時間:2023-10-11 16:33:06
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篇電路設計基礎知識,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:集成電路設計;應用型人才;課程改革
中圖分類號:G642.0 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2016)14-0059-02
一、引言
在過去的20多年來,中國教育實現兩大歷史性跨越。第一是實現了基本普及義務教育,基本掃除青壯年文盲的目標;第二是中國高等教育開始邁入大眾化階段,高教毛入學率達到17%。據《2012年中國大學生就業報告》顯示[1],在2011年畢業的大學生中,有近57萬人處于失業狀態,10多萬人選擇“啃老”;即使工作一年的人,對工作的滿意率也只有47%。2012年,全國普通高校畢業生規模達到680萬人,畢業人數再創新高,大學生將面臨越來越沉重的就業壓力。面對這樣的困境,國家相關部分提出了一系列的舉措,其中對本科畢業生的培養目標逐漸向應用型人才轉變[2-4]。集成電路作為信息產業的基礎和核心,是國民經濟和社會發展的戰略性產業,已成為當前國際競爭的焦點和衡量一個國家或地區現代化程度以及綜合國力的重要標志。本文將在對集成電路設計專業特點分析的基礎上,以北京信息科技大學集成電路設計專業課程設置為例,介紹面向應用型人才培養目標地集成電路設計本科課程現階段存在的問題并給出相關可行的改革方案。
二、集成電路設計專業特點
進入本世紀后,我國的集成電路發展迅速,集成電路設計需求劇增。為了適應社會發展的需要,國家開始加大推廣集成電路設計相關課程的本科教學工作[5]。經過十年多的發展,集成電路設計專業特色也越來越明顯。
首先,集成電路設計專業對學生的專業基礎知識要求高。隨著工藝的不斷進步,集成電路芯片的尺寸不斷下降,芯片功能不斷增強,功耗越來越低,速度越來越快。但隨著器件尺寸的不斷下降,組成芯片的最基本單元――“器件”的高階特性對電路性能的影響越來越大。除了器件基礎,電路設計人員同時還需要了解后端電路設計相關的版圖、工藝、封裝、測試等相關基礎知識,而這些流程環環相扣,任何一個環節出現問題,很難想象芯片能正常工作[6]。因此,對于一個合格的電路設計人員,深厚的專業基礎知識是必不可少的。
其次,集成電路設計專業需要學生對各種電子設計自動化工具熟悉,實踐能力強。隨著電子設計自動化工具的不斷發展,在電路設計的每一個階段,電路設計人員可以通過計算機完成電路設計的部分或全部的相關內容。另一方面,電子設計自動化工具的相關比較多,即使是同一家公司的同一種軟件的更新速度相當快,集成電路設計工具種類繁多,而且沒有統一的標準這對集成電路設計教學增加了很大的難度。
再次,集成電路設計專業的相關教學工作量大。正如前面所介紹,要完成一個電路芯片的設計,需要電路設計人員需要了解從器件基礎到電路搭建、電路仿真調試、版圖、工藝、封裝、測試等相關知識,同時還要通過實驗熟悉各種電子設計自動化工具的使用。所有相關內容對集成電路設計專業的教學內容提出了更多的要求,但從現有的情況看,相關專業的課時數目難以改變,所以在有限的課時內如何合理分配教學內容是集成電路設計專業教師重要的工作。
最后,集成電路設計專業對配套的軟、硬件平臺要求高,投入資金成本高。從現有的情況看,國際上有4大集成電路設計EDA公司,還有很多中、小型EDA公司。每個公司的產品各不相同,即使針對相同的電路芯片,設計自動化工具也各不相同。在硬件方面,軟件的安裝通常在高性能的服務器上,因此,硬件方面的成本也很高。軟硬件方面的成本嚴重地阻礙了國內很多高等院校的集成電路設計專業發展。
三、集成電路設計專業課程設置及存在的問題
在集成電路設計專業課程設置方面,不同的學校的課程設置各不相同。但總的來說可以分為三類:基礎課、專業課和選修課。在三類課程的設置方面,每個學校的定義各不相同,主要是根據本校集成電路設計專業的側重點不同而有所區別。從國內幾大相關院校的課程設置看,基礎課主要包括:《固體物理》、《半導體物理》、《晶體管原理》、《模擬電子技術》、《數字電子技術》等;專業課主要包括:《模擬集成電路設計》、《數字集成電路設計》、《信號處理》、《高頻電路》等;選修課主要包括:《集成電路EDA》、《集成電路芯片測試》、《集成電路版圖設計》、《集成電路封裝》等。
從現有的課程設置可以看到,針對國家應用型人才培養目標,現有的課程設置還存在很多問題,具體地說:
首先,課程設置偏于理論課程,實踐內容缺乏,不符合應用型人才的培養目標要求。從上面的課程設置情況可以看到,各大高校在課程安排方面都側重于理論教學,缺乏實踐內容。比如:《模擬集成電路設計》課程總學時為48,實驗學時為8,遠遠低于實際需求,難以在短短8學時內完成模擬集成電路設計相關實踐活動。雖然集成電路設計專業對于專業基礎知識要求寬廣,但并不深厚,因此,浪費太多時間在每個設計流程相關的理論知識的闡述是不合適的,也不符合我國大學生的現狀。
其次,實踐活動不能與集成電路設計業界實際需要相結合,實踐內容沒有可行性。從目前各大高等院校的課程內容方面調研結果表明,對于本科教學情況,90%以上的實踐內容都是教師根據理論教學內容設置一些簡單可行的小電路,學生按照實驗指導書的內容按相關步驟操作即可完成整個實驗過程。實驗內容簡單、重復,與集成電路設計業界實際需要完全不相關,這對學生以后的就業、擇業意義不大。
最后,沒有突現學校的專業特色,不適于當今社會集成電路設計業界對本科畢業生的要求。但在競爭激烈的電子信息產業界,如果想要畢業生擇業或者就業時有更強的競爭力,各大高校需要有自己的專業特色,但現在各個高校的現狀仍然是“全面發展,沒有特色”。這對于地方高校的集成電路設計專業畢業生是一個劣勢。
四、面向應用型人才培養目標的課程改革
針對上面闡述的相關問題,本文給出了面向應用型人才培養目標的集成電路設計專業課程改革的幾點方案,具體地說:
首先,削減理論課的課時,加大實驗內容比例。理論課時遠遠高于實踐課時是當今大學生教育的一個重要弊端,這也直接導致了大學生動手能力差、實踐活動參與度低、分工合作意識薄弱。而在不增加授課學時的前提下要改變這一現象,唯一的方法就是改變授課內容,適當削減理論課的課時,加大實驗內容的比例。這樣既能滿足國家對于本科畢業生應用型人才的培養目標,也符合創新型本科生的特點。
其次,積極推進“校企聯合辦學”,讓學生更早接觸業界發展,指導擇業、就業。正如前面介紹,現在各大高等院校的教學內容理論性太強,學生在大學四年學習到的相關知識與實際應用相脫離。這也造成很大一部分本科畢業生在入職后的第一年難以進入工作狀態,工作效率差,影響后面學生的就業、擇業。如果能在學生在校期間,比如大學三年級或更早,推進“校企聯合辦學”,使學生更早了解到業界真正工作模式以及業界關注的重點,這對于學生后續進入工作非常有利,同時也能推進學校科研工作。
最后,實現優質教學資源的共享。這里的教學資源,除了包括授課筆記、教案、教學講義外還包括高水平教師。雖然現在高等教育研究相關機構也開設了一些青年教師課程培訓相關內容,但真正取得的成效還相對比較小。另外,針對集成電路設計專業來說,跟隨業界發展的相關知識更新較快,配套的軟硬件代價較高,如果能實現高校軟硬件教學資源的共享,尤其是高水平高校扶持低水平高校,這將更有利于提高畢業生的整體水平。
五、結論
本文詳細分析面對應用型人才培養目標的集成電路設計專業的特點,并在對國內相關院校集成電路設計專業調研基礎上給出集成電路設計專業的基礎課、專業課、選修課課程的內容以及教學方式情況,指出面向應用型人才培養目標現在課程設置方面存在的問題。同時,文章給出了在當今大學生招生人數劇增情況下,如何合理安排集成電路設計專業課程的方案從而實現應用型培養目標。
參考文獻:
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[3]侯燕芝,王軍,等.實驗教學過程規范化管理的研究與實踐[J].實驗室研究與探索,2012,(10):124-126.
[4]張宏勛,和蔭林,等.高校實驗室教學文化變革的阻力及其化解[J].實驗室研究與探索,2012,(10):162-165.
大學生電子設計大賽是目前大學生關注的比賽之一,如何提高學生比賽成績,是每個指導教師、參賽學生一直共同關注的重點。本文根據電子大賽期間,學生在完成電路時候經常出現的問題,指出賽前培訓的重要性,提出賽前需要通過對學生進行理論培訓,電路設計、電子器件認識、電路焊接工藝,來提高學生設計電路、實現電路的能力,以使學生在比賽中獲得更好的成績。
關鍵詞:
電子大賽;理論培養;焊接工藝
一、導論
全國大學生電子設計競賽是教育部倡導的大學生學科競賽之一,是主要面向全國電子類學科大學生賽事,目的在于推動教學改革、培養實用型人才,同時也有助于培養大學生的實踐創新意識與基本能力、團隊協作、提高學生電子設計制作的能力,為選拔人才也創造了條件。比賽自從開辦以來,一直備受全國高等院校和學生的重視,被認為國內“含金量”最高的比賽之一,比賽成績在某種程度上已經成為標志著學校教學水平的高低。而參加比賽獲獎的學生在求職過程中,也經常受到用人單位的青睞。全國大學生電子大賽是一種半開放的比賽,比賽時間為4天3夜。比賽期間[1],同一個隊伍的隊員之間可以商討設計思想,確定設計方案,進行分工協作,以隊為基本單位獨立完成比賽任務。指導教師不允許對參賽學生進行指導,參賽隊員也不可以與其他人員探討任何問題,隊員可以查詢相關資料設計電路并完成作品。比賽內容涉及范圍比較廣,包含高頻、低頻電子線路設計、單片機等控制電路,幾乎包含了電子類專業所有的專業課程,沒有深厚的理論基礎和對電子元器件扎實的認識,很難在短短的4天中完成比賽,賽前培訓則成為完成比賽內容提高比賽成績的關鍵。如何進行賽前培訓、提高比賽成績,已經成為指導教師及參賽學生討論的重點問題。本文根據電子大賽和教學內容,對學生的培訓可以從幾個方面進行考慮,主要包括是理論培養、電路設計訓練、電子元器件認識、焊接工藝練習等。
二、理論培養
良好的比賽成績與對電路理論知識的掌握情況是分不開[2,3]。首先需要熟練掌握基礎知識。電子設計大賽的電路設計與參加考試不同,對知識的認知不能停留在僅僅會做習題的層面上,需要深刻理解教材中每一個電路設計的原理,如三極管、電阻、電容、電感等元器件在電路中發揮的作用,其數值變化對電路的影響等。例如,三極管的三個工作狀態飽和、截止、放大,如何設計參數,使其工作在不同的工作狀態,實現所需要的功能,這些都需要學生對電路知識有深刻的認識才能夠設計出相關的電路。然而,電子大賽比賽時間一般為9月初,大四的學生已經學習了電路與電工基礎、模擬電子線路、單片機、高頻電子線路等課程等相關的電子技術專業課,從所學習的課程上可以看出,完全具有獨立完成電子大賽題目的電路設計的能力。但是由于時間的關系,大四的學生對以前所掌握的部分知識存在遺忘的現象,這些都需要學生利用業余或者假期時間重新復習以前學習過的相關知識,以便在比賽的時候能靈活運用理論去設計電路。由于電子大賽與電子線路等課程相關的內容比較多,單靠學生自己很難在業余時間復習學會相關的知識,并且,學生習慣于考試的方法學習,對于電路的設計,幾乎沒有任何經驗,很難把握住理論學習的重點。為了提高學生的理論水平,學校應該組織在電路設計上有經驗的教師,對參賽學生進行輔導,以加深對理論知識的認識與理解。
三、電路設計訓練
普通高等學校課程體系建設上[4],受到高等學校師資、投入等各方面的影響,電子類的教學還是以理論授課為主,同時開放對應的實驗、課程設計等實踐教學環節,學生對電路的認識還停留在實驗上,很少能夠形成電路設計的概念。面對一個電路設計,不知道如何從何處入,這就需要從簡單的電路設計入手,培養學生設計電路的能力。如何貫穿所學電路知識設計電路,是參賽的關鍵。電子大賽的電路設計是絕對不是靠一門課程可以設計出理想的電路完成比賽任務的,它是需要依靠多門課程知識內容的集中體現。電子大賽的電路設計通常需要由多個小單元電路組成。如遇到顯示溫度、采集信號等內容則需要使用單片機等器件來實現、如果采集的信號幅度過小則需要對其進行放大達到下一級電路的輸入要求。因此將電路知識融合貫穿起來才能完成整個電路的設計。總所周知,無論多么復雜的電路,都是由簡單的單元電路組合起來,實現復雜的電路功能,因此,根據學生所掌握的本科知識,先給出若干單元電路題目進行設計,如加法器、振蕩器、乘法器等電路設計,讓學生自行設計。隨著軟件技術的發展,已經存在一些電路仿真軟件,如EWB、Proteus等,學生可以依據這些軟件將自己設計的電路進行仿真實現,驗證自己的設想是否正確。采用這些軟件實現電路仿真,不僅可以使學生的設計電路時候的一些想法得到實現,也可以降低成本,同時學生也可以很容易修改參數,觀察每個單個電子元件在電路中發揮的作用,這在實物電路中是很難實現的。
四、電子元器件的認識與焊接工藝
電路設計采用仿真軟件實現,可以對學生起到一個鍛煉作用,但是這些仿真電路畢竟與實際電路的設計畢竟存在一定的距離,我們必須把仿真電路轉換成實物電路,才能提高學生對真正電路的認識。對于很少接觸實際應用的本科生來說,首先培養學生對電子元器件的認識,如電阻、電容、電感等型號、阻值、電容數值等的認識,如何分清三極管、二極管的管腳;認識常用的運放芯片,比如OP07等,對于比較不熟悉的芯片,學會如何查找芯片的參數,芯片輸入的電壓范圍等,以便用于在設計電路的時候可以依據參數,選擇性能比較合適的芯片用于電路中。其次,電路焊接問題一直是困擾學生電路成功參賽的主要原因,經過了2~3天的電路設計及仿真實現,學生基本上完成電路設計,在實現作品的時候,學生焊接完的電路板,經常會出現電路不能正常工作、或者輸出信號與設計初衷不一樣的情況,甚至無任何信號輸出,電路的焊接往往是出現問題的主要原因,虛焊、焊點過大、電子元器件被燒壞等問題都嚴重影響電路正常工作,即使比賽結束前可以正常工作的電路,到了比賽現場測試的時候,也經常會出現電路無法正常工作,或者是電子元器件被燒的情況。當然電路無法正常工作的原因有很多,焊接技術不過關是常見的原因,由此,需要加強對學生平時對焊接工藝的訓練,提高作品成功由于焊接問題導致的比賽失敗。另外,熟練的掌握示波器、萬用表、直流穩壓電源、信號源等基本儀器也是需要對學生進行培訓的重要環節。比賽賽場通常不是在本校進行,而常用的儀器種類有分為很多種,國內的儀器面板也幾乎都是專業英文標識,在緊張的比賽環境中,順利操作這些儀器儀表進行測量也不是很容易的事情,因此需要訓練學生熟練掌握常用儀器的使用方法,掌握儀器面板每一個按鈕的英文含義,熟練掌握儀器的操作和按鈕含義以后,即使遇到不熟悉的儀器,也可以很快學會使用方法。
五、賽前模擬練習
實戰模擬訓練是賽前不可缺少的一個重要環節。由于電子大賽需要面向電子、通信、自動化等專業學生參賽,因此,每年電子大賽的題目大致包括幾個方面:電源、放大器相關的內容、通信、控制等幾個大方面的設計。指導教師可以依據自己所帶學生的專業方向設計一些相關題目進行模擬訓練。經過理論、電路設計等方面系統的培訓,參賽學生已經基本掌握了電路設計的相關知識。在這種情況下,參賽學生也需要參與幾次模擬訓練以達到組員之間相互配合的目的。每組參賽隊員為3人,比賽中也通常涉及基礎電路設計、單片機設計、電路焊接、最后完成比賽報告。合理的分工合作能夠數順利完成電路設計,如果在比賽配合出現問題,則有可能導致在規定時間內無法完成比賽,指導教師可依據學生掌握知識的情況,對學生進行分工。如將基礎知識掌握比較全面的學生作為組長,負責電路整體設計、單片機編程比較好學生的負責單片機控制、文筆比較好的同學負責論文報告的寫作。這種賽前實戰模擬訓練還有一個重要的目的,學會排查問題電路。在電路的設計和焊接過程中,會出現各種問題,一般來說,即使是指導教師在短時間內發現問題也是很困難的事情,這些問題出現在賽場上,只能依靠學生自己解決問題,對于對電路的初學者來說,這種問題也是經常發生,焊接的電路也很難一次成功,學會排查電路故障時參賽學生必須掌握的基本內容。針對存在問題的電路,當某一部分電路出現問題的時候,首先需要要做的是需要是檢查電路設計的是否正確,確信電路設計正確后,再依照電路圖檢查電路連線問題,如果都沒有問題,則需要依照電路從前往后每一個焊點都需要采用萬用表或者示波器測量電壓或者波形。這也需要對電路的原理極為熟悉,清楚了解電路中每一處的電壓的大小、每一處電壓波形形狀等相關參數,以判斷電路出現的問題所在。
六、結論
本文僅僅是從以上幾個方面來討論如何在賽前對學生進行培訓,以提高學生參加比賽的成績。但是,畢竟比賽各種意外都會發生,在短時間內完成電路的設計、購買元器件、完成電路作品,即使參加培訓的學生也會由于經驗不足,參數設計等問題等會有很多意外發生,影響比賽成績。加強平時對學生的訓練、增加電路設計經驗是靠平時一點一滴積累起來的,只有打下深厚扎實的基礎,才能在比賽中取得良好的成績。
參考文獻:
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關鍵字:數字電路;組合邏輯電路;時序邏輯電路
中圖分類號:TN79文獻標識碼:A 文章編號:1673-0992(2010)06A-0042-01
眾所周知,近年,科學技術的不斷進步帶動許多行業發生了翻天覆地的變化,電子信息行業走在了科學發展的前列,表現尤為突出的是數字電子技術,科學進步的浪潮中它迅速前進,已成為當前發展最快的學科之一,數字邏輯器件已從60年代的小規模集成電路(SSI)發展到目前的中、大規模集成電路(MSI、LSI)及超大規模集成電路(VLSI)。那么,邏輯器件的變化也會影響整個數字邏輯電路的發展。
一、數字電路的狀態
數字電路顧名思義就是對數字信號進行算術運算和邏輯運算的電路,它只有兩個狀態就是0和1。在數字電路中,低電平用0表示,高電平用1表示,有時低電位也用字母L(Light)表示,而高電位用字母H(High)表示。另外在對0和1理解時,還會有時間限制,因為數字0、1表示電路狀態,結合時間看電路時,要明白電路工作時序。
二、數字邏輯電路的基本定律
數字電路的設計在生活中使用非常廣泛,但是怎樣設計出符合要求的電路,這就是一門技術活了。因此理解數字電路設計,重點在基本概念和基本方法上。數字設計中邏輯代數基本定律、組合邏輯和時序邏輯的概念是分析和設計數字系統的基礎,也是設計大規模集成芯片的基礎,所以我們在說數字電路設計之前就要先了解邏輯代數的基本知識定律。邏輯代數是英國數學家喬治.布爾(Geroge . Boole)于1847年首先進行系統論述的,也稱布爾代數。 所研究的是兩值變量的運算規律,即0,1表示兩種不同的邏輯狀態,稱這種只有兩種對立邏輯狀態的邏輯關系為二值邏輯。在邏輯代數中我們最先了解的就是進制的轉換,計算機系統中一般二進制、八進制、十進制、十六進制是了解最多的,轉換這些進制也是最容易的,掌握其中的計算方法就能得到。
三、數字電路設計―組合邏輯和時序邏輯
在做數字電路設計時主要就是組合邏輯電路設計和時序邏輯電路設計。從一方面說,這兩種電路的設計是數字電路中的一個最基本的也是最重要的部分,只有會做這兩種電路的設計才算是對數字電路入門了。所以我們先對這兩種設計作下簡單的介紹。
如果說邏輯電路設計是數字電路的最基礎的組成部分,那么門電路就是帶動這些部分運轉的重要元素,就像是一部機器,門電路就是機器中的零件,大家都知道零件在機器的運轉中起著不容小覷的作用,如果在某個部位因為一個小零件的出錯,可能會導致整個機器出故障。邏輯電路中最基本的門電路通常是與門、或門、非門。與門是邏輯與運算的單元電路;或門是邏輯或運算的單元電路;非門,也叫反相器,是實現邏輯非運算的電路。在實際的應用中并不是把它們直接使用,而是將它們組合成復合邏輯運算與非、或非、與或非、異或、同或等常用的門來實現其功能。我們在日常生活中見得最多的就是交通燈的控制,就是用組合邏輯電路設計成的。在組合邏輯電路的設計中,利用門電路的組合完成的很多電路的設計,編碼器、譯碼器就是組合邏輯電路中的器件,組成的液晶顯示器LCD,數碼顯示器LED。
時序邏輯電路中,主要的零件就是集成觸發器,在各種復雜的數字電路中不但需要對二值信號進行算術運算和邏輯運算,還經常需要將這些信號和運算結果保存起來,因此需要使用記憶功能的基本邏輯單元,而這種能儲存信號的基本單元電路就是觸發器。迄今為止,人們已經研制出了很多種觸發器電路,根據電路結構形式的不同,可以分為基本RS觸發器、同步RS觸發器、主從觸發器、邊沿觸發器等。這些觸發器的研制都是在前一種觸發器的基礎上改進而來的,通俗的說是后人在前人的研究發明中不斷提煉出的新器件。因此同步觸發器是建立在基本RS觸發器的基礎上的,基本RS觸發器輸入信號可以直接控制觸發器的狀態翻轉,而在實際應用中往往要求在約定脈沖信號到來時,觸發器才能翻轉,所以才有同步RS觸發器的出現。但是同步RS觸發器有空翻現象,不能正常計數,因此人們又研制了主從觸發器,同樣為了克服主從觸發器的一次性變化,就有了邊沿觸發器的產生。
四、數字集成電路
在很多人看來,數字集成電路是非常空洞的東西,因為只是一塊芯片,卻能實現如此多的功能。那在數字集成電路中主要有哪些電路呢?常用的數字集成電路一般有CMOS電路和TTL電路兩種。CMOS電路有消耗功率低,工作電壓范圍廣和噪聲容限大的特點,雖然在CMOS電路的輸入端已經設置了保護電路,但由于保護二極管和限流電阻的幾何尺寸有限,它們所能承受的靜電電壓和脈沖功率均有一定限度。CMOS集成電路在儲存運輸、組裝和調試過程中難免會接觸到某些帶靜電高壓的物體,所以一般要對輸入的靜電進行保護,另外CMOS還會出現電路鎖定效應,一般為了使用安全和方便,人們一直在研究從CMOS電路本身的設計和制造上克服鎖定效應方法。當然,集成電路一般的要求都非常高,它需要預先對芯片進行設計,編制一定的程序,而我們往往使用現成的電路,對它只做了一定的分析。
通過對數字電路的基本知識的解讀,當然這只是很淺的一方面。而數字電路涉及到的一些專用的集成電路。由于專用集成電路(ASIC)是近期迅速發展起來的新型邏輯器件,這些器件的靈活性和通用性使它們已成為研制和審計數字系統的最理想器件。因此數字電路的發展在今后還有很大的空間,但是在發展的同時,數字電路的基礎的知識是不會改變的,只會在原來的基礎上得到更大的改進,這需要新新的電子人來改進數字電路的不足地方,將它所存在的每一個缺點進行彌補,使各個部分它的作用發揮到最大。
數字電路在實際運用中將越來越廣泛,現在在要求普及的數字電視已經進入了千家萬戶,數字化已經成了必然的趨勢。但是任何技術知識,基礎都是最根本,最主要的,數字電路的組成剛好是是基礎。數字化的時代已經到來,打好基礎知識是數字電路發展的前提條件。
關鍵詞:電子科學與技術;本科培養方案;課程設置;辦學特色
中圖分類號:G642.0 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2015)30-0070-02
21世紀被稱為信息時代,電子科學與技術在信息、能源、材料、航天、生命、環境、軍事和民用等科技領域將獲得更廣泛的應用,必然導致電子科學與技術產業的迅猛發展。這種產業化趨勢反過來對本專業的鞏固、深化、提高和發展起到積極的促進作用,也對人才的培養提出了更高的要求。因此,本文從人才的社會需求出發,結合我校實際情況,進行了本科專業培養方案的改革探索,并詳細介紹了培養方案的制定情況。
一、人才的社會需求情況
目前,我校電子科學與技術專業的本科畢業生主要面向長三角地區龐大的微電子、光電子、光伏和新能源行業,市場對專業人才的需求基本上是供不應求的。但是也應該注意到電子科學與技術產業的分布不均,分類較細,且發展變化較快。另外,電子科學與技術產業結構具有多樣性,既有勞動密集型的大型企業、大公司,更多的是小公司和小企業;既有國有企業和私營企業,更有合資、獨資的外企。因此,社會需求與本專業畢業生的供需矛盾還會繼續存在。
二、專業的培養目標和定位
本專業培養具備微電子、光電子領域的寬厚專業基礎知識,熟練實驗技能,能掌握電子材料、電子器件、微電子和光電子系統的新工藝、新技術研究開發和設計技能,有較強的工程實踐能力,能夠在該領域從事各種電子材料、元器件、光電材料及器件、集成電路的設計、制造和相應的新產品、新技術、新工藝的研究、開發和管理工作工程技術人才。并且結合我校“大工程觀”人才培養特色,依據“卓越工程師”教育理念下工程技術型人才培養的原則,培養適應微電子和新興光電行業乃至區域社會經濟建設需求的工程技術型人才。
三、本科培養方案制定的思路
電子科學與技術專業培養方案參照工程教育認證的要求,以及專業下設微電子、光電子材料與器件兩個本科培養方向的思路制定。注重培養學生的專業基礎知識和實踐工程能力,使畢業生能滿足長三角地區微電子、光電子和新能源行業發展的需求。微電子方向的課程設置專注于電子材料與電子器件、集成電路與系統設計方面,光電子材料與器件方向則偏向于光電信息、光電材料與光電器件方面。
四、本科培養方案的改革探索
要實現電子科學與技術專業的培養目標,適應電子信息產業的不斷發展,并結合我校學科發展方向和特色,對電子科學與技術專業本科人才培養方案進行了研究,并對省內外幾所高校電子科學與技術專業的培養方案進行調研,最終形成了富有特色的電子科學與技術專業人才培養方案,主要內容如下:
1.培養方案的模塊化設計。在設計電子科學與技術專業本科培養方案的整體框架時,根據“加強基礎、拓寬專業、培養能力”和培養工程技術型人才的辦學理念下,專業培養方案分人文與社會科學、專業基礎和專業課三個模塊,下設微電子和光電子材料與器件兩個專業方向。學生在前兩年學習相同的課程,到大三時根據自己的興趣選擇專業方向,選修各自方向的專業課。由于兩個方向的不同培養要求,因此在專業基礎選修課、專業必修課和專業選修課方面設置限選模塊,每個專業方向必須修滿相應的學分才能畢業。
2.改革專業基礎課程。專業基礎課程是為專業課程奠定基礎,因此,在保留了原有電子信息類專業通常所開設的電子類課程外,增加了與專業相關的課程,如EDA技術、通信原理、數字信號處理、物理光學、應用光學、激光原理與技術等課程,刪減了原先與物理類相關的一些課程,如物理學史、原子物理、熱力學與統計物理學等,并刪減了一些計算機軟件類課程,如C++程序設計、計算機在材料科學中的應用等。專業基礎選修課程分方向限選模塊,兩個專業方向對應有不同的專業基礎選修課程。
3.優化專業課程。專業課程是整個專業教育中的主干部分,微電子方向的課程設置緊緊圍繞半導體和集成電路設計方向,開設有集成電路設計、微電子工藝原理與技術、工藝與器件可靠性分析、半導體測試技術、現代電子材料及元器件、集成電路工藝與器件模擬等課程。光電子材料與器件方向圍繞光電材料和光纖通信方向,開設光電子材料與器件、光電檢測原理與技術、太陽能電池原理與技術、光纖傳感原理與技術、光纖通信技術等課程。另外專業課程里面還設置有專業實驗,通過加強實驗環節,訓練學生的動手操作能力,增強學生的理論知識。
五、與省內外專業人才培養的區別
具有電子科學與技術專業的各大高校分布在不同的地區,服務于不同的區域經濟,這就要求專業學生的培養具有區域化、差異化。我們分析了杭州電子科技大學、浙江工業大學、蘇州大學、南京理工大學和徐州工程學院這五所不同地區、不同層次高校的電子科學與技術專業的培養方案。不僅使我們能學習到其他高校的先進辦學理念、合理的課程設置體系,也可以發現與其他高校之間的差異。具體表現為以下幾個方面:
1.專業定位。各個學校的電子科學與技術專業依據自身的師資力量、辦學條件、區域經濟要求確定專業的發展定位。杭州電子科技大學的電子科學與技術專業依托1個教育部重點實驗室、2個國家級實驗教學示范中心、3個省部級重點實驗室,人才培養定位于能從事電子元器件、電子電路乃至電子集成系統的設計和開發等方面工作的工程技術人才。浙江工業大學的電子科學與技術專業主要培養光通信、電子電路系統、集成電路設計等方面的人才。蘇州大學的電子科學與技術專業定位在培養能夠在電路與系統、集成電路與系統等領域從事各類系統級、板級和芯片級研發工作的高級工程技術人才。南京理工大學的電子科學與技術專業主要是突出光電技術和微電子與信息處理學科的交叉和融合,以光電成像探測理論與技術及微電子理論與技術為專業特色。徐州工程學院的電子科學與技術專業主要定位在培養能從事光電子材料與器件開發的工程技術人才。而我校的電子科學與技術專業定位于服務長三角地區半導體和新能源行業,培養能從事集成電路設計與開發、光電子材料與器件的研發等工作的工程技術人才。
2.課程體系。杭州電子科技大學的電子科學與技術專業培養學生設計、開發電子元器件、電子電路系統、電子集成系統的能力,在課程設置上開設了通信電子電路、EDA技術、薄膜物理與技術、電子材料與電子器件、電子系統設計與實踐、集成電路設計、嵌入式系統原理和應用、現代DSP技術及應用等專業課程。浙江工業大學的電子科學與技術專業培養學生設計、開發電子電路系統、集成電路系統的能力,開設了電路原理、模電數電、通信電子線路、集成電路設計、光纖通信原理、光網絡技術、數字信號處理等專業課程,以及電子線路CAD實驗、單片機綜合實驗、通信原理實驗、通信電子線路大型實驗、微電子基礎實驗、半導體器件仿真大型實驗、集成電路設計大型實驗等實驗類課程。蘇州大學的電子科學與技術專業培養學生設計與開發電路與系統、集成電路與系統,從事各類系統級、板級和芯片級研發工作的能力,開設了信號與系統、電磁場與電磁波、高頻電路設計與制作、電子線路CAD、CMOS模擬集成電路設計、VLSI設計基礎等專業課程,以及電子技術基礎實驗、信號與電路基礎實驗、電子線路實驗、電子系統綜合設計實驗等實驗類課程。南京理工大學培養學生從事光電子器件、光電系統和集成電路的設計、開發、應用的能力,開設了信號與系統、光學、光電信號處理、光輻射測量、光電子器件、光電成像技術、超大規模集成電路設計、光電子技術、顯示技術、光電檢測技術、數字圖像處理、半導體集成電路、集成電路測試技術、微電子技術、光電子線路、電視原理等專業課程。徐州工程學院的電子科學與技術專業培養學生設計與開發光電子材料與器件的能力,開設有信號與系統、光電子學、光電子技術、激光原理與技術、光伏材料等專業課程,以及模擬電路課程設計、數字電路課程設計、單片機原理課程設計等實踐性課程。我校的電子科學與技術專業主要培養學生集成電路設計、光電子材料與器件的設計與制備能力,開設有半導體物理學、半導體器件原理、MEMS技術、微電子工藝原理與技術、薄膜材料及制備技術、工藝與器件可靠性分析、集成電路工藝與器件模擬、EDA技術、通信原理、數字信號處理、光電子材料與器件、光電檢測原理與技術、太陽能電池原理與技術、光纖通信技術等專業課程,以及近代物理實驗、專業實驗等實驗類課程。
3.人才培養特色。杭州電子科技大學的電子科學與技術專業的人才培養特色是注重集成電路設計、系統集成方面能力的培養。浙江工業大學的人才培養注重光纖通信、集成電路設計方面能力的培養。蘇州大學的人才培養注重電路與系統設計、集成電路與系統設計方面能力的培養。南京理工大學的人才培養注重光電技術和微電子與信息處理學科的交叉和融合,以光電成像探測理論與技術及微電子理論與技術為專業特色。徐州工程學院的人才培養注重光電材料與器件方面能力的培養。我校的人才培養注重電子材料與電子器件的設計與開發、集成電路設計方面能力的培養。
參考文獻:
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【關鍵詞】集成電路 理論教學 改革探索
【基金項目】湖南省自然科學基金項目(14JJ6040);湖南工程學院博士啟動基金。
【中圖分類號】G642.3 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089(2015)08-0255-01
隨著科學技術的不斷進步,電子產品向著智能化、小型化和低功耗發展。集成電路技術的不斷進步,推動著計算機等電子產品的不斷更新換代,同時也推動著整個信息產業的發展[1]。因此,對集成電路相關人才的需求也日益增加。目前國內不僅僅985、211等重點院校開設了集成電路相關課程,一些普通本科院校也開設了相關課程。課程的教學內容由單純的器件物理轉變為包含模擬集成電路、數字集成電路、集成電路工藝、集成電路封裝與測試等[2]。隨著本科畢業生就業壓力的不斷增加,培養應用型、創新型以及可發展型的本科人才顯得日益重要。然而,從目前我國各普通院校對集成電路的課程設置來看,存在著重傳統輕前沿、不因校施教、不因材施教等問題,進而導致學生對集成電路敬而遠之,退避三舍,學習積極性不高,繼而導致學生的可發展性不好,不能適應企業的要求。
本文結合湖南工程學院電氣信息學院電子科學與技術專業的實際,詳細闡述了本校當前“集成電路原理與應用”課程理論教學中存在的問題,介紹了該課程的教學改革措施,旨在提高本校及各兄弟院校電子科學與技術專業學生的專業興趣,培養學生的創新意識。
1.“集成電路原理與應用”課程理論教學存在的主要問題
1.1理論性強,課時較少
對于集成電路來說,在講解之前,學生應該已經學習了以下課程,如:“固體物理”、“半導體物理”、“晶體管原理”等。但是,由于這些課程的理論性較強,公式較多,要求學生的數學功底要好。這對于數學不是很好的學生來說,就直接導致了其學習興趣降低。由于目前嵌入式就業前景比較好,在我們學校,電子科學與技術專業的學生更喜歡嵌入式方面的相關課程。而集成電路相關企業更喜歡研究生或者實驗條件更好的985、211高校的畢業生,使得我校集成電路方向的本科畢業生找到相關的較好工作比較困難。因此,目前我校電子科學與技術專業的發展方向定位為嵌入式,這就導致一些跟集成電路相關的課程,如“微電子工藝”、“晶體管原理”、“半導體物理”等課程都取消掉了,而僅僅保留了“模擬電子技術”和“數字電子技術”這兩門基礎課程。這對于集成電路課程的講授更增加了難度。“集成電路原理與應用”課程只有56課時,理論課46課時,實驗課10課時。只講授教材上的內容,沒有基礎知識的積累,就像空中架房,沒有根基。在教材的基礎上額外再講授基礎知識的話,課時又遠遠不夠。這就導致老師講不透,學生聽不懂,效果很不好。
1.2重傳統知識,輕科技前沿
利用經典案例來進行課程教學是夯實集成電路基礎的有效手段。但是對于集成電路來說,由于其更新換代的速度非常快,故在進行教學時,除了采用經典案例來夯實基礎外,還需緊扣產業的發展前沿。只有這樣才能保證人才培養不過時,學校培養的學生與社會需求不脫節。但目前在授課內容上還只是注重傳統知識的講授,對于集成電路的發展動態和科技前沿則很少涉及。
1.3不因校施教,因材施教
教材作為教師教和學生學的主要憑借,是教師搞好教書育人的具體依據,是學生獲得知識的重要工具。然而,我校目前“集成電路原理與應用”課程采用的教材還沒有選定。如:2012年采用葉以正、來逢昌編寫,清華大學出版社出版的《集成電路設計》;2013年采用畢查德?拉扎維編寫,西安交通大學出版社出版的《模擬CMOS集成電路設計》;2014年采用余寧梅、楊媛、潘銀松編著,科學出版社出版的《半導體集成電路》。教材一直不固定的原因是還沒有找到適合我校電子科學與技術專業學生實際情況的教材,這就導致教師不能因校施教、因材施教。
2.“集成電路原理與應用”課程理論教學改革
2.1選優選新課程內容,夯實基礎
由于我校電子科學與技術專業的學生,沒有開設“半導體物理”、“晶體管原理”、“微電子工藝”等相關基礎課程,因此理想的、適用于我校學生實際的教材應該包括半導體器件原理、模擬集成電路設計、雙極型數字集成電路設計、CMOS數字集成電路設計、集成電路的設計方法、集成電路的制作工藝、集成電路的版圖設計等內容,如表1所示。因此,在教學實踐中,本著“基礎、夠用”的原則,采取選優選新的思路,盡量選擇適合我校專業實際的教材。目前,使用筆者編寫的適合于我校學生實際的理論教學講義,理順了理論教學,實現了因校施教,因材施教。
表1 “集成電路原理與應用”課程教學內容
2.2提取科技前沿作為教學內容,激發專業興趣
為了提高學生的專業興趣,讓他們了解“集成電路原理與應用”課程的價值所在,在授課的過程中穿插介紹集成電路設計的前沿動態。如:從IEEE國際固體電路會議的論文集中提取模塊、電路、仿真、工藝等最新的內容,并將這些內容按照門類進行分類和總結,穿插至傳統的理論知識講授中,讓學生及時了解當前集成電路設計的核心問題。這樣不但可以激發學生的好奇心和學習興趣,還可以提高學生的創新能力。
2.3開展雙語教學互動,提高綜合能力
目前,我國的集成電路產業相對于國外來說,還存在著相當的差距。要開展雙語教學的原因有三:一是集成電路課程的一些基本專業術語都是由英文翻譯過來的;二是集成電路的研究前沿都是以英文發表在期刊上的;三是世界上主流的EDA軟件供應商都集中在歐美國家,軟件的操作語言與使用說明書都是英文的。因此,集成電路課程對學生的英語能力要求很高,在課堂上適當開展雙語教學互動,無論是對于學生繼續深造,還是就業都是非常必要的。
3.結語
集成電路自二十世紀五十年代被提出以來,經歷了小規模、中規模、大規模、超大規模、甚大規模,目前已經進入到了片上系統階段。雖然集成電路的發展日新月異,但目前集成電路相關人才的學校培養與社會需求存在很大的差距。因此,對集成電路相關課程的教學改革刻不容緩。基于此,本文從“集成電路原理與應用”課程理論教學出發,詳細闡述了“集成電路原理與應用”課程教學所存在的主要問題,并有針對性的提出了該課程教學內容和教學方法的改革措施,這對培養應用型、創新型的集成電路相關專業的本科畢業生具有積極的指導意義。
參考文獻:
【關鍵詞】實踐教學;改革措施;高職教育
1 電子類專業實踐教學的現狀
高職教育提倡“理論夠用,注重實踐”,培養高端技能型人才,因此實踐教學在高職教育中是重中之重。然而現今仍然把實踐教學作為理論教學的輔助,或是理論教學的延伸或擴展。在這種觀念的引導下,勢必是仿照普通高等教育的傳統模式將實踐教學變為理論知識的一種驗證,學生只需按照預先安排的步驟進行簡單而又死板的插孔操作即可。這種驗證性的實驗內容單一、形式單調,使學生變得被動學習,死板地按照老師所給的步驟完成任務,這樣的教學不可能讓學生留下多少知識記憶,也不可能激發學生興趣,更不可能提高學生分析問題、解決問題能力以及創新能力。如此趨同于本科院校的實踐模式,不能夠讓高職教育在技能培育方面突顯優勢。
此外,在實踐設備方面仍然使用傳統實驗臺或實驗箱做實驗。雖各廠家實驗臺或實驗箱結構上不相同,但所配套的指導書實踐內容卻大致相同,且實踐內容多以理論知識驗證性操作為主,操作流程為:實驗原理剖析,按電路圖插孔式接線,簡單檢測,驗證理論結果。
各廠家生產的實驗臺或實驗箱均采用模塊化、組裝化結構設計,其本身就是一個半成品,再加上電路參數都是一定的,工作環境也是理想的,學生只需簡單接線即完成,這種實踐模式即不符合實際工作需求,也無法提升學生遇到實際工程問題的解決能力。
2 電子類專業實踐教學的改革措施
2.1 打破傳統“先講再做”,提倡“先做再講”的教學模式
當拿到一部新手機時,我們是直接操作手機呢,還是先看使用手冊再操作呢?絕大多數的人是先操作手機,不懂時才翻閱手冊。在日常工作中,當我們進行某項工作時遇到不懂的,就會查閱有關資料書籍,學習有關知識,直到解決問題,而知識自然地被牢牢地記憶了。
讓學生先動手、先研究,發現問題后老師再講相關知識點,對于與實訓項目無關的理論知識則少講或不講,即講授日常工作中需要的技能或將來可能遇到的實際問題。這不僅貫徹了高職教育“理論夠用,注重實踐”的原則,也充分落實了理論結合實際,以工作過程為導向的教學理念。[1]
2.2 將多門有關聯的實驗課整合為一門綜合性、系統性、教學成果產品化的實訓課
例如:將傳感器、單片機、電路設計與制版課程的實驗課整合成一門制作智能產品的實訓課,假設制作一輛智能滅火消防車,首先檢測火源和小車饒障礙物行駛需運用傳感器技術,接著傳感器將采集信號傳送給單片機進行處理,單片機再控制小車做出相應動作,最后該控制電路板需運用電路設計與制版相關知識方可制作。整合后的實訓課將多門課程的知識相銜接起來,更能夠培養學生解決綜合性、系統性的實際問題。
2.3 將實踐教學分為基礎技能實踐和綜合性設計技能實踐
基礎技能實踐包含:學生通過實踐動手學習,對線路和電子電路基礎知識有理論上和感觀上的認識;可掌握電工電子基本技能;熟悉電子儀器儀表的使用和操作方法;對電路中的電子元器件有了初步了解和識別能力;掌握焊接技術和常用電器的安裝;學會使用電路制圖軟件和電子仿真軟件;了解配電系統原理和安全用電知識和注意事項。[2]
綜合性設計技能實踐包含:電路的設計、電子仿真和測試、電路的成品制作。其中首先以電路設計為主線,將基礎技能實踐運用于初步的綜合設計技能中,然后通過一定的仿真和測試來驗證設計電路的可行性和可靠性,最后焊接和制作出實際的電路。這一環節主要采用仿真與成品制作相結合,硬件和軟件相結合的教學模式,全面而系統地提高學生的分析問題、解決問題的能力,以及綜合設計、研究創新的能力。
2.4 注重基礎技能的培養,形成良好的職業習慣
將基礎、常用的儀表儀器的使用方法和對常用元器件的識別作為實踐教學的首個訓練項目,培養學生掌握常用電子儀器儀表的正確使用、基本運用、注意事項、保護措施,以及常用電子元器件的識別的能力。將實操的重點放在規范各類儀表儀器的使用、操作步驟上,培養日后良好的操作習慣。
2.5 硬件電路設計采用軟件虛擬模式
在設計電路的過程中,加入計算機仿真和測試環節。讓學生在動手做線路板之前,先進入計算機虛擬實驗室,進行仿真,驗證設計的可行性和可靠性,避免走彎路和浪費材料,同時也利于修改電路板的設計。而在實際需求中,當缺乏某個電子器件或某種電子儀器儀表時,我們可利用計算機虛擬出該器件或設備,先進行相應的仿真和測試,大大增加了我們實踐教學的靈活性和智能性。
2.6 增設具有趣味性、實用性的動手制作產品實踐內容
去除掉驗證性實驗,增設學生自主設計實用電子產品環節,如: 直流穩壓電源、信號發生器、功放器、電子節能燈等電子小產品。這不僅能激發學生學習興趣,還能夠培養學生的創新能力、實踐能力。采用任務驅動式的教學模式,實施流程為:提出設計要求―查閱資料―方案設計―電子仿真―元器件認定―電路制版―調試電路―外殼制作―形成初級產品。整個過程以學生為主體,老師為指導,將課內實訓變為課內外相結合的自主性實訓,將面向實訓結果變為面向實訓過程。[3]這些綜合設計制作的電子小產品主要來源日常生活中的案例,其目的是提高學生設計、集成、測試、工藝流程等整套產品制作的綜合設計能力、綜合操作技能水平,以及系統的開發應用能力,培養學生善于創新的能力,讓學生學會科學規范的操作流程。
3 結語
根據目前高職教育實踐教學現狀,首先要樹立起一種通過最有效的方法將知識和能力傳授給學生的高職實踐教學新觀念以及相應的具體措施,才能夠徹底脫離出普通高等教育的傳統模式,真正意義上實現培養高端技能型人才的目標。此外,地方高職教育離不開區域經濟的發展,根據區域經濟發展設置專業,整合課程,開發具有典型工作任務的實踐教學內容,才能夠適應于本地區市場的需求和經濟的發展,同時能夠提高學生的實踐能力和就業能力。
【參考文獻】
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關鍵詞: 微電子學專業微電子技術課程教學改革
在當今的信息時代,微電子學的應用已經深入國民經濟的各個領域。微電子技術的發展需要大量的多種多樣的人才,既需要設計和制造的人才,又需要科研和教學的人才,也需要管理和市場開發等方面的人才。因此,微電子學專業與其他專業一樣要培養高素質的專門人才,在業務素質方面,要培養出既具有扎實的理論基礎又具有很強的技術意識和技術能力的人才,培養出具有微電子背景的理工科復合型專業人才,以適應現代化建設和社會發展的需求。
一、課程現狀
由于受傳統辦學模式的影響很深,學生的學習能力、適應環境的能力還不強。
1.課程設置和教學內容在一定程度上脫離實際需要。許多課程的內容和實施計劃與其他本科專業有相當的雷同,這對基礎相對薄弱的學校學生來說可謂是難上加難,導致掌握的基礎知識不堅實。
2.工程教育的非工程化現象嚴重,學生能力的培養與當前電子技術實際需要的技能結合不緊密;教學內容重復,層次不分明,銜接不科學,注重每門課程理論體系的完整性,但輕視課程之間的橫向聯系。
3.重視教材的編寫,輕視專業建設和課程的開發。
4.授課方式單一,重視教師的主導作用,輕視學生學習的主動性、自主性,實施“以講為主”的教學方法仍然偏重,不利于學生能力的培養。
5.實踐性教學環節薄弱,許多學校對許多課程的教學實施手段與要求相距甚遠。
二、教學內容的改革
1.微電子學專業的學生必須掌握電子線路的基本概念理論和方法,必須系統地學習電路分析基礎、模擬電子技術基礎和數字電子技術基礎等電子線路的基礎知識。但是這些基礎課程與微電子專業課程的內容有許多重復之處,比如:《電子線路》教材中的內容與微電子學專業的《集成電路設計原理》等課程中的內容有許多重復。為了避免重復,需要有合理的開課時間安排,如《電子線路》課程應安排在《集成電路設計原理》之前,這樣有利于合并課程中相互重疊的部分,既節約課時,又保證學生的系統學習。隨著大規模集成電路和電子計算機的迅速發展,電子電路分析與設計方法發生了重大的變革,以電子計算機輔助分析與設計為基礎的電子設計自動化技術已廣泛應用于電子電路、集成電路與系統的設計之中,它改變了以定量估算和電路實驗為基礎的傳統設計方法,成為現代電子系統設計中的關鍵技術之一,是必不可少的工具與手段。因此,微電子技術專業課程內容應該增加計算機輔助分析與設計,可以與集成電路課程緊密結合起來,以適應教學改革的需要。
2.加強計算機的訓練與應用,EDA設計技術是微電子技術的重要技術之一,集成電路的整個設計過程都普遍使用計算機輔助或電子自動化設計技術的工具,以計算機為基礎,因此培養的學生必須具有很強的計算機應用和電路開發能力。學生在本科四年學習過程中要結合不同時期的學習內容,不斷地進行計算機訓練。不僅在硬件方面,而且在軟件方面,都要進行嚴格的訓練。在學習《計算機基礎》、《B語言》、《微機原理及應用》、《算法與數據結構》等計算機基礎課程期間,要結合上機訓練和編寫基本的程序,使學生熟悉計算機的基本原理和基本軟件的使用。同時,要不斷地更新和補充教學內容,把最新的技術內容引入教學中,對學生進行培養訓練。
三、教學方法的改革
工程性、系統性和適用性強是該課程的顯著特點。大部分學生在學完這門課程后,只是了解了一些專業術語,掌握了一些基本原理及方法,但理論知識運用不夠靈活,稍微復雜的電路圖就看不懂了,也不會分析和調試電路,更談不上設計和制作電路。長期以來,學生對這門課程的學習普遍感到比較吃力,甚至一些學生由于在學習該課程時產生了畏懼感,在以后的學習中凡是遇到跟模擬電路有關聯的課程都不自覺地帶有畏難情緒,從而影響了后續相關專業課程的學習,許多老師反映難教,教學效果比較差。所以必須對傳統的教學手段進行改進。
1.授課。學生注意力的高低,是評判教學成功與否的一個重要指標。微電子技術課程知識點多、內容抽象,學習過程中困難大。傳統的教學手段以板書和理論分析講授為主。這樣的教學過程,學生在學習時聽起來、看起來枯燥乏味,注意力常常不集中,對于該課程中很多抽象的概念難以理解,講課效率低下。而多媒體課件融圖、文、聲為一體,動靜結合,把看、聽、說、寫、想結合在一起,圖文并茂、視聽結合,富有吸引力,能引起學生的無意注意,使學生的注意力穩定集中,可以更好地增強聽課效果。教師交替使用幾種授課方法可有效引導學生將注意力集中到教學中來,從而保證教學質量。
2.開展課堂討論。把時間留給學生,充分調動學生的學習自主性在教學過程中,專門抽出時間留作課堂討論,以學生獨立自主學習為前提,以課外文獻閱讀為討論內容,通過科研專題討論的形式,為學生提供充分自由的表達、質疑、探究、討論問題的機會,將自己所學知識應用于解決實際問題。這樣可調動學生的積極性,促使他們自己去獲取知識以及發現問題、提出問題、分析問題、解決問題,從而開發學生的智力,培養自學能力及創新能力。
3.實驗和仿真。在集成電路設計及CAD技術教學內容中加入實踐環節,在講授理論知識的基礎上增加VHDL模擬、電路模擬、器件模擬、工藝模擬的實驗教學內容,充分利用學校的EDA實驗資源,在實驗中利用可視化的技術使原本抽象、實驗難度大、成本高或無法演示的內容形象化、可視化,使復雜、枯燥的內容變得直觀、有趣、容易理解,從而充分調動學生的積極性,增強實驗效果,適時進行簡練清晰的解說,給學生留下深刻的印象,使學習變得輕松而愉快,提高學生的學習興趣,深化理論學習,為后續課程的學習和走上工作崗位打下堅實的基礎。在集成電路制造工藝講授過程中,盡可能地組織學生參觀各類先進的半導體制作工藝相關實驗室,提高學生對制作工藝的感性認識,培養學生以后從事微電子行業的興趣。
隨著計算機硬件的飛速進步和軟件技術的迅猛發展,虛擬仿真技術成為當前流行的新型教學手段。傳統的實驗教學手段,由于實驗室購置的設備和儀器,特別是微電子專業的實驗設備價格高昂、操作復雜、容易損傷,同學們很難得到上機鍛煉的機會。而使用基于虛擬仿真技術的教學方式,過程簡單靈活,交互方式多樣,結果直觀明了,既能培養學生的動手能力和分析、綜合能力,又能提高學習興趣,激發學生的創造性。虛擬仿真技術在微電子專業教學中的應用主要體現在兩個方面:一是在電路設計方面,基于電子設計自動化EDA技術實現對電子線路(包括集成電路與版圖)的模擬仿真;二是在微電子工藝與器件方面,基于半導體工藝和器件的計算機輔助技術TCAD實現對微電子制造工藝和半導體器件結構及工作過程的仿真與演示。使用仿真軟件所提供的強大功能,包括軟件所具有的可升級性,在課堂和實驗中通過軟件設計微電子電路、工藝和器件,在屏幕上模擬其功能,可使教學概念清晰,內容生動,過程可視,還能夠大幅節省實驗設備的購置和維護費用,經濟高效。
4.課程設計。課程設計可以培養學生綜合分析、實際動手能力,同時能夠培養學生獨立解決問題、探索創新能力及組織所學知識的能力,更為重要的是這些設計能增加學生學習的趣味性。教師要組織帶有研制產品意義的綜合性應用課題,指導學生小組做設計。學生可以事先對自己的設計方案進行仿真研究,然后實施,從而節省設計時間,節約體力和精力。課程設計應激發學生的科研興趣,活躍學生的思維,開闊學生的知識面,促進學生對所學知識的綜合運用,培養學生獨研究的能力,提升實驗教學的整體質量和水平。例如以研制有新技術指標要求的集成溫度傳感器為課題,讓學生首先利用計算機做電路綜合、模擬調整、仿真、版圖設計與驗證并制備出掩模版,然后投片到芯片測試,根據測試結果分析問題,必要時返回進行第二次、第三次設計和投片。這個階段要增加工藝制備實踐的環節,注意工藝技術的培養。當然,要在畢業設計的有限時間中成功地研制出一個新的微電子產品是不大可能的,但是,把這種有創新意義的課題讓學生去實踐,對培養學生的創新能力會起很大的作用。
四、結語
目前,我國人才供求結構中存在著嚴重的“所供非所求,所教非所需”的不對稱現象:一方面,我國對集成電路設計師的需求達幾十萬,人才缺口很大,另一方面,我國每年卻有大批的大學生畢業后找不到工作,造成巨大的就業壓力。要解決這一問題,高校教育要針對我國集成電路制造和設計人才缺乏的現狀探索新型的高水平、復合型的集成電路人才培養模式,面向市場,及時了解微電子產業的人才需求情況,根據市場需要,及時調整教學體系,確定人才培養方向,探索新的教學模式,有效提高教學質量,培養適合時展需要的人才。
參考文獻:
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【關鍵詞】高職教育 數字電路與仿真 教學改革 項目化教學法
【中圖分類號】G642 【文獻標識碼】A 【文章編號】1674-4810(2014)20-0094-01
數字電路與仿真是高職電子類專業一門主要的專業基礎必修課程。一直以來,數字電路與仿真都是采用黑板和實驗兩種教學模式。在進行理論講授時是以老師為主體,學生總是被動地接受知識;而在實踐環節教師仍以傳授知識為目的,實踐課程被作為課堂理論知識的驗證。一般的教學方法造成了在教學過程中教師一手包辦、學生動手機會較少的現象。在這樣的教學模式下,學生就會缺乏對這門課程的學習興趣,抑制學生的創造力和主動性,所以必須對數字電路的教學方式進行改革,引入項目化教學法。項目化教學法是將該課程的知識轉化為若干個教學項目,然后老師和學生通過共同完成一個完整的項目而進行的教學活動,這就是一種真正的理論與實踐相結合。在數字電路與仿真的課程改革中引入項目化教學,不僅打破了理論課、實驗課的界限,也將理論教學、實踐教學、企業的相關要求融為一體,達到了高職教育與企業生產的零距離,而且實現了以就業為導向、以技能為核心的辦學宗旨。
根據高職高專的培養目標,結合高職高專教學改革的要求,本著“工學結合、項目引導、任務驅動、教學做一體化”的原則。全書共有八個項目,包括三人表決器電路、搶答器電路、數碼顯示電路、計數分頻電路、觸摸式防盜報警電路、溫度檢測電路、數字鐘電路等的設計與裝調以及用FPGA實現計數器等。通過項目任務的完成,提高學生對數字電路的理解,使之能綜合運用所學知識完成小型數字系統應用電路的設計制作,包括查閱資料、確定電路設計方案、計算與選擇元器件參數、安裝與調試電路,能使用相關儀器進行指標測試和編寫實訓報告。
數字電路主要課程內容為數制與碼制、邏輯函數、邏輯門電路、組合邏輯電路、觸發器、時序邏輯電路、存儲器、數/模與模/數轉換、脈沖信號產生電路及應用內容。因課程內容不集中,學生學后不加以運用,導致學生學完后容易忘記。所以,在課程改革中要以項目為單元、以應用為主線,將理論知識融入實踐項目中。讓學生在做中學、在學中做,鞏固每個理論知識點,提高自己的動手能力。
一 項目任務的選取
項目化教學法有別于一般的教學方法,課程中理論知識和實踐技能的傳授是通過完成具體的項目來實施的。因此,在數字電路的項目化教學中,項目任務的選取力求具有典型性和可操作性,數字電路項目化教學的任務為:(1)三人表決器的設計與制作;(2)搶答器電路的設計與制作;(3)數碼顯示電路設計與制作;(4)觸摸式防盜報警電路的設計與制作;(5)數字鐘的設計與制作。
二 項目教學的實施過程
項目任務在教學實施的過程中是要讓所有學生的參與教學活動,項目化教學注重的不是最終的結果,而是完成每個項目的過程。在數字電路的項目化教學過程中,要以項目為教學單元,采用分組的方法,每組包含4~5名學生,每個項目應根據課程的知識結構分成若干個子任務,在每個子任務里要明確學生應掌握的每個基礎知識和操作技能,子任務的實施要以學生為中心,老師充當技術支持的角色,主要由各個小組成員一起探討問題和解決問題,老師可對學生給予指導和幫助,逐步培養學生養成自己思考的習慣。項目實施的過程為:(1)引入項目;(2)老師和學生共同分析項目,明確電路功能,確定若干個子任務;(3)學生通過查閱資料和所學的知識對每個子任務提出實施方案;(4)學生根據每組討論結果制定電路方案;(5)學生利用Multisim 10仿真軟件檢測所設計的電路是否符合要求,來依次完成各子任務;(6)學生把各子任務進行級聯,通過綜合調試完成整個項目;(7)老師檢查設計及調試結果,然后進行教師評價、學生評價、自我評價;(8)書寫電路設計報告,分析電路設計的優缺點。
三 項目化課程學習的管理制度
為了使每個項目順利進行,老師專門制作了項目進度表和子項任務卡。學生根據進度表了解本次任務要求和內容。老師在進行學習管理時,采用學生實踐任務進度公示的方法,對那些進度較慢的學生給予輔導和幫助;對動手能力較強、完成項目快的學生給予獎勵。同時老師對理論知識的講授時間和實踐技能的演示時間也作了合理安排。這樣項目化教學的設計,不僅使學生由被動轉變成主動,還減輕了老師的教學負擔。
四 考核方式的改革
考核分為兩部分:理論考試和實踐考試,其中理論考試占30%,實踐考試占70%。對學生專業知識能力的考核以筆試的形式進行;對學生實踐動手能力的考核,參考制作過程的考查記錄和學生作品。這種綜合考核方式評價比較全面,更能體現高職教育培養目標。
關鍵詞:電子技術綜合設計;實踐能力;創新思維
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(ElectronicDesignAutomation)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(StudentResearchProject)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:AltiumDesigner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AltiumDesigner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。
作者:周濤 張銳敏 劉巧 李栓明 鐘福如 單位:石河子大學信息科學與技術學院
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.
1醫療設備維修發展過程
二十世紀六七十年代,醫療電子設備以電子管為主,模擬電路設計,整機電路簡單,生產廠家提供詳細的原理說明圖,設備一旦發生故障,用戶自己可修復;八九十年代,醫療電子設備以晶體管、集成電路為主,數字電路設計,生產廠家提供整機電路圖,設備發生故障,醫院工程技術人員能及時修復;到了九十年代中期,高檔醫療設備都是以電子計算機為平臺進行設計,全數字化電路,多層電路板安裝,使用大規模和超大規模集成電路,廠家自行設計定制專用模塊電路,手冊上查不到,市場上也買不到,生產廠家不提供電路圖、維修密碼等維修技術資料,用戶無法自行解決故障;近幾年來,生產廠家看到售后維修利潤可觀,便將維修工程人員劃出去單獨核算,規定維修收費任務。醫院工程技術人員在廠家壟斷維修資料和配件形勢下,修理工作困難重重,維修費用激增,致使醫院對工程人員重視程度大大降低。
2醫院醫學工程技術人員現狀
許多醫院對工程技術人員的人才培養重視不夠,與設備的發展不成比例;醫院工程技術人員少、任務重,無暇進行系統學習其知識儲備難以滿足維修需要。由于廠家對設備維修技術控制越來越多,技術資料保密以及無處不在的密碼都限制醫院工程技術人員自己開展業務,很難做到精通。廠家對設備維修的壟斷造成配件價格昂貴,嚴重影響了醫院工程技術人員的專業能力和維修速度。第三方維修公司的出現,也使得醫院技術工程人員處境被動;現代醫療設備技術含量高,電路高度集成,傳統維修手段以不能滿足維修工作的需要,價格昂貴的專業維修工具配備不全也制約了維修事業的發展。
3醫院工程技術人員的發展
3.1首先,作為醫院維修工程人員應該有熱愛本職,高度責任心,服務于臨床的意識;有自強自信,堅忍不拔,刻苦專研的精神;有善于觀察,理論分析,遵守檢修規程等嚴謹的科學態度。有腳踏實地,不計名利的品德。同時,還要不斷學習新知識和別人的經驗,總結自己的教訓,探索醫療設備維修技術的新方法,苦練自身能力。
3.2如何利用醫院院方的優勢,給設備科工程人員創造利于維修的條件,以增強醫院自己維修能力至關重要。呼吁醫療衛生領導部門或醫院組織的招標會上,要充分利用消費者地位優勢,要求廠家進行維修培訓,提供維修密碼、原理框圖、電路圖等維修技術資料。
3.3醫院工程技術人員要進一步拓寬知識面,增強基礎知識。另外隨著進口設備的不斷增多,軟件技術的廣泛應用,設備智能化程度的極大提高,醫院工程技術人員要重視英語和計算機技術的學習,這對于提高技術人員的綜合素質大有益處。
3.4建立廣泛的學習渠道,醫院給工程技術人員學習、進修和參加各種專業技術培訓機會,以增強工程人員能力。
3.5在購入新設備時,應要求廠方對醫院工程師進行設備培訓,讓醫院工程師基本掌握儀器的工作原理,能解決一些常見故障,在廠方安裝設備時,醫院工程師應全程陪同,詳細了解設備的性能指標并能進行簡單操作。醫院工程人員維修工作中除本人的專業理論水平和經驗累積外最大的困難是維修資料和配件。
3.6醫院工程技術人員在做好日常維修工作的基礎上,要善于總結,對于一些典型經驗,修理案例,常用數據進行文字記錄,把這些總結材料保存下來,有利于溫故而知新,這樣能豐富自己的實際知識儲備。
【關鍵詞】電子技能訓練 組裝 焊接 電路 電子產品
中職學生的基礎知識普遍較差,如何讓學生學會學習,特別是在電子技術課程中如何讓學生更好地掌握專業知識和基本操作技能,還必須具有一定的分析問題的能力和解決問題的能力?技能訓練是培養這些能力的一個必要途徑。
一、激發興趣是學好技能的前提
職業學校學生綜合素質和學習基礎普遍較差。在“重文輕技”社會環境思想的影響下,學生對專業知識了解甚少,缺乏感性認識,對專業理論、專業技能的學習感到困難重重。常言道:興趣是最好的老師,只有采用各種有效的方法激發學生的學習興趣,調動學生的學習積極性,變被動為主動,方能達到最佳的效果。為此,我采取了以下做法:
1.以生活中的實例激發興趣,上好理論課。開學初,我將學生帶進實訓室,讓他們參觀歷屆學生電子產品組裝成果,其中有聲光控開關、音樂門鈴、無線防盜報警器、電視機等,這些作品在我們的生活中隨處可見,通過這些活動,極大地激發了學生學習電子的興趣。
2.通過真人真事激發興趣。我校每年都組織學生參加“陜西省電子產品組裝與調試”項目比賽,并取得了很好的成績。其中2008年有2人參賽,均獲得省級一等獎,2009年2人參賽,分別獲得省級一、二等獎,2011年2人參賽,分別獲得省級二、三等獎,得到社會的高度評價,同時得到縣委縣政府以及教體局的表彰。2010年陜西省教育廳規定,凡獲得省級技能大賽二等獎以上的學生可免試進入高等院校就讀,今年全市有4名學生免試就讀大專院校,我校就有3名畢業生獲此機會。通過這些真實事例,激發了學生學習技能的興趣。
3.以競賽激發興趣。青少年學生好勝心強,渴望成功,利用這一特點,我們學校開設豐富多彩的第二課堂活動,其中就有課外電子小制作項目。每年都有學生憑借自己的作品在青少年科技創新大賽中獲得縣級以上獎勵。同時,學校每年組織4次技能大賽,在大賽中發現人才,鍛煉人才。通過這一活動,促進基礎理論教學,形成理論教學與實踐教學兩條腿走路的良好習慣,進一步激發了學生學好技能的積極性,提高了學習效果。實踐證明,在技能訓練中激發學生的學習興趣是搞好技能教學的重要前提。
二、注重教法是學好技能的關鍵
傳統的教學都是將理論教學和實踐教學分開進行,容易造成脫節。上課老師講得津津有味,學生聽得昏昏欲睡。這樣不但浪費了時間,也達不到良好的教學效果。因此,我打破教學常規,利用我校的有利條件,將學生帶進實訓室,采取理論與實訓相結合;單純操作與圖紙練習相結合;電路設計軟件與電子產品組裝相結合的教學方法。
1.實驗、實訓與理論相結合。以往的教學都是先理論后實踐,這樣浪費時間,效果又不好。在實際操作中我將技能教學逐步滲透到理論教學中,把學生帶進了輕松、活潑、愉快的學習氛圍中。萬用表的正確使用是電子技能訓練的前提,所以在講萬用表的使用時,我給每位學生準備兩塊表,機械表和數字表,然后讓他們用不同的表來進行測量、比較,通過比較,同學們很快的就容易發現,數字表精確、讀數快,使用方便,而機械表使用起來則相對費力,但是也有它的好處,比如檢測二極管的好壞、電容的好壞就比數字表有優勢,這樣比起單純的理論教學效果要好得多。上好實驗課不但可以驗證書本知識,更重要的是培養學生的動手操作能力。焊接工藝是電子技能教學重要環節,對于這個環節的教學,我是這樣安排的,上課前,讓學生自己找一些廢舊的電器,然后將電路板拆下來,進行焊接訓練。這樣做一方面對元器件的用途有更加廣泛的認識,另外還可以進行焊接技能的訓練,從而達到節約教學成本、廢物利用、增強學習興趣、實現教學目標的多重效果。
2.單純操作與紙上練習相結合。對一些元件較多、線路較復雜的電路,我采用“紙上練習”法。所謂“紙上練習”法是指學生在理解電路原理和掌握電路接法的基礎上,在練習紙上練習布線的做法。通過這種練習,學生進一步消化和理解理論知識,逐步熟悉其原理,對安裝工藝做到心中有數。實踐證明這樣做不僅節約了大量的時間,而且節省了材料,達到事半功倍的效果。
3.電路設計軟件與電子產品組裝相結合
隨著電子技術和計算機技術的發展,電子電路設計成為了現代信息技術的重要支柱,EDA軟件得到了廣泛的應用。為此,我校在二年級同時開設電子產品組裝和Protel 2004電路設計課程,在繪制原理圖時,我把電子產品組裝的電路圖作為案例進行講解,這樣學生可以掌握原理圖的繪制,另外對元器件、電路的結構等都有了較全面的認識。同時利用Protel 2004的仿真功能進行電路分析,通過組裝電子產品對PCB電路板的布局、布線、以及布線規則設置有了更加深刻的理解。通過這種教學方法,學生熟練地掌握了PCB印刷版的制作及設計。最終達到了自己設計、組裝電路的目的,極大地提高了教學效果。
三、通過項目式教學實施教學目標
從學生接受知識的過程來看,知識來源于實踐,在實踐中得到感性認識,經過反復實踐才能上升到理性認識,并回到實踐中去。由于學生認識水平的局限,技能教學不可能一步到位,這就要求教師根據學生認知規律,分階段實施教學目標。從教案的準備,實物準備,示范指導,巡視指導,到結束指導等環節,都堅持高標準、嚴要求。
1.基本操作練習與反復練習相結合
通過元器件的識別及檢測這個項目,讓學生掌握常見的元器件的識別及檢測方法。在電子技術教學中,比如“單管放大電路”、“整流穩壓電源”等環節,在進行試驗前,也要求學生對元器件進行檢測。在電子產品組裝時,又進行這方面的訓練。通過這樣反復的訓練,學生的操作能力得到了很大的提升。
2.專題操作與創造性練習相結合
專題操作練習是把一個項目分解為若干個小任務進行訓練,這樣便于學生加深對知識的理解和技能的掌握。創造性練習則是學生熟練靈活運用所掌握的知識和技能的練習。這種創造性練習可以培養學生的技能創新意識,這也是培養學生適應各種生產需要的一個重要途徑。例如印刷電路板制作,讓學生根據給定的電路在銅箔上設計電路布局,要求學生首先要熟悉原理圖,分析元件之間的相互關系,使學生對各支路、節點關系做到心中有數,然后再根據電路原理圖,確定電路布局。在創造性練習中,我們結合電子基礎知識,在學生模擬安裝電路時,只給原理圖,不搞統一模式,讓學生本著經濟合理、規范的要求自行設計電路的安裝圖,這一訓練,充分發揮了學生的想象力與技能開發的能力。
3.技能訓練與實際生活緊密聯系
電子產品組裝與學生的生活緊密聯系。為此在教學中我選擇音樂門鈴、聲光控電燈、無線報警器、數字鐘、收音機、充電器等與學生聯系比較密切的產品來進行組裝。組裝之后能實際的用在日常生活中,學生獲得了極大的成就感和滿足感,學習興趣、技能得到進一步的提升。
總之,電子實踐技能訓練是一門實踐性很強的技術,必須通過多方面的實際訓練,才能更好地鍛煉學生的操作能力,才能使中職畢業生具備“比較熟練的職業技能”和“適應職業變化的能力”。
【參考文獻】
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[1] 史新人. 電子整機原理[M]. 高等教育出版社.
[1] 石小法. 電子技能與實訓[M]. 高等教育出版社.
【關鍵詞】課程改革 電子設計 實踐教學
【中圖分類號】G423.07【文獻標識碼】A【文章編號】1672-5158(2013)06-0362-01
隨著微電子技術的飛速發展,為適應高校電子類專業的教學目標,許多課程的內容進行了增加。電子類課程具有一定的專業基礎性和技術發展性,是高校電子信息及電氣類專業的重要基礎課程。其教學內容、教學質量和教學效果關系著學生對專業課程的學習,還影響著當今社會對技術型和創新型人才培養的需求。課程教學改革是推動教學不斷進步的主題。本文在課堂教學與實踐教學等方面進行了相應改革。在保證原有完整的課程體系的前提下,本著"保證基礎、減少冗余、回避繁瑣、注重實際、力求先進、引導創新"的原則對"數字電子技術"課程內容作了相應的優化整合。
一、課堂理論教學改革
引人多媒體技術,將課堂教學帶入一個全新的情境。在感受這種教學效果的過程中,我們發現,這種頁面的播放其實并不生動。對于“電子技術”課程的教學,需要理論講解的連續性和引導性,需要師生之間的思維交流,需要給學生思考和反應的時間和空間。于是我們嘗試對課程進行設計,采用有機地結合多種教學手段,服務于課堂教學。基礎知識宜采用傳統的板書方式,板書教學最能集中學生精力的手段,因此,基礎知識采用傳統的板書方式。集成器件、電路分析等畫圖不方便,且畫圖費時,所以針對這部分內容采用多媒體課件以代替板書。
在課堂教學中,我們還把Multsim 或QuatusII 軟件靈活得運用在電路分析和電路設計部分。這樣既利用了軟件進行仿真和電路設計,加深學生對知識的理解,同時也能讓學生跟新技術接軌,提高電氣、機電類專業學生的工程素質,有利于培養創新型人才。
二、實踐實訓教學改革
科學技術的發展越來越需求注重工程技能和創新能力的人才,近幾年我們對“電子技術”課程的教學改革也越來越多地強調技術能力和創新能力的培養。因此在實踐教學環節上要加大改革力度。
1、繼續完善驗證性實驗和綜合性實驗項目
在實踐性教學內容的選擇上,既有一定量的驗證性實驗,同時也應該有適量的綜合性、設計性實驗,兩者缺一不可。
驗證性實驗是訓練學生基本實驗技能的途徑,目的是讓學生了解基本實驗理論,熟悉和了解實驗儀器的使用,掌握常用元器件的邏輯功能和使用方法,是理論教學的深化和補充。因此,驗證性實驗必不可少。
綜合性實驗的目標是培養學生運用理論知識和工程觀念分析問題和解決問題的能力,設計性實驗目標是培養學生在工程設計、制作和組織管理等方面的創新能力。
所以,我們在教學中,根據企業需求和學生自身情況,要不斷完善實驗性實驗和綜合性、設計性實驗的項目內容。
2、完善和改革實驗課程結構層次
(1)雖然在電子技術中開設了驗證性和綜合性、設計性實驗,但是由于不同的學生在提高自身動手能力、創新能力方面的方向不同。所以根據循序漸進的原則,首先由實驗教師提出基本的設計要求,列出實驗室所有的集成塊目錄,由學生自行確定設計方案,選擇電子器件,并結合電子技術實訓課程的內容,完成從設計到制作焊接電路的全部過程。這樣,既訓練了學生用所學電子知識解決實際問題的能力,為學生以后設計電路打下了良好的基礎。
(2)開設電子技術課程設計,深化實驗教學成果。為了使學生把學到的知識應用到實際,我們在學生學習完電子技術課程后,用兩周的時間開展電子技術課程設計。實驗室在課程設計期間對學生開放,學生根據設計的基本要求自主選題,課程設計的題目本著"實用、適量、適度"的原則進行選取。然后查閱資料,自己設計、焊接并調試線路。通過對電子電路的設計、焊接與調試,提高了學生的實際動手能力,鍛煉了學生將理論知識轉化為實際應用的能力,培養學生的創新精神。
(3)結合電子設計大賽,開設實驗選修課。實驗選修課的教師由科研能力強、工程素質高的教師擔任,鼓勵和組織感興趣且在驗證性實驗和綜合、設計性實驗中發現的優秀人才參加實驗選修課。教師布置的課題任務。學生全程參與從電路的設計、元器件的選購、電路板的制作、電路的調試等整個設計過程。實驗選修課的開設培養鍛煉學生獨立完成系統設計的能力,提高學生的工程實踐能力和創新能力。同時我們可以從中挑選優秀的學生參加全國、全省大學生電子設計大賽。
三、結束語
為了培養應用型復合人才的目標,我們對電子技術理論、實踐性教學內容與教學環節進行了一系列改革。通過實踐證明,改革取得了較好的效果。但是,我們還需要進一步結合電子技術的發展,在開設實驗內容的選定以及綜合性、設計性實驗項目等方面進行思考。此外,還需要繼續探討如何將實驗和實訓有機結合起來,更充分利用現有的校內外實訓基地。
參考文獻
[1] 閻石.數字電子技術基礎(第五版)[M].北京:高等教育出版社,2006.
[2] 李曉敏,付廣春.數字電子技術課程教學改革探索[J]. 高等函授學報,2011,(6).