电子设计论文范文

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1.1培养方案改革教学的初步改革是：作为加强学生创新思维和应用电子技术能力的单片机原理及接口技术、数字电子技术、模拟电子技术、传感器技术、微型计算机测控技术等理论课程体系，根据每门学科的特点以及相互的关联，制定一系列合适的教学计划。因为以上四门课程是学生参与电子设计类实践活动最基本的学科基础课程，应该对这四门课程的教学、实验、实习的比例进行重新分配，实践内容不能低于整个室内教学学时的45%，所开设的实验、实习项目必须紧贴理论，密切联系实践。

1.2对实践部分的改革方案对学生在实践方面的具体改革方式是：要求学生要熟练地掌握并完全理解具有验证性质实验的内容，重点鼓励学生认真投入到对实验的自主设计，加强培养学生的创新思维，这样更能符合电子设计大赛的宗旨。在基础的训练阶段，验证性实验可以强化学生的理论知识，还可以使学生在学习理论知识的同时，更好的掌握一般的实验方法和技巧。然而，仅仅要求学生依据已有的实验内容与实验步骤进行验证性实验操作是远远不够的，这样对学生的自主发挥和创新设计意识是无益的。对于非验证性实验来讲，则侧重于学生的自主设计与对实验的展开研究，这样就可以提供广泛的想象空间使学生的创新意识得到发挥，不断提高学生的动手能力及创新意识。在验证性实验中，我们需要针对某一实验内容，可以设置问题，让学生参与到问题的探讨中，并通过实验解决问题，以加强对学生探究性能力的培养。对于学生在实验操作中遇到的问题，结合学生们已有的知识，联系到实际的电路，关联到生活中的生产实践，激励学生在面对问题时进行自己的猜想、和团队一起讨论、然后发表自己的独特见解。经过学生们的猜想，再进一步的投入到实践中去，这样就会使问题变得简单化，同时对学生探索能力也会有所提高。针对自主设计性实验，再依据全国大学生电子设计竞赛的要求，重点开设如下实验内容：AC-AD与AD-AC高频电源变换电路，测量仪器仪表电路、信号源电路、无线模拟与数字信号传输系统，反馈与闭环控制电路等，使学生通过所学到的知识与积累到的经验，自主设计符合实验的电路，自己设计实验电路，从而达到动手能力强，高水平的设计能力及创新能力。

2通过教育教学内容的改革

为了更好的符合电子设计竞赛的要求，依据课程讲解的方法与规律，需要采取科学的、具有针对性的授课方法。

2.1直观性教学通常在以往的授课中，老师们往往采用的教学方式是以本为纲，一切教学活动都紧扣教材进行，而达到完成教学任务。学生在课堂中对课程涉及到的一些元器件，在老师的讲解过程中，对于元器件电路图符号的认知，使用参数的了解，其在电路中的工作原理以及使用方法没有一个深刻的认识，并没有与具体的实物联系起来，这样学生就会缺乏对事物的感性的体验。所以，为了激发学生的学习热情及探索的积极性，使学生对电子元器件及集成电路有一个感性的认识，在授课时，可以根据教学内容，准备一些课程涉及到的元件或集成电路的应用产品给学生讲解，学生在观察的同时可以加强对其理论上的理解与记忆，对产品的结构有一定的定向了解，以便促进学生学习的积极性。

2.2采用多媒体多媒体教学对学生的影响也是至关重要的，它能生动形象地把需要讲授的教学内容完美的展示出来，学生在实验时的内容也能虚拟的在多媒体上充分显示出来。这样就如同使学生身临其境，更好的受到感悟与启发，极大地引发学生对学习的积极性。对电路的组成也可以通过多媒体的演示来实现，也可以将一些元件或模拟电路进行直观的演示，不仅节约了课堂上讲课的时间，还能让学生对所学习的知识有一个深刻直观的了解，提高学生们的学习兴趣进而提高了学生在课堂上的学习效率。

2.3注重应用老师在用多媒体授课时，需要掌握与其有关的工程应用实例，以便可以引发学生积极地思考，提高学生的观察能力和创新能力，并且需要理论与实际相互联系，对积极调动学生的积极性有很重要的影响，依据课堂的理论教学方式，引导学生进行电子的实物制作。这样，不仅在对理论的掌握方面有所提高，还提高了动手操作的能力。例如：“三极管放大特性”的课程中，为了让学生更好的了解三极管的放大作用，可先让学生通过对音乐门铃的制作，进而验证在使用三极管时出现的效果与没有使用三极管时的效果。从而来激发学生的学习热情。

3创新思维的学习

从对电子设计竞赛理解来看，这次竞赛需要的不是单纯的理论设计和单纯的实验能力。它需要通过查阅实验所需的相关资料，提取实验相关信息进行理论设计，确定方案，进而动手实现整个系统，然后开始调试系统，分析并排除故障，指标测试，最后撰写实验报告。从这些方面来看，就要求参赛的学生在平常的学习生活中要有良好的学习态度，有自主学习的能力，遇到问题能够通过查询资料分析并解决。同时还需要学生有设计，调试和写科技论文等综合能力。电子竞赛需要团队协作共同完成，所以团结协作能力是一个重要因素；培养学生们的团结协作精神是行之必然。而且竞赛学生们要有百分之百的态度和热情并具有创新意识；使学生们能够理论和实践相结合发展他们发散和聚合的思维方式。在电子设计竞赛的培训过程中，要提前告知学生们做好相关资料的学习和查阅，并对整理好的资料进行讨论，研习。学生们通过对各种电子元器件和集成电路的讨论进一步掌握相关知识，进而设计电路，编程器件，再配合微控制器各类芯片等电子元件组成电路；应用计算机软件画好电路板图，再利用刻绘机制造印刷电路板，通过学生们的焊接，进行装配，之后通过测试调整进而实现电子系统，培养学生动手和思想创新能力和开发电子产品的技能。

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2.依托电子设计竞赛推动电子信息工程专业教学改革

学生在竞赛中出现的问题，充分说明了在现行的教学过程中，缺乏对学生能力的培养，教学内容没有跟上当代科技的发展，必须进行教学改革。

2.1依托竞赛充实教学内容，更新教学体系

随着科技的高速发展，学科之间相互交叉渗透，电子设计竞赛的题目正朝着新器件、新技术及新应用方面发展，赛题综合性强，设计指标要求高。传统的教学内容和课程体系已不能满足科技的发展，这就需要我们更新教育理念，扩充教学内容。对学生的专业知识结构进行有效的整合，构建新的课程体系，在新课程体系中增设一些综合性课程设计，在毕业设计和课程设计中鼓励学生制作电子实物，以加强学生的工程实践能力。在信息和电子技术飞速发展的今天，相关专业课程内容更新快，课程的内容不仅要有基础知识和专业知识部分，同时还应该注重学科前沿知识，把新技术、新应用充实到教学中。要在有限的学时里增加新知识，我们必须对授课内容做相应调整，在基础课中减少基本公式推导等理论性论证过程。在专业基础课中增加实用性电路设计的实例，而在专业课的教学过程中则需扩充一些综合性电路系统设计的案例。通过相应案例的分析、设计过程来加强学生分析问题、解决问题的能力，强化学生综合运用知识的能力。教学方法上应采用多样化的教学手段，激发学生自主性学习热情，培养学生创新性思维，改变传统的“满堂灌”，以及教学过程中只注重知识的传授，忽视对学生综合应用能力的培养，尤其是创新能力培养的现象。适当地采用启发式、讨论式以及案例教学方法，有意识地把实际工程案例中的某些问题留给学生，引导学生通过思考、讨论、自学等方法解决实际问题，增强学生的成就感，提高学习兴趣，培养他们的自主学习能力、解决问题能力和创新能力。

2.2依托竞赛促进实验教学改革

实验教学的宗旨是促进学生对理论知识的理解，培养学生动手实践能力、提升学生创新能力的发展。目前，我国还有相当数量的高校在教学过程中没有摆脱传统教育理念和模式，存在着偏重知识轻视能力、偏重继承轻视创新、偏重理论轻视实践的教育观[2]。在这种教育思想的指导下，实验教学过程中验证性实验占主导地位，综合性、设计性实验分量不足。这种实验教学模式培养的学生只满足于对书本知识的理解，动手能力不强、创新思维不足、难于将书本知识融合到实践中，解决不了实际问题，很难满足当今社会发展的需求。因此，势必要对实验教学进行改革。针对目前实验教学中存在的问题，借助电子设计竞赛的推动，按照训练层次，重新整合原有的实验，划分为以下三个部分。

2.2.1验证性实验

验证性实验的教学目的是训练学生对常用基础性仪器及基本电子器件的正确使用，验证课堂教学中的基本理论。通过验证性实验加深对理论知识的理解，培养学生正确纪录实验数据，并能够对数据的正确性做出分析、处理。实验内容要尽可能多地涉及理论教学中的重要知识点，实验过程中要对电路的测量和调试方法做重点训练。完成验证性实验后，学生应该掌握信号源、示波器等常用仪器的使用方法，同时应具备测量和调试简单电路的技能。为后面的综合、设计性实验奠定基础。

2.2.2综合性实验

综合性实验的目的是训练学生对多种仪器综合使用的技能及对综合性电路的组建、调试的能力。实验采用模块化结构，将基本的单元电路组合成具有一定功能的小系统电路，实现电路系统的设计。通过综合性实验，学生应具备小系统电路的构建、安装、调试的能力，查阅器件手册及网络查询资料的能力，初步具备现场处理问题的能力。

2.2.3设计性实验

设计性实验的目的是培养学生自主学习能力、设计动手能力、组织管理能力及创新能力。可以是老师出题，也可以学生自拟题目，针对题目，学生首先查阅资料，拟定实验方案，设计出实验电路。然后自己进实验室，通过实验器件、仪器和设备完成实验课题。在设计性实验的全部过程中学生是实验的主体，老师只扮演启发和点拨的角色。设计性实验赋予学生很大的空间，在这种模式下，学生可以独立思考，大胆实验，使自己的创新思维得以体现，通过设计性实验学生应基本具备应用综合知识解决实际问题的能力。

2.3以竞赛促进大学生科技创新活动的开展，培养创新能力

科技创新活动是培养大学生创新能力的不可或缺的手段，是教学工作的延伸。培养学生的创新能力是社会赋予高校的职责，也是当代大学生所应具备的潜质。为了把科技创新活动开展得更好，须从以下几方面入手。

2.3.1学校应加强制度建设，提高管理水平。学校要建立起对学生科技创新活动进行组织和管理的规章制度。设立科技创新活动基金，用于奖励在此项活动中表现突出的学生和指导教师，调动师生的积极性，推动科技创新活动长期有效的开展。另外，可以通过成立电子协会、电子兴趣小组、创新活动小组等多样化的形式，吸引学生参与到课外科技活动中来。

2.3.2采取有效措施，调动老师和学生的积极性。在学校科技创新活动中教师发挥着非常重要的作用。为调动教师积极性，保证学生创新活动的层次和质量，学校应认可指导教师的付出，拨专项经费，建立、开放创新实验室，配备有实践经验的教师指导学生科技创新活动。学校还可以通过制定指导教师工作量，成立科技创新活动指导小组，落实指导教师职责，开展评奖评优等方法促进教师在学生科技创新活动中的积极性。对于学生，学校则可以通过学分对换、设立创新基金等形式，奖励在活动中成绩显著的学生。在创新活动中指导教师要切实起到引领和点拨的作用，首先应保证对学生的指导时间，定期给学生开办讲座，使学生了解专业发展的前沿，组织学生参与到项目研究中来，以提高学生科技创新素质和科研水平，促进科技创新活动的深入开展。

2.3.3建立创新实验室，加大开放力度。无论科技创新活动，还是学科竞赛都离不开实验室。学校应建立专门用于此类活动的创新实验室，添置活动所需的实验设备。更新实验室管理办法，设置实验室开放经费，增加实验室开放时间，安排开放性实验教学，把开放性实验教学纳入学分中，有意识地使开放性实验和科技创新活动相融合，为学生参加学科竞赛搭建良好的平台，为课外科技创新活动奠定重要的基础。

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1.1收集项目资料教师根据学生的特点，给出若干项目题目，例如，移动机器人、叉车机器人、颜色识别机器人、抓取机械手、轨迹搜寻机器人等。并由学生自由分组，根据个人兴趣和能力进行项目选择。选定题目后，每组成员根据所选项目的任务要求，开始分头执行各自的任务。包括搜集所用数据资料，阅读交流。在此过程中，教师要指导学生如何搜集信息和处理信息，要让学生了解哪些是相关的信息，如项目产品的实际应用背景、工作过程、注意事项等。指导学生整理和储存信息。

1.2准备基本知识教师采用计算机辅助教学方法对慧鱼创意组合模型进行讲解。结合慧鱼创意组合模型及实习任务要求，通过课件介绍和上机演示对慧鱼组合模型、装配方法等、ROBOTX控制器的使用、ROBOPRO软件编程等内容进行讲解。ROBOPRO软件编程采用图形化的语言，通过接口板与PC机相连，大一学生能够很快掌握和上手。同时它的直观性也容易调动学生学习和创新的积极性。

1.3操作练习教师以一个典型模型为例，根据不同的功能要求，进行师范编程，实现提出的功能。学生分组操作，教师提出不同的功能要求，并进行现场指导。

1.4项目产品装配、编程、调试学生根据所选项目领取所需的实验器材，包括慧鱼创意组合模型包、慧鱼专用电源、慧鱼接口板等。根据项目任务要求，分析项目工作原理和步骤等。以叉车机器人为例，其工作步骤如下。(1)叉车从轨道端点A出发，此时叉车前叉升高(由限位开关控制其最高位置)。(2)按压起动按钮，叉车开始沿环形轨道运行。(3)在叉车运行过程中，根据轨迹传感器的检测信息实时调整叉车的运行方向(通过调整左右两侧车轮的运行速度实现运行方向的调整)。(4)叉车运行到轨道端点B后，叉车停止运行，并降低前叉(由限位开关控制其最低位置)，然后向前运行到工件位置，前叉升高，叉起工件，掉头沿原路返回。(5)叉车运行到端点A后，放下前叉，将工件放置在指定位置(端点A处)，后退一定距离，升起前叉，然后掉头，恢复到出发状态。至此叉车的一次工件搬运工作结束。小组成员理解了项目任务后，进行组内协商分工，开始模型装配、编程、调试等实际操作，这是项目完成的关键步骤。在进行模型装配之前，让学生认真阅读慧鱼公司提供的资料，从而获得大量的感性认识。之后，根据生产实践和生活经验进入动手创意阶段，大胆设想，进行设计组合和装配，构件项目中的结构模型，并搭接电路、气路连接线。然后根据项目工作原理和步骤进行图形化编程(如图2所示)。[4]在初步完成了软件编程后，先检查程序有无编写规范上的错误，通过仿真功能可以进一步检查错误。初步检查之后，将接口板连接到电脑，进行硬件测试，即可在线调试。如果调试程序无误，并且确保接口板与电脑的端口连接正确，即进行程序下载。下载完成系统将给予提示，此时即可断开电脑与接口板之间的连线，在下载模式下运行慧鱼模型。装配、调试完成的几个项目产品模型如图3所示，包括叉车机器人、抓取机械手等。这些产品模型使知识具体化、形象化，为学生感知、理解和记忆知识创造了条件。从而减少学生掌握抽象概念的困难，助其形成明确的概念，发展其观察能力和思维能力，提高学生的学习兴趣和积极性。

1.5项目验收最后进行实习项目验收答辩，检验实习成效。各小组在完成实习项目后，要写出实习报告，详细叙述实习项目的设计思路与实现方法、遇到的问题及解决方法、项目小组的体会。并进行现场答辩：陈述制作过程、展示产品运行过程、解释关键工作原理和采用的方法、回答教师的提问。

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1．1重视理论教学，轻视实践教学理论与实践不相适应，所讲理论知识与现场应用中的实际问题有一定的距离，不利于调动学生的积极性。许多学生理论基础尚可而动手能力较差，参与意识较强而工程素养不足，这反映出这些学生平时重理论而轻实践、重软件而轻硬件，理论设计正确却无法在工程上实现。

1．2教学方法和能力培养要求不相适应主要体现在我们的教学方式仍然是以教师讲为中心，学生的内在动力没有充分发挥出来。它注重了完整的教学体系和规格化的培养模式，忽略了学生的个性培养。教育学家多年来提倡的因材施教没有得到应有的重视，不利于学生能力的培养。

1．3考核方法和素质提高不相适应目前我们实行的考试方法仍然是以课本理论知识为主，以闭卷笔试为主，注重死记硬背，不利于培养学生的动手能力和创新能力。

1．4实验教学内容陈旧由于长期使用传统的电子技术实验教学内容，形式单一，实验安排过多过细，重复性实验、验证性实验太多而自主设计的实验少，单科性实验多而综合性实验少，采用传统的方法多而应用最新的技术少。这样的教学模式削弱了学生学习的主动性，阻碍了学生创新思维的发挥和实践能力的提高。1．6缺乏实践经验丰富的高水平教师竞赛的成绩是学校教师的教学水平和科研能力的综合表现，不同学校学生实践能力之间的差别，反映出教师教学水平之间的差距。而西部地区高校面临的一个共同问题就是缺乏高水平的师资。

2以电子设计竞赛促进教学改革

电子设计竞赛的举办为电子信息教学的改革指明了方向和提供了契机，下面就从教学计划调整、课堂教学改革、实验教学改革、课外活动安排、师资队伍建设等方面探讨电子信息教学改革。

2．1重新制订教学计划重构课程体系，以培养学生的创新精神和发挥个性特长以及协作能力为重要依据修订专业教学计划。教学计划修订的主要内容有:调整理论教学学时，加强实践教学环节。压缩课内学时数，减小必修课程数量，增大实验学时数，加强实验环节，从而减轻学生负担，让学生有更多的时间参与实践，提高其动手能力。

2．2改进教学内容，适应电子时代要求首先应调整电子技术课程内容。随着集成技术的飞速发展，集成器件的广泛应用，对课程内容必须不断充实和更新。在教学中，在强调基本原理、基本分析方法的同时，应注意增讲新器件，增加有应用前景的专用集成电路，使基本原理与实际应用相结合。例如，在功率放大电路部分可以增加介绍应用广泛的LA4100～LA4102集成功放，从连接方式说明如何根据要求将芯片分别构成OCL和OTL功放。在电源部分增加介绍三端直流稳压电源CW78、CW79系列，可调式三端稳压电源CW317系列，以及扩展输出电压、电流的方法。通过对新器件和专用集成电路的介绍，提高了学生的学习兴趣，并为将来从事本专业的工作打下了坚实的基础。

2．3改革实验课程体系、内容和方法注重提高实践教学环节的教学质量，激发大学生主动参与实践教学的积极性，尽可能多地安排设计性、综合性和开放性的实验，修订实验大纲，将单一验证性实验逐步转向科学验证、分析设计、系统综合相结合。(1)改进基础实验教学，加强应用实验环节。基础实验主要由模拟电子技术、数字电子技术、电路分析等专业基础课的配套实验组成，以基本电子器件的验证实验为主，实验内容覆盖理论教学课程中的重要知识点。整个实验过程学生处于被动的验证实验原理的状态，尽管有些收获，但成效不显著。因此，以电子设计竞赛为契机，改革传统的验证性实验教学模式，让学生在掌握了验证性实验方法的基础上，在应用实验环节中增设应用性实验、集成电路实验，让学生通过安装调试，学会在实验中调试元件参数，以满足实验要求。通过简单的设计使学生熟悉常用元器件，并掌握快速查阅元器件手册及通过网络搜寻所需资料的方法，使他们能正确选择所需器件，并能进行器件之间的参数匹配。并通过电子实习，安排学生装配收音机，使他们熟练使用电烙铁和万用表等工具和仪器仪表，对电路的制作、安装和调试有一定的了解和掌握。(2)增加设计性实验。设计性实验由老师拟定设计题目，提出设计要求，给出主要参考器件，由学生设计电路原理图、焊接实际电路、测试电路数据、绘制电路波形、撰写设计报告，这些设计性的实验的完成，能促使学生实现由知识到技能，再由技能到素质的跃变，从而培养学生发现问题、分析问题、解决问题的能力，可以锻炼学生的系统思维能力，建立一定的工程意识，培养创新意识，提高动手能力。(3)在实验教学中引入一些新器件(如CPLD、FPGA等)和新技术(如EDA、电子电路软件仿真、虚拟仪器技术等)，从而丰富实验内容和手段，提高实验课的技术含量。EDA是电子器件与电子设计发展的技术潮流，由此掌握EDA技术是对当今电子工程师的最基本要求。学院建立了EDA实验室，积极开展EDA的教学，提高了学生电子设计自动化的水平。(4)在实验教学中使用计算机仿真系统，推动教学改革。随着电子技术的迅速发展，教学中知识点在大量增加，教学时数要求压缩，课时资源紧张是一大难题。计算机仿真系统弥补了传统硬件实验的不足，解决了上述矛盾。另外也解决了经费紧张、器件品种和数量少等现实问题，有些不能实现的复杂实验，则可以用仿真软件进行实验仿真。

2．4改革考试方式采用理论闭卷考试、实验开卷考试、实物设计考试等综合考核方法。例如让学生独立完成一个规模不太大的电子系统，让他们在课下先设计好，然后来实验室安装调试或用有关电子虚拟软件进行仿真，根据所设计的系统能否达到题目要求、电路是否合理、花费时间长短来确定成绩。

2．5加强学生的课外实践活动(第二课堂)学院所有的实验课都对学生课外开放。另外建立专门的电子创新设计实验室，在开放实验室里除了配备信号源、示波器、万用表等常规实验设备外，还应配备单片机开发器，DSP实验板，计算机等实验设备，为学生课外科技活动提供实验场地和仪器设备，为部分优秀学生创造自主学习、独立思考的环境，提供发挥创新思维、展现创造力的广阔空间。

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1SABER软件仿真技术

SABER软件是一个在数学模拟及硬件设计方面功能卓著的仿真工具。对于复杂的混合信号设计和验证问题，SABER软件为设计工程师提供了一种功能强大的混合信号行为仿真器。由于混合信号硬件描述语言——MAST的支持，SABER软件实现了单一内核混合信号及混合技术的仿真，完全改变了模拟电路仿真的现状。SABER软件在混合技术领域具有多个仿真引擎，可以分别处理不同领域的设计单元，且遵循相应的守恒定律，支持电力系统、机电一体化、机械系统、电子系统、光电控制系统、液压系统等系统单元。现在，SABER软件在汽车和飞机制造领域已得到广泛的应用。尤其是在汽车制造领域，许多欧美公司已将它定为行业标准，并投资SABER软件的发展以不断满足新的设计需要。

SABER软件具有明显的优势：分析从SOC到大型系统之间的设计，包括模拟电路、数字电路及混合电路；通过单一的混合信号仿真内核就可以提供精确有效的仿真结果；通过对稳态、时域、频域、统计、可靠性及控制等方面的分析来检验系统性能。

SABER仿真器能够让设计人员对从汽车的最初设计方案（方框图）到由实际电路和机械实现的完整系统进行仿真。这种能力对于复杂运动控制系统的设计（如ABS系统、安全气囊系统、发动机控制系统、车身控制系统等）尤为重要。

2汽车电子仿真技术的应用

汽车在投产之前要经过大量的测试试验，对原设计不断地进行修正往往会耗费大量的物力和时间。在设计阶段，对各种状况进行模拟仿真、修正、完善设计，能够提高效率、缩短开发周期。使用SABER软件进行仿真，主要分为3个阶段：建立数学模型、对系统原理进行仿真和对仿真模型进行修改检验。

2.1建立数学模型

所谓计算机仿真就是将实际系统的运行规律用数学形式表达出来，它们通常是一组微分方程或差分方程，然后通过计算机采用数值求解法求解这些方程。

在仿真之前，首先对系统原理图中的所有零部件进行抽象化，建立数学模型，绘制系统的数学模型。为了对电路或系统进行计算机仿真，经常需要开发一个或一组模型。要研究电路的详细特性，可能要求对物理器件建模，有时还需要对大型电路或系统建模。系统模型可能无需和器件模型一样详尽，但作为大系统仿真的一部分，系统模型仍然非常有用。零部件数学模型的质量直接关系到仿真结果的准确性。通过对数学模型各种参数属性的设置来模拟零部件的功能，同时，经过大量计算和试验，不断修正、完善数模。对于同一类零部件可以共用一个（或一类）模型，通过调整数模参数值来实现零部件的更迭。这对于缩短开发周期、节省开发成本，起着至关重要的作用。

在一定外界条件（即输人或激励，包括外加控制与外加干扰）的作用下，从系统的一定初始状态出发，所经历的由其内部的固有特性（即由系统的结构与参数所决定的特性）决定了整个动态过程。研究系统及其输人、输出三者之间的动态关系，即可确定其性能的属性。图1是汽车音响系统中扬声器的物理模型，其中In_pfUIn_m作为输人信号、由电磁学可知，可以进一步将其简化为力f（t）输人。

于是可将其进一步简化为质量-阻尼-弹簧系统，如图2所示，图2中m、c、k分别表示质量、粘性阻尼系数、弹簧刚度。对系统而言，质量受外力f（t）的作用，质量位移为y（t）（实际扬声器衔铁的振幅），系统的动力学方程为my"（t）cy''''''''（t）ky（t）=f（t），y（o）=yo，y''''''''（o）=y''''''''。

其中，y（0）与y''''''''（0）分别为质量的初位移与初速度，这就是在输人作用于系统之前系统的初始状态。显然，此系统在任何瞬间的状态完全可以由质量的,y（t）与y''''''''（t）这两个变动着的状态（即状态变量）在此瞬间的取值来刻画。因为y（t）在此瞬间的取值代表了位移的情况，y''''''''（t）在此瞬间的取值代表了y（t）在此瞬间的变化趋势（速度）的情况。

还有一种更直接的建立数学模型的方法，就是模拟硬件描述语言（AHDL）的含义。MAST就是一种AHDL,Saber仿真器可以仿真用MASTAHDL描述的网表。

零部件的模型是建立在大量计算和试验基础上的，SABER软件提供了大量的零部件库文件，对于类似的零件只需修改其属性参数值即可。

2.2对系统原理进行仿真

在仿真过程中，将数学模型转变成为计算机上运行的仿真模型，是由SABER软件系统来完成的，并同时根据仿真模型编制出仿真程序。通过对系统的仿真，可以随时得出各个子系统或零部件的瞬时工作状态及性能参数变化，如电压、电流、功率、转矩等各参数的波形。通过对这些波形与实际试验的结果进行对比分析，找出两者的差别，从而修正原设计。

如先前所提及的，安全性和舒适性的需求导致了新的、高能耗的负载。这些负载可能随着汽车产品的进一步电子化，汽车电子控制装置得到更多的应用，所消耗的电能也将大幅度地增加。现有的12V动力电源已满足不了汽车上所有电气系统的需要，今后将采用集成的42V起动机-发电机供电系统，发电机最大输出功率将由目前的1.4kW提高到8kw左右，发电效率将会达到80以上。伺时，电压等级的提升还将同时带来许多新的问题。12V/42V汽车双电压系统原理图如图3所示。

在双电压系统中，把用电设备分成两部分：中小功率负载由14V电压供电，如室内灯、中控锁、收音机、仪表、车载导航系统等主要为车身电子设备；大功率负载，如电控机械制动装置、电控机械气门正时装置、三元催化转换加热器、电控悬架等，主要为发动机、底盘系统电子设备，由42V电压供电。此双电压供电系统有两个关键器件，一个是DC/DC变换器，它能把交流发电机输出的42V高电压转变为14V的电压。另一个，是装在发动机和变速器之间的起动-发电机，借助一个半导体整流-逆变功率变换器，它不仅充当交流发电机，发出42V的高电压，而且在发动机起动时还作为起动机用。由于它是直接起动发动机，起动时间仅为0.5s，所以噪声很小。

2.2.2起动机／发电机系统

大功率起动机与发电机（IntegratedStarter/Alternator，ISA）的转矩特性一致，因此，集成两种设备于一体在技术上是可行的，在经济上的效益也显而易见。如图4所示的输出功率与内燃机曲轴转速的关系曲线，ISA让内燃机的速度达到600v/min的起动速度，然后切换到发电模式。由于42V系统能够提供足够的电能，发动机在极短的时间内起动且在点火前达到更高的转速，这样可以降低低转速下的排放，换句话说，使得汽车重起动变得更加容易。

2.2.3双电压系统中42V供电系统

在运行中，双电压系统的电压随着转速变化而变化，电压峰值对电器元件的影响是非常明显的。图5所示的是双电庄系统中42V供电系统的变化曲线，非常清晰地显示了在转速急剧变化时电压的瞬时值，此脉冲电压峰值在电气系统设计和选择电子电器元件时有着非常重要的参考价值。

在仿真过程中，主要分两种类型进行。为了描述简单，这里将42V与14V分开进行讨论。第一种方法，全部打开所有的电子设备，可以观察到整个系统及各个电子器件的电压、电流波形，以及各个电子电器设备互相切换或同时打开时的电压、电流波形。同时，很方便地观察到在抛载状况时的峰值电压波形，局部抛载或全部抛载对系统的影响。

2.2.414V供电系统

14V电压系统主要用于各控制单元，对波形要求甚高。若峰值电压及电流产生严重的脉动，使蓄电池两端电压产生脉动干扰，控制单元搭铁（蓄电池负极）电位也将随之产生脉动干扰。如果这个干扰脉冲幅值过大，就会造成原有信号的丢失，引起控制失灵。观察峰值电压的波形，判定是否符合系统要求。14V线路上的电压波形如图6所示。

2.3对仿真模型进行修改、检验

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在EDA中心的建设中,我们遵循以下原则:

(1)创建一流具有EDA特色的实验环境。EDA的实验环境的好坏在某种程度上直接影响电类学生对现代化技术的掌握,同时EDA的实验环境也是一个窗口,代表了一个学校现代化教学的形象。EDA中心的建设不应等同于一般的计算中心或机房的建设,应该具有EDA特色,那就是要有丰富的EDA软硬件支持,要有得力的指导开发力量。为了建设好一流的EDA实验环境,我们成立了专家指导小组指导环境的建设,并多次派人到EDA教学较好的学校去参观学习。为了体现时代的特点,我们将中心80台机器内部互连,整个内部网络完全按照Internet技术规范设计,能提供全套Internet服务。中心内部网络还通过Linux网关与校园网相连。服务器采用WindowsNT4.0、Linux5.0、Net-ware3.12,工作站安装了DOS6.22、Win-dows98(中、英文)、WindowsNT、Linux等操作系统。

(2)严把质量关,高质量完成建设。EDA所有软硬件设备的引进都经过认真市场调查研究,并严格的检测,对不合格的产品坚决清除。如曾进一批微机,检测后发现配置与样机不符,立刻退货,重新购置。软件的建设对EDA来说是体现特色的关键性建设,尽管EDA软件投资较大,为保证实验质量,划出专项资金,引进许多最新的正版EDA软件。

(3)加强外联,寻求多方支持。EDA教学的开展需要许多方面的技术支持,为了做好这方面的工作,我们加强了校际之间的技术交流以及与EDA软硬件开发商家的联系,可以从中得到了许多必不可少的帮助,如东南大学赠送给我们不少非常有用的EDA软件和设备,美国Altera公司通过其大学项目赠送给我们专业版和网络版的Max+PlasⅡ软件开发工具等。

(4)鼓励师生开发EDA教学项目。我校EDA教学项目的开发进行得比较早,并已取得了不少成就,EDA中心成立后更加强了这方面工作的开展,目前已自行开发并用于教学有ISP和FPGA等实验装置,全定制的A-SIC实验环境也正在紧锣密鼓地准备中。

(5)勤俭节约,变废为宝。EDA的某些硬件实验对微机要求并不高并且有可能对微机产生伤害,为此我们从校计算中心等地方找来约20台淘汰了的386和486微机,建成了硬件机房,很好地解决了这类问题并节约了不少资金。

2EDA实验环境的管理

我校的EDA实验环境主要面向电子工程系和自动控制系学生,行政上挂靠电子工程系。为了便于协调管理,两系分别任命了兼职正副主任负责中心的建设和日常管理。

在EDA(实验)中心的日常管理中我们努力做到:

(1)全心全意为EDA教学服务。EDA(实验)中心建立的主要目的之一就是为全校师生的EDA教学实验提供方便。为了做好服务工作,我们尽力满足师生的要求。如有教师希望通过网络授课,我们引进了Lanstar网络教学系统软件。有教师需要提供语音教学服务,我们购买了无线话筒。有一些国外引进的EDA软件需要用英文操作系统,中心工作人员经过多次试验,使中英文操作系统能够方便地切换。中心的Internet网及打印机等设备也均向师生开发。

(2)开放式的实验环境。中心除正常设备维护日外,保持全日制开放。开放时除了安排一般值班人员外,还经常安排对EDA技术熟悉的教师或研究生进行现场指导,学生可以自由地上机实习。

(3)不断推广EDA新技术。EDA技术的发展速度非常快,我们利用中心与外界联系较多的优势,不断向师生推荐EDA新技术和新方法。如我们曾请经销商来介绍最新版本的PADS、EWB等EDA软件的特点和使用方法,与东南大学EDA实验中心合作举办了两期全国性的EDA研讨班。

3效果分析

(1)EDA中心自投入使用以来,已为电类专业的学生开设了“电路”、“电子线路”、“数字电路”、“信号与系统”等十多门课程的上百个实验,部分实验还延伸到非电类专业的“电工学”课程中;每年还有几十名本专科生和研究生在这里进行毕业设计和课题上机。总上机时数已达4万机时。

(2)EDA中心的构建,推动了我校多门类课程的教学内容、教学方法的改革。就数字电子课程而言,迫切需要充实现代化的设计思想和设计方法,EDA中心的服务为此创造的必要的条件。由于EDA中心的大量工作,使教师可以在课常上集中精力和时间与学生一起共同体验前人创造知识的途径与方法,而把一些繁琐的计算交给EDA工具,学生通过EDA工具的使用去实践他们在课堂上学到的方法和思路。对电路分析、模拟电子线路、数字系统设计等课也起到了同样的作用。

(3)开放式的管理,方便了学生,激发了学生的学习热情和求知欲。如有一位在给电类提高班讲课的教师发现,原拟定通过Lanstar授课系统对学生讲授EWB的使用方法,结果在现场却发现,不少学生已初步学会了EWB的使用,其原因是他们已主动地到EDA中心,通过自学,进入了EDA环境。这是一个学生主动学习的例子。通过这样的学习客观上提高了学生的自学能力,反映了他们高度的学习热情和求知欲,这也为他们将来自行掌握更现代化、更复杂的EDA工具打下了基础。

(4)EDA中心成为学生第二课堂的场地,培养学生从事科学研究的能力。如数字系统设计的老师利用EDA中心进行电子设计竞赛,取得很好的效果,受到了学生的欢迎。

参考文献:

[1]陈旭,王成华.建好电工电子基地培养面向21世纪的高素质人才[A].国家工科基础课程教学的基地建设研讨会论文集[C].武汉:华中理工大学出版社,1999.4.(166).

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（2）新课程新知识的更新较快。电气信息类专业，电子技术、自动化技术和计算机信息技术相互促进、相互渗透、共同发展，现代电子技术的发展为计算机技术的发展提供了物质基础，计算机技术的发展又为电子技术的发展提供了前进的动力。伴随而来，出现了各种新技术和新知识。

（3）实践能力锻炼的欠缺。目前，很大部分的高校学生惰性比较严重，缺乏主动和积极思考的习惯，参加的实践活动只限于课程的实验和开设的实践环节。这只是一种相对比较被动的实践，这对于创新能力的培养和锻炼远远不够。

2我院学生实践和创新能力的培养体系

在我学院的电气工程及其自动化本科专业教学计划中，电子设计能力作为教学培养的核心能力和特色能力予以突出。

（1）课程培养体系。课程培养体系以单片机课程作为核心课程，电路原理、数电、模电、电力电子技术和传感器技术作为基础课程，智能仪器仪表、嵌入式系统作为提高课程形成了电子设计能力的理论培养体系。按照电子设计能力培养的要求，按基础、应用、实用和综合的方式整合相关知识的课程，每个学习情境也引用具体的产品项目，每个项目都要求从产品的技术要求出发，按照技术资料查阅、熟悉器件性能、确定硬件电路设计方案、编制器件清单、制作硬件电路、程序设计、软硬件调试、器件及模块电路性能测试、性能指标测试等步骤实施。教学内容的选取充分体现了学生综合能力培养的要求，为学生可持续发展奠定良好的基础。

（2）实践教学体系。实践教学体系按基础层、应用提高层、综合设计开发层和科技创新层逐次提高的方式来设计实践训练环节，从最基本的电路板设计到最小系统设计，再到控制系统的设计，从简到难分布在第四到第六学期构成实践培养体系。该体系注重“厚实基础，自主学习，提高能力，不断创新”。根据实践环节的特点，在每一个层的训练过程中，以制作真实产品为任务；在训练方法上采取普适性通用工作过程六步法，即从咨讯、决策、计划，到实施、检查、评估的步骤，积极引导学生自主学习，并将所学知识和技能应用于实践，形成“企业式”的训练情境。我院“电子产品设计及制造工程训练中心”，如图2所示，是一个面向电气、通信、计算机、机电类专业，以学生电子设计专项技能、嵌入式系统应用开发能力、电子产品设计制造工程能力的培养为目标的校内工程训练中心。其功能定位密切针对我省电子信息装备制造业所急需的人才培养，具有鲜明的应用性、工程性特征。中心的实践教学体系由课程实验、专项技能实训、工程综合训练等三大模块构成，教学、科研和服务功能有机融合，以构建系统的电子基础工艺、嵌入式系统应用为主要方向的电子产品设计、制造及检测的产学研基地为核心建设目标。该工程训练中心建成后，将对我校电气、通信、计算机、机电类专业完善实践教学体系，提高实践教学效果，强化学生电子设计专项核心能力，培育具有地方特征的专业特色发挥重要作用，有利于进一步推动相关专业内涵建设工作的深化。

（3）第二课堂的学习。我院目前主要有电子爱好者协会和计算机爱好者协会的第二课堂的建设。通过协会，从大一新生开始就吸收成员，从最初的兴趣培养，到后面的能力培养。相对应的学院开设有对应开放实验室和提供相关仪器仪表供学生课余时间使用，过程中有指导教师参与解答学生的问题和困难。目前，我院建设有四级科研训练体系，如图3所示，学生通过学习可以参加各类竞赛和主持或参与申报各类的科研训练项目。目前也取得了较好的成绩和效果。

（4）实践考核体系。我院加大考核方式方法与考核主体的改革力度，变传统考核方式为多元化考核评价方式，重视职业技能的考核，注重职业能力的培养。采用笔试、口试、操作、论文、制作作品等多样考核方式，采用校内老师、现场专家、学生考核评价相结合，或是学校、企业与社会考核评价相结合等多种评价方式，各种评价主体有明确合理的比例分配。第一课堂考核与第二课堂比赛相结合，校内老师评价与企业、社会评价相结合，学生之间自评、互评相结合的考核评价模式，既培养了学生使用现代信息技术的能力，也锻炼了学生的表达能力和团队合作精神。

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2创新开放实验室存在的主要问题

2.1实验设备落后

电子设计实验室对培养学生动手能力、应用知识能力、开发设计能力和实际操作能力具有非常重要的作用，而实验设备是发挥实验室教学功能的基本保障。然而，有部分高校对实验设备的重视不足，导致实验室中仪器设备没能得到及时的更换，仪器陈旧、落后，部分甚至损坏却没有专人来维修。落后的仪器设备根本无法满足教学的需要，延误实验进程，大大影响了实验室发挥其本来价值。此外，电子设计的有关实验存在一定危险性，陈旧落后的实验设备也是安全隐患之一，可能会威胁到教师和学生的人身安全。

2.2缺乏有效的管理

目前，创新开放实验室正处在边探索边建设的阶段，很多高校都存在着实验室管理不到位的问题。根据调查，有部分高校的实验室平均使用率不足60%，而大型电子仪器设备的利用率更低。这就说明我们的实验室资源没有得到有效的利用。究其根本，仪器设备的购置计划不合理、教学和科研实验的安排脱节、及其仪器设备的管理模式与方法落后是主要原因。此外，实验室和相应院系之间的工作不连贯也是常见问题之一。不到位的管理工作会导致各实验室不能进行有效的动态化管理，工作缺乏条理，还会出现人员编制混乱，资金周转出现纰漏等一系列失误，最终将影响实验室发挥其的本来功能。

3有效的建设措施

3.1加强硬件建设

要想学生能够快速提升实践能力，除了学生努力学习之外，实验室的硬件条件也是必须配备齐全的。为了让学生能够有更好的学习环境，应专门划分出一处建筑作为实验室，室内学习用具齐全，网络等多媒体设备完整。同时，根据电子设计的专业要求，应购置常用电子仪器等专业设备。另外，为了保证各实验室能够正常运行，实验设备要有专人定期维护和管理，从而保证各仪器设备能够正常的运行，提高其有效利用率。在实际的工作中，为了有效的开展对电子仪器设备的维修工作，并避免在维修中造成不必要的损失和时间的浪费，要求维修人员要熟悉相关电子仪器设备的基本工作原理，并掌握一定的维修技巧。教师在教学过程中也应该要求学生仔细了解、分析仪器设备发生故障时的现象和使用情况。只有这样，才能保证实验室能够充分发挥其价值，为学生提供锻炼的平台，也减少因实验操作错误而造成的人身伤害。

3.2严格管理制度

为了实现实验室制度的有效落实与监督，必须组建创新实验室管理队伍，保障创新实验室的开放时间及学生日常管理。为了让学生得到充分的锻炼，可以在开放创新实验室的学生中选拔具有优秀组织能力和领导能力的高年级学生作为实验室主管，低年级学生作为助管，共同对实验室进行日常管理。不仅避免了实验室和相应院系之间的工作脱节，还提高了学生的综合水平。

4建设创新开放实验室的重要意义

电子设计创新开放实验室是电子信息专业重要的教学内容和学生组织，对于培养学生的实践能力和创新能力具有重大作用，设立实验室的核心环节是实践教学，致力于培养具有较强社会适应能力和竞争能力的高端技术技能型人才，是探索新的教育方法，真正实现素质教育的重要一步。

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1．1赛前组织

1．1．1人员组织

学校成立电子设计大赛领导小组．全国大学生电子设计大赛和省级大学生电子设计大赛轮流隔年举办一次，领导小组是常设机构，负责电子竞赛组织、管理、协调工作．电子设计大赛领导小组组长一般由主管教学副校长担任，副组长由学校教务处处长和相关学院院长共同担任，办公室主任由电工电子实验中心主任担任．办公室设在实验中心，负责处理大赛日常事务，成员包括指导老师、实验员及大赛相关人员．电子设计大赛领导小组负责相关部门协调和政策落实和大赛组织和宣传，负责参赛人员管理和学生培训，负责赛前制定培训计划收集整理资料，负责与赛区组委会联络和大赛专项经费管理，负责元器件及耗材保管、整理、发放、采购和培训竞赛场地管理，负责培训竞赛后勤保障和学生管理．电子设计大赛人员组织包含指导老师的组织和参赛学生的组织．强有力的指导老师团队是电子设计大赛取得成功的基础．随着技术发展，大赛专业知识广度和深度不断加深，题目更加新颖贴近生活，包括电源类、控制类、无线收发类、仪器仪表类等，涉及电子技术各领域和方向，对指导老师综合素质和能力提出了更高要求．指导老师需要精通模拟电路、数字电路、高频电路，精通51单片机和熟练运用CORTEX－M3嵌入式系统、CPLD/FPGA可编程逻辑器件、DSP数字信号处理器等，有丰富的实践经验和极强攻坚能力．根据实际情况组建指导教师团队给学生全方位的指导，充分发挥指导教师特长，取长补短，相互学习，共同提高．参赛学生是大赛主体，加强宣传，吸引更多同学参与大赛，同时保证竞赛质量和水平，经选拔合格或任课老师推荐才能正式报名参加．大三学生知识结构和实践能力强于大二学生，选拔时以大三学生为主，适当选取大一、大二学生保证后备力量，组成电子设计大赛参赛队伍．通过学校宣传、领导小组动员、辅导员讲解，使参赛同学全方位多角度了解电子设计大赛的意义和目的，对就业和成长的帮助，调动学生竞赛积极性和热情．

1．1．2经费组织

电子设计大赛经费使用原则:预算清晰，专人管理，专款专用，合理使用，厉行节约，保证运行，各项开支在预算内完成，开支与预算一致．经费来源分为学校年度预算和校内部门筹集，用于电子设计大赛基本运行和指导教师课时补贴．基本运行包含报名费、管理费、电子元器件及耗材采购添置、竞赛期间餐费及其他杂费．指导教师课时补贴指赛前教师培训课时费、竞赛期间指导教师补贴．电子设计大赛经费不含教师差旅费和竞赛获奖后学校发放奖金，赛后根据政策另行拨付．

1．1．3设备耗材组织

大赛设备耗材专人管理，专人采购，统一分配;培训类耗材由培训教师提出计划统一采购．

1．2赛前培训

电子设计大赛赛前对学生的培训是学生提高的重要过程，很大程度上决定了比赛成绩．指导教师根据历年竞赛内容和特点，结合自身特长制定详尽的培训计划和方案．大三学生知识相对全面但实践应用能力较差，没有系统设计经验，知识点孤立难以将各门课程融合到一起，大二学生专业知识结构不完整，认识片面，指导教师根据学生实际情况因材施教做出个性化的培训与辅导，使培训效果达到最佳．培训分两个阶段，时间5～6周．第一阶段(3～4周)采用集中授课与实际制作相结合的方式，第二阶段(2～3周)采用三人一组半开放自主设计的方式．第一阶段包含模块电路分析、设计、调试、制作、参数测试、基本仪器使用及报告书写，对往届比赛重点模块电路进行有针对性专题讲座和制作．重点模块有电源电路、信号调理与运算放大电路、传感器与微弱信号检测电路、信号发生电路、通信电路、电压与频率转换电路，单片机最小系统、人机交互电路、数据采集电路、驱动电路等．设计报告内容包含:摘要，叙述核心技术、实现方法与发挥;系统设计方案，叙述方案选择、系统结构、实现方法;硬件电路设计与分析计算，叙述硬件电路原理、计算、设计与实现;软件设计，叙述软件程序思想、流程、实现方法与重点程序;测试结果与分析，叙述测试仪器、测试方法、测试结果、数据分析;总结与展望，总结题目完成情况、存在问题与展望．第一阶段使学生掌握基本模块电路，对电子设计进一步了解和认识，优秀学生脱颖而出，具备冲击奖项实力，指导教师对这部分同学重点关注，毕竟指导教师精力有限，不可能面面俱到，拿奖也是一项重要而艰巨的任务．第二阶段3人一队进行赛前热身．按比赛要求自主设计，锻炼同学们系统分析与设计、制作与调试、参数测试、团队分工与协作能力．每队由3名同学自愿组合组成，1名同学负责软件编写，1名同学负责硬件制作，1名同学负责报告撰写．实际比赛有很多突况需共同讨论、共同参与、共同应对、共同解决．指导教师可以根据以往题目特点、内容和难度自行设计题目，也可以直接选择往届典型题目．第二阶段模拟训练展现了各队水平和能力，也暴露存在的问题，指导教师根据每队实际情况进行赛前辅导．

2赛期管理

比赛前2～3周，组委会发放比赛用单片机和开发平台，提前让参赛队熟悉开发环境，赛前一周公布本届电子设计大赛可能用到的元器件测试仪器，指导教师团队根据公布元器件清单估计本届比赛可能出现的题目和用到的模块．指导教师对器件进行分析，列出本次大赛可能用到元器件详细清单，交器件管理员清理汇总，不足部分立即准备和采购，采购应确保器件质量，排除器件质量问题带来的故障和干扰．参赛队在赛前调试好竞赛场地仪器设备，查看元器件清单结合指导老师分析对新器件和不熟悉模块进行搭建与调试，为比赛正式开始做好准备．4天3夜的电子设计大赛开始后，第一天选择题目、设计方案与具体电路，领取元器件及耗材，不足的元器件汇总立即采购．第二天完成软件编写和部分模块电路搭建．第三天完成软硬件联调和报告书写．第四天完成参数测试，有能力的同学完成发挥部分设计．

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二、实训教学的组织、实施

电工电子设计面向全校所有工科学生，每年实训人数达到2千左右。非电类学生基础性项目比重较大，综合性项目比重较小，而电类则相反。现在要求学生在一定的实训期间内比以前完成更多的实训项目，充分利用实训时间，提高实训效率、效果。实训教师在整个实训中，分工明确，严格要求学生，加强管理，有效而顺利地完成教学任务。实训教师在学生实训过程中，要重视实训指导。不能怕学生出错，学生出错教师指出后要求学生更改，学生就会体会更深刻一些，加深记忆、理解，实训效果会更好。教师在授课时不能忽视操作示范。光是口头讲解操作过程，学生不能直观了解，只有亲自示范、强调操作要点，学生才能感性理解操作中需要注意的方面。教师在讲课时，要注意调动学生学习的积极性、主动性，可以在课堂上提出一些问题，激发学生的思考。在讲电路原理时，可以先问问学生根据已经学过的理论知识，可以怎样实现这样的功能，将理论知识与实际联系起来，提升创新思维。老师再就该问题做一讲评，讲解学生提出的方法的可行性、实用性等，实践中用与不用学生提出方法的原因。注重提问、分析、启发、讨论等教学方法的应用，调动学生学习的积极性，提高课堂教学效率。

三、增加先进的仪器仪表的使用

2011年7月工程训练中心引进了一批新的仪器仪表。像信号源、数字示波器、毫伏表、扫频仪、电桥等。新研制并增加一些能够用到先进仪器仪表的一些实训项目，充分利用先进的仪器仪表，与社会上现阶段的新技术、新设备进行接轨。

四、相应地修订教学大纲、计划、教材，适当调整考核标准

根据新的实训内容修订教学大纲、计划、教材，适当调整考核标准，以做到更精准、更客观、全面地评价学生的实训。教学大纲对实训标准进行细化，使实训教学有更好的操作性。大纲的宗旨是以学生培养为中心，充分调动学生对实训知识的探索和主动发现问题的积极性。实训内容注重学生创新能力的培养，注重反映新知识和新方法，体现可操作性。实训教材是实训内容的体现。选择符合技术要求，充分利用教学条件，适合学生学习的实训内容，对激发学生的实训热情十分重要。实训内容注重基础、技能、创新，注重反映新知识、新技术、新工艺、新方法。实训教材突出实用性。根据实训知识和所用实训项目以及所用到的仪器仪表编写的，强调实践性，充分考虑内容的实用价值。该书内容以学生动手能力、工程实践能力为培养主线，重点放在安装操作技能和电子工艺焊接操作技能的培训上，采用从浅入深的方法，从基础实践技能到综合实践技能的训练，培养学生分析和解决实际问题的能力和严谨务实的工作习惯。考核标准综合评定学生实训成绩，只要有一个实训项目不合格，实训成绩便为不及格，这样可以促使学生认真对待实训。根据学生参加实训的态度、操作技能、实训报告、作品质量、对实训项目的理解、出勤，综合给出实训成绩。做到公平、合理、客观、精准、全面。教师把考核标准细化、量化，每部分成绩所占比例，形成规范，列成条目、做成展板，张贴在实训室内，让学生充分知晓。

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(2)学生虽有一定的动手能力，但容易仅凭经验拿到元器件直接在电路板上进行焊接，往往导致功能测试时纠错困难。随着计算机技术的飞速发展，学生利用计算机仿真软件进行硬件原理图的设计是发展的必然趋势。

(3)学生制作出的电子作品外观布局多样，如何将设计好的电路进行科学PCB制板能力制板，才能方便焊接，且减少相互干扰，是设计最终成功的关键。

(4)学生在焊接技术不够娴熟，使得电子作品调试不能完全达到要求，焊接的好坏，直接关系到电子产品或制作的质量。为了取得好的赛绩，必须着力培养学生电子设计制作的综合能力，即查阅资料、硬件原理图的设计、电路板的布线与制作、焊接功能测试能力。其中硬件原理图的设计能力的培养是教学中的突出难点。

二、Proteus硬件仿真技术改革电子设计大赛教学内容

电子设计大赛采取理论教学与制作训练结合的集训思路对学生进行指导。理论部分进行模块化分解包括:基本元件;传感器;集成芯片部分。教师按此分类进行模块化理论教学，学生通过模块来构建自己的知识结构，形成个体独特的知识体系。制作训练部分包括:电子仪器和Proteus仿真软件的使用;常用的基本单元模块的设计和制作;综合电子制作训练。理论教学和制作训练在时间安排上遵循交替进行原则，并增加了Proteus硬件仿真技术的应用。Proteus是英国Lab-centerelectronics公司于1989年开发的一款电路仿真软件，拥有丰富的元器件、各种虚拟仪器、图形化的分析功能，现已在全球50多个国家得到应用，广泛应用于高校的大学生或研究生电子学教学与实验以及公司实际电路设计与生产。Proteus主要由两部分组成:ISIS原理图设计仿真系统;ARES印制电路板设计系统。硬件原理图的设计能力是困扰学生的突出难题，也是保障电子设计制作成功的重要前提。因此，在电子设计大赛中将主要应用Proteus软件的ISIS原理图设计仿真系统辅助教学。Proteus软件硬件原理图设计及仿真的具体步骤为:新建设计文件并设置图纸参数和相关信息;放置元器件;对原理图进行布线;利用ISIS提供的电气规则检查命令检查原理图，调整原理图布局;电路运行调试。

三、Proteus硬件仿真技术在电子设计大赛中的教学实施

Proteus硬件仿真技术作为一种先进的教学手段，贯穿应用于电子设计大赛的理论教学和制作训练教学全过程。

1．Proteus硬件仿真技术在理论教学中应用Proteus软件提供了很多种类的虚拟仿真工具，包括探针、虚拟仪器、信号发生器、仿真图表等。Proteus软件的虚拟仿真模式包括交互式动态仿真和基于图表的静态仿真。采用虚拟演示实验的方法，将Proteus仿真技术引入电子设计大赛理论教学环节，教师可以通过多媒体展示电路的仿真情况，形象地讲解电路理论及原理，使学生清晰观察到电路运行的现象、信号波形以及各种参数曲线，从感性上加深对电路原理与性能的理解，直观地掌握教学内容，提高教学的效果与效率。以非门电路组成非对称型振荡电路为例，电路的基本工作原理是利用电容器的充放电。当输入电压达到非门的阀值电压Vth时，非门的输出状态发生变化。因此，电路输出地脉冲波形参数直接取决于电路中阻容元件的数值。通过Proteus软件的交互式动态仿真方式，采用虚拟示波器输出电路中的四处节点波形，从波形结果发现:非对称型多谐振荡器的输出波形是不对称的，输出脉冲宽度tw1=RC，tw2=1．2RC，T=2．2RC。通过调节R和C值，可改变输出信号的振荡频率，改变C实现输出频率的粗调，改变R实现输出频率的细调。

2．Proteus硬件仿真技术在制作训练中应用

制作训练采用循序渐进的方式进行，制作训练初期主要是电子仪器和Proteus软件的使用;从制作训练中期开始，需针对常用的基本单元模块进行设计与制作;制作训练后期，以往届赛题和模拟赛题为训练内容进行综合电子制作。通过分析往届赛题发现，计数显示电路的设计训练是赛前培训的重点之一。现以一款数字显示倒计时定时基本单元电路的设计为例，该电路适用于各种需要定时的场合，如电话定时、路灯定时、某一种状态或过程控制定时等。按照Proteus硬件原理图设计步骤，电路主要由计数脉冲产生电路、减法计数与数字显示电路组成。其中计数脉冲产生电路可以由NE555芯片按照多谐振荡电路进行接线，也可以由简单的门电路产生，还可以由运放电路产生，此处简要地用矩形波信号源表示计数脉冲输入信号。减法计数与数字显示电路主要由可预置4位二进制可逆计数器U1(74HC193)、U2(译码/驱动CD4511)、U3共阴极七段数码管组成。R2与C1组成预置数电路，在通电瞬间对U1(74HC193)进行预置数9。之后，U1的4脚每接收到一个负脉冲，U1计数一次并减一，数码显示由9变成8，当定时时间一到，显示器显示0，并且U1的13脚TCD输出一负脉冲，由该信号驱动各种执行元件，如晶体管、晶闸管、继电器、光耦合器等。本电路作为一款通用基本电路，只需稍作改动就可实现多种功能，例如需要进行两位数显示，只需改用两片74HC193分别对个位和十位进行计数，再用两片CD4511驱动两位数字显示即可;如果需要实现倒计时定时报警功能，只需利用U1(74HC193)的13脚TCD作为触发信号连接驱动蜂鸣器的执行电路即可。采用Proteus硬件仿真技术，在原理图设计阶段就可以进行评估，验证所设计的电路是否达到要求的技术指标，还可以通过改变元器件参数使整个电路的性能最优化，大大节省了设计时间与经费，提高了设计效果和质量。

四、Proteus硬件仿真技术在电子设计大赛中实施的效果评价

1．Proteus为电子设计大赛提供了多媒体教学平台

Proteus软件为理论教学提供了先进的实验、演示和电路分析。教师可以在多媒体教室中深入浅出地分析各种电路的特性，讲解各种参数改变对电路的影响，帮助学生突破抽象的难点知识的理解，形成扎实系统的知识体系。

2．Proteus为电子设计大赛提供了虚拟实训平台

Proteus软件所提供的一系列元件库，既能实现实验箱固定模块的验证功能，还能根据教学内容进行调整，整个过程不受时间、空间限制，突破了传统实训室的局限性，克服了学校经费不足和仪器设备不足对教学指导的困扰。

3．Proteus为电子设计大赛提供了创新平台

Proteus软件提供的硬件仿真功能，为电子设计大赛注入了活力，培养了学生科学的电子设计方法，有效地提高了学生针对实际问题进行电子设计制作的能力以及创新发挥的能力。

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2对电子书籍设计课程教学模式的尝试

2.1培养模式的改革电子书籍的教学中以综合学科知识运用与新媒体技术结合的方式，改变单一教学模式，以开放式态度对待学生和教学。在电子书籍的内容采集阶段，提倡凸显个性化特征；在创意阶段，鼓励学生突破、创新；在电子书籍的制作阶段，以合理化运用新媒体技术为原则，将视听多媒体元素进行有效的编辑和安排。教师应把握学生在每一个阶段的学习，以不同阶段的要求对学生进行指导，不能一味追求新媒体技术带来的全新效果，而是要本着传统书籍技巧与电子书籍技术结合的方式，确立艺术与技术相结合的人才培养模式。

2.2电子书籍设计教学内容的设置优秀的电子书籍设计是以实用性、艺术性、文化性相结合的产物，教师在电子书籍设计的教学内容中需要注意以下几个方面：强调版式设计：在电子书籍教学中信息传达是电子书籍版面设计中的重点，虽然电子书籍不同于传统书籍的纸质媒介和形态，融合了音频视频以及图形图像为一体的心得表达形式，但是它的呈现，在读者阅读时，仍然以图形、文字、色彩为主要构成，所以将传统设计元素与视频、音频相结合的方式来传达信息。强调适量的设计元素，避免视觉混乱进行有序的设计，准确把握整体和部分的关系。提倡交互式设计：相较于传统书籍，电子书籍运用交互式技术使读者通过界面中的按钮、图标、菜单等交互式设置，来实现阅读的主动性，所以引导学生通过交互式设计来增加读者阅读的互动性、趣味性和主动性是电子书籍设计教学的重点，但在电子书籍中交互设计应当适度、合理，带动读者的参与，调动读者的阅读积极性。鼓励运用新技术：由于电子书籍中的媒体多元化，所以对于新技术（软硬件）的掌握与操作尤为重要，鼓励学生将新技术在电子书籍设计上进行运用，利用flas、视频音频、3D模拟虚拟空间等手法，使学生在电子书籍在个性风格和艺术表现上更为丰富，但这也是教学的难点与挑战，需要学生指导掌握综合知识与技术。在课题设置训练上：以网络上招标的电子书籍设计项目来作为学生训练项目，如：电子杂志、电子书刊、电子报纸等，而不是局限于虚拟课题设计，提升学生的设计能力和兴趣，引导学生结合市场的需求来创意，设计出优秀的电子书籍。