基于大学生电子设计竞赛的电子技术课程教学改革,该文是关于大学生电子相关论文范例与教学改革和设计竞赛和电子技术方面论文如何怎么撰写.
大学生电子论文参考文献：
【摘 要】本文针对电子技术课程理论与实践结合偏少、知识的综合应用偏少、知识陈旧等问题,提出结合大学生电子设计竞赛的训练和比赛模式,围绕电路的设计与仿真、制作与调试、测量技术与数据分析等教学内容进行电子技术课程教学改革,切实提高学生技能水平、创新设计能力,提升教学效果.
【关键词】电子设计竞赛 电子技术课程 教学改革
【中图分类号】G 【文献标识码】A
【文章编号】0450-9889（2018）03C-0022-03
全国大学生电子设计竞赛是教育部主导的四大学科竞赛项目之一,近年来越来越为高校所重视,在某种程度上已然成为电子专业课程教学改革实践的新载体.电子设计竞赛内容紧扣当前主流教学内容,注重理论与实践相结合,充分展现了电路基础知识教学与综合运用能力、电路设计与制作调试能力、新技术和新器件的应用能力.为了配合全国电子设计竞赛,广西也举办了大学生电子设计竞赛,偶数年为全国电子竞赛,奇数年为广西电子竞赛,这两个赛项形成交替循环,为大学生提供了一个良好的创新实践能力提升平台,也为电子技术课程教学内容及教学形式改革带来了有效的促进作用.笔者总结多年来参加电子设计竞赛所积累的经验,探索基于大学生电子设计竞赛进行电子技术教学改革.
一、电子技术课程的教学现状
电子技术课程是电子类专业的技术基础课,也是专业主干课程之一,包含模拟和数字两个部分内容,具有较强的实践性和理论性.在传统的教学模式中,电子技术课程主要是以理论讲授为主、验证性实验为辅,教学效果不理想,教学效率低下,具体表现在以下几方面.
（一）理论与实践结合偏少.传统电子技术课程教学模式一般是围绕理论知识结构展开,从电子元件内部结构到元件工作特性,再由分立元件构成基本电路,对元器件和电路的工程实际应用缺少介绍,使得电路理论与工程实践脱节,学生普遍感觉被电子元器件所困,而不知道所学电路的实际用处,导致学生学习兴趣下降,教学效果不理想.
（二）知识的综合应用偏少.传统教学内容注重单元模块电路的讲授,极少把各相关单元模块结合起来应用,导致学生在分析简单电路时相对比较容易理解,但要分析或者设计制作综合应用电路时,常常会无从下手,不知如何从上至下系统性设计电路,也不知如何合理使用电子器件,更不会灵活调试电路.上述因素极大阻碍了学生创新意识的培养,制约了学生探索新知识的主动性和积极性.
（三）知识陈旧,鲜有新技术、新器件.当前科学技术日新月异,电子技术及新型电子器件发展更是迅猛.长期以来,电子技术的教材跟不上时代的发展步伐,许多教学内容与实际生产生活严重脱节,由于教学课时有限,实际教学经常局限在电路的基本原理和小规模集成电路的应用,几乎很少涉及应用前沿新技术和大规模集成电路构建电子控制系统.
二、电子技术课程的教学改革
针对当前高职院校电子技术课程教学的现状,结合大学生电子设计竞赛的训练和比赛模式,笔者对电子技术课程教学进行改革,切实提高高职学生的创新意识和设计制作能力.
（一）教学内容改革.重理论基础,突出基本知识、技能的培养.在电子技术教学中,淡化元器件内部结构电路的分析,重点强化元器件功能和应用电路,结合工程实践案例或电子设计竞赛中使用的新器件开展教学,通过学习典型电路掌握核心器件的应用方法,进而掌握电路工作原理.例如,利用7805稳压芯片设计、制作手机充电器,利用555集成电路和LM358运放设计、制作呼吸灯电路,电子技术部分教学内容设计如表1所示,通过元器件的实际应用,使学生更加深刻理解元器件的特性、所需电路和典型应用场合.
表1 部分教学内容设计
典型电路核心器件教学内容
5V手机充电器7805三端稳压整流、滤波、稳压
声光控路灯LM358运放、光敏电阻电压比较器
温度异常报警器LM358运放、温度传感器窗口电压比较器
音频功率放大器TDA2030A放大器电路
555振荡电路555集成电路电容充放电
流水灯555集成电路、CD4017振荡电路、计数器
（二）教学方式改革.为了改善电子技术课程教学效果,切实提高学生技能水平,本文结合大学生电子设计竞赛特点,围绕电路的设计与仿真、制作与调试、测量技术与数据分析等教学模式进行深入研究探讨.
1．电路设计与仿真.在电子技术教学过程中,采用Proteus仿真软件为辅助教学平台,进行电路设计、仿真、参数调整、效果演示等起到了较好的教学辅助作用,更加有利于帮助学生理解电路工作原理、缩短电路设计周期、提高电路设计效率.
以经典的555振荡电路为例进行设计与仿真,电路原理图如图1所示,首先通过Proteus软件绘图编辑界面进行电路绘制；其次,根据理论基础进行关键元件参数的计算,由振荡频率求出所需RC充放电时间,根据常规RC比值算出电阻与电容的取值范围；再次,启动Proteus仿真功能,调用示波器观测555集成电路第3脚的输出波形；最后,调整电路中影响充放电时间的电阻阻值,同步观察输出波形的变化,可以直观、清晰地观测到充放电的电阻阻值与输出波形频率成反比.透过简单的电路设计、仿真,验证自己的设计思路,学生能够容易理解电路的工作原理,通过进一步调整元件参数,修正设计思路,实现更加完善的电路功能.经过如此反复的训练,学生的电路思考能力才能得到加强,学生才能轻松设计单元模块电路,有效地缩短电路原理与实践结果之间的距离.
图1 555振荡电路
2．电路制作与调试.通过上述的电路设计与仿真,学生对电路工作原理已经有了一定了解,并且在Proteus软件平台上完成了仿真验证,但是,根据以往教学工作经验,对于大部分的高职学生来说,如果所学电路仅作设计和仿真是远远不够的,只有经过实做、实测的电路,才能算是真正意义上的掌握.因此,硬件电路的制作与调试就显得尤为重要,为了更加科学有效地完成电路的制作,需要学生在理解电路原理的基础上进行元件的合理布局、焊接,以及电路的调试.
电路制作是图纸到实物的转换.电路制作需要根据电路工作原理考虑元器件的布局,首先需要从宏观上考虑电路板的布局,一般遵循专业、行业默认习惯,比如,信号走向一般是左边进右边出,电源、地和信号端口需要在电路板的边沿预留位置,布线优先照顾大电流所流经的回路,以及电路中的关键点电压需要预留测试点以便后续的电路调试工作.
电路调试是理论指导实践的具体表现.电路调试也是理论与实践的结合体,只有掌握一定的电路基础理论,才能有效地开展电路实验,调试电路一般是遵循“先电源,后信号；先静态,后动态”的指导原则.电路在上电时首先是要检查电路的供电电源是否正常,然后再检查电路的输出信号、输入信号是否正常；对于放大电路,需要先检查电路的静态工作点电压是否正常,然后再检查电路的交流放大能力.
以TDA2030功放电路为例,说明调试一个电路的具体步骤.TDA2030功放电路如图2所示,当电源电压为+20V,正相输入端电压为+10V,输出端电压为18.5V时,反相输入端电压为0V.测量结果表明运放的静态工作异常,电路没有工作在放大状态,此现象的原因很有可能是反相输入端与输出端的反馈支路开路,或者是反相输入端被直接接地.通过上述电路调试步骤的具体演示,可以帮助学生直观认识运放的工作原理,深刻理解运放工作在放大状态时,其正相输入端与反相输入端电压相等的特征,在抓住此特征之后,也就掌握了功放电路调试的关键所在.经过电路的实践调试,学生掌握正确解决问题的方法,通过对问题的分析、尝试、反馈和总结等,激发学生对问题的思考,这一系列过程都会加深学生对电路工作原理的理解,帮助学生强化学习电路信心.
图2 TDA2030功放电路
3．电路测量与数据分析.电路测量是培养学生使用仪器、仪表进行数据测量的能力.电路测量主要包括基本功能测量和技术指标测量,根据所测数据进行电路分析可以训练学生分析归纳、调整电路的能力.以典型功放电路为例,需要测量的数据主要包括静态直流输出电压、中频信号放大倍数、最大不失真输出功率、失真度、通频带和信噪比等性能指标,以上每一项性能指标都需要学生亲手使用仪器、仪表测量,并且根据测量结果进行专业的数据分析.经过电路实践测量和数据分析,学生可以更深入理解电路的工作原理.测量直流输出电压训练训练万用表的使用,测量通频带、交流放大倍数训练示波器和信号发生的使用,测量失真度训练失真度测试仪的使用等,经过反复的训练,学生使用仪器、仪表的技能得到加强,数据综合分析能力得到有效提高.
4．以大学生电子设计竞赛综合测评为例,训练学生综合应用能力.综合测评主要考查学生综合分析、设计、制作、调试电路的能力,重点考查学生运用模拟电路和数字电路理论知识进行电路设计与制作的能力.
以2017年全国大学生电子设计竞赛综合测评为例,题目是设计一个复合信号发生器,要求采用两片运放和一片74LS74数字芯片设计制作一个复合信号发生器,具体要求是：（下转第49页）（上接第23页）首先设计制作一个方波产生器输出方波,然后将方波四分频后再与三角波同相叠加输出一个复合信号,最后经滤波器输出一个正弦波信号.经分析题目可知,首先使用一个运放设计一个RC振荡电路,并且采用电位器调整充放电回路中电阻的阻值,即可实现精准输出20kHz方波信号A频率的要求；其次结合D触发器的工作原理,采用74LS74双D触发器将方波信号A进行两次分频,即四次分频,输出一个5kHz的方波信号B；再将方波信号波B经过一个积分电路,采用一个运放设计一个反相积分电路,即可将方波信号B转换5kHz的三角波信号C；为了实现信号叠加,需要一个运放设计一个同相加法器电路,即可实现信号B和C的叠加；最后采用一个运放设计一个有源低通滤波器,即可滤出叠加后的基波信号,也就是题目要求的5kHz的正弦波信号D.在完成理论电路设计的基础上,通过Proteus软件进行可行性仿真,然后根据仿真结果调整电路设计,并完成电路板的焊接、调试,最后逐一测量各路输出信号的波形、频率和幅值,若输出信号频率偏离设计要求,可以调整相应电位器进行微调,以满足实际设计要求.
总之,结合大学生电子设计竞赛开展电子技术课程教学改革探索,教学过程围绕电路设计、仿真、制作展开,让学生带着目标任务进行电路分析、设计,并针对调试过程中出现的问题进行交流探讨,可以明显提高学生学习主动性和积极性.实践教学表明,学生学会了从单元模块电路到综合电路的识图技能,收获了自主学习方法,掌握了电路设计及调试能力,提升了学生参与教学的热情,教学效果良好,达到预期教学目标.
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【基金项目】广西教育厅高校科研项目（20Y0982）
【作者简介】邓 云（1983— ）,男,广西全州人,硕士,广西职业技术学院计算机与电子信息工程系讲师,研究方向：电子技术、计算机仿真技术教学与研究.
（责编 黎 原）
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