电路设计实训总结范文

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中图分类号：G434文献标识码：A

前言微电子技术是现代电子信息技术发展的重要前沿领域，取得了很好的经济和社会效益。微电子技术的发展和应用为促进了电子产品设计及制造领域的变革。微电子技术是以半导体工艺为设计载体，通过器件电路或者硬件描述语言描述硬件电路的连接，再利用专业的开发和设计仿真软件进行工艺仿真、电路仿真和版图设计，最终完成半导体工艺流程、电路硬件集成。在实训教学的过程中，容易将学生带入到工作环境的实景，能够提高学生主动学习的兴趣，激发学生的求知欲。在微电子技术的实训教学过程中，利用设计辅助软件让学生加深对专业理论知识的深度理解，通过实训内容的合理安排，验证所学的专业知识，掌握设计方法和实现手段，从而达到理论和实践有机结合的教学目的，实现本专业学生素质教育培养的最终目的。

1现阶段微电子技术教学模式分析

微电子技术具有抽象、层次化、流程复杂的特点，在教学过程中，应该根据微电子技术的特点，在器件模型、硬件描述语言、配套软硬件、实验内容及课程内容设置等几个方面进行课程教学的改革。

目前，微电子技术的实训教学，主要围绕集成电路工艺、硬件描述语言、可编程器件等环节开展。硬件描述语言具有设计灵活、电路设计效率高的特点。大规模可编程逻辑器件通过编程来实现所需的逻辑功能，与采用专用集成电路设计方法相比，具有更好的设计灵活性、设计周期短、成本低、便于实验验证的优势，在实训环节得到了广泛的采用。现场可编程门阵列（FieldProgrammableGateArray，FPGA）能够提供更高的逻辑密度、最丰富的特性和极高的性能，因此，数字集成电路的实训内容，主要围绕FPGA的内部结构以及资源分布做相应介绍。

微电子技术的实训教学在本科教学中具有极强的实践特点，尤其是作为电子科学本科教学，对学生的电子设计思维模式的构建有着重要作用。实践教学离不开大量的实训反馈。目前大多数高校微电子技术的授课课时数一般安排为48课时，其中实验课占10课时，实践课和理论课的课时数比例约为1：3.8，且课程多安排在三年级。从课时安排来看，存在重理论轻实践的弊端，容易让学生产生盲目应试的想法，导致学生只注重考试，而忽略了至关重要的实践环节。另外，微电子技术课程最好作为专业基础课程，为学习其它多门课程打下良好基础。在微电子技术课程开展教学和实训的时候，最好与学生的其它专业实习的时间错开，让学生能够更加专心对待，避免专业知识和概念的混乱。如果将微电子技术课程课实训安排在四年级第一学期，非常容易与毕业实习、求职环节发生冲突，导致学生对微电子技术课程和实训内容认知不足，仓促应付课程和实训内容，不利于对学生电子设计能力的培养，也会降低学生的就业竞争能力。

微电子技术的实训环节对于本科生而言，会给学生产生软件编程的想法，不能真正将电路设计的理念深化，会造成实验内容的创新性不够，教学成果难以达到预期。

2微电子技术实践环节教学

本课题对现阶段微电子技术课程和实训环节做了深入分析，总结了教学过程中存在的问题及改进需求，对未来的微电子技术实训教学模式进行的理论和实践探索。自动化设计软件是的设计人员可以在计算机上完成很多复杂计算工作。微电子技术软件通常在服务器或者多线程工作站运行，自动化程度很好，具有很强大的功能和丰富的界面。在高校中开展的微电子设计类实训课程是一门实践性很强的专业基础性课程，既可以由学生独立完成，也可以设计成分工协作的实验项目。

为了提高学生对微电子技术的理解和设计能力的掌握，微电子实训由32个课时组成，其中课内实验分配了16学时、微电子设计实训分配16学时，重点提高学生的动手能力和主动思考能力，激发学生的创新思维。

2.1课内实验设计

微电子技术课程的课内实验包含基础验证性实验和研究型实验，其目的是掌握基本的硬件描述语言的编程方式及技巧，并能够采用模拟器件设计模拟集成电路，让学生能够具备独立设计集成电路的能力，熟悉集成电路设计计算机辅助设计手段，结合以往的电子电路知识，完成基本器件的设计和调用。

课内实验设计以工艺器件仿真、电路设计仿真手段为主，利用准确的工艺和器件模型，准确模拟集成电路工艺的流程和半导体器件的电学特性。软件仿真已经成为新工艺、新器件、新电路设计的重要支撑手段，可以在短时间内建立实验环节、调节参数、修改电路结构，弥补实验室硬件投入不足以及对多种实验室耗材的依赖，有利于学生建立系统性的知识结构。另外微电子技术的课内实验也包含综合性实验环节，通过调用基本功能模块，设计一个适当规模的数模混合集成电路，提高整体电路的综合性能指标，实现良好的信号控制和传输，提高学生的综合设计能力。

例如，半导体工艺演示实验可以快速呈现不同工艺流程和工艺环境对工艺结果的影响，能够设定不同的偏置条件来研究器件的能带、电场、载流子浓度分布、伏安特性等内部特征，避免恶劣繁杂的对物理过程的解析建模，具有直观和形象的特点，加深学生对理论知识的理解和提高学习的积极性。可以针对成熟工艺，利用仿真软件进行器件和电路设计。实际过程中，参照经典的器件结构和电路模块单元，开展新特性、新功能的设计性实验，锻炼学生综合知识的能力，面向工程实践，对专业知识进行融会贯通。这个过程需要授课教師根据学生的已开设课程和知识结构来编写适宜的实验辅助教材，对实验内容进行精巧的设计及和细致地指导。

2.2实训环节设计

微电子技术实训环节旨在锻炼学生的实践动手能力，掌握集成电路设计开发流程，能够根据系统的性能指标进行分层分级设计，根据硬件电路的额性能特点来构建规模化电路。在实训环节中，强调综合设计能力的培养，利用微电子设计的计算机辅助设计工具完成一定规模电路的设计、仿真、版图设计、版图检查等环节。通过微电子技术实训环节的练习，学生能够培养独立设计能力、系统分析能力、电路综合能力等，为将来进入研发设计类型的工作岗位打下坚实的基础。

对实训环节的考核，采用大作业或者设计报告的形式，让学生通过查阅参考文献进行设计选题，发挥学生的主观能动性。通过对参考文献的参考和综述，掌握课题的结构和流程设计，充分了解系统的模型，理解各模块对系统设计的影响。实训环节是的一次较为系统的设计方法训练，不仅可以巩固课堂和教材上的内容，还可以引入实际工程系统的指标要求，锻炼学生的综合规划和设计能力。

3微电子技术教学改革实施效果

通过微电子技术的教学和实训模式的改革，在实践中积极总结得失，发现微电子技术的教学该给能够帮助学生提高微电子设计的专业素养，主要体现在以下方面：

1）学生对微电子技术课程内容的理解程度大幅提高，原先学生对课本的知识抱有敬畏的心理，在课程和实践环节之后，都产生了很大程度的自信。微电子技术课程、实验、实训考核成绩的优秀率也大大提高，表明通过微电子技术的教学和实践改革，学生能够比较好地掌握课程大纲所要求的内容。

2）通过细致地设计实践环节，能够调动学生学习专业知识的积极性，实验项目的完成情况比较理想，报告内容的撰写也更加细致、全面。

3）通过综合设计实验和实训，让学生勤于动脑，在多种手段和方法中，寻找最优的方案，优化设计过程。

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编者按：项目教学法是以项目为主线、教师为引导、学生为主体的一种教学活动，它将传统的特定课程转化为一系列教学项目，改变了以往“教师讲，学生听”的被动教学模式，有利于激发学生的学习兴趣，提高学生分析问题、解决问题的能力以及动手能力，从而提高教学质量。近年来不少学校都在尝试项目教学法，本期我们选取了3篇相关文章，其中既有针对理论性和实践性都很强的课程的项目教学，如单片机教学及实训、数字电子技术，又有借鉴德国职业教育模式的数控技术专业跨课程项目设计，都取得不错的效果，可供大家参考。当然，项目教学法在实施过程中还存在一些问题，我们期待有更多的教育工作者去发现和解决，积极探索和研究适合各专业课程的教学方法。

单片机原理与应用[1]是一门理论性和实践性都很强的课程，相应的教学及实训具有很强的技术性和应用性，在本专业教学中占有很重要的位置。项目教学的目的是在单片机原理与应用课程教学中使学生容易理解和掌握单片机的基础知识，掌握与其相关电子电路的分析、设计方法，掌握软硬件电路仿真与设计，掌握故障的分析、查找及解决方法等。

单片机教学及实训的内容组织和过程管理，在很大程度上决定了单片机教学及实训效果的好坏。在传统教学及实训过程中，偏重理论教学，实验与实训过程中验证的成分过多，学生缺少独立创新方面的锻炼。为改变这一现状，在教学及实训中采用项目教学法，指导教师提出教学及实训任务，并将任务进行剖析，分解成不同的小任务，引导学生对任务进行分析、仿真和设计，精心组织教学及实训过程，鼓励学生相互讨论、上网查阅资料和提出不同的意见，甚至抛开教师布置的任务独立选择课题，以最大限度地激发学生的主观能动性。

1 项目设计与过程管理

1.1 教学及实训项目设计

采用项目教学法进行单片机教学及实训，首要的任务就是进行项目设计。设计的内容要尽可能涵盖单片机知识点[2]，同时要能吸引学生，项目设计的难易要有梯度性，以满足不同学生的需求。例如设计校时数字钟时，基本要求为：任务一中要求8位数码管显示一串数字(学号)；任务二中要求设计完成一个数字钟(不可校时)。此外还有扩展要求。任务一扩展：8位数码管切换显示学号和生日，切换时间为1 s，通电后先显示学号；任务二扩展：扩展3个按键K1，K2，K3，能对数字钟进行时、分和秒的校时。

每个项目既有总体目标，又分别由不同的任务组成，由浅入深，循序渐进，兼顾不同层次的学生，同时精心编写教学及实训指导书，给学生相应的指导。

1.2 教学及实训过程组织

教学及实训过程的有序组织是教学及实训质量的保障，通过对教学及实训过程的有效控制，既能调动学生的积极性，也能提高教学及实训的可操作性和实践性。

1.2.1 标准化设计

教学及实训的目的之一就是模拟企业的生产过程，让学生感受未来的工作要求与标准。在教学及实训中，电路设计与技术指标采取企业标准，让学生体会标准化的生产过程，培养严谨的学习与工作作风。如硬件电路原理图和PCB版图的设计，从器件的型号到PCB板的尺寸、线间距及图纸大小，都有严格的标准。

1.2.2 利用好仿真教学软件

教学及实训项目的实施，是学生进行电路设计、软件设计及综合调试的过程，特别是在电路安装调试时，学生会出现各种各样的错误，需要不停地修改，但这样容易造成元器件的损坏。如果先利用仿真软件进行仿真实验[3]，这样，绝大部分的错误就可以在仿真软件上进行修改，既降低对元器件的损坏，又可以提高教学及实训效率，达到事半功倍的效果。

例如数字钟的设计，先在Proteus软件上进行硬件电路设计，然后进行软件设计，最后在Proteus仿真软件上进行综合调试，软硬件上的修改方便快捷。只有仿真成功后才可以进行电路板的焊接与调试，这样，绝大部分的错误在仿真过程中得以解决，既节约了时间，又减少了元件浪费。

1.2.3 教学及实训过程强调以学生为主

以实验室为教学及实训室，每名学生一台电脑，一组元器件，一套工具，创造独立的工作环境与氛围。在此基础上，强调学生独立完成教学及实训任务，调动学生的积极性与主动性。例如项目硬件设计、软件编写，完全以学生为主，尊重学生的选择，哪怕是错误的实现方法，也要慢慢引导，使其领悟到错误的原因。教师通常在项目实施前期对项目功能、重点理论与操作方法等做简要介绍，对教学及实训过程中的共性问题进行讲解，项目完成后进行问题的剖析总结，做辅和引导性的工作。

1.2.4 教学及实训考评方式强调过程考评

考评的方式、方法在很大程度上影响教学及实训过程的实施和效果，如果只看结果而忽略过程，就会打击部分学生的积极性。例如，一名学生积极努力地去实现项目中的某个子任务，但没有完成，如果给出较差的考评就可能使其失去信心和主动性，或者干脆放弃后面的任务。

因此，考评要注重教学及实训过程，兼顾结果，要让那些努力的学生取得不错的成绩，使取得成功的学生成绩优秀，这样就能调动学生的积极性和主动性，促使其继续查找问题、更改设计并取得好的成果。

1.3 教学及实训过程总结

教学及实训采用项目教学法，而且是采用项目中任务的递进方式进行，在每个任务完成以后，都要进行总结，首先搜集教学及实训中出现的各种问题，其次是与学生一起分析发生问题的原因，最后是找出问题的解决方法并避免问题再次发生。这样，既总结分析了当前的问题，又为后面的教学及实训打下基础。

2 结束语

单片机教学及实训是一项综合性很强的教学过程，除了单片机知识，还涵盖了数字电路、模拟电路等知识，既有硬件设计，又有软件编程。既要设计涵盖知识面丰富的项目，又要精心组织其过程。这就需要教师不断地加强科学研究，并把科研成果反映在教学及实训中；还需要教师不断地改进教学及实训方法，提高教学及实训效果。

参考文献

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中职学校的教师要深入企业，了解电子类企业对Protel课程的岗位能力需求，根据实际岗位需求确定教学目标，按照实际的生产流程合理整合教学项目，遵循中职学生的认知规律设计具体的工作任务。项目任务的选择与确定是实施项目教学成功的关键。将中职Protel课程整合为熟悉Protel软件操作、单管放大电路设计、收音机电路设计、USB接口电路设计和单片机控制电路设计等六个项目。每个项目又划分成多个相互关联的任务，比如单管放大电路设计项目由原理图编辑器参数设置、单管放大电路原理图绘制等多个任务组成。这样由浅入深，分散教学重点和难点，便于学生掌握Protel课程的专业知识技能，实现教学目标。

二、合理组织执行任务

执行任务是项目教学法的核心环节。教师设计好具体的工作任务后，编写工作任务书，给学生分配任务，让学生分组合作学习。遇到问题时，教师不要直接告诉学生答案，而是提供给学生必要的学习资料和合理的建议，引导学生主动寻找解决问题的方法和答案，提高学生自主学习的能力。

1.师生互动，营造轻松的学习氛围

利用多媒体和机房创设真实的工作情境，必要时教师先演示一遍操作流程，学生边学边练，然后教师随时解决学生在操作中遇到的问题。在任务实施过程中，教师将学生按照个性特点和学习成绩分成二人小组。教师提出引导性问题，鼓励学生进行组内和组间讨论交流，以小组合作的形式发现问题、解决问题，进而完成学习任务。当学生出现一些影响后续操作的关键问题时，教师要不失时机地给予纠正指导，让学生多积累正确的绘图经验。在课堂上理论知识以够用为主，遇到什么知识，教师就给学生讲授相关内容，避免单纯的理论灌输。教师把课堂还给学生，让学生做项目的负责人，培养学生的责任感，激发学生的学习兴趣，提高学生组织、实施任务以及解决实际问题的综合能力。

2.成果展示

任胀瓿珊螅每组学生进行成果展示，说出自己的设计思路和实施过程中遇到的问题及解决方法。教师要及时总结。学生在分享别人成果的同时，丰富了自己的学习方法，提高了思维组织和语言表达能力。比如在调用元器件的操作中，有浏览器法、菜单命令法、鼠标右键和快捷键等方法。学生在绘制原理图时可能只熟悉一种操作，当别人分享其他更快捷更方便的方法时，自己也就学会了一种新的操作方法，并且积累了丰富的学习方法。教师对其成果进行肯定性评价，让学生体会到成功的喜悦，最大限度地激发学生的学习热情，提高学习积极性。

3.评价总结

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二、基于工作任务的课程改革

1．改革目的

“印刷电路设计”是应用电子技术专业的一个重要实践课程。在课程教学过程中，学生通过一个较为完整的工作任务，可以加深对本门课程所学理论知识的理解与应用，提高学生对所学理论知识的综合运用能力，使学生对Protel电子线路设计、Protues、KeilC等电子设计软件有较深的掌握。同时，通过工作任务锻炼还可以培养学生独立工作的能力，为将来从事电子电路设计打好基础。

2．改革内容

(1)课程整体设计。根据企业电路设计助理工程师职业岗位技能要求，以训练学生的电路图绘制、电路板设计与制作的综合职业能力为课程目标，选择了企业典型工作任务项目“开关稳压电源电路板设计与制作”作为课程内容的主要载体，并对“印刷电路设计与制作”课程进行整体设计。

(2)以岗位工作任务贯穿整个教学内容。“印刷电路设计与制作”课程的目标是培养学生具备电路图绘制仿真、PCB设计、电路板制作的能力，达到企业助理工程师的职业标准。这一目标的实现需要通过相应的工作任务来完成。因此，必须对课程进行深入的项目化开发，同时将电路板设计工程师职业资格标准、电子工艺相关内容也引入到课程中，借鉴企业培训员工的工作流程和工作标准，使学生通过课程学习不断熟悉今后岗位工作的标准和典型工作任务，在课程项目实践中锻炼动手能力、团队协作能力和实践精神，以及牢固的专业技能，使学生在今后就业时能迅速适应工作环境并进入工作状态，从而符合高职教育对人才培养的需求。

(3)考核评价方法的改革。由于本课程以企业工作任务作为学习的主线，因此考核应以学生职业能力的培养为依据。考核的内容包括:学生所做开关稳压电源的质量、原理图与PCB设计、同学之间相互的评价、团结协作的能力、课程总结报告等等。在工作任务的各个阶段及时给予评价，注重过程考核，让学生在各个阶段都有收获。