浅谈电子类专业学生的技能培养

2014-05-16何家梅周成虎查蔓莉

实验室研究与探索 2014年5期

关键词：电子设计专业技能实验室

何家梅，周成虎，查蔓莉

（河南工程学院电气信息工程系，河南郑州 451191）

浅谈电子类专业学生的技能培养

何家梅，周成虎，查蔓莉

（河南工程学院电气信息工程系，河南郑州 451191）

论文从四方面探讨电子类学生电子系统设计和制作技能的培养:①从课堂入手，重视各种EDA软件在教学中应用;②在各类实训中，全面培养学生的专业技能，如查找资料、选择方案、电路仿真、选购元件、PCB制作以及安装调试，以学生为主，教师为辅;③学院建立了创新开放实验室，选拔有兴趣的学生在此平台上自主学习，使学生的专业技能进一步提高;④以电子大赛作为契机，组织学生参赛，取得了较好的成绩，学生专业技能得到突飞猛进。实践教学表明，从以上四方面综合培养学生的专业技能，能使学生自学能力、创新能力，实践应用能力得到了极大的提高，涌现出一批优秀的学生，并带动了全体学生学习的积极性。

电子类专业;技能培养;电子设计自动化;课程实训;创新实验室;大学生电子设计竞赛

0 引言

大学教育的一个重要内容是对学生专业技能的培养，其核心是分析问题和解决问题的能力。具体到电子类专业就是电子系统的设计、组装和调试的能力。近年来，我院电信系从课程设置到教学内容改革，从覆盖全体学生的实习实训到为有兴趣的学生建立的电子创新开放实验室，探索出了一套培养学生电子专业技能的方法。

1 实训安排贯穿各个学期

1.1 专业和课程介绍

我院电气系有4个专科专业:电子信息工程、通信技术、应用电子技术、电气自动化。在课程设置上我们加强了实训教学环节:专科3年在第二、三、四、五学期分别开设了电子技术操作、电子课程综合设计、印刷线路板设计和单片机设计实训以及电子系统设计实训，用时共计10周，占10学分。在实训中学生学习电子产品(收音机、万用表)安装和调试的方法;用晶体管和通用集成芯片完成秒表、抢答器、倒计时、报警器、音频放大器的仿真和制作;用单片机完成万年历、计算器、交通灯、时钟、温度计、电压表的设计和制作;通过EDA实验箱完成FPGA的仿真、下载及验证。

1.2 实训方法

我们对实训方法进行改革，在实训中以教师指导为辅，学生自学为主。从电路仿真设计、选购元件、PCB制板、焊接安装到最后调试的各个环节均由学生独立完成。具体做法是:①实训前1个月，要求学生完成选择题目、仿真设计电路、列举元件清单的任务;②从学生选择的题目中选出电路可行、难易适中、元件易得的5个题目，供所有学生选用;③被选中题目的学生在实训第一周给大家讲解电路的原理，教师进行补充和完善，以便使每位学生了解电路的原理。这样既调动了优秀学生的积极性，又确保大部分学生能够理解电路的原理;④购买、分发元器件都让学生组织安排;⑤制作PCB板、安装焊接并最终调试，完成整个电子作品设计和制作。通过以上过程使学生掌握了电路设计制作的一般方法。

2010～2011年下学期在电子0941、0942本科班采用此方法培养学生专业技能，学生的积极性被调动起来，从刚开始按照教材选择的芯片到从电子器材商场能买到的芯片，学生根据可获得的芯片反复修改电路。实训周学生在实验室经常忙碌到晚上9点，这在以往实训中是罕见的。学生的设计思路十分开阔，每个组的电路都各不相同，使教师们都大受启发。

2 重视各种EDA软件的使用

2.1 EDA软件介绍

EDA是电子设计自动化(Electronic Design Automation)的缩写。EDA软件宽泛地分4种:①电路仿真软件，如Pspice、EWB(Multisim)、Protues;② 印刷电路板设计软件，如Protel(Altium)软件;③PLD设计软件，如MAX+PLUSII、QuartusII;④ IC设计软件。教学中涉及前三类软件。EDA软件不仅用于电路仿真设计、做PCB板，而且可以通过软件编程对硬件结构和工作进行重构，从而使得硬件的设计可以如同软件设计那样方便快捷。现代电子技术向高集成度、专用芯片(ASIC)、片上系统(SOC)方向发展，EDA软件的自动化和智能化程度不断提高，高性能EDA软件为复杂的嵌入式系统设计提供了不同用途和不同等级的一体化的开发集成环境。

2.2 EDA软件的使用场合

EDA仿真软件能很好的说明电路的功能，例如用Pspice可以分析各节滤波电路的特点;用EWB分析555产生振荡电路的频率等等。EDA仿真软件在教学中的使用场合:① 仿真软件应用要与基础课同步进行，教师在电路分析、模拟电路、数字电路教学中经常使用电路仿真软件，并要求学生部分作业用软件仿真完成。②实训中电路仿真是必须做的，学生提交仿真电路图和元件清单，才可以购买器件。③实训中尽量用Altium Designer6.9制作单面PCB板取代万用板。④单片机实训中要求学生用Proteus和Keil C在电脑上仿真运行之后，再做实物。经过几个学期的培养，学生毕业时，大部分都掌握了EWB(Multisim)、Proteus、Keil、Altium Designer6.9、MAX+PLUSII、QuartusII软件的使用，为复杂片上系统开发打下了基础。掌握EDA软件的使用，是电子类学生应该具备的专业技能。

3 建立大学生电子创新开放实验室

3.1 电子创新开放实验室的特色和作用

电子创新开放实验室位置在实验楼里，提供实验场所及设备，学生可自备电脑，业余时间来学习、研究、设计和制作电路。使用的元件一部分由学校提供，其余自费购买，获奖后报销。实验室由学生自主管理，学生自学为主、教师指导为辅。学生之间以老带新、互相协作、重在实践，形成了浓厚的学习氛围。学生经常利用业余时间到创新实验室学习，辅导电子竞赛的老师，也经常利用休息时间到学校辅导学生。在电子创新开放实验室的学生由于得到老师和同学的帮助，专业技能进步很快。参加竞赛及获奖的学生全部来自电子创新开放实验室。值得一提的是，有位学生在网上购买的小型机床的基础上，设计改造出一台印刷电路板雕刻机，雕刻机在程序控制下，钻头几分钟即可加工完成一块单面PCB板，加工质量很高。另外一名学生设计制作的单片机学习板已在网上销售。还有两位同学开发出太阳能照明系统，太阳能充足时，太阳能电池产生的电能通过升压可供220 V灯泡工作，并用蓄电池存储电能;太阳能不足时，可以用蓄电池供电;如果检测到蓄电池地电流不足，自动切换到交流供电电网上，保证灯泡始终有可靠的电能供给。电子创新开放实验室中学生的优秀作品层出不穷。

3.2 电子设计大赛简介

全国大学生电子设计竞赛始于1994年，每两年举办一次，由教育部高教司、工业和信息化部人教司共同主办的全国性大学生科技竞赛活动。比赛要求学生在规定的时间内完成电路的设计和电子产品组装。竞赛是对参赛团队电子设计能力、理论联系实际能力、科技创新能力、工程实践能力和团队协作能力的最好检验。

3.3 电子设计大赛的成绩

参加电子大赛可以促进学生技能突飞猛进。赛前充分准备，赛时集思广益、拼体力、拼智力，历经四天三夜完成作品，赛后总结经验教训。近年来参赛成绩不断提高，2011年全国大学生电子设计竞赛河南赛区我院有15个参赛队，45名学生参赛，获一等奖1个、二等奖4个。2012年参加第七届“中国航信杯”全国信息技术应用水平大赛，参赛学生获得了全国一等奖1队、全国二等奖2队、全省二等奖2队的优异成绩。其中由朱振豪等人设计制作的多功能数显卡尺以总分第一名获得了全国一等奖。2013年参加“瑞萨杯”全国大学生电子设计竞赛，朱振豪等3人荣获国家一等奖，姜顺天等3人荣获国家二等奖。

4 结语

名言道:“听过的，我会忘记;看到的，我能记住;做过的，我才能理解”。华中科技大学的杨叔子院士提出，创新来源于实践。几年的实践表明，通过采用多种方法综合培养，不仅提高了学生的电子专业技能，而且增强了学生对所学专业的兴趣。一些毕业生利用所学专业知识进行创业，还有些人很快找到了研发的工作，大部分毕业生进入社会后得到了良好的发展。

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On the Skills Training of Electronic Speciality Students

HE Jia-mei，ZHOU Cheng-hu，CHA Man-li
(Department of Electrical Information，Henan Institutes of Engineering，Zhengzhou 451191，China)

In this paper，the cultivation of specialty skills on electronic system designing and producing of electronic speciality students is studied from four aspects.In the class，we attach importance to the application of various EDA software.In various practical trainings，students are trained comprehensively，including information searching，solution selection，circuit simulation，electronic component choosing，PCB producing，installation and debugging.The trainings are student-oriented，with the assistant of teacher auxiliary.Our department also sets up an innovation open laboratory，and selects interested students to study in the laboratory independently.It can improve their speciality skills significantly.We take advantage of National Undergraduate Electronic Design Contest，organize students participation in the contest.These students achieve quite good result，at the same time，they speciality skills advance rapidly.Practical teaching indicates that by four aspects mentioned above，speciality skills of student，such as self-learning ability，innovation capacity，application ability can be greatly enhanced.A group of gifted students have sprung up and the enthusiasm of all students are stimulated.

electronic speciality;skills training;EDA(Electronic Design Automation);practical training;innovation lab;National Undergraduate Electronic Design Contest

G 642

1006－7167(2014)05－0217－03