本文摘要：在總結(jié)電子競賽經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，運(yùn)用仿真軟件進(jìn)行項(xiàng)目化教學(xué)，這篇 電子設(shè)計(jì)論文 對模擬電子技術(shù)課程教學(xué)進(jìn)行了全方位的改革，優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，革新教學(xué)手段，形成了完善的課程體系。通過多年的教學(xué)實(shí)踐，該體系能夠有效地調(diào)動學(xué)生的主動性，在最近幾年模擬電子
在總結(jié)電子競賽經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，運(yùn)用仿真軟件進(jìn)行項(xiàng)目化教學(xué)，這篇電子設(shè)計(jì)論文對模擬電子技術(shù)課程教學(xué)進(jìn)行了全方位的改革，優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，革新教學(xué)手段，形成了完善的課程體系。通過多年的教學(xué)實(shí)踐，該體系能夠有效地調(diào)動學(xué)生的主動性，在最近幾年模擬電子技術(shù)課程考試中，學(xué)生的不及格率明顯下降。同時(shí)，教學(xué)改革的各項(xiàng)措施，提高了學(xué)生的實(shí)踐創(chuàng)新能力，教學(xué)效果顯著�！�電子設(shè)計(jì)技術(shù)》(月刊)創(chuàng)刊于1994年，由中國電子報(bào)社主辦。 本刊辦刊宗旨：成為中國電子設(shè)計(jì)業(yè)主導(dǎo)刊物，讀者：電子設(shè)計(jì)業(yè)工程師及技術(shù)管理人員。榮獲2001年獲信息產(chǎn)業(yè)部1999-2000年度電子科技期刊出版質(zhì)量獎、2004年獲信息產(chǎn)業(yè)部2003-2004年度電子科技期刊報(bào)道選題獎。
摘要：全國大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競賽是大學(xué)生參與的重要科技活動之一。安徽工程大學(xué)電氣工程學(xué)院在總結(jié)學(xué)生參加電子設(shè)計(jì)競賽經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，完善了以項(xiàng)目化為核心的模擬電子技術(shù)課程教學(xué)體系，革新了以仿真計(jì)算和自制教學(xué)設(shè)備相融合的教學(xué)手段。實(shí)踐表明，教學(xué)改革顯著提升了教學(xué)質(zhì)量、教學(xué)效果以及學(xué)生的工程實(shí)踐能力，同時(shí)提高了學(xué)生在電子設(shè)計(jì)大賽中的成績。
關(guān)鍵詞：電子設(shè)計(jì)競賽;項(xiàng)目化;電子技術(shù);仿真
電子設(shè)計(jì)競賽是非常重要的大學(xué)生學(xué)科競賽活動，推動了高等學(xué)校電子信息類專業(yè)課程體系和課程內(nèi)容的改革，不僅培養(yǎng)了大學(xué)生的實(shí)踐創(chuàng)新能力和團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神，而且提高了學(xué)生的工程實(shí)踐素質(zhì)。另外，大賽組委會還增加了全國大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競賽模擬電子系統(tǒng)專題邀請賽，命題以模擬電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)為主題，內(nèi)容涉及模擬信號獲取、處理、轉(zhuǎn)換、產(chǎn)生以及變換技術(shù)等方面。由此可以看出模擬電子技術(shù)在電子信息類專業(yè)課程體系中的重要地位。模擬電子技術(shù)是電子信息類專業(yè)非常重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，對學(xué)生后續(xù)課程的學(xué)習(xí)有著舉足輕重的作用。
隨著電子技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字電路的應(yīng)用越來越普遍，使得部分學(xué)生產(chǎn)生了模擬電子電路不再重要的錯(cuò)誤認(rèn)識。由于傳統(tǒng)的教學(xué)模式存在著過分重視理論知識考核成績，重分析輕設(shè)計(jì)，驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)多綜合性實(shí)驗(yàn)少等問題，加上課程學(xué)時(shí)數(shù)的不斷減少，使得模擬電子技術(shù)課程的學(xué)習(xí)效果不盡理想。綜上所述，進(jìn)行模擬電子技術(shù)課程教學(xué)改革已勢在必行。安徽工程大學(xué)電氣工程學(xué)院在總結(jié)學(xué)生多年參加電子設(shè)計(jì)競賽經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，利用仿真計(jì)算和自制教學(xué)設(shè)備相結(jié)合的教學(xué)手段，建立了以項(xiàng)目化為核心的模擬電子技術(shù)課程教學(xué)體系，并取得了顯著的教學(xué)效果。
1以電子競賽題目為依托，設(shè)計(jì)項(xiàng)目化教學(xué)任務(wù)
全國大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競賽的題目是在廣泛開展賽區(qū)征題的基礎(chǔ)上由專家統(tǒng)一進(jìn)行命題，具有較高的前瞻性。通過分析大賽命題所包含的知識點(diǎn)，結(jié)合模擬電子技術(shù)教學(xué)大綱中的內(nèi)容，建立項(xiàng)目化教學(xué)任務(wù)，實(shí)現(xiàn)該課程由重理論到重實(shí)踐的轉(zhuǎn)變[1~3]。電氣工程學(xué)院師生經(jīng)過多年的探索，結(jié)合電子競賽中用到的知識點(diǎn)，建立了若干個(gè)綜合性的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，實(shí)現(xiàn)模塊化教學(xué)[4~6]。通過這些項(xiàng)目，學(xué)生可以很輕松得將理論和實(shí)踐聯(lián)系起來，加深對所學(xué)知識的理解。這里以其中的一個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目“差動變壓器式位移傳感器的調(diào)理電路設(shè)計(jì)和制作”為例進(jìn)行說明。圖1所示的是差動變壓器式位移傳感器調(diào)理電路原理框圖。
圖中正弦波或方波產(chǎn)生電路的功能是產(chǎn)生一定頻率的正弦波或方波，用來激勵傳感器的初級線圈;檢波電路的功能是將差動變壓器次級線圈輸出的電壓轉(zhuǎn)換成一個(gè)既能反映位移大小，又能反映位移方向的電壓信號;放大電路的功能是將檢波電路得到的小信號放大成合適的大信號;濾波電路的功能是將放大信號的高頻分量濾掉，獲得一個(gè)純凈的直流電壓信號;轉(zhuǎn)換電路的功能是將電壓信號轉(zhuǎn)換成電流信號，以便適應(yīng)信號的遠(yuǎn)距離傳輸;直流電源電路的功能是對整個(gè)電路進(jìn)行供電，一般情況下供電電壓為24VDC。該電路通常用來檢測物件移動的位移量，在電子設(shè)計(jì)競賽中的應(yīng)用非常普遍，同時(shí)整個(gè)調(diào)理電路基本上包含了模擬電子技術(shù)課程的所有知識點(diǎn)。表1為調(diào)理電路包含的單元電路和教學(xué)大綱的對應(yīng)關(guān)系。
2仿真計(jì)算和自制教學(xué)設(shè)備相互融合
隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，仿真計(jì)算在學(xué)習(xí)和研究工作中的地位日益提高[7~8]。仿真計(jì)算已經(jīng)與理論分析、科學(xué)實(shí)驗(yàn)成為當(dāng)代科學(xué)研究的三大支柱。在電路板制作之前未能發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)缺陷可能延遲計(jì)劃，從而顯著增加成本，仿真則有助于這類問題的及時(shí)發(fā)現(xiàn)。在模擬電子技術(shù)教學(xué)過程中，支持“理論分析→仿真計(jì)算→實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證”的完整流程。目前，在計(jì)算機(jī)上搭建仿真計(jì)算的平臺非常容易，這就為課程教學(xué)實(shí)現(xiàn)理論和實(shí)踐結(jié)合提供了極大的便利。全國大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競賽考查參賽者的一項(xiàng)重要能力就是設(shè)計(jì)并制作電路板。我校電氣工程學(xué)院師生結(jié)合歷年電子設(shè)計(jì)競賽的題目，先用PSpice軟件進(jìn)行仿真，然后自行設(shè)計(jì)制作了多套實(shí)驗(yàn)裝置，并用于實(shí)驗(yàn)教學(xué)。其中，2013年全國大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競賽綜合測評題要求利用綜合測試板上的555芯片和四運(yùn)放324芯片，設(shè)計(jì)制作一個(gè)頻率可變的同時(shí)輸出脈沖波、鋸齒波、正弦波I、正弦波II的波形產(chǎn)生電路。圖2是其中一個(gè)單元電路即方波和鋸齒波產(chǎn)生電路的仿真計(jì)算，(a)圖為方波和鋸齒波產(chǎn)生的電路原理圖，(b)圖為uo1端輸出的方波波形，(c)圖為uo2端輸出為鋸齒波波形。同樣，可以利用PSpice軟件對其它單元電路進(jìn)行仿真計(jì)算。圖3為自制的2013年全國大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競賽綜合測評題的PCB圖和實(shí)物圖。
3教學(xué)改革的效果
以項(xiàng)目化教學(xué)任務(wù)為載體，結(jié)合大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競賽，優(yōu)化了模擬電子電路課程的教學(xué)內(nèi)容，并采用最新的教學(xué)手段，培養(yǎng)了學(xué)生的動手能力、創(chuàng)新能力和團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神。
3.1學(xué)生理論基礎(chǔ)明顯扎實(shí)
以前學(xué)生在學(xué)習(xí)模擬電子電路時(shí)，很多概念學(xué)得不是很扎實(shí)，自從課堂教學(xué)中使用了仿真計(jì)算后，特別是我校電子電氣類專業(yè)開設(shè)了仿真軟件學(xué)習(xí)課程，學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣明顯提高。學(xué)生可以利用仿真軟件對學(xué)習(xí)的每一個(gè)電路都進(jìn)行仿真計(jì)算，這樣可以很好地檢驗(yàn)理論學(xué)習(xí)的效果。
3.2學(xué)生競賽成績顯著提高
自從教學(xué)改革以來，參加電子設(shè)計(jì)大賽的人數(shù)大幅度提高，同時(shí)取得了很好的成績。截止到2017年，我校電氣工程學(xué)院學(xué)生參加大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競賽，共獲得國家級一等獎3個(gè)，國家級二等獎2個(gè)，2014年和2015年蟬聯(lián)安徽省TI杯，成績喜人。
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