发布时间：2023-09-27 10:03:49
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2.综合实训：提升综合素质模拟电子技术实践教学改革的最后一个环节是综合实训。这其中已经不只是模拟电子技术一门课程，它将与数字电子技术、单片机技术应用等课程综合开发设计题目，训练学生的系统设计的能力。在训练方法上通过主动学习、自主设计和创新设计三个步骤激发学生的求知欲望和创新意识。（1）主动学习：根据实验系统需要实现的基本功能和达到的指标要求，学生通过查阅文献，确定自己的设计方案；利用软件仿真电路，并通过调试确定适合的参数；写出预习报告。（2）自主设计：根据软件仿真电路搭建实际系统的硬件组件；完成系统程序设计；进行软硬件调试，通过查找错误、解决问题，达到锻炼提高的作用；测试系统的基本参数和功能。（3）创新设计：完成实验系统的进阶指标：如增加功能或提高指标；对系统进行最终测试，给出误差分析；写出实验报告，提交实验作品。综合实训使学生较系统地掌握电子系统设计过程的选题、立项、方案论证、电路设计、装配调试、系统测试、总结报告、文档整理等全过程，培养学生理论知识的综合运用能力。
二、进一步完善实践教学体系
1.严格考核制度
要想使模拟电子技术实践教学顺利地进行下去，必须进行严格的考核制度，以保证实践教学的良好效果。（1）基础实验。根据学生每次做实验前的预习报告和实验中的操作表现、实验后的结果分析，给出实验成绩，占模拟电子技术课程总成绩的20%。模拟电子技术课程总成绩=70%的期末考试卷面成绩+20%的实验成绩+10%的平时成绩。（2）课程设计。完成课程设计中常用单元模块电路仿真，成绩为“及格”；完成课程设计中常用单元模块电路和规定电路的仿真设计，成绩为“中等”；完成课程设计中全部软件仿真设计，成绩为“良好”；完成课程设计中全部软件仿真设计和一个综合设计制作选题，成绩为“优秀”。
2.完善实践教学体系的配套工作
除上述改革措施外，为进一步完善实践教学体系，实验室硬件设备和运行经费的投入是必要条件；编写相应教材，加强较适合学生之间的交流也十分重要。已经完成或正在进行的工作如下：（1）吸取经典教材的宝贵经验和新的教学理念，结合独立学院的人才培养目标以及本院课程设置和课程大纲的要求，编写适用于应用型本科的教材——《模拟电子技术基础》以及配套的实验及课程设计指导书。（2）开设电子设计工程师认证考试（EDP），为学生就业增加砝码；指导优秀学生参加全国大学生电子竞赛、全国大学生专业竞赛等，促进“因材施教的个性化培养”。（3）建立了模拟电子技术课程与实验的网站，实现了指导教师与学生、学生与学生之间的互动，拓宽了主动学习的空间。
在数电课程教学中，课内实验及课程设计是基础又重要的实践环节，而EDA技术作为世界电子设计的最新技术潮流，已成为高校电类课程教学的热点［1］。本文针对燕山大学近年来将EDA技术应用到电子技术实践教学中所做的改革和创新做了一些总结。如何使学生将理论知识消化、吸收并转化为实际动手能力应用于工程实践当中，已经成为教学的主要目的。在整个数电教学体系中，采用项目驱动法进行理论教学;课内实验以教师为主导学生为主体进行;课程设计(三级项目)做到以学生为主，教师为辅。
1数字电子技术实践教学概况
1.1EDA实验室简介
燕山大学光电子系EDA(ElectronicDesignAuto-mation)实验室始建于2000年，使用面积300m2，建设规模130台套，可同时为4个教学班开设实验项目。目前主要为电子信息、通信工程、计算机科学与技术、电子科学与技术和光电信息科学与工程等专业开设EDA课程设计。EDA实验室自建立经历了三次可编程逻辑器件的升级换代:第一次是ALTERA公司MAX7000系列的EPM7128SLC84－15，第二次是FLEX10K系列的EPF10K10LC84－4，目前使用的是EP2C35系列的EP2C35F484C7N，包含33216个逻辑单元，是一款低功耗低成本FPGA芯片。各芯片资源特性对比见表1。
1.2EDA课程设计概况
数字电子技术本科教学，包括64学时的数字电子技术，其中含12学时的课内实验(由燕山大学电子实验中心承担)和2周的课程设计，即EDA课程设计(由燕山大学光电子系EDA实验室承担)，而且课程设计成绩单独进行考核。EDA课程设计以数字电路设计自动化为主，是芯片级的设计，是硬件设计的软件化。这也正是与传统设计的差异所在。在工程教育专业认证背景下，以国际工程教育理念为导向［2］，在学生学习了数字电子技术的基础上，训练学生综合应用学过的理论知识设计比较复杂的数字电路的能力。通过本课程设计，使学生掌握使用EDA工具设计数字电路的方法，具体包括图形设计输入、编译、时序仿真、下载和硬件验证等过程。让学生掌握EDA工具设计数字电路的方法，支撑毕业要求———“针对一个设定的电子电路或通信系统，具有给出设计方案的能力”.设计用到的软件早期为MAX+plusII，后期为QuartusII。其均有两种典型输入方式:原理图与硬件描述语言(VHDL、VerilogHDL等)。原理图输入方式的特点:比较直观，易于仿真，便于信号观察与电路调整。要求对系统及电路非常熟悉，但当系统功能复杂时，其效率低。硬件描述语言则恰恰相反:系统功能复杂时效率高，设计周期短。本课程设计是与数字电子技术理论课对应的实践环节，所以课程设计中要求学生使用原理图输入方式，以此来巩固学生数电知识，这也是这门课程设计的主要特色。据了解许多院校该实践教学大多采用硬件描述语言的方式。此外，对于电子信息工程(卓越试点)班的同学，由于学时为3周，我们鼓励学生用多种方案实现功能，自主扩展题目功能，额外使用VHDL语言实现部分模块功能［3］。
2课程设计内容与流程
整个EDA课程设计的内容与流程如图1所示。第一，教师讲解。每次EDA课程设计开始时，指导教师都要用4学时来讲授课程设计软件部分(2学时)和硬件部分(2学时)。其中软件部分主要针对MAX+plusII或QuartusII进行讲述，硬件部分围绕教材———参考文献4的第6章和实验箱资源等内容展开，着重讲解题目用到的资源及使用过程中需注意的问题［4］。第二，选题。课程设计我们设置了诸如智能交通灯、电子琴、密码锁等共计31个题目供学生选择，使一个教学班的每个学生(基本小于等于30人)的题目都是不一样的。这样虽然给指导教师增加了工作量，但对学生是有益的，避免了以往互相“参考”的弊病。第三，资料查阅。早期使用软件为MAX+plusII功能简单易用，学生经过教师讲解后，很快就可以上手进行设计。后期软件升级为QuartusII功能强大，软件操作复杂，需要学生花费较多的时间熟悉此软件的操作设计流程。要求学生借助网络、图书馆等资源查阅相关资料，包括软件使用教程和设计题目相关资料。第四，方案设计。按照题目需求，给出设计方案，并对设计方案可行性进行论证。分析设计要求，将题目模块化，功能分解，以便按模块进行元器件级实现。这部分由学生自主设计，方案是否合理可行，直接决定设计题目能否顺利完成。第五，模块化实现(包括仿真)。总体设计方案确定后，就要进行功能分解，模块化，这对后期的时序验证、电路仿真乃至错误排查至关重要。系统总体功能的实现依托各模块的准确设计及协同性，学生通过时序仿真、功能仿真乃至测试节点的波形进行反复修改排查，直至达到设计预期目的。第六，下载验证。整个电路图及各个模块都仿真测试无误后，即可以进行下载验证。以往采用并口下载由于不支持热插拔很容易发生烧芯片等现象，现在采用USB口下载不仅提高了下载速度而且也极大地减少了烧芯片的概率。每个班级配备示波器、逻辑分析仪、万用表等测试仪器一套，满足学生测试需求。尽管每次进行设计前都要对实验箱进行检修，但依然在设计中会发现个别实验箱的硬件故障，一般指引学生用替换法进行排查，很容易就能找到问题所在。第七，答辩验收。成立由8名指导教师组成的答辩委员会，分2个答辩组进行验收，每组4名指导教师。分别对如下几方面进行评定:首先，学生设计方案讲解。其次，回答指导教师的提问。最后，硬件实验箱功能演示。第八，设计报告撰写。以往学生容易忽视设计报告的重要性，为了避免此类情况的发生，我们在设计之初就反复强调文档在整个课程设计中的重要性，并适当提高设计报告在成绩评定中的权重。第九，成绩评定。根据《EDA课程设计(三级项目)大纲》及《EDA课程设计(三级项目)评分标准》将答辩验收及设计报告的成绩进行汇评，最后给出总评成绩。实践表明，超过25%的学生能达到优秀(A)，约50%的学生能达到良好(B)，约15%的学生为中(C)，不足10%的学生为及格(D)。
3结语
经过16年的改革与发展，燕山大学光电子系EDA实验室无论是硬件装备，还是软件资源都比较完备，EDA课程设计这一实践教学活动也得到渐进式发展。为了更好地提高学生将理论知识应用于工程实际的能力，指导教师需要在指导答疑时把握好度———既要答疑解惑，又要激发出学生自身的设计思维与灵感;设置大量与日常生活、工程实际密切相关的题目，激发学生的学习兴趣，开阔学生眼界，为将来从事相关工作打下基础。理论和实践教学改革措施经过多年的运行，获得了学生和教师的广泛好评。
参考文献:
［1］林喜荣，董敬峰.基于EDA技术的电子技术实验改革与创新［J］．黑龙江教育，2014，(10):8－9.
［2］徐卫林，彭晓春，岳宏卫，等.工程教育专业认证背景下的微电子专业教改实践研究［J］．科技资讯，2016，(22):81－84.
我院积极响应教育部关于课程改革与创新的号召，从教学实际出发，广泛采用工学结合、项目化教学选择课程教学内容，重在培养学生实践能力。采用行动导向的教学方法，重视过程考核，强调基于工作过程，通过课程改革与实践培养了一批机电一体化专业电子技术应用能力较强的学生，教学质量明显提高。
一、课程定位与设计
1.课程的性质
《数字电子技术》课程是机电一体化技术专业的一门专业核心基础课。该课程以数字电子电路的分析、设计与制作为基础，培养学生认识电子元器件和电子线路图，分析和制作典型数字电子电路的能力，是后续课程“单片机应用”、“电子线路CAD Protel”、“机电产品维修技术”等专业课程的基础。
2.课程的作用
通过本课程学习，培养学生的数字电子技术的分析、设计、应用与制作能力，为后续课程的学习打下坚实的理论基础和实践基础，支撑电子设计竞赛及毕业设计等课程教学任务的完成。
3.课程的特点
《数字电子技术》与《模拟电子技术》相比较：（1）同时具有算术运算和逻辑运算功能。（2）电路实现简单，主要以布尔代数作为基础的数字逻辑电路。（3）集成度高，功能实现容易。
4.课程的教学特点
《数字电子技术》是有一定难度的课程，需要理论知识的支撑和实践能力的积累。数字电子技术更新快，在教学内容载体的选择上十分重要。采用理实一体化项目课程模式，使理论与实践有机结合，重在各种数字集成电路芯片的应用。
二、课程改革思路
教学重心由以往重视传授知识向注重培养学生的数字电路综合能力方向转变，遵循“理论够用，重在实践”的原则，并在教学过程中不断深入研究和探索。
1.采用“教、学、做”的理实一体化教学方法，即让学生在制作、调试、测试若干个典型电子电路中学习理论知识，从而使理论与实践交替出现，抽象与形象交叉产生，提高高职生的学习兴趣，增强学习效果。
2.理实一体教材建设，为深化课程的理论与实践一体改革，首先制定理论与实践一体的课程标准，再确定理论与实践一体化教学设计方案，最后编写适应用学生的理实一体教材。
3.现代教育教学技术的使用，利用网络实施教学已成为数字电路教学改革的内在需要，建立课程网站，充分发挥现代教育技术的优势，很好地激发了学生的学习兴趣和主观能动性。
4.加强实训环节，培养学生分析、设计、组装和调试数字电路的基本技能。
5.改革教学方法和教学手段，全面推进讨论式、互动式、案例教学和学习研究式、行动导向式等教学方法，培养学习自主学习和创新能力，有效提高课堂教学质量。
三、课程改革与创新
1.教学内容的改革
《数字电子技术》课程教学内容的改革关键是选择合适的项目，由浅入深进行教学，我们设计6个项目。
项目一：组合逻辑电路的设计与制作
任务模块：（1）简单抢答器制作；（2）产器质量检测仪设计与制作；（3）基于CC4028的“楼梯照明灯控制器”设计与制作，基于CC4040的“霓虹灯控制”的设计。
项目二：时序逻辑电路设计与制作
任务模块：（1）由触发器构成的抢答器制作；（2）多功能数字钟的设计与制作。
项目三：555定时器应用与制作
任务模块：光控节能开关的设计与制作。
项目四：A/D、D/A转换及应用
任务模块：（1）数字电压表设计与制作；（2）锯齿波发生器设计与制作。
项目五：半导体存储器、可编程逻辑器件应用与制作
任务模块：可编程时间顺序控制器的设计与制作。
项目六：综合电路设计与制作
任务模块：（1）“数字频率计”设计与制作；（2）“自动洗衣机控制器”设计与制作。
2.教学方式
（1）遵循学生能力培养的基本规律
我们将数字电路分成六个项目，有四个难度等级，从而做到由浅入深，由简单到复杂，遵循学生能力培养的基本规律。
（2）采用灵活多样的教学方法
本课程采用多种教学方法：讲授法、操作示范法、头脑风暴法、网络视频教学法、行动导向教学法。
（3）实践环节改革
实践环节改革的思路是强调基于工作过程，数字电路制作与调试的工作过程：数字电路的解剖、分析、制作、调试、查阅资料、试制等实践操作。使学生会解剖数字电子电路，掌握各典型单元电路的分析方法，根据电路制作和调试数字电路。
本课程改革后，学习的内容是工作，通过工作实现学习，学生实践操作过程就是将来的工作过程，提高了学生的综合职业能力。
（4）考核方式的改革
通过改革考核方式，改变了传统的平时成绩（20%）+实验成绩（20%）+期末考试成绩（60%）的考核方式，将考核贯穿到学习的全过程，实现从“重结果”向“重过程”的转变。把成绩分配到每一个项目中，期末再增加一个理实一体化的综合考试。平时的实践考核成绩由教师评价、学生自评和互评三部分组成，学生自评和互评是对教师评价的一个参考和补充。为了方便过程性考核的具体实施，我们已经制定每一个项目的评价标准。通过过程性考核，学生在每一个项目中都能掌握相应的知识和技能，保证了学习的质量。
四、结语
本课程采用项目式教学，在教学过程中体现了学生的主体作用，充分调动了学生学习的积极性与主动性。不仅加深了学生对理论知识的理解，更重要的是提高了综合职业能力和创新能力，从而达到了高职高专培养高技能应用型人才的目的。
参考文献：
