電子技術綜合設計課程改革與實踐

周濤++張銳敏++劉巧++李栓明++鐘福如

摘 要 從教學目標、教學內容、教學實施、教學方法、考核方法和教學效果等方面，介紹電子技術綜合設計課程的改革和實踐過程，以提高學生實踐能力，培養學生創新思維。

關鍵詞 電子技術綜合設計；實踐能力；創新思維

中圖分類號：G642.3 文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2017）02-0113-02

Reform and Practice of Integrated Design of Electronic Techno-logy//ZHOU Tao， ZHANG Ruimin， LIU Qiao， LI Shuanming， ZHONG Furu

Abstract This article introduces the curriculum reform and practice from the aspects of teaching goal， teaching content， teaching imple-mentation， teaching method， examination method and teaching effect. The reform of the integrated design course of electronic tech-nology will be beneficial to the improvement of students practical ability， and to cultivate the students innovative thinking.

Key words integrated design of electronic technology； practical ability； innovative thinking

1 引言

隨著石河子大學人才培養模式的不斷改革，以及社會對高等教育培養具備實踐能力、創新思維人才目標要求的提出，實踐教學環節作為工科專業人才培養體系中的重要組成部分[1]，成為當下大學生創新思維和創新能力培養的重要環節。電子技術綜合設計是一門實踐性非常強的實訓類課程，是電子技術人才培養成長的必由之路。由學生自行設計、自行制作和自行調試電子電路，旨在培養學生掌握綜合模擬、數字、高頻電路知識，解決電子信息方面常見實際問題的能力，培養學生電子電路設計與EDA（Electronic Design Automation）調試工具的使用方法，以及開展項目管理的基本方法。

2 現狀

以往的教學安排中主要側重電子電路的設計和仿真，留給學生自己用于思考和設計的時間有限，設計基本停留在紙上和計算機上。因此，教學效果很難達到預期的教學目的。雖然學生在參加接下來的相關課程的課程設計、大學生訓練計劃、全國大學生電子設計大賽、畢業設計時理論分析能力得到提高，但實際設計和調試時卻出現大量問題很難得到快速解決的現象。所以，這種教學模式不再適應目前新的人才培養方案對于電子信息工程專業提出的要求以及創新人才的培養。

3 課程改革探索與實踐

電子技術綜合設計課程的改革與探索主要從課程教學目標、課程教學內容、課程教學實施、教學方法、考核方法和教學效果等幾個方面進行。

課程目標 電子技術綜合設計將學生已學過的電路基礎、模擬電路、數字電路以及高頻電路等課程的知識綜合運用在該課程中[2]，從而培養學生具備電子元器件的識別和選擇，電子電路仿真和電路設計軟件的使用，電子電路的分析和設計以及實際應用電路項目的開發、管理等綜合能力，使學生切實經歷從原來課本上的電路到EDA軟件的仿真電路再到實際看得到、摸得著的電路的實現過程。該課程是對現有課程體系的完善和補充[3]，幫助學生拓展視野，提升學生參加課外科技活動、校級SRP（Student Research Project）活動、國家大學生創新計劃以及全國電子設計競賽等專業競賽的興趣和畢業設計的質量與水平。

教學內容 課程的主要內容按照基本知識驗證、專業知識綜合、創新設計能力培養的原則進行安排，主要包括：常用電子元器件基礎知識；常用電子測量儀表的使用；電路仿真軟件的使用；印刷電路板的設計與實現；電子電路系統設計方案提出、論證、設計、元件焊接、系統調試；撰寫總結報告、答辯等。

1）常用電子元器件基礎知識：主要講解電阻、電容、電感、電位器、變壓器等常用元件的區分，還包括一些電子常用術語，比如單面板、雙面板、焊盤、焊接面、虛焊、橋接等。

2）常用電子測量儀表的使用：包括萬用表、示波器、函數發生器、直流穩壓電源的基本使用方法。

3）電路仿真軟件的使用：主要講解電路仿真軟件Multisim的使用。

4）印刷電路板的設計與實現：Altium Designer軟件中電路原理圖的繪制和PCB圖的繪制方法。

5）電子電路系統設計方案提出、論證、設計、元件焊接、系統調試：對全班學生進行分組，四個人一組，每組一個設計題目，每組經過方案的提出、討論、修改、教師審核、論證后設計出電路仿真圖，仿真沒有問題后設計PCB圖，然后制成單面板進行元件焊接、調試。

6）撰寫總結報告、答辯：系統設計完成后，每組撰寫總結報告，提出系統的優點和設計不足，以及設計過程中自己的心得體會，最后制作幻燈片進行課程匯報答辯。

教學實施 在完成各個教學內容時，課程采用項目驅動的方式使學生在掌握理論知識的同時，實踐能力也得到不同程度的提高。整個教學過程分為4個項目進行，通過項目的完成，學生逐步完成課程的學習，綜合能力也在不知不覺中得到鍛煉。

1）基本元件及電路測試項目。教學內容的前兩部分講解完成后，要求每個學生進行基本元件參數的測試、電路虛焊、雙面板線路測試等。通過該項目，學生掌握電子元件與電路測試的基本方法和常用測量儀器的使用方法。

2）電子電路設計和仿真項目。在該項目中，教師首先講解電路仿真軟件Multisim的使用方法，然后以實例設計一個兩級晶體管放大電路。在此過程中，教師從元件參數的選取、放大倍數的計算、系統測試和修改等方面給學生進行講解。講解完成后，學生參考實例設計一個放大倍數不同的晶體管放大電路作為練習。練習完成后，全體學生設計一個波形發生電路用來產生方波、三角波信號。學生設計過程中可相互交流，碰到問題可詢問教師，最終完成項目預期目標。該項目完成后，學生可以掌握電路仿真軟件的使用方法和電路設計的基本原則。

3）電子電路制板與焊接調試項目。前兩階段的項目完成后，教師講解電路制板軟件Altium Designer的使用方法和手工腐蝕法制作單面電路的流程，講解和制作過程以上一個項目中的兩級晶體管放大電路為例，講解的過程中學生如果有問題可隨時提出，教師進行解答。最終要求學生自己實現一個兩級晶體管放大電路的印刷電路板的繪制，以及電路的腐蝕、焊接、通電調試。通過該項目，學生掌握了電子電路從書本的理論知識到實物實現的過程。

4）綜合設計與總結項目。學生按學號進行隨機選題，題目內容涵蓋模擬電路（如連續可調直流穩壓電源）、數字電路（如循環彩燈控制器）、高頻電路（如小信號阻容耦合放大電路設計）。題目選定后，題目相同的學生分成一組，組建項目小組。項目組成員提出設計方案，經過理論論證，設計完成仿真電路和PCB電路，然后采用手工腐蝕法實現電路系統的板面布線，最后進行元件焊接和調試。系統完成后，整個課程基本接近尾聲，每組學生要對自己的設計方案進行匯報答辯。通過該項目，學生掌握了復雜電路的設計與實現，以及團隊合作完成項目設計、管理、總結的過程。

教學方法 課程的教學方法，打破傳統理論課程完全靠教師講授以及實驗課程以學生動手為主的模式，采用教師講授、項目訓練、學生參與設計和討論、分析講解和答辯的形式。學生有機會表達自己的觀點和設計思路，充分調動積極參與的興趣。

考核方法 課程的總評成績由5個部分組成：考勤10%+課程表現10%+項目完成情況30%+課程答辯情況20%+課程報告30%。新的考核標準打破原來課程總評成績主要由平時成績、設計成績兩部分組成的模式，主要以學生在教學實踐活動中的參與度和完成度作為考量，注重學生實踐能力和綜合能力的培養。

教學效果 經過兩周的項目驅動訓練和實踐環節的總結，學生對于測量儀器的使用更加熟練，對常用電子元器件的選用和封裝了解得更為清楚，對電子電路的設計和實現更加有信心，分析問題、解決問題的能力得到了很大的提高。

4 結論

課程改革和實踐在石河子大學電子信息工程2012級、2013級和2014級為期兩周的電子技術綜合設計課程中進行，學生對于課程內容安排和各個環節的設計比較歡迎，加大了學生創新思維和創新能力的培養。課程實施的整個過程側重基礎能力培養，將項目管理理念貫穿整個課程的始終，加大創新能力的培養。學生在后續的畢業設計和課外科技活動中凸顯了較強的實踐和創新能力。■

參考文獻

[1]吳大鵬，黃沛昱.“電子系統綜合設計”課程建設探索[J].電氣電子教學學報，2014，36（6）：41-43.

[2]潘克修.“電子系統綜合設計”實驗課程的教學[J].電氣電子教學學報，2012，34（6）：54-55.

[3]鐘永彥，陳娟，張蔚.從電子系統綜合設計談學生工程實踐能力的培養[J].中國教育技術裝備，2012（9）：112.