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电子设计应用论文实用13篇

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电子设计应用论文

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SABER软件是一个在数学模拟及硬件设计方面功能卓著的仿真工具。对于复杂的混合信号设计和验证问题,SABER软件为设计工程师提供了一种功能强大的混合信号行为仿真器。由于混合信号硬件描述语言——MAST的支持,SABER软件实现了单一内核混合信号及混合技术的仿真,完全改变了模拟电路仿真的现状。SABER软件在混合技术领域具有多个仿真引擎,可以分别处理不同领域的设计单元,且遵循相应的守恒定律,支持电力系统、机电一体化、机械系统、电子系统、光电控制系统、液压系统等系统单元。现在,SABER软件在汽车和飞机制造领域已得到广泛的应用。尤其是在汽车制造领域,许多欧美公司已将它定为行业标准,并投资SABER软件的发展以不断满足新的设计需要。

SABER软件具有明显的优势:分析从SOC到大型系统之间的设计,包括模拟电路、数字电路及混合电路;通过单一的混合信号仿真内核就可以提供精确有效的仿真结果;通过对稳态、时域、频域、统计、可靠性及控制等方面的分析来检验系统性能。

SABER仿真器能够让设计人员对从汽车的最初设计方案(方框图)到由实际电路和机械实现的完整系统进行仿真。这种能力对于复杂运动控制系统的设计(如ABS系统、安全气囊系统、发动机控制系统、车身控制系统等)尤为重要。

2汽车电子仿真技术的应用

汽车在投产之前要经过大量的测试试验,对原设计不断地进行修正往往会耗费大量的物力和时间。在设计阶段,对各种状况进行模拟仿真、修正、完善设计,能够提高效率、缩短开发周期。使用SABER软件进行仿真,主要分为3个阶段:建立数学模型、对系统原理进行仿真和对仿真模型进行修改检验。

2.1建立数学模型

所谓计算机仿真就是将实际系统的运行规律用数学形式表达出来,它们通常是一组微分方程或差分方程,然后通过计算机采用数值求解法求解这些方程。

在仿真之前,首先对系统原理图中的所有零部件进行抽象化,建立数学模型,绘制系统的数学模型。为了对电路或系统进行计算机仿真,经常需要开发一个或一组模型。要研究电路的详细特性,可能要求对物理器件建模,有时还需要对大型电路或系统建模。系统模型可能无需和器件模型一样详尽,但作为大系统仿真的一部分,系统模型仍然非常有用。零部件数学模型的质量直接关系到仿真结果的准确性。通过对数学模型各种参数属性的设置来模拟零部件的功能,同时,经过大量计算和试验,不断修正、完善数模。对于同一类零部件可以共用一个(或一类)模型,通过调整数模参数值来实现零部件的更迭。这对于缩短开发周期、节省开发成本,起着至关重要的作用。

在一定外界条件(即输人或激励,包括外加控制与外加干扰)的作用下,从系统的一定初始状态出发,所经历的由其内部的固有特性(即由系统的结构与参数所决定的特性)决定了整个动态过程。研究系统及其输人、输出三者之间的动态关系,即可确定其性能的属性。图1是汽车音响系统中扬声器的物理模型,其中In_pfUIn_m作为输人信号、由电磁学可知,可以进一步将其简化为力f(t)输人。

于是可将其进一步简化为质量-阻尼-弹簧系统,如图2所示,图2中m、c、k分别表示质量、粘性阻尼系数、弹簧刚度。对系统而言,质量受外力f(t)的作用,质量位移为y(t)(实际扬声器衔铁的振幅),系统的动力学方程为my"(t)cy''''''''(t)ky(t)=f(t),y(o)=yo,y''''''''(o)=y''''''''。

其中,y(0)与y''''''''(0)分别为质量的初位移与初速度,这就是在输人作用于系统之前系统的初始状态。显然,此系统在任何瞬间的状态完全可以由质量的,y(t)与y''''''''(t)这两个变动着的状态(即状态变量)在此瞬间的取值来刻画。因为y(t)在此瞬间的取值代表了位移的情况,y''''''''(t)在此瞬间的取值代表了y(t)在此瞬间的变化趋势(速度)的情况。

还有一种更直接的建立数学模型的方法,就是模拟硬件描述语言(AHDL)的含义。MAST就是一种AHDL,Saber仿真器可以仿真用MASTAHDL描述的网表。

零部件的模型是建立在大量计算和试验基础上的,SABER软件提供了大量的零部件库文件,对于类似的零件只需修改其属性参数值即可。

2.2对系统原理进行仿真

在仿真过程中,将数学模型转变成为计算机上运行的仿真模型,是由SABER软件系统来完成的,并同时根据仿真模型编制出仿真程序。通过对系统的仿真,可以随时得出各个子系统或零部件的瞬时工作状态及性能参数变化,如电压、电流、功率、转矩等各参数的波形。通过对这些波形与实际试验的结果进行对比分析,找出两者的差别,从而修正原设计。

如先前所提及的,安全性和舒适性的需求导致了新的、高能耗的负载。这些负载可能随着汽车产品的进一步电子化,汽车电子控制装置得到更多的应用,所消耗的电能也将大幅度地增加。现有的12V动力电源已满足不了汽车上所有电气系统的需要,今后将采用集成的42V起动机-发电机供电系统,发电机最大输出功率将由目前的1.4kW提高到8kw左右,发电效率将会达到80以上。伺时,电压等级的提升还将同时带来许多新的问题。12V/42V汽车双电压系统原理图如图3所示。

在双电压系统中,把用电设备分成两部分:中小功率负载由14V电压供电,如室内灯、中控锁、收音机、仪表、车载导航系统等主要为车身电子设备;大功率负载,如电控机械制动装置、电控机械气门正时装置、三元催化转换加热器、电控悬架等,主要为发动机、底盘系统电子设备,由42V电压供电。此双电压供电系统有两个关键器件,一个是DC/DC变换器,它能把交流发电机输出的42V高电压转变为14V的电压。另一个,是装在发动机和变速器之间的起动-发电机,借助一个半导体整流-逆变功率变换器,它不仅充当交流发电机,发出42V的高电压,而且在发动机起动时还作为起动机用。由于它是直接起动发动机,起动时间仅为0.5s,所以噪声很小。

2.2.2起动机/发电机系统

大功率起动机与发电机(IntegratedStarter/Alternator,ISA)的转矩特性一致,因此,集成两种设备于一体在技术上是可行的,在经济上的效益也显而易见。如图4所示的输出功率与内燃机曲轴转速的关系曲线,ISA让内燃机的速度达到600v/min的起动速度,然后切换到发电模式。由于42V系统能够提供足够的电能,发动机在极短的时间内起动且在点火前达到更高的转速,这样可以降低低转速下的排放,换句话说,使得汽车重起动变得更加容易。

2.2.3双电压系统中42V供电系统

在运行中,双电压系统的电压随着转速变化而变化,电压峰值对电器元件的影响是非常明显的。图5所示的是双电庄系统中42V供电系统的变化曲线,非常清晰地显示了在转速急剧变化时电压的瞬时值,此脉冲电压峰值在电气系统设计和选择电子电器元件时有着非常重要的参考价值。

在仿真过程中,主要分两种类型进行。为了描述简单,这里将42V与14V分开进行讨论。第一种方法,全部打开所有的电子设备,可以观察到整个系统及各个电子器件的电压、电流波形,以及各个电子电器设备互相切换或同时打开时的电压、电流波形。同时,很方便地观察到在抛载状况时的峰值电压波形,局部抛载或全部抛载对系统的影响。

2.2.414V供电系统

14V电压系统主要用于各控制单元,对波形要求甚高。若峰值电压及电流产生严重的脉动,使蓄电池两端电压产生脉动干扰,控制单元搭铁(蓄电池负极)电位也将随之产生脉动干扰。如果这个干扰脉冲幅值过大,就会造成原有信号的丢失,引起控制失灵。观察峰值电压的波形,判定是否符合系统要求。14V线路上的电压波形如图6所示。

2.3对仿真模型进行修改、检验

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4.交互媒体。在Web环境下,人们不再是一个传统媒体方式的被动接受者,而是以一个主动参与者的身份加入到信息的加工处理和之中。利用ActiveXControl、VBScript、JAVA、FLSH等技术,网页设计人员根据网站各个阶段的经营目标,配合网站不同时期的经营策略,以及用户的反馈信息,经常地对网页进行调整和修改。

二、运用多媒体技术提高网页艺术性

网页艺术设计包含视听元素与版式设计两项内容;以主题鲜明、形式与内容相统一、强调整体为设计原则;多媒体具有交互性与持续性、多维性、综合性、版式的不可控性、艺术与技术结合的紧密性五个特点。由于多媒体自身的互动性、娱乐性,有创意的设计,自然会吸引浏览者的眼球。1.网页艺术设计与网站主题的关系。视觉设计表达的是一定的意图和要求,有明确的主题,并按照视觉心理规律和形式将主题主动地传达给观赏者。诉求的目的,是使主题在适当的环境里被人们即时地理解和接受,以满足人们的实用和需求,这就要求视觉设计不但要单纯、简练、清晰和精确,而且在强调艺术性的同时,更应该注重通过独特的风格和强烈的视觉冲击力,来鲜明地突出设计主题。设计是为主题服务的,设计是艺术和技术结合的产物,就是说,即要“美”,又要实现“功能”。在商务网站设计中,完成“功能”是艺术设计的最终目的,“美”是为“功能”服务的。如果在设计时只有“美”而没有“功能”,则失去了商务网站存在的意义。

2.多媒体技术与艺术设计的结合。任何设计都有一定的内容和形式。内容是构成设计的一切内在要素的总和,是设计存在的基础,被称为“设计的灵魂”;形式是构成内容诸要素的内部结构或内容的外部表现方式。设计的内容就是指它的主题、形象、题材等要素的总和,形式就是它的结构、风格或设计语言等表现方式。内容决定形式,形式反作用于内容。一个优秀的设计必定是形式对内容的完美表现。商务网站在建设时,要明确企业网站的内容,确定采用什么样的形式,从而明确主题,利用多媒体技术围绕它们展开设计。例如,设计类的个人站点与商业站点性质不同,目的也不同,所以评论的标准也不同。它的主题只有一个,就是美。而将音频、视觉完美融合的多媒体动画和影片能体现主题,清晰地传达出来这个站点的信息,表现了网站的艺术风格和别出心裁。一个好的多媒体网站设计不仅能吸引顾客的注意,而且能表达出这个产品或者服务的实质。为了能留住顾客,应该确定要有“跳跃信息”的连接。可以这样说,融合多媒体的网站设计就是网站信息加上图形、动画和声音等的一个集合。对于商务网站,要利用多媒体技术的优势,形象、具体、全方位地展现自己的商品与服务,这是传统、单一媒体无法实现的。

网络技术与艺术创意的紧密结合,使网页的艺术设计由平面设计扩展到立体设计,由纯粹的视觉艺术扩展到空间听觉艺术,网页效果不再近似于书籍或报刊杂志等印刷媒体,而更接近于电影或电视的观赏效果。技术发展促进了技术与艺术的紧密结合,把浏览者带入一个真正的虚拟世界。

随着多媒体技术的不断发展,网络传输速度的不断提高,艺术性受技术的限制不断减低。艺术与技术会更好的结合,商务网站因多媒体技术的大量应用而独具魅力和眩目,但它的首要功能是作为交流的一个工具,一个平台;更确切地说它是一个用户与网站一个交互的界面。多媒体技术与艺术的紧密结合在网页艺术设计中的优势非常明显,而它们的发展将推动网站提升到更高的层次和高度,会给公司企业的文化宣传、产品介绍、销售渠道带来更多的好处。而多媒体技术在网站上的应用也必将成为未来的发展方向,有着很广阔的前景。

参考文献:

[1]刘光然:多媒体技术与应用.人民邮电出版社,2005.09

[2]游泽清:多媒体画面艺术基础.高等教育出版社,2002.12

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基金项目:本文系海南师范大学实践教育基地建设研究项目“物理与电子工程学院电子学实践教育基地”(项目编号:201215)的研究成果。

中图分类号:G482?????文献标识码:A?????文章编号:1007-0079(2012)34-0112-02

高校实验室在培养学生实验、实践能力,提高大学生的创新能力和创新意识方面具有重要的不可替代的作用,因此,在高等教育教学改革中,创新实验室的建设以及如何发挥其应有的作用,是当前高校普遍探索的问题。[1-5]另外,为了推动大学生创新实践活动的广泛开展,教育部每年都会举办各类设计竞赛实践活动,如大学生挑战杯竞赛、数学建模竞赛、大学生电子设计竞赛、大学生智能汽车设计竞赛等。此外,各地区部门也会举办各种竞赛活动,如计算机应用设计竞赛等。海南师范大学从2000年起一直参加全国大学生电子设计竞赛,2006年起参加全国大学生智能汽车设计竞赛。在参加竞赛的过程中,建设了创新实验室。学院不断总结实践活动经验,积极开展电子课程体系实验教学内容的改革,学生不但可以利用创新实验室进行电子设计竞赛、智能汽车设计竞赛的准备工作,还可以进行电子类单独开设的课程设计,进行国家大学生创新计划项目的研究,进行教师科研课题的研究。实践证明,创新实验室建设有效推动了海南师范大学电子设计竞赛活动的开展,建立了学生自主学习和自主管理的模式,营造了学生独立思考、自由探索、勇于创新的良好学习环境,创新实验室已成为学生自主向往的地方。

一、电子设计创新实验室的建设

在传统实验室进行的实验项目基本上是验证性的实验项目,是基础性的实验。而要系统地培养创新型人才,必须建立起良好的实验环境,为此,学院投入100多万元,建设了电子创新开放实验室,实验室里有新的实验仪器设备,如通用的直流电源、信号发生器、数字存储示波器、万用表、电脑、打印机、小型电钻机、电烙铁、制板机、电子设计实验箱等。此外,实验室里的木柜还放置了多年来电子设计竞赛和智能汽车设计竞赛中学生制作的实物,以提供给低年级学生参观学习。创新实验室实行的是开放的教学模式和管理模式,学生在传统的实验室完成了教学大纲规定的实验项目后,如果学有余力,还可利用开放实验室的仪器和设备,进行更深一步的实验研究或电路设计,而且实验研究不受时间限制。

二、电子设计创新实验室完善了创新人才培养体系

1.促进校内实践基地的建设

在海南,由于电子工业基础较薄弱,电子及相关工厂企业较少,因此,电子信息专业学生要找到对口的工厂、企业进行实习较困难。为此,电子设计创新实验室也成为学院重要的校内实践基地。学生在校外实习之前,已在实验室经过了2~3年的技能和工程训练,学生的实践动手能力、分析和解决问题的能力都已有所提高,同时学生也养成了严格、细致、实事求是的科学作风以及爱护公物的品质,养成了讲究科学实验方法、遵守操作规则、注意安全的良好习惯,为到校外顺利实习提供了保证。

2.促进电子专业学科建设

创新实验室建设目的在于培养学生的实践动手能力、分析和解决问题的能力,培养学生的信息收集和处理能力、团结协作和创新思维能力。为此,实验室的仪器设备不但要满足单一性质的实验,更重要的是满足电子综合实验、设计性实验。由此,学院在硬件建设方面,投入100多万元,用于购买电子仪器设备,如电源、信号源、示波器、万用表、逻辑分析仪、电路仿真设备、单片机、PCB板制作工具等。学生在实验室可进行电路设计、仿真实验、制板、焊接、编程、调试,最后制作出电子器件。另外,学生利用实验室的仪器设备直接参与科研活动,完成国家大学生创新计划项目、完成教师课题的子课题、完成企业的攻关项目,促进了电子专业学科的发展。

3.促进学生学科竞赛活动的开展

创新实验室促进了学生学科竞赛活动的开展,学科竞赛活动培养了学生的实践能力和创新思维。[6-7]多年来,学院积极利用创新实验室开展校级电子设计竞赛和智能汽车设计竞赛活动,通过选拔成绩好的学生参加全国大学生电子竞赛海南赛区的比赛,以及全国智能汽车竞赛华南赛区的比赛,学生利用创新实验室的优越条件,在竞赛中,均设计出性能优良的电子实物,曾获得海南赛区的一、二、三等奖和智能汽车设计竞赛华南赛区的二、三等奖。对于在电子设计竞赛中获奖的学生,可以让其免修电子课程设计,期末成绩直接定为优秀。

4.促进教学特色形成

在创新实验室的实践教学活动中,要求大一新生可随时进入实验室,由高年级的学生对一年级的学生传授技术和知识,以对一年级学生在做人、团队合作等方面进行言身传教。一年级的学生在高年级学生和教师的传授下,辩识各种类型电子元器件,购买、焊接、设计和制作简单功能电路。在这种互相帮助、互相带动的良好氛围中,培养了学生的综合素质,培养了同学之间的感情,提高了学生的实践能力,为今后的一年级学生参加电子竞赛、毕业论文设计或参加教师的研究课题等打下了坚实的基础。

5.促进实践课程培养体系的建设

在培养计划的修订中,在总课时不变的情况下,要增加创新实验及其所占课时的比例,增加课程设计的门数及选修实验的项目。选修实验是设计性实验、综合性实验,通过选修实验可以让学生有更多的机会参加实践活动。如电子专业在新的培养计划中,增加了“单片机原理与应用”课程设计、“传感器技术”课程设计、“PLC原理与应用”课程设计等。在课程设计的教学中,让学生自己选择题目,独立思考、独立设计电路、独立完成实验、独立解决碰到的实际问题,教师只起着引导作用。这种自主学习模式,调动了学生的学习主动性、积极性,提高了实践教学效率以及学生独立分析和解决问题的能力。[8-12]而对于学生毕业论文(设计)实践教学,也可由校外相关企业出题,校外工程师也可作为学生的论文指导教师,与校内教师共同指导学生。学生利用创新实验室的优越条件完成毕业论文。通过对实践教学培养方式的改革,培养学生的专业技能、动手能力和创新开发能力。

6.促进教师队伍的建设

学生在参加创新实践活动或智能汽车设计竞赛活动时,学院都安排相关的教师定期给参赛学生进行辅导,而辅导学生实践活动的教师,要求具有较高的工程实践能力和创新实践能力。为此,为了提高这部分教师的理论水平和工程实践能力,学院定期安排相关教师在省内参加电子或相关学科的学术交流活动,或到国内名校参加工程实践的培训等。

7.提高毕业论文(设计)的水平

毕业论文(设计)是高等学校培养学生把知识与实际应用相结合,检验学生实践能力的一个重要的实践环节,是学生综合运用所学知识进行科学研究和工程设计、解决实际问题的重要环节。往年的论文题目由教师出题,学生根据自己的能力水平选择题目,学生可选择指导教师,指导教师也可以根据学生的实际能力,以及能否完成毕业论文任务而选择学生,但学生用于做毕业论文(设计)的时间较少,论文的质量难以提高。而利用创新实验室,学生或参加教师的科研,或参加大学生创新计划项目,或参与校外企业的科研项目,或参加各种竞赛活动,实际上也相当于为毕业论文(设计)工作进行了较早的准备。学生的论文可以是其参加教师科研项目的一部分研究工作,也可以是参加竞赛活动时设计制作研究的部分工作,这样,学生用于毕业论文的研究时间较充足,可以做出更高质量的毕业论文。

三、电子设计创新开放实验室的管理方法

1.制订规章制度

制订创新实验室管理各项规章制度,以保障创新实验室的正常运行,管理制度有日常卫生管理制度、安全管理制度、仪器设备使用管理制度、图书资料使用管理制度和电子元器件使用申请制度等。

2.以学生自主管理为主、教师管理为辅的管理模式

创新实验室建立了教师与学生共同管理的模式,以学生自主管理为主,教师管理为辅,教师为专职实验管理人员,主要负责实验室的日常管理,而学生主要开展自主管理。实验室的卫生和安全由学生负责,实验室建立值日生制度,值日生负责当日实验室的卫生。最后离开实验室的学生要关好门窗、电源、水龙头,以避免出现安全事故。

3.对实验室实行监控

创新实验室内有各种仪器设备,如实验箱、万用表、示波器、信号源、电脑、打印机等,还配有手电钻、台钻、小砂轮机等,且实验室实行24小时开放,由学生自己掌握钥匙,学生自由进入实验室,进行各种电路的设计与制作。因此,实验室内应安装监控视频设备,对实验室内的电子设备进行全面的监控。

4.创新实验室的电子元器件使用管理

学院在创新开放实验室内建立了一个电子元器件仓库,存放各种常用的电阻、二极管、三极管、集成块等,学院每年均从教学维持费中拿出近十万元,用于购进各种电子元件,供给学生进行各种实践活动。另外,器件仓库存放的都是在海口市难以买到的,而在本地易于买到且价格便宜的电子器件,由学生自己去选择购买,然后拿回发票,集中在学院报帐。为了规范学生使用仓库中的电子元器件,以避免出现浪费器件的现象,学院开设了电子元器件选用申请网上管理系统,[13]网上管理主要由学生自主管理,管理员为学生。进行课程设计、竞赛活动或课题研究等实践活动所需要的电子元器件,如二极管、三极管、各种型号的集成电路等,学生先上电子元器件管理库网进行查询,申请登记所需的电子元器件的种类、型号、数量等,而后经过指导教师确认同意,由元器件使用管理小组到仓库进行领取,并进行登记。这种元器件使用网上管理的目的是在统计各种电子元器件使用的频率,同时也避免学生随意使用电子元器件,出现浪费器件的现象。

四、结束语

创新实验室建设以来,学院成功地申报了1项省级教学改革项目,5项大学生创新计划项目,1项校级教学成果奖。学生利用创新实验室,开展电子实践设计活动,发表学术论文20篇,实验室浓厚的学习氛围和良好的条件,使得学院每年举办的电子设计竞赛和智能汽车设计竞赛,吸引了大批的电子和自动化专业的学生参加。越来越多的学生通过创新实践活动,得到了创新能力的培养,在各种学科竞赛中获得了优异的成绩,如在全国大学生电子设计竞赛中,学院电子和自动化专业学生连续十年获得海南省赛区的一、二、三等奖,在全国大学生智能汽车设计竞赛中,学院学生连续三年获得华南赛区的二等奖。学生经过创新实践活动,综合能力得到了明显的提高,多数学生毕业后,进入国内知名企业工作。另外,通过创新实践活动的自主学习和自主管理模式,不仅培养了学生的创新实践能力,也推动了学院的学风建设和发展。

参考文献:

[1]尹仕.大学生科技创新基地育人模式的探索[J].实验技术与管理,2008,25(4):28-31.

[2]郑春龙.实验室层次开放的思考与探索[J].实验室研究与探索,2005,24(1):78-80.

[3]滕红丽,林爱英.创新实验教学模式的研究与实践[J].中国电力教育,2010,(25):135-136.

[4]赵亮方,周学君.电子设计与创新实验室的管理[J].中国电力教育,2011,(3):200-201.

[5]田裕康,罗维平.创新实验室自主管理和自主学习模式探析[J].实验技术与管理,2012,29(2):30-32.

[6]初福民,李明弟,张普庆.充分发挥实践教学在素质教育中的作用[J].实验室研究与探索,2002,21(4):31-33.

[7]李耀刚,石国英,王宏志.改革实验教学培养创新能力[J].实验室研究与探索,2007,26(1):92-94.

[8]严薇,袁云松. 加强实验室开放为培养创新人才提供良好支撑[J].实验室研究与探索,2009,28(5):16-17.

[9]陈斌,张晓华.开放式实验教学的实践[J].实验室研究与探索,2005,24(1):110-113.

[10]黄沃才.开放实验室建设与管理探究[J].中国现代教育装备,2008,(3):13-14.

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在知识结构方面,要求学生有良好的思想素养与专业知识。专业知识主要有学科基础课、专业核心课程、高校学生电子设计能力培养的探讨楼然苗(浙江海洋学院,浙江舟山316022)专业方向课、专业选修课。课程设置一定要有针对性,象模拟电路、数字电路、单片机技术、EDA技术、电路原理图与PCB设计、电子综合设计等课程一定要重点把握。一些针对性不强的课程如计算机辅助设计、集成电路设计可作为辅修或选修课程。

1.2课程学时

以“精简教学内容、压缩课堂教学学时,加强实践教学环节的有效性”为原则,合理分配课堂学时与实验学时的比例,对于与学生电子设计能力关系密切的课程需适当增加一些学时。如电子信息类专业方向课中的电子设计自动化、电子综合设计辅导等课程可适当提高实验学时数;专业核心课中的单片机原理及应用课程可按2:1.5设定理论学时与实验学时比(32学时+24学时)。

1.3集中实践教学环节

去消一些效果不好、由学生自主联系、分散实习的课程或减少学分,减少一些效果不好的课程设计、毕业设计学时或改为完成设计作品学分制。为了让学生拥有对一个电子产品从设计、开发到成品的全过程能力,除一般的实验、课程设计、毕业设计外,可重点开设电路图与PCB制作、C语言编程、单片机设计、电子设计等综合技能训练项目。

1.4形成系统教学

将大学生学科竞赛的培训与辅导教学内容纳入课程学分系统中,形成系统的教学计划,为提高学生电子设计创新能力及参加全国全省大学生电子设计竞赛奠定基础。

1.5学分的替代制度

建立学分免修、替代制度,将学生专利、学术论文、竞赛获奖等纳入学分免修、替代等制度中,促进学生参与创新研究的积极性。

2.教材改革与建设

要鼓励教师选用国内外优秀教材,鼓励教师编写有校本专业特色的教材,体现专业特色、行业特色和学校特色。对电子信息类专业来说,出版编写一些实用性强、有工程项目应用实例的实践教材是非常有必要的,如电子综合设计实例与辅导、电路原理图与PCB设计实例、单片机设计实例辅导等等。

3.课堂与实验教学改革

在课堂教学中要积极推动课程教学范式的根本性转变,在基础课程中可探索包班制、分级制、分层制、挂牌上课等基础课程综合改革,逐步实行教考分离。在学科基础课、专业课中实施任务驱动、基于问题、合作学习、案例教学等研究性教学方法,积极探索各种理论与实践互动的教学方式,培养学生的自学能力、研究能力、合作能力。对一些与电子设计能力培养关系密切的课程的课堂与实验教学可作以下一些偿试。

3.1将与计算机操作关系密切的如“单片机原理及应用”、“电路原理图与PCB设计”等理论课放在电子交互教室(机房)上课,在教学中将理论教学与上机实训内容交替进行,强化教学效果。

3.2探索慕课等网络助学平台教学方式。分清教师讲与学生学的内容,在网上可布置课外学生个人学习内容、探究式学习内容、拓展性学习内容,提高学生自主学习能力。一些选修课、方向课可借助网络课堂等形式开设。

3.3实验项目尽量与实际电子设计工程项目结合起来,真题真做,促进“教、学、做”相结合的“理论实际一体化”教学模式。

3.4实施教考分离,以机考替代纸质考试,或实施以设计作品为主的课程成绩评分制度,促进实践动手能力的提高。

4.实践环节的改革

通过对电子信息类大学生就业岗位能力要求的调研,合理制定学生的专业技能标准,明确职业技能考证要求,优化实践教学环节,提高实践学分,从基本素质、基础技能、专业技能、综合训练四个步骤及素质拓展、基础技能、专业技能、专业综合能力、综合实习和创新实践六个模块构建实践教学体系。对一些效果不好的课程设计报告、毕业设计论文学分评定制,可改成以课程设计实物作品、毕业设计实物作品、发表的科技论文、获得的知识产权(专利)证书、学科竞赛获奖证书等为主的成果学分评定制;一些分散的学生自主生产实习、毕业实习可改为教师带队制的集中实习;有条件的高校可建设校内电子焊接加工生产线,使之成为具备电子路线设计、加工、生产、测试全过程功能的电子设备校内生产实习基地。

5.课外学科竞赛教学

大学生学科竞赛是促进提高创新实践能力的重要载体,要建立一套与教学培养计划相辅助的学科竞赛教学体系,适当开设一些电子设计类知识的公选课、必修课,成立学生电子设计兴趣小组(社团),提供开放的活动场地,在教师指导下开展日常的电子设计活动,鼓励并辅导学生进行科技、知识产权申请等学术研究活动,活跃校园学术研究气氛,也为大学生电子设计竞赛打下基础。

6.职业证书考证教学

职业技能证书是为了适应用人单位工作的客观需求。在教学上一定要强化与职业考证相关的实践性教学环节。可将职业技能考证培训内容整合到相关教学课程及实验内容中,减少课外考证辅导的教学学时。建立校内电子工程师考证、电工考证、电子CAD考证点并设立网上辅导平台,开放考证训练的实训场地,提高电子工程师、板级工程师、电工等考证学生的持证率。

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1、电子线路CAD技术与电子设计的关系

随着电子技术的广泛发展以及新型元器件和集成电路的广泛应用,电路在设计方面也越来越复杂与集成化,因此,对电路的要求也越来越精密。而为了达到电路在复杂与集成化方面的要求,在制作电路的时候单靠手工的操作已经不能完成设计的目的了。所以,就产生了现在我们所用到的电子线路CAD技术。我们在电子设计过程中利用它就能达到电路所要求的精密度。

2、电子线路CAD技术在电子设计中的应用

电子线路CAD技术是使用当前被广泛应用的计算机辅助绘图和设计软件,然后结合学过的专业知识进行设计,以加快设计进程、缩短设计周期、提高设计质量等。电子线路CAD技术在电子设计中的应用主要是一下几个方面:

2.1 绘制电路图

在进行电子设计的过程中,要实现电路的功能最重要的就是编程,但是只有编程并不能完善整个设计,还需要有一个完善的电路来承载这个程序,让它实现它本该实现的功能。在电子设计中,我们一般运用的软件是PROTEL,绘制电路原理图的时候就会用到PROTEL的原理图输入功能。该绘图软件在电路原理图输入方面有着非常丰富的电子器件库,能够为我们电子设计的绘图提供所需的各种电子器件。利用该软件进行电子设计确保了电路原理图的精密度,并且绘制过程也更为方便。比如:我们在画好一个元器件后,觉得它应该放在其他的位置,则只要将它拖动到我们想要放置的位置即可。

2.2 计算机仿真

电子线路CAD技术在电子设计的应用过程中还具备运用其仿真的功能,检查电路的功能是否达到了我们所预期的功能,并且能够对一些数据进行仿真,可进一步对电路进行分析。对于PROTEL软件而言,在它的MULTISIM中有很多种仿真功能,这些仿真功能可以进行直流工作电的分析、瞬态分析、温度扫描分析、参数扫描分析、灵敏度分析、零极点分析、傅里叶变换分析、噪声和失真度分析、最坏情况分析以及蒙特卡罗分析等。在进行仿真的时候,我们首先要进行一个功能仿真,大致了解一下该电路的功能是否达到了预期的功能,然后进行数据仿真,对该电路进行具体的分析,并改正错误的地方。在进行仿真过后,分析结果一般都是以数值或波形的方式显示出来。

2.3 PCB板的设计

PCB板是PROTEL软件将电路原理图进行布线后的一种电路板。在进行PCB板的设计之前,首先要将电路原理图导入,而导入的电路原理图必须是通过仿真的,而且电路原理图中各元器件的电器特性必须与PCB板相同元器件的电器特性相同。最后,设计者就可以利用PCB板自动布线以及手动布线的功能对其进行布线。采用该软件对电路图进行布线,设计者可以先采用自动布线功能对电路进行大致的布线,然后用手动布线功能对其进行美化。这样的过程能够让电路的布线更加美观。

2.4 三维视图

在将PCB板设计好之后,在这样的绘图软件上都有三维视图的菜单,只要点击三维视图的菜单就可以观看设计电路板的三维视图。

3、让学生更好地掌握电子线路CAD技术

如上所述,掌握了电子线路CAD技术对于学生而言,可以更好地进行电子线路方面的设计工作。但在学习这一项技术的过程中,我们往往会发现学生心有余而力不足。部分教材多以PROTEL软件为蓝本,介绍软件的功能、菜单等,辅以一些应用的例子。学生学习后多呈现一种临时性的记忆,即在课程中会用,考核结束后在不长的时间后就不再掌握的现象。

解决这一问题的方法以,通过实践我们认为采用类似德国职业教育所推行的以行动为导向的项目教学法为好。其基本的思路是:

(1)先整体后具体:在学习CAD技术时,先期进行总体介绍,让学生有全局的认识,打消畏难的情绪;而后开始进入各项目的的学习实践。

(2)先低频后高频:总体而言学生进入学习后应从简而繁,低频的一些电子产品其电路较之高频的简单,学习应从其中入手。

(3)先规范后异型:突出异型电路板的设计制做,其目的是让学生今后在实际工作中具有变通的能力,在CAD技术中也手工调整电路布局的精华所在。

(4)先单层后多层,先分立后贴片。此处不再缀言。

最后一点是,对于各个CAD制作的电路,不应仅停留于电脑的设计,在教学的过程中应让学生的设计成为成品。这样可使学习更为直观,并更有成就感,随之的效果是学生对学习到的技术弥久常新。当然,这种做法也会使教学的成本大幅上扬,但从人才培养的角度看,这样的投入是值得的。

4、结语

在电子设计中运用电子线路CAD技术,不仅解决了电子设计中电路原理图绘制以及功能分析和布线方面的苦难。同时,让学生通过在自主地进行一些电子设计,并在的过程中运用该技术,适于锻炼他们使用电子线路CAD技术的实际能力并有助于其真正了解和掌握这一技术。

参考文献

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一、引言

高等教育是培养创新精神和创新人才的摇篮。因此如何培养大学生的创新能力是建设创新型国家对我国高等教育提出的新要求。电子设计应用软件训练是电类专业学生不可或缺的实践教学环节,要求学生不仅具备基础理论知识,还需要培养学生实践能力、动手能力、独立分析解决问题的能力。往届学生开展软件训练过程中存在的一些现象:(1)照猫画虎、不求甚解大多指导老师仍沿用传统的课程设计的指导方法,即以教师为主导,学生被动地按教师的演示方法或相关步骤进行电路设计,学生的学习积极性、主观能动性、实际动手能力以及独立分析问题、处理问题等综合素质必然会受到扼制和打击。(2)固步自封,缺乏创新从过往题目设置来看,缺乏与实际应用的结合,譬如:学生在电路设计中,依据任务书绘制电路图,对元器件的相关原理不求甚解,在实施软件设计时,大部分内容借鉴了网上查阅的资料,并未深入理解。单纯为了完成软件训练而敷衍应付。电子设计应用软件训练实践平台的设计相信会有效克服这些困难,为我院学生提供创新能力培养和锻炼的机会。“软件训练实践平台”将有效整合软件训练实践内容、软件训练电子资源以及训练考核模式。

二、电子设计软件训练平台实施方案

开展“电子设计应用软件训练“平台设计要经历以下几个阶段,主要任务描述如下:(1)软件训练环境及开放的教学资源开放性综合实验室为电子设计应用软件训练提供必要的教学场地。培养学生的创造性思维需要现代化的教学手段。而基于校园网的“电子设计软件训练”教学资源将通过大量多媒体资源的呈现为学生更直观、生动地反映软件训练的各个环节,提高学生对软件训练项目的兴趣。(2)电子设计软件训练指导教师队伍配备软件训练的主导是教师,成立教师指导小组,在师资队伍中,年轻教师和老教师各有长处,这无疑要求教师对本学科的技术及交叉学科的理论和实践方法有较为广泛的涉猎。(3)电子设计应用软件训练的题目甄选软件训练题目既要体现电子信息及通信技术的特点,又能反映目前这一领域前沿发展方向,并具备一定的实际价值。题目范围广,涉及多门课程,包括数字信号处理、模拟电子线路、单片机、微机原理等,涉及的仿真设计工具不仅局限于Protel,Proteus,DXP等,这就要求指导教师要有更宽的知识面和更丰富的实践经验。(4)网络成为辅助软件训练的主要利器鼓励他们在相关网络资源中找到灵感,浏览电子网站及相关的学习论坛,如21IC网、电子工程师网等。通过这些网络资源,学生不仅能够学会查阅芯片资料,而且能找到解决问题的思路。(5)资源整合的“流程化”实施体系以基本素质培养为根本,创新研究能力拓展为外延,有层次的设置软件训练题目,并力求使题目覆盖主要知识点,并与实际需求衔接。

三、考核体系的设计

随着软件训练平台的不断完善,基于软件训练平台的考评与以往的考核标准相比更为高效、科学。学生根据所选题目的层次,提交不同形式的训练报告。以综合设计性题目为例,设计完成后,各组除应提交分析报告、可运行的源程序或电路原理图还要有完备的仿真结果,都可以在训练平台上通过不同的ID,上传到相应入口,由指导老师进行审阅。此外,考核机制还需逐步修正,并在一定程度上侧重学生科技论文写作能力。其中,软件训练报告的格式要求思路清晰,内容上针对项目的核心原理及实现步骤作简要说明,包括硬件及软件部分的结构图、流程图、电路原理,各电路元器件的参数设置等,突出创新发挥及收获体会等部分,为学术论文的撰写打下基础。

四、结语

电子设计软件训练在提高学生综合素质方面发挥了重要作用。它不仅改变以往学生被动参与软件训练的模式,完成学生的角色转换,而且促进了学生软件技能方面的发展。目前,我院与中兴通讯在产学研合作方面保持了良好的互动,建立与企业的紧密交流,对实现我院课程、实训内容和教学平台紧跟行业应用技术发展都大有裨益。从学科的教学改革及发展上着手,建立新的人才培养模式,从能力、素质等方面对学生进行“工程化”、“应用化”教育,把创新教育渗透在软件训练中,贯穿于整个实践教育环节的方方面面。

参考文献:

[1]张洁,段再超.基于工程项目的通信专业实践教学体系建设探究[J].中国教育技术装备.2013年12期

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2.电子设计竞赛促进实践能力的培养

电子设计竞赛是对学生的创新实践能力的一次综合测试。它不同于学校传统的课程考试,不是单凭一张考卷来评定一个人的综合素质。对参赛学生来说,他们是电子设计竞赛最直接的考验者,从对题目的分析到选题、方案设计、元器件的确定、设计装配制作、调试、最后完成作品并写出论文。这对学生的理论联系实际能力、实践动手能力、软硬件综合应用能力、论文书写能力是一个很好的考验。参加比赛的学生都有这样的感慨,通过这样的比赛,自己的动手能力得到了很大的提高,对原来书本上的知识点有了更深入的理解,也发现自己的知识还远远不够,需要大面积的充电。竞赛同时也提高了学生解决、分析问题的能力。学生事先的设计方案并非是最优的,也并非完全正确,在实践的检验中,大部分学生都会碰到这样那样的问题,器件的参数选择不对、连错一个管脚、一根导线走错,都会影响整个电路。这就要求学生在竞赛中必须有耐心,时刻保持清醒的头脑,对故障原因加以分析,找出故障点,有的学生方案设计不合理,要经过多次的改动,在反复的实践中,他们取得了最后的成功,积累了宝贵的经验。通过竞赛,每一位参赛队员都从中学到了许多知识,受益匪浅。

3.电子设计竞赛培养学生市场及工程意识

3.1注重团队精神的培养

团队精神对于企业而言具有相当重要的作用,可以说,在一定程度上,它决定了企业的前途,因此,企业在招人时也很注重人员的团队意识。在电子设计竞赛的培训过程中,我们很注重培养学生的团队精神,在比赛中,三人一组,分工明确,一人负责硬件的搭建,一人负责软件程序的编写,一人负责整理和书写设计报告,对全局要有所把握,三个人需要紧密团结、相互合作、齐心协力,这是最后获得成功的重要因素,任何的不协调都将导致功败垂成。学校采取自愿搭配的原则。由于培训学生来自不同专业,不同班级,每个学生的知识结构、学业特长、个性特征差别较大,不宜盲目地强行组合;而大学生往往具有独立意识,所以采取让他们自愿搭配,自由组合的办法,并在培训过程中注意观察、适时调整,最终确定小组成员。

3.2借鉴公司项目开发的管理模式组织培训,采用工程概念进行设计制作

在学习了一定的基础知识的前提下,采用项目导向的培训模式。这需要指导教师根据历年电子设计竞赛的出题类型,结合本学校的实际情况,为学生选择合适的项目,在规定的时间内让学生完成规定的任务。让学生从分析题目,去图书馆、上网查找资料,确定几套方案,到实践解决问题有一个全面的认识。引入模块化的概念,硬件模块化、软件模块化等,比如,电源模块、单片机最小系统、显示模块、A/D、D/A模块等等,事先都可以做好备用。在培训过程中关注新器件的使用,申请一些样片尝试其使用情况。

4.给学生带来积极的“副作用”

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教育部在《高等职业教育创新发展行动计划(2015-2018年)》中,明确提出“将学生的创新意识培养和创新思维养成融入教育教学全过程”,“探索将学生完成的创新实验、、专利获取、自主创业等成果折算为学分,将学生参与课题研究、项目实验等活动认定为课堂学习;为有意愿有潜质的学生制定创新创业能力培养计划”[1] 。近年来,我校树立创新人才培养的指导思想,深入开展高职教育教学改革,打通创新人才培养渠道,在电子信息专业开展了“以电子设计竞赛为抓手,提升高职学生实践创新能力”的教育教学改革[2]-[4],建立了包含项目化课程、研究性课程、学生科技创新社团活动、大学生实践创新立项课题及大学生电子设计竞赛五部分组成的较为完善的学生创新能力培养体系,取得了可喜的实绩与显著的成效。

一、项目化课程

电子竞赛课题具有很强的综合性和实用性,其包含的知识点涉及到电子信息专业的所有课程。竞赛要求学生具有熟悉应用各种器件,能够采用各种软硬件技术综合设计,具备文献资料查阅能力、分析解决问题能力、报告梳理写作能力以及团结协作精神和创新意识等综合素质和能力。因此,我们以电子设计竞赛为抓手,开展了基于“项目引领、任务驱动、过程导向”的项目化课程改革和课程建设,将电子设计竞赛内容提炼内化为课程与教材改革项目,形成了有利于电子信息专业学生创新能力培养的项目化、综合化、设计性、研究性系列课程。通过实施以学生为主体的“项目教学”、“教学做一体化”教学,引导学生主动学习、主动实践、主动思考、分工协作来完成项目任务。推进了学生主动性的实践学习、应用性的技能学习、创新型的研究学习,提升了学生创新能力。

项目课程以电子电路系统或电子产品为载体,将电子设计竞赛内容提炼内化为课程与教材改革项目,如:《电工电路设计与制作》、《模拟电路设计与制作》、《数字电路设计与制作》、《电子工程制图》、《射频装置的制作与调试》、《单片机小系统的制作及应用》、《可编程器件原理与项目训练》、《电子设计与制作》、《电子技术综合应用》等。通过项目课程教学,学生的创新意识得到大大提升。

二、研究性选修课程

开设本学科领域或跨学科领域的具有综合性、开放性、可研究性的课程,系统训练学生掌握从事科研工作从理论到实践的方法。通过几年的实践积累,研究性选修课形成了“简单电路设计应用、处理器应用开发、复杂电子系统设计”三个层次,开发的主要课程有:《实用电子电路设计》、《技术报告和学术论文撰写》、《基于CPLD的数字系统设计》、《基于单片机的系统设计》、《系统综合设计应用》等,有效培养了学生的创新实践能力。

三、学生科技创新社团活动

成立学生电子制作兴趣小组、家电维修小组、电子设计科技创新社团,每个社团制定具体活动计划,学校提供一定的资助资金,且配有实践经验丰富的指导教师辅导,制定辅导计划。低年级学生侧重于电子小制作活动,高年级学生开展家电维修社区服务、参加电子设计科技创新社团。电子设计科技创新社团主要围绕电子设计竞赛要求开设模块化课程,进行从总体设计论证到分模块的软硬件设计制作、调试、撰写报告等一系列电子设计制作训练,保证了学生有理论有实践地在教师指导下完成电子设计制作项目的研究和学习。

四、学生科技创新实践立项课题

一部分动手能力较强、对项目开发有强烈兴趣爱好的学生3~5人组成小组,自主申报院级科技创新课题立项,优秀的课题申报省级大学生实践创新训练计划课题立项,科研骨干参加学校的实验室改造立项课题研究或教师的科研项目。三个层次的立项课题学校均提供一定的资金资助,学生在教师的指导下,利用课余开展科技创新研究。

按照电子信息专业高职学生实践创新能力培养体系开展的一系列实践活动,全面提高了学生的实践创新能力。学生在创新实践课题研究、和电子设计竞赛等方面取得丰硕的成果。

五、校内大学生电子设计竞赛

学校在每年十月举办为期1-2个月的科技创新节,本专业组织开展电子知识竞赛、电子技能竞赛、电子设计竞赛、创新成果展示会和新技术专题讲座等。常规化院级的电子设计竞赛活动为学生提供了较大的施展空间,学生参加的积极性越来越高,参加的人数越来越多,促进了学生实践创新能力的培养。参加省级、国家级的大学生电子设计竞赛,已连续获得五届全国一等奖,极大提高了学生的竞争力。

学校以大学生电子设计竞赛为契机,着眼于培养高素质创新人才,先后投数百万元,高起点规划和组织建设了学校大学生创新能力培养的硬件环境。通过几年的研究实践,课程改革和课程建设均取得了丰硕成果,获得国家教学成果奖一项,省级教学成果奖一项。

电子竞赛推动学生创新能力的培养,提高了学生学习的积极性,学生主动实践、主动研究,动手实践、综合应用能力和创新能力全面提高,促进了人才培养质量和专业内涵建设。毕业生深受用人单位的欢迎,就业质量逐年提高,企业满意率达95%以上,有些学生已成为企业的技术骨干。尤其是在大学生电子设计制作竞赛中的优胜学生,毕业后深受各用人单位的欢迎、好评与肯定。

参考文献:

[1]教育部关于印发《高等职业教育创新发展行动计划(2015-2018年)》的通知(教职成[2015]9号),2015年。

[2]刘春风.浅析科技创新活动对大学生创新意识和创新能力的培养. 中国科教创新导刊,2008年29期,97页。

[3]丁群燕.高职机电专业学生创新能力培养探索与研究. 黑龙江科技信息,2015年18期,143页。

篇9

EDA技术是以数字电子技术课程知识为基础,具有较强实践性、工程性的专业课程。将数字电路设计从简单元器件单元电路设计,EWB软件仿真提到了更高一级的可编程操作平台上,进一步巩固和提高学生电子电路综合设计能力。但是,传统的教学模式是将两门课程分开,先上数字电路,后上EDA技术,分两学期授课。这样的教学模式存在弊端,减弱了课程之间的联系,降低了学生对数字电路理论的认识程度。通过对EDA技术课程的教学改革,以实训的方式采用项目教学法,使学生在较短的时间内掌握EDA技术基础及其实验系统,从数字系统的单元电路,如译码器、计数器等入手,加深对数字电路基础理论的认识,逐渐完成数字系统设计。

1. EDA技术及其在教学中的应用

1.1 EDA技术

EDA技术即电子设计自动化(Electronic DesignAutomation)是以计算机为工作平台,融合了应用电子技术、计算机技术、信息处理及智能化技术的最新成果而形成的一门新技术毕业论文格式,是一种能够设计和仿真电子电路或系统的软件工具。采用”自顶向下”的层次化设计,对整个系统进行方案设计和功能划分,系统的关键电路用一片或几片专用集成电路(ASIC)实现,然后采用硬件描述语言(HDL)完成系统行为级设计,最后通过综合器和适配器生成最终的目标器件。图1为一个典型的EDA设计流程。

图1 EDA设计流程图

1.2 EDA技术在教学中的应用

在教学过程中,EDA技术利用计算机系统强大的数据处理能力,以及配有输入输出器件(开关、按键、数码管、发光二极管等)、标准并口、RS232串口、DAC和ADC电路、多功能扩展接口的基于SRAM的FPGA器件EDA硬件开发平台,使得在电子设计的各个阶段、各个层次可以进行模拟验证,保证设计过程的正确性。从而使数字系统设计起来更加容易,让学生从传统的电路离散元件的安装、焊接、调试工作中解放出来,将精力集中在电路的设计上。同时,采用EDA技术实现数字电路设计,不但提高了系统的稳定性,也增强了系统的灵活性,方便学生对电路进行修改、升级,让实验不在单调的局限于几个固定的内容,使教学更上一个台阶,学生的开发创新能力进一步得到提高。

2.课程教学改革实施

2.1课程改革思路

课程改革本着体现巩固数字电路基础,掌握现代电子设计自动化技术的原则来处理和安排EDA技术教学内容。打破传统的从EDA技术概述、VHDL语言特点、VHDL语句等入手的按部就班的教学方法,以设计应用为基本要求,开发基于工作过程的项目化课程,以工作任务为中心组织课程内容,让学生在完成具体项目的过程中来构建相关理论知识。将EDA技术分为四个方面的内容,即:可编程逻辑器件、硬件描述语言、软件开发工具、实验开发系统,其中,可编程逻辑器件是利用EDA技术进行电子系统设计的载体,硬件描述语言是利用EDA技术进行电子系统设计的主要表达手段,软件开发工具是利用EDA技术进行电子系统设计的智能化的自动设计工具,实验开发系统则是利用EDA技术进行电子系统设计的下载工具及硬件验证工具。采用项目化教学方法,以实训的方式展开,让学生在“学中做,做中学”。

2.2课程改革措施

以电子线路设计为基点,从实例的介绍中引出VHDL语句语法内容。在典型示例的说明中,自然地给出完整的VHDL描述,同时给出其综合后的表现该电路系统功能的时序波形图及硬件仿真效果。通过一些简单、直观、典型的实例毕业论文格式,将VHDL中最核心、最基本的内容解释清楚,使学生在很短的时间内就能有效地掌握VHDL的主干内容,并付诸设计实践。这种教学方法突破传统的VHDL语言教学模式和流程,将语言与EDA工程技术有机结合,以实现良好的教学效果,同时大大缩短了授课时数。表1为课程具体内容及实训学时分配。

 

能力

目标

学习情境

项目载体

课时

QuartusⅡ开发工具使用能力

QuartusⅡ开发环境、实验系统

二选一音频发生器设计

6

VHDL语言编程能力

VHDL语言基本结构

计数器电路设计

6

VHDL语言并行语句

8位加法器设计

8

VHDL语言顺序语句

7段数码显示译码器设计

8

VHDL语言综合运用

数控分频器的设计

8

层次化调用方法

4位加减法器的设计

4

综合开发调试能力

8位16进制频率计设计;

十字路通灯设计;

数字钟设计;

波形信号发生器设计,等。

(任选一题)

20

总计

篇10

一、引言

全国大学生电子设计竞赛由教育部高教司和信息产业部人事司共同主办[1],从1994年到现在,先后举办了近十届全国竞赛和四届专题竞赛。大赛从一开始就确立了“推进教育教学改革,为人才培养服务”的宗旨,不断推进高校教育教学的改革与发展[1][2]。我校从1997年开始面向全校召集优秀学生参加全国大学生电子设计竞赛,成绩斐然,先后获得国家一等奖三项,国家二等将五项,山东省一、二等奖励多项。这些成绩对学生的鼓舞很大,要求参赛的学生逐年增多,参与的专业范围也不断扩大。参加过电子设计竞赛的学生在系统设计、方案论证、整机调试、选用新器件及创新能力与合作精神等方面得到了全面提高,也增强了他们的自信心。他们在毕业设计和以后的科研工作中,独立工作的能力较强,受到了教师和用人单位的欢迎和好评。我们从以下几个方面,谈谈通过组织大学生电子设计竞赛期刊网,对程体系改革与创新能力培养的促进作用。

二、大学生电子设计竞赛促进了电子技术相关课程教学体系的改革与完善

通过组织参加全国大学生电子设计竞赛及赛前选拔与培训,发现我校本科生存在理论基础较好而动手能力较差、参与意识较强而工程素养不足等缺点。这反映出教学过程重理论轻实践、重软件轻硬件,也说明现有的教学内容和课程体系急需改革,如:在平时实验课中,验证性实验多而自主设计的实验少,单科性实验多而综合性实验少,采用传统的方法多而应用最新的技术少,反映电子技术应用的前沿课程少。针对这些问题,我们对电子类课程体系进行了一些调整和改革。

首先在教学内容上,由于新技术、新器件应用范围越来越广和电子技术的飞速发展,我们开出了“可编程逻辑器件及其应用”、“电子设计自动化”、“现代电子系统设计”、“条形码与IC卡技术”等新课程,编写了教学大纲,经过多年实践,效果良好,丰富和完善了电子技术课程体系。配合课程体系和电子技术竞赛编写了新的理论教材“电子设计自动化”和实验教材“电子技术测量与实验”。在新教材中,舍弃了过时陈旧的内容,引入新的内容,增加了电子线路软件仿真的内容,使硬件软件相结合,丰富了实验手段。新教材还增加了大量的设计性和综合设计性实验内容,满足不同程度学生的需要。实验教学环节已由单纯的“验证”实验向“单元验证、分析设计、系统综合”实验相结合的方向转变。根据新教材构建了模块化的EDA实验教学内容体系,具体框图如下图1所示:

其次从教学目的和教学摘要求学生按照已知的方法和步骤进行操作即可,这种实验方式在基础训练阶段是必不可少的,但因为其本身在时间、空间和内容上的局限性,不利于学生自由发挥,也不利于学生创新能力的培养。而非验证性实验因可让学生自主设计和拓展实验,从而提高了其挑战性,也极大地激发了学生的创新欲望,对培养学生的实际动手能力和创新精神是非常有利的。

图1 模块化的EDA实验教学内容体系

同时对教学方法也进行了改革。教学方法改革是与教学内容的改革相辅相成的[1][3],竞赛促进教学内容的更新期刊网,新的内容迫使有相应的教学方法与之适应,以达到理想的教学效果。我们的新课程体系和教材给学生更多独立学习、独立思考的空间,教学方法上也应留给学生更多时间,因此,我们将原来的集中实验教学方法,改为集中实验与开放实验、虚拟实验、分布实验等多种实验教学模式相结合的方式,实验模式由过去的单一模式向多元化的实验教学模式转变。我们的开放式教学包含两方面的含义,即时间开放和内容开放。时间上的开放即在规定了学生的实验内容以后,学生可以在相当大范围内选择完成实验的时间,这样学生可以在时间上有较大的灵活性,提高学生学习的主动性。内容上的开放是指学生在实验中除了可以进行规定的实验内容,还可以根据自己的专业和爱好,选择规定以外的实验内容,这样有助于学生创新能力的培养和提高。

通过教学体系、方法的改革与不断完善,在平时的学习中就能给有兴趣有能力的学生提供实践实习的条件和空间,逐步培养他们的实际动手能力和创新能力。同时,通过实际动手设计可以让学生更好的消化课本上的知识,理论联系实际,激发大学生的学习积极性和主动性。

三、全国大学生电子设计竞赛促进了实验室硬件水平和综合适应能力的不断提高

电子设计竞赛的场地是由参赛学校自己提供的。能否适应电子设计竞赛各种题目的要求,体现了该实验室的应变能力和综合适应能力。长期以来,由于电子技术各类实验室的装置基本上是老三样(电压表、信号源、示波器),学生在实验中接触不到先进的实验手段和先进的仪器设备,这个缺陷在常规实验中的表现并不明显,但在电子设计竞赛惜时如金的场合下就显得非常突出。谁采用的仪器工具先进、自动化程度高,谁就会在其它条件相同的情况下赢得更多的时间,从而取得更好的成绩。比如我们在竞赛中使用的先进的数模混合型示波器以及数字示波器,受到学生的一致认可,通过多年的竞赛,在学校的大力支持下,电工电子学教学中心的实验室建设起点高期刊网,设备先进,为电子竞赛提供了一个良好的环境。

四、全国大学生电子设计竞赛推动了电子技术课程设计内容和体系的不断发展

课程设计是学生相对集中,实践功能较强,比较能真实反映一个学生实践动手能力的一项教育教学内容[4]。因此,为了不断适应电子技术发展的要求,同时也为初步选拔电子设计竞赛学生做一个基本参考,整个课程设计体系也要不断发展与完善。

首先从设计内容上,设计的内容不断更新,难度也不断增加;其次从软件设计工具上,随着电子设计开发工具的不断发展,通过各种渠道将ispExpert、ispLever、ModelSim、Synplicity等各种流行的仿真软件及开发工具逐一介绍给广大学生使用;再次从软件编程语言上,Able、VHDL、Verilog等多种流行的硬件编程语言都被广大学生所逐渐熟悉;最后从硬件设计和测试工具上,自主设计制作了小型的“SZD-III型PLD实验开发系统”、大型PLD课程设计演示仪器、电子竞赛系统开发板等。

五、全国大学生电子设计竞赛使优秀学生脱颖而出,促进了教师业务水平的提高

电子设计竞赛使那些具有良好的理论基础、实践动手能力强,特别是具有创新意识和协作精神的学生有了施展自己才能的空间。他们不循规蹈矩,不死读书本,而是积极进取,学以致用,理论密切联系实际,通过赛前的培训以及大赛的洗礼,使他们在各方面更加成熟。参赛的学生报考研究生时也受到硕士生导师的青睐,而没有上研究生的同学在联系工作时也极受欢迎,不少公司在招聘时深有感触的说:“像这样的学生有多少我们要多少”。这些学生的成才,也在低年级学生中产生了良好的辐射作用。

对于教师而言,由于我们的课程是面向全校学生的专业基础课,教学任务比较重,为提高效率,施行的是模拟、数字、电工电子学三门课程教学人员相对固定的方法。每位老师基本上只负责其中一门课程。这样一来,虽然教师能够对所负责的这一门课程内容比较熟练,但时间长了对其它两方面的知识期刊网,缺乏必要的联系,从长远看,不利于教师业务水平的提高,不利于学生的培养,因为学生将来面对实际的电路系统,所需要考虑的问题是综合性的,如果教师在教学过程中不能帮助学生树立一个综合考虑问题的思想,这是教学上的一个遗憾。而通过组织教师参加电子设计竞赛的培训工作,一定程度上改善了这一状况。教师们在辅导参赛学生训练的过程中,不但提高了业务素质,而且认识到在教学中贯穿综合考虑解决问题的思想对学生能力培养的重要性。

六、创立了一种实践中较为成功的大学生学科竞赛的培训内容体系和组织运行模式

经过多届全国、山东省、学校竞赛,根据历届电子设计竞赛所涉及到的领域,目前已经形成较为合理的培训体系,培训内容涉及电子系统设计、EDA、单片机、制作与安装工艺、功率电子、软件设计等内容,经过多年实践,效果良好。同时也创立了一种实践中较为成功的大学生学科竞赛的组织运行模式。

(1)平时积累。通过电子技术相关课程体系的改革与完善,使得有兴趣和能力的学生在平时的学习中就能够获得一定的经验积累和实践机会,使得动手能力、创新能力、设计水平得到一定程度的提高。

(2)择优选拔。在电子设计竞赛开赛前,通过报名、笔试、实物制作、面试、推荐等方式择优选出30-50名学生参加培训和比赛。

(3)强化训练。培训开始时,根据历届电子设计竞赛所涉及到的领域邀请相关教师为学生进行授课,让学生在短时间内能够对相关领域知识有较深入的理解,打好设计基础,然后由负责老师带领参赛学生在现有硬件条件下对学生的软件、硬件综合设计能力进行强化训练。

(4)模拟竞赛。根据现有的硬件设备和条件,尽量节约开销,选择合适的可以完成的设计题目,把培训学生进行分组,让学生在限定的时间内利用现有的器件和设备完成一次设计,强化锻炼并检验参赛学生的设计水平和动手能力,并让学生对真正的竞赛有初步的认识和体验。

(5)合理组合。在培训和模拟竞赛期间,不同的学生在不同的方面可能会有各自突出的表现期刊网,比如有的学生硬件水平很好,有的学生软件水平很高,有的学生综合设计能力很强,教师要善于发现学生的特点,并把突出的学生有机的组合成一个整体,保证参赛队伍的质量和水平。

七、总结

竞赛是对学生综合能力的全方位考核,既有理论分析,又有实践动手,是全面素质的培养[1][2][5]。在专题竞赛中既培养了学生面对众多社会需求选择最佳实施方案的能力,又使学生经历了由策划、设计、制造、调试、试用全研制的开发过程,很多学生反映这段特殊学习经历终生难忘。“通过前期培训和选拔以及四天竞赛,胜读四年书本”,有不少学生这样评价电子设计竞赛,这种说法不免夸大,但也从侧面反映了在学生眼里竞赛对于学生综合素质提高的巨大作用。

在该项竞赛的引导下,电子技术相关课程已经和正在经历着一系列调整和改革—优化传统基础知识、大胆引进前沿技术、不断拓宽学生专业口径、加强工程实践能力培养、重视创新教育的探索和实践。

参考文献

[1]姚建永、吴贻文.参加电子设计竞赛,促进教学改革.高校教育研究,2008(17):31-33.

[2]陈立章、宋学瑞、彭红.组织电子设计竞赛培养大学生创新能力总结和体会.湖南医科大学学报,2008(4):95-97.

[3]林寿英.以电子设计大赛促进电子技术课程本科教学改革.福建农林大学学报,2008(11):103-105.

[4]许利霞、赵文锋、彭孝东等.电子技术课程设计教学探索与实践.中国现代教育装备,2008(9):57-58.

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1.分层次开设各类科技竞赛选修课

学校在组织大学生科技竞赛时,遵循“两个导向”原则摘要:一是科普性导向,即竞赛要面向广大同学,使更多同学了解科技竞赛并参和进来;二是科研性导向,即各教学单位举办专业性强、水平高的科技竞赛。因此在选修课开设方面,学校针对不同的学生,实行分层次开设科技竞赛选修课。如面向没有电子设计基础知识的学生开设电子设计基础班,采用大班教学形式,一般120~140人左右,以普及科技竞赛基础知识、激发学习喜好为目的;而对于具有电子设计基础知识的学生则开设电子设计提高班,采用中班教学形式,一般60~80人左右,以提高科技竞赛能力为目的;另外,对达到电子设计提高班水平且有初步参赛意向的学生开设电子设计竞赛班,采用小班教学形式,一般为40~50人左右,以培养竞赛选手为目的。

2.面向竞赛学生开设科技竞赛练习课

练习课采取集中和分散相结合的方式进行。

集中练习借鉴“商品超市”和“菜单选择”的管理理念分成不同的课程模块,如计算机程序编程、设计规划、论文撰写、信息处理、团队分工协作、案例分析、实战练习等模块,竞赛学生可以根据各自的需要选择部分课程模块重点练习。部分课程模块用于强化练习,部分课程模块用于基础练习。集中练习课由经验丰富的竞赛指导教师主讲,以课堂讲授和练习为主,对竞赛学生的应战能力进行统一培养和集训。在学生自主选择的基础上,对最终参赛的选手进行所有模块的综合练习。

分散练习以学生自主学习为主,在自学过程中,碰到疑问或困难时,竞赛指导老师负责答疑指导。

3.合理布置各类不同性质课程的教学内容

竞赛相关课程教学内容侧重将竞赛思想和内容融入其课程教学中。如在高等数学、概率论等课程中,将数学建模的思想融入其中;在数学分析、高等代数等课程中,可选择相应的数学模型进行教学。

选修课教学内容根据不同的面向对象,各有侧重。基础班侧重竞赛基本知识的普及教学,以激发学习喜好为目的;提高班侧重竞赛基本技能提高,能进行简单的竞赛设计,以提高科技竞赛能力为目的;竞赛班侧重竞赛实战内容的辅导,以培养竞赛选手为目的。

练习课侧重竞赛内容的强化和竞赛辅助技能技巧的练习。

除合理布置各类不同性质课程的教学内容外,学校还鼓励竞赛指导教师自编竞赛教材和讲义,集体备课,在教学内容中吸取竞赛内容和经验,适当引进国外原版专业教材并采用双语教学,使竞赛教育向多形式,高层次发展。

4.开展大学生科技竞赛网络课程建设

网络应用于教学领域,给学生提供了大量便捷的学习机会和丰富的教学资源,使学习活动更加自主化、个性化,使教学的适应性得以加强。我校“十一五”发展规划中明确建设100门网络课程,其中就包含了大学生电子设计、数学建模、高等数学、大学英语等科技竞赛网络课程的建设。

科技竞赛网络课程网站建设要求包含教学文件、实践教学、课堂教学多媒体课件、课外自学课件、课堂作业习题、课外综合习题、模拟考试平台、在线讨论(留言板)区、历届学生竞赛获奖成果等内容。目前已建成大学生电子设计竞赛网络课程(“单片机原理及应用”课程)网站,学生的课堂作业、课外练习通过网络进行,模拟网上考试已通过测试,预备逐步推广使用。

针对科技竞赛网络课程网站的建设,学校明确要求网站内容每学期必须有更新,非凡是作业和试题每学期要有30%的内容调整;在线讨论必须经常关注,及时答复;每次竞赛完成后,相关内容应在4周内完成上传。

二、大学生科技竞赛的练习组织

1.建立大学生科技竞赛网站

为进一步宣传推广科技竞赛,学校建立了大学生科技竞赛网站。在整合、扩充原有竞赛网站的基础上,建成了竞赛种类齐全、内容丰富并兼具互动交流功能的网络空间。网站包含竞赛种类、类别、竞赛时间、历届竞赛等基本介绍,学生竞赛成果展示,竞赛指导教师姓名、职称、学历、探究方向、教学探究成果等基本团队情况介绍,统计、分析、撰写等竞赛技能知识介绍,在线提问和交流等,并能和学校相关科技竞赛网络课程网站快速链接,让学生能全面深入了解各类科技竞赛。网站深受同学好评,成为学校科技竞赛的最佳前沿阵地和宣传窗口。

2.加强练习指导教师团队建设

学校非常重视大学生科技竞赛练习指导教师的培育和团队建设工作。在教学业务方面,通过开展各种形式和规模的教学研讨,集体讨论教学大纲、编写练习教材、完善教学文件、探索教学方法、改革考核方式。通过练习指导教师的共同参和,确定了各类课程不同的教学目标、教学内容和人才培养定位。鼓励并支持练习指导教师开展各项科研工作,以教学为基础,以科研促进教学,全面提升竞赛水平。

我们还采取“1+1”练习指导教师培养方式,即每位副高级以上职称的教师带一名新指导教师,通过教学工作的老中青相结合,发扬传帮带的教学指导功能。同时,“1+1”培养方式也保证了练习指导教师队伍的稳定。

3.加强竞赛技巧练习

学校通过开设练习课,分模块对学生进行长期竞赛练习,在竞赛相关技巧练习中,有三个技巧非凡需要重视和加强。

(1)信息处理。随着计算机网络的普及和发展,通过网络可以快速获取各个领域的知识,但哪些信息对竞赛更有效以及如何选择信息,却让很多学生头疼。加强信息处理能力的培养,让学生明确自己需要的和必须把握的信息,建立信息评价标准体系,学会选择有意义的信息,将对竞赛起到事半功倍的效果。

(2)论文撰写。竞赛最后提交的成果形式是科技论文(部分需设计作品),因此,论文撰写质量直接关系着科技竞赛的成绩,加强论文撰写的规范性练习是很有必要的。我们设置了科技论文的撰写模版,对论文的结构布置、撰写格式、文法和表达等,都有明确的规定。

(3)团队协作。每组参赛队设立一个指挥员,每个队员在竞赛中各有分工。在设计策划中,要求队员充分发挥聪明才智、群策群力、默契配合,要求队员在学习上和生活上都能相互帮助、团结协作,使整个竞赛有条不紊。

4.参赛选手培养程序

通过分层次开设选修课,学校有了一支相对固定的竞赛选手队伍。我们学校的做法是摘要:竞赛选手在提高班中产生,根据学生在提高班中的平时、期中、期末成绩,对其总平均成绩进行排名,在学生有参赛意愿的前提下,择优录取,组成竞赛班。通过竞赛班的实战练习,学生对相关科技竞赛的内容、设计思路有所了解,也具有了一定的竞赛技能。同时,要求竞赛班的所有学生均需参加练习课的集中学习,但可根据自己的特征,选择相关练习模块;空余时间可以通过大学生科技竞赛网站进行分散自学。参赛选手在竞赛班中产生,根据学生在竞赛班中的成绩排名,择优录取。参赛选手必须经过练习班所有模块的集中强化学习,组队时兼顾学生不同的技能特长,做到优势互补。

三、对创新人才培养模式的启示

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0引言

数控直流稳压电源应用非常广泛,是学习电子信息工程、通信工程、机电一体化、电气自动化等电类专业学生必然涉及到的一个电工电子课程设计项目。全国大学生电子设计竞赛曾于第一届A题、第二届A题和第七届F题(电流源),全国首届高职院校技能竞赛样题以及省级院校竞赛都有涉及,用来检验学生的电子设计能力,可见其普遍性。

虽然较多论文都涉及,但电路设计的多样性以及制作经验篇幅鲜少,不足以使读者完成作品并举一反三。笔者参阅数十篇关于数控直流电源系统的设计,发现许多很难读懂的问题。例如,给出参数设计输出达20 V电压,但运放直接驱动达林顿管明显无法输出达22 V以上。又如,通篇无关紧要的内容,唯独缺少比较放大环节设计及关键电路的完整连接,也就是说DAC输出到调整管之间内容匮乏,这也是本文解决问题的初衷。

直流稳压电源按照功率管工作状态,分为线性稳压电源、开关稳压电源2种。鉴于电类专业课程设计的需要,本文重点解析线性稳压电源之关键设计,如与OP放大器设计联系密切的部分,希望对读者制作该项目或写论文有所帮助。

1设计要求的性能指标与测试方法

1)输出电流IL(即额定负载电流),它的最大值决定调整管(三端稳压器)的最大允许功耗PCM和最大允许电流ICM,要求:IL (Vimax-Vomin)

2)根据输出电压范围和最大输出电流的指标,U/I可计算出等效负载阻值。例如,输出电压要求达30 V,最大输出电流1 A,因此模拟负载应满足从几Ω到30 Ω之间,调整管耗散功率应满足30 W以上,考虑加散热片。

1.2质量指标

纹波电压:是指叠加在输出电压Uo上的交流分量。在额定输出电压和负载电流下,用示波器观测其峰一峰值,Uo(p-p)一般为毫伏量级,也可以用交流电压表测量其有效值。纹波系数是纹波电压与输出电压的百分比。设计中主要涉及滤波电路RLC充放电时间常数的计算。一般在全波式桥式整流情况下,根据下式选择滤波电容C的容量:RL・C=(3-5)T/2,式中T为输入交流信号周期,因而T=1/f=1/50=20 ms;RL为整流滤波电路的等效负载电阻。

稳压系数Su和电压调整率Ku均说明输入电压变化对输出电压的影响[2],因此只需测试其中之一即可。电源输出电阻ro和电流调整率Ki均说明负载电流变化对输出电压的影响[2],因此也只需测试其中之一即可,具体操作参照指标的定义来实施。

2.2DAC接口电路的设计

2.3调整管控制电路、电压采样与电流采样电路的

2.4ADC接口电路的设计、同时具备电压源与电流源功能的设计

2.6具备电压预置记忆存储部分的设计

2.7保护电路的设计

2.8.2滤波电路的设计

3结语

曾经查阅数十篇类似稳压电源电路图,深感模拟电路设计的重要性。本文将电压源与电流源的设计方案同时罗列,便于读者理解设计要领。重点解析DAC输出后的电路设计,图中电压、电流数据全部基于proteus交互式仿真完成。电路设计的连贯性、采样电路取值、运放电路与驱动电路设计等,是同类论文较少论述的环节,可以有效解决目前存在的诸多问题,有助于读者提高电路解析能力。仅此抛砖引玉,希望本文的设计能对读者在实际工作中有所帮助,不当之处请多指教。

参考文献:

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[2]邓坚,杨燕翔,齐刚. 数控直流稳压电源设计[J].计算机测量与控制,2008,16(12):19911993.

[3]杨秀增,黄灿胜. 基于Nios II的高精度数控直流稳压电源设计[J]. 电子设计工程,2009,17(9):4749.

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[5]DAC0832手册.National Semiconductor Corporation DS005608[EB/OL].(20020120)[20121011]. http:///product/dac0832.

[6]冈村迪夫.OP放大电路设计[M].王玲,徐雅珍,李武平,译.北京:科学出版社,2004.

[7]铃木雅臣.晶体管电路设计(上)[M].周南生,译.北京:科学出版社,2004.

[8]江海鹰,孙王强,孙杰,等. 实用高精度数控直流电流/电压源[J].济南大学学报:自然科学版,2006,20(3):249251.

[9]彭军.运算放大器及其应用[M].北京:科学出版社,2008.

[10]清华大学电子学教研组.模拟电子技术基础简明教程[M].3版.北京:高等教育出版社,2006.

[11]黄智伟.全国大学生电子设计竞赛系统设计[M].北京:北京航空航天大学出版社,2011.

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全国大学生电子设计竞赛由教育部高教司和信息产业部人事司共同主办,大赛从一开始就确立了“推进教育教学改革,为人才培养服务”的宗旨,不断推进高校教育教学的改革与发展,通过竞赛推动高校对电子信息类专业的课程体系和课程内容的改革,促进高校实施素质教育,以此培养大学生的创断能力,协作精神和理论联系实际的能力。我院目前已经组织学生参与多次电子设计竞赛并多次获得了国家级及省级奖励。本文从电子设计竞赛的培训方法与培养学生的实践创新能力的关系入手,探索电子设计竞赛的培训策略与自动化专业实践教学改革的相互促进关系。

一、竞赛形式及对创新能力的要求

全国大学生电子设计竞赛以电子电路应用设计为主要内容,主要涉及电子技术、计算机技术、自动控制技术、通信技术和传感技术、电气工程与信息技术等多个专业,涉及到电路理论、单片机、可编程器件、嵌入式系统、智能控制等多门课程及电子信息类仿真软件与工具的应用。竞赛时间为连续的四个白天和三个晚上,在半封闭状态下进行。参赛成员需要在规定时间内独立提出设计方案,完成系统的硬件制作及软件调试,并且完成制作设计报告的撰写。由于时间紧、任务重,该竞赛对学生创新能力、设计制作能力、心理素质、团队精神以及身体素质都是一个挑战,它将检验学生综合运用知识的能力和实践创新能力。

二、电子设计竞赛培训策略与方法

电子设计竞赛涉及到多个学科专业知识的应用及综合创新能力的培养,作者认为,电子设计竞赛培训应当作为一项系统性的工作来进行,在前期经过充分宣传的基础上,吸收部分学习积极性高、学习能力强的学生加入到竞赛培训队伍中来,利用周末、假期等课余时间进行集中学习培训,增强学生的创新能力与实践能力。整个培训过程可大致分成以下几个阶段。

1.发动宣传阶段。利用入学教育、参观学习、作品展示、视频学习等方式,从进入大学的起,在入学教育讲座中,有意识地培养学生的创新精神及宣传电子设计竞赛对创新能力培养的促进作用;充分发挥大一、大二学生对学习方面的积极性及主观能性,在培养学生学习兴趣的同时,强化对学校的支持性政策的宣传。促进学生对电子设计竞赛的参与兴趣的培养,吸收一批优秀的学生加入到大学生电子设计竞赛的培养队伍中,扩大培训的基数,充分发挥电子设计竞赛培训对学生创新能力培养的促进作用。

2.理论学习阶段。通过专业课程、选修课程、学术讲座等培养学生的专业理论知识,主要是《电路理论》、《电子技术》、《自动控制理论》、《EDA技术》、《单片机原理与应用技术》等。充分利用专业教育中的理论课教学环节,在《电路理论》、《模拟电子技术》、《数字电子技术》、《单片机原理与应用》、《检测与传感技术》等相关课程的知识传授作用,而对于低年级同学,则建议其提前了解相关的专业课程,并重点学习如《单片机原理与应用》等相关技能课程。

3.集中培训阶段。在集中培训阶段,主要完成专业工具软件的学习培训及硬件功能模块的设计、实验制作与应用调试。电子设计竞赛主要所涉及到的学科包括电气信息类、电子技术类及智能控制类等,相关的专业仿真及应用软件,如Multisim,Pspice,Simulink,Proteus+keil C,protel等。专业工具软件的应用培训分小组进行,参与设计培训的学生可根据本人兴趣在指导老师的统筹协调下参与不同组别的专业软件应用培训,以便在提升学生具体技能的同时在参与竞赛时能进行协调搭配,充分发挥团队的合作力量。在集中培训阶段,还需要完成常用功能模块电路的设计制作与调试工作。在电子设计竞赛中,不同的设计课题需要采用不同的设计控制方案,但是对于常见的设计任务而言,一般需要完成电能变换主电路,信息采集与转换电路,输出显示(指示)电路与控制电路等,此外还需要基本的控制器最小系统,因此,在平时的集中训练中,分专题地对相关的电子信息类的功能电路模块进行分析与设计,通过模块电路的实际制作与实验调试掌握其基本技术性能,通过模块电路的实验数据结合仿真软件的仿真结果数据来对相关电路模块的功能参数进行修正,对相关的功能电路进行模块化、标准化设计,为下一阶段及竞赛提供实物支持。

4.赛前综合培训。在参与竞赛之前的约一个月的时间内进入赛前综合培训,在前期理论与实践强化的基础之上,主要进行电子系统集成综合培训,即根据电子竞赛的要求及历年的试题情况,对竞赛试题进行总结归纳的基础之上,针对设计要求,将前期的功能模块进行系统集成,组成具有完整功能的电子系统。在赛前综合培训中,指导教师需要对系统的设计方向进行总体把握,提出相应的设计任务,要求学生在规定的时间内完成相关的硬件、软件设计,并对最后的设计制作成品进行性能等级评定,指出其优点及不足之处,以便快速地提升学生的综合创新能力。根据培训结果及学生个人的特点,对参赛小组的成员进行动态调整与优化组合,考虑到不同成员的具体特长及团队协作能力,充分发挥竞赛团队成员的团队协作能力,使小组成员之间的优势互补。

三、自动化实践教学改革电子设计竞赛的相互促进

自动化专业教育要适应经济发展对人才需要的要求,更新课程体系,提高教学质量,强化学生的动手创新能力与专业综合素质。自动化专业作为一个工科专业,社会对于自动化专业相关人员的需求时尤其注重学生的专业综合素质、手创新能力及在校期间是否参加过相关的专业实践活动。鉴于目前电气信息与电子技术的快速发展,自动化及电气信息类的相关专业的实践教学总是落后于技术的发展进度,一般性的本科院长,受到教学经费投入的制约,在教学模式尤其是实践教学上,实验教学仪器相对老化,实验项目的设立比较僵化,缺乏灵活性,与培养学生就业,进一步拓宽行业就业范围的要求相矛盾,电子竞赛要求改革实践教学环节的传统方法,把最新的开发工具和应用技术引入到实践教学中,如将新技术、新器件和先进的实验平台软件引入本科生的实践教学过程中,加强《单片机原理与应用》、《DSP技术及嵌入式系统》等方面课程教学,将Pspice、MAX-Plus、Protel和Proteus等专业仿真工具软件的应用与理论、实践的教学有机结合起来,将软件开发工具穿插应用于相关课程的实践教学环节中。电子竞赛可以提高参赛学生对新技术的掌握能力,通过大赛和相关学科竞赛的锻炼,学生对新知识的选择性和灵活能力得到加强,这种能力在今后的就业中有着很大的优越性。同时,通过电子设计竞赛及培训活动,可增强学生对创新性学习活动的兴趣,强化学习效果。培养学生适应社会发展和科技进步需要,具备较高的综合素质、坚实宽广的工程技术基础、系统的专业知识和较强的实践能力和创新精神,具有解决自动化类专业技术问题的能力,在建筑电气与智能化、工业自动化以及电子信息等领域从事与工程设计、系统分析与运行、研究与开发、决策管理等相关方面工作的高层次应用型人才。强化电子设计竞赛培训对教学内容扩充和补充,解决社会需求和学生就业之间的矛盾,增强自动化专业实践教学特色、更新培养模式、提高教学质量,以更好地满足社会对人才的需求。

电子设计竞赛及培训可以增强学生的专业综合素质及动手创新能力,有利于激发学生的创新思维,培养学生严谨的科学工作态度、理论联系实际的学风、脚踏实地的实践创造能力和团结合作精神。从培训方法及培训策略等方面进行创新,将电子设计竞赛培训与自动化专业的实践教学改革进行有机结合,解决电子设计竞赛培训受益学生人数少与自动化专业实践教学模式与手段相对落后的问题,促进实践教学手段与内容的改革,增强学生的就业竞争力。上述方法通过近年来我校自动化及相关专业的电子设计竞赛的实践检验,极大地提升了教学效果,增强了学生的就业竞争力。

参考文献:

[1]刘中才,李前,李捷.探析大学生电子设计竞赛培训方法[J].中国科技信息,2011,(6):171-172.