吳大鵬，黃沛昱

(重慶郵電大學1.通信與信息工程學院，2.光電工程學院，重慶400065)

0 引言

當今，我國許多用人單位對電子類相關(guān)專業(yè)的學生提出了更高的要求:第一，要有扎實的專業(yè)基礎(chǔ)知識，如“模擬電子技術(shù)”、“數(shù)字電子技術(shù)”、“單片機原理”和“可編程邏輯器件”等主要課程知識[1];第二，要具有能夠設(shè)計完成綜合性、工程性項目的能力，能夠綜合運用知識，能夠分析解決工程實際問題;第三，能緊跟電子產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，使用各類先進軟硬件，具有快速自學的能力。

我們發(fā)現(xiàn)許多學生雖然參與了電子類科技文化活動，特別是全國大學生電子設(shè)計競賽，但是他們的基本能力還有待提升。大多數(shù)學生還不具備將所學知識綜合運用、分析解決問題的能力[2]。而針對少部分學生的競賽短期培訓既不能快速有效地提高其能力，也不能使大面積學生受益[3]。

我們項目組以電子設(shè)計競賽為契機，結(jié)合在教學、競賽培訓中發(fā)現(xiàn)的問題及經(jīng)驗，從2010年開始實行多項改革，以培養(yǎng)學生綜合實踐能力為目標，構(gòu)建了現(xiàn)代電子技術(shù)課程體系，重點建設(shè)“電子系統(tǒng)綜合設(shè)計”課程。

1 建立現(xiàn)代電子技術(shù)課程體系

我校從研究涉及現(xiàn)代電子技術(shù)的各課程間關(guān)聯(lián)出發(fā)，調(diào)整了課程教學內(nèi)容;既考慮課程間前后的銜接，重視專業(yè)基礎(chǔ)課程;又考慮電子信息技術(shù)飛速發(fā)展的大環(huán)境，引入新技術(shù)，構(gòu)建的多層次現(xiàn)代電子技術(shù)課程體系如圖1所示。

圖1 電子技術(shù)課程體系

課程體系以先修課程“電子電路”和“數(shù)字電路”為基礎(chǔ)，以EDA、單片機、DSP及嵌入式系統(tǒng)為骨架，以電子系統(tǒng)綜合設(shè)計為目標。

(1)EDA基礎(chǔ)階段對應的課程是“可編程邏輯器件與應用”，要求學生熟練掌握原理圖設(shè)計方法和VHDL語言程序設(shè)計;EDA提高階段對應的課程“電子設(shè)計自動化”，在學生已學習基本可編程邏輯器件設(shè)計的基礎(chǔ)上，一方面增加其在通信領(lǐng)域、DSP領(lǐng)域的應用，使課程知識向?qū)I(yè)延伸，另一方面，增加PCB制板等知識，完善EDA廣義定義;

(2)單片機硬件準備階段對應第3學期單片機最小系統(tǒng)板制作的課程設(shè)計，在此基礎(chǔ)上第4學期利用該板進行模塊實踐，第5學期完成小系統(tǒng)設(shè)計;

(3)“DSP原理與應用”課程講授DSP處理器的結(jié)構(gòu)、編程、開發(fā)軟件及其基本應用開發(fā)，培養(yǎng)學生運用DSP解決實際問題的能力;

(4)“嵌入式系統(tǒng)開發(fā)與設(shè)計”課程要求學生掌握嵌入式系統(tǒng)的分析與設(shè)計方法，嵌入式操作系統(tǒng)開發(fā)應用和嵌入式網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，培養(yǎng)學生能夠進行實際系統(tǒng)的設(shè)計與分析。

在綜合上述各門課程的基礎(chǔ)上，我校新開設(shè)了面向全校的“電子系統(tǒng)綜合設(shè)計”實踐性課程，其目的是使學生能將已學過的模擬電路、數(shù)字電路、單片機以及可編程邏輯器件等知識綜合運用于電子系統(tǒng)的設(shè)計中，從而培養(yǎng)他們具有綜合應用及電子系統(tǒng)設(shè)計分析的能力。該課程是對現(xiàn)有課程體系的完善和補充，能夠幫助學生擴展視野，提升他們綜合動手實踐能力。

2 “電子系統(tǒng)綜合設(shè)計”課程建設(shè)

2.1 構(gòu)建分層式教學內(nèi)容

“電子系統(tǒng)綜合設(shè)計”課程教學內(nèi)容分為基礎(chǔ)和提高兩個層次，具體教學內(nèi)容見表1所示。基礎(chǔ)層面向全校學生開放，目的在于拓寬學生視野，提升綜合運用知識的能力。提高層針對部分有興趣、有能力的學生開放，主要圍繞兩個先進控制技術(shù)展開:片上系統(tǒng)PSoC和低功耗單片機MSP430，并以此為核心串接模電和數(shù)電等其它主要知識，進一步提升學生電子系統(tǒng)的設(shè)計能力。

表1 “電子系統(tǒng)綜合設(shè)計”課程教學章節(jié)內(nèi)容

2.2 打破傳統(tǒng)理論和實驗授課的界限

“電子系統(tǒng)綜合設(shè)計”課程打破了傳統(tǒng)理論課程與實踐課程的授課形式，不再將其狹義的定義為單純的理論或?qū)嶒炚n，而是一門研討型實踐課程。它融合了如下多種教學方法。

(1)對于重要知識點，電子系統(tǒng)的組成與結(jié)構(gòu)、電子系統(tǒng)的設(shè)計方法、常用電子元器件和常用微控制器等采用教師授課的形式;

(2)對于電源設(shè)計、信號源設(shè)計、信號的獲取與調(diào)理等采用課題講座與自主學習、設(shè)計實踐相結(jié)合的形式;

(3)對于課題作業(yè)則采用設(shè)計實踐、演講討論和答辯驗收的形式進行。

我們在此基礎(chǔ)上，還開設(shè)了課程設(shè)計“電子系統(tǒng)綜合實訓”。采取自主選擇課題、教師批準的形式，完成電子系統(tǒng)的設(shè)計與制作，充分發(fā)揮學生的自主性，提升其綜合實踐動手能力。

科學的教學內(nèi)容，有效的教學手段能夠保證學生能力的培養(yǎng)，提升知識綜合運用能力、系統(tǒng)設(shè)計能力、分析能力、工程實踐能力、創(chuàng)新能力、自學能力和團隊協(xié)作能力等。

2.3 將PSoC引入本科教學

我們結(jié)合現(xiàn)代企業(yè)的需要，緊跟電子技術(shù)發(fā)展，自制PSoC實驗開發(fā)平臺，將其引入本課程及至全校本科教學。采用PSoC系統(tǒng)，能夠快速讓學生建立起系統(tǒng)的概念，然后采用逐級細化的方法，將系統(tǒng)設(shè)計過程中遇到的問題分化出來逐一解決[4]。PSoC實驗平臺采用核心板和母板分離式的結(jié)構(gòu)，配置PSoC3和PSoC5兩塊核心板。核心板可以根據(jù)需求更換，也可以取下用于二次實驗開發(fā)或者產(chǎn)品生產(chǎn)。母板如圖2所示。

圖2 PSoC實驗系統(tǒng)母板

同時，我們還編寫了配套實驗教材，積極開發(fā)新穎、實用的各類實驗項目。通過PSoC實驗開發(fā)平臺和指導教材的建設(shè)，既有利于促進師資隊伍的成長，又有利于學生能力的培養(yǎng)。

2.4 與電子設(shè)計競賽結(jié)合

全國大學生電子設(shè)計競賽的各類試題是既有理論分析，又有綜合性的實踐，已成為指導高校教學改革，檢驗學生能力的有效手段[5]。

“電子系統(tǒng)綜合設(shè)計”課程與這項競賽緊密結(jié)合，旨在實現(xiàn)課賽結(jié)合和以賽促教的目的。一方面，由于電子設(shè)計競賽的試題反映了電子技術(shù)的先進水平，可根據(jù)試題變化了解最新發(fā)展趨勢，及時總結(jié)更新課程教學內(nèi)容。另一方面，將課程考核結(jié)果作為選拔校級競賽隊伍的條件之一。本課程基礎(chǔ)階段面向全校學生開放，考核合格者可獲得學分，其中優(yōu)秀者可進入提高階段繼續(xù)學習。提高階段考核合格者具有進入校級競賽隊伍的條件。

雖然競賽集中培訓只能針對少數(shù)優(yōu)秀學生，但是通過課賽結(jié)合和以賽促教的方式，既能夠保證教學內(nèi)容的科學性和前沿性;又能夠提升廣大學生的綜合實踐動手能力，擴大學生視野，幫助優(yōu)秀學生脫穎而出;還能夠有效解決競賽短期集訓不能大幅提升能力的問題。

3 結(jié)語

“電子系統(tǒng)綜合設(shè)計”課程作為我?，F(xiàn)代電子技術(shù)課程體系的完善，已寫入培養(yǎng)方案，其目標是培養(yǎng)學生綜合實踐能力。經(jīng)過兩年的建設(shè)探索，目前已初有成效，能夠較好地提升學生能力。良好的訓練使得學生具備基本的工程實踐能力，學生已在各項科技活動中頻頻獲獎。

[1]馮月芹，宗慧.電子系統(tǒng)綜合設(shè)計能力培養(yǎng)的創(chuàng)新與實踐[J].北京，中國電力教育，2012，(11):31-32.

[2]姚有峰，張斌，聶麗.從電子設(shè)計競賽談實踐教學改革與創(chuàng)新能力的培養(yǎng)[J].上海，實驗室研究與探索，2009，28(9):140-142.

[3]劉喬壽，黃沛昱.電子信息類開放實驗教學模式探索與實踐[J].上海，實驗室研究與探索，2013，32(7):157-160，201.

[4]丁仁偉，邢冰冰，王繼業(yè).基于PSoC技術(shù)的實踐教學探索[J].北京，實驗技術(shù)與管理，2013，30(6):105-106，128.

[5]王越，韓力等.大學生電子設(shè)計競賽的開展與學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)[J].北京，中國大學教學，2005(10):4-6.