導(dǎo)語：如何才能寫好一篇數(shù)字集成電路分析與設(shè)計，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務(wù)員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

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關(guān)鍵詞：數(shù)字集成電路；PSPICE；反相器

中圖分類號：G642.0 文獻標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）38-0033-02

引言：

偽邏輯數(shù)字電路是數(shù)字集成電路課程教學(xué)中的重要部分[1-4]。由于偽PMOS邏輯電路的分析極為復(fù)雜，其涉及到反饋電路、有比電路以及各個元件之間的相互影響，在教學(xué)的時候不易掌握。老師找不到很好的方法來進行教學(xué)，學(xué)生聽起來也是摸不著頭腦。PSPICE軟件的引入為偽邏輯數(shù)字電路的講解提供了一個極為有效的輔助手段，其能夠給出清晰的物理圖像，讓學(xué)生對電路各個部分的瞬態(tài)特性、中間態(tài)等特性有清楚的了解，從而幫助學(xué)生高效地進行電路的學(xué)習(xí)。

一、數(shù)字集成電路的PSPICE模擬實例

本文以數(shù)字集成電路課程中的偽PMOS邏輯電路為例，介紹如何利用PSPICE軟件建立相應(yīng)的仿真電路，并進行靜態(tài)和瞬態(tài)仿真，查看仿真波形，并對結(jié)果進行分析。

1.偽PMOS邏輯電路原理。偽PMOS技術(shù)構(gòu)建的反相器邏輯電路如下圖1（a）所示：

當(dāng)輸入信號Vin為高電平并且等于Vdd時，PMOS關(guān)斷，NMOS管導(dǎo)通。此時在Vx和接地點之間存在一個直接通路，形成一個穩(wěn)定的低電平輸出。相反，當(dāng)輸入電壓為低電平（0V）的時候，NMOS和PMOS導(dǎo)通都導(dǎo)通。在Vdd和Vx之間存在一個電壓分壓，產(chǎn)生了一個高電平的輸出電壓。這個電路具有反向邏輯的功能。和CMOS邏輯不同，偽PMOS邏輯只有上拉網(wǎng)絡(luò)，沒有下拉網(wǎng)絡(luò)。這樣可以減少使用晶體管的數(shù)量。

2.電路原理圖繪制。PSPICE軟件使用Capture CIS進行電路原理圖的繪制。Capture CIS窗口截圖如圖2所示。

在Capture CIS的窗口自上而下分別為菜單欄、仿真欄和原理圖編輯窗口，窗口的右側(cè)是電路元件選擇欄；其中各個元器件調(diào)用時通過點擊電路元件選擇欄里的Place Part按鈕來實現(xiàn)。在Place Part打開元器件庫以后，可以手動添加各種不同的電子元件。各大電子元器件公司都提供了支持PSPICE的元件庫，可以到各大電子元器件公司的主頁上下載。

二、數(shù)字集成電路的PSPICE模擬實例

1.偽PMOS邏輯的電壓傳輸特性。本文采用0.25微米工藝參數(shù)進行器件模擬。根據(jù)工藝參數(shù)的要求，在普通數(shù)字集成電路的設(shè)計中，NMOS一般做最小尺寸設(shè)計，也就是NMOS溝道長度Ln=0.25微米，最小溝道寬度Wn一般為最小溝道長度的1.5倍，所以最小溝道寬度Wn=0.375微米。PMOS溝道長度一般也為工藝最小值Lp=0.25微米，這樣進行偽PMOS反相器設(shè)計的時候，只需要調(diào)整PMOS溝道的寬度Wp的大小，這樣設(shè)計變量大大減小，降低了設(shè)計的復(fù)雜度。

圖3是對偽PMOS邏輯反相器的電壓傳輸特性仿真。圖3中標(biāo)記a、b、c分別對應(yīng)于PMOS溝道寬度Wp為1.125微米、2.5微米、3.625微米。從圖中可以看到：當(dāng)PMOS溝道寬度Wp小于2.5微米時，輸出高電平迅速下降。

可以看到一個偽PMOS邏輯電路存在高電平達(dá)不到Vdd的問題。經(jīng)過多級邏輯的串聯(lián)，輸出高電平信號將逐漸降低。這會導(dǎo)致芯片內(nèi)部邏輯錯誤的出現(xiàn)，是不允許出現(xiàn)的。因而必須在兩個偽PMOS邏輯電路之間插入一個CMOS反相器來進行電平信號再生。但是也引入了靜態(tài)功耗和噪聲容限降低的問題。

2.偽PMOS反相器的瞬態(tài)仿真。圖4的瞬態(tài)響應(yīng)表示一個PMOS正在對輸出電容充電。假設(shè)節(jié)點X開始為0V。我們觀察到輸出開始時充電很快，但在瞬態(tài)過程快結(jié)束時卻很慢。圖4中標(biāo)記a、b、c的曲線分別對應(yīng)于PMOS溝道寬度Wp為0.75微米、1.125微米、1.875微米。從圖中可以看到，隨著晶體管尺寸的減少，晶體管等效電阻增加，從而導(dǎo)致X節(jié)點的輸出高電平迅速降低，這容易導(dǎo)致邏輯錯誤的出現(xiàn)。

3.偽PMOS反相器的電平拉升。解決電壓下降的方法是使用電平拉升電路（圖1b部分電路），這是把一個PMOS（Mr）連入反饋電路中。PMOS器件的柵極連接到反相器的輸出端，他的漏極連接反相器的輸入端，而源極和電源Vdd相連接。假設(shè)節(jié)點X為0V。如果輸入Vin從Vdd翻轉(zhuǎn)到0，Mp只將節(jié)點X充電到比閾值電壓Vm高的電壓水平。然而這足以把反相器的輸出切換到低電平，使得反饋器件Mr導(dǎo)通，從而使得節(jié)點X和電源Vdd連接。這就大大降低了反相器中的靜態(tài)功耗。

這在圖5中得到證實，圖中顯示了Mn尺寸固定瞬態(tài)響應(yīng)隨著Mr尺寸變化的情況。上半部分是輸入梯形信號Vin的波形圖，下半部分是輸出信號Vx的波形圖。圖5中標(biāo)記a、b、c的曲線分別對應(yīng)于Mr溝道寬度Wp為0.75微米、1.125微米、1.875微米。通過對不同Mr溝道寬度的偽PMOS反相器瞬態(tài)特性分析，可以找到最合適的工藝尺寸。從圖中可以看到，當(dāng)Mr的寬度大于1.125微米的時候，下拉Mn無法有效地將電平拉下來，從而節(jié)點X的電平被鎖定在一個中間電平值，從而導(dǎo)致邏輯錯誤。

三、結(jié)語

本文介紹了PSPICE軟件在數(shù)字電路教學(xué)中的應(yīng)用。在Capture CIS中建立了偽邏輯反相器電路，并利用PSPICE軟件分析了PMOS溝道寬度對電壓傳輸特性和延遲特性的影響，展示了PSPICE軟件的強大功能。

本人在數(shù)字集成電路的教學(xué)中引入了PSPICE軟件以后，效果非常顯著。學(xué)生上課的積極性高漲，教學(xué)效果大大提高。

參考文獻：

[1]JanM Rabaey，等.數(shù)字集成電路[M].第二版.周潤德，等，譯.北京：電子工業(yè)出版社，2010.

[2]Sung-Mo Kang，等.CMOS數(shù)字集成電路[M].北京：電子工業(yè)出版社，2015.

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關(guān)鍵詞：集成電路設(shè)計；本科教學(xué)；改革探索

作者簡介：殷樹娟（1981-），女，江蘇宿遷人，北京信息科技大學(xué)物理與電子科學(xué)系，講師；齊臣杰（1958-），男，河南扶溝人，北京信息科技大學(xué)物理與電子科學(xué)系，教授。（北京 100192）

基金項目：本文系北京市教委科技發(fā)展計劃面上項目（項目編號：KM201110772018）、北京信息科技大學(xué)教改項目（項目編號：2010JG40）的研究成果。

中圖分類號：G642.0     文獻標(biāo)識碼：A     文章編號：1007-0079（2012）04-0064-02

1958年，美國德州儀器公司展示了全球第一塊集成電路板，這標(biāo)志著世界從此進入到了集成電路的時代。在近50年的時間里，集成電路已經(jīng)廣泛應(yīng)用于工業(yè)、軍事、通訊和遙控等各個領(lǐng)域。集成電路具有體積小、重量輕、壽命長和可靠性高等優(yōu)點，同時成本也相對低廉，便于進行大規(guī)模生產(chǎn)。自改革開放以來，我國集成電路發(fā)展迅猛，21世紀(jì)第1個10年，我國集成電路產(chǎn)量的年均增長率超過25%，集成電路銷售額的年均增長率則達(dá)到23%。我國集成電路產(chǎn)業(yè)規(guī)模已經(jīng)由2001年不足世界集成電路產(chǎn)業(yè)總規(guī)模的2%提高到2010年的近9%。我國成為過去10年世界集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展最快的地區(qū)之一。伴隨著國內(nèi)集成電路的發(fā)展，對集成電路設(shè)計相關(guān)人員的需求也日益增加，正是在這種壓力驅(qū)動下，政府從“十五”計劃開始大力發(fā)展我國的集成電路設(shè)計產(chǎn)業(yè)。

在20世紀(jì)末21世紀(jì)初，國內(nèi)集成電路設(shè)計相關(guān)課程都是在研究生階段開設(shè)，本科階段很少涉及。不僅是因為其難度相對本科生較難接受，而且集成電路設(shè)計人員的需求在我國還未進入爆發(fā)期。我國的集成電路發(fā)展總體滯后國外先進國家的發(fā)展水平。進入21世紀(jì)后，我國的集成電路發(fā)展迅速，集成電路設(shè)計需求劇增。[1]為了適應(yīng)社會發(fā)展的需要，同時也為更好地推進我國集成電路設(shè)計的發(fā)展，國家開始加大力度推廣集成電路設(shè)計相關(guān)課程的本科教學(xué)工作。經(jīng)過十年多的發(fā)展，集成電路設(shè)計的本科教學(xué)取得了較大的成果，較好地推進了集成電路設(shè)計行業(yè)的發(fā)展，但凸顯出的問題也日益明顯。本文將以已有的集成電路設(shè)計本科教學(xué)經(jīng)驗為基礎(chǔ)，結(jié)合對相關(guān)院校集成電路設(shè)計本科教學(xué)的調(diào)研，詳細(xì)分析集成電路設(shè)計的本科教學(xué)現(xiàn)狀，并以此為基礎(chǔ)探索集成電路設(shè)計本科教學(xué)的改革。

一、集成電路設(shè)計本科教學(xué)存在的主要問題

在政府的大力扶持下，自“十五”計劃開始，國內(nèi)的集成電路設(shè)計本科教學(xué)開始走向正軌。從最初的少數(shù)幾個重點高校到后來眾多相關(guān)院校紛紛設(shè)置了集成電路設(shè)計本科專業(yè)并開設(shè)了相關(guān)的教學(xué)內(nèi)容。近幾年本科學(xué)歷的集成電路設(shè)計人員數(shù)量逐漸增加，經(jīng)歷本科教學(xué)后的本科生無論是選擇就業(yè)還是選擇繼續(xù)深造，都對國內(nèi)集成電路設(shè)計人員緊缺的現(xiàn)狀起到了一定的緩解作用。但從企業(yè)和相關(guān)院校的反饋來看，目前國內(nèi)集成電路設(shè)計方向的本科教學(xué)仍然存在很多問題，教學(xué)質(zhì)量有待進一步提高，教學(xué)手段需做相應(yīng)調(diào)整，教學(xué)內(nèi)容應(yīng)更多地適應(yīng)現(xiàn)階段產(chǎn)業(yè)界發(fā)展需求。其主要存在以下幾方面問題。

首先，課程設(shè)置及課程內(nèi)容不合理，導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)熱情降低?，F(xiàn)階段，對于集成電路設(shè)計，國內(nèi)的多數(shù)院校在本科階段主要開設(shè)有如下課程：“固體物理”、“晶體管理”、“模擬集成電路設(shè)計”和“數(shù)字集成電路設(shè)計”（各校命名方式可能有所不同）等。固體物理和晶體管原理是方向基礎(chǔ)課程，理論性較強，公式推導(dǎo)較多，同時對學(xué)生的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)要求比較高。一方面，復(fù)雜的理論分析和繁瑣的公式推導(dǎo)嚴(yán)重降低了本科生的學(xué)習(xí)興趣，尤其是對于很多總體水平相對較差的學(xué)生。而另外一方面，較強的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)要求又進一步打擊學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。另外，還有一些高等院校在設(shè)置課程教學(xué)時間上也存在很多問題。例如：有些高等院校將“固體物理”課程和“半導(dǎo)體器件物理”課程放在同一個學(xué)期進行教學(xué)，對于學(xué)生來說，沒有固體物理的基礎(chǔ)就直接進入“晶體管原理”課程的學(xué)習(xí)會讓學(xué)生很長一段時間都難以進入狀態(tài)，將極大打擊學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，從而直接導(dǎo)致學(xué)生厭學(xué)甚至放棄相關(guān)方向的學(xué)習(xí)。而這兩門課是集成電路設(shè)計的專業(yè)基礎(chǔ)課，集成電路設(shè)計的重點課程“模擬集成電路設(shè)計”和“數(shù)字集成電路設(shè)計”課程的學(xué)習(xí)需要這兩門課的相關(guān)知識作為基礎(chǔ)，如果前面的基礎(chǔ)沒有打好，很難想象學(xué)生如何進行后續(xù)相關(guān)專業(yè)知識的的學(xué)習(xí)，從而直接導(dǎo)致學(xué)業(yè)的荒廢。

其次，學(xué)生實驗教學(xué)量較少，學(xué)生動手能力差。隨著IC產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，集成電路設(shè)計技術(shù)中電子設(shè)計自動化（Electronic design automatic，EDA）無論是在工業(yè)界還是學(xué)術(shù)界都已經(jīng)成為必備的基礎(chǔ)手段，一系列的設(shè)計方法學(xué)的研究成果在其中得以體現(xiàn)并在產(chǎn)品設(shè)計過程中發(fā)揮作用。因此，作為集成電路設(shè)計方向的本科生，無論是選擇就業(yè)還是選擇繼續(xù)深造，熟悉并掌握一些常用的集成電路設(shè)計EDA工具是必備的本領(lǐng)，也是促進工作和學(xué)習(xí)的重要方式。為了推進EDA工具的使用，很多EDA公司有專門的大學(xué)計劃，高校購買相關(guān)軟件的價格相對便宜得多。國家在推進IC產(chǎn)業(yè)發(fā)展方面也投入了大量的資金，現(xiàn)在也有很多高等院校已經(jīng)具備購買相關(guān)集成電路設(shè)計軟件的條件，但學(xué)生的實際使用情況卻喜憂參半。有些高校在培養(yǎng)學(xué)生動手能力方面確實下足功夫，學(xué)生有公用機房可以自由上機，只要有興趣學(xué)生可以利用課余時間摸索各種EDA軟件的使用，這對他們以后的工作和學(xué)習(xí)奠定了很好的基礎(chǔ)。但仍然還有很多高校難以實現(xiàn)軟件使用的最大化，購買的軟件主要供學(xué)生實驗課上使用，平時學(xué)生很少使用，實驗課上學(xué)到的一點知識大都是教師填鴨式灌輸進去的，學(xué)生沒有經(jīng)過自己的摸索，畢業(yè)后實驗課上學(xué)到的知識已經(jīng)忘得差不多了，在后續(xù)的工作或?qū)W習(xí)中再用到相關(guān)工具時還得從頭再來學(xué)習(xí)。動手能力差在學(xué)生擇業(yè)時成為一個很大的不足。[2]

再者，理工分科紊亂，屬性不一致。集成電路設(shè)計方向從專業(yè)內(nèi)容及專業(yè)性質(zhì)上分應(yīng)該屬于工科性質(zhì)，但很多高校在專業(yè)劃分時卻將該專業(yè)劃歸理科專業(yè)。這就使得很多學(xué)生在就業(yè)時遇到問題。很多招聘單位一看是理科就片面認(rèn)為是偏理論的內(nèi)容，從而讓很多學(xué)生錯失了進一步就業(yè)的好機會。而這樣的結(jié)果直接導(dǎo)致后面報考該專業(yè)的學(xué)生越來越少，最后只能靠調(diào)劑維持正常教學(xué)。其實，很多高校即使是理科性質(zhì)的集成電路設(shè)計方向?qū)W習(xí)的課程和內(nèi)容，與工科性質(zhì)的集成電路設(shè)計方向是基本一致的，只是定位屬性不一致，結(jié)果卻大相徑庭。

二、改革措施

鑒于目前國內(nèi)集成電路設(shè)計方向的本科教學(xué)現(xiàn)狀，可以從以下幾個方面改進，從而更好地推進集成電路設(shè)計的本科教學(xué)。

1.增加實驗教學(xué)量

現(xiàn)階段的集成電路本科教學(xué)中實驗教學(xué)量太少，以“模擬集成電路設(shè)計”課程為例，多媒體教學(xué)量40個學(xué)時但實驗教學(xué)僅8個學(xué)時。相對于40個學(xué)時的理論學(xué)習(xí)內(nèi)容，8個學(xué)時的實驗教學(xué)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足學(xué)生學(xué)以致用或?qū)⒗碚撊谌雽嵺`的需求。40個學(xué)時的理論課囊括了單級預(yù)算放大器、全差分運算放大器、多級級聯(lián)運算放大器、基準(zhǔn)電壓源電流源電路、開關(guān)電路等多種電路結(jié)構(gòu)，而8個學(xué)時的實驗課除去1至2學(xué)時的工具學(xué)習(xí)，留給學(xué)生電路設(shè)計的課時量太少。

在本科階段就教會學(xué)生使用各種常用EDA軟件，對于增加學(xué)生的就業(yè)及繼續(xù)深造機會是非常必要的。一方面，現(xiàn)在社會的競爭是非常激烈的，很少有單位愿意招收入職后還要花比較長的時間專門充電的新員工，能夠一入職就工作那是最好不過的。另一方面，實驗對于學(xué)生來說比純理論的學(xué)習(xí)更容易接受，而且實驗過程除了可以增加學(xué)生的動手操作能力，同樣會深化學(xué)生對已有理論知識的理解。因此，在實踐教學(xué)工作中，增加本科教學(xué)的實驗教學(xué)量可以有效促進教學(xué)和增進學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。

2.降低理論課難度尤其是復(fù)雜的公式推導(dǎo)

“教師的任務(wù)是授之以漁，而不是授之以魚”，這句話對于集成電路設(shè)計專業(yè)老師來說恰如其分。對于相同的電路結(jié)構(gòu)，任何一個電路參數(shù)的變化都可能會導(dǎo)致電路性能發(fā)生翻天覆地的變化。在國際國內(nèi)，每年都會有數(shù)百個新電路結(jié)構(gòu)專利產(chǎn)生，而這些電路的設(shè)計人員多是研究生或以上學(xué)歷人員，幾乎沒有一個新的電路結(jié)構(gòu)是由本科生提出的。

對于本科生來說，他們只是剛剛涉足集成電路設(shè)計產(chǎn)業(yè)，學(xué)習(xí)的內(nèi)容是最基礎(chǔ)的集成電路相關(guān)理論知識、電路結(jié)構(gòu)及特點。在創(chuàng)新方面對他們沒有過多的要求，因此他們不需要非常深刻地理解電路的各種公式尤其是復(fù)雜的公式及公式推導(dǎo)，其學(xué)習(xí)重點應(yīng)該是掌握基礎(chǔ)的電路結(jié)構(gòu)、電路分析基本方法等，而不是糾結(jié)于電路各性能參數(shù)的推導(dǎo)。例如，對于集成電路設(shè)計專業(yè)的本科必修課程――“固體物理”和“晶體管原理”，冗長的公式及繁瑣的推導(dǎo)極大地削弱了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，同時對于專業(yè)知識的理解也沒有太多的益處。[3]另外，從專業(yè)需要方面出發(fā)，對于集成電路設(shè)計者來說更多的是需要學(xué)生掌握各種半導(dǎo)體器件的基本工作原理及特性，而并非是具體的公式。因此，減少理論教學(xué)中繁瑣的公式推導(dǎo)，轉(zhuǎn)而側(cè)重于基本原理及特性的物理意義的介紹，對于學(xué)生來說更加容易接受，也有益于之后“模擬集成電路”、“數(shù)字集成電路”的教學(xué)。

3.增加就業(yè)相關(guān)基礎(chǔ)知識含量

從集成電路設(shè)計專業(yè)進入本科教學(xué)后的近十年間本科生就業(yè)情況看，集成電路設(shè)計專業(yè)的本科生畢業(yè)后直接從事集成電路設(shè)計方向相關(guān)工作的非常少，多數(shù)選擇繼續(xù)深造或改行另謀生路。這方面的原因除了因為本科生在基本知識儲備方面還不能達(dá)到集成電路設(shè)計人員的要求外，更主要的原因是隨著國家對集成電路的大力扶持，現(xiàn)在開設(shè)集成電路設(shè)計相關(guān)專業(yè)的高等院校越來越多，很多都是具有研究生辦學(xué)能力的高校，也就是說有更多的更高層次的集成電路設(shè)計人才在競爭相對原本就不是很多的集成電路設(shè)計崗位。

另外一方面，集成電路的版圖、集成電路的工藝以及集成電路的測試等方面也都是與集成電路設(shè)計相關(guān)的工作，而且這些崗位相對于集成電路設(shè)計崗位來說對電路設(shè)計知識的要求要低很多。而從事集成電路版圖、集成電路工藝或集成電路測試相關(guān)工作若干年的知識積累將極大地有利于其由相關(guān)崗位跳槽至集成電路設(shè)計的相關(guān)崗位。因此，從長期的發(fā)展目標(biāo)考慮，集成電路設(shè)計專業(yè)本科畢業(yè)生從事版圖、工藝、測試相關(guān)方向的工作可能更有競爭力，也更為符合本科生知識儲備及長期發(fā)展的需求。這就對集成電路設(shè)計的本科教學(xué)內(nèi)容提出了更多的要求。為了能更好地貼近學(xué)生就業(yè)，在集成電路設(shè)計的本科教學(xué)內(nèi)容方面，教師應(yīng)該更多地側(cè)重于基本的電路版圖知識、硅片工藝流程、芯片測試等相關(guān)內(nèi)容的教學(xué)。

三、結(jié)論

集成電路產(chǎn)業(yè)是我國的新興戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)，是國民經(jīng)濟和社會信息化的重要基礎(chǔ)。大力推進集成電路產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，必須強化集成電路設(shè)計在國內(nèi)的本科教學(xué)質(zhì)量和水平，而國內(nèi)的集成電路設(shè)計本科教學(xué)還處在孕育發(fā)展的嶄新階段，它是適應(yīng)現(xiàn)代IC產(chǎn)業(yè)發(fā)展及本科就業(yè)形勢的，但目前還存在很多問題亟待解決。本文從已有的教學(xué)經(jīng)驗及調(diào)研情況做了一些分析，但這遠(yuǎn)沒有涉及集成電路設(shè)計專業(yè)本科教學(xué)的方方面面。不過，可以預(yù)測，在國家大力扶持下，在相關(guān)教師及學(xué)生的共同努力下，我國的集成電路設(shè)計本科教學(xué)定會逐步走向成熟，更加完善。

參考文獻：

[1]王為慶.高職高?！禤rotel電路設(shè)計》教學(xué)改革思路探索[J].考試周刊,2011,(23).

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關(guān)鍵詞：EWB；電子電路仿真設(shè)計

1 軟件的性能和特點

(1)采用直觀的圖形界面創(chuàng)建電路：在計算機屏幕上模仿真實實驗室的工作臺，繪制電路圖需要的元器件、電路仿真需要的測試儀器均可直接從屏幕上選取。

(2)軟件儀器的控制面板外形和操作方式都與實物相似，可以實時顯示測量結(jié)果。

(3)EWB軟件帶有豐富的電路元件庫，提供多種電路分析方法。

(4)作為設(shè)計工具，它可以同其它流行的電路分析、設(shè)計和制板軟件交換數(shù)據(jù)。

(5)EWB還是一個優(yōu)秀的電子技術(shù)訓(xùn)練工具，利用它提供的虛擬儀器可以用比實驗室中更靈活的方式進行電路實驗，仿真電路的實際運行情況，熟悉常用電子儀器測量方法。

2 軟件的操作說明

2.1 元件與信號源

EWB軟件的工作界面具備美觀大方、簡捷明了的特點。在基本工作區(qū)上方有菜單欄、工具欄、元件庫欄。從菜單欄可以選擇所需的各種命令，從元件庫欄中根據(jù)圖標(biāo)選擇所需要的的元件或儀表，使用鼠標(biāo)拖放操作安放元器件到工作平臺，完成實驗電路連接。選中虛擬儀器圖標(biāo)，通過使用鼠標(biāo)拖放操作，可以安放儀器儀表，設(shè)置好儀器儀表的參數(shù)后，按下仿真開關(guān)控制電路的運行與停止，即可觀察測試結(jié)果，在基本工作區(qū)下方是電路描述窗口，可根據(jù)需要輸入有關(guān)電路的介紹或說明。

EWB提供了豐富的元器件庫，根據(jù)不同類型可分成：信號源和電源庫，基本元件庫、二極管庫、三極管庫、模擬集成電路庫、數(shù)字集成電路庫、邏輯門電路庫、數(shù)字觸發(fā)器庫、指示器件庫、控制器件庫、雜元件庫和自定義庫。

在設(shè)計電路時，設(shè)計人員根據(jù)需要從該庫中進行查找與選取元器件，對選中的元件用鼠標(biāo)左鍵將其拖放到電子平臺工作區(qū)，同時可利用旋轉(zhuǎn)、平翻、直翻調(diào)整元件方向。為了使電路便于連線，圖形整齊，還可以通過鼠標(biāo)操作對元件進行移動、復(fù)制與刪除。為了使電路連接簡單明了，還可以將一些常用電路定為子電路，子電路相當(dāng)于用戶自己定義的小型模塊電路，存放在自己定義的元件圖標(biāo)庫里，供以后反復(fù)調(diào)用。

2.2 虛擬儀器儀表的使用

EWB提供七種虛擬儀器，每種只有一臺，在電路設(shè)計中，每種儀器只可使用一次，這是其軟件設(shè)計的局限性，而目前其升級版本Multisim已將虛擬儀器增加到11個，而且同一種儀器可以多次取用。

模擬儀器儀表主要包括萬用表、函數(shù)發(fā)生器、示波器、波特圖儀(掃頻儀)以及電壓表、電流表，數(shù)字儀器儀表包括數(shù)字發(fā)生器、邏輯分析儀、邏輯轉(zhuǎn)換器。這些儀器儀表(除波特圖儀)，在接入電路后，開啟仿真開關(guān)，若改變電路的測試點，則顯示的數(shù)據(jù)和波形也會相應(yīng)變化，而不用重新啟動電路。EWB的虛擬測試設(shè)備能提供快捷簡單的分析，主要包括直接工作點，瞬態(tài)，交流頻率掃描，付立葉、噪聲、失真度、參數(shù)掃描、零極點、傳遞函數(shù)、直流靈敏度、交流靈敏度、最差情況、蒙特卡洛法等14種分析工具，可以在線顯示圖形并具有很大的靈活性。

3 軟件在廣播電視技術(shù)工作中的實際應(yīng)用

3.1 在廣播電視技術(shù)培訓(xùn)工作中的應(yīng)用

EWB軟件是一款優(yōu)秀的EAD軟件，推出后得到了社會各界的好評。尤其是在教育領(lǐng)域取得了巨大的成功，許多院校把EWB作為電子類專業(yè)課教學(xué)和實驗的各種輔助手段，最大限度的滿足了廣大學(xué)生和工程技術(shù)人員的迫切需求。針對軟件的這種特殊效能，近年來在廣播電視技術(shù)領(lǐng)域中，EWB也同樣得到了普遍應(yīng)用，尤其是許多單位把EWB 軟件應(yīng)用在了技術(shù)隊伍培訓(xùn)工作中收效顯著。廣播電視高新技術(shù)的快速發(fā)展，對廣播電視技術(shù)從業(yè)人員的整體素質(zhì)提出了更高要求，需要廣泛開展技術(shù)培訓(xùn)工作，但是在職教育和在校學(xué)習(xí)有著很大的差別，資金、場地、設(shè)備、設(shè)施等諸多因素制約了技術(shù)培訓(xùn)工作的良性發(fā)展，EWB軟件的應(yīng)用不僅較好的解決了這一問題，而且體現(xiàn)了三個優(yōu)越特點：(1)節(jié)約資金、高質(zhì)高效；(2)功能強大、直觀形象；(3)操作簡便、方便普及。許多單位還把EWB軟件應(yīng)用在了廣播電視技術(shù)能手競賽中，更是得到了意想不到的效果。通過對軟件的應(yīng)用不僅克服了客觀條件給技術(shù)競賽多形式、多層面開展帶來的制約，同時也可以全面的考查參賽選手的實踐技能，為展示技術(shù)人員的綜合技術(shù)水平搭建了最佳平臺。

3.2 利用EWB軟件進行電子電路仿真設(shè)計

EWB的優(yōu)越性能為激發(fā)廣大技術(shù)人員的潛在智能提供了廣闊空間。利用EWB可以設(shè)計簡單、復(fù)雜、模擬、數(shù)字等各式電路。這為廣大技術(shù)人員開展技術(shù)改造、技術(shù)革新工作提供了非常實用的工具。尤其是廣播電視發(fā)射設(shè)備的固態(tài)化、數(shù)字化、自動化的發(fā)展方向，使計算機輔助設(shè)計、測量、維護等在廣播電視技術(shù)領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用，EWB軟件的出色性能表現(xiàn)，也得到了廣大技術(shù)人員的青睞。下面僅以雙音報警器電路的仿真實驗為例，向大家簡單介紹其電路設(shè)計與分析。首先設(shè)計電路原理圖(見圖1)并根據(jù)電路需要選擇所需元件參數(shù)。

圖1

用鼠標(biāo)將元件、儀器拖到電子工作平臺，根據(jù)電路原理圖調(diào)整元件，儀器布局，并設(shè)定元件標(biāo)值，調(diào)整儀器設(shè)置的選項，按通仿真開關(guān)，即可進行仿真實驗，如果電路設(shè)計、連接正確，此時揚聲器應(yīng)該發(fā)出“滴、嘟、滴、嘟”…..的雙聲音，用示波器觀察IC1、IC2的輸出波形，應(yīng)該是頻率不同的兩個方波(見圖2)，可通過打印機打印出來，進行實際電路的組裝。

圖2

此電路原理主要是應(yīng)用555時基電路組成兩個多諧振蕩器，用IC1輸出的方波信號通過R5去控制IC2的5腳電平，當(dāng)IC1輸出高電平時，IC2的振蕩頻率低，當(dāng)IC1輸出低電平時，IC2的振蕩頻率高，因此IC2的振蕩頻率被IC1的輸出電壓調(diào)制為兩種音頻頻率，所以揚聲器發(fā)出雙音聲響。此電路可應(yīng)用在發(fā)射臺鐵塔匹配間防盜報警，也可在改進后應(yīng)用于水箱上水報警等其他方面。

參考文獻

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1、兩個重點

任何一種邏輯功能都可以設(shè)計出一種相應(yīng)的邏輯電路，從這個意義上講，數(shù)字電路是不可勝數(shù)的。教學(xué)的重點是教會學(xué)生學(xué)習(xí)方法，而不是死記硬背書本內(nèi)容。就本課程而言，只要能夠根據(jù)需要設(shè)計出符合要求的邏輯電路，也能分析出任何一種給定邏輯電路所具有的邏輯功能即可。因此，組合邏輯電路和時序邏輯電路的分析方法和設(shè)計方法是本課程的核心內(nèi)容。

2、三個基礎(chǔ)

為更好地學(xué)習(xí)后續(xù)專業(yè)課程和從事工程技術(shù)工作，數(shù)字電子技術(shù)在教學(xué)實踐中必須強化理解和掌握數(shù)制和碼制、邏輯代數(shù)基礎(chǔ)、半導(dǎo)體數(shù)字集成電路的工作原理和特性、組合邏輯電路和時序邏輯電路分析方法和設(shè)計方法等基本原理、基本理論和基礎(chǔ)知識。

二、教學(xué)方法實現(xiàn)“三個基于”

2.1基于問題的教學(xué)

美國教育家蘇娜丹戴克曾說過：“告訴我，我會忘記，做給我看，我會記住，讓我參加，我就會完全理解?！痹诮虒W(xué)實踐中，就要打破“以知識為本位，以灌輸為特征”的傳統(tǒng)教學(xué)模式，采取以學(xué)生為中心的問題導(dǎo)向型教學(xué)方法。教師通過實例、設(shè)疑、示錯等方法導(dǎo)入需要講解的問題，而分析問題和解決問題兩個關(guān)鍵環(huán)節(jié)則由教師引導(dǎo)學(xué)生來完成。學(xué)生通過思考、查閱資料、討論等方式尋求解決問題的方案，教師最后結(jié)合問題系統(tǒng)講授知識點，使學(xué)生對相關(guān)知識點有更加深入地理解。同時，學(xué)生的成就感、自信心倍增，學(xué)習(xí)主動性更強，從而達(dá)到良性循環(huán)的效果。通過引導(dǎo)、啟發(fā)，學(xué)生自己搭建出具有記憶功能的電路—觸發(fā)器。

2.2基于項目的教學(xué)

基于項目的教學(xué)強調(diào)的是以學(xué)生為中心,強調(diào)小組合作學(xué)習(xí),教師引導(dǎo)發(fā)現(xiàn)。實施步驟分為選定項目、制定計劃、活動探究、作品制作、成果交流和活動評價等六個基本步驟。結(jié)合本課程，就是在課程開始階段,以任務(wù)書的形式給學(xué)生下發(fā)一些與課程內(nèi)容結(jié)合緊密的、適合學(xué)生研究的課題，如電子搶答器、數(shù)字電子鐘、交通燈控制器、出組車計價器等，學(xué)生自由選題、自主組合，通過課程的學(xué)習(xí)、查閱相關(guān)資料以及與教師的交流討論，利用軟件仿真或硬件焊接制作出課題作品，期末提交研究成果和設(shè)計報告，并進行專題匯報，研究成果作為評定平時成績的重要依據(jù)。

2.3基于資源的教學(xué)

基于資源的教學(xué)是以學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)活動為中心的教育教學(xué)模式，其主要特征是靈活性和自主性。此模式的教學(xué)目標(biāo)是以教會學(xué)生學(xué)習(xí)為主，而不是以傳授知識為主。也就是說，通過基于資源的教學(xué)，學(xué)生應(yīng)該學(xué)會確定學(xué)習(xí)目標(biāo)，學(xué)會查找的資源的手段和方法，學(xué)會如何做讀書筆記，學(xué)會評價信息，學(xué)會與他人合作交流，學(xué)會評價自己的學(xué)習(xí)進展，學(xué)會反映學(xué)習(xí)過程和成果。目前，校園網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)上數(shù)字電子技術(shù)課程資源較多。通過基于資源的教學(xué)，學(xué)會查找資源、利用資源，不僅可以克服課堂教學(xué)的時空限制，更為開展研究性學(xué)習(xí)提供了廣闊的平臺。

三、結(jié)束語

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關(guān)鍵詞：實驗教學(xué)改革；電子技術(shù)；Multisim

中圖分類號：TP319 文獻標(biāo)識碼：A

1引言

電子技術(shù)是工科電子類專業(yè)和計算機專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課，教學(xué)質(zhì)量的優(yōu)劣直接影響到該專業(yè)后續(xù)課程的學(xué)習(xí)。該課程分為模擬與數(shù)字兩部分，在教學(xué)中有相當(dāng)難度。一方面由于這門課的內(nèi)容廣泛，涉及了眾多的原理電路和應(yīng)用電路，學(xué)生在學(xué)習(xí)中需要很長時間來消化；另一方面由于電子技術(shù)的實踐性較強，必須用大量的實驗來輔助和加深理論學(xué)習(xí)。

為解決第一方面的問題，近年來許多高校在電子課程的教學(xué)中應(yīng)用了多媒體技術(shù)，并且形成一種趨勢，各校多媒體教學(xué)課件的水平也在不斷提高。使用多媒體課件不僅可以節(jié)省大量板書電路圖的時間，而且動畫的適當(dāng)應(yīng)用也使得教學(xué)內(nèi)容更加生動形象，這對于學(xué)生理解理論知識有很大的幫助，課堂教學(xué)取得了不錯的效果。但對于第二方面，限于實驗學(xué)時的分配與實驗室硬件資源的配置，一直沒有很好的解決辦法。

以往的電子實驗教學(xué)方法是在課堂教學(xué)后進入實驗室對若干個電路進行驗證，由于實驗室不可能同時容納所有學(xué)生，大部分學(xué)生要等待較長的時間才能對所學(xué)電路進行實驗，在等待的過程中容易產(chǎn)生理論與實驗相脫節(jié)的現(xiàn)象。即使有少數(shù)學(xué)生能夠在課堂學(xué)習(xí)之后馬上進入實驗室，剛剛從課堂聽來的知識也還沒能全面系統(tǒng)地吸收消化，仍然處于一種似懂非懂的狀態(tài)中，面對實驗設(shè)備無從下手，實驗的效果并不好。

其次，大多數(shù)電子技術(shù)實驗室都存在嚴(yán)重的元器件品種和數(shù)量不足，以及實驗儀器、電路板陳舊老化的問題。受到這些硬件條件的影響，電子實驗開設(shè)的學(xué)時較少，實驗內(nèi)容局限在一定范圍內(nèi)并且多屬驗證性實驗。而電子技術(shù)這門課的要求是學(xué)生能夠熟悉大量的原理電路并對簡單的應(yīng)用電路具有分析和設(shè)計能力，教學(xué)資源與教學(xué)目標(biāo)兩者之間形成巨大的落差。學(xué)生只能在有限的條件下進行指定的實驗項目，不能充分展開設(shè)計思想，大量的電路也不可能在有限的實驗學(xué)時中一一進行驗證，這在很大程度上影響了學(xué)生的學(xué)習(xí)效果和學(xué)習(xí)熱情。許多教師曾經(jīng)抱怨學(xué)生對實驗環(huán)節(jié)不夠重視，我認(rèn)為這種現(xiàn)象實在不能歸咎于學(xué)生。

在這種情況下，教師可以盡量開辟渠道，使學(xué)生接觸更新穎的實驗方法，在有限的學(xué)時內(nèi)提高實驗的效率，同時提高學(xué)生的分析與設(shè)計能力。在實驗教學(xué)中使用電子線路設(shè)計和仿真軟件Multisim就是一種很好的嘗試。

2仿真軟件Multisim

EWB(Electronics Workbench)是加拿大Interactive Image Technologies公司(簡稱IIT公司)推出的專門用于電子線路設(shè)計和仿真的工具軟件。20世紀(jì)80年代推出的EWB 5.0版本，以界面形象直觀、操作方便、分析功能強大、易學(xué)易用等突出優(yōu)點，于20世紀(jì)90年代在我國得到迅速推廣，受到電子行業(yè)技術(shù)人員的青睞?？缛?1世紀(jì)初，IIT公司在保留原版本優(yōu)點的基礎(chǔ)上，增加了更多功能，特別是改進了EWB 5.0軟件虛擬儀器調(diào)用有數(shù)量限制的缺陷，推出了EWB 6.0版本，并取名Multisim，意為多重仿真或萬能仿真，也就是Multisim 2001版本，2003年又升級為Multisim 7.0版本。Multisim 7.0功能相當(dāng)強大，它有十分豐富的電子元器件庫，可供用戶調(diào)用組建仿真電路進行實驗；它提供18種基本分析方法，可供用戶對電子電路進行各種性能分析；它還有多達(dá)17臺虛擬儀器儀表和一個實時測量探針，能勝任各種電子電路的分析和仿真實驗。Multisim 7.0已經(jīng)相當(dāng)成熟和穩(wěn)定，是IIT公司在電子仿真軟件領(lǐng)域中的一個里程碑。以后IIT公司又相繼推出Multisim 8.0、8.3.30等版本，2005年以后，加拿大IIT公司已經(jīng)隸屬于美國國家儀器公司(National Instrument，簡稱NI公司)。美國NI公司于2006年初首次推出Multisim 9.0版本，該版本的界面、元件調(diào)用方式、搭建電路、虛擬仿真、電路基本分析方法等還是沿襲了之前各版本的優(yōu)良傳統(tǒng)，軟件的內(nèi)容和功能又取得很大進步。比如元件工具條中增加了單片機和先進的三維設(shè)備。另外，Multisim 9.0基本界面右邊的虛擬儀器工具條下方增加了4臺LabVIEW采樣儀器，分別是麥克風(fēng)、播放器、信號發(fā)生器和信號分析儀。2007年初，NI公司又推出最新的NI Multisim 10版本。

Multisim操作界面如下圖所示，面對顯示器如同在實驗室面對著一個左面放著器件、右面放著儀表、中間放著實驗面包板的工作臺，常用元器件庫有信號源庫、基本元件庫、二極管庫、晶體管庫、模擬器件庫、TTL數(shù)字集成電路庫、CMOS數(shù)字集成電路庫、其他數(shù)字器件庫、混合器件庫、指示器件庫、其他器件庫、射頻器件庫、機電器件庫等，可供用戶調(diào)用組建電路進行實驗；儀器儀表欄依次為數(shù)字萬用表、函數(shù)發(fā)生器、瓦特表、雙通道示波器、四通道示波器、波特圖儀、頻率計、字信號發(fā)生器、邏輯分析儀、邏輯轉(zhuǎn)換器、IV分析儀、失真分析儀、頻譜分析儀、網(wǎng)絡(luò)分析儀、Agilent信號發(fā)生器、Agilent萬用表、Agilent示波器等，能勝任各種電子電路的分析和仿真實驗。在仿真―分析菜單下，Multisim提供的基本分析功能如直流工作點分析、交流分析、瞬態(tài)分析、傅立葉分析、失真分析、噪聲分析、直流掃描分析、參數(shù)掃描分析等等，可供用戶對電子電路進行各種性能分析；不僅如此，Multisim的交互式仿真功能，可以在仿真的同時通過鍵盤簡單地改變交互式元件的參數(shù)，立即就可以得到相應(yīng)的仿真結(jié)果?？梢哉f，在計算機上運行Multisim，就如同走進一個設(shè)備先進功能完善的電子實驗室。

3在電子實驗教學(xué)中運用Multisim 仿真技術(shù)的方法和優(yōu)勢

Multisim可以實現(xiàn)仿真實驗教學(xué)，在實驗教學(xué)中引入Multisim等仿真技術(shù)既是教學(xué)內(nèi)容與手段改革的必然趨勢，也是學(xué)科建設(shè)和發(fā)展的迫切需要，但決不能忽視了硬件實驗的重要性。只有在教學(xué)中將現(xiàn)代化手段與傳統(tǒng)模式相結(jié)合，才可以幫助學(xué)生更快更好地掌握知識，進一步培養(yǎng)和提高學(xué)生綜合實驗和創(chuàng)新的能力。在電子實驗教學(xué)中運用Multisim仿真技術(shù)的方法是讓學(xué)生在正式實驗之前，先在Multisim上模擬實驗，然后再在真實實驗設(shè)備上進行。這樣既可以彌補學(xué)生實驗學(xué)時的不足，又可以提高實驗效果，對于培養(yǎng)學(xué)生的綜合實踐能力也是非常有益的。與傳統(tǒng)的電子實驗相比，這種方法具有如下優(yōu)勢。

(1) 經(jīng)濟優(yōu)勢

有些實驗設(shè)備昂貴，特別是較為先進的實驗設(shè)備，需

要很大的資金投入，而且平時維護的工作量也比較大。Multisim仿真軟件功能強大、動態(tài)逼真，它提供的最壞情況分析、溫度掃描分析、噪聲分析等功能是一般電子實驗所不具備的。同時，使用Multisim在計算機上建立虛擬電子電路實驗平臺，實驗中不會消耗元器件，彌補了傳統(tǒng)實驗元器件損耗大的缺陷，并省去大量的實驗準(zhǔn)備時間，降低了實驗成本。更為重要的是仿真實驗的引入突破了時間和空間的限制，使實驗場地不再局限于傳統(tǒng)意義的實驗室，所有配備電腦的教室甚至學(xué)生寢室都可以用來進行實驗，實現(xiàn)一機多用，一室多用，大大提高了實驗設(shè)施的利用率。

(2) 提高實驗學(xué)習(xí)效率

利用Multisim軟件進行電子技術(shù)仿真實驗，實驗過程非常接近實際操作的效果。學(xué)生在這個虛擬的電子實驗平臺上練習(xí)之后，一些注意事項、實驗原理、儀器使用方法等已經(jīng)基本掌握，再到實驗室進行實驗時就可以很好地避免盲目操作，實驗效率大大提高。使用Multisim仿真軟件可以方便地建立各種所需電路，快速準(zhǔn)確地對電路進行仿真分析。與傳統(tǒng)實驗過程相比較，節(jié)省了實際元器件安裝調(diào)測的過程。而且Multisim能夠進行交互式仿真，學(xué)生在實驗過程中可以不斷修改電路，同時觀察仿真結(jié)果，發(fā)現(xiàn)錯誤可以立即更正，調(diào)試方便，不必重新搭建電路。

(3) 有助于學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)

在Multisim這個虛擬的電子實驗平臺上，學(xué)生可以根據(jù)興趣自己選擇實驗內(nèi)容，自行設(shè)計實驗方案，自主地進行電路分析和設(shè)計；實驗項目不再局限于實驗教材，設(shè)計性實驗的比例提高了，綜合性、研究型實驗逐漸進入學(xué)習(xí)范圍。這種方式激發(fā)了學(xué)生自主學(xué)習(xí)的積極性，拓展了學(xué)生的思維發(fā)展空間，培養(yǎng)和提高了學(xué)生的綜合實驗?zāi)芰?。學(xué)生在進行仿真實驗的過程中會遇到問題、分析問題、解決問題，最終積累經(jīng)驗，這就是一個自我學(xué)習(xí)的過程。學(xué)生有獨立思考、自主探索的時間和空間，可以使學(xué)生深刻地掌握原理運用知識，還可以幫助他們把各個分離的知識點組合為一個整體。學(xué)生的獨立思考能力、動手操作能力、分析問題能力、解決問題能力、創(chuàng)新能力也都會得到提高。

4結(jié)束語

在實驗教學(xué)中使用電子線路設(shè)計和仿真軟件Multisim，解決了學(xué)生理論學(xué)習(xí)與動手實驗這兩個環(huán)節(jié)之間的銜接問題；增加了實驗的數(shù)量、擴展了實驗的范圍、加大了設(shè)計性實驗的比例，能夠引起學(xué)生的興趣；同時可以在不增加硬件投入的情況下有效地緩解實驗室資源的緊張?，F(xiàn)今的工程設(shè)計人員在做設(shè)計時都是先用仿真軟件模擬，然后再實踐。因此以學(xué)生為起點，利用Multisim仿真軟件做虛擬實驗，使學(xué)生既掌握了一種新的電子電路設(shè)計軟件，又掌握了一門新型的實驗分析方法，在將來的就業(yè)競爭中具有一定的優(yōu)勢。

參考文獻

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[3] 余群,舒華,陳新兵. MultiSim進行電子電路設(shè)計的教學(xué)研究[J]. 實驗科學(xué)與技術(shù),2007,(10).

Applied Multisim On Electronic Technology Experimental Teaching

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關(guān)鍵詞：數(shù)字電子技術(shù) 教學(xué)設(shè)計 教學(xué)系統(tǒng) 探討

教學(xué)設(shè)計是根據(jù)教學(xué)對象和教學(xué)目標(biāo)，確定合適的教學(xué)起點與終點，將教學(xué)諸要素有序、優(yōu)化地安排，形成教學(xué)方案的過程。它是一門運用系統(tǒng)方法科學(xué)解決教學(xué)問題的學(xué)問，它以教學(xué)效果最優(yōu)化為目的，以解決教學(xué)問題為宗旨。

“教學(xué)設(shè)計是一個系統(tǒng)化（systematic）規(guī)劃教學(xué)系統(tǒng)的過程。教學(xué)系統(tǒng)本身是對資源和程序作出有利于學(xué)習(xí)的安排。任何組織機構(gòu)，如果其目的旨在開發(fā)人的才能均可以被包括在教學(xué)系統(tǒng)中?！苯虒W(xué)系統(tǒng)是由教師、學(xué)生、教學(xué)條件三個基本要素構(gòu)成的，因此教學(xué)設(shè)計是一個系統(tǒng)化的過程，包括如何定位教學(xué)目標(biāo)、如何進行任務(wù)分析、如何制定教學(xué)策略和正確選擇教學(xué)媒體、如何編制教學(xué)評價標(biāo)準(zhǔn)等。具體來講它主要包括教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、教學(xué)策略、教學(xué)模式、教學(xué)媒體、教學(xué)評價等內(nèi)容。傳統(tǒng)的教學(xué)設(shè)計通常注重于教學(xué)過程的設(shè)計，具體體現(xiàn)為以教師為中心的教育模式，知識的傳輸方式是“教師學(xué)生”的單向傳遞方式，學(xué)生是被動的知識接受者，稱為“以教學(xué)過程為中心的教學(xué)系統(tǒng)設(shè)計?！倍F(xiàn)代教學(xué)設(shè)計吸收了先進的教育教學(xué)理念，教學(xué)過程圍繞各個實際問題展開，這些問題可以由教師提出，也可以由學(xué)生提出，學(xué)生主動參與教學(xué)過程的各個環(huán)節(jié)，體現(xiàn)為既發(fā)揮教師主導(dǎo)作用又充分體現(xiàn)學(xué)生認(rèn)知主體作用的“主導(dǎo)—主體”教育模式，既注意教又注重學(xué)，稱為“以教學(xué)問題為中心的教學(xué)系統(tǒng)設(shè)計”。如何把現(xiàn)代教學(xué)設(shè)計的思想應(yīng)用到《數(shù)字電子技術(shù)》課程教學(xué)中，本人在具體的教學(xué)過程中做了一些初步的探索和嘗試。

1.教學(xué)內(nèi)容的設(shè)計

教學(xué)內(nèi)容的設(shè)計要突出高職教育特點，注重學(xué)生能力與綜合素質(zhì)的培養(yǎng)。

高職高專教育的培養(yǎng)目標(biāo)是培養(yǎng)擁護黨和國家的路線、方針、政策，適應(yīng)我國經(jīng)濟社會發(fā)展需要，德、智、體、美全面發(fā)展，適應(yīng)生產(chǎn)、建設(shè)、管理、服務(wù)第一線需求的高等技術(shù)應(yīng)用型專門人才，它要求受教育者最終應(yīng)“具備較快適應(yīng)生產(chǎn)、建設(shè)、管理、服務(wù)第一線崗位需要的實際工作能力?！备呗毥逃虒W(xué)基本原則要求：“基本理論教學(xué)要以應(yīng)用為目的，以必需、夠用為度?！币凹訌妼嵺`能力培養(yǎng)?！比绾握_把握培養(yǎng)目標(biāo)，根據(jù)培養(yǎng)需要從“廣而博”的知識中選擇、重構(gòu)“少而精”的教學(xué)內(nèi)容，是教學(xué)設(shè)計中首先要解決的問題。在新的教學(xué)模式下，學(xué)生的自學(xué)能力和應(yīng)用知識能力的培養(yǎng)是一個關(guān)鍵問題。因此教學(xué)內(nèi)容要圍繞技術(shù)應(yīng)用能力與素質(zhì)培養(yǎng)這條主線來設(shè)計學(xué)生的知識、能力、素質(zhì)結(jié)構(gòu)，加強學(xué)生的專業(yè)技術(shù)應(yīng)用能力與操作技能、綜合實踐能力的培養(yǎng)。改革過去單純的只注重理論知識上的完整性、系統(tǒng)性和嚴(yán)密性，忽視理論知識的實用性和實踐性的弊端，從應(yīng)用的角度選擇教學(xué)內(nèi)容。強調(diào)針對性、實用性、和先進性，刪除陳舊過時、偏多偏深而又不實用的內(nèi)容。

1.1從課程的教學(xué)目標(biāo)出發(fā)，選擇教學(xué)內(nèi)容，把握理論上的度。

《數(shù)字電子技術(shù)》是應(yīng)用電子技術(shù)、電子設(shè)備運行與管理等電子類專業(yè)的主干技術(shù)基礎(chǔ)課程，其教學(xué)目標(biāo)是通過本課程的學(xué)習(xí)使學(xué)生掌握數(shù)字電子技術(shù)的基礎(chǔ)知識、基本理論、基本分析和設(shè)計方法，訓(xùn)練學(xué)生數(shù)字應(yīng)用電路制作與調(diào)試的基本技能；培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度、科學(xué)思維方式以及創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力。為學(xué)習(xí)后續(xù)課程提供必要的理論基礎(chǔ)知識和實踐技能，為今后可能從事的職業(yè)打好基礎(chǔ)。因此，基于本課程的教學(xué)目標(biāo)和高職教育的培養(yǎng)目標(biāo)，我們在教學(xué)內(nèi)容的選擇上突出了基本理論，基本分析方法和知識的應(yīng)用，回避了繁鎖的集成電路內(nèi)部分析和數(shù)學(xué)推導(dǎo)。著重外部邏輯功能的描述、分析和應(yīng)用。強調(diào)外特性和主要參數(shù)。如在邏輯門電路一章中，改變了以74標(biāo)準(zhǔn)系列門作為典型電路分析邏輯功能和電氣特性的傳統(tǒng)，改用實際工作中運用的較多的CT74S系列門和MOS系列門作為典型電路進行分析，進而介紹了CT74LS系列及CC4000系列，還對TTL集成門電路各系列的主要電氣參數(shù)進行了比較，使學(xué)生對各系列TTL集成門電路的特性都有一定了解。同時，還將TTL系列和CC4000系列門電路的主要電氣參數(shù)進行了對比，使學(xué)生能根據(jù)實際工作要求正確選用數(shù)字集成電路。在時序邏輯電路一章中，在介紹計數(shù)器、寄存器和移位寄存器基本電路工作原理的基礎(chǔ)上，直接介紹中規(guī)模集成計數(shù)器、移位寄存器功能表和使用。而沒有討論它們的內(nèi)部邏輯電路。對于組合邏輯電路等中規(guī)模集成電路也采用了類似的處理方法。這不斷突出了中規(guī)模集成電路的應(yīng)用，同時也為增加技能訓(xùn)練時間創(chuàng)造了有利條件。

1.2從培養(yǎng)能力出發(fā)，將理論教學(xué)與實踐教學(xué)融為一體。

由于《數(shù)字電子技術(shù)》是一門應(yīng)用性很強的技術(shù)基礎(chǔ)課，其基本理論與實踐技能是許多后續(xù)課程的基礎(chǔ)，理論與實踐的密切結(jié)合，在本門課程中顯得尤為重要。因此，我們在各章都設(shè)置了相應(yīng)的實踐訓(xùn)練環(huán)節(jié)——技能訓(xùn)練。它包括基本性技能訓(xùn)練和設(shè)計性技能訓(xùn)練兩部分?！盎拘约寄苡?xùn)練”所涉及的內(nèi)容與課堂教學(xué)內(nèi)容緊密相關(guān)，充分體現(xiàn)課程的實踐性?！霸O(shè)計性技能訓(xùn)練”是根據(jù)給出的實際問題，由學(xué)生自己設(shè)計實現(xiàn)邏輯功能的電路、選用芯片、進行安裝調(diào)試、排除故障。同時還設(shè)置了理論與實踐綜合課程——課程設(shè)計內(nèi)容，將理論教學(xué)與實踐教學(xué)緊密結(jié)合。通過理論課程的學(xué)習(xí)和實訓(xùn)課程的實踐，使學(xué)生基本掌握電子技術(shù)基礎(chǔ)知識和基本技能，再通過相應(yīng)的課程設(shè)計將理論用于實踐，將設(shè)計和實現(xiàn)融為一體，使學(xué)生在課程設(shè)計中即能提高運用所學(xué)知識進行設(shè)計的能力，又能在這一過程中體會到理論設(shè)計與實際實現(xiàn)中的距離。從工程角度出發(fā)培養(yǎng)學(xué)生的工程思維方法、工作方法和應(yīng)用所學(xué)知識解決實際問題的能力。使能力培養(yǎng)貫穿于教學(xué)的全過程。

為了培養(yǎng)學(xué)生分析和排除故障的能力，在實驗教學(xué)的進行過程中，教師主動與學(xué)生一起對實驗中的問題進行分析，引導(dǎo)學(xué)生排除故障，使學(xué)生得到較為系統(tǒng)的故障診斷與排除的訓(xùn)練，從而提高學(xué)生解決實際問題的能力。

通過以上幾種形式對教學(xué)內(nèi)容的組合整編，使學(xué)生易學(xué)易懂，教師便于組織教學(xué)，有利于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，培養(yǎng)學(xué)生的工程觀念，訓(xùn)練學(xué)生工程實用技能。

2.教學(xué)方法的設(shè)計

教學(xué)方法的設(shè)計要體現(xiàn)高職高專學(xué)生的特點，調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)主動性，激發(fā)學(xué)生創(chuàng)造性。

現(xiàn)代教學(xué)設(shè)計中，教學(xué)過程圍繞學(xué)生的需求（問題）進行，學(xué)生從被動接受地位變?yōu)檎J(rèn)識主體，成為知識的探索者。“解惑”成為教師的首要職責(zé)，“傳道、授業(yè)”是第二位的，教師從知識傳授者、講解員轉(zhuǎn)變?yōu)閷W(xué)生學(xué)習(xí)的指導(dǎo)者、幫助者、促進者、學(xué)習(xí)環(huán)境的創(chuàng)設(shè)者。要實現(xiàn)教師角色的根本轉(zhuǎn)變，教師首先必須克服傳統(tǒng)教育的思維定勢和習(xí)慣心理的影響，改變過去教學(xué)過程習(xí)慣“三中心論”——即“以教師為中心，以教材為中心，以課堂為中心”的思想。根據(jù)學(xué)生多樣化的需求開展教學(xué)，采用恰當(dāng)?shù)慕虒W(xué)方法，重在培養(yǎng)學(xué)生對知識的廣泛興趣，激發(fā)他們的創(chuàng)造性。

教學(xué)改革的核心是教學(xué)方法的改革，教學(xué)方法要體現(xiàn)在整個課堂教學(xué)過程中。傳統(tǒng)的教學(xué)模式過于強調(diào)教師的講授，在一定程度上忽視了學(xué)生的積極參與，把學(xué)生頭腦當(dāng)成被動地接受知識的容器，嚴(yán)重的束縛了學(xué)生的個性和創(chuàng)造能力的發(fā)展，不利于培養(yǎng)學(xué)生知識遷移能力，難以適應(yīng)未來社會發(fā)展的需要，為了改變這種狀況，形成“以學(xué)生為主體，以教師為指導(dǎo)，以教學(xué)為主線”的新的教學(xué)模式，在教學(xué)方法上，基于高職高專學(xué)生底子薄、基礎(chǔ)差、學(xué)習(xí)水平參差不齊的現(xiàn)狀，我們力求避免單純的注入式，改用啟發(fā)式、討論式、答辯式的教學(xué)方法。將課堂講授、課內(nèi)討論、課外自學(xué)、技能訓(xùn)練等合理結(jié)合，把教學(xué)過程分為課題引入、設(shè)疑激學(xué)、講練結(jié)合、精選例題、總結(jié)鞏固等環(huán)節(jié)進行教學(xué)實踐。

2.1由設(shè)計實例引入課題。

《數(shù)字電子技術(shù)》本身具有很強的實踐性和應(yīng)用性，因此在介紹一些重要章節(jié)前，列舉一個設(shè)計實例，通過分析、設(shè)計、引入相關(guān)知識和理論。例如：在學(xué)習(xí)中規(guī)模集成組合邏輯電路一節(jié)時，先讓學(xué)生用已學(xué)過的SSI組合電路的設(shè)計方法“設(shè)計一個三變量表決器，要求用與非門實現(xiàn)?！比缓筇岢鰡栴}，“用SSI組合電路進行設(shè)計時，是以門作為電路的基本單元，我們能否用其它邏輯部件來實現(xiàn)這個電路的設(shè)計呢？”在給予學(xué)生一定的思考時間后，教師可以直接給出肯定的答案：“本節(jié)將要學(xué)習(xí)的內(nèi)容中，譯碼器、數(shù)據(jù)選擇器這兩種中規(guī)模邏輯器件都可以完成上述電路的邏輯功能。如CT74ls138?！?。同時畫出相應(yīng)的設(shè)計電路。這樣學(xué)生的興趣馬上被調(diào)動起來，并產(chǎn)生疑問：什么是譯碼器、數(shù)據(jù)選擇器？為什么它們也能實現(xiàn)上述電路設(shè)計？等等。在學(xué)習(xí)了譯碼器、數(shù)據(jù)選擇器的原理及邏輯功能和用它們實現(xiàn)組合邏輯電路的方法后，學(xué)生的疑問終于得到解決。同時也使學(xué)生學(xué)會了采用多種方案實現(xiàn)同一邏輯要求的方法。提高了學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，調(diào)動了學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性和創(chuàng)造性。

2.2采用任務(wù)驅(qū)動教學(xué)法

“任務(wù)驅(qū)動”是一種建立在建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論基礎(chǔ)上的教學(xué)方法，這種教學(xué)方法主張教師將教學(xué)內(nèi)容隱含在一個或幾個任務(wù)中，以完成任務(wù)的過程作為教學(xué)活動的中心，在教師的指導(dǎo)下“引導(dǎo)學(xué)生由簡到繁、由易到難、循序漸進地完成一系列‘任務(wù)’，從而得到清晰的思路、方法和知識的脈絡(luò)，在完成‘任務(wù)’的過程中，培養(yǎng)分析問題、解決問題的能力。例如，在講到編碼譯碼電路時，我們設(shè)計了一個任務(wù)：設(shè)計一個可供8名選手進行搶答的搶答器，該搶答器具有顯示功能，即用數(shù)碼管顯示。并在教學(xué)前利用上界學(xué)生制作的搶答器進行課前演示，培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，帶著任務(wù)進行學(xué)習(xí)。

2.3精選例題，注重引導(dǎo)

在《數(shù)字電子技術(shù)》課程教學(xué)中，主張“精講多練”的原則，“精講”是指對重要的概念和原理及相關(guān)知識點要講深、講透?！岸嗑殹笔侵冈诮忸}思路和設(shè)計方法上要勤于練習(xí)，要學(xué)會創(chuàng)造性作業(yè)，學(xué)會一題多解。例如，在求出表達(dá)式時，可以有多種形式，可用多種電路來實現(xiàn)。為此，教師必須精選具有代表性并聯(lián)系工程實際的綜合性和設(shè)計性例題，在課堂上多講設(shè)計思路和方法，少講具體知識。引導(dǎo)學(xué)生由求同思維“為什么這樣？”轉(zhuǎn)向求異思維“不這樣行嗎？”、“還有沒有更好方法？”。著重于培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力和創(chuàng)造能力。同時，在具體集成電路芯片的選擇上，積極引導(dǎo)學(xué)生盡量利用身邊現(xiàn)有芯片，從而培養(yǎng)學(xué)生對集成電路的應(yīng)用能力。

2.4現(xiàn)場教學(xué)，講練結(jié)合

將課堂講授與技能訓(xùn)練合理結(jié)合，有些教學(xué)內(nèi)容可以安排在實驗、實訓(xùn)中進行。邊講邊練，講練結(jié)合。邊講邊練，一方面，在實驗教學(xué)中，教師把問題提出后，由學(xué)生進行設(shè)計，并在實驗臺上進行驗證；另一方面，在介紹集成電路工作原理后，由學(xué)生對電路的功能及外部特性進行測試。練講結(jié)合則是由學(xué)生根據(jù)集成電路的功能表對電路進行測試。而后由老師和學(xué)生對測試結(jié)果進行討論，歸納總結(jié)，以加深對理論的理解。這樣，將教學(xué)過程放在實驗、實訓(xùn)中，有利于學(xué)生實現(xiàn)由感性到理性的自然過渡。在邊學(xué)邊練中更深刻地領(lǐng)會所學(xué)知識，在頭腦中建立起理論與實際的聯(lián)系，使學(xué)生逐步提高學(xué)習(xí)能力和實踐技能。引導(dǎo)學(xué)生將基本理論、基本分析方法應(yīng)用于解決實際問題。

3.教學(xué)媒體的設(shè)計及新技術(shù)手段的應(yīng)用

教學(xué)媒體的設(shè)計及新技術(shù)手段的應(yīng)用要注重現(xiàn)代與傳統(tǒng)媒體的有機結(jié)合，提高課堂教學(xué)效果。

不同的教學(xué)媒體在傳遞教學(xué)信息時，其功能和作用是不同的，各種教學(xué)媒體都有其優(yōu)勢和不足，同一教學(xué)媒體在不同的教學(xué)環(huán)節(jié)中使用其效果也是不同的。研究表明，合理運用各種教學(xué)媒體，有利于調(diào)動學(xué)生多種感官對知識的感知，實現(xiàn)信息傳遞的多渠道化，從而加強學(xué)生對知識的感知度，提高學(xué)生對知識的吸收率。促進由知識向能力的轉(zhuǎn)化。要取長補短，根據(jù)教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)目標(biāo)科學(xué)選擇和組合教學(xué)媒體，找準(zhǔn)教學(xué)的最佳結(jié)合點，達(dá)到事辦功倍的教學(xué)效果。

在教學(xué)中，利用先進的多媒體軟件技術(shù)，精選適合于課堂教學(xué)的多媒體軟件，根據(jù)教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)要求，制作了該課程的多媒體教學(xué)課件（即CAI），開展以CAI輔助教學(xué)。與傳統(tǒng)板書教學(xué)相比，CAI教學(xué)無疑存在很多優(yōu)勢。同時，把仿真軟件及演示動畫也應(yīng)用到現(xiàn)場教學(xué)中，使得教學(xué)內(nèi)容更加充實。

通過CAI和仿真演示及演示動畫，可將一些晦澀難懂，抽象枯燥，在傳統(tǒng)教學(xué)中難以用語言表達(dá)，常規(guī)方法無法演示或不易演示、演示觀察不清的現(xiàn)象模擬出來；能將現(xiàn)實中原本以動態(tài)，而在教材中只能靜態(tài)描述的內(nèi)容重新以動態(tài)的方式顯現(xiàn)出來；能直觀地觀察電路的動作過程和元件狀態(tài)變化的細(xì)節(jié)，精確做圖，進行圖解分析。并能方便地多次重復(fù)再現(xiàn)整個分析過程；能將大量的電路、圖形、表格預(yù)先儲存在計算機中，可以大大降低老師在課堂上的簡單勞動時間?？梢匀谝?、聽、說于一體。把聲、形、光、色、情等安排在不同界面上進行組合流通，達(dá)到了抽象概念具體化。微觀概念宏觀化的良好效果?？梢詭椭處熢谡n堂上根據(jù)學(xué)生的反饋信息，快捷調(diào)出各類信息資料，進行現(xiàn)場分析和答疑，以人機對話方式，靈活方便地進行啟發(fā)式教學(xué)。

參考文獻：

[1]周忠 編 [M]《數(shù)字電子技術(shù)》 人民郵電出版社 2012.2.

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[4]周茜 徐亞寧 編 《電路分析基礎(chǔ)》課程教學(xué)設(shè)計的創(chuàng)新與實踐 [J]桂林電子工業(yè)學(xué)院學(xué)報2004.8第4期 115-116.

篇7

關(guān)鍵詞 教學(xué)方法 項目教學(xué) 數(shù)字電路

中圖分類號：G424 文獻標(biāo)識碼：A

Digital Circuit Project-based Teaching Methods and Practice

WANG Feng， LIU Meiquan， XU Zhangsui

（Department of Vehicles and Electrical Engineering， Ordnance Engineering College， Shijiazhuang， Hebei 050003）

Abstract By allowing students to participate in scientific research project， Make students truly participate in the whole process of project design， implementation and evaluation. Organize the theory of digital circuit and practice experience as an integration. Practice and prove the classroom knowledge. Mobilize students' enthusiasm for learning and cultivate the ability to analyze problems and to solve the problem.

Key words teaching method； teaching based on project； digital circuit

數(shù)字電路是機、電類專業(yè)學(xué)生的一門專業(yè)基礎(chǔ)課程，具有很強的理論性、邏輯性和綜合性。對打牢學(xué)生的理論基礎(chǔ)，培養(yǎng)學(xué)生辯證思維，鍛煉分析問題、解決問題的實踐能力都具有很重要現(xiàn)實意義。

時代的發(fā)展對人才提出了新的更高的要求。老師臺上講、學(xué)生座下聽、課上練習(xí)、課下作業(yè)，這種以單純的知識傳遞為主要特征的傳統(tǒng)教學(xué)模式早已不適應(yīng)時代對人才培養(yǎng)的需求。

目前主要采用的模式是在這個框架上豐富各個環(huán)節(jié)，仍以課堂講授為主，加入了多媒體、仿真演示等輔助教學(xué)手段。相比傳統(tǒng)的“灌輸式”，通過輔助手段的應(yīng)用增加了學(xué)生對數(shù)字電路的感性認(rèn)識，可以在一定程度上激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的熱情和進行實踐的愿望。但如果到此為止了，學(xué)生就只有望梅止渴了。如何讓學(xué)生的求知熱情持續(xù)下去，就需要一個平臺，讓學(xué)生體會到理論知識的用處，體驗知識的運用方法，科研項目就是一個最容易找到的實踐平臺，學(xué)生通過參與科研活動，可以實現(xiàn)從聽講到動手，從被動的灌輸?shù)街鲃拥奈。瑥睦碚摰綄嵺`，從分析問題到解決問題的跨越，把這種求知的熱情在實踐中升華，最終轉(zhuǎn)化為對知識的駕馭能力。

1 項目教學(xué)法的理論基礎(chǔ)

項目教學(xué)就是把科研活動引入教學(xué)，在教師的引導(dǎo)下，學(xué)生參與到科研項目實施工作，結(jié)合課堂知識，構(gòu)成閉環(huán)教學(xué)。在理工科院校中，專業(yè)系、教研室都承擔(dān)了許多的科研任務(wù)，對于機、電類的課題，其中的電路部分幾乎是必不可少的。這些電路都具有實際的功能，從各個分立元件到小規(guī)模的單元電路，再到大規(guī)模的模塊電路，都是把學(xué)生從課本的理論知識帶到一個個實實在在的具體電路中。

項目教學(xué)法是以典型項目為平臺，圍繞課程體系和學(xué)生的知識結(jié)構(gòu)，將項目分解成不同的階段、不同的模塊和不同的任務(wù)，從對元件的認(rèn)識到基本電路的設(shè)計，從單一功能電路的調(diào)試到實用電路的制作，讓學(xué)生在循序漸進的過程中加深對課堂知識的感性認(rèn)識，運用所學(xué)的理論知識探索性地解決實際問題。

項目教學(xué)法的目的是把課程學(xué)習(xí)和動手實踐結(jié)合起來，把練習(xí)作業(yè)和完成電路結(jié)合起來，由理性到感性，由被動到主動的一種閉環(huán)培養(yǎng)模式。課堂授課對學(xué)生是理論學(xué)習(xí)，知識積累，有所儲備才能有所發(fā)揮。理論知識學(xué)得牢不牢，有什么用，通過動手實踐就能得到驗證和檢驗。一方面，如果掌握的知識得到很好的驗證，會增強學(xué)生對課堂學(xué)習(xí)的認(rèn)同感，另一方面，如果實踐檢驗中遇到了難題，需要向書本、向老師求教，說明老師講的是有用的，這會增加學(xué)生對課堂的向往感。通過自己動手實踐，培養(yǎng)學(xué)生的動手能力，系統(tǒng)統(tǒng)籌能力，如何分析問題、解決問題的獨立思考能力。由被告訴該怎么辦到我知道還可以這么辦，被動變主動，舉一反三。課堂指導(dǎo)實踐，實踐推動課堂，課堂與實踐形成一個閉環(huán)的教學(xué)模式，通過理論結(jié)合實踐的教學(xué)，學(xué)生不僅培養(yǎng)了扎實的理論基礎(chǔ)，而且靈活掌握了知識的運用技巧，積累了處理實際問題的經(jīng)驗。同時，通過協(xié)作。培養(yǎng)了學(xué)生的團隊精神，有利于畢業(yè)后勝任工作崗位。

在具體實施環(huán)節(jié)，對項目的選擇、任務(wù)的分割、成果的要求和展示以及教學(xué)效果的評估等需要合理的規(guī)劃和資源配置，全過程的培養(yǎng)是搞好項目教學(xué)的關(guān)鍵。

2 項目教學(xué)的開展模式

2.1 項目設(shè)計

項目教學(xué)把以教為中心變?yōu)橐詫W(xué)為中心，以課堂為中心變?yōu)橐皂椖繉嵺`為中心。學(xué)生是教學(xué)的主體，培養(yǎng)能力是最終的目的。學(xué)生在數(shù)字電路課之前學(xué)習(xí)過電路基礎(chǔ)、模擬電路等電路課程，具備一定的電路基礎(chǔ)知識，但實際動手的經(jīng)歷還很少，在進行項目設(shè)計的時候，教師需要參照課程的知識要點、可能拓展的內(nèi)容以及階段的劃分，對項目研究需要完成和解決的問題進行分類、分層、分割，使科研項目的研究需求與學(xué)生的實踐需求相互融合。使學(xué)生在項目發(fā)展的帶動下開展學(xué)習(xí)活動，根據(jù)課程的進度，由易到難，由簡到繁，循序漸進地參與項目。

項目任務(wù)的選定是開展項目教學(xué)法的關(guān)鍵。首先，項目涉及的知識點很多，要以教學(xué)大綱的內(nèi)容為基本依據(jù)，以拓展能力為基本目的，在項目眾多的內(nèi)容中選取相關(guān)的部分和題材。選擇的項目內(nèi)容既要涉及基礎(chǔ)理論，又有動手實踐的機會。讓學(xué)生通過獨立設(shè)計、制作一些項目中用到的典型、實用的數(shù)字電路，掌握數(shù)字電路的設(shè)計、仿真、制作、調(diào)試的一般方法，學(xué)會用電路手冊查詢芯片的方法，瞄準(zhǔn)未來工作的需求，不斷提高學(xué)生獨立解決問題的能力。

2.2 項目教學(xué)的組織實施

數(shù)字電路課程，包含了數(shù)字電路的基礎(chǔ)理論、典型電路等諸多的知識點。例如，在某項目的研究任務(wù)中涉及到聲光控制燈的電路。從電路的功能分析，這是一個組合邏輯電路的問題，跟隨這個項目進行這一課堂的研究開發(fā)，就給學(xué)生創(chuàng)造了一個整合所學(xué)電路知識、實際動手制作電路的機會。組合邏輯電路是數(shù)字電路中的一種基本類型，沒有存儲單元，邏輯上相對簡單。學(xué)生在課堂上學(xué)習(xí)了組合邏輯電路的分析和設(shè)計，都有正想小試牛刀的熱情，這時候安排這樣一個任務(wù)，對于他們，正是施展的好機會。

對于聲光燈控制電路的制作，課題涉及的知識點不多，都是課堂上講授過的知識，難度適當(dāng)，學(xué)生容易接收。但是，學(xué)生畢竟是第一次自己動手完成電路，教師需要對實施的步驟進行詳細(xì)的規(guī)劃，雖然是一個簡單的課題，還是要在教師的引導(dǎo)下逐步開展，由淺入深，由易到難。

首先，從概念上明確要完成的是一個數(shù)字電路，從感性的層面找出與模擬電路的區(qū)別，了解數(shù)字電路的基本原理、基本類型，能夠識別、掌握常見數(shù)字集成電路的正確用法。其次，要再次溫習(xí)基本邏輯門電路的原理和功能，掌握TTL門電路和CMOS門電路的區(qū)別和測試，設(shè)計并搭建由基本門店里構(gòu)成的簡單功能電路，熟悉電路設(shè)計的方法和過程。完成了從書本到制作的過渡，開始進入正式的項目任務(wù)。第三步，根據(jù)任務(wù)的目的，設(shè)計電路實現(xiàn)的方案，計算電路參數(shù)并確定元器件的類型和指標(biāo)。第四步，進行電路仿真和原理驗證，修訂后作出最終方案，設(shè)計、完成印刷電路板。第五步，收集電路所需的所有元件并檢測元件是否完好，根據(jù)電路圖完成電路各個元件的組裝、焊接。第六步，對組裝完成的電路板進行檢查，利用所學(xué)組合邏輯電路分析的方法對各部的功能一一驗證，根據(jù)任務(wù)的要求實施調(diào)試。第七步，撰寫研究報告，全面回顧、總結(jié)完成任務(wù)過程中設(shè)計、制作的各個環(huán)節(jié)的思路、方案和過程，找出問題，明確收獲。第八步，教師給出客觀的評價，肯定成績的同時指出存在的問題和解決的建議。

這樣就完成了一次項目式教學(xué)。在這個過程中，教師的適當(dāng)引導(dǎo)是非常必要的，由書本到電路板的跨越很重要。通過引導(dǎo)、過渡，對照實際的元件、電路，把課堂知識的重點加以鞏固，并提綱挈領(lǐng)對各種知識的綜合運用方法加以解釋，使學(xué)生在“溫故”之后更愿意“知新”。

在安排學(xué)生進入項目的時候，教師要介紹項目的總體情況、目的、意義，這些看似空洞的概述對學(xué)生卻是極大的激勵，當(dāng)他知道自己所做的電路是整個系統(tǒng)不可缺少的環(huán)節(jié)，而整個系統(tǒng)又具有如此重大意義時，他的熱情和嚴(yán)謹(jǐn)程度自然不言而喻了，帶著這種使命感和成就感投入到項目式的學(xué)習(xí)中，那么學(xué)習(xí)的效果一定不會差。

通過參與項目，學(xué)生通過由面到點，再由點到面的過程學(xué)習(xí)，培養(yǎng)了運用理論知識解決實際具體問題的能力，使學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性、主動性得到充分發(fā)揮。

3 項目教學(xué)法的教學(xué)評估

項目教學(xué)效果評估是一個重要的環(huán)節(jié)，在整個過程中，各個階段都要進行總結(jié)評價，隨時對出現(xiàn)的問題進行分析和排除。每一步任務(wù)完成后，都要及時開展學(xué)生自我評估和教師評價，階段評估和整體評估相結(jié)合，讓學(xué)生明確在各個環(huán)節(jié)的得失，便于學(xué)生及時總結(jié)經(jīng)驗。

學(xué)生完成項目的情況是考核其學(xué)習(xí)效果的重要指標(biāo)，通過評價學(xué)生在任務(wù)實施過程中的綜合表現(xiàn)，全面評估學(xué)生對數(shù)字電路課程知識要點的掌握和運用情況。評價應(yīng)該包含多個層次、多個方面，從理論基礎(chǔ)、基本概念、方案設(shè)計、動手制作，到工作態(tài)度，遇到問題的承壓能力，再到過程中的交流能力、協(xié)作能力、團隊精神和創(chuàng)新精神，都要作為評價的指標(biāo)。

通過對過程和效果的評估，學(xué)生全面地總結(jié)在項目任務(wù)完成過程中的收獲，對于學(xué)生，評價不僅是在課程的成績，更是在項目層面的一種對其綜合能力的認(rèn)可。這種認(rèn)可給了學(xué)生繼續(xù)提高的渴望，使其對存在的不足加以認(rèn)真思考、努力克服，對成功的經(jīng)驗加以認(rèn)真總結(jié)。以更高的積極性進入下一階段的項目教學(xué)。

4 總結(jié)

在數(shù)字電路教學(xué)中，項目教學(xué)是一種行之有效的方法。在學(xué)生參與項目研究的過程中，學(xué)生是處于一個系統(tǒng)的集成的綜合知識體系中，站在這樣一個全局的高度，對數(shù)字電路課程的知識結(jié)構(gòu)、內(nèi)容體系及其重要性有了更直接更深入的認(rèn)識。完成的雖然只是一個小的任務(wù)，但與之關(guān)聯(lián)的不僅是本學(xué)科的專業(yè)知識，還會涉及到相關(guān)學(xué)科領(lǐng)域的知識技能。這也對教師的知識水平、結(jié)構(gòu)提出了更高的要求，對于教師，“教”也是在“學(xué)”，教師的參與使教—學(xué)之間由上下關(guān)系變?yōu)槠叫嘘P(guān)系，學(xué)生在和老師一起工作，大大提高了學(xué)生參與的積極性。

通過項目式教學(xué)，課堂和實際聯(lián)系在一起，理論和實踐縮短了距離，培養(yǎng)了學(xué)生分析問題、解決問題及知識綜合運用的能力，鍛煉了心理素質(zhì)，考驗了耐心和細(xì)致，樹立了團隊協(xié)作的精神，為提高學(xué)生的綜合素質(zhì)奠定了基礎(chǔ)。

參考文獻

[1] 楊志忠.數(shù)字電子技術(shù)[M].北京：高等教育出版社，2001.

篇8

關(guān)鍵詞：卓越計劃；電工電子類課程；教學(xué)改革

作者簡介：王業(yè)琴（1980-），女，黑龍江肇東人，淮陰工學(xué)院電子與電氣工程學(xué)院，講師；陳亞娟（1967-），女，江蘇泗陽人，淮陰工學(xué)院電子與電氣工程學(xué)院，副教授。（江蘇 淮安 223003）

基金項目：本文系淮陰工學(xué)院教學(xué)改革項目“基于實施卓越工程師教育培養(yǎng)計劃的電工電子類課程教學(xué)改革研究與實踐”（項目編號：JYC201106）的階段性研究成果。

中圖分類號：G642.0 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-0079（2013）02-0063-02

2010年6月，教育部出臺了“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”，為我國高等工科院校教育教學(xué)改革指明了方向。[1，2]國內(nèi)高校針對卓越計劃制定了人才培養(yǎng)方案，進行了相關(guān)教學(xué)改革與研究。天津大學(xué)孟昭鵬教授指導(dǎo)學(xué)生在對國外成功案例分析基礎(chǔ)上，構(gòu)建了基于卓越工程師培養(yǎng)的產(chǎn)學(xué)研合作教育的新模式。寧波工程學(xué)院，傅越千副教授對電類應(yīng)用型卓越工程師培養(yǎng)途徑進行了研究。[3]山東大學(xué)王勇教師發(fā)表文章對培養(yǎng)機械專業(yè)卓越工程師進行探討。[4]重慶交通大學(xué)林軍志老師，對“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”下的工程地質(zhì)課程教學(xué)改革進行了研究。[5]湖南工程學(xué)院康穎安對“卓越工程師”培養(yǎng)目標(biāo)下的理論力學(xué)教學(xué)改革進行了研究。[6]

作為地方應(yīng)用型高校應(yīng)緊抓機遇，積極籌備卓越計劃人才培養(yǎng)工作，淮陰工學(xué)院機械學(xué)院和生化學(xué)院順利獲批教育部第二批卓越計劃試點專業(yè)，電工電子類課程作為機械、生化、交通等工科專業(yè)基礎(chǔ)課程，包括“電工基礎(chǔ)”、“電工電子技術(shù)”、“電工電子實習(xí)”、“電工實習(xí)”課程，是高等院校工科非電類專業(yè)必修課程和部分文科專業(yè)的選修課程，在教學(xué)培養(yǎng)體系中占有重要地位，卓越計劃強調(diào)按照行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)培養(yǎng)工程應(yīng)用型人才，因此基于卓越計劃的專業(yè)基礎(chǔ)課程改革具有重要的實踐價值。[7]

一、明確培養(yǎng)目標(biāo)，優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容

本?；谧吭接媱澣瞬排囵B(yǎng)要求，成立電工電子課程組，組織授課教師、專業(yè)教師、聘請企業(yè)工程師，根據(jù)課程特點、專業(yè)特色，以企業(yè)需求為導(dǎo)向，制定課程教學(xué)大綱，根據(jù)學(xué)?？傮w人才培養(yǎng)方案要求，組織教師主編或參編卓越計劃電工電子學(xué)教材，在授課內(nèi)容上體現(xiàn)專業(yè)特色，根據(jù)專業(yè)特點要求分配學(xué)時學(xué)分。

化學(xué)工程與工藝，食品科學(xué)與工程、交通工程、物流工程、交通運輸、車輛工程、汽車服務(wù)工程、環(huán)境工程、制藥工程、生物工程、金屬材料工程專業(yè)，開設(shè)“電工電子技術(shù)2”，48學(xué)時，包含8學(xué)時實驗。使用高等教育出版社秀主編《電工電子學(xué)》教材，授課內(nèi)容為教材前五章內(nèi)容，主要包括電路和電路元件、電路分析基礎(chǔ)、分立元件基本電路、數(shù)字集成電路、集成運算放大器。信息與計算科學(xué)專業(yè)、信息技術(shù)方向開設(shè)“電子技術(shù)基礎(chǔ)”，56學(xué)時，包括8學(xué)時實驗，采用秦曾煌主編的《電工學(xué)》（下冊）為教材。

計算機科學(xué)與技術(shù)專業(yè)，包括軟件工程方向、網(wǎng)絡(luò)工程方向，分為上下兩個學(xué)期授課，第一學(xué)期開設(shè)電工部分，命名為“電工基礎(chǔ)”，40學(xué)時，其中含有8學(xué)時實驗，第二學(xué)期開設(shè)電子部分，命名為“電子技術(shù)基礎(chǔ)”，56學(xué)時，包含16學(xué)時實驗。車輛工程、材料成型及控制工程，分為兩個學(xué)期授課，第一學(xué)期開設(shè)電工部分，命名為“電工電子技術(shù)1”（上），40學(xué)時，6學(xué)時實驗，第二學(xué)期開設(shè)電子部分，命名為“電工電子技術(shù)1（下）”，40學(xué)時，4學(xué)時實驗。機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)，分為兩個學(xué)期授課，第一學(xué)期開設(shè)電工部分，命名為“電工基礎(chǔ)”，40學(xué)時，8學(xué)時實驗，第二學(xué)期開設(shè)電子部分，命名“電子技術(shù)基礎(chǔ)”，80學(xué)時，12學(xué)時實驗，采用秦曾煌主編的《電工學(xué)》（上下冊）為教材。

二、成立課程組，創(chuàng)新教學(xué)方法

高水平師資隊伍建設(shè)是培養(yǎng)創(chuàng)新應(yīng)用型人才的根本，學(xué)院非常重視電工電子技術(shù)課程教師隊伍的建設(shè)，成立課程組，創(chuàng)造條件豐富校內(nèi)專任教師的工程實踐經(jīng)驗。構(gòu)建了相對穩(wěn)定的教學(xué)團隊，職稱結(jié)構(gòu)合理，教師通過互相聽課，取長補短。在教學(xué)考核中總體成績優(yōu)秀，教學(xué)方法得當(dāng)，教學(xué)手段先進，在校青年教師教學(xué)大獎賽中，多位教師獲獎。

1.教學(xué)中引入多媒體、仿真軟件網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

課程組組織教師完成多媒體課件制作，在教學(xué)中引入MATLAB、MULTISIM等仿真軟件，以虛擬+實物的方式提高教學(xué)效果，利用多媒體技術(shù)，借助生動的圖像、形象的動畫，增強學(xué)生對基本原理、基本概念和基礎(chǔ)知識的理解。

2.采用項目驅(qū)動和案例教學(xué)方法

教師采用“項目驅(qū)動”教學(xué)方式，創(chuàng)新教學(xué)方法，以“項目”為形式，“成果”為目標(biāo)，采取團隊合作的方式，指導(dǎo)學(xué)生完成與教學(xué)內(nèi)容密切相關(guān)的大作業(yè)。項目的創(chuàng)意、方案的設(shè)計、項目的實施及最終的評價，都由學(xué)生自己負(fù)責(zé)，教師只起咨詢、指導(dǎo)與解答疑難問題的作用。學(xué)生通過該項目的進行，學(xué)習(xí)和掌握每一環(huán)節(jié)的基本知識和了解所需的必備能力。案例教學(xué)可以為學(xué)生提供一個逼真的具體實例，使學(xué)生有了理論結(jié)合實際、鍛煉和提高自己獨立思考能力的機會，團隊式討論所特有的課堂氣氛能充分調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。選擇和設(shè)計適當(dāng)?shù)墓こ贪咐潜ＷC案例教學(xué)成功的前提和基礎(chǔ)，要求教師結(jié)合專業(yè)背景選擇合適的工程案例，例如機械專業(yè)選擇數(shù)控機床電機控制案例；交通工程可以引入交通信號燈設(shè)計案例；車輛工程專業(yè)可以引入簡單的汽車電子電路設(shè)計、故障診斷案例。通過案例分析和研究，強化對學(xué)生的綜合設(shè)計訓(xùn)練，培養(yǎng)其工程應(yīng)用能力。

三、實踐環(huán)節(jié)教學(xué)改革

1.采用開放實驗教學(xué)系統(tǒng)，增加選做實驗項目

教師登陸實驗中心，利用開放實驗教學(xué)系統(tǒng)實驗項目和實驗時間，學(xué)生登陸系統(tǒng)，根據(jù)課程總體安排情況、專業(yè)背景、興趣，網(wǎng)上預(yù)約實驗時間、選做實驗項目、選擇指導(dǎo)教師，打破了傳統(tǒng)的整班預(yù)約模式，克服了教師統(tǒng)一安排實驗時間從而出現(xiàn)課程沖突等問題，最大限度地提高了實驗資源的利用率和學(xué)生的學(xué)習(xí)效率。

2.發(fā)揮仿真軟件作用，做到虛實結(jié)合

學(xué)生登陸遠(yuǎn)程虛擬實驗教學(xué)系統(tǒng)，瀏覽虛擬實驗指導(dǎo)書，據(jù)此完成電工電子課程的實驗線路的搭建、儀器儀表的選擇，得出仿真結(jié)果，網(wǎng)上提交實驗報告，也可以與教師在線交流，設(shè)置留言板塊，教師及時解答學(xué)生提出的問題，通過虛擬實驗教學(xué)系統(tǒng)，完成實驗的預(yù)習(xí)，將虛擬仿真實驗技術(shù)與動手操作實驗相結(jié)合，做到虛實結(jié)合、虛實互動。既提高了學(xué)習(xí)興趣，又可以節(jié)省實驗時間，提高了學(xué)生的自學(xué)能力、計算機應(yīng)用能力、獨立思考能力、實踐動手能力。有利于順利地完成實際實驗，解決實驗學(xué)時短與實驗教學(xué)內(nèi)容多的矛盾，促進電工電子實驗課程教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)水平的全面提高。

3.優(yōu)化實踐教學(xué)內(nèi)容，完善考核方式

課程組按照卓越計劃培養(yǎng)應(yīng)用型人才培養(yǎng)定位，制定了符合各專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)的實驗教學(xué)大綱，編制相應(yīng)的實驗指導(dǎo)書，在確保實驗教學(xué)質(zhì)量的同時，增加提高型（綜合性、設(shè)計性、應(yīng)用性等）、研究創(chuàng)新型實驗的比例。請企業(yè)工程師參與指導(dǎo)電工電子類實習(xí)，實習(xí)內(nèi)容與企業(yè)緊密相關(guān)，例如車輛專業(yè)電工電子課程設(shè)計項目可以考慮汽車電子電路設(shè)計。實驗考核既是檢查學(xué)生對知識掌握情況的有效工具，又是評估教師教學(xué)水平的重要手段。教師把抽查課程實驗項目作為對學(xué)生的考核內(nèi)容，從實驗操作、實驗結(jié)果、數(shù)據(jù)分析幾個方面，綜合給出考核成績，納入學(xué)生平時成績，計入期末考試總分。

四、教學(xué)質(zhì)量監(jiān)控措施

教學(xué)質(zhì)量是高校教育教學(xué)能力和教學(xué)水平的根本標(biāo)志，加強教學(xué)質(zhì)量監(jiān)控，是推動電工電子課程的建設(shè)和改革，保證教學(xué)質(zhì)量的有力措施。

1.教學(xué)檢查制度

該制度覆蓋教學(xué)材料、課堂講授、作業(yè)批改、實驗實習(xí)實訓(xùn)、輔導(dǎo)答疑、考試、閱卷、試卷分析、畢業(yè)設(shè)計、畢業(yè)論文等教學(xué)全過程。學(xué)校應(yīng)建立教學(xué)質(zhì)量檢查制度，定期公布教學(xué)檢查結(jié)果。

2.評教評學(xué)制度

學(xué)校應(yīng)建立學(xué)生、教師、同行教學(xué)評教評學(xué)體系，通過學(xué)生評教、教師評學(xué)、督導(dǎo)同行評教及專業(yè)教學(xué)委員會考核，對教學(xué)、課程建設(shè)和教研工作做出合理的評價。

3.學(xué)生跟蹤調(diào)查制度

由學(xué)工辦向往屆畢業(yè)生、高年級在校生了解教學(xué)內(nèi)容與企業(yè)需求及后續(xù)課程的緊密程度，學(xué)校根據(jù)反饋的信息及時調(diào)整教學(xué)內(nèi)容并進行教學(xué)改革。

五、結(jié)束語

通過優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容、創(chuàng)新教學(xué)方法和實踐環(huán)節(jié)的改革，最大限度調(diào)動了學(xué)生學(xué)習(xí)積極性，使學(xué)生的實踐能力、工程應(yīng)用能力得到很大提高，通過一系列監(jiān)控措施，保證教學(xué)質(zhì)量，推動教學(xué)改革順利進行。

參考文獻：

[1]周英.落實卓越工程師教育培養(yǎng)計劃大力培養(yǎng)工程科技創(chuàng)新人才[J].中國大學(xué)教學(xué)，2011，（8），11-13.

[2]葉樹江，吳彪，李丹.論“卓越計劃”工程應(yīng)用型人才的培養(yǎng)模式[J].黑龍江高教研究，2011，（4），110-112.

[3]傅越千，樓建明.電類應(yīng)用型卓越工程師培養(yǎng)途徑的研究[J].寧波工程學(xué)院學(xué)報，2010，22（4），67-71.

[4]王勇，李劍峰.培養(yǎng)機械專業(yè)卓越工程師的探討[J].現(xiàn)代制造技術(shù)與裝備，2010，（6）：69-70.

[5]林軍志，莫麗華.“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”下的工程地質(zhì)課程教學(xué)改革探討[J].科技咨詢2011，（4）：99-100.