电子技术实践教学探讨

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摘要：实践教学在课程教学中起到非常重要的作用，本文将EDA技术与实物制作有机结合引入到电子技术实践课程中，阐述了实施的具体过程以及教学开展情况。

关键词：EDA；电子制作；电子技术

随着计算机技术和电子技术的飞速发展，电子设计自动化（Elec-tronicDesignAutomatic，EDA）技术已经成为现代电子设计的核心技术，并已经广泛应用于各大高校的电类课程教学中[1-2]。实践教学在课程教学中起到非常重要的作用，学生通过实际操作能加深对课堂理论知识的理解，并促使学生举一反三、灵活运用。如何更好地调动学生的学习兴趣、扩展学生的知识面、激发学生探究知识的潜能和动力、提高实践应用能力等，已经成为摆在我们面前迫切需要解决的课题[3-4]。结合我校电工电子实验中心的实际情况，对实践教学的部分内容进行了改革优化。

1存在的问题

我校实验中心的综合设计性实验项目存在如下问题：实验手段单一，缺少电路仿真环节，设计制作过程不完整；实验项目陈旧，现有的实验项目已沿用多年，缺乏新内容；学生主观能动性差，以完成任务为目的进行实验，课程没有达到预期的效果。针对以上问题，开展了EDA仿真与制作相结合的电子技术实践教学探索。

2EDA仿真与制作的结合方式

EDA软件可以完成电路图的绘制、电路仿真以及系统的设计。将EDA技术应用到学生的课程设计和电子制作环节，能够激发学生学习电工电子知识的兴趣和欲望，提高学生对电路的认识水平以及学生的实践能力。结合我校的实际情况，利用EDA仿真工具，将虚拟仿真技术和实际电路制作通过几个综合设计性实验项目巧妙结合起来，项目的具体实施过程如图1所示。整个过程按照仿真和实做可以分为如下两个环节：

2.1电路原理图的设计。拟采用仿真软件Multisim和Proteus进行电路设计，该两种软件包含了模拟、数字电路常用的元件和芯片、仪器设备，具有强大的分析功能，如示波器功能、频谱分析功能、实时测量功能等。通过仿真、测试以达到预期的电路功能及指标。

2.2电路的制作。电路的制作过程是对设计电路产品化的过程，该环节主要突出技能和实践性要求，采用在洞洞板上进行直接制作的方法。首先根据设计指标选择经济实用的元器件，设计出实物布线图。其次，根据合理的布线图，按照信号的输入输出方向顺序焊接电路。焊接之前要对所用元器件进行检测，避免故障的产生。对于焊接过程应该分单元模块进行，逐步测试。由于仿真软件并不能完全与实际相一致，在制作过程中，可能出现实测与仿真偏离的情况，那么需要修改电路重新仿真。最后，对整个电路进行调试，调试过程要经过测试———调整——测试——调整的反复过程才能完成。以往的设计一般到了功能实现和指标合格就结束了，考虑到产品化还可以增加外观设计和外壳制作的内容，以实现完整的制作过程。

3教学实践开展情况

针对以上提出的实验项目陈旧问题，通过分析研究，以理论课程的主要知识点为基础，结合生活中实际应用，选择新颖、可行的电路设计了相应的实验内容，如声光控延时开关、变色呼吸灯电路、温度检测及处理电路等题目，可以根据学生程度、课程要求进行扩展或调整。涉及到的单元模块有：整流滤波电路、振荡电路、集成计数器、比较电路、信号产生电路、运算放大电路、功率放大电路、数码管电路、报警电路、RC电路等。这些都是在理论课讲到的、常用的电路，将理论知识通过这种形式整合在一起，学生的收获比进行单个实验要大得多。在项目的实施过程中，采取以小组为单位，实验项目为主线，教师起到引导作用，学生为实验主体的教学方法，使学生通过自主学习、方案设计、体验感悟、实践操作、自主评价等活动获得知识和技能，以小组合作的方式进行研究型学习活动，在不断解决实际问题中提高他们的学习能力、工程实践以及团结协作能力。采用这种实践方法后，发现学生表现出来的自主性、积极性、创造性是超出预期的。以变色呼吸灯电路为例，该电路要求用红、绿、蓝三种颜色的发光二极管实现七种色彩变换，并同时呈现呼吸灯的效果。学生经过查找资料，将电路进行分解，了解到七种色彩可以通过红绿蓝三种颜色的LED灯分时点亮、组合实现，呼吸效果可以通过在LED灯上加三角波实现。图2是一组学生制作的变色呼吸灯实物图，为了突出变化的七彩效果，学生对电路进行了美化装饰，效果非常好。学生通过查找资料、自主设计电路、讨论、仿真测试到制作成功，整个过程教师仅给予指导，遇到的问题大部分由学生自主解决。

4需要改进的方面

经过教学实践，在为学生们的收获感到欣喜的同时也发现了一些问题，大部分学生是第一次进行设计和制作，对于器件的选型考虑不全面，比如电阻往往只考虑了阻值而忽略了功率；电解电容只考虑了容量而忽略了耐压；芯片只考虑了功能而忽略了电压、电流等工作条件。而这些知识正是培养工程实践能力所需要具备的，理论课堂上学不到的，只有通过动手制作，才能逐渐使学生具备该方面的意识并增强能力。在电路的制作环节中，目前采用的方法是手动布线，学生布线的经验有限，电路板制作出来的美观程度也不一致，今后拟将Mul-tisim原理图直接导入PCB布局和布线软件Ultiboard进行电路板布线，使电路的布线更加合理规范。

5结论

依托EDA工具，对电工电子类课程实践项目进行改革创新，引入工程项目，为教学内容提供更多的工程因素，使教学内容与工程实际紧密联系，改变了以往由教师为主体的教学模式，能够增强学生在学习活动中的主体地位。学生表示在制作的过程中收获了知识，体验到了学习电子技术的乐趣，进一步激发了学习的动力。

参考文献

[1]徐晓霞.基于EDA的电子技术课程设计探究[J].电子测试，2015，5：148-150.

[2]陈白，张影，郝晓辰.基于项目式教学的EDA综合实验改革研究[J].高校实验室工作研究，2014，2：27-29.

[3]张宝昌，刘海峰.构建综合实践教学体系加强实践能力培养[J]．实验技术与管理，2012，29(4)：248-250.

[4]郭明良，王朋，郭松林.基于CDIO模式的电类本科实践教学体系构建[J].中国电力教育，2014，2：158-160.

作者：韩征 常美华 张聪玲 单位：中国民航大学 基础实验中心