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“电子技术基础”包括模拟电子技术和数字电子技术两门主要课程,是理工科相关专业的技术基础课程,也是生物医学工程专业的重要专业基础课和技术基础课。生物医学工程专业开设“电子电路课程设计”课程,对提高学生的电路设计能力、硬件制作能力和系统调试能力,以及培养学生发现问题、分析问题、解决问题的能力具有非常重要的意义。如何利用科学的选题在较短的时间内训练和提高学生的这些能力,并有意识地培养学生的创新意识和科研能力,是该课程在教学过程中重要的教学研究课题。[4-6]
一、生物医学工程专业“电子电路课程设计”教学中存在的问题
由于生物医学工程专业的特殊性,目前在生物医学工程专业的“电子电路课程设计”教学过程中,普遍存在以下几个问题:
1.课程设计的选题没有考虑专业特点,实施的目的性不强,与专业的整体发展建设结合较差,达不到课程设计要求
一个突出的问题是,课程设计的选题大部分是沿用电子信息类专业的传统选题,如多级低频阻容耦合放大器、功率放大器、语音放大器、函数发生器、交直流放大器、数字电子钟、定时器、智力竞赛抢答器、简易数字电容测试仪等选题,这些题目与生物医学工程专业的联系较少。这样既不能体现专业特点,也不能提高学生的兴趣,从而使得学生对所学理论知识不能很好地运用于实际,造成与实践的脱节。
2.课程设计内容不完善,所设计的内容不能充分体现课程设计的目标
“电子技术课程设计”课程应该是由许多关键环节构成的一个整体,从多个方面训练和提高学生的能力和素质。但原有的教学过程中,往往会忽略其中的一些重要环节。这些问题表现在:只要求学生完成电路制作,对于任务分析、方案选择、分析计算要求较少,把课程设计简化成操作实训;不重视测试和数据分析,不能充分锻炼学生分析问题和解决问题的能力;不注重使用设计软件和选择流行器件,只使用过时的器件,甚至老旧的分立元件,制作的电路达不到任务要求。这些对于提高课程设计的效果都有不利的影响,导致学生实际动手能力练习不够、电路设计能力偏低、综合调试能力不高。
3.评价方法和标准简单,随意性大
教学过程中没有严格的评价标准,课程成绩评定基本上流于形式,从而造成课程设计质量下降。
在这种情况下,培养出来的学生普遍存在电路设计能力和系统调试能力不足,发现问题、分析问题、解决问题的能力偏低,这样培养出来的学生难以在工程设计领域中发挥独当一面的作用,不能快速适应社会要求。
二、“电子电路课程设计”的改革思路和实践
几年来,在“电子电路课程设计”教学过程中进行了几点改革尝试,取得了较好的教学效果。
1.明确专业培养目标,构建课程设计选题库
“电子电路课程设计”是电子信息类专业的传统课程,有大量的课程设计选题,但这些选题中,大部分与生物医学工程专业和生物医学电子技术课程的教学内容和要求有较大的区别。为此,学院组织教师从众多的课程设计选题中,选出若干与专业相关的训练内容,进行加工改造,并对每一个设计选题提出具体的训练要求和目标,构成课程设计选题库。题库中题目所涉及到的课程内容和设计内容的统计分析见表1。从表中可以看出,与生物医学工程专业的教学内容密切相关的选题占总选题的72%,这样就形成了有专业特色的电子电路课程设计内容和要求。
另外还结合专业的特色,对与医疗仪器密切相关的设计,如测量心电、脑电、心音、血氧饱和度、脉搏波等信号的电子系统的采集电路部分,要求学生做成完整的模块,作为以后系统课程设计的子模块。
2.以学生为主体,改革传统课程设计指导方式
改变过去教师全程指导,有问必答,甚至直接给出参考电路的指导方式。教师在给出选题和要求后,将学生分成若干小组,每个小组在选题范围内选定设计题目。学生自己查阅资料,提出方案,独立设计,最终完成设计并进行完整的调试和测试。在整个课程设计过程中,教师每周留出固定或灵活的课堂答疑时间,回答学生提出的问题或启发学生提出问题,直至课程设计结束。
3.充分发挥学生潜能,加深加宽课程设计的训练内容并提高要求
在课程设计过程中,教师提出设计的目的和要求后,实验室只负责提供材料及仪器,其他工作全部由学生自己完成。为了更多地训练学生的综合素质,学生需要独立完成实践步骤确定、任务分析、方案选择、电路设计、元件选择、电路布线、印刷板设计及制造、元件测试、电路焊接、系统调试、测试方案设计、电路测试等训练步骤,并将这些步骤作为课程考核的训练点(见表2)。通过这种完整的训练过程,学生不仅能够初步掌握电子产品的设计开发流程,还能较好地锻炼自己的专业素养。
4.重视现代电子技术的发展和应用,鼓励学生掌握和使用工具软件和最新芯片
做到软件和硬件结合,学生除了完成电路设计以及硬件的焊接、安装、调试外,还需要至少掌握一种印刷电路板设计软件和一种电路仿真软件,有条件的学生还应掌握一种数字电路设计软件(如EDA软件)。学生既要熟练掌握电阻、电容、电感、二极管、三极管等分立元件的选择和使用外,还应尽量掌握和使用最新的集成芯片,以进一步训练工程设计能力。这样,电子电路课程设计可以达到更好的教学效果。
5.培养学生兴趣,将课程设计与创新课题训练相结合
鼓励教师将本科创新课题、教师科研课题等进行简化、分割,形成适合课程设计的课题,供学生选择。鼓励学生进行电子产品整机设计、开发、组装、调试,并且组织学生共同交流,互相学习,不断提高。
三、结束语
“电子技术”课程的理论性和实践性都很强,而“电子电路课程设计”作为教学过程中的重要一环,体现出了越来越重要的作用。对该课程进行的一系列教学改革实践,取得了良好的效果。按照改革后的教学模式,“电子电路课程设计”不断能够巩固课堂上所学的理论知识,加深学生对课堂抽象概念的理解,提高了学生的设计能力和创新能力,还能使学生对生物医学工程专业的认识更加明确具体,这些都有利于培养出理论基础扎实、实际工作能力强的高素质生物医学工程专业人才。
参考文献:
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[4]刘剑,杨立才,刘常春.“生物医学传感器与测量”课程教学改革探索[J].电气电子教学学报,2011,(1):15-17.
关键词:Altium Designer软件;“理实一体化”;教学改革
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2016)15-0257-02
《电子线路设计自动化》是电子信息工程和自动化等电类专业开设的一门专业基础课,讲授Altium Designer软件的使用方法,本课程主要包含了原理图设计、印制电路板(PCB)设计、设计原理图时需加载的元件库绘制与设计PCB时需加载的元件封装库绘制,即仅涉及AD软件的PCB项目工程的设计制作部分。这门课程的实践性非常强,单纯依靠教师的讲授远不能达到让学生掌握这门工具性课程的目的,必须想办法提高学生兴趣,让学生能够主动多练习、多实践,在有限的时间内让学生更好的掌握软件使用方法。作者在十余年的教学过程中,经过不断的研究与探索,在课堂中经过多次教学改革,取得了一些成效,学生的学习主动性及动手操作能力得到提高,教学效果得到明显改善。本文结合作者《电子线路设计自动化》课程多年的教学经验,对该课程的教学改革进行了探讨。
一、教学方式研究
2002年开设本课程时,采用的教学方法是任课教师在多媒体教室上课,专任的实验教师在机房指导学生上机,课时分配上课堂授课学时较多,占■,上机学时较少,占■。上课时学生只能看任课教师操作,两次课堂学习后才能进行实际的上机练习,学生在上机操作中很容易遗忘课堂讲述的内容,而且当时学生中个人拥有计算机的并不多,除了上机课之外也不方便进行练习。上机时由专业实验教师进行指导,也不利于任课教师了解学生的学习进度,无法针对学生实际掌握情况调整后续课程的讲解。总体说来,这种教学方式,学生练习时间太少,软件使用不够熟练,教学效果并不理想。为增加学生练习时间,增强教师对学生的了解,本课程于2006年进行了第一次教学改革。本次改革将课时重新进行了分配,授课学时减少到■,上机学时增加到■,一次课堂教学后进行一次上机练习;同时,上机时由任课教师进行指导,方便任课教师了解学生的软件掌握程度。这种教学方式,增加了上机练习时间,任课教师对学生知识掌握程度有一定的了解,授课效果有所改善。但是学生课堂学习与上机练习仍然不同步,虽然增加了练习时间,但是上机时依然有些内容会被遗忘,所以,本课程的教学方式仍有很大的改善空间。本课程于2013年进行了“理实一体化”的教学改革,即理论与实践一体化的教学方法。采用小班化授课,以1个自然班(40人左右)为单位进行教学活动;本课程直接在新建的专用机房授课,不再区分授课学时和上机学时。在讲授过程中学生计算机受教师控制与教师计算机同步,学生无法操作计算机,从而提高学生的注意力,使其专心学习。一部分内容讲解之后,学生先操做一遍教师讲授的内容,再进行教师布置的新任务的练习,教师全程辅助指导。这种教学方式大大增加了学生的练习时间,也便于任课教师掌握学生的学习情况,同时对出现较集中的问题可以随时讲解演示。
二、教学内容研究
本课程主要讲授AD软件设计原理图与设计PCB板图的功能。学生在学习电路、模拟电子技术和数字电子技术等基础课程的过程中对原理图已经非常熟悉,学习起来相对容易一些。而电路板虽然在生活中常常用到,但因其都置于电子设备的内部,不易被看到,因此学生了解不多,学习起来相对困难一些。课程开设之初,任课教师仅仅是拿印制电路板厂家的成品PCB板到课堂上,让学生观察,然后结合电路板设计环境进行授课,学生在学习之后对PCB的结构仍然一知半解,不能完全掌握。之后教师将实验室做的基础PCB板带到课堂让学生观察、学习,使学生对电路板的基本组成有了进一步了解,但学生对于元件封装的型号、焊盘大小、铜膜线的线宽等细节问题仍然不够明白,缺乏实际操作经验。“理实一体化”改革之后,本课程的实践练习环节在原本仅进行上机练习的基础上增加了实物PCB板的制作与元件的焊接。一个具体的实物制作贯穿在整个课程的教学过程中,从设计原理图到设计PCB板图,再到实物PCB板的制作与元件的焊接,在整个学习过程中学生能更好的理解元件封装、焊盘、铜膜线在AD软件中与实物的对应关系,从而达到更好的掌握AD软件应用的目的。举例来说,选取心形流水彩灯电路让学生制作成品。这是一个有趣的小制作,设计制作完成之后LED灯循环点亮,非常漂亮。学生也可以将LED灯设计成其他形状,在LED位置变化的同时,可以更好的理解电路板的布局、布线规则。虽然本课程学时数有限,不能很好地掌握复杂电路的设计制作,但通过实际电路的制作,学生更好地理解了电路板上元件封装和焊盘等设计对象之间的关系,为今后在实际工作中设计制作复杂电路打下了坚实的基础。
三、教学技巧研究
《电子线路设计自动化》课程的操作性极强,学生要想熟练的掌握AD软件的应用,单纯靠教师的讲授是不行的,而且在有限的学时中教师也无法讲解全部的软件内容。因此,在课堂教学中教师更重要的任务是引导学生自主学习,以项目任务驱动学生兴趣,使软件的学习能有一个延续性。课程开设之初,由于所讲授的软件版本(Protel99se)较低且内容较少,因此课堂授课时间相对充足,授课内容比较详细,教师可以在授课过程中按照每个设计环境下的菜单及工具箱进行逐一讲解。学生虽然课堂上听的内容细致,但是听课学时多、上机学时少,到上机练习的时候具体操作方法反而记住的少、遗忘的多,因此操作中出现的问题也多,软件掌握情况较差。授课学时与上机学时调整后,教师仍然按照各设计环境下的菜单及工具箱逐一讲解,有些注意事项则留到学生进行上机练习时再做说明,同时亦根据学生的掌握程度差异进行不同的指导。上机课过后的授课学时中,教师再将上机时学生提问较多或出错较多的问题进行集中讲解,学生对软件操作过程加深了印象,取得了较好的学习效果。进行“理实一体化”改革之后,“教”“学”同步,教师将每节课按项目进行划分,每个项目的操作中包含不同的工具和设计对象,学生完成项目之后即掌握了这些工具的具体操作方法和设计对象的属性设置。每个项目包含的工具和设计对象不同,而各工具和设计对象之间是有共性的,比如各设计对象的属性设置,各个设计环境的参数设置等。项目教学的实施提高了学生的自学能力,使学生们可以举一反三,在将来遇到其他未曾使用过的工具和设计对象时,就可按照在课堂上的学习方法去学习新工具的使用。结束课堂练习后学生们再进行分组讨论,将自己的学习心得与大家分享,帮助同学们更快的掌握软件使用方法,也激发大家自主学习的兴趣。
四、考核方式改革
本课程实践性较强,而实践性强的课程在考核时采用单纯的笔试并不容易考察出学生的真实水平。课程开设之初,受机房设备等限制,只能采用笔试,笔试的考核仅反映了学生对软件的菜单、工具箱、设计对象的属性设置和PCB设计流程等的掌握程度,而不能反映学生在实际操作中可能出现的问题。但软件的使用,最重要的就是实际应用,因此这种考核方式成为了在教学条件限制下所采用的无奈之举。随着教学改革的逐步推进和机房设备的逐渐完善,课程考核采取笔试与上机考试相结合的方法。在机房进行考试,试卷上理论题占10%,上机操作设计PCB板所占比例为90%,此考核方式较大程度上反映了学生对软件实际应用的掌握程度。“理实一体化”改革之后,课程考核不再集中到期末一次进行,而是在课堂教学中增加两次考核,所有的考核全部采用上机考试模式,实行“2+2+6”考核模式。“2+2+6”考核模式的具体实施为:完成设计原理图的学习和设计PCB板的学习之后,分别进行一次考核,在最终成绩中各占20%,完成所有课程的学习之后再进行一次综合考试,占最终成绩的60%,最终成绩满分为100分。这种考核方式反映了学生对软件的掌握程度,并可以随时掌握学生的学习情况,也可以激励学生在学习整个课程的过程中刻苦努力,不会出现考试前集中突击的现象。
五、结论
《电子线路设计自动化》课程经过两次教学改革,尤其是实现“理实一体化”的教学模式后,激发了同学们的学习兴趣,创造了良好的学习氛围,取得了较好的学习效果。然而,Altium Designer软件是在不断更新的,随着软件的更新其内容会越来越多,而课堂学时毕竟有限,因此,如何在课堂上更好的让学生掌握软件应用,进而激起学生热爱电子设计制作的热情,从而自发去学习课堂上无法涉及的软件操作及电子设计制作的相关内容,是教学中要持续探索的。
参考文献:
[1]唐龙,陈静.Protel教学反思与改革[J].才智,2014,(5).
[2]宋莉.浅谈Protel电子线路设计的项目教学方法[J].新西部(理论版),2013,(7).
关键词:课程设计;实验教学;工程应用能力
作者简介:莫琳(1969-),女,广西玉林人,广西大学计算机与电子信息学院,实验师。
基金项目:本文系广西大学实验室建设与实验教学改革项目(项目编号:2100702)的研究成果。
中图分类号:G642 文献标识码:A 文章编号:1007-0079(2013)14-0122-02
EDA(Electronic Design Automation,简称“EDA”)是电子设计的主潮流和方向,它的发展推动了电子行业电子技术的快速发展,也促使了高校电子技术课程必须进行相关教改。EDA的引入对数字电路课程设计的教学改革、系统设计、技术应用、方法、思路具有重要意义;把理论综合地运用到一些实际的较复杂的电子电路系统工程中去,锻炼了学生的实践基本技能,培养了学生的工程应用能力及创新能力。本文结合广西大学数字电路课程设计实验教学的现状、存在的问题,重新研制了实验教学平台,探讨了数字电路课程设计教学改革的措施及取得的成效。
一、数字电子技术实验室现状及存在的问题
目前,数字电子技术实验所使用的设备主要是以装有74系列芯片为主的实验设备,[1]其实验结果显示于实验箱上的发光二级管及数码管,主要能满足单纯的验证性实验,但也存在实验内容受限、扩展性不足等诸多问题。
在教学过程中,首先向学生布置题目,学生对题目进行系统设计,然后使用Multisim进行仿真测试,最后用硬件实现电路。[2]通过仿真检测学生的设计方案是否可行,只是模拟实现,没有真正实现设计结果,要看到结果只有通过实验箱连线,用万能板搭建,或用PCB制板等方式。这些方法存在着诸多弊端:对于学生设计出来的复杂的电路,需要多块芯片、多条导线才能接出;电路接好后容易出现接错线、电路接触不良、损坏芯片、排查电路困难,以及PCB制板过程繁琐等问题,这些问题花费了学生大量的时间和精力。
二、实验平台的设计与功能特点
随着数字电子技术的发展,现场可编程器件(FPGA)的出现,给数字电路的设计带来了很大的便利,设计更为灵活。考虑到数字技术的发展、实验教学的需求和任务,决定采用以FPGA芯片为核心的实验平台,这样不仅能够满足现今的教学需求,同时能够向学生展示最新技术的发展,激发学生学习数字技术的兴趣。[3,4]
实验平台采用核心板+功能扩展板的方式,系统方框图见图1。
1.主要功能
(1)输入模块。输入模块包括USB供电模块、下载模块、独立按键和八位矩阵按键。其中供电模块采用常见的Mini USB接口,可从电脑或者USB充电设备中获得+5V的电源。下载模块提供JTAG和AS两种下载模式,JTAG模式通常用于程序代码的测试和验证部分,AS模式则适用于程序代码的应用环节。输入按键是控制设备必不可少的部分,在核心板上提供了四位独立按键,在功能扩展板上提供了八位矩阵按键,为满足教学和创新实践应用提供了有力保证。
(2)输出模块。输出模块主要集中在功能扩展板上,集合目前教学任务的该功能扩展板包含了七段数码管、路口红绿灯模块、蜂鸣器和LED指示灯等。根据不同的教学任务将原理图或代码和实验平台相结合,系统就可以根据不同的实验操作指令向相应设备传送信号,并显示不同的实验结果。同时可以根据不同要求更换和升级功能扩展板,达到充分利用资源的效果。
(3)核心模块FPGA芯片。选用Altera EP1C6T144C8作为核心单元,实验平台的集成开发环境为QuartusⅡ,其中设计输入主要有原理图输入和HDL输入两种方式。学生已经学习了数字电子技术的相关课程,对各种基本的数字电路单元有了比较深入的了解和认识,在进行实验的过程中主要是通过原理图输入,经过仿真和综合后配置到FPGA芯片中,然后在实验平台上直接观察实验结果。教学流程如图2所示。
使用原理图输入的方式适合刚学完数字电子技术的学生,该方式非常直观、形象。同时鼓励学生学习Verilog HDL或VHDL,基于可移植性和规范化方面的考虑,绝大部分FPGA设计和ASIC设计最终都将统一到HDL(硬件描述语言)平台上,为以后进入FPGA的开发领域打好基础。
2.实验平台的特点
设计开发板体积小,便于携带。学生可借出在宿舍或在开放实验室完成设计,设计灵活方便,学生可随意安排自己的时间。QuartusⅡ软件中,提供的元件基本满足设计的需求,减少了购买元件的成本。真实性强,学生在仿真设计过程中,可直接看到设计与实际是否相符,对出现的错误可随时修改。将设计—仿真—实现连成一体,提高了学生的学习热情。
三、数字电路课程设计实验平台在课程设计中的实施
1.优化设计内容
新的数字电路课程设计实验平台设计好后,对课程设计的实验内容做了调整。
首先在选题时扩大了范围,其次适当增加了难度。对于较复杂的设计电路,都可通过软硬件结合的实验平台实现。允许两人一组,鼓励一人一组。让学生在做课题时重在设计。学生根据自己的知识水平采取不同的设计方法实现,选出最佳方案。把设计好的电路下载到试验平台上就可直接看出设计成功与否。
2.注重实验过程
(1)理论指导,布置设计。在理论教学阶段,让学生掌握数字电路系统的一般设计方法。对于复杂的数字电路系统,由整体到局部进行组合,再由局部到整体进行设计,要求学生学会模块化的设计方法;然后布置设计任务及题目要实现的具体功能。
(2)学生查阅资料。学生根据题目要求,到图书管、网络、资料室了解相关技术应用,参考相关方案,根据自己的能力选定题目、制定设计方案。在这个阶段,教师只是起引导作用,要求学生对设计的课题要充分理解并掌握其原理,这样才能为后续的仿真设计、电路板调试打下良好的理论基础。
(3)系统仿真设计及软硬件系统调试。在数字电路课程设计中引入EDA仿真软件教学,把EDA技术应用于数字电路课程设计,让多数学生能在短时间内掌握其使用方法,并运用自如。
学生们在校期间如能熟练掌握EDA技术,对提高自己的工程应用能力,适应社会需求,找到合适自己发展的工作非常有利。
(4)撰写实验报告。撰写课程设计报告。课程设计报告是一份严谨的科研报告,要求学生提交设计方案、设计过程、元器件的选择、逻辑算法、调试方案、调试中处理问题与解决问题的方式,以及实验结果、数据分析、报告总结等。[5]严格的要求对培养学生实事求是的工作作风有积极的促进作用,为今后撰写毕业设计打下了坚实的基础。
3.完善的考核制度
合理给出成绩是培养学生工程应用能力的动力。[6]它不仅反映了学生的真实水平,还能激发学生的学习热情和创造欲望。
考核方式采用小组答辩的形式,同样题型的学生组成同一小组,在小组会上学生介绍自己的设计方案、实现方式,并当场演示实验结果。教师和其他学生对其设计进行提问和讨论,并在同一题型中选出最佳方案,每组最佳方案在全班总结会上展示,让学生了解自己的不足,取长补短。
实践教学表明,学生们通过数字电路课程设计这门和实践紧密联系的课程的训练,工程应用能力得到了大大提高。
四、结束语
目前电子行业人才竞争激烈,不但要求学生理论基础扎实,而且要有较强的自学能力及实践动手能力。通过使用新的实验平台,学生们了解、接触了电子行业最新的技术方法及制作过程,开阔了设计思路,扩展了学生实验设计的范围。数字电路课程设计的训练为后续课程中更为复杂的电路设计、电子制作打下了良好基础,每年都有不少大三、大四的学生,在全国、全区的大学生电子设计竞赛中获奖,这些成就都得益于数字电路课程设计的训练。
参考文献:
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[4]温显斌,王法玉.构筑实践教学体系,强化应用能力培养[J].计算机教育,2010,(10):126-128.
一、设定目标
在数字电路教学中,教师发现“兴趣”是最关键的问题,从这个角度考虑,第一次数电课,首先给学生介绍数字信号的特点、数字系统的组成、数字电路在电子系统中的作用,使学生建立一个对数字逻辑电路的系统的概念。然后是详细讲解各章节内容在数字逻辑电路系统中所处的位置和作用,通过前面的工作,学生基本上了解了这门课要干什么,学完后有什么用处。教师在这种情况下要引导学生设定目标,例如做一个多功能流水灯、多路抢答器、出租汽车里程计价表等等,尽量让每一个学生都有一个目标。让学生感到自己受到尊重,可以有自己的想法,从而对这门课有自信。然后对每个学生的目标进行分析,告诉学生,要实现这个目标,需要掌握哪些章节的内容,教师可以更加详细的介绍某个章节在这个目标实现中起了多大作用,让学生带着目标来上课,目标驱动学生产生学习知识的动力,使学生感觉到数电这门课有意思,不无聊,逐渐也就产生了兴趣。[2]
二、实现目标
有了目标,学生就可以参与其中,带着问题来听课,课堂也就有了活力,教师要不断的鼓励和引导学生,以学生为中心,进行答疑解惑,同时授课教师要在充分了解学生的基础上,依托自己所授课程,结合学生的目标,开阔学生的思维,从而培养学生的学习能力和创造力,增强学生的学习信心和兴趣。例如有些学生的目标是设计一个多功能流水灯,其主要部分时实现定时功能,即在预定的时间到来时,产生一个控制信号来控制彩灯的流向、间歇等,可用可逆计数器和译码器来实现正、逆流水功能,利用组合电路实现自控、手控、流向控制等功能。学习了理论知识后,教师可以通过让学生自己设计电路原理图,实验室提供器材搭接组装电路,在教师的指导下让学生按单元电路分块调试,并最终按照设计整体调试实现结果,观察彩灯工作情况并记录。让学生充分体验到动手、动脑、动口的过程,享受设计成功的快乐,从而激发学生的学习兴趣。同时鼓励学生大胆猜想和独立思考,创新设计理念,并通过实验否定错误或修正猜想,使学生拥有解决问题的勇气和决心。[3]
三、目标总结
经过学生的努力,一个个目标实现了,也就意味着一个个知识点被掌握了,这时候,教师再回归到理论课上,让学生进行总结。总的来说,每一章节的内容要点是什么,都有什么用,相信通过不同学生的思维加工,数字电路这门课程将会掌握的淋漓尽致。当然每门专业基础课程固然有自己的学科特点,但学习方法和研究思路有其共通之处。对于专业课教学,要非常注意在教学的时候,要做到授之以渔而非授之以鱼。社会在进步和发展,学生的眼界和思想远远超过了以往各个时期,教师要传递给学生新的理念和科学的方法。[4]
结论
关键词:电子线路CAD;Protel;教学探索
中图分类号:G642 文献标识码:A 文章编号:1674-7712 (2012) 10-0195-01
电子信息技术的飞速发展,对高等职业技术学院电子专业课程建设与教学提出了更高的要求。Protel是Altium公司在80年代末推出的EDA软件,在电子行业的CAD软件中,它当之无愧地排在众多EDA软件的前面,是电子设计者的首选软件,它较早就在国内开始使用,在国内的普及率也最高,几乎所有的电子公司都要用到它,许多大公司在招聘电子设计人才时在其条件栏上常会写着要求会使用Protel。《电子线路CAD-Protel》作为一门理论与实践紧密结合的专业课,已成为高职电子专业的重要课程。
一、电子线路CAD-Protel课程教学现状
(一)教学方式
随着现代化教学的不断改革,目前的教学模式已经由传统的板书式教学转向了多媒体教学,这在一定程度上增加了学生的学习兴趣,节约了写板书的时间,更加丰富了教学内容。但是很多教师在教学时虽然采用了多媒体授课,却把教材的内容照搬在多媒体上,无图片、无演示的多媒体教学,对于Protel这样的操作性很强的课程,无法激发学生的学习热情。
(二)教学内容
随着电子信息技术的快速发展,以往的部分教学内容已经跟不上时代的步伐。部分教师没有与时俱进的教学思想,一味的按照教材的章节制订教学计划,安排教学进程,虽然系统性很强,却不适应实践技能类的课程。Protel是一个实践性很强的课程,并不强调过多的理论内容,主要是通过对于Protel 99 SE这个软件的讲解,让学生能够熟练的使用这个软件来进行电路原理图的设计和印刷电路板的设计,如果也按照上面的方法来实施教学,显然达不到很好的教学效果。
(三)实践教学
对实践教学,很多教师并没有给予足够的重视,安排的实践时间不充分,实践内容单一,不够系统化,多是一些验证性的实验,造成学生实践的积极性不高,动手能力不足。单一的实践内容,忽视了学生的基础,从而导致基础稍弱的学生跟不上节奏,失去了学习的动力,基础较好的学生又没有足够的拓展实践的空间。
(四)考核方式
对于Protel这样的课程,有的教师仍然采用纸质试卷的考核方式,这就背离了课程的开设初衷。Protel本身就是一门实践性很强的课程,不同于其他的理论性课程,我们要培养的是技术性人才,实践性人才,不是只会死记硬背的书呆子,纸质试卷的考核方式显然不能反映出学生掌握软件的基本水平。
二、电子线路CAD-Protel课程教学探索
(一)打破传统授课方式,创新教学理念
对于Protel这样的课程,采用传统的坐在教室内写板书的教学方式很明显已经跟不上新形势下教学的需要,应该把课堂搬到机房,搬到实验室去。在教学过程中,应当充分发挥多媒体教学的优势,在一些理论知识的讲解上,不能单纯把课本上的内容照搬到课件上,而是应该根据需要穿插一些图片、视频。在讲解软件的操作时,应当注重与学生的互动,教师可以先在计算机上给学生演示,演示完后就要求学生马上在电脑上操作,还可以随机选取几位同学来进行演示,出现了错误当场纠正,这样针对性强,避免了讲授中空洞的讲解,学生也能充分参与到教学过程中,完全激发出学生的学习热情。
(二)精选教学内容,突出课程重点
在Protel课程的教学内容上,要突出重点。Protel 99 SE具有原理图设计、PCB电路板设计、层次原理图设计、报表操作、电路仿真以及逻辑器件设计等功能,教学的重点应该放在原理图设计和PCB电路板设计上。Protel教学是紧紧围绕PCB图的绘制而展开的,先给学生建立起一个整体的概念,让学生搞清楚Protel 99 SE各个模块之间的联系,然后逐个讲解,再对一些容易犯错误的地方进行重点强调。
另外在电路图的选择上,开始可以选择一些学生学过的简单的电路图来练习,逐步的可以选择一些复杂的电路图,最后选择一些综合性的电路图。不能只是教会学生用Protel 99 SE画电路图,而是应当给他们建立一个电路设计的理念,告诉他们为什么要这样做,应该怎么样去做设计,采用启发式的教学,让学生自己进行设计,在一定的时候给以指导,启迪学生的创造性思维,引导学生用灵活多变的方式去解决问题。
(三)注重工学结合,创新实践教学模式
高职院校是培养适应社会发展的技术人才的重要阵地,更应注重工学结合,培养学生的动手能力。在实践教学中,应突出Protel软件的工具作用,与电子专业其他课程相结合,为学生日后的课程设计、毕业设计打基础。在实践教学内容的选择上,要注意贴近实际,与时俱进,要及时更新教学实践内容,对于工厂出现的新技术、新工艺,要让学生有所了解,这样才能使学生在毕业后能够学以致用。实践内容的选择要分层次,可以分为基础性实验、进阶性实验和设计性实验。对于基础较弱的学生,要确保其完成基础性实验,尝试进阶性实验。对于学有余力的学生,要鼓励他们去做设计性实验。在实践教学中,学生从电路原理图的设计开始,一直到最后自己动手安装电路板并进行调试,整个Protel教学和生产实践的紧密结合,不仅学到了Protel制图的基本知识,还学到了电路板的制作工艺、电子电路的安装调试等知识,为后续课程的学习和今后的工作打下了良好的基础。
(四)打破传统考核方式,注重动手能力
对于Protel这门课程,应当重点考核学生的动手实践能力。期末成绩的评定,应当注重平时成绩与实践成绩相结合。可以采用平时出勤、学习态度占30%,平时课堂设计任务的成绩占30%,综合实训成绩占40%的方式。这样基本上能考核出来学生真实的动手实践能力。
三、结束语
基于电子CAD-PROTEL课程的教学探索,激发和培养学生学习兴趣是关键。教师应当打破传统教学方式,精选教学内容,注重工学结合,增加实践教学,使学生能够充分参与到教学过程中来,提高和增强学生学习的主动性和实践动手能力,才能很好地实现教学目的。
参考文献:
[1]江思敏,姚鹏翼.Protel电路设计教程[M].清华大学出版社,2002
[2]胡烨,姚鹏翼.Protel 99 SE电路设计与仿真教程[M].机械工业出版社,2009