摘 要: 電子技術(shù)課程體系包括:模擬電子、數(shù)字電子、電子系統(tǒng)仿真、CAD、硬件描述語(yǔ)言,以及實(shí)驗(yàn)和課程設(shè)計(jì)等教學(xué)環(huán)節(jié),在以上課程的教學(xué)過(guò)程中,往往是各自獨(dú)立,致使教學(xué)內(nèi)容相互脫節(jié)與不連貫。作者在多年教學(xué)實(shí)踐的基礎(chǔ)上,提出在電子課程教學(xué)過(guò)程中,把整個(gè)電子技術(shù)課程作為一個(gè)體系進(jìn)行教學(xué),讓各部分靈活穿插利用,充分融合,起到了較好的教學(xué)效果,對(duì)推動(dòng)電子技術(shù)教學(xué)改革有一定的借鑒意義。
關(guān)鍵詞: 電子技術(shù) 課程體系 融合
電子技術(shù)課程體系中包括了模擬電子、數(shù)字電子、電子系統(tǒng)仿真、CAD、硬件描述語(yǔ)言、課程設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)等課程,其中模擬電子技術(shù)和數(shù)字電子技術(shù)為專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課,側(cè)重知識(shí)的系統(tǒng)性和理論分析,而電子系統(tǒng)仿真、CAD、硬件描述語(yǔ)言等課程為專(zhuān)業(yè)應(yīng)用工具課程,是將理論轉(zhuǎn)化為實(shí)踐的橋梁,側(cè)重于實(shí)際操作和應(yīng)用,其中的EDA技術(shù)已經(jīng)成為數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)的必備技術(shù),也是當(dāng)今技術(shù)領(lǐng)域的前沿技術(shù)[1]。所以整個(gè)電子技術(shù)課程體系是相互融合和促進(jìn)的,課程和課程之間有著非常密切的聯(lián)系,但在教學(xué)實(shí)踐中,還不能有效地將其很好地融合在一起,傳統(tǒng)的模擬電子和數(shù)字電子教學(xué)實(shí)踐只注重理論教學(xué),課堂內(nèi)容單調(diào),學(xué)生學(xué)完之后并沒(méi)有掌握解決實(shí)際問(wèn)題所需的方法和能力。而在學(xué)習(xí)電子系統(tǒng)仿真、CAD、硬件描述語(yǔ)言等課程時(shí),需要用到先前學(xué)過(guò)的數(shù)字電子和模擬電子的知識(shí)時(shí),學(xué)生往往又倍感生疏,致使教學(xué)效果不好。這種割裂式的教學(xué)模式極大地浪費(fèi)了教學(xué)資源,致使學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中思維連貫性差,不能建立電子技術(shù)知識(shí)體系,思路狹窄。
我在多年的教學(xué)實(shí)踐的基礎(chǔ)上,結(jié)合教學(xué)實(shí)際,提出一種全新的教學(xué)模式,即把電子技術(shù)的理論教學(xué)、實(shí)驗(yàn)、課程設(shè)計(jì)、仿真、CAD、EDA、硬件描述語(yǔ)言等充分融合,課程的學(xué)習(xí)互相穿插和滲透,從而把孤立的課程形成一個(gè)教學(xué)體系,在教學(xué)實(shí)踐中充分實(shí)現(xiàn)。同時(shí)在電子技術(shù)的基礎(chǔ)上結(jié)合當(dāng)今技術(shù)領(lǐng)域先進(jìn)的知識(shí)和發(fā)展趨勢(shì),對(duì)學(xué)生進(jìn)行新技術(shù)的引導(dǎo),使學(xué)生在掌握好基礎(chǔ)的同時(shí),以最快的方式跟蹤時(shí)代發(fā)展。
一、學(xué)科融合的基本思路
1.在模擬電子技術(shù)的教學(xué)過(guò)程中融合CAD和系統(tǒng)仿真技術(shù)。
在模擬電子的教學(xué)中,充分利用仿真軟件能直觀得到結(jié)果的優(yōu)勢(shì),把理論教學(xué)與仿真有效結(jié)合,利用波形分析講解電路功能是經(jīng)常使用的一種方法。但是,傳統(tǒng)的講解只是在黑板上或者在投影屏幕上進(jìn)行理論分析,學(xué)生看不到更直觀的圖像和結(jié)論,如果在課堂上結(jié)合Protel或EWB中的仿真功能,在課堂上講解波形分析的同時(shí),又給學(xué)生介紹仿真的概念和仿真工具的應(yīng)用。這樣一方面可以使學(xué)生掌握理論知識(shí),另一方面可以使學(xué)生掌握一種仿真工具,在以后的課程設(shè)計(jì)或者是課外電子制作中加以應(yīng)用,能大大地提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和分析問(wèn)題的能力。
2.在數(shù)字電子技術(shù)中融合EDA技術(shù)。
數(shù)字電子相對(duì)于模擬電子發(fā)展的空間較大,速度也很快,在教學(xué)中應(yīng)大膽拋棄過(guò)時(shí)的技術(shù)和知識(shí),采用“案例法”進(jìn)行教學(xué)。在此基礎(chǔ)上,應(yīng)最大限度地在課堂上結(jié)合相關(guān)課程的新知識(shí)和新技術(shù)。特別是在有關(guān)數(shù)字電路的設(shè)計(jì)章節(jié),我們可以在課堂講解中結(jié)合利用最新的EDA技術(shù)、硬件描述語(yǔ)言,以MAX+PlusⅡ或Quartus[1]軟件為載體進(jìn)行數(shù)字電路的設(shè)計(jì)、仿真。
3.以上提到的在教學(xué)課堂中的應(yīng)用的各種技術(shù),并不需要我們占用大量的課時(shí)對(duì)其進(jìn)行講解,它們是為模擬電子和數(shù)字電子課程服務(wù)的。我們利用它們來(lái)獲得我們需要的波形或者結(jié)論,在這個(gè)過(guò)程中潛移默化地使學(xué)生了解這些技術(shù),拓寬視野。
4.鼓勵(lì)學(xué)生自學(xué)相關(guān)軟件,也可以通過(guò)作業(yè)由在作業(yè)本上做題逐漸向完成一個(gè)整體實(shí)物設(shè)計(jì)傾斜,工程可以是很簡(jiǎn)單的命題,但要求其有一套完整的材料:VHDL程序[2]、圖紙、仿真結(jié)果等來(lái)加強(qiáng)引導(dǎo)這方面能力的培養(yǎng)。
5.經(jīng)過(guò)前期模擬電子和數(shù)字電子課程中對(duì)CAD、EDA、系統(tǒng)仿真的應(yīng)用和介紹,學(xué)生已經(jīng)具備了一定的基礎(chǔ)知識(shí),則在具體講解這些課程時(shí),就可以提高難度,加快進(jìn)度,盡快地與社會(huì)工程實(shí)踐接軌。
6.以課程設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)為載體檢驗(yàn)課程體系融合教學(xué)效果。課程設(shè)計(jì)和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)是綜合性很強(qiáng)的教學(xué)環(huán)節(jié),能直接地體現(xiàn)電子技術(shù)課程體系融合的教學(xué)效果。
二、電子技術(shù)課程中多課程融合實(shí)例
我以用74161設(shè)計(jì)9進(jìn)制計(jì)數(shù)器為例介紹在數(shù)字電路教學(xué)中的一個(gè)過(guò)程。
第一步,進(jìn)行理論分析和設(shè)計(jì),設(shè)計(jì)出9進(jìn)制原理圖,如圖1。
圖1 9進(jìn)制計(jì)數(shù)器原理圖
第二步,為了更直觀地表現(xiàn)9進(jìn)制計(jì)時(shí)器的計(jì)數(shù)效果,在課堂上我們用MAX+PlusⅡ軟件進(jìn)行仿真,教師對(duì)軟件MAX+PlusⅡ簡(jiǎn)單介紹和演示,在仿真軟件中畫(huà)出相應(yīng)的9進(jìn)制原理圖,如圖2;
圖2 74161組成的9進(jìn)制計(jì)數(shù)器
第三步,進(jìn)行波形仿真[4],如圖3。
圖3 9進(jìn)制計(jì)數(shù)器波形圖
第四步,布置課外作業(yè),采用反饋置位法[3]完成9進(jìn)制計(jì)數(shù)器功能,給出電路原理圖和仿真結(jié)果。
通過(guò)該實(shí)例,使學(xué)生初步接觸到數(shù)字仿真軟件MAX+PlusⅡ,并通過(guò)波形圖直觀地看出9進(jìn)制的結(jié)果,加深了學(xué)生對(duì)計(jì)數(shù)器的理解,并為以后設(shè)計(jì)仿真同類(lèi)電路提供了有效的方法。
我們按照這一思路,在自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)班級(jí)進(jìn)行了對(duì)比實(shí)驗(yàn),結(jié)果表明在課程設(shè)計(jì),實(shí)驗(yàn)等教學(xué)環(huán)節(jié)上,采用課程體系融合的班級(jí)動(dòng)手能力,分析和解決問(wèn)題能力明顯好于采用傳統(tǒng)教學(xué)培養(yǎng)的學(xué)生。大多數(shù)學(xué)生能獨(dú)立地完成理論設(shè)計(jì),模擬仿真,實(shí)物制作等環(huán)節(jié)。
三、結(jié)語(yǔ)
實(shí)踐證明,將軟件應(yīng)用等技術(shù)類(lèi)的課程融合到模擬電子和數(shù)字電子等理論類(lèi)課程中去,既使理論課程變得生動(dòng)直觀,幫助學(xué)生更好地理解所學(xué)的理論知識(shí),又給學(xué)生介紹了電路分析和設(shè)計(jì)的工具,使電子技術(shù)教學(xué)系統(tǒng)性更強(qiáng),理論與實(shí)踐之間的結(jié)合更緊密、更自然,也使后續(xù)的技術(shù)類(lèi)的課程結(jié)合了應(yīng)用,有的放矢。教學(xué)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明體系融合式教學(xué)方法在學(xué)生基礎(chǔ)理論和實(shí)踐環(huán)節(jié)的教學(xué)中均有較好的效果。
參考文獻(xiàn):
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