裝、調試外,還需要至少掌握一種印刷電路板設計軟件和一種電路仿真軟件,有條件的學生還應掌握一種數字電路設計軟件(如EDA軟件)。學生既要熟練掌握電阻、電容、電感、二極管、三極管等分立元件的選擇和使用外,還應盡量掌握和使用最新的集成芯片,以進一步訓練工程設計能力。這樣,電子電路課程設計可以達到更好的教學效果。
5.培養學生興趣,將課程設計與創新課題訓練相結合
鼓勵教師將本科創新課題、教師科研課題等進行簡化、分割,形成適合課程設計的課題,供學生選擇。鼓勵學生進行電子產品整機設計、開發、組裝、調試,并且組織學生共同交流,互相學習,不斷提高。
三、結束語
“電子技術”課程的理論性和實踐性都很強,而“電子電路課程設計”作為教學過程中的重要一環,體現出了越來越重要的作用。對該課程進行的一系列教學改革實踐,取得了良好的效果。按照改革后的教學模式,“電子電路課程設計”不斷能夠鞏固課堂上所學的理論知識,加深學生對課堂抽象概念的理解,提高了學生的設計能力和創新能力,還能使學生對生物醫學工程專業的認識更加明確具體,這些都有利于培養出理論基礎扎實、實際工作能力強的高素質生物醫學工程專業人才。
參考文獻:
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關鍵詞:Altium Designer軟件;“理實一體化”;教學改革
中圖分類號:G642.0 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2016)15-0257-02
《電子線路設計自動化》是電子信息工程和自動化等電類專業開設的一門專業基礎課,講授Altium Designer軟件的使用方法,本課程主要包含了原理圖設計、印制電路板(PCB)設計、設計原理圖時需加載的元件庫繪制與設計PCB時需加載的元件封裝庫繪制,即僅涉及AD軟件的PCB項目工程的設計制作部分。這門課程的實踐性非常強,單純依靠教師的講授遠不能達到讓學生掌握這門工具性課程的目的,必須想辦法提高學生興趣,讓學生能夠主動多練習、多實踐,在有限的時間內讓學生更好的掌握軟件使用方法。作者在十余年的教學過程中,經過不斷的研究與探索,在課堂中經過多次教學改革,取得了一些成效,學生的學習主動性及動手操作能力得到提高,教學效果得到明顯改善。本文結合作者《電子線路設計自動化》課程多年的教學經驗,對該課程的教學改革進行了探討。
一、教學方式研究
2002年開設本課程時,采用的教學方法是任課教師在多媒體教室上課,專任的實驗教師在機房指導學生上機,課時分配上課堂授課學時較多,占■,上機學時較少,占■。上課時學生只能看任課教師操作,兩次課堂學習后才能進行實際的上機練習,學生在上機操作中很容易遺忘課堂講述的內容,而且當時學生中個人擁有計算機的并不多,除了上機課之外也不方便進行練習。上機時由專業實驗教師進行指導,也不利于任課教師了解學生的學習進度,無法針對學生實際掌握情況調整后續課程的講解。總體說來,這種教學方式,學生練習時間太少,軟件使用不夠熟練,教學效果并不理想。為增加學生練習時間,增強教師對學生的了解,本課程于2006年進行了第一次教學改革。本次改革將課時重新進行了分配,授課學時減少到■,上機學時增加到■,一次課堂教學后進行一次上機練習;同時,上機時由任課教師進行指導,方便任課教師了解學生的軟件掌握程度。這種教學方式,增加了上機練習時間,任課教師對學生知識掌握程度有一定的了解,授課效果有所改善。但是學生課堂學習與上機練習仍然不同步,雖然增加了練習時間,但是上機時依然有些內容會被遺忘,所以,本課程的教學方式仍有很大的改善空間。本課程于2013年進行了“理實一體化”的教學改革,即理論與實踐一體化的教學方法。采用小班化授課,以1個自然班(40人左右)為單位進行教學活動;本課程直接在新建的專用機房授課,不再區分授課學時和上機學時。在講授過程中學生計算機受教師控制與教師計算機同步,學生無法操作計算機,從而提高學生的注意力,使其專心學習。一部分內容講解之后,學生先操做一遍教師講授的內容,再進行教師布置的新任務的練習,教師全程輔助指導。這種教學方式大大增加了學生的練習時間,也便于任課教師掌握學生的學習情況,同時對出現較集中的問題可以隨時講解演示。
二、教學內容研究
本課程主要講授AD軟件設計原理圖與設計PCB板圖的功能。學生在學習電路、模擬電子技術和數字電子技術等基礎課程的過程中對原理圖已經非常熟悉,學習起來相對容易一些。而電路板雖然在生活中常常用到,但因其都置于電子設備的內部,不易被看到,因此學生了解不多,學習起來相對困難一些。課程開設之初,任課教師僅僅是拿印制電路板廠家的成品PCB板到課堂上,讓學生觀察,然后結合電路板設計環境進行授課,學生在學習之后對PCB的結構仍然一知半解,不能完全掌握。之后教師將實驗室做的基礎PCB板帶到課堂讓學生觀察、學習,使學生對電路板的基本組成有了進一步了解,但學生對于元件封裝的型號、焊盤大小、銅膜線的線寬等細節問題仍然不夠明白,缺乏實際操作經驗。“理實一體化”改革之后,本課程的實踐練習環節在原本僅進行上機練習的基礎上增加了實物PCB板的制作與元件的焊接。一個具體的實物制作貫穿在整個課程的教學過程中,從設計原理圖到設計PCB板圖,再到實物PCB板的制作與元件的焊接,在整個學習過程中學生能更好的理解元件封裝、焊盤、銅膜線在AD軟件中與實物的對應關系,從而達到更好的掌握AD軟件應用的目的。舉例來說,選取心形流水彩燈電路讓學生制作成品。這是一個有趣的小制作,設計制作完成之后LED燈循環點亮,非常漂亮。學生也可以將LED燈設計成其他形狀,在LED位置變化的同時,可以更好的理解電路板的布局、布線規則。雖然本課程學時數有限,不能很好地掌握復雜電路的設計制作,但通過實際電路的制作,學生更好地理解了電路板上元件封裝和焊盤等設計對象之間的關系,為今后在實際工作中設計制作復雜電路打下了堅實的基礎。
三、教學技巧研究
《電子線路設計自動化》課程的操作性極強,學生要想熟練的掌握AD軟件的應用,單純靠教師的講授是不行的,而且在有限的學時中教師也無法講解全部的軟件內容。因此,在課堂教學中教師更重要的任務是引導學生自主學習,以項目任務驅動學生興趣,使軟件的學習能有一個延續性。課程開設之初,由于所講授的軟件版本(Protel99se)較低且內容較少,因此課堂授課時間相對充足,授課內容比較詳細,教師可以在授課過程中按照每個設計環境下的菜單及工具箱進行逐一講解。學生雖然課堂上聽的內容細致,但是聽課學時多、上機學時少,到上機練習的時候具體操作方法反而記住的少、遺忘的多,因此操作中出現的問題也多,軟件掌握情況較差。授課學時與上機學時調整后,教師仍然按照各設計環境下的菜單及工具箱逐一講解,有些注意事項則留到學生進行上機練習時再做說明,同時亦根據學生的掌握程度差異進行不同的指導。上機課過后的授課學時中,教師再將上機時學生提問較多或出錯較多的問題進行集中講解,學生對軟件操作過程加深了印象,取得了較好的學習效果。進行“理實一體化”改革之后,“教”“學”同步,教師將每節課按項目進行劃分,每個項目的操作中包含不同的工具和設計對象,學生完成項目之后即掌握了這些工具的具體操作方法和設計對象的屬性設置。每個項目包含的工具和設計對象不同,而各工具和設計對象之間是有共性的,比如各設計對象的屬性設置,各個設計環境的參數設置等。項目教學的實施提高了學生的自學能力,使學生們可以舉一反三,在將來遇到其他未曾使用過的工具和設計對象時,就可按照在課堂上的學習方法去學習新工具的使用。結束課堂練習后學生們再進行分組討論,將自己的學習心得與大家分享,幫助同學們更快的掌握軟件使用方法,也激發大家自主學習的興趣。
四、考核方式改革
本課程實踐性較強,而實踐性強的課程在考核時采用單純的筆試并不容易考察出學生的真實水平。課程開設之初,受機房設備等限制,只能采用筆試,筆試的考核僅反映了學生對軟件的菜單、工具箱、設計對象的屬性設置和PCB設計流程等的掌握程度,而不能反映學生在實際操作中可能出現的問題。但軟件的使用,最重要的就是實際應用,因此這種考核方式成為了在教學條件限制下所采用的無奈之舉。隨著教學改革的逐步推進和機房設備的逐漸完善,課程考核采取筆試與上機考試相結合的方法。在機房進行考試,試卷上理論題占10%,上機操作設計PCB板所占比例為90%,此考核方式較大程度上反映了學生對軟件實際應用的掌握程度?!袄韺嵰惑w化”改革之后,課程考核不再集中到期末一次進行,而是在課堂教學中增加兩次考核,所有的考核全部采用上機考試模式,實行“2+2+6”考核模式?!?+2+6”考核模式的具體實施為:完成設計原理圖的學習和設計PCB板的學習之后,分別進行一次考核,在最終成績中各占20%,完成所有課程的學習之后再進行一次綜合考試,占最終成績的60%,最終成績滿分為100分。這種考核方式反映了學生對軟件的掌握程度,并可以隨時掌握學生的學習情況,也可以激勵學生在學習整個課程的過程中刻苦努力,不會出現考試前集中突擊的現象。
五、結論
《電子線路設計自動化》課程經過兩次教學改革,尤其是實現“理實一體化”的教學模式后,激發了同學們的學習興趣,創造了良好的學習氛圍,取得了較好的學習效果。然而,Altium Designer軟件是在不斷更新的,隨著軟件的更新其內容會越來越多,而課堂學時畢竟有限,因此,如何在課堂上更好的讓學生掌握軟件應用,進而激起學生熱愛電子設計制作的熱情,從而自發去學習課堂上無法涉及的軟件操作及電子設計制作的相關內容,是教學中要持續探索的。
參考文獻:
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關鍵詞:課程設計;實驗教學;工程應用能力
作者簡介:莫琳(1969-),女,廣西玉林人,廣西大學計算機與電子信息學院,實驗師。
基金項目:本文系廣西大學實驗室建設與實驗教學改革項目(項目編號:2100702)的研究成果。
中圖分類號:G642 文獻標識碼:A 文章編號:1007-0079(2013)14-0122-02
EDA(Electronic Design Automation,簡稱“EDA”)是電子設計的主潮流和方向,它的發展推動了電子行業電子技術的快速發展,也促使了高校電子技術課程必須進行相關教改。EDA的引入對數字電路課程設計的教學改革、系統設計、技術應用、方法、思路具有重要意義;把理論綜合地運用到一些實際的較復雜的電子電路系統工程中去,鍛煉了學生的實踐基本技能,培養了學生的工程應用能力及創新能力。本文結合廣西大學數字電路課程設計實驗教學的現狀、存在的問題,重新研制了實驗教學平臺,探討了數字電路課程設計教學改革的措施及取得的成效。
一、數字電子技術實驗室現狀及存在的問題
目前,數字電子技術實驗所使用的設備主要是以裝有74系列芯片為主的實驗設備,[1]其實驗結果顯示于實驗箱上的發光二級管及數碼管,主要能滿足單純的驗證性實驗,但也存在實驗內容受限、擴展性不足等諸多問題。
在教學過程中,首先向學生布置題目,學生對題目進行系統設計,然后使用Multisim進行仿真測試,最后用硬件實現電路。[2]通過仿真檢測學生的設計方案是否可行,只是模擬實現,沒有真正實現設計結果,要看到結果只有通過實驗箱連線,用萬能板搭建,或用PCB制板等方式。這些方法存在著諸多弊端:對于學生設計出來的復雜的電路,需要多塊芯片、多條導線才能接出;電路接好后容易出現接錯線、電路接觸不良、損壞芯片、排查電路困難,以及PCB制板過程繁瑣等問題,這些問題花費了學生大量的時間和精力。
二、實驗平臺的設計與功能特點
隨著數字電子技術的發展,現場可編程器件(FPGA)的出現,給數字電路的設計帶來了很大的便利,設計更為靈活。考慮到數字技術的發展、實驗教學的需求和任務,決定采用以FPGA芯片為核心的實驗平臺,這樣不僅能夠滿足現今的教學需求,同時能夠向學生展示最新技術的發展,激發學生學習數字技術的興趣。[3,4]
實驗平臺采用核心板+功能擴展板的方式,系統方框圖見圖1。
1.主要功能
(1)輸入模塊。輸入模塊包括USB供電模塊、下載模塊、獨立按鍵和八位矩陣按鍵。其中供電模塊采用常見的Mini USB接口,可從電腦或者USB充電設備中獲得+5V的電源。下載模塊提供JTAG和AS兩種下載模式,JTAG模式通常用于程序代碼的測試和驗證部分,AS模式則適用于程序代碼的應用環節。輸入按鍵是控制設備必不可少的部分,在核心板上提供了四位獨立按鍵,在功能擴展板上提供了八位矩陣按鍵,為滿足教學和創新實踐應用提供了有力保證。
(2)輸出模塊。輸出模塊主要集中在功能擴展板上,集合目前教學任務的該功能擴展板包含了七段數碼管、路口紅綠燈模塊、蜂鳴器和LED指示燈等。根據不同的教學任務將原理圖或代碼和實驗平臺相結合,系統就可以根據不同的實驗操作指令向相應設備傳送信號,并顯示不同的實驗結果。同時可以根據不同要求更換和升級功能擴展板,達到充分利用資源的效果。
(3)核心模塊FPGA芯片。選用Altera EP1C6T144C8作為核心單元,實驗平臺的集成開發環境為QuartusⅡ,其中設計輸入主要有原理圖輸入和HDL輸入兩種方式。學生已經學習了數字電子技術的相關課程,對各種基本的數字電路單元有了比較深入的了解和認識,在進行實驗的過程中主要是通過原理圖輸入,經過仿真和綜合后配置到FPGA芯片中,然后在實驗平臺上直接觀察實驗結果。教學流程如圖2所示。
使用原理圖輸入的方式適合剛學完數字電子技術的學生,該方式非常直觀、形象。同時鼓勵學生學習Verilog HDL或VHDL,基于可移植性和規范化方面的考慮,絕大部分FPGA設計和ASIC設計最終都將統一到HDL(硬件描述語言)平臺上,為以后進入FPGA的開發領域打好基礎。
2.實驗平臺的特點
設計開發板體積小,便于攜帶。學生可借出在宿舍或在開放實驗室完成設計,設計靈活方便,學生可隨意安排自己的時間。QuartusⅡ軟件中,提供的元件基本滿足設計的需求,減少了購買元件的成本。真實性強,學生在仿真設計過程中,可直接看到設計與實際是否相符,對出現的錯誤可隨時修改。將設計—仿真—實現連成一體,提高了學生的學習熱情。
三、數字電路課程設計實驗平臺在課程設計中的實施
1.優化設計內容
新的數字電路課程設計實驗平臺設計好后,對課程設計的實驗內容做了調整。
首先在選題時擴大了范圍,其次適當增加了難度。對于較復雜的設計電路,都可通過軟硬件結合的實驗平臺實現。允許兩人一組,鼓勵一人一組。讓學生在做課題時重在設計。學生根據自己的知識水平采取不同的設計方法實現,選出最佳方案。把設計好的電路下載到試驗平臺上就可直接看出設計成功與否。
2.注重實驗過程
(1)理論指導,布置設計。在理論教學階段,讓學生掌握數字電路系統的一般設計方法。對于復雜的數字電路系統,由整體到局部進行組合,再由局部到整體進行設計,要求學生學會模塊化的設計方法;然后布置設計任務及題目要實現的具體功能。
(2)學生查閱資料。學生根據題目要求,到圖書管、網絡、資料室了解相關技術應用,參考相關方案,根據自己的能力選定題目、制定設計方案。在這個階段,教師只是起引導作用,要求學生對設計的課題要充分理解并掌握其原理,這樣才能為后續的仿真設計、電路板調試打下良好的理論基礎。
(3)系統仿真設計及軟硬件系統調試。在數字電路課程設計中引入EDA仿真軟件教學,把EDA技術應用于數字電路課程設計,讓多數學生能在短時間內掌握其使用方法,并運用自如。
學生們在校期間如能熟練掌握EDA技術,對提高自己的工程應用能力,適應社會需求,找到合適自己發展的工作非常有利。
(4)撰寫實驗報告。撰寫課程設計報告。課程設計報告是一份嚴謹的科研報告,要求學生提交設計方案、設計過程、元器件的選擇、邏輯算法、調試方案、調試中處理問題與解決問題的方式,以及實驗結果、數據分析、報告總結等。[5]嚴格的要求對培養學生實事求是的工作作風有積極的促進作用,為今后撰寫畢業設計打下了堅實的基礎。
3.完善的考核制度
合理給出成績是培養學生工程應用能力的動力。[6]它不僅反映了學生的真實水平,還能激發學生的學習熱情和創造欲望。
考核方式采用小組答辯的形式,同樣題型的學生組成同一小組,在小組會上學生介紹自己的設計方案、實現方式,并當場演示實驗結果。教師和其他學生對其設計進行提問和討論,并在同一題型中選出最佳方案,每組最佳方案在全班總結會上展示,讓學生了解自己的不足,取長補短。
實踐教學表明,學生們通過數字電路課程設計這門和實踐緊密聯系的課程的訓練,工程應用能力得到了大大提高。
四、結束語
目前電子行業人才競爭激烈,不但要求學生理論基礎扎實,而且要有較強的自學能力及實踐動手能力。通過使用新的實驗平臺,學生們了解、接觸了電子行業最新的技術方法及制作過程,開闊了設計思路,擴展了學生實驗設計的范圍。數字電路課程設計的訓練為后續課程中更為復雜的電路設計、電子制作打下了良好基礎,每年都有不少大三、大四的學生,在全國、全區的大學生電子設計競賽中獲獎,這些成就都得益于數字電路課程設計的訓練。
參考文獻:
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一、設定目標
在數字電路教學中,教師發現“興趣”是最關鍵的問題,從這個角度考慮,第一次數電課,首先給學生介紹數字信號的特點、數字系統的組成、數字電路在電子系統中的作用,使學生建立一個對數字邏輯電路的系統的概念。然后是詳細講解各章節內容在數字邏輯電路系統中所處的位置和作用,通過前面的工作,學生基本上了解了這門課要干什么,學完后有什么用處。教師在這種情況下要引導學生設定目標,例如做一個多功能流水燈、多路搶答器、出租汽車里程計價表等等,盡量讓每一個學生都有一個目標。讓學生感到自己受到尊重,可以有自己的想法,從而對這門課有自信。然后對每個學生的目標進行分析,告訴學生,要實現這個目標,需要掌握哪些章節的內容,教師可以更加詳細的介紹某個章節在這個目標實現中起了多大作用,讓學生帶著目標來上課,目標驅動學生產生學習知識的動力,使學生感覺到數電這門課有意思,不無聊,逐漸也就產生了興趣。[2]
二、實現目標
有了目標,學生就可以參與其中,帶著問題來聽課,課堂也就有了活力,教師要不斷的鼓勵和引導學生,以學生為中心,進行答疑解惑,同時授課教師要在充分了解學生的基礎上,依托自己所授課程,結合學生的目標,開闊學生的思維,從而培養學生的學習能力和創造力,增強學生的學習信心和興趣。例如有些學生的目標是設計一個多功能流水燈,其主要部分時實現定時功能,即在預定的時間到來時,產生一個控制信號來控制彩燈的流向、間歇等,可用可逆計數器和譯碼器來實現正、逆流水功能,利用組合電路實現自控、手控、流向控制等功能。學習了理論知識后,教師可以通過讓學生自己設計電路原理圖,實驗室提供器材搭接組裝電路,在教師的指導下讓學生按單元電路分塊調試,并最終按照設計整體調試實現結果,觀察彩燈工作情況并記錄。讓學生充分體驗到動手、動腦、動口的過程,享受設計成功的快樂,從而激發學生的學習興趣。同時鼓勵學生大膽猜想和獨立思考,創新設計理念,并通過實驗否定錯誤或修正猜想,使學生擁有解決問題的勇氣和決心。[3]
三、目標總結
經過學生的努力,一個個目標實現了,也就意味著一個個知識點被掌握了,這時候,教師再回歸到理論課上,讓學生進行總結??偟膩碚f,每一章節的內容要點是什么,都有什么用,相信通過不同學生的思維加工,數字電路這門課程將會掌握的淋漓盡致。當然每門專業基礎課程固然有自己的學科特點,但學習方法和研究思路有其共通之處。對于專業課教學,要非常注意在教學的時候,要做到授之以漁而非授之以魚。社會在進步和發展,學生的眼界和思想遠遠超過了以往各個時期,教師要傳遞給學生新的理念和科學的方法。[4]
結論
關鍵詞:電子線路CAD;Protel;教學探索
中圖分類號:G642 文獻標識碼:A 文章編號:1674-7712 (2012) 10-0195-01
電子信息技術的飛速發展,對高等職業技術學院電子專業課程建設與教學提出了更高的要求。Protel是Altium公司在80年代末推出的EDA軟件,在電子行業的CAD軟件中,它當之無愧地排在眾多EDA軟件的前面,是電子設計者的首選軟件,它較早就在國內開始使用,在國內的普及率也最高,幾乎所有的電子公司都要用到它,許多大公司在招聘電子設計人才時在其條件欄上常會寫著要求會使用Protel?!峨娮泳€路CAD-Protel》作為一門理論與實踐緊密結合的專業課,已成為高職電子專業的重要課程。
一、電子線路CAD-Protel課程教學現狀
(一)教學方式
隨著現代化教學的不斷改革,目前的教學模式已經由傳統的板書式教學轉向了多媒體教學,這在一定程度上增加了學生的學習興趣,節約了寫板書的時間,更加豐富了教學內容。但是很多教師在教學時雖然采用了多媒體授課,卻把教材的內容照搬在多媒體上,無圖片、無演示的多媒體教學,對于Protel這樣的操作性很強的課程,無法激發學生的學習熱情。
(二)教學內容
隨著電子信息技術的快速發展,以往的部分教學內容已經跟不上時代的步伐。部分教師沒有與時俱進的教學思想,一味的按照教材的章節制訂教學計劃,安排教學進程,雖然系統性很強,卻不適應實踐技能類的課程。Protel是一個實踐性很強的課程,并不強調過多的理論內容,主要是通過對于Protel 99 SE這個軟件的講解,讓學生能夠熟練的使用這個軟件來進行電路原理圖的設計和印刷電路板的設計,如果也按照上面的方法來實施教學,顯然達不到很好的教學效果。
(三)實踐教學
對實踐教學,很多教師并沒有給予足夠的重視,安排的實踐時間不充分,實踐內容單一,不夠系統化,多是一些驗證性的實驗,造成學生實踐的積極性不高,動手能力不足。單一的實踐內容,忽視了學生的基礎,從而導致基礎稍弱的學生跟不上節奏,失去了學習的動力,基礎較好的學生又沒有足夠的拓展實踐的空間。
(四)考核方式
對于Protel這樣的課程,有的教師仍然采用紙質試卷的考核方式,這就背離了課程的開設初衷。Protel本身就是一門實踐性很強的課程,不同于其他的理論性課程,我們要培養的是技術性人才,實踐性人才,不是只會死記硬背的書呆子,紙質試卷的考核方式顯然不能反映出學生掌握軟件的基本水平。
二、電子線路CAD-Protel課程教學探索
(一)打破傳統授課方式,創新教學理念
對于Protel這樣的課程,采用傳統的坐在教室內寫板書的教學方式很明顯已經跟不上新形勢下教學的需要,應該把課堂搬到機房,搬到實驗室去。在教學過程中,應當充分發揮多媒體教學的優勢,在一些理論知識的講解上,不能單純把課本上的內容照搬到課件上,而是應該根據需要穿插一些圖片、視頻。在講解軟件的操作時,應當注重與學生的互動,教師可以先在計算機上給學生演示,演示完后就要求學生馬上在電腦上操作,還可以隨機選取幾位同學來進行演示,出現了錯誤當場糾正,這樣針對性強,避免了講授中空洞的講解,學生也能充分參與到教學過程中,完全激發出學生的學習熱情。
(二)精選教學內容,突出課程重點
在Protel課程的教學內容上,要突出重點。Protel 99 SE具有原理圖設計、PCB電路板設計、層次原理圖設計、報表操作、電路仿真以及邏輯器件設計等功能,教學的重點應該放在原理圖設計和PCB電路板設計上。Protel教學是緊緊圍繞PCB圖的繪制而展開的,先給學生建立起一個整體的概念,讓學生搞清楚Protel 99 SE各個模塊之間的聯系,然后逐個講解,再對一些容易犯錯誤的地方進行重點強調。
另外在電路圖的選擇上,開始可以選擇一些學生學過的簡單的電路圖來練習,逐步的可以選擇一些復雜的電路圖,最后選擇一些綜合性的電路圖。不能只是教會學生用Protel 99 SE畫電路圖,而是應當給他們建立一個電路設計的理念,告訴他們為什么要這樣做,應該怎么樣去做設計,采用啟發式的教學,讓學生自己進行設計,在一定的時候給以指導,啟迪學生的創造性思維,引導學生用靈活多變的方式去解決問題。
(三)注重工學結合,創新實踐教學模式
高職院校是培養適應社會發展的技術人才的重要陣地,更應注重工學結合,培養學生的動手能力。在實踐教學中,應突出Protel軟件的工具作用,與電子專業其他課程相結合,為學生日后的課程設計、畢業設計打基礎。在實踐教學內容的選擇上,要注意貼近實際,與時俱進,要及時更新教學實踐內容,對于工廠出現的新技術、新工藝,要讓學生有所了解,這樣才能使學生在畢業后能夠學以致用。實踐內容的選擇要分層次,可以分為基礎性實驗、進階性實驗和設計性實驗。對于基礎較弱的學生,要確保其完成基礎性實驗,嘗試進階性實驗。對于學有余力的學生,要鼓勵他們去做設計性實驗。在實踐教學中,學生從電路原理圖的設計開始,一直到最后自己動手安裝電路板并進行調試,整個Protel教學和生產實踐的緊密結合,不僅學到了Protel制圖的基本知識,還學到了電路板的制作工藝、電子電路的安裝調試等知識,為后續課程的學習和今后的工作打下了良好的基礎。
(四)打破傳統考核方式,注重動手能力
對于Protel這門課程,應當重點考核學生的動手實踐能力。期末成績的評定,應當注重平時成績與實踐成績相結合??梢圆捎闷綍r出勤、學習態度占30%,平時課堂設計任務的成績占30%,綜合實訓成績占40%的方式。這樣基本上能考核出來學生真實的動手實踐能力。
三、結束語
基于電子CAD-PROTEL課程的教學探索,激發和培養學生學習興趣是關鍵。教師應當打破傳統教學方式,精選教學內容,注重工學結合,增加實踐教學,使學生能夠充分參與到教學過程中來,提高和增強學生學習的主動性和實踐動手能力,才能很好地實現教學目的。
參考文獻:
[1]江思敏,姚鵬翼.Protel電路設計教程[M].清華大學出版社,2002
[2]胡燁,姚鵬翼.Protel 99 SE電路設計與仿真教程[M].機械工業出版社,2009