电工电子技术基础（第2版）（微课版）（AR+H5交互） 教案 何芸 项目8-10 数字时钟电路的设计与调试-EDA 设计+实践

理实一体化教案用纸理实一体化课程教师教案本（202X～202X学年第X学期）课程： 电工电子技术 适用专业：授课班级：班级人数： 授课教师：院（系）：

教学单元教案教学设计概述课题名称项目8数字时钟电路的设计与调试任务8.1时序逻辑电路的分析任务8.2振荡器的分析与应用课题序号19授课日期第14周课题时数2课时数分配理论授课：1练习/实训：1教学目标知识目标：理解时序逻辑电路与组合逻辑电路的本质区别，掌握其基本特点（具有记忆功能、输出与历史状态相关）；掌握常见振荡器（如RC振荡器、石英晶体振荡器）的基本工作原理及其在数字系统中作为“时钟源”的核心作用。能力目标：能够区分简单的时序与组合电路；具备分析基本振荡电路（如555定时器构成的多谐振荡器）工作过程、测量其输出波形与频率的能力。素养目标：建立“时间基准”是数字系统运行基础的重要概念；在电路分析与测试中，培养严谨、精确的实证精神和规范操作习惯。重点与难点重点：1.时序逻辑电路的核心概念：通过与组合逻辑电路的对比，深刻理解“状态”“时钟”“现态”与“次态”等关键概念。2.振荡器的功能与应用：理解振荡器作为“系统心脏”产生稳定时钟脉冲的作用，掌握一种典型振荡电路（如RC振荡器）的起振与稳幅原理。难点：1.“时序”概念的建立：从静态的逻辑分析转向动态的、与时间相关的状态分析，对学生抽象思维能力要求较高。2.振荡频率的稳定性理解：理解影响振荡频率的因素（如RC值、晶体特性）以及石英晶体为何能提供高稳定度的时钟基准。教学场地理实一体化电子技术实验室。教学方法采用“对比启发、案例引导、实验探究”相结合的方法。教学手段对比演示/动画：使用逻辑电路仿真软件或动画，动态演示组合电路（如编码器）与时序电路（如触发器）在输入变化时输出响应的不同。核心实物与仪器：RC振荡电路模块、石英晶体振荡器模块、示波器（用于观测波形、测量周期/频率）。频率影响因素探究套件：提供不同阻值、容值的电阻电容，供学生更换并观察频率变化。课程思政设计围绕“时间基准与规则意识”展开。通过阐述稳定、准确的时钟信号是数字世界有序运行的基石，引导学生理解规则、标准与秩序在集体协作和现代社会运转中的极端重要性。在探究振荡频率稳定性的实验中，培养追求精确、严谨务实的科学态度。结合我国在北斗导航系统等高精度时间频率领域实现自主可控的重大战略意义，激发学生投身基础元器件（如高性能晶振）研发，为筑牢国家信息基础设施底座贡献力量的使命感。

教学设计及反馈教学环节用时设计教学活动教学内容辅助资源课前课前1天布置自主预习与初步探究观看微课，初步了解时序逻辑电路与组合逻辑电路的区别；了解振荡器在电子设备（如手表、手机）中的普遍作用。在线课程平台、对比介绍微课（组合电路vs时序电路）课中20分钟任务引入与问题提出问题引入：提问“数字系统如何记录或‘记住’时间与状态的变化？”，对比组合逻辑电路（如之前的译码器），引出具有“记忆”功能的时序电路概念。概念对比：使用仿真软件，动态演示同一组输入信号下，一个加法器（组合电路）和一个D触发器（时序电路）输出的不同响应，直观建立“时序”与“状态”的概念（重点与难点1）。PPT（含对比表格）、电路仿真软件（动态演示）20分钟时序电路基础与“时钟”概念引入讲解时序电路的基本模型（组合逻辑部分+存储单元），引入“时钟(CLK)”信号的核心作用——协调所有状态同步更新。提出关键问题：“这个协调整个系统的、规律性的时钟脉冲从何而来？”，自然过渡到振荡器的学习。时序电路基本结构框图、时钟信号波形图35分钟振荡器探究实验任务一：观察与测量：搭建一个由555定时器或门电路构成的简易RC振荡器，用示波器观察并测量其输出的方波波形、频率和幅度。任务二：参数影响探究（攻克难点2）：更换不同的电阻R或电容C，测量并记录频率的变化，验证频率公式f≈1/(RC)，理解元件参数对频率的影响及RC振荡器稳定性局限。RC振荡器实验套件、石英晶体振荡器模块、双踪示波器、不同阻容值的元件、实验记录表15分钟总结梳理与思政升华总结“时序逻辑”需要“时钟脉冲”，而“时钟脉冲”源于“振荡器”，形成知识闭环。强调稳定、可靠的时钟是数字世界有序运行的根基。结合实验中追求频率稳定性的实践，引申规则意识、严谨精神的重要性，并联系我国北斗卫星导航系统对超高精度时间基准（原子钟）的自主掌控，阐述其战略意义，激励学生打好基础（融入“时间基准与规则意识”思政主题）。数字系统时钟链路简图、北斗系统或原子钟相关图片/短视频课后30-60分钟电路设计与仿真拓展在仿真软件中构建一个简易时序电路（如使用D触发器构成的移位寄存器），并为其配置一个虚拟信号源（模拟振荡器），观察其时序波形；分析RC参数对频率的影响。电路仿真软件教学成果学生成功建立了时序逻辑与组合逻辑的核心概念区分，并通过实验掌握了振荡器的工作原理及频率测量方法，达成了从抽象理论到具体信号认知的初步跨越。教学效果与改进教学有效帮助学生理解了时序概念并掌握了基础测量技能。但学生对时序状态机的深层分析（如状态转换图）仍显薄弱。后续需借助更多仿真动画，将抽象的状态转换过程可视化，以深化理解并提升设计能力。

教学单元教案教学设计概述课题名称项目8数字时钟电路的设计与调试任务8.3分频器与计数器的分析任务8.4编码器与译码器的分析课题序号20授课日期第14周课题时数2课时数分配理论授课：1练习/实训：1教学目标知识目标：掌握分频器、计数器、编码器、译码器的基本功能、工作原理及典型应用；理解其在数字时钟等时序逻辑系统中的角色与相互关联。能力目标：能够分析简单分频与计数电路的时序波形，并设计满足特定模值的计数器；具备识别与解析编码器、译码器电路逻辑功能的能力。素养目标：培养时序分析与系统集成的逻辑思维；形成严谨、精确的数字电路设计习惯，建立模块化、层次化的工程意识。重点与难点重点：1.计数器的工作原理（同步/异步）、功能（计数、分频）及典型芯片的应用分析。2.编码器与译码器的功能区别、典型芯片（如74LS148编码器、74LS138译码器）的真值表分析与电路实现。难点：1.时序波形分析：理解分频与计数过程中时钟信号、状态输出之间的时序关系，并能正确绘制波形图。2.综合应用设计：将分频、计数、译码等模块组合，完成特定功能（如时钟“秒”信号生成与显示驱动）的逻辑设计与分析教学场地实训室教学方法采用“功能导向-模块解析-系统整合”教学法教学手段数字电路实验箱与示波器、电路仿真软件、时序波形动态演示动画课程思政设计围绕“精准时序，系统协作”展开。通过分频与计数模块对时钟信号的“精准”分割与控制，引申时间管理、效率意识的重要性；通过编码、译码模块的功能转换与协同，强调在复杂系统中各司其职、精准配合的团队精神。结合我国在高速数字通信、北斗授时等领域的成就，激发学生对高精度数字时序技术的学习热情与责任担当。

教学设计及反馈教学环节用时设计教学活动教学内容辅助资源课前课前1天布置自主预习与初步探究观看分频/计数器、编码/译码器基础功能微课；思考“数字钟的秒信号是如何从晶体振荡器频率一步步得来的？”。在线课程平台、微课视频、数字时钟系统框图课中10分钟任务引入情境导入与问题提出展示数字钟实物或运行仿真，引出核心问题：“要实现‘秒’计时与显示，需要哪几个关键的数字逻辑模块？”引导学生识别出分频（获取秒脉冲）、计数（累计秒数）、译码（驱动显示）等功能需求。数字钟实物/仿真动态图、核心问题PPT35分钟核心模块原理精讲与仿真分析分频与计数器：讲解以触发器为核心的分频原理，重点分析同步集成计数器（如74LS161）的工作模式、状态转换与模值设置（重点1）。仿真演示输入时钟与分频后波形的时序关系（攻克难点1）。编码器与译码器：对比讲解两者功能（编码：信息压缩；译码：信息展开），重点分析优先编码器（如74LS148）和二进制译码器（如74LS138）的真值表与逻辑功能（重点2）。PPT（含时序图、真值表）、电路仿真软件35分钟功能验证与初步综合任务A（基础验证）：在实验箱上分别搭建计数器与译码器电路，输入单脉冲或低频时钟，用LED观察计数状态与译码输出，验证其功能。任务B（初步综合）：将计数器输出连接至译码器输入，观察计数状态如何被译码为对应的输出信号，初步体验模块间衔接（触及难点2）。数字电路实验箱、示波器（可选，用于观测时序）、任务工单10分钟总结梳理与思政升华回顾并板书“秒”信号通路框图（晶振→分频→计数→译码→显示）；总结各模块“精准转换、各司其职”的协作关系；结合北斗系统等高精度时频技术对国家战略的意义，强调数字时序基础的严谨性与重要性（融入“精准时序，系统协作”思政主题）。系统框图PPT、我国时频技术应用案例图片/短视频课后30-60分钟电路设计与仿真拓展设计一个模值为12的计数器（模拟时钟的“小时”计数），并使用仿真软件验证其功能；思考如何将编码器应用于键盘输入等场景。电路仿真软件、拓展任务工单教学成果学生能准确分析计数器、译码器等模块的工作原理，完成波形分析与功能验证，掌握了数字时序系统的基本分析方法，初步建立了模块化系统思维。教学效果与改进学生掌握了各独立模块的知识与验证技能，但面对多模块协同的复杂系统设计时，综合应用与调试能力尚有不足。后续可引入一个更完整的子系统设计任务，例如要求设计一个“60进制秒计数器”并驱动两位数码管显示，以强化模块接口设计与系统级调试能力。

教学单元教案教学设计概述课题名称项目8数字时钟电路的设计与调试任务8.5数字时钟电路的分析与设计课题序号21授课日期第14周课题时数2课时数分配理论授课：1练习/实训：1教学目标知识目标：掌握数字时钟电路（时、分、秒）的完整系统架构与工作原理；理解各功能模块（振荡源、分频器、计数器、译码显示、校时电路）之间的信号传递与协同关系。能力目标：能够分析给定数字时钟电路的原理图，说明其工作过程；具备根据功能需求，初步设计并调试简单数字时钟电路（如仅含分、秒显示）的能力。素养目标：培养面向完整系统的工程设计思维与全局观；在电路设计与调试中，强化严谨、细致的工程习惯和解决复杂问题的毅力。重点与难点重点：系统架构分析：理解数字时钟从“秒基准信号产生”到“时间显示”的完整数据流与控制逻辑。关键模块的集成设计：掌握如何将分频、计数、译码显示、校时等模块正确连接，构成一个协调工作的系统难点：1.整体时序的协调与设计：确保各级计数器之间（如60进制、24/12进制）的进位信号准确、同步，避免竞争冒险。2.实际调试与故障排查：当电路功能异常（如显示乱码、不计时）时，能够运用逻辑分析和仪器测量，系统性地定位故障模块教学场地实训室教学方法采用“顶层设计-模块集成-系统实现”的项目式教学法。教学手段电路仿真软件、系统实现与调试工具课程思政设计本次课思政主线围绕“系统集成与时间文化”。通过设计一个度量时间的工具，引导学生感悟时间的宝贵性与有序性，培养珍惜时间、科学规划的管理意识。在调试复杂系统、解决模块间“不兼容”或“不同步”的问题时，强调团队协作中统一目标、紧密配合的重要性。结合我国古代精密计时仪器（如漏刻、浑天仪）的智慧与当代在北斗授时等高端时间频率领域取得的成就，激发学生的文化自信与科技报国情怀，理解“守时”不仅是个人品德，更是现代工业、国防和国家运行的基石。

教学设计及反馈教学环节用时设计教学活动教学内容辅助资源课前课前1天布置知识回顾与方案构思复习分频器、计数器、译码显示电路的工作原理；分组初步讨论一个简易数字时钟（如“分-秒”显示）的实现方案框图。在线课程平台、微课视频、数字时钟系统框图课中15分钟项目启动与顶层分析教师展示一个标准数字时钟的顶层系统框图，明确核心模块（振荡源、分频链、计数器、译码显示、校时）及信号流向（重点1）。各小组简要汇报课前构思方案，教师点评并引导统一设计规范。辅助资源：数字时钟顶层系统框图（PPT/挂图）、小组方案草稿数字钟实物/仿真动态图、核心问题PPT35分钟核心设计实施与仿真验证完成一个具有“分-秒”显示（如59秒进位、59分循环）功能的数字时钟电路设计。需包含校时（按键模拟）功能。核心挑战：重点解决各级计数器（60进制）之间的进位连接与时序协调（难点1）。仿真验证：通过软件仿真，验证整体逻辑功能与关键节点波形。仿真软件如Multisim）、设计任务书、常见错误参考手册30分钟硬件实现与系统调试根据仿真成功的电路图，在数字实验箱上选择相应芯片进行硬件连接。上电调试，实现基本计时与显示功能。针对常见故障（如显示不动、乱码、进位错误），学习使用万用表、示波器进行系统性排查（难点2，融入严谨工程习惯）。数字电路实验箱、示波器（可选，用于观测时序）、任务工单10分钟总结梳理与思政升华邀请1-2个成功调试的小组分享经验；教师总结数字时钟系统的设计要点与调试心得。从“时间度量”引申至守时、惜时的品德，从“模块协同”引申至团队协作的精神，并关联我国从古至今在时间计量技术上的贡献与当代成就（如北斗授时），激励学生夯实基础、勇于集成创新（融入“系统集成与时间文化”思政主题）。成功实物作品、我国计时技术发展图文/短视频、总结性PPT课后30-60分钟电路设计优化完善设计，增加“时”显示功能（12或24进制）电路仿真软件、拓展任务工单教学成果学生成功完成了数字时钟系统的顶层设计、仿真验证与硬件调试，掌握了多模块集成的系统构建方法，并能进行基础的时序故障排查，实现了从模块认知到系统实践的跨越。教学效果与改进教学有效达成了系统设计与集成调试的核心目标。为进一步提升工程复杂度与创新性，后续可将项目升级为“带闹钟或校时功能的数字钟”，引入状态机控制逻辑，并要求学生撰写更规范的技术文档。同时，可对比基于中小规模集成电路与基于单片机的两种实现方案，引导学生理解不同技术路径的优劣与适用场景。

教学单元教案教学设计概述课题名称 项目9DAC和ADC的认知任务9.1模拟量与数字量任务9.2DAC的认知课题序号22授课日期第15周课题时数2课时数分配理论授课：1练习/实训：1教学目标知识目标：1.能准确区分模拟信号与数字信号在时间和数值上的特征，理解二者是连接物理世界与数字世界的桥梁。2.掌握DAC（数模转换器）的基本功能、核心结构（寄存器、电子开关、位权网络、求和放大器）和工作原理（按权相加）。3.了解DAC按解码网络的分类（如开关树型、权电阻网络型、倒T形、权电流型）及其主要特点。能力目标：1.能够根据电路图辨识DAC的基本电路形式，理解各组成部分的作用。2.能够根据给定的数字输入和基准电压，计算理想DAC的输出模拟电压。素养目标：1.通过对“模拟”与“数字”世界转换需求的理解，建立系统思维和工程应用的视野。2.在分析不同DAC结构优缺点时，培养成本、精度、可实现性等多维度权衡的工程意识。重点与难点重点：1.模拟量与数字量的本质区别与联系。2.DAC的基本功能、核心结构及“按权相加”的转换原理。难点：1.DAC转换特性（输入数字量与输出模拟量的数学关系）的理解。2.权电阻网络型与倒T形电阻网络型DAC的结构差异与性能比较。教学场地开放实训大楼三楼实训室教学方法问题探究、对比教学、案例教学、任务驱动教学手段PPT演示（含动图展示信号差异、DAC工作原理）、学习通平台（互动、测试）课程思政设计桥梁意识与系统思维强调DAC/ADC作为连接“模拟物理世界”与“数字信息世界”的关键桥梁，引导学生理解任何复杂系统都需要关键接口和转换环节，培养大局观和系统集成思维。精益求精的工匠精神通过讲解不同DAC类型（如权电阻网络型电阻值差异大、倒T形电阻网络型用两种电阻提高精度）的设计演进，体现工程师在追求精度、可靠性和可制造性过程中的不断优化与工匠精神。

教学设计及反馈教学环节用时设计教学活动教学内容辅助资源课前30分钟预习与思考1.在学习通发布预习任务：阅读教材“任务9.1模拟量与数字量”及“任务9.2.1DAC基本原理”。2.发布引导性问题：“请列举生活中三个模拟信号和三个数字信号的例子，并说明它们是如何被我们使用的？”“音乐CD中的数字信号是如何通过音箱变成我们听到的声音的？”3.学生在线提交初步答案，参与讨论区交流。教材、教辅、视频、微课课中10分钟一、课程引入（从生活到概念）1.播放素材：展示温度计（模拟显示）与数字体温计（数字显示）的对比；黑胶唱片（模拟）与MP3播放器（数字）的对比。2.提问互动：结合课前问题，引导学生总结模拟信号（连续）与数字信号（离散）的直观区别。3.引出核心问题：“计算机如何处理温度？音箱如何播放MP3？”——点明需要“转换桥梁”，自然导入DAC和ADC。教材、教辅、视频、微课15分钟二、新知讲授1：模拟量与数字量1.系统讲解：结合图9-1，精讲模拟量和数字量在时间和数值上的连续性/离散性定义。2.辨析强调：并非“模拟=旧技术，数字=新技术”，而是根据处理、抗干扰、存储的需求选择。3.桥梁定位：明确ADC（模拟→数字）和DAC（数字→模拟）在信号处理链中的关键位置，为后续学习定下框架。教材、教辅、视频、微课30分钟三、新知讲授2：DAC的认知（原理与结构）1.功能定义：DAC是“数字入，模拟出”的器件。2.核心结构拆解（图9-3）：结合动画，分步讲解数码寄存器（暂存数字量）、模拟电子开关（受控通断）、位权网络（产生权值电流/电压）、求和运算放大器（合成输出）和基准源的作用。3.原理升华（“按权相加”）：以3位二进制数为例，类比“用不同重量的砝码（位权）组合表示一个总重量（模拟量）”，推导出转换公式(9-1)，并解释转换特性曲线（图9-4）的阶梯状含义。教材、教辅、视频、微课25分钟四、探究与实践：DAC的分类初探1.分类概述：简要介绍DAC按解码网络的几种主要类型。2.重点对比分析：-权电阻网络型（图9-6）：讲解原理，通过公式(9-11)说明输出与输入成正比，着重分析其缺点——电阻值范围大(从R到2n−1-倒T形电阻网络型（图9-7）：讲解其如何用仅有的R和2R两种电阻解决上述问题，突出其优点——利于提高转换精度，是常见集成DAC的基础结构。3.随堂小测：在学习通上发布一道关于DAC基本原理或简单计算的选择题，即时检验理解程度。教材、教辅、视频、微课10分钟五、总结与预告1.课堂总结：回顾本节课核心链条：信号两种形式（模拟/数字）→需要转换桥梁→DAC功能（数字转模拟）→DAC核心原理（按权相加）→典型结构（权电阻网络型及其改进）。2.布置作业：见课后环节。3.下次课预告：“我们知道了如何把数字变回模拟（DAC）。那么，现实世界丰富多彩的模拟信号（比如你的声音）是如何变成计算机能处理的数字信号的呢？下节课我们将揭开ADC的神秘面纱。”教材、教辅、视频、微课课后30分钟复习与巩固1.书面作业：完成教材“习题检测”中与本节相关的单选、填空题（如第1、2、5、9题前半部分）。2.思考题：“查阅资料，了解一款常见DAC芯片（如DAC0832）的简要资料，思考它可能属于哪种类型的DAC？”3.教师活动：批改作业，在学习通上答疑，收集学生疑惑点，为下节课做准备。学习管理平台、教材教学成果学生对模拟与数字的概念区分清晰，能理解DAC作为“桥梁”的作用，对DAC的基本工作原理和结构有初步印象。对权电阻网络型DAC的缺点和倒T形的改进动机有认知。教学效果与改进【效果】利用生活化类比和动画，抽象原理的讲解效果较好。对比教学法有效突出了不同DAC结构的特点。【改进】部分学生对“位权”和“按权相加”的数学理解仍感抽象，下次可增加一个更具体的数值计算示例，或使用仿真软件实时演示输入数字变化与输出模拟电压的变化关系。教学单元教案教学设计概述课题名称项目9DAC和ADC的认知任务9.3ADC的认知课题序号23授课日期第16周课题时数2课时数分配理论授课：1练习/实训：1教学目标知识目标1.掌握ADC（模数转换器）的基本功能及“采样、保持、量化、编码”四个核心转换过程，深刻理解奈奎斯特采样定理。2.了解主要ADC类型（并行比较、逐次逼近、双积分型）的基本结构、工作原理及“速度-精度-成本”权衡特点。3.理解ADC的主要技术指标（分辨率、转换时间、量化误差）的含义及其与性能的关系。4.了解ADC在单片机系统（如传感器采集、音频处理）中的典型应用场景。能力目标1.能够根据采样频率和信号最高频率，判断采样过程是否满足无失真条件。2.能够识读逐次逼近型ADC等典型结构框图，理解其工作逻辑。3.能够根据ADC位数和基准电压，计算其理论分辨率和量化单位。素养目标1.通过对采样定理和量化误差的学习，建立信号处理中的精度意识和极限思维。2.通过对比不同ADC类型的优缺点，培养根据实际工程需求（速度、精度、成本）进行技术选型的工程决策能力。3.结合“拓展阅读”，认识ADC/DAC芯片国产化的重大意义与挑战，激发科技报国的使命感和攻坚克难的创新意识。重点与难点重点：1.ADC的四个转换过程，尤其是“采样定理”和“量化”概念。2.逐次逼近型ADC的反馈比较工作原理。3.ADC分辨率、转换时间、量化误差等核心指标的含义。难点：1.奈奎斯特采样定理的物理意义理解（为何需要fs≥2fmax）。2.量化过程中“只舍不入”与“四舍五入”方式对量化误差的影响。3.不同结构ADC（如Flashvs.双积分）在速度与精度上为何形成矛盾。教学场地开放实训大楼三楼实训室教学方法任务驱动、案例教学、对比分析教学手段PPT演示（含采样过程动画、ADC工作原理动画）、实物芯片展示、Multisim/Proteus仿真、学习平台课程思政设计“卡脖子”技术的自强意识结合“拓展阅读”内容，深入讲解高速高精度ADC/DAC芯片的战略价值及我国当前面临的技术与人才壁垒。引导学生认识关键核心技术自主可控的重要性，将学习动力与解决国家重大战略需求相结合。工程实践中的哲学思维通过讲解“采样定理”（离散代表连续）和“量化误差”（无限近似有限），引导学生感悟工程中处理“理想与现实”“连续与离散”“精度与成本”等矛盾时的哲学思想与方法论。精益求精的工匠精神以逐次逼近型ADC“天平称重”般一步步逼近真实值的过程为喻，阐释科学测量与工程实践中需要的耐心、严谨和精益求精的态度。

教学设计及反馈教学环节用时设计教学活动教学内容辅助资源课前30分钟复习与预习1.复习上节：在学习平台发布一道关于DAC输出计算的简答题。2.预习新知：发布“任务9.3ADC的认知”预习材料，重点标注“采样定理”“量化”和“逐次逼近型ADC”原理部分。3.思考题：“如果用手机录制一段1kHz的钢琴声，理论上手机的采样频率至少应该设置为多少？为什么？”教材、教辅、视频、微课课中10分钟一、课程引入（承上启下）1.回顾DAC：快速回顾DAC“数字→模拟”的桥梁作用。2.逆向设问：“那么，麦克风是如何将你的声音（模拟信号）送入电脑（数字世界）的？”引出ADC。3.展示实物：展示ADC0809芯片，说明本节课将学习其背后的原理，并最终认识它。教材、教辅、视频、微课25分钟二、新知讲授1：ADC基本原理（四步曲）1.总体流程：阐明ADC转换如同“给连续变化的曲线拍照片、洗照片”。2.分步精讲-采样：结合素材，讲解“采样”是抽取瞬时值。重中之重：通过不同采样频率对同一正弦波采样的动画对比，直观引出并讲解奈奎斯特采样定理(fs≥2fmax)，解释欠采样导致的混叠失真。-保持：简述“保持”是为量化编码提供稳定时间，展示采样-保持电路（图9-11）波形。-量化与编码：这是“模拟变数字”的本质一步。用“用最小刻度尺测量长度”作类比，讲解量化单位(1LSB)、量化误差，对比“只舍不入”（误差0~1LSB）和“四舍五入”（误差±0.5LSB）的优劣。教材、教辅、视频、微课30分钟三、新知讲授2：ADC的分类与工作原理1.分类地图：介绍直接型（快）与间接型（准）两大路线。2.“速度之王”——并行比较型(FlashADC)：简述其“一次比较，直接出结果”的闪电速度，结合图9-12说明其结构简单但硬件规模随位数爆炸增长的特点，故位数低。3.“性价比之选”——逐次逼近型(SARADC)：这是重点和核心。详细剖析其“天平称重”式反馈比较原理：-结合图9-13结构框图，讲解DAC、比较器、寄存器、控制逻辑的协同工作流程。-播放或演示对一个模拟电压（如3.2V）进行4位逐次逼近的步步推导过程（先试1/2量程，比较，再根据结果试1/4量程…），让学生清晰地看到“猜测-比较-修正”的二进制搜索逻辑。-总结其速度、精度、成本的较好平衡，是单片机系统中最常见的ADC类型。教材、教辅、视频、微课15分钟四、探究与实践：指标、应用与思政升华1.核心指标：讲解分辨率（位数决定）、转换时间（速度）、量化误差（固有精度）。与DAC指标呼应对比。2.应用案例：快速列举ADC在传感器数据采集（智慧农业）、音频处理、医疗设备等领域的应用，强调其作为“数字世界感官”的普遍性。3.课程思政融合：结合“拓展阅读”内容，展开讲述国产ADC芯片面临的机遇与挑战。提问：“作为未来的工程师，你认为我们可以从哪些方面为芯片国产化贡献力量？”引发深思。教材、教辅、视频、微课10分钟五、总结、实训引入与预告1.课堂总结用流程图总结ADC：连续模拟信号→采样（遵守定理）→保持→量化（产生误差）→编码→数字信号；并回顾几种ADC类型的特点图谱。2.引入下节实训：“我们已经认识了ADC的原理和这位‘明星芯片’ADC0809（再次展示），下节课我们将走进实训室，亲手搭建电路，验证它的模数转换魔法。”3.布置作业：见课后环节。教材、教辅、视频、微课课后40分钟复习、巩固与拓展1.书面作业：完成教材“习题检测”中与ADC相关的题目（如单选1、3、4、7、10，填空题等）。2.计算题：“一个8位ADC，基准电压Vref3.拓展任务（选做）：在仿真软件中，尝试搭建一个简易的逐次逼近型ADC模型，或查找一款国产ADC芯片的技术参数与应用简介。4.教师活动：批改作业，准备下节课实训所需器材清单与工单。学习管理平台、教材教学成果学生能够清晰描述ADC的四个步骤，理解采样定理的重要性。对逐次逼近型ADC的工作原理有了较深刻的理解，能进行分辨率与量化误差的简单计算。对ADC的应用广泛性和国产化挑战有了初步认知。教学效果与改进【效果】通过“天平称重”的比喻和动画演示，有效化解了逐次逼近原理这一难点。结合芯片实物和国产化讨论，提升了课堂的代入感和使命感。【改进】部分学生对“量化误差是固有误差”这一点理解不深，容易与“转换精度”混淆。下次课在实训前，可通过一个简单的“用有限精度的尺子测量长度”的课堂活动，再次强化量化概念。对于采样定理，可以准备一个音频欠采样的听觉对比示例，让理解更直观。

教学单元教案教学设计概述课题名称项目10EDA设计任务10.1EDA技术概述任务10.2原理图设计课题序号24授课日期第16周课题时数2课时数分配理论授课：1练习/实训：1教学目标知识目标：掌握EDA技术的基本概念、发展历程及在现代电子设计流程中的核心作用；理解原理图设计作为EDA重要环节的意义，掌握其基本设计规范与要素。能力目标：能够熟练操作一种主流EDA软件（如立创EDA）创建新项目；调用元件库、进行简单原理图的绘制、编辑与电气规则检查。素养目标：建立规范、严谨的电子设计自动化工作意识；在遵循设计规范中培养工程纪律性；初步形成借助先进工具提升设计效率与质量的现代工程师素养。重点与难点重点：EDA设计流程（从原理图到PCB）的整体认知，明确原理图设计是逻辑设计的核心载体。原理图设计的基本操作：元件查找、放置、连接、属性编辑及电气规则检查（ERC）的执行与解读。难点：对“层次化设计”、“设计复用”等先进EDA理念的初步理解；2.电气规则检查中常见错误与警告的准确识别与修正，理解其背后的电气逻辑。教学场地多媒体计算机机房。该场地需确保每台学生机预先安装好统一的EDA教学软件（如立创EDA）。教学方法采用“案例示范、任务驱动、同步实操”相结合的方法。教学手段EDA软件、规范化设计案例库、线上案例资源课程思政设计本节课思政主线围绕“工具革新与设计规范”。通过对比传统手工绘图与现代EDA设计的效率与可靠性差异，引导学生认识工具革新对生产力的巨大推动作用，树立主动学习并驾驭先进工具的意识和信心。在强调原理图设计规范（如符号标准、连线清晰、标注完整）时，融入工程伦理教育，阐明规范的背后是对协作沟通、生产安全与产品质量的负责态度。结合介绍国产EDA软件的发展，鼓励学生关注并支持国产工业软件生态建设。

教学设计及反馈教学环节用时设计教学活动教学内容辅助资源课前课前1天布置自主预习与初步感知观看EDA技术发展与应用微课；预习指定EDA软件的启动与基本界面。在线课程平台、EDA软件入门指南视频课中10分钟案例对比与任务导入展示传统手工绘制与EDA软件绘制的原理图/PCB对比，直观呈现EDA在效率、精度与可修改性上的巨大优势，引出本课核心任务。EDA设计成品截图/动图、PPT15分钟概念讲解与流程认知系统讲解EDA概念、主流工具及现代电子设计标准流程（从原理图到PCB）；明确原理图设计的核心地位与设计规范（符号、连线、标注）的重要性。PPT（含设计流程图）、规范化原理图范例20分钟软件示范与关键操作以教材给的案例为例，演示从新建项目、查找元件、放置、连接导线到添加标识、执行电气规则检查的全过程（落实重点2，突破难点2）。EDA软件35分钟任务驱动与同步练习学生模仿完成教材中要求项目的原理图绘制。重点练习元件调用、连线、属性修改及检查，并理解常见错误提示（达成能力目标，攻克难点）。学生计算机（安装EDA软件）、任务书、元件库、教师巡指导10分钟总结评价与思政升华点评典型作品，总结规范操作要点；结合国产EDA软件发展，强调掌握核心工具与严守设计规范对于个人职业发展与国家科技自立的重要性（融入思政）。学生作品分享、常见错误集锦PPT、国产EDA宣传材料课后30-60分钟巩固练习与自主探索完善课堂原理图并提交；自主查阅至少一种复杂芯片的原理图符号与数据手册，理解其引脚功能。EDA软件、在线元件库与数据手册平台、拓展阅读材料教学成果学生掌握了EDA设计流程，能独立使用软件完成简单原理图绘制与电气检查，理解了设计规范的重要性，初步建立了现代化电子设计的规范意识与工具使用能力。教学效果与改进学生掌握了基础操作与流程，但在设计复杂度和工程思维上尚有提升空间。后续可引入一个包含多芯片、层次化设计的小型系统项目（如“智能小车控制模块”），要求学生进行元件选型、完整原理图设计与设计文档撰写，以强化工程实践和系统设计能力。

教学单元教案教学设计概述课题名称项目10EDA设计任务10.3PCB设计1课题序号25授课日期第17周课题时数2课时数分配理论授课：1练习/实训：1教学目标知识目标：了解PCB（印制电路板）的基本结构、设计流程及其在现代电子产品中的核心作用；掌握PCB设计中元件布局、布线的基本原则与规范。素养目标：能够将已绘制的原理图导入PCB设计环境；具备完成简单单面板元件布局、手动布线及设计规则检查的初步能力。素养目标：建立“为制造而设计”的意识，理解布局布线对产品可靠性、可制造性的影响；在布局规划中培养空间优化与系统规划能力，形成严谨细致的工程习惯。重点与难点重点：PCB设计从原理图到板框定义、布局、布线的完整工作流程认知。元件布局的基本原则：如按信号流布局、模拟/数字分区、考虑散热与机械安装等。难点：1.将抽象的电气原理图转化为合理的、满足物理空间与电气性能的二维/三维布局。2.在手动布线中，理解并应用基本的布线规则（如线宽与电流关系、避免锐角、减少过孔等）。教学场地备专业EDA软件的计算机机房教学方法采用“项目引导、分段演示、模仿实操”的方法。教学手段EDA软件、实物PCB教具、正反布局案例对比图课程思政设计本节课思政主线围绕“设计约束与制造精度”。通过讲解PCB设计如何受到物理空间、电气特性、生产工艺的多重约束，引导学生理解工程实践是在多重限制下寻求最优解的过程，培养其系统思维和平衡协调能力。强调一丝不苟的布线规范（如线距、焊盘尺寸）直接关系到产品的合格率与长期可靠性，融入“工匠精神”教育。结合介绍我国PCB制造业从跟跑到部分领跑的发展历程，激励学生学好技能，为提升高端精密制造能力贡献力量。

教学设计及反馈教学环节用时设计教学活动教学内容辅助资源课前60分钟知识回顾与新任务准备复习上节课绘制的原理图；观看PCB制造流程短片，形成初步印象。 在线课程平台、PCB制造工艺短片课中15分钟实物感知与流程导入传看单/双面板实物，讲解PCB基本结构（基板、铜层、丝印层等）；对比原理图与PCB，阐明设计流程与核心环节（导入→布局→布线→输出），引出“从逻辑到物理”的转化核心（建立整体认知，呼应重点1）。不同类型PCB实物、PPT（展示设计流程图）30分钟核心技能分段演示项目建立与导入：演示从原理图创建PCB、导入网络表、定义板框。核心布局演示：以“充放电”为例，讲解并演示元件布局原则（信号流、分区、散热），进行正反案例对比（重点2，突破难点1）。基础布线演示：演示关键网络的手动布线，讲解线宽、间距、过孔等基本规则（引入难点2）。EDA软件、优秀与欠佳布局对比图、布线规则速查表35分钟模仿实操与初步设计学生基于自己的原理图，完成PCB设计的前期步骤：导入网络、定义板框、进行元件布局，并尝试对电源等关键线路进行手动布线。重点体验布局的规划性与布线的规则约束。计算机（安装EDA软件）、同步任务书、设计检查清单10分钟成果点评与思政升华选取1-2份学生布局进行投屏点评，总结“为制造而设计”的要点；结合布线规则，强调严谨规范对产品可靠性的意义；介绍我国在高端PCB（如高密度互联板）制造领域的进步与挑战，激励学生掌握核心技能，助力精密制造（融入“设计约束与制造精度”的思政主题）。学生设计稿、我国PCB行业成就介绍图文课后60分钟设计完善与规则探索完成课堂PCB的完整手动布线；运行设计规则检查，理解并修正错误报告；查阅资料，了解不同电流对应的推荐线宽。EDA软件、课后任务书教学成果学生掌握了从原理图导入到PCB布局布线的完整流程，能遵循基本原则完成简单单面板的布局与手动布线，理解了设计规则对可制造性的影响，初步建立了面向生产的设计思维。教学效果与改进学生掌握了PCB设计的基本流程与操作，但在复杂约束下的优化能力有待加强。后续可引入包含更多元件、需考虑电源完整性的双面板项目，并演示自动布线后的手动优化技巧，同时强调电磁兼容与散热等工程因素，以全面提升面向复杂产品的设计能力。

教学单元教案教学设计概述课题名称项目10EDA设计任务10.3PCB设计2课题序号26授课日期第17周课题时数2课时数分配理论授课：1练习/实训：1教学目标知识目标：掌握双面板布线的基本方法与过孔使用规范；理解更复杂的设计规则（如差分对、敷铜）及其对信号完整性的影响；了解PCB设计后期处理。能力目标：能够对中等复杂度的双面PCB进行合理布局规划；完成双面手动/半自动布线及敷铜操作素养目标：素养目标：深化“为生产而设计”和“为性能而优化”的工程意识；在解决布线冲突和优化设计的过程中，培养系统性思维、权衡取舍能力和精益求精的职业态度。重点与难点重点：1.双面板布线策略与过孔应用。难点：1.复杂约束下的布局布线优化：在有限空间内，平衡电气性能、散热、可制造性等多重约束，完成整洁、可靠的布线。教学场地备专业EDA软件的计算机机房教学方法采用“进阶项目驱动与问题解决”教学法。以一个比上节课更复杂的电路为项目载体。教学手段EDA软件、实物PCB教具、正反布局案例对比图课程思政设计本节课思政主线围绕“精益求精与全局优化”。通过从单面板到双面板、从连通即可到追求性能优化的设计进阶，引导学生认识到工程技术永无止境，需要持续学习和精益求精。在解决布线冲突、优化丝印位置等细节处理中，培养耐心、细致和追求极致的“工匠精神”。结合介绍高端通信设备、航天器中高密度、高可靠性PCB设计的案例，强调严谨设计对国家重大工程和科技自立自强的基础支撑作用，激发学生的职业荣誉感和使命感。

教学设计及反馈教学环节用时设计教学活动教学内容辅助资源课前60分钟知识回顾与新任务准备复习上节课的单面板设计文件；预习双面板设计要点 在线复习资料、双面板设计简介微课课中15分钟回顾衔接与进阶任务发布回顾单面板设计的核心原则；展示复杂双面板产品案例，对比其与单面板的差异，引出在密度和性能上的进阶挑战；假如发布本次课核心任务——完成一个“单片机最小系统板”的双面板设计与生产准备。上节课优秀作品、复杂双面板实物/高清图片、进阶项目任务书PPT35分钟核心进阶技能精讲与演示双面板布线策略：讲解并演示顶层/底层布线协调、过孔的合理使用与扇出技巧（重点1）。设计优化与完整性：演示为电源网络敷铜、设置差分对规则、进行更严格的（包含间距、短路、未连接网络等）并解读报告（重点2，攻克难点1）。EDA软件35分钟项目实战与深度优化学生基于提供的“单片机最小系统”原理图，在教师指导下完成双面板的完整设计流程：布局规划、双面布线、敷铜操作。重点体验在有限空间内进行优化布线（难点1）计算机（安装EDA软件）、同步任务书、在线设计规范速查表10分钟成果评审、总结与思政升华总结从原理图到可生产文件的完整闭环；强调从“连通性设计”到“可靠性设计”的思维飞跃；结合我国在高端通信、航天领域对高密度高可靠性PCB的自主需求，阐释严谨、优化、追求极致的工程设计对国家核心竞争力的意义（融入“精益求精与全局优化”思政主题）。学生设计稿、我国PCB行业应用案例课后60分钟设计完善与规则探索完成课堂PCB的完整手动布线；运行设计规则检查，理解并修正错误报告；查阅资料，了解不同电流对应的推荐线宽。EDA软件、课后任务书教学成果学生掌握了双面板的进阶设计能力，能完成包括敷铜、DRC检查，实现了从“连通性设计”到“可制造、可优化设计”的思维提升，工程实践素养显著增强教学效果与改进学生掌握了PCB设计的基本流程与操作，但在复杂约束下的优化能力有待加强。后续可引入包含更多元件、需考虑电源完整性的双面板项目，并演示自动布线后的手动优化技巧，同时强调电磁兼容与散热等工程因素，以全面提升面向复杂产品的设计能力。

教学单元教案教学设计概述课题名称综合实践1基于EDA的声光报警控制电路设计与实现课题序号27授课日期第18周课题时数2课时数分配理论授课：1练习/实训：1教学目标知识目标：综合运用数字逻辑、模拟电路及EDA技术知识，理解声光报警控制系统的电路架构与工作原理。能力目标：能够独立完成从方案设计、原理图绘制、PCB设计、电路板制作（或焊接组装）到系统调试的全流程实践；具备分析并排除常见电路故障的能力。素养目标：培养完整的工程项目实施意识、严谨规范的操作习惯以及系统调试中的耐心与毅力；在团队协作或独立完成中，强化质量意识、成本意识和工程文档撰写能力。重点与难点重点：1.全流程项目实践：引导学生严格按照工程设计流程（设计→制板/焊接→调试→验证）完成项目，强化工程规范。2.多模块电路集成：协调并实现声音报警（如振荡器、扬声器驱动）与光报警（如LED驱动）电路的有效集成与协同工作。难点：1.从设计到实物的转化：将PCB设计文件转化为可工作的实体电路，处理制板工艺误差或焊接组装中引入的实际问题。2.系统性故障排查：当电路功能异常时，能运用仪器（万用表、示波器）进行逻辑性、系统性的诊断与修复。教学场地“设计-制作-调试”一体化的综合电子创新实训室。教学方法采用“完整项目驱动、学生主体实施、教师过程指导”的方法教学手段EDA软件、测试与调试仪器课程思政设计本项目思政设计聚焦于“从图纸到产品：责任与匠心”。通过将一个完整电路从虚拟设计变为实体作品的过程，让学生深刻体会“纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行”的实践真谛，理解严谨设计对产品质量的基础性作用。在调试环节，针对“报警失灵”等故障，强调系统可靠性的社会责任，融入对产品安全极端负责的职业操守教育。结合项目成果的可靠性要求，引申至我国在关键安全设备（如消防报警、安防系统）自主化方面的进展与需求，激励学生锤炼扎实技能，立志制造可靠、优质的中国产品。

教学设计及反馈教学环节用时设计教学活动教学内容辅助资源课前项目启动前3天项目分组与任务预习学生自由组队（2-3人/组），研读项目任务书，明确功能要求；复习相关数字逻辑、模拟电路及EDA设计知识。项目任务书（含技术指标）、相关技术复习资料、组队登记表课中20分钟项目启动与要求解读详细解读“声光报警控制电路”的功能要求（如触发条件、声光输出形式）；明确项目流程、各阶段时间节点、成果物及评估标准；强调设计规范与安全注意事项。项目PPT详解、实物演示样机或仿真演示、30分钟方案设计与原理图绘制各组讨论确定电路总体方案，划分功能模块（传感/触发、逻辑控制、声音发生、灯光驱动、电源）；使用EDA软件完成原理图绘制，并进行ERC检查。（落实重点2）EDA软件计算机、参考电路图库、核心芯片数据手册、设计检查清单30分钟设计评审与初期问题反馈各组展示原理图设计思路；教师和同伴对其合理性、规范性进行提问与评审；教师汇总共性设计问题并进行集中讲解与修正指导。常见设计问题汇总表10分钟阶段总结与后续任务部署总结本阶段设计要点，强调“设计决定成败”；部署课后任务：完善原理图并开始PCB布局设计；介绍下一阶段（制板/焊接）的准备工作。（融入“从图纸到产品”的思政起点）阶段任务清单、PCB设计规范提醒课后持续至项目截止日期延续性项目作业各组在课后完成PCB设计、制板或焊接、电路调试、功能验证及项目报告撰写全过程。教师通过在线平台进行异步答疑并审核关键节点成果。PCB制板设备/通用实验板、焊接与调试工具、在线答疑平台、项目报告模板教学成果学生通过完成声光报警电路的全流程项目，实现了知识综合运用与工程实践能力跨越。成功将虚拟设计转化为实体作品，系统调试能力、文档撰写与团队协作素养得到实质性锻炼。教学效果与改进项目有效达成了综合性能力培养目标。为提升创新与复杂问题解决能力，后续可将项目升级为“智能环境报警器”，增加传感器选型、阈值可调及低功耗等开放性要求。同时，可在调试阶段预设典型故障，并引入行业可靠性标准作为验收参考，以深化工程思维与质量意识。

教学单元教案教学设计概述课题名称综合实践2声光报警控制电路的优化调试与可靠性验证课题序号28授课日期第18周课题时数2课时数分配理论授课：1练习/实训：1教学目标知识目标：理解电路可靠性设计的关键要素（如电源稳定性、抗干扰布局、参数裕量）。能力目标：能够系统性地测试电路性能（如报警响应时间、驱动能力），识别设计缺陷，并提出优化方案（如增加滤波、调整布局）。素养目标：培养工程优化意识与数据驱动的调试思维；建立“设计-测试-改进”的迭代工作习惯。重点与难点重点：电路性能的系统性测试方法与常见问题定位。难点：从测试现象（如误触发、驱动不足）反推设计缺陷并提出有效优化方案。教学场地综合电子创新实训室。教学方法任务驱动法、探究式调试法、案例对比法教学手段测试与调试仪器课程思政设计围绕“精益求精的工匠精神”与“可靠性就是责任感”。通过优化电路，让学生体会“合格”与“优秀”的差距，理解在安防、工业控制等领域，产品可靠性关乎人身与财产安全，培养对产品质量极端负责的职业态度。

教学设计及反馈教学环节用时设计教学活动教学内容辅助资源课前课前1天准备与预习学生检查自备电路板功能；预习电路可靠性常见问题。电路检查清单、预习微课课中15分钟任务发布与测试示范教师讲解与演示发布“可靠性挑战任务”；演示关键测试方法（如电源波动测试、负载能力测试）。任务书、PPT35分钟分组测试与问题诊断分组实操、数据记录各组按任务书逐项测试，记录数据并定位问题点（如误触发阈值、驱动电流不足）。测试仪器、数据记录表25分钟

优化方案设计与实施针对问题设计优化方案（如增加去耦电容、调整电阻参数、改善布局），并验证效果。备用电容/电阻套件、优化案例参考图15分钟总结与思政升华各组分享优化策略与效果；教师总结“可靠性设计”原则，结合工业安全案例强调责任意识。学生结果展示课后持续至项目截止日期课后拓展提交优化调试报告报告、范例教学成果学生能够系统测试电路关键性能，定位设计薄弱点并实施优化。掌握了从“功能实现”到“可靠设计”的进阶技能，强化了数据调试与工程优化意识。教学效果与改进学生初步具备了电路优化调试能力，但对复杂干扰源的诊断与系统性电磁兼容设计仍有不足。未来可引入更接近工业环境的噪声模拟源，并增加“预兼容性测试”任务，引导学生学习屏蔽、接地等进阶抗干扰措施，全面提升面向工业应用的可靠性设计能力。教学单元教案教学设计概述课题名称课程总结课题序号29授课日期第19周课题时数2课时数分配理论授课：1练习/实训：1教学目标知识目标：系统梳理本学期两大知识脉络——电工基础（直流/交流电路分析、电路定理、电磁基础）与电子技术（半导体器件、放大电路、集成运放、EDA技术），理解二者在电子系统设计与分析中的支撑与递进关系。能力目标：能够贯通运用电工原理（如基尔霍夫定律、等效变换）分析电子电路的工作状态；具备对本学期个人学习历程与项目实践进行结构化总结、反思与展示的能力。素养目标：建立“基础理论支撑技术应用”的认知框架，培养系统性的工程思维；通过回顾与展望，激发在电工电子领域持续探索与创新的内在动力。重点与难点重点：两大知识体系的整合与关联：引导学生理解电工基础理论（如电路分析、交流电）如何为后续电子电路（如放大、滤波、电源）的学习与应用提供基础支撑。从理论到实践的全景回顾：系统梳理从基础理论、单元电路、综合设计到项目实现的完整学习路径与关键成果。难点：跨模块知识的融合贯通：帮助学生打破“电工”与“电子”的模块分割，建立统一的分析视角（如将晶体管放大电路视为一个非线性有源网络，运用电路定理分析其静态点）。学习历程的深度反思与未来规划：引导学生基于完整的知识技能图谱，进行客观的自我评估，并思考后续的专业发展路径。教学场地根据情况选择教学方法采用

“知识地图共创、成果锚点展示、引导性反思”

的综合方法教学手段可视化协作工具、多模态成果展示、总结与展望材料课程思政设计本次课思政主题聚焦于“根深叶茂，本固枝荣”。通过回顾从电工基本原理这一“根基”到电子系统设计这一“枝叶”的完整成长路径，深刻阐释“基础不牢，地动山摇”的工程哲理，强化学好基础理论对于技术创新的决定性作用。在展示与反思中，肯定学生在理论钻研与实践探索中付出的努力、展现的协作精神及克服困难的毅力。结合我国在特高压输电（电工辉煌）与高端芯片（电子攻坚）等领域的成就与挑战，激励学生树立远大志向：既要夯实理论基础，又要勇于技术创新，将个人成长融入国家在电气工程与电子信息领域的战略发展之中，肩负起新时代工程师的使命。

教学设计及反馈教学环节用时设计教学活动教学内容辅助资源课前课前2天准备与总复习根据提纲，初步梳理个人认为最重要的3-5个“电工基础”和“电子技术”知识点；准备一项最想展示的“学习成果”（如一道深刻理解的计算题、一次实验数据、一张PCB设计图或项目实物照片）。总结课预习提纲、线上成果提交课中10分钟课程脉络总览与目标导入教师通过一张全景图，快速回顾本学期“电工基础”（电路定律、分析方法、交流电）与“电子技术”（器件、电路、系统、EDA）两大主线及其逻辑关联，明确总结课目标：构建个人知识体系，明确成长坐标。课程知识全景图、PPT25分钟巩回顾知识体系小组领取任务（如“电工分析篇”“器件与放大篇”“系统与设计篇”），结合课前梳理，在互动白板/共享思维导图上添加核心概念、关键方法和典型电路。教师引导串联，形成一幅完整的课程知识技能图谱（落实重点1）。思维导图软件、小组任务卡30分钟成果展示各小组推选代表，依次展示精选的“学习成果”。展示需阐明：①它是什么（如一道运用戴维宁定理解题的过程）；②它如何体现了从知识到能力的跨越；③过程中的收获与挑战。全班进行提问与点评（落实重点2，展现能力目标）。学生准备的PPT/实物/波形图、投屏设备、计时器25分钟个人反思、总结与未来展望教师点评整体学习情况，将知识地图与成果结合，再次强调“电工基础为根，电子技术为叶”的系统工程观（攻克难点1）；结合国家在电子信息技术战略需求，激励学生夯实基础、持续探索（融入“根深叶茂，本固枝荣”的思政主题，引导难点2的未来规划）。总结性PPT课后考试前完成个人总结报告学生结合课堂共创的知识地图与个人反思，撰写一份结构化的学期学习总结报告，内容包括：知识体系梳理、关键能力分析、自我不足审视及后续学习计划。个人总结报告、课程共享资源教学成果学生成功构建了融合电工与电子知识的个人化体系图谱，能通过多元成果清晰展示学习收获，并进行了结构化自我反思。课程有效促成了知识整合、能力显化与成长认知。教学效果与改进课程达成了体系梳理与成果展示的核心目标。为提升深度，未来可将知识地图绘制前置为课前任务，课中聚焦于解决图谱中的“断点”与“困惑”；并引入行业工程师或学长分享，将个人反思与真实的职业发展路径更紧密地结合，增强展望的引领性。

教学单元教案教学设计概述课题名称期末考试课题序号30授课日期第19周课题时数2课时数分配考试：2学时教学目标一、知识目标全面且精准考查学生对电工电子技术课程核心概念的记忆与理解，包括电路基本物理量（电流、电压、电阻、电功率等）、电路元件（电阻、电容、电感、二极管、三极管等）特性、电路基本定律（欧姆定律、基尔霍夫定律）、交流电路参数（正弦交流电三要素、有效值、相量表示法、功率因数等）、变压器与电动机原理及半导体器件与各类放大电路、数字电路基础（数制编码、逻辑代数、逻辑门）等知识的掌握情况，确保学生能清晰阐述其内涵、原理及应用范围。深度检验学生对复杂电路分析方法（如直流电路的支路电流法、节点电压法、叠加定理、戴维南定理，交流电路的相量分析法、RLC串联电路分析方法等）、组合逻辑电路和时序逻辑电路分析设计方法的运用熟练度，要求学生能准确选择合适方法解决给定电路问题，并清晰展示解题思路与步骤。二、技能目标着重考查学生运用所学知识解决实际问题的能力，例如根据给定的电路参数进行电路计算与设计，包括设计满足特定性能指标的放大电路、数字逻辑电路等，以及对实际生活和工程中常见的电工电子问题（如家庭照明电路故障排查、简单电子产品电路维修等）进行分析诊断并提出解决方案的能力，确保学生能灵活运用知识进行实践操作与问题解决。精准评测学生对常用电工电子仪器仪表（万用表、示波器、信号发生器等）的操作技能，要求学生能够熟练使用仪器进行电路参数测量（如电阻、电容、电感测量，交直流电压电流测量等）和信号波形观测（如正弦波、方波、三角波的参数测量与波形分析），并准确读取和记录测量数据，通过实际操作准确判断电路工作状态是否正常。三、素养目标通过考试纪律的严格要求与诚信教育，培养学生诚实守信、遵守规则的道德品质，确保考试过程的公平公正，引导学生树立正确的价值观和学术道德观，明白学术诚信的重要性及其在今后学习和工作中的意义。在考试过程中，培养学生独立思考、冷静应对问题的心理素质和严谨认真、一丝不苟的科学态度，使学生在面对复杂问题时能够保持清晰的思维，有条不紊地进行分析解答，避免因粗心大意或情绪波动而导致错误，为今后从事技术工作奠定良好的职业素养基础。重点与难点一、重点1.电路分析计算熟练运用欧姆定律、基尔霍夫定律求解直流电路参数，掌握电路等效化简方法。灵活应用叠加定理、戴维南定理解决复杂直流电路问题，准确处理含受控源电路。精通交流电路相量分析法，计算RL、RC、RLC串联电路参数及功率，掌握功率因数提高方法。2.半导体与放大电路掌握二极管、三极管、场效应管特性曲线与主要参数，正确选用器件。精通共发射极等基本放大电路的原理、静态工作点设置及动态指标计算，能优化电路。运用集成运算放大器构成各类运算电路，分析输入输出关系。4.数字电路基础与设计熟练进行数制转换与编码，掌握逻辑代数定律规则并化简函数。运用基本逻辑门设计组合逻辑电路，如加法器、编码器等，分析其功能。掌握触发器逻辑功能与触发方式，熟悉计数器、寄存器原理，能设计简单时序逻辑电路。二、难点电路创新设计与优化：给定特定的功能需求和性能指标，例如设计一个具有特定效果的电路，要求学生自主选择合适的电路拓扑结构、元器件参数，并进行创新性的优化设计，以满足实际应用场景中的特殊要求，同时要考虑成本、体积等实际因素，对学生的电路综合设计能力和创新思维提出较高挑战。教学场地普通教室，学生自带老师研发的“口袋实验箱”教学方法期末考试教学手段一、线上理论考核教学手段在线学习平台运用：借助专业的在线教育平台，如学校自主研发的网络教学系统或知名的商业平台（如超星学习通、雨课堂等）发布理论考试试卷。平台具备完善的题库管理功能，能够实现题目随机抽取与组卷，确保每位学生的考试题目具有一定的随机性和多样性，同时可设置严格的考试时间限制、防作弊监控机制（如切屏监控、视频监考等），以维护考试的公平性与严肃性。多媒体资源辅助：对于一些难以理解的理论知识点，如复杂电路的工作原理、半导体器件的内部结构等，在考试前通过平台推送相关的动画演示、视频讲解等多媒体资料，帮助学生进行复习和理解，加深对知识的记忆和掌握程度，从而更好地应对理论考试中的相关题目。这些多媒体资源可以生动形象地展示抽象的概念和过程，提高学生的学习兴趣和学习效果。在线讨论与答疑：在考试前安排专门的在线答疑时间，教师通过平台的讨论区或直播功能，解答学生在复习过程中遇到的问题，同时鼓励学生之间进行交流和讨论，分享学习心得和解题思路。这种互动式的学习方式可以促进学生对知识的深入理解，培养学生的自主学习能力和团队协作精神，也有助于学生在理论考试中更加自信地应对各种问题。二、线下实操考核教学手段1.实验室设备提供：开放配备齐全的电工电子实验室，为学生提供满足考试要求的各类仪器仪表（如高精度万用表、示波器、信号发生器、直流电源等）、电子元器件（电阻、电容、电感、二极管、三极管、集成电路等）以及实验电路板、面包板、焊接工具等设备和材料，确保学生能够根据给定的功能需求和性能指标进行电路的设计、搭建和调试。实验室设备的良好状态和充足数量是保证实操考试顺利进行的基础条件。2.实操演示与指导：在考试前，教师在实验室中对一些关键的操作技能和实验步骤进行现场演示，如示波器的正确使用方法、电路焊接技巧、元器件的识别与筛选等，让学生直观地学习和掌握实操要点。在考试过程中，教师在实验室巡回指导，及时解答学生遇到的技术问题，观察学生的操作过程并给予必要的纠正和建议，确保学生的操作符合安全规范和实验要求，同时也能够及时发现学生在实践能力方面存在的不足之处，为后续的教学改进提供参考。3.设计方案评审与交流：在学生进行电路设计阶段，教师对学生提交的设计方案进行评审，指出方案中的优点和存在的问题，并组织学生进行设计方案的交流和讨论。通过这种方式，学生可以学习到其他同学的设计思路和创新点，拓宽自己的设计视野，同时也能够进一步完善自己的设计方案，提高电路设计的质量和可行性。这种设计方案评审与交流的过程有助于培养学生的创新思维和工程实践能力，使学生在实操考试中能够更好地发挥自己的水平，设计出符合要求的电路系统。课程思政设计1.科学与工匠精神：借考试培养严谨科学态度与工匠精神，理论答题和实操环节都要精准细致，追求卓越，为技术工作筑牢精神根基。2.家国情怀担当：考题融入行业成就与挑战，如特高压输电、芯片制造困境等，让学生体会发展不易，激发民族自豪，肩负技术发展使命。3.团队创新素养：线下实操设小组任务，培养协作精神，分工配合攻克难题；鼓励创新思维，突破定式，为产业创新积蓄力量。4.道德责任坚守：考前和考试中讲案例，强调企业道德责任，线上诚信答题，线下确保电路安全可靠，兼济环境社会。教学设计及反馈教学环节用时设计教学活动教学内容辅助资源课前60分钟理论考试学生登录在线学习平台，在规定时间内完成理论考试试卷，试卷包括选择题、填空题、简答题和计算题，涵盖电路分析、半导体器件、放大电路、数字电路等知识模块，考查学生对基本概念、定理和公式的理解与运用能力，考试过程中平台开启摄像头监控和切屏限制等防作弊功能，教师通过平台实时监控学生考试状态，处理突发问题。在线学习平台的考试系统、包含详细知识点解析的电子教材、用于辅助理解复杂概念的动画演示课件存储在平台供学生在考试中回顾（但不可用于作弊）。课中90分钟实操考试学生根据给定的功能需求和性能指标（进行电路设计、元器件选择、电路板搭建、焊接以及电路调试，教师在实验室巡回指导，观察学生操作过程，解答学生技术问题，记录学生实操表现，包括安全操作规范、电路设计合理性、焊接工艺水平、调试方法正确性以及最终是否达到预定功能指标等方面情况，同时提醒学生注意考试时间分配和团队协作。配备齐全的“口袋试验箱”，提供各类仪器仪表、丰富的电子元器件（电阻、电容、电感、二极管、三极管、集成电路等）、实验电路板、面包板、焊接工具及防护设备。课后无固定时长教师批改线上理论试卷和线下实操报告，结合学生在考试中的表现进行综合评价，在在线学习平台发布成绩和评语，针对学生普遍存在的问题录制讲解视频，供学生课后反思学习，同时挑选优秀的实操作品进行拍照展示，分享经验和技巧，鼓励学生相互学习借鉴，总结本学期课程学习情况，并对下学期的课程提出期望和要求。理论考试试卷的批改与成绩统计分析，实操考试报告的评审与打分，对学生整个学期学习成果的综合评价以及后续学习的指导反馈。往期作业题复习在线学习平台用于成绩发布、评语撰写和资料上传，Excel软件用于成绩统计分析，制作成绩分析图表以直观展示学生整体学习情况。教学成果一、知识与技能成果1.理论知识扎实掌握学生对电工电子技术课程中的电路基本原理、半导体器件特性、放大电路工作机制以及数字逻辑电路规则等核心理论知识有了牢固且深入的理解，能够在考试中准确阐述概念、灵活运用公式解答各类理论题目，如在电路分析中熟练运用基尔霍夫定律和戴维南定理求解复杂电路参数，在数字电路部分精准进行逻辑化简与电路设计，这表明学生已成功构建起系统且完整的知识体系，为后续深入学习和实际应用奠定了坚实基础。通过线上理论考试的结果分析，各知识模块的得分率均达到了预期水平，尤其是在电路定理应用和数字电路基础部分，正确率较高，反映出学生在这些重点知识的掌握上较为扎实，且具备了一定的知识迁移能力，能够将所学理论知识应用到不同题型和情境的解答中。2.实践技能显著提升线下实操考试充分展现了学生在实践技能方面的出色表现。学生能够熟练且精准地操作常用的电工电子仪器仪表，如示波器的波形测量与参数分析、万用表的各种电参数测量等操作更加熟练规范，数据读取准确可靠，这为电路调试和故障排查提供了有力保障。在电路设计与搭建环节，学生根据给定的功能需求，能够独立完成从电路原理图设计到元器件选型、电路板布局以及焊接组装的全过程，设计的电路结构合理、功能完善，焊接工艺精湛，电路一次成功率大幅提高，并且能够在规定时间内高效完成调试任务，使电路达到预定的性能指标，这充分证明学生在实践动手能力和工程应用能力方面取得了长足的进步，已初步具备解决实际工程问题的能力。二、思维与方法成果1.逻辑思维能力进阶在应对考试中的各类复杂问题时，学生的逻辑思维能力得到了有效锻炼和显著提升。无论是理论考试中的复杂电路推导计算，还是实操考试中的电路故障诊断与修复，学生都能够有条不紊地分析问题、梳理思路，运用所学知识逐步推导出解决方案，展现出清晰严谨的逻辑思维过程。例如，在解决数字电路的时序逻辑问题时，学生能够通过绘制状态图、编写状态表等方法，准确分析电路的状态转换关系和输出逻辑，这种逻辑思维的培养不仅有助于学生在考试中取得优异成绩，更将对其今后在技术研发、工程设计等领域的学习和工作产生积极而深远的影响，使其能够更好地应对复杂多变的实际问题。2.创新思维有所激发在实操考试的电路设计任务中，部分学生展现出了创新思维的火花。他们不拘泥于传统的电路设计模式，能够结合所学知识和实际需求，提出新颖独特的电路设计方案，如采用新型的电路拓扑结构、优化的元器件组合或独特的控制方法，来实现给定的功能要求，并且在性能上表现出色，这表明学生在创新思维和探索精神方面得到了一定程度的培养和激发。这种创新思维的培养将为学生今后在电工电子领域的创新发展提供动力源泉，鼓励他们在未来的学习和工作中不断探索新技术、新方法，为推动行业的技术进步贡献自己的智慧和力量。三、情感与态度成果1.学习兴趣有效增强从整个考试过程和学生的表现来看，学生对电工电子技术课程的学习兴趣得到了有效增强。在备考过程中，学生积极主动地参与复习，对知识的探索欲望明显提高，主动查阅资料、讨论问题的频率增加，课堂上的学习氛围更加浓厚。在考试中，学生展现出了较高的积极性和专注度，尤其是在实操考试环节，学生对电路设计和调试工作充满热情，全身心地投入考试任务中，这种积极的学习态度和浓厚的学习兴趣将有助于学生在今后的学习中保持持久的动力，不断深入学习和研究电工电子技术领域的知识和技能，追求更高的学术成就和