電子技術實踐教學探討

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摘要：實踐教學在課程教學中起到非常重要的作用，本文將EDA技術與實物制作有機結合引入到電子技術實踐課程中，闡述了實施的具體過程以及教學開展情況。

關鍵詞：EDA；電子制作；電子技術

隨著計算機技術和電子技術的飛速發(fā)展，電子設計自動化（Elec-tronicDesignAutomatic，EDA）技術已經(jīng)成為現(xiàn)代電子設計的核心技術，并已經(jīng)廣泛應用于各大高校的電類課程教學中[1-2]。實踐教學在課程教學中起到非常重要的作用，學生通過實際操作能加深對課堂理論知識的理解，并促使學生舉一反三、靈活運用。如何更好地調動學生的學習興趣、擴展學生的知識面、激發(fā)學生探究知識的潛能和動力、提高實踐應用能力等，已經(jīng)成為擺在我們面前迫切需要解決的課題[3-4]。結合我校電工電子實驗中心的實際情況，對實踐教學的部分內容進行了改革優(yōu)化。

1存在的問題

我校實驗中心的綜合設計性實驗項目存在如下問題：實驗手段單一，缺少電路仿真環(huán)節(jié)，設計制作過程不完整；實驗項目陳舊，現(xiàn)有的實驗項目已沿用多年，缺乏新內容；學生主觀能動性差，以完成任務為目的進行實驗，課程沒有達到預期的效果。針對以上問題，開展了EDA仿真與制作相結合的電子技術實踐教學探索。

2EDA仿真與制作的結合方式

EDA軟件可以完成電路圖的繪制、電路仿真以及系統(tǒng)的設計。將EDA技術應用到學生的課程設計和電子制作環(huán)節(jié)，能夠激發(fā)學生學習電工電子知識的興趣和欲望，提高學生對電路的認識水平以及學生的實踐能力。結合我校的實際情況，利用EDA仿真工具，將虛擬仿真技術和實際電路制作通過幾個綜合設計性實驗項目巧妙結合起來，項目的具體實施過程如圖1所示。整個過程按照仿真和實做可以分為如下兩個環(huán)節(jié)：

2.1電路原理圖的設計。擬采用仿真軟件Multisim和Proteus進行電路設計，該兩種軟件包含了模擬、數(shù)字電路常用的元件和芯片、儀器設備，具有強大的分析功能，如示波器功能、頻譜分析功能、實時測量功能等。通過仿真、測試以達到預期的電路功能及指標。

2.2電路的制作。電路的制作過程是對設計電路產(chǎn)品化的過程，該環(huán)節(jié)主要突出技能和實踐性要求，采用在洞洞板上進行直接制作的方法。首先根據(jù)設計指標選擇經(jīng)濟實用的元器件，設計出實物布線圖。其次，根據(jù)合理的布線圖，按照信號的輸入輸出方向順序焊接電路。焊接之前要對所用元器件進行檢測，避免故障的產(chǎn)生。對于焊接過程應該分單元模塊進行，逐步測試。由于仿真軟件并不能完全與實際相一致，在制作過程中，可能出現(xiàn)實測與仿真偏離的情況，那么需要修改電路重新仿真。最后，對整個電路進行調試，調試過程要經(jīng)過測試———調整——測試——調整的反復過程才能完成。以往的設計一般到了功能實現(xiàn)和指標合格就結束了，考慮到產(chǎn)品化還可以增加外觀設計和外殼制作的內容，以實現(xiàn)完整的制作過程。

3教學實踐開展情況

針對以上提出的實驗項目陳舊問題，通過分析研究，以理論課程的主要知識點為基礎，結合生活中實際應用，選擇新穎、可行的電路設計了相應的實驗內容，如聲光控延時開關、變色呼吸燈電路、溫度檢測及處理電路等題目，可以根據(jù)學生程度、課程要求進行擴展或調整。涉及到的單元模塊有：整流濾波電路、振蕩電路、集成計數(shù)器、比較電路、信號產(chǎn)生電路、運算放大電路、功率放大電路、數(shù)碼管電路、報警電路、RC電路等。這些都是在理論課講到的、常用的電路，將理論知識通過這種形式整合在一起，學生的收獲比進行單個實驗要大得多。在項目的實施過程中，采取以小組為單位，實驗項目為主線，教師起到引導作用，學生為實驗主體的教學方法，使學生通過自主學習、方案設計、體驗感悟、實踐操作、自主評價等活動獲得知識和技能，以小組合作的方式進行研究型學習活動，在不斷解決實際問題中提高他們的學習能力、工程實踐以及團結協(xié)作能力。采用這種實踐方法后，發(fā)現(xiàn)學生表現(xiàn)出來的自主性、積極性、創(chuàng)造性是超出預期的。以變色呼吸燈電路為例，該電路要求用紅、綠、藍三種顏色的發(fā)光二極管實現(xiàn)七種色彩變換，并同時呈現(xiàn)呼吸燈的效果。學生經(jīng)過查找資料，將電路進行分解，了解到七種色彩可以通過紅綠藍三種顏色的LED燈分時點亮、組合實現(xiàn)，呼吸效果可以通過在LED燈上加三角波實現(xiàn)。圖2是一組學生制作的變色呼吸燈實物圖，為了突出變化的七彩效果，學生對電路進行了美化裝飾，效果非常好。學生通過查找資料、自主設計電路、討論、仿真測試到制作成功，整個過程教師僅給予指導，遇到的問題大部分由學生自主解決。

4需要改進的方面

經(jīng)過教學實踐，在為學生們的收獲感到欣喜的同時也發(fā)現(xiàn)了一些問題，大部分學生是第一次進行設計和制作，對于器件的選型考慮不全面，比如電阻往往只考慮了阻值而忽略了功率；電解電容只考慮了容量而忽略了耐壓；芯片只考慮了功能而忽略了電壓、電流等工作條件。而這些知識正是培養(yǎng)工程實踐能力所需要具備的，理論課堂上學不到的，只有通過動手制作，才能逐漸使學生具備該方面的意識并增強能力。在電路的制作環(huán)節(jié)中，目前采用的方法是手動布線，學生布線的經(jīng)驗有限，電路板制作出來的美觀程度也不一致，今后擬將Mul-tisim原理圖直接導入PCB布局和布線軟件Ultiboard進行電路板布線，使電路的布線更加合理規(guī)范。

5結論

依托EDA工具，對電工電子類課程實踐項目進行改革創(chuàng)新，引入工程項目，為教學內容提供更多的工程因素，使教學內容與工程實際緊密聯(lián)系，改變了以往由教師為主體的教學模式，能夠增強學生在學習活動中的主體地位。學生表示在制作的過程中收獲了知識，體驗到了學習電子技術的樂趣，進一步激發(fā)了學習的動力。

參考文獻

[1]徐曉霞.基于EDA的電子技術課程設計探究[J].電子測試，2015，5：148-150.

[2]陳白，張影，郝曉辰.基于項目式教學的EDA綜合實驗改革研究[J].高校實驗室工作研究，2014，2：27-29.

[3]張寶昌，劉海峰.構建綜合實踐教學體系加強實踐能力培養(yǎng)[J]．實驗技術與管理，2012，29(4)：248-250.

[4]郭明良，王朋，郭松林.基于CDIO模式的電類本科實踐教學體系構建[J].中國電力教育，2014，2：158-160.

作者：韓征 常美華 張聰玲 單位：中國民航大學 基礎實驗中心