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篇1

關鍵詞：集成電路版圖CAD；實踐教學；課程實驗；課程設計

Research on practice teaching mode of computer aided design of IC layout course

Shi Min， Zhang Zhenjuan， Huang Jing， Zhu Youhua， Zhang Wei

Nantong University， Nantong， 226019， China

Abstract： In this paper， the practice teaching mode of Computer Aided Design of IC layout course is discussed. According to one trunk line and two related course experiments mode， the experiment contents and methods were designed and implemented. Meanwhile， other efforts including emphasis of extracurricular scientific competition and reform of course practicum， were adopted to pay attention to the cultivation of comprehensive ability for students. The practice teaching mode proved that better teaching effect have been obtained.

Key words： Computer Aided Design of IC layout； practice teaching mode； course experiments； practicum

目前，高速發展的集成電路產業使IC設計人才炙手可熱，而集成電路版圖CAD技術是IC設計人才必須具備的重要技能之一。集成電路版圖CAD課程是我校電子科學與技術專業和集成電路設計與集成系統專業重要的專業主干課，開設在大三第二學期，并列入我校第一批重點課程建設項目。本課程的實踐教學是教學活動的重要組成部分，它是對理論教學的驗證、補充和拓展，具有較強的直觀性和操作性，旨在培養學生的實踐動手能力、組織管理能力、創新能力和服務社會能力。結合幾年來的教學實踐，筆者從本課程實驗、課程設計、課外科技競賽等實踐環節的設計工具、教學內容設計、教學方法和教學手段、師資隊伍建設以及考核管理等方面進行總結。探討本課程實踐教學模式可加強學生應用理論知識解決實際問題的能力，提升就業競爭力，對他們成為IC設計人才具有十分重要的意義。

1 版圖設計工具

集成電路CAD技術貫穿于集成電路整個產業鏈（設計、制造、封裝和測試），集成電路版圖設計環節同樣離不開CAD工具支持。目前業內主流版圖設計工具有Cadence公司的Virtuoso，Mentor Graphics公司的IC Flow，Springsoft公司的Laker_L3，Tanner Research公司的L_Edit和北京華大九天公司的Aether等。這些版圖設計工具的使用流程大同小異，但在自動化程度、驗證規模、驗證速度等方面有所差異，在售價方面，國外版圖設計工具貴得驚人，不過近年來這些公司相繼推出大學銷售計劃，降低了版圖設計工具的價格。高校選擇哪種版圖設計工具進行教學，則視條件而定。我校電子信息學院有2個省級實驗教學示范中心和1個省部共建實驗室，利用這些經費，我們購買了部分業內一流的EDA工具進行教學和科研。目前，我校版圖設計工具有北京華大九天公司的Aether和Springsoft公司的Laker_L3。

2 兩種相輔相成的實驗教學模式

我校集成電路版圖CAD課程共48學時（理論講授24學時、實驗24學時），實驗環節是本課程教學的重要部分，在有限的實驗教學時間內既要完成教學內容，又要培養學生創新能力，需要對實驗教學模式進行改革和創新。本課程實驗教學的目的與要求：與理論教學相銜接，熟練使用版圖設計工具，學會基本元器件、基本數字門電路、基本模擬單元的版圖設計，為本課程后續的課程設計環節做準備。緊緊圍繞“一個規則（版圖幾何設計規則）、兩個流程（版圖編輯流程和驗證流程）、四個問題”這條主線設計實驗內容[1，2]。要解決的4個問題分別是：（1）版圖設計前需要做哪些準備工作？（2）如何理解一個元器件（晶體管、電阻、電容、電感）的版圖含義[3，4]？（3）如何修改版圖中的幾何設計規則檢查錯誤？（4）如何修改版圖和電路圖一致性錯誤？表1為本課程實驗內容、對應學時及對應知識點。筆者設計了兩種相輔相成的實驗教學模式：系統化實驗教學模式和實例化實驗教學模式。系統化實驗教學從有系統的、完整的角度出發設計了實驗教學內容，如設計實驗3（數字基本門電路版圖閱讀）時，安排了5學時，采用3種版圖閱讀方式：讀現有版圖庫中的單元電路版圖、顯微鏡下讀版圖和讀已解剖的芯片版圖照片。針對同一內容，采用不同形式，彼此類比，加深印象，既有實物，又有動手操作，增強了直觀性和感性認識。又如設計實驗5（模擬單元MOS差分對管版圖設計）時，安排了5學時，從器件匹配的重要性入手，給出MOS差分對管的電路圖，講解具體器件的形狀、方向、連接對匹配的影響，特別是工藝過程引入器件的失配和誤差，對MOS差分對管的3種版圖分布形式（管子方向不對稱形式、垂直對稱水平柵極形式、垂直對稱垂直柵極形式）進行逐一分析，指出支路電流大小對金屬線的寬度要求，對較大尺寸的對管，采用“同心布局”結構。實例化實驗教學先提出目標實例，圍繞該實例，設計具體步驟，教師先示范，學生再模仿，如設計實驗7（集成無源器件版圖設計）時，由于集成電阻、電容和電感種類很多，不能面面俱到，要求只對多晶硅電阻、平板多晶硅電容和金屬多匝螺旋形電感等常用元件進行版圖分析和設計。課堂實驗的內容和課時是有限的，為此我們設置了課外實驗項目，感興趣的學生選取一些實驗項目自己完成，指導教師定期檢查。學院開放了EDA實驗中心（2007年該中心被遴選為省級實驗教學示范中心建設點，2009年12月通過省級驗收），學生對本課程很感興趣，課外使用EDA實驗室進行自主實驗相當踴躍。通過上述的實驗教學方法，特別是課外實驗項目的訓練，學生分析問題、解決問題的能力和科研素養得到了提高。

表1 課程實驗內容、對應學時及對應知識點

表1（續）

4 基于0.6μmCMOS工藝的數字門電路版圖設計 5 理解上華華潤0.6 μm硅柵CMOS幾何設計規則；學會CMOS反相器、傳輸門、與非、或非等基本門電路版圖設計；DRC檢查。

5 基于0.6 μmCMOS工藝的MOS差分對管版圖設計 4 MOS差分對管版圖設計，包括匹配原則、同心布局等，DRC檢查。

6 版圖電路圖一致性檢查 3 掌握LVS流程、LVS錯誤修改。

7 集成無源器件版圖設計 3 多晶硅電阻、平板多晶硅電容和金屬多匝螺旋形電感等常用元件版圖設計。

3 改革課程設計環節

課程設計是本課程培養學生工程應用能力的綜合性實踐教學環節，時間2周，集中指導，提前1個月發給學生任務書和指導書，每個班配備2名指導教師，注重過程控制。筆者在教學內容、考核等方面進行了改革和創新：在教學內容設計上，給出了必做題和選做題，在選做題中要求每位學生完成數字電路版圖1題和模擬電路版圖1題，具體題目由抽簽決定，做到1人1題，避免學生抄襲。考核成績由課程設計成果（占50%）、小論文（占30%）、答辯（占20%）三方面綜合給出。以往的課程設計報告改為撰寫科技小論文，包括中英文題目、中英文摘要及關鍵詞、引言、電路原理與分析、版圖設計過程、分析與討論、結束語和參考文獻，讓學生學習如何撰寫科技論文。精選優質小論文放在本課程網上學習資料庫里，供學生相互傳閱和學習。課程設計答辯具體要求參照畢業設計（論文）答辯要求，包括準備PPT講稿、講解5分鐘、指導教師點評等過程，每位學生至少需要10分鐘時間。學生對課程設計答辯反映相當好，鍛煉了語言組織和口頭表達能力，而且相互間可以直接交流和學習。我們還挑選課程設計成績優秀的學生參加校內集成電路版圖設計大賽。雖然課程設計的改革和實踐需要教師付出很多精力和時間，但我們無怨無悔，學生的認可和進步是我們最大的收獲。

4 精心指導學生參加課外科技競賽

目前我校學生參加的集成電路版圖設計競賽有校級版圖設計大賽以及行業協會和企業組織的版圖設計競賽等。由校教務處主辦，電子信息學院承辦的南通大學版圖設計大賽是校級三大電子設計競賽之一，每年8月底舉行，邀請集成電路設計公司一線設計人員和半導體協會專業人士擔任評委，增加了競賽的專業性和公正性，目前已經舉辦了6屆，反響不錯。從校級版圖設計大賽獲獎者中挑選一部分學生參加行業協會和企業組織的版圖設計競賽，如蘇州半導體協會主辦的集成電路版圖設計技能競賽、北京華大九天公司主辦的“華大九天杯”集成電路設計大賽，其中“華大九天杯”集成電路設計大賽將挑選優秀獲獎學生參加華潤上華的免費流片，學生經歷從電路設計、版圖設計及驗證、流片到測試各個環節，提高了綜合訓練能力。

5 加強師資隊伍建設

要提高課程實踐環節的教學質量，關鍵是指導教師要思想素質好，專業理論知識強，科研水平高，因此我們著力建立一支年齡結構、職稱合理的實踐教學隊伍。目前很多年輕教師是從校園走向校園，畢業后直接上崗指導學習實踐，缺少工程實踐經歷和經驗。為了提高教師自身的業務水平，加強對年輕教師的培養，近十年來，我院每年暑假舉行集成電路CAD技術實踐培訓班，由經驗豐富的教學、科研一線教師主講；不定期地邀請一流IC設計公司一線設計人員來院開設講座；同時挑選年輕骨干教師到一流IC設計公司學習和實踐，時間至少半年以上；現已聘請IC設計公司一線設計人員6人為兼職教師，指導課程設計和畢業設計。集成電路CAD技術日新月異，課程實踐環節師資隊伍建設必須與時俱進。

6 結束語

我校電子科學與技術專業、集成電路設計與集成系統專業2012年被評為省重點建設專業，也是江蘇省首批培養卓越工程師的專業。集成電路版圖設計是這兩個專業卓越工程師培養計劃的重要內容之一，總結和探討集成電路版圖CAD課程實踐教學意義重大，今后我們要繼續推進該課程實踐環節的建設與改革，不斷探索，為我國集成電路設計人才的培養而努力奮斗。

參考文獻

[1] 施敏，孫玲，景為平.淺談“集成電路版圖CAD”課程建設[J].中國集成電路，2007（12）：59-62.

[2] 施敏，徐晨.基于九天EDA系統的集成電路版圖設計[J].南通工學院學報：自然科學版，2004，3（4）：101-103.

篇2

關鍵詞：集成電路設計；應用型人才；課程改革

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）14-0059-02

一、引言

在過去的20多年來，中國教育實現兩大歷史性跨越。第一是實現了基本普及義務教育，基本掃除青壯年文盲的目標；第二是中國高等教育開始邁入大眾化階段，高教毛入學率達到17%。據《2012年中國大學生就業報告》顯示[1]，在2011年畢業的大學生中，有近57萬人處于失業狀態，10多萬人選擇“啃老”；即使工作一年的人，對工作的滿意率也只有47%。2012年，全國普通高校畢業生規模達到680萬人，畢業人數再創新高，大學生將面臨越來越沉重的就業壓力。面對這樣的困境，國家相關部分提出了一系列的舉措，其中對本科畢業生的培養目標逐漸向應用型人才轉變[2-4]。集成電路作為信息產業的基礎和核心，是國民經濟和社會發展的戰略性產業，已成為當前國際競爭的焦點和衡量一個國家或地區現代化程度以及綜合國力的重要標志。本文將在對集成電路設計專業特點分析的基礎上，以北京信息科技大學集成電路設計專業課程設置為例，介紹面向應用型人才培養目標地集成電路設計本科課程現階段存在的問題并給出相關可行的改革方案。

二、集成電路設計專業特點

進入本世紀后，我國的集成電路發展迅速，集成電路設計需求劇增。為了適應社會發展的需要，國家開始加大推廣集成電路設計相關課程的本科教學工作[5]。經過十年多的發展，集成電路設計專業特色也越來越明顯。

首先，集成電路設計專業對學生的專業基礎知識要求高。隨著工藝的不斷進步，集成電路芯片的尺寸不斷下降，芯片功能不斷增強，功耗越來越低，速度越來越快。但隨著器件尺寸的不斷下降，組成芯片的最基本單元――“器件”的高階特性對電路性能的影響越來越大。除了器件基礎，電路設計人員同時還需要了解后端電路設計相關的版圖、工藝、封裝、測試等相關基礎知識，而這些流程環環相扣，任何一個環節出現問題，很難想象芯片能正常工作[6]。因此，對于一個合格的電路設計人員，深厚的專業基礎知識是必不可少的。

其次，集成電路設計專業需要學生對各種電子設計自動化工具熟悉，實踐能力強。隨著電子設計自動化工具的不斷發展，在電路設計的每一個階段，電路設計人員可以通過計算機完成電路設計的部分或全部的相關內容。另一方面，電子設計自動化工具的相關比較多，即使是同一家公司的同一種軟件的更新速度相當快，集成電路設計工具種類繁多，而且沒有統一的標準這對集成電路設計教學增加了很大的難度。

再次，集成電路設計專業的相關教學工作量大。正如前面所介紹，要完成一個電路芯片的設計，需要電路設計人員需要了解從器件基礎到電路搭建、電路仿真調試、版圖、工藝、封裝、測試等相關知識，同時還要通過實驗熟悉各種電子設計自動化工具的使用。所有相關內容對集成電路設計專業的教學內容提出了更多的要求，但從現有的情況看，相關專業的課時數目難以改變，所以在有限的課時內如何合理分配教學內容是集成電路設計專業教師重要的工作。

最后，集成電路設計專業對配套的軟、硬件平臺要求高，投入資金成本高。從現有的情況看，國際上有4大集成電路設計EDA公司，還有很多中、小型EDA公司。每個公司的產品各不相同，即使針對相同的電路芯片，設計自動化工具也各不相同。在硬件方面，軟件的安裝通常在高性能的服務器上，因此，硬件方面的成本也很高。軟硬件方面的成本嚴重地阻礙了國內很多高等院校的集成電路設計專業發展。

三、集成電路設計專業課程設置及存在的問題

在集成電路設計專業課程設置方面，不同的學校的課程設置各不相同。但總的來說可以分為三類：基礎課、專業課和選修課。在三類課程的設置方面，每個學校的定義各不相同，主要是根據本校集成電路設計專業的側重點不同而有所區別。從國內幾大相關院校的課程設置看，基礎課主要包括：《固體物理》、《半導體物理》、《晶體管原理》、《模擬電子技術》、《數字電子技術》等；專業課主要包括：《模擬集成電路設計》、《數字集成電路設計》、《信號處理》、《高頻電路》等；選修課主要包括：《集成電路EDA》、《集成電路芯片測試》、《集成電路版圖設計》、《集成電路封裝》等。

從現有的課程設置可以看到，針對國家應用型人才培養目標，現有的課程設置還存在很多問題，具體地說：

首先，課程設置偏于理論課程，實踐內容缺乏，不符合應用型人才的培養目標要求。從上面的課程設置情況可以看到，各大高校在課程安排方面都側重于理論教學，缺乏實踐內容。比如：《模擬集成電路設計》課程總學時為48，實驗學時為8，遠遠低于實際需求，難以在短短8學時內完成模擬集成電路設計相關實踐活動。雖然集成電路設計專業對于專業基礎知識要求寬廣，但并不深厚，因此，浪費太多時間在每個設計流程相關的理論知識的闡述是不合適的，也不符合我國大學生的現狀。

其次，實踐活動不能與集成電路設計業界實際需要相結合，實踐內容沒有可行性。從目前各大高等院校的課程內容方面調研結果表明，對于本科教學情況，90%以上的實踐內容都是教師根據理論教學內容設置一些簡單可行的小電路，學生按照實驗指導書的內容按相關步驟操作即可完成整個實驗過程。實驗內容簡單、重復，與集成電路設計業界實際需要完全不相關，這對學生以后的就業、擇業意義不大。

最后，沒有突現學校的專業特色，不適于當今社會集成電路設計業界對本科畢業生的要求。但在競爭激烈的電子信息產業界，如果想要畢業生擇業或者就業時有更強的競爭力，各大高校需要有自己的專業特色，但現在各個高校的現狀仍然是“全面發展，沒有特色”。這對于地方高校的集成電路設計專業畢業生是一個劣勢。

四、面向應用型人才培養目標的課程改革

針對上面闡述的相關問題，本文給出了面向應用型人才培養目標的集成電路設計專業課程改革的幾點方案，具體地說：

首先，削減理論課的課時，加大實驗內容比例。理論課時遠遠高于實踐課時是當今大學生教育的一個重要弊端，這也直接導致了大學生動手能力差、實踐活動參與度低、分工合作意識薄弱。而在不增加授課學時的前提下要改變這一現象，唯一的方法就是改變授課內容，適當削減理論課的課時，加大實驗內容的比例。這樣既能滿足國家對于本科畢業生應用型人才的培養目標，也符合創新型本科生的特點。

其次，積極推進“校企聯合辦學”，讓學生更早接觸業界發展，指導擇業、就業。正如前面介紹，現在各大高等院校的教學內容理論性太強，學生在大學四年學習到的相關知識與實際應用相脫離。這也造成很大一部分本科畢業生在入職后的第一年難以進入工作狀態，工作效率差，影響后面學生的就業、擇業。如果能在學生在校期間，比如大學三年級或更早，推進“校企聯合辦學”，使學生更早了解到業界真正工作模式以及業界關注的重點，這對于學生后續進入工作非常有利，同時也能推進學校科研工作。

最后，實現優質教學資源的共享。這里的教學資源，除了包括授課筆記、教案、教學講義外還包括高水平教師。雖然現在高等教育研究相關機構也開設了一些青年教師課程培訓相關內容，但真正取得的成效還相對比較小。另外，針對集成電路設計專業來說，跟隨業界發展的相關知識更新較快，配套的軟硬件代價較高，如果能實現高校軟硬件教學資源的共享，尤其是高水平高校扶持低水平高校，這將更有利于提高畢業生的整體水平。

五、結論

本文詳細分析面對應用型人才培養目標的集成電路設計專業的特點，并在對國內相關院校集成電路設計專業調研基礎上給出集成電路設計專業的基礎課、專業課、選修課課程的內容以及教學方式情況，指出面向應用型人才培養目標現在課程設置方面存在的問題。同時，文章給出了在當今大學生招生人數劇增情況下，如何合理安排集成電路設計專業課程的方案從而實現應用型培養目標。

參考文獻：

[1]王興芬.面向應用型人才培養的實踐教學內涵建設及其管理機制改革[J].實驗技術與管理，2012，（29）：117-119.

[2]殷樹娟，齊臣杰.集成電路設計的本科教學現狀及探索[J].中國電力教育，2012，（4）：64-66.

[3]侯燕芝，王軍，等.實驗教學過程規范化管理的研究與實踐[J].實驗室研究與探索，2012，（10）：124-126.

[4]張宏勛，和蔭林，等.高校實驗室教學文化變革的阻力及其化解[J].實驗室研究與探索，2012，（10）：162-165.

篇3

Jin Lijun

（西安鐵路職業技術學院，西安 710004）

（Shaanxi Railway Institution，Xi'an 710004，China）

摘要： 《高頻電子線路》課程是工程電子、通信類專業的一門重要專業基礎課程，該課程主要學習通信系統中構成發射機、接收機的單元電路。文章針對學生學習高頻電路困難的現狀進行分析，從而探討了在教學中如何從五個方面使學生對該課程產生興趣并以清晰地思路學好本課程。

Abstract： "Frequency Electronic Circuit" program is one of the important basic professional courses of engineered electronic, communications majors; the course studies the transmitter and receiver unit circuit of communication systems. Article analyzes the difficulties for students to learn high-frequency circuit, and explores how to teach from the five aspects of teaching so that students are interested in this course and to learn this course.

關鍵詞： 高頻電子 非線性電路 頻率變換 乘法器

Key words： high frequency electronic; nonlinear circuit; frequency conversion; multiplier

中圖分類號：G42 文獻標識碼：A文章編號：1006-4311（2011）15-0247-02

0引言

《高頻電子線路》是工程電子、通信類專業的一門重要專業基礎課程，以電路基礎、模擬電子線路及高等數學部分知識為基礎，主要介紹通信系統中構成發射機、接收機的單元電路。而高職高專通信類專業的學生普遍認為電路及電子線路的分析本身就比較難，分析高頻電路其難度更是可想而知。筆者在擔任《移動通信》等課程教學時在講到基站、移動臺的組成及移動通信系統的干擾等知識點時，發現學生對高頻電路的功能及特性，發射機、接收機的組成很模糊，給專業課的教學帶來很大困難，而通信終端設備和很多集成電子產品的組成又離不開高頻電路，所以該課程基礎的好壞對后續專業課程有很大影響。那么如何使學生更好的掌握《高頻電子線路》這門課程就成為值得探討的一個課題。筆者通過多年從事通信高職學生的高頻及其他無線通信專業課的教學體會，淺談關于講好高頻課程中的幾個重要環節。

1認識課程的重要性，培養學習興趣

初學高頻電子線路的學生翻開教材，看到復雜的電路圖，波形圖，數學推導等，均感到望而生畏。因此如何使學生對本課程產生興趣、認識到課程的重要性尤為重要。

那么，如何吸引學生呢？可以通過討論的形式，讓學生了解通信在現代生活中不可替代的作用和無線通信在通信領域中的重要地位。通過對日常生活中一些實例和學生進行探討，比如收音機、手機、電視機等無線通信工具為什么與外界設備沒有任何連接，卻能收到廣播信號、與其它人通信、收看電視節目等，來引起學生的興趣，從而導入《高頻電子線路》課程的學習。若有條件，學完該課程還可以在課程綜練中自己組裝并調試好一臺收音機。這樣無疑會使學生興奮，進而對該課程產生濃厚的興趣。

2牢固建立發射及接收機的組成方框圖

利用學生剛對高頻課程產生興趣之際，給學生解答無線通信的原理，這樣就引出無線通信系統的組成。無線通信系統離不開三部分：發射機，接收機和傳輸媒質。進而給學生建立發射機和接收機的組成方框圖和工作原理。在原理的講解中，筆者認為，一定要使學生清楚為什么低頻信號不能直接傳播到遠處，怎樣才能傳到遠處？引出調制的必要性，調制前后的頻率變換關系。為了讓引發學生的興趣，我們不妨用一個簡單的例子說明發射和接收的過程，讓電路名稱和作用形象化和簡單化。

在授課中我用一件物品通過列車從甲地運送到乙地的過程，來說明發射和接收的原理：需要運送的物品首先在甲地包裝進箱子（相當于要傳送的語音信號通過聲電轉換電路把聲音變成對應的低頻調制信號）；箱子不能自己到達遠處的目的地（如同低頻的信號不能傳播很遠），那么可以選擇高速行駛的列車作為運載工具（如同調制信號需要接近光速傳播的高頻信號，即載波來攜帶，載波如何產生呢？就引出了振蕩器電路）；接著箱子需要裝載到列車上（如同調制信號需要調制到振蕩器所產生的高頻載波上，從而引出調制電路，根據調制信號攜帶在載波信號的不同參量上，可分為調幅、調頻、調相三種）；裝載了箱子的列車需要一定的速度（能量）來行駛（相當于已調信號需要功率放大的電路來提供足夠的發射功率），列車到達目的地后，接收者需要從多個列車中選擇攜帶自己箱子的列車（就如同接收天線把電磁波轉化成高頻電信號后，需要高頻放大電路來放大和選擇有用信號），選擇到對應列車后，需要把箱子從列車上卸下來，此過程與裝載過程相反（接收機要從已調波中恢復出調制信號，此過程稱為解調，它與調制過程相反。有三種調制方式，則對應三種解調方式，即檢波、鑒頻和鑒相）；箱子取下來后，打開箱子還原出物品（相當于接收機末端的電聲轉換電路把低頻電信號變換成聲音），這樣一個普通的發射機和接收機的模型就建立起來了。

通過這樣的類比講解，學生就更容易理解和記憶發射及接收的過程，對于方框圖中的單元電路及其作用也有了一定程度的理解，從而為后續講解單元電路的原理及作用打下堅實的基礎。

3建立非線性分析方法

大部分學生認為高頻電路比低頻電路更難的主要原因在于高頻電路的分析方法采用非線性分析方法，那么如何使學生建立起非線性的概念？用非線性方法分析高頻電路呢？

通過畫出三極管輸入輸出特性曲線，可以看出其曲線是非線性的（不是一條直線），設非線性器件特性為：i=a0＋a1u＋a2u2＋a3u3＋…（其中 a0，a1，a2，a3…為常數），若輸入信號用u=cos2πft來表達，則通過數學推導不難得出輸出信號頻率有直流分量，由a1u 可得到頻率為f的基波分量，由 a2u2 可分別得到頻率為2f的二次諧波分量，由 a3u3 可分別得到頻率為3f的三次諧波分量。說明信號通過三極管發生了頻率變化，那么這么多信號怎么辦？到底哪些是有用的？哪些是無用的？如何選出有用頻率而濾除無用的頻率信號呢？這與電路需要完成的功能有關，比如高放電路，電路就需要從多個頻率輸入信號中選擇所需信號頻率并加以放大，選頻功能是依靠三極管輸出端的諧振回路諧振于f來完成的；若需要得到2f頻率，則需要選出a2u2 所產生的二次諧波，在輸出端用諧振于2f 的選頻回路選擇2f 即可，這樣就完成了倍頻。

當然，這樣的分析方法進而可以舉一反三，如把信號頻率為fc 的信號（載頻信號）及頻率為F 的信號（調制信號）同時輸入，通過數學分析可由一次方項得到 fc和F； 二次方項得到2fc和2F和fc±F ，若輸出端選頻回路諧振于fc帶寬大于2F，則可從輸出眾多頻率中選出fc 及fc±F 頻率分量，這就完成了幅度調制，不難發現非線性項中我們重點利用的就是平方項的變換。

通過以上分析，可以使學生清楚認識到高頻電路需要頻率變換，這就離不開三極管，利用其非線性變換產生了新的頻率，而要從多個輸出頻率中選出所需要的頻率，則需要諧振于該頻率的諧振回路來選擇，所以，非線性分析方法及選頻回路在高頻電路分析中尤為重要，學生理解和掌握了非線性對頻率的變化規律，在發射接收圖中，清楚了電路的輸入信號，電路功能，及輸出信號，從而可以判斷選頻回路選擇有用頻率，濾除無用頻率。或根據輸入及輸出頻率判斷電路功能及作用，有了清晰的思路及方法，自然給學習單元電路增加了興趣。

4注意對比電路之間的相互關系

盡管學習初始學生對高頻課程產生了學習興趣，可是一旦到了分析單元電路中，如果學生學習思路很亂，或盲無目地跟老師分析電路，只能使學生產生厭倦心理，從而失去學習興趣。那么如何使學生思路清晰呢？

4.1 發射機、接收機中前后位置電路的對比發射機，接收機中前后位置電路的對比，對頻率在電路中的變化規律及作用的分析有很大幫助。回顧發射或接收機組成圖，使學生進一步掌握該單元電路在框圖中的位置，前后是什么電路？對信號產生了怎樣變換？本電路又需要對輸入信號如何變換？清楚電路作用，輸入輸出頻率的關系，從而利用非線性分析分析方法及選頻回路達到其對信號處理的目的。

4.2 電路組成及原理相關的電路對比各單元電路盡管不同，但有很多共性，比如三極管的非線性變換、輸出端的選頻回路、偏置電路、電路中高頻旁路電容、隔直電容、高頻扼流圈等元件作用，以及畫高頻等效電路時對元件的處理方法都是一致的。如丙類倍頻器可以對比諧振功率放大器講解，調幅電路中的基極調幅，集電極調幅可以對比諧振功率放大器的調制特性講解，直接調頻電路和壓控振蕩器可以對比振蕩器進行講解，乘法器的應用可以與混頻，抑制載波的雙邊帶調幅、檢波、倍頻等具有頻率變換功能的電路對比講解。這樣學生不僅能容易分析電路，而且復習了已學的電路。

因此電路的對比講解不僅使學生的思路是清晰的、開放的，而且可以舉一反三。

5強調乘法器在頻率變換中的應用

目前的通信設備及相關電子產品中，已用大量的集成電路代替了分立元件電路。高頻電路中的頻率變換電路一般可用乘法器來完成，因此要比分立元件電路分析更簡單，而且雜波成分少。

在學習乘法器的應用中，要使學生自如地應用乘法器代替非線性電路，首先要清楚輸入端對兩信號相乘，用三角函數推導可以得到：輸出端信號的頻率是輸入兩信號頻率的和頻及差頻。例如輸入f1及f2兩個頻率的信號，經過乘法器可以得到f1+f2以及f1-f2兩個頻率分量的信號。

清楚了乘法器的頻率變換規律以及調幅、檢波、混頻等頻率變換過程，就可以在乘法器的應用中舉一反三的列舉如下應用：調幅電路目的是把調制信號頻率F 攜帶在載頻 fc上，那么乘法器對載波及調制信號相乘，得到fc±F頻率分量，這就是抑制載波的雙邊帶調幅信號。相反，若想檢波，即需要從fc±F上恢復出F ，那么就只需要把調幅波和載波fc輸入到乘法器中，經過二者頻率的加和減中，就有頻率F的原調制信號，只需在乘法器之后加一低通濾波器選出低頻調制信號即可，當然要完成混頻只需要把高頻fc和本振fL信號相成，得到 fc±fL，選擇回路可以選擇出差頻fc-fL，即中頻信號。從而完成混頻。

可見掌握了用乘法器完成頻率變換，學生會對頻率變換有更進一步理解，從而對集成電路的內部組成、功能及作用也能很好掌握。

6小結

以上論述中，聯系無線通信的現象，建立學生學習高頻課程的興趣，通過形象的類比及單元電路的多次回顧，牢固建立起發射接收機的組成框圖，利用非線性分析方法及電路之間的對比熟悉電路工作原理、電路作用，使單元電路的分析簡單化，最后用乘法器完成對頻率的相加減，可以代替分立元件電路的頻率變換，從而為集成電路代替分立元件電路的過渡奠定了理論基礎。因此對于如何學好高頻電子課程，培養學習興趣、掌握分析思路和方法非常重要。

參考文獻：

[1]胡宴如.高頻電子線路.第二版.北京:高等教育出版社，2001，9.

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關鍵詞：高職 電子設計 電子線路CAD技術 應用

中圖分類號：TP391 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416(2011)12-0186-01

對于高職學生而言，要學習的不僅僅是專業知識，動手能力是在學好專業知識的基礎上更高的一個層次，也是他們必須擁有的一種能力。在高職院校中，電子信息工程技術專業的學生經常會遇到電子設計等問題，因此，在進行電子設計的時候需要用到的很多專業知識他們是必須掌握的。而電子線路CAD技術在電路板的制作方面的應用就必不可少了。下面我們將對電子線路CAD技術在電子設計中的應用進行研究與探索，說明電子線路CAD技術與電子設計的關系以及在電子設計中發揮的作用。

1、電子線路CAD技術與電子設計的關系

隨著電子技術的廣泛發展以及新型元器件和集成電路的廣泛應用，電路在設計方面也越來越復雜與集成化，因此，對電路的要求也越來越精密。而為了達到電路在復雜與集成化方面的要求，在制作電路的時候單靠手工的操作已經不能完成設計的目的了。所以，就產生了現在我們所用到的電子線路CAD技術。我們在電子設計過程中利用它就能達到電路所要求的精密度。

2、電子線路CAD技術在電子設計中的應用

電子線路CAD技術是使用當前被廣泛應用的計算機輔助繪圖和設計軟件，然后結合學過的專業知識進行設計，以加快設計進程、縮短設計周期、提高設計質量等。電子線路CAD技術在電子設計中的應用主要是一下幾個方面：

2.1 繪制電路圖

在進行電子設計的過程中，要實現電路的功能最重要的就是編程，但是只有編程并不能完善整個設計，還需要有一個完善的電路來承載這個程序，讓它實現它本該實現的功能。在電子設計中，我們一般運用的軟件是PROTEL,繪制電路原理圖的時候就會用到PROTEL的原理圖輸入功能。該繪圖軟件在電路原理圖輸入方面有著非常豐富的電子器件庫，能夠為我們電子設計的繪圖提供所需的各種電子器件。利用該軟件進行電子設計確保了電路原理圖的精密度，并且繪制過程也更為方便。比如：我們在畫好一個元器件后，覺得它應該放在其他的位置，則只要將它拖動到我們想要放置的位置即可。

2.2 計算機仿真

電子線路CAD技術在電子設計的應用過程中還具備運用其仿真的功能，檢查電路的功能是否達到了我們所預期的功能，并且能夠對一些數據進行仿真，可進一步對電路進行分析。對于PROTEL軟件而言，在它的MULTISIM中有很多種仿真功能，這些仿真功能可以進行直流工作電的分析、瞬態分析、溫度掃描分析、參數掃描分析、靈敏度分析、零極點分析、傅里葉變換分析、噪聲和失真度分析、最壞情況分析以及蒙特卡羅分析等。在進行仿真的時候，我們首先要進行一個功能仿真，大致了解一下該電路的功能是否達到了預期的功能，然后進行數據仿真，對該電路進行具體的分析，并改正錯誤的地方。在進行仿真過后，分析結果一般都是以數值或波形的方式顯示出來。

2.3 PCB板的設計

PCB板是PROTEL軟件將電路原理圖進行布線后的一種電路板。在進行PCB板的設計之前，首先要將電路原理圖導入，而導入的電路原理圖必須是通過仿真的，而且電路原理圖中各元器件的電器特性必須與PCB板相同元器件的電器特性相同。最后，設計者就可以利用PCB板自動布線以及手動布線的功能對其進行布線。采用該軟件對電路圖進行布線，設計者可以先采用自動布線功能對電路進行大致的布線，然后用手動布線功能對其進行美化。這樣的過程能夠讓電路的布線更加美觀。

2.4 三維視圖

在將PCB板設計好之后，在這樣的繪圖軟件上都有三維視圖的菜單，只要點擊三維視圖的菜單就可以觀看設計電路板的三維視圖。

3、讓學生更好地掌握電子線路CAD技術

如上所述，掌握了電子線路CAD技術對于學生而言，可以更好地進行電子線路方面的設計工作。但在學習這一項技術的過程中，我們往往會發現學生心有余而力不足。部分教材多以PROTEL軟件為藍本，介紹軟件的功能、菜單等，輔以一些應用的例子。學生學習后多呈現一種臨時性的記憶，即在課程中會用，考核結束后在不長的時間后就不再掌握的現象。

解決這一問題的方法以，通過實踐我們認為采用類似德國職業教育所推行的以行動為導向的項目教學法為好。其基本的思路是：

(1)先整體后具體：在學習CAD技術時，先期進行總體介紹，讓學生有全局的認識，打消畏難的情緒；而后開始進入各項目的的學習實踐。

(2)先低頻后高頻：總體而言學生進入學習后應從簡而繁，低頻的一些電子產品其電路較之高頻的簡單，學習應從其中入手。

(3)先規范后異型：突出異型電路板的設計制做，其目的是讓學生今后在實際工作中具有變通的能力，在CAD技術中也手工調整電路布局的精華所在。

(4)先單層后多層，先分立后貼片。此處不再綴言。

最后一點是，對于各個CAD制作的電路，不應僅停留于電腦的設計，在教學的過程中應讓學生的設計成為成品。這樣可使學習更為直觀，并更有成就感，隨之的效果是學生對學習到的技術彌久常新。當然，這種做法也會使教學的成本大幅上揚，但從人才培養的角度看，這樣的投入是值得的。

4、結語

在電子設計中運用電子線路CAD技術，不僅解決了電子設計中電路原理圖繪制以及功能分析和布線方面的苦難。同時，讓學生通過在自主地進行一些電子設計，并在的過程中運用該技術，適于鍛煉他們使用電子線路CAD技術的實際能力并有助于其真正了解和掌握這一技術。

參考文獻

[1]朱潔.電子線路CAD技術在高職電子信息工程專業畢業設計中的應用[J].中國現代教育裝備,2010,(15):55～57.

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“教學做”一體化的教學模式就是將教學場所直接設在實訓室，教師和學生以實際的教學項目為載體，邊教邊學邊做，理論和實踐交替進行，突出學生動手能力和專業技能的培養，充分調動和激發學生學習興趣的一種教學方法。這種教學方法能夠充分調動學生的學習主動性、能動性和積極性，培養學生思考問題的能力和解決問題的能力。這種教學方法對培養高職院校高端技能型人才非常有效。

《數字電路》作為電子信息類專業學生非常重要的一門專業基礎課程，在整個人才培養方案中起著舉足輕重的作用。該課程的教學模式改革已經被提出很多年，也逐漸趨于完善。

一、課程的設計思路

由于高職院校學生的理論基礎偏弱，在教學過程中，剛開始的一些理論知識學生還可以接受，但隨著學習難度的增大，學生隨之學習的興趣也越來越低。為了克服學生的厭學現象，課程的教學模式必須要實施改革。

基于教學做一體的教學模式改革是培養學生職業能力的重要途徑之一，將多種教學方法融為一體，使學生獲得職業經驗，提高職業能力。《數字電路》課程教學模式改革通過實施完成一個完整的項目工作進行教學活動，教學過程中，打破傳統教學的章節順序和老師講，學生聽的課堂教學模式，完全調動了學生的學習積極性，以實際項目來展開，以學生為主體，教師為指導，通過分組，把教學任務交給學生，學生通過討論、制訂工作方案、項目實施、成果展示、評估總結等完成課程的學習，掌握職業技能，增強團隊合作。

二、教學過程的實現

1.緊跟行業的發展，確定教學項目

隨著數字電子技術的高速發展，EDA技術越來越成熟，逐漸成為電子系統設計的主流。因此，在設計教學項目的時候，淘汰一些過時的知識，緊密結合電子產業的發展，并從學生的日常學習生活出發，設計學生熟悉并感興趣的項目。該課程通過對企業、行業前期調研，專家后期討論，以適應不斷發展的廣播電視技術崗位需要為導向，充分利用觸發器、編碼器、譯碼器等基本元器件，采用循序漸進的方法，從設計基本的計數器、加法器等小電路開始，逐漸實現基于計數器的數字鐘功能，并完成電路的調試。

2.基于工作過程進行教學項目的實施

學生分組完成教學項目，要求每組提交：設計思路、邏輯電路圖、實現數字鐘功能的產品、答辯材料。

（1）完成總體設計方案。學生分組后在組長的統一安排下，分工合作，完成總體設計方案。在整個過程中，要保證全組同學都參與到項目中來，共同討論解決項目實施過程中出現的問題。教師及時引導學生分析問題和解決問題，以達到學生為主體的教學目的。電路的設計過程是一個難點，各組可以選擇不同的設計方法，不同的觸發器完成電路的邏輯功能。教師應指導學生利用最簡單、最穩定可靠的方法實現。

（2）完成產品的安裝。學生拿到手的元器件有面包板、觸發器、七段LED顯示器、邏輯門、編碼器、譯碼器等。要求各組學生合作，通過查閱集成塊的功能，合理使用集成電路和導線，在面包板上搭建電路。在安裝的過程中，教師應及時發現學生操作不準確的地方，并予以糾正，確保學生的人身安全。

（3）電路測試及故障排除。數字電路的實踐教學過程中，故障是不可避免的，電路測試及故障排除是教學的重點和難點，通過故障排除，可以提高學生分析問題和解決問題的能力，排查電路同時也是工程技術人員必備的素質。在完成部分任務時，教師應先將介紹常出現的故障現象、出現故障的原因，并和學生共同分析如何排除故障。在這個過程中，學生可以進一步熟悉萬用表和示波器的使用。同時，鼓勵先完成的組幫助其他小組排除故障，增加專業素質及團隊精神。

（4）答辯及綜合評定。各小組完成作品設計后，選出一名代表闡述設計思路，并完成產品展示，由教師和其他小組共同進行客觀評判，為作品打分。答辯結束后，教師對所有的作品進行綜合評定，并作為本門課程綜合考評的重要組成部分。

三、課程的教學效果

該課程進行教學做一體化的教學模式改革后，學生的積極性明顯提高，所有的學生都參與到教學項目中來。課程的考核方式也做了改革，以小電路設計、綜合作品設計等為主體，筆試所占的比例從80%降低到40%，重視學生實踐能力的培養，學生不僅學到專業知識，還在實踐教學中培養學生的集體主結協作精神，有利于提高學生的職業道德素養。

【參考文獻】

[1]王秀紅.高職軟件技術專業“教學做一體化”的探索[J].中國成人教育.

[2]夏夕美.基于“學做合一”的高職院校人才培養模式創新[J].職業技術教育，2011，32（8）.

[3]王國慶.職業教育課程教學設計的“五化”原則[J].教育與職業.

[4]陳福恒.“教學做”一體化教材建設探索與實踐[J].中國成人教育.

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關鍵詞：電路 延續教學 Multisim

中圖分類號：G71 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）04（c）-0225-02

電路是高校電子與電氣信息類的重要專業基礎課。課程主要分析電路中的電磁現象，研究電路的基本規律和電路的分析方法。為學生學習后續的電子與電氣信息類后續課程準備必要的電路知識，在整個課程體系中具有承前啟后的重要作用。而隨著課程教學改革的發展，在技術基礎課程中也越來越強調對學生實驗研究能力、動手操作能力、實踐創新能力的培養。電路課程作為一門重要的技術基礎課，在課程延續教學部分也應加強開展綜合性復雜實驗的教學。為此我們嘗試將“多路直流電源設計”的綜合性實驗引入了電路課程延續教學中。

延續教學作為課程正常教學的有益補充，采用什么樣的教學形式開展是教師們在設計教學方案時深深思考的問題。除了常規的通過習題課、答疑講解加深對理論知識的理解，開展各種形式的實驗教學也是十分有必要的。實驗教學除了課內的基礎實驗、驗證性實驗，課后的延續教學部分進行一些電子設計制作，對鍛煉學生的動手能力，提高學生的學習熱情和積極性都是十分有好處的。

直流電源在原來的教學安排中我們是在模擬電子技術基礎課程中介紹的。但實際上，學生對二極管的單向導電性在高中階段就有所接觸。在電路課程中學習過電容、電感特性，變壓器原理后，向學生介紹直流電源的組成原理學生也比較容易接受。這時候在課后延續中引入多路直流電源設計的綜合性實驗，與實際聯系緊密，在理論學習之后，將電路具體實現出來，學生興趣比較大。電路課程與后續的模擬電子技術基礎課程都屬于電子電路，本就有著千絲萬縷的聯系。在電路課程中就開始學習Multisim軟件仿真，對后續模電的學習也是十分有幫助的[1]。

1 原理介紹

在實驗進行之前，教師需要對實驗的理論基礎即直流電壓源的工作原理加以介紹。直流電壓源通常由交流變壓器、整流電路、濾波電路和穩壓電路4部分組成，如圖1所示。其中交流變壓器負責降壓，把220 V的交流電網電壓降低到合適的交流電壓值；整流電路的作用是將方向變化的交流電壓變成方向單一的脈動直流電壓；濾波電路則將脈動的直流電壓轉變為較為平滑的直流電壓；最后的穩壓電路負責清除電網波動及負載變化的影響，保持輸出電壓的穩定。教師可以重點講解整流電路[2]。而整流電路的關鍵在于方向的變化，因此很容易引導學生想到利用二極管的單向導電性來實現整流。接下來主要介紹單相橋式整流電路的結構，講解橋式整流電路4個二極管構成橋臂，兩兩交替導通的工作原理。濾波電路部分簡單地使用電容元件進行濾波即可。穩壓電路則采用三端集成穩壓元件W7800和W7900系列來實現。

2 仿真

在學習完實驗理論知識部分之后，學生還需要進一步熟悉實驗使用的各種元器件，熟悉電路的工作原理和組成。電子分析的仿真軟件在這里能夠給我們帶來極大的幫助。Multisim電路仿真軟件是美國國家儀器（NI）有限公司推出的電路仿真軟件，具有界面友好，元器件和測量儀器豐富，分析工具強大等優點，是進行電子設計分析的好幫手。學生通過在電腦上采用虛擬的電子元件連接電路，可以掌握常用電子元器件的功能作用、基本參數和測量方法。而且在軟件中可以隨時根據仿真結果調整電路參數，避免了實驗失敗帶來元器件燒毀的風險。仿真軟件提供了豐富的分析儀器，彌補了實驗室可能缺少某些不常用儀器的不足。通過軟件仿真，學生可以完成從電路設計、元件選取、測試優化、參數調整的一系列過程，鍛煉了學生的動手能力和分析能力，也為實際電路的實現打下了良好的基礎。多路直流電源的Multisim仿真電路如圖2所示。

3 電路實現

學生在認真研究了電路原理并進行電路仿真之后，對每一個電路元件的作用、電路的組成結構都比較熟悉了，這時我們就可以進入實驗室進行實物操作了。教師可以先向學生介紹一下面包板和各種電路元器件的使用注意事項。學生通過原理學習和電路仿真，對電路元件已經有了一個感性認識，通過實物操作，更增強了對電路的理性認識。電路逐級連接，逐級測試。遇到問題分析解決。哪一級電路不能出現仿真預計的結果，問題在哪里，需要通過學生自己動手分析解決，鍛煉了學生分析問題解決問題的能力。而且由學生自己解決的問題，學生印象更為深刻。在解決各種繁瑣問題的過程中，也培養了學生細致耐心的實驗習慣。各種常用測量儀器，萬用表、雙蹤示波器的使用，對學生后續電子課程會十分有幫助。原理學習、電路仿真、實物操作整個過程的完成，對培養學生的綜合素質和創新意識、工程意識都會大有裨益。學生能夠獨立完成一個常用電路的制作，也是非常有成就滿足感的，促進了學生對電路學習的興趣。由學生自己連接的多路直流電源電路實物照片如圖3所示。

4 結語

直流電源是模擬電子技術課程中很重要的一個知識點。我們在電路課程中開展多路直流電源設計的綜合性實驗，在電路課中就讓學生對直流電源的基本原理和概念有所了解。而Multisim仿真的使用學習，早早接觸電路仿真，對于學生后續課程模擬電子技術和數字電子技術課程的學習都很有好處。通過多路直流電源的綜合性實驗的原理學習、軟件仿真、電路實現這樣一個完整的過程，學生能夠自己完成一個實用電路的制作，極大地激發了學生學習的熱情和積極性，同時加深了學生對理論知識的理解，鍛煉了學生的動手能力和操作能力，對理論教學也會起到良好的促進作用。

⒖嘉南

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關鍵詞：物聯網工程;翻轉課堂;教學改革

電路基礎課程是應用型本科專業物聯網工程的一門專業基礎課，是該專業一系列后續課程的前導。目前，應用型本科學生普遍有理論基礎較薄弱，不喜歡枯燥的理論，不能主動進行思考等缺點，使得教學效果收效甚微。為了解決以上問題，學校課程組進行了一些教學改革，在一定程度上提高學生學習積極性和動手探索的能力。

一、明確課程學習目標

學期初，從學生的角度出發明確課程學習的目標。學生最感興趣的是一門課程能學會什么，如果只是記住一個公式、一個定律，到期末考試的時候突擊就可以過關，那么根本就不需要平時認真聽講課、做作業，學生也就沒有了持續學習的積極性。所以，本課程組成員在學期初第一節課就給以“四會”概括該課程的教學目標，即一會應用理論進行簡單電路原理分析;二會使用常用儀器、儀表進行電路參數測量;三會使用焊接工具進行電子制作;四會與同學、教師一起解決問題。

二、多種教學方法的融合

筆者從事職業教育十多年，教育教學時有新法，但就某一門課程，對特定的學生究竟用什么方法最有效，要根據學及時調整，以適應學生不同學習階段的特點。

本課程組主要采用“半翻轉課堂”教學方法實施教學，“半翻轉課堂”的實施過程參見圖1（以“節點電位法”教學內容為例）。

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圖1 節點電位法半翻轉課堂實施流程圖

任何一種教學方法的實施都是以學生主動參與學習為目的，所以及時、積極的肯定學生的表現是每一種方法能夠獲得較好效果的保證。

三、多種實驗條件的有效利用

目前，輔助教學的工具非常豐富，教師既能用動畫軟件制作一些電路的信號流向，也可以用仿真軟件驗證理論分析結果。本課程組在實際教學過程中除了教師用動畫軟件制作內容豐富的課件以增強課堂教學的吸引力外，在實驗課時還要求學生應用multisim軟件進行仿真實驗，一方面學習如何應用計算機手段輔助解決專業問題，另一方面通過電路設計建立實際工作規范。

四、調動課外制作的積極性

為了調動學生課后應用理論知識解決問題的積極性，本課程組除了給學生隨堂布置適量的理論練習題以外，學期初還給學生布置了與課程內容相關的課外小制作。該制作在課程結束前三周驗收評分，制作過程分制作項目選擇、項目申報、項目中期檢查和項目作品展示四個階段。四階段主要幫助學生選擇合理的制作項目，及時解決制作過程中學生出現的問題，督促學生進行成果匯報，引導學生課后鉆研專業理論知識，訓練職業技能。特別是在作品展示環節，充分肯定學生在實踐過程中所取得的成績，激勵他們克服困難的決心，為后續課程教學起到了很好的啟蒙作用。

表1 電路基礎課程考核說明簡表

[考核項目＼&考核目的＼&考核形式＼&考核比例＼&備 注＼&理論知識考核＼&以教學大綱為基礎，對該課程的理論知識掌握情況進行考核＼&理論試卷＼&60%＼&期末集中考核＼&實踐性考核＼&要求學生掌握基本實驗方法和簡單電子電路制作方法＼&實驗操作;作品展示＼&20%＼&實驗操作及時考核;作品展示在學院集中進行＼&課堂表現及作業＼&促進學生按時、積極參與課堂內外作業活動，提高知識總結歸納能力＼&出勤、作業、相關文檔等＼&20%＼&隨堂即時考核＼&]

五、科學、及時地進行考核評價，促進學生規范化發展

考核的目的是促進學生掌握課程的重要知識點。電路基礎課程是傳統的專業理論課程，采用理論考核方法能夠反映學生理論知識掌握情況。但是，純粹的理論考核給學生學習帶來了很大心理負擔，特別是應用型本科院校的學生具有理論基礎較差、動手能力強的特點，所以，平衡的考核比例能夠給學生在心理上帶來積極的暗示，促進學生通過動手制作中的問題來理解理論知識。因此，該課程組教師在制定電路基礎考核體系時主要按照表1說明實施考核。

結合以上幾個方面，經過一學期的教學，無論是理論分析和實踐能力，對于物聯網工程專業的學生來說，都有了較大提升。隨著實際情況發生變化，教學改革也應該隨之而變化，在后續課程教學中，我們將不斷探索、不斷前進。

基金項目：重慶工程學院創新團隊建設項目，項目編號：2014x

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【關鍵詞】教學；汽車電路；重要問題；思路

0 引言

汽車電路計算機輔助設計（Computer Aided Design，，CAD）是汽車電子控制方向的本科生需要學習的一門重要專業基礎課，是學生為社會服務和繼續學習深造應掌握的重要技能。課程應用較多的軟件是Protel99 se（簡稱99se）[1]或Protel DXP（簡稱DXP）[2]。學習內容的先后順序依次是電路原理圖、電路原理圖庫元件、印刷電路板（Printed Circuit Board，PCB）和PCB庫元件設計[1-3]。電子電路CAD是電子電氣和計算機等專業重要課程，對于交通運輸或車輛工程等非電專業學生的學習具有一定難度，而且還需將電子電路CAD與汽車電路相結合，為了使學生能夠理清思路和加深理解，應用Protel99 se軟件，按照內容的先后順序，在教材內容的基礎上，根據授課過程中學生的疑惑來著重分析幾個重要問題，使教學達到更好的效果。

1 電路原理圖的兩種作用

大部分應用99se和DXP軟件來進行電子電路設計的教材中，電路原理圖設計均需實現電路的正確電氣連接，元件必須從庫中選擇放置，元件屬性需設置其正確的PCB元件（稱為封裝），便于生成完整正確的網絡表，在設計PCB時將網絡表的電氣連接關系和封裝元件導入到PCB，為自動布線或手工布線服務。

在汽車電路設計中，局部控制功能的電路均需要設計一塊PCB，例如，動力系統、車身或某一個CAN節點等。對于整車電路的原理圖，不可能也不需要去設計電路板，所以只需使電路閱讀者能正確理解電路的連接關系，而不必要真正的電氣連接；在布線時可使用導線（wire）也可使用直線（line）；元件封裝并不在原理圖中顯示也不起作用，則元件屬性中可以不考慮封裝設置；而且有些元件在99se軟件自帶原理圖庫中不具備時，可以用繪圖工具繪制示意圖，這些均可使其達到目的且O計方便快捷。

汽車電路原理圖設計有需要設計其PCB和不需要設計其PCB的兩個作用，兩者要求和特點有很大不同，理解了這個問題，設計者可根據需要設計不同性能的原理圖，同時也加深了對整個課程的理解。

2 電氣連接特性

電路原理圖中有很多對象，分為有電氣連接特性和無電氣連接特性兩類。對于具有電氣連接特性的對象，其真正起電氣連接作用的又有所不同。從庫中放置的元件，電氣連接是引腳和屬性中的封裝；電源、接地、電路端口和方塊電路圖端口等對象的電氣連接是網絡標號，其式樣僅僅是形式而無電氣連接特性；總線和總線分支雖在布線工具欄中，但必須和網絡標號同時使用，因其不具備電氣連接特性而依靠網絡標號起實際電氣連接作用，其僅僅是指引電路閱讀者識別不同位置元件的引腳網絡標號；導線上節點表明交叉于節點的導線具有電氣連接。

只有理解了原理圖對象的電氣連接特性，才能掌握網絡是電氣連接的實質，從而設計出正確電氣連接的原理圖，才能使網絡表作為原理圖和PCB的橋梁而設計出對應于原理圖的PCB。

3 原理圖復合元件

原理圖中復合元件是指在同一個原理圖元件中包含有兩個或兩個以上的相同或不同子元件，形式上分為各個子元件獨立形式和整體式兩種，要強調的是其實質都表示同一個復合元件，但二者也有一定的區別。例如由八個子電阻組成的復合排阻元件，圖1為各子元件獨立形式，圖2為整體式，二者形式不同，但均為同一個排阻元件。圖1中的各子電阻，引腳與圖2完全相同，均對應于PCB元件的同一個封裝DIP-16。圖1中，各子電阻的設計序號中均包含RP1，表示為同一排阻元件，A～H分別表示同一排阻中的八個子電阻。采用獨立形式的好處是，當電路原理圖中沒有用完八個電阻時，就不必全部放置八個子電阻，節省空間。但由于排阻是一個元件，各子電阻都在同一個封裝內，只要使用了其中的一個或幾個子電阻，在對應的PCB中都會放置完整的封裝DIP-16，只是沒用到的子電阻引腳懸空。

理解了復合元件的原理和兩種形式的關系，在原理圖設計時才能對元件進行合理選擇、正確放置和設置屬性；在后續的原理圖庫元件設計時，才能深入理解和掌握其設計原理、方法、文件管理器使用以及新建元件菜單New Component和新建子件菜單New Part的區別。

4 原理圖元件和其封裝的對應關系

為PCB設計服務是電路原理圖的作用之一，網絡表是二者聯系的橋梁，要生成正確的網絡表，原理圖設計時要在每個元件的屬性中設置其正確的封裝。原理圖設計中的布線是對元件引腳實現連接，設置了元件封裝，實質上就是添加了該原理圖元件的PCB元件，同時也就給出了該元件在PCB中的連接關系，這由原理圖元件及其封裝的對應關系所決定。

以NPN型三極管為例，如圖3，左邊為原理圖元件，在原理圖設計中設置其設計序號為Q1、設計屬性為NPN及封裝為TO-52，則其在PCB中加載的對應封裝TO-52如圖3右邊圖形所示。從圖3可知，原理圖和PCB元件均包含外形、引腳和屬性，起電氣連接作用的均為引腳，二者引腳的數目和編號需一一對應；原理圖元件外形僅是原理符號圖，封裝外形是元件在電路板上的正投影，封裝引腳位置和外形反映了元件實際安裝尺寸。原理圖的網絡表導入到PCB中，將導入PCB元件（封裝）及其連接關系，封裝包含了元件的設計序號Q1、設計屬性NPN、封裝外形、引腳數目及其編號以及相對位置等信息。

對原理圖元件及其封裝對應關系的理解，將有助于原理圖元件屬性的正確設置，網絡表加載的錯誤檢查和修改，也為后續的PCB庫元件設計打下良好的基礎，使課程大綱中的原理圖、原理圖庫元件、PCB和PCB庫元件設計等四部分內容融為一個整體，將各部分發散的內容進行了提煉。

5 PCB層和對象的關系

對層概念的理解是PCB設計的核心內容之一，PCB中各種對象均與層有著密切的關系。PCB中最基本的對象包含物理邊界、電氣邊界、封裝、焊盤、過孔、導線以及各種標注性的解釋說明等，只有深入理解了各種對象和層之間的關系，才能合理放置和設置各種對象，設計出滿足需要的PCB。

封裝總體上分為表面粘貼式和穿透式兩種，在總體上看和根據安裝焊接的需要，兩者均只能在頂層或底層。局部上，粘貼式封裝的焊盤（即元件的引腳）只能相應地在頂層或底層，穿透式封裝的焊盤在綜合層。除焊盤外，封裝還包含了設計序號、設計屬性和外形，其分別相應地在頂層絲印層或底層絲印層。對于非封裝的獨立焊盤，可以根據需要設置其所在層，比如作安裝孔使用時要設置在綜合層，作導線連接作用時可設置在頂層、底層或綜合層。過孔與層的關系類似于獨立焊盤。

物理邊界要選擇機械層繪制一個封閉區域，作為PCB的外形和尺寸。電氣邊界要選擇禁止布線層，繪制一個小于或等于物理邊界的封閉區域，作為放置元件和布線的范圍。物理邊界和電氣邊界的設計是PCB規劃的重要內容，將關乎到網絡表加載的成敗。自動布線或手工布線中均使用導線連接各種焊盤或過孔，可根據實際連接的需要放在頂層或底層。

各種標注性的解釋說明ο螅由各自不同特點和需要分別放在不同層。尺寸標注和標題欄一般都不在實際電路板中顯示，通常放在機械層。其它的如果需要在電路板中顯示的標注對象，可根據需要放在頂層絲印層、底層絲印層、頂層或底層，但若放在頂層或底層將是具有電氣特性的銅膜，要確保其不影響原始電路布線。例如電路板布線完成后，在某一空白處放置工作單位信息，若選在頂層絲印層或底層絲印層，將是油漆的形式打印在電路板上，字跡容易磨損；若放在頂層或底層，將是銅字，字跡不易磨損。

6 結束語

在教材內容基礎上，根據學生的疑惑，分析了《汽車電路CAD》課程的幾個重要問題，理清思路并將相關知識點相互貫穿，加強學習和教學效果。除了分析的幾個問題，課程教學中還會遇到其它一些問題，有待于以后工作中進一步討論和總結。

【參考文獻】

[1]及力.Protel 99 SE原理圖與PCB設計教程[M].北京：電子工業出版社，2011.

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一、教材分析

1.教材分析

照明電路的安裝選自《電工工藝學》第三章第二節。該教材是技工學校機電類通用教材，結合了理論和實踐操作。這一課程是機電類專業的基礎課程。該節課是在學生掌握了簡單照明電路安裝之后的一堂技能課。

2.教學目標

（1）知識與能力：讓學生了解基本組成元件，能把學過的知識靈活運用到生活中。

（2）過程和方法：培養學生的動手操作能力，以小組合作的形式學習，通過學生自己發現并解決問題，培養學生的獨立自主意識。

（3）情感態度價值觀：讓學生學會團隊協作、交流溝通，形成合作意識，養成嚴謹和節儉的良好學習習慣，讓學生們在實踐中享受成功的樂趣。

3.教學重點、難點

（1）教學重點：學生們分組合作完成電路圖的設計分析和安裝。

（2）教學難點：雙控開關的連接。

二、教法、學法

由于電工操作是一門強調動手操作的課程。中職學生好奇心強，喜歡動手，難點在于理論。學習該課題之前，已經學習完成了基本照明電路的識圖、安裝，具備學習該課題的基礎知R和基本能力。所以該堂課的教學設計，從培養學生的動手能力出發，在課堂上充分體現“學生為主體，教師為引導，練習為主線”的指導思想，讓教學內容具有自主性、趣味性、直觀性。所以本課筆者主要采用項目教學法輔以質疑啟思法、示范操作法、項目教學法等。

項目教學法即在老師的引導下，將一個相對獨立的項目交由學生自己完成。包括信息的收集，方案的設計，項目實施及最終評價。學生通過該項目了解并把握整個過程及每一個環節中的基本要求。

《學記》說：“善學者，師逸而功倍，又從而庸之；不善學者，師勤而功半，又從而怨之。”“善學”就是要學生具有良好的學習方法。結合課程內容和學生情況，指導學生采用發現學習法、模仿學習法、結合示范教法等。主要采用合作探究法：現代社會團隊的協作和合作探究是十分重要的。讓小組成員共同探討、設計、操作來完成電路。增進了同學間的友誼也提高了學生的團隊協作能力。

三、教學過程

1.情景導入（做什么）

教師通過兩組圖片的引導，引出這個電路在生活中的廣泛應用，如上下樓梯、自己臥室等，引起學生的好奇和興趣。

2.教師引導（怎么做）

（1）引導學生回想上次電路的安裝規范和要點、注意事項。

（2）引導學生畫出該課的電路原理圖，并分析原理，并準備元器件、工具等。

（3）講解雙控開關的基礎知識。

（4）特別強調安全、紀律要求及注意事項。

3.學生動手實踐（自己做）

（1）學生根據相應的規范按時完成電路的安裝、調試完善任務。

（2）發現問題，小組共同想辦法解決。解決不了的，可與別的小組交流討論。

（3）教師密切注意學生用電安全，加強學生的用電的安全意識。

（4）教師要不斷對學生的實踐操作過程中的表現進行評價，引導學生集體研究，商量解決的辦法，團結協作，努力創新。

（5）教師巡回指導，對確實困難的知識進行個別小組輔導，對多數存在問題的知識集體講解。對學生難以理解的，做好演示，耐心教導。

4.通電檢測（做得如何）

（1）學生檢查完善自己的作品。

（2）小組學生自己檢查。

（3）小組相互檢查。

（4）教師檢查，通電觀察效果。

（5）學生總結，教師總結。（對學生多肯定，注意培養學生的自信心。）

（6）清理工作實訓臺，將物品、工具擺放整齊。做好導線等的回收利用。

四、任務布置

一是要學生完成項目報告，包括所學所感。二是要布置拓展練習，為學生下次課題做好準備工作。

五、教學反思

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關鍵詞： 課堂教學； 問題驅動法； 實驗管理

中圖分類號：TP311.1 文獻標志碼：A 文章編號：1006-8228（2013）09-50-02

0 引言

“電路與模擬電子技術”是根據計算機專業的特點把電路和模擬電子技術合成的一門課程[1-2]，它作為算機專業的一門專業基礎課，為數字電子技術、計算機組成原理、單片機等課程打基礎，并且為學生從事工程實踐奠定堅實的基礎。

1 以往教學存在的問題

從以往的教學檢驗結果來看，電路與模擬電子技術這門課程的通過率相對較低，整個教學效果不佳，我們分析主要有以下幾方面原因。

⑴ 本課程是一門專業基礎課，理論性較強，傳統的教學模式是以教師講授為主，很難激發學生的學習興趣。

⑵ 電路部分與中學物理的電學部分相關度較大，有中學物理的基礎，學生掌握得相對較好，但是模擬電子技術部分，對學生來說是一個全新的內容，并且模擬電子技術的特點是由定量分析轉換到定性分析，定性分析要根據實際情況對相關的參數進行取舍，增加了學習難度，所以模擬電子技術部分學生掌握得較差。

⑶ 本課程課時少、內容多。在講課過程中只能選講一部分內容，這樣就破壞了課程的完整性，這也是導致學生掌握不佳的原因。

⑷ 實驗課的設計與組織不佳，不能使學生很好地把理論與實踐相結合，并很好指導實際。

2 課堂教學的改革措施

⑴ 在講課過程中，一定要注重理論與實際相結合，把實際中的應用與計算機專業中的應用結合起來。例如在講二極管的時候，對二極管在實際中的應用多講一些。另外，講課過程可借助多媒體以及仿真軟件進行教學，比如在講戴維南定理的時候，可以首先通過仿真實驗、模擬探究，從而引出戴維南定理的過程，培養學生的觀察能力和運用所學知識對實驗結果進行分析、綜合、歸納的能力，并以此使理論知識變得更加生動形象，激發學生的學習興趣，使課堂效果變得更佳。

⑵ 問題驅動法在課堂教學中的應用。

問題驅動式教學法[3-4]的特點是教師通過巧妙設計教學任務，將要講授的知識通過問題蘊含于任務之中，使學生在通過回答或解決問題完成任務達到掌握所學知識的目的。學生在完成一個個具體而真實的任務過程中要對任務進行分析，從而提出問題，并研究解決問題的方案，通過自主學習、小組合作學習與探究活動，完成學習任務，達到最終目標。以講授模擬電子技術里共射放大電路的組成及工作原理為例[5]作如下探討，共射放大電路如圖1所示。

① 提出問題

問題的提出由淺入深，由簡入易，并且問題之間相互關聯。如T代表什么；VBB、Rb的作用是什么，沒有Rb行嗎；VCC、RC的作用是什么；C1、C2的作用是什么；這些參數的選擇是任意的嗎；如何實現放大等。

② 問題的解決

給學生時間讓學生去分析解決所提出的問題，采用分組討論的形式，以此來提高學生對課堂的參與意識，在討論的過程中，對問題看得更加清晰，最后每個小組呈現一個結果；教師鼓勵學生大膽說出自己的想法，不要怕錯，這只是一個思維訓練的過程，最后由老師進行總結。

③ 問題的總結和升華

在解決這個問題的過程中，學生對大部分問題都能通過討論得出正確的結論，但是有一個問題學生還是不能準確把握，如：沒有Bb行嗎？一部分同學就認為可有可無，其實這是不正確的，因為VBB、Rb的作用是保證發射結正偏，并提供合適的正偏電壓，如果沒有Rb有可能把晶體管燒掉。另外，針對參數的選擇是不是任意的這個問題，我們說模擬電子技術里的相關的電路對參數選擇的要求較高，元件的選擇要恰到好處，不然就實現不了放大，或者進入了飽和區和截止區，使波形產生了失真，這也是模擬電子技術學習困難的一方面原因。通過對這些問題的講解，學生對基本放大電路的工作原理會更加清晰。

3 實驗教學的改進

⑴ 實驗的設計。以往的實驗教學以單一的理論實驗為主，實驗與實際之間聯系不夠緊密，在實驗的過程中，學生只是機械地連線、計算，而沒有真正地理解相關的理論。所以要多設計一些綜合性的實驗，一方面可以促進知識的融會貫通，另一面綜合性實驗和實際聯系緊密，學生在實驗的過程中興趣更濃厚，更有利于知識的掌握。

⑵ 實驗課的組織與管理。由于實驗課的形式比較靈活，導致部分學生對實驗課的重視程度不夠。所以要加強實驗課的管理，加強管理可以從以下幾方面著手。

實行簽到簽退制度，保證學生有足夠的時間進行實驗。

實驗中，由于存在學生的個體差異，部分學生動手能力強，知識掌握的牢固，可能很快就把實驗做完了，這樣可以安排這部分同學對一些實驗困難的同學進行指導和幫助，保證大部分同學都能在規定的時間段內得到正確的實驗結果。

增加實驗課的考核，實行隨堂考核和整體考核相結合的方式，每次實驗結束后，以抽檢的方式考核，考核方式可以多樣化，包括回答問題、實際操作、實驗理解等，以此保證實驗課的效果，以及學生進行實驗的積極性，整體考核把實驗課的成績納入課程考核中，實驗課占期末總成績的話20%，通過考核機制來保證實驗的效果。

4 結束語

“電路與模擬電子技術”是計算機專業的一門專業基礎課，學好此門課程對后續硬件課程的學習有很大的幫助，所以在實踐與教學的過程中要不斷地改進教學方法，提高教學效率，促進教學效果的不斷提高。本文從課堂教學與實踐教學兩方面對課程改革進行探討，并不斷地應用于后續的教學中，收效明顯。在以后的教學中我們仍然要不斷地總結、探索，以尋找更好的教學方法。

參考文獻：

[1] 殷瑞祥.電路與模擬電子技術[M].高等教育出版社，2004.

[2] 高玉良.電路與模擬電子技術[M].高等教育出版社，2005.

[3] 曹曉凡.問題驅動教學法在環境法課程中的應用[J].中國環境管理干部學院學報，2010.4.