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电子技术设计与实践综合改革研究

2020-03-09 14:21 来源:电子技术论文 人参与在线咨询

摘要:“电子技术设计与实践”课程是高等学校电类专业十分重要的专业基础实践课程。本文介绍了该课程的综合改革方案,即在电子技术基础实验环节之后增设综合实验环节,并引入电子电路仿真软件Multisim进行电路模拟仿真。改革后的“电子技术设计与实践”课程有效地融合了“模拟电子技术”实践和“数字电子技术”实践两个重要的实践环节,并实现了基础实验到综合设计环节的良好过渡。

关键词:电子技术设计改革;Multisim仿真;综合实验

0引言

在我校,“电子技术设计与实践”课程是“电子技术实验”和“电子技术课程设计”2门课程的融合,这两门课程是高等学校电类专业学生非常重要的专业基础实践课程,是学生学习电子技术基础的基本理论知识与实际应用之间的一座桥梁[1]。“电子技术技术与实践”课程以实验的形式,培养学生正确掌握使用各类电子仪器仪表、基本测量和研究方法、工程中常用的电子技术基础知识及其运用,帮助学生掌握其后续专业课程知识和从事工程技术所需的电子、信息技术等方面的基本能力,为将来从事科研工作打好基础[2]。我院在开设“模拟电子技术”和“数字电子技术”理论课程的同时,重点开设了“电子技术设计与实践”课程。该课程除了教授学生了解电子电路系统构成方法,还对目前流行的电路模拟软件进行使用,使得学生不仅掌握书本知识的应用,还对实际的电路模拟软件的操作进行了深入地学习研究。

1需解决的教学问题

“电子技术设计与实践”的“电子技术实验”部分作为基础实验环节,主要完成对课堂基本理论知识的验证。由于实验平台和设计方式的差异,“电子技术设计与实践”的“电子技术课程设计”部分在实践过程中又细分为“模拟电子技术课程设计”和“数字电子技术课程设计”两个部分,该环节在学期末分开进行。这给学生学习带来两个问题:一是基础实验环节和复杂的“综合设计”环节之间缺乏必要的过渡,学生在学期中间完成了基础实验环节,从单个内容一下子进入到项目设计的综合应用环节,往往措手不及,综合设计应用能力不能很好地得到锻炼;二是“模拟电子技术”实践和“数字电子技术”实践之间缺少有效的融合。这正是这两门课程融合需要解决的初衷。

2改革的目标

为了全面提高学生发现问题、解决问题的能力,建立理论联系实际的课程体系,进一步提高学生的动手能力[3],在“电子技术设计与实践”课程中增设“综合实验”环节,从而构成电类专业学生针对电子技术知识包含“基础实验”+“综合实验”+“综合设计”的三位一体、循序渐进式的综合实践课程。增设“综合实验”环节,一方面能够更好地进行基础实验与综合设计环节之间衔接过渡;另一方面,也让学生初步体验数模电知识的集成及其在综合电路系统中的应用。

3综合实验案例

3.1综合实验内容的选择

选取了数字式电压/电容表作为综合实验的内容[4]。本实验可以让学生了解电子电路构成小系统的一般结构;掌握数字计数器的计数工作原理;理解将被测电压/被测电容的容量线性转换成计数时间的电路工作原理。控制信号产生电路如图1所示,数字式电压表测量电路的关键是固定C电容值,将待测电压V1线性地转换成计数的时间;而数字式电容表测量电路的关键是固定基准电压V1,将待测电容C的容量线性地转换成计数周期(时间)。这个电路可以巧妙地把数字式电压表和数字式电容表集合在同一个电路中。

3.2综合实验教学方法的选择

考虑到后续的“综合设计”环节,采用让学生用Multisim仿真软件进行电路模拟仿真,确定电路参数并在实验箱上按要求进行电路连接,先进行部分电路调试,然后进行总体电路的联合调试。综合实验环节采用Multisim软件仿真,安排4课时,分2次,间隔一周。学生可以利用课余时间来实验室计算机机房调试或在自己计算机上调试。具体教学方法主要采用电路原理图基本给定,提出具体的验收指标,某些关键的电阻值需要学生通过计算和在Multisim软件中仿真调试得到。通过综合实验,学生可以了解电路参数对实验结果的影响,从而分析各部分的工作原理并加深理解电路原理,也可以通过同学之间对问题的分析探讨来进一步拓展其知识面和应用面。最后,让学生记录4~6组实验数据和相关波形,写入综合实验报告。

4教学实践情况及成效

由于学院教学资源的限制和实践教学环节的差异,基础实验和综合实验环节在春季学期中进行,“综合设计”环节在理论课程考试结束后的学期末进行,由学院电气电子工程系和信息与控制实验中心教师共同完成课程授课。课程实施后证明:学生的综合实践能力增强,追踪新技术的兴趣增加。结合EDA技术的综合实验扩展了传统基础硬件实验的内容和数量,目前,在训练学生的仪器操作能力之外,鼓励学生通过软件仿真等虚拟实验方式进行大部分验证性实验内容,而在节省的理论和实验课程时间里,进一步培养学生的实践能力。将EDA仿真全面引入实践课程,把EDA仿真融入到实践教学的各个环节,有利于学生快捷地将理论性和应用性融于一体,实现理论教学的拓展,并为后续综合设计环节打下基础;同时,在利用EDA软件开展仿真实验,能够部分弥补当前基础实验在课时上的不足,对培养学生创造性思维能力、全面提高专业素质具有重要意义。

5成果推广价值

“电子技术设计与实践”课程作为信息专业的技术基础课程,既要承担起构建学生电子技术知识体系的基础性地位,又有培养学生一定技术和技能的实践性要求。课程本身既表现出工程类课程的特点,又要面对大平台课程受众广的需求。因而,本课程教学研究和许多不同类型课程的优化改革都能在相关方面找到共性的目标和难题,其探索研究的成果也应是多角度的。从技术基础类课程的角度,本项目的特色和创新之处在于:提供基础技术实践课程“全方位”“立体式”的教学培养体系。一方面,本课程强调理论基础性,强化应用实践能力;通过案例引入理论思考,通过实践训练体系回归应用;以兴趣为导向,以行业应用和新技术热点为出发,引导提升学生的自主学习热情、独立思考能力和实践创新能力,形成全方位、循序渐进的立体式教学培养体系。另一方面,本课程培养学生利用Multisim等EDA工具进行电路仿真和分析,大力推广学生利用课余时间进行虚拟实验,验证基本原理,创新实验内容,形成对目前实验课时和硬件资源的有力补充,突破传统实验课程的时间和空间限制。

6结语

“电子技术设计与实践”课程综合改革方法已经在我院2018年春季学期第一次实施,学生人数超过400人,均采用小班化教学,达到了比较好的反响。我院将根据实施中的具体情况,不断开发新的教学内容、完善和改进教学方法[5]。

参考文献:

[1]王连胜,徐桂荣等.《数字电子技术基础实验》教学改革探究[J].成都:实验科学与技术,2014,12(5):110-112.

[2]孙洪颖,李纬华等.基于应用型创新人才培养的电子技术课程设计改革[J].北京:电子世界,2018,(24):30-31.

[3]张淑娟,殷敬伟等.水声工程专业电子电路课程设计教学模式研究[J].北京:中国现代教育装备,2018(2):61-62,67.

[4]李伟民,沈利芳等.电工电子实验与EDA实践入门[M].西安:西安电子科技大学出版社,2011年11月.

[5]朱敏,王爽.独立学院“数字电路与逻辑设计”课程教学研究[J].南京:电气电子教学学报,2016,38(5)36-37,49.

作者:沈利芳 李晓丽 邓开连 华一村 张永芳 东华大学 单位:信息科学与技术学院

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