电子电路设计与仿真课程教改探索

邹志勇　周曼

摘 要：电子电路设计与仿真课程是一门实践性、综合性强的课程，针对传统教学，其教学内容、教学方法都急需改革。提出“重基础”、“突重点”、“保系统”的教学内容改革举措，并针对改革后的教学内容结合课程特点，探索出虚实结合式教学法、项目驱动式教学法、竞赛式创新教学法；本着客观、公平的原则，提出了相应的评价体系。

关键词：教改探索；电子电路；设计与仿真；教学方法

电子电路设计与仿真课程是电子电气类相关专业的一门专业综合课程。它的显著特点是实践性、综合性强，并包含了多个知识面，涵盖了模拟电子、数字电子、单片机等相关知识。传统的教学通常对本门课程的知识要点把握不透，教学方法、考核方法有待改进，学生学习兴趣、教学效果状况急迫改善。

一、教学内容改革探索

本门课程包含的知识点较多，为提高教学效果，改革教学内容，提出“重基础”、“突重点”、“保系统”的教学内容结构。

“重基础”，模拟电路部分，重视三极管共基、共集、共射三种结构形式放大电路的参数设计，及集成运放比例运算电路、求和电路、比较器电路的应用分析，重视直流稳压电路的分析和参数设计。数字电路部分，重视基本逻辑门、三态门、编码器、译码器、触发器、寄存器的基本功能掌握，及计数器芯片、555定时芯片的应用电路设计。单片机部分，重视单片机的I/O口编程、I/O口输入输出电流参数、定时器、中断器基本功能的掌握，及串口通信、IIC程序、LCD驱动程序的应用设计。

“突重点”，模拟电路部分，突出功率放大器、信号发生器、信号变换器、可调直流稳压电源的应用。数字电路部分，突出寄存器、锁存器、译码器、三态门在单片机电路中的应用。单片机部分，突出最小系统的应用设计。

“保系统”，在讲授Multism软件、Protues软件、Protel软件的总论和基本使用时，运用模拟电子、数字电子、单片机的基本器件进行仿真练习，结合“重基础”、“突重点”教学部分，保障本课程的系统性教学。

二、教学方法改革探索

（一）虚实结合式教学法。虚拟仿真平台建设。Multism软件是由EWB（Electronics Workbench）软件发展而来，它继承了EWB直观的电路仿真与设计界面，并发展了EWB的器件库和虚拟仪表库，Multism软件人性化的界面、庞大的器件仪表库和完善的分析方法使其应用于电子设计的各个方面。学生通过Multism软件里的器件库选择所需的元器件，通过导线按钮把元器件连接成任意的设计所需结构电路；通过修改元器件的参数，并结合虚拟仪表对电路的电压、电流、功率各参数进行分析，同时它还提供了直流分析、交流分析、瞬态分析、傅里叶分析、噪声分析、失真分析、传递函数分析、射频分析等十几种分析方法；Multism软件能对模拟电子、数字电子设计，实现快速、方便的设计与调试[1]。

Protues软件具有单片机系统仿真功能，支持8051、AVR、PIC等多种单片机，其集成了单片机系统原理图设计、程序编写联调等众多功能于一身，深受电子爱好者及工程人员的欢迎[2]。Protel软件是一款优秀的电路设计软件，其经历了Protel99、Protel99SE、ProtelDXP、Protel2004几个版本阶段，它是业界唯一的板级设计系统，可完整支持单片机、FPGA器件的设计，直至PCB（印刷电路板）的实现。Protel软件提供了丰富的元器件库、并具有灵活的器件自行构造功能。

Multism软件、Protues软件设计的电子电路仿真系统，可通过Protel软件设计成PCB板文件，最后由雕刻机、PCB板制作设备（工艺）按PCB板文件制作成实际所需的电路板，学生将元器件焊接在电路板上，实现虚实相结合。

（二）项目驱动式教学。“项目驱动式”教学法是改传统的理论和实践分家、分段教学的方式，通过师生共同拟定、实施教学项目来进行教学活动，其改变了传统式教学中教师一言堂的现状，强调发挥学生主观能动性，较好地解决了理论学习和实践相结合的问题，适用于应用性、实践性强的课程教学中[3-4]。为此，在我校电子、电气专业选拔学生代表和课程组老师共同制订出8个项目题，题目涵盖所有教学改革内容，即功率放大器设计、可调直流电源设计、数字时钟设计、数字交通灯设计、基于单片机的流水灯设计、数字电压表设计、物联网大棚监控设计、信号发生器装置设计。

（三）竞赛式创新教学法。“全国大学生电子设计竞赛”是电学类专业最具影响力的全国竞赛，同时推动了我国该类专业教学改革、教学质量提升，电子电路设计与仿真课程是该项竞赛最重要的基础课程。为提高本门课程教学质量，提出竞赛式创新教学法，即在项目驱动式教学中设计合适的项目（借鉴全国大学生电子设计竞赛赛题形式），以项目为单元，学生间相互竞赛，根据学生完成的指标分等由高到低评出获奖的等级，此教学法可显著提高学生的学习主动性和学习兴趣。

三、评价体系建立

完善考核方式，体现公平、客观。学生该课程的最终成不是由试卷分数决定，最终的成绩应体现其学习态度和学习过程。因此，提出表1所示评分表，学生最终成绩由5部分组成，理论仿真分，根据仿真软件仿真结果给出；指标分，根据完成的具体指标给出；发挥分，根据完成指标外的功能情况由评委给出；同行评分，做同一个题的学生相互给对方打分；报告分，根据报告质量给出。

详细的介绍了Multism软件、Protues软件、Protel软件的功能和特点，并阐述了其相互之间的关系，即电子电路设计与仿真的实现方式。详细分析了本门课程的改革内容，并针对改革内容提出了三种教学方法。

参考文献：

[1]杨欣，王玉凤，刘湘黔.电路设计与仿真[M]，清华大学出版社，2006年第1版.

[2]张兰红，陆广平.我校“单片机”课程的教学改革[J].电气电子教学学报，2014，36（1），26-27.

[3]李泽辉.“项目驱动式”教学法的探索与实践[J].实验科学与技术，2011，9（2），133-134.

[4]赵银花，王维，吴菲.基于项目驱动的3DMAX课程教学改革研究[J].长春工业大学学报：高教研究版，2014，（4），72-73.

（作者单位：邹志勇/四川农业大学机电学院；周曼/四川农业大学水电学院）