“電子電路cad”課程教學改革探索

蔣俊華，楊毅

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

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“電子電路cad”課程教學改革探索

蔣俊華1，2，楊毅2

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

摘要：對電子電路cad課程目前的教學現狀和教學內容進行了分析，根據目前教學中存在的問題，對教學內容、教學手段、實驗教學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，這些措施能激發學生的學習興趣，有利于學生創新能力和實踐能力的培養.

關鍵詞：微信平臺；混合式教學；階段性考核

0引言

《電子電路cad》是電類專業學生的必修課程，它主要以《電路》、《模擬電子技術》、《數字電子技術》等課程為基礎，也是相關專業后續《嵌入式系統設計》、《模擬集成電路設計》、《數字集成電路設計》等專業課程的先修課程[1-3].電子電路的教學不僅要求學生掌握電路的基本原理和參數計算方法，更重要的是培養其具備電路的設計、分析、和開發能力，是一門應用性和實踐性非常強的課程.另外，電子電路的設計必須要求要掌握經典的電路工作原理以及電路的拓補結構和參數選擇，這些電路內容繁多，結構復雜，難以掌握.考慮現狀，學生基本知識的掌握參差不齊，30%-40%學生電路分析課程的功底不夠扎實，導致學生在學習理論內容和用軟件仿真分析驗證時難度較大，大學生感覺壓力很大，學習起來感到比較困難，如何改變該現狀是當前急需解決的問題.

電子電路cad課程的教學一般是由理論教學、實踐教學和課程設計等教學環節構成的，在教學活動中一般都是理論教學和相關的實踐教學交叉進行，學生在學習相關知識點之后，馬上可以動手相關的實驗進行驗證.這樣雖然學習節奏上安排合理，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，學習剛剛接觸到專業的軟件很多術語還不清楚，軟件操作會很不習慣，這樣就會造成學生感覺課程內容太多，軟件操作太難，起初產生的興趣會隨時間的推移而逐漸變成對課程的排斥.那么我們在教學中，必須充分結合理論教學的進程，及時地利用仿真軟件，在計算機上進行電路設計和仿真驗證，再有效利用移動學習資源開辟一種新型的輔助學習模式.

1教學內容的改革

電子電路設計和仿真的軟件有很多，大多數學校相關專業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勢.Protel是應用非常廣泛的軟件，PCB布線功能完善，簡單易學，作為入門級PCB設計的軟件是非常合適的.Orcad是功能強大的模擬電路和數字電路混合仿真EDA軟件，它可以進行各種各樣的電路仿真，并在同一個窗口內同時顯示模擬與數字的仿真結果，支持的Netlist超多，已經成為原理圖設計軟件的業界標準[4].針對筆者多年的從教經驗，系統調研了學生學習該課程的情況，并結合軟件自身的特點，認為綜合這兩種軟件的學習會取得較好的效果.另外這兩類軟件都是英文軟件，學生學習起來有很大的困難，再加上大部分學生對一些基本的電子元器件不太熟悉，經典的電路不會分析，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計了.但是對于本課程來說，電路的設計與分析是重點，一旦針對某個設計任務形成了設計方案，電路拓補結構和元器件選擇完成了，印刷電路板的設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，其余的12課時教授印刷電路板的制作.

2采取混合式教學模式

本課程內容主要包括電路分析和軟件操作，傳統的板書教學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，但是多媒體教學方式在課堂中是通過一幅幅的圖片顯示教學的進程，不具備連貫性，而且在課堂上由于時間有限，很多內容無法一一展現.另外在操作演示的過程中，由于是英文軟件，無論是設計電路圖，還是仿真分析設置，涉及的內容和步驟比較多，對于大二學生來說，剛剛接觸專業軟件，學習起來比較困難，總是認為老師操作過快，而且每周一次3個課時的學習時間，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，學生學習困難越來越大，學習的興趣也就慢慢消失.

尤為重要的是，《電子電路仿真與設計》這門課實踐性比較強，而且設計出來的電路和我們生活中的應用息息相關.結合這門課的實際情況，如果要提高學習的積極性，需要做大量的實踐.對同一個設計任務，會有很多種設計方案可以實現，但是如果能在設計初級階段確定方案的合理性，那么就會節約大量的時間和精力.還有如何在較短時間內讓大部分學生都能參與進來，必須要開展課堂討論，這個環節如果控制不好的話，就會出現混亂情況，而且很難保證教學的質量與水平.以上是本課程在教學的過程中存在的問題，為了解決以上這些問題，我們根據微信提供的第三方接口，開發一個課程教學平臺，主要包含以下功能內容[5]：

(1)在微信平臺上通過關鍵詞“電路設計”查詢課程相關內容，通過關鍵詞“pspice”“仿真”“orcad”查詢軟件使用，軟件幫助等信息

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

(3)舉辦競賽活動(比如班級設計比賽)、網上討論等.

無論校內還是校外，只要關注微信號或對應的二維碼，連上網絡就可以在智能機端分享信息.

利用此微信平臺，將電子電路課程內容和資源以適當的交互方式和技術手段進行轉化，呈現給學生，將有助于改善教學中現有信息課程教學的單調性，增強教師和學生的有效交互，增大教學內容的豐富性，以及提升課程資源的共享率.這種基于微信的教學方法，在電子電路cad課程中加以實踐，使教學過程更加立體，教學內容更加豐富，增加師生之間的互動.它是在傳統教學的基礎上，以培養創新型和素質型人才為目標，不斷改變教學方式，不斷探索和改革教學內容、教學手段和考核方式，對提高教學質量起到非常重要的作用.

3采取項目分類式課程實驗模式

電子電路錯綜復雜，形式變化多端.對于初學者來說，詳細分析每一種電路是不可能的，那么如何在有限的教學課時內，讓學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律性比較強，我們對復雜的電路，按照其實現功能可以劃分若干個模塊.在學習的過程中，我們按照電路實現的功能對其分類，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的，這樣可以做到觸類旁通，掌握更多更復雜的電路.對于初學者來說，在掌握了基本單元電路之后，設計和分析電路就具備相應的基礎.據此，把電子電路分為電源電路、放大電路、振蕩和調制電路及數字邏輯電路等等[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，提出設計需求和設計指標，給出參考電路圖，由學生自主完成具體的電路設計、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，紙質卷面考試不能公正地評判學生學習的實際情況，也與能力培養的初衷背道而馳.另外，目前大學生的整體狀況就是平時松懈考前緊張，為了改變學生的學習態度，提高教學效果，采取和教學改革相匹配的以上機測試為主、階段性考核方式，而且各個層次的分數不是簡單的累加[9-11].除了注意平時的出勤、作業之外，還包括期中、期末上機考試以及課程論文相結合的考核方式.為了避免學生之間相互抄襲的現象，無論是作業檢查，還是期中、期末考試，都是通過上機來完成，教師當場對學生設計的電路與分析結果進行提問，逐步提高學生的實踐能力和理論知識的掌握程度.

以上措施，經我院2個年級測控技術儀器專業學生實施后，取得了良好的效果.課程的學習氣氛明顯提高，對經典的模擬電子電路分析方法掌握情況有較大提高，常用的數字電子電路邏輯分析和驗證更加明確，微信公眾號關注度逐步增加.

參考文獻：

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[2]高海闊 ,馬盛楠 .“電子電路cad”課程教學改革的探索[J].教學教學論壇，2014，5(19)：40-41.

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[7]張新安，熊文元，包本剛．電子技術專業實踐教學改革的研究與實踐[J].實驗技術與管理，2011，28 (7)：24-27.

[8]吳志祥，許清泉，黃亮.“卓越計劃” 之“電子電路 CAD” 課程教學方法探索[J].常州工學院學報，2014，27(5)：79-81.

[9]何濤，申桂英，等.獨立學院《電子電路CAD》課程改革探索與實踐[J].軟件導刊,2012(1):23-25.

[10]張紅梅，唐明良.基于應用型人才培養的電子技術綜合實驗教學設計與探索[J].教育教學論壇，2014，9(37)：278-279.

[11]趙宏音，肖明，張亞琴，等．“電子技術課程設計” 的改革探索[J] .沈陽師范大學學報(自然科學版)，2004，22(3)：198-201 .

[責任編輯：徐明忠]

中圖分類號：G642.3

文獻標識碼：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，河南大學講師，主要從事電子電路應用與分析的研究.

基金項目：河南大學民生學院教育教學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