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開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇電路的創新設計，希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進步。
關鍵詞：DSP；實驗平臺；實驗開發；工程應用；科技創新
中圖分類號：G642.423 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2014）29-0065-03
研究生教育擔負著培養高素質人才和發展科學技術的雙重任務，是培養高層次創新人才的主渠道。[1]隨著國家新型工業化發展道路、建設創新型國家戰略的實施，社會對人力資源要素提出了更高要求，尤其是對現代研究型卓越工程師的需求不斷增加，要求越來越高。
數字信號處理器（Digital Signal Processor，簡稱DSP）具有計算速度快、體積小、功耗低等優點，是實現數字信號處理的強大工具。[2]近30年來，DSP的應用已從軍事、航空航天擴大到數字通信、信號處理、工業控制、儀器儀表、家用電器等領域。[3]IT產業及其相關工程領域對熟悉、了解DSP技術人才的需求量越來越大。
目前，國內許多高校相繼為研究生開設了DSP技術及應用課程，但大部分以理論教學為主、實驗教學為輔，不利于研究生工程應用與科技創新能力的培養。且實驗平臺多采用市場上現成的開發板或實驗箱，雖提供代碼和實驗指導書，但功能單一、靈活性較差[4]，往往只能根據既定步驟做實驗、觀察結果或修改參數，進行一些簡單的設計性實驗；很難根據需要修改接口電路，進行綜合實驗和創新設計。為此，我們針對DSP在控制領域的應用需求，設計、開發了一種開放式綜合創新實驗平臺。并在此基礎上開發了相應的基礎實驗、綜合設計實驗，以及創新設計專題，以滿足研究生對DSP技術的工程應用與創新設計需求。
一、綜合創新實驗平臺硬件系統設計
本實驗平臺由主要由兩部分構成：一部分是可插拔的DSP控制核心板，另一部分是模塊化的外設擴展板，其結構框圖如圖1所示。其中核心板和擴展板在電路上各自獨立，通過標準接插件連接；外設擴展板中各模塊內部電路連接也相互獨立，以免互相影響。為了實現外設擴展板的一板多用和便于核心板的升級換代，核心板和擴展板連接的接插件中核心板的信號定義固定。核心板和外設擴展板中各關鍵引腳和信號以均通過測試孔引出，方便連線。
1.核心板設計
目前，在控制領域廣泛應用的是美國德州儀器（TI）的C2000系列DSP控制器。該控制器主要包括定點系列、浮點系列和精簡版的小封裝系列。在設計中分別選擇這三個系列中的典型芯片TMS320F2812、F28335和F28027開發了獨立的核心控制板，即最小硬件系統。它們均可作為開發板獨立使用，也可插入外設擴展板中構成應用系統實驗箱。
以TMS320F28335為例，其核心板包括電源電路、復位電路、時鐘電路、JTAG仿真電路、12路LED顯示電路。電源電路采用TPS767D301雙路低壓差電源調節器分別產生3.3V和1.9V的電壓。模擬3.3V和1.9V由數字3.3V與1.9V通過加上電感、電容進一步濾波得到，模擬地和數字地通過電感隔離。采用TPS3305芯片作為復位電路，可通過按鍵手動復位，也可對系統電源電壓進行監控。時鐘電路采用片內時鐘電路外加30M晶體和2個負載電容組成。該核心板原理圖和實物圖分別如圖2（a）、（b）所示。
2.外設擴展板設計
外設擴展板包括各DSP片內外設的擴展接口和其他常用標準外設接口。片內基本外設接口包括用于通用數字量輸入輸出（GPIO）模塊的8×8發光二極管（LED）點陣和8路數字量輸入用撥碼開關，模擬/數字轉換（ADC）輸入通道接口和0～3V可調模擬電壓輸出，增強脈沖寬度調制EPWM輸出接口，捕獲輸入ECAP接口、異步串行通信SCI接口等。通過這些基本外設的擴展接口可以方便研究生對DSP片內各外設模塊進行應用開發。為了進一步培養研究生的工程實踐和DSP應用系統設計能力，在擴展板上設計了串行和并行數字/模擬轉換（DAC）接口、8位數碼管顯示電路、液晶顯示模塊、音頻輸入輸出模塊、PS2鍵盤接口、USB模塊、SD卡模塊、以太網模塊等。擴展板實物圖如圖2（c）所示（其中核心板位置插的是F28335核心板），部分擴展接口原理電路如下：
（1）USB通信接口。USB是由COMPAQ、INTEL、MICROSOFT和NEC等公司共同開發的一種新型快速、雙向、同步、可熱插拔的通用串行數據傳輸總線，具有帶寬同步、靈活穩定、易于與PC機接口、成本低廉和易于升級等優點。我們采用USB接口芯片CH375設計了USB通信接口，如圖3（a）所示。該器件內置USB通信傳輸協議，可配置為從機和主機工作模式，使用方便，能減少控制器代碼量，也免去從0開始實現USB傳輸協議的煩惱。
（2）AIC23音頻解碼接口。為方便研究生掌握DSP的多通道緩沖McBSP接口、集成電路總線I2C接口的應用開發方法，以及設計DSP音頻解碼系統，采用音頻芯片AIC23設計了音頻解碼接口電路，如圖3（b）所示。AIC23是TI公司生產的音頻Codec芯片，它內置耳機輸出放大器，支持MIC和LINE IN兩種輸入方式。AIC23芯片內部集成了ADC和DAC，并采用了Sigma-delta過采樣技術，可在8K到96K的頻率范圍內提供16bit、20bit、24bit和32bit的采樣，具有高保真音質。它有左判斷、右判斷、I2S和DSP四種音頻接口模式；DSP模式下，能夠與DSP實現無縫連接。圖3（b）中，DSP通過I2C接口向AIC23發送控制命令，通過McBSP接口與AIC23進行數據通信。
二、綜合創新實驗平臺軟件開發
1.開發環境
對實驗平臺進行軟件開發時，使用SEED-XDS510硬件仿真器將DSP控制器通過JTAG標準測試接口與PC機相連，如圖4所示。根據實驗平臺的硬件結構，分別用C、C和匯編混合編程的方法設計了系統的主控制模塊和各功能模塊的設計范例，可以方便地在CCS集成開發環境下調試，并編寫了實驗指導書。
2.基礎實驗項目
在硬件平臺的基礎上，設計、開發了相應的基礎實驗項目，包括CCS的使用及C程序設計、GPIO輸入輸出實驗、定時器中斷實驗、外部中斷實驗、AD采集及數碼管顯示實驗、PWM輸出實驗、串行和并行DA實驗、通信模塊實驗（包括SCI串行通信實驗、SPI串行外設接口通信實驗、CAN總線實驗、I2C總線實驗）、液晶顯示實驗等實驗。通過這些基礎實驗能夠熟練掌握CCS開發環境的應用、匯編和C語言程序的開發方法以及DSP的編程思想，熟悉DSP的各片內外設模塊的工作原理和應用、開發方法，為下一步利用該實驗平臺進行綜合設計實驗項目打下基礎。
3.綜合設計實驗項目
綜合性實驗要求研究生綜合應用本學科知識和相應實驗條件完成系統級的復雜實驗。為了進一步訓練和培養研究生的工程實踐能力和DSP應用系統設計能力，開發了音頻實驗、PS2鼠標和鍵盤實驗、USB主機從機實驗、SD卡文件系統實驗、網卡實驗、數字濾波器設計等系統性綜合設計實驗。綜合設計實驗提供了標準、規范的代碼，通過綜合設計實驗可以培養研究生進行DSP應用系統軟、硬件設計和開發的能力。
4.開放式創新設計專題
為提高研究生的創新素質和工程實踐能力，我們支持各位研究生根據自身情況與研究需要選擇設計開放式創新設計專題內容。考慮到實驗條件、完成設計與驗證的時間需要等因素，建議選題方向為數字信號處理系統、數據通信與網絡、數字控制系統、自動化儀表、機電測控系統等。設計任務完成并驗證后，要求研究生提交完整的設計報同時，內容包括：對象的具體描述或算法分析、系統設計思路與方法、系統組成和硬件電路原理圖、DSP源程序、實驗或仿真方法與手段（含制作的樣機照片）、實驗結果及其分析、實驗總結或者收獲/建議等。
三、結語
該實驗平臺的DSP核心板可根據需要進行更換，外設擴展板采用工程化觀點設計，不僅包含了各種常用接口和外設，而且所有模塊的內部電路獨立，外部接口以連接孔的方式開放，實驗者可根據任務需求自行設計和選擇相應模塊，通過簡單的連線構建所需的DSP應用系統硬件，在此基礎上通過軟件開發完成完整的DSP應用系統設計。
創新實驗平臺可完成相關課程基礎實驗、綜合設計實驗和各種創新設計專題。在同一平臺上，可完成從最基本的GPIO操作到復雜的EPWM波輸出等對單個外設模塊進行操作的基礎實驗，到綜合應用專業知識和多個外設模塊進行的綜合設計實驗，再到自行選題完成開放性的創新設計專題，獨立進行DSP應用系統開發，循序漸進地培養研究生對DSP技術的工程實踐能力，并以此為契機，提高其創新意識和創新思維。
該實驗平臺可直接用于電氣工程、電子信息、控制科學與工程、儀器科學與技術、機電自動化工程等相關學科研究生DSP技術與應用課程教學中，也可用于高年級本科生、專科生相關課程的實驗教學中，有效提高DSP設計、開發與應用水平，增強創新設計和工程實踐能力，解決普遍存在的理論教學與工程實際需求相脫節的矛盾。
參考文獻：
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摘要：全國大學生電子設計競賽作為全國范圍的面向大學生的群眾性科技活動，在培養學生動手能力和綜合素質方面發揮了極為重要的作用。文章通過對往屆全國大學生電子設計賽題分析、歸類，闡述了傳統高職實踐教學普遍存在內容陳舊，形式呆板，方法單一；共性訓練及個性培養的突出問題；針對上述問題，文章提出了建立分層次實訓教學模式、重視學生創新能力培養的高職電子類專業實踐教學改革具體措施。
關鍵詞：電子賽；高職；實踐教學；改革
全國大學生電子設計競賽作為全國范圍的面向大學生的群眾性科技活動，在培養學生動手能力和綜合素質方面發揮了極為重要的作用。我院分別于05年、07年、09年和11年連續四屆參加了全國大學生電子設計競賽，并于09年獲得了全國專科組二等獎、11年江西賽區三等獎的較好成績。通過競賽，培養了學生查閱資料能力、自學能力、分析問題與解決問題的能力、綜合設計與調試能力、科技論文寫作能力；培養了學生理論聯系實際的工作作風、團結協作的精神和創新意識。同時，競賽也對高職電子類專業實踐教學也提出了更高的要求。
一、歷屆全國大學生電子設計競賽賽題分析
綜觀前幾屆全國大學生電子設計競賽的賽題，大致可以歸納為以下5大類：
（一）電源類：簡易數控直流電源（第一屆），直流穩壓電源（第三屆），數控恒流源（第七屆），三相正弦波變頻電源（第七屆），開關電源模塊并聯供電系統（11年）；
（二）信號源類：實用信號源的設計和制作（第二屆），波形發生器（第五屆），電壓控制LC振蕩器（第六屆），正弦信號發生器（第七屆），諧振放大器（11年）；
（三）無線通信類：實用低頻功率放大器（第二屆），簡易無線電遙控系統（第二屆），調幅廣播收音機（第三屆），短波調頻接收機（第四屆），寬帶放大器（第六屆），單工無線呼叫系統（第七屆）；
（四）儀器儀表類：簡易電阻、電容和電感測試儀（第二屆），簡易數字頻率計（第三屆），頻率特性測試儀（第四屆），數字式工頻有效值多用表（第四屆），簡易數字存儲示波器（第五屆），低頻數字式相位測量儀（第六屆），集成運放測試儀（第七屆），簡易頻譜分析儀（第七屆），簡易自動電阻測試儀（11年）；
（五）數據采集與控制類：多路數據采集系統（第一屆），水溫控制系統（第三屆），數字化語音存儲與回放系統（第四屆），自動往返電動小汽車（第五屆），懸掛運動控制系統（第七屆），帆板控制系統（11年），波形采集存儲與回放系統（11年）。
試題的特點是：實用性強、綜合性強、技術水平含量較高、發揮空間較大。
所涉及的電子類專業的課程有：低頻電路、高頻電路、數字電路、微機原理、電子測量、單片機、傳感技術等。
實踐性教學環節有：電子線路實訓、微機原理實訓、單片機實訓、綜合實訓、生產實習等。
可選用的器件有：晶體管、集成電路、大規模集成電路、可編程邏輯器件等。
可以采用的設計手段：傳統的，也可以采用現代電子設計工具，如Pspice輔助分析、ISP在系統可編程和EDA技術等。
不難看出，電子設計競賽的試題既反映了電子技術的先進水平，又引導高校在教學改革中，應注重培養學生的工程實踐能力和創新設計能力。
二、傳統的實訓教學普遍存在的突出問題
目前，大多數高職院校仍然采用或部分采用傳統的大學實訓教學模式，該模式已無法適應競賽和社會發展的需求，主要存在以下兩方面的突出問題。
（一）內容陳舊，形式呆板，方法單一。
在傳統的電子類專業實訓教學[1]中，一般是根據基礎理論的進程分電路基礎實訓、電子技術實訓和專業課程實訓等幾個層次進行的，這種層次符合人的認知過程。但在每個層次的實驗內容及實訓方法上所存在的內容陳舊、形式呆板、方法單一的問題與當今對人才培養的要求卻極不適應，尤其在知識更新愈來愈快的今天，培養學生獵取知識的能力，顯得更加重要。因此，如何在實訓課學習中處理好理論課與實訓課的關系是需要進一步研究解決的問題。
（二）共性訓練及個性培養。
在傳統的實訓中由于內容陳舊和方法的單一，在教學中，著重的是達到某一實訓目的的共性訓練，而沒有時間、空間和條件加強對學生的個性培養。創新需要個性，在實訓教學中在共性訓練的同時，加強個性培養，就需要在實訓的內容，方法和形式上進行改革，提供的實訓平臺就要具備分層次可操作的特點，在空間和時間上就不能是封閉的，而應是開放的。
三、高職電子類專業實踐教學改革具體措施
綜上所述可以看出，高職電子類專業實踐教學在課程體系和教學內容上應破陳出新，應突出學生工程實踐能力和創新能力的特點，使學生的知識和能力達到電子設計競賽的水平和現代信息產業發展的需要。
近三年，我院電子系在專業實踐教學課程體系、教學內容等方面進行了以下改革，并取得了良好效果。
（一）建立分層次實訓教學模式[3]。
建立分層次的現代實訓教學模式，即：基礎實訓，創新實訓，綜合實訓。
1.基礎實訓：實訓內容依據教學大綱要求預先設計好，只要求學生按照已知的方法和步驟進行操作即可，這種實訓方式在基礎訓練階段是必不可少的。目的是加深學生對電子技術基本理論的理解，提高學生對基礎實驗的興趣。
2.創新實訓：實訓內容為基礎課、專業課中各單元電路的設計及小系統設計，電路由學生自行安裝與測試。采用積木式、模塊化結構，將設計的單元電路組合成小系統電路，完成應用電路系統的設計。旨在培養學生學習的主動性和積極性，培養學生電子器件基本應用電路的安裝與測試及各種電子電路設計、裝調與測試的能力，培養學生理論聯系實際的能力與書寫設計性實訓報告的能力。
3.綜合實訓：實訓內容包括電子類專業的信號獲取、檢測、控制、傳輸與處理等應用性較強的綜合設計性實訓。采用中大規模集成電路、專用集成電路與可編程邏輯器件。目的是培養學生進行高頻、低頻、數字電路、傳感器和單片機等進行綜合設計、裝調與測試的能力，強調各種設計方案的實現與創造性思維能力的發揮，鼓勵創新與突破，要求學生自擬設計方案并自行設計電路，應用新技術、新器件，書寫綜合性實訓報告，可2-3人1組。目的是培養學生創新設計能力、團結協作精神及新技術、新器件應用的能力。
（二）重視學生創新能力培養[5]。
1.因材施教，鼓勵創新，培養拔尖人才。
在創新實訓和綜合實訓等實踐教學環節中，對有創新設計思想，能力較強的優秀學生，可以免做普通實訓的內容，安排難度較大的實訓課題或學生自定課題，要求他們自擬設計方案，實訓室提供所需的特殊器件。對實訓課題完成較好的學生可以免考，并給予較高的成績。
2.建立有效的激勵機制。
學校設立“學生創新設計基金”，制定獎勵政策。“創新設計基金”主要資助運用新思想，新技術，新器件的電子設計與制作的課題，學生每年可以申請；鼓勵學生進行課外科技活動，將課外科技活動取得的成果與綜合測評掛鉤。
3.成立電子科技活動小組。
電子科技活動小組主要由課外科技活動積極分子和優秀學生干部組成。活動小組所需的儀器設備由系實訓室資助，由學生管理。他們利用課余、節假日時間到社區、學校和“三下鄉”到農村義務為群眾、師生和農民修理家電，充分運用自己所學的知識為社會服務，在能力得到進一步提高的同時，也得到了社會的高度評價。
四、結束語
高職教育在我國起步較晚，經過了近幾年的快速發展，取得了一些成果，但在實踐教學方面還有很多課題要做，如何將全國電子設計競賽給予我們的啟示，帶到實踐教學改革中去，使高職教育在體系、方法和手段上進一步完善和提高，做到質和量的和諧統一，是一件長期而艱巨的系統性任務。
參考文獻：
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[5]教育部高等教育司編．高職高專教育改革與建設（2000年高職高專教育文件資料匯編）[北京]：高等教育出版社.2001。
［關鍵詞］電子電工；教學；創新能力；培養
［中圖分類號］G71［文獻標識碼］A［文章編號］1674－6058（2015）27－0125
各種先進電子技術的發展，給電子電工課程的教學帶來了機遇，同時也帶來了挑戰。為了能夠確保電子電工專業的教學質量，確保學生畢業后能夠適應就業崗位的需求，必須不斷提高電子電工課程的教學質量，即在教學過程中不斷培養學生的創新能力，提高其分析問題和解決問題的能力。
一、不斷激發學生的創新意識
電子電工課程是機械和電氣專業的專業基礎課程，主要講授基礎的電子和電工零部件的工作原理，學生在學習過程中容易感到枯燥。所以在講課過程中，教師要根據當節課所講內容的不同，不斷激發學生的創新意識，將一些枯燥的電子原理變得生動有趣。如在進行三極管講解時，教師可以設計相應的教學實踐，比如，利用三極管的止通功能實現對一些電路的控制，這一方面提高了學生研究的興趣，另一方面也使學生能更深入地學習知識。
二、不斷優化教學方法，啟發學生的創新思維
在電子電工課程講解過程中，教師要不斷改善教學方法，克服傳統應試教學方法的不足，將學生的被動學習轉變成主動學習，實現對學生創新思維能力的培養。如在進行數字電路實驗時，學生利用教師事先為其準備的芯片等材料完成實驗電路的設計和連接，然后接通電路發現實驗不能夠正常進行，這時教師可以適當引導學生進行相關線路和芯片的檢查，讓學生在尋找故障的過程中明白電路和芯片的工作原理。實驗進行過程中，學生能夠主動去發現問題，并且尋找問題產生的原因，這樣的教學方法能夠保持學生在學習過程中的積極性和主動性，同時還能夠培養學生獨立分析問題的能力，提高其創新意識。經過一段時間的實踐，采用這種教學方法得到的教學效果遠超過了傳統灌輸式教學。創新式教學方法充分尊重了學生的主體地位，加強了對學生創新能力的培養，使學生能夠變被動學習為主動學習，提高了他們的綜合素質水平。
三、打破思維定式，誘發創造性思維
在各種實驗條件不變的情況下，思維定式能夠幫助學生快速找到解決問題的方法，但是當實驗條件發生變化時，學生如果不能夠發現這些變化，思維定式的存在就會對其判斷能力帶來較壞的影響，使其得出錯誤的結論。因此在進行電子電工教學過程中，教師必須要采取各種方法努力打破學生形成的各種思維定式，提高學生的創新能力。如在進行各種實驗過程中，傳統教學方法是教師為學生設計好連接電路，學生在實驗過程中只需將相應的零部件連接在一起觀看實驗效果即可。在創新性實驗教學過程中，教師要讓學生自行設計電路，并且獨立完成電路的連接，教師在教學過程中只要起到相應的引導作用即可。這樣一來，不同的學生得到的實驗電路各不相同，通過相互探討就能夠不斷提高學生的創新能力。
四、不斷提高教師的綜合素質水平
教師是整個教學過程的組織者和設計者，也是學生創新能力培養的主要實施人員，因此教師必須具備較高的創新意識。只有這樣，教師在教學過程中才能夠采取正確的教學方法，對學生的各種創新意識進行有效的引導和保護。因此，學校要不斷地對教師進行創新能力的培訓，讓其能夠掌握更加先進的電子電工技術，為教學過程的進行提供必要的基礎。
五、組織各種類型的創新設計大賽
學校或者教師可以定期組織學生進行各種創新設計大賽，一方面讓學生明白創新的意義，另一方面為學生提供一個展示自我的平臺，從而讓更多的學生了解創新的作用。如我曾經組織學生開展救火機器人創新設計大賽，參賽選手根據自己所學電子電工知識，實現對機器人火源識別電路、自動勛徑算法的設計，學生的創新能力得到了有效的提高。電子電工課程是學生需要學習的基礎性課程，其所講內容在社會生活中得到了廣泛的應用，隨著素質教育的實施和社會發展的需要，教師在進行電子電工課程教學中必須注重對學生創新能力的培養，為學生未來的工作奠定良好的基礎。
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論文關鍵詞：EDA，實驗系統，模塊
1 引言
隨著電子技術的發展及電子系統設計周期縮短的要求，EDA技術得到迅猛發展。
EDA是ElectronicDesign Automation(電子設計自動化)的縮寫。EDA技術，就是以大規模可編程邏輯器件為設計載體，以硬件描述語言為系統邏輯描述的主要表達方式，以計算機、大規模可編程邏輯器件的開發軟件及實驗開發系統為設計開發工具，通過使用有關的開發軟件，自動完成電子系統設計的邏輯編譯、邏輯化簡、邏輯分割、邏輯綜合及優化、邏輯布局布線、邏輯仿真，直至對于特定目標芯片的適配編譯、邏輯映射、編程下載等工作，最終形成集成電子系統或專用集成芯片的一門新技術[1]。
目前，幾乎所有高校的電類專業都開設了EDA課程，為加強教學效果，通常都使用專門的EDA實驗箱來輔助教學，但是實驗箱采用了一體化結構，所有的電路和器件都在一塊電路板上，在功能上難以根據需要進行擴展，不利于學生的創新設計，復雜系統難以實現；實驗箱體積較大，不便攜帶；EDA 實驗箱、單片機實驗箱、DSP實驗箱、ARM實驗箱中很多功能模塊的硬件電路是相同的，但不同實驗箱上相同模塊不能共享，存在資源浪費。由于實驗箱的上述缺點，很多高校都紛紛開始設計開發自己的實驗系統模塊，提高實驗箱的利用率，提高學生的工程創新能力[2][3]。
2 EDA實驗系統開發的特點
EDA實驗系統的開發具有以下特點：
（1）實驗內容由單一性向綜合性發展
早期開發的EDA實驗系統主要是學生用來學習EDA課程、下載程序、進行仿真的工具；使用實驗系統是老師用來培養學生設計數字電路的能力、幫助學生學習和掌握開發語言的手段。因此EDA實驗系統僅在電子類專業的EDA課程中使用，系統所提供的實驗內容僅限于簡單的數字電路設計，包括計數器、編碼譯碼器的設計、數碼管的顯示等。隨著EDA技術的發展，電信、通信等專業紛紛引入EDA實驗系統，在“通信原理”等課程的實驗教學中被廣泛應用于實踐[4]，實驗內容也從單一的基本數字電路的設計發展到集EDA技術實驗、單片機實驗、DSP實驗等為一體的綜合性的實驗平臺[5]。因此，EDA實驗平臺逐漸面向電子信息類相關專業的學生進行課程的學習，課外競技活動，電子類設計比賽，并逐漸用于教師進行科研。
（2）系統結構從一體化向模塊化發展
早起開發的EDA實驗系統在結構上采用一體化的實驗箱設計，所有的電路和器件都在一塊電路板上[6]。這樣，系統的使用雖然可以幫助學生掌握軟件的應用，但也使學生對硬件電路不了解；另外，系統在功能上難以根據需要進行擴展，不利于學生進行創新設計，復雜的系統則難以實現。因此在后來的EDA實驗系統的開發上，大都都采用了模塊化的結構[7][8]，即FPGA、單片機等做在一塊核心板上，其IO口以插針形式引出，以方便和外圍電路的連接；外圍電路則以模塊的形式單獨做在不同的電路板上，比如數碼管顯示模塊、按鍵模塊、LED顯示模塊等；根據不同的實驗摘要的模塊搭建自己設計的電路，從而提高學習興趣，增強實驗教學的效果；此外，模塊化的設計還方便老師對學生設計的重復實現，有利于教學水平的提高雜志鋪。
（3）核心芯片由單一化向豐富化發展
早期開發的EDA實驗系統由于僅用于EDA課程的學習，其核心芯片大都為Altera公司的FPGA等可編程邏輯器件，開發語言環境主要為界面友好、操作簡便的Maxplus Ⅱ和Quartus Ⅱ。隨著EDA技術向不同學科不同專業的滲透，核心芯片逐漸發展為FPGA、單片機和DSP器件的綜合使用，開發語言也逐漸開始使用C語言或匯編語言等。這樣，實驗系統能提供的實驗內容和規模均有所增加，除了基本的數字電路設計實驗模塊以外，還可以增設調制解調模塊、幀同步模塊、信號波形產生模塊等，擴大了實驗系統的使用率，使實驗設備向大型化、先進化發展。
（4）使學生的學習由被動向主動發展
電子技術的發展日新月異，早期的實驗平臺由于其電路設計的封閉性，實驗內容只停留在驗證實驗上，很難加入自己設計的外圍電路。而模塊化數字電路開放實驗平臺由于其接口電路的開放性，有能力的學生可以自行設計外圍電路達到提高的目的，對于成功的設計還可以加到以后的實驗教學中，成為具有自主知識產權的模塊。
另外，由于整合了單片機、DSP等芯片的功能模塊，實驗內容得到很大擴展，學生在實驗過程中可以拓寬知識面，主動去學習了解實驗所需要的知識，學習的主動性得到很大的提高，并且，由于實驗由簡單的驗證實驗向綜合的大型設計過渡，學生在實驗過程中更容易理解數字電路設計中硬件的概念以及工程的概念。
學生在設計實驗時，可能會用到一些實驗系統沒有開發出的模塊，這時，學生需要自己設計該電路模塊的電路圖以及制作PCB板，直至實際制作出該功能模塊。這樣，學生除了掌握編程、還需要去學習怎樣設計并制作電路板、學習該模塊與核心板的接口電路設計等相關知識，因此，在實驗過程中，學生的積極性和主動性得到提高。同時，由于實驗的規模逐漸增加，同學之間需要團結合作才能共同完成一個實驗，因此也鍛煉了同學之間的團結合作精神。
3 結論
一個好的EDA實驗平臺，能培養學生開拓創新精神和團結協作精神、很強的實踐操作能力、工程設計能力、綜合應用能力、科學研究能力以及獨立分析問題和解決問題的能力。我國高校現階段所研制開發的EDA綜合實驗平臺，能有效整合和優化多個電子類實驗課程的功能，為單片機和 EDA技術等課程提供了綜合實驗平臺，為高校培養創新性人才提供良好的實驗條件和氛圍。隨著電子技術的發展以及EDA技術的不斷深入發展，EDA實驗平臺的開發也將會日益完善：大規模可編程器件將被使用；實驗系統將向體積小、功耗小的便攜式嵌入式系統發展。
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關鍵詞：單片機；三段遞進式；任務驅動
作者簡介：方向紅（1969-），女，浙江松陽人，淮南聯合大學機電系，高級講師。（安徽 淮南 232038）
基金項目：本文系2011年淮南聯合大學教研項目（項目編號：JYB1104）的研究成果。
中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2014）02-0091-02
單片機作為計算機發展的一個重要分支領域，廣泛應用于工業控制系統中，單片機課程作為工業電氣自動化、應用電子、機電一體化、電子信息及計算機應用等專業的主干課程，在人才培養課程體系中起著重要的地位。[1]單片機課程具有軟硬件結合緊密、內部微觀結構抽象、實踐性強等特點。[2]過去，采用的是理論講授和實驗驗證相隔離的傳統教學形式，學生感覺理解困難，尤其是單片機的實踐應用方面較為薄弱。[3]為改變這一現狀，從2010年起，筆者在電類專業中推行三段遞進式教學模式改革，即將單片機教學分為模塊化教學、工程綜合實訓及電子創新設計三個階段，通過確立各階段教學的具體內容，制訂課程教學標準，改革教學方法和考核手段，取得了較好的效果。
一、三段遞進式教學模式
單片機課程是在學習了C語言程序設計、電工、電子技術、傳感器及檢測技術的基礎上，使學生掌握單片機應用系統的硬件電路設計與制作技術，能夠進行單片機應用系統的程序設計與調試，培養學生的動手能力、工程素質和創新能力。基于這個目的，筆者設計了三段遞進式教學模式，用兩學期的時間完成，其具體含義如下：
1.第一階段：模塊化教學，圍繞基礎知識及常見應用開展教學，符合學生的認知規律
筆者通過企業調研、分析單片機應用產品開發的典型工作過程，參考職業技能考核對單片機專項能力的要求，打破原有的教材體系，重新序化了教學內容，將單片機應用系統劃分為一個個基礎應用模塊。例如將并行口的應用劃分為發光二極管控制、數碼管控制、按鍵掃描及液晶芯片使用等幾個模塊。[4]每一模塊本著“知識夠用、簡單實用、有利于提高”原則，分別設計了幾個不同的任務，其內容的難易程度和對學生的能力要求呈逐步提高的趨勢。每個模塊最后都設有“發揮部分”單元，讓學生能動腦思考，即學即用，在前面內容的基礎上綜合提高。例如：第一個應用模塊——發光二極管控制，筆者分別設計了幾個任務：點亮一個發光二極管發光二極管閃爍10次跑馬燈流水燈，發揮部分要求在跑馬燈基礎上做一改進，即每個發光二極管點亮過程中要閃爍6次。這是發光二極管閃爍10次和跑馬燈的綜合應用，讓學生動手嘗試編制其單片機學習的第一個自主程序，難度不大，容易實現，從而體驗成就感，激發學習興趣。各模塊之間、電路與電路之間、程序與程序之間，都保持著關聯性，使學生在前一個電路或模塊基礎上，僅做少許改動，就可以開發出另一個電路或程序。
這一階段借助Proteus仿真軟件和實驗箱，主要在教室和實驗室穿行。首先，理論知識傳授和簡單入門程序講解在教室借助多媒體完成；然后，學生在實驗室用Proteus Isis軟件仿真電路、keil C51軟件調試程序；調試成功后，再根據實驗箱的原理圖，進行接線、修改程序，完成硬件實現。“發揮部分”由學生在課余時間研究、思考，再到實驗室驗證其正確性。每個模塊學習結束，要求學生提交報告，對所做工作做一總結。這一階段以解決任務為主線，將基礎應用分解成一個個案例元，使學生加深單片機基礎知識的理解，掌握其硬件連接及編程方法。
第一階段的考核采用百分制，即平時考勤（20%）、過程化考核（50%）與期末考核（30%）相結合。過程化考核辦法如下：學生每學完一個模塊，完成各實訓項目后，根據表1評定階段成績。學生在每個階段都有自己的成績，根據每個模塊的難易程度，取加權平均值，為過程化考核成績。期末考核采用機試方式，學生可以查閱相關資料，考查學生根據題目要求繪制仿真電路圖、程序的編制及調試能力。機試題目由多題組成，各題根據難度不同，取不同分值。學生可以根據自己的程度，選擇其中幾道排列組合，根據完成情況現場打分，體現出分層次考核的改革思路。
2.第二階段：工程綜合實訓，以典型應用產品作為載體，體驗實際產品的制作過程
在學完第一階段所有內容后，由教師按照兼顧實用性、可操作性、可擴展性的原則，選取幾種單片機典型應用產品作為實訓題目，如搖搖棒、簡易密碼鎖、數字時鐘和電子琴等，這些題目在書本及網絡上很容易查到相關資料。它們既是第一階段各模塊內容的綜合應用，又加入了新的芯片原理及應用，因而是第一階段教學內容的補充、綜合和深化。如數字時鐘電路中既包含了基礎應用部分的單片機最小系統、按鍵掃描、蜂鳴器警示、中斷、數碼管或液晶顯示等，又加入了時鐘芯片DS1302的原理及其與單片機的連接等內容。學生在掌握單片機原理和基本應用的基礎上，以某個具體產品的制作為載體，經過電路板設計、元器件焊接、程序設計與調試、硬件裝配、分析總結等過程，脫離了已固化成功的實驗箱及軟件仿真，進入到自己親自動手搭建硬件，程序調試、下載階段，初步掌握了工程設計方法和組織實踐的基本技能。這一階段考核標準如表2。
3.第三階段：電子創新設計，綜合了傳感器及檢測技術、電工、電子技術和單片機等相關知識，是能力轉化為工程素質的重要階段
實際的單片機應用系統設計必然包含電子線路設計、傳感器使用、單片機控制及檢測技術應用等幾部分，電子創新設計階段就是模擬單片機實際應用產品的設計過程，由教師參考大學生電子設計競賽的形式，事先設計一些題目，提出系統需要完成的任務及其參數、精度要求。學生3～4人組成一個小組，各組選定一個題目，在規定的時間內協作完成。學生經過課題分析研討、查找資料、電路設計、硬件制作與裝配、軟件編制、系統聯調、編寫設計報告等步驟，培養學生的團結協作精神、工程設計能力及科技論文寫作能力，是單片機應用開發過程的課堂模擬及創新能力培養的重要階段。電子創新設計階段考核采用百分制，具體標準如表3。
二、結語
三年來，筆者通過上述實踐和改革，極大地激發了學生學習的積極性，學生感覺易入門，對基礎知識的理解也更加深刻了。很多學生在畢業設計中都喜歡選擇跟單片機應用相關的課題，畢業生的工作也有不少跟單片機應用開發相關。另外，培養了一大批動手能力強、實踐技能高的學生，在安徽省大學生技能大賽和電子設計大賽中屢獲佳績。
單片機三段遞進式教學模式，其本質是通過任務驅動，引導學生在解決問題的過程中，理解單片機知識，熟悉單片機開發過程，掌握實踐技能，培養工程素質和創新精神，為學生的可持續發展打下基礎。課程改革是一項長期的系統工程，筆者只是做了些探索和嘗試，今后還需要根據學生的特點、技術的進步不斷調整思路，與時俱進，為培養生產實踐所需的人才而繼續努力。
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中圖分類號:TN911-33; TP311 文獻標識碼:A
文章編號:1004-373X(2010)16-0074-03
Application of Proteus Software in Theoretical and Practical Teaching about Embedded Syetems
WANG Zhong, QIN Ying-lin
(Department of Computer Science and Technology, Shandong Jianzhu University, Jin’an 250101, China)
Abstract: The introduction of Proteus software into all the teaching steps in the course of the embedded systems is proposed to solve the problems of the teaching difficulties and high cost of teaching for the course of the embedded systems. The method proposed in this article is performed in the classroom teaching. The prupose is to let the students master the design of hardware systems gradually and improve the students' abilities. The model design of dynamic simulation can be applied to the graduation projects and innovative design. The application of Proteus software in embedded system teaching can reduce the teaching cost and improve the teaching effect.
Keywords: computer application; embedded system; Proteus; keil
0 引 言
嵌入式系統是一門涉及計算機體系結構、計算機軟件以及其他相關電子技術的綜合技術。目前,嵌入式系統技術已經成為最熱門的技術之一,各類企業對具備嵌入式系統設計開發能力人才的需求量非常旺盛。在目前各高校開設的嵌入式系統課程中,普遍采用的微處理器是8位的單片機8051,32位ARM7TDMI核的飛利浦NXP LPC系列和三星S3C44B0芯片。首先以單片機作為嵌入式系統設計學習的入門,掌握了基本的概念和設計方法之后,再把ARM7內核CPU作為一種“功能更強大的單片機”,無縫升級到流行的ARM平臺。
傳統的嵌入式系統教學,課堂環節多是純理論教學,實踐環節一般也是使用傳統的實驗箱,實驗項目較少,內容固定,創新手段不足,很難為學生的創新實踐創造良好的實驗平臺。鑒于傳統教學模式中面臨的問題,在課堂教學、實驗、畢業設計、創新設計中引入Proteus軟件,可達到事半功倍的效果。
1 Proteus軟件介紹
Proteus是由英國Labcenter公司開發的嵌入式系統仿真及開發平臺,該軟件具有以下特點[1-3]:
(1) 能進行智能原理布圖;進行單片機軟件調試和單片機與電路的協同仿真;滿足單片機軟件仿真系統的標準。
(2) 支持常見的單片機類型和飛利浦公司ARM7(LPC系列)處理器及常見的器件如8255,ADC0809。
(3) 可以與Keil μVersion 3,ADS1兩個集成開發環境結合,把用匯編和C語言編寫的程序編譯后,進行軟、硬件結合的系統仿真。
2 Proteus軟件在教學中的應用
在教學環節中,教師可以將Proteus和Keil 建立的虛擬實驗平臺搬到課堂上,將實踐教學與理論教學融為一體,從而改進教學效果[4]。下面是一個實際的課堂案例。
在講述外部中斷處理過程時,將Proteus 和Keil 聯調,通過仿真步驟,可以將單片機處理中斷的軟件執行過程和單片機內部資源變化的情況以直觀、清晰的畫面呈現給學生,從而帶來單純理論分析難以達到的效果。
匯編程序如下:
ORG 0000H
AJMP MAIN
ORG 0003H
AJMP INT0
ORG 0100H
MAIN: MOV IE,#0FFH ;開中斷
SETB IT0 ;INT0 為邊沿觸發方式
SJMP $INT0: CPL P1.0
RETI
END
全速運行Protues,可以看到Proteus 中電路的按鍵閉合時,P3.2 引腳產生一個下跳沿,PC=0x0003H,指向AJMP INT0 轉移指令,堆棧指針SP=0.9H,數據存儲器的08H 和09H 單元存放著01H 和05H,即存放了下一條指令的地址。由此學生可以知道,當發生外部中斷請求時,程序會自動保存斷點的地址,同時程序將會轉移到中斷服務程序的入口地址。由于是外部中斷0產生的中斷請求,因此程序會轉移到外部中斷0 的入口地址0003H 單元。而AJMP INT0 是一轉移指令,所以程序會轉移到標號INT0 處,即真正的中斷服務程序。隨著CPL P1.0 指令的執行,Proteus 電路圖中的發光二極管會改變當前的狀態。當程序執行完RETI后,PC=0x0105H,說明中斷程序執行完后,程序又回到斷點的位置。RETI 指令能把斷點地址取出,送回到程序計數器PC 中去。至此,一個完整的中斷處理過程執行完畢。
通過外部中斷執行的例子可以看出,在課堂上使用Protues 和Keil 聯調建立的實驗平臺[5],許多抽象概念都可以以直觀的方式介紹給學生,使得學生不僅能夠觀察到軟件執行時單片機內部的I/O 口和存儲器的變化,還能夠觀察到軟件程序和電路互動的過程。
3 Proteus軟件在實驗和課程設計中的應用
現有的單片機實驗教學環節通常包括2個部分:課內實驗和課程設計。所有這些實驗都是在實驗箱上完成的。由于硬件實驗箱的結構固定,資源有限,學生在做實驗時無法將所學的知識融會貫通。所以到課程設計階段,很多學生無法完成綜合性實驗。采用Proteus 軟件仿真可以彌補硬件實驗的不足。基于Proteus的實驗可以分為以下3個階段逐步完成[6]。
(1) 驗證階段。主要讓學生熟悉Proteus與Keil軟件環境,使學生對單片機虛擬系統仿真有感性認識。實驗指導書給出實驗任務與要求、Proteus實驗原理圖、實驗操作步驟、多媒體課件、程序流程圖及程序源代碼等。學生根據實驗步驟或實驗操作錄像進行實驗操作、實驗調試,并觀察程序運行結果。
(2) 設計階段。主要培養學生用Proteus繪制系統原理圖,以及用Keil進行源程序設計的能力。實驗指導書給出實驗任務與要求、實驗原理圖。學生根據實驗原理圖用Proteus繪制硬件電路圖,按照實驗要求設計程序,在Keil環境編寫源代碼,調試成功,加載程序到Proteus硬件圖仿真。仿真成功后按照實驗原理圖在實驗箱上搭建硬件電路,加載程序,觀察實驗現象,并與仿真結果相比較。
(3) 綜合階段。主要激發學生學習興趣及主觀能動性,提高學生創新能力。學生根據實驗任務及要求設計硬件電路(包括CPU選型、元器件選型及參數設置、電路連接等)并繪制Proteus硬件原理圖;根據硬件功能模塊進行軟件設計(包括系統原理框圖、程序流程圖及源代碼編寫等)。軟硬件設計完成后,進行兩者間聯調,充分利用Proteus與Keil的聯合仿真功能,及時發現并改正硬件電路或程序源碼的錯誤。系統仿真成功后,再制作實物。
在課程設計環節中,要求學生在Proteus 中繪制硬件電路圖,在Keil 中編寫程序,同時在設計硬件電路時盡可能考慮實驗箱的資源,以便在Keil 中編寫的程序能夠很好移植到實驗箱上。這樣學生可以隨時進行課程設計和課題研究,在聯合仿真驗證成功后,再進入實驗室使用實驗箱做進一步驗證。
學生可以針對不同的應用,選擇最適宜的單片機,而不用局限于課堂上常講解的51系列單片機。學生可以在聯合仿真成功之后,再進行電路焊接、系統調試和程序固化,避免因設計方案不正確所造成的浪費。同時也可以使學生了解與本課程相關的科技發展最新動態和成果,掌握自己不熟悉的單片機,提高實驗能力和開發能力[7-8]。
4 Proteus軟件在畢業設計和創新設計中的應用
在畢業設計中,單片機控制類的設計由于時間短,人數多及實驗設備缺乏,給畢業設計帶來了一定的困難。采用Proteus仿真軟件后,只需要一臺電腦就可以開展工作。學生前期的仿真工作可以利用Proteus仿真軟件在電腦上完成,再進入實驗室進行現場調試,┮環矯妾可緩解設備不足的問題,也可不影響正常的教學。
在項目研究和創新設計中,利用Proteus軟件進行輔助設計,可以做到縮短研發周期,減小硬件成本的投入。動態元器件仿真模型是Proteus 的特色動態模型,具有動畫效果[9],如LED發光管、按鍵開關等。這是Proteus 的特色。但有些動態模型在庫中沒有,Proteus在創建動態模型方面給予用戶廣闊的創作與發揮空間,可以設計自己的動態模型,展現出Proteus 在動態仿真方面的無限魅力。它不但使人機交互式仿真得以實現,而且使仿真形象、生動,創造出極為接近現實的課程教學與產品研發的情境。
5 結 語
采用Proteus仿真軟件作為單片機和ARM的教學平臺[10],可充分利用機房的現有設備,減少實驗設備的硬件維護、實驗環境,又與實際工程系統非常接近,拉近了學習與就業的距離。
近年來,將Proteus 仿真軟件應用在教學、課程設計、畢業設計、山東省大學生電子設計大賽中,使用該開發環境對學生進行培訓,在不需要硬件投入的情況下,學生普遍反映比以往單純學習書本知識更易于接受,更易于提高,增加很多實踐經驗。實踐證明,這種教學方法不但可以降低成本,經濟優勢明顯,且具有較高的推廣價值。
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關鍵詞：MSP430單片機；案例模型；任務驅動；工程素養
中圖分類號：G642.0；TP368.1 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2017）11-0219-02
引言
“單片機”是電子信息類專業的重要專業基礎課程，直接涉及學生的創新能力和就業能力。我校單片機教學主要包括課堂教學、課內實驗教學、基于單片機的電子信息系統創新設計三個部分，課程教學和課內實驗總課時48學時，其中課堂理論教學36學時，實驗教學12學時；電子信息工程專業創新設計4周、通信工程專業創新設計3周。從2014年開始我校的電子信息類專業單片機課程從MCS-51單片機過渡到MSP430單片機，課內教學依據教材，按照MSP430單片機體系結構簡介、指令系統、MSP430單片機內部資源（時鐘晶振、低功耗模式、PIO、定時器、AD和DA接口、UART等）、單片機應用舉例的順序講解相關的概念、知識與應用方法。課內實驗是為配合課堂理論教學而設置，目的是通過實驗促進對課堂知識的理解，使用TI公司的MSP430F6638單片機實驗箱，以及實驗箱所提供的實驗項目均具有實驗程序源代碼，教師容易進行指導，學生容易完成實驗。這些實驗設備和實驗項目初步滿足了我們從MCS-51單片機過渡到MSP430單片機的教學需要，也為進一步改進單片機教學方法提升教學效果積累的經驗。
一、傳統教學方法及存在的不足
從2015年新生開始，我校實行大類招生，電子信息工程和通信工程統一基礎課，從大學第四-第五學期開始選修專業方向特色課程。大類招生及培養要求厚基礎，單片機及嵌入式技術是當今電子信息的重要基礎技術之一，也是培養創新與創業能力、提高就業能力的重要技術基礎課程，是學生參加進行競賽的重要技術基礎。隨著當今全民創新與創業等社會發展對學生能力要求的不斷提高，以及我校大類招生需要的提高，這對單片機教學提出的新的更高的要求，主要體現在對實驗和創新設計實習要求的提高，除了基礎性的教學實驗和實習外，還要求面向工程應用能力培養的需要，針對大類招生后學生不同專業方向，抽象出典型的工程應用案例，按照工程設計的要求，設置由簡單到綜合、由模仿實驗系統硬件軟件到改進或擴展硬軟件設計、最終逐步過渡到自主設計的教學體系。隨著教學要求的提高，現有的教學方法與資源、實驗設備和項目、硬件軟件資源均不能完全滿足要求。
二、課程教學改革
本文主要針對新的教學要求，結合教學和科研團隊近10年單片機教學和相關工程技術研究方面的經驗，探索一種適合大類招生與教學環境下能夠激發學生興趣和潛能，增強單片機教學效果的教學方法，課程系統結構圖如圖1所示。在課程內實驗環節，根據任務教學和案例教學需要，設置與課堂教學內容配套、由淺入深的單元性且分組可選的趣味性實驗項目，通過實驗進一步明確課程目的，提高學生興趣。
理論課堂教學選取工程案例以任務驅動方法，講述MSP430單片機知識點，讓學生建立單片機工程應用系統概念，掌握單片機體系結構和指令系統、熟知MSP430單片機內部資源，掌握單片機應用同的設計。實驗設置擬在案例模型上模仿工程設計應用系統方法進行，實驗項目選擇案例功能中比較典型的、難度適中的設計任務，分為基礎實驗和提高性實驗等不同層次，基礎實驗必須完成，提高性實驗由學生按興趣自由選擇。第一階段為系統認識實驗，信號燈控制和按鍵檢測功能程序（包括設計思路、程序流程圖、示例代碼，進行演示與詳細講解），以此學習編譯及下載運行方法、獲得對硬件軟件的初步認識；第二階段實驗完成模擬信號檢測及顯示實驗，指導書給出硬件圖、程序設計思路和流程圖，學生模仿著進行硬件和程序設計，完成調試與下載運行；其后從模仿逐步過渡到獨立完成設計與調試。第三階段，由指導教師提供除要求學生完成的功能之外的其他功能程序，指導學生裝配成一個完整的應用程序，并指導學生進行系統軟硬件整體測試。學生實驗考核以學生為主，講述自己應用系統構成、測試、總結與改進，是否完成應用系統功能和指標。在4周的創新設計階段，通過設置10-20個單片機典型的應用課題，在導師指導下，利用一些基本的單元電路和學生自主設計的功能電路相配合，完成工程應用樣機硬件的設計、制作與調試；完成單片機應用軟件的設計與調試，最終完成系統的軟硬件聯合調試、系統功能與性能指標的測試。為完成此任務，需要研究并抽象出10-20個能激發學生興趣的典型工程應用案例，給出這些案例的相關功能與技術指標要求，特色單元電路功能要求及參考設計，對信號特點與處理方法、程序設計思想進行適當的說明，指導學生完成一個從硬件設計（或硬件集成）、到程序設計調試、整機測試、撰寫設計報告、撰寫使用說明書和維修說明書、生產工藝說明、性能檢測規范的整個工程設計過程。
課外創新實踐活動。組建單片機創新小組，建立學習興趣小組和QQ討論群，便于相互交流在實際設計過程中遇到的問題以及分析經驗。同時以競賽促M教學，鼓勵學生參加電子競賽如：“全國大學生電子設計大賽”、“飛思卡爾智能汽車大賽”、“互聯網+大賽”，有興趣的學生還可以參與到老師的項目中。
三、結語
不脫離工程背景直接使用工程案例，教學活動特別是實驗實踐教學具有典型性和靈活性，能兼顧不同專業特點，激發學生的興趣，培養學生工程素養。但也存在一定問題，學生在工程文件管理和C語言編程方面存在不足，同時也在考慮是否直接教授STM32單片機，但STM32資源豐富復雜，對單片機入門還需進一步探索教學方法讓學生容易理解單片機微控制器。
⒖嘉南祝
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Engineering Ability Oriented Single Chip Computer Teaching Exploration
JIN Hong
（School of Information Science & Engineering，Guilin University of Technology，Guilin，Guangxi 541004，China）
全國大學生電子設計競賽的特點是與高等學校相關專業的課程體系和課程內容改革密切結合,以推動其課程教學、教學改革和實驗室建設工作。競賽的特色是與理論聯系實際學風建設緊密結合,競賽內容既有理論設計,又有實際制作,以全面檢驗和加強參賽學生的理論基礎和實踐創新能力。大學生電子設計競賽,其意義不僅僅是比賽本身,其對參賽學生的意義是不可小覷的,同時比賽更是帶動了電子信息類專業教學體系的改革,促進了電子信息類創新型人才的產生。
1大學生電子設計競賽是對學生所學
知識的檢驗及進一步升華,學有所用,相得益彰該競賽主要針對的是電子信息類的在校學生,在本科期間,會學習電路、數字電子基礎、模擬電子基礎等基礎課程,以及相應的實驗,這些是專業基礎,是必不可少的。通過對競賽的準備階段,會不斷地學習充實自己,在深入學習的思考中,對專業基礎的認識已遠非書本上死板的知識點,而是從中窺出的更有價值的東西。學生通過自己的感悟和學習,會對基礎知識有更深刻的認識,有助于其他知識的學習,同時也是對所學基礎知識的靈活利用及升華。
2大學生電子設計競賽促進了相關教學體系的改革,使電子信息類專業蓬勃發展
電子設計競賽促進傳統的教學內容和教學方法的改革,促進適應現代高等教育需要的一個新的教學課程體系的形成。大學生電子設計競賽已越來越成為推進高校教學改革的有利措施,并使電子信息類專業的教學內容按著理論和實踐并重、分析和綜合并重的道路發展。[1]
我國現有的教育體制,存在重知識輕能力,重理論輕實踐,重分析輕綜合,重個體輕協作,重繼承輕創新等現象。按傳統方法培養的學生,在參加電子設計競賽時,就會發生諸多的問題。如:理論設計正確卻無法在工程上實現,單元電路正確卻無法實現系統聯調,個人能力很強卻各自為政等。原因則在于,電子設計競賽既強調理論設計,更強調系統實現;既考核學生綜合運用基礎知識的能力,更注重考察學生的創新意識;試題實用性強、綜合性強,涉及的內容是一個課程群而非單一的一門課程。電子設計競賽反映了電子技術的先進水平,又引導高校在教學改革中,應注重培養學生的工程實踐能力和創新設計能力,形式與內容基本符合面向21世紀人才培養的目標和需求,是對傳統教學方法的一個挑戰,對我們的教學提出了新的要求。課程體系和教學內容的改革思路,必須適應現代高等教育的需要,不斷改進教學內容,豐富實驗手段,開闊學生視野,強化工程概念,以鍛煉學生思維的廣闊性,培養其創新能力,使學生的知識和能力達到電子設計競賽的水平,隨著集成技術的飛速發展,集成器件的廣泛應用,傳統的《模擬電子線路》、《脈沖數字電路》等基礎課程的深度和廣度已遠不能滿足電子競賽和電子信息時代的要求.注重電子新技術的應用,加強大學生基礎教育的內涵更新和外延拓展勢在必行。
實驗教學對于大學生,特別是工科大學生培養實際動手能力至關重要。但是,現行的實驗教學內容較陳舊,方法較單一,實驗安排過多過細,演示性、驗證性實驗太多,而綜合性、設計性、創新性實驗卻偏少。這樣的實驗教學模式,會誤導學生學習的目的性,削弱學生學習的主動性,阻礙學生創新思維的發揮和實踐能力的提高。而大學生電子設計競賽的舉辦,則為課程體系改革和教學內容更新提供了契機。許多院校總結參加競賽的經驗后,紛紛對課程體系進行了調整,在教學計劃中將電路類、單片機、計算機原理等課程提前安排;將單一驗證性實驗逐步轉向科學驗證、分析設計、系統綜合相結合;對傳統的實驗課進行整合,開設了《電子設計》選修課程和獨立的《電子設計綜合實驗課程》。由于競賽的需要,也促使實驗教學內容不斷更新,許多院校已經將一些新器件(如CPLD/FPGA等)和新技術(如EDA、電子電路軟件仿真、虛擬儀器技術等)引入實驗教學中,從而豐富了實驗內容和手段,提高了實驗課的技術含量。不少院校還投入巨資建立專門的電子創新設計實驗室(基地),為參賽隊員提供訓練、提高的場地,也面向全校學生,創造自主學習、獨立思考的環境,提供發揮創新思維、展示聰明才智的舞臺。[2]
3大學生電子設計競賽通過競賽的形式,培養大學生創新思維,促進電子信息類創新型人才的產生
大學生電子設計競賽設計多門學科,多個專業。該項競賽是對學生設計能力、實踐能力、心理素質、團隊精神以及體力的一個大挑戰,它檢驗學生的綜合運用知識能力和綜合實驗能力。[3]實踐證明,學科競賽使得優秀學生脫穎而出,其個性與共性都得到了培養和加強。通過多學科知識和實際動手能力的綜合運用,學生的主動性得到充分發揮,創新思維得到激發,工程實踐的訓練得到加強,培養了他們嚴謹的科學工作態度、理論聯系實際的學風、利用信息資源的能力和團隊協作精神。此外,參賽學生在信心、勇氣以及克服困難的毅力等非理性思維及素質方面也有不同的表現。這些都為學生今后的發展、貢獻社會、回報學校打下堅實的基礎。[4]
［關鍵詞］開放式創新實踐課程設計教學改革
［中圖分類號］G642.3［文獻標識碼］A［文章編號］2095-3437（2014）02-0078-02
一、引言
當今社會對人才的素質，特別是實踐能力和創新能力的要求越來越高，如何培養高素質且具有創新能力的人才成為檢驗教育成功與否的重要標志。因此，教師在教學過程中應善于引導學生從事實踐活動，培養其勤于實踐、勇于創新的意識和習慣。
為實現教學過程的開放性、實踐性和創新性，在“傳感器與自動檢測”和“電子技術”課程設計環節里進行了開放式創新實踐的教學改革，以期探索出更積極有效的教學方法，取得良好的教學效果。
二、開放式創新實踐的構建
（一）對課程設計的改進思路
1.題目選擇。課程設計由教師指定題目，學生按照教師指導思路就可以完成電路設計，學生的興趣愛好不能得到充分的發揮，缺乏學習自主性。改革后采用自主選題方式，實踐課題具有一定的探索性，給學生更多的主動性和創新機會。
2.模式轉變。課程設計以理論設計為主，重知識、輕能力，其實踐環節仍顯薄弱。改革后不但讓學生設計電路，而且結合計算機進行電路仿真，并最終動手制作電路板，使學生熟悉了科研的基本程序，提高學生科研和實際動手等綜合能力。
3.時間安排。課程設計放在理論課程學習之后，為期1～2周，要完成設計并焊接調試電路板，工作量大、時間倉促，學生根本難以完成任務。改革后在理論學習過程中同步進行，合理安排各環節工作時間節點，保證整個實踐過程順利完成。
（二）開放式創新實踐的實施過程
開放式創新實踐由學生自主選題，主要以小組合作的形式進行，由小組長負責，小組成員在性別、興趣、能力等方面合理搭配。指導教師在理論授課當中下發任務，在實踐項目開始前1～2周要完成對題目和方案的審核，并購買元器件。
整個過程按照“選題、方案設計、元器件購買、方案調整、電路搭建、電路板焊接”六個工作環節逐步進行，如圖1所示。
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圖1開放式創新實踐的實施過程
1.選題。教師下發任務要求，由學生根據課程性質自行選擇設計題目，教師協助學生完成題目的審核、可行性分析，最終確定題目以及要求。
2.方案設計。由學生完成電路的設計，并且對電路進行軟件仿真。
3.元器件購買。學生根據電路上報元器件清單，包括元器件的型號、數量，由教師負責購買元器件，教師可以根據實際情況調整選用其它類型的替代型號。
4.調整方案。根據實際買到的器件再次重新調整設計電路，設計過程中在題目方向不變的情況下，學生可以根據實際情況發揮創新思維，對電路功能進一步改進和擴展。
5.電路搭建。為了防止直接焊電路造成元器件的浪費，先讓學生在面包板上搭建電路并進行調試。
6.電路板焊接。對電路進行布線、焊接并測試完成最終功能。
三、開放式創新實踐的教學成效
圖2、圖3、 圖4和圖5是學生的個別作品。
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圖2家用防盜報警器
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圖3交通紅綠燈電路
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圖460秒秒表電路
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圖5光控小夜燈
（一）鞏固理論知識，提高了教學質量
學生在參與實踐的過程中理解和把握課程要求的知識和技能，加深了對理論課程的掌握。
（二）使學生實際動手能力和科研能力等綜合能力得到了提高
不僅讓學生參與實踐，還重視培養學生的設計能力，從設計題目到元器件的選擇、測量方法的確定，乃至電路的設計仿真，讓學生進行了全過程的訓練，使學生在自學能力、應變能力、動手能力等方面得到了提高，為將來獨立設計打下了基礎。
（三）增強創新意識，培養創新精神
通過這種開放式實踐活動，學生在設計過程中可以根據實際情況調整設計功能及方案，發掘學生的潛力，啟迪學生的創新思維，培養了學生的創新精神。
（四）培養學生溝通、表達能力和團隊合作精神
組建學習小組的方式，增進了學生之間的交流與合作，使他們感受到共同完成任務的喜悅，培養了學生的團隊精神與合作意識。
（五）提高了學生學習興趣，培養了學習主動性
在指導教師的引導下，學生選擇與自己興趣相同的課題并組成團隊，進行自主的探索和發現，對自己的知識、能力和素質進行主動構建，成為學習的主體。
四、困難及建議
開放式創新實踐內容是豐富的，實踐的方式也是多樣的，讓學生在實踐中綜合運用所學知識，提高解決實際問題的能力。但是操作過程中仍然存在著一些困難：
（一）資金限制
教學資金不足致使題目數量有限，小組成員人數仍然偏多，不能兼顧到每一位學生都能上手操作，而且設計選題上都主要集中在小的報警電路上。
（二）元器件購買不便
由于所需元器件種類繁多，數量又不多，商家不愿去配貨，很多元器件難以買到，即使買到，無形之間也提高了價格。
（三）缺乏輔助搭建平臺
學生在電路連接調試時不方便，操作費時費力。
筆者個人對今后的改革有一點建議，就是考慮將多門課程結合起來，例如：利用現有的電子實訓室、自動控制實訓室、無損檢測實訓基地等教學資源，設計虛擬超聲探傷儀、渦流檢測儀等，嘗試將傳感器、虛擬儀器等專業基礎課程與本專業無損檢測的核心課程相融合，這樣不但可以加深學生對相關課程知識點的理解，又可以促進核心知識的掌握，同時提高其創新設計與實踐能力。
［參考文獻］
［1］徐小明，張湘偉，吳福根，等.綜合型、開放型實驗教學體系的構建與運作機制的探索［J］.實驗技術與管理,2007，（7）.
［2］徐晶,胡賓.開放式創新型實驗教學改革初探［J］.實驗室研究與探索,2002,（5）.
在實驗教學內容上,從專業培養目標出發,全面修訂了實驗教學大綱,優化實驗知識結構,形成梯次的教學內容體系,即基礎性實驗、綜合性實驗和創新設計性實驗。在實驗總學時保持不變的前提下,減少驗證性實驗項目,增加了綜合性、設計性實驗項目,并且注重實驗項目課程內綜合更新、課程間重組以及跨學科交叉融合,尤其重視醫學和生物醫學工程專業知識綜合運用能力和研究創新能力的培養。近兩年,面向本院生物醫學工程專業本科生所開設的數字電子技術實驗項目及學時分配如表1所示。從表1可知:實驗項目從12個減少到9個,但是總學時保持未變;從實驗內容設置來看,實驗難度成梯度;實驗類型分為基礎驗證性、設計性和綜合創新設計性三種。純粹的驗證性實驗只有2個,分別為實驗一邏輯門測試和實驗四觸發器功能測試。實驗一為第一次實驗課,先要教會學生使用實驗箱和認識芯片實物,向學生傳授實驗技巧,所需時間較多,因此設置的內容稍簡單,讓學生的實驗過程既順利又充實而有成就感,從而激起學生的實驗興趣。實驗五分為兩個部分:先驗證計數器及寄存器邏輯功能,隨后重點完成常用計數器芯片74LS161和寄存器芯片74LS194的擴展應用設計,如果只是單純的芯片功能測試,就缺乏應用訓練,不利于后面相關設計性實驗的開展。實驗二和實驗三為組合邏輯電路設計,分為小規模和中規模,內容上不重復,電路的實現從采用邏輯門升級到采用中規模集成芯片。實驗六為經典的時序邏輯電路設計,考慮到難度稍難及根據往屆實驗情況,將其學時調為3學時,通過該實驗項目,學生對時序邏輯電路的設計流程、動作特點及測試方式有了更深刻的理解。實驗七為綜合性實驗,主要進行綜合實踐訓練,培養學生綜合運用知識的能力。時鐘脈沖信號在數字電路的工作中起控制作用,因此,特設置了一個采用經典的模數綜合器件555定時器來構建簡易時鐘脈沖信號源的實驗項目。前八個實驗基本涵蓋了數字電路理論內容,且按照理論課章節順序來設置。在實驗課程的最后,為了綜合考查學生知識運用、創新、動手操作及團隊合作能力,特設置了一個系統設計性實驗項目,如《交通燈控制電路設計》。該設計任務涉及到多個功能模塊,由于電路較復雜,設定學時為6學時,需要學生綜合運用所學知識來實現,作為實驗課程考核部分之一。綜上,整個實驗教學分為四個階段:基礎訓練實驗階段、基礎設計實驗階段、綜合應用訓練階段和系統設計實驗階段。使學生從基本的實驗設備和器件的使用、實驗數據的處理、知識的綜合運用、電路設計調試到實踐創新能力都得到了訓練。
2實驗方式方法改革
在學生掌握了常用的實驗儀器如數字電路實驗箱、萬用表、信號發生器等的使用方法,熟識了常用的集成電路芯片的基礎上,結合各實驗項目的要求及特點,采用多種實驗方式來完成實驗。驗證性實驗可只用數字電路實驗箱來實現,多個芯片同時在實驗箱上連接,連線方便,費時較短,一次實驗課中可以完成多個任務。較簡單設計性實驗采用分立元件連接來構建電路,既可以鍛煉學生動手能力,又可以在規定時間內完成實驗。綜合設計性實驗由于難度最高,可讓學生用軟件仿真出電路原理圖,然后制作PCB板,實現電路實物。課程開始時教師講授的時間不易超過15min,主要幫助學生完成對實驗的理解,思路的建立。實驗方案的設計、實驗電路的搭建及問題的排解,要有學生自主完成。在實驗進行中,教師和學生各自的定位要準確,教師主指導,注重培養學生的實驗興趣。在整堂實驗課中,要讓學生體現主動性,感受到“做中學”的樂趣。由于實驗內容大部分為設計性實驗,如果純粹依賴實驗指導書進行教學,較難達到培養學生電路設計能力的目的。因此在現階段,采用項目驅動法來開展實驗教學,具體做法為:開學初把數字電子技術實驗的所有實驗項目以電子文檔的形式發送給學生,每個設計性實驗只提供設計任務、設計要求和可供參考使用的芯片種類,設計方案和電路原理圖由學生自主完成。這樣既可以改善學生的懶惰思想,又可以實現課前預習、培養學生查閱參考文獻的和初步設計的能力。對于學時較長和難度較大的實驗項目,2～3名學生可組成小團隊,團隊成員在參閱大量參考文獻后進行小組討論,多次討論后確定設計方案。在電路構建及測試過程中,每個成員都必須積極參與,教師也給予一些必要性的指導。經過兩年的實踐發現,該實驗教學方法有效增強了學生的自主學習能力、分析問題及解決問題能力、自我管理能力、團隊合作能力和創新實踐能力。每次實驗完成之后,學生不僅對相關知識有了更深刻的理解,也獲得了滿足感,極大提高了學生參與實驗的興趣。
3實驗室教學管理改革
對于任何一個實驗項目,都允許并鼓勵學生之間相互交流,教師作為引導者雖不過多干預學生的實驗過程,但是也積極關注他們的實驗進度,認真聆聽他們的實驗想法,適時給出建議,甚至和學生進行熱烈討論,幫助他們構建更正確的實驗方案。當學生搭建的電路不能正常工作時,不過多責備,反而是啟發他們自己尋找問題的所在,鼓勵學生多思路分析問題。因此,實驗室的氛圍既嚴謹又活躍,絕大部分學生都非常專注的投入到實驗中,實驗效果理想率可達到95%以上,實驗數據抄襲的現象非常少。
4實驗考核方式改革
很多學生不重視數字電子技術實驗教學的原因之一就是其考核方式不太合理,實驗成績要么只占數字電路課程成績的百分之二十,要么只由實驗報告的成績和平時考勤成績組成,導致有些學生認為只要期末考試卷面成績高就行,實驗做不做問題不大,有些學生雖然每次實驗都出勤,但是在實驗室并不認真做實驗,實驗報告抄襲他人。基于這些現象,近兩年本院生物醫學工程專業開展的數字電子技術實驗考核方式做了如下改革。
(1)電子技術實驗單獨為一門課程。該課程成績中模擬電子技術實驗成績占50%,數字電子技術實驗成績占50%。就數字電子技術實驗成績而言,平時出勤率僅占10%,實驗過程中的表現占40%,系統設計實驗考核成績占30%,實驗報告成績占20%。因此,學生的實驗態度與實驗能力最大程度上決定了其課程成績。這就使得絕大部分學生能以正確、積極的態度來對待實驗課程,并盡量通過自主努力完成實驗。
(2)系統設計實驗項目考核時,分模塊考核。比如在《交通燈控制電路設計》實驗項目中,總分100分,完成時鐘信號源電路模塊,得10分;完成定時器模塊,得25分;完成控制器模塊,得40分;完成譯碼驅動器模塊,得15分;設計方案闡述和回答教師提問部分完成,得10分。這樣不僅避免由于電路硬件原因導致電路系統最終實驗效果不理想而得零分,打擊學生信心的情況出現,又可以讓學生在實驗過程中能逐級測試電路,保證最后的電路系統效果理想,且對學生的團隊合作能力和答辯能力進行了培養。
5結語
關鍵詞：電工電子技術 實踐教學 生產實踐
1 引言
電氣工程訓練是我院面向工科非電專業及大文科專業開設的一門公共實踐課程,學習的主要內容就是安全用電常識和基本的電工電子技術知識及實踐操作技能。
2 實踐教學的現狀和改進措施
(1)實踐課程簡介
根據專業的不同,電氣工程訓練有兩個教學模式。對于工科非電專業,開設電氣工程訓練a,共40學時;圍繞三相籠型異步電動機的控制,訓練工科學生一些簡單的電氣控制方法、控制手段,使之理解電氣控制方面的基本知識和操作技能,了解電氣控制在工程中的應用。對于大文科專業,開設電氣工程訓練b,共40學時;通過室內照明電路的設計、安裝、調試與檢修實踐,讓學生懂得安全用電,學習常用電工工具和儀表的使用,掌握最基本的電工技能。
(2)實踐教學存在的不足之處
從近三年的教學實踐過程看,存在的不足之處有兩點:
第一,教學內容不夠充實,學生做起來前緊后松。為期一周的電工訓練,前三天的實踐內容是理論教學和基礎實踐;后兩天的內容是創新設計,占用時間偏長。
第二,教學實踐內容和現代生產實踐結合度不夠,電工電子技術含量偏低。電氣工程訓練a的實踐內容是交流電動機的交流接觸器控制線路;電氣工程訓練b的實踐內容是照明電路的安裝實踐,在電路中用的是電感式鎮流器。在科技發展日新月異的今天,這些電路已不是最常用的電路了。
(3)實踐教學改進措施
針對在電氣工程訓練中存在的現狀,對原有的實踐教學內容進行提煉和整合,在電氣工程訓練中增加電子產品制作的內容。對于非電專業的學生,可以選擇制作一些和已有的實踐項目相關且簡單實用的電氣產品。參加電氣工程訓練a的學生,可以選作plc控制器;參加電氣工程訓練b的同學,可以選作電子鎮流器。學生在電工實踐過程中,通過對電氣產品的研制、組裝和調試的親身體驗,了解電工電子技術的應用,探知最前沿的科學技術,推進實踐教學和現代生產實踐的緊密結合。
3 實踐教學改進后的實施方案
(1)實踐教學內容
電氣工程訓練實踐經過改進后的教學內容可概括為四個教學環節、六大教學模塊。四個教學環節包括理論教學、基礎實踐、創新設計和產品制作;六大教學模塊包括元器件認識、工具儀表使用、電路原理和電路設計、線路板制作、組裝和配線、調試和檢修。
在教學實踐過程中,六大教學模塊的實施是滲透在四個教學環節中完成的。可以看出,和電氣工程訓練b相比,電氣工程訓練a的電工電子技術信息含量大、實踐操作難度高。
(2)教學實施方案
教學內容的難易程度以及時間安排不是一成不變的,在教學過程中需要把握三點:
第一,理論與實踐相結合。理論教師在理論教學環節主要講解安全用電常識、元器件認識與檢測、電氣原理圖識圖、實踐操作技能四方面知識。脫離實踐操作的理論知識不用講,和實踐操作聯系不大的理論知識要少講。通過理論教學,學生可以運用掌握的理論知識指導自己的電氣工程實踐,這才是理論教學的真正目的。
第二,因材施教。專業不同,采用的教學方法和教學手段就不同,講授的教學內容也不同;專業相同基礎不同,教學內容的側重點就不同,對三表學生要突出應用能力和實踐技能的[培養,對素質高、學習能力強的學生要進行精英培養。
第三,課內教學與課外活動相結合。對于參加電氣工程訓練興趣高、產品制作有獨到見解的學生,教師要積極引導,把課內教學內容和學生課外科研活動、素質教育活動有機結合起來,并給予必要的指導。
(3)激發學生興趣的方法
為了更好地完成教學任務,實現預期的教學目標,要充分調動學生參與實踐的主觀能動性,激發學生的興趣和培養創新意識。
第一,確定靈活、直觀的教學方法。在理論和實踐教學過程中,結合板書、多媒體課件及實物展示等教學手段,采用演示教學和漸進式啟發教學相結合的教學方式,在激發學生興趣、培養自學和獨立思考能力等方面下功夫,使教學效果不斷提升。對于基礎實踐項目,主要以演示教學為主,通過演示教學,學生把容易理解和接受的感性知識上升為可以指導自己實踐操作的理性知識。對于創新實踐項目,主要以漸進式啟發教學為主。通過啟發教學,開闊學生的思路,培養同學們獨立完成實踐項目的能力。
第二,采用不同的考核標準。在教學過程中,要根據不同專業、不同基礎的學生,調整實踐項目在量和質上的要求,制定相應的考核標準,讓每個學生都能體驗到完成實踐項目的成就感,激發學生的學習興趣。學生有了興趣,教學目的就容易達到了。
第三,實行多方位的獎勵制度。在基礎實踐環節,可以把一個班級分成幾組,組和組之間比賽,哪個組完成的又快又好,哪個組就有額外加分,并把名次寫在黑板上。這樣就能激發學生之間團結合作、協同作戰的意識和動力。在產品制作實踐環節,可以把課內教學和課外的素質教育活動相結合,給成績優異者頒發獲獎證書和獎金,鼓勵學生參加科研活動。
4 結語
在電氣工程訓練的教學實踐中,我們本著與時俱進、勇于創新的精神,不斷提煉和整合實踐教學內容,著重培養學生的團隊精神、工程實踐能力和創新意識。學生在實踐過程中,通過對電工電子線路和電氣產品的設計、組裝和調試的親身體驗,了解電工電子技術的應用;探知最前沿的科學技術,增強求知欲望,培養自我發展的能力。
參考文獻
[1] 董啟廣,電工電子實訓教學模式的研究與實踐,北京工業職業技術學院學報,2006(10).
論文關鍵詞：項目實訓,電子電路,實踐課程,改革
1 電子電路實踐課程改革的內容
1.1 電子技術實踐課程體系的改革
為了體現電子技術實踐課程的自主學習、知識綜合、創新設計、工程實現、研究探索、項目規劃、交流溝通、團隊合作的宗旨，擬把電子電路實踐課程體系劃分為5個模塊20多個實驗項目構成，如圖1所示，每個實驗明確局部目標，每個模塊完成階段目標，可配合理論教學，在二年級分階段性實施教學。實現課程內多知識點融合、跨課程知識體系融合、已學與拓展知識融合與課外研學融合的實踐。使學生盡早綜合運用知識，盡早接觸工程實際，盡早開展探索研究，向前覆蓋已學知識，向后拓展未學知識。
1.2 進行實驗項目內容的改革
項目內容要突出工程背景、方法多樣、綜合應用及研究探索。對學有余力的學生引導其嘗試運用電子新技術。
選擇具有生活和工程背景的內容，讓學生在體驗“學有所用”的樂趣中，激發興趣這一原始動力。著重選擇實現方法具有多樣性，實驗結果具有變化和不確定性，展示科學研究的研究和探索性，盡量設計少有現成方案借鑒的項目。
課程內開展設計性實驗項目的研究，盡量做到從點到面，分層次地擴大知識面覆蓋率。課程之間開展綜合性實驗項目的研究，在模擬電路、數字電路課程都學完后進行綜合電路設計，可以融合模擬電路、數字電路、FPGA、多門課程的知識與技術方法，實現跨課程知識融合，最后完成從單元到系統的綜合。
研究項目既然融合了已學的模擬電路或數字電路等知識，則更需要自學FPGA、PSOC、單片機等拓展技術，實現已有知識與拓展知識融合。電子電路可在咫尺之間產生千變萬化，鼓勵學生學習電子的新器件、新技術與新方法，借助于日臻完善的電子電路及系統設計與實現的軟硬件結合的平臺，激發學生的想象力和創造力，保持課程內容體系的先進性。
課程團隊可以組織指導創新大賽、飛思卡爾大賽、電子設計競賽等課外研學活動，完成理論到工程認知的轉變和創新。
1.3 實驗項目考核要求的竌母？通過綜合設計性、工程實踐性、研究探索性實驗項目的實踐過程，考察學生在觀察分析、設計構思、項目計劃、組織管理、工程實現、總結表達等方面的綜合能力，激勵實踐過程中表現出的思維、應變、研究探索、團隊合作等綜合素質。
考核學生運用基本理論進行項目需求分析的能力，如電路方案的合理性；理論計算和仿真結果是否合理；實驗表格是否完整等。
督促學生建立實踐的觀念，電子電路與系統設計不能紙上談兵，解決好原理—仿真—硬件實現的關系，即考核學生的動手能力，如硬件電路布局是否清晰，連線是否整齊，是否預留測試接口；儀器使用是否熟練、操作是否規范，功能與性能指標的完成程度、完成時長等。
考核學生對項目各功能構思的技巧性、自主思考與獨立解決問題的能力。中學語文論文
考核參數測試方案的合理性（包括各關鍵點的波形及實測數據）。完成設計的基本要求或提高要求程度如何，實驗原始數據必須當堂找老師進行現場驗收并登記，以保證考核的公正和嚴謹性。
通過驗收作品，演講答辯、交流總結等，考核學生實驗總結表達、應變、研究探索及團隊合作等方面的綜合能力。
1.4 實踐模式的改革
教師可以采用多樣化教學形式、層次化任務驅動、過程化考核激勵，引導學生關注實踐過程，做精做透每一個實驗。如專題講座、技術展示、案例分析、主題討論、方案論證、質疑講評等方法教學，鼓勵學生自主選擇任務要求、自主設計方案進程、自主構建實驗平臺、自主展示實踐成果，實現學生自主研學、創新實踐過程。
1.5 綜合優化實踐環境的建設
統籌布局，集成打造建成多學科交融、軟硬件一體、資源豐富、配置合理、充分開放的先進實驗教學環境，滿足學生學習、研究、設計、分析、仿真、實驗、制作、焊接、測試等不同環節的軟硬件需求。
2 課題研究需解決的關鍵問題
課題研究需解決的關鍵問題是精心設計一整套實驗內容、教學模式與考核方式。最重要的是，它應滲透著實驗教學改革的理念，相對做到科學性、基礎性與先進性的有機融合，具有較好的實用性和適用性，對綜合培養學生知識、能力和素質有較顯著效果，有示范性。其中設計的案例應具備的教學思想如下。
2.1 科學性
（1）案例要體現實驗的科學研究目的與實際應用背景。（2）案例是精心設計的。（3）教學內容與要求的定位切合學生實際，服務于培養目標。（4）案例經過教學檢驗證明可行。
2.2 基礎性
（1）突出經典的基本概念、基本方法和基本電路。（2）應始于基礎，循序漸進地提升要求。不能講創新就忽視經典基礎內容，創新始于基礎。（3）要掌握好涉及基本概念、理論和方法的基礎單元電路實驗，應有指標性要求，訓練測量操作與結果分析的規范方法。（4）能激勵學生對經典實驗對象進行適度的探究。
2.3 先進性
（1）反映新技術和教學改革的可行成果。這是開展人才培養模式改革的具體成果。（2）合理地運用了新技術手段。實驗內容反映并運用新技術，實驗手段與時俱進，實驗教學以多種方式輔助開展。（3）強調實驗方法。強化實驗過程中的方案比較、定性與定量分析。（4）采用多元考核。注重實驗過程與效果，有不同于傳統方式的、客觀量化的多元考核方式。
2.4 實用性
（1）應該配合學校辦學定位和人才培養目標。（2）在綜合培養學生的知識、能力和素質上具有可操作性，能體現學科專業培養特色。（3）實驗系統與裝置應實用、完整、正確，是優質實驗教學資源的具體展現。
2.5 互動性
（1）強調師生之間的互動性、交流的生動性，以拓展知識、引發思考。（2）促使學生之間開展探討、合作，在智力與非智力素質培養上能取得一定育人效果。
2.6 適用性
（1）具備分等級的評價系統，能夠提供不同定位的需求。（2）采用模塊分層結構，適于不同專業、不同層次要求的實驗教學需求。（3）具有相應的分級評價標準，考核適用性較強。
2.7 強調特色
（1）案例是精心設計的，培養目標是明確的，能夠實現具體教學目的之達成。（2）案例設計應服務于該校人才培養目標的定位，照搬未必適合該校實際，要有所創新。（3）案例應反映專業培養側重，有自身特色。
3 結語
對電子技術實踐課程的實訓項目內容進行改革和探索，是針對新世紀能力型人才培養的需要， 著力提升學生的工程素養，著力培養學生的工程實踐能力、工程設計能力和工程創新能力，引導學生了解電路系統在生活和工程實際中的應用，體驗電路功能實現方法的多樣性及根據工程需求進行技術方案選擇的過程。使學生盡早綜合運用知識、盡早接觸工程實際，熟悉工程實踐中應用必要的技術和現代化工具的方法。鼓勵學生站在基礎、面向未來，關注電子新技術發展，盡早開展探索研究。
參考文獻
[1] 候艷紅.電路分析課程教學設計的研究與實踐[J].考試周刊，2015（81）：104，170.
