劉曼玲+陳麗萍+毛先柏

摘 要 電子技術課程設計是高等院校工科專業(yè)的一門綜合性的實踐課，對于鞏固學生理論知識，實現(xiàn)創(chuàng)新與創(chuàng)造具有重要的意義。本文結(jié)合我校實際，對電子技術課程設計進行探索，從精選課題內(nèi)容、優(yōu)化教學手段、完善評價機制和延伸課程空間等方面入手改革，激發(fā)了學生的學習熱情，培養(yǎng)了學生的綜合能力，結(jié)果表明：效果良好。

關鍵詞 課程設計 教學改革 綜合能力

中圖分類號：G642 文獻標識碼：A

0引言

電子技術課程設計是我校為電類專業(yè)（自動化、電氣、測控、信息、安全）和一部分非電專業(yè)（機電、交通設備等）單獨設置的一門綜合性的實踐課，學分2分、時間2周。課程設計一般安排在大二和期末進行，此時學生已學完電路、模擬電子技術、數(shù)字電子技術等課程，同時也完成了相關的實驗與電子實習，具備了一定的理論基礎和實際動手能力，結(jié)果表明：合理的單獨設課和時間安排才能達到良好的效果。

課程設計是工科實踐教學中的一個重要環(huán)節(jié)，其目的是學生在教師指導下，能綜合運用所學過的理論知識分析和解決實際問題，實現(xiàn)由知識向能力的轉(zhuǎn)化。學生通過二人組對某一課題的設計、安裝和調(diào)試，能更好地了解一個電子小系統(tǒng)的方案比較與優(yōu)選過程；熟悉一般的設計方法和常用仿真軟件；掌握電工電子技術中的各種器件（分立元件、集成電路）的計算、選擇、檢測與使用、實際安裝中的合理布局和模塊調(diào)試方法等，以激發(fā)學生的學習熱情，加強工程意識，為將來從事電子產(chǎn)品的研制和科學研究奠定基礎。

為了搞好電子技術課程設計，我們主要采用了精選課題內(nèi)容、優(yōu)化教學手段、完善評價機制，延伸課程空間等改革措施，激發(fā)創(chuàng)新思維，培養(yǎng)學生的綜合能力。

1精選課題內(nèi)容

電子技術飛速發(fā)展，新器件、新工具、新方法不斷涌現(xiàn)，老師只有不斷學習，才能緊跟時代步伐、站在科技前沿。因此，我校選派參與電子技術課程講授并且?guī)W生參加電子競賽的老師作為該課程的指導老師，做好學生的引路人。為了讓課程設計獲得預期的效果，課題的選擇也非常重要，既要與學生的知識結(jié)構(gòu)和水平相匹配，又要具有一定的先進性和趣味性，便于發(fā)揮和拓展，激發(fā)同學們的學習主動性，克服畏難情緒。例如常用的一些小型實用電子系統(tǒng)有彩燈控制器、數(shù)字競賽搶答器、交通燈控制、多功能數(shù)字鐘、溫度測試儀、電容測試儀等。在這些題目中，所學過的分立元件、集成芯片、仿真和編程方法都在電工電子實驗中接觸過，但實驗相對比較簡單，都是零散的知識點，而課程設計則要需要化零為整，綜合考慮。為了更好的指導學生課程設計，由我校出版和主編的電子技術課程設計實用教程（第三版），幾經(jīng)修改，多次印刷，為學生實踐提供了比較好的參考教材。

2優(yōu)化教學手段

在課程設計的實際操作中，采用了老師授課—學生選題—查找資料—確定方案—設計仿真—完善設計—安裝調(diào)試—檢查驗收—總結(jié)報告—公正評價的流程。

（1）首先老師講述課程設計的要求、標準、學生常見問題及注意事項，展示上屆學生優(yōu)秀設計圖片作品。

（2）學生2人一組，自由組合，合理搭配，選擇課程設計題目，要求同一個題目一個班選的人數(shù)不能超過3組，也有利于比較和評判。

（3）學生選好題后，需收集、整理、篩選和歸納各種信息，除了會利用百度、谷歌常用的搜索方法之外，還要學會從中國知網(wǎng)、萬方數(shù)據(jù)庫中查找中外資料、碩士論文等，學生更要會利用好圖書館中的藏書資源。由于網(wǎng)上的某些信息沒有經(jīng)過審核，不一定能保證其正確性，最好是查相關的官網(wǎng)或多方比對，相對來說圖書資料的出錯率會要少許多。

（4）每一個題目老師只給出基本功能和技術指標要求，擴展功能不限制，由學生自己想象與發(fā)揮，供學有余力的學生自由選擇，挖掘他們的潛質(zhì)與創(chuàng)新才能。由于設計方案不唯一，學生須自行分析各方案的可行性與優(yōu)缺點，比較后確定最優(yōu)方案。

（5）在確定方案后，下一步就是要對電路進行實際的設計，其中包含總體設計、單元電路設計、元器件的選擇與參數(shù)計算等。而設計是否正確、可行，則需要學生采用電子軟件Multisim 、Proteus對電路進行仿真和驗證。Multisim是美國國家儀器（NI）有限公司推出的以Windows為基礎的仿真工具；Proteus是英國Lab Center Electronics公司開發(fā)的電子設計自動化軟件，它還是目前比較好的仿真單片機及外圍器件的工具。這2款軟件均具有界面直觀、操作簡易、功能強大的特點，可實現(xiàn)數(shù)字電路、模擬電路與混合電路的仿真與調(diào)試。它采用圖形輸入方式輸入和創(chuàng)建電路，元器件庫豐富且易生成，測試儀器（電壓表、電流表、示波器等）的外形與實際儀器基本相似，電壓源、電流源與信號源可隨意設置不同的參數(shù)。由于在實驗中已用過Multisim仿真，故不必單獨開課，Proteus雖未學過，但其方法與Multisim大同小異，也不難掌握，只是它的元件庫更齊全些?？傊?，仿真軟件不但提高了設計效率，還能將所學的理論知識融會貫通并付諸于實際中。

為了更好地與每年的電子大賽銜接，在完成全部的課程設計后，要求學生自學軟件Altium Designer，畫一個電子版的課題原理圖上交并作為成績的一部分。Altium Designer 是原Protel軟件開發(fā)商Altium公司推出的一體化的電子產(chǎn)品開發(fā)系統(tǒng)，這套軟件可以進行原理圖設計、電路仿真、PCB繪制等，而會用Altium Designer設計PCB電路板，了解PCB板布線的原則是電子大賽必須具備的一項基本技能。

（6）在學生通過一周的時間完成理論設計與仿真后，安排第一周的周末進行師生溝通與交流。學生以組為單位，自帶手提電腦，展示他們的設計方案和仿真結(jié)果；老師指出其中問題，提出修改思路，把握主題方向，并且要二人組輪流回答部分設計理念和操作實際仿真步驟，杜絕學生抄襲或一人努力、另一人偷懶的現(xiàn)象，真正使每一個學生都能動腦、動手，參與到課程設計中，并將方案選擇、設計仿真、擴展功能等作為成績的一部分計入到總成績中。endprint

（7）只有完成設計并仿真成功后的課題才能進實驗室進行實際操作，學生按組提交所需元件清單，交給實驗室的老師提前準備好，保證安裝調(diào)試的順利進行。全部完成后，按原清單收回器件，不浪費公共財物。

仿真的實現(xiàn)是電子系統(tǒng)安裝調(diào)試的前提和保障，但從虛擬到現(xiàn)實還是有距離的，若線接錯或接觸不良、元器件損壞或參數(shù)不準等，都有可能導致系統(tǒng)不能正常工作。學生只有對電路合理布局、正確連續(xù)并對各種可能出現(xiàn)的故障進行分析、判斷和糾錯，才能收獲最后成功的喜悅，同時也需要學生的耐心細致和團結(jié)合作。因此，一般要求學生在安裝調(diào)試前先檢查所有集成芯片、元器件的好壞；根據(jù)所設計的圖紙，合理布局集成芯片與器件，做到疏密有致，方便連線；線要橫平豎直，不能交叉和飛線，還要注意線的顏色，便于檢查，如所有電源的正極用紅線，而負極用黑線。

在安裝時，采用分塊調(diào)試→系統(tǒng)聯(lián)調(diào)的方法順序進行，盡可能將故障點縮小，保證整個系統(tǒng)的正常運行，以交通燈的秒脈沖和計數(shù)器為例說明其具體操作步驟。

（a）計數(shù)器的CP源。它可以用2種方法實現(xiàn)：第一種方法是用555定時器構(gòu)成多諧振蕩器產(chǎn)生秒脈沖供給計數(shù)器作為CP源（如圖1所示），需要根據(jù)計算公式合理選擇電阻和電容的大小使f=1HZ。第二種方法是用石英晶振的方法。由于石英晶體的振蕩頻率為32768HZ，它須經(jīng)過15位二進制計數(shù)器分頻（215=32768 HZ）后才能得到1HZ的秒脈沖。在實際中，可以用14位二進制計數(shù)器芯片CD4060分頻得到2Hz后，再用D觸發(fā)器或JK觸發(fā)器構(gòu)成的計數(shù)器得到1Hz的秒脈沖，它比555定時器構(gòu)成多諧振蕩器產(chǎn)生的秒脈沖的精度更高，常作為要求時鐘準確的數(shù)字鐘的CP源。采用這2種方法是否產(chǎn)生了秒脈沖，也可以用2種方法檢測，一是采用示波器觀察波形；二是接到一個發(fā)光二極管上，看它是不是一亮一滅的閃爍。

（b）在圖中，與2個數(shù)碼管相連的兩片計數(shù)器，采用的是可預置同步十進制加/減計數(shù)器74LS190，用它進行減計數(shù)（如30～0），與實際相符，當CP源供給這兩片74LS190時，看它是不是能正常的從30秒倒計數(shù)到0秒。

（c）再將計數(shù)器連到數(shù)碼管上，看其是不是能正常的顯示從30～0的變化。

依此方法可以對圖中的其他模塊進行調(diào)試，最后將各功能模塊組成一個系統(tǒng)聯(lián)調(diào)。

當遇到電路不能正常工作時，在排除接線錯誤、接觸不良和元器件損壞等情況下，要會用測試儀器查找故障點并糾錯，如常用的電壓尋跡法，就是用萬用表檢查各點電位，即先檢查電源，再根據(jù)輸入→輸出的正確電位，找出問題所在。

（8）在第二周的周五為統(tǒng)一檢查驗收的時間，老師將檢查學生的基本功能或擴展功能，記錄布局、連線、工藝美觀等情況作為評分的依據(jù)，還會就一些典型問題向?qū)W生提問，考察學生綜合運用知識的能力。

（9）電子系統(tǒng)的實現(xiàn)實際上是一個從理論指導實踐，再從實踐上升到理論的螺旋式的升華過程。因此，書寫設計報告的過程也是學生歸納、總結(jié)與提煉的過程，除了書寫設計理論外，在實際中遇到了什么問題、如何解決的經(jīng)驗也是老師十分看重的一點，它從側(cè)面反映了一個學生分析問題的能力。報告還要求附手工繪制的系統(tǒng)原理圖與作品彩色圖各一張，2人一組的報告除了圖相同外，各自寫自己的，反對抄襲（見圖1）。

3完善評價機制

將課程的要求和成績登記表提前發(fā)給學生，也讓學生明確努力的方向，表格中的各項內(nèi)容涉及兩周實踐的全過程：考勤、方案、設計、仿真、問答、修改、布局、連線、功能（基本。擴展）、報告、原理圖（Altium designe軟件）。課程設計成績分優(yōu)秀、良好、中等、及格與不及格5個等級，優(yōu)秀率控制在20%左右。

第二周是實際安裝調(diào)試，為了真正讓一人組的二位同學分工合作、同心協(xié)力，老師會不定期的到實驗室進行巡視與指導，將態(tài)度和紀律記錄在冊。對同一個題目的不同組反復比較，挑選優(yōu)秀；對同一組的同學綜合表中各項表現(xiàn)也有可能給出不同的成績，力求公平公正。特別是優(yōu)秀的給定既要反映學生的真實水平，又要保護同學們的積極性，讓大家心悅誠服，也讓嚴謹踏實的作風口口相傳、繼承和發(fā)揚！事實證明，采用這種考核機制，同學們的積極性高漲，課程設計成功率到達95%以上。

4延伸課程空間

湖南省與全國大學生電子設計競賽每年交叉進行，具有一定的權(quán)威性和影響力，也吸引了許多的電子愛好者、優(yōu)秀大學生參賽。為了更好地搞好電子競賽，中南大學一般從成績好的大學二年級的學生中選拔，同時創(chuàng)建電子創(chuàng)客空間，給予競賽場地，電子愛好者可以利用業(yè)余時間到實驗室學習實踐。因此，按電子大賽的要求搞好電子課程設計，無疑是為每年的電子設計競賽儲備優(yōu)秀人才，中南大學也因此在省賽和國賽中屢獲大獎，學生查找資料、學習能力都有較大的提高，在軟件調(diào)試、硬件制作與排除故障等方面尤為突出，受到了保研高校與用人單位的歡迎。

5結(jié)語

搞好電子技術課程設計，優(yōu)化實踐過程，不僅提高了學生的創(chuàng)新意識、工程實踐能力和團隊協(xié)作精神，而且也激發(fā)了他們學習的主動性與積極性，其綜合素質(zhì)也得到了較大的升華，為做一個合格的工程技術人員和服務于現(xiàn)代化打下了良好的基礎。

參考文獻

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