第３１卷电子信息专辑 电气电子教学学报 ２０７ 改革电子实验教学方式培养学生创新能力 张双德，周 龙，胡淑均 （武汉工业学院电气信息工程系，湖北武汉４３００２３） 摘要：电子技术实验课的目的是为了培养学生严谨的科学作风和创新能力，也是作为培养学生综合能力的不可或缺的环节。本文从优化实 验环节，分层次开放实验室，立足实物，借助仿真等几个方面人手，突出电子技术课程内容应用性、应用性技能培养这一主线，锻炼和培养学生 的创新能力。 关键词：电子技术；教学改革；人才培养 Ｒｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｉｎｇ Ｔｅａｃｈｉｎｇ Ｍｏｄｅ， Ｃｕｌｔｉｖａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ Ｓｔｕｄｅｎｔｓ’Ｉｎｎｏｖａｔｉｖｅ Ａｂｉｌｉｔｙ ＺＨＡＮＧ Ｓｈｕａｎｇ－ｄｅ，ＺＨＯＵ Ｌｏｎｇ，ＨＵ Ｓｈｕ－ｊ ｕｎ （Ｅｌｅｃｔｒｏｎｌｃ ａｎｄ Ａｕｔａｍａｔｉｏｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆ Ｗｕｈａｎ Ｐｏｌｙｔｅｃｈｎｉｃ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｗｕｈａｎ ４３００２３，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＡＳ ａｎ ｉｎｄｉｓｐｅｎｓａｂｌｅ ｐａｒｔ ｏｆ ｄｅｖｅｌｏｐｉｎｇ ｓｔｕｄｅｎｔｓ ａｌｌ－ｒｏｕｎｄ ａｂｉｌｉｔｙ，ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｅｘｐｅｒｉ～ ｍｅｒｉｔｓ ｔｅａｃｈｉｎｇ ａｉｍｓ ｔｏ ｃｕｌｔｉｖａｔｅ ｐｒｅｃｉｓｅ ｗａｙ ｏｆ ｌｅａｒｎｉｎｇ ａｎｄ ｉｎｎｏｖａｔｉｖｅ ａｂｉｌｉｔｙ．Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｄｉｓｃｕｓｓｅｓ ｔｈｅ ｗａｙｓ ｔｏ ｃｕｌｔｉｖａｔｅ ｓｔｕｄｅｎｔｓ＇ｉｎｎｏｖａｔｉｃｅ ａｂｉｌｉｔｙ ｂｙ ｈｉｇｈｌｉｇｈｔｉｎｇ ｔｈｅ ｉｍｐｏｒｔａｎｃｅ ｏｆ ｔｈｅ ａｐｐｌｉｃａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｔｈｅ ｃｏｕｒｓｅ ｉｔｓｅｌｆ ａｎｄ ｔｈｅ ｔｒａｉｎｉｎｇ ｏｆ ｓｔｕｄｅｎｔｓ ｐｒａｃｔｉｃａｌ ａｂｉｌｉｔｙ ｆｒｏｍ ｔｈｅ ｆｏｌｌｏｗｉｎｇ ａｓｐｅｃｔｓ：ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｅｘｐｅｒｉ— ｍｅｎｔｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓｅｓ，ａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔ ｏｆ ｏｐｅｎ ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ａｓ ｗｅｌｌ ａｓ ｔｈｅ ｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ ｏｆ ｃｏｎｃｒｅｔｅ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ ａｎｄ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ；ｔｅａｃｈｉｎｇ ｒｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ；ｔａｌｅｎｔｓ ｃｕｌｔｉｖａｔｉｏｎ ０ 引言 电子技术课程作为电气和自动化等专业的一门 专业基础课，在学生的专业技能的培养中有着极其 重要的地位和作用。由于此门课程的应用极为广 泛，因此实践性环节就显得尤为重要，但由于学生在 企业、工厂实习的机会少且效果不尽人意。因此，有 效地利用学校实验室这块阵地，切实加强实践教学 环节，改革电子实验教学方式，努力培养学生的创新 能力，是迫在眉睫的大事。通过近几年的摸索和实 缺的环节，对于电子课程技术实验这门课程的教学， 我们突出课程内容应用性、应用性能力培养这一主 线。以前的电子技术实验，实验教材上所有的实验 的步骤写得非常详细，学生完全是照着步骤做，由于 在实验过程中是被动的，学生的积极性和主动性得 不到充分的发挥，不能解决实际问题，对创新无帮 助。为此，我们大刀阔斧地改编实验教材，仅在第一 章对元器件识别、实验设备的介绍、基本故障排除做 了较为详细的描述，以便于学生自学。把全部电子 技术实验分为模块，在各个模块里基础实验内 践，取得了一些实效，现总结如下： 容较为详细，主要是培养学生对实验的基本方法、撰 写实验报告、排除故障的训练。另外的都是综合性、 设计性及仿真实验，例如在三极管模块里，在学生作 完基本放大实验后，我们设置了“单级偶合放大电路 的设计、仿真与测试”实验，我们只提出基本性能指 １优化实验环节，加强基本素质训练 实验课的目的是为了培养学生严谨的科学作风 和创新能力，也是作为培养学生综合能力的不可或 第一作者；张双德（１９６８～），男，副教授，主要从事电子技术及实验的教学和应用研究，Ｅ－ｍａｉｌ：ｚｈａｎｇｓｈｄ＠ｗｈｐｕ．ｅｄｕ．ａｎ ２０８ 电气电子教学学报 标要求，需要学生自己查找资料，自己设计电路，然 后仿真，最后组装电路，排除故障，完成测试报告。 刚开始时，学生也会感到困惑，我们进行了一些提 示，鼓励学生进图书馆查阅资料，充分利用网上资 源，经过一段时间的艰苦摸索，大多数学生都能得到 满意的效果。学生们普遍感到受益匪浅，有位学生 写到，以前我下课后，常感到无所事事，现在我有方 字时钟与温度显示”等，通过这些训练，使学生都掌 握了基本的设计分析方法，对电子技术有＿ｒ～个比 较好的认识，动手能力和创新能力得到了极大的提 高。这一层次的学生大多数作为大学生电子竞赛的 选手，取得了较好的成绩。 ３立足实物。借助虚拟仿真 向了，更加重视动手能力的培养。我们趁热打铁，在 后面依次安排了集成直流稳压电源的设计、简易函 数发生器电路的设计与调试、功率放大器的设计、 ＳＳＩ组合电路的分析设计与调试、时序逻辑电路的 设计与仿真、彩灯循环电路的设计、自动水位控制电 路的设计等模块。在每个实验模块里，除安排一定 量的基础实验外，大部分是设计、仿真与测试实验。 学生通过这些模块实验的训练，动手能力和创新能 力得到了极大的提高，尤其是对电子技术有了一个 系统的概念，这为他们参加电子设计大赛乃至毕业 设计等都打下了良好的基础。 ２ 满足个性化教育开放实验室 虽然我们重新制定了培养方案，增加了实验的 学时数，但对于电子技术这门实践性强的课程而言， 仅仅利用课内的时间是远远不够的，这就需要开放 实验室。针对不同层次的学生，我们采取了不同的 方式。 第一层次：是那些在课堂中不能完成实验的同 学实行开放，因为电子技术实验课堂还没有条件实 现分级教学，而有部分学生对完成综合性设计实验 确实有难度，我们采取的措施是，每周在几个固定的 时间开放实验室，让这些学生把没有做完的实验做 完，让他们完成实验任务。当然，事先要预约，利用 网上资源统一安排做实验。 第二层次：做自主实验，当然是与电子技术方 面的自主实验，我们有一些提高性的实验项目，如数 字钟，用户触摸开锁电路，数字抢答器等供自己去选 择，一般安排在晚上和周末，学生通过预约后在实验 室完成。 第三层次：安排综合性、创新性实验。对部分优 秀的、发展潜力很大、精力旺盛、对实验特别感兴趣 的学生，安排提搞性、创新性实验项目。我们准备了 诸如“四位密码开锁电路的设计、仿真与制作”、“压 控振荡器的设计与制作”、“开关电源的设计”、“数 我们除了让学生进行实物实验外，还利用Ｍｕｌ～ ｔｉｓｉｍ２００１、ｐｒｏｔｅｌ等仿真软件进行实验。我们很多 实验都是先设计，再仿真、再测试，若不符合要求，再 重新设计，再仿真，通过后再进行制作。我们设置的 所有实验都要求学生先课后预习并进行计算机仿真 （尤其是设计和创新实验），通过后，再到实验室进行 实物实验。与传统的方法相比，好处明显：（１）可以 节约大量的成本，以前我们的实验都是实物实验，耗 费非常大，实验室和学生负担重，在一定程度上防碍 的大家的积极性；（２）有些实验如负反馈实验、二阶 电路实验等由于受分布参数等的影响，实物实验的 效果并不好，用仿真实验效果就比较好。当然，虚拟 仿真实验与实物实验毕竟是有区别的，不能代替实 物实验。二者是相辅相成，互为促进的关系。把虚 拟仿真实验定位在学生预习、复习和深入研究的需 要上，定位在设计性实验、综合性实验和探索性实验 的应用上。对于大多数实验，我们还是立足实物实 验，借助虚拟仿真，虚实结合，以实为主。实践证明， 采取这些有效的措施，效果非常好。 ４ 结论 由于在电子技术领域打下的良好的基础，大部 分学生都成为了我系电子协会的成员，获得了较大 的成绩。主要体现在三个方面。 （１）参加各类大学生竞赛取得良好的成绩。近 年来，获得全国大学生电子设计制作大赛全国二等 奖１项，湖北省赛区特等奖一项，一等奖３项、二等 奖７项，成功参赛奖十多项。２００１级熊倩等５名同 学的科研项目在全国第九届“挑战杯”飞利浦大学生 课外学术作品竞赛上获得二等奖一项，湖北省一等 奖一项。００８年获得全国“挑战杯”大学生创业大赛 铜奖１项，获得湖北省一等奖１项。２００２级江涛等 同学参加中南地区第２届大学生创新设计与制造大 赛，获得一等奖一项，二等奖一项。湖北省大学生优 秀科研成果奖多项。 （下转第２１２页） ２１２ 电气电子教学学报 ＮａｎｏＳｉｍ可以从Ｓｔａｒ－ＲＣＸＴ读取层次网表和寄生 参数，自动处理层次或名称不匹配的问题。Ｎａｎｏ— Ｓｉｍ与Ｓｔａｒ－ＲＣＸＴ的高性能结合，给当今纳米级设 计的布线后验证提供了独一无二的解决方案。 １．５仿真控制和分析 ２ 结论 Ｄｉｓｃｏｖｅｒｙ混合信号验证平台将ＨＤＬ数字仿 真器、ＳＰＩＣＥ晶体管级仿真器和快速ＳＰＣＩＥ晶体管 级仿真器三者整合到一起，这不是三种仿真器的简 单组合，而是在仿真器之间提供了接口，可以使不同 仿真器协同使用，进行真正的全芯片验证。Ｄｉｓｃｏｖ－ Ｄｉｓｃｏｖｅｒｙ拥有一个很好的图形用户界面，使得 混合信号多层次仿真的设置更简单，仿真界面如图３ 所示。Ｄｉｓｃｏｖｅｒｙ图形用户界面提供了一个直观易用 的环境，使输入文件管理，仿真设置及控制更易完成。 当设计网表读入后，用户可以针对不同模块选择不同 级别的仿真，如Ｖｅｒｉｌｏｇ，ＳＰｉｃｅ或Ｖｅｒｉｌｏｇ－ＡＭＳ，而不 需要对原始网表文件进行改动。然后进行多层次仿 真的设置，使用简单的Ｄｉｓｃｏｖｅｒｙ图形用户界面内置 的对话界面在精度和速度之间进行优化选择。 ｅｒｙ混合信号验证平台提供最全面的语言支持，支 持的语言多达７种，即ＳＰｉｃｅ、ＶＨＤＬ、Ｖｅｒｉｌｏｇ、Ｖｅｒ— ｉｌｏｇ—ＡＭＳ、ＳｙｓｔｅｍＶｅｒｉｌｏｇ、ＳｙｓｔｅｍＣ和Ｃ语言，几 乎涵盖了目前大部分的集成电路设计语言。 Ｄｉｓｃｏｖｅｒｙ混合信号验证平台的出现不仅仅改 变了传统的验证方法，也改变了传统的设计方法。 以往人们的概念是：对数字ＩＣ的设计是ｔｏｐ—ｄｏｗｎ， 对模拟ＩＣ的设计是ｂｏｔｔｏｍ－ｕｐ，而对混合信号Ｉｃ， 只能是ｍｅｅｔ—ｉｎ－ｔｈｅ－ｍｉｄｄｌｅ，由于这种混合信号验证 平台加入了对Ｖｅｒｉｌｏｇ－ＡＭＳ混合信号建模语言的 支持，使得混合信号设计也可以如数字ＩＣ一样ｔｏｐ— ｄｏｗｎ，而ｔｏｐ—ｄｏｗｎ的好处是显而易见的。 参考文献 ［１］杨华中，汪蕙，侯赣焕．十亿晶体管级芯片系统集成所面临的 挑战与机遇．半导体情报．２００１．第３８卷．ｐｐ２—４ ［２］Ｓｙｎｏｐｓｙｓ，Ｉｎｃ．Ｄｉｓｃｏｖｅｒｙ ＡＭＳ Ｗｈｉｔｅ Ｐａｐｅｒ．ｗｗｖｖ ｓｙｎｏｐｓｙｓ． ｃｏｍ 图３ Ｄｉｓｃｏｖｅｒｙ文件管理和仿真设置的仿真控制环境 ［３］Ｓｙｎｏｐｓｙｓ，Ｉｎｃ．ＶＣＳ ＨＤＬ Ｓｉｍｕｌａｔｏｒ（Ｄａｔａ Ｓｈｅｅｔ）．ＷＷＷ．ｓｙｎ— ｏｐｓｙｓ．ｃｏｒｎ 仿真结果可以在Ｃｏｓｍｏｓ—Ｓｃｏｐｅ的波形窗口巾 观察。Ｃｏｓｍｏｓ—Ｓｃｏｐｅ是功能强大的混合信号波形 分析器。Ｃｏｓｍｏｓ—Ｓｃｏｐｅ提供良好的分析设计性能 和兼容性，保证了设计质量。 Ｅ４］Ｓｙｎｏｐｓｙｓ，Ｉｎｃ．Ｈｓｐｉｃｅ Ｇｏｌｄｅｎ Ａｃｃｕｒａｃｙ Ｃｉｒｃｕｉｔ（Ｄａｔａ Ｓｈｅｅｔ）． ｗｗｗ．ｓｙｎｏｐｓｙｓ．ｃｏｒｎ ［５］ Ｓｙｎｏｐｓｙｓ，Ｉｎｃ．ＮａｎｏＳｉｍ Ｍｅｍｏｒｙ ａｎｄ Ｍｉｘｅｄ—Ｓｉｇｎａｌ Ｖｅｒｉｆｉｃａ— ｔｉｏｎ（Ｄａｔａ Ｓｈｅｅｔ）．ｗｗｗ．ｓｙｎｏｐｓｙｓ．ｃｏｒｎ （上接第，２０８页张双德等文） （２）就业率和就业质量高。本系的学生以综合素 质高、创新能力强、能吃苦、肯钻研得到用人单位的肯 定。近几年就业率一直名列全校前列，保持在９０ 以上，每年有多位学生到深圳华为公司、上海贝尔公 司、武汉钢铁公司、武汉烟草集团等著名企业工作。 新面ＥＪ］．中国大学教学，２００２，（４）：１０—１２１ ［２］王艳松，张加胜．电气工程及其自动化专业实践教学改革与探 索ｒＪ］．电气电子教学学报，２００７，２９（２）：８６—８８ ［３］廖惜春．黄清容．地方高校应用型人才培养创新模式的研究与 实践Ｉ－Ｊ］．实验室科学，２００６，１２（６）：９－Ｉ１ ［４］陈笃信，陈怡等．面向２１世纪电工电子系列课程教学内容和课 程体系改革的研究与实践总结［Ｊ］．电气电子教学学报，２００１（２） 我们将不但探索电子技术实验的教学方式，将 不遗余力的为学生的实践创新能力的培养贡献我们 的力量。 Ｅｓ］郭宝增．电子信息学科教学内容与课程改革的探讨ｌ－Ｊ］．高 等理科教育，１９９９（５） Ｅ６］杨峻，王根顺．关于２１世纪初高等理科教育改革与发展的理性 参考文献 ［１］钟秉林，．积极探索弹性学习制度努力开创高校人才培养 思考［Ｊ］．高等理科教育，Ｉ９９９（５）
