电子技术实践能力一体化培养模式探究

1、电子技术实践能力一体化培养模式探究蔡苗，蔡红娟，周斌（武昌首义学院 信息科学与工程学院，湖北 武汉430064）摘 要：论文围绕传统与现代电子技术实践能力培养一体化的思路，以强化学生的现代电子技术应用能力，夯实理论基础为目标，以泰克智能教学联合实验室和ALTERA联合实验室先进的硬件环境为支撑，从课程设置、实践内容、实验平台三个方面深入研究现代电子技术实践能力一体化培养模式，经两轮试点验证，获得了良好的教学效果，具备一定的科学性和较强的推广性。关键词：电子技术；实践能力；一体化教学中图分类号：G420 文献标识码： 文章编号： Research on Training Model of Ele

2、ctronic Technology Practice Ability IntegrationCAI Miao，CAI Hong-juan，ZHOU Bin(WuChang ShouYi University, Wuhan 430064, China )Abstract: This paper focuses on the integration of traditional and modern electronic technology practical ability training, aims to strengthen students'modern electronic

3、 technology application capabilities, and solidifies the theoretical foundation. It is supported by the advanced hardware environment of the Tektronix Smart Education Joint Laboratory and the ALTERA Joint Laboratory. The integration training model of modern electronic technology's practical abil

4、ity is studied from three aspects: course setting, practice content and experimental platform. After two rounds of experimental verification, it has obtained good teaching results and has a certain degree of science and strong popularization.Keywords: electronic technology；practical competence；integ

5、rated teaching40 引言电子技术相关课程包括“数字电路与逻辑设计”（后简称为数电）、“模拟电子技术”、“电子线路实验”、“电子线路课程设计”，是电类专业十分重要的专业基础课程。传统电子技术能力培养注重学生电路搭建、故障查处、仪器使用等专业基础核心能力的获得；现代电子设计要求便捷、灵活、高效，需要学生熟练掌握EDA（Electronics Design Automation，电子设计自动化）技术，具备较强的建模、仿真、FPGA（Field Programmable Gate Array，现场可编程门阵列）设计等能力1-3。收稿日期：2019-06-12；俢回日期：2019-09-1

6、7基金项目：湖北省教育厅2016年高等学校省级教学研究项目（鄂教高201622号），武昌首义学院重点教学研究项目（2017Z08）第一作者：蔡苗（1979-），女，硕士，副教授，从事电子技术与自动化控制方面的教学科研工作。联系电话E-mail：caimiao0906笔者所在高校为“应用型本科”，着力培养学生具备扎实的基础理论功底、较硬的专业核心能力、较强的工程应用能力。原有的电子技术课程体系在设置时，传统与现代电子技术实践能力的培养自成一体，缺乏连贯性、系统性；随着科技发展、单位用人需求，现代电子技术实践能力需加强，而这块的能力只在大三的EDA类课程中得到培养，时间较

7、晚且学时较少；EDA课程教学内容在安排上，有部分内容与数电知识重复，而这部分学时可以转移为实践教学。针对这一系列问题，笔者所在的电子系围绕传统与现代电子技术实践能力培养一体化的思路，以强化学生的现代电子技术应用能力、夯实理论基础为目标，以泰克智能教学联合实验室和ALTERA联合实验室先进的硬件环境为支撑，从课程设置、实践内容、实验平台等三个方面深入研究现代电子技术实践能力一体化培养模式。1 重构课程体系，实现课程设置一体化以现代能力培养为主线，按照“电子技术基础理论及实验、电子线路课程设计、EDA课程设计”三位一体的教学模式，将涉及到的课程进行优化整合，重构教学内容。电子技术专业基础课程的教学

8、目的是让学生掌握基础理论，具备基本设计能力，注重教学内容的理论性和系统性。原EDA课程在与传统数电课程进行内容优化整合时，应侧重于电子技术专业基础能力的获得，以此为原则，采用实例驱动的方式优化整合课程内容。具体设置如下：（1）传统数电课程与EDA课程融合将原EDA课程中，可编程逻辑器件和硬件描述语言基本语法融入数电教学中，通过对组合电路、时序电路的建模讲解；通过实验讲解Quartus II软件开发平台。课程融合的目的有四：其一，加深对数电基础知识的理解，增强知识的应用能力；其二，建立现代电子系统设计的一般概念，使学生尽早接触专业应用；其三，降低语言建模的学习难度；其四，培养学生的自学能力。故而

9、，在进行课程整合时，应将传统的数电课程和EDA课程中的部分内容进行融合，而非简单叠加。例如，讲解基本语法时，以2选1数据选择器为例，通过逻辑图比对讲解结构级建模，进而引出Verilog HDL（Hardware Description Language，硬件描述语言）的内置门级元件；通过表达式比对讲解数据流建模，进而引出运算符、wire型变量、位宽变量；通过功能表比对讲解行为级建模，进而引出语句块、敏感事件等。融合后，教学重点及培养目标相应的做部分调整。比如，传统数电教学的重点“集成器件的外部特性及应用能力”就应调整为“器件应用能力+数字逻辑设计思维+建模能力”。这两门课程的融合，可以使学生在

10、加深理解掌握电子技术基础知识的同时，接触现代电子设计的技术和方法，两者互为补充，既利于基础理论与实践的结合，提高和调动学生的学习兴趣，克服理论学习枯燥乏味的问题，又可以使学生在大二就建立起现代电子系统设计的基本概念，以便为培养应用创新型人才奠定基础。（2）EDA课程与课程设计融合原EDA课程中专业应用性较强的内容通过数电后续的电子技术课程设计及EDA课程设计这两门实践课程来学习，培养学生的现代电子系统设计综合应用能力。试点实施证明，通过课程体系的整合，可以提高课程的系统性、连贯性，增加数电基本理论与EDA技术的融入度，增强知识应用性，有利于促进学生对电子技术基础理论的掌握，同时，在总学时变动不

11、大的情况下，加大了实践环节的培养力度。2 按阶梯设置实践环节，实现实践内容一体化实践环节内容在设置上，采用阶梯式，按“分立元器件、中小规模集成电路、可编程逻辑器件”三层次一体化设置，由基础到应用，由单元到系统，逐步培养学生的现代电子系统应用能力。（1）电子线路实验仍以面包板搭建为主，使用分立元器件及中小规模集成电路，着重培养学生的基础知识应用能力及传统电子技术实践能力4-5。这部分内容经过前期的教研，已经比较成熟，笔者在之前的基础上，增加Multisim仿真，利用二课进行实验预习，提升实验效果。（2）数电随堂实验采用中小规模集成器件，采用语言对组合、时序电路简单建模。目的是使学生巩固理论知识，

12、接触现代电子设计的技术和方法，建立现代电子系统设计的基本概念。（3）电子技术课程设计是对电子线路实验和数电实验的综合应用，采用中规模集成电路和大规模器件完成。采用实例驱动的方法，有针对性的对要用到、但是前期数电当中未讲到的硬件描述语言（如状态机）、前期使用开发环境使未用到的功能以及开发板的结构进行补充，强化学生传统电子技术实践能力，提升现代电子技术应用能力。设计项目在安排时，应考虑到跟后续EDA课程设计的衔接性，做到对前课的查漏补缺，以及对后课的承上启下。（4）EDA课程设计采用大规模可编程逻辑器件完成，采用项目驱动安排教学内容。内容在设置上结合专业应用，完成一个较大的电子系统。比如，将物联网

13、专业后续课程用到的嵌入式实验箱中FPGA部分能够完成的实验项目融合到EDA课程设计中，通过方案设计、语言描述、下载实现等，强化现代电子技术应用能力，培养创学生的新能力、团队协作能力6。3 平台进行融合，实现实验平台一体化联合实验室配备了高性能的示波器、信号源、电源、计算机及DE2开发板。依托联合实验室，将面包板，EDA软件、FPGA硬件开发深度融合，来构建一体化的实验平台，通过全方位的工程实践能力培养，使学生具备较高的现代电子技术应用能力。（1）电子线路实验，采用面包板搭建，旨在通过电路安装、调试，培养学生电路装配、数据分析、故障排查、仪器使用等传统电子技术专业核心能力。（2）数电实验利用Qu

14、artus II软件和DE2硬件开发平台，采用Verilog HDL建模实现，通过语言描述下载观察现象分析，培养学生语言建模能力及数据分析能力，为学生呈现电子电路设计的系统性。（3）电子技术课程设计，同时采用语言建模及面包板搭建来完成设计内容。采用分组的形式，由学生小组讨论设计方案，并通过硬件描述语言仿真验证设计方案，培养学生小系统的现代电子技术设计能力，同时为后续的EDA课程设计做铺垫；然后通过面包板分单元共同搭建、单元调试及系统联调，强化传统能力，培养学生的团队合作能力。（4）EDA课程设计采用DE2硬件开发平台实现，在之前掌握的电子技术专业基础核心能力的基础上，采用现代化的设计方法，通过

15、方案设计、语言描述、下载实现，培养学生的工程应用能力、创新能力、团队协作能力。4 结语笔者按照现代电子技术实践能力一体化培养思路，将传统数电知识与EDA知识融合，重构了理论与实践教学体系，在有限的学时内，夯实理论基础、加强实践环节的培养力度、强化学生的现代电子技术应用能力，为后续专业课的学习及专业能力的提升打下坚实的基础，增强学生的就业适应性。经过两轮试点班的探索和验证，均产生了良好的教学效果，具备一定的科学性和较强的推广性。参考文献1 杨慧敏.电子技术实践环节的探索与改革J.上海:实验室研究与探索,2004,23(3):61-63.2 刘银萍,陈惠珊.“数字电子技术”实验教学改革的探讨J.上海:实验室研究与探索,2006,25(8):981-983.3 赵文来,严国红,杨俊秀.电子技