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大學電路總結實用13篇

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大學電路總結

篇1

首先,新生入校后,對其大力宣傳大學生電子競賽的目的和意義,讓學生樹立信心。以自愿和培訓指導團隊教師推薦方式相結合進行廣泛、初級選拔。在指導老師的培訓下,對一些理論扎實,善于動手,具有創新能力的學生進行全方面進培養。在參賽的五至六個月前,從眾多的培養學生中再次選擇寫作水平較好的,理論和電路設計制作能力強的三人小組參加全國大學生電子設計大賽的培訓。在報名參賽時,選擇一個最佳小組隊伍參賽。

3培訓內容

全國大學生電子設計競賽分本科組和大專組??v觀歷屆全國大學生電子設計競賽題目類型:有電源類、信號源類、高頻無線電類、放大器類、儀器儀表類、數據采集與處理類和控制類七大類。其知識范圍廣,涉及電子技術、傳感器應用、電機控制、電子測量、單片機應用、電子CAD技術等內容。培訓具體內容包含以下一些內容:A/D、D/A轉換器,專用集成放大器,信號變換電路,開關電源知識;各種集成傳感器,霍爾元件等及傳感器調理電路知識;混頻器、模擬乘法器,鎖相環,鎖相頻率合成器,DDS技術知識;各種交、直流電動機的控制,驅動電路的設計知識;各種計量電路、測量電路等測量知識;單片機最小系統設計,仿真軟件的使用知識;電子CAD、電子電路輔助設計軟件進行電路圖繪制,PCB板圖設計,EDA技術應用知識等。電子系統的基本方法、制作步驟,硬件、軟件設計,制板裝配,調試與測試等知識;電子設計競賽設計總結報告寫作的方法與要求等。

4培訓方式與方法

高等職業院校的學制為三年,時間緊湊,為了能使培訓工作順利進行,通常采用課外分散培訓和短期集中培訓相結合方式進行。

4.1課外分散培訓

常設一個實驗室,配有齊全的電子測量儀器和設備,常年對培訓學生開放。按學生的層次不同,分別制訂培訓計劃,周一下達培訓設計內容,周末檢查。指導老師每周按時對學生指導,采用老帶新的方法。新生的培訓從基本技能開始,進行一些常用電路安裝、調試培訓,由淺入深。老生的培訓則采用個人和小組相結合的方法進行,培訓、設計制作的內容相對復雜、難度較大。定期下達一個與全國大學生電子競賽試題難度相近的電子系統設計制作任務,指導老師定時進行檢查指導。

4.2暑期集中培訓

對參加每年一屆的省級競賽的同學,其培訓時間一般為期2-3個月,其中用一個月時間對常用電路設計知識進行培訓。每周進行2次校內模擬競賽,電路設計難度和制作時間與省級歷屆的題目相近。對參加每兩年舉行一屆的全國小組競賽的學生,其培訓時間一般為3-5個月,充分利用暑期進行培訓。要求每小組分工合作進行資料查閱,電路系統設計,程序設計,電路安裝、調試,設計報告等工作。培訓后2個月,每2周進行一次模擬競賽,進行電路設計制作,充分提高各小組成員的協作能力。

4.3加強培訓指導教師團隊建設

學校建立大學生競賽培訓指導教師的培育與團隊建設中心。在競賽組織方面,通過開展各種形式和規模的研討,集體討論競賽大綱、編寫培訓教材、完善培訓方式。通過培訓指導教師的共同參與,確定培訓目標、內容及定位。支持培訓指導教師開展各項科研工作,以教學為基礎,以科研促進教學,全面提升競賽水平。

4.4競賽技巧培訓

設計總結報告的撰寫能力培訓。競賽最后提交的成果形式除設計作品之外還有設計總結報告部分。其撰寫質量直接關系著競賽的成績,進行技術設計報告的規范性訓練是很有必要的,包括結構安排、格式、文法與表達等。資料查閱能力培訓。電子設計大賽涉及面廣,哪些信息對競賽更有效與有用,以及如何選擇信息。進行資料查閱能力的培訓,讓學生明確自己需要的和必須掌握的信息,將對培訓工作起到事半功倍的效果。團隊協作能力培訓。要求隊員充分發揮聰明才智、群策群力、默契配合,要求隊員平時在學習上和生活上都能相互幫助、團結協作,便于競賽時能有條不紊。

篇2

二、結合哲學規律做好大學物理教學

首先,《大學物理》教學過程本身就是認識自然界物理規律的過程,因此在教學中適當地安排教學內容,使其符合人最一般認識事物的過程,能夠降低學習的難度,使教學達到事半功倍的效果。其次,教學內容中所體現的物質所遵循的最一般的哲學規律也集中體現了好的認識事物的方法,積極引導學生積累總結經驗,幫助學生培養起有效的學習方法。這一點很重要,因為好的學習方法使人終身受益。最后,人作為最一般的物質存在于自然界,其行為規律也是符合最一般的哲學規律的,而物理規律又隸屬于最一般的哲學規律,因此學習物理規律也是在學習每一個人作為具體的物質存在于這個世界所應遵從的規律,進而引導學生建立積極的人生觀、價值觀,這是物理教學最高層面的工作,其意義之深遠無法預見。

在實際教學過程中如何貫徹以上思想呢?下面舉一個例子進行分析說明。

1.物理規律的展示

例:電路中的短路問題

短路是一種很特殊的電路情況,當電源正負兩極直接由導線連接時,電流只在該導線回路中存在,并且存在于回路中的電流值在理想情況下為無窮大,嚴重時會導致線路大量發熱燒毀整個電路。如圖1所示回路1由導線直接將電源相連接,回路2中串聯一電阻R,由電路知識可知電流只存在于回路1中,或者說回路2被回路1短路了。

“兩條回路都是通路,為什么電流只存在于回路1中?”剛接觸這個問題很多學生都會有這樣一個疑問。那么怎樣在解決問題的同時又能把問題的解釋過程表述的自然妥帖呢?

首先,從世界是普遍聯系的觀點出發,聯系一個簡單的社會現象??紤]人上下樓問題,上下樓有A、B兩個樓梯通道,其中A通道由上而下堆滿雜物,不能通過,B通道被打掃得干干凈凈,通暢無阻,顯然地選擇B通道上下樓才是明智的。抓住各事物所屬矛盾的共性可以發現電流在電路中的行為和人的行為是相似的?;芈?由導線連接,理想狀態下導線電阻為零,該回路對電流沒有阻礙;回路2中串聯電阻R,相比較而言回路2對電流的阻礙作用為無窮大,電流聰明地選擇對其沒有阻礙的回路1通過。這樣“兩條回路都是通路,為什么電流只存在于回路1中?”的問題迎刃而解。由于事物是普遍聯系的,電流和人這兩個看似風馬牛不相及的事物在所考慮的問題中具有相同的行為規律,將這種一致性由人遷移至電流,問題的答案自然明了。

其次,換個角度,利用矛盾共性與個性的辯證關系也能很好地分析解決這一問題??紤]實際中導線的電阻不為零,將導線的實際電阻設為r,此時電路為一簡單的并聯電路,如圖2所示。根據并聯電路中電流分配規律可以得到干路電流I和兩條支路電

由(2)式可見I和I1以相同的速率趨向于無窮大,因此干路電流I是由支路電流I1貢獻,雖然I2不為零,但與I1相比其貢獻可以忽略,圖1、圖3的短路情況對應于圖2、圖4并聯電路,所以短路其實是特殊的并聯電路,其規律遵從并聯電路的規律。

2.教學方法的總結

以上對同一個問題的分析分別聯系了兩個不同的哲學觀點,從中總結出以下方法:(1)抓住事物是普遍聯系的觀點,開拓思維,把貌似不相關的事物聯系起來,挖掘其共同規律,在尋找規律的過程中期待頓悟,而茅塞頓開的感覺所帶來的興奮與快樂使教學過程變得愉悅、輕松而有趣,這正是大學物理教學所需要的教學效果;(2)抓住矛盾共性與特性的辯證關系,用普遍的規律描述各種不同的現象,或者從不同的現象中總結共同的規律,即對于相關聯的知識點既能展得開,又能收得攏,使教學達到事半功倍的效果。

篇3

全國大學生電子設計競賽由教育部高等教育司和信息產業部人事司共同主辦,負責領導全國范圍內的競賽工作.各地競賽事宜由地方教委(廳、局)統一領導.為保證競賽順利開展,組建全國及各賽區競賽組織委員會和專家組.以高等學校為基本參賽單位,參賽學校應成立電子競賽工作領導小組,負責本校學生的參賽事宜,包括組隊、報名、賽前準備、賽期管理和賽后總結等.高校在組建成立電子競賽工作領導小組時,如果學校電類專業單一,可設常設機構,由具體電類專業所在院系負責、教務處、學生處、團委、后勤集團等單位參與;若學校電類專業較多,可由電類專業相關院系輪流擔任理事,按屆組織,其它院系積極參與,教務處、學生處、團委、后勤集團等單位參加,適當引入競爭機制.在參賽小組的選拔中,首先由學生自由組隊報名,要求組隊后的3個隊員各自具有較強的能力且隊員之間能配合默契,在單片機系統設計與應用,模擬和數字電路的應用,硬件焊接與調試,計算機編程以及撰寫設計報告論文等方面要有所分工;然后組織報名參賽隊進行選拔考試,內容包括模擬電路、數字電路、單片機、傳感器等方面的基本知識及應用,典型測量系統的設計方案,對電子競賽的了解,參加競賽的優勢自述等;最后指導教師根據各參賽隊成員選拔考試的結果、面試表現以及綜合考慮各參賽隊在團隊合作、硬件制作、軟件編程、報告撰寫能力等方面的實力,確定參加競賽的組數和各組成員.電子設計競賽的命題范圍廣,涉及到電子技術(模擬電路、數字電路)、高頻電子線路、通信原理、單片機技術、可編程器件等多門課程,并鼓勵新技術的應用.這就要求賽前指導老師要有更寬的知識面和更豐富的實踐經驗.年青教師對新技術、新軟件上手快,但實踐經驗缺乏,老教師經驗豐富但計算機應用和新技術的掌握上又有不足.為了發揮特長,實現互補,在賽前指導上成立賽前指導小組,在小組中注意年齡和特長的結合,注意學科的結合.教師在指導學生的過程中相互學習,共同提高.知識和經驗的相互滲透和補充促進指導老師的業務素質的提高,這使教師能夠在日常的教學和科研中發揮更大的作用,推動師資隊伍建設.

3參賽學生的培訓

3.1參賽學生的現狀參加電子設計競賽的學生一般是大學二、三年級的學生,已學習了很多相關課程的理論知識,也具有一定的實踐能力,特別是在外語能力、計算機能力、單片機編程能力、查閱文獻能力方面.但是在模擬電路,單片機硬件,電路安裝工藝,如何根據系統性能指標設計電路方案和確定單元電路的性能指標,單元電路調試排錯能力,系統的聯調方面卻存在著一定的不足.學生在此前的課程中,雖然學習過一些電子設計制作中常用的軟件,如Protel電子原理圖的設計,印刷電路板設計繪制,以及電子邏輯分析仿真等,但是缺乏一定的深度,其熟練程度需加強.常規電子儀器(如示波器、信號發生器、仿真器、掃頻儀、萬用表等)的使用不夠熟練.雖然學生在電工電子、電子線路等實驗課中使用過常規電子儀器,但是往往更換型號后就不能很快地熟練使用,影響電路的調試速度.另外學生的“單片機原理與技術”課程實驗通常采用普通的51單片機,而電子競賽往往會使用一些功能強大的單片機,因此在開發工具和仿真器方面存在差異.學生在培訓期間,要加強理論與實踐的結合,使學生在電子競賽中涉及的知識點的深度和實踐動手能力方面能得到很快的提升,這樣才能確保在電子競賽期間順利完成競賽的設計任務.為了鼓勵電類大學生積極參加電子設計競賽培訓全部過程(包括前期課程與后期競賽培訓),可在完成競賽訓練作品設計與設計報告后,由指導教師給出相應成績,可替代相應一門課程或實踐環節的成績,如“電子系統設計”、“認識實習”、“電子技術課程設計”等.

3.2培訓內容選擇、方案討論及實際制作如何在一個相對短的時間內盡快地提高參賽學生的設計開發和實踐動手能力是培訓階段要解決的關鍵問題,在輔導中采用實戰訓練的方法,即模擬進行一次次的競賽過程.包括給各組布置不同的設計題目、限時提交設計方案、全體隊員集中由各組分別介紹設計方案并進行交流討論、指導教師點評、各組分別實際制作、撰寫設計總結報告,最后進行實物演示和總結答辯,這樣盡管每個組只具體設計制作了一個系統,但是通過互相交流,對其它組所涉及的技術也有較系統的了解,在以后類似技術的實際設計制作過程中能起到事半功倍的效果.在培訓開始時,向參賽學生詳細介紹大學生電子競賽的競賽規則、競賽命題、評審和評獎等方面的情況,邀請已參加過電子競賽的高年級學生介紹參賽期間的注意事項及參賽體會;對歷年的大學生電子競賽題目、實現的方案、獲獎小組的總結報告等進行深入的破析和討論;讓參賽學生對競賽及要求有一個全面的了解.引導學生既要重視困難又不能畏懼困難,在充分認識本小組的優勢與弱勢的情況下,心理上充分地做好艱苦訓練的準備.

組織責任心強、具有相當專業技術水平和經驗豐富的老師,針對電子競賽的特點,在模擬電路、數字電路、單片機應用技術方面進行講解,講解中對基本電路的原理,實現的方法,相關電路的主要性能指標及測試方法、設計及調試中需要注意的事項作簡明的介紹,對涉及的電子元件進行實物展示,對一些輔助設計軟件、查閱科技論文的方法及常用的電子元器件及應用的網站作一些推薦性的介紹.從歷年的競賽題目中確定各參賽小組的第一次訓練題目,盡量做到各參賽小組選擇不同的訓練題目,按照電子競賽的要求,規定在一個適當的時間內完成實物的制作、性能指標的測試、總結報告的撰寫.然后由各小組對訓練情況進行詳細的介紹,各小組之間展開廣泛的討論,商討是否有更好的實現方案,設計的電路及測試的結果是否合理,撰寫的報告是否嚴謹,盡可能地發現訓練中的不足之處,輔導老師根據各組的完成情況進行講評.要求各小組根據討論情況在1~2天時間內完善制作的實物及報告,同時要求各小組對另外小組的實物進行測試,通過相互交流在相對短的時間內能掌握更多的知識.在第一個實際系統設計后,協商電子設計競賽第二次訓練題目,要求盡可能多地涉及未曾接觸的知識點,在規定的時間內完成設計任務,然后各小組演示實物的功能,測試電子系統的各項指標,注重測試方法是否正確,測試性能指標是否符合設計要求,對于差異較大的需要認真分析其原因,找出合理的解決方案并實施.最后,要求各參賽小組認真整理前一階段培訓完成的實物,單元電路要求注明電源要求、詳細且清楚的輸入輸出接口信息,達到的性能指標并形成文字,軟件要求有整體的說明,需要占用的資源說明、語句有詳細的注釋.輔導老師對培訓中出現的問題向學生做詳細的介紹,對競賽中容易出現的問題也需要提醒學生.在參賽的前一天不安排具體的工作,保證學生能休息好,以極佳的狀態參加電子設計競賽.

4競賽過程中的注意事項

4.1注意競賽紀律全國電子設計競賽采用全國統一命題、分賽區,“半封閉、相對集中”的組織方式.競賽題目在競賽開始時打開(如2009年全國大學生電子設計競賽是9月2日8:00正式開始).每支參賽隊限定在提供的A、B、C、D、E、F等題中任選一題;要求認真填寫《登記表》內容,填寫好的《登記表》由賽場巡視員暫時保存.參賽者必須是有正式學籍的全日制在校大學生,應出示能夠證明參賽者學生身份的有效證件(如學生證)供隨時備查.每隊嚴格限制3人,開賽后不得中途更換隊員.競賽期間,可使用各種圖書資料和網絡資源,但不得在學校指定競賽場地以外進行設計制作,不得以任何方式與他人交流,包括教師在內的非參賽隊員必須回避,對違紀參賽隊取消評審資格.競賽開始后,為保證競賽工作順利進行,參賽學校應組織專人負責提供競賽所需設備、元器件、后勤保障等工作.競賽結束后(如2009年全國大學生電子設計競賽是9月5日20:00競賽結束),上交設計報告、制作實物及《登記表》,由專人封存,并在指定時間前送到指定地點.

4.2競賽題目分析及方案設計參賽隊員應仔細閱讀所有競賽題目,根據自己組3個隊員的訓練情況,選擇相應的題目進行參賽制作.選擇題目應注意題目中不應該有知識盲點,即要能夠看懂題目要求.如果不能看懂題目要求,原則上該題目是不可選擇的.設計制作分基本要求和發揮部分,一般各占50分,設計總結報告30-50分(2009年30分,以前50分).應注意的是基本要求的各項分值題目中沒有給出,但在發揮部分給出了各小項的分值,選擇題目時應仔細分析各項要求.確定競賽題目的時間原則上不要超過兩小時,題目一旦選定,中途不要隨意更改.確定競賽題目后,參賽小組的3個隊員應認真討論設計方案,設計方案應考慮制作的可行性,包括元器件是否能夠采購到都必須考慮.設計方案可以提出一到兩個,或者確定一個方案,對有些部分作出兩個或者兩個以上方案.同時應盡快提出元器件清單,確定元器件庫中沒有的元器件,提出采購清單.元器件采購清單應提供元器件名稱、型號、規格、數量、替代型號及規格.確定方案的時間應不超過6小時.

篇4

全國大學生電子設計競賽由教育部高等教育司和信息產業部人事司共同主辦,負責領導全國范圍內的競賽工作.各地競賽事宜由地方教委(廳、局)統一領導.為保證競賽順利開展,組建全國及各賽區競賽組織委員會和專家組.以高等學校為基本參賽單位,參賽學校應成立電子競賽工作領導小組,負責本校學生的參賽事宜,包括組隊、報名、賽前準備、賽期管理和賽后總結等.高校在組建成立電子競賽工作領導小組時,如果學校電類專業單一,可設常設機構,由具體電類專業所在院系負責、教務處、學生處、團委、后勤集團等單位參與;若學校電類專業較多,可由電類專業相關院系輪流擔任理事,按屆組織,其它院系積極參與,教務處、學生處、團委、后勤集團等單位參加,適當引入競爭機制.在參賽小組的選拔中,首先由學生自由組隊報名,要求組隊后的3個隊員各自具有較強的能力且隊員之間能配合默契,在單片機系統設計與應用,模擬和數字電路的應用,硬件焊接與調試,計算機編程以及撰寫設計報告論文等方面要有所分工;然后組織報名參賽隊進行選拔考試,內容包括模擬電路、數字電路、單片機、傳感器等方面的基本知識及應用,典型測量系統的設計方案,對電子競賽的了解,參加競賽的優勢自述等;最后指導教師根據各參賽隊成員選拔考試的結果、面試表現以及綜合考慮各參賽隊在團隊合作、硬件制作、軟件編程、報告撰寫能力等方面的實力,確定參加競賽的組數和各組成員.電子設計競賽的命題范圍廣,涉及到電子技術(模擬電路、數字電路)、高頻電子線路、通信原理、單片機技術、可編程器件等多門課程,并鼓勵新技術的應用.這就要求賽前指導老師要有更寬的知識面和更豐富的實踐經驗.年青教師對新技術、新軟件上手快,但實踐經驗缺乏,老教師經驗豐富但計算機應用和新技術的掌握上又有不足.為了發揮特長,實現互補,在賽前指導上成立賽前指導小組,在小組中注意年齡和特長的結合,注意學科的結合.教師在指導學生的過程中相互學習,共同提高.知識和經驗的相互滲透和補充促進指導老師的業務素質的提高,這使教師能夠在日常的教學和科研中發揮更大的作用,推動師資隊伍建設.

3參賽學生的培訓

3.1參賽學生的現狀

參加電子設計競賽的學生一般是大學二、三年級的學生,已學習了很多相關課程的理論知識,也具有一定的實踐能力,特別是在外語能力、計算機能力、單片機編程能力、查閱文獻能力方面.但是在模擬電路,單片機硬件,電路安裝工藝,如何根據系統性能指標設計電路方案和確定單元電路的性能指標,單元電路調試排錯能力,系統的聯調方面卻存在著一定的不足.學生在此前的課程中,雖然學習過一些電子設計制作中常用的軟件,如Protel電子原理圖的設計,印刷電路板設計繪制,以及電子邏輯分析仿真等,但是缺乏一定的深度,其熟練程度需加強.常規電子儀器(如示波器、信號發生器、仿真器、掃頻儀、萬用表等)的使用不夠熟練.雖然學生在電工電子、電子線路等實驗課中使用過常規電子儀器,但是往往更換型號后就不能很快地熟練使用,影響電路的調試速度.另外學生的“單片機原理與技術”課程實驗通常采用普通的51單片機,而電子競賽往往會使用一些功能強大的單片機,因此在開發工具和仿真器方面存在差異.學生在培訓期間,要加強理論與實踐的結合,使學生在電子競賽中涉及的知識點的深度和實踐動手能力方面能得到很快的提升,這樣才能確保在電子競賽期間順利完成競賽的設計任務.為了鼓勵電類大學生積極參加電子設計競賽培訓全部過程(包括前期課程與后期競賽培訓),可在完成競賽訓練作品設計與設計報告后,由指導教師給出相應成績,可替代相應一門課程或實踐環節的成績,如“電子系統設計”、“認識實習”、“電子技術課程設計”等.

3.2培訓內容選擇、方案討論及實際制作

如何在一個相對短的時間內盡快地提高參賽學生的設計開發和實踐動手能力是培訓階段要解決的關鍵問題,在輔導中采用實戰訓練的方法,即模擬進行一次次的競賽過程.包括給各組布置不同的設計題目、限時提交設計方案、全體隊員集中由各組分別介紹設計方案并進行交流討論、指導教師點評、各組分別實際制作、撰寫設計總結報告,最后進行實物演示和總結答辯,這樣盡管每個組只具體設計制作了一個系統,但是通過互相交流,對其它組所涉及的技術也有較系統的了解,在以后類似技術的實際設計制作過程中能起到事半功倍的效果.在培訓開始時,向參賽學生詳細介紹大學生電子競賽的競賽規則、競賽命題、評審和評獎等方面的情況,邀請已參加過電子競賽的高年級學生介紹參賽期間的注意事項及參賽體會;對歷年的大學生電子競賽題目、實現的方案、獲獎小組的總結報告等進行深入的破析和討論;讓參賽學生對競賽及要求有一個全面的了解.引導學生既要重視困難又不能畏懼困難,在充分認識本小組的優勢與弱勢的情況下,心理上充分地做好艱苦訓練的準備.組織責任心強、具有相當專業技術水平和經驗豐富的老師,針對電子競賽的特點,在模擬電路、數字電路、單片機應用技術方面進行講解,講解中對基本電路的原理,實現的方法,相關電路的主要性能指標及測試方法、設計及調試中需要注意的事項作簡明的介紹,對涉及的電子元件進行實物展示,對一些輔助設計軟件、查閱科技論文的方法及常用的電子元器件及應用的網站作一些推薦性的介紹.

從歷年的競賽題目中確定各參賽小組的第一次訓練題目,盡量做到各參賽小組選擇不同的訓練題目,按照電子競賽的要求,規定在一個適當的時間內完成實物的制作、性能指標的測試、總結報告的撰寫.然后由各小組對訓練情況進行詳細的介紹,各小組之間展開廣泛的討論,商討是否有更好的實現方案,設計的電路及測試的結果是否合理,撰寫的報告是否嚴謹,盡可能地發現訓練中的不足之處,輔導老師根據各組的完成情況進行講評.要求各小組根據討論情況在1~2天時間內完善制作的實物及報告,同時要求各小組對另外小組的實物進行測試,通過相互交流在相對短的時間內能掌握更多的知識.在第一個實際系統設計后,協商電子設計競賽第二次訓練題目,要求盡可能多地涉及未曾接觸的知識點,在規定的時間內完成設計任務,然后各小組演示實物的功能,測試電子系統的各項指標,注重測試方法是否正確,測試性能指標是否符合設計要求,對于差異較大的需要認真分析其原因,找出合理的解決方案并實施.最后,要求各參賽小組認真整理前一階段培訓完成的實物,單元電路要求注明電源要求、詳細且清楚的輸入輸出接口信息,達到的性能指標并形成文字,軟件要求有整體的說明,需要占用的資源說明、語句有詳細的注釋.輔導老師對培訓中出現的問題向學生做詳細的介紹,對競賽中容易出現的問題也需要提醒學生.在參賽的前一天不安排具體的工作,保證學生能休息好,以極佳的狀態參加電子設計競賽.

4競賽過程中的注意事項

4.1注意競賽紀律

全國電子設計競賽采用全國統一命題、分賽區,“半封閉、相對集中”的組織方式.競賽題目在競賽開始時打開(如2009年全國大學生電子設計競賽是9月2日8:00正式開始).每支參賽隊限定在提供的A、B、C、D、E、F等題中任選一題;要求認真填寫《登記表》內容,填寫好的《登記表》由賽場巡視員暫時保存.參賽者必須是有正式學籍的全日制在校大學生,應出示能夠證明參賽者學生身份的有效證件(如學生證)供隨時備查.每隊嚴格限制3人,開賽后不得中途更換隊員.競賽期間,可使用各種圖書資料和網絡資源,但不得在學校指定競賽場地以外進行設計制作,不得以任何方式與他人交流,包括教師在內的非參賽隊員必須回避,對違紀參賽隊取消評審資格.競賽開始后,為保證競賽工作順利進行,參賽學校應組織專人負責提供競賽所需設備、元器件、后勤保障等工作.競賽結束后(如2009年全國大學生電子設計競賽是9月5日20:00競賽結束),上交設計報告、制作實物及《登記表》,由專人封存,并在指定時間前送到指定地點.

4.2競賽題目分析及方案設計

參賽隊員應仔細閱讀所有競賽題目,根據自己組3個隊員的訓練情況,選擇相應的題目進行參賽制作.選擇題目應注意題目中不應該有知識盲點,即要能夠看懂題目要求.如果不能看懂題目要求,原則上該題目是不可選擇的.設計制作分基本要求和發揮部分,一般各占50分,設計總結報告30-50分(2009年30分,以前50分).應注意的是基本要求的各項分值題目中沒有給出,但在發揮部分給出了各小項的分值,選擇題目時應仔細分析各項要求.確定競賽題目的時間原則上不要超過兩小時,題目一旦選定,中途不要隨意更改.確定競賽題目后,參賽小組的3個隊員應認真討論設計方案,設計方案應考慮制作的可行性,包括元器件是否能夠采購到都必須考慮.設計方案可以提出一到兩個,或者確定一個方案,對有些部分作出兩個或者兩個以上方案.同時應盡快提出元器件清單,確定元器件庫中沒有的元器件,提出采購清單.元器件采購清單應提供元器件名稱、型號、規格、數量、替代型號及規格.確定方案的時間應不超過6小時.

4.3元器件的采購和設計裝配制作

篇5

基金項目:本文系重慶市教委高等教育改革重點項目(項目編號:112003)的研究成果。

中國分類號:G642     文獻標識碼:A     文章編號:1007-0079(2012)12-0091-02

“電路與模擬電子技術”是高等工業學校本科計算機及其應用專業和電子類相關專業必修的一門技術基礎課,是把“電路”和“模擬電路”兩門課程合成一門的課程,同時調整了教學要求,教學學時也相應進行了壓縮。課程的主要任務是通過講授電路理論和電路分析方法、電子電路的分析和初步設計方法,使學生獲得必要的電路分析和模擬電子技術的基本理論、基本方法和基本技能,了解電子技術發展的概況,初步掌握電子電路的分析、設計方法,為學習后續課程打下基礎。為提高教學質量,本文主要結合課堂教學實踐,闡述了筆者對教學方法改革的認識和一些具體做法。

一、“電路與模擬電子技術”教學中存在的難點分析

1.如何合理分配學時

“電路與模擬電子技術”課程分電路基礎和模擬電子技術兩部分,教材編寫通常是按80學時左右編寫,重慶理工大學選定的教材是由西安電子科技大學出版社出版,江曉安老師編寫的,本科教學理論學時數為64學時。如何針對僅有的學時,合理分配教學內容,使學生準確理解并掌握課程的內容,是本課程教學需解決的一大問題。

2.如何突出把握重點

“電路與模擬電子技術”課程內容多,要讓學生在短時間內掌握知識,就要求教師在講授課程過程中,突出重點內容,便于學生課下自學和復習。

3.如何緊跟時代步伐

“電路與模擬電子技術”課程教材體系滯后,不能夠與時俱進。在電子技術飛速發展的當今,現有教材沒有任何關于EWB仿真的內容,沒有把計算機輔助分析融合到教學中。

4.如何提高學生興趣

俗話說:興趣是最好的老師。就算是再難的課程,只要有興趣,肯堅持學習,就一定能學好。關鍵是如何調動學生的學習興趣?這就要求教師上課要靈活,不能上死課,要多聯系實際,把抽象問題具體化,把復雜問題簡單化,把理論問題生活化,給學生體會知識的機會,只有感同身受,才能印象深刻。

二、改進教學方法

1.綜合教學,化難為易,合理分配學時

課堂時間是短暫的,要在短時間內讓學生明白一些概念和問題就需要教師抓住所講內容的內在聯系,以點帶面,舉一反三,綜合運用相關的知識進行講解。因為這些知識點之間是有聯系的,通過多角度、多視角聯系和講授知識,可以使學生印象深刻,進而掌握知識點。經過筆者多次課程實踐教學發現學時數最好的分配是:電路部分24學時,模擬部分40學時。因為電路部分的內容,包括電路基本概念和定律以及電路的分析方法、電路的暫態分析以及正弦穩態電路分析,學習起來并不費力,很多內容學生在“大學物理”、“高等數學”、“復變函數”等課程中都有所接觸,是有基礎的,即使自學也可以很好的掌握。而模擬電路部分內容,由于涉及到微觀粒子的運動、特性曲線以及工程中的近似等效等內容,對學生來說比較生疏,需要多花時間慢慢講解,很多學生自學也是完全不懂得。因此實踐證明講授這門課程,采用“前緊后松”的教學節奏,要把前面的進度稍稍加快,進入模擬電路部分后,就要慢慢講授。

2.善于引導,因材施教,突出把握重點

教師在臺上固然是授課者,但是學生也不應只是被動接受者。授課是個交流的過程,教師要會講,善于講,善于觀察學生的反映,適時調動起學生的積極性。筆者在教學實踐過程中,講每一章內容時,都會先告訴學生本章的重點。并以“了解”、“理解”和“掌握”三個詞來區分一章內容的輕重。在講課的時候,只需了解的內容讓學生自學即可,重點講授需要理解和掌握的,突出重點,這樣學生學習起來就有了層次感。例如講授第六章放大電路分析基礎時,因為時間有限,通常只著重介紹三極管放大電路及其分析,場效應管放大電路的分析作為了解和自學的內容,這樣學生學習起來就會把主要精力放在三極管及其放大電路的學習上了。只要把三極管及其放大電路學習好了,就會運用同樣的分析方法去分析場效應管及其放大電路。

3.鼓勵學生,自己學習,建立良好課堂氣氛

由于課時有限,教師在教授過程中不可能面面俱到,所以適時安排一些內容自學,一方面可以更大限度地完成多一點的教學任務,另一方面也可以提高學生學習的積極性,變被動學習為主動學習,提高教學質量,是絕對的雙贏。例如在講第3章動態電路分析時,就只需要介紹電容元件的一階零輸入響應、零狀態響應以及全響應的求解過程,對于電感元件的類似電路就交由學生課下自學,讓學生上課講給大家聽,一個學生講完了,其余的學生還可以補充,大家一起學習,使得印象深刻,學習氣氛濃厚了,教學質量也就跟著提高了。

4.每章小結,重視作業,不斷深化知識

每章節的小結是為了回顧、總結這一章節的主要內容和知識重點,這樣做可以幫助學生掌握其內在聯系,理清所學知識的層次結構,形成知識框架;能夠促進學生掌握知識,總結規律,從總體上把握知識;能夠為學生下一步的學習架設橋梁,為下一節課做好鋪墊。所以說章節回顧在教學中有著舉足輕重的作用。對于教師,為了檢驗教學效果是否達到預期目的,為了強化和檢查學生對所學內容的理解、掌握程度,每當講解完一個新的知識點都應布置相應的習題,這也是對學生的一個督促。作為教師,也應該認真批閱學生的作業,分析作業的完成質量,進而了解學生理解的弱點,進行有針對性地備課準備,進一步改進自己的教學方法。

5.結合多媒體增加教學的直觀性和趣味性

多媒體課件在現在的教學中已經是不可缺少的了?!半娐放c模擬電子技術”作為一門重要專業技術基礎課,其特點是:理論性強,原理抽象,定理、定律、公式和概念多。如果只用傳統教學方法和手段,很難解決該課程中的“圖形、電路、圖表、原理圖、結構”等問題,必然導致知識傳授的枯燥無味,會使學生在學習過程中感覺困難,使學生積極性受挫,久而久之會使學生失去學習興趣,產生厭學情緒,不能按時完成教學任務,也難有好的教學效果。為此,除采用演示、實驗手段和語言鼓勵之外,還采用多媒體技術手段,通過新穎的、多樣的、生動有趣的畫面、圖像、聲音來展現教學內容,可增強課堂教學的形象性、生動性和趣味性,使學生激發起濃厚的學習興趣和積極性,產生強烈的求知欲望,加強教學效果。

6.增加EDA教學內容,與時俱進

EDA技術是指以計算機為工作平臺,融合了應用電子技術、計算機技術、信息處理及智能化技術的最新成果,進行電子產品的自動設計。現今,EDA技術日益成熟,已滲透到電子系統和集成電路設計的各個環節。為了讓學生了解電子技術的新發展,了解現代電路設計方法,了解日益發展的電路設計技術,跟上時代的步伐,掌握最基本的EDA技術,特增加這一部分的內容,拿出一個課時專門介紹EDA技術基礎、EWB軟件、可編程模擬器件及應用,將計算機輔助分析融合到具體的教學內容中。

7.加強實踐教學,培養學生的動手能力

理論需聯系實際才會有意義,學生學習的最終目的也是學以致用。所以需要加強實踐教學,培養學生的動手能力,增加綜合實驗內容,將有內在聯系的實驗內容組合到一起,以加強綜合能力的培養;同時注意在訓練的過程上增加梯度,由淺入深,增加中大規模集成電路的實驗內容。隨著電子技術的發展,中大規模集成電路的應用越來越廣泛,如課堂上只講授器件基本原理,難以解決實際器件的使用問題。因此,在實驗中加強了這方面的訓練,其目的是使學生從看懂芯片管腳圖功能表,理解電路原理圖,一直到電路的實現,以培養解決實際問題的能力。

三、教學成效

在教學過程中,結合傳統的教學方法,適當的引入多媒體教學,極大地調動了學生的學習積極性,避免了學生學習過程中的枯燥感,加深了學生對知識的理解和掌握程度。教師的教學過程也改變了以前的只教不學的模式,以學生為主體,充分地發揮了他們的主觀能動性,從被教授到主動學習,同時也增進了師生之間的交流。各種綜合性的實驗項目,很好地將理論和實踐結合起來,加強了學生的動手能力。實踐證明,在學生的后續學習中,學生的積極性和主動性都有所增強,學習成績也得到明顯的提升。良好的學習習慣和扎實的基礎使他們有足夠的能力去主動學習他們感興趣的知識,參加各種電子設計大賽。這既培養了他們的綜合能力,也為以后的工作積累了一定的經驗。

四、總結

總的來說,教學中存在的問題,主要還是教師這個Leader,要帶領好學生,掌控好教學的節奏,做到張弛有度,讓學生感受到知識的重要性,自發的學習,而不是為了考試而學習。筆者在“電路與模擬電子技術”課程的教學中不斷總結和探索,實踐證明了通過以上改革可有效提高教學效果,激發學生的學習興趣。

參考文獻:

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中圖分類號:G642.0 文獻標識碼:A 文章編號:1007-0079(2014)09-0077-02

“電力電子分析與設計”課程是上海電力學院(以下簡稱“我院”)本科生教育中為電力電子與風力發電專業方向開設的一門專業選修課,也是必選課程。這門課程著重教授現代電力電子技術內容,要求理論課程與實踐緊密結合,以激發學生的學習興趣,培養學生的理論知識和實踐能力為目的,能為本科畢業設計和今后工作奠定良好的基礎,以期滿足當今社會急劇增長的對電力電子技術的知識和人才需求。

一、教學現狀和分析

電力電子技術是一門關于電能變換與利用的學科,涉及到發電、輸電、配用電、傳動等各個環節。隨著當今社會迅速發展,廣泛應用于工業企業、交通運輸、生活醫療、新能源發電等各個方面,這些都與實踐內容密切相關。

電力電子技術是在時展要求下產生的節能與發電技術,是高校電氣專業的一門重要課程,其理論性和工程實踐性都很強,是學生既感興趣,又普遍感覺較難的一門課程。結合多年的教學實踐總結,探討了這其中的主要原因,大概可分為以下三個方面:

1.電力電子技術內容繁多,并且知識點分布廣泛

根據應用的場合和要求不同,電力電子電路形式和內容紛繁多樣。

從應用場合上劃分主要有基本四種變換形式:直流-直流、直流-交流、交流-直流、交流-交流;每種變換形式從電源種類上看包括有單相、三相、多重化、多電平電路,從負載方面上看包括有電阻負載、阻感負載、阻容負載;從電力電子元件上看主要包括有二極管、晶體管、晶閘管、門極可關斷晶閘管GTO、場效應管MOSFET、絕緣柵型場晶體管IGBT;采用不同的元件、電路和負載都會產生不同的效果。

從應用目的上包括有幅值的變化(如電壓的升高與降低)、頻率的改變(如變頻調速)、相位的移動(如無功補償)、相數的改變(如三相到多相)、功率或轉矩的變化(如電機傳動)、諧波的治理(如電力濾波)。

從不同形式的電力電子電路和不同的負載特性上,都可以得到不同的工作波形,對于波形的把握與理解,也是電力電子技術區別于其他學科的顯著特點之一。這需要在理解電力電子器件的特性上掌握電路的功能和結構特點,建立電路的數學模型,并進行多種電路的對比總結,才能具備分析主電路功能的基本能力。

2.電力電子技術涵蓋涉及學科眾多,并且理論內容廣泛

既涵蓋到電氣基礎的課程有:電路、電子技術、電機學、電磁場,又涉及到電氣專業的課程有:控制理論、微機原理、電力系統分析、運動控制系統等。

電力電子技術是一門弱電控制強電的技術,也是所謂將“粗電”變換為“精電”過程,學科跨度和綜合性非常廣。實際的電力電子裝置既包括由電力電子器件等構成的主電路,又包括由DSP等微處理器構成的控制電路。

首先在主電路設計中,根據以電路、電機和電力系統為主的應用對象,進行原理分析和推證,實施具體的功能要求和性能指標。

其次在控制電路設計中,要根據裝置要求和特點,不僅要實現各種功能要求,而且考慮諧波及電磁干擾問題,很多裝置也需要DSP等微處理器來進行算法實現。最后還要進行整體結構設計和測試EMI影響。

大學三年級本科生已具備了電路、電機的基礎知識,講授電力電子技術課程是以主電路作為內容。由于在初步學習各專業課階段,尚未形成多學科知識交叉匯總的全面思維模式。雖然能掌握主電路基本原理,對于涉及控制電路和應用對象,常感到困惑并難以理解。如何培養學生形成對電學各學科的整體意識,而不能“只見樹木,不見森林”,是這項教學課程所要探討的主要內容和目的之一。

3.電力電子技術的理論內容發展迅速,并且實踐應用范圍廣泛多樣

電力電子技術自身的理論體系處于迅速發展階段。其中:電力電子器件的發展起決定性作用,從二極管、三極管、晶閘管、MOSFET、IGBT、IGCT等的發展,推動了主電路結構的本質變化;根據本質不同的器件形成紛繁多樣的主電路拓撲形式,又因不同的實際要求而形成眾多獨立不同的控制方式,其中形成了具有突破性的控制理論,比如PWM技術、軟開關技術、空間矢量等。

如何將電力電子器件、主電路結構、控制方法和理論相結合,培養學生從電力電子技術的發展來全面理解和掌握知識,懂得從發展歷史上進行思考和總結,也是需要探討的內容之一。

電力電子技術的實踐性非常強,這種實踐性體現在對電力電子裝置的設計、調試和操作等諸多方面。在實踐中,需要對電路功能和各項指標進行綜合驗證,不僅要求懂得硬件設計和調試,涉及到主電路、元器件、印刷電路板、布線和布局;也要求懂得軟件設計和配合,包括有匯編、C語言、DSP、FPGA等。電力電子器件對環境和用法要求較高,在使用之前需要對電路非常熟悉,即便是工作經驗豐富的人員,也還有預料不到的情況發生,導致器件和電路損壞。

對于大三學生而言,僅僅具備了有限的初步認識,實踐能力欠缺,體現在實驗教學當中,電力電子器件的損壞現象最為普遍。這當中自然有主觀的因素,但是如何降低損耗,增強學生實踐意識,提高學生動手能力,也是教學改革面臨的難點和重點之一。

二、教學目的和特點

從本科教學計劃上看,大學本科生在第三學年學習了“電力電子技術”,這門課程內容豐富,但因2~3學分課時有限,主要是講授以晶閘管為主的整流和逆變電路,讓學生掌握傳統的相控式電路及應用。此外,也著重講授直流變換電路中的升壓及降壓基本工作原理,初步介紹MOSFET和IGBT為主的斬控式逆變和整流電路。通過對這門課程的教授,使學生掌握四種基本變換的主電路拓撲結構和特點,對電力電子技術有了基本認識,奠定了學生的基本電力電子知識體系。

結合前述情況的分析可知,現有的課程內容不完全適應我院新開辟的“電力電子與風力發電”專業方向的教學需要,除此之外,近十多年間電力電子技術在節能、傳動、新能源、電力系統等行業迅猛發展,因此有必要在課程內容中增加這方面知識的比重,以及通過增設“電力電子分析與設計”專業選修課的方式拓展學生的知識面。

這門課程介紹由IGBT和MOSFET為主要電力電子器件所構成的現代電力電子電路,重點要求掌握直流-直流斬波器、直流-交流逆變器這兩種應用最普遍系統的分析與設計方法。內容包括主電路的選擇、功率器件的選擇、控制電路的設計、驅動和保護電路的設計、變壓器設計及元件參數的技術、仿真實踐等。該課程注重將理論分析和實際應用相結合,使學生掌握新型電力電子電路的分析方法,具備初步的設計能力。

三、課程內容

現代電力電子技術主要是圍繞PWM技術展開的,其中DC/DC和DC/AC變換是基本的兩種電源變換方式,也是實踐生產中最為普遍的應用方式,不僅涉及到基本的變換電路及參數,而且涵蓋了基本的變換理論和技術。

課程內容結合了多年的實踐和教學總結,是從電力電子裝置的角度來傳授相關理論、知識和經驗,培養學生對電力電子的系統知識,樹立整體觀念。教學形式以理論教學和仿真實踐相結合,各占一半課時。這兩部分內容交叉進行,如單周進行理論教學,雙周進行實踐教學。其中:第一部分理論教學內容安排如下表1所示。在理論教學的同時,配合進行以MATLAB的實踐教學,仿真實踐內容安排如下列表2所示。

四、教學效果總結

經過2學期的教學工作,筆者總結了一下教學效果。同學們普遍認為在學習這門課程以后,能夠全面理解和掌握以DC/DC斬波變換,以及DC/AC逆變的基本原理和基本控制方法,學會了應用Matlab仿真軟件對電力電子電路進行分析方法,設計控制電路參數和調試控制參數。在后期的本科畢業設計中,學生能夠輕松上手,對復雜的畢業設計如新能源發電,領悟和掌握較快,較多同學的畢業論文被評為優秀本科畢業設計論文。不足之處在于,由于受制于課時和實踐條件有限,只是通過仿真實踐來掌握學習。如果能進一步聯系實驗教學,更能提高學生的感性認識,提高動手實踐能力。

在今后的教學實踐中,仍然面臨提高本科學習興趣、全面提高學生理論知識水平和動手實踐能力等問題,這些都是值得深入分析和探討,不斷改進完善的重要課題。

參考文獻:

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The Exploration of Study-based Teaching Applying in Digital Circuit Course

ZHANG Dan, CHENG Shu-wei, JIE Long-mei

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1.“模擬電子線路”實驗教學的現狀

1.1實驗教學手段單一

由于實驗室創立較早,基礎課程開設的實驗大多是驗證性實

驗,這些實驗就是要求學生按照實驗指導書上的步驟按部就班地

在實驗箱上的規定點進行測量,然后填好數據,不能進行調整,讓學生感覺實驗教學就是理論教學的一種附屬,實驗僅僅是對課

堂授課內容的補充驗證,大大限制了學生的主觀能動性,降低了學生做實驗的熱情,不利于培養學生的創新能力。

1.2實驗內容老套,實驗教學方法陳舊

實驗教學的內容十幾年來幾乎沒變,因為大多數實驗是驗證

性實驗,實驗教師大多僅僅局限于解決實驗箱或者儀器設備的使

用問題,不能充分滿足學生對于實驗現象的理論依據的分析,使得實驗的意義沒有得到充分的發揮,大大降低了學生做實驗的興趣

和學習積極性,學生很難將書本上的理論與實際電路相聯系,并且無法解答理論學習中產生的困惑和問題,從某種意義上來說使得

實驗流于形式,甚至可能使學生開始應付實驗,認為實驗是個無趣的東西。

2.實驗教學的改革措施

2.1引入仿真軟件,改革實驗的進行方式

目前,實驗室開設的“模擬電子線路”的硬件實驗是現成的實驗箱,學生在實驗中的主要任務就是拔插連接線,在規定點測量一些電壓參數,然后記錄結果。這種方式對于學生理解理論上的基本原理,進一步熟悉和掌握示波器、信號發生器以及電壓毫伏表等常用電子儀器是很有幫助的,但是不能讓學生進一步思考分析電路

中每個元件對電路性能的影響。為了激發學生探索和學習的積極性,一種方法就是改善硬件實驗條件,讓學生能夠自己設計實驗電路,但是從經濟上和時間上考慮,不能保證所有的驗證性實驗都能改為自主實驗。筆者的思路是在學生的基本實驗技能得到提高后,引入仿真軟件做虛擬實驗。仿真軟件采用Multisim,可開設的實驗項目有共發射極放大電路、差動放大電路、振蕩電路等,鼓勵學生了解電路中每個元件的作用,試著去改變這些元件,實現對電路的感性認識。以共射極基本放大電路為例,學生已經在實驗箱上完成了基本的實驗,可以鼓勵學生去思考這樣的問題:電路的性能指標受到哪些元件的影響?改善某個指標是否會影響其他指標?在學生基本掌握電路原理和調試技巧后,增加綜合設計性實驗的比重,依舊是以Multisim為主,重在讓學生設計、調試并完成具有某一功能的電路,比如,直流穩壓電源的設計,函數信號發生器的設計。

通過第一階段的硬件驗證性實驗,第二階段的軟件仿真調試

和第三階段的綜合設計實驗,學生的信息獲取能力、方案選擇能

力、動手實踐能力以及創造性思維能力上都得到了鍛煉,取得了很好的實踐教學效果。

2.2加強實驗總結工作

在以往的實驗課上,學生做完實驗,教師簽字后就算結束實驗

了,在實驗中沒有碰到問題的學生不了解實際操作中可能會出現的故障,更不清楚故障解決的措施,并且,大多數時候這些故障是共性問題。因此,在實驗課程結束前10分鐘左右,讓碰到故障并解決得好的學生進行講解,包括這類實驗可能出現的故障、故障的現象、分析出現故障的原因、實際解決的辦法,最后再由教師進行總結,包括故障涉及的理論知識或者更優的解決方法等。這樣的改革措施有助于發揮學生在實驗中的主動性和獨立性,也切實提高了實驗教學的效果。

2.3制訂成績評定標準,改革實驗教學考核方法

一方面應該增加學生實驗課成績在整個課程成績中的比例。另一方面實驗課成績應該真實體現每個學生的實驗技能。當前實

驗課成績占到課程成績的20%,并且一般是學生只要實驗簽到,按時完成實驗報告,就能得到不錯的實驗成績。以驗證性實驗為主的實驗報告很難區分學生實驗技能的優劣。建議學生這樣撰寫實驗報告:自己在實驗中碰到的故障,故障是如何解決的,得到了什么樣的結論,這樣就使得式樣報告精彩紛呈,給公平公證的評分提供了條件。

實驗教學是工程專業創新人才培養的重要環節,對學生知識、能力、素質的綜合培養具有不可替代的作用。實驗教學的探索是一個不斷總結、不斷改進的過程,其最終目標是培養學生能力,提高實驗教學效率。結合學院實驗室的硬件條件和計算機配置,對實驗教學進行了一定的改進,學生比以往有更多的機會參與動手實踐,嘗試自己的設計創意,取得了一定的效果,切實提高了學生的創新能力和工程實踐能力。

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1、研究專業崗位群,根據職業需求進行整體教學設計和單元教學設計。

電類各專業都開設電路基礎課程,但各專業對應的崗位群不同,所需技能不同,教學內容就要各有側重,根據崗位要求完成整體教學設計和單元教學設計。整體教學設計要確定本課程要為什么崗位培養哪些技能,以什么教學情境來完成知識目標的傳授和技能目標的訓練,各學習情境之間如何進行銜接。學習情境以實踐為主,理論知識作支撐,使學生融會貫通。再按整體設計來進行單元教學設計,教學目標不能籠統,一定要量化,考核時有依據,教學時有的放矢。單元設計要把教學過程體現出來,各個教學環節采用什么教學方法、通過什么教學手段來完成都要詳細策劃。

教師作為課堂教學的組織者,必須考慮如何提高課堂教學質量,得到最好的教學效果。首先要做的就是教學設計。我認為應該注意以下幾個方面。

一是保證基礎。雖然電路基礎理論已發展到相應的高度,內容也很豐富,但作為電類基礎課程,我認為仍應確?;靖拍?、基本理論和基本分析方法的學習,以基礎知識為重點,以通俗簡明的方法,指導學生順利入門,才有可能進一步深造?!耙讋t易知,簡則易從”。

二是加強職業素養教育,培養科學嚴謹工作態度和創新意識。在實踐技能的訓練中把企業文化、職業素養整合進教學設計,適當擴展相關知識和最新科學動態,作為“擴展和思考”的內容,以開闊袖野,打開思路。這些內容不屬于基本要求,但對激發學生的學習興趣和思維能力的培養是有益的。

三是注重應用。電路理論源于實踐。我在講述基本理論的同時,注重理論聯系實際,在案例和習題的設計中,安排大量工程實用的電路問題,學生將理論和實際聯系起來學習,興趣濃厚,掌握起來容易且扎實。

2、靈活運用各種教學方法,采用多種教學模式相結合,引導學生愛學、會學、學會。

在教學中,逐步建設課程的教學資源庫,如多媒體課件、制作案例、工程實踐、學習指南、校企合作開發教材、網絡課程等,豐富教學手段,方便學生自學,有助于課程改革的長期發展。教師運用比較、類推、啟發、實例等方法講清講透基本概念、基本技能以及它們的作用、聯系、學習方法、記憶和運用的規律;同時進行有指導的學生自學、課堂指導、常見錯誤辯析等;運用計算機分析軟件同步觀測實驗現象,加深理解。加強考核和互評,檢查了解學生掌握情況,糾正誤區,引導學生主動思考,學會總結規律,教師針對學生的學習情況,隨時調整教學方法,這樣的師生互動,能夠使學生成為教學活動中的主體,從而自主學習。

3、提高實踐教學質量和水平。

電路實驗是電路基礎課程的一個重要教學環節,是培養學生動手能力,獨立分析解決問題的能力和理論聯系實際能力,培養嚴謹求實的科學態度的重要教學手段。

為了使實驗取得良好的效果。一定要做好實驗的三步驟:

一實驗預習。包括實驗原理的預習、實驗內容的設計、實驗結果的估算等;

二實驗操作。其間教師要嚴把幾個原則:學生有積極、主動的學習態度;操作時科學、嚴謹、安全;學生實踐操作中的誤區糾正和指導。

三實驗總結。包括實驗結果的分析、實驗內容設計的合理性、可實施性總結;實驗結果成功或者失敗的原因;動手實踐后的心得體會。

綜上所述,電路基礎課程的教育、教學質量的提高,必須通過教師的不斷探索和鉆研,結合多種教育、教學手段和方法,才能達到教學目的。培養出適應時展需要的高技能人才。(作者單位:吉林省四平職業大學)

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一、電路補償設計方法,培養物理實驗能力

我在進行電路設計學習時,發現許多同學都會遇到電流表和電壓表只存在一種的情況。在這樣的一個情況下,有的同學就會無法直接進行伏安法的應用。在老師地指導下,我發現在這樣的情況下,我們可以利用并聯或者串聯電路所具有的特點,進行電路補償設計。對于這種電路設計,我把其分為了兩種不同的形式。第一種,在只提供電壓表的情況下,我會考慮通過串聯電路的形式來進行設計。然后我會利用好串聯電流強度均等的特點,解決了沒有電流表所帶來的困難。比如:我現在擁有一只電壓表,并且我已經知道內阻為RV,而另一外有一個電池,明確這個電池的電動勢不會超過電壓表量程,這樣我就可以對內阻進行忽略。如果要求我利用這個電壓表和電池,通過開關以及相關的實驗器材來測量某個高值電阻RX。我會結合我以往的經驗,繪制出相應的電路圖(如圖1所示)。并且會按照我自己的習慣對實驗步驟進行簡單地描述,同時寫出RX的表達式。

我在對這個實驗進行設計分析時,發現只有一只電壓表,那么應該采用串聯的形式來進行電路設計。利用好K1和K2的閉合,來讀出電壓數U1。如果我把K2進行閉合,打開K1時,就可以從電壓表上讀出電壓數U2。那么RX的表達式應該是RX=(U1-U2)RV/U2。

第二種情況是只有一只電流表的情況,我在這種情況下,經常會以我的習慣來采用并聯電路來進行設計。所利用的就是并聯電路支路電壓相等的特點,解決了沒有電壓表的問題。比如:我們針對一個已知的測量電阻的電路(如圖2所示),RX為需要測量的電阻,并且在這個電路中,我們已經明確地知識了R的阻值。R1在這個電路中是保護電阻,但是其阻值未知識。E所代表的是電源,電動勢未知。K1和K2是兩個單刀雙擲開關。A為電流表,不計內阻。

同樣,按我自己的習慣,我會先對這個電路設計進行分析。因此這個實驗只提供了電流表,我可以利用好并聯電路的特點來進行設計。把K1和K2分別向a和d進行閉合,分別讀出電流數I1和I2。這樣就可以得出I1RX=I1R,從而可以得出RX=I2R/I。

二、特殊的半偏設計方法,拓展物理思維空間

除了上面所提到的設計方法之外,我個人還特別喜歡利用一些特殊的設計方法。這樣可以有效地開拓我的思路,并且能夠讓我對物理電路實驗的探索性,有一個更加深入地了解。下面我就給介紹一下我自己所經常使用的一種方法――半偏設計方法。這種設計方法,需要對電路中的某個部分的電阻進行替換,通過替換讓第二次的電表的讀精是第一次的1/2。結合電表中所表示的讀數之間的關系,可以得出兩次電陰間的關系,就可以實現得出相應的電阻。這種設計方法是一種較為另類的設計方法。并且在一些現在較為主流的實驗冊中,已經有了其中的一種方法的介紹。同樣,半偏法也具有兩種方式。一種是電流表半偏法,另一種則是電壓表半偏法。當前主流的實驗冊中,只是針對電流表半偏法進行了介紹。對于電壓表半偏法的介紹相對較少。下面我就針對我在采用半偏法進行電路設計的思路進行介紹。

比如:如圖3所示,我們要對電壓表V中的電阻RV進行測量,并且我們已經知道電壓表的量程為15V,內阻為3000Ω。在整個實驗過程中,我們擁有的是電流表A(0-0.6A)、電阻箱R1(0-9999.9Ω)、滑動電阻器R2、電池E。R2的最大阻值50Ω,額定電流1A。電池E的電動勢為9V。要求寫出RV的表達式。

我對這個實驗進行了分析,并且按照圖4進行了電路設計。通過閉合K1和K2來對R2進行調節,這樣能夠讓電壓表的指針產生一個很大的偏轉。并且我要在這個時候記錄下讀數U。當我在斷開K1時。在R2不變的情況下,對R1進行調節,讓電壓表的讀數控制在U/2,然后記錄下變阻箱的示數R1。這時就可以得出RV=R1。在這里值得一提的是,在實現這個結果,需要有一個必要的條件即:R2小于RV。

通過這樣的一種特殊方式,我們就可以很容易地進行解題。不過我自己還總結出了一個更加簡單的設計方法。

我通過思考設計出相應的電路圖如圖5所示,閉合K1和K2,記錄下相應的讀數U。當我斷開K1并對R1進行調節時,保證電壓表的讀數在U/2。并記錄下相應的變阻箱的讀數R1,則更加快捷地得出RV=R1。

三、結語

總而言之,我在進行高中物理學習過程中,通過自己不斷地思考,會針對不同的方法來進行測試。并且認真地對每一種方法進行總結,分析出其電路設計方法的可行性。在我不斷地練習中發現,這樣的我的這種學習方法,能夠有效地提高我對物理知識的理解能力,同時也拓展了我自身的物理思維空間,不僅有利于物理知識結構的構建,還能夠有效地提高電學實驗的能力。(作者單位:湖南省益陽市一中1302班)

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《電路分析基礎》是電氣和電子信息專業的一個基礎課程,學生在學習電氣專業知識時,《電路分析基礎》是其第一個課程。這個課程主要是基于電路,以器件和電路拓撲為約束為關鍵的,旨在使學生能夠了解和掌握電路理論中的基本知識和基本的計算方法,以為學生以后的學習奠定基礎[1]。在對《電路分析基礎》進行教學的過程中發現,很多學生對于課程中各種相關的概念容易混淆,對于一些綜合性很強的題目,學生無法解答。出現這些現象主要是因為學生還沒有對學習的內容進行綜合性的理解,對分析方法的由來還不夠了解,對于課程上學習的理論還比較孤立,在綜合性題目面前也就無法綜合各種理論進行解答。從教師方面來看,如何把知識間的聯系好思維的過程以最佳的效果展現給學生,又如何在教學中引導和啟發學生自主的思考,最終促進教學質量的提高,這是當前教師面臨的一個重要課題,是教師在設計教學中研究的重點。

一、《電路分析基礎》課程特點

《電路分析基礎》課程的主要內容是對電氣電路各種分析方法、基本概念等及進行介紹。分析方法介紹:如果總假設的條件可以得到滿足以及簡化電路的模型,那么對線性變電路可以通過使用線性方程等分析工具,在電路模型的基礎上進行分析,由此可以推出多種分析的方法。概念:《電路分析基礎》對課程概念介紹上主要針對數學分析和推理,對于工程的概念介紹并不深入,和模擬電路課程相對比而言,《電路分析基礎》課程中展開課程設計項目的深度還不夠。因此,很多學校在這門課程中沒有安排設計教學內容。因為在該課程中會出現工程性的問題,而且電子科學和技術之間存在很強的工程應用,如果在課程中涉及到這些問題,對剛剛學習這個課程的學生來說就會產生困惑。例如,在這個教材中把一些的輸入電壓稱之為輸入信號,但是很多學生對于信號和電壓之間的聯系還不理解。因此。在學習的過程中就會產生很多的不理解。《電路分析基礎》作為學生學習電子信息技術的基礎課程,其中的理論知識和工程型知識是較多的,由于在接觸這門課程時幾乎無法涉及到工程問題,因此在教學時就要轉換學習方式和思維模式,讓學生能適應這門課程的學習,通過不斷的實踐加強學生對知識的理解[2]?;凇峨娐贩治龌A》課程的這些特點,采用思維導引模式進行課程教學設計是一個新的方式,這里將通過案例進行探討。

二、《電路分析基礎》課程設計中思維導引的案例分析

在本章中對課程設計中思維導引應用主要從案例的基礎上加以分析的。

(一)課程內容

教師在進行第一課的講授中可以通過使用思維大導圖展現一個完成的體系,這樣學生就可以直觀的對課程有一個總體的認識,在今后的學習中就可以根據這個體系不斷的細化內容,而且在復習的過程中也可以回歸到這個體系中。例如,使用MindManager8設計的思維導圖。圖中對課程的整體進行了映射,學生通過思維的導圖可以獲得這些概念,電路模型的構成、基本定理、分析方法等等,在不同階段中的課程,通過導圖學生可以建立自己的導圖,獨立思考,更好的理解知識。

(二)網孔電流法與節點電壓法

網孔電流法的變量是網孔電流,這是一種列寫電壓方程的方式[3]。如果只是具有電壓源和電阻的電路內容,學生是比較容易總結出通用的方程的,但是如果電路中有電流源或者是受控的電流源,那么在列方程式時就要加以調整。關于節點電壓法也有同樣的問題,因為電路構件不同,列寫的方程也就有所不同,如果學生無法掌握好這些方法,就容易混淆。對于這個問題,可以通過思維導圖引導學生總結各種方法,學生在復習的過程中也就更加容易理解。例如,設計網孔電流法與節點電壓法導圖時,教師在設計中還留可一部分節點電壓法的導圖內容讓學生自己總結完成,學生在自己繪制中不但可以增強對知識的理解,而且還能培養自己思考的能力,提高學生獨立分析問題和總結的能力。

三、結束語

總而言之,在《電路分析基礎》課程的設計中,教師要重視學生的思維發展,以及學生掌握知識點聯系能力的發展,引導學生發散思維,促進學生學習熱情和水平的提高。通過思維導引設計思維導圖不僅能更好的組織教學內容而且還有利于設計課程教學過程。在教學課堂上,教師把一個問題的關聯元素以清晰的層析,進行展現,學生才能更好的理解和記憶。同時,通過思維導圖夠幫助學生構建問題情境,使得知識形成更加的生動,學生探索的熱情也得到了提高。諸如文章中提高學生自己完善節點電壓的思維導圖,使得課程上學生被動的學習轉換為主動的思考,學生思維能力才得以發展。因此,通過使用思維導引進行課程教學設計,有利于教學活動效率的提高,加強學生對課程知識的理解,值得教師在教學中使用。

參考文獻:

[1]鐘洪聲.電子信息專業創新人才培養的探索與建設[J].云南大學學報:自然科學版,2011(01):355-357.

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項目教學法;數字電子技術;應用

引言

數字電子技術設計內容廣而且極難掌握,學生大多摸不著頭腦,如果采用傳統教學無法調動學生學習的主動性、積極性和創造性。在這種形勢下,探究項目教學法的應用具有實用價值。

1.項目化教學的準備工作

1.1項目的選取工作

在項目教學法中,項目的選取是格外重要的,所選取的項目要典型且在實際中有較強的可操作性,這是成功運用項目教學法的關鍵。(1)通過對大學生的就業情況做調研與分析,由老師帶領學生歸納出專業崗位所要求的職業基本素養和職業能力,同時,根據當今高等學校的教學趨勢,將根據調研得到的數據重新整合,而后將典型的電子產品引入日常教學中,以此來提升學生獨立分析和解決問題的能力。(2)項目的選取要有層次,由簡單到復雜。數字電子技術中的集成電路有很多種,按功能可以將其分為數字集成電路和模擬集成電路,與項目相關的產品有小中大等規模的集成電路。項目的難易程度要符合與學生所掌握的技能和知識,學生的實際學習基礎也需重視。學生在設計項目時,可以將項目涉及到的知識分散開來,讓它們在不同的環節中體現。從易到難,從測試單個集成芯片功能到設計、制作完整的電路。(3)項目要具有代表性和可實施性,讓學生大膽創新,突破傳統思維的束縛。例如,在典型項目“三人表決器的設計與制作項目”中,老師可以先說出自己設計理念,然后讓學生通過查找資料、小組討論,制定出幾個不同的設計方案;在設計與制作項目數字鐘的拓展方面,可以將可編程邏輯器運用到數字鐘的制作中。

1.2項目的準備工作

確立項目之后,教師要先開發出產品的完整電路,以此證明該項目的可實施性,也為學生創造了良好的實踐環境。然后讓學生五至六人一組,每組選出一個小組長。小組長帶領本組成員制定本組項目開發計劃,給每個組員分配明確多的任務,監督組員的進度情況。

2.項目化教學的實施

2.1提出項目任務,收集資訊

在進行該項目之前,教師對學生提出基本的設計要求,給學生下達任務,指導學生在互聯網、圖書館收集資料。學生為了激發自己對項目開發的興趣,需要自己在課下查詢資料、掌握相關知識。同時學生要整理、記憶相關資料,以此來提高自身獲取信息的能力和自學能力。例如,項目“三人表決器的設計與制作”中,首先,教師要大致講解邏輯代數的相關知識,再以案例為載體,講解組合邏輯電路的一些設計方法,最后對學生提出項目任務。學生接受任務后,首先通過各種渠道收集相關資料,再根據所學知識將收集到的資料進行分類整理。

2.2項目計劃討論

每個小組根據任務要求和整理的資料,初步制定項目計劃書,計劃書應大致包括電路的設計步驟、電路的調試步驟以及計劃實施的相關步驟等,還有項目任務進度和組員分工。各小組成員進行分工合作,積極討論設計方案,最終確定出項目計劃書,教師也應深入各組進行指導。這個過程中,學生既掌握了相關的知識和技能,也更能理解合作共贏的含義,此時,學生在教學活動中處于主體地位,老師起到指導作用。這種小組成員共同合作,討論并制定出項目計劃的方法,不僅提升了學生的組織能力和管理能力,也增強了學生的團隊合作精神,同時調動了學生多的積極性。

2.3項目方案決策

各小組經過討論制定出計劃書后,每組選一名成員對本組計劃進行講解,本組其他成員可適時地進行補充,而教師及其他組的成員可對設計方案提出相應的問題,由講解者回答,教師點評并說明該方案的可行性,最后指導學生進一步優化或者再重新制定方案。例如,在“集成電路的設計與制作”項目中,學生收集資料、討論交流后,提出幾個不同的設計方案,教師根據幾個設計方案成本、可操作性、典型性,最后選出最合理的設計方案并指出各個方案的優缺點,讓學生進一步優化各自的方案。

2.4項目方案實施

項目的實施階段是項目教學法的最為關鍵的一個環節,每組成員之間需要相互合作,共同完成電路的調試、芯片的安裝和儀器儀表的使用等工作。每個小組可選取不同的設計方案進行實驗,根據實驗結果和實驗數據分析,對比各個方案的實施情況,發現問題,從而優化自己的方案,最終找到理想的電路。例如,在“三人表決器的設計與制作”項目中,學生通過實施不同的設計方案,將親身實踐與理論知識相結合,得出最終結論,這比傳統教學中學生被動的接受知識的教學方法更為有效。若在電路開發中學生遇到比較棘手的問題,教師可恰當地對學生進行指導,帶領學生走出困境,并督促學生認真完成項目計劃書中的各個開發環節,以保證項目的開發順利完成。

2.5項目檢查與成果展示

學生自己進行項目檢查,不僅可以提讓學生學會獨立分析評價問題的能力,也可以判斷出電路是否正確。在實施項目計劃的過程中,讓學生對所制作的電路反復檢查,及時糾正電路中的錯誤,然后可以讓教師或其他組成員檢查,相互之間交換檢查結果。確保電路無誤后,各組展示制作的電路,學生自主發言,與大家交流自己的體會和經驗。

3.結語

項目的評價可作為評判學生成績的依據。主要是考評組學生在實踐過程中的專業能力、組織能力和合作能力。最后由教師總結各組出現的問題、相應的解決的辦法和大家的經驗。項目的開發讓學生綜合運用所學知識,同時提升了學生的綜合實踐能力。在項目完成后,學生要獨立撰寫項目總結報告,這不僅可以讓學生養成勤于思索、善于總結的好習慣,而且可以提高學生獨立思考、總結經驗的能力,同時可以幫助學生理清思路,加深對相關知識的理解。

參考文獻

[1]蔣慶斌,徐國慶.基于工作任務的職業教育項目課程的研究[J].職業技術教育,2015(11).

[2]丁娟.項目化學習與高職教育教學改革[J].江蘇經貿職業技術學院學報,2017(03).

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基金項目:本文系江蘇省研究生教育教學改革研究與實踐課題(課題編號:YJG08_YB26)的研究成果。

中圖分類號: G642.423 文獻標識碼:A 文章編號:1007-0079(2013)20-0092-02

隨著社會的飛速發展,傳統封閉式、單向傳輸的課程教學模式,已不能適應現代社會發展的需要。近年來,多數高校正積極開展面向高校、企業與科研中心一體化的“產學研”相結合的課程教學改革。[1]

作為電子信息產業核心技術之一的微電子技術,已經成為現代電子信息技術,是當前計算機和通訊技術發展的主要驅動力。[2]作為微電子學專業核心課程之一的“微電子專業實驗”,所涉及的基礎理論知識面較廣,涵蓋了“電路”、“模擬電子技術”、“數字電子技術”、“模擬集成電路”、“數字集成電路”、“半導體物理”、“半導體器件物理”、“電子設計CAD”、“集成電路封裝、制造”等多門專業課程知識。鑒于該課程所需實驗設備儀器種類較多、測控要求高、儀器價格昂貴、維護成本高等特點,且受人力、物力的限制,課程中不同實驗所需配套設備購置數量較少。然而隨著微電子產業對專業人才需求的不斷增大,所需人才技能水平日益提高,高校在面向社會、面向未來,構建研究型綜合大學的奮斗目標下,必須提高人才培養效率,改變傳統教學模式,從根本上解決學生人數多、實驗時間短、實踐技能提升緩慢等現實問題,這是課程教學改革的關鍵。

基于上述“微電子專業實驗”的課程特點與現實受限因素,迫切需要針對實驗教學內容、實驗教學方式和實驗管理制度等方面進行改革與創新。這是因為實驗教學在高校人才培養過程中起著非常重要的作用,是連接知識與實踐、實踐與創新,并使理論知識向實踐能力轉化的重要橋梁。[3]為踐行研究型綜合大學與時俱進的教學理念,[4]在“微電子專業實驗”課程教學改革中,以提高學生的綜合素質為目標,以學生為主體,在實驗教學內容、實驗過程、實驗管理等方面進行了開放式微電子專業實驗課程教學,并取得了良好的教學效果。

一、實驗教學內容的設計與完善

針對該課程實驗內容系統性強、理論知識抽象復雜的特點,為使學生在進入實驗環節之前,對理論知識有一個形象、直接的感觸體驗,提高學生實驗探索的興趣,設計了一套相關實驗所需理論知識的預實驗系統。該系統結合電子設計CAD、專業仿真軟件、動畫演示等,將抽象復雜的專業理論知識形象化,有助于強化學生對理論知識的理解,較好地實現理論與實驗相結合的過渡銜接。通過理論知識復習和預實驗,既可有效促進學生對理論的理解,又能讓學生在預實驗中掌握下一步實驗過程中的操作技巧,還能為學生獲得新的理論知識打下良好的基礎。

經初步嘗試,整套預實驗系統中的電路仿真軟件Multisim、印制版電路仿真軟件Protel、FPGA嵌入式系統設計、虛擬電子實驗室Labview,以及電路系統功能仿真軟件MATLAB、集成電路系統仿真軟件HSPICE、Cadence電子設計軟件及半導體器件仿真TCAD等軟件,可實現微電子專業實驗從單個器件向電路模塊乃至整個電路系統,從前端系統功能設計向后端電路制作及電路性能驗證的全功能預實驗仿真。借助上述預實驗系統,一方面可以加深學生對電路結構、原理的認識與理解;另一方面還能訓練學生熟練地使用儀器,掌握正確的測量方法,提升學生的實驗數據分析與鑒別能力,還有利于減少實驗損傷,提高實驗效率。

二、實驗管理制度的設計與完善

雖然上述預實驗在一定程度上有助于提高實驗效率,但在提高學生動手能力、專業技能等方面尚有欠缺。為了進一步解決微電子專業實驗儀器精密、貴重且量少,操控較為復雜、耗時費力等問題,仍需改革原有的實驗管理制度,改變實驗管理方法,提高儀器的使用效率。

針對微電子專業實驗儀器精密、貴重、數量較為單一的特點,在購置相關儀器時,建立了專業對口教師采購、運行并維護的主負責管理制度,同時配備該儀器適用專業方向的研究生,經專業培訓上崗,輔助指導實驗學生正確操控、使用儀器。在新置儀器運行之前,要求廠家針對專業對口主負責教師和若干輔助測控的研究生進行系統運行、維護、管理培訓,培訓后主負責教師針對“微電子專業實驗”課程的培養人數、課程日程、學分等情況,制定了學生實驗分組、分時計劃,并相應指定各實驗小組的助教研究生,指導學生使用該儀器,協助管理實驗儀器的運行、維護,并記載相應的實驗運行狀況、實驗人員等。

同時,結合“微電子專業實驗”課程系統性強的特點,通過相應的實驗教學環節,培養學生獨立完成半導體材料特性測試、微電子器件特性測試、微電子技術工藝參數測試和電路系統性能參數測試等,提升學生的綜合測試技能和實驗分析能力,鞏固和強化現代微電子技術與集成電路制造技術的相關知識,并為學生進行理論知識創新提供了一個良好的實驗平臺和理論基礎,綜合鍛煉了學生分析、探討和總結實驗結果的能力。

三、開放式微電子專業實驗課程教改案例

以MOS集成運算放大器設計為例,制備工藝平臺為0.6um CMOS工藝,2層多晶硅,5層金屬連線,電路工作電壓為3~5V。

首先,指定實驗內容,兩級CMOS集成運算放大器電路原理如圖1所示,[5]其中M1~M4為有源負載的差分輸入級,M5提供該級工作電流,M8、M9構成了共源放大電路,為輸出級,M7為源跟隨器,提供增益為1的緩沖器,以克服補償電容的前饋效應,并消除零點,M6提供M7所需的工作電流,M10、M11組成運放偏置電路。電路性能與目標設計要求輸出電壓擺幅大于±3V,最大轉換速率為30V/μs,補償電容Cc為10pF。

其次,讓參與實驗的學生在電路仿真環境HSPICE中結合圖1所示電路進行預實驗,測試集成運算放大器在數學、物理理論模型下的理想實驗參數,完成預實驗,本預實驗環節所需課時約3學時。在進入下一實驗環節前遞交實驗預習報告,由學生在實驗前聯系專業機房的管理人員,自行安排課外時間完成。

再次,讓學生在Cadence系統中使用Virtuoso軟件完成CMOS集成運算放大器的版圖設計,版圖畫完后需采用Design Rules Checker(DRC),按照電路設計規則檢查設計的版圖文件、運行和找出錯誤,并在相應版圖位置中做出標記和解釋。在檢查完版圖之后,還需進一步對Electrical Rules Checker(ERC)進行檢查,以查找線路中的短路、開路和浮空結點,ERC檢查到短路錯誤后將錯誤提示局限在最短的連接通路上。在修正上述版圖、電路連接問題后,仍需使用Layout Versus Schematic(LVS)比較集成電路版圖與其原理報告版圖的連接是否一致,從而進行反復修改,直到版圖和電路原理圖達成一致。最終在完成集成運算放大器的版圖驗證與電路系統性能后仿的物理驗證工作之后,方可與相關半導體代工廠聯系,確定設計數據文件的大小、后端數據接口處的端口設計及其尺寸等,并交付半導體代工廠制備。本實驗環節所需課時約6學時。

最后,將流片后的芯片在邏輯分析儀、混合信號測試儀、半導體參數分析儀等實驗平臺測試集成電路中器件的電學參數和集成運算放大器性能參數等,并結合預實驗的仿真數據對比分析,進一步優化、改進版圖,以提高集成運算放大器的綜合性能,此實驗環節約占3學時。由于本實驗環節受儀器數量的限制,實驗前需要先把已完成前兩環節的實驗學生分成2~3人一組,將半導體器件與集成電路測試和版圖觀測的實驗平臺安排在一個集成電路測試實驗室,而將邏輯分析儀、混合信號測試儀等電路系統測試儀器等實驗平臺安排在另一個電子電學測試實驗室,實現不同類別實驗平臺的相互獨立,有助于不同實驗室合理高效地實行開放式實驗。當然不同實驗平臺均有指定能夠熟悉操作的助教研究生協助,參與實驗的學生能獨立完成所需測試類型的實驗。實驗結束后,學生以書面形式闡述實驗過程、分析測試數據、總結實驗結果、完成實驗報告。教師針對實驗過程中出現的新現象、新問題,提出問題的查找方向,鼓勵學生積極探索,查閱課外文獻,提出具有獨到見解的實驗觀點,為理論知識的創新、發展培養正確的科研方法。同時,也需要對全面開放的專業實驗教學模式進行評價和提出建議。

四、結論

調查結果顯示,學生對這種開放式微電子專業實驗課程教學改革積極性較高,認真負責的配合教師、助教研究生完成實驗任務。與傳統單一、封閉教學模式相比,本課程教學改革在原實驗管理員的積極支持下取得了良好的實驗效果,也深受同學們歡迎,有助于提高同學們的學習興趣和自我學習能力。

參考文獻:

[1]劉瑞,伍登學,鄔齊榮,等.創建培養微電子人才教學實驗基地的探索與實踐[J].實驗室研究與探索,2004,(5):6-8,23.

[2]楊依忠,解光軍,易茂祥,等.創建微電子專業實驗室的探索與實踐[J].實驗技術與管理,2009,26(12):137-143.

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