电路实验教学改革（精选11篇）
电路实验教学改革 篇1
自身的主观能动性, 达到提高实践能力的目的。
第三层次, 创新型实验。由教师根据教学内容提出设计题目与要求, 让学生以各种方式和途径获取资料, 通过自学后设计所有实验电路, 选择所需集成电路和相关元器件的参数。这一层次的实验可以引发学生的思考与讨论, 让学生自行解决实验中遇到的问题, 实践创新能力得到提高。
以创新型实验“数字钟”为例, 教师只需提出数字钟的主要功能 (时间调整, 闹钟时间设置等) , 提示学生可以选用的核心芯片, 系统的原理框图, 把剩下的工作都交给学生自己去做。学生在实际操作时, 根据自身的情况进行实验, 教师不加干涉, 只做一定的疑难解答, 充分发挥学生的自主学习、分析、解决问题的能力, 让学生独立完成一个实际的项目, 培养学生的知识应用和加工能力。
1.2 实验内容的改革
完整的实验教学包括预习、操作和课后反思, 每一环节都要求学生将所学理论与动手实践紧密结合起来, 实验内容及相关素材的展现应采取多样化的方式, 侧重于保持学生在学习过程中的注意力。
首先, 课程的教材选取应当恰当。数字电路的理论课程选用优秀教材, 如康华光老师的《电子技术基础 (数字部分) 》第六版, 理论授课时, 教师可结合自己的工程实际进行讲解, 引发学生学习兴趣的同时也使学生保持自信, 学生甚至可以利用课余时间自行设计搭建电路并验证。
其次, 为提高理论教学与实验教学之间的契合度, 配套实验教材的选取应注意与理论教材在内容和深度上的配合, 以及与实验平台之间的配合。课程团队自制了数字电路实验箱、自编了《电子技术基础实验—数字电子技术与EDA》, 结合了实验中心的硬件特点, 实验内容上保持理论—实验—平台的高度一致。
此外, 由于传统的实验将硬件实验和仿真实验分开, 这样做分离了理论和实践的对比, 学生无法认识到二者的差别, 实验与工程实际未能紧密联系。改革后的数电实验教学中, 每个硬件都增加一个仿真部分, 内容布置在学生的实验预习中, 先开放机房, 让学生先行仿真, 能对他们的硬件实验起到一定的指导作用。学生在硬件实验前对整个实验有一个基本的认识, 操作时不会有畏惧、茫然的心理;做硬件实验时, 学生可联系仿真结果, 思考理论仿真与工程实验的区别, 引导学生主动发现、思考、解决问题。
2 教学方法与方式的改革
根据学生的学习情况不同, 考虑到个性化、差异化教学的要求, 实验教学不能采取一成不变、完全统一的做法, 在学生完成必做实验的前提下, 学生可以进入到开放式实验室开展深层次的学习。开放式实验室提供学生丰富的实验项目、充足的元器件库, 学生可以自由选题或设计自己的题目进行实验, 教师提供指导而非教导, 培养学生的自学能力, 实现个性化教学。
随着信息技术的飞速发展与智能信息终端的普及, 教师和学生可随时随地的进行沟通和联络。借助在线课程平台, 采用多媒体手段, 教师可以生动的描述课程内容和相关学习资料, 结合理论与实验现象, 采用各种丰富多彩的文本、动画、音频等, 整个数电实验可以灵活、生动、形象、直观的在学生面前展示。课程团队将“三层次实验”教学理念融入在线课程平台的学习资料中, 让学生自由选择时间和地点观看资料, 并利用平台进行学生与教师、学生与学生的交流、讨论、答疑, 实现交互式教学。
在数电实验中引入NI Multisim 10软件进行仿真, 学生可以灵活操作, 在实验项目的硬件实现前利用仿真工具进行原理电路设计、电路功能测试;硬件实现后还可以再一次进行实验电路的优化仿真, 将实验电路做进一步改进, 以做进一步提高;同时, 对一些硬件电路较复杂, 对元件要求较高的实验, 可以利用仿真软件进行模拟设计和验证, 培养学生的工程实践能力。
整个数字电路实验教学分课前、课中、课后三个阶段, 如图1所示。
3 实验过程的改革
课程团队提供丰富的实验教学资源同时, 采取规范的实验教学管理, 确保实验教学质量的稳步提高和教学秩序的稳定, 采取实验的“五环过程管理办法”[5], 如图2所示。该办法能够保证学生在实验室顺利地完成“三层次实验”课程教学。
3.1 实验预习
课程团队提前一周给在课程在线平台中开放本次实验的内容、原理、要求和相关的学习资料, 并声明本次预习的截止时间。学生在阅读了所有的资料后, 对硬件实验的电路进行设计和仿真;同时结合本次实验的注意事项, 思考并解决电路设计和仿真实验中遇到的所有问题, 并将所有问题和解决办法进行记录。完成所有要求任务后, 提交预习报告。学生在预习过程中遇到了任何问题, 都可以通过在线平台进行学生与学生、学生教师间的交流和讨论。
3.2 实验操作
学生进入实验室后须保持秩序, 根据自己设计的电路进行元器件选取、安装、搭建及测试, 并详细记录操作过程中的所有问题。这一过程中, 教师在保证学生独立操作的前提下可进行适当答疑, 以数字电路的原理和概念启发学生思考, 使学生能够借助自身努力完成实验。
3.3 实验记录审签与器材检查
学生记录实验数据及问题时不允许更改, 养成实事求是的科学作风。这些数据是学生进行思考总结的原始数据, 它可以反映学生实验过程中的问题、对概念和知识的理解、掌握程度。记录的审签不是判断实验数据和结果的正确与否, 而应侧重于学生是否认真思考和实验。此外, 完成实验后, 教师验收合格, 学生方可拆卸电路, 整理实验台, 保持良好的实验习惯。
3.4 实验报告
撰写实验报告的过程是学生的学习反思过程, 学生可以对实验和理论学习的进一步巩固。学生在课后针对未解决的问题进行思考, 借助网络中的讨论区等, 以多种方式实现与教师、学生之间的对话、协商、合作, 帮助自己进一步理解所学的知识。这一反思过程促进学生对知识进行深加工, 进一步思考问题和现象的本质, 锻炼学生的自我批判性思维和创造性思维。
3.5 实验考核
在不进行考试的实验课程中, 考核标准为预习20%、实验操作40%、实验报告40%。实验成绩的考核应尽量全面、公正, 应标准化、定量化。正确的评价必须评价学生解决问题的技巧, 自学能力, 回忆和应用综合知识解决问题的能力, 而不是实验是否成功、问题的答案是否正确。
4 结束语
实验课程作为培养学生实践创新能力的必修课, 需要适合实验中心的科学的实验教学管理办法、丰富有效的教学资料等融合“三层次实验”教学理念的实验内容和教学方法。结合“三层次实验”理念的数电实验教学改革, 使学生的学习、思考、操作、表达能力、工程意识和创新意识等方面都得到了进一步提高。这对电子信息类学生的专业课学习夯实基础, 很大程度上培养并提高了学生的自学能力、理论结合实际、思考和主动进取的创新精神, 满足国家特色专业及卓越工程师计划地培养需求。
摘要：针对数字电路实验教学中存在的问题, 课程团队在教学和管理实践过程中不断进行总结。采用“三层次实验”教学方法, 针对实验内容、教学方法与方式、实验过程进行改革, 注重激发学生学习兴趣, 开展个性化教学, 提高了学生的实践能力。
关键词：数字电路,实验教学,“三层次”实验,实验改革,学生实践能力
参考文献
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电路实验教学改革 篇2
本文从实验教学的重要性、实验内容的安排、实验课堂教学的方法等几个方面，针对应用型本科电路基础实验的教学进行了分析和研究，力求通过电路基础实验教学方法的改革，提高学生的专业技能、实验技能与动手能力。
前言：
电路基础是电气自动化专业的专业基础类课程，是本专业同学学习后续专业课程的重要基础，因此，电路基础的教学效果好坏，直接影响到学生专业课的学习。而作为电路基础教学中的重要环节，电路基础实验的教学方法就很值得我们去分析和研究。笔者通过自身的教学，将从实验教学的重要性，实验内容安排的合理性及实验课堂教学方法的先进性等三个方面谈谈个人的浅见。
一、电路基础实验教学的重要性
作为应用型本科的学生，除了掌握好理论知识之外，专业技能和动手能力的提高也是很重要的一个课题。电路基础实验对电路基础的教学而言是非常重要的教学环节。实验课不仅仅帮助学生巩固和加深理解所学的理论知识，更重要的是训练他们的实验技能，培养他们敢于实际操作善于实际操作的能力。因此，电路基础实验为学生理论联系实际、动脑动手相结合搭建了一个平台。
二、电路基础实验内容安排的合理性
以前的实验与理论教学是一体的`，实验内容按照电路基础课程设置实验，每讲一章或几章电路课，穿插一个实验进行验证，所以验证性实验较多。但对于应用型本科学生而言，专业技能要求更高，因此目前的实验设置已经不适应现在的教学需要。故此，建议使用自编教材。在编写教材时,根据应用型本科学生应具有较强的实践应用能力的特点,重点突出实用性、直观性,体现对学生基本技能的训练。减少验证性实验,增加了综合性、设计性、培养动手能力的实验。在实验中，还应该安排适当的测试，测试性实验可以真实的反应出学生对实验技能的掌握程度，教师可以通过测试及时对程度稍差的同学提供帮助，以提高实验效果。
三、实验课堂教学方法的先进性
由于电路属于专业基础课程，而实验内容又多以验证性为主，因此，在以往教学中，灌输式实验教学指导思路占据了主导地位。在实验内容、实验步骤、所用仪器完全一致的情况下，学生在整个实验过程中始终处于被动灌输的状态，没有主动思维的过程。学生只要按照教师的步骤进行实验，基本都能得出正确的实验数据，这种传统的教学方法非常不利于培养学生的分析设计能力和实验技能。因此，为发挥学生的主动性，可以在验证一些定理时加入电路的设计，做实验前提前告知实验内容，让学生自己设计电路，经过教师的批改后，利用自己设计的电路完成实验。如此一来，既达到验证定理的实验目的，同时经过电路的设计，学生对所学理论也能更好的应用。
结束语：
电路基础实验是电气自动化专业学生在所有电气类课程实验中的第一步，走好了第一步，就等于为今后的学习道路打好了基础。因此，我们要注重实验教学内容和教学方法的改革，为实验教学多做一些努力，让学生能更好的将理论与实践相结合，成为一名拥有较强动手能力的应用型本科学生。
参考文献：
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[2]邱关源.电路(第五版).北京:高等教育出版社,2006.
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电路分析课程实验的教学改革 篇3
【关键词】电路分析； 课程实验； 改革
【中图分类号】G642【文献标识码】A【文章编号】1672-5158（2013）02-0247-01
《电路分析》课程是电类相关专业电子技术方面入门性质的技术基础课，也是培养学生动手能力和创新能力的重要课程，在电类相关专业的发展中具有重要地位。电路分析实验对培养学生科学辨证思维能力，树立理论联系实际的科学观点和提高学生分析问题、加深理解电路的基本理论知识、掌握基本实验测试技能、养成良好的实验操作习惯和培养解决工程实际问题的能力具有重要的作用。
电路分析课程是电类本科生接触到的第一门专业课，对电路分析课程实验进行教学改革，提高教学水平，将对学生对所学专业的理解以及未来的发展起到重要的作用，必须进行深入的探索与实践。
一、 电路分析课程实验存在许多问题
1、 实验内容多少年不变， 实验内容单一。电路分析实验课的大部分内容都是对经典理论的验证， 实验线路过于简单， 学生实际动手能力差， 高分低能的现象十分普遍。
2、 由于采用实验箱作为实验对象， 学生按照老师预先准备好的线路插线， 做完实验后学生仍然不知道做实验的原理、为什么要这样插线和不知道测量的结果是否正确。
3、 由于采用统一的电路或实验内容， 使优秀的学生没有发挥的空间。忽略个性， 导致大学生个性不突出， 缺乏创新性思维。
4、 实验学时少， 学生动手机会少。
5、 实验手段落后， 计算机仿真的内容要加强。
二、改革方法
1、 构建实验教学保障体系是强化智能培养的基础
实验教学要达到预期的培养目标，必须从制度和条件上予以保障。加强了实验室建设和管理，促使电路分析实验教学健康、规范发展。
（1） 加大经费投入，改善实验教学创新条件借助基础课教学实验室评估的机遇，本着以评促建，重在建设，改善实验设施与环境的原则。组建了现代实验教学新模式，满足一人一组的标准，强化了学生的动手能力、思维能力的培养和训练，实验教学环境焕然一新。在教育部基础课教学实验室评估中，被评为一类基础课教学实验室。
（2） 建立实验考核制度。电路分析开设的全部实验项目，采用5级记分制，即优秀、良好、中等、及格和不及格。学生必须完成教学大纲规定的实验项目，并取得及格以上成绩者，方可获得1 学分。实验课的考核要体现实验教学的特点，规定实验成绩有两部分组成：一是平时实验表现（预习实验指导书、仪表的合理使用、接线整齐正确、实验操作、实验态度）；二是实验报告（书写、作图、数据正确完整，思考题回答，按时完成实验报告），两部分各占50%，对不及格者，让其跟下届学生重修。一次无故旷课者，不给本门实验课程的成绩。
2、 注重课程衔接
注重与前后课程的衔接， 提高实验教学效果， 在有限的课时内， 使得实验教学效果最大化.在大学物理实验中， 5示波器的使用6这个实验是一个重要的基础实验， 通过该实验能够使学生熟悉示波器的基本使用.如果学生在先进行完这个实验以后， 再进行5RC 一阶电路响应测试6和5RC 二阶电路动态响应研究6两个实验， 无疑将会起到事半功倍的效果. 由于学生对示波器的使用方法已经较为了解， 老师不需要再专门讲解示波器相关知识， 因而可以节约实验课时， 提高实验效率. 通过这两个实验， 也可以使得学生进一步巩固和掌握示波器的用法。
同时， 我们也注意使电路分析实验课程在内容上与后续课程保持良好的衔接. 例如： 对于电气工程及其自动化专业的学生， 我们使得实验内容尽量与后续的工厂供电， 电力系统分析等课程保持延续性. 为此，我们鼓励学生大胆尝试5三相负载的研究6，5电力系统输送线路的最大功率确定6等与电气工程相关的实验项目. 而对于电子信息科学与技术专业的学生， 我们则更多要求学生尝试受控源的研究等与电子信息技术相关的实验项目。
3、增加Multisim10仿真训练。几乎每个开设的实验都包括Multisim10仿真训练与实际训练两个部分。根据实际情况自行选择，如果某些专业学时有限，教师演示仿真部分，学生完成实训部分；在学时充裕的情况下，让学生先完成仿真部分的内容，再进行实训，通过仿真和实训相互印证，利用该软件进行理论分析，并和实测对比，发现“理论与实践”的差别，培养学生的工程实践意识。
4、 仪器仪表的使用扩展。实验实训中，正确选用仪器仪表非常重要，对测量结果和分析有较大的影响。因此，对于常用仪器仪表，我们每种仪表至少对两种型号讲解，把使用范围扩大，让学生能正确使用不同型号的仪器仪表来适应不同的实验要求，达到最佳的实验效果。
5、 开放实验
充分利用我校的开放实验室，鼓励和调动学生主动进实验室，充分发挥他们的潜力和创造力，提高动手能力和解决问题的能力。为此也设计了多项开放实验项目，如：电感的制作；二极管、三极管等器件的特性测量；PWM信号经RC滤波后的输出信号观察及其与占空比的关系等等。
6、 加大设计性实验的比例
电路分析的实验教学可分为以下3 类：（1）电路的基本概念和定律；（2） 电路分析常用定律与相关电路的验证；（3） 综合与设计性实验。前两类实验都比较简单直观，易于理解且实验目的明确，而第三类实验一般在电路分析课程全部讲授完毕后进行，其目的在于对整个课程进行总结。学生根据给定的题目，或者自拟题目，查阅资料，设计实验步骤，进行实验，写出实验报告。实验的主要目的是培养学生的实践能力和创新能力，每个实验都有很多的逻辑思维，通过实验操作，总结提炼，使思维方式得到升华。因此，在完成传统经典实验的基础上，适当地加大设计性实验的比例，不仅可以更好地调动学生的积极性和创造性，而且也让学生有更多的自主发挥的空间。
7、科技创新
培训学生参加各类竞赛，如全国的大学生电子竞赛。鼓励学生主动参加指导教师的科研立项以及申报学校的科技创新实验项目，如简易脉搏检测仪、基于FPGA的彩灯控制器电路、数字式温湿度计等。
三、结束语
实验教学是把知识转化为能力的主要方式之一。实验内容的更新， 实现了理论与实验结合、硬件与软件结合、电路分析与设计结合并增强了每个实验项目的综合知识的应用。实验教学方法的改革， 实现从被动学习环境向自主学习环境的转变。电路分析实验的教学改革有利于提高学生的工程实践能力和培养学生创新意识。为进一步学习专业理论和专业技能打下基础。
参考文献
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[2] 金波，电路分析实验改革与创新意识的培养，实验科学与技术 ，2010年01期
数字电路实验教学改革的思考 篇4
数字电路实验是电类等本科专业一门必修的专业基础课, 它是一门理论性、工程性、技术性、实践性和实用性很强的课程。近些年, 数字逻辑集成器件从中、小规模芯片发展到大规模, 甚至是超大规模的电路, 数字电路的分析和设计方法也应与时俱进。[1]如何培养学生的理论联系实际能力、增强创新能力是数字电路实验教学的重要方向。
然而, 受传统理论教学模式的影响, 大部分学生无法实现理论和实践的有机结合, 学生的电路设计能力、动手调测能力、应用理论知识和实验经验分析问题和解决问题的能力都有明显的不足。针对这些问题, 这门课程的教学手段、教学内容、教学方法等亟需改革。
二、数字电路实验存在的问题
(一) 实验内容单一, 实验课程之间联系不够紧密
长期以来, 数字电路实验只是对理论课的补充, 起到辅助性教学作用, 目的只是起到巩固学生理论知识的作用。这种方式开设的实验课程, 实验内容单一, 每节课程的实验内容相互之间缺乏有效的衔接和综合, 最终导致学生在做本科毕业设计等大型实验的时候, 缺乏对这种综合性实验的整体设计和调测的能力。
(二) 实验内容过于简单, 实验内容老化, 学生兴趣不高
目前大多数高校所开设出来的数字电路实验内容老化, 实验手段单一。大多数的实验仅仅是将理论教学内容进行程式化的简单验证或是一些基本实验技能的训练。这些课程验证性实验比较多, 设计性实验比较少, 对于学生来说只是对实验进行验证, 不能激发学生的创新能力, 导致学生兴趣不高。
(三) 教学形式、方法老化呆板
在传统的数字电路教学方式是由教师给出实验的准备、操作以及可能出现的结果, 由学生来进行相关操作, 这种机械化的教学方式, 对于学生来说只是进行验证, 不能激发学生的创新能力, 造成学生思维方式单一, 不会举一反三, 遇到设计性实验手忙脚乱, 无从下手。
三、数字电路实验教学改进措施
(一) 精选教学内容, 提高教学质量和效率
在数字电路教学中, 经常会存在教授很多理论性的东西, 对于学生来说, 这种理论性很强的内容, 直接像理论课那样课堂知识传授方式进行教学, 效果并不理想。因此, 作为老师, 应该精选教学内容, 从而提高教学的效率, 及时对实验内容进行充实、重组和更新。[2]在实际的教学过程中理论联系实际, 重视实例的讲述, 尤其应该结合目前毕业生今后从事的工作岗位, 让学生在具体的实例中了解相关理论知识。同时, 为了全面、充分地将学生的兴趣引导到实验中来, 可以适当增加一些趣味性和跟生活密切相关的题目, 比如在“组合逻辑电路实验”中, 引入了“数字逻辑锁电路”内容, 在FPGA教学实验中, 引入了“汽车尾灯及其控制电路”实验, 用题目和内容来引起学生的注意, 使得学生觉得学有所用从而提高数字电路的学习兴趣。这种方式的教学, 可使得学生学习热情高涨, 参与实验的积极性增强, 从而提高他们的对学习知识的动力, 有了动力, 从而培养学生的动手能力和创新能力。
(二) 教学内容和方法改革
数字电路课程的实验内容可分为验证性实验、设计性实验等。验证性实验主要是结合数字电路理论实验进行的, 是培养学生数字电路动手能力的入门, 它可以验证、加强、巩固学生对理论知识的理解。但是, 由于这部分实验内容的结果是可以预知的, 学生对于这类实验兴趣不大, 热情也不高涨, 甚至有些学生直接不参与实验电路的搭建, 直接根据理论课内容写出结果。验证性实验过多, 对于学生能力的培养恰恰起到了相反的抑制作用。由于设计性实验内容能够培养学生的科研能力和探索精神, 教学内容应当从验证性内容向设计性实验内容进行转变, 课堂实验应该以设计性实验为主, 并且大幅度的增加大型综合性实验, 这样可以使学生灵活的运用所学的知识和技能, 提高创新的能力。对于教学方法也应当有所改进。任何实验都要求学生必须预习, 而预习的好与坏直接决定着做实验的成功与失败。然而大多数学生在写预习报告时只是把实验书上的原理, 内容, 电路图抄一下, 没有完全的通过自己的思考进行设计, 这样会造成学生做实验时手忙脚乱, 遇到问题无法自行解决, 达不到预期的实验教学效果。[3]因此, 可以在数字电路实验教学中引入EDA技术, 要求学生预习时将自己所设计的电路用multisim等软件进行模拟仿真, 并且通过仿真来验证结果。在仿真中学生可以与教材上不同的方法来进行设计, 这样, 学生在实验前对实验原理等都有了深刻地理解, 学生在实验课上的任务主要是将实物电路与虚拟电路进行比较, 通过实物电路来验证设计仿真的正确性, 因此可显著提高教学效果
(三) 多种形式引导学生自我学习知识
对于学生知识的获取途径, 不光光是课堂的教学传授, 还可以有以下多种途径: (1) 随着我们科技的发展和社会的进步, 可以适当地利用网络、多媒体发挥现代教育的技术优势, 使得我们的教学方式可以得到相应改善。教师或者所在课题组可以建立一个相关的教学网站, 将数字电路试验相关的课件、实验内容、教学计划全部发布到网站上, 供学生查阅下载, 学生也可以在网站上进行咨询, 提出改进意见。 (2) 教师也可以以“慕课”的形式制作“微视频”, 发布给学生, 鼓励学生结合观看“微课”后进行各种各样的讨论与辩论, 包括教师和学生之间、学生和学生之间、全班性的或小组的讨论与辩论。
四、结束语
数字电路实验教学改革是一个长期过程。随着电子技术和计算机技术的不断发展, 新理论、新技术、新设备和新的仿真软件将不断出现, 数字电路教学模式也需要不断改进。
摘要：数字电路实验是电类专业的必修课程, 目前该课程在教学中存在诸多问题, 通过改进教学内容和教学方法, 引入EDA技术, 增加多种授课途径来培养学生的专业实验技能和创新能力。
关键词：数字电路,实验教学
参考文献
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中职数字电路实验教学的思考 篇5
关键词：中职学校 数字电路 实验教学
一、 引言
数字电路实验课程的开展不仅可以提高学生的思维能力、创造能力，更重要的是为电子信息行业提供更多优质的人才。随着大规模集成电路、EDA技术、可编程器件的高速发展，国家和社会对数字电路这方面的人才需要越来越高。但是从目前我国整体教学水平来看，数字电路实验教学质量并不高，受到诸多条件的影响，导致数字电路实验教学效果和质量不高。为顺应当今社会的飞速发展，培养综合素质高的新一代人才，对中职学校数字电路实验教学进行了剖析，为激发学生学习的主动性、营造积极良好的课堂氛围、提高教学质量奠定基础。
二、强化中职数字电路实验课程的重要性
传统的数字电路实验课程与理论课合为一门课程，且实验成绩仅仅占数字电路课程总成绩的15%，这就使得中职学生对数字电路实验课程的重视程度低，对学生实验能力和教学质量的提高造成了抑制作用。另外，中职生的文化知识基础普遍薄弱，思维方式传统单一，对数字电路实验这门动手性、思维能力以及创造能力要求较高的课程来讲，他们往往遇到稍微复杂的问题就会产生畏难情绪，对自身的发展十分不利。再加上数字电路实验课教学中，老师往往就是让学生进入实验室，将实验的题目和内容告知后学生按部就班的进行，最终得出结果填写表格，记录好数据，那么实验就完成了。这样难以开发学生的创新思维，久而久之学生便会产生厌学情绪，严重影响了教学质量。
为提高中职数字电路实验课程的教学质量，使学生认识到实验课程的重要性，激发学生的学习积极性和主动性，提升学生的动手能力、思维能力以及创新能力，必须强化中职数字电路实验课程教学，将数字电路实验设为一门独立课，引起学生们的重视。另外还应该对教学模式和教学内容进行创新，打破传统两位老师共同授课的模式，避免学生因理论老师和实验老师的教学思路与模式不同而产生不良的影响。因此实验课程独立设课后，主讲老师应该由实验老师来承担，根据中职生的文化水平，加强实验原理和步骤的引导，重点强调实验器材的使用，这样有利于激发学生的积极性和创造性，使学生顺利完成实验。
三、 加强中职数字电路实验教学的改革
（一） 教学形式的改革
（1）数字电路理论教学
数字电路理论课教学比较枯燥乏味，由于中职生的耐心较差，一小阶段讲解后学生注意力往往就不能集中了，出现了玩手机、睡觉、看其他课外书的现象，不愿意积极配合老师完成教学任务。这主要是因为中职生渴望学到生动、形象、有趣的东西，对理论性太强的知识毫无兴趣可言，难以提高教学质量。因此必须在数字电路理论教学过程中，营造出轻松、愉快的教学氛围，让学生真的“活”起来。比如在对多功能函数发生器数字电路课程设计的讲解中，老师可以把设计多功能函数发生器相关的设计问题列在多媒体投影仪上：①设计的多功能函数发生器有哪些功能？②实现这些功能需要什么芯片？③它的逻辑原理是什么？④数字电路图应该怎么设计？⑤你能代表你们小组上台讲述吗？这些问题可以通过抢答或者自愿的方式，让学生能较快的融入在教学当中。
（2） 使实践性实验取代验证性实验
目前中职学校数字电路实验教学往往以验证性为主，能强化学生对基础知识的理解与消化。但是随着电子信息技术的飞速发展，我们不能完全停留在实验验证阶段，实验教学的知识往往具有一定的层次性和相关性，因此老师需要设计出更多具有递进型的问题，引导学生进行正确的实验，使其能更好的掌握知识，提升能力。比如在对555定时器进行实验教学时，首先老师应该让学生明白555集成定时电路结构和工作原理，掌握555集成定时电路的基本应用等知识。如图1所示为555定时器内部框图与引脚排列。老师在设计问题时，应该循序渐进，保持前后联系，逐渐加深。比如①利用555定时器设计出楼道灯光定时？②利用555设计出闪烁灯，保持其闪烁频率为1HZ？③利用555设计两种频率声音的门铃？这几个任务前后相连，比较符合学生发展和认知的规律，能最大程度激发学生的学习积极性与创造性，提高教学质量。
图1 555定时器内部框图与引脚排列（二） 教学内容的改革
（1）基础性试验
基础性实验主要以数字电路典型的案例为主，提高学生对基础知识的理解。比如在对典型实例多功能数字钟功能设计时，根据VHDL的特点，设计人员无需对固定功能的标准芯片进行考虑，直接从实现系统功能出发，建立多功能数字钟系统模块，如图2所示。本系统主要采用分底层和顶层两个层次设计，采用VHDL编写各个功能模块，通过输入原理图方式对各模块间的连接关系进行描述。通过该案例的分析，可以对EDA技术知识有了一个清晰、全面、系统的认识。
图2 多功能数字钟系统模块示意图（2） 设计性实验
设计性实验是对学生动手能力、创新能力的体现。在这个环节，数字电路实验课程可以把生活中的實际应用作为课题，让学生融入生活、观察生活，使其体会到知识的实用性。在实验设计过程中，学生不能一味的求助老师，可以借助网络和图书馆中的大量资料，设计出电路图和相关芯片，最后可以让老师进行引导、点评，使实验更加完美。在这个环节教学质量提升的效果是十分明显的，不仅让学生学习到了专业知识，也学到了书本外的知识。
（3） 大型实验
虽然中职生的文化基础普遍薄弱，但是其中不缺少一些水平和能力较高的同学。这部分学生除了完成平时的数字电路实验教学任务外，还可以参加市级省级乃至全国性的比赛，这样的实验往往要求学生从选题—设计方案—设计电路图—购买元器件—组装—进行实验—撰写报告等环节必须独立完成，这样不仅可以提高学生的创新能力和动手能力，还能为后期进入社会、走上工作岗位创造有利的条件。
（三）实验成绩考核方式的改革
传统数字电路实验成绩考核方式由平时上课出勤率和实验报告完成情况组成，由于学生在实验报告中存在严重抄袭的行为，老师难以对学生真正的水平进行衡量。因此必须对成绩考核方式进行改革，平时成绩占60%，期末卷面成绩占40%，两部分组成实验课程的期末总成绩。在对卷面考试题目进行设置时，可以把学生平时操作过的所有实验项目进行汇总，考试时由学生抽签决定，确保考试的公平性，这样也可以调动学生平时实验操作的积极性和主动性。
四、 结束语
在教育体系不断改革与创新的条件下，中职学校和老师应该根据中职生文化、能力的实际情况，优化教学模式和教学内容，增强课堂的趣味性，营造积极向上、轻松愉快的课堂氛围。在加强数字电路理论教学的同时，更重要的是提高实验的实践性，培养学生的动手能力、思维能力和创造能力，同时对课程成績考核方式进行改革，充分调动学生平时实验操作的积极性，最终形成一种科学、高效的实验教学新模式，促进我国中职学校数字电路实验教学质量与水平的提升。
参考文献：
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电路实验教学改革 篇6
关键词：数字电路实验教学,电子设计自动化,教学改革
数字逻辑电路是电类专业学生的一门重要专业基础课程。加深学生对已学课程内容的理解，培养学生分析、设计、组装和调试数字电路的基本技能，许多高校相关专业都开设了数字电路实验教学课程。然而，现行数字电路实验教学存在多方面的缺陷，制约了教学目标的实现。首先，课程是立足于中小规模数字系统设计的，教学内容以教材为中心且以验证性实验为主，对各实验项目的电路设计以手工为主，无法满足现代复杂数字电路系统设计的要求。其次，实验所用的CMOS,TTL中小规模常规逻辑器件功能固化，实验项目的开展基本由实验电路板决定，灵活性差[1]。实验内容陈旧、设计手段落后、实验装置功能不灵活等问题，使得现有实验教学课程缺乏对学生基本科研能力、创造性思维的培养，非常不利于现代创新性电子技术人才的培养。
近年来，随着大规模和超大规模可编程逻辑器件的发展，如CPLD,FPGA，基于这些器件的电子设计自动化(Electronic Design Automation,EDA)设计技术也迅猛发展。我们将这些理念和方法引入数字电路实验教学中，对传统的教学内容和教学方式进行改革，改变了传统实验教学中教师规定器件和电路、学生按部就班搭电路的模式，使得学生在巩固基础知识的同时，有机会发挥自身的创造性，有效地提高了课程教学质量和教学效率。
1 实验教学平台
EDA技术是以计算机为工作平台，以EDA软件为开发环境，以原理图或硬件描述语言作为输入方式进行数字逻辑设计和仿真，并最终以大规模可编程逻辑器件为载体实现数字逻辑功能。它是一种软硬件结合的数字系统设计方法，能够有效满足现代大规模数字系统设计的需要。
在教学中，我们采用了基于Altera公司FPGA芯片的EDA硬件开发板和Quartus II集成开发软件环境。其核心为Altera Cyclone系列FPGA器件EP1C3TC144，该器件具有丰富的内部逻辑单元、存储器阵列、硬件乘法器、锁相环以及高达144个引脚数目，这些芯片资源保障了实验教学中各项实验内容的需要。该芯片通过特定下载电缆与计算机相连，接受Quartus II软件生成的网表文件进行结构配置。其外围器件包括多频率时钟信号发生器、按键输入，发光二极管、数码管、扬声器等输出装置，以及A/D,D/A转换模块。此外，核心芯片的所有引脚均引出可扩展。
基于该实验平台的实际流程[2]如图1所示，图中虚线框内的设计输入、功能仿真、时序仿真、布局布线优化等操作都在Quartus II开发软件环境中完成，使得传统数字系统设计中需要手工操作的大量工作都被“软化”。这样，在实验中非常容易修改电路设计，对于某种电路设计能够迅速通过仿真发现并解决，避免了传统实验中存在的电路设计方案不易修改，在实验中存在电接触性能不稳定、效率低、元器件损耗大等问题。
2 教学过程
可编程逻辑器件具有高度的可配置性，由此带来实验内容设置上的高度灵活性。我们将实验设置为基础性实验和综合设计性实验。基础性实验包括编码器、译码器、数据选择器、数字比较器、寄存器、移位寄存器、计数器等，目的在于加深学生对所学理论知识的理解，掌握这些基本逻辑器件的功能和使用方法，初步培养学生进行数字电路设计的能力。在基础实验上，我们结合实际应用中的需要，从实践和工程应用中选择具有一定实用价值的数字系统并设置为综合设计性实验，例如多功能数字钟、抢答器、数字频率计、简易逻辑分析仪、简易DDS信号发生器、计算机接口设计、通信信号处理电路等，目的是使学生较为全面地实践所学基础知识，通过发挥自身想象力和创造力达到实验目标，培养学生设计复杂电子系统的能力。
为营造宽松的学习环境，培养学生的创新精神，依据课程知识单元提出相应实验要求，对于每个知识单元，教师提供一个必选性实验项目和若干选择性项目。确定题目后，学生根据题目要求，自主进行逻辑电路的分析和设计。在此过程中，教师转变角色，首先从全知全能的“授业”转变为“解惑”，不提供标准答案，而重在引导学生提出可行性方法。例如，对于3位计数器的设计，学生就分别提出了如图2所示的基于门电路，基于中规模集成电路和基于LPM的3种方式。教师则在学生设计过程中帮助他们解决所遇到的问题，并成为学生间交流的组织者和桥梁。在实验过程中，对于综合性较强的实验内容，教师组织学生以小组为单位进行讨论，组内成员相互交流和借鉴，对电路设计方案进行设计和优化，对设计中遇到的问题提出自己的观点和可能的解决方案。这样，优秀学生的思维和智慧可以在整个群体内共享，促进学生的共同发展和进步。在实验结束时，教师针对共性问题做进一步的分析阐述。在学生成绩评价方法上，我们引入了电子设计竞赛模式，给出多个设计课题，要求学生自主选择课题，在特定时间内完成设计和制作任务，上交实物和相应课题报告，按实物完成程度和课题报告质量进行评分。
除了课堂教学，我们实验室还将开放，提供多套随时使用的EDA开发系统，并安排相关人员值班。学生可以充分利用课余时间到实验室做实验，从而充分发挥学生学习的积极性和主动性。此外，我们通过多方努力，建设了电子兴趣实验室、PCB制版实验室，积极组织学生参加全国大学生电子设计竞赛等相关学科竞赛，让学生在教师引导下，把理论、实验、设计、技能有机结合起来，通过自己选题、设计、购件和制作，将课程教学从课堂上延伸到课外，很好地发挥学生学习的积极性和创造性，提高了人才的培养质量。
3 结束语
将EDA技术融入数字电路实验教学中，学生可以充分发挥自己的想象力和创新能力，及早地了解现代数字系统设计理念，初步掌握其设计方法和开发工具，为后续课程的学习打下坚实的基础。通过近三年的教学改革，我校电子专业学生的数字电路设计能力有了很大提高，在2009年和2011年的全国大学生电子竞赛中都获得了优异的成绩，这充分表明我们的做法是正确的。
参考文献
[1]潘明,潘松.数字电子技术基础[M].北京:科学出版社,2008.
三相电路教学与实验相结合的改进 篇7
三相电路是电路分析课程中引导学生学习交流应用电路的关键章节。目前，三相电路是电力系统主要的供电方式。学生在上过三相电路理论课之后做实验仍然存在不少盲从现象。如实验"三相交流电路电流、电压的测量"，电路如图1所示。要求学生先连好电路，再根据三相电路理论知，测量各相、线的电压电流。其中，电路各线均可开、短路，最后根据测量结果对电路特性做一总结。
在这里，问题就出来了，学生对测量结果的验证，理论的归纳总结，成绩一般和较差的学生就不清楚了。原因两点：(1)理论知识掌握不牢靠，不能灵活运用;(2)实验中含有保险丝、多个开关等，使学生忙于连接测量，短时间内难于理论验证实验，归纳时也多次反映搞不清楚负载、电压、电流之间的关系。
2 教学与实验相结合
为解决以上问题，理论课举例子时，刻意加进三相电路在生活用电中的应用，一则贴近生活便于理解归纳，二则体现了三相教学的目的在于应用于生产生活，三则便于学生预习准备实验。取得了较好的教学、实验效果。采用提出问题、分析问题、归纳总结的形式，调动学生的积极性，师生互动的来研究三相电路的生活用电常识。
首先提问：一、二、三楼的楼道照明系统连有多个灯泡，采用三相四线制，如何接小灯泡?很多同学立即就回答正确，应该每层多个灯泡并联，每层占一相，即接在火线和零线之间，以保证工作电压220V。以上面讨论为基础，引出下面例子及电路图。
例：负载和电源均为星形联结的三相电路如图2。设电源线电压为。负载为电灯组，其中一楼为A相负载，二楼为B相负载，三楼为C相负载。
问题1：若三层楼的电灯电阻相同时，讨论线电流及中性线电流;
问题2：若三层楼的电灯电阻不同，比如一楼电阻最小，二楼其次，三楼电阻最大
(1)中性线未断时讨论各线电流、中性线电流及中性线断开时讨论负载的相电压及相电流(2)A相短路:中性线未断及断开时，求各相负载电压。(3)A相断路:中性线未断及断开时，求各相负载电压。
分析问题1，若三层楼道的打开灯泡数目相同，研究各楼层灯泡的工作情况及零线电流。学生回答说是对称负载星形连接，线电压380V，则相电压220V，由于中性线的存在，各负载的电压均为220V，各相电流大小相同依次滞后，故中性线电流为零，则火线是否断开不影响各负载正常工作。
分析问题2(1)，若不同楼道里打开的灯泡数目不同，分析零线的作用，如何接接保险丝?分析家庭用电使用大功率用电器会造成跳闸的原因。学生讨论后认为，有火线时保证了各负载的工作电压均为220V，各楼层灯泡正常工作，相电流和电阻成反比，使各相电流不再对称，中性线上有电流流过。
下面分析三相负载不对称且中性线断开，原电路等效为如图3所示电路。
若要得出各楼层的工作电压电流，必须算出N'N的电压，必须通过计算才能分析清楚。故设UA=220∠0oV，一、二、三楼的电阻分别设为5Ω、10Ω、20Ω，则结点电压：
从而各负载相电压和相电流：
根据以上计算，由学生讨论，可得出小结：
a)不对称三相负载星形联结且无中性线时,各相电压和阻值成正比，造成电阻大的电压过大被烧坏，电阻小的达不到工作电压而亮度较弱。
b)照明负载三相不对称，必须采用三相四线制，且中性线上不允许接刀闸和熔断器。一旦由于某种原因零线断开，就会出现小结a的情况，故必须保证零线的连接。而且保险丝要串连在各火线上，以保证只熔断本相而不影响其它相的工作。
c)若用电器功率大，在工作电压相同情况下，阻值和功率成反比，相电流和电阻成反比，那么功率越大则相电流越大，造成该火线的总电流过大而使该火线上的闸刀跳闸。
分析问题2(2)，若某层被短路，分析有无零线时各楼层灯泡工作情况，学生讨论如下：
(2)A相短路
a)中性线未断如图2:A相短路电流很大，将A相熔断丝熔断，B相和C相未受影响，其相电压仍为220V，正常工作。
b)中性线断开如图3：负载中性点N'和A点电位相同，A相电压为0,B、C相电压等于线电压为380V，超过额定电压220V，会被烧坏。
(3)A相断路
a)中性线未断如图2,B、C相灯仍承受220V电压，正常工作。
b)中性线断开如图3,B、C相负载串联在B、C火线间，相电流相同，相电压和阻值成正比，使各相不能正常工作。
3 总结及效果
在三相电路教学中，使用上面的例子作为理论及教学和实验的衔接，教师采用从浅到深、逐步分层次的提出问题，学生分组讨论，再师生一起计算小结，引出更多问题，进一步讨论计算小结，鼓励学生课下去看看宿舍用电箱器件及连线。不仅加深了三相电路的理论知识，而且学会了家庭用电常识，初步掌握安全用电的知识。并且该例子接近实验，便于学生带着理论去连接实验电路，边思考边完成实验。由于讨论的是生活用电，大大提高了学生的学习兴趣，课堂气氛活跃，学生积极讨论发言，对三相电路的学习印象很深刻，教学效果明显，突出表现在实验完成得较好以及期末考试得分率的提高。
摘要：三相电路是电路分析课程中关于交流电路应用于生产生活的一章,学生在做实验时往往忙于应付而混淆理论知识。为了实现理论与实验较好的结合,在教学中引入贴近生活的例子,采用互动的学习方式,达到较好的教学及实验效果。
关键词：三相电路,交流,负载,火线,零线
参考文献
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电路实验教学改革 篇8
高频电路是通信工程、电子信息工程等电类专业学生的主要专业基础课,通过该课程的学习,使学生掌握高频放大、振荡、高频功率放大以及调制、解调、混频等基本电路的工作原理、性能特点及各种电路的基本分析方法,为学习卫星通信系统、GPS导航系统、光纤通信系统等课程储备基础知识。
高频电路实验与电路实验、模拟电子技术实验和数字电子技术实验相比,具有如下特点:
(1) 因分布参数的影响,使高频电路实验更加复杂。可能会因为一个元件的放置位置,导线的布线等出现测试结果出现较大的误差。
(2) 电路实验、模拟电路实验、数字电路实验通常只研究时域特性,用示波器查看波形,用万用表测量电压、电流即可。而高频电路实验除时域分析外,还要进行频域分析。例如,观察调幅波的频谱。
(3) 高频电路实验线路比电路实验、模拟电路实验和数字电路实验复杂得多,分析和理解更加困难。
随着计算机技术和网络技术的发展,虚拟实验在电子技术实验教学中的应用日益广泛。但目前的研究成果主要集中在电路实验、模拟电路实验和数字电路实验的教学中,高频电路实验几乎是空白。
综上所述,开发虚拟高频电路实验教学系统,将仿真技术应用于高频电路实验教学更具有实际意义。
1 系统的功能
虚拟实验是对实物实验的有益补充,这里开发的虚拟高频电路实验教学系统的主要功能有:
(1) 作为实验预习系统。传统实验的预习因实验时间和地点的限制,学生往往只能是看实验指导书预习,无法进行实际操作,观察实验现象,预习效率很低,导致学生进入实验室后,教师需要花大量的时间讲解,减少了学生实际操作的时间,不利于实践能力的培养。
该系统设计以中国民航大学对通信工程、电子信息工程专业开设的高频电路实验项目和实验内容为依据,同时兼顾其他高校的实验项目和实验内容。目前,该系统设计有高频放大电路实验、LC和石英晶体振荡实验、调制与解调实验等10个基础实验。借助于该系统,学生可以在一台计算机上查看实验目的、实验原理、实验内容和实验步骤等,还能对实验电路进行仿真分析,得到实验的理论测试数据和波形,为实物实验测试提供参考依据,减少实验的盲目性;也可以任意改变电路参数,观察电路的性能,使实验的预习更加灵活、有效,更有利于培养学生的自学能力。
(2) 作为演示性实验系统。有些开设成本高、需要仪器设备复杂的实验只能设计成演示性实验。例如,调幅、调频收发机实验就比较复杂,既有高频电路,又有低频电路;既有时域分析,又有频域分析,实物实验室内很难完成综合程度如此高的实验。但借助于虚拟实验可以对这些实验进行演示,使学生建立模拟通信系统的整体概念。目前,该系统中已设计完成了调幅收发机方面的演示性综合实验。
2 虚拟实验系统开发技术分析
开发虚拟实验系统按使用的软件分,主要有以下方式:
(1) 利用LabVIEW构造的虚拟实验系统。LabVIEW是开发测控仪器和商业软件工具,它既能通过编程进行仿真设计实验,又能通过输入/输出接口,编程完成数据的采集、分析和处理,构建真正的虚拟仪器实验和虚拟实验。LabVIEW提供的界面功能强大,外观接近真实仪器仪表,不但可以开发各种虚拟实验,而且可以作为训练学生掌握信号发生器、示波器、频谱仪等常用仪器、仪表的有力辅助工具。文献[1]给出了使用 LabVIEW开发的RLC电路分析实验。这种开发方法的优点在于开发实验的元件器和仪器仪表与真实的几乎一样,但实现较复杂的电路比较困难,在开发摸拟电子技术实验和高频电路实验方面均没有报道。
(2) 利用Matlab构造的虚拟实验系统。Matlab具有强大的仿真和计算能力,一直是控制领域里最重要的工具之一,可以用来开发自动控制原理、信号与系统等课程的虚拟实验。文献[2]给出了使用Matlab开发的自动控制虚拟实验,但开发电子技术类的虚拟实验目前尚未有报道。
(3) 自行编程(VB,VC,Java)的虚拟实验系统。由于自行编程开发的实验系统可以最大程度地适应设备的性能,灵活定制实验的功能和界面。目前有许多学校的研究集中在实物仿真实验上,大多是借助于编程软件和多媒体技术实现的。文献[3]给出了使用VB开发的电工虚拟实验。因编程工作量较大,实现的功能主要集中在电路和数字电路的部分实验,没有全面系统的实现,使用受到限制。
众所周知,基础实验教学主要是以验证理论为主,基础实验中大多为验证性实验。从这个角度考虑,虚拟实验不一定要有实物感,只是以电路符号的形式展示出来是可以的,关键是电路性能的仿真应准确,或能达到目前利用实验箱进行实验的效果。基于该原则,选择了利用VB结合电路仿真软件Multisim开发虚拟高频电路实验系统。利用电路仿真软件自身提供的元器件库、仪器、仪表库和电路分析功能,无需编程,就可以开发出各种功能的实验电路,完全可以满足验证性实验和演示性实验教学的需要。
3 虚拟高频电路实验系统开发方法
虚拟高频电路实验系统的设计内容主要分为两部分:实验界面的制作和实验电路的创建与仿真。
3.1 实验界面的制作方法
VB(全称Visual Basic)是Microsoft公司推出的可视化编程环境,它具有很强的图形界面编程能力,因此在软件设计过程中采用VB制作实验的界面部分。实验界面的功能是:通过“选择实验课程(选择实验项目)”查看实验原理、实验步骤,还可以将实验结果填入表格,也可以双击查看“实验模拟”进入Multisim界面进行实验仿真或设计电路。界面具有较好的交互性,设有“进入系统、退出系统、上一页、下一页、返回首页”等功能,便于操作。该部分是由VB制作而成的。在设计过程中,主要用到的控件有:标签:用于编辑实验项目的名称;文本框:用于编辑实验目的、实验仪器、预习要求、实验内容和步骤等内容;命令按钮:实现翻页功能或查看电路图;OLE:用于在VB中插入Microsoft office Excel工作表或调用Multisim进行实验仿真。
图1和图2分别为虚拟高频实验系统的主界面和集成电路模拟乘法器MC1596的应用——同步检波器的实验界面中的一页。
3.2 实验电路的创建与仿真
Multisim是目前应用最广泛的电路仿真软件,它具有丰富的元器件库;虚拟测试仪器仪表种类齐全,有可以产生正弦波、方波、AM信号、FM信号的信号发生器,其参数可以根据需要自行设置,也有万用表、双踪示波器、频谱仪、失真度仪等测试仪器,可以完成信号的时域与频域分析,仿真结果与真实情况十分接近。因此,利用Multisim可以创建各种高频电路并对电路进行时域和频域分析。
下面以“集成电路模拟乘法器MC1596的应用——同步检波器”实验为例介绍电路创建与仿真方法。
3.2.1 同步检波器原理
一般用包络检波器对普通调幅波进行解调,而对于双边带调幅信号和单边带调幅信号的解调,通常是由同步检波器完成的。解调时需要利用一个与调幅信号的载波同频同相的载波信号。同步检波器有两种:乘积型同步检波器和叠加型同步检波器。图3为乘积型同步检波器框图,其对双边带调制信号的解调原理为:
设输入的双边带信号及同步载波信号分别为:
式中:Ω为调制信号的角频率;ωc为载波信号的角频率。则乘法器的输出电压为:
经过低通滤波器,滤除高频分量,即可得到解调后的低频调制信号:
同理,可分析同步检波器对单边带信号的解调原理。
3.2.2 MC1596芯片创建方法
集成模拟乘法器MC1596的内部结构如图4所示。
Multisim的元件库中并没有MC1596芯片,如直接采用内部电路设计,因MC1596电路太复杂,在Multisim工作区设计较困难,原理也不够清晰。为了简化实验仿真电路,通过MC1596内部结构可以自行创建MC1596芯片,其方法为:运行Multisim进入工作区,将图4中所需的元器件分别从元件库中拖出来,并设置好参数,然后连接导线,即可完成电路图的绘制工作。通过以下操作可以生成MC1596芯片:选中MC1596的内部结构电路部分→点击Place→选择Replace by Subcircuit→输入芯片名称“MC1596”,即可将复杂的电路结构用一个芯片代替,如图5中MC1596部分。
3.2.3 “集成电路模拟乘法器MC1596的应用——同步检波器”实验电路创建与仿真
在上面已创建的MC1596的芯片的基础上,从元件库中将“集成电路模拟乘法器MC1596的应用——同步检波器”实验中所需的信号源、电阻和电容元件从元件库中取出,连接好电路,即可完成实验电路的创建,如图5所示。
设载波信号的频率、幅度和调制信号的频率、幅度分别为:fc=100 kHz,Vc=200 mV(p-p);fs=1 kHz,Vs=200 mV(p-p)。从Multisim右侧的仪器仪表库中取出示波器连接在电路中,运行电路,可以观察实验的波形,如图6所示。利用频谱分析仪可以观察调幅信号和解调后信号的频谱,调幅信号的频谱如图7所示。
4 结 语
虚拟高频电路实验系统为学生提供了利用计算机实现高频电路实验预习和电路设计的环境,学生可以在EDA实验室、学生宿舍或网络中心任何一台计算机上完成高频电路实验预习任务,使实验方式变得更加方便、灵活、高效;学生可以根据需要设计各种电路,对电路进行仿真分析,从而更加有效地培养学生的电路分析和设计能力,激发学生的学习兴趣,培养学生的自学能力和创新能力;也可以开设一些设备短缺、扩展学生知识面的演示性实验,实验内容更新不受实验硬件条件的制约。
参考文献
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电路实验教学改革 篇9
随着我国的信息产业迅速发展,对信息技术人才,尤其是集成电路设计专业方面的人才需求急速增加。在这样的背景下,很多高等院校都开设了微电子学专业。《集成电路原理与设计》和《集成电路设计EDA实验》课程是微电子学专业的鸡车核心课程,教学的好坏关系到办学的质量,尤其是《集成电路设计EDA实验》课程,强调学生的实际动手能力,关系到学生的就业竞争力和前景。教学实践发现,次课程的教学可以通过对实验课程开课时间、先前理论课程的重点内容、基于工业界主流电子设计自动化(EDA)工具的实验平台的搭建和教学实例的选择进行优化,以调动学生学习的积极性,增强学生的动手能力,使学生从整体上掌握集成电路设计的流程,并与工业界接轨,从而提高就业竞争力。
1.原“集成电路设计”课程教学情况分析
1.1学生方面
集成电路设计是基本的理论基础知识,具有较强逻辑性和抽象性,并且内容枯燥乏味,大部分学生会产生难学、学不懂、不会学,对各种电子产品的结构特别是在电路结构、电路工作原理分析方面,学习更加困难,没有足够的学习兴趣,都是基于被动学习和应付考试的,因此集成电路设计课程的教学目标很难实现。
1.2教师方面
目前大学很多年轻教师都是直接由学生转变为老师的,教学经验和实践经验都是不足的,教学过程中更多的是简单完成教学任务,照搬课本内容,与当下的科研技术联系不大,容易让学生产生厌学行为,对学习兴趣提成起不到积极作用。这部分课程都是分为理论知识和实验操作的,不同老师各讲各的知识,理论学习与实践融合不到一起,造成学生的学习效率相应降低。
1.3重传统轻前沿,造成内容片面
在实际教学中讲解经典的传统案例固然是学生们打好基础的有效手段,但是集成电路是一种技术更新周期非常短的行业,教学中不能紧扣行业发展前沿知识,传统课程内容不符合实际工作需要,过多的偏重于数字系统和模拟电路设计理论,学生失去学习兴趣的同时,培养的人才也是不符合社会需求的。
2.集成电路设计教学课程优化措施
2.1优化理论教学内容
“集成电路设计”课程主要内容包括集成电路设计基本概念、硬件描述语言和使用EDA工具进行逻辑综合、仿真、版图设计等。以系统芯片设计流程为主线安排教学内容,便于初次接触该知识的学生能够学习和掌握系统芯片的设计流程和方法。电子设计自动化技术(EDA技术)成为集成电路课程的必需技术,是以计算机硬件和系统软件为工作平台,继承和借鉴了应用电子技术、计算机技术、智能化技术的最新成果而研制成的电子CAD通用软件包。集成电路系统整个设计都要用到EDA技术,包括集成电路系统的仿真、逻辑综合、自动布局布线和版图设计等。因此,EDA技术已经成为当前高校电子类课程教学的热点;(1)课程原理内容要精选,打好学生的基础应用能力。原理部分将集成电路设计中电路与系统的视角统一起来,在深入介绍纳米尺度下半导体器件基本知识和最基本的门电路之后,即对复杂的门、存储器、加法器等模块电路做一个引入式学习,仅介绍这些模块电路的基本结构和基本功能,深入的讨论放在实践过程当中,寓理论学习于实践之中。因为在纳米尺寸下,集成电路设计面临着串扰、功耗、信号完整性等更多新挑战,这些都必须得到系统的了解,并在实践课程中深入进行;(2)“集成电路系统设计”课程教学从内容到方法都随着EDA工具的使用和演示发生根本性变革,实现了从中小规模的分立器件上升到大规模可编程集成器件、从自底向上的设计方法上升到自顶向下的专用集成电路(ASIC)和系统芯片(So C)设计方法的质的飞跃;(3)引入科技前沿技术作为教学内容,这样才能激发学生的学习兴趣。教学要把最新科研文献中的集成电路设计前沿动态及时传递给学生们,驱动学生的好奇心,并激发学生的创新能力,使实践教学能够体现前沿性、实用性和前瞻性.
2.2优化实验教学内容
集成电路设计实验教学要满足不同学生的需求,可以分层次设计实验教学内容:验证性实验、设计性实验、综合性实验。针对每一种实验设计不同的实验题目,这样学生可以根据自己的兴趣选择适合自己的,并且鼓励学生多寻找和设计更多的课外实验课题。比如验证型实验通过优化实验教学内容,要以引导和自主实践为教学模式,将科研与教学贯通,形成科研、综合实验和毕业设计相结合的体系,有助于学生真正掌握编程和动手调试程序的能力。对于设计性实验有多种多样的,如ADC模数转换、键盘扩展实验、步进电机控制实验、时钟显示等实验,在熟悉关逻辑器件的功能及管脚基础上,再实际操作就可以大幅度提高成功率,进而使学生对硬件电路有一个感性认识,同时通过观察显示结果激发学生的兴趣。综合性实验的实现电路和控制逻辑更加复杂,需要学生具有一定的系统设计能力才能完成,学生可以通过EDA软件对完成的实验进一步复习和总结,以提高实验效果。
2.3校企合作,联合培养
学校要组织学生到企业进行集成电路产业调研,通过实地了解明确学生的目标定位,促进学生积极学习,知道未来工作的选择方向。青年教师也可以到企业锻炼,学习实践理论,使所教内容与社会需求相联系。要求企业专家到学校讲座,并与学校教师制定适合学生的实训项目,加强学校培养和企业用人之间的联系。鼓励学生参加各类电子设计比赛,在实践中锻炼创新能力和综合能力,大大提高学生解决复杂问题的能力。
3.结束语
针对集成电路设计课程的问题进行优化设计,在改革的课程中要求学生更多的做实验,增强学生动手能力和解决问题能力。只有这样才能缩小高校集成电路相关专业与社会需求之间的差距,为社会培养合格人才。
摘要：“集成电路设计”课程具有理论教学难度大和实践性强的特点,在课程设计方面要采用理论教学和实验教学相结合的方式。本文主要从优化理论教学内容、优化实验教学内容、针对不同的集成电路设计课程设计实验项目、校企合作,联合培养等方面进行改革,使学生既能深刻理解理论知识,又能提高集成电路设计能力,进而激发学生的学习兴趣,充分发挥其创造性,强化其动手能力。
关键词：集成电路设计,教学改革,课程优化
参考文献
[1]艾伦.CMOS模拟集成电路设计(第二版)[M].冯军,译,北京:电子工业出版社,2011:78.
[2]汪建.将EDA技术引入电子类课程教学研究[J].电子科技大学学报(社科版),2002,(2):91-94.
[3]粟涛,谢德英.“模拟集成电路”课程教学内容的探讨[J].电气电子教学学报,2012,34(3):39-41.
电路实验教学改革 篇10
[摘要]文章在分析独立学院基础电路实验教学的现状和存在问题的基础上,提出了一种有利于培养学生动手能力和创新能力的独立学院基础电路实验教学模式,并完善相应的评价体系。该实验模式让学生能够感兴趣地、自主地探索和学习,从而更好地实现应用型人才的培养目标。
[关键词]独立学院 基础电路 实验教学模式
[作者简介]朱继洪(1982- ),男,江西瑞昌人,赣南师范学院科技学院,助理实验师,主要从事电子科学与技术的教学和研究;林枋(1980- ),男,江西赣州人,赣南师范学院科技学院物资设备与实验室管理处处长,讲师,主要从事高校管理与现代教育技术研究;周文谊(1982- ),男,江西宜丰人,江西环境工程职业学院信息工程分院,助教,主要从事电子科学与技术的教学与研究。(江西赣州341000)
[课题项目]本文系2008年江西省高校省级教改课题“独立学院基础电路实验教学的改革研究”的研究成果。(课题编号:JXJG-08-89-5)
[中图分类号]G642.0[文献标识码]A[文章编号]1004-3985(2009)26-0109-02
基础电路主要包括电路分析、模拟电子技术、数字电子技术等课程,其实验教学是电子信息、通信工程、自动控制类等专业进行基本训练、科学实验的必修基础性课程,在教学中引导整个专业的发展。独立学院相关专业的本科教育培养目标定位在把学生培养成为应用型人才,这就要求独立学院在实验的教学、内容、方法和评测体系等方面必须进行自我探索与设计,形成一套严谨、完善、规范、科学的实验教学体系。全面实施独立学院基础电路实验教学改革,探索出具有独立学院独特的实验教学模式,是培养适应时代需求和本专业工作要求的毕业生的坚实基础。
一、独立学院基础电路实验教学的现状分析
独立学院作为一种新的办学形式,近几年得到迅速发展,各相关专业也初具规模,但其实验教学大部分基本仍由原母体院校实验教学模式衍生出来,与独立学院培养应用型人才的目标有较大差异,基础电路作为电子、通信、自动化控制类等专业的基础课程,其实验教学是培养过程中极为重要的组成部分,如果只停留在传统的实验教学模式上,将达不到完成培养应用型人才的目标定位。传统的基础电路实验教学模式,偏重于验证性实验,实验功能相对单一,在每一次的实验过程中,学生一般只需按照详细的实验讲义操作就能够得到预定的实验结果,学生完全处在一个被动的学习状态,严重束缚了学生主动性的发挥,也不利于培养学生分析问题和解决问题的能力。
二、独立学院基础电路实验教学的改革措施
基础电路实验教学应根据电子类学科发展的规律,面对当代社会的需求,结合独立学院实验教学的实际来开设。基础电路实验教学应具有直观性、实验性、科研性、综合性等特点。随着电子技术和计算机技术的发展,电子设计自动化EDA技术的出现,把计算机仿真技术融合到基础电路实验教学中是一种必然趋势,不需要所有的实验都完全依赖于通过操作实体的实验设备来得出,既避免了枯燥的实验,还给学生一种可以掌控实验的感觉,使学生产生学习兴趣。
新的实验教学模式分为四部分:基本实验单元、验证性实验单元、创新能力实验单元和综合实验单元。各自的侧重点不同,同时在其中穿插计算机仿真技术,在达到实验效果的同时尽量降低实验的难度,提高学生对实验的兴趣。
1.基本实验单元。该实验单元主要要求学生掌握识别、检测各种常见元器件的能力,掌握常见仪器仪表的使用、检测元器件方法。①在这个单元的实验当中,通常实验室只有常见的元器件供学生识别和检测,学生此时对元器件和仪器仪表的接触也很有限,可以穿插计算机仿真技术。例如:在Multisim软件的元器件库有一个3D_VIRTUAL类,这里面有绝大部分常用元器件的3D模型,学生不但可以从外观上识别元器件的形状,而且还可以查看每个器件的详细报告,在仪器一栏中可以查看到常用仪器,在实验室里未完成的都可以在Multisim软件中完成,使用安全、方便。这个单元的实验对于绝大部分的学生都没有任何问题,其关键在于要培养学生实验的兴趣。
2.验证性实验单元。该单元主要是验证课本上的基本定律,并让学生熟练掌握实验的方法和操作规程。作为验证性实验,选用的都是较经典的单元电路,实验中不但要让学生提高分析电路的能力,而且还要做一定改进和运用,如调整元器件参数后观察实验结果的变化。这些实验的开设可以在传统的基础电路实验中进行选择,保留少部分非常经典的验证实验内容,将大部分进行压缩,被压缩的实验学生可在Multisim软件中实现,通过仿真技术对电路进行分析和观察,而且改变元器件的参数极为方便,学生只需把主要精力花在电路原理分析上即可。
3.创新能力实验单元。该单元要尽可能地激发学生探索学习的兴趣,让学生自主学习。如让学生通过不同的方式自主设计一个放大电路,规定好电路主要性能指标,而且此电路的放大倍数可调,但对元器件的选择不做限制,让学生先在Multisim软件中进行仿真设计,通过后再进行实际电路的焊接、调试,设计成功后形成书面报告。又如让学生自主设计一个方波发生器,要求频率和占空比都具有可调性,仿真成功后再进行实际电路的焊接、调试,最后形成书面报告等。通过若干自主设计的单元电路实验,学生会养成良好的学习习惯和处理实际问题的能力,并能够在做每一步时心中有数,为综合实验单元实验打下良好基础。
4.综合实验单元。该单元主要培养学生独立处理问题的能力,除了要求学生掌握理论知识,还要求学生加强分析实际电路和处理电路故障的能力,对能力较高的学生,还要求具有一定的电路设计能力。综合性实验单元实际上是前面各单元实验的相互结合。比如在“多路智力竞赛抢答器设计”这个实验中,就包含了抢答电路设计、整机电路设计等五个部分,前四部分都是小的实验单元,学生只有将其处理好,才能够完成最后的整机电路设计。综合性实验单元涉及的知识比较全面,不但要求学生全面地掌握理论知识,还要求具有处理实际电路问题的能力。该实验难度相对较大,同样可以通过先软件仿真,在软件中每个小部分都通过了之后,再进行综合的电路仿真,成功后再进行实际电路的焊接、调试,形成书面报告。
在综合实验单元中,有一些相对简单的实验是学生必须要完成的,学生也可以选择两种方法:一是软件仿真完成即可;二是软件仿真完成之后,还必须有实际成功的电路才算完成。相对复杂的实验可作为选择性实验,学生根据自己的能力进行选择,也可以几个学生合作完成,这些实验的知识跨度比较大,特别能够提高学生分析电路、排除电路故障、相互协作的能力。
三、独立学院基础电路实验教学的实现和评价体系的建立
新的实验教学模式的结构体系如下图所示。
可见,新的实验教学模式基本沿着预习—实验—处理数据—完成报告的步骤,不同的是在这些步骤中穿插了软件仿真。正是由于软件仿真的作用,很好地起到了激发学生学习、探索兴趣的作用。在实际教学中,有的实验只要软件仿真通过即可,有的实验不仅要通过软件仿真,还要完成实际操作。这就需要教师把握好度,让学生在轻松的氛围中掌握实验内容。
每一种教学体系中必须有一种相对应的评价体系才能够使学生比较好地把握实验效果。独立学院应从操作能力、规范性、应用能力、创新能力、协作能力等方面对学生进行评测。基本实验单元和验证性实验单元涉及的知识和操作相对简单,应着重培养学生的操作能力和规范性,能够规范地完成实验操作和实验报告就算合格。创新能力实验单元和综合实验单元应着重培养学生的应用能力、创新能力、协作能力。对学生的实验过程与结果,可分为多个等级进行评价,其中基本实验单元和验证性实验单元是每个学生都必须通过的,操作能力和规范性应是全部合格,在创新能力实验单元和综合实验单元中,可设置不同等级,3级以下的不合格,级别越高越优秀。(见下表)
四、独立学院基础电路实验教学创新教学模式的意义
1.有利于培养学生的创新能力。改革后的实验教学改变了以往单一的实验形式,使学生既掌握了新的电子电路设计软件,又掌握了新的分析方法,大大提高了学生的实验兴趣。尤其是利用Multisim软件做前期的综合性和设计性实验,学生不再被动地重复教师的操作,而是主动地去探求解决问题的方法。同样的设计要求可以有不同的实现电路,能充分发挥学生的主观能动性,培养他们运用知识分析问题和解决问题的能力。更重要的是把复杂问题简单化,适合独立学院层次的学生。
2.有利于学生由被动学习变为主动探索。在实验教学的过程中,教师引导学生自己去学习、设计实验,学生所学与兴趣成正比。
3.有助于教学效果和实验设施利用率的提高。利用计算机软件仿真突破了传统实验的时间限制,学生可以利用个人电脑在课后继续研究,真正掌握实验内容。实验场地也不再局限于原有实验室,而扩展到了机房、电子创新实验室,做到一机多用、一室多用,从而大大提高了实验设施的利用率。
基础电路实验教学是理论教学的自然延伸,是提高学生素质、实践能力的最有效的方法。②实验教学只有结合学校的实际条件,改革才可能出成效。独立学院基础电路实验教学作为相关专业重要教学部分,对培养学生动手能力有重要意义。探索出一条以基础验证性为基础,以综合性、设计性实验为主体,与独立学院应用型人才培养目标相适应的实验教学模式,对于提高实验教学质量,提升学生实践动手能力有着重要意义。
[注释]
①马艳珍.电路基础课程实践教学的改革探索[J].中国职业技术教育. 2006(11):42.
电路实验教学改革 篇11
1. 高等教育在教学中存在的问题
高等教育实训课程现场教学很多时候受到各种限制条件的约束, 一些大型实验设备占用大面积的场地, 不能很好地让学生自己动手操作, 老师也只是对学生进行理论培训, 导致很多学生不明白实验原理。
很多的实验设备只是针对教学实验, 没有用于生产加工, 更新速度较慢, 如果对设备不断进行更新, 又会导致投入巨大, 造成不必要的浪费。同时一些高端的设备的价格相对较高, 结构也十分复杂, 大量采购这些设备增加了教学经费, 机器的成本较大。
在文理科专业教学中, 很多都是对理论的讲解, 教学实践相对不足, 导致学生对知识的掌握很不牢固, 在处理相关问题的时候, 也就不能灵活运用这些知识。老师在平时的讲解过程中, 都是通过多媒体进行学习, 学生获取的这些知识只是简单的理论, 导致很多实验效果不理想。
2. 模拟电路虚拟实验教学系统具体实例
模拟电路是电子信息专业的基础课程, 也是实验性较强的课程, 对虚拟实验教学系统的运用, 可以很好地提高学生的实践知识。虚拟实验一般都是借助多媒体、仿真和虚拟现实等技术, 很大程度上打破了传统实验教学的局限, 极大地提高了教学效果。在学习数控加工课程期间, 学生按照老师的要求在仿真系统软件上对数控铣床进行了仿真实验。首先要让学生掌握计算机辅助铣削加工的基本方法, 了解数控铣床操作面板各按键的功用、数控铣床的调整及加工前的准备工作;然后对给出零件图形进行手工编程, 用txt格式文本进行传输, 并模拟铣削出指定的零件。
3. 模拟电路虚拟实验教学系统的优点
在国外, 有很多高校都已经将虚拟技术成功运用在教学中, 并且开发了许多的功能性虚拟教学软件和虚拟仿真教学平台, 在教学中可以很好的选用教学实验, 同时也确定了仿真教学系统的功能和体系结构, 能很好地进行实验教学、开发相应的系统软件, 教学试验和实践可以在虚拟实验中进行, 从而不必购置昂贵的实验设备, 又可以增加学生的实践教学, 在实验工程中培养和提高学生的动手能力、分析问题和解决问题能力。
模拟电路虚拟实践教学系统主要是采用虚拟现实技术, 应用软件手段进行视觉和听觉的模拟。采用虚拟实验教学具有很多优势。在实验教学中可以让学生亲身体验, 增加教学内容的可视化, 虚拟教学系统可以添加大量的多媒体素材, 还能很好地讲解实验原理, 展示设备的内部结构, 确保教学实验的互动性和真实性, 提高学生学习效率以及对知识点的掌握, 学生自己也可以大胆动手操作。利用虚拟现实系统, 学生在实验室可以通过老师的讲解自己进行虚拟仿真实验, 获得真实的操作体验。因此还可以减少实验过程中的安全隐患, 比如, 在进行数控实验操作的时候就有很大的危险性, 利用虚拟实验教学系统进行教学实验, 学生在虚拟的实验环境中, 可以全身心进行课程项目实验, 大大降低了教学风险, 确保了人身和设备的安全。
4. 结束语
对于我国当前的教育形势, 虚拟实验教学系统具有很大的发展空间, 我们要大力发展虚拟实验教学, 提高教学质量, 为社会提供广大的就业和培训的机会, 创造更大的经济效益与社会效益。
摘要：随着社会经济的不断发展, 我国教育制度的不断改革, 网络化教育已经涉及各个课程, 课堂内容也变得越来越多样化, 计算机应用软件越来越多, 对我国经济发展起到重要的作用。实验教学课程都有实物作为课程基础, 在网络上无法直观地进行实验操作, 在理工科网络学习中, 实验教学问题也一直没有很好地解决。本文针对模拟电路虚拟实验教学进行研究, 探讨模拟电路虚拟实验在教学中的应用, 对于模拟电路虚拟实验教学系统, 也就是模拟真实环境下实验的器材和原理进行开发的虚拟平台, 学生在这个平台上可以随意开展实验, 老师对学生的实验进行指导, 通过这样的方法不断提高学生的学习能力。
关键词：模拟电路,虚拟实验教学系统,研究
参考文献
[1]成艳真.虚拟现实技术VR在计算机类教学中的应用[J].晋城职业技术学院学报, 2011, 04 (02) .
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