“電子系統(tǒng)綜合設計”實驗課程的教學

潘克修

(解放軍理工大學通信工程學院，江蘇南京 210007)

“電子系統(tǒng)綜合設計”是我院電子工程專業(yè)的一門實踐性課程，學時數(shù)為40學時，在第6學期開設。通過本課程的學習，目的使學生掌握模擬與數(shù)字系統(tǒng)設計的基本方法和基本步驟;學會電子系統(tǒng)設計和常用調試工具的使用方法;培養(yǎng)學生理論聯(lián)系實際、分析解決問題和實際動手能力，為后續(xù)專業(yè)課程的學習打下基礎。2010年春季，我院“電子系統(tǒng)綜合設計”課程被確定為實驗教改課程。

1 課程教學設計

課程實施采用以自主學習為主和教師指導為輔的教學模式，結合實際電路設計的需要，按照先易后難，先簡單后復雜的思路進行講解。在教學方法上，我們針對每一課題的設計特點，采用引導、啟發(fā)、研究、討論和問題驅動等多種教學形式，做到理論聯(lián)系實際，切實提高學生的動手能力。在教學手段上，我們采用多媒體和板書相結合的形式，闡述電子系統(tǒng)綜合設計的內容。根據(jù)實際需要，我們采取實際操作示范，使學生既學到知識，又增強動手能力［1］。

在實驗內容選擇上，我們遵循以知識驗證、知識綜合、創(chuàng)新設計為主的原則。對于課程考核，我們建立了以衡量綜合素質為依據(jù)的評分標準，采用實驗考核、測試、工藝水平和實驗報告等綜合測試評估的方法評定課程成績。

2 課程實施步驟

1)課前準備階段

我們事先了解每一位學生的實驗技能、基礎知識等背景，提出課前預習和準備的要求，如復習有關模擬電路、數(shù)字電路、單片機和EDA等課程的基礎知識;掌握TI公司提供的三種模擬電路的設計軟件(Tina-TI，F(xiàn)ilterPro，SwitcherPro);使用 Protel99SE 或者DXP電路設計軟件;掌握單片機(MCS-51或MSP430)硬件系統(tǒng)設計和軟件編程等。

2)實驗技能訓練與基本單元電路設計階段

此階段實驗時數(shù)為10學時，學生人數(shù)16人，一人一組。每人完成給定的方波振蕩電路和有源帶通濾波器等基本單元電路(單元電路與下階段的系統(tǒng)設計課題有關聯(lián))的設計、制作、調試與測試［2］。

3)綜合課題設計階段

此階段實驗時數(shù)為22學時。2人或3人一組，共6個小組。其任務是完成一個綜合課題設計，即設計制作一個電路，能夠產生多個不同頻率的正弦信號，并將這些信號再合成為近似方波和其他信號。要求每組進行系統(tǒng)方案設計、理論分析與計算、電路與程序設計、確定測試方案和分析測試結果，最后寫出設計報告［3，4］。

3 課程教學內容與指導方法

課程教學分成理論教學和課題制作兩部分。

理論教學部分共8學時，教師講解電子系統(tǒng)設計課題，讓學生樹立系統(tǒng)的概念，培養(yǎng)他們的系統(tǒng)分析問題、解決問題和工程實踐能力。教學內容主要包括:電子系統(tǒng)設計導論、模擬電子系統(tǒng)設計、數(shù)字系統(tǒng)設計、單片機系統(tǒng)設計和電源電路設計等。如通過“寬帶放大器”課題講解模擬電子系統(tǒng)設計的過程，重點包括:①方案比較與設計，即如何根據(jù)課題要求的功能和技術指標構建系統(tǒng)的整體框架結構;②系統(tǒng)的各模塊設計，即講解電路的設計方法，元器件的選取原則，本實驗課題相關的新技術和新器件的運用等。

課題制作包括方案設計、組間交流、方案修改、教師審核、實際制作與調試等過程。各組學生首先根據(jù)布置的課題自行擬定設計方案，然后匯報交流其設計方案。在此基礎上，指導教師采用集體輔導、問題討論和個別答疑等方法完善方案設計。最后，各組根據(jù)審定的方案進行實際制作和系統(tǒng)測試等。

4 實驗場地與器材保障

本課程實驗場地安排在我校電子設計與教學實驗中心的開放實驗室。該實驗室配置了20套實驗裝備，包括:計算機、穩(wěn)壓電源、數(shù)字示波器、智能信號測試儀和萬用表等。另外，還配備了LCR測試儀、邏輯分析儀和頻譜分析儀等較高檔儀器。

在器材保障方面，該開放實驗室配有常用的電工工具、模擬集成芯片(如，TL084、LM358、NE555等)、三極管、阻容器件及必要的耗材等。如果方案設計中需要一些特殊器件，學生征得指導教師同意后便可由專門人員進行采購。

5 課程考核與分析

考核成績由三部分組成:①單元電路的完成情況:電路功能、性能指標和制作工藝等，占40%;②綜合課題的方案設計、制作工藝、測試結果和總結報告等，占50%。根據(jù)實驗進展情況，還要評判每名學生對綜合課題的貢獻;③學生的基礎知識掌握情況:課前預習、實驗態(tài)度、動手能力、合作意識和創(chuàng)新能力等，占10%。

從課程實施結果來看，每名學生均能完成第一階段的實驗。經過此階段的訓練，學生在器件的選擇和應用、資料查閱、電路焊接和儀表使用等基本技能方面有了長足的進步，為第二階段設計打下了良好的基礎。在第二階段的綜合設計課題中，全班6個小組中有2組實現(xiàn)了全部功能和技術指標，2組完成了大部分功能和電路模塊的設計，余下的2組只完成了大部分電路設計，系統(tǒng)聯(lián)試未完成。

6 結語

整個課程組織嚴密，教學方法上充分發(fā)揮了學生的積極性，電子系統(tǒng)綜合設計能力和動手能力等都得到提高。

在課程實踐過程中，我們有以下體會:①學生進入實驗室前應復習以前學過的模擬電子設計技術、數(shù)字電路與邏輯設計技術、EDA技術和單片機設計技術等基礎知識;②有針對性地對所學過的理論知識進行串解;③應對每一名學生實驗過程進行全程跟蹤，以便有針對性的指導;④實驗課題是要求學生有較高的動手能力要和學生充分利用課外時間，確保課內/課外實驗時數(shù)為1:2，這樣才能較好地完成實驗;⑤由于本課程是設計性實驗，所需要的器件、耗材和設備較多，如果推廣此課程，學校還需要在實驗經費、實驗設備和實驗場地等方面加大投入。

［1］ 巴巴拉·格羅斯·戴維斯著.教學方法手冊(國外大學教學與教改譯叢)［M］.嚴慧仙譯.杭州:浙江大學出版社，2006

.［2］ 潘克修等.大學生電子設計競賽與創(chuàng)新能力培養(yǎng)［C］.南京:2009年解放軍理工大學學報軍事教育特刊，2009.08

［3］ 黃智偉主編.全國大學生電子設計競賽訓練教程(第二版)［M］.北京:電子工業(yè)出版社，2011

［4］ 庫錫樹，劉菊榮主編.電子技術工程訓練［M］.北京:電子工業(yè)出版社，2011