潘克修

(解放軍理工大學(xué)通信工程學(xué)院，江蘇南京 210007)

“電子系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)”是我院電子工程專業(yè)的一門實(shí)踐性課程，學(xué)時(shí)數(shù)為40學(xué)時(shí)，在第6學(xué)期開設(shè)。通過本課程的學(xué)習(xí)，目的使學(xué)生掌握模擬與數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本方法和基本步驟;學(xué)會(huì)電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)和常用調(diào)試工具的使用方法;培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際、分析解決問題和實(shí)際動(dòng)手能力，為后續(xù)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。2010年春季，我院“電子系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)”課程被確定為實(shí)驗(yàn)教改課程。

1 課程教學(xué)設(shè)計(jì)

課程實(shí)施采用以自主學(xué)習(xí)為主和教師指導(dǎo)為輔的教學(xué)模式，結(jié)合實(shí)際電路設(shè)計(jì)的需要，按照先易后難，先簡(jiǎn)單后復(fù)雜的思路進(jìn)行講解。在教學(xué)方法上，我們針對(duì)每一課題的設(shè)計(jì)特點(diǎn)，采用引導(dǎo)、啟發(fā)、研究、討論和問題驅(qū)動(dòng)等多種教學(xué)形式，做到理論聯(lián)系實(shí)際，切實(shí)提高學(xué)生的動(dòng)手能力。在教學(xué)手段上，我們采用多媒體和板書相結(jié)合的形式，闡述電子系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)的內(nèi)容。根據(jù)實(shí)際需要，我們采取實(shí)際操作示范，使學(xué)生既學(xué)到知識(shí)，又增強(qiáng)動(dòng)手能力［1］。

在實(shí)驗(yàn)內(nèi)容選擇上，我們遵循以知識(shí)驗(yàn)證、知識(shí)綜合、創(chuàng)新設(shè)計(jì)為主的原則。對(duì)于課程考核，我們建立了以衡量綜合素質(zhì)為依據(jù)的評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)，采用實(shí)驗(yàn)考核、測(cè)試、工藝水平和實(shí)驗(yàn)報(bào)告等綜合測(cè)試評(píng)估的方法評(píng)定課程成績。

2 課程實(shí)施步驟

1)課前準(zhǔn)備階段

我們事先了解每一位學(xué)生的實(shí)驗(yàn)技能、基礎(chǔ)知識(shí)等背景，提出課前預(yù)習(xí)和準(zhǔn)備的要求，如復(fù)習(xí)有關(guān)模擬電路、數(shù)字電路、單片機(jī)和EDA等課程的基礎(chǔ)知識(shí);掌握TI公司提供的三種模擬電路的設(shè)計(jì)軟件(Tina-TI，F(xiàn)ilterPro，SwitcherPro);使用 Protel99SE 或者DXP電路設(shè)計(jì)軟件;掌握單片機(jī)(MCS-51或MSP430)硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)和軟件編程等。

2)實(shí)驗(yàn)技能訓(xùn)練與基本單元電路設(shè)計(jì)階段

此階段實(shí)驗(yàn)時(shí)數(shù)為10學(xué)時(shí)，學(xué)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(shè)計(jì)課題有關(guān)聯(lián))的設(shè)計(jì)、制作、調(diào)試與測(cè)試［2］。

3)綜合課題設(shè)計(jì)階段

此階段實(shí)驗(yàn)時(shí)數(shù)為22學(xué)時(shí)。2人或3人一組，共6個(gè)小組。其任務(wù)是完成一個(gè)綜合課題設(shè)計(jì)，即設(shè)計(jì)制作一個(gè)電路，能夠產(chǎn)生多個(gè)不同頻率的正弦信號(hào)，并將這些信號(hào)再合成為近似方波和其他信號(hào)。要求每組進(jìn)行系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)、理論分析與計(jì)算、電路與程序設(shè)計(jì)、確定測(cè)試方案和分析測(cè)試結(jié)果，最后寫出設(shè)計(jì)報(bào)告［3，4］。

3 課程教學(xué)內(nèi)容與指導(dǎo)方法

課程教學(xué)分成理論教學(xué)和課題制作兩部分。

理論教學(xué)部分共8學(xué)時(shí)，教師講解電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)課題，讓學(xué)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(shí)踐能力。教學(xué)內(nèi)容主要包括:電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)導(dǎo)論、模擬電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)、數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)、單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)和電源電路設(shè)計(jì)等。如通過“寬帶放大器”課題講解模擬電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)的過程，重點(diǎn)包括:①方案比較與設(shè)計(jì)，即如何根據(jù)課題要求的功能和技術(shù)指標(biāo)構(gòu)建系統(tǒng)的整體框架結(jié)構(gòu);②系統(tǒng)的各模塊設(shè)計(jì)，即講解電路的設(shè)計(jì)方法，元器件的選取原則，本實(shí)驗(yàn)課題相關(guān)的新技術(shù)和新器件的運(yùn)用等。

課題制作包括方案設(shè)計(jì)、組間交流、方案修改、教師審核、實(shí)際制作與調(diào)試等過程。各組學(xué)生首先根據(jù)布置的課題自行擬定設(shè)計(jì)方案，然后匯報(bào)交流其設(shè)計(jì)方案。在此基礎(chǔ)上，指導(dǎo)教師采用集體輔導(dǎo)、問題討論和個(gè)別答疑等方法完善方案設(shè)計(jì)。最后，各組根據(jù)審定的方案進(jìn)行實(shí)際制作和系統(tǒng)測(cè)試等。

4 實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地與器材保障

本課程實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地安排在我校電子設(shè)計(jì)與教學(xué)實(shí)驗(yàn)中心的開放實(shí)驗(yàn)室。該實(shí)驗(yàn)室配置了20套實(shí)驗(yàn)裝備，包括:計(jì)算機(jī)、穩(wěn)壓電源、數(shù)字示波器、智能信號(hào)測(cè)試儀和萬用表等。另外，還配備了LCR測(cè)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(shí)驗(yàn)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(shè)計(jì)中需要一些特殊器件，學(xué)生征得指導(dǎo)教師同意后便可由專門人員進(jìn)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(biāo)和制作工藝等，占40%;②綜合課題的方案設(shè)計(jì)、制作工藝、測(cè)試結(jié)果和總結(jié)報(bào)告等，占50%。根據(jù)實(shí)驗(yàn)進(jìn)展情況，還要評(píng)判每名學(xué)生對(duì)綜合課題的貢獻(xiàn);③學(xué)生的基礎(chǔ)知識(shí)掌握情況:課前預(yù)習(xí)、實(shí)驗(yàn)態(tài)度、動(dòng)手能力、合作意識(shí)和創(chuàng)新能力等，占10%。

從課程實(shí)施結(jié)果來看，每名學(xué)生均能完成第一階段的實(shí)驗(yàn)。經(jīng)過此階段的訓(xùn)練，學(xué)生在器件的選擇和應(yīng)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(jìn)步，為第二階段設(shè)計(jì)打下了良好的基礎(chǔ)。在第二階段的綜合設(shè)計(jì)課題中，全班6個(gè)小組中有2組實(shí)現(xiàn)了全部功能和技術(shù)指標(biāo)，2組完成了大部分功能和電路模塊的設(shè)計(jì)，余下的2組只完成了大部分電路設(shè)計(jì)，系統(tǒng)聯(lián)試未完成。

6 結(jié)語

整個(gè)課程組織嚴(yán)密，教學(xué)方法上充分發(fā)揮了學(xué)生的積極性，電子系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)能力和動(dòng)手能力等都得到提高。

在課程實(shí)踐過程中，我們有以下體會(huì):①學(xué)生進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室前應(yīng)復(fù)習(xí)以前學(xué)過的模擬電子設(shè)計(jì)技術(shù)、數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(jì)技術(shù)、EDA技術(shù)和單片機(jī)設(shè)計(jì)技術(shù)等基礎(chǔ)知識(shí);②有針對(duì)性地對(duì)所學(xué)過的理論知識(shí)進(jìn)行串解;③應(yīng)對(duì)每一名學(xué)生實(shí)驗(yàn)過程進(jìn)行全程跟蹤，以便有針對(duì)性的指導(dǎo);④實(shí)驗(yàn)課題是要求學(xué)生有較高的動(dòng)手能力要和學(xué)生充分利用課外時(shí)間，確保課內(nèi)/課外實(shí)驗(yàn)時(shí)數(shù)為1:2，這樣才能較好地完成實(shí)驗(yàn);⑤由于本課程是設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，所需要的器件、耗材和設(shè)備較多，如果推廣此課程，學(xué)校還需要在實(shí)驗(yàn)經(jīng)費(fèi)、實(shí)驗(yàn)設(shè)備和實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地等方面加大投入。

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

.［2］ 潘克修等.大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽與創(chuàng)新能力培養(yǎng)［C］.南京:2009年解放軍理工大學(xué)學(xué)報(bào)軍事教育特刊，2009.08

［3］ 黃智偉主編.全國大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽訓(xùn)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(shù)工程訓(xùn)練［M］.北京:電子工業(yè)出版社，2011