淺談電子類專業(yè)學(xué)生的技能培養(yǎng)

何家梅， 周成虎， 查蔓莉

（河南工程學(xué)院電氣信息工程系，河南鄭州 451191）

淺談電子類專業(yè)學(xué)生的技能培養(yǎng)

何家梅， 周成虎， 查蔓莉

（河南工程學(xué)院電氣信息工程系，河南鄭州 451191）

論文從四方面探討電子類學(xué)生電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)和制作技能的培養(yǎng):①從課堂入手，重視各種EDA軟件在教學(xué)中應(yīng)用;②在各類實(shí)訓(xùn)中，全面培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)技能，如查找資料、選擇方案、電路仿真、選購元件、PCB制作以及安裝調(diào)試，以學(xué)生為主，教師為輔;③學(xué)院建立了創(chuàng)新開放實(shí)驗(yàn)室，選拔有興趣的學(xué)生在此平臺上自主學(xué)習(xí)，使學(xué)生的專業(yè)技能進(jìn)一步提高;④以電子大賽作為契機(jī)，組織學(xué)生參賽，取得了較好的成績，學(xué)生專業(yè)技能得到突飛猛進(jìn)。實(shí)踐教學(xué)表明，從以上四方面綜合培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)技能，能使學(xué)生自學(xué)能力、創(chuàng)新能力，實(shí)踐應(yīng)用能力得到了極大的提高，涌現(xiàn)出一批優(yōu)秀的學(xué)生，并帶動了全體學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。

電子類專業(yè);技能培養(yǎng);電子設(shè)計(jì)自動化;課程實(shí)訓(xùn);創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室;大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競賽

0 引言

大學(xué)教育的一個(gè)重要內(nèi)容是對學(xué)生專業(yè)技能的培養(yǎng)，其核心是分析問題和解決問題的能力。具體到電子類專業(yè)就是電子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、組裝和調(diào)試的能力。近年來，我院電信系從課程設(shè)置到教學(xué)內(nèi)容改革，從覆蓋全體學(xué)生的實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)到為有興趣的學(xué)生建立的電子創(chuàng)新開放實(shí)驗(yàn)室，探索出了一套培養(yǎng)學(xué)生電子專業(yè)技能的方法。

1 實(shí)訓(xùn)安排貫穿各個(gè)學(xué)期

1.1 專業(yè)和課程介紹

我院電氣系有4個(gè)?？茖I(yè):電子信息工程、通信技術(shù)、應(yīng)用電子技術(shù)、電氣自動化。在課程設(shè)置上我們加強(qiáng)了實(shí)訓(xùn)教學(xué)環(huán)節(jié):?？?年在第二、三、四、五學(xué)期分別開設(shè)了電子技術(shù)操作、電子課程綜合設(shè)計(jì)、印刷線路板設(shè)計(jì)和單片機(jī)設(shè)計(jì)實(shí)訓(xùn)以及電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)訓(xùn)，用時(shí)共計(jì)10周，占10學(xué)分。在實(shí)訓(xùn)中學(xué)生學(xué)習(xí)電子產(chǎn)品(收音機(jī)、萬用表)安裝和調(diào)試的方法;用晶體管和通用集成芯片完成秒表、搶答器、倒計(jì)時(shí)、報(bào)警器、音頻放大器的仿真和制作;用單片機(jī)完成萬年歷、計(jì)算器、交通燈、時(shí)鐘、溫度計(jì)、電壓表的設(shè)計(jì)和制作;通過EDA實(shí)驗(yàn)箱完成FPGA的仿真、下載及驗(yàn)證。

1.2 實(shí)訓(xùn)方法

我們對實(shí)訓(xùn)方法進(jìn)行改革，在實(shí)訓(xùn)中以教師指導(dǎo)為輔，學(xué)生自學(xué)為主。從電路仿真設(shè)計(jì)、選購元件、PCB制板、焊接安裝到最后調(diào)試的各個(gè)環(huán)節(jié)均由學(xué)生獨(dú)立完成。具體做法是:①實(shí)訓(xùn)前1個(gè)月，要求學(xué)生完成選擇題目、仿真設(shè)計(jì)電路、列舉元件清單的任務(wù);②從學(xué)生選擇的題目中選出電路可行、難易適中、元件易得的5個(gè)題目，供所有學(xué)生選用;③被選中題目的學(xué)生在實(shí)訓(xùn)第一周給大家講解電路的原理，教師進(jìn)行補(bǔ)充和完善，以便使每位學(xué)生了解電路的原理。這樣既調(diào)動了優(yōu)秀學(xué)生的積極性，又確保大部分學(xué)生能夠理解電路的原理;④購買、分發(fā)元器件都讓學(xué)生組織安排;⑤制作PCB板、安裝焊接并最終調(diào)試，完成整個(gè)電子作品設(shè)計(jì)和制作。通過以上過程使學(xué)生掌握了電路設(shè)計(jì)制作的一般方法。

2010～2011年下學(xué)期在電子0941、0942本科班采用此方法培養(yǎng)學(xué)生專業(yè)技能，學(xué)生的積極性被調(diào)動起來，從剛開始按照教材選擇的芯片到從電子器材商場能買到的芯片，學(xué)生根據(jù)可獲得的芯片反復(fù)修改電路。實(shí)訓(xùn)周學(xué)生在實(shí)驗(yàn)室經(jīng)常忙碌到晚上9點(diǎn)，這在以往實(shí)訓(xùn)中是罕見的。學(xué)生的設(shè)計(jì)思路十分開闊，每個(gè)組的電路都各不相同，使教師們都大受啟發(fā)。

2 重視各種EDA軟件的使用

2.1 EDA軟件介紹

EDA是電子設(shè)計(jì)自動化(Electronic Design Automation)的縮寫。EDA軟件寬泛地分4種:①電路仿真軟件，如Pspice、EWB(Multisim)、Protues;② 印刷電路板設(shè)計(jì)軟件，如Protel(Altium)軟件;③PLD設(shè)計(jì)軟件，如MAX+PLUSII、QuartusII;④ IC設(shè)計(jì)軟件。教學(xué)中涉及前三類軟件。EDA軟件不僅用于電路仿真設(shè)計(jì)、做PCB板，而且可以通過軟件編程對硬件結(jié)構(gòu)和工作進(jìn)行重構(gòu)，從而使得硬件的設(shè)計(jì)可以如同軟件設(shè)計(jì)那樣方便快捷?，F(xiàn)代電子技術(shù)向高集成度、專用芯片(ASIC)、片上系統(tǒng)(SOC)方向發(fā)展，EDA軟件的自動化和智能化程度不斷提高，高性能EDA軟件為復(fù)雜的嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供了不同用途和不同等級的一體化的開發(fā)集成環(huán)境。

2.2 EDA軟件的使用場合

EDA仿真軟件能很好的說明電路的功能，例如用Pspice可以分析各節(jié)濾波電路的特點(diǎn);用EWB分析555產(chǎn)生振蕩電路的頻率等等。EDA仿真軟件在教學(xué)中的使用場合:① 仿真軟件應(yīng)用要與基礎(chǔ)課同步進(jìn)行，教師在電路分析、模擬電路、數(shù)字電路教學(xué)中經(jīng)常使用電路仿真軟件，并要求學(xué)生部分作業(yè)用軟件仿真完成。②實(shí)訓(xùn)中電路仿真是必須做的，學(xué)生提交仿真電路圖和元件清單，才可以購買器件。③實(shí)訓(xùn)中盡量用Altium Designer6.9制作單面PCB板取代萬用板。④單片機(jī)實(shí)訓(xùn)中要求學(xué)生用Proteus和Keil C在電腦上仿真運(yùn)行之后，再做實(shí)物。經(jīng)過幾個(gè)學(xué)期的培養(yǎng)，學(xué)生畢業(yè)時(shí)，大部分都掌握了EWB(Multisim)、Proteus、Keil、Altium Designer6.9、MAX+PLUSII、QuartusII軟件的使用，為復(fù)雜片上系統(tǒng)開發(fā)打下了基礎(chǔ)。掌握EDA軟件的使用，是電子類學(xué)生應(yīng)該具備的專業(yè)技能。

3 建立大學(xué)生電子創(chuàng)新開放實(shí)驗(yàn)室

3.1 電子創(chuàng)新開放實(shí)驗(yàn)室的特色和作用

電子創(chuàng)新開放實(shí)驗(yàn)室位置在實(shí)驗(yàn)樓里，提供實(shí)驗(yàn)場所及設(shè)備，學(xué)生可自備電腦，業(yè)余時(shí)間來學(xué)習(xí)、研究、設(shè)計(jì)和制作電路。使用的元件一部分由學(xué)校提供，其余自費(fèi)購買，獲獎后報(bào)銷。實(shí)驗(yàn)室由學(xué)生自主管理，學(xué)生自學(xué)為主、教師指導(dǎo)為輔。學(xué)生之間以老帶新、互相協(xié)作、重在實(shí)踐，形成了濃厚的學(xué)習(xí)氛圍。學(xué)生經(jīng)常利用業(yè)余時(shí)間到創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室學(xué)習(xí)，輔導(dǎo)電子競賽的老師，也經(jīng)常利用休息時(shí)間到學(xué)校輔導(dǎo)學(xué)生。在電子創(chuàng)新開放實(shí)驗(yàn)室的學(xué)生由于得到老師和同學(xué)的幫助，專業(yè)技能進(jìn)步很快。參加競賽及獲獎的學(xué)生全部來自電子創(chuàng)新開放實(shí)驗(yàn)室。值得一提的是，有位學(xué)生在網(wǎng)上購買的小型機(jī)床的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)改造出一臺印刷電路板雕刻機(jī)，雕刻機(jī)在程序控制下，鉆頭幾分鐘即可加工完成一塊單面PCB板，加工質(zhì)量很高。另外一名學(xué)生設(shè)計(jì)制作的單片機(jī)學(xué)習(xí)板已在網(wǎng)上銷售。還有兩位同學(xué)開發(fā)出太陽能照明系統(tǒng)，太陽能充足時(shí)，太陽能電池產(chǎn)生的電能通過升壓可供220 V燈泡工作，并用蓄電池存儲電能;太陽能不足時(shí)，可以用蓄電池供電;如果檢測到蓄電池地電流不足，自動切換到交流供電電網(wǎng)上，保證燈泡始終有可靠的電能供給。電子創(chuàng)新開放實(shí)驗(yàn)室中學(xué)生的優(yōu)秀作品層出不窮。

3.2 電子設(shè)計(jì)大賽簡介

全國大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競賽始于1994年，每兩年舉辦一次，由教育部高教司、工業(yè)和信息化部人教司共同主辦的全國性大學(xué)生科技競賽活動。比賽要求學(xué)生在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成電路的設(shè)計(jì)和電子產(chǎn)品組裝。競賽是對參賽團(tuán)隊(duì)電子設(shè)計(jì)能力、理論聯(lián)系實(shí)際能力、科技創(chuàng)新能力、工程實(shí)踐能力和團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力的最好檢驗(yàn)。

3.3 電子設(shè)計(jì)大賽的成績

參加電子大賽可以促進(jìn)學(xué)生技能突飛猛進(jìn)。賽前充分準(zhǔn)備，賽時(shí)集思廣益、拼體力、拼智力，歷經(jīng)四天三夜完成作品，賽后總結(jié)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)。近年來參賽成績不斷提高，2011年全國大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競賽河南賽區(qū)我院有15個(gè)參賽隊(duì)，45名學(xué)生參賽，獲一等獎1個(gè)、二等獎4個(gè)。2012年參加第七屆“中國航信杯”全國信息技術(shù)應(yīng)用水平大賽，參賽學(xué)生獲得了全國一等獎1隊(duì)、全國二等獎2隊(duì)、全省二等獎2隊(duì)的優(yōu)異成績。其中由朱振豪等人設(shè)計(jì)制作的多功能數(shù)顯卡尺以總分第一名獲得了全國一等獎。2013年參加“瑞薩杯”全國大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競賽，朱振豪等3人榮獲國家一等獎，姜順天等3人榮獲國家二等獎。

4 結(jié)語

名言道:“聽過的，我會忘記;看到的，我能記住;做過的，我才能理解”。華中科技大學(xué)的楊叔子院士提出，創(chuàng)新來源于實(shí)踐。幾年的實(shí)踐表明，通過采用多種方法綜合培養(yǎng)，不僅提高了學(xué)生的電子專業(yè)技能，而且增強(qiáng)了學(xué)生對所學(xué)專業(yè)的興趣。一些畢業(yè)生利用所學(xué)專業(yè)知識進(jìn)行創(chuàng)業(yè)，還有些人很快找到了研發(fā)的工作，大部分畢業(yè)生進(jìn)入社會后得到了良好的發(fā)展。

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On the Skills Training of Electronic Speciality Students

HE Jia-mei，ZHOU Cheng-hu，CHA Man-li
(Department of Electrical Information，Henan Institutes of Engineering，Zhengzhou 451191，China)

In this paper，the cultivation of specialty skills on electronic system designing and producing of electronic speciality students is studied from four aspects.In the class，we attach importance to the application of various EDA software.In various practical trainings，students are trained comprehensively，including information searching，solution selection，circuit simulation，electronic component choosing，PCB producing，installation and debugging.The trainings are student-oriented，with the assistant of teacher auxiliary.Our department also sets up an innovation open laboratory，and selects interested students to study in the laboratory independently.It can improve their speciality skills significantly.We take advantage of National Undergraduate Electronic Design Contest，organize students participation in the contest.These students achieve quite good result，at the same time，they speciality skills advance rapidly.Practical teaching indicates that by four aspects mentioned above，speciality skills of student，such as self-learning ability，innovation capacity，application ability can be greatly enhanced.A group of gifted students have sprung up and the enthusiasm of all students are stimulated.

electronic speciality;skills training;EDA(Electronic Design Automation);practical training;innovation lab;National Undergraduate Electronic Design Contest

G 642

A

1006－7167(2014)05－0217－03

2013－05－06

河南省教育廳科技攻關(guān)項(xiàng)目(112102310327)

何家梅(1963－)，女，重慶江津人，學(xué)士，副教授，主要從事電子類專業(yè)基礎(chǔ)課和實(shí)訓(xùn)課教學(xué)。

Tel.:13283873210;E-mail:1907444191@qq.com