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開篇:寫作不僅是一種記錄,更是一種創造,它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感,將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇電子設計技術,希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友,陪伴您不斷探索和進步。
電子設計技術是一種新興技術,通過電子設備進行設計不僅能夠提高設計的準確性與便捷性,提高設計效果,還能夠節約設計制圖的時間,并將平面的圖形立體化形象化,方便設計人員進行再次修改,因此,電子設計技術在生產生活中具有重要作用,研究電子設計技術在生產生活中的應用至關重要。
1.現代電子設計技術概述
現代電子設計技術的發展速度較快,受到信息技術發展與市場需求的影響,市場需求量大,對技術的發展要求較高,資金與科研力量投入較大,現代電子設計技術的發展也就越迅速,電子設計技術也就進入了一個快速發展的階段,并獲得了一定成效。現代電子設計技術中發展最為迅速的是EDA電子設計自動化技術,下面主要圍繞電子設計自動化設計進行簡要概述。電子設計自動化技術為電子系統設計帶來了革命性的變化,在各個領域都有廣泛的應用,電子設計自動化技術經歷了三個發展階段,從計算機輔助設計到計算機輔助工程設計再發展到電子設計自動化技術,經過不斷的發展變革,已經逐漸完善,在電子系統中的多個領域,尤其是微波領域以及模擬領域等發揮著無可替代的作用[1]。電子設計自動化技術的功能主要為以下幾點,第一,進行電子系統設計仿真測試,第二,進行電子系統的布局布線,第三,完成電路的功能設計與邏輯分析,第四,實現印刷電路板的自動化設計。電子設計自動化技術的工作平臺只需要計算機硬件以及系統軟件,在具備電腦以及電子設計自動化軟件的情況下,就可以進行工作,方便、快捷,投入小,回報高,具有重要的應用價值,在電路性能分析與設計方面具有重要作用。由于電子設計自動化技術的發展帶動了電子產品以及通訊事業的發展,對社會的發展起到了較大的促進作用。
2.現代電子設計的發展歷程與趨勢
電子設計的發展經過了多次重大變革與進步,其發展歷程如下,電子設計技術的原型是應用分離元件,經過不斷研究,轉變為SSI,SSI是電子芯片所構成的電子系統,不過當前,此電子芯片構成的電子系統已經不再使用,成為歷史,在此之后,研發了微控制器MCU,微控制器MCU在電子系統設計過程中發揮了重要作用,克服了數字電路系統中存在的許多難題,實現了復雜的邏輯功能,使電子系統的智能化水平發生了質的飛躍,因此,微控制器MCU是電子系統設計的里程碑,在現代電子設計技術發展歷程上具有重要價值[2]。現代電子設計技術的發展趨勢還是較為樂觀,隨著信息技術的革新發展,為電子設計技術創造了發展的條件,提供了輔助,使電子信息技術的發展進步具有強大的動力,不僅如此,隨著人們對電子產品需求的增大,電子產品市場前景越來越好,現代電子設計技術具有廣闊的發展空間,科研人員的研發動力較強,相關企業部門也投入了大量的資金與技術,促進了現代電子設計技術的發展。
3.現代電子設計技術在電子系統設計中的應用
3.1系統功能仿真
系統功能仿真是驗證系統設計邏輯功能的有效途徑,設計人員可以通過運用電子設計技術工具與測試平臺的方法進行驗證,通過波形輸出、文件記錄輸出等方式進行對比研究,將輸入信號與輸出矢量進行比較,驗證真偽,實現系統設計模塊邏輯功能的驗證[3]。系統功能仿真的實施步驟如下,首先,在本系統輸入EN、CP、CLR等信號,在信號輸入之后,等待一段時間,得到功能仿真系統輸出的波形,其次,對波形進行驗證,將輸出波形與輸入信號測試矢量進行比較,最后,對二者結果進行對比分析,驗證系統邏輯功能是否正確。
3.2報警電路工作原理
報警電路是電子系統中常用的系統,常與檢測數據處理系統同步,在電子系統中具有重要作用,電子設計信息技術能夠提高報警電路性能,增強報警線路的有效性與靈敏性,改變傳統報警線路的實現方法,發揮著重要作用。傳統報警電路多是由數字系統設計方法設計而成,不僅規模小、靈活性差,邏輯能力差,調試過程還較為繁雜,無法使報警電路有效工作,而運用電子設計技術研發的新型報警電路,則能夠解決上述問題,提高報警電路的性能,具有重要的作用。報警電路的工作原理如下,首先,將首級電路信號輸入到掃描電路中,并為掃描電路制定標準,標準規則如下,在10次連續超過標準值的情況下瞬間報警,在其他情況下,安裝定時器,累計到一定次數后,發生警報。其次,嚴密觀察規定時間內的信號變化,30分鐘、8小時是較為特殊的觀察點,需要做好觀察研究工作,最后,安裝定時控制器,以8小時為間隔,每8小時,發出一次自檢信號,此自檢信號的作用是對計數器進行復位。
3.3邏輯優化綜合
邏輯優化綜合是電子設計技術在電子系統中應用的主要方式之一,通過邏輯功能的綜合優化,能夠提升電子系統的應用性與實用性,使電子系統的智能化得到進一步發展,增強電子系統的各種性能,促進電子系統的進一步發展。邏輯綜合是指將較高抽象層次的描述轉化為較低抽象層次描述的方式,當前,電子設計技術能夠利用綜合器對源代碼進行優化綜合處理,達到理想的處理效果,還能夠將邏輯電路圖轉化為門級電路,生成網絡表文件,提升電路的性能,增強邏輯的綜合性,有效進行邏輯優化,發揮重要作用。
4.總結
綜上所述,電子設計技術在電子系統設計中具有較好的應用效果,不僅能夠實現邏輯的優化綜合,提高電子系統的邏輯性與應用性,還能夠設置報警電路,實現系統功能的優化,保證電子系統的安全性與實用性,因此,研究現代電子設計技術在電子系統設計中的應用.具有重要價值。
作者:李永鴻 單位:廣東省電信工程有限公司
參考文獻
[1]李亞平,王亮亮.EDA技術及其在現代電子系統設計中的應用[J].山東師范大學學報(自然科學版).2015(03)
EDA技術的提出給整個電子設計行業帶來了巨大的沖擊,除了為行業的發展提供了技術和標準的依靠,更成為電子設計的巨大潮流。當前世界電子設計發達的國家和地區對于EDA技術的應用越來越普遍,EDA技術的應用方式和領域正得到不斷地開發和擴展,在電子設計行業方興未艾的我國更應該將EDA技術作為一個突破口,通過對EDA技術的應用研究和功能拓展來提升電子設計的水平和質量,使電子設計工作找到更為系統和科學的技術體系支撐,在普及和推廣EDA技術的基礎上,實現電子設計向更深的層次和更廣的范圍發展。
2EDA技術的優勢
2.1EDA技術的應用范圍廣
當前電子設計中比較流行的編程方式是無線編程和在線編程,EDA技術可以很好地適應電子設計發展的潮流,實現無障礙編程,同時也會使編程具有更高的保密性。
2.2EDA技術的可靠性高
EDA技術可以有效克服電子設計中復位障礙和跑飛缺陷,并可以通過集成和壓縮將電子產品的各系統集成在同一個芯片之中,便于在電子設計中進行管理,有利于實現電子設計中對風險的有效控制,大大提升了電子設計的可靠性。
2.3EDA技術的普適性好
EDA技術可以在電子設計的升級和創新環節中得到有效應用,并能發揮出EDA技術獨有的容量大、速度快、效率高的特點,這對于設計通信類電子產品來講無疑是具有根本性的優勢。
2.4EDA技術的效率高
EDA技術可以實現多任務并行,通過多種模塊的功能化EDA技術可以加快電子設計中速度和效率的提升,實現了對傳統電子設計的超越,達到了電子設計工作對信息化和市場化的適應。
3EDA技術的流程
3.1EDA技術的源程序
EDA技術通過EDA工具對需要編輯的圖形或文本加以編譯,形成規范的VHDL格式文件,這有利于邏輯綜合過程之前對編輯的控制,在形成源程序的同時將其送入到仿真器中進行處理,一般檢驗圖形或文字編輯的錯漏。
3.2EDA技術的邏輯綜合
通過綜合器把電路設計的高級語言描繪轉化成為低級的語言描繪,該過程就是邏輯綜合。在進行邏輯綜合之后能夠將VHDL網表文件送到仿真器中進行仿真操作,其結果與功能基本保持一致。
3.3EDA技術的目標器件
邏輯適配是指對生成的網表文件針對某個具體的目標器件進行映射操作。這個過程包括器件配置、布線操作等,在指定的目標器件中進行配置,產生下載文件,之后可以進行時序仿真操作。VHDL仿真器在運行的過程中已經對EDA器件的屬性特征進行了全面充分的考慮,因此能夠保證時序結果的精確性。
4EDA技術的應用
本研究以EDA技術在8255A芯片的設計工作為例,來闡述EDA技術應用的要點。
4.18255A端口及構造體說明
該設計模塊中PPI端口一共定義了40個引腳,定義與8255A是相同的。端口的構造體許多都是輸入輸出的雙向引腳,其端口是相互對應的在芯片端口的構造體內部,都是通過EDA技術的bus-in和bus-out總線來實現。
4.2構造體進程
構造體進程主要包括如下兩個:一是,讀進程工作就是指在片選信號和讀信號都有效時,從各個端口對外部設備提供的信息數據進行讀入。二是,寫進程工作就是在片選信號和寫信號有效時,將總線上的數據信息寫入到bus-out總線上,便于以后對使用方式的判別。在這兩項進程中需要EDA技術作為系統支撐。
5結語
電子設計是汽車設計周期中的重點,在設計管理上存在一定的難度,傳統的設計方式需要借助各種液壓、機械與電子零部件等來對汽車各子項系統功能進行驗證,周期與成本控制難度比較大。為提高汽車電子設計的效率,可以將仿真技術應用到其中,選擇合適的仿真軟件等,來對汽車系統進行建模與分析,可以節約大量的試驗設備與試驗時間,達到縮短設計周期,降低成本的目的。
一、EDA仿真技術分析
EDA仿真技術現在已經被廣泛的應用到汽車電子設計中,主要是利用計算機為工具,設計人員通過EDA軟件平臺,用硬件描述語言VHDL進行文件設計,最后通過計算機自動完成邏輯編譯、化簡、分割、綜合、優化、布局以及仿真等,最終完成對特定目標芯片的適配翻譯、邏輯映射與編程下載等。將EDA仿真技術應用到汽車電子設計中,可以有效提高電路設計的可操作性,降低了工作量。其中EDA技術中存在的Multisin仿真設計軟件可以在汽車電子線路中實現軟件仿真技術所具有的虛擬設計功能[1]。
Multisin仿真設計軟件可以完成對模擬、數字以及混合電路進行電路性能仿真與分析,主要包含了電路原理圖的圖形輸入、電路硬件描述語言輸入方式等,交由比較高的仿真分析能力。第一,直觀的圖形界面。在軟件操作界面,繪制電路所需要的元器件,以及仿真所需要的測試儀器可以直接拖放在屏幕界面上,通過鼠標就可以將各個器件連接起來。并且還可以直接通過儀觀察到數據、波形以及特性曲線等。第二,較高的仿真能力。軟件引擎為SPICE3F5和Xspice的內核,通過Electronic workbench帶有的增強設計功能可以完成數據與混合模式仿真性能的優化,如MCU仿真、RF仿真、VHDL仿真等[2]。第三,豐富的元器件。可以完成對原件各種參數的編輯與修改,并且可以利用模型生成器與代碼模式創建模型等功能,來達到創建自己元器件的目的。將此種仿真軟件應用到汽車電子設計中,可以有效減少資源的浪費,縮短系統設計周期。并且,通過仿真設計軟件所具有的虛擬性特點,設計人員能夠在計算機平臺內完成模擬試驗,對于存在的錯誤可以及時更改,最后將完善的設計方案落實到硬件上,提高設計方案的可行性。
二、仿真技術在汽車電子中應用分析
1.建立數學模型。計算機仿真即利用數學形式將實際系統的運行規律表達出來,一般情況下為微分方程或者差分方程,最后通過計算機以數值求解的方式完成方程的解答。在進行仿真設計前,應先將電子系統原理圖中所有零部件抽象化并建立數學模型。一般情況下,為滿足系統計算機仿真要求,應開發一個或者一組模型。通過對電路特性的研究,針對不同物理器件來建模,存在部分情況需要對大型電路或者系統建模。系統零部件數學模型質量與仿真設計結果有著直接聯系,應合理設置各模型的參數屬性,并且在不斷計算與試驗中對數模進行修正與完善。在受到外界一定條件影響下,從系統一定初始狀態出發,所經歷的尤其內部固有特性決定了整個動態工程,通過對系統、輸入與輸出之間的動態關系,就可以確定其性能屬性。
2.系統原理仿真。在仿真設計過程中,通過仿真軟件將數學模型轉變為計算機上運行的仿真模型,并根據仿真模型來編制仿真程序。在實現系統的仿真設計后,可以隨時得出各個子系統或者零部件的瞬時工作狀態以及性能參數變化,包括電流、電壓、功率以及轉矩等參數的波形變化,通過對各類波形與試驗結果的對比,即可確定設計中存在的問題,最終對其進行改善即可。
3.雙電壓系統。對于雙電壓系統,需要將用電設備分成兩各部分,即中小功率負載與大功率負載。小功率負載主要通過14V電壓完成供電,如中控鎖、室內燈、儀表、收音機等主要車身電子設備;大功率負由42V電壓供電,如電控機械制動裝置、三元催化轉換加熱器、電控機械氣門正時裝置以及電控懸架等,主要為汽車發動機、底盤系統電子設備等。汽車雙電壓供電系統中含有兩個關鍵性部件,即DC/DC變換器以及啟動發電機,其中對于DC/DC變化器,主要是將交流發電機輸出的42V高電壓轉換成為14V電壓;而啟動發電機一般會安裝在發動機與變速器之間,通過半導體整流-逆變功率變化器,實現交流發電機的功能,發出42V高電壓,同時也可以在發動機啟動時實現啟動作用,在啟作用實現時,其直接作用于啟動發動機,啟動時間僅為0.5s,設備所具有的噪音比較小[3]。
4.仿真模型修改完善。通過對汽車電子系統的仿真設計,一般情況下得出的初步結果與理想值存在一定的偏差,為達到電子設計結果,就需要對初步結果進行研究分析,通過與試驗結果進行全面對比,完成系統嚴厲與數學模型的修改。通過仿真軟件可以實現分析工作,如直流工作點分析、順態分析、交流小信號分析等,在進行分析時,應在模型參數值浮動的范圍內隨機取樣,然后完成所取數值的分析,測定器件參數在特定范圍內浮動對輸出的影響,進而可以不斷完善模型設計。
結束語
現在仿真技術逐漸被應用到新車型的開發中,并且取得了一定的成果,尤其是在選擇發動機容量參數上取得顯著的效果。想要進一步提升仿真技術在汽車電子設計中的應用效果,必須要不斷加強對此方面的研究,選擇合適的仿真軟件進行設計,爭取進一步縮短汽車開發的周期,提高設計的綜合效益。
參考文獻
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[2] 雍建軍,章一舫.仿真技術在汽車電子設計中的應用[J].汽車電器,2010,05:8-11.
[3] 李元勝.電動汽車電路系統設計與Multisim仿真[D].青島大學,2014,54,65-66.
(作者單位:西華大學)
Electronics System Design
Techniques for Safety
Critical Applications
2009
Hardback
ISBN 9781402089787
Sterpone著
隨著社會的發展和科技的進步,信息技術已經深入千家萬戶,人們周圍充斥著各種電子設備。電子設備的誤操作或故障時有發生,有時這些會造成對人員的傷害或者環境的破壞,為了避免這些,人們提出了安全性苛求系統的概念。這種系統是指通過各種設計和制造手段保證在其使用壽命范圍內,運行過程中不出現任何對使用者和環境造成傷害的錯誤。本書便是針對這個問題編寫的。
本書共分8章。1.介紹了可用于發射環境下的FPGA設計技術,主要包括硬件結構設計的可重構設計技術和冗余技術,還介紹了基于sram的FPGA的軟件結構及FPGA線路結構;2.首先介紹了輻射效應包括單粒子反轉和單粒子門鎖。基于單粒子反轉的FPGA內存優化,對SEUS的仿真分析和硬件分析,分析了三重冗余結構及容錯系統的約束條件;3.糾錯效率分析算法。首先介紹了靜態分析算法,然后介紹了該算法的基本原則,并分別介紹了用于SEU分析和MCU靜態分析的新算法;4.介紹了一種新的高可靠性的應用于S-RAM FPGA 的算法,該算法從定位和運行兩個方面進行了優化,減小了程序出錯的可能性,提高了運行可靠性;5.首先介紹了具有容錯功能的基于SRAM的FPGA系統設計的新流程,然后介紹了容錯線路的設計優化方法,最后進行了實驗,驗證了新設計的優越性;6.基于FPGA內部降壓機制的系統優化,介紹了一種可以用于SRAM-FPGA的減壓系統,他不需要外部任何器件,可以完成高效率的減壓,該系統在Xilinx SRAM FPGA上實驗驗后結果良好;7.介紹了一種用于DNA生物芯片的新型硬件結構,它采用雙核硬件結構,實現了不同單元的多指令操作,并在一種FPGA系統上采用這種結構制備了DNA芯片,顯示出這種優化結構的強大能力;8.首先介紹了RCF器件,然后介紹了ReCoM結構,最后實驗顯示新型的ReCoM結構性能更為優越。
本書的作者Luca Sterpone目前任教于都靈理工大學(意大利),研究方向為數字系統設計和計算機結構。他2003年畢業于都靈理工大學,獲得工程學士學位,之后在該校讀博士學位,并于2006年畢業,論文研究方向為“電子系統設計技術的安全關鍵技術應用”,獲得了2007年度歐洲優秀論文獎。
本書內容新穎,針對性強,適合電子工程師、硬件工程師以及計算機專業、電子專業的學生閱讀。
劉軍濤,博士生
(中國科學院電子學研究所)
【關鍵詞】中職學校;電子設計;教學課改;課改方法
在中職學校電子設計自動化的人才培養過程中,應當明確電子設計自動化的重要性以及其對專業人才的需求方向,傳統的教學模式已經不適用現代電子科技課程的教學,必須要對中職學校電子設計自動化課程進行教學改革。進行中職學校電子設計自動化教學課改,必須要明確課程改革的思路。
1.中職學校電子設計自動化課程改革的背景
電子設計自動化是現代電子設計技術的核心,是現代微電子技術和現代電子設計技術的有機結合,為現代電子理論和設計的表達與實現提供了可能性,對于現代電子科技的發展有著重要的意義。
1.1 社會需要
改革開放以來,我國電子信息產業實現了持續快速發展,特別是進入21世紀以來,產業規模、產業結構、技術水平得到大幅提升。近年來,隨著電子設計自動化開發工具功能的不斷完善,使得現場可編程門陣列技術以空前的規模和速度滲透到各行各業,并成為當今電子設計領域中應用最為廣泛的可編程邏輯器件之一,同時使得社會對電子設計自動化的人才需求量也越來越大。
1.2 人才缺乏
然而在經過企業的專家調研、訪談,中職學校畢業生的回訪等信息反饋后,發現大家對現在中職學生的電子設計自動化技術的應用能力表示遺憾。在實際的電子設計工作中,大部分中職學生都不能將學習到的知識運用到實際工作中去,等學生在工作中才明白電子設計自動化技術對以后的發展和復雜數字系統的設計、產品的升級更新的重要性時已經為時已晚。因此,現代的中職電子設計自動化教學的主要任務是要建立一個健全的電子設計教學體系,以解決學生只是學習零碎的知識而用不出來的矛盾與尷尬。為了使中職學校電子信息工程專業的電子設計自動化教育緊跟社會的發展,改變現今中職與社會脫節的現狀,必須要對現有的中職電子設計自動化專業教學課程進行改革。
2.中職學校電子設計自動化課程改革的思路
在科技的推動發展下,社會對電子設計自動化的技術人員的專業要求逐漸增高,培養大批掌握現代電子設計自動化技術的人才成為目前高等院校電子設計自動化教學的主要目的。然而目前的電子設計自動化教學手段和方法仍然存在一定的陳舊思想與就教學誤區,對于其實行中職學校電子設計自動化課程改革勢在必行。
2.1 對專業崗位群進行企業調研
在進行課程調研時,要與專業調研相結合,在選取調研對象時應廣泛選取不同性質、不同類型、不同規模的企業的工程技術人員進行調研。調研的方法可以采用問卷調查法,通過調研及座談根據電子信息工程技術、應用電子技術專業人才素質的要求,把所涉及到的職業活動分解為項目,再對工作項目進行分析,獲得每個項目的具體工作任務,并對完成此項任務所需要的職業能力作出詳細的描述。
2.2 以工作過程為導向,設計學習情境實施的教學資料、教學方法與組織
在教學方法上,不拘泥于某幾種教學方法,而是根據中職學生的個性特征及教師的教學特點,運用各種各樣的教學方法達到教學的目的。在教學組織上,采用模擬項目開發的方式,按照企業管理方式進行項目管理,讓學生身為“準員工”體會工作環境和工作過程,強化學生的自我管理能力和組織能力、鍛煉學生的合作、溝通能力和責任心。
2.3 根據行動領域設計學習領域及學習情境
結合電子設備裝接工的國家職業標準,確定了“電子設計自動化” 這一行動領域對應的學習領域學習目標與學習內容,再按照中職學生學習規律與職業成長規律將學習領域劃分為5個學習情境,構成5個學習情境組成的學習情境庫,方便對不同基礎的學生組織教學。
2.4 確定課程標準
融入電子制圖員、助理電子設計師職業標準、企業標準、電子設計的主流器件、新技術、新工具等“六新”,結合企業操作技能要求和工藝標準,確定課程標準。然后,根據典型工作任務的特點,將各教學內容進行知識的解構。按照中職學生職業成長規律與認知學習規律,以項目的形式,將課程分解為若干學習情景,將之前解構的各知識點重構到相應的學習情景中,真正實現“用什么,學什么”。
3.中職學校電子設計自動化教學改革的方法
在課程教學改革中,應當貫徹以學生為主體的指導思想,引入校企合作、任務領域的開發機制。課程標準修訂和課程設計過程中要與企業緊密合作,以企業對新型電子產品設計研發能力的要求為課程核心。
3.1 調查研究法
中職學校可以成立專門的課程改革團隊,深入行業企業一線進行人才需求調研、崗位工作知識能力素質要求調研、學生崗位工作適應性調研、專家訪談、畢業生訪談等,收集課程改革第一手材料,然后進行數據匯總、處理和分析,把用人單位對學生的要求與課程改革有機地結合起來,使課程改革與建設方案更加符合社會需要,更具有針對性和可操作性。
3.2 探索實踐法
探索實踐法主要是指在實際的教學組織過程中,按照中職學校電子設計自動化課程改革方案不斷優化教學方法,提高中職學生學習效率和教學效果,特別是提高教學質量的自我監控能力,以實踐的方式探索適合中職信息工程類專業學生電子設計自動化課程的教學方式及方法。
3.3 試點對比分析法
通過試點班級、試點教師實施課改教學,記錄課程教學的過程以及出現的問題,主要包括學生的主動學習意識和課程的參與度,學生的學習態度和學習效果,教師的教學組織是否合理,講義的內容組織是否合理,教學資料是否充分等;然后進行縱向的歷史對比分析和橫向的試點與非試點對比分析,找出課程實施中的問題,并研究提出解決問題的方法和措施。
4.改革要貼近中職學校電子設計自動化課程的特色
針對中職學校實際教學情況以及設施條件,結合當前社會對電子設計自動化人才的需求,在實行電子設計自動化課程改革時,應當建立起具有本院特色的課程改革體系,因材施教,以使本院學生更好的融合所學電子設計自動化知識在實際工作中的應用。
4.1 工學結合,“教、學、做”合一
以職業能力為核心、融入職業標準,以真實工作任務為載體,創設“教學做”一體化的教學情境,實行行動導向的教學模式。
4.2 提出虛實結合、軟硬結合、實驗室與網上虛擬實驗實訓結合的新的實踐教學體系
充分利用網絡的虛擬實驗實訓室,開展虛擬平臺的仿真教學。實現教學資源的校內、校外共享。
4.3 學習與工作接軌,能力培養貫穿始終
體現課程設計與教學活動的“漸進性、真實性、實用性、先進性”,學生學習的過程就是實際的工作過程,實現了與實際工作的零距離接軌。
5.結束語
中職學校電子設計自動化教學的改革對于現代社會的發展有著重大的意義,在新的時代背景下,電子科技成為引領社會發展潮流的主要科學技術,而當前的電子設計自動化教學效果遠遠達不到社會的需求,因此,明確思路,采取措施方法,創建具有特色的中職學校電子設計自動化教學體系是當下中職電子信息學校發展中的工作重點。
參考文獻
[1]華紅艷,楚隨英.“電氣工程及其自動化”專業實踐教學改革探索[J].鄭州航空工業管理學院學報,2012(02).
[2]王紅梅.試析應用電子技術專業中?高職課程的銜接[J].職業教育研究,2012(01).
“任務驅動教學法”是基于建構主義學習理論上的實施探究式教學模式的一種教學方法。從教育者的角度而言,“任務驅動”是一種教育方法;而從學習者的角度而言,“任務驅動”則是一種學習方法。電子設計自動化(Electronic Design Automation,簡稱EDA),學習內容包括課程學習和課程設計兩部分內容,是職業院校電子工程類專業必修的職業能力課程。
在電子設計自動化課程教學中利用自治區級“電工電子與自動化技術高職示范性實訓基地建設”開展任務驅動教學,可以有效滿足學生的學習和探究欲望,培養學生對課程學習的興趣和電子設計的愛好,促進電子設計知識和技能的遷移,取得了良好的教學效果。
一、任務驅動教學法在高職電子設計自動化教學中的作用
“任務驅動教學法”是一種具有“以項目為引領、以任務為主線、以知識點為紐帶、以教師為主導、以學生為主體”基本特征的教學模式。“任務驅動教學法”應用在電子設計自動化課程教學中,要求教師在教學內容設計中從典型的三人表決器設計、四位加法器設計、數字電子鐘設計、交通管理器設計、簡易電子琴設計、步進電機控制器設計和數字溫度計設計等七個具體項目的、可操作性強的電子設計任務出發,讓學生在有意義的“任務”真實情景驅動下,引導學生在自主學習、合作探究中發發現問題、思考問題、解決問題,在分析、討論的協作交流的過程中開展學習活動,在教師的指導、幫助下完成任務,在完成學習任務過程中掌握解決問題的方法,實現電子設計自動化課程知識的內在建構。
電子設計自動化課程教學內容實踐性很強,具有很強的探究性,運用“任務驅動教學法”可以收到事半功倍的效果,使學生既學到了知識,又培養了探究能力、協作能力和電子設計能力,實現了電子設計信息素養的實質性提升,培養學生掌握各種電子設計自動化開發方法。
二、任務驅動教學法在電子設計自動化教學中的應用
(一)電子設計自動化課程學習情景和學習任務的總體設計。“任務驅動教學法”中關鍵要素“任務”是主線和導向,其設計的好壞影響教學效果的優劣。課程學習宏觀上“任務”的設計必須符合高職教育理念、培養高素質技能型人才的需要,而微觀上“任務”的設計必須符合專業人才培養目標,依據課程教學目標并結合企業生產實際和學校的教育資源來設計適宜學生能夠完成的學習任務。
電子設計自動化課程教學目標是培養學生掌握各種電子設計自動化開發方法,為了激發學生對學習電子設計自動化課程的學習興趣,培養學生發現問題、分析問題和解決問題的能力,電子設計自動化校級精品課程團隊的教師經過討論和研究了課程教學設計方案,方案基于建構主義學習理論,利用自治區級“電工電子與自動化技術高職示范實訓基地”這一平臺,選取來源企業的真實產品“流行消費類電子產品”為主要載體,以任務驅動模式構建了“三人表決器設計”等七個學習情景也即為七個設計項目,每個情景又有若干個工作任務,學生在設計中學習知識,在學知識的過程中又學會真正的設計。表1中列出了電子設計自動化任務驅動教學法的總體設計。
電子設計自動化課程任務驅動教學方法的探究。在電子設計自動化課程教學中,經過不斷教學實踐和總結,筆者探索出任務驅動教學法一般由“創設任務情景提出學習任務探究學習任務評價學習任務拓展學習任務”五個環節構成。
1.創設任務情景。教師利用電子設計自動化課程的優勢,結合課程學習需要創設與當前學習主題相關的“流行消費類電子產品”為主要載體的、貼近真實的學習情境,把課程教學內容巧妙地隱含在“三人表決器設計”等七個學習情景的若干個任務之中,引導學習者以“任務”為主線帶著真實的“任務”進入課程學習情境中。具體為每個學習任務之前,通過讓學生觀察和欣賞、討論和交流電子產品,激發學生對每個學習任務的學習興趣和學習的主動性。
2.提出學習任務。在創設的情境下激發學生學習興趣,引導學生帶著真實的學習“任務”進入學習情境,導入新課,通過分析“電子產品”實例提出學習任務,讓學生面臨一個需要著手去解決的現實問題。如“項目三:數字電子鐘設計”教學,教師安排學生到自治區級“電工電子與自動化技術高職示范實訓基地”的“電子設計自動化實訓室”的“電子產品車間”授課,先向學生介紹“數字電子鐘”典型產品,并展示歷屆學生設計的產品,以此激發學生學習“數字電子鐘設計”的興趣,創建學習任務情景。然后,教師分析“基于FPGA的數字電子鐘”產品,再提出學習“任務1:數字電子鐘設計方案分析任務”和“任務2:數字電子鐘的VHDL程序設計”,這樣會對任務的完成起到很好的效果。
3.探究學習任務。教學中只有激發學生的學習興趣,才能調動學生學習的積極性,積極性的調動為教師提出學習任務帶來了適當的時機。此時,教師根據教學內容和企業生產實際,結合學校教學資源和學生實際需要,圍繞一個“項目”中的教學目標這一大任務通過實例演示后,再與學生一起討論和分析,提出“項目”下一級的子任務。在子任務中包含了要運用既往所學的舊知識和現在需要學習的新知識,這些知識中有“問題”需要去探索和解決。
如何探索和解決?“任務驅動教學法”“探究學習任務”這一環節不是由教師直接告訴學生應當如何直接去做,而是由教師引導學生獲取如何解決該問題的線索、資料、知識等,同時根據任務的難易程度,讓學生進行嘗試操作練習,并采取靈活多樣的方式,可以讓學生自主探究、獨立完成,也可以和其他同學互相交流、合作探究來完成,還可以根據教材中列出的操作步驟按程序一步一步操作練習,在操作練習找出解決的辦法。
4.評價學習任務。由于學生個性的差異,在設計操作練習的過程中可能會出現不同的問題,此時教師可以引導學生圍繞“任務”這一主線,指出設計操作練習中的優點和不足對學生進行輔導,以使學生及時改進和完善,進行教師對學生學習任務的評價;也可以事先安排兩名學生結成“一對一”對子,讓學習成績好操作熟練的同學指導學習成績較差和操作不夠熟練的同學,讓學生之間進行互學互幫,進行學生間對學習任務評價;還可以讓表現好的學生把自己完成任務的好方法在全班同學中進行介紹,通過學生展示設計思路和操作練習讓大家共同進一步學習新知識和新技能,通過“示范”的引領共同分享成功的快樂,同時也讓大家評價該同學“學習任務”完成效果。
當學生的學習任務完成后,教師還可選擇其中具有代表性的“電子產品”的作品進行點評和討論,并將學習任務中涉及的知識背景進行歸納、小結,強調設計操作重點、難點問題和操作技巧,同時,表揚和鼓勵學生在完成學習任務過程中出現具有創意的好思路和好方法。
5.拓展學習任務。通過“評價學習任務環節”中的師生點評、共同探討等,學生由此會產生新的思路和想法,他們可以進一步自由發揮個人的想象力,構思出“電子產品”新的設計思路,并試圖嘗試操作練習,創作出具有創新意識的“電子產品”作品,展示自己的學習成果和才華。根據學生的這一學習實際,“電子設計自動化”精品課程團隊與自治區級“電工電子與自動化技術高職示范實訓基地”的“大學生創新實訓中心”為平臺,開辟了“電子設計”第二課堂,將課內學習延伸到課外,并定期開放創新實訓中心,讓學生在教師指導下自由發揮、自主創新,拓展新的學習任務。
(三)運用任務驅動教學法開展電子設計自動化課程教學應用案例。在電子設計自動化課程教學中運用任務驅動教學法開展教學,下面以“三人表決器設計”為例進行說明。
1.創設“三人表決器設計”學習任務情景。教室設在自治區級“電工電子與自動化技術高職示范實訓基地”的電子設計自動化實訓室“電子產品車間”。上課開始,教師通過講解在各種會議、選秀節目、體育競技中,常常用到電子表決器。然后播放“中國達人秀”表決視頻,提出假設中國達人秀的三位評委提出,要用三人表決器來對選手進行評判。提出評判原則是少數服從多數。創設“三人表決器設計”學習任務情景。
2.提出“三人表決器設計”學習任務。通過創設“中國達人秀”表決情形創建的任務情景,激發學生學習“三人表決器設計”課題的積極性,教師進行該任務分析:因為初次接觸數字電子技術,本任務是三人表決器,要求設計出一個表決器,二人以上表示贊同,認為通過,否則認為不通過。如何完成這一任務?
3.探究“三人表決器設計”“教學”任務。要搞好教學工作,必須發揮教師的主導作用。因此,教師要探究“三人表決器設計”教學的任務。一是在指導思想上要堅持以學生為中心、以實踐為導向的職業教育思想,探索工學結合的人才培養模式,以實踐育人為教學改革目標,采用任務驅動的教學方法,體現“教學做合一”的教學模式。二是要對教學主要載體“教材”進行教學內容分析。了解組合邏輯電路是數字電路的重要組成部分,在生產和生活中具有廣泛實用性。
本任務是在學習了邏輯門電路后,對有關邏輯門電路的一個具體應用。三是對教學對象進行學情分析,分析高職學生動手能力較強,有好奇心,喜歡操作練習。前景知識已有邏輯代數知識,掌握組合邏輯電路的特點和分析方法,但學生理論基礎差,學習習慣不好,會在分析設計電路時遇到困難。四是對教學內容制定知識、能力和素質的教學三維目標。知識學習目標是掌握邏輯電路的設計方法和步驟;能夠根據實際需求設計簡單的組合邏輯電路;能夠根據任務要求,完成三人表決器原理電路的設計。能力培養目標是通過實踐鍛煉學生的組合邏輯電路設計能力;鍛煉學生的觀察、模仿、總結、表達能力。素質教育目標是讓學生在實踐過程中體會到團隊合作精神和職業素養的重要性。
五是定位重點和難點。教學重點是掌握組合邏輯電路的設計方法和步驟;完成三人表決器的設計與制作。難點是如何把抽象的邏輯問題和具體的實際問題聯系起來。解決的關鍵點是列真值表。六是選擇教法和學法。根據分析,采用任務驅動教學法進行教學,提出學生的學法是自主學習、合作學習。七是在組織教學過程教師始終與學生共同“探究”。不論是教學中力求活動場景的創設、任務的驅動,還是對案例的分析和討論,對設計步驟和操作程序的講解,關鍵點對學生的引導和點撥,必須做到讓學生積極主動地學習、動手參與,教師只是扮演組織者、引導者和促進者的角色。
在探究“三人表決器設計”學習任務中,讓學生置身在真實的情景中,分配每兩個同學為一小組,讓學生自覺接受學習任務。通過教師對任務的講解和電子產品案例分析,學生采取自主學習、合作探究共同完成了學習任務。
4.評價“三人表決器設計”學習任務。在教師的指導下,通過互學互幫、合作探究,每一組、每一位同學看到自己設計并操作完成的“三人表決器設計”的作品,達到了“少數服從多數”設計要求,大家都很高興。作品完成后,老師對教學情況進行小結,并針對典型作品進行點評,同學們各自對他人作品進行互評,并選出好的作品展示。同學們對這次學習任務總的評價是有收獲、有價值和有意義。
5.拓展“三人表決器設計”學習任務。為了讓同學們鞏固所學的知識,教師布置新的學習任務:設計并制作一個三人表決器,要求若A為主評,B、C為輔評。只要主評通過,就能過關;或者兩個輔評通過,也能過關;否則沒過關。要求同學們課后到“電工電子與自動化技術高職示范實訓基地”的“大學生創新實訓中心”之“電子設計”第二課堂中完成任務。
三、高職電子設計自動化課程教學中采用任務驅動教學法需要進一步探討的問題
(一)以任務驅動理念編寫“電子設計自動化”校本教材。校本教材是校本課程開發的產物。為突出教材特色,提高教材質量,編寫的教材既要符合行業企業生產技術的改革要求,也更要滿足學生的可持續發展需求。因而,校本教材的開發要以適應學生專業職業技能發展為原則,以學習工作任務驅動為導向,以提高學生實踐技能為準則。教材的編寫必須充分考慮到行業企業生產實際、崗位需要,技術革新,要有所創新改革、體現“任務驅動”理念,編寫中要吸納企業技術能手和工程師參與編寫,使教材更貼近企業生產實踐和市場需求。
(二)以工作任務項目建設“電子設計自動化”課程共享型教學資源庫。“電子設計自動化”課程于2015年3月被學校批準立項為建設的精品課程。課程三年目標是建設成為具有共享性、開放性、擴展性、先進性和可靠性的共享型教學資源庫。建設的精品課程以創建精品資源項目研究任務為核心,面向“電子設計”海量資源處理,集資源存儲、資源管理、資源評價等,實現資源的上傳、檢索、歸檔等,實現網絡教學資源的建設管理共享與應用,以滿足學生自主學習的需求,并與國內區內同類高等職業技術院校實現資源共享,輻射行業,服務地方。
(三)建設“大學生創新實訓中心”之“電子設計車間”。為了提高高職電子設計自動化課程教學質量,提高專業人才培養質量,必須建設“大學生創新實訓中心”之“電子設計車間”。“電子設計車間”仿照真實企業場景建設,車間作品與企業“電子產品”對應,制定有關管理規章制度,除安排好課程教學任務外,定期開放實訓室,讓學生利用課外時間開放創新實驗,培養和提高學生的實踐技能和創新能力。
人類已經進入了信息社會,電子信息產品已經透射到我們生活的各個角落,包括國防軍工用品、通信、醫療、計算機及周邊視聽產品、玩具等。傳統的電子線路設計工作需要有完備的元器件及儀器設備,在實驗室中繁復調整測試才能完成。這需要消耗大量的時間、精力以及實驗成本。傳統的電子線路設計方法和手段,已經難以適應電子技術飛速發展的需要。
隨著社會的發展和技術的進步,人美對電子相關行業提出了更高的要求:精確、穩定、輕巧、保密、可靠;同時,電子行業又具有產品更新快,研發周期短的特點,為了滿足不斷發展的市場需求,加快產品結構的升級,在核心技術領域取得重大突破,電子行業必須采用新的研究方法和技術。隨著計算機的發展,計算機在電子設計中占有了很大的比重。計算機輔助技術(ComputerAidedDesign,CAD)技術,以及在其基礎上發展起來的電子設計自動化(ElectronicDesignAutomztion,EDA)技術已成為電子領域的重要學科,并逐漸成為一個新型的產業部門。
一、傳統電子產品設計中遇到的問題
1、傳統的電子產品,從設計、調試到驗證完成,一般采用面包板或專門的焊機板,通過手工裝配,再進行電路的反復測量、評估電路性能。當電路設計非常復雜時,采用這種傳統的設計方法,極易產生連線錯誤、器件損壞等人為錯誤,常會造成人力、財力、時間的浪費。尤其是設計集成電路時,傳統的設計方法無法模擬集成電路的真實特性。
2、電子產品的各項性能的分析,特別是消耗和破壞性的分析與測試。
3、設計過程中的大量的復雜的計算。
二、電子設計自動化的發展過程及解決的問題
在20世紀70年代到80年代中期,計算機技術和電子技術的發展促進了計算機雇主設計(CAD)理論的研究和應用,是CAD技術成為電子設計領域的新興學科。20世紀80年代中期開始,隨著高性能計算機技術的發展,尤其是微型計算機技術的發展,CAD技術邁向了其高級階段,出現了電子設計自動化(EDA)。
電子設計自動化技術(EDA)是指以計算機為工作平臺,融合應用電子技術、計算機技術、信息處理技術、及智能化技術,進行鏈子線路與系統的功能設計、邏輯設計、性能分析、系統優化直至印制電路板的自動設計,它可以完成電子工程設計的全過程。利用EDA工具,電子設計工程師可以從概念、算法等開始設計電子系統,大量工作可以通過計算機完成,并可以將電子產品從電路設計、性能分析到設計出IC版圖或PCB版圖的整個過程在計算機上自動處理完成。其基本特征是以計算機硬件和相關軟件為工作平臺、最大限度地提高電子線路或系統的設計質量和效率,從而節省人力、物力和開發城本,縮短開發周期。
三、電子設計自動化的主要特點
1、設計過程自動化
在EDA的應用中,可以利用EDA應用軟件,實現由系統層到電路層再到物理層的整個設計過程的自動化。在設計過程中,設計人員可以按照電子線路或系統的指標要求,采用完全獨立于芯片廠商及其產品結構的描述語言,在功能級對設計產品進行定義,并利用應用軟件提供的仿真技術驗證設計結果。具體地講,設計人員可以從概念、算法、協議等開始設計電子系統通過計算機機上自動完成。
2、高度開發的集成環境
利用計算機技術的支持,在計算機平臺上安裝功能不同的軟件,形成一個功能強大的EDA設計環境。在這個環境中,可以控制和管理設計方案、設計過程和設計數據,甚至可以讓這些軟件共享設計資源。這種高度開放的集成環境,包含了電路設計開發過程,而且其文件類型在不同的EDA軟件中是可以共享的。
3、高度智能化的操作
在EDA技術中,由于應用軟件的智能化設計,各種設計向導和提示十分完備,使電子設計人員不必學習更高深的專業理論知識,更不必進行手工運算,在應用軟件環境中,就可以完成線路或系統的設計,并得到精確的仿真結果。
【關鍵詞】自動化技術;電子行業;應用
引言
隨著電子工業的發展及大規模和超大規模集成電路的出現,使得電路設計和分析變得越來越復雜,對電路設計的可靠性和設計周期的要求越來越高,人工設計、分析電路的途徑已無法適應一般要求,因此,借助計算機對電路進行模擬和分析,變得十分重要:另一方面,隨著計算機工業的飛速發展,其速度快、容量大、精度高且操作方便等特點,使得計算機成為進行電路模擬的一個優秀技術條件,從而促進了電路模擬技術的發展。
1 自動化技術的簡介
自動化技術是指執行一項任務的設備、系統、或者生產過程,在沒有人或有很少人的直接參與下,經過整個系統的自動化檢測、信息傳輸、運算處理、分析判斷、控制執行,實現人們預定的控制目標。隨著計算機技術的發展,自動化技術也被人們廣泛運用,可以和各行各業進行結合,諸如工業自動化、農業自動化、軍事指揮自動化、交通運輸調度自動化、醫療服務自動化等方面。自動化技術將人們從繁瑣的體力勞動、惡劣的工作環境中解放出來,極大的拓展了人的腦力勞動能力,提高了勞動生產率,增強了人類認識世界和改造世界的能力。因而,自動化技術是一個國家工業、農業、國防和科學技術現代化的重要支撐和顯著標志,也是一個國家綜合國力的重要體現。
2 電子行業技術的背景
人類已經進入了信息社會,電子信息產品已經透射到我們生活的各個角落,包括國防軍工用品、通信、醫療、計算機及周邊視聽產品、玩具等。
傳統的電子線路設計工作需要有完備的元器件及儀器設備,在實驗室中繁復調整測試才能完成。這需要消耗大量的時間、精力以及實驗成本。傳統的電子線路設計方法和手段,已經難以適應電子技術飛速發展的需要。
隨著社會的發展和技術的進步,人美對電子相關行業提出了更高的要求:精確、穩定、輕巧、保密、可靠;同時,電子行業又具有產品更新快,研發周期短的特點,為了滿足不斷發展的市場需求,加快產品結構的升級,在核心技術領域取得重大突破,電子行業必須采用新的研究方法和技術。隨著計算機的發展,計算機在電子設計中占有了很大的比重。計算機輔助技術(ComputerAided Design,CAD)技術,以及在其基礎上發展起來的電子設計自動化(Electronic Design Automztion,EDA)技術已成為電子領域的重要學科,并逐漸成為一個新型的產業部門。
3 自動化技術在電子行業的應用
自動化技術以其高可靠性和良好的控制性能,被人們廣泛應用在電子行業中,利用計算機軟硬件平臺,可以搭載先進的自動化技術,為電子行業的發展帶來了革新性的變化。
(1)電子設計自動化
隨著電子技術和計算機技術的發展,催生了CAD技術的研究和應用,自動化技術以其良好的適用性,很快被人們應用在電子設計中,這就誕生了電子設計自動化技術(ElectronicDesign Automation,EDA)。在EDA的應用中,可以利用EDA應用軟件,實現由系統層到電路層再到物理層的整個設計過程的自動化。在設計過程中,設計人員可以按照電子線路或系統的指標要求,采用完全獨立于芯片廠商及其產品結構的描述語言,在功能級別對設計產品進行定義,并利用應用軟件提供的仿真技術驗證設計結果。具體地講,設計人員可以從概念、算法、協議等開始設計電子系統通過計算機機上自動完成。
同時,利用EDA技術,可將傳統設計過程中的設計、測試、調試等工作直接用計算機迅速而方便的進行。從而節約了大量的人力和物力資源。不存在MCU所特有的復位不可靠,還可將整個系統下載于同一芯片中縮小了體積,易于管理與屏蔽,從而具有高可靠性。
(2)計算機與自動化計算的綜合應用
在電子行業除了電子設計中廣泛運用電子設計自動化技術,在電子產品的批量化生產和規模化效應方面,同樣有自動化的身影。借助于計算機,可以將設計好的電子產品的工藝參數自動轉化為制造信息,從而驅動自動化裝備,對產品進行加工,裝配,檢驗,測試,包裝等全套物流生產過程,所有這些生產工序,均是利用自動化機器手進行,無須人工干預,可以連續24小時運轉,極大的提高了工業化批量生產的效率。同時,也極大的促進了電子行業的自動化水平。
4 結束語
科技在進步,電子行業的發展也日新月異,自動化技術不斷的滲透到經濟建設的各個方面,尤其是在電子行業,人們不僅需要“能夠”提供解決方案,而且要求能更有效、更便捷、更經濟地解決問題。在這種情況下,電子設計自動化技術(EDA)的應用將會更為廣泛,電子設計人員對其掌握的程度要求也越來越高。
參考文獻:
[1]柳春鋒:《電子設計自動化(EDA)教程》,北京理工大學出版社,2005
[2]楊茜.電子設計自動化在電子行業中的應用[J].科技天地,2009
“電子設計自動化”課程教學效果直接影響著人才培養的質量,因此,優秀的教學方法和教學質量是教學過程中必須重視的。筆者根據近幾年的教學經歷,總結經驗,開拓創新,形成了一套特有的教學方法,旨在培養出基礎牢、思路清、知識廣、能力強的電子設計自動化人才。
一、“電子設計自動化”課程教學的特點
電子設計自動化是一個較為寬泛的概念,它涵蓋了電路設計、電路測試與驗證、版圖設計、PCB板開發等各個不同的應用范圍。而當前“電子設計自動化”課程設置多數側重電路設計部分,即采用硬件描述語言設計數字電路。因此,該課程的教學具非常突出的特點。
1.既要有廣度,又要有深度
有廣度即在教學過程中需要把電子設計自動化所包含的各個不同的應用環節都要讓學生了解,從而使學生從整個產業鏈的角度出發,把握電子設計自動化的真正含義,以便于他們建立起一個全局概念。有深度即在教學過程中緊抓電路設計這個重點,著重講解如何使用硬件描述語言設計硬件電路,使學生具備電路設計的具體技能,并能夠應用于實踐和工作當中。
2.突出硬件電路設計的概念
在眾多高校開設的“電子設計自動化”課程中,多數是以硬件描述語言VHDL作為學習重點的。而VHDL語言是一門比較特殊的語言,與C語言、匯編語言等存在很大的不同。因此,在教學過程中首先要讓學生明白這門語言與前期所學的其他語言的區別,并通過實例,如CPU的設計及制造過程,讓學生明白VHDL等硬件描述語言的真正用途,并將硬件電路設計的概念貫穿整個教學過程。
3.理論與實踐并重
“電子設計自動化”是一門理論性與實踐性都很強的課程,必須兩者并重,才能收到良好的教學效果。在理論學習中要突顯語法要點和電路設計思想,[2]并通過實踐將這些語法與設計思想得以加強和鞏固,同時在實踐中鍛煉學生的創新能力。
二、“電子設計自動化”課程教學方法總結
良好的教學方法能起到事半功倍的效果。因此,針對“電子設計自動化”課程的教學特點,筆者根據近幾年的教學經驗總結了一些行之有效的教學方法。
1.以生動的形式帶領學生進入電子設計自動化的世界
電子設計自動化對學生來說是一個全新的概念。如何讓他們能夠快速地進入到這個世界中,并了解這個世界的大概,從而對這個領域產生興趣,是每個老師在這門課授課之前必須要做的一件事情。教師可以采用一些現代化的多媒體授課技術,讓學生更直觀地了解電子設計自動化。由于電子設計自動化是一個很抽象的概念,因此,可以通過播放視頻、圖片等一些比較直觀的內容來讓學生了解這個領域。從學生最熟悉的電腦CPU引入,通過一段“CPU從設計到制造過程”的視頻,讓學生了解集成電路設計與制造的流程與方法,并引出集成電路這個概念。通過早期的集成電路與現在的集成電路的圖片對比,引出EDA的概念,并詳細講解EDA對于集成電路行業的發展所作的巨大貢獻。在教學過程中,通過向學生介紹一些使用EDA技術實現的當前比較主流的產品及其應用,提高學生對EDA的具體認識。這些方法不僅使學生對EDA相關的產業有了相應的了解,更激發了學生的學習興趣,使學生能夠踴躍地投入到“電子設計自動化”的學習中。
2.以實例展開理論教學
“電子設計自動化”的學習內容包含三大部分:[3]硬件描述語言(以VHDL語言為學習對象)、開發軟件(以QUARTUSII為學習對象)和實驗用開發板(以FPGA開發板為學習對象)。硬件描述語言的學習屬于理論學習部分,是重中之重。對于一門編程語言的學習來說,語法和編程思想是學習要點。在傳統的編程語言學習的過程中,通常都是將語法作為主線,結合語法實例逐漸形成編程思想。這種學習方法會使學生陷入到學編程語言就是學習語法的誤區中,不僅不能學到精髓,還會因為枯燥乏味而產生厭倦感。如何能使學生既能掌握電路設計的方法,又輕松掌握語法規則是一個教學難題。筆者改變傳統觀念,將編程思想的學習作為教學主線,在理論學習過程中,以具體電路實例為基礎,引導學生從分析電路的功能入手,熟悉將電路功能轉換為相應的程序語句的過程,并掌握如何將這些語句按照規則組織成一個完整無誤的程序。在此過程中,不斷引入新的語法規則。由于整個過程中學生的思考重點都放在電路功能的實現上,而語法的學習就顯得不那么突兀,也不會產生厭倦感。由于語法時刻都需要用到且容易忘記,因此在后期的實例講解過程中需要不斷地鞏固之前所學過的語法現象,以避免學生遺忘,以此讓學生明白,學習編程語言的真正目的是為了應用于電路設計。通過一些實踐,學生體會到語言學習的成就感,進一步提高了學習興趣,此方法收到了良好的教學效果。
3.將硬件電路設計的概念貫穿始終
硬件描述語言與軟件語言有本質區別。很多學生由于不了解硬件描述語言的特點,在學習過程中很容易將之前所學的C語言等軟件編程語言的思維慣性的應用于VHDL語言的學習過程中,這對于掌握硬件電路設計的實質有非常大的阻礙。因此,在教學過程中,從最初引入到最后設計電路,都要始終將硬件電路設計的概念和思維方式貫穿其中。在講述應用實例時,需要向學生分析該例中的語句和硬件電路的關系,并強調這些語句與軟件語言的區別。以if語句為例,在VHDL語言中,if語句的不同應用可以產生不同的電路結構。完整的if語句產生純組合電路,不完整的if語句將產生時序電路,如果應用不當,會在電路中引入不必要的存儲單元,增加電路模塊,耗費資源。[4]而對于軟件語言,并沒有完整if語句與不完整if語句之分。為了讓學生更深刻地理解不同的if語句對應的硬件電路結構特性,可以通過一個小實例綜合之后的電路結構圖來說明。
如以下兩個程序:(1)entitymuxabisport(a,b:inbit;y:outbit);end;architecturebehaveofmuxabisbeginprocess(a,b)beginifa>btheny<='1';elsifa<btheny<='0';endif;endprocess;end;(2)entitymuxabisport(a,b:inbit;y:outbit);end;architecturebehaveofmuxabisbeginprocess(a,b)beginifa>btheny<='1';elsey<='0';endif;endprocess;end;(1)(2)兩個程序唯一的不同點在于:程序(1)中使用的是elsif語句,是一個不完整的if語句描述,而程序(2)使用的是else語句,是一個完整的if語句描述。這一條語句的區別卻決定了兩個程序的電路結構有很大的不同。(1)綜合的結果是一個時序電路,電路結構復雜,如圖1所示。而(2)綜合的結果是一個純組合電路,電路結構非常簡單,如圖2所示。通過綜合后的電路圖比較,學生更深刻理解這兩類語句的區別。強化硬件電路設計的思想,可以促使學生逐漸形成一種規范、高效、資源節約的設計風格,培養一個優秀的硬件電路設計工程師。
4.通過實踐拓展強化學生動手能力
“電子設計自動化”是一門實用性很強的課程,學生在學完該課程后必須具備一定的硬件電路設計和調試的能力,因此在教學中需要不斷地用實踐訓練來強化學生在課堂所學習的理論知識,并使他們達到能夠獨立設計較復雜硬件電路的能力。筆者在教學過程中鼓勵學生將課程實踐和畢業設計內容相結合的方法,讓學生強化實踐能力,收到了良好的效果。學習“電子設計自動化”課程的學生基本上都是即將進入大四,此時他們的畢業設計已經開始進入選題,開始了初步設計的過程。筆者先在實驗課堂向學生布置一些常用硬件電路設計的題目,比如交通燈、自動售貨機、電梯控制器等,讓學生體會電子設計自動化課程的實用性,激發他們的思考和學習興趣。在此基礎上分組組建實踐小團隊,讓每組學生共同完成一個較復雜的電路系統,比如遙控小車、溫度測控系統等,鼓勵他們將所做的內容與畢業設計對接。其中大部分同學通過這些訓練都可以掌握硬件電路設計的基本方法和流程,有一部分同學還能設計出比較出色的作品。此過程不僅讓學生體會到了學習知識的快樂,也培養了他們的團隊協作精神,為他們以后的繼續深造和工作做了鋪墊。
全國大學生電子設計競賽由教育部高教司和信息產業部人事司共同主辦[1],從1994年到現在,先后舉辦了近十屆全國競賽和四屆專題競賽。大賽從一開始就確立了“推進教育教學改革,為人才培養服務”的宗旨,不斷推進高校教育教學的改革與發展[1][2]。我校從1997年開始面向全校召集優秀學生參加全國大學生電子設計競賽,成績斐然,先后獲得國家一等獎三項,國家二等將五項,山東省一、二等獎勵多項。這些成績對學生的鼓舞很大,要求參賽的學生逐年增多,參與的專業范圍也不斷擴大。參加過電子設計競賽的學生在系統設計、方案論證、整機調試、選用新器件及創新能力與合作精神等方面得到了全面提高,也增強了他們的自信心。他們在畢業設計和以后的科研工作中,獨立工作的能力較強,受到了教師和用人單位的歡迎和好評。我們從以下幾個方面,談談通過組織大學生電子設計競賽,對程體系改革與創新能力培養的促進作用。
1大學生電子設計競賽促進了電子技術相關課程教學體系的改革與完善
通過組織參加全國大學生電子設計競賽及賽前選拔與培訓,發現我校本科生存在理論基礎較好而動手能力較差、參與意識較強而工程素養不足等缺點。這反映出教學過程重理論輕實踐、重軟件輕硬件,也說明現有的教學內容和課程體系急需改革,如:在平時實驗課中,驗證性實驗多而自主設計的實驗少,單科性實驗多而綜合性實驗少,采用傳統的方法多而應用最新的技術少,反映電子技術應用的前沿課程少。針對這些問題,我們對電子類課程體系進行了一些調整和改革。首先在教學內容上,由于新技術、新器件應用范圍越來越廣和電子技術的飛速發展,我們開出了“可編程邏輯器件及其應用”、“電子設計自動化”、“現代電子系統設計”、“條形碼與IC卡技術”等新課程,編寫了教學大綱,經過多年實踐,效果良好,豐富和完善了電子技術課程體系。配合課程體系和電子技術競賽編寫了新的理論教材“電子設計自動化”和實驗教材“電子技術測量與實驗”。在新教材中,舍棄了過時陳舊的內容,引入新的內容,增加了電子線路軟件仿真的內容,使硬件軟件相結合,豐富了實驗手段。新教材還增加了大量的設計性和綜合設計性實驗內容,滿足不同程度學生的需要。實驗教學環節已由單純的“驗證”實驗向“單元驗證、分析設計、系統綜合”實驗相結合的方向轉變。根據新教材構建了模塊化的EDA實驗教學內容體系,具體框圖如圖1所示。其次從教學目的和教學內容上,明確了實驗課的目的是讓學生通過實際動手,掌握一般的實驗方法和技巧,鞏固已有的理論知識,提高其分析和解決實際問題的能力,培養其創新精神和實事求是的作風。我們將實驗教學內容分為驗證性實驗和非驗證性實驗兩種,并逐步加大了非驗證性實驗的比例。驗證性實驗是依據教學大綱要求預先設計好的,只要求學生按照已知的方法和步驟進行操作即可,這種實驗方式在基礎訓練階段是必不可少的,但因為其本身在時間、空間和內容上的局限性,不利于學生自由發揮,也不利于學生創新能力的培養。而非驗證性實驗因可讓學生自主設計和拓展實驗,從而提高了其挑戰性,也極大地激發了學生的創新欲望,對培養學生的實際動手能力和創新精神是非常有利的。同時對教學方法也進行了改革。教學方法改革是與教學內容的改革相輔相成的[1][3],競賽促進教學內容的更新,新的內容迫使有相應的教學方法與之適應,以達到理想的教學效果。我們的新課程體系和教材給學生更多獨立學習、獨立思考的空間,教學方法上也應留給學生更多時間,因此,我們將原來的集中實驗教學方法,改為集中實驗與開放實驗、虛擬實驗、分布實驗等多種實驗教學模式相結合的方式,實驗模式由過去的單一模式向多元化的實驗教學模式轉變。我們的開放式教學包含兩方面的含義,即時間開放和內容開放。時間上的開放即在規定了學生的實驗內容以后,學生可以在相當大范圍內選擇完成實驗的時間,這樣學生可以在時間上有較大的靈活性,提高學生學習的主動性。內容上的開放是指學生在實驗中除了可以進行規定的實驗內容,還可以根據自己的專業和愛好,選擇規定以外的實驗內容,這樣有助于學生創新能力的培養和提高。通過教學體系、方法的改革與不斷完善,在平時的學習中就能給有興趣有能力的學生提供實踐實習的條件和空間,逐步培養他們的實際動手能力和創新能力。同時,通過實際動手設計可以讓學生更好的消化課本上的知識,理論聯系實際,激發大學生的學習積極性和主動性。
2全國大學生電子設計競賽促進了實驗室硬件水平和綜合適應能力的不斷提高
電子設計競賽的場地是由參賽學校自己提供的。能否適應電子設計競賽各種題目的要求,體現了該實驗室的應變能力和綜合適應能力。長期以來,由于電子技術各類實驗室的裝置基本上是老三樣(電壓表、信號源、示波器),學生在實驗中接觸不到先進的實驗手段和先進的儀器設備,這個缺陷在常規實驗中的表現并不明顯,但在電子設計競賽惜時如金的場合下就顯得非常突出。誰采用的儀器工具先進、自動化程度高,誰就會在其它條件相同的情況下贏得更多的時間,從而取得更好的成績。比如我們在競賽中使用的先進的數模混合型示波器以及數字示波器,受到學生的一致認可,通過多年的競賽,在學校的大力支持下,電工電子學教學中心的實驗室建設起點高,設備先進,為電子競賽提供了一個良好的環境。
3全國大學生電子設計競賽推動了電子技術課程設計內容和體系的不斷發展
課程設計是學生相對集中,實踐功能較強,比較能真實反映一個學生實踐動手能力的一項教育教學內容[4]。因此,為了不斷適應電子技術發展的要求,同時也為初步選拔電子設計競賽學生做一個基本參考,整個課程設計體系也要不斷發展與完善。首先從設計內容上,設計的內容不斷更新,難度也不斷增加;其次從軟件設計工具上,隨著電子設計開發工具的不斷發展,通過各種渠道將ispExpert、ispLever、ModelSim、Synplicity等各種流行的仿真軟件及開發工具逐一介紹給廣大學生使用;再次從軟件編程語言上,Able、VHDL、Verilog等多種流行的硬件編程語言都被廣大學生所逐漸熟悉;最后從硬件設計和測試工具上,自主設計制作了小型的“SZD-III型PLD實驗開發系統”、大型PLD課程設計演示儀器、電子競賽系統開發板等。
4全國大學生電子設計競賽使優秀學生脫穎而出,促進了教師業務水平的提高
電子設計競賽使那些具有良好的理論基礎、實踐動手能力強,特別是具有創新意識和協作精神的學生有了施展自己才能的空間。他們不循規蹈矩,不死讀書本,而是積極進取,學以致用,理論密切聯系實際,通過賽前的培訓以及大賽的洗禮,使他們在各方面更加成熟。參賽的學生報考研究生時也受到碩士生導師的青睞,而沒有上研究生的同學在聯系工作時也極受歡迎,不少公司在招聘時深有感觸的說“:像這樣的學生有多少我們要多少”。這些學生的成才,也在低年級學生中產生了良好的輻射作用。對于教師而言,由于我們的課程是面向全校學生的專業基礎課,教學任務比較重,為提高效率,施行的是模擬、數字、電工電子學三門課程教學人員相對固定的方法。每位老師基本上只負責其中一門課程。這樣一來,雖然教師能夠對所負責的這一門課程內容比較熟練,但時間長了對其它兩方面的知識,缺乏必要的聯系,從長遠看,不利于教師業務水平的提高,不利于學生的培養,因為學生將來面對實際的電路系統,所需要考慮的問題是綜合性的,如果教師在教學過程中不能幫助學生樹立一個綜合考慮問題的思想,這是教學上的一個遺憾。而通過組織教師參加電子設計競賽的培訓工作,一定程度上改善了這一狀況。教師們在輔導參賽學生訓練的過程中,不但提高了業務素質,而且認識到在教學中貫穿綜合考慮解決問題的思想對學生能力培養的重要性。
5創立了一種實踐中較為成功的大學生學科競賽的培訓內容體系和組織運行模式
經過多屆全國、山東省、學校競賽,根據歷屆電子設計競賽所涉及到的領域,目前已經形成較為合理的培訓體系,培訓內容涉及電子系統設計、EDA、單片機、制作與安裝工藝、功率電子、軟件設計等內容,經過多年實踐,效果良好。同時也創立了一種實踐中較為成功的大學生學科競賽的組織運行模式。
5.1平時積累通過電子技術相關課程體系的改革與完善,使得有興趣和能力的學生在平時的學習中就能夠獲得一定的經驗積累和實踐機會,使得動手能力、創新能力、設計水平得到一定程度的提高。
5.2擇優選拔在電子設計競賽開賽前,通過報名、筆試、實物制作、面試、推薦等方式擇優選出30-50名學生參加培訓和比賽。
5.3強化訓練培訓開始時,根據歷屆電子設計競賽所涉及到的領域邀請相關教師為學生進行授課,讓學生在短時間內能夠對相關領域知識有較深入的理解,打好設計基礎,然后由負責老師帶領參賽學生在現有硬件條件下對學生的軟件、硬件綜合設計能力進行強化訓練。
5.4模擬競賽根據現有的硬件設備和條件,盡量節約開銷,選擇合適的可以完成的設計題目,把培訓學生進行分組,讓學生在限定的時間內利用現有的器件和設備完成一次設計,強化鍛煉并檢驗參賽學生的設計水平和動手能力,并讓學生對真正的競賽有初步的認識和體驗。
5.5合理組合在培訓和模擬競賽期間,不同的學生在不同的方面可能會有各自突出的表現,比如有的學生硬件水平很好,有的學生軟件水平很高,有的學生綜合設計能力很強,教師要善于發現學生的特點,并把突出的學生有機的組合成一個整體,保證參賽隊伍的質量和水平。
【關鍵詞】高職院校;電子設計;自動化;問題;策略
近年來,隨著經濟的不斷增長,電子設計自動化教學逐漸受到社會的普遍關注和重視,但是,由于教育理念、教學模式以及評價方式的不合理,電子設計自動化教學的效果較差,所以,了解電子設計自動化教學的現狀,合理開展電子設計自動化教學活動,成為高職院校教育教學工作中的重點問題。
1高職院校電子設計自動化教學中存在的問題
1.1電子設計自動化教學的內容安排不合理
傳統的高職院校電子設計自動化課程設置以及教學主要以學科本位為指導,按照教材的章節結構,依次介紹可編程邏輯器件、EDA開發工具和硬件描述語言等內容,系統性和整體性比較強,能夠幫助學生建立扎實的理論基礎,但是,忽視了學生實際操作能力的培養,導致電子設計自動化教學的質量很低[1]。在學習過程中,由于沒有有效整合教學內容,學生只是單獨地學習工具、器件和語言等理論知識,沒有通過實踐活動,驗證和檢測理論知識,導致學生的實踐能力不強。
1.2學生缺乏學習的積極性和主動性
電子設計自動化教學不僅僅需要扎實的理論知識,而且需要一定的實際操作能力,但是,在實際的教學過程中,很多教師主要通過語言,講解硬件的特點和用途,沒有根據學生的學習能力,適當展示相關的器件或者讓學生親自動手操作,未能讓學生充分理解和掌握理論知識,導致學生的學習積極性不高。另外,在教學過程中,一些教師一直采用統一的教學模式,講解教材內容,沒有充分考慮不同學生的學習能力和理解能力,未能充分調動學生的學習熱情,使得學生的學習效率低下、學習興趣不足。
1.3沒有有效融合理論與實踐
雖然在傳統的教學中,一些高職院校會開展實踐教學活動,但是,在實踐教學中,一些教師把大部分時間放在理論知識的分析和講解上,沒有給學生留夠實踐的機會,難以讓學生有效做到理論與實踐相結合,從而導致電子設計自動化教學的質量不高[2]。另外,電子設計自動化的實踐性較強,需要一定的教學設備和實踐場地,然而,一些高職院校的教學條件有限,不能為師生提供合適的教學條件,使得電子設計自動化教學難以有效開展。
1.4教學模式和評價方式不科學
在電子設計自動化教學中,一些教師經常采用灌輸式的教學模式,講解理論知識,忽視了學生學習興趣的培養,沒有給學生提供合適的學習機會,使得學生的學習效果不明顯。另外,進行評價時,很多高職院校主要通過理論考試的方式,檢測學生的學習情況,沒有適當考察學生的實踐能力,導致學生重視理論知識的學習,忽視實踐能力的鍛煉,進而制約了學生綜合能力的提高。
2高職院校電子設計自動化課程改革的合理策略
2.1根據自身情況,合理制定教學大綱
高職院校主要以學生的實踐能力作為培養目標,所以,在實際的教育教學工作中,高職院校需要根據教育部的要求,合理制定教學大綱,把電子設計自動化作為電子信息類專業的核心課程,并且把使用設計軟件設計電路作為主要的教學內容,要求學生熟練掌握應用軟件工具,以鞏固學生的理論知識[3]。同時,在教學過程中,高職院校可以加強專業課程之間的聯系,不斷拓寬學生的專業知識,要求學生掌握設計知識和技能,加強學生對電路的理解,以提高學生的學習效率。另外,高職院校應該充分重視電子設計自動化教學的技能性和應用性,以提高學生的綜合能力,實現學生的進一步發展。
2.2合理選擇教材,增強學生的學習熱情
目前,在科學技術水平不斷提高的情況下,現有的教材已經不能適應電子設計自動化教學的需求,所以,在具體的教學過程中,高職院校應該根據電子設計自動化專業的實際情況,合理選擇教材,不斷增強電子設計自動化教學的科學性和時代性,以激發學生的學習興趣,提高教學的效果[4]。高職院校可以適當省略一些理論知識,詳細講解PCB知識、封裝知識、原理圖元器件知識和制版知識,促使學生具有扎實的理論基礎。同時,高職院校可以適當引入典型性的項目,讓學生通過親自操作,掌握電路的設計流程,引導學生做到理論與實踐相結合,以提高學生的專業水平。另外,高職院校應該重視實踐制作,讓學生通過實踐制作,掌握電路設計的技能,了解工作流程,實現理論與實踐的有效融合。
2.3有效融合理論教學與實踐教學,提高學生的專業能力
理論與實踐相結合是高職院校教學中的重點,所以,在平時的教學過程中,高職院校應該根據自身的教學特色,合理安排電子設計自動化教學課程,不斷增強學生的學習熱情,以實現電子設計自動化教學的目標。高職院校可以把電子設計自動化課程與綜合實訓、模擬、數字、畢業設計等活動有效結合起來,讓學生根據教學內容,學習理論知識,掌握實際操作技巧,以培養學生的專業能力。同時,在實踐教學活動中,高職院校可以適當增加教學內容,讓學生自己動手制作實物,以增強電子設計自動化教學的趣味性,提高學生的學習效率。例如,在教學過程中,高職院校的教師可以根據學生的實際情況,采用任務驅動法,讓學生按照設計主題,自行設計電路,以強化學生對理論知識的記憶,培養學生的實踐能力。另外,在平時的教學過程中,高職院校的教師應該重視學生的學習情緒,根據具體的教學內容,適當安排學習任務,以充分調動學生的學習積極性,提高電子設計自動化教學的有效性。
2.4積極改進教學模式,合理制定評價方式
在以往的教學中,高職院校通常采用考試的方式,了解學生的學習情況,然而,雖然書面考試成績能夠反映出學生的理論知識掌握情況,但忽視了學生實際操作能力的考察,導致學生的專業能力不高,所以,在新課改的背景下,高職院校應該根據電子設計自動化專業的實際情況,合理制定評價方式,不斷提高電子設計自動化教學的質量,以提升學生的專業水平,促進學生的全面發展。在教學過程中,高職院校的教師應該重視學生實踐操作能力的培養,盡可能多地為學生提供實踐的機會,要求學生結合理論知識,設計、制作電路,以培養學生的學習興趣,提高電子設計自動化教學的效果。同時,在考試過程中,高職院校可以采用書面考試與和實際操作相結合的方式,讓學生根據考試要求進行設計和制作,并且根據學生的具體情況,合理進行評價,以增強學生的學習熱情,提高學生的專業水平。
3總結
總而言之,電子設計自動化教學是理論性和實踐性較強的學科,對學生的專業要求較高,所以,在教育教學過程中,高職院校應該根據學生的發展需求,合理安排電子設計自動化教學課程,積極改進教學模式和評價方式,努力創造良好的學習環境,不斷增強電子設計自動化教學的吸引力,以激發學生的學習積極性,提高學生的綜合能力。
參考文獻
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現代的電子設計自動化教學的主要任務是要建立一個健全的電子設計教學體系,以解決學生只是學習零碎的知識而用不出來的矛盾與尷尬。為了使我院電子信息工程專業的電子設計自動化教育緊跟社會的發展,改變現今高職與社會脫節的現狀,必須要對現有的電子設計自動化專業教學課程進行改革。
二、課程改革的思路
進行電子設計自動化教學課改,必須要明確課程改革的思路。在課程教學改革中,應當貫徹以學生為主體的指導思想,引入校企合作、任務領域的開發機制。課程標準修訂和課程設計過程中要與企業緊密合作,以企業對新型電子產品設計研發能力的要求為課程核心。電子設計自動化課程改革的思路需要考慮到以下幾點:
1、對專業崗位群進行企業調研。在進行課程調研時,要與專業調研相結合,在選取調研對象時應廣泛選取不同性質、不同類型、不同規模的企業的工程技術人員進行調研。調研的方法可以采用問卷調查法,通過調研及座談根據電子信息工程技術、應用電子技術專業人才素質的要求,把所涉及到的職業活動分解為項目,再對工作項目進行分析,獲得每個項目的具體工作任務,并對完成此項任務所需要的職業能力作出詳細的描述。
2、以工作過程為導向,設計學習情境實施的教學資料、教學方法與組織。在教學方法上,不拘泥于某幾種教學方法,而是根據學生的個性特征及教師的教學特點,運用各種各樣的教學方法達到教學的目的。在教學組織上,采用模擬項目開發的方式,按照企業管理方式進行項目管理,讓學生身為“準員工”體會工作環境和工作過程,強化學生的自我管理能力和組織能力、鍛煉學生的合作、溝通能力和責任心。
3、根據行動領域設計學習領域及學習情境。結合電子設備裝接工的國家職業標準,確定了“電子設計自動化”這一行動領域對應的學習領域學習目標與學習內容,再按照學生學習規律與職業成長規律將學習領域劃分為5個學習情境,構成5個學習情境組成的學習情境庫,方便對不同基礎的學生組織教學。
4、融入電子制圖員、助理電子設計師職業標準、企業標準、電子設計的主流器件、新技術、新工具等“六新”,結合企業操作技能要求和工藝標準,確定課程標準。然后,根據典型工作任務的特點,將各教學內容進行知識的解構。按照職業成長規律與認知學習規律,以項目的形式,將課程分解為若干學習情景,將之前解構的各知識點重構到相應的學習情景中,真正實現“用什么,學什么”。
三、改革的方法
明確了電子設計自動化課程改革的思路后,就需要采取相應的措施方法來實施改革。筆者提出以下幾點改革方法建議,以供參考。
1、調查研究法。可以成立專門的課程改革團隊,深入行業企業一線進行人才需求調研、崗位工作知識能力素質要求調研、學生崗位工作適應性調研、專家訪談、畢業生訪談等,收集課程改革第一手材料,然后進行數據匯總、處理和分析,把用人單位對學生的要求與課程改革有機地結合起來,使課程改革與建設方案更加符合社會需要,更具有針對性和可操作性。
2、探索實踐法。探索實踐法主要是指在實際的教學組織過程中,按照課程改革方案不斷優化教學方法,提高學生學習效率和教學效果,特別是提高教學質量的自我監控能力,以實踐的方式探索適合高職信息工程類專業學生電子設計自動化課程的教學方式及方法。
3、試點對比分析法。通過試點班級、試點教師實施課改教學,記錄課程教學的過程以及出現的問題,主要包括學生的主動學習意識和課程的參與度,學生的學習態度和學習效果,教師的教學組織是否合理,講義的內容組織是否合理,教學資料是否充分等;然后進行縱向的歷史對比分析和橫向的試點與非試點對比分析,找出課程實施中的問題,并研究提出解決問題的方法和措施。
四、課程改革的特色
針對我院的實際教學情況以及設施條件,結合當前社會對電子設計自動化人才的需求,在實行電子設計自動化課程改革時,應當建立起具有本院特色的課程改革體系,因材施教,以使本院學生更好的融合所學電子設計自動化知識在實際工作中的應用。
1、工學結合,“教、學、做”合一。以職業能力為核心、融入職業標準,以真實工作任務為載體,創設“教學做”一體化的教學情境,實行行動導向的教學模式。
2、提出虛實結合、軟硬結合、實驗室與網上虛擬實驗實訓結合的新的實踐教學體系。充分利用網絡的虛擬實驗實訓室,開展虛擬平臺的仿真教學。實現教學資源的校內、校外共享。
3、學習與工作接軌,能力培養貫穿始終。體現課程設計與教學活動的“漸進性、真實性、實用性、先進性”,學生學習的過程就是實際的工作過程,實現了與實際工作的零距離接軌。