《電子系統綜合設計與仿真》課程教學方法探索

謝良波

【摘 要】 《電子系統綜合設計與仿真》是電子信息工程專業的核心專業課程，可培養學生對多門先修課程知識的綜合應用能力及對電子系統的分析設計能力。基于此，本文對《電子系統綜合設計與仿真》課程的教學方法進行探索。

【關鍵詞】 電子系統綜合設計；課程探索；綜合應用能力

【中圖分類號】 G64.26 【文獻標識碼】 A 【文章編號】 2095-3089（2017）17-000-01

《電子系統綜合設計與仿真》是電子信息工程專業的核心專業課程，其綜合性強，對學生動手能力要求高，其課程設置通常包括理論教學和實踐教學兩部分。“電子系統綜合設計”不僅要求學生掌握模擬電路技術、數字電路技術、可編程邏輯器件、單片機原理、信號與系統、通信原理及電路分析等課程的基本理論，同時要求學生對這些課程的知識能夠綜合運用[1]。通過此課程的學習及相應項目的訓練，增強學生對電子系統的認識，提高學生的硬件電路設計能力及軟件編程能力，培養學生養成科學的思維方法，具備獨立發現問題、分析問題和解決問題的能力。但“電子系統綜合設計與仿真”這門課程內容繁多，各知識點相對獨立，其教學難度較大[2-3]。在此背景下，我們對《電子系統綜合設計與仿真》課程進行教學探索。

一、教學內容設置

以庹先國等人編著的《電子系統設計——基礎篇（第3版）》為例，其第1章為電子系統設計導論，主要包括電子系統的構成、設計方法和原則及電子系統設計的步驟，讓學生對于電子系統設計有一個宏觀的了解；第2章為常用電子元器件的應用，包括基本的電阻、電容、電感、晶體管、表面貼裝元器件、光電耦合器、繼電器、功率驅動及顯示器件等內容；第3章為模擬電路設計，包括放大器、濾波器及電源電路等基本模擬電路的設計；第4章為數字電路設計，主要包括常用數字邏輯電路、鎖相環及頻率合成器等內容；第5章為D/A與A/D轉換，這兩種功能電路是模擬和數字的重要橋梁；第6章為單片機應用系統設計；第7章主要講述FPGA及相應開發軟件的使用；第8章主要是EDA工具的使用；第9章為電子系統設計實例。

二、教學中存在的問題

1.從教學內容設置中可以看出，該課程內容繁多，各知識點相對獨立，教學難度大，學生接受程度不高。該課程涉及知識面廣，不僅需要前面先修課程的相關知識，同時要求學生要有系統的觀念，能對整個系統各關鍵點進行分析，才能合理進行設計。這些特點對于課程教學提出了更高的要求。如何深入淺出講授課程內容，充分調動學生學習的主動性和積極性是教學過程中的難點。

2.“電子系統綜合設計”課程實踐性強，一般均會安排實驗環節，確保學生能動手自己設計電子系統。實驗題目的選取是實驗環節的重點和難點，目前一般存在以下問題：（1）題目難度或工作量選取不恰當；（2）覆蓋面偏小；（3）側重于軟件設計或硬件電路設計。

三、教學方法改革

針對上述教學中存在的問題，必須對傳統的理論實驗教學手段和教學方法進行改進。

1.合理安排教學內容，做到目標明確，指導性強。以典型的電子系統設計為例，從系統設計層面著手，重點講解現代電子系統的基本構成、設計的基本方法和基本原則；在保證系統性能和功能的前提下，如何利用基本電子元器件、集成電路等基本模塊電路搭建高性價比的電子系統；電子系統中的子模塊電路設計利用先修課程的知識和教師對關鍵點及注意事項的講解完成。通常，電子系統設計包括需求分析、系統方案設計與論證、軟硬件模塊劃分、子模塊電路性能指標分配及電路設計與仿真、系統仿真、硬件電路制作及系統整體調試等；模擬數字混合系統設計的重點及難點內容講解；基本EDA設計軟件的使用。在課程講授過程中，選取典型的最新的電子系統設計案例進行講解，做到電子系統授課與時俱進。首先從系統角度該電子系統的基本組成、功能，并按功能對該電子系統逐層分解講授，給學生一種“先見森林，再見樹木”的認知。然后，結合該電子系統的功能對各子模塊電路進行講解，包括根據系統的需求為各子模塊分配性能指標、如何完成子模塊電子的方案設計、如何完成器件芯片選型等內容。將教材中的授課內容有機結合進行講授，讓學生可以將各章節內容有機結合，靈活運用，掌握各章節內容的精華。

2.在實驗內容安排上，設計科學、合理的實驗項目，提高學生的創新實踐能力。綜合考慮難度、工作量、成本、內容覆蓋面等因素，設計30套左右科學、合理的電子系統設計題目，供學生選擇。學生在教師的指導下進行合理組隊，選擇適合自己團隊的實驗項目。組內各學生都應對該電子系統充分調研，對系統進行合理劃分，在教師的指導下，對方案進行論證，完成器件選型，選擇性價比高、實現難度適中的方案。然后根據組內各學生的特長，進行合理分工，保證每個組員工作量分配合理；并進行硬件電路設計與仿真，軟件代碼編寫與調試，系統聯合仿真，電路制作，系統聯合調試，以及最終設計報告撰寫等設計工作，讓各學生掌握電子系統設計的基本流程，達到課程訓練的目的。對于能力突出的學生，可以安排開放性題目選擇，教師為其指出典型應用場景，學生根據需求進行方案設計、電路設計、系統調試等電子系統設計流程。課程完成后，教師可根據學生完成情況，鼓勵學有余力的同學參加各種科技競賽、各類科技創新活動，培養學生的創新能力和團隊協作能力。

四、結語

《電子系統綜合設計與仿真》是一門實踐性很強的課程，同時也是銜接各門先修課程與工程應用的橋梁。該課程綜合性強，在講授過程中通過實際電子系統進行講授，從系統到局部，將各知識點內容進行有機整合，提高學生對電子系統設計的認知能力。同時，通過合理安排實驗項目，達到知識學以致用、靈活運用、綜合應用的目的。

參考文獻：

[1]江朝暉.“電子系統設計”教學的問題分析與方法探討[J].教育教學論壇，2013，（3）.

[2]譚雪霏，趙春波，陳鞏.基于案例的電子設計課程教學方法[J].濱州學院學報，2014（6）：113-115.

[3]劉明，周俊.“電子系統綜合設計”教學改革與實踐[J].實驗科學與技術，2016，14（6）：173-176.endprint