導(dǎo)語：如何才能寫好一篇電路設(shè)計(jì)基礎(chǔ)知識，這就需要搜集整理更多的資料和文獻(xiàn)，歡迎閱讀由公務(wù)員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

【關(guān)鍵詞】斷相與相序保護(hù)；水泵保護(hù)器；延時(shí)繼電器；曝氣；除鐵錳

1.前言

大功率廣播電臺大都遠(yuǎn)離繁華的城區(qū)，臺區(qū)生活用水都靠自臺解決，即從深井內(nèi)抽水供臺區(qū)使用。953臺區(qū)僅有一路水源，多次出現(xiàn)潛水泵和供水系統(tǒng)故障導(dǎo)致全臺停水，曾經(jīng)冬季潛水泵故障造成長時(shí)間停水，導(dǎo)致供暖、供水管道凍壞，經(jīng)濟(jì)損失嚴(yán)重。為保障臺區(qū)供水連續(xù)性，確保臺區(qū)干部職工生活及安全播出工作不受影響，在水泵房附近又新建一個(gè)水泵房，為臺區(qū)提供備份水源。兩路水源經(jīng)水質(zhì)化驗(yàn)，鐵錳均超標(biāo)，長時(shí)間飲用會(huì)嚴(yán)重影響身體健康。為保障臺區(qū)干部職工身體健康，必須增加除鐵錳設(shè)備，如果兩個(gè)水泵房都安裝除鐵錳設(shè)備，必然增加投入及維護(hù)成本。為此，在原水泵房內(nèi)安裝除鐵錳設(shè)備，采取多種保護(hù)措施，自主設(shè)計(jì)組裝供水系統(tǒng)，兩個(gè)水泵房定時(shí)切換將井水送到原水泵房內(nèi)進(jìn)行除鐵錳過濾，過濾水送到存水箱中，通過恒壓變頻供水系統(tǒng)將凈水送到臺區(qū)。

2.兩路水源共用一套除鐵錳過濾系統(tǒng)控制電路

2.1 兩臺潛水泵自動(dòng)/手動(dòng)啟?？刂?/p>

1#水泵房為原有水泵房，2#水泵房為新建的，它們各有一口80米深井，各用一臺潛水泵（三相電動(dòng)機(jī)功率5.5kW、揚(yáng)程100米、流量10T/H）從井內(nèi)向上抽水。為保障臺區(qū)不間斷供水，兩臺潛水泵互為主備，為防止主用泵長期運(yùn)行磨損嚴(yán)重，備用泵長期不用，造成銹蝕等損失，1#、2#潛水泵實(shí)行定時(shí)交替切換，確保兩臺潛水泵運(yùn)行時(shí)間均等，延長電動(dòng)機(jī)和水泵使用壽命，潛水泵電機(jī)功率5.5kW，功率不大，采取直接工頻啟動(dòng)方式。圖1所示兩臺潛水泵供水控制原理圖。

圖1中1#水泵房、2#水泵房中潛水泵將井水通過管道送入1#水泵房曝氣水箱中，兩泵房間敷設(shè)6芯控制電纜。下面通過主電路和控制電路結(jié)構(gòu)來介紹兩臺潛水泵自動(dòng)/手動(dòng)控制原理：

2.1.1 主電路結(jié)構(gòu)

（1）1#水泵房潛水泵控制柜：三相交流電源經(jīng)過QF1空開分為兩路：一路接QF3空開1#潛水泵交流接觸器KM1熱繼電器FR1（主要用于三相交流電動(dòng)機(jī)的過載與斷相保護(hù)）1#潛水泵電動(dòng)機(jī)；另一路為A相電源和零線接QF2空開氣泵交流接觸器KM2氣泵（空氣壓縮機(jī)）。

（2）2#水泵房潛水泵控制柜：三相交流電源經(jīng)過QF空開2#潛水泵交流接觸器KM熱繼電器FR2#潛水泵電動(dòng)機(jī)。

2.1.2 控制電路結(jié)構(gòu)

（1）1#水泵房潛水泵控制柜：QF3空開后端接XJ1（型號XJ3-G斷相與相序保護(hù)繼電器，三相電路中任一相開路或反相時(shí)，XJ1立即動(dòng)作，斷開控制回路，達(dá)到保護(hù)電動(dòng)機(jī)的目的），A相電源經(jīng)F1保險(xiǎn)接自動(dòng)/手動(dòng)開關(guān)SA1 1.3，處于自動(dòng)位置時(shí)，SA1 1.3-2接到RT延時(shí)繼電器（型號JS14S，按預(yù)定時(shí)間接通或分?jǐn)嚯娐?，本系統(tǒng)采用1～999分鐘，設(shè)置720分鐘）RT-1，電源零線接RT-2；RT帶電計(jì)時(shí)工作，A相電源經(jīng)RT8-6常閉接點(diǎn)1#潛水泵KM1線圈曝氣水箱浮球開關(guān)（高停低啟）熱繼電器FR1常閉接點(diǎn)XJ15-6常開接點(diǎn)中間繼電器KA1常開接點(diǎn)（DF-96B水泵保護(hù)器通過放置在深井中的三條水位檢測探頭，檢測井內(nèi)是否水，通過對中間繼電器KA1線圈加電和失電，防止井水被抽干，造成潛水泵空轉(zhuǎn)損壞）電源零線；若上述保護(hù)正常及曝氣水箱缺水時(shí)，KM1線圈帶電吸合，1#潛水泵運(yùn)轉(zhuǎn)，向曝氣水箱內(nèi)注水。SA1處于手動(dòng)位置時(shí)，A相電源接1#潛水泵手動(dòng)開關(guān)SA2-3，因2#潛水泵啟?？刂撇捎?#水泵房水泵控制電源，兩泵房潛水泵電源不能合用一個(gè)電源，所以增加聯(lián)動(dòng)開關(guān)SA1和SA2進(jìn)行有效隔離。

在QF2空開后端，A相電源接氣泵交流接觸器KM2線圈氣泵控制開關(guān)SA0 1.3-4（手動(dòng)位置）電源零線；氣泵工作，將產(chǎn)生的氣體通過管道送入曝氣水箱中，曝氣水箱具有貯存井水，對后續(xù)用水量起到緩解的作用，曝氣是對井水進(jìn)行前期處理，改善供水水質(zhì)，使之達(dá)到要求。除鐵錳過濾器是利用濾料表面活性濾膜的催化作用，當(dāng)曝氣含氧水流經(jīng)過砂濾層時(shí)，由于濾料的接觸催化作用，水中的鐵、錳離子開始氧化，使水中的鐵錳離子在濾料表面形成含有結(jié)晶水的活性氧化膜，依靠物理截留吸附作用去除。曝氣除鐵是向水中充氧使二價(jià)的重碳酸亞鐵氧化成三價(jià)的氫氧化鐵，其反應(yīng)式為：。

SA0處于自動(dòng)位置時(shí)，A相電源KM2線圈SA0 1.3-21#潛水泵KM1常開接點(diǎn)一端控制線2#潛水泵KM常開接點(diǎn)一端；2#潛水泵KM常開接點(diǎn)另一端控制線1#潛水泵KM1常開接點(diǎn)另一端電源零線；實(shí)現(xiàn)1#潛水泵和2#潛水泵工作時(shí)，氣泵就立即啟動(dòng)，對曝氣水箱進(jìn)行曝氣。

運(yùn)行狀態(tài)及故障指示電路：

KM1輔助常開接點(diǎn)閉合，HL1指示燈亮，指示1#潛水泵工作；KM1輔助常閉接點(diǎn)閉合，KM2輔助常開接點(diǎn)閉合，相當(dāng)于KM輔助常開接點(diǎn)閉合，HL2指示燈亮，指示2#潛水泵工作；KA1常閉接點(diǎn)閉合，HL3指示燈亮，指示1#井內(nèi)缺水；FR1常開接點(diǎn)閉合，HL4指示燈亮，指示1#潛水泵電動(dòng)機(jī)過載；KM2輔助常開接點(diǎn)閉合，HL5指示燈亮，指示氣泵工作。

（2）2#水泵房潛水泵控制柜：QF空開后端接XJ斷相與相序保護(hù)繼電器，C相電源F保險(xiǎn)SA本地啟停開關(guān)KM交流接觸器線圈控制線1#水泵房潛水泵控制柜RT 3-4常開觸點(diǎn)控制線2#水泵房潛水泵控制柜控制線1#水泵房曝氣水箱浮球開關(guān)（高停低啟）控制線FR常閉接點(diǎn)控制線XJ 5-6常開接點(diǎn)中間繼電器KA常開接點(diǎn)電源零線。

運(yùn)行狀態(tài)及故障指示電路：

KM輔助常開接點(diǎn)閉合，HL1指示燈亮，指示2#潛水泵工作；XJ7-8常閉接點(diǎn)閉合，HL2指示燈亮，指示三相電源缺相或反相；KA常閉接點(diǎn)閉合，HL3指示燈亮，指示2#井內(nèi)缺水；FR常開接點(diǎn)閉合，HL4指示燈亮，指示2#潛水泵電動(dòng)機(jī)過載。

（3）自動(dòng)/手動(dòng)啟動(dòng)2#潛水泵：

①自動(dòng)啟動(dòng)：RT預(yù)設(shè)時(shí)間到，RT8-6常閉接點(diǎn)斷開，KM1線圈失電釋放，1#潛水泵停轉(zhuǎn)，停止向曝氣水箱注水；RT 3-4常開接點(diǎn)吸合，經(jīng)兩條控制線接入2#水泵房潛水泵控制電路中，使C相電源F保險(xiǎn)SA啟停開關(guān)KM交流接觸器線圈控制線1#水泵房潛水泵控制柜RT3-4常開接點(diǎn)控制線2#水泵房潛水泵控制柜控制線1#水泵房曝氣水箱浮球開關(guān)（高停低啟）控制線FR常閉接點(diǎn)控制線XJ 5-6常開接點(diǎn)中間繼電器KA常開接點(diǎn)電源零線，若上述保護(hù)正常及曝氣水箱缺水時(shí)，KM2得電吸合，2#潛水泵運(yùn)轉(zhuǎn)。

②手動(dòng)啟動(dòng)：SA1開關(guān)置于手動(dòng)位置，1#潛水泵控制A相電源經(jīng)SA1 1.3-4接到SA2 3上，2#潛水泵控制C相電源經(jīng)SA1 7-8接到SA2 1上。如果選擇1#潛水泵，SA2置于1#潛水泵位置，SA2 3-4接通，KM1線圈得電，1#潛水泵工作；選擇2#潛水泵，SA2置于2#潛水泵位置，SA2 1-2接通，KM線圈得電，2#潛水泵工作。

2.2 除鐵錳過濾設(shè)備工作原理

通過市場考察除鐵錳設(shè)備，根據(jù)臺區(qū)實(shí)際用水量最大5m3/H，決定采用5m3/H除鐵錳過濾系統(tǒng)，系統(tǒng)出水水質(zhì)可達(dá)到我國生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)鐵含量

除鐵錳過濾設(shè)備工作流程：1#、2#井水定時(shí)交替送到曝氣水箱中，增壓水泵控制箱控制1#、2#增壓水泵（型號SGL40-160三相電動(dòng)機(jī)功率2.2kW、揚(yáng)程32米、流量6.3m3/H）定時(shí)交替運(yùn)行，為除鐵錳過濾系統(tǒng)提供流量及壓力；增壓水泵啟動(dòng)需滿足兩個(gè)條件：一是存水箱中的水低于最低水位時(shí)，即浮球開關(guān)接點(diǎn)導(dǎo)通；二是曝氣水箱中的水在最高水位時(shí)，浮球開關(guān)接點(diǎn)導(dǎo)通。除鐵錳濾罐內(nèi)裝有質(zhì)量優(yōu)良、晶粒致密、機(jī)械強(qiáng)度大、化學(xué)活性強(qiáng)、不易破碎、不溶于水的天然錳礦砂，具有最強(qiáng)的截污能力、最大的氧化催化作用和最小的反沖洗流失率，用于降低含氧井水的鐵、錳離子。多路閥頭采用微電腦控制，人為設(shè)置定時(shí)，進(jìn)行正沖和反沖，使除鐵錳濾罐保持最佳狀況；除鐵、錳過濾后的水再經(jīng)過精密過濾器進(jìn)一步過濾，濾除處理后流失的濾料或未過濾除掉的大于5μm的污染物顆粒，再經(jīng)紫外線殺菌器進(jìn)行殺菌后，變成凈水后送入存水箱，再通過恒壓變頻供水系統(tǒng)將水供給臺區(qū)。

2.3 原水增壓水泵啟動(dòng)控制電路

為保障除鐵錳系統(tǒng)可靠運(yùn)行，兩臺增壓水泵采用多種保護(hù)措施，可進(jìn)行手動(dòng)/自動(dòng)切換控制。圖3所示增壓水泵控制原理圖。

增壓水泵控制柜原理：

（1）主電路：三相交流電源經(jīng)過QF1空開分為兩路供電，一路接1#水泵交流接觸器KM1熱繼電器FR11#水泵電動(dòng)機(jī)；另一路接2#水泵交流接觸器KM2熱繼電器FR22#水泵電動(dòng)機(jī)。

（2）控制電路：QF1空開后端接XJ斷相與相序保護(hù)繼電器，C相電源F保險(xiǎn)（自動(dòng)/手動(dòng)）開關(guān)SA1 1.3，SA1開關(guān)處于自動(dòng)位置時(shí)，SA1 1.3-2接通，HL1（自動(dòng)）指示燈與零線構(gòu)成回路發(fā)光，C相電源接延時(shí)繼電器RT-1，RT-2接零線，RT帶電計(jì)時(shí)工作（預(yù)設(shè)720分鐘），同時(shí)SA1 5-6接通，使C相電源RT3-5常閉接點(diǎn)2#泵KM2常閉接點(diǎn)1#泵KM1線圈FR1常閉接點(diǎn)曝氣水箱浮球開關(guān)（高啟低停）存水箱浮球開關(guān)（高停低啟）缺相保護(hù)器XJ常閉接點(diǎn)電源零線；若FR1熱繼電器保護(hù)正常、曝氣水箱不缺水、存水箱缺水時(shí)，KM1得電吸合，1#泵運(yùn)轉(zhuǎn)。當(dāng)RT預(yù)設(shè)時(shí)間到時(shí)，RT3-5常閉接點(diǎn)斷開，KM1線圈失電釋放，1#泵停轉(zhuǎn)；RT3-4常開接點(diǎn)吸合，C相電源RT3-41#泵KM1常閉接點(diǎn)2#泵KM2線圈FR2常閉接點(diǎn)曝氣水箱浮球開關(guān)（高啟低停）存水箱浮球開關(guān)（高停低啟）缺相保護(hù)器XJ 5-6常開接點(diǎn)電源零線；若FR2熱繼電器保護(hù)正常、曝氣水箱不缺水、存水箱缺水時(shí)，KM2得電吸合，2#泵運(yùn)轉(zhuǎn)。

SA1開關(guān)處于手動(dòng)位置時(shí)，HL2（手動(dòng)）指示燈與零線構(gòu)成回路發(fā)光，C相電源接到SA2（1#/2#）開關(guān)公共端，SA2開關(guān)置于1#泵位置，KM1得電吸合，1#泵運(yùn)轉(zhuǎn)；置于2#泵位置，KM2得電吸合，2#泵運(yùn)轉(zhuǎn)。不論在自動(dòng)還是手動(dòng)方式下，KM1帶電吸合，1#水泵指示燈HL3發(fā)光；KM2帶電吸合，2#水泵指示燈HL4發(fā)光。

2.4 恒壓供水系統(tǒng)控制

根據(jù)臺區(qū)用戶實(shí)際需求和維護(hù)便利設(shè)計(jì)恒壓變頻供水控制系統(tǒng)，采用微機(jī)供水控制器作主控單元，與遠(yuǎn)傳壓力表、交流接觸器、轉(zhuǎn)換開關(guān)、熱繼電器、中間繼電器、變頻器等部件組成恒壓變頻供水控制系統(tǒng)。遠(yuǎn)傳壓力表安裝在水泵出水管上，實(shí)時(shí)顯示當(dāng)前水壓，反饋輸出相應(yīng)電信號送至微機(jī)供水控制器，控制變頻器的輸出。

恒壓變頻控制供水系統(tǒng)具有自動(dòng)化程度高，停電或停水自動(dòng)停機(jī)，來電來水自動(dòng)開機(jī)。根據(jù)用水量，自動(dòng)調(diào)整水泵轉(zhuǎn)速，無需人工操作。定時(shí)換泵，當(dāng)1#泵工作時(shí)間達(dá)到設(shè)定值后，控制器自動(dòng)停止1#泵，啟動(dòng)2#泵，保證兩臺水泵運(yùn)行時(shí)間均等，延長電動(dòng)機(jī)和水泵使用壽命。具有手動(dòng)/自動(dòng)兩種工作方式，操作簡單，實(shí)用性強(qiáng)，確保臺區(qū)供水連續(xù)性。

3.結(jié)束語

實(shí)現(xiàn)兩水泵房潛水泵定時(shí)交替對曝氣水箱供水，共用一套除鐵錳過濾系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)設(shè)備24小時(shí)無人值守供水，確保臺區(qū)用水的連續(xù)性及保障職工身體健康。該系統(tǒng)采用缺相、反相保護(hù)、缺水保護(hù)、過載保護(hù)等功能，設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定可靠，使用和維護(hù)方便。

參考文獻(xiàn)

[1]中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn).生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn). GB 5749-2006.

篇2

模擬電路課程支撐的能力包括：閱讀電子元器件技術(shù)文件和電原理圖的能力、單元電路設(shè)計(jì)能力、電路綜合設(shè)計(jì)能力、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)能力、編寫設(shè)計(jì)文件的能力。依據(jù)能力目標(biāo)的不同，可以劃分不同的任務(wù)類型，并據(jù)此確定任務(wù)目標(biāo)，設(shè)計(jì)任務(wù)結(jié)構(gòu)。

關(guān)鍵詞：模擬電路電路設(shè)計(jì)教學(xué)模式

以大規(guī)模集成工藝為依托的各種數(shù)字電路問世以來，由于其相對模擬電路的高可靠性和靈活性，逐漸取代了各種傳統(tǒng)的模擬電路的應(yīng)用領(lǐng)域。但是現(xiàn)實(shí)的物理世界畢竟是模擬的，因此，任何數(shù)字化系統(tǒng)都包含有模擬電路部分，模擬電路并沒有因數(shù)字電路的興起而被完全取代。模擬電路課程仍然是電子工程、電氣工程、自動(dòng)控制、通信等涉電類專業(yè)的核心課程之一。

模擬電路課程的重要性還在于無論從工程技術(shù)還是專業(yè)能力結(jié)構(gòu)而言，模擬電子技術(shù)都處于較為底層的位置，通過該課程的學(xué)習(xí)獲取的知識、經(jīng)驗(yàn)、工程技術(shù)方法是順利學(xué)習(xí)上述專業(yè)幾乎所有其它專業(yè)課程的基礎(chǔ)。

模擬電路是教學(xué)難度相對較大的課程。其學(xué)習(xí)的困難性在于，學(xué)生是第一次接觸以半導(dǎo)體器件為核心的有源電路；模擬電路“數(shù)字化”、結(jié)構(gòu)化程度低，表現(xiàn)出的物理現(xiàn)象和涉及的數(shù)學(xué)工具又較為復(fù)雜；模擬電路的工程技術(shù)方法很難實(shí)現(xiàn)程序化，常常需要依賴經(jīng)驗(yàn)知識解決問題。

電路設(shè)計(jì)是電子技術(shù)人員的工作鄰域和具有典型性的工作過程，模擬電路設(shè)計(jì)過程相當(dāng)完整地體現(xiàn)了模擬電路技術(shù)應(yīng)用能力的內(nèi)容和要求。構(gòu)建基于模擬電路設(shè)計(jì)的學(xué)習(xí)任務(wù)，依據(jù)設(shè)計(jì)工作過程組織教學(xué)活動(dòng)，能夠較好地實(shí)現(xiàn)培養(yǎng)模擬電子技術(shù)應(yīng)用能力的教學(xué)目標(biāo)。

1、工作過程、能力與任務(wù)類型

一個(gè)較完整的電子系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)的工作過程，包括：技術(shù)指標(biāo)分析，方案設(shè)計(jì)，單元電路設(shè)計(jì)與參數(shù)調(diào)整，電路綜合聯(lián)調(diào)與性能測試。通過對模擬電路設(shè)計(jì)工作內(nèi)容和過程的分析，完成電路原理設(shè)計(jì)過程必須具備的、應(yīng)由模擬電路課程支撐的能力包括：閱讀電子元器件技術(shù)文件和電原理圖的能力、單元電路設(shè)計(jì)能力、電路綜合設(shè)計(jì)能力、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)能力、編寫設(shè)計(jì)文件的能力。因此模擬電路課程的學(xué)習(xí)任務(wù)有4種類型：識讀電原理圖和技術(shù)資料、單元電路設(shè)計(jì)與電路綜合、計(jì)算機(jī)仿真測試、編制設(shè)計(jì)文件。

單元電路設(shè)計(jì)與電路綜合是基本任務(wù)，它引領(lǐng)其它類型任務(wù)和整個(gè)項(xiàng)目的實(shí)施完成。

不同類型的任務(wù)可以根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)的需要和本身的復(fù)雜程度，作為單獨(dú)的任務(wù)存在，與相關(guān)的設(shè)計(jì)任務(wù)共同組成學(xué)習(xí)項(xiàng)目，也可以作為完成設(shè)計(jì)的準(zhǔn)備知識存在于設(shè)計(jì)任務(wù)之中。例如，反饋放大器設(shè)計(jì)可以作為一個(gè)學(xué)習(xí)項(xiàng)目，由識讀反饋放大電路原理圖、反饋放大電路性能分析、反饋放大電路設(shè)計(jì)3個(gè)關(guān)聯(lián)的任務(wù)組成。

識讀電原理圖和閱讀元器件技術(shù)文件是基本能力。電路設(shè)計(jì)，特別是在原理設(shè)計(jì)和電路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，極少原理性的創(chuàng)新，絕大多數(shù)是對已有電路的適用性改進(jìn)和重新組合，這種改進(jìn)和組合需要閱讀已有的設(shè)計(jì)資料，借鑒他人的技術(shù)經(jīng)驗(yàn)和成果；為提高電路性能，降低成本，提高工作效率，往往需要在電路中采用新出現(xiàn)的電子元器件，例如集成電路芯片，需要閱讀生產(chǎn)方提供的產(chǎn)品規(guī)格書及典型應(yīng)用電路。識讀電原理圖和技術(shù)文件對于形成和提高電路設(shè)計(jì)能力具有基礎(chǔ)性的意義。

目前，電子電路計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（EDA）包括電子工程設(shè)計(jì)的全過程，例如系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模擬、電路特性分析、在系統(tǒng)可編程器件開發(fā)、繪制電路圖和制作PCB。在電子工程設(shè)計(jì)中有著不可替代的重要作用，是電子工程技術(shù)人員必須具備的專業(yè)技術(shù)能力之一。在模擬電路課程的學(xué)習(xí)任務(wù)中，主要是指應(yīng)用計(jì)算機(jī)完成電路圖繪制、電路性能和參數(shù)的仿真測試與分析、編制設(shè)計(jì)文件等工作。

在電路設(shè)計(jì)的實(shí)際工作過程中，編寫設(shè)計(jì)文件是重要的工作內(nèi)容和不可缺少的環(huán)節(jié)。沒有設(shè)計(jì)文件，無法進(jìn)行初步設(shè)計(jì)完成以后的后繼工作。對于學(xué)習(xí)任務(wù)而言，編寫設(shè)計(jì)文件，是一個(gè)總結(jié)和提高的過程，有利于培養(yǎng)交流溝通能力和養(yǎng)成嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ鲬B(tài)度。設(shè)計(jì)文件也是判斷和評價(jià)項(xiàng)目或任務(wù)完成情況的重要依據(jù)。

2、任務(wù)目標(biāo)

(1)電路識讀任務(wù)，是對針對設(shè)計(jì)任務(wù)收集技術(shù)資料（主要是可供設(shè)計(jì)參考的電路）并進(jìn)行分析，屬于電路設(shè)計(jì)的準(zhǔn)備工作，任務(wù)的目的是為完成設(shè)計(jì)任務(wù)建立必要的知識儲備。大致分為互相關(guān)聯(lián)的3個(gè)層次：1)識別元器件符號、功能和主要技術(shù)指標(biāo)。依據(jù)符號識別電路中的元器件是讀圖的基礎(chǔ)，作為專業(yè)入門課程，對此應(yīng)該給與一定程度的注意，要能夠識別和了解符號的含義、主要器件功能和技術(shù)指標(biāo)。根據(jù)電路中使用的核心器件，往往可以判斷電路的功能。2)區(qū)分電路單元，判斷電路功能。較復(fù)雜的電路系統(tǒng)都由單元電路構(gòu)成，功能單一的單元電路也可以進(jìn)一步分解為部分電路，例如放大器可分為輸入級、中間級和輸出級；穩(wěn)壓器可分為整流和穩(wěn)壓部分。對部分電路功能的分析，得出對整個(gè)系統(tǒng)功能的判斷，并作為下一步工程估算的基礎(chǔ)。3)指出電路的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，估算分析電路技術(shù)指標(biāo)。分析電路形式與結(jié)構(gòu)，可以得出電路大致的技術(shù)性能指標(biāo)，定性判斷元器件參數(shù)對電路性能的影響。例如對放大器輸入級、輸出級電路形式和結(jié)構(gòu)的分析，可以大致得出放大器的輸入、輸出特性；對中間級的分析，可以大致判斷放大能力；依據(jù)級間耦合方式，可以判斷放大器頻率響應(yīng)范圍；甚至電源電壓也可以據(jù)以分析放大器輸出信號幅值。

(2)設(shè)計(jì)任務(wù)目標(biāo)包括典型單元電路設(shè)計(jì)與電子線路綜合設(shè)計(jì)，在定性分析的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)定量估算，自頂向下完成初步的設(shè)計(jì)。依據(jù)設(shè)計(jì)工作過程，可以分解為以下階段目標(biāo)。1)正確理解任務(wù)要求，分析各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)的含義。仔細(xì)研究任務(wù)的工程背景和要求，正確分析和理解各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)的含義，分析實(shí)現(xiàn)任務(wù)要求的技術(shù)途徑，這是完成設(shè)計(jì)的前提條件。2)設(shè)計(jì)總體框圖，分配技術(shù)指標(biāo)。參考與任務(wù)相同或相近的電路方案，選用能夠滿足技術(shù)指標(biāo)要求的核心器件，完成方案論證。對于同一個(gè)任務(wù)，實(shí)現(xiàn)的方案可以有多個(gè)，應(yīng)具備將不同方案加以分析、比較的能力，從中確定一種相對較優(yōu)的方案。

依據(jù)選定的方案按照功能劃分成若干個(gè)互相聯(lián)系的模塊，將技術(shù)指標(biāo)和功能分配給各個(gè)模塊。3)單元電路設(shè)計(jì)。依據(jù)模塊的功能和技術(shù)指標(biāo)要求，參考典型電路，確定電路結(jié)構(gòu)，計(jì)算元器件參數(shù)完成單元電路的初步設(shè)計(jì)。4)仿真測試。模擬電路，比如放大器、濾波器等的參數(shù)比較繁瑣，需要進(jìn)行多次調(diào)整才能達(dá)到技術(shù)指標(biāo)要求。要能夠在計(jì)算機(jī)上對單元電路仿真測試，修改電路參數(shù)，觀測性能指標(biāo)，直至滿足技術(shù)指標(biāo)要求。5)電路聯(lián)調(diào)，測試技術(shù)指標(biāo)。在單元電路完成逐步設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，通常依據(jù)信號流向，逐級完成級聯(lián)和調(diào)試直至全部電路調(diào)試完成，系統(tǒng)技術(shù)指標(biāo)達(dá)到設(shè)計(jì)要求。這個(gè)過程是電路綜合的過程，也可以在計(jì)算機(jī)上模擬仿真實(shí)現(xiàn)。

(3)仿真測試調(diào)整任務(wù)的目標(biāo)是在電子電路設(shè)計(jì)過程中實(shí)現(xiàn)較為精確的量化分析。其作用主要表現(xiàn)在3個(gè)方面。[3]1)驗(yàn)證電路方案設(shè)計(jì)的正確性。當(dāng)要求的系統(tǒng)功能確定之后，首先采用系統(tǒng)仿真或結(jié)構(gòu)模擬的方法驗(yàn)證系統(tǒng)方案的可行性，進(jìn)而對構(gòu)成系統(tǒng)的各單元電路結(jié)構(gòu)進(jìn)行模擬分析，以判斷電路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的正確性及性能指標(biāo)的可實(shí)現(xiàn)性。2)電路特性的優(yōu)化設(shè)計(jì)。分析惡劣溫度條件下的電路特性，計(jì)算分析器件容差對電路的影響量，用于確定最佳元器件參數(shù)、電路結(jié)構(gòu)以及適當(dāng)?shù)南到y(tǒng)穩(wěn)定裕度，實(shí)現(xiàn)電路的優(yōu)化設(shè)計(jì)。3)實(shí)現(xiàn)電路的模擬測試。電子電路的設(shè)計(jì)過程中大量的工作是元器件參數(shù)計(jì)算、各種數(shù)據(jù)測試及特性分析。在工程估算的基礎(chǔ)上，通過仿真測試與分析加以調(diào)整，能有效提高設(shè)計(jì)工作的效率。4)技術(shù)文件編寫要求在完成電路設(shè)計(jì)的同時(shí)編寫盡可能詳細(xì)的符合工程標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)文件，包括方案設(shè)計(jì)說明、原理框圖、電原理圖、原理與技術(shù)說明、元器件參數(shù)計(jì)算、技術(shù)指標(biāo)與特性測試數(shù)據(jù)、元器件清單等。

3、任務(wù)結(jié)構(gòu)及實(shí)施

一個(gè)典型的電路設(shè)計(jì)任務(wù)由工程背景描述、任務(wù)要求、基礎(chǔ)知識學(xué)習(xí)、設(shè)計(jì)方法與步驟、電路設(shè)計(jì)等學(xué)習(xí)單元組成。

3.1工程背景描述

工程背景描述的內(nèi)容主要包括電路功能、工程應(yīng)用背景、技術(shù)發(fā)展背景介紹。工程背景描述的實(shí)質(zhì)是“提出問題”，工程背景描述盡可能選擇具有典型性的電子工程問題為實(shí)例，解決關(guān)于學(xué)習(xí)目標(biāo)的問題。

3.2 任務(wù)要求

設(shè)計(jì)任務(wù)必須具備明確的工程應(yīng)用背景，必須提出具體的設(shè)計(jì)要求（技術(shù)指標(biāo)）。例如交流放大器設(shè)計(jì)任務(wù)，應(yīng)明確提出工作頻率、信號源、輸出特性、輸入特性、工作穩(wěn)定性等要求等技術(shù)指標(biāo)。提出任務(wù)要求，應(yīng)依據(jù)由淺入深循序漸進(jìn)的原則，從體現(xiàn)基本功能的一兩個(gè)技術(shù)指標(biāo)開始，逐步增加技術(shù)指標(biāo)數(shù)量，提高設(shè)計(jì)難度。

3.3基礎(chǔ)知識學(xué)習(xí)

基礎(chǔ)知識學(xué)習(xí)包括任務(wù)分析、相關(guān)理論知識學(xué)習(xí)、參考方案與參考電路分析及相應(yīng)的基礎(chǔ)練習(xí)等?；A(chǔ)知識的學(xué)習(xí)包括理論知識、技術(shù)知識、經(jīng)驗(yàn)知識和經(jīng)驗(yàn)技能的學(xué)習(xí)。理論知識是重要的，因?yàn)樗悄芰Φ慕M成部分，同時(shí)對于學(xué)生的發(fā)展能力起到更為持續(xù)和關(guān)鍵的作用。在工程實(shí)踐中學(xué)習(xí)和使用的理論知識才能被真正掌握并形成能力，因此應(yīng)該以實(shí)現(xiàn)電路設(shè)計(jì)任務(wù)為依據(jù)，確定理論知識的學(xué)習(xí)內(nèi)容和學(xué)習(xí)深度，力求將理論與實(shí)踐、數(shù)學(xué)方法與物理概念更緊密地結(jié)合起來。

提供設(shè)計(jì)參考的電路必須是工程電路，但學(xué)習(xí)是一個(gè)循序漸進(jìn)的過程，基礎(chǔ)知識的學(xué)習(xí)會(huì)使用原理電路為學(xué)習(xí)對象，原理電路不能僅有電路結(jié)構(gòu)和元器件標(biāo)號，也要標(biāo)注元器件主要參數(shù)，使學(xué)生在定性分析階段就能對電路參數(shù)有直觀的影像，逐步建立數(shù)量觀念，這對于初次接觸模擬電路的學(xué)生是十分重要的。

3.4設(shè)計(jì)方法與步驟

不同功能和結(jié)構(gòu)的電路，具體的設(shè)計(jì)內(nèi)容、方法與步驟各不相同。甚至同樣功能的電路，技術(shù)要求不同，設(shè)計(jì)時(shí)考慮的重點(diǎn)、設(shè)計(jì)依據(jù)、電路結(jié)構(gòu)等均有區(qū)別，但工程估算是貫穿整個(gè)設(shè)計(jì)過程始終的基本方法。

以反饋放大器為例，設(shè)計(jì)步驟如下:

選擇反饋組態(tài)，選擇反饋深度，選擇反饋級數(shù)，確定放大級數(shù)，確定輸入級、中間級、輸出級的電路結(jié)構(gòu)，計(jì)算電路參數(shù)，仿真測試和參數(shù)調(diào)整。容易理解，上述步驟都必定建立在必要的工程估算的基礎(chǔ)之上。

3.5 電路設(shè)計(jì)

這是學(xué)生在相對獨(dú)立的情況下，完成電路設(shè)計(jì)的過程。盡量采用與前面4個(gè)學(xué)習(xí)單元及撰寫設(shè)計(jì)文件交叉進(jìn)行的方式實(shí)施。

不同類型的學(xué)習(xí)任務(wù)，其結(jié)構(gòu)不盡相同。但區(qū)別主要是在(4)、(5)兩部分。

不同類型的學(xué)習(xí)任務(wù)以“定性分析、工程估算與仿真測試調(diào)整相結(jié)合”的方法實(shí)現(xiàn)。

4、結(jié)語

電路設(shè)計(jì)在知識的運(yùn)用上不同于單純的電路分析與計(jì)算，依據(jù)模擬電路原理設(shè)計(jì)過程構(gòu)建學(xué)習(xí)任務(wù)，組織和實(shí)施教學(xué)過程，不僅能夠有效控制理論知識學(xué)習(xí)深度，促使學(xué)生較為自主地獲取經(jīng)驗(yàn)知識，并在獲取知識的同時(shí)實(shí)現(xiàn)知識轉(zhuǎn)換為技術(shù)應(yīng)用能力，更有利于實(shí)現(xiàn)培養(yǎng)學(xué)生模擬電路技術(shù)應(yīng)用能力的教學(xué)目標(biāo)。

參考文獻(xiàn)

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[4] M.Herpy.模擬集成電路[M].高等教育出版社,1984.

篇3

集成電路設(shè)計(jì)實(shí)踐引入研究型實(shí)踐教學(xué)模式，可以使相關(guān)領(lǐng)域的學(xué)生真正實(shí)現(xiàn)學(xué)有所用，不僅學(xué)習(xí)了集成電路設(shè)計(jì)的軟件知識，同時(shí)可以將課堂的理論知識通過工藝模型、電路設(shè)計(jì)、仿真方法來復(fù)現(xiàn)，從而更深入的理解理論知識，而且可以通過一些電路實(shí)例來解釋生活中的一些現(xiàn)象，激發(fā)學(xué)習(xí)的興趣。集成電路設(shè)計(jì)是實(shí)踐性很強(qiáng)的一個(gè)方向，要求將工藝、器件、電路、版圖四個(gè)方面的理論課程融會(huì)貫通，而傳統(tǒng)的實(shí)踐教學(xué)旨在加強(qiáng)學(xué)生對軟件的認(rèn)識，忽略對理論內(nèi)容的加深與貫通。通過研究型實(shí)踐教學(xué)模式的開展，可以在保證教學(xué)大綱不變的前提下，通過選擇適用性較強(qiáng)的實(shí)踐內(nèi)容，使學(xué)生一方面能夠?qū)⒏鏖T理論課的知識加深及貫通，另一方面可以使學(xué)生接觸到用人單位感興趣的課題內(nèi)容，有利于學(xué)生加強(qiáng)實(shí)踐的動(dòng)力和持續(xù)進(jìn)步。通過研究型實(shí)踐，對學(xué)校而言，可以培養(yǎng)更優(yōu)秀學(xué)生；對學(xué)生而言，可以掌握前沿知識、促進(jìn)就業(yè)。研究型實(shí)踐成果的實(shí)現(xiàn)為學(xué)生的晉升、發(fā)展提供支持。學(xué)生的實(shí)踐研究成果如能公開發(fā)表或獲獎(jiǎng)，能解決實(shí)際工作中的問題，這無形中為學(xué)生在工作崗位上的晉升、發(fā)展增加籌碼。這在最大程度上激發(fā)學(xué)生的實(shí)踐興趣，是其他任何實(shí)踐模式都不可比擬的。同時(shí)，研究型實(shí)踐教學(xué)鼓勵(lì)學(xué)生多看文獻(xiàn)、多寫總結(jié)報(bào)告，這也為學(xué)生撰寫本科畢業(yè)論文打下良好的基礎(chǔ)。

2研究型實(shí)踐教學(xué)模式的具體實(shí)施

2.1課程結(jié)構(gòu)優(yōu)化

指導(dǎo)學(xué)生接觸各類資料，能夠提出問題，進(jìn)而解決問題以掌握知識、應(yīng)用知識，完成對知識的一個(gè)探求過程；對實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整和完善，使課程體系更全面更科學(xué)，更能貼近行業(yè)發(fā)展，更能體現(xiàn)學(xué)生的主動(dòng)性。

2.2采用課堂討論進(jìn)行專題研討的教學(xué)方法

在研究型實(shí)踐教學(xué)模式中，師生互動(dòng)有助于學(xué)生對基本概念、基本理論、基本方法的理解和掌握。根據(jù)課程需要，結(jié)合國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢，采用與行業(yè)內(nèi)吻合的實(shí)驗(yàn)軟件，挑選合適的電路原型做仿真設(shè)計(jì)，并共同探討電路的優(yōu)化方案。

2.3專業(yè)資料查詢能力培養(yǎng)

為學(xué)生提供研究資料或指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行資料查詢、整理，鼓勵(lì)學(xué)生從圖書館、書店、網(wǎng)絡(luò)等各種途徑查閱文獻(xiàn)資料，以充實(shí)自己的研究基礎(chǔ)。提醒學(xué)生要對已收集的資料進(jìn)行批判性的研究，去偽存真，指導(dǎo)學(xué)生從這些資料中總結(jié)、分析、解釋與實(shí)踐研究課題相關(guān)的理論、知識經(jīng)驗(yàn)以及前人的研究成果。

2.4指導(dǎo)學(xué)生撰寫專題論文（報(bào)告）

在研究型實(shí)踐教學(xué)過程中，指導(dǎo)學(xué)生通過論文、調(diào)查報(bào)告、工作研究、分析報(bào)告、可行性論證報(bào)告等形式記錄實(shí)踐研究成果。在撰寫論文時(shí)，要求學(xué)生要了解實(shí)踐課題研究報(bào)告的一般撰寫格式；要先擬訂論文的寫作提綱，組織好論文的結(jié)構(gòu)，做到綱舉目張；會(huì)用簡練、嚴(yán)謹(jǐn)、準(zhǔn)確的語言表達(dá)自己的思想，不追求文章的長短。指導(dǎo)學(xué)生開展專題電路討論，由學(xué)生根據(jù)自己感興趣的課題來查找文獻(xiàn)資料，進(jìn)行研究，完成電路設(shè)計(jì)和仿真，最后完成專題論文的撰寫。

2.5鼓勵(lì)學(xué)生參與課題研究

為調(diào)動(dòng)學(xué)生參與科研創(chuàng)新活動(dòng)的積極性，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維，提高學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新能力，鼓勵(lì)學(xué)生參加老師的課題，鍛煉學(xué)生的動(dòng)手能力，培養(yǎng)“研究型”的思維模式。

3研究型實(shí)踐教學(xué)模式對教師和學(xué)生的要求

3.1研究型實(shí)踐教學(xué)模式對教師的要求

研究型實(shí)踐教學(xué)模式的實(shí)施對任課教師提出了新的要求：一是要熟練地掌握課程的基礎(chǔ)知識和內(nèi)在結(jié)構(gòu)，還要掌握與課程相關(guān)的專業(yè)基礎(chǔ)知識和實(shí)踐的基本技能；二是要掌握學(xué)科最新信息，不斷更新知識，了解課程所涉及學(xué)科的最新動(dòng)態(tài)和取得的最新研究成果；三是要熟練運(yùn)用科學(xué)研究的方法和手段。這些都對教師提出了更高的要求。

3.2研究型實(shí)踐教學(xué)模式對學(xué)生的要求

篇4

關(guān)鍵詞：集成電路專業(yè)；實(shí)踐技能；人才培養(yǎng)

中圖分類號：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A 文章編號：1002-0845（2012）09-0102-02

集成電路產(chǎn)業(yè)是關(guān)系到國家經(jīng)濟(jì)建設(shè)、社會(huì)發(fā)展和國家安全的新戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)，是國家核心競爭力的重要體現(xiàn)?！秶窠?jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展第十二個(gè)五年規(guī)劃綱要》明確將集成電路作為新一代信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)的重點(diǎn)發(fā)展方向之一。

信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)的特點(diǎn)決定了集成電路專業(yè)的畢業(yè)生應(yīng)該具有很高的工程素質(zhì)和實(shí)踐能力。然而，目前很多應(yīng)屆畢業(yè)生實(shí)踐技能較弱，走出校園后普遍還不具備直接參與集成電路設(shè)計(jì)的能力。其主要原因是一些高校對集成電路專業(yè)實(shí)踐教學(xué)的重視程度不夠，技能培養(yǎng)目標(biāo)和內(nèi)容不明確，導(dǎo)致培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐技能的效果欠佳。因此，研究探索如何加強(qiáng)集成電路專業(yè)對學(xué)生實(shí)踐技能的培養(yǎng)具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。

一、集成電路專業(yè)實(shí)踐技能培養(yǎng)的目標(biāo)

集成電路專業(yè)是一門多學(xué)科交叉、高技術(shù)密集的學(xué)科，工程性和實(shí)踐性非常強(qiáng)。其人才培養(yǎng)的目標(biāo)是培養(yǎng)熟悉模擬電路、數(shù)字電路、信號處理和計(jì)算機(jī)等相關(guān)基礎(chǔ)知識，以及集成電路制造的整個(gè)工藝流程，掌握集成電路設(shè)計(jì)基本理論和基本設(shè)計(jì)方法，掌握常用集成電路設(shè)計(jì)軟件工具，具有集成電路設(shè)計(jì)、驗(yàn)證、測試及電子系統(tǒng)開發(fā)能力，能夠從事相關(guān)領(lǐng)域前沿技術(shù)工作的應(yīng)用型高級技術(shù)人才。

根據(jù)集成電路專業(yè)人才的培養(yǎng)目標(biāo)，我們明確了集成電路專業(yè)的核心專業(yè)能力為：模擬集成電路設(shè)計(jì)、數(shù)字集成電路設(shè)計(jì)、射頻集成電路設(shè)計(jì)以及嵌入式系統(tǒng)開發(fā)四個(gè)方面。圍繞這四個(gè)方面的核心能力，集成電路專業(yè)人才實(shí)踐技能培養(yǎng)的主要目標(biāo)應(yīng)確定為：掌握常用集成電路設(shè)計(jì)軟件工具，具備模擬集成電路設(shè)計(jì)能力、數(shù)字集成電路設(shè)計(jì)能力、射頻集成電路設(shè)計(jì)能力、集成電路版圖設(shè)計(jì)能力以及嵌入式系統(tǒng)開發(fā)能力。

二、集成電路專業(yè)實(shí)踐技能培養(yǎng)的內(nèi)容

1.電子線路應(yīng)用模塊。主要培養(yǎng)學(xué)生具有模擬電路、數(shù)字電路和信號處理等方面的應(yīng)用能力。其課程主要包含模擬電路、數(shù)字電路、電路分析、模擬電路實(shí)驗(yàn)、數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)以及電路分析實(shí)驗(yàn)等。

2.嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)模塊。主要培養(yǎng)學(xué)生掌握嵌入式軟件、嵌入式硬件、SOPC和嵌入式應(yīng)用領(lǐng)域的前沿知識，具備能夠從事面向應(yīng)用的嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)能力。其課程主要有C語言程序設(shè)計(jì)、單片機(jī)原理、單片機(jī)實(shí)訓(xùn)、傳感器原理、傳感器接口電路設(shè)計(jì)、FPGA原理與應(yīng)用及SOPC系統(tǒng)設(shè)計(jì)等。

3.集成電路制造工藝模塊。主要培養(yǎng)學(xué)生熟悉半導(dǎo)體集成電路制造工藝流程，掌握集成電路制造各工序工藝原理和操作方法，具備一定的集成電路版圖設(shè)計(jì)能力。其課程主要包含半導(dǎo)體物理、半導(dǎo)體材料、集成電路專業(yè)實(shí)驗(yàn)、集成電路工藝實(shí)驗(yàn)和集成電路版圖設(shè)計(jì)等。

4.模擬集成電路設(shè)計(jì)模塊。主要培養(yǎng)學(xué)生掌握CMOS模擬集成電路設(shè)計(jì)原理與設(shè)計(jì)方法，熟悉模擬集成電路設(shè)計(jì)流程，熟練使用Cadence、Synopsis、Mentor等EDA工具，具備運(yùn)用常用的集成電路EDA軟件工具從事模擬集成電路設(shè)計(jì)的能力。其課程主要包含模擬電路、半導(dǎo)體物理、CMOS模擬集成電路設(shè)計(jì)、集成電路CAD設(shè)計(jì)、集成電路工藝原理、VLSI集成電路設(shè)計(jì)方法和混合集成電路設(shè)計(jì)等。此外，還包括Synopsis認(rèn)證培訓(xùn)相關(guān)課程。

5.數(shù)字集成電路設(shè)計(jì)模塊。主要培養(yǎng)學(xué)生掌握數(shù)字集成電路設(shè)計(jì)原理與設(shè)計(jì)方法，具備運(yùn)用常用的集成電路EDA軟件工具從事數(shù)字集成電路設(shè)計(jì)的能力。其課程主要包含數(shù)字電路、數(shù)字集成電路設(shè)計(jì)、硬件描述語言、VLSI測試技術(shù)、ASIC設(shè)計(jì)綜合和時(shí)序分析等。

6.射頻集成電路設(shè)計(jì)模塊。主要培養(yǎng)學(xué)生掌握射頻集成電路設(shè)計(jì)原理與設(shè)計(jì)方法，具備運(yùn)用常用的集成電路EDA軟件工具從事射頻集成電路設(shè)計(jì)的能力。其課程主要包含CMOS射頻集成電路設(shè)計(jì)、電磁場技術(shù)、電磁場與

天線和通訊原理等。

在實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容的設(shè)置、安排上要符合認(rèn)識規(guī)律，由易到難，由淺入深，充分考慮學(xué)生的理論知識基礎(chǔ)與基本技能的訓(xùn)練，既要有利于啟發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維與意識，有利于培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新進(jìn)取的科學(xué)精神，有利于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，又要保證基礎(chǔ)，注重發(fā)揮學(xué)生主觀能動(dòng)性，強(qiáng)化綜合和創(chuàng)新。因此，在集成電路專業(yè)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)安排上，應(yīng)減少緊隨理論課開設(shè)的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)內(nèi)容比例，增加綜合設(shè)計(jì)型和研究創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容，使學(xué)有余力的學(xué)生能發(fā)揮潛能，有利于因材施教。

三、集成電路專業(yè)實(shí)踐技能培養(yǎng)的策略

1.改善實(shí)驗(yàn)教學(xué)條件，提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果。學(xué)校應(yīng)抓住教育部本科教學(xué)水平評估的機(jī)會(huì)，加大對實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的經(jīng)費(fèi)投入，加大實(shí)驗(yàn)室軟、硬件建設(shè)力度。同時(shí)加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)室制度建設(shè)，制訂修改實(shí)驗(yàn)教學(xué)文件，修訂完善實(shí)驗(yàn)教學(xué)大綱，加強(qiáng)對實(shí)驗(yàn)教學(xué)的管理和指導(dǎo)。

2.改進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法，豐富實(shí)驗(yàn)教學(xué)手段。應(yīng)以學(xué)生為主體，以教師為主導(dǎo)，積極改進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法，科學(xué)安排課程實(shí)驗(yàn)，合理設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，給學(xué)生充分的自由空間，引導(dǎo)學(xué)生獨(dú)立思考應(yīng)該怎樣做，使實(shí)驗(yàn)成為可以激發(fā)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際的結(jié)合點(diǎn)，為學(xué)生創(chuàng)新提供條件。應(yīng)注重利用多媒體技術(shù)來豐富和優(yōu)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)手段，如借助實(shí)驗(yàn)輔助教學(xué)平臺，利用仿真技術(shù)，加強(qiáng)新技術(shù)在實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用，使學(xué)生增加對實(shí)驗(yàn)的興趣。

3.加強(qiáng)師資隊(duì)伍建設(shè)，確保實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量。高水平的實(shí)驗(yàn)師資隊(duì)伍，是確保實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量、培養(yǎng)創(chuàng)新人才的關(guān)鍵。應(yīng)制定完善的有利于實(shí)驗(yàn)師資隊(duì)伍建設(shè)的制度，對實(shí)驗(yàn)師資隊(duì)伍的人員數(shù)量編制、年齡結(jié)構(gòu)、學(xué)歷結(jié)構(gòu)和職稱結(jié)構(gòu)進(jìn)行規(guī)劃，從職稱、待遇等方面對實(shí)驗(yàn)師資隊(duì)伍予以傾斜，保證實(shí)驗(yàn)師資隊(duì)伍的穩(wěn)定和發(fā)展。

4.保障實(shí)習(xí)基地建設(shè)，增加就業(yè)競爭能力。開展校內(nèi)外實(shí)習(xí)是提高學(xué)生實(shí)踐技能的重要手段。

實(shí)習(xí)基地是學(xué)生獲取科學(xué)知識、提高實(shí)踐技能的重要場所，對集成電路專業(yè)人才培養(yǎng)起著重要作用。學(xué)校應(yīng)積極聯(lián)系那些具有一定實(shí)力并且在行業(yè)中有一定知名度的企業(yè)，給能夠提供實(shí)習(xí)場所并愿意支持學(xué)校完成實(shí)習(xí)任務(wù)的單位掛實(shí)習(xí)基地牌匾。另外，可以把企業(yè)請進(jìn)來，聯(lián)合構(gòu)建集成電路專業(yè)校內(nèi)實(shí)踐基地，把企業(yè)和高校的資源最大限度地整合起來，實(shí)現(xiàn)在校教育與產(chǎn)業(yè)需求的無縫聯(lián)接。

5.重視畢業(yè)設(shè)計(jì)，全面提升學(xué)生的綜合應(yīng)用能力。畢業(yè)設(shè)計(jì)是集成電路專業(yè)教學(xué)中最重要的一個(gè)綜合性實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)。由于畢業(yè)設(shè)計(jì)工作一般都被安排在最后一個(gè)學(xué)期，此時(shí)學(xué)生面臨找工作和準(zhǔn)備考研復(fù)試的問題，畢業(yè)設(shè)計(jì)的時(shí)間和質(zhì)量有時(shí)很難保證。為了進(jìn)一步加強(qiáng)實(shí)踐環(huán)節(jié)的教學(xué)，應(yīng)讓學(xué)生從大學(xué)四年級上半學(xué)期就開始畢業(yè)設(shè)計(jì)，因?yàn)槟菚r(shí)學(xué)生已經(jīng)完成基礎(chǔ)課程和專業(yè)基礎(chǔ)課程的學(xué)習(xí)，部分完成專業(yè)課程的學(xué)習(xí)，而專業(yè)課教師往往就是學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)的指導(dǎo)教師，在此時(shí)進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)，一方面可以和專業(yè)課學(xué)習(xí)緊密結(jié)合起來，另一方面便于指導(dǎo)教師加強(qiáng)對學(xué)生的教育和督促。

選題是畢業(yè)設(shè)計(jì)中非常關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，通過選題來確定畢業(yè)設(shè)計(jì)的方向和主要內(nèi)容，是做好畢業(yè)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，決定著畢業(yè)設(shè)計(jì)的效果。因此教師對畢業(yè)設(shè)計(jì)的指導(dǎo)應(yīng)從幫助學(xué)生選好設(shè)計(jì)題目開始。集成電路專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)的選題要符合本學(xué)科研究和發(fā)展的方向，在選題過程中要注重培養(yǎng)學(xué)生綜合分析和解決問題的能力。在畢業(yè)設(shè)計(jì)的過程中，可以讓學(xué)生們適當(dāng)?shù)貐⑴c教師的科研活動(dòng)，以激發(fā)其專業(yè)課學(xué)習(xí)的熱情，在科研實(shí)踐中發(fā)揮和鞏固專業(yè)知識，提高實(shí)踐能力。

6.全面考核評價(jià)，科學(xué)檢驗(yàn)技能培養(yǎng)的效果。實(shí)踐技能考核是檢驗(yàn)實(shí)踐培訓(xùn)效果的重要手段。相比理論教學(xué)的考核，實(shí)踐教學(xué)的考核標(biāo)準(zhǔn)不易把握，操作困難，因此各高校普遍缺乏對實(shí)踐教學(xué)的考核，影響了實(shí)踐技能培養(yǎng)的效果。集成電路專業(yè)學(xué)生的實(shí)踐技能培養(yǎng)貫穿于大學(xué)四年，每個(gè)培養(yǎng)環(huán)節(jié)都應(yīng)進(jìn)行科學(xué)的考核，既要加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的考核，也要加強(qiáng)畢業(yè)設(shè)計(jì)等環(huán)節(jié)的考核。

對實(shí)驗(yàn)教學(xué)考核可以分為事中考核和事后考核。事中考核是指在實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)行過程中進(jìn)行的質(zhì)量監(jiān)控，教師要對學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中的操作表現(xiàn)、學(xué)術(shù)態(tài)度以及參與程度等進(jìn)行評價(jià)；事后考核是指實(shí)驗(yàn)結(jié)束后要對學(xué)生提交的實(shí)驗(yàn)報(bào)告進(jìn)行評價(jià)。這兩部分構(gòu)成實(shí)驗(yàn)課考核成績，并于期末計(jì)入課程總成績。這樣做使得學(xué)生對實(shí)驗(yàn)課的重視程度大大提高，能夠有效地提高實(shí)驗(yàn)課效果。此外，還可將學(xué)生結(jié)合教師的科研開展實(shí)驗(yàn)的情況計(jì)入實(shí)驗(yàn)考核。

7.借助學(xué)科競賽，培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)協(xié)作意識和創(chuàng)新能力。集成電路專業(yè)的學(xué)科競賽是通過針對基本理論知識以及解決實(shí)際問題的能力設(shè)計(jì)的、以學(xué)生為參賽主體的比賽。學(xué)科競賽能夠在緊密結(jié)合課堂教學(xué)或新技術(shù)應(yīng)用的基礎(chǔ)上，以競賽的方式培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力，引導(dǎo)學(xué)生通過完成競賽任務(wù)來發(fā)現(xiàn)問題、解決問題，并增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣及研究的主動(dòng)性，培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作意識和創(chuàng)新精神。

在參加競賽的整個(gè)過程中，學(xué)生不僅需要對學(xué)習(xí)過的若干門專業(yè)課程進(jìn)行回顧，靈活運(yùn)用，還要查閱資料、搜集信息，自主提出設(shè)計(jì)思想和解決問題的辦法，既檢驗(yàn)了學(xué)生的專業(yè)知識，又促使學(xué)生主動(dòng)地學(xué)習(xí)，最終使學(xué)生的動(dòng)手能力、自學(xué)能力、科學(xué)思維能力和創(chuàng)業(yè)創(chuàng)新能力都得到不斷的提高。而教師通過考察學(xué)生在參賽過程中運(yùn)用所學(xué)知識的能力，認(rèn)真總結(jié)參賽經(jīng)驗(yàn)，分析由此暴露出的相關(guān)教學(xué)環(huán)節(jié)的問題和不足，能夠相應(yīng)地改進(jìn)教學(xué)方法與內(nèi)容，有利于提高技能教學(xué)的有效性。

此外，還應(yīng)鼓勵(lì)學(xué)生積極申報(bào)校內(nèi)的創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室項(xiàng)目和實(shí)驗(yàn)室開放基金項(xiàng)目，通過這些項(xiàng)目的研究可以極大地提高學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力。

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篇5

關(guān)鍵詞：電子設(shè)計(jì)；教學(xué)改革；大學(xué)生創(chuàng)新；考核機(jī)制；微課程

中圖分類號：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-3044（2016）30-0126-03

Teaching Reform and Exploration of Electronic Design Course

MA Hong-xing， FAN Rong， ZANG Ling， DING Li-ming

（Beifang University of Nationalities，Yinchuan 750021，China）

Abstract：Electronic design course plays an important role in electronic information engineering， information engineering， automation and other professional， as well as the design and completion of electronic innovative projects of university students. Faced with the problems in the teaching process of electronic design， we have carried out reform and exploration in the teaching content， the arrangement of class hours and the examination system. These reforms make the course and the circuit， electronic circuits， digital circuits， SCM and other courses of theoretical teaching， and college students to declare the project and the completion of the project is more closely linked. From the view of the teaching effect， the electronic design courses after rescheduled not only promotes the related courses of study， but also helps the students' practical ability， innovation ability.

Key words： electronic design； teaching reform； college students' innovation； examination system； micro curriculum

1 引言

電子設(shè)計(jì)課程是電子信息工程、信息工程、電氣工程及其自動(dòng)化、自動(dòng)化、測控等專業(yè)的一門必修專業(yè)課程，通過該課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生可對電路、數(shù)字電路、模擬電路等課程的理論深入學(xué)習(xí)和強(qiáng)化，培養(yǎng)出學(xué)生電路設(shè)計(jì)中的分析能力和解決問題能力；同時(shí)，對諸如單片機(jī)、微機(jī)原理等其它后續(xù)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)打下扎實(shí)的實(shí)踐基礎(chǔ)；另外，也是相關(guān)專業(yè)大學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)中不可或缺的一門承上啟下的課程，是學(xué)生由理論過渡到實(shí)踐，再到創(chuàng)新的課程，可促進(jìn)大學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)與提高；也為相關(guān)專業(yè)的學(xué)生從事電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)和開發(fā)應(yīng)用打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)[1-5]。

2 當(dāng)前電子設(shè)計(jì)課程教學(xué)存在問題

目前，電子設(shè)計(jì)課程中存在著諸如課程銜接不夠，或者重復(fù)教學(xué)，或者滯后于實(shí)際需要等諸多問題，歸納起來，主要有下面這些方面。

第一，為了提高教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力與創(chuàng)新能力，學(xué)院在電路、電子線路、數(shù)字電路的實(shí)踐教學(xué)中安排有大量的實(shí)驗(yàn)器材、也投入了很多人力和物力，也曾在數(shù)字電路中做過相關(guān)改革，如在數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)課程中加入電子作品制作等，但因諸如經(jīng)費(fèi)問題、課時(shí)問題、學(xué)生不易理解和掌握等問題而未堅(jiān)持下來；電路與模擬電路的相關(guān)實(shí)驗(yàn)，因其特殊性，只能在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境中進(jìn)行相關(guān)實(shí)驗(yàn)，無法很好地加以拓展。

第二，電子設(shè)計(jì)課程在培養(yǎng)方案中是安排在大二第二學(xué)期和大三第一學(xué)期，此時(shí)學(xué)生已經(jīng)將電路、電子線路、數(shù)字電路等相關(guān)課程修完，初步具備了電路設(shè)計(jì)的基本知識，但是學(xué)生在學(xué)習(xí)這些課程的時(shí)候，由于受課時(shí)限制等原因，這些課程基本上都屬于理論教學(xué)，學(xué)生設(shè)計(jì)與仿真電路的環(huán)節(jié)很少，或者幾乎沒有。因此，在電子設(shè)計(jì)課程教學(xué)過程中，還要花費(fèi)較多的學(xué)時(shí)做一些基本電路的仿真，但由于這些課程開設(shè)有前有后，在實(shí)際教學(xué)過程中發(fā)現(xiàn)學(xué)生已經(jīng)對自己所學(xué)的電路、電子線路、數(shù)字電路等課程的內(nèi)容有所遺忘，再次講解又會(huì)耽擱教學(xué)時(shí)間，實(shí)際教學(xué)效果不好。

第三，學(xué)校在大二已經(jīng)開展大學(xué)生創(chuàng)新項(xiàng)目申報(bào)工作，由于學(xué)生在申報(bào)之前接觸的電子基礎(chǔ)知識的欠缺及電子作品制作流程的不了解，學(xué)生比較困惑于創(chuàng)新項(xiàng)目的申報(bào)與完成，最終導(dǎo)致學(xué)生所申報(bào)的創(chuàng)新項(xiàng)目題目要么比較簡單，要么比較難于實(shí)現(xiàn)，要么不切實(shí)際，嚴(yán)重影響了大學(xué)生創(chuàng)新的積極性，導(dǎo)致創(chuàng)新項(xiàng)目質(zhì)量不高，創(chuàng)新力度不夠，學(xué)校陷入投入經(jīng)費(fèi)雖然大，產(chǎn)出卻很小的困境。

3 電子設(shè)計(jì)課程教學(xué)改革

O置電子設(shè)計(jì)課程的目標(biāo)是使學(xué)生在學(xué)習(xí)電路、電子線路、數(shù)字電路的基礎(chǔ)上，掌握電子電路系統(tǒng)的分析與設(shè)計(jì)的方法和流程，熟悉現(xiàn)代電路系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中常用的輔助工具及其使用方法，培養(yǎng)學(xué)生電子電路系統(tǒng)的設(shè)計(jì)能力和創(chuàng)新意識，促進(jìn)大學(xué)生電子類創(chuàng)新項(xiàng)目的申報(bào)、制作和完成，提高大學(xué)生的創(chuàng)新能力。因此，要根據(jù)電子設(shè)計(jì)課程的目標(biāo)，在其課時(shí)安排、授課內(nèi)容、考核機(jī)制、教學(xué)模式等方面進(jìn)行改革與探索。

3.1 課時(shí)安排

目前，電子設(shè)計(jì)課程教學(xué)課時(shí)為32個(gè)課時(shí)，涉及的內(nèi)容有兩大塊，第一為電子電路的仿真，包括電路、模擬電路、數(shù)字電路、單片機(jī)電路及綜合電路的設(shè)計(jì)與仿真；第二為電路板的制作。

但在實(shí)際教學(xué)過程中發(fā)現(xiàn)，在做電路、模擬電路、數(shù)字電路時(shí)，由于電子設(shè)計(jì)課程安排在電路、模擬電路、數(shù)字電路之后，學(xué)生在設(shè)計(jì)與仿真電路時(shí)，已對原理不甚清楚，特別是綜合電路設(shè)計(jì)時(shí)，電路設(shè)計(jì)原理掌握不到位，電子設(shè)計(jì)課程的任課老師還得安排一些課時(shí)來使學(xué)生繼續(xù)學(xué)習(xí)電路方面的基礎(chǔ)知識，嚴(yán)重影響電子設(shè)計(jì)課程的教學(xué)任務(wù)，達(dá)不到學(xué)生在電路設(shè)計(jì)方面技能的提高，實(shí)際教學(xué)效果不是很好。另外，電子設(shè)計(jì)課程最終要鍛煉學(xué)生的電路設(shè)計(jì)能力，因而在實(shí)際教學(xué)過程中會(huì)加入一些綜合電路的設(shè)計(jì)，由于課時(shí)及經(jīng)費(fèi)問題，都流于電子設(shè)計(jì)軟件中電路的仿真與PCB制作，并有形成實(shí)物，也與大學(xué)生創(chuàng)新項(xiàng)目關(guān)系不大。

由此可見，電子設(shè)計(jì)課程一方面要達(dá)到教學(xué)目的，提高教學(xué)質(zhì)量；另一方面要與大學(xué)生電子創(chuàng)新項(xiàng)目的完成相輔相成。因此，可將電子設(shè)計(jì)課程的內(nèi)容分解為多個(gè)部分，將每一部分都嵌入到相關(guān)課程中，如表1所示。

這些課時(shí)安排也不要絕對，可根據(jù)實(shí)際需要來適當(dāng)調(diào)整，但實(shí)際教學(xué)中，最終的電子設(shè)計(jì)課時(shí)不能少于14學(xué)時(shí)，否則達(dá)不到教學(xué)目的。

3.2教學(xué)內(nèi)容

由于電子設(shè)計(jì)課程更加側(cè)重于電路的設(shè)計(jì)與仿真，注重實(shí)踐，因而實(shí)際電路設(shè)計(jì)與理論有些出入，可由于電子設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)內(nèi)容為電路、電子線路、數(shù)字電路，這些課程教學(xué)過程中由于理論授課課時(shí)緊張，而實(shí)驗(yàn)又以最基本的實(shí)驗(yàn)為主，不會(huì)或者很少加入電路設(shè)計(jì)與仿真，致使學(xué)生基本處于電路的理論分析階段，對電路的設(shè)計(jì)與仿真理解與掌握不夠，因此在電子課程教學(xué)過程中又要花費(fèi)大量的課時(shí)來對電路、電子線路、數(shù)字電路中的一些基礎(chǔ)電路再次進(jìn)行仿真，最終影響電子設(shè)計(jì)課程的其它內(nèi)容教學(xué)。

授人以魚，不如授人以漁，針對這種情況，在實(shí)際教學(xué)中，我們對其內(nèi)容進(jìn)行下面的修改。

第一，結(jié)合表1中的課時(shí)安排，我們對電子設(shè)計(jì)課程的相關(guān)內(nèi)容做了相應(yīng)調(diào)整，將基礎(chǔ)電路的設(shè)計(jì)與仿真嵌入到相關(guān)課程的理論教學(xué)中，使得學(xué)生在理論學(xué)習(xí)的教程中，注重實(shí)際電路的設(shè)計(jì)與仿真，從而將電子設(shè)計(jì)課程的基礎(chǔ)電路設(shè)計(jì)與仿真溶入到其它課程的理論教學(xué)中，使得學(xué)生理論與實(shí)踐學(xué)習(xí)同時(shí)進(jìn)行，并使電路仿真來促進(jìn)各門課程的理論學(xué)習(xí)是，從而達(dá)到實(shí)踐與理論相互促進(jìn)，學(xué)生的電路設(shè)計(jì)與仿真不在囿于課時(shí)限制，變成一種自主學(xué)習(xí)行為。

第二，根據(jù)第3學(xué)期的大學(xué)生創(chuàng)新項(xiàng)目申報(bào)工作，在實(shí)際教學(xué)內(nèi)容中加入創(chuàng)新項(xiàng)目申報(bào)講座內(nèi)容，重點(diǎn)講解如何進(jìn)行創(chuàng)新項(xiàng)目的選題，申報(bào)，注意事項(xiàng)及電子作品制作流程。通過這樣的講座形式，使得學(xué)生知道在后續(xù)課程中會(huì)有相關(guān)課程來引導(dǎo)創(chuàng)新項(xiàng)目的完成工作，不在困惑于創(chuàng)新項(xiàng)目的申報(bào)，從而選題更合理，申報(bào)更有目的性，創(chuàng)新質(zhì)量更高。

第三，電子設(shè)計(jì)課程中，增加綜合電路的設(shè)計(jì)與仿真制作。該項(xiàng)內(nèi)容重點(diǎn)圍繞學(xué)生的創(chuàng)新項(xiàng)目，包括電路的設(shè)計(jì)、仿真、PCB制作、電子作品實(shí)物等。

通過教學(xué)內(nèi)容的改革，使得電子設(shè)計(jì)課程教學(xué)不再是因教學(xué)而教學(xué)，更注重于實(shí)際、并將所學(xué)課程前后連貫起來。通過這樣的教學(xué)，使得學(xué)生學(xué)以致用，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。

3.3考核機(jī)制

原有電子設(shè)計(jì)課程的考核以課堂考勤及期末課堂考試為主，不注重學(xué)生的學(xué)習(xí)過程?？己藱C(jī)制改革后，更注重學(xué)生的學(xué)習(xí)過程，過程分值參見表1所示，其各分值又根據(jù)情況細(xì)化，如表2所示。

通過考核機(jī)制改革，學(xué)生的學(xué)習(xí)成績?nèi)Q于整個(gè)課程的學(xué)習(xí)態(tài)度及學(xué)習(xí)過程，考核方式由最終的考試為主，轉(zhuǎn)向?qū)W習(xí)過程考核，杜絕了一部分學(xué)生臨陣磨刀的作法，在一定程度了更體現(xiàn)出了以人為本的思想，使得考核更為客觀，公平。

4 課程改革效果及不足

通過上述教學(xué)改革，選取兩個(gè)行政班進(jìn)行電子教學(xué)改革實(shí)驗(yàn)，一個(gè)班為普通教學(xué)班，一個(gè)班為改革班，教學(xué)效果如表3所示。

通過上表，可以看到，普通教學(xué)班在電路、電子線路、數(shù)字電路等課程的教學(xué)過程中，成績平均分要低于改革班，究其原因是，在這些課程的學(xué)習(xí)教程中，由于加入了仿真實(shí)驗(yàn)課時(shí)，促進(jìn)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，一部分學(xué)生會(huì)額外增加學(xué)習(xí)時(shí)間，理論與實(shí)踐相互促進(jìn)。更為關(guān)鍵的一點(diǎn)是，在大學(xué)生創(chuàng)新項(xiàng)目的申報(bào)工作中，學(xué)生的創(chuàng)新項(xiàng)目題目難度適中，并且都能完成最基本的功能，幾乎沒有撤項(xiàng)的情況出現(xiàn)，而在普通班的創(chuàng)新項(xiàng)目完成度不是太好，有部分項(xiàng)目完成不了，需要撤項(xiàng)。

5 結(jié)論

電子設(shè)計(jì)課程在電子信息及其相關(guān)專業(yè)中扮演著重要的角色，更在大學(xué)生電子類創(chuàng)新項(xiàng)目的完成中起著重要的作用。面對電子設(shè)計(jì)課程實(shí)際教學(xué)過程中存在的問題，在教學(xué)內(nèi)容、課時(shí)安排及考核機(jī)制方面進(jìn)行了改革與探索，使得電子設(shè)計(jì)課程的教學(xué)過程與電路、電子線路、數(shù)字電路、單片機(jī)等課程的理論教學(xué)相結(jié)合，并且與大學(xué)生創(chuàng)新項(xiàng)目的申報(bào)與完成的聯(lián)系更為緊密，有助于大學(xué)生的實(shí)踐能力，創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

參考文獻(xiàn)：

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篇6

關(guān)鍵詞：教學(xué)改革 實(shí)踐教學(xué) VHDL語言

中圖分類號：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）09（a）-0117-02

VHDL語言[1-2]（VHDL，VHSIC （Very High Speed Integrated Circuit）Hardware Description Language）是一種標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)語言，于1983年由美國國防部（DOD） 為實(shí)現(xiàn)其高速集成電路計(jì)劃發(fā)起創(chuàng)建的一種高速集成電路硬件描述語言，其目的是為了給數(shù)字電路的描述與模擬提供一個(gè)基本的標(biāo)準(zhǔn)。VHDL語言在1985年完成第一版，1987年成為IEEE標(biāo)準(zhǔn)（IEEE STD1076-1987），1993年增修為（IEEE STD1076-1993）標(biāo)準(zhǔn)。VHDL語言為高級硬件行為描述型語言，為所有可編程邏輯器件廠商（如Xilinx和Altera公司等）所支持，已成為電路設(shè)計(jì)人員和電子設(shè)計(jì)工程師必須掌握的工具語言。硬件邏輯設(shè)計(jì)技術(shù)[3]是電子信息類專業(yè)的重要專業(yè)課，該課程包括課堂理論教學(xué)和實(shí)驗(yàn)兩個(gè)模塊，其特點(diǎn)是軟硬件結(jié)合，該課程的綜合知識面寬及工程實(shí)踐性強(qiáng)。電子信息類專業(yè)的學(xué)生掌握硬件邏輯設(shè)計(jì)能力無論是對學(xué)生完成畢業(yè)設(shè)計(jì)或工程創(chuàng)新，還是促進(jìn)學(xué)生就業(yè)都有重要意義。因此，硬件邏輯設(shè)計(jì)的實(shí)踐性教學(xué)在電子信息類專業(yè)實(shí)踐教學(xué)中的地位日益顯著，如何開設(shè)好VHDL語言及硬件邏輯設(shè)計(jì)是當(dāng)前硬件設(shè)計(jì)語言課程中的一個(gè)非常重要的問題[4-6]。

1 教學(xué)目標(biāo)

《VHDL語言及數(shù)字邏輯設(shè)計(jì)》課程屬電子信息類專業(yè)技術(shù)類選修課，是將控制，仿真與芯片設(shè)計(jì)相結(jié)合的一門硬件設(shè)計(jì)語言。通過本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生通過對VHDL語言及EDA技術(shù)的學(xué)習(xí)和實(shí)踐訓(xùn)練，獲得現(xiàn)代硬件數(shù)字邏輯設(shè)計(jì)的軟件化設(shè)計(jì)方法，了解并初步掌握數(shù)字系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)領(lǐng)域的最新技術(shù)；通過有針對性、分層次、分階段地實(shí)施實(shí)踐教學(xué)，激發(fā)并調(diào)動(dòng)學(xué)生創(chuàng)造性思維能力，強(qiáng)化學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力，為學(xué)生在硬件邏輯設(shè)計(jì)領(lǐng)域的進(jìn)一步深入探索和進(jìn)行創(chuàng)新奠定工程基礎(chǔ)，以及應(yīng)用VHDL及EDA工具開發(fā)設(shè)計(jì)數(shù)字系統(tǒng)的基本方法及技術(shù)，為學(xué)生完成畢業(yè)設(shè)計(jì)及將來的工作等打下扎實(shí)的基礎(chǔ)。

另外，本課程的教學(xué)難點(diǎn)是，一方面要把握學(xué)生的數(shù)字電路基礎(chǔ)水平；另一方面要高度概括VHDL語言的專業(yè)課內(nèi)容，深入淺出，還要照顧到彼此之間的聯(lián)系，尤其是面向應(yīng)用。因此，首先講清楚確知學(xué)習(xí)VHDL語言的意義和FPGA的工作原理，并進(jìn)一步講清VHDL語言的基本結(jié)構(gòu)和以及VHDL語言中主要描述語句的特點(diǎn)和用途，并設(shè)計(jì)一些基本邏輯電路實(shí)例，目的在于讓學(xué)生熟悉VHDL語言的整個(gè)過程，能運(yùn)用VHDL語言編程及進(jìn)行仿真，并掌握其中的關(guān)鍵技術(shù)。這樣便于學(xué)生進(jìn)一步學(xué)習(xí)和理解VHDL語言的應(yīng)用，增強(qiáng)學(xué)生在工作中的競爭能力，達(dá)到可以用VHDL語言設(shè)計(jì)數(shù)字邏輯電路和數(shù)字應(yīng)用系統(tǒng)，并在CPLD/FPGA可編程邏輯器件上實(shí)現(xiàn)自己的設(shè)計(jì)。

2 教學(xué)內(nèi)容

VHDL語言如今已經(jīng)廣泛被應(yīng)用到FPGA/CPLD和ASIC中的設(shè)計(jì)。VHDL語言具有很強(qiáng)的電路描述和建模能力，能從多個(gè)層次對數(shù)字系統(tǒng)進(jìn)行建模和描述，從而大大簡化了硬件邏輯設(shè)計(jì)任務(wù)，提高了硬件設(shè)計(jì)效率和可靠性。而且VHDL語言具有與具體硬件電路無關(guān)和與硬件設(shè)計(jì)平臺無關(guān)的特性，并具有良好的電路行為描述的能力，在語言易讀性和層次化結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)方面表現(xiàn)了強(qiáng)大生命力和應(yīng)用潛力。因此，我們選擇VHDL語言作為這門課的課堂教學(xué)內(nèi)容。

《VHDL語言及硬件邏輯電路設(shè)計(jì)》課程內(nèi)容的主要教學(xué)思路是，以VHDL硬件描述語言為硬件設(shè)計(jì)表達(dá)手段，以Xilinx公司的ISE軟件為硬件設(shè)計(jì)開發(fā)工具，并以FPGA/CPLD可編程邏輯器件開發(fā)系統(tǒng)為教學(xué)實(shí)踐平臺，來實(shí)現(xiàn)學(xué)生對數(shù)字電路系統(tǒng)的開發(fā)設(shè)計(jì)，培養(yǎng)學(xué)生自頂而下的層次化設(shè)計(jì)思想，提高學(xué)生應(yīng)用實(shí)踐創(chuàng)新能力。

在教學(xué)內(nèi)容上，刪去了一些FPGA/CPLD可編程器件結(jié)構(gòu)內(nèi)容的過多講解，重點(diǎn)講解VHDL語言內(nèi)容，并利用有限的課時(shí)補(bǔ)充了硬件邏輯電路設(shè)計(jì)方面的一些最新進(jìn)展，以利于學(xué)生開闊視野和提高學(xué)習(xí)興趣；針對VHDL語言語法豐富的特點(diǎn)，增加了大量課堂實(shí)例，并結(jié)合應(yīng)用對VHDL語言中關(guān)鍵要點(diǎn)進(jìn)行詳細(xì)說明，便于學(xué)生理解和掌握VHDL課程內(nèi)容；在開發(fā)軟件方面以Xilinx公司的ISE軟件作為平臺，并針對硬件仿真，重點(diǎn)是讓學(xué)生學(xué)會(huì)并熟練掌握用ISE軟件進(jìn)行數(shù)字系統(tǒng)仿真的基本過程和操作；在實(shí)踐訓(xùn)練方面，精心設(shè)計(jì)了課堂練習(xí)/課后習(xí)題和配套實(shí)驗(yàn)，提高學(xué)生實(shí)踐動(dòng)手能力，從而達(dá)到良好的教學(xué)效果。

3 多層次式教學(xué)模式

《VHDL語言及硬件邏輯電路設(shè)計(jì)》課程是一門工程實(shí)踐性很強(qiáng)的課程，我們提出以實(shí)踐訓(xùn)練為主，邊學(xué)邊練的硬件邏輯設(shè)計(jì)教學(xué)模式，重點(diǎn)加大對學(xué)生實(shí)踐能力、解決實(shí)際問題能力及團(tuán)體合作精神等綜合素質(zhì)的培養(yǎng)，使“數(shù)字邏輯電路設(shè)計(jì)實(shí)踐教學(xué)”在本科培養(yǎng)中發(fā)揮更重要的作用。在教學(xué)過程中，提出多層次的實(shí)踐教學(xué)模式，通過大量的多層次實(shí)例教學(xué)讓學(xué)生主動(dòng)建構(gòu)知識、增長技能、發(fā)展能力。

我們將《VHDL語言及硬件邏輯電路設(shè)計(jì)》課程的實(shí)踐教學(xué)分為三個(gè)層次。

第一層次是課堂實(shí)驗(yàn)教學(xué)，這一階段主要培養(yǎng)的是學(xué)生的主動(dòng)學(xué)習(xí)能力，通過課堂實(shí)驗(yàn)練習(xí)使學(xué)生掌握和熟練使用開發(fā)工具，具備基本的硬件編程能力。課堂實(shí)驗(yàn)教學(xué)是針對教師在講授理論內(nèi)容后，對應(yīng)設(shè)計(jì)相應(yīng)知識內(nèi)容的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，并編寫課堂實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書。在理論課部分內(nèi)容方面，首先講解VHDL語言的基本單元，如VHDL語言設(shè)計(jì)的基本單元、構(gòu)成、子結(jié)構(gòu)描述（元件說明，元件安裝）等，在VHDL語言的數(shù)據(jù)類型方面，主要講解VHDL語言的客體及分類、整數(shù)類型和數(shù)組類型，表達(dá)式與運(yùn)算符；其次，介紹VHDL語言主要描述語句，如順序描述語句和并發(fā)描述語句；最后介紹基本邏輯電路的設(shè)計(jì)，如組合邏輯電路的設(shè)計(jì)，時(shí)序電路的設(shè)計(jì)，存儲器和有限狀態(tài)機(jī)設(shè)計(jì)等。那么針對課程的理論內(nèi)容，設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)主要有：（1）ISE工具的使用；（2）編碼器和譯碼器等組合邏輯電路的設(shè)計(jì)；（3）有限狀態(tài)機(jī)和計(jì)數(shù)器等時(shí)序電路的設(shè)計(jì)；（4）RAM和FIFO等存儲器的設(shè)計(jì)。通過這些基礎(chǔ)知識點(diǎn)的實(shí)驗(yàn)練習(xí)，能讓學(xué)生較好的熟悉VHDL語言的基礎(chǔ)知識和語句的基本應(yīng)用，從而較好的掌握VHDL語言中的關(guān)鍵內(nèi)容，加深了對VHDL語言知識點(diǎn)的感性認(rèn)識和全面掌握，達(dá)到可以用VHDL語言設(shè)計(jì)數(shù)字邏輯電路和數(shù)字應(yīng)用系統(tǒng)。在課堂上通過對算法實(shí)例的程序執(zhí)行仿真模擬。

第二個(gè)層次是綜合性設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，這一層次的實(shí)驗(yàn)要求學(xué)生已經(jīng)掌握基本的VHDL語言知識并能綜合地運(yùn)用所學(xué)內(nèi)容，主要培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐能力、解決實(shí)際問題能力及團(tuán)隊(duì)合作能力。綜合性設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)以硬件開發(fā)板實(shí)驗(yàn)為主，主要包括跑馬燈、VGA顯示、波形發(fā)生器、通用異步收發(fā)器、SRAM接口設(shè)計(jì)等題目。在實(shí)驗(yàn)中，教師要求學(xué)生每4人為一組進(jìn)行實(shí)踐練習(xí)。在實(shí)驗(yàn)過程中，要求學(xué)生能上機(jī)編寫代碼并調(diào)試VHDL程序，每組學(xué)生對實(shí)驗(yàn)過程和實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析和總結(jié)，并提交硬件實(shí)驗(yàn)報(bào)告。在實(shí)驗(yàn)課中，教師根據(jù)各個(gè)小組提交的實(shí)驗(yàn)報(bào)告，首先安排各小組進(jìn)行實(shí)踐動(dòng)手經(jīng)驗(yàn)交流，然后選擇一些優(yōu)秀小組中的代表上臺做實(shí)驗(yàn)心得匯報(bào)，并現(xiàn)場進(jìn)行問題分析和技術(shù)總結(jié)，加深了對VHDL語言中知識點(diǎn)的感性認(rèn)識和全面掌握。通過這些活動(dòng)，不但讓學(xué)生熟悉了硬件設(shè)計(jì)的開發(fā)環(huán)境，提高了硬件設(shè)計(jì)編程技巧，而且還能激勵(lì)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)VHDL語言的興趣，提高學(xué)生的分析和解決實(shí)際問題的能力，并培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)體合作能力。

第三個(gè)層次是課程設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，這一階段要求學(xué)生獨(dú)立完成硬件工程課題的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，在強(qiáng)調(diào)學(xué)生獨(dú)立設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的同時(shí)，更加注重學(xué)生綜合能力的培養(yǎng)。課程設(shè)計(jì)題目采取開放式選題，可由教師提供背景明確和啟發(fā)性強(qiáng)的題目，也可以由學(xué)生自主選擇題目并提交相應(yīng)的課程題目設(shè)計(jì)目標(biāo)、任務(wù)和方法，經(jīng)教師審核批準(zhǔn)后作為課程設(shè)計(jì)題目。另外學(xué)生也可以根據(jù)個(gè)人興趣選擇不同類型的課程設(shè)計(jì)題目后，由學(xué)生自行擬定實(shí)驗(yàn)方案，查閱文獻(xiàn)資料和編寫VHDL程序，自主解決實(shí)驗(yàn)問題，并對對實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析總結(jié)，撰寫課程設(shè)計(jì)研究報(bào)告。通過這些課程設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，在培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)及主動(dòng)學(xué)習(xí)的同時(shí)，也鍛煉學(xué)生的動(dòng)手能力和表達(dá)能力。

4 結(jié)語

VHDL語言及數(shù)字邏輯設(shè)計(jì)課程是一門工程實(shí)踐性很強(qiáng)的課程，通過有多層次地實(shí)施實(shí)踐教學(xué)，充分發(fā)揮實(shí)踐教學(xué)的優(yōu)勢，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，強(qiáng)化學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力，并培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考、自主創(chuàng)新的學(xué)習(xí)習(xí)慣，取得了較好的教學(xué)效果。該實(shí)踐教學(xué)體系遵循人才培養(yǎng)的客觀規(guī)律，將多層次實(shí)驗(yàn)從簡單到復(fù)雜、從基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)練習(xí)到綜合創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)，貫穿于整個(gè)VHDL語言及數(shù)字邏輯設(shè)計(jì)課程學(xué)習(xí)過程，使學(xué)生在循序漸進(jìn)的實(shí)踐教學(xué)過程中成長。

參考文獻(xiàn)

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篇7

語音信號的抽樣和重構(gòu)，在理論方面涉及到濾波器的設(shè)計(jì)和抽樣定理［2，3］，實(shí)踐方面涉及到濾波器和抽樣定理的具體實(shí)現(xiàn)，還包含模擬電路和數(shù)字電路的基礎(chǔ)知識，是理論和實(shí)際緊密結(jié)合的。因此，將其作為電子課程設(shè)計(jì)的題目，可以使學(xué)生充分鞏固和加深理解基礎(chǔ)核心課程的知識，提高自學(xué)能力和解決實(shí)際問題的能力。本文將其作為“電子線路課程設(shè)計(jì)”的教學(xué)平臺進(jìn)行構(gòu)建的。

1語言信號抽樣和重構(gòu)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

語音信號的抽樣與重構(gòu)系統(tǒng)是對經(jīng)過抗混疊濾波后的語音信號進(jìn)行8kHz自然抽樣，然后把抽樣信號進(jìn)行重構(gòu)，恢復(fù)出原信號，并將信號通過揚(yáng)聲器輸出。系統(tǒng)構(gòu)成如圖1所示，包括電源電路、語音信號的輸入電路、抽樣時(shí)鐘產(chǎn)生電路、信號抽樣電路、信號重構(gòu)電路和功率放大電路等。

1)電源電路電源電路可以提供±12V和±5V的直流電源。實(shí)現(xiàn)方法是將220V交流電經(jīng)過變壓器和整流橋變成+15V和－15V的直流電［1，2］。先將+15VDC輸入到模塊LM7812和LM7805，轉(zhuǎn)變成為+12VDC和+5VDC輸出;而將－15VDC輸入到LM7912和LM7905，轉(zhuǎn)變成－12VDC和－5VDC輸出。

2)語音信號的輸入電路語音信號的輸入電路包括語音信號的采集和抗混疊濾波。根據(jù)奈奎斯特抽樣定理，設(shè)計(jì)的抽樣頻率為8kHz。為避免頻譜混疊，對信號要進(jìn)行抗混疊濾波［4］。因此，將語音信號通過麥克風(fēng)轉(zhuǎn)換為電信號后，對信號進(jìn)行放大和濾波。低通濾波器的參數(shù)如下:截止頻率為3400Hz、通帶衰減3dB、阻帶衰減40dB，用濾波器設(shè)計(jì)軟件Filterlab進(jìn)行設(shè)計(jì)［5］。

3)抽樣時(shí)鐘產(chǎn)生電路抽樣時(shí)鐘產(chǎn)生電路的功能是產(chǎn)生8kHz的雙極性方波信號。通過參數(shù)設(shè)計(jì)，芯片NE555可以用來產(chǎn)生頻率和占空比可變的單極性方波信號。但后續(xù)抽樣電路需要的是雙極性的方波信號，故還需進(jìn)行極性轉(zhuǎn)換，可以采用運(yùn)算放大器實(shí)現(xiàn)。

4)信號抽樣電路信號抽樣電路的功能是對語音信號進(jìn)行自然抽樣，可以使用四通道雙向模擬開關(guān)芯片CD4066實(shí)現(xiàn)。雙極性方波信號接到控制端，控制模擬開關(guān)的通斷控制音頻信號的通過，達(dá)到抽樣目的。

5)抽樣重構(gòu)電路抽樣后信號的重構(gòu)過程，就是一個(gè)內(nèi)插過程，是通過低通濾波器實(shí)現(xiàn)的。這里的濾波器參數(shù)與抗混疊濾波器參數(shù)相同。

6)功率放大電路功率放大電路的功能是對重構(gòu)后信號進(jìn)行功率放大，驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器，核心芯片為LM386。

2課程設(shè)計(jì)流程安排及要求

第一階段:教師講解設(shè)計(jì)的整體功能及系統(tǒng)劃分，學(xué)生初步了解整個(gè)設(shè)計(jì)的組成和結(jié)構(gòu)。同時(shí)完成學(xué)生的分組，二人一組自愿組合，第二階段:學(xué)生根據(jù)設(shè)計(jì)內(nèi)容，查找相關(guān)資料，獨(dú)立完成電路設(shè)計(jì)。利用Multisim對各單元電路進(jìn)行仿真，完成設(shè)計(jì)報(bào)告。設(shè)計(jì)報(bào)告內(nèi)容包括系統(tǒng)概述、單元電路設(shè)計(jì)、分析和仿真［6］。其設(shè)計(jì)任務(wù)包括:①介紹系統(tǒng)設(shè)計(jì)的思路與總體方案;②介紹單元電路參數(shù)的選擇和計(jì)算;③給出仿真電路圖和仿真結(jié)果;④給出工作分工和元器件明細(xì)表;⑤給出引用的參考文獻(xiàn)。第三階段:焊接之前，要求學(xué)生畫出布局布線圖，包括元器件在實(shí)驗(yàn)板上的擺放和排列、器件所有管腳之間的連接以及電源和地的安排等。布局布線圖完成后便進(jìn)行電路的焊接和調(diào)試，最后完成總結(jié)報(bào)告?？偨Y(jié)報(bào)告包括:①系統(tǒng)功能描述;②各單元電路的調(diào)試和實(shí)際改進(jìn)的電路圖;③系統(tǒng)測試結(jié)果，給出重要測試點(diǎn)的實(shí)測波形;④課程收獲和建議。

篇8

關(guān)鍵詞：仿真實(shí)驗(yàn)室；Proteus；硬件實(shí)驗(yàn)

中圖分類號：TP391.9 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-9599 （2013） 09-0000-02

1 引言

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，仿真虛擬實(shí)驗(yàn)室的綜合運(yùn)用，社會(huì)對學(xué)生的綜合素質(zhì)要求也不斷提高，學(xué)生需要很強(qiáng)的動(dòng)手能力和實(shí)驗(yàn)?zāi)芰1]。使用Proteus軟件構(gòu)建硬件仿真虛擬實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)，不僅成本低，而且學(xué)生還可以按照自己的思路設(shè)計(jì)硬件系統(tǒng)，完成大多數(shù)實(shí)驗(yàn)，從而提高學(xué)生的積極性和動(dòng)手能力[2-3]。利用Proteus構(gòu)建硬件仿真虛擬實(shí)驗(yàn)室，不僅成本低，設(shè)備管理和維護(hù)簡單，還可以培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力，提高學(xué)生的創(chuàng)造性和積極性。

2 虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室結(jié)構(gòu)

2.1 Proteus仿真實(shí)驗(yàn)室概念

所謂虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室是指利用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)，在計(jì)算機(jī)上學(xué)習(xí)電路、微機(jī)原理、嵌入式系統(tǒng)等課程，并進(jìn)行對應(yīng)的實(shí)驗(yàn)（設(shè)計(jì)、仿真、調(diào)試、運(yùn)行）。以虛擬設(shè)備代替實(shí)體設(shè)備、以軟件代替硬件，就是虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室的本質(zhì) [4]。

2.2 Proteus仿真實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)架構(gòu)

圖1 Proteus虛擬仿真系統(tǒng)架構(gòu)

如圖1所示基于Proteus的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室的系統(tǒng)架構(gòu)，該P(yáng)roteus是建立在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)平臺上的一個(gè)綜合設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。本Proteus仿真虛擬系統(tǒng)是一個(gè)從概念到產(chǎn)品的完整系統(tǒng)，從圖中可以看出，該仿真系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)原理圖設(shè)計(jì)、單片機(jī)編程、系統(tǒng)仿真、PCB設(shè)計(jì)。

2.3 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)平臺

由圖1可以看出，本課題的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室的基礎(chǔ)是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)平臺，通過該計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)平臺，學(xué)校內(nèi)師生可以在任何地點(diǎn)、任何時(shí)間對其進(jìn)行訪問和使用學(xué)習(xí)。因此，將Proteus仿真系統(tǒng)服務(wù)器存放在校內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)中心，與學(xué)校各師生進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)連接，可以保證本Proteus仿真系統(tǒng)的開放性，使得學(xué)校內(nèi)更多的師生可以使用該平臺，充分發(fā)揮其多學(xué)科實(shí)驗(yàn)覆蓋的特性。該計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)平臺的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖如圖2所示。

圖2 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)平臺拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

2.4 Proteus軟件平臺

Proteus是一種功能強(qiáng)大的電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化軟件，使用Proteus軟件，可以實(shí)現(xiàn)原理圖設(shè)計(jì)、模擬電路設(shè)計(jì)、數(shù)字電路設(shè)計(jì)、MCU混合仿真和PCB系統(tǒng)設(shè)計(jì)，除此之外，Proteus還可以進(jìn)行仿真嵌入式系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)，其最大的特點(diǎn)在于Proteus可以提供x86、單片機(jī)、ARM等系統(tǒng)的仿真實(shí)驗(yàn)。

2.5 Proteus試驗(yàn)系統(tǒng)

Proteus是該虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室中最核心的一部分，為了增強(qiáng)學(xué)生的認(rèn)知度以及提高學(xué)生的動(dòng)手能力和教師的教學(xué)能力，在仿真試驗(yàn)中，應(yīng)該首選利用Proteus繪制原理圖、編譯程序。而且在教學(xué)試驗(yàn)中，為了提高教學(xué)的說服力，教師可以將自己編譯好的程序用編程器燒錄至Rom中，然后對目標(biāo)實(shí)驗(yàn)板進(jìn)行運(yùn)行并觀察結(jié)果，這樣可以給學(xué)生提供仿真和驗(yàn)證的機(jī)會(huì)，避免了理論脫離實(shí)際。

3 虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

通過對高校計(jì)算機(jī)硬件基礎(chǔ)課程教學(xué)內(nèi)容的研究與分析，充分發(fā)揮Proteus仿真實(shí)驗(yàn)室的優(yōu)勢，本課題對x86、單片機(jī)的教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行拆分，把本仿真實(shí)驗(yàn)內(nèi)容分為三類：基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)、綜合性實(shí)驗(yàn)、創(chuàng)造性實(shí)驗(yàn)。

基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)包括MCU最小系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)、匯編語言程序設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、中斷實(shí)驗(yàn)、計(jì)數(shù)器實(shí)驗(yàn)等以驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，該實(shí)驗(yàn)主要以提高學(xué)生對理論知識的吸納和提高學(xué)生的動(dòng)手能力為主，目的在于使得學(xué)生能夠掌握書本的基礎(chǔ)知識。

綜合性實(shí)驗(yàn)包括模擬交通燈控制設(shè)計(jì)、電子萬年歷設(shè)計(jì)、波形發(fā)生器設(shè)計(jì)、直流電機(jī)控制設(shè)計(jì)等以培養(yǎng)學(xué)生綜合能力的實(shí)驗(yàn)。該實(shí)驗(yàn)室基于基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)之上的實(shí)驗(yàn)，是在學(xué)生完成硬件課程的基礎(chǔ)知識學(xué)習(xí)后開設(shè)的綜合性實(shí)驗(yàn)，主要內(nèi)容是教師給定一個(gè)課題，學(xué)生按照課題的要求，對系統(tǒng)進(jìn)行分析、電路設(shè)計(jì)、軟件設(shè)計(jì)、仿真調(diào)試、PCB設(shè)計(jì)與制作等。

創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)是建立在基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)和綜合性實(shí)驗(yàn)之上的一種創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)。學(xué)生在完成硬件課程學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上，利用本創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)完成畢業(yè)設(shè)計(jì)等工作，學(xué)生可以根據(jù)自己的想法通過該系統(tǒng)完成設(shè)計(jì)與仿真，并對其進(jìn)行研究。

4 虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)方法

傳統(tǒng)的硬件實(shí)驗(yàn)中，一般不存在硬件電路的設(shè)計(jì)，主要是因?yàn)閭鹘y(tǒng)x86、單片機(jī)的硬件部分大多數(shù)都是由電路板或者實(shí)驗(yàn)箱提供的，因此實(shí)驗(yàn)多為驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，缺乏創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)，不利于培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力。然而，基于Proteus的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)中，所有的硬件和軟件都可以由學(xué)生自主創(chuàng)新設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，硬件的修改與軟件修改一樣簡單，大大節(jié)省了實(shí)驗(yàn)的成本和時(shí)間。

5 虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室教學(xué)目標(biāo)

通過本課題的基于Proteus的硬件虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室可以實(shí)現(xiàn)以下3個(gè)目標(biāo)：

5.1 實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)的重大改革。通過本系統(tǒng)可以進(jìn)行基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)、綜合性實(shí)驗(yàn)、創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)，使得硬件實(shí)驗(yàn)得到根本性的改變。在本系統(tǒng)中，電路設(shè)計(jì)、程序設(shè)計(jì)、仿真實(shí)驗(yàn)、PCB設(shè)計(jì)與制作集為一體，教師和學(xué)生不再受時(shí)間、地點(diǎn)、設(shè)備的限制，充分享受實(shí)驗(yàn)帶來的知識和樂趣。

5.2 教師教學(xué)模式改革。教師在課堂上引入本仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)后，有利于教學(xué)課程的改革，將理論與實(shí)際聯(lián)系在一起，使得學(xué)生在最大程度上接收與掌握理論知識。

5.3 有效培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和綜合能力。當(dāng)前學(xué)生急需培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力，在傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)當(dāng)中，忽視了學(xué)生的設(shè)計(jì)能力培養(yǎng)，基本沒有設(shè)計(jì)到學(xué)生的創(chuàng)新能力培養(yǎng)。因此普遍存在著學(xué)生學(xué)習(xí)的理論知識不知道如何運(yùn)用到實(shí)際生活中去。

6 結(jié)束語

構(gòu)建基于Proteus的硬件虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)，不僅可以減少學(xué)校的硬件投入，更可以幫助學(xué)生更好的掌握理論教學(xué)知識，加深對原理的理解。學(xué)生通過該系統(tǒng)進(jìn)行基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)、綜合性實(shí)驗(yàn)、創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)，加強(qiáng)學(xué)生的綜合能力的培養(yǎng)和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。而且，本系統(tǒng)也有利于促進(jìn)教學(xué)系統(tǒng)的改革。

參考文獻(xiàn)：

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[2]田建偉，胡德安.一種單片機(jī)虛擬實(shí)驗(yàn)室的建立方法[J].現(xiàn)代電子技術(shù)，2009（14）：67-69.

[3]胡敬朋，王聰.基于Proteus的電子產(chǎn)品仿真設(shè)計(jì)[J].電氣電子教學(xué)學(xué)報(bào)，2009，5（4）：121-123.

篇9

1.1應(yīng)用EDA的必要性

EDA技術(shù)是現(xiàn)代電子信息工程領(lǐng)域中的一門新技術(shù)，它能夠利用軟件的方式對系統(tǒng)進(jìn)行硬件設(shè)計(jì)，具有高層綜合和優(yōu)化的功能，能在系統(tǒng)級對設(shè)計(jì)系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化。這樣當(dāng)電路較為復(fù)雜時(shí)，采用EDA技術(shù)能簡化設(shè)計(jì)過程，同時(shí)能設(shè)計(jì)出一些特定的芯片。由于采用的硬件描述語言進(jìn)行開發(fā)設(shè)計(jì)，利用EDA工具設(shè)計(jì)相關(guān)硬件的版圖文件，最終在FPGA/CPLD或半單體晶片上制作成具體的硬件電路，這樣學(xué)生能接觸平時(shí)很少接觸到硬件設(shè)計(jì)相關(guān)知識，并加強(qiáng)數(shù)字電路的理解。

1.2EDA在電子技術(shù)類課程中的應(yīng)用

針對信息類專業(yè)相關(guān)專業(yè)課程原來各自有比較完整的但相對封閉的知識體系且都有實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)的特點(diǎn)，將這些課程的理論教學(xué)與實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)有機(jī)組合，將較獨(dú)立的《EDA技術(shù)與應(yīng)用》、《電子電路CAD》、《單片機(jī)原理與應(yīng)用》、《電力電子技術(shù)》課程以及相關(guān)課程設(shè)計(jì)等環(huán)節(jié)銜接起來，構(gòu)成一個(gè)基于EDA技術(shù)應(yīng)用的設(shè)計(jì)性、綜合性實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系。在《EDA技術(shù)與應(yīng)用》課程中，將EDA工具（虛擬電子工作臺EWB）引入到數(shù)字電子技術(shù)教學(xué)和數(shù)字電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)中。利用計(jì)算機(jī)仿真的方法對電子電路的原理、性能進(jìn)行仿真和測試，掌握電子電路的調(diào)試方法和排除故障的途徑；進(jìn)一步熟悉各種測試儀器的使用方法；提高對所學(xué)知識的綜合應(yīng)用能力，使學(xué)生在較短的時(shí)間內(nèi)掌握設(shè)計(jì)和分析電子電路的先進(jìn)手段，提高了數(shù)字電子技術(shù)課程的總體水平。

EDA與電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)的開設(shè)，為傳統(tǒng)課程注入了新的活力，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，這不僅為本課程的教學(xué)奠定了良好的基礎(chǔ)，也為后續(xù)各門專業(yè)課程提供了基礎(chǔ)知識的保證。在后續(xù)的課程中，運(yùn)用EDA技術(shù)進(jìn)一步掌握各種電路原理和設(shè)計(jì)方法，通過PTOTEL軟件繪制出原理圖并且設(shè)計(jì)出PCB板，最后安裝元件焊接，完成電路板的制作；另外在《單片機(jī)原理與應(yīng)用》中，學(xué)生又學(xué)會(huì)用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)電路的設(shè)計(jì)，這時(shí)可以讓學(xué)生將原來課程中設(shè)計(jì)的電路改用另一種方式來完成；在電力電子技術(shù)課程中，可以進(jìn)一步設(shè)計(jì)基礎(chǔ)電路和簡單的控制系統(tǒng)。幾乎所有的課程都會(huì)涉及到基礎(chǔ)電路原理分析、控制芯片以及系統(tǒng)架構(gòu)等內(nèi)容，都需要電路支持，構(gòu)成一個(gè)完整電路系統(tǒng)。這個(gè)電路系統(tǒng)從基本電路設(shè)計(jì)到最后做成PCB板都可以用EDA技術(shù)中的電路板制作方式或者PROTEL軟件中的方法。

由于EDA基礎(chǔ)邏輯電路部分設(shè)計(jì)加入到數(shù)字電路課程中，會(huì)占用部分課時(shí)。這要求我們對相關(guān)課程教學(xué)做出部分調(diào)整。在數(shù)字電路的基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)課程部分，采用傳統(tǒng)的數(shù)字電路設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)設(shè)備與EDA技術(shù)分別完成相同的邏輯功能設(shè)計(jì)，讓學(xué)生通過對比加強(qiáng)對數(shù)字電路的認(rèn)識。在教學(xué)方式方面，除采用多媒體教學(xué)方式以加大單位時(shí)間內(nèi)的教學(xué)容量外，建議增加學(xué)生自學(xué)的環(huán)節(jié)。教師制定相關(guān)的自學(xué)指導(dǎo)和學(xué)習(xí)方案，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)一步學(xué)習(xí)EDA技術(shù)，如帶有嵌入式IP核的ASIC設(shè)計(jì)。

2結(jié)束語

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【關(guān)鍵詞】EDA教學(xué)；電子信息；教學(xué)改革

引言

職業(yè)技術(shù)學(xué)院以培養(yǎng)適應(yīng)社會(huì)各層面需求的、與時(shí)代相適應(yīng)的、具有綜合能力和全面素質(zhì)的、直接在生產(chǎn)第一線服務(wù)的應(yīng)用型人才為根本任務(wù)。一貫以來培養(yǎng)目標(biāo)是以專業(yè)技術(shù)知識為基礎(chǔ)，以實(shí)踐為核心，注重理論聯(lián)系實(shí)際，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力。讓學(xué)生掌握一門扎實(shí)的專業(yè)基礎(chǔ)知識和技能，使學(xué)生有較強(qiáng)的知識轉(zhuǎn)化能力。

1.傳統(tǒng)的專業(yè)基礎(chǔ)課教學(xué)存在的主要問題

電子類職業(yè)學(xué)校的專業(yè)課都開設(shè)了專業(yè)基礎(chǔ)課，這些專業(yè)基礎(chǔ)課涉及的知識面廣，基本概念、基本原理、分析方法多，因此學(xué)生在學(xué)習(xí)中，總是覺得很吃力，學(xué)完之后，又不知道如何運(yùn)用知識。問題的癥結(jié)是學(xué)生剛剛接觸專業(yè)的知識，沒有基礎(chǔ)，而且傳統(tǒng)的教學(xué)用單一的方法從理論上闡述，學(xué)生學(xué)起來感到抽象，難以理解和掌握，所以學(xué)生難以學(xué)好專業(yè)課。但專業(yè)基礎(chǔ)課學(xué)好后，對學(xué)生的后續(xù)專業(yè)課的學(xué)習(xí)起著至關(guān)重要的作用。高等職業(yè)院校的電子專業(yè)基礎(chǔ)理論課具有入門難、邏輯思維能力要求高的特點(diǎn)，比如《電工技術(shù)基礎(chǔ)》的公式多、定理多、計(jì)算量大，《電子技術(shù)基礎(chǔ)》概念多，單元電路分析計(jì)算難，電子專業(yè)基礎(chǔ)課理論性，實(shí)踐性強(qiáng)，與學(xué)生在高中學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)知識聯(lián)系不多，每次課的新知識多，信息量大，抽象且枯燥無味，往往學(xué)生進(jìn)入專業(yè)基礎(chǔ)課的學(xué)習(xí)都會(huì)感到難以適應(yīng)，久而久之導(dǎo)致惡性循環(huán)，以至于失去學(xué)習(xí)專業(yè)課的興趣和信心。

2.傳統(tǒng)的EDA課程教學(xué)存在的主要問題

隨著EDA技術(shù)的普及，職業(yè)技術(shù)學(xué)院也相繼開設(shè)了相關(guān)的課程比如《EDA電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化》，《Protel電路設(shè)計(jì)》，《可編程控制技術(shù)》等，涉及的主要軟件有NI Multisim 10、protel99se、MAX plusII等等。NI Multisim 10用軟件的方法虛擬電子與電工元器件，虛擬電子與電工儀器和儀表，實(shí)現(xiàn)了“軟件即元器件”、“軟件即儀器”。NI Multisim 10是一個(gè)原理電路設(shè)計(jì)、電路功能測試的虛擬仿真軟件。

NI Multisim 10的元器件庫提供數(shù)千種電路元器件供實(shí)驗(yàn)選用，同時(shí)也可以新建或擴(kuò)充已有的元器件庫，而且建庫所需的元器件參數(shù)可以從生產(chǎn)廠商的產(chǎn)品使用手冊中查到，因此也很方便的在工程設(shè)計(jì)中使用。PROTEL是PORTEL公司（后更名為Altium）推出的EDA軟件，是電子設(shè)計(jì)者的首選軟件，在電子行業(yè)的CAD軟件中，它當(dāng)之無愧地排在眾多EDA軟件的前面，是個(gè)完整的板級全方位電子設(shè)計(jì)系統(tǒng)，它包含了電路原理圖繪制、模擬電路與數(shù)字電路混合信號仿真、多層印制電路板設(shè)計(jì)（包含印制電路板自動(dòng)布線）、可編程邏輯器件設(shè)計(jì)、圖表生成、電子表格生成、支持宏操作等功能，并具有Client/Server（客戶/服務(wù)器）體系結(jié)構(gòu)，同時(shí)還兼容一些其它設(shè)計(jì)軟件的文件格式，如ORCAD，PSPICE，EXCEL等，其多層印制線路板的自動(dòng)布線可實(shí)現(xiàn)高密度PCB的100%布通率，它較早就在國內(nèi)開始使用，在國內(nèi)的普及率也最高，幾乎所有的電子公司都要用到它，許多大公司在招聘電子設(shè)計(jì)人才時(shí)在其條件欄上常會(huì)寫著要求會(huì)使用PROTEL。Max+plusⅡ是Altera公司提供的FPGA/CPLD開發(fā)集成環(huán)境，Max+plusⅡ界面友好，使用便捷，在Max+plusⅡ上可以完成設(shè)計(jì)輸入、元件適配、時(shí)序仿真和功能仿真、編程下載整個(gè)流程，它提供了一種與結(jié)構(gòu)無關(guān)的設(shè)計(jì)環(huán)境，是設(shè)計(jì)者能方便地進(jìn)行設(shè)計(jì)輸入、快速處理和器件編程。但是，一般這些課程會(huì)被安排在專業(yè)基礎(chǔ)課學(xué)習(xí)完畢以后，在第三或第四學(xué)期，學(xué)生在學(xué)習(xí)到這些仿真軟件時(shí)往往已經(jīng)忘卻了許多重要的基本知識。除此以外，傳統(tǒng)的教學(xué)方法在EDA應(yīng)用軟件的教學(xué)中只注重命令的介紹，或者說強(qiáng)調(diào)命令的操作步驟，而不重視命令以外的東西。由于教師本身的學(xué)業(yè)水平及其素質(zhì)問題，功能性教學(xué)方法被廣泛采用。采用這種方法學(xué)生不可能在教學(xué)規(guī)定的時(shí)間內(nèi)宏觀地、整體地去把握事物的內(nèi)涵，所學(xué)的知識缺乏連貫性，獨(dú)立操作軟件的水平不高，只能簡單模仿和死記硬背。同時(shí)該方法往往是以教師為中心，課堂上教師講得多，學(xué)生參與少，不能適應(yīng)培養(yǎng)高技能人才的需要。

3.改革的主要思路

傳統(tǒng)的電子專業(yè)基礎(chǔ)課教學(xué)和EDA技術(shù)教學(xué)存在明顯的缺陷。在具體實(shí)施過程中教師應(yīng)積極參加教研教改項(xiàng)目，以教改促進(jìn)課程教學(xué)整體質(zhì)量的提高。比如，在專業(yè)基礎(chǔ)課的教學(xué)中不能照搬傳統(tǒng)的一套教學(xué)方法，從數(shù)學(xué)推導(dǎo)或理論分析來得到相關(guān)的結(jié)論。一方面，應(yīng)該借助電子仿真軟件EDA開展教學(xué)，直觀的形象顯示有助于培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力和分析問題的能力，有助于教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)的講解，可培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，激發(fā)學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)。另一方面結(jié)合其它課程設(shè)計(jì)的方法來提高EDA軟件的使用，如《電路基礎(chǔ)》、《數(shù)字電路》、《模擬電路》、《高頻電子線路》等課程的設(shè)計(jì)以前都是手工完成設(shè)計(jì)部分的工作，現(xiàn)在都安排在EDA技術(shù)中心利用EDA軟件來完成。通過大量實(shí)際訓(xùn)練，使學(xué)生掌握EDA在本專業(yè)各項(xiàng)設(shè)計(jì)與電路制作中的應(yīng)用。在接觸各種實(shí)際的和模擬的設(shè)計(jì)電路課題的過程中，提高分析、解決問題的能力。最后，推廣職業(yè)認(rèn)證考試高職教育應(yīng)該依照國家職業(yè)分類標(biāo)準(zhǔn)及對學(xué)生就業(yè)有實(shí)際幫助的相關(guān)職業(yè)證書的要求，

調(diào)整教學(xué)內(nèi)容和課程體系，把職業(yè)資格證書涉及的相關(guān)課程納入教學(xué)計(jì)劃之中，將證書考試大綱與專業(yè)教學(xué)大綱相銜接，創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式，強(qiáng)化學(xué)生技能訓(xùn)練，使學(xué)生在獲得學(xué)歷證書的同時(shí)，順利獲得相應(yīng)的職業(yè)資格證書，增強(qiáng)學(xué)生就業(yè)競爭能力。通過比賽提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，促進(jìn)課程改革建設(shè)的深入。

結(jié)束語

實(shí)踐證明，職業(yè)技術(shù)學(xué)院的專業(yè)基礎(chǔ)課程和EDA教學(xué)方式的改革是勢在必行的，只有通過改革才能把這兩門課程教學(xué)實(shí)施得更好，才能達(dá)到高職高專院校培養(yǎng)適應(yīng)社會(huì)各層面需求的、與時(shí)代相適應(yīng)的、具有綜合能力和全面素質(zhì)的、直接在生產(chǎn)第一線服務(wù)的應(yīng)用型人才的目標(biāo)。當(dāng)然，筆者提出的把兩種課程糅合在一起貫穿執(zhí)行的教學(xué)方式還不夠細(xì)致和完善，這當(dāng)中還存在很多方面的問題需要在以后的教學(xué)環(huán)節(jié)去檢驗(yàn)和解決。

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