蔣俊華，楊毅

(1.河南大學(xué) 民生學(xué)院，河南 開封 475003；2.河南大學(xué)　物理與電子學(xué)院 河南 開封 475004)

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“電子電路cad”課程教學(xué)改革探索

蔣俊華1，2，楊毅2

(1.河南大學(xué) 民生學(xué)院，河南 開封 475003；2.河南大學(xué)物理與電子學(xué)院 河南 開封 475004)

摘要：對電子電路cad課程目前的教學(xué)現(xiàn)狀和教學(xué)內(nèi)容進行了分析，根據(jù)目前教學(xué)中存在的問題，對教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)手段、實驗教學(xué)模式和考核方式等方面進行探索，并提出了具體的改革辦法.通過實踐證明，這些措施能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，有利于學(xué)生創(chuàng)新能力和實踐能力的培養(yǎng).

關(guān)鍵詞：微信平臺；混合式教學(xué)；階段性考核

0引言

《電子電路cad》是電類專業(yè)學(xué)生的必修課程，它主要以《電路》、《模擬電子技術(shù)》、《數(shù)字電子技術(shù)》等課程為基礎(chǔ)，也是相關(guān)專業(yè)后續(xù)《嵌入式系統(tǒng)設(shè)計》、《模擬集成電路設(shè)計》、《數(shù)字集成電路設(shè)計》等專業(yè)課程的先修課程[1-3].電子電路的教學(xué)不僅要求學(xué)生掌握電路的基本原理和參數(shù)計算方法，更重要的是培養(yǎng)其具備電路的設(shè)計、分析、和開發(fā)能力，是一門應(yīng)用性和實踐性非常強的課程.另外，電子電路的設(shè)計必須要求要掌握經(jīng)典的電路工作原理以及電路的拓補結(jié)構(gòu)和參數(shù)選擇，這些電路內(nèi)容繁多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，難以掌握.考慮現(xiàn)狀，學(xué)生基本知識的掌握參差不齊，30%-40%學(xué)生電路分析課程的功底不夠扎實，導(dǎo)致學(xué)生在學(xué)習(xí)理論內(nèi)容和用軟件仿真分析驗證時難度較大，大學(xué)生感覺壓力很大，學(xué)習(xí)起來感到比較困難，如何改變該現(xiàn)狀是當(dāng)前急需解決的問題.

電子電路cad課程的教學(xué)一般是由理論教學(xué)、實踐教學(xué)和課程設(shè)計等教學(xué)環(huán)節(jié)構(gòu)成的，在教學(xué)活動中一般都是理論教學(xué)和相關(guān)的實踐教學(xué)交叉進行，學(xué)生在學(xué)習(xí)相關(guān)知識點之后，馬上可以動手相關(guān)的實驗進行驗證.這樣雖然學(xué)習(xí)節(jié)奏上安排合理，能把新知識立刻運用到實踐中，但同時也會帶來不利的影響.因為仿真軟件是英文的，學(xué)習(xí)剛剛接觸到專業(yè)的軟件很多術(shù)語還不清楚，軟件操作會很不習(xí)慣，這樣就會造成學(xué)生感覺課程內(nèi)容太多，軟件操作太難，起初產(chǎn)生的興趣會隨時間的推移而逐漸變成對課程的排斥.那么我們在教學(xué)中，必須充分結(jié)合理論教學(xué)的進程，及時地利用仿真軟件，在計算機上進行電路設(shè)計和仿真驗證，再有效利用移動學(xué)習(xí)資源開辟一種新型的輔助學(xué)習(xí)模式.

1教學(xué)內(nèi)容的改革

電子電路設(shè)計和仿真的軟件有很多，大多數(shù)學(xué)校相關(guān)專業(yè)在課程講授和實驗的過程中都是采用一種軟件，但是每個軟件都有各自的優(yōu)勢.Protel是應(yīng)用非常廣泛的軟件，PCB布線功能完善，簡單易學(xué)，作為入門級PCB設(shè)計的軟件是非常合適的.Orcad是功能強大的模擬電路和數(shù)字電路混合仿真EDA軟件，它可以進行各種各樣的電路仿真，并在同一個窗口內(nèi)同時顯示模擬與數(shù)字的仿真結(jié)果，支持的Netlist超多，已經(jīng)成為原理圖設(shè)計軟件的業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)[4].針對筆者多年的從教經(jīng)驗，系統(tǒng)調(diào)研了學(xué)生學(xué)習(xí)該課程的情況，并結(jié)合軟件自身的特點，認(rèn)為綜合這兩種軟件的學(xué)習(xí)會取得較好的效果.另外這兩類軟件都是英文軟件，學(xué)生學(xué)習(xí)起來有很大的困難，再加上大部分學(xué)生對一些基本的電子元器件不太熟悉，經(jīng)典的電路不會分析，更不知道如何利用軟件去仿真驗證，更談不上印刷電路板的設(shè)計了.但是對于本課程來說，電路的設(shè)計與分析是重點，一旦針對某個設(shè)計任務(wù)形成了設(shè)計方案，電路拓補結(jié)構(gòu)和元器件選擇完成了，印刷電路板的設(shè)計相對而言就比較簡單了.所以在課時分配上，32課時用于軟件的仿真教學(xué)，其余的12課時教授印刷電路板的制作.

2采取混合式教學(xué)模式

本課程內(nèi)容主要包括電路分析和軟件操作，傳統(tǒng)的板書教學(xué)模式就無法完成授課.所以主要的授課方式必須采取多媒體教學(xué)，但是多媒體教學(xué)方式在課堂中是通過一幅幅的圖片顯示教學(xué)的進程，不具備連貫性，而且在課堂上由于時間有限，很多內(nèi)容無法一一展現(xiàn).另外在操作演示的過程中，由于是英文軟件，無論是設(shè)計電路圖，還是仿真分析設(shè)置，涉及的內(nèi)容和步驟比較多，對于大二學(xué)生來說，剛剛接觸專業(yè)軟件，學(xué)習(xí)起來比較困難，總是認(rèn)為老師操作過快，而且每周一次3個課時的學(xué)習(xí)時間，也不可能舉太多的事例，課堂外，老師也不可能隨時隨地面對面解決問題.所以時間一長，學(xué)生學(xué)習(xí)困難越來越大，學(xué)習(xí)的興趣也就慢慢消失.

尤為重要的是，《電子電路仿真與設(shè)計》這門課實踐性比較強，而且設(shè)計出來的電路和我們生活中的應(yīng)用息息相關(guān).結(jié)合這門課的實際情況，如果要提高學(xué)習(xí)的積極性，需要做大量的實踐.對同一個設(shè)計任務(wù)，會有很多種設(shè)計方案可以實現(xiàn)，但是如果能在設(shè)計初級階段確定方案的合理性，那么就會節(jié)約大量的時間和精力.還有如何在較短時間內(nèi)讓大部分學(xué)生都能參與進來，必須要開展課堂討論，這個環(huán)節(jié)如果控制不好的話，就會出現(xiàn)混亂情況，而且很難保證教學(xué)的質(zhì)量與水平.以上是本課程在教學(xué)的過程中存在的問題，為了解決以上這些問題，我們根據(jù)微信提供的第三方接口，開發(fā)一個課程教學(xué)平臺，主要包含以下功能內(nèi)容[5]：

(1)在微信平臺上通過關(guān)鍵詞“電路設(shè)計”查詢課程相關(guān)內(nèi)容，通過關(guān)鍵詞“pspice”“仿真”“orcad”查詢軟件使用，軟件幫助等信息

(2)瀏覽課程內(nèi)容、觀看講課視頻、EDA工具使用指南、實驗項目安排、經(jīng)典電路查詢和師生在線交流等功能.

(3)舉辦競賽活動(比如班級設(shè)計比賽)、網(wǎng)上討論等.

無論校內(nèi)還是校外，只要關(guān)注微信號或?qū)?yīng)的二維碼，連上網(wǎng)絡(luò)就可以在智能機端分享信息.

利用此微信平臺，將電子電路課程內(nèi)容和資源以適當(dāng)?shù)慕换シ绞胶图夹g(shù)手段進行轉(zhuǎn)化，呈現(xiàn)給學(xué)生，將有助于改善教學(xué)中現(xiàn)有信息課程教學(xué)的單調(diào)性，增強教師和學(xué)生的有效交互，增大教學(xué)內(nèi)容的豐富性，以及提升課程資源的共享率.這種基于微信的教學(xué)方法，在電子電路cad課程中加以實踐，使教學(xué)過程更加立體，教學(xué)內(nèi)容更加豐富，增加師生之間的互動.它是在傳統(tǒng)教學(xué)的基礎(chǔ)上，以培養(yǎng)創(chuàng)新型和素質(zhì)型人才為目標(biāo)，不斷改變教學(xué)方式，不斷探索和改革教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)手段和考核方式，對提高教學(xué)質(zhì)量起到非常重要的作用.

3采取項目分類式課程實驗?zāi)Ｊ?/p>

電子電路錯綜復(fù)雜，形式變化多端.對于初學(xué)者來說，詳細(xì)分析每一種電路是不可能的，那么如何在有限的教學(xué)課時內(nèi)，讓學(xué)生盡可能地接觸更多類實驗項目，是我們著重解決的問題.其實電子電路本身規(guī)律性比較強，我們對復(fù)雜的電路，按照其實現(xiàn)功能可以劃分若干個模塊.在學(xué)習(xí)的過程中，我們按照電路實現(xiàn)的功能對其分類，針對每一類電路進行實驗，同類別的電路之前往往都是相關(guān)的，這樣可以做到觸類旁通，掌握更多更復(fù)雜的電路.對于初學(xué)者來說，在掌握了基本單元電路之后，設(shè)計和分析電路就具備相應(yīng)的基礎(chǔ).據(jù)此，把電子電路分為電源電路、放大電路、振蕩和調(diào)制電路及數(shù)字邏輯電路等等[6-8].每一種功能電路安排兩次實驗，老師進行基本的理論知識講授之后，提出設(shè)計需求和設(shè)計指標(biāo)，給出參考電路圖，由學(xué)生自主完成具體的電路設(shè)計、仿真和驗證.

4采取以上機測試為主和階段式考核方式

電子電路課程實踐性比較強，紙質(zhì)卷面考試不能公正地評判學(xué)生學(xué)習(xí)的實際情況，也與能力培養(yǎng)的初衷背道而馳.另外，目前大學(xué)生的整體狀況就是平時松懈考前緊張，為了改變學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度，提高教學(xué)效果，采取和教學(xué)改革相匹配的以上機測試為主、階段性考核方式，而且各個層次的分?jǐn)?shù)不是簡單的累加[9-11].除了注意平時的出勤、作業(yè)之外，還包括期中、期末上機考試以及課程論文相結(jié)合的考核方式.為了避免學(xué)生之間相互抄襲的現(xiàn)象，無論是作業(yè)檢查，還是期中、期末考試，都是通過上機來完成，教師當(dāng)場對學(xué)生設(shè)計的電路與分析結(jié)果進行提問，逐步提高學(xué)生的實踐能力和理論知識的掌握程度.

以上措施，經(jīng)我院2個年級測控技術(shù)儀器專業(yè)學(xué)生實施后，取得了良好的效果.課程的學(xué)習(xí)氣氛明顯提高，對經(jīng)典的模擬電子電路分析方法掌握情況有較大提高，常用的數(shù)字電子電路邏輯分析和驗證更加明確，微信公眾號關(guān)注度逐步增加.

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[責(zé)任編輯：徐明忠]

中圖分類號：G642.3

文獻標(biāo)識碼：A

文章編號：1672-3600(2016)06-0095-02

作者簡介:蔣俊華(1982-)，女，河南西華人，河南大學(xué)講師，主要從事電子電路應(yīng)用與分析的研究.

基金項目：河南大學(xué)民生學(xué)院教育教學(xué)改革研究項目資助計劃(MSJG2014040)

收稿日期：2015-10-14；修回日期：2015-11-01