时间：2023-03-15 14:54:07
导语：在大学电路总结的撰写旅程中，学习并吸收他人佳作的精髓是一条宝贵的路径，好期刊汇集了九篇优秀范文，愿这些内容能够启发您的创作灵感，引领您探索更多的创作可能。
高校电类本科专业指通信工程专业、电子与信息工程专业、电子科学与技术专业、电子信息科学与技术专业、计算机科学与技术专业、自动化专业、电气工程和自动化专业等.这些电类专业在专业基础理论课、实践教学体系方面有许多共同之处，是参加电子设计竞赛的主力军.全国大学生电子设计竞赛是教育部倡导的大学生学科竞赛之一，是面向大学生的群众性科技活动，目的在于推动高等学校促进信息与电子类学科课程体系和课程内容的改革，有助于高等学校实施素质教育，培养大学生的实践创新意识与基本能力、团队协作的人文精神和理论联系实际的学风；有助于学生工程实践素质的培养、提高学生针对实际问题进行电子设计制作的能力；有助于吸引、鼓励广大青年学生踊跃参加课外科技活动，为优秀人才的脱颖而出创造条件.
2高校电子设计竞赛的组织
全国大学生电子设计竞赛由教育部高等教育司和信息产业部人事司共同主办，负责领导全国范围内的竞赛工作.各地竞赛事宜由地方教委（厅、局）统一领导.为保证竞赛顺利开展，组建全国及各赛区竞赛组织委员会和专家组.以高等学校为基本参赛单位，参赛学校应成立电子竞赛工作领导小组，负责本校学生的参赛事宜，包括组队、报名、赛前准备、赛期管理和赛后总结等.高校在组建成立电子竞赛工作领导小组时，如果学校电类专业单一，可设常设机构，由具体电类专业所在院系负责、教务处、学生处、团委、后勤集团等单位参与；若学校电类专业较多，可由电类专业相关院系轮流担任理事，按届组织，其它院系积极参与，教务处、学生处、团委、后勤集团等单位参加，适当引入竞争机制.在参赛小组的选拔中，首先由学生自由组队报名，要求组队后的3个队员各自具有较强的能力且队员之间能配合默契，在单片机系统设计与应用，模拟和数字电路的应用，硬件焊接与调试，计算机编程以及撰写设计报告论文等方面要有所分工；然后组织报名参赛队进行选拔考试，内容包括模拟电路、数字电路、单片机、传感器等方面的基本知识及应用，典型测量系统的设计方案，对电子竞赛的了解，参加竞赛的优势自述等；最后指导教师根据各参赛队成员选拔考试的结果、面试表现以及综合考虑各参赛队在团队合作、硬件制作、软件编程、报告撰写能力等方面的实力，确定参加竞赛的组数和各组成员.电子设计竞赛的命题范围广,涉及到电子技术(模拟电路、数字电路)、高频电子线路、通信原理、单片机技术、可编程器件等多门课程,并鼓励新技术的应用.这就要求赛前指导老师要有更宽的知识面和更丰富的实践经验.年青教师对新技术、新软件上手快,但实践经验缺乏,老教师经验丰富但计算机应用和新技术的掌握上又有不足.为了发挥特长,实现互补,在赛前指导上成立赛前指导小组,在小组中注意年龄和特长的结合,注意学科的结合.教师在指导学生的过程中相互学习,共同提高.知识和经验的相互渗透和补充促进指导老师的业务素质的提高,这使教师能够在日常的教学和科研中发挥更大的作用,推动师资队伍建设.
3参赛学生的培训
3.1参赛学生的现状
参加电子设计竞赛的学生一般是大学二、三年级的学生，已学习了很多相关课程的理论知识，也具有一定的实践能力，特别是在外语能力、计算机能力、单片机编程能力、查阅文献能力方面.但是在模拟电路，单片机硬件，电路安装工艺，如何根据系统性能指标设计电路方案和确定单元电路的性能指标，单元电路调试排错能力，系统的联调方面却存在着一定的不足.学生在此前的课程中，虽然学习过一些电子设计制作中常用的软件，如Protel电子原理图的设计，印刷电路板设计绘制，以及电子逻辑分析仿真等，但是缺乏一定的深度，其熟练程度需加强.常规电子仪器（如示波器、信号发生器、仿真器、扫频仪、万用表等）的使用不够熟练.虽然学生在电工电子、电子线路等实验课中使用过常规电子仪器，但是往往更换型号后就不能很快地熟练使用，影响电路的调试速度.另外学生的“单片机原理与技术”课程实验通常采用普通的51单片机，而电子竞赛往往会使用一些功能强大的单片机，因此在开发工具和仿真器方面存在差异.学生在培训期间，要加强理论与实践的结合，使学生在电子竞赛中涉及的知识点的深度和实践动手能力方面能得到很快的提升，这样才能确保在电子竞赛期间顺利完成竞赛的设计任务.为了鼓励电类大学生积极参加电子设计竞赛培训全部过程（包括前期课程与后期竞赛培训），可在完成竞赛训练作品设计与设计报告后，由指导教师给出相应成绩，可替代相应一门课程或实践环节的成绩，如“电子系统设计”、“认识实习”、“电子技术课程设计”等.
3.2培训内容选择、方案讨论及实际制作
如何在一个相对短的时间内尽快地提高参赛学生的设计开发和实践动手能力是培训阶段要解决的关键问题，在辅导中采用实战训练的方法，即模拟进行一次次的竞赛过程.包括给各组布置不同的设计题目、限时提交设计方案、全体队员集中由各组分别介绍设计方案并进行交流讨论、指导教师点评、各组分别实际制作、撰写设计总结报告，最后进行实物演示和总结答辩，这样尽管每个组只具体设计制作了一个系统，但是通过互相交流，对其它组所涉及的技术也有较系统的了解，在以后类似技术的实际设计制作过程中能起到事半功倍的效果.在培训开始时，向参赛学生详细介绍大学生电子竞赛的竞赛规则、竞赛命题、评审和评奖等方面的情况，邀请已参加过电子竞赛的高年级学生介绍参赛期间的注意事项及参赛体会；对历年的大学生电子竞赛题目、实现的方案、获奖小组的总结报告等进行深入的破析和讨论；让参赛学生对竞赛及要求有一个全面的了解.引导学生既要重视困难又不能畏惧困难，在充分认识本小组的优势与弱势的情况下，心理上充分地做好艰苦训练的准备.组织责任心强、具有相当专业技术水平和经验丰富的老师，针对电子竞赛的特点，在模拟电路、数字电路、单片机应用技术方面进行讲解，讲解中对基本电路的原理，实现的方法，相关电路的主要性能指标及测试方法、设计及调试中需要注意的事项作简明的介绍，对涉及的电子元件进行实物展示，对一些辅助设计软件、查阅科技论文的方法及常用的电子元器件及应用的网站作一些推荐性的介绍.
从历年的竞赛题目中确定各参赛小组的第一次训练题目，尽量做到各参赛小组选择不同的训练题目，按照电子竞赛的要求，规定在一个适当的时间内完成实物的制作、性能指标的测试、总结报告的撰写.然后由各小组对训练情况进行详细的介绍，各小组之间展开广泛的讨论，商讨是否有更好的实现方案，设计的电路及测试的结果是否合理，撰写的报告是否严谨，尽可能地发现训练中的不足之处，辅导老师根据各组的完成情况进行讲评.要求各小组根据讨论情况在1～2天时间内完善制作的实物及报告，同时要求各小组对另外小组的实物进行测试，通过相互交流在相对短的时间内能掌握更多的知识.在第一个实际系统设计后，协商电子设计竞赛第二次训练题目，要求尽可能多地涉及未曾接触的知识点，在规定的时间内完成设计任务，然后各小组演示实物的功能，测试电子系统的各项指标，注重测试方法是否正确，测试性能指标是否符合设计要求，对于差异较大的需要认真分析其原因，找出合理的解决方案并实施.最后，要求各参赛小组认真整理前一阶段培训完成的实物，单元电路要求注明电源要求、详细且清楚的输入输出接口信息，达到的性能指标并形成文字，软件要求有整体的说明，需要占用的资源说明、语句有详细的注释.辅导老师对培训中出现的问题向学生做详细的介绍，对竞赛中容易出现的问题也需要提醒学生.在参赛的前一天不安排具体的工作，保证学生能休息好，以极佳的状态参加电子设计竞赛.
4竞赛过程中的注意事项
4.1注意竞赛纪律
全国电子设计竞赛采用全国统一命题、分赛区，“半封闭、相对集中”的组织方式.竞赛题目在竞赛开始时打开（如2009年全国大学生电子设计竞赛是9月2日8:00正式开始）.每支参赛队限定在提供的A、B、C、D、E、F等题中任选一题；要求认真填写《登记表》内容，填写好的《登记表》由赛场巡视员暂时保存.参赛者必须是有正式学籍的全日制在校大学生，应出示能够证明参赛者学生身份的有效证件（如学生证）供随时备查.每队严格限制3人，开赛后不得中途更换队员.竞赛期间，可使用各种图书资料和网络资源，但不得在学校指定竞赛场地以外进行设计制作，不得以任何方式与他人交流，包括教师在内的非参赛队员必须回避，对违纪参赛队取消评审资格.竞赛开始后，为保证竞赛工作顺利进行，参赛学校应组织专人负责提供竞赛所需设备、元器件、后勤保障等工作.竞赛结束后（如2009年全国大学生电子设计竞赛是9月5日20:00竞赛结束），上交设计报告、制作实物及《登记表》，由专人封存，并在指定时间前送到指定地点.
4.2竞赛题目分析及方案设计
参赛队员应仔细阅读所有竞赛题目，根据自己组3个队员的训练情况，选择相应的题目进行参赛制作.选择题目应注意题目中不应该有知识盲点，即要能够看懂题目要求.如果不能看懂题目要求，原则上该题目是不可选择的.设计制作分基本要求和发挥部分，一般各占50分，设计总结报告30-50分（2009年30分，以前50分）.应注意的是基本要求的各项分值题目中没有给出，但在发挥部分给出了各小项的分值，选择题目时应仔细分析各项要求.确定竞赛题目的时间原则上不要超过两小时，题目一旦选定，中途不要随意更改.确定竞赛题目后，参赛小组的3个队员应认真讨论设计方案，设计方案应考虑制作的可行性，包括元器件是否能够采购到都必须考虑.设计方案可以提出一到两个，或者确定一个方案，对有些部分作出两个或者两个以上方案.同时应尽快提出元器件清单，确定元器件库中没有的元器件，提出采购清单.元器件采购清单应提供元器件名称、型号、规格、数量、替代型号及规格.确定方案的时间应不超过6小时.
4.3元器件的采购和设计装配制作
元器件采购是保证竞赛顺利进行的基础，没有元器件，作品是不可能制作成功的.因为竞赛题目事先不知道，学生作出的设计方案也是各不相同，需要的元器件也是多种多样的，可以事先准备一些元器件，但不可能完全备齐.竞赛中采购是必须的.不同的院校在不同的城市，要保证能够采购到竞赛所需要的元器件，应在竞赛开始前两天，派1-2名老师到比较大的电子市场去采购，找好元器件供应商.竞赛开始后，竞赛学生不断的提出需要的元器件清单，由教师去购买，并以最快的速度运送给竞赛学生.在竞赛中，各队学生可以按照在训练中的分工，按照软件编程、硬件制作、设计总结报告写作三部分分头进行，每个队员各有侧重，注意分工合作.设计制作过程中，可以分模块设计、安装、调试，一步一步进行.3人之间要注意多沟通，多交流.遇到问题，要冷静处理，不要慌张.在设计、安装、调试的每一步，都需要两人以上进行核对和检查.特别是到总调试阶段，一定要格外小心，通电前一定要两人以上进行核对和检查，不要急于通电，否则通电烧掉作品而前功尽弃.作品应该在第四天的下午全部完成，到第四天下午没有完成的功能和指标，也就不要再做了.很有可能的是，为了追求更好的指标和功能，结果将已完成的部分弄坏了.负责设计总结报告写作的队员，要根据软件和硬件设计队员提供的电路图纸、程序清单等设计资料，按照设计总结报告写作要求进行整理.到第四天上午，除测试数据外，应全部完成.测试数据可以在作品调试完毕，竞赛结束前补充到设计总结报告中去.竞赛一般在第四天下午8点结束，上交设计报告、制作实物及《登记表》，由赛场巡视员封存.封存时应注意文件完整，符合竞赛要求.作品要妥善包装，要能防止运输和搬运过程中的冲击和振动.整个竞赛时间是四天三夜，要注意竞赛时间的合理安排，注意休息和饮食，参赛学校应组织专人负责提供饮食后勤保障，使参赛学生保持充沛的精力，圆满完成竞赛.
一、机务专业学生动手能力、创新能力和英语能力的重要性
实践教学对于提高学生的综合素质、培养学生的创新精神与实践能力具有特殊作用。中国民航飞行学院航空工程学院主要培养民航飞机与发动机维修、航空电子电气设备维修等方向的应用型高级机务工程技术人才。结合机务维护行业需要和自身实际，提出了“学历+技能+英语”的培养模式，明确我院学生培养的目标，从中可以看出学生动手能力的重要性。随着我国“大飞机”项目的实施，可以预见，更多的高新科学技术将会用到“大飞机”的研发、试飞、运行和维护中，这也对未来的机务维护工作者提出了更高的要求，不但要求其具有很强的动手能力，而且还要求其具有很高的创新能力。
二、竞赛对机务专业学生动手能力的培养
电子设计竞赛对学生实践能力提出了高要求，全国大学生电子设计竞赛的形式是半开放模式。要求学生在四天三夜的时间里，根据题目给出的要求设计出方案，更重要的是该方案要切实可行，即理论上可行和实验室现有的条件能够实际制作出来，最后还要制作完成实物作品。这个过程对学生的实践动手能力提出了极高的要求，要求学生能够理论联系实际，并在电路设计、制作、调试等方面要积累相当的经验,这对传统的教学(理论教学和实验教学)提出了很高的挑战。针对电子设计竞赛的内容和特点，需要对学生进行以下训练，努力提高学生的动手能力以及理论联系实际的能力。
（一）基础知识训练
基础知识训练的目标是达到“六会一牢固”，即基本知识牢固，会看图，会画PCB板，会焊接安装，会测量，会查资料，会写文档。对于我院来讲，参赛队员主要是大三的学生，竞赛涉及的一些课程如模拟电子技术、数字电路、单片机、传感器与检测技术等已经修过。因此在暑假集中培训阶段，要求他们牢固巩固已学过的知识，同时注意与应用密切相关的基础知识。例如：对于模拟电路，要求学生在懂得基本的半导体知识后着重掌握各种基本放大器的工作机理及应用，运算放大器、比较器的原理及应用，各种振荡器的应用，电源等；对于数字电路，则要求学生切实巩固各种组合逻辑电路和时序逻辑电路的应用与基本的设计思想等。重视对参赛队员焊接知识的培训，学会使用常见的各种测量仪器，学会使用互联网进行查阅资料，学会写设计总结报告。设计总结报告是竞赛作品的一个重要组成部分，其内容体现参赛队员的设计思想、实现手段以及测试结果等方面。设计总结报告质量的高低反映参赛队员的写作能力优秀与否，同时也关系作品成功与否，因此要重视对文档写作的培训。
（二）实践模块训练
实践模块训练的内容和目标是由浅入深，循序渐进，有计划地进行培训，独立完成电子电路模块设计与制作，组织各种形式的学习讨论会，促进信息交流，优秀作品及时整理归档，达到建立相关硬件、软件、资料的“共享资源库”。结合电子设计竞赛常用到的模块，进行相应基本单元电路的设计与制作，其内容包含有单片机最小系统、A/D与D/A电路、集成直流稳压电源电路、信号放大电路、信号产生电路、信号处理电路、声音报警电路、压力、光电等传感器应用电路、功率驱动电路、显示电路等。
（三）综合强化训练
综合强化训练的目标是模拟实际竞赛，以往年的竞赛题目为模板，适当进行一些调整，尽量接近实际竞赛的难度，以达到模拟实战的目的，培养学生电子设计的综合实践能力。参赛队员存在的主要弱点是理论与实践结合不够，不具备综合运用所学知识进行设计的能力，创新及独立工作的能力较差，新器件、新技术应用能力差，因此在选手的赛前训练中紧密结合各个模块功能设置训练题目进行实训。对于同一个制作题目让两组参赛队员采用不同的设计方案实现，然后比较制作实物的性能参数，最后集中讨论总结经验，加深他们对不同器件、不同模块特性的认识。
三、电子设计竞赛对机务专业学生创新能力的培养
大学生电子设计竞赛题目涉及的内容涵盖了电子信息类大学本科的大部分课程,竞赛主要考察学生的创新意识。竞赛的每一道选题都经过千挑万选,题目的解决方法往往具有多样性,既能采用常规方法达到目的,又可用新方法新手段来实现，这为学生提供了足够的发挥空间。竞赛中,对于同一题目的多件作品,一种好的项目解决方案或一种比较新颖的解决思路往往更易吸引专家、评委的注意。竞赛题目的这种特点,无形中促使学生充分发挥主观能动性,广开思路,促进了学生创新意识和创新能力的形成。
（一）创新意识的形成
大学生电子设计竞赛在一个开放或半开放的环境中进行,学生根据自己的需要形成策划来满足社会上某一需求。根据策划进行设计制造,对某产品进行调试并参加全国或全省评比。评判组成员包括国内外的专家和提供开发环境的专家,学生要与评审专家进行交流、探讨、汇报。很多学生能用英语来报告,涉及的题目、环境也很具有前沿性。由策划到设计、制造、调试,到答辩、交流，通过介入当今电子技术领域的前沿,与国内外一些专家的交流,使竞赛成为一个互相交流、互相促进、互相学习的过程,实际上都是培养国际意识的过程,竞赛对学生自己今后在工作中的创新意识的培养是一个很大的提高。
（二）创新能力的提高
大学生电子设计竞赛的操作性很强,通过参加竞赛,学生的创新实践能力大幅度提高,一批优秀人才脱颖而出。竞赛使那些具有良好的理论基础、实践动手能力强,特别是具有创新意识和协作精神的学生有了施展才能的空间。他们通过赛前的培训以及竞赛的锻炼,在综合素质上有很大提高。王越院士说:“比赛既有理论分析,又有实践的动手能力,是全面素质的培养。在专题竞赛中既培养了学生面对众多社会需求发挥创新能力,自由选择满足需求的实施方案,又使学生经历了由策划、设计、制造、调试、试用全研制开发过程,很多学生反映这段特殊学习经历终生难忘。”四、电子设计竞赛有助于机务专业学生查阅利用文献能力、写作能力和英语水平的提高电子设计竞赛题目所涉及的内容很可能是参赛者从未接触过的全新领域,在短短的参赛时间内要查阅大量文献资料,利用有用信息。但竞赛时间有限,这就要求参赛者要有较强的分析判断力,能在较短时间内迅速准确地找到自己所需的信息。通过培训和竞赛,学生查阅资料、获取信息的自主学习能力将会得到有效提高。
由于历史的原因，我国的电子科学技术还比较落后，特别是竞赛中用到的芯片基本都是国外生产的，其数据手册都是英文的，要想利用该芯片就要求学生必须能够读懂其数据手册，这就要求学生有比较高的英语水平。在不断查阅英文资料的同时，其英语词汇量和阅读能力自然就提高了。书写论文和现场答辩能力也是现代大学生应具备的能力之一,自己做的产品不能只有自己明白,最终要清晰地表述给评委,电子设计竞赛非常注重大学生这种能力的培养。将题目的设计过程做成论文报告是电子设计竞赛中一个不可缺少的步骤,论文也是专家、评委进行评定的一个重要部分，而且要求写出相应的英文摘要，这就要求学生有一定的英文写作能力。
故障检测是电子工程师的必备技能，学生在学习的过程中往往遇到困惑无从下手。本文利用系统科学的方法对电路进行化简与分析，帮助学生认清电路的主次，为故障检测提供理论依据。学生能够灵活运用相应方法，必将在故障检测中起到事半功倍的效果。
【关键词】故障检测 系统科学 简化
电子电路故障检测是指电子电路发生故障时，观察及检测故障现象，通过分析确定故障部位，找到故障原因的检测过程。故障检测的方法有很多，国内外学者提出了多种检测的理论方法。但是，在学生日常接触到的电路中，并不需要这些方法。本文利用系统科学的方法进行故障检测，将电路化繁为简，分清主次，为学生掌握电路的故障检测提供帮助。
1 利用系统科学分析电路
根据方法论的原理， 在工程实践中有多种方法可以采用如：系统科学方法（系统方法）， 信息方法， 控制方法；逻辑方法（比较），归纳，演绎，分析，综合等。其中，系统科学方法是在当代科学技术发展过程中总结提炼出来的科学、全面、系统的方法体系，逻辑方法则是传统的分析和解决问题的方法体系。方法本身并没有优劣之分，采用适当的方法解决碰到的实际问题才是我们的最终目的。考虑到混合电路中模拟电路更容易出现故障，占到总故障的80%我们以模拟电子技术实验中的两级负反馈放大电路实验为例，分析系统科学方法在电路故障诊断的应用，实验原理图如图1所示。
所谓系统是指两个或两个以上的相互联系作用的要素按内在的必然联系所构成的，具有一定的结构，呈现特定的功能的有机整体。在这里要素、结构、功能、环境是定义系统的充要条件。在两级负反馈放大电路中，电路看作一个整体，可以称为一个系统；将电路分为前后级，则每一级可以看成一个独立的子系统，如图2所示。
要素是构成系统的基本单元和实际载体，要素和系统是相对而言的。一个大系统的要素都是子系统，系统与要素的关系是整体和部分的关系。比如：对于一个电路而言，电源部分是一个要素；对于前后级的放大电路而言，晶体管是一个要素。理解这一点，有助于我们了解系统的层次，缩小故障定位的范围。
结构是系统内组成要素的相互联系和作用的方式，要素之间相互制约的耦合关系是系统结构形成的根源。结构是决定功能的内部依据，不同的结构在一定程度上决定了功能的性质、水平和范围，在模拟电路中主要由模拟电信号驱动，。
环境是与系统发生相互作用的该系统外所有事物的总和。系统和环境存在着复杂的信息、能量、物质的输入输出交换关系。环境作为系统功能发挥的外部条件， 制约系统功能的正常发挥。
在系统科学方法中，我们要把研究对象看作一个整体，把事物的普遍联系和永恒运动看成一个总体过程，全面地把握和控制对象，综合地探索系统中要素与要素、要素与系统、系统与环境、系统与系统的相互作用和变化规律，把握住对象的内环境与外环境的关系，以便有效地认识和改造对象。
2 故障检测
通过上述分析，我们可以将故障检测分为以下步骤进行。
2.1 从整体入手查找故障
放大电路搭建好之后，我们第一步要检查电路的供电，如电源的供电电压是否正常，电路板上的电源指示灯是否点亮。如果指示灯不亮还应测量对应的电压，确定是供电故障还是指示灯故障。
2.2 从环境入手确定故障的属性
在本电路中，可以将设备看作是外部环境，只有保证外部环境的准确无误才能确定故障的属性。如，观测输出信号的示波器不能正常工作，就可能是仪器故障而非电路故障；作为电源的直流稳压源不能正常工作，就造成电路无法正常工作，同样无法确定是仪器故障还是电路故障；测量电压的万用表不能正常工作，就无法判断电路的电压是否正确，进而无法判断引起故障的原因。
2.3 从结构入手缩小故障范围
我们知道该电路由模拟电信号作为驱动，由此入手可以不断缩小故障的范围。首先测试输入端的电信号是否正常，如果此处出现故障，则可以将故障缩小到信号发生器以及对应的线缆上。若输入端信号正常，再测试前级的输出端即后级的输入端信号是否正常，如果出现故障，则表明故障在前级；反之，故障在后级。由此我们将故障的范围逐渐缩小。
2.4 由要素入手明确故障
我们以前级故障为例进行说明。明确故障在前级后，通过前级子系统的重要要素三极管T1，来进一步缩小故障的范围。比如，通过测量T1的集电极电压，来判断R3，R4，R5支路是否断路。若电压为12v，则为断路；测量基极与发射极之间的电压差，即判断相应的二极管是否导通，判断是否存在三极管损坏的情况。
3 结论
掌握一定的分析、查找和排除电路故障的方法是电子工程技术人员应该具备的一项基本技能。通过两级放大电路故障诊断的例子，我们可以看到，利用系统科学方法可以将电路由繁化简，逐步缩小故障的范围，直到最终确定故障点。学生通过理论与实际相结合，在实践过程中不断总结经验，必将达到事半功倍的效果。
参考文献
[1]孙显元.一般系统科学方法体系[J].安徽师大学报（哲学社会科学版），1990（04）： 333-341.
[2]模拟电路故障诊断故障字典法研究[D].西安：西安电子科技大学，2007.
[3]应柏青，赵录怀.电路故障检测技能的培养[J].高校实验室工作研究，2002（04）：10-11.
作者简介
张明（1979-），男，山东省烟台市人。硕士学位。现为桂林电子科技大学教学实践部讲师。研究方向为电子电路教学。
关键词：PBL；教学法；模拟电子技术教学
作者简介：李美莲（1979-），女，安徽合肥人，安徽三联学院信息通信技术系，讲师。（安徽 合肥 230601）
基金项目：本文系安徽三联学院科研基金项目（项目编号：10zlgc002）的研究成果。
中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）31-0060-02
大学“模拟电子技术”教学是电类相关专业非常重要的一门专业基础课，一直以来被学生称为“魔鬼电路”。该课程在教学过程中一直沿袭传统的教学方式，以课堂讲授为主，以教师为主体。这种灌输式的教学模式，使得学生只能掌握模拟电子技术的皮毛，有的学生甚至连皮毛都无法掌握，对于模拟电子技术在现代电子技术中的应用一片茫然。很多学生只会做题，对于三极管、二极管、集成运放、功放的应用浑然不知。对于工科尤其是电类的学生而言，知识的应用显得格外重要，因此模拟电子技术教育必须要改革这种被动的填鸭式教育，形成以学生为主体的应用式教育。
一、PBL教学法介绍
PBL（problem based learning）教学法是以问题为导向的教学方法，是基于现实世界的以学生为中心的教育方式。[1]这种教学法是在1969年由美国的神经病学教授Barrows在加拿大的麦克马斯特大学首创。[2]PBL教学法采用的是以问题为基础，以学生为主体，以教师为导向的启发式教育方式，引导学生提出问题、分析问题、解决问题，从而调动了学生的积极性和主动性，激发了学生的兴趣。
PBL教学法改变了传统的以教师为核心的填鸭式教育方法，为学生营造了一个轻松的主动学习氛围，采用的是跨学科的学习方式，不再是单一学科的局限性，可以促进学生不断思考，不过对教师的备课提出了很大的挑战。教师在备课中，首先要根据授课的内容查询大量的资料，然后再提出问题；课前一周发给学生，要求学生根据所提的问题进行充分预习，并查找相关的资料，然后同学之间分组进行讨论。上课时教师提出问题，同学们以小组为单位进行回答，回答不全的地方可由其他同学进行补充，最后教师作出总结。这样就突出了“课堂是灵魂，学生是主体，教师是关键”的教学理念，教师仅在关键时刻对学生进行点拨与教育。
二、PBL教学法在“模拟电子技术”课程中的应用
1.“模拟电子技术”的理论教学
“模拟电子技术”这门课既具有电路必备的理论基础知识，又具有很强的工程性和实践性，再加上课程学时少、内容多，学生学起来普遍感到困难。PBL教学法就能很好地解决这个问题，既能很好地强化基本概念，又能加强实践和工程应用。当然PBL教学法在实施之前，教师要查阅大量的资料，进行充分的备课，比如三极管的型号，哪一类型号是起低频放大的作用等等，这对教师提出了很大的挑战。
PBL在实施过程中主要有以下几个环节：
（1）小组的成立。一般6～8人一组为宜，选一个组长，注意性格和性别的组合关系。一般电类专业的学生男生较多，女生较少，整体而言女生理论性的知识掌握得还可以，但应用能力相对男生要稍弱点，对每个小组可分配一个女学生，起到互补的作用，同时也创造了更为和谐友好的气氛。
（2）问题的提出。教师应该构造一个与学习者水平基本相当的问题背景。问题的提出必须能引出所学领域相关的概念与原理，能够激发学生的动机和兴趣，同时还应该具有足够的复杂性。比如在准备讲解功放电路时，可以提出“设计一个小音箱电路并对音箱的电路进行详细分析，如果去做这样的一个小音箱大概要花多少钱”这样的问题。学生带着问题去查资料，并对网上和图书馆众多的类似资料进行筛选，挑选合适的音箱电路，对原理图进行分析，然后上网查元器件的价格。这样学生在不停查资料和思考的过程中，对功放电路也有了大量的了解，同时也提高了学生的自学能力、创造能力、协作能力和工程实践能力。
（3）问题的讨论。教师要确保所有的学生都参与到活动中，鼓励学生相互评论，教师不直接向学生表达自己的观点或提供有关的信息，而是去问一些能把学生引到正确方案上的问题。小组成员在报告自己学习成果时，可以用演讲、ppt介绍、实物等多种形式。比如：学生在介绍小音箱的设计时，有的小组就做了一个实物，效果虽然不怎样，但基本的放大还是做到了，对功放这模块进行了细致的讨论，争取做得更好，这是教师可以把学生引导怎样消除噪声、集成运放应用上去。
（4）问题的延伸及自我总结和小组总结。为了学生能提炼前面所学到的东西，小组成员应当再次集合，相互讨论他们已经学到的知识内容，并反思问题解决的过程，以及需要进一步完善的地方，并利用不同形式如PPT、软件仿真、实物、总结报告等方式，来总结自己的结论以及得出结论的过程。这些就锻炼了学生的自主解决问题、总结问题和分析问题的能力。
2.“模拟电子技术”的实践教学
“模拟电子技术”的实践环节分为基础实验、综合实验和创新型实验。其中基本实验有8课时，综合实验有6课时，创新型实验有4课时。实验课由专门的实验教师担任，实验教师是由在企业待了很多年的高级工程师来担任，可保证实验与工程对接。另外，为了保证理论授课与实验的同步，理论教师和实验教师每两个星期都会交流一次。
“模拟电子技术”基本实验是在实验箱上完成，综合实验是利用实验箱和一些实验模块再加上一些辅助电路连接而成，创新实验是在开放实验室手工焊接完成。根据长期的教学经验，电子信息工程专业实验老师和理论老师共同编写了《模拟电子实验》教材，实验项目如表1所示。
实验项目应注意到综合实验和创新实验虽然课时已经增加，但学生还是不能完成，教师应该提前一个星期把任务布置下去，要求学生查资料。把学生分成3人一组，相互讨论，然后利用multisim仿真，看看电路的可行性，把最终的电路方案发给老师，老师对此进行完善。实验课单独开课，所以单独考试，实验考核由电路的设计方案、操作、实验总结报告三部分完成，其中设计方案占30%，操作占40%，实验总结占30%。
三、灵活应用PBL教学法
对于PBL教学法，不能完全照搬国外的模式，在实际教学过程中要灵活应用这种教学模式。比如：在开始讲解二极管、三极管、场效应管基本原理与结构时，给学生的问题不能太难，毕竟学生第一次接触半导体，以引导学生的兴趣为着手点。在教授的过程中依然采用直接的传递式教学，这些知识属于初级知识，理论都是固定的，放大电路的分析方法还是固定的几种。对这些入门的知识内容，对学生而言主要是接受、理解和记忆。这部分内容掌握以后就进入到集成功放、功率放大电路、直流稳压电源的学习，这几块属于提高性的学习，也可以说是二极管、三极管、场效应管的应用。这部分的学习要通过项目分析和实际问题来解决，这就需要小组成员间的讨论来理解理论知识在工程中运用的一些实际问题，从而达到培养学生的团队协作和创新能力。比如，在讲到集成功放非线性特性曲线时，提出一个问题“设计一个家用热水器水温报警器的电路，并找出非线性特性用在电路中的在哪一块”，这样在讲解时，学生接受快，效率高。当然学生在对这个问题的查找、分析时，需要大量的时间和讨论，表面看起来效率是较低的，但学生分析问题能力、自学能力、团队合作能力、创新能力都得到了极大的提高。表2是“模拟电子技术”针对一些知识点提出的问题。
四、结论
目前安徽三联学院的“模拟电子技术”课程教学按照PBL方式已经运行了3年，学生普遍反映“魔鬼电路”还是很好操控的，对一些稍微复杂的电路也会分析，关键是在研究所和企业实习当要用到晶体管的知识时也能灵活运用。但是在问题的提出方面还存在诸多不足，今后在教学研究中要形成动态教学体系，不断添加问题的数据库，实时调整问题，对不同班、不同届学生要有所调整，使问题适应学生，争取使学生掌握晶体管的知识并能熟练应用。
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关键词:电路 创新 Multisim
中图分类号:G642 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2012)08(a)-0194-01
《模拟电子线路》是电类专业学生一门专业基础课,是学好专业知识的重要课程。该课程容量多,理论性、实践性都较强。同时,该课程又与实际器件、电路设计、电路应用紧密相关,对初次接触的学生来说存在一定的学习难度。所以,学生在学习的过程中容易产生畏惧心理,进而给课堂教学带来一定的难度。
如何让学生在有限的时间里深入了解并掌握模拟电子线路课程的内容,同时又能够根据所学的知识进行简单电路方面的设计,增强学生的实践动手能力,提高学生的学习兴趣,是实践教学中需要着重解决的问题。本文根据几年来的教学体会和实践,着重从增强学生的实践动手能力,提高学生的学习兴趣两个方面提出实验教学改革的几点意见。
1 实验教学内容的改革
我们在改革模拟电子线路课程实验时,对原先的内容作了一些调整。例如:首先将模拟电子线路课程实验内容从分立元件电路的验证性实验向集成电路的设计性实验过渡,对原先的分立式元件电路实验内容进行删减,增加一部分常见集成电路应用内容,让学生对集成电路的相关知识加深了解,开设集成运算放大电路应用方面的设计性实验。通过设计性实验,让学生加深对集成运算放大器功能和优点的了解。其次,现在独立的单管放大电路应用已经很少,在放大电路中更多的采用负反馈放大电路。所以,我们简化了对单管放大电路的介绍,加强了对负反馈放大电路的应用及设计的介绍。另外,由于实验课时有限,我们将原先在课内介绍仪器使用方法,改为在课外学生自学。我们事先将仪器仪表的使用方法录成视频发放给学生,学生通过课外时间在电脑上观看仪器的使用教程,然后到开放实验室去练习仪器的使用。这样,不仅学生可以掌握仪器仪表的使用方法,而且老师还可以留出更多的时间去总结学生在实验过程中遇到的问题。此外,增加了综合性、设计性实验比重,以扩展学生的动手能力和创新能力。
实践证明,通过上述改革,加强了学生对最新知识的了解,同时又能够不断提高学生的综合应用能力和创新能力。
2 实验教学方法的改革
当前,模拟电子线路的实验教学手段主要是模拟电子试验箱,学生按照实验指导书的要求在模拟试验箱上进行电路连接,最后按要求测试相关数据并记录。整个实验过程留给学生自己思考如何设计电路,如何选择电路的参数时间太少,这样的实验教学效果达不到预期目的。
为让学生自己思考如何设计电路,如何对电路的参数进行设置,达到强化学生的实践动手能力,我们结合实际产品研发流程,对实验教学方法进行改革,将现在流行的Multisim仿真软件引入到实验教学中来。Multisim软件是一款专门用于电子线路仿真和设计的EDA工具软件,一方面,采用其提供的理想模型库,可以让学生掌握电路设计的方法和步骤同时还可以使学生清楚了解模拟电子线路中典型电路的工作原理,另一方面利用清晰明了的仿真环境使学生加深对基本概念的理解和记忆。学生在熟练掌握Multisim软件后可以使用多种测试工具对实验任务进行多方面的验证,充分记录数据并做好预习报告。在测试过程中,学生了解了电路各个部分元件的作用以及改变该元件会对电路造成哪种影响。从而在做电路实物时能够做到有的放矢。
3 实验教学改革实施过程
为达到实验教学改革的效果,在实验前,我们要求学生对实验内容进行预习,根据实验内容在Multisim软件上仿真出电路的各项参数,并写出预习报告。学生在进入实验时,根据预习报告,用实验室提供的实验器材对实验电路进行安装和调试。对实验过程中存在的实验故障,指导老师要积极引导学生去发现问题并找出解决问题的方法。在实验结束后指导教师对学生存在的普遍问题进行分析和总结。在这个过程中,指导教师主要是强化对学生的应用能力和创新能力进行培养,鼓励和引导学生对扩展实验项目进行探索,提倡学生用不同的方法和思路完成实验任务,从而增强学生的创新意识。
每次实验结束后,要求学生在预习报告的基础上写一份实验报告,对在实验过程中记录的数据进行分析和总结,对实验过程中遇到的困难和问题进行详细的分析,并记录造成问题的原因和解决问题的方法。最后,对本次实验写一段简短的小结。
4 实验成绩考核
实验考核分为三个方面。第一,课前的预习情况,根据预习报告的情况进行评分约占总成绩的30%;第二,实验过程中的表现,根据实验过程中完成实验的质量和速度,以及在原有实验的基础上对实验内容进行拓展给予相应分数,其中对电路进行拓展部分作为该阶段考核的重点,课堂成绩约占总成绩的40%;第三,实验结束后能够对实验数据进行分析和总结最后得出结论,对实验过程中遇到的问题进行总结,分析造成问题的原因和解决问题的方法。将上述内容写进实验报告并提出个人观点和感受,成绩约占总成绩的30%。
5 项目成果应用情况及效果
该教学改革已在我校2009级、2010级电子信息工程专业共4个班实施,教学改革情况良好,学生评价较高。现将教学改革前后情况对比如下。
改革前,实验课堂上实验教师将大量时间和精力放在对实验仪器的使用、电路的工作原理、实验注意事项和实验操作步骤的介绍上。没有将重点放在对学生实践的引导上,没有充分调动学生的创新意识和兴趣。学生在课堂上为了尽快完成实验任务,将全部精力和时间放在电路的连线和测量上,没有认真思考电路的工作原理。总的来说实验教学没有完全达到实验预期目的。没有能够在实践的过程中培养学生的创新意识。
改革后,实验开始前指导老师对实验基本要求和注意事项进行介绍,学生按照预习报告和实验指导书的要求对实验电路进行安装和调试,对各项参数进行测量。整个实验过程学生不但快速的完成了既定的实验任务而且还完成一些扩展性实验。学生非常直观的感受到模拟电路的设计过程和电路的作用,增强了学生对模拟电子线路的学习热情。同时,间接性的引导学生养成正确的电路设计习惯,为后续课程的学习打下了良好的基础。
（电子科技大学成都学院微电子系，四川 成都 611731）
【摘 要】阐释了一种实例教学法，旨在帮助学生有效的理解模拟集成电路设计，激发学习兴趣，掌握就业技能。类似的教学思路可以借鉴到各个工程学科的学习、工程师的培养中去。
关键词 模拟集成电路设计；实例教学法；仿真；带隙基准源
To explore the teaching of integrated circuit design simulation
Overview of instance——project method
LIAO Wu-yang
（Department of microelectronics， Chengdu College of， University of Electronic science and Technology of China Chengdu Sichuan 611731， China）
【Abstract】This paper illustrates a case teaching method， which aims to help students to effectively understand the design of analog integrated circuit， to stimulate interest in learning， learn job skills. Similar teaching ideas can be reference to the cultivation of various engineering disciplines， engineers to learn.
【Key words】Analog integrated circuit design；Teaching method；Simulation；Bandgap reference
0 引言
模拟集成电路设计常常被称为一种“艺术”，因为设计时要在各种指标、规范中间寻求适当的折中，这需要经验和创造力。但它更是一种“科学”，因为需要一定的设计方法和深入研究来指导这样的折中和创造。
这种“艺术”和“科学”的结合使教与学都充满了挑战。一方面，学生由于缺乏对模拟IC设计整体上的认识而觉得公式推导言之无味；另一方面，由于其艺术性，很难总结出具有普遍适应性的设计步骤，使学生感到迷茫困惑。
怎样达到更好的教学效果？理论与实践需要更紧密的结合！具体说来，笔者主张以“实例项目”为支撑的三个层次的学习。类似的教学思路可以借鉴到各个工程学科的学习、工程师的培养中去。
1 三层次的工程学习
第一阶段，理论课学习和基本仿真实践相结合。二者应该同步进行！在理论课中讲授了一个基本的电路模块之后，应及时针对该模块的常见特性动手实验（用Hspice等工具仿真），以实验结果来解释、应对书上的常用公式和结论！这时的实验以演示性实验、诱导性实验为主，目的是基本方法和重点结论的掌握。不把软件本身的使用作为孤立的学习内容，而是讲练结合，让仿真工具成为重要的学习工具。
第二阶段，在学习了理论知识和仿真工具的基础上，成立学习兴趣小组，完成接近实际情况、但是经过一定简化的工程项目，“实例项目”。这时的目标是把项目的全貌展现给学生，让学生学习到做项目的思路、方法和态度，激发对工程的兴趣。可以模拟以下工作环节：性能指标的讨论、确定；所用工艺的熟悉和选择；电路拓扑结构的分析和选择；电路各项指标的仿真；仿真报告的撰写；项目分析和总结。在整个过程中有两点值得强调：一是团队交流与合作。比如对于讨论、确定某项指标，学生先查找资料，提炼出自己的逻辑和结论，再“教”给其他团队成员。教别人是最好的学习！这对学生表达能力、学习能力会有很好帮助。二是数据的记录和报告的撰写。这是对学生的技术文档编辑能力（包括文档编辑软件、绘图软件的应用能力），分析总结能力的良好锻炼。这些基本能力的培养不仅使学生在模拟集成电路设计这一工程方向上受益，也提高了学生总体的工程人才素质，为更广阔的发展道路打下基础。
“实例项目”应该给出适度的引导和参照。因为学生是初学者，学习是从模仿开始的！让学生做能力以外的事情而不给予引导，不仅会事倍功半，挫伤学习动力，也不符合科学的、讲究效率的工程精神。当然引导是适度的，不能包揽。
第三阶段，选取对于这个工作方向有浓烈兴趣的优秀学生，尝试做一些具有实用性、创新性的项目。具备相关条件的情况下，可以和企业合作，做出实际的产品，让学生的劳动与智慧能够真正开花结果。
以上总述了以实例项目为支撑的工程学习的三个阶段，可在思路上为广大工程相关的老师同学们提供参考。各个阶段具体的的设计与实施，需要不同细分行业的老师同学根据自己的特点来进行。在本文的续篇“模拟集成电路设计教学探讨（二）”中，会以模拟集成电路设计中低压带隙基准源为例，阐述一个具体的“实例项目”（即上文中的第二阶段）。欢迎广大读者阅读交流。
2 结束语
模拟电路设计像很多工程学科一样，许多方法、结论需要反复实践才能掌握。“给学生一些事情去做，而不是给他们一些东西去学。”应该成为工程师培养的核心思想。本文描述了一个“实例项目”为支撑的工程学习教学思路，以供广大教育、培训人士参考。希望更多的学生能够有良好的实践平台，了解相关工作方向和工作方法，获得所需的工程素质。
参考文献
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关键词：同步时序逻辑；预测分析法；状态表
中图分类号：TP331文献标识码：A文章编号：1009-3044(2012)04-0833-03
State Table of Forecast and Analysis Method
FU Chun-ying
(Guangzhou Institute of Computer Engineering Department, South China University of Technology, Guangzhou 510800, China)
Abstract: In the sequential logic circuit analysis, through characteristic analysis of the next state equation and output equation, summed up the corresponding input combination forecast law, refer to rule on state table to fill out, can greatly improve the state table of the filling speed and accuracy; and allows students to have a more in-depth secondary state equations understand, have very good inspiration.
Key words: synchronous sequential logic; forecast analysis; state table
时序逻辑电路的分析和设计一直是数字逻辑教学中的重点和难点，尤其是状态表的构造非常关键，因为状态表的构造是时序逻辑电路分析当中最花时间的部分，而且一旦出错，后面的状态图和逻辑功能就错了，所以，状态表构造的正确与否就成了时序逻辑电路分析正确与否的关键。
1同步时序电路分析中的应用
在传统的时序逻辑电路分析当中，一般的分析顺序为：
1)列出激励方程、输出方程和次态方程；
2)列出状态表、画出状态表等；
3)根据状态表和状态图描述电路功能；
如图1的同步时序逻辑电路图，各触发器的状态方程分别为：
2同步时序电路分析中的应用
这种预测分析方法在异步时序逻辑电路分析当中同样是适用的，但是因为异步时序逻辑电路在分析的时候还要考虑每个触发器的时钟输入（CP）是不是处在该触发器的触发沿，如果刚好在该触发器的出触发沿，则在满足次态方程的输入情况下，该触发器的次态为1，其余输入情况下为该触发器次态为0；如果时钟输入不在触发沿的，该触发器的次态与现态保持一致。按照上面的原则同样能用预测分析法将状态表填写完成。所以，将以上方法总结为具体的3个
步骤：
1)根据激励方程在状态表中某一触发器处在触发沿的输入情况下填写触发沿；
2)在填有触发沿同时又满足次态方程的输入所对应的次态输出地方填写1，不满足的填写0；
3)没有填写触发沿的输入所在行，次态保持与现态一致，
例如，用预测分析法对图2的异步时序逻辑电路进行分析。
参考文献：
[1]林红.数字电路与逻辑设计[M]. 2版.北京:清华大学出版社,2008.
本文对目前在电子电气通信专业的课程高频电子线路实验提出了改进思路，针对目前在实验中采用软件仿真代替搭建实验电路的流行做法，提出了商榷。本文建议在低年级短学期阶段让学生接触电路板制作、高频防电磁干扰设计准则，通过制作通用高频电路板并调试高频电路，接触高频电路设计，激发学生今后学习电路的兴趣，培养电路调试能力，缩短未来高频电路实验需要的时间，在高频实验中将软件仿真和电路搭建调试结合，用软件仿真验证理论知识，用搭建电路实现功能。
关键词
电子线路；实验；仿真；电路搭建
1前言
高频电子线路课程，又称通信电子线路，是高校电子、电气、通信专业的必修课程，由于该课程工程实践性较强，通常必须配有相应的实验课程。通过调查目前国内高校针对该课程相应的实验课程设计，我们发现目前该课程理论阶段一般设置课时为36-64学时，而相应的实验通常有10-24课时。高频电路类似于乐高积木，即其每个部分基本功能实现都具有固定的经典电路，整体电路设计需要根据电路参数计算，在每个功能部分从几个经典电路中选择合适的一个即可，这样多个基本功能电路采用乐高积木般组合搭建而成最终电路，这点与低频电路不同，低频电路很多时候需要自己设计，而高频主要还是“搭积木”。这样看似乎该课程实验很简单，其实不然，在很多侧重理工的大学（通常这类大学对该课程要求更高、赋予更多课时），该课程和对应的实验课均被称为“杀手课程”，很多学生提起来都头疼。高频电路实验主要是对教授的经典电路进行验证，因此设计部分不是难点，实验的难点在于如何成功调试电路。在实际实验中常常会出现设计验证成功，但电路不成功的情况，比如高频振荡电路无论如何都无法起振、功率放大电路输出信号严重失真等现象，这源于高频电路中电磁干扰很严重，为消除电磁干扰对走线的粗细、走线的拐角、电源线的布设位置、接地处理、哪里需要添加去耦合电容、去耦合电容的容值选取多大等等均需要经验，因此有种说法：“能设计开发模拟高频电路的工程师如同老中医，越老越珍贵。”而这些知识理论上很容易，远比高频电路设计计算容易理解，但实际应用时颇有“大音希声，大象无形”的感慨———飘渺难以把握的感觉，调试相同的2个PCB版，一个很容易就调通了，另一个无论如何效果不好。
2当前实验课程设计现状及问题
正是为了避免高频电路设计容易、调试难的这个特点，当前很多学校在高频电路实验中普遍采用两种方式：（1）软件仿真，目前常用的实验仿真软件有Candence中的pSpice，NI公司的multisim，其中multisim在目前高校应用是最广泛的；（2）使用现成的调试好的实验板/箱，同学只需要改变电路中某个器件的参数，然后通过使用滤波器测试输出变化即可。在我们调研中发现以上两种方式目前前者约占60%出头，并且近几年来有越来越受欢迎的趋势，后者约占40%。无论采用以上哪种方式进行实验，均避开了电路调试这个环节，的确电路调试时间远大于设计所花费时间，并且可能最终电路还调试不好，而以上两种方式只有做实验快慢的问题，绝不会出现实验做不出的问题，老师减少了工作强度，学生能完成实验，大家皆大欢喜。我校高频电子线路实验以上两种方式都采用，我们对以上两种实验方式的反思来自于本校近几年毕业生的反馈，很多在学校动手能力较强、成绩比较好的学生反映，在实际工作中进行电路设计和调试，设计还比较简单，如何选择器件参数也会计算，但当PCB板做好需要调试时若电路出现问题，根本就不知所措，没有任何头绪，不知道从哪里开始排查，单位里老工程师问是否大学里做过实验？答曰做过，软件仿真直接在实验板上测试的。他们反馈希望在大学学习阶段尽早接触实际电路设计调试。我们认为仿真软件代替实验，固然可以使得实验变得简单，学生能够用鼠标键盘改变电路中某个元件的参数，轻而易举地测得某个位置参数变化对输出的影响，对所学理论有直观感性的认识，但亲手搭建实验电路也是必不可少的。因此目前对高频电路的设计实验，还是应该以软件仿真、实验板测试和实际电路设计调试相结合，不可简单用一个代替另一个。但做高频实际电路，需要的时间很长，不可控因素较多，而大学高频电路实验课程一般有10-24学时，有的学校甚至少至只有6学时，在如此少的时间内面对复杂电磁干扰下的电路，能调试成功电路的难度还是相当大，如果学生经过很长时间不能完成电路，他们就会感到沮丧，彻底丧失了学习的兴趣。
3实验改革思路
为了保证实验能达到验证电路设计理论、调试电路的目的，同时在此前提下将任务简单化，笔者提出了高频电路系列实验的改革方案，即“从娃娃抓起”，将该实验分两个分阶段完成，从大学一年级就逐步开始实施。改革的基本思路是将该实验进行分解，其中某些分解的部分与其他课程实验、实习、短学期相结合，并将这些结合后的实验结果用于后续的高频电路实验中，相当于拉长了该课程的实际实验学时，具体思路为将整个高频电路实验分为两个阶段：第一阶段为第二学期的短学期电子线路实习阶段，在此阶段完成部分高频电路实验内容；第二阶段为第六学期的高频电路实验阶段，在此阶段完成高频电路具体功能实现的调试和学习。
3.1第一阶段改革方案
首先由高频电路实验教师设计一个通用的高频电路实验版，在这个实验版上可以完成目前高频电路实验课程需要的所有实验。这步由高频电子线路实验课老师和理论课教师合作商讨完成，无需学生参与。教师将该通用板的原理图和PCB图交给负责一年级暑假电子线路实习的老师，通常电子、通信、电气专业在一年级暑假会有电子线路短学期实习，这时候学生们实际上还没有接触电路设计的任何理论知识，以往短学期实习是让他们学习使用制电路图软件，并最终做出实际电路，而电路多来自于在这之后的二年级低频电子线路课程，改革后将短学期实习内容略做修改：学习使用制版图的软件，学习高频防电磁干扰的基本设计理念，根据老师给出的原理图画出PCB图。由于此时的学生既没有电路基本知识也无调试电路板的经验，仅有在步骤（2）中学习到的一些理论，在此情况下他们画出的PCB图必然和能实际应用的PCB图有很大差异，因此需要短学期指导教师的纠错：在同学上交自己的PCB图后，短学期指导老师将高频电路实验老师设计的PCB图发给每个同学，同学自己比较两个PCB设计的差异，对照在步骤（2）中高频设计基本理念，分析自己的设计与老师给出的设计中有哪些不同？这些差异中哪些是无关紧要的？哪些部分是违背了高频设计基本理念的？写出总结报告，并根据参考图修改自己的通用电路板的PCB图，在此过程中有任何疑问可以与短学期指导老师和高频电子线路实验老师商榷，最终完成制版。电路焊接练习：当通用PCB版制成后，由高频电路实验老师给出高频电路中的几个常用电路（每个电路是PCB的一部分），由学生自行选择哪个电路（或者说PCB板哪个部分）进行焊接练习。考虑到此时的同学们没有电路分析知识，这里我们推荐选择高频振荡电路或者高频小信号放大电路，因为这两个电路调试相对简单，每个同学任选一个作为焊接电路，将分体元件焊接在PCB板上，分体元件由短学期指导老师统一采购分发给同学们。此过程没有改变电路实习短学期的教学目的———训练学生焊接电路，电路所使用的器件、各个器件参数均由高频电路实验老师指定，学生仅在此过程中练习焊接技术。短学期实习阶段的电路调试，此电路调试不同于高频电路实验课的调试，在此阶段同学们主要检查电路是否虚焊，有无短路等问题（这些问题必须在短学期解决），学会使用各种测量仪器，具体电路效果的调试需要应用电路理论知识解决问题，此阶段同学们还不具备条件，如果前面的调试都顺利完成，则老师可以指导学生完成进一步的简单效果测试。电路调试过程中，不仅负责电路实习的老师在场，高频电子线路实验老师也要在场，帮助带领同学们解决遇到的问题。由于短学期实习时间较长，并且时间集中，相比于高年级的实验课时时间上充裕了很多，通过电路调试中解决问题的过程，同学们学会了示波器等测试仪器的使用方法，由于电路原理对于一年级的同学还是没有概念的，因此每一步骤的调试都要在老师指导下进行，比如测量输入信号后测试三极管输出，三极管的输出放大信号应该是输入信号的多少倍，老师必须告诉同学倍数的范围在多少以内是合理的，诸如此类。对应高频电磁干扰的问题，老师不能直接告诉学生如何处理，而要求学生自己通过上网查资料的方式找答案，这部分知识对理论要求不高，所以学生即使没有学过电路知识也可以理解，再经过一段学生自己找资料解决问题的阶段后，高频电路实验老师帮助学生一起解决电磁干扰的问题。通过一年级的短学期经历，激发同学们对电路设计的兴趣，而兴趣往往是最好的老师，引导他们在二年级时学习低频电路有好奇心，学习的主观能动性更强，学习效果更好。低频电路是高频电路的基础课程，只有低频电路学好了，高频电路才有可能学好，所以适当调整一年级短学期实习内容，可以为后续课程打下良好的基础。另外，通过短学期的学习，学生有充裕的时间调试电路板，学习高频防止电磁干扰的方法等，这样可以提高在高频电路实验中的效率，减少调试电路所花费的时间。
3.2第二阶段改革方案
我们建议在高频电路实验中将软件仿真与硬件电路调试结合，进行实验设计，比如在经典高频功率放大器电路实验中，先用软件仿真电路，通过更改负载值、基极电压，调整分压值，更改输入电源电压等，在软件中观察输出电压、电流的变化，并画出对应曲线，将该曲线与理论曲线相比较，验证理论，正如前面所述，这样实验花费时间较少，难度低，学生都能做出来，不会有挫败感进而丧失学习的兴趣。然后固定各部分参数值，让学生使用他们自己一年级短学期制作的分离元件搭建高频功率放大电路，进行功能调试，即用焊接好的电路板达到设计功能要求，由于已经在一年级处理过电磁干扰的问题了，此时工作量大为减少，他们面对新的高频电路无法工作时，惶恐感没那么强烈，多少还是有些经验的，加上实验老师的辅导协同帮助，绝大部分同学有能力在规定时间内解决问题。然后我们采用反向设计法进行实验：在现成的实验箱中任选一功能模块，这些模块都是二层电路板设计，对这个功能首先学生进行电路设计，为加快时间只需完成原理图设计即可，然后学生被要求画出试验箱中该模块的电路，比较自己设计的电路与实际电路之间的异同，分析为什么会出现这些差异？这些差异哪些是允许的、无关紧要的，哪些是由于设计不当引发而必须改正的，写出分析报告。通过反向设计，同学们能体会到理论和实践的差异，在今后的工作中不可掉以轻心，多思考，积累经验。
4总结
我们三年前进行高频电子线路课程改革，在改革的第一年在一年级同学短学期期间也要求二年级同学一道参与制作PCB板、焊接元器件，到了三年级下学期这些同学学习高频电路时，他们已经迫不及待要验证自己以往的劳动成果了，调试电路时主动性大大增强，几乎没有人像以往那样什么问题都等老师来解决，很多同学自发组成讨论组，自己上网查资料，基本能做到独立调试好电路，相比用软件仿真和用实验板，教师在该课程实验阶段的工作量会有些增加，同学们在规定学时内完成实验电路调试也是可行的，教师和学生的压力均在可承受范围内，但实际能力得到了更多的锻炼。
作者：侯俊 陈文 单位：上海理工大学光电信息与计算机工程学院 上海应用技术学院
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【关键词】电路；信号与系统；教学方法
《电路》和《信号与系统》课程是电气工程及其自动化本科专业的重要专业基础课，所涉及的基本概念和研究方法已逐渐应用于电气技术中的各个领域。《电路》课程研究电路的基础知识，《信号与系统》课程研究信号与系统的基本概念、基本理论和基本分析方法，应用现代数学的方法和结论阐述和解决物理问题，将物理意义与数学论证紧密结合。由于该课程理论性较强，公式和理论推导证明较多，在教学上具有一定的难度，并且该课程的教学质量关系到后续课程的教学质量。本文结合笔者对上海电力学院电气工程及其自动化专业本科大学二年级和大学三年级学生的《电路》和《信号与系统》教学过程中的实践和体会，在教学内容、教学方法和实验教学等方面进行了一些探索和研究。
一、教学内容的选择
针对上海电力学院电气工程及其自动化专业本科的学生，选择由我院教师编写的中国电力出版社出版的《电路》和由我院教师编写的清华大学出版社出版的《信号处理原理与应用》作为教材，教材介绍了电路的基本原理和连续时间信号及离散时间信号与系统的分析[1-2]。我院电气工程及其自动化专业大学二年级的《电路》课程包含正弦交流电路频域分析（相量法）、非正弦电流电路分析（傅里叶级数展开分析方法）、电路的复频域分析（拉普拉斯变换的方法）、系统的网络函数、状态方程等内容，这些内容在传统的《信号与系统》课程中也是授课内容。对于这部分内容，《信号与系统》课程重点从“系统”的角度进行讲授。由于电气工程及其自动化专业后续课程中不再开设《数字信号处理》课程，在《信号与系统》课程中加入了离散傅里叶变换、滤波器的原理与设计等相关知识，让学生能够更多了解数字信号处理的相关技术。
二、教学方法和教学手段的改革
为了提高《电路》和《信号与系统》课程的教学质量，培养学生实践能力及创新能力，对教学方法和教学手段进行改革。
（一）将《电路》课程和《信号与系统》课程的内容有机结合
《信号与系统》课程的核心是几种变换域方法的原理和应用[3]，通过建立“电路、信号与系统”的概念，帮助学生理解各种变换方法。对于连续时间信号与系统，“电路”课程从“路”的角度分析电路的电压、电流和功率；《信号与系统》课程从“系统”的角度分析电路，将该电路看作系统，研究该系统的输入与输出的关系。“时域分析”用数学的方法求解电路，阐述信号与系统的物理意义；“频域分析”研究是系统的幅度频率响应和相位频率响应；“复频域分析”通过拉普拉斯变换的方法，将时域变换到复频域，以较简便的数学方法求解电路。
在《电路》课程中，用相量法对正弦交流电路进行分析，其实质就是采用变换域的方法，将时域变换到频域下进行研究，在讲授“电路”课程的时候，强调变换域的思想；在后续章节讲授拉普拉斯变换，继续阐述变换域的方法，并说明两种变换之间的关系。学生在《电路》课程中较早接触到变换域的思想，学习《信号与系统》课程中连续时间与系统的傅立叶变换，离散时间与系统的Z变换和傅里叶变换，教学方法上突出了承上启下、循序渐进的教学理念，学生容易掌握，教学效果良好。
（二）用类比的方法授课
《信号与系统》课程学习过程中，大部分学生对连续时间信号与系统能够较好的理解和掌握，但是学习离散时间信号与系统存在一定的困难。针对课程中的连续时间信号与系统和离散时间信号与系统具有平行相似的特点，采用类比法讲授两类信号与系统的基本概念、基本理论和基本分析方法，学生在了解数学基础较好的连续时间信号与系统理论的同时，通过联想举一反三的充分理解数学基础比较薄弱的离散时间信号与系统理论。《电路》课程中介绍一阶电路的时域分析方法，总结出来三要素法，直观清楚。二阶电路的时域分析方法比较复杂，引入了复频域的拉普拉斯变换，分析高阶电路非常有效，学生直观的意识到通过变换域的方法带来很大的方便。对于《信号与系统》课程中的z域变换的方法可以采用类似的方法授课，让学生较好的理解离散系统[4]。
（三）理论与实际相结合
课堂教学内容要与实际生活联系，让学生保持学习的热情和兴趣。《电路》和《信号与系统》课程的理论性比较强，内容相对比较枯燥。要激发学生的学习兴趣，选取一些生动的实例融入到课堂教学中。电力系统中的谐波分析，通过快速傅里叶变换的方法进行分析。学阶电路的放电过程时，从时钟的钟摆入手。推动钟摆开始摆动，它将以某种频率振荡，控制频率的主要是钟摆的长度。在钟摆中，能量在势能和动能之间转换，这两种形态间的能量的转换就是导致振荡的原因。最后由于摩擦的作用，任何物理振荡都会停止。将电容器和电感器连接在一起组成的二阶电路， 电容器储存电场能量，而电感器储存磁场能量，电容器将通过电感器进行充放电，直到金属导线中的电阻耗完能量振荡结束，振荡频率取决于电感器和电容器的大小。理论联系实际的教学有利于增强学生创新意识和实践能力，提高学生的综合素质。
三、加强实验教学
结合我院的实际情况，将Matlab软件引入《电路》和《信号与系统》教学中，坚持结合工程应用需要，培训学生实验能力。Matlab软件具有完备的图形处理功能，实现计算结果和编程的可视化，为该课程的实验体系提供了强大的支持。结合科技界、产业界的应用要求，课程组明确将MATLAB运用技术，并作为实验考核的内容。经过这样训练的学生，既能掌握基本理论和主要算法，又能将它作为工程实现，实践能力得到培养。
四、结束语
前文结合我院“信号与系统”课程教学改革的实践，从学生评教和督导听课来看，学生和督导认可教师的授课方式，大部分学生增强了学习热情，考试成绩也有很大的提高。结合教学要求，科学编排教学内容；结合学生能力培养需要，科学设计实验；结合教学效果需要，推动教学互动，促进教学相长。教学改革有助于提高教学质量，增强学生的实践能力及创新能力。
参考文献：
[1]杨欢红，杨尔滨，刘蓉晖.电路[M].北京：中国电力出版社，2007.
[2]靳希，杨尔滨，赵玲.信号处理原理与应用[M].北京：清华大学出版社，2008.
[3]许波等.“信号与系统”课程教学改革思考与实践[J] .南京：电气电子教学学报， 2008， 30（1）：8-10.
[4]郭荣艳，刘晓青.“电路”与“信号与系统”课程优化整合与改革实践[J].中国电力教育，2011， 16（16）：80-82.
基金项目：
本文系“上海电力学院2014年度教改项目”（项目编号：20141403）的研究成果。
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