新形势下的“电子技术基础”课程建设与实践

姚福安?徐向华?魏爱荣?高宁?蒋华军

摘要：针对当前“电子技术基础”课程教学中存在的问题，根据新的教学计划要求，对“电子技术基础”课程在理论教学、实践教学、教材建设等方面进行了广泛深入的探索，实践证明改革方案正确，教学效果显著，极大地提高了学生综合应用电子技术的能力和创新能力。

关键词：电子技术基础；实验教学；EDA技术；工程实践能力

作者简介：姚福安（1963-），男，山东巨野人，山东大学控制科学与工程学院，教授。（山东 济南 250061）

基金项目：本文系2012年山东省高等学校教学改革立项项目（项目号：2012105）、山东大学物联信息技术与系统工程国家实验教学示范中心的研究成果。

中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2014）15-0065-02

“电子技术基础”主要由“模拟电子技术基础”、“数字电子技术基础”、“电子技术实验”和“电子技术课程设计”系列课程组成。它是信息类所有专业的科学基础平台课程的必修课，是联系公共基础课和专业课的一个极其重要的桥梁。在山东大学（以下简称“我校”）启动的新一轮本科生培养计划中，将“模拟电子技术基础”、“数字电子技术基础”两门课程的理论学时分别减少到48学时，将两门课程的实验学时分别提高到了32学时，而“电子技术基础课程设计”课程采用集中在1周内完成。

当前高等教育普遍存在“重理论”、“轻实践”，“偏重仿真”、“轻视实验”等现象。为此在新的形势下，笔者本着强化基础、开拓学术视野、培养创新思维的指导思想，大力开展研究型教学模式，注重学生的创新意识、创新方法和创新能力的培养，提高学生的自主学习能力，大力推进课外学习，对“电子技术基础”课程进行了全面的改革和探索。

一、修订了“电子技术基础”课程的教学计划

结合电子技术的发展趋势，借鉴国外同类著名教材，参考国内同类高校“电子技术基础”课程的教学安排，制订了“保证基础、重视实践、体现先进”教学理念的教学计划。

1.“电子技术基础”课程内容突出了基础性

“电子技术基础”课程是信息类专业学生入门的一门技术基础课，其教学目标是要求学生掌握基本的电子电路理论知识，培养学生独立分析解决实际问题的能力。掌握扎实的“电子技术基础”课程理论基础知识，是培养学生创新能力的基础。例如在“模拟电子技术基础”课程中，晶体管“微变等效电路”的建立、晶体管“高频等效模型”的分析及“數字电子技术基础”课程中“逻辑代数”等内容仍给予了充分的保留。

2.“电子技术基础”课程内容突出了实践性

“电子技术基础”课程的特点就是实践性强，该课程内容应突出其应用特性，突出理论联系实际性。例如在课程内容上适当减少分立元器件的内容（尤其是内部的工作机理），重点讲解电子器件的外特性，增加了“集成电路”部分内容，加强了系统分析及实际工程应用案例等方面的内容。

3.“电子技术基础”课程内容突出了先进性

电子技术是当今社会发展最快的技术之一，新器件、新工艺、新技术日新月异，其教学内容应与时代发展同步。例如在“数字电子技术基础”中增加了“现代数字电路设计中”采用的“硬件描述语言（VHDL）”方面的内容，增加了“大规模可编程逻辑器件（CPLD/FPGA）”的知识。

二、修订了“电子技术基础”教材

教材是体现教学内容和教学要求的知识载体，是进行教学的基本工具，是提高教学质量的重要保证。培养具有国际化视野的一流人才，教材必须与国际知名大学相关教材接轨，编写适合我国实际现状、具有自己特色的教材。

1.引入先进的技术及设计工具

根据目前国外同类教材的发展，笔者修订的教材强调实际工程上的分析方法和应用，重视对学生实际工作能力的培养；在教材中融入了使用软件工具进行模拟、分析、设计问题的方法；增加了新的教学内容，将EDA（电子设计自动化）技术引入到教材中；增加新的模拟集成器件及分析方法，例如“电流型集成运算放大器及应用”等。

2.精简内容，突出重点

“电子技术基础”课程理论课时逐渐减少，而新工艺、新技术、新器件越来越多，精简陈旧内容，优化教材结构，注重学科发展是教材编写的主要问题。新修订的教材采取的方法是：减少了分立元件内部工作机理的介绍，减少集成电路内部工作原理的分析，加强中大规模集成电路应用的内容；增加功能模块法设计电子系统的内容，减少小规模集成电路设计电路的方法。

3.传统与发展相融合，在融合中体现创新

根据信息类专业要求工程技术应用能力强的特点，教材应尽可能反应当前电子技术发展的最新动态，本教材在教学中融入实际工程应用能力的培养，增加了新技术、新方法的介绍，并配合实验教学，使学生掌握分析、设计电子电路的新工具和新手段，同时该教材又注重了传统知识的延续，保持了内容的联惯性，使教材具有较强的可读性。该教材既满足了本科教学需要，又便于学生自学，同时还适合工程技术人员查阅资料。

三、全面改革“电子技术基础”实验教学

“电子技术基础”课程的最大特点之一就是实践性强，学生不仅要掌握电子技术相关的理论知识，更重要的是要通过诸多的实践环节提高学生的应用能力。针对当前实验教学内容陈旧、实验手段单一、实验设备落后、实验项目扩展性不强等问题，笔者从实验室硬件平台建设、实验课程体系、实验教学内容、实验教学方法及手段等方面，逐步实现与国际接轨。

1.搭建了具有国际水平的实验教学硬件平台

培养具有国际一流水平的本科生，实验室必须具有国际水平的测试仪器、仪表。为此笔者将“电子技术基础实验室”全部配置了国际著名公司Aglent（安捷伦）生产的DSO-2002A数字存储示波器、DDS信号发生器等国际一流的实验仪器；“EDA（电子设计自动化）实验室”安装了正版的国际流行的最新电子电路计算机辅助软件NI公司的Multisim12.0；“电子设计创新实验室”与国际知名公司TI公司联合成立了“山东大学—美国德州仪器大学生创新中心”，TI公司提供最新的DSP（数字信号处理）、单片机及模拟集成器件供学生参加科技创新制作、电子设计竞赛等创新活动。

2.研制了训练学生综合素质及创新能力的实验装置

目前传统的“电子技术实验装置”大多是功能简单，实验项目单一，综合性差，难以完成对学生的设计能力、创新能力的训练。为此笔者为“电子技术基础实验室”开发研制了“电子技术综合实验教学装置”，该实验平台采用全开放式设计思路，在该实验平台上可以完成“基本实验”、“综合实验”和“设计实验”，为学生留有足够多的资源，能更好地激发学生的创造思维能力；为“EDA（电子设计自动化）实验室”开发研制了“FPGA现代数字系统设计装置”，该实验装置采用Xilinx公司最新技术Spartan-6 FPGA开发的数字系统，在该系统上可以完成各种数字系统的设计，例如微控制器设计、多媒体数字信号编解码器设计、嵌入式系统的开发等，全面训练学生掌握国际最新技术进行设计数字系统的能力。为“电子设计创新实验室”开发了“现代电子设计综合训练系统”。该系统由灵活的功能模块组成，功能模块包括：单片机最小系统模块、CPLD/FPGA模块、信号调理单元模块、A/D和D/A模块、输入及输出模块、信号产生和变换模块、功率放大模块等。在进行电子设计教学中，首先将这些单元模块让学生焊接、调试成功，然后根据具体的设计任务，将多个功能模块互相连接，即可实现整个系统的功能。该实验装置功能强大，扩展灵活，结构紧凑，可反复拆卸。这种完全开放式的教学装置对培养学生的创新能力起到了非常好的效果。

3.建立“层次化”的实验教学体系

根据“电子技术基础”课程的要求，加强理论课与实验课之间的联系，精选了实验教学内容，做到经典与现代的融合，将实验教学分成四个层次。

第一，基础层实验：该部分是学生初次进入电子技术学习所做的基本实验，包括常用电子元器件及集成电路性能测试，常用电子电路的测量。目的在于加深学生对电子技术基本理论的理解，培养学生对电子技术实验的兴趣。

第二，設计层实验：该层次将验证性实验转变为设计性实验。教师将实验项目及要求提出来，让学生自己设计实验电路、实验步骤、实验方法，最后到实验室进行安装、调试，写出实验报告。目的培养学生理论联系实际的能力及书写设计性实验报告的能力。

第三，综合设计层：该层次是要求学生利用新的器件，采用新的设计方法及手段设计完成综合性较强的电子系统，要求学生熟练利用EDA（电子设计自动化）技术设计、分析电子电路，目的培养学生综合运用电子技术的能力。

第四，创新研究层：对于理论知识扎实、动手能力强的学生，要鼓励他们参加电子设计竞赛及其他各类创新活动，教师可以给出适合不同专业方向的综合性较强的课题（可以以历届全国大学生电子设计竞赛题目作参考）共学生自由选择，采用开放式教学方式，培养学生独立进行科学研究的素养，培养学生的合作精神，培养学生撰写科技论文的能力。

4.建立基于“全过程监控”式的考核方法

实验课程的考核相对于理论课考核要复杂的多，不仅要考查实验结果，更应该注重考核实验过程。完成一个实验的基本过程是“实验预习→实验设计→实验操作→实验故障排查→实验结果分析→实验报告撰写”，所以只有采用“全过程”考核，才能对学生公平客观的评价。要求对每个学生的每次实验过程均有记录，主要包括：学生出勤情况、实验仪器操作情况、实验测试情况、实验报告的撰写规范情况；对于2人以上完成的综合实验，对每个人采取“答辩”方式提问，询问电路的设计思路、该电路存在的问题、电路安装调试中出现的问题及解决办法等。理论考试采用闭卷考试，主要考查学生的电子电路的测试方法、常用仪器仪表的使用、误差分析及处理、电路测试理论及技术等。将全部实验的平时成绩和考试成绩（各占50%）相加定为学生的最终成绩。

四、结语

综上所述，在新的形势下笔者对“电子技术基础”课程的各个教学环节进行了探索与尝试，通过在控制科学与工程学院、电气工程学院2011级14个班级中实施，总体效果显著，学生普遍反映提高了学习电子技术的兴趣，提高了动手能力，能熟练掌握常用的电子仪器，掌握了先进的电子设计方法，提高了学生参加各类科技竞赛的热情，并且在参加的各级科技竞赛中，均取得了优异的成绩。目前存在的最大问题是实验室如何大面积、持续地对学生开放，如何提高教师投入教学的积极性，如何建立更加科学的管理体系等问题，以上这些问题还有待于进行更加深入细致的研究。

参考文献：

[1]范爱平，周常森.数字电子技术基础[M].北京：清华大学出版社，

2008.

[2]王济浩.模拟电子技术基础[M].北京：清华大学出版社，2009.

[3]姚福安，周常森，万鹏，等.建设电子设计立体化教学平台[J].实验室研究与探索，2006，25（6）：688-691.

[4]姚缨英，韦巍，马皓，等.电类基础实验课关联化教学模式的探索[J].电气电子教学学报，2013，35（3）：69-71.

[5]郑君里.试谈电气工程与信息科学领域基础课程教学改革[J].电气电子教学学报，2006，28（1）：1-5.

（责任编辑：王意琴）