“电子系统综合设计”实验课程的教学

潘克修

(解放军理工大学通信工程学院，江苏南京 210007)

“电子系统综合设计”是我院电子工程专业的一门实践性课程，学时数为40学时，在第6学期开设。通过本课程的学习，目的使学生掌握模拟与数字系统设计的基本方法和基本步骤;学会电子系统设计和常用调试工具的使用方法;培养学生理论联系实际、分析解决问题和实际动手能力，为后续专业课程的学习打下基础。2010年春季，我院“电子系统综合设计”课程被确定为实验教改课程。

1 课程教学设计

课程实施采用以自主学习为主和教师指导为辅的教学模式，结合实际电路设计的需要，按照先易后难，先简单后复杂的思路进行讲解。在教学方法上，我们针对每一课题的设计特点，采用引导、启发、研究、讨论和问题驱动等多种教学形式，做到理论联系实际，切实提高学生的动手能力。在教学手段上，我们采用多媒体和板书相结合的形式，阐述电子系统综合设计的内容。根据实际需要，我们采取实际操作示范，使学生既学到知识，又增强动手能力［1］。

在实验内容选择上，我们遵循以知识验证、知识综合、创新设计为主的原则。对于课程考核，我们建立了以衡量综合素质为依据的评分标准，采用实验考核、测试、工艺水平和实验报告等综合测试评估的方法评定课程成绩。

2 课程实施步骤

1)课前准备阶段

我们事先了解每一位学生的实验技能、基础知识等背景，提出课前预习和准备的要求，如复习有关模拟电路、数字电路、单片机和EDA等课程的基础知识;掌握TI公司提供的三种模拟电路的设计软件(Tina-TI，FilterPro，SwitcherPro);使用 Protel99SE 或者DXP电路设计软件;掌握单片机(MCS-51或MSP430)硬件系统设计和软件编程等。

2)实验技能训练与基本单元电路设计阶段

此阶段实验时数为10学时，学生人数16人，一人一组。每人完成给定的方波振荡电路和有源带通滤波器等基本单元电路(单元电路与下阶段的系统设计课题有关联)的设计、制作、调试与测试［2］。

3)综合课题设计阶段

此阶段实验时数为22学时。2人或3人一组，共6个小组。其任务是完成一个综合课题设计，即设计制作一个电路，能够产生多个不同频率的正弦信号，并将这些信号再合成为近似方波和其他信号。要求每组进行系统方案设计、理论分析与计算、电路与程序设计、确定测试方案和分析测试结果，最后写出设计报告［3，4］。

3 课程教学内容与指导方法

课程教学分成理论教学和课题制作两部分。

理论教学部分共8学时，教师讲解电子系统设计课题，让学生树立系统的概念，培养他们的系统分析问题、解决问题和工程实践能力。教学内容主要包括:电子系统设计导论、模拟电子系统设计、数字系统设计、单片机系统设计和电源电路设计等。如通过“宽带放大器”课题讲解模拟电子系统设计的过程，重点包括:①方案比较与设计，即如何根据课题要求的功能和技术指标构建系统的整体框架结构;②系统的各模块设计，即讲解电路的设计方法，元器件的选取原则，本实验课题相关的新技术和新器件的运用等。

课题制作包括方案设计、组间交流、方案修改、教师审核、实际制作与调试等过程。各组学生首先根据布置的课题自行拟定设计方案，然后汇报交流其设计方案。在此基础上，指导教师采用集体辅导、问题讨论和个别答疑等方法完善方案设计。最后，各组根据审定的方案进行实际制作和系统测试等。

4 实验场地与器材保障

本课程实验场地安排在我校电子设计与教学实验中心的开放实验室。该实验室配置了20套实验装备，包括:计算机、稳压电源、数字示波器、智能信号测试仪和万用表等。另外，还配备了LCR测试仪、逻辑分析仪和频谱分析仪等较高档仪器。

在器材保障方面，该开放实验室配有常用的电工工具、模拟集成芯片(如，TL084、LM358、NE555等)、三极管、阻容器件及必要的耗材等。如果方案设计中需要一些特殊器件，学生征得指导教师同意后便可由专门人员进行采购。

5 课程考核与分析

考核成绩由三部分组成:①单元电路的完成情况:电路功能、性能指标和制作工艺等，占40%;②综合课题的方案设计、制作工艺、测试结果和总结报告等，占50%。根据实验进展情况，还要评判每名学生对综合课题的贡献;③学生的基础知识掌握情况:课前预习、实验态度、动手能力、合作意识和创新能力等，占10%。

从课程实施结果来看，每名学生均能完成第一阶段的实验。经过此阶段的训练，学生在器件的选择和应用、资料查阅、电路焊接和仪表使用等基本技能方面有了长足的进步，为第二阶段设计打下了良好的基础。在第二阶段的综合设计课题中，全班6个小组中有2组实现了全部功能和技术指标，2组完成了大部分功能和电路模块的设计，余下的2组只完成了大部分电路设计，系统联试未完成。

6 结语

整个课程组织严密，教学方法上充分发挥了学生的积极性，电子系统综合设计能力和动手能力等都得到提高。

在课程实践过程中，我们有以下体会:①学生进入实验室前应复习以前学过的模拟电子设计技术、数字电路与逻辑设计技术、EDA技术和单片机设计技术等基础知识;②有针对性地对所学过的理论知识进行串解;③应对每一名学生实验过程进行全程跟踪，以便有针对性的指导;④实验课题是要求学生有较高的动手能力要和学生充分利用课外时间，确保课内/课外实验时数为1:2，这样才能较好地完成实验;⑤由于本课程是设计性实验，所需要的器件、耗材和设备较多，如果推广此课程，学校还需要在实验经费、实验设备和实验场地等方面加大投入。

［1］ 巴巴拉·格罗斯·戴维斯著.教学方法手册(国外大学教学与教改译丛)［M］.严慧仙译.杭州:浙江大学出版社，2006

.［2］ 潘克修等.大学生电子设计竞赛与创新能力培养［C］.南京:2009年解放军理工大学学报军事教育特刊，2009.08

［3］ 黄智伟主编.全国大学生电子设计竞赛训练教程(第二版)［M］.北京:电子工业出版社，2011

［4］ 库锡树，刘菊荣主编.电子技术工程训练［M］.北京:电子工业出版社，2011