电路设计的基本方法篇1
关键词：全寿命成本；输电线路设计；设计方法
中图分类号：tm621.5文献标识码：a
一，输电线路全寿命成本的预测模型
1，预测模型研究流程
对输电线路全寿命周期成本分析研究的本质是:在输电线路的设计阶段,在系统规划给定的决策信息条件下,基于输电线路的一般设计,对输电线路全寿命周期内的所有成本进行有效地预测,以根据全寿命成本的比较对输电线路的原有设计进行必要的反馈以改善其设计,使之符合输电线路建设的全寿命理念要求。
既然本项目是对输电线路全寿命成本进行先期的预测性研究,因此,应界定输电线路全寿命成本预测分析基本的前提假设条件,即在设计阶段,输电线路的全寿命成本预测是在输电线路的正常设计、正常施工及正常运营的情况下进行的,不考虑输电线路全寿命周期中的不可预测的偶然事件影响。
本文推荐的全寿命成本预测模型研究流程是:在输电线路部分确定性己知条件下,由常规性设计的经验,进行输电线路后续本体的设计假定,从而确定模糊的假设条件,如后续设计部件大约的型号、数量等参数,以此进行输电线路各个设计过程的全寿命成本计算。
依据输电线路设计过程进行的输电线路全寿命成本计算思路，在实质上,无论是在输电线路哪个设计过程及设计层次,通过已知的确定设计条件及根据设计经验确定的后续其它部件设计的模糊条件,构成输电线路一般设计的所有条件,由此,在足够的设计信息下根据同一分析方法进行同样的输电线路全寿命成本计算。
2，全寿命成本表示方法
依据输电线路的设计过程,在各类确定的及模糊的部件设计条件及设计参数下,其全寿命成本的的现值是与路径相关的成本现值、导地线的全寿命成本现值、杆塔的全寿命成本现值、基础的全寿命成本现值、绝缘子的全寿命成本现值、金具的全寿命成本现值、防雷及接地的全寿命成本现值、其它成本的全寿命成本现值等之和。
二，基于全寿命成本的输电线路设计方法
设计作为输电线路项目全寿命周期管理的龙头环节,全寿命周期设计意味着,在设计阶段就要考虑到产品寿命历程的所有环节,以求产品全寿命周期所有相关因素在产品设计阶段就能得到综合规划和优化。输电线路设计不仅是设计功能和结构,而且要考虑到电网的规划、线路本体的设计、线路的施工安装、线路的运行、维修保养、直到回收处置的全寿命周期过程。
根据全寿命成本的预测分析及输电线路的分层次设计方法,可建立基于全寿命成本的输电线路设计方法,其本质是:在系统规划给定的决策信息条件下,在满足输电线路各部件及整体技术性要求的基础上,通过一般性的设计,对输电线路全寿命周期内的所有成本进行有效地预测,从而可根据全寿命成本的比较对输电线路的原有设计进行必要的反馈以改善其设计,使之符合输电线路建设的全寿命理念要求。该方法的设计流程可见下图基于全寿命成本的输电线路“分层循环反馈”设计流程：
由上图可知,输电线路的设计是基于全寿命成本的分层次设计,即各个层次的设计均需全寿命成本的循环比较来进行具体设计的选择,可称为“分层循环反馈”设计方法。应用本设计方法,输电线路的设计和全寿命成本的预测是共同进行的,即各个层次的输电线路设计及全寿命成本预测均是在部分确定的己知条件下,由常规性设计的经验,进行输电线路后续本体的设计假定,从而确定模糊的假设条件,如后续设计部件大约的型号、数量等参数,以此进行输电线路各个设计过程的全寿命成本预测,从而对设计方案的选择提供全局性的经济指标。
三，实例分析
本节以导线方案优选举例说明基于全寿命成本的输电线路设计方法。
1，前提条件的确定
经过预测模型研究流程分析,架空导地线路全寿命成本的具体分析是在输电线路路径已选择完成的情况下,经过导地线的具体设计已掌握了部分必要的已知条件,它们包括了:输电线路设计的具体长度；输电线路路径的不同地形比例及气象信息分区；输电线路经过地区的各类状况；输电线路导地线的型号及相应长度；输电线路导地线的预期设计使用寿命；输电线路导地线的失效模式及相应的失效概率。
2，成本模型的建立
导地线包括了导线与地线,由于两者的使用寿命不一致,因而需分别进行建模。导地线成本主要包括了建设成本(即初始材料成本及初始建造成本)、检测维护成本、维修更换成本、失效成本、线路能耗成本及残值等。
以某5o0kV输电线路工程导线方案比选为例,已知该项目的路径长度为119km,采用双回路,主要气象条件为最大风速32m/S,覆冰厚度10mm;系统输送功率额定为1200mw.通过计算比较发现：是依据本文推荐的“分层循环反馈”设计流程,完全可以精确预测整个项目方案的全寿命成本。
本文推荐的全寿命成本预测模型研究流程是:在输电线路部分确定性已知条件下,由常规性设计的经验,进行输电线路后续本体的设计假定,从而确定模糊的假设条件,如后续设计部件大约的型号、数量等参数,以此进行输电线路各个设计过程的全寿命成本计算。根据全寿命成本的预测分析及输电线路的分层次设计方法,可建立基于全寿命成本的输电线路设计方法一“分层循环反馈”,其本质是:在系统规划给定的决策信息条件下,在满足输电线路各部件及整体技术性要求的基础上,通过一般性的设计,对输电线路全寿命周期内的所有成本进行有效地预测,从而可根据全寿命成本的比较对输电线路的原有设计进行必要的反馈以改善其设计,使之符合输电线路建设的全寿命理念要求。最终本文以导线方案优选举例说明基于全寿命成本的输电线路设计方法。
结语
在输电线路设计中提出了基于全寿命成本的输电线路设计方法一分层循环反馈方法。根据输电线路的确定性已知条件和模糊性假定条件,建立了输电线路主要部件全寿命成本的分层循环反馈预测模型。该模型通过仿真计算输电线路全寿命周期内的所有成本,并对输电线路的设计流程加入反馈功能实现对设计方案的改进,使之符合输电线路建设的全寿命理念。通过案例分析,证明了基于全寿命成本的分层循环反馈方法切实可行。
参考文献
电路设计的基本方法篇2
关键词：RLC二阶电路；教学设计；教学方法
【中图分类号】tm1-4
引言
《电路分析基础》是电路与电子学这个知识领域的理论基础，主要针对电类本科有关专业（电力、电子、信息、通信、计算机等）的学生开设，是电类各专业的第一门电子基础课。
课程的基本教学任务是：通过学习，使学生掌握线性电路的基本概念、基本理论、基本分析方法和基本的仿真分析方法，重点培养学生的科学思维能力，分析计算能力和理论联系实际的工程观点[1]。
该课程共包含三部分内容，分别是直流电阻电路分析、直流动态电路分析和正弦交流稳态电路的分析。其中直流动态电路的分析，特别是“RLC二阶电路”部分，是学生往往觉得比较抽象、难懂的部分。这里以“RLC二阶电路”为教学实践对象，通过对该知识点进行教学设计与方法探讨，使学生掌握二阶电路的基本分析方法和工程应用，力求达到理论与实践相融合的教学效果。
一、教学难重点和学情分析
在对“二阶电路”进行教学设计和教学方法探讨之前，首先要把握教学内容的重难点，立足教学任务和目标，结合具体学情进行分析[2]。
电路分析的基本思想如流程图1所示，将实际器件用理想元件来模拟，搭建电路模型，采用电路分析的两大基本约束：基尔霍夫定律和元件的伏安关系，建立电路模型所对应的数学模型（数学方程），求解方程并分析电路响应的物理原理。对于一个给定的RLC二阶电路，如何建立它所对应的数学模型（二阶微分方程），需要用到在第一部分电阻电路中所学过的电路分析的基本方法，是本节内容的第一个重点；建立方程之后接下来要求解方程，二阶微分方程的求解在高等数学中已经学习过，电路究竟有几种响应形式，如何引导学生正确认识这几种响应形式所对应的物理内涵是本节的第二个重点，学生对于这部分的认识往往觉得比较抽象，需要对比分析，也要适当结合实例，是本节容的难点。
了解了难重点和基本学情，接下来将具体研究如何采用有效的教学设计和方法展开教学，使学生熟练掌握二阶电路的建立及应用。
二、教学设计与教学方法
在近几年的教学改革和课程建设中，通过各种形式的教学交流和总结，在教学中不断反思、调整和实践，力求将“教为主导，学为主体”的教育理念和方法融入具有经典理论的专业基础课中，使电路基础理论和基本方法能和电路仿真、工程实践融合起来。如在“二阶电路”教学中，通过调整、更新教学设计；借助电路仿真软件；综合利用讲授法、启发式、探究式、案例式等多种教学方法，增强教学的趣味性和实践性，达到了良好的教学效果。
1.承上启下自然导课
如何恰如其分的引入本节内容，是驾驭课堂的第一步。设计导课时，要注重前后知识点之间的关联，引导学生明确学习方向。
在学习“RLC二阶电路”之前，学生已经对一阶电路的结构特点和响应形式有了比较深入的认识。因此可以通过对一阶电路的回顾和总结，启发学生思考什么是RLC二阶电路，以及RLC二阶电路具有怎样的电路结构和特点。
2.层层递进论证严密
在导课环节，学生认识到：二阶电路是指由两个的独立动态元件构成的电路。那么首先从最简单的二阶电路（这里以只含有一个电容和一个电感的LC电路为例）入手，通过分析电路中电场能量和磁场能量之间相互转换的物理过程，使学生认识LC电路中的振荡现象，这是一个定性分析的过程。而LC电路中的振荡实际上是一种正弦振荡，要证明这一点，必须通过进一步的定量计算来实现。接下来引导学生使用电路分析的基本方法，通过对电路列微分方程并求解方程，使学生深刻认识LC电路中的正弦振荡现象。
3.分析讨论仿真对比
认识了最简单的LC电路之后，引导学生思考这样一个问题――如果将电路的损耗用电阻R来表示，串联在电路中，就构成了典型的RLC二阶串联电路，这样的电路又有怎样的特点和响应形式呢？接下来运用电路分析的基本方法，列写RLC串联电路对应的二阶微分方程，由高等数学中的知识――齐次方程的解是由特征方程的根决定的，对应在电路中即：电路的响应形式是由电路结构和R、L、C元件的参数决定的，那么接下来将讨论的问题是：如何根据各参数的不同，分析二阶电路的不同响应形式。
二阶电路的响应分为过阻尼、欠阻尼、临界阻尼和无阻尼四种状态。纯粹的数学计算是枯燥和抽象的，为了使学生对这四种响应形式有一个更直观的认识，采用较常用的multisim电路仿真软件，通过对参数进行设置，观察对比不同情况下的响应仿真波形，更具真实性和说服力[3]。
4.加强应用学科融合
前面的分析和讲授都只停留在理论分析和论证层面，那么二阶电路又有哪些工程应用呢？接下来进入理论联系实际环节，主要采用案例式教学方法，以“电火花加工”和“汽车点火系统”为例，结合电路原理图，分析二阶电路在工程方面的应用[4]。结合工程实例，在潜移默化中实现了理论和实践的有机融合，加深了学生对这一知识领域的认识，拓宽了学生的视野，是对基本理论和方法的进一步升华。
为了使学生对二阶系统有一个更形象的认识，接下来通过类比，分析皮球自由落体时，分别落在地面、沙滩及理想环境下的运动状态，来对比二阶电路的四种工作状态。让学生进一步认识到：二阶系统除了在电类方面的应用外，在物理、机械等更多学科领域也有着广泛的应用。鼓励学生课下查阅相关资料，进一步拓展思维，加强各学科之间的融合。
三、总结
《电路分析基础》作为电类各专业的重要专业理论基础课，是一门理论、仿真和实践有机融合的课程，仿真不仅可以用硌橹だ砺郏还可以用来指导实践。将仿真软件引入电类课程的教学过程已经成为一种发展趋势，它克服了实验设备和实验场地不足等的限制，将成为传统教学的有益补充[5]。
探索以“教师为主导，学生为主体”的教学模式和方法是现代教育的发展趋势，导引式教学设计融合多方法的教学模式可以进一步推广到整个《电路分析基础》的教学中来，以及电类各相关专业理论基础课程中，通过不断创新和实践，进一步优化课堂教学，完善课程建设体系。
参考文献
[1]李瀚荪.电路分析基础[m].第四版高等教育出版社.2009
[2]常青美，孙亮.电类核心基础课程教学改革与实践[J].中国电力教育，2012，（18），p60-61.
[3]祁国权.RLC二阶电路暂态过程的multisim仿真[J].电子设计工程，2011，（24），p60-61.
电路设计的基本方法篇3
数字电路教学设计项目教学学习兴趣现代化电子技术飞速发展，数字电路更是以系统集成化、设计自动化、用户专业化和测试、智能化的趋势出现。数字电路教学中如何能应对电子技术的发展，同时又遵循高等职业教育以职业为基础、以能力为本、理论够用为度的原则，圆满完成课程的教学任务，用项目教学法是行之有效的手段。
一、关于项目教学法
1.项目教学的概念
项目教学法，是围绕一个实践项目而展开的教学活动，其目的是在项目实施过程中使理论与实践教学同步进行，从而充分调动学生参与的积极性，提高学生解决实际问题的综合能力。
2.项目教学法的关键
项目教学法的关键，是把整个学习过程分解为一个个具体的工程或事件，设计出一个个合适的项目教学方案。这样，不仅传授给学生理论知识和操作技能，更重要的是培养他们的职业能力。
3.项目教学法的优点
项目教学法，是让学生实施一个具体的项目，学生学习的目的很明确，能极大地调动学生的学习积极性，提高学习兴趣。项目教学法大多要分小组完成，通过小组内及小组间的充分交流、讨论、决策等，提高学生合作能力，强化学生的团队意识。而合作能力和团队意识，恰恰是当前社会化大生产所要求的基本素质。项目教学法在实施过程中会涉及到很多学科知识，能促进课程间的整合。
二、项目教学法的教学实践
数字电路课程是高职电气专业一门承上启下的专业基础课，具有较强的逻辑性、应用性和工程实践性。内容包括数字电路基础、组合逻辑电路基础、组合逻辑集成电路、时序逻辑电路基础、时序逻辑集成电路、半导体存储器与可编程逻辑器件、数模和模数转换器和脉冲信号的产生与整形共8章节。按照“以能力为本位，以职业实践为主线，以项目课程为主体的模块化专业课程体系”的总体教学设计要求，本门课程以培养灵活应用常用数字集成电路来实现逻辑功能的能力为基本目标，打破学科课程的设计思路，紧紧围绕工作任务完成的需要来选择和组织课程内容，突出工作任务与知识的联系，让学生在职业实践活动的基础上掌握知识，增强课程内容与职业岗位能力要求的相关性，提高学生的就业能力。本课程可以分成6个项目完成，分别是：全加器电路设计、抢答器的设计与制作、同步计数器电路设计、数字钟电路的设计与制作、用可编程逻辑器件设计数字钟电路和a/D和D/a转换功能仿真。第1到3章划为第一个项目，内容是：全加器电路设计。以下就以第一个项目为例完成教学设计。
1.教材分析
这部分内容包含3个章节：数字电路基础、组合逻辑电路基础、组合逻辑集成电路。每章节后面都有本章小结、思考题与习题、技能要求和实训内容以及书最后的实验内容部分。很显然，编者也在强调技能和实训的重要性，但在进行教学设计时采用项目教学法能很好地体现实践能力为主。
2.教学设计
此部分内容重点是掌握逻辑函数的表示方法，会进行逻辑函数的变换和化简；能正确理解基本门电路逻辑功能；会用基本逻辑门电路设计简单组合逻辑电路。如何把内容连贯，用某个项目来体现，我们可以结合实验内容以及常见的电路来解决。那么，学习项目选取的基本依据是该门课程涉及的工作领域和工作任务范围，在具体设计过程中，还以相关专业的典型产品为载体，使工作任务具体化，产生具体的学习项目。项目的难度要适中，要适合学情，让学生都能动手参与，能充分调动他们的积极性，使学习更有目的性，让学生在职业实践活动的基础上掌握知识。本项目内容是全加器的电路设计。采用全加器的设计这样的项目内容，那么，组合逻辑集成电路，此部分章节中的编码器、译码器与数码显示器等内容暂时就使用不到，我们可以把这些内容划分到下一个项目中去，而只是涉及到它的前面一部分内容二进制加法器。这样，不会显得项目量过大，知识太拥挤，学生学习困难的问题。
3.教学过程的组织实施
项目教学法的教学步骤，具体是以下六个步骤：情景设置，操作示范，独立探索，明确项目，协作学习，学习评价。本项目可以包含这几个模块：（1）完成基本门电路的测试；（2）用74LS00实现多种逻辑功能；（3）用基本门电路设计全加器电路。每个模块参考学时都可以是4学时，它们的学习目标不相同，由浅入难，循序渐进，慢慢引导学生掌握理论知识，增加实践经验。每个模块除了列出的工作任务以外，根据学生层次的不同，还可添加相应的拓展知识。模块一逻辑门电路测试工作任务包含测试ttL门电路74LS00、74LS04、74LS20、74LS32、74LS86逻辑功能并记录测试数据和整理归纳总结，列出74LS00、74LS04、74LS32、74LS86逻辑表达式，状态真值表。它相关的理论知识：基本逻辑运算和复合逻辑运算，基本门电路逻辑功能，逻辑函数的基本表达式。模块二用与非门电路实现多种逻辑功能工作任务有用74LS00实现下列逻辑功能：或非F=a+B、与或F=aB+CD、4输入与F=aBCD、异或和同或。相关理论知识：逻辑代数的基本定律和规则，逻辑函数的化简方法，逻辑函数表达式。模块三全加器的设计与制作工作任务：用基本门电路设计判奇电路，用基本门电路设计半加器电路，用基本门电路设计全加器电路。相关理论知识：组合逻辑电路的分析方法，用基本门电路实现组合逻辑功能。全加器是能够计算低位进位的二进制加法电路，全加器的逻辑图如图所示。
电路设计的基本方法篇4
【关键词】开放教育；数字电子电路；教学辅导
根据开放教育人才培养目标的要求，《数字电子电路》这门课程在教学实施中，不仅要求学生掌握一定的基础理论和基础知识，更要求把这些基础理论和基础知识应用到实际工作中去，要培养学生具有实际分析问题、解决问题的能力。开放教育的学习又不同于其它普通大学的学习，它有自己独有的特色，是以学生自主学习为主，教师教学辅导为辅，运用各种多媒体教材进行自主学习的过程。根据开放教育学生的这种学习特点，如何让学生把这门课程扎扎实实的学好，这是非常重要的。教师怎么利用有限的面授辅导和课下的助学来指导学生学好这门课是非常关键的，也是学生学好这门课程的前提。根据自己这几年的教学经验，总结出一些适合本课程的教学辅导方法，供大家参考。
1准确把握本课程的课程特点和学习目标
数字电子电路这门课程的理论性和实践性都很强，开放教育学生都是来自于实际工作岗位，所学的理论知识都要应用到实际工作当中去，所以在教学过程中，辅导教师就必须准确的把握本课程的特点，这样才能有的放矢的进行教学辅导，理论与实践有机的结合起来。该门课程主要有几个方面的特点：
一是理论知识系统性比较强：要学好这门课程需要有一定的基础理论和基础知识作铺垫，先要学习“电路分析基础”、“模拟电子电路”等课程，只有这些课程做基础，才能很好的掌握本课程的知识内容；二是电子信息技术的基础理论比较成熟：当前电子技术发展的相当快，新器件、新电路日新月异，电子产品的更新换代速度之快，也是让人瞠目。但它的基本理论却已经形成相对稳定的体系。所以，我们在课程学习中，重点是理解和掌握基本概念和一些术语，掌握基本分析和设计方法，为实际操作提供理论依据。三是实践应用综合性较强：数字电子电路是一门实践性很强的技术基础课，讨论的许多电子电路都是实用型的电路，都可以做成实际应用的装置，所以加强实践环节和动手能力的培养就尤为重要。
基于以上几个特点，这也就决定了我们本课程的学习目标：通过学习数字电子电路这门课程，使学生掌握数字电子电路的基本工作原理、分析方法和基本技能，并为学习后续课程和从事有关电子技术方面的实际工作打下基础；这门课程还将仿真软件应用于数字电路中，使学生掌握用计算机仿真软件对数字电路进行仿真、分析和简单设计的技能，以解决工作中的实际问题。
2注重一体化教学方案的设计与实施
一体化教学设计不仅是教师做好教学辅导的前提，也是学生学好本门课程的重要依据。根据开放教育学生的学习特点和本课程的课程特点，合理安排教学内容，采用恰当的教学方法和手段，完整、合理地设计教学过程，这是学生学好本课程的关键。
在进行一体化教学方案设计过程中，要考虑到一下两个方面：一方面，要全面、深入地了解和分析每个学期学生的特点，包括学生的工作单位、学生的学习需求、学习基础、学习能力、学习条件等，因地制宜的定制出教学目标和教学方法。另一方面，要根据课程内容和要求掌握的程度，根据各个知识点或是难易程度，有针对性地侧重面授教学或网上教学。
本课程的一体化教学方案就包括五方面的内容：一是课程基本情况介绍。这个部分包括本课程的性质、所占本专业课程的学分、课程的地位以及教学目的等；二是课程的内容体系及教学要求。这部分包括课程的基本内容、各个部分之间的关系、主要知识点在教学上的要求等；三是课程教学媒体资源。这部分包括教学媒体的数量、内容以及教学中的作用、媒体在教学辅导以及学生自学中的分工、如何使用等；四是教学过程的组织、监督与管理。这部分包括教学的组织形式，方式方法的运用、主要教学环节质量控制等；五是教学安排建议。这部分包括面授辅导的内容、次数、时间及形式，实验安排，课程讨论及作业和期末复习等。
一体化教学方案在实施过程中，要注重检查、监督和评价过程，通过对学生作业的完成质量和形考成绩来分析该一体化教学方案可行性，并且不断地进行完善和改进。
3面授辅导课突出重难点和关键
开放教育的面授辅导课主要是帮助学生解释疑惑，帮助学生理清整个课程的知识结构和脉络，重点讲解本课程学生不容易掌握的知识点，这样才能为学生学好本课程扫清障碍。这门课程的重点难点很多，比如说组合逻辑电路这章，这部分内容包括组合逻辑电路的特点、常用组合逻辑电路的功能及其应用和组合逻辑电路的分析方法与设计方法三个方面，重点是用mSi最小项译码器和数据选择器组成的组合逻辑电路的分析和设计，所以要给学生指出，学好这部分内容的关键要掌握好用函数式对照比较的方法，这样学生就可以有的放矢的加强这部分知识的学习。
再例如门电路组成的组合逻辑电路的一般分析方法，实际上是根据给定逻辑电路列出真值表或写出逻辑表式，继而分析电路的逻辑功能。而一般设计方法就是，是根据真值表（功能要求）画出逻辑图，所以，熟练掌握逻辑函数各种表示方法之间的相互转换是进行分析和设计的基础。
4实践课突出实际应用
数字电子电路课程实践性很强，许多电子电路都是实用型电路，都可以做成实际的装置，这部分知识的掌握，必须通过实验来完成。加强实践环节和动手能力的培养，在这门课程的学习中占用很重要的地位。所以，实验是本课程必不可少的重要教学环节。
本课程的实验要求有几个方面，一是要求学生初步具备查阅电子器件手册的能力；二是根据技术要求，要具备初步选用合适的元器件，组成实验电路，并且要有调试的能力；三是要求学生具有初步分析、寻找和排除电子电路中常见故障的能力；四是要初步具备应用eDa软件工具分析和设计简单数字电路的能力；五是初步具备自行拟定实验步骤，分析和综合实验结果以及撰写实验报告的能力。
根据本课的教学要求，结合我们自己的实际条件，我们共安排实验6次，其中，综合性实验安排两次，主要是检验学生设计、分析和创新能力。我们在安排学生综合性设计实验时，要求学生在实验前，要有详细的设计方案，包括设计的实验内容，单元电路设计、参数计算和器件的选择，要画出完整的电路图，并说明电路的工作原理等。通过单项实验和综合性设计实验，既提高了学生对理论知识的理解，也提高了学生实际动手能力。
总之，在教学过程中一定要结合以往教学辅导效果和学生实际，随时完善教学辅导内容，改进教学辅导方案，因地制宜的做好本课程的教学辅导。
【参考文献】
[1]肖永刚，李明华，等.高职《数字电子电路》课程教学之我见[J].济南职业学院学报，2010，12（6）.
电路设计的基本方法篇5
关键词:项目教学;数字电路;课程设置;教学实例
项目教学是将某门专业课程按类别分为若干知识和技能单元,每个知识和技能单元作为一个教学项目,每个教学项目都以应用该项知识和技能完成一个具体的项目任务作为目标,所以,项目教学是将理论与实践融于一体的教学模式。把理论知识和实践知识较好的融于到具体项目是搞好项目教学的关键,所以,数字电路课程结构必须按照项目教学模式来重新设置,本文结合作者项目教学实践经验和研究工作对基于项目教学模式的数字电路课程设置进行浅显探讨。
一、课程的性质与作用
《数字电路》是高等职业院校电子信息专业、通信专业等电类专业的一门核心职业技术基础课,是实践性较强的课程。
本课程主要针对企业生产第一线产品装配、调试、检验、维修、生产管理等岗位。通过基于工作任务的项目式教学,培养学生的逻辑电路分析能力、逻辑电路设计能力(即用中小规模集成电路设计具有一定功能的逻辑电路,而不是设计一个编码器、译码器、计数器等)、常用仪器仪表使用能力(如双踪示波器、稳压电源、信号源、计数器、频率计、万用表等仪器仪表使用能力)、逻辑电路制作能力、故障排除能力、仿真工具使用能力、自学能力、设计报告编写能力及职业素质养成,本课程培养的核心能力是逻辑电路分析能力、逻辑电路设计能力。
二、课程结构整体设计
课程教学设计的理念:以项目教学开展课程教学;实现理论实践一体化教学;以职业能力培养为主线,以应用为目的。依据此理念设计出的课程教学内容体系如图1所示。
项目实验包括单元实验、仿真实验、设计实验3个方面。“单元实验”训练常用电子仪器的使用方法和数字电路的基本测试方法,它所涉及的内容与课堂教学内容紧密相关,充分体现课程的实践性。“仿真实验”主要利用ewB平台进行实验,使学生掌握仿真工具的使用方法,并能利用仿真工具对一些设计实验、项目实训内容进行仿真。“设计实验”是通过常用的数字集成电路实现简单功能的逻辑电路。
项目实训采用ewB仿真设计+实物制作相结合的手段,项目实训内容主要利用中小规模集成电路实现具有一定功能的数字系统。在项目实训中鼓励学生将课外科技活动、数字电路制作大赛纳入教学活动中来,课内外学习相互结合,使学生视野开阔、能力增强。
理论教学与实践教学时间比例为1∶1;并安排2周课程设计进行综合实践训练。
(一)项目设计的思路
项目设计的思路:设计的项目应覆盖整个工作领域和承载这个工作领域所需要的知识和技能;项目结构划分应体现工作体系的特征;在以项目划分为线索进行工作分析的基础上,合理设计项目结构。
项目内容设计具体原则:项目应覆盖知识点和技能要求;知识点的内容应最大限度地融于项目教学之中;项目大小要根据学习内容进度和要求来确定;项目内容设计要考虑教学组织的可行性和合理性。
(二)课程教学实施思路
课程教学实施思路:理论教学主要结合在项目实验、项目实训中进行教学。
课程的教学以项目作为核心实例带动知识点讲授,以工作任务完成过程为主线选择和组织课程内容,以完成工作任务为主要学习方式,每一个项目分解为若干个工作任务,通过每一个工作任务使学生掌握必要的理论知识和技能。大部分内容教学实施在实验室中进行理论实践一体化教学,可先分析再实践,或先实践再分析理论知识,或随讲随练,讲练结合,工学交替,理论教学与实践教学同步进行。教学实施过程中突出“以职业能力培养为主线,以应用为目的”原则,重点加强对学生实践能力的培养,通过对项目设计制作训练,培养学生综合应用知识的能力。
(三)实践教学的4个层面
本课程教学模式是基于工作过程的项目式教学,借助这种教学模式和项目实验、项目实训、课程设计3个实践平台,构建了由基础训练、应用训练、创新训练和综合训练组成的“四个层面”的实践教学体系,为学生实践能力培养提供强有力保障,能使学习者在实践活动中主动学习和有效应用知识,极大提高教学效果和学生职业能力培养的效率。
三、教学内容的选取与规划
(一)教学内容选取依据
教学内容要集中体现课程教学目标,内容的选取应该以企业对岗位知识能力要求和学生适应岗位变化的可持续发展能力要求为依据。这就要求数字电路课程组的教师经常到企业进行知识和能力要求的调研,对企业所要求的知识点和能力进行分析,根据调研结果及时调整教学内容,使数字电路的内容符合行业企业发展的需要。另外,教学内容的选取还要考虑能较好地解决“基础知识、技能与学生适应岗位变化的可持续发展能力”的关系,“基础知识与应用能力”的关系,“理论与实践”的融合关系、比例关系等关系,使《数字电路》课程内容体系具有高等职业教育的针对性,适应电子信息职业岗位能力的培养。
(二)教学内容具体规划
1、理论教学内容。必修模块:数字电路基础,逻辑门电路,组合逻辑电路,触发器,时序逻辑电路,脉冲电路;选修模块:半导体存储器与可编程器件,数/模转换与模/数转换;拓展模块:maX+pLUSii软件操作训练,用VHDL语言设计功能模块(拓展模块不纳入正常教学,利用课余时间结合数字电路设计制作竞赛开展教学,满足部分学生需求)。
2、项目实训内容。项目实训内容体系如图2所示,具体实训内容:加法计算器的设计与制作包括逻辑门电路功能的测试和加法计算器的设计两个项目。涉及相关知识:与、或、非逻辑运算,复合逻辑运算,ttL门电路,oC门,三态门,ttL门电路、CmoS门电路的分类及其比较,ttL与CmoS数字集成电路的使用规则,逻辑代数的基本定律及规则,组合逻辑电路的描述,组合逻辑电路的分析,最小项与最大项,常用数制与BCD码;逻辑函数的化简,组合电路设计方法,数字信号与模拟信号,组合逻辑电路中的竞争-冒险现象。抢答器的设计与制作包括译码器功能的测试、编码器功能的测试、锁存器功能的测试和抢答器电路设计等4个项目。涉及相关知识:LeD显示器,显示译码器,译码器,使用变量译码器实现组合逻辑函数;编码器,二进制优先编码器功能扩展;D锁存器;抢答器的组成框图(包括编码器、译码器、锁存器)。计数器的设计与制作包括触发器逻辑功能测试、简单计数器逻辑功能测试、集成计数器功能测试和计数器的设计与调试等4个项目。涉及相关知识:基本RS触发器,同步触发器,边沿D触发器,边沿JK触发器;时序逻辑电路的组成,计数器的类型,计数器的分频功能,同步时序电路分析;集成四位二进制加法计数器74LS161,集成四位二进制同步加法计数器74LS163,集成异步十进制计数器74LS290,可逆计数器74193;计数器模数的变化,振荡器。数字钟的设计与制作完成有一定功能数字钟(能显示小时分钟基本功能)设计制作,这一个项目是对前面所有相关知识的综合运用和检验。
四、教学组织与实施
教学组织与实施的思路:教学内容结构以项目和案例作为单元展开教学内容,教学组织形式采取实际操作与讲解相结合,单元学习时间为4课时;教学过程中正确处理知识学习与工作任务的关系,做到知识学习为完成任务服务,知识学习为技能形成服务;最后,学生通过学习获得报告、图纸、工艺文件、作品等学习成果。
项目的具体组织实施过程中,重点考虑如何通过设计恰当的工作任务引入相关理论知识。例如通过“三人表决电路设计”、“简单加法计算电路设计”两项工作任务,引入组合电路设计方法、逻辑函数化简方法等知识点;通过这两个任务,学生容易理解化简后结果尽可能用相同芯片去实现它,因此“与或式”结果不如“与非与非式”,“与或式”就意味着要用与门和或门,再简单的逻辑函数至少要两个芯片,“与非与非式”只用与非门,如果逻辑函数不复杂,一个芯片可解决问题。又如通过“用74160及简单门电路构成八进制计数器(0-7)”和“数字钟中分钟指示电路设计与调试”两个工作任务,引入n进制计数器的构成方法:串接法(即级联法)、复位法、置数法。
五、教材编写与选择
项目式教学教材选用应该是以主、辅两本教材结合使用的选用原则。为了保证项目教学的顺利实施,应该以自编校本教材为主教材,选择理论知识顺序与校本教材基本一致的规划教材为辅助教材。校本教材在章节顺序上,以项目和工作任务为主线来编排内容顺序,兼顾学生的认知规律,并将知识和能力有机地融入到完成工作任务的具体过程中;在内容编排上,按先基本逻辑电路后逻辑部件、先单元电路后系统电路、先数字电路后脉冲电路的原则编排,实践与理论在内容上相互充实、相互补充,边学边做。
采用两本教材的目的是满足部分自学能力较强学生扩展知识的需要,对一些内部电路的分析、原理的分析,自学能力较强学生可通过自学获得知识,培养学生的自学能力。
六、项目教学实例
以“智力竞赛抢答器的设计”这一项目为例说明项目教学的具体实施过程。这个项目的实施过程包括4个阶段:
第一阶段:任务布置。第一步是教师布置工作任务,讲解必要的相关知识,如原理框图;第二步是分小组讨论,按强弱搭配原则分小组讨论,教师参与学生的讨论,提出要解决的关键问题,即如何实现数码管显示与按键数字相对应的数码,如何实现闭锁功能,学生展开对这两个问题的讨论,教师逐步启发学生,得到解决问题的基本方法。
第二阶段:仿真设计。第一步是利用仿真平台在仿真实验室中进行仿真设计,搭接电路并激活仿真软件,查看所设计的电路能否实现工作任务所要求的技术指标;第二步是教师对学生仿真设计结果进行考核。
第三阶段:电路制作。第一步是学生在面包板上搭接电路,自行排除故障;第二步是分小组进行答辩并考核。
第四阶段:教师总结。可挑选1-2个电路进行演示,并讲解工作原理。
通过本项目的学习,学生不仅掌握了锁存器、编码器、显示译码器的原理,动手能力得到了很大提高,电路制作的速度、排除故障能力明显提高。整个项目教学体现了课程整体设计的理念,应用了计算机仿真、实验室制作教学手段,采用了项目教学式、小组讨论式、启发式等教学方法。
随着数字技术的不断发展,数字电路的教学内容和模式应不断的改革,这就要求数字电路课程组老师在总结经验的基础上大胆创新,做到与时俱进,并在今后的教学过程中还要不断深入研究和探索。
参考文献:
1、李珈.数字电路课程教学改革的实践[J].职业教育研究,2008(6).
2、侯国相.项目教学法在数字电路课程教学中的实践[J].辽宁教育行政学院学报,2008(8).
电路设计的基本方法篇6
关键词：电子技术；思维流程图；类；继承
1思维流程图教学法
所谓思维流程，就是我们平时所说的“思路”。把基于一门课程或其中某一部分内容本身内在逻辑关系的讲课（学习）思路用一张图表示出来，此图即为思维流程图。主要以思维流程图为线索、为工具进行教学的方法，我们称之为思维流程图教学法。
英国学者tonyBuzan的理论，人类大脑的自然思考方式为放射性思考，即每一种进入大脑的资料，都可以成为一个思考中心，每个中心均可继续向外散出成千上万的可成为另一个中心的连结，最终形成大脑资料库。基于上述理论，我们在电子技术的教学中运用了思维流程教学法，即结合人脑的放射性思考方式，把不同电路分析、设计的不同阶段所涉及的问题剥离出来，形成一个个问题域，作为激发学员思维的一个个思考节点，以流程图的方式连接各个问题域，最终使学t头脑中建立起关于不同电路分析与设计的有序的知识库，并培养学员独立分析与设计电子电路的能力。
下面以“放大电路基础”为例，介绍一下我们是怎样将该章主要内容转换成思维流程图并利用流程图实施教学的。
2思维流程图的提出
根据教学目的，教学内容，从放大电路所涉及的最基本问题入手，按照放大电路分析、设计流程，找到各个阶段的问题域与思考中心，并将所有问题域连接起来，形成思维的主流程。
本章的教学内容是放大电路分析与设计。教学目标是使学员能够分析放大电路的性能指标，并根据不同的实际需要，选择、设计放大电路。为了激发学员的兴趣，驱动学员的思维，我们先提出了如下问题：1）放大电路中的“放大”是何含义？2）在放大电路工作中，如何保持能量守恒？3）如何实现放大？4）放大电路如何构成？5）放大电路如何工作？6）如何衡量放大器的性能？尔后，围绕几个问题，我们展开如下讨论：
模拟电子技术中的放大，是把小电压、小电流或小功率输送到放大电路中，在放大电路的输出端得到一个大电压、大电流或大功率。从小电压、小电流、小功率转化为大电压、大电流、大功率，多余的能量从哪里来呢？这个问题的设置，使得学员从第一个问题转到第二个问题，顺便引出了放大电路工作的外因：外加电源――能量的补充源，而且使同学们明白，放大电路只是一个能量转化器，而并非能源供应者。那么，为什么放大电路可以作为能量转化器呢？据此，引导学员从第二个问题转到第三个问题，并引出放大电路的核心器件――三极管。但是，三极管是一个非线性器件，其输入输出换以为非线性，其输入输出不成正比，而且工作点会发生变化。为了引导学员找出放大电路工作的内因，设计如下问题：小电压、小电流、小功率直接输入到三极管的输入端，直接从三极管的输出端测量输出电压、电流和功率，那么输出量和输入量能严格成正比例吗，会不会产生失真？这样一环一环地设问，我们得到了放大电路工作的内因：放大电路的静态工作点。通过上述分析，我们诱导学员从放大电路最基本的问题，直到放大电路的分析、设计流程，通过对一个又一个问题的思考，懂得：任何放大电路的分析与设计，必须遵循先静态、后动态的顺序，静态是条件，动态是目的。要设计静态偏置电路，以达到动态放大的目的；要设计适当的交流通路形式+不同的直流通路形式=不同组态的电路。此外，对于不同的放大电路，要进行性能的测试与分析，以改进电路的设计。
3由主流程图到综合图
在笔者的实施过程中，把思维流程图分为主流程图和综合图――详细的思维流程图。主流程图作为整章的知识框架，指明全章所要研究的大问题及其逻辑关系。综合图是在主流程图的基础上，针对具体电路，以电路的分析设计步骤为流程，概括主流程所涉及的基本概念、基本原理、基本方法、基本电路，表达并指出合知识点之间的纵向和横向关系，结点的位置、应用和延伸等。如在放大电路的综合图中，我们以三极管构成的共发射极放大电路为例，以分析和设计所要考虑的步骤和流程，串接了分析和设计放大电路所需要的方法、工具及理论。如果把放大电路看作一个基本的“类”，那么，共射极放大电路、共基极放大电路、共集电极放大电路、场效应管放大电路、多级放大电路，可看做“放大电路类”的特例。由于特例对“类”的属性具有继承性，特例之间的属性具有共性，因此共发射极放大电路的分析方法、手段是从“放大电路类”中继承来的，而其他不同结构的放大电路的分析方法和手段，也应该与共射极放大电路的分析方法和手段大体相同。
在综合图中，由于“类”间属性存在共性，教员重点讲述一种放大电路，其余的放大电路可让学员举一反三，在自学的基础上加以掌握。这样，学员可在自学中“反刍”已有的知识，系统归纳和掌握整章内容，并建立起知识结构的整体框架。
4运用思维流程图教学法所做的工作
把思维流程图教学法运用于电子电路教学中，教学组进行了大量的工作：
（1）多名任课教员集体备课，绘制思维流程图。一幅科学、严谨的思维流程图往往需要集中多名教员的智慧，深入钻研，反复修改，才能绘制出来。开课前，绘出整个课程的思维流程图；对不同的章（节）的教学内容，提炼出不同的逻辑结构，绘制出相应的主流程图和综合图。
（2）编制教学实施方案，按思维流程图灵活施教，教学中根据学员的接受情况随时调整教学内容和进度。
（3）制作课件，配合动画仿真。思维流程图教学法的运用应与多媒体教学紧密结合。为此，我们制作了与思维流程图教学法相配套的不同层次、不同版本的中英文课件，并纳入相应的教学实施方案，提高思维流程图教学法的教学效果。对难点和重点问题，先采用ewB仿真软件、以动画的形式进行讲解，在进行理论分析。
5教学效果
（1）培养了学员的逻辑思维能力。思维流程图教学法，突显了课程的系统性和知识的内在联系，培养了学员的逻辑思维能力，使学员能够在较短的时间内，轻松、愉快、高效地掌握模拟电子技术的基本内容。
（2）培养了学员的自学能力。由于思维流程图具有“类”的继承关系，当教员讲清楚关键问题后，即可让学员自学，培养了学员的自学能力。
（3）提高了教学效率。思维流程图思路清晰，一目了然，教员无须花很多时间板书，学员也无须把主要精力花在记笔记上。讲课时教员可根据学员的学习情况随时调节教学内容和教学进度，把省下来的时间用于扩充教学内容（如eDa技术），从而开阔了学员的眼界，提高了教学效率。
思维流程图教学法在“模拟电子技术”课程教学中的运用还刚刚开始，虽然收到了明显的教训效果，但在思维流程图的合理绘制、与其他教学方法的有机融合、教员讲授与学员自学二者关系的处理等方面，还需要进一步深入探索。我们相信，这种教学方法对改进教学方法、提高教学质量具有普遍的应用价值，希望大家共同努力，使之得到广泛运用，并不断臻于完善。
参考文献
电路设计的基本方法篇7
以学生为主体教学方法的改革和探索
启发式教学
在教学过程中，首先教师要善于在学生已掌握知识水平上提出问题，激起学生的好奇和兴趣，学生为了发现规律或找到答案，就需要对相关知识进行综合、联系、概括，从而起到引导和鼓励学生积极思维的效果。
例如，在讲解叠加定理之前，首先以复习基尔霍夫定律的形式求解一个有两电源作用的电路，接着从求解的结果出发，引导学生研究求解的结果中两部分的物理含义，在分析的过程中不断渗透分解和叠加的思想，从而引导学生发现并理解叠加定理。
理念循序渐进化
在教学过程中，有些概念或规律是教学中的重点和难点，学生理解起来有一定难度。针对这种情况，教师要善于采用由简到繁，循序渐进，深入浅出的原则将该学科中关键的分析理念和分析方法讲授给学生。通过循序渐进的讲解，学生掌握的不仅仅是几个知识点，更重要的是理解了知识之间的相通性以及理念的灵活应用。
例如电路分析中等效的方法。首先，从学生都懂的两电阻串联电路的阻值等于串联电路里两电阻的和说起，关键是让学生明白从电学角度看等效的基本含义是两个可以等效的东西具有相同的特征，即具有相同的伏安特性，接着启发学生理解等效的条件怎么找，等效的结果是什么。学生在明白了简单的电阻等效基础上，学习电压源模型和电流源模型等效中进一步将等效理念深入讲解。学生对等效理念有深入理解的情况下对于二端有源电路的等效模型即戴维南定理的学习就很容易理解。
开展课堂问题研讨
学习完一章或者相对独立的一部分内容后，教师首先应以“知识链”的形式将本章课程的内容层层分解，使学生对所学知识有清晰的框架和完整的认识;然后以研讨的方式把所学知识具体应用到综合例题或问题的求解中。通过上述两个过程达到知识的巩固、完善和提高。
例如学完电路分析的内容后，学生学到了多种计算电路响应的方法，如基尔霍夫定律法、支路电流法、结点电压法、叠加定理、电源等效及戴维南定理等。教师可以给出一道典型例题，首先用让学生独立思考，各抒己见，给出同一问题的不同解法，并比较这些方法在此题中优劣，从而理解各方法适用的场合。通过课堂问题研讨，不仅能加深学生对理论知识的深入理解和灵活应用，而且培养了学生的创新、鉴别和比较归纳能力。
将知识应用到电路设计的教学模式
通过课堂的理论讲解，学生能掌握基本的理论知识，但学习该课程更重要的目标是学以致用，特别是模拟电子技术和数字电子技术两部分内容。为此，将基本知识应用到电路设计的方法是把功能强大的multisim软件引入教学中。这样不仅能提高学生的学习兴趣，加强理论知识的理解，而且学生可以不用受实验条件的约束而将所学知识应用到仿真设计中，充分调动学生的积极性和自主性，同时与当前科技同步，将提高学生的就业竞争力。
为了督促学生自主应用multisim软件设计电路，教师需要给学生布置设计题目、安排上机时间和答辩时间。下面以集成运放的教学为实例讲解该教学模式。
教学实例
集成运放是模拟电路中重要的一章，而且广泛应用于信号的采集和处理中。但学生在学习中却存在着诸多难点。另外，如果只是学完理论后解几道课后题而没有接触相关的应用设计，学生学后都感觉收效甚微。为此，我们以集成运放教学为例来说明如何将几种教学方法应用于该课程的教学中，教学思路分两步：理论讲解和自主仿真设计。
理论讲解
首先简单介绍集成运放的内部电路，对于该器件的关键参数的特点学生非常容易理解，比如放大倍数很大、输入电阻很大、输出电阻很小。以放大倍数很大引导学生思考，得出输入在非常小的范围内输出电压与输入电压为线性关系。再通过回顾基本放大电路中输出交流信号的幅度应小于电源电压，从而导出运放的电压传输特性以及对于的两个工作区：线性区和非线性区。
讲解集成运放的两个分析依据这个重难点的内容时不能几句带过，需要由浅入深。首先回顾等效电阻和基本放大电路的输入电阻的概念，让学生意识到集成运放的输入电阻所代表的含义，也就容易明白输入电阻大意味着两端加有限电压端口上电流非常小，可以近似为零。此时再辅以一个简单的没负反馈的电路，引导学生分析两输入端的电流和电压，同时认识到两输入端电压不近似等于零时运放工作在非线性区，从而学生会意识到工作在线性区需要两输入端电压近似为零，并同时思索什么样的电路才能达到此条件。教师先从电压放大倍数和电压传输特性两方面证明此结论，接着将前面给出的工作在非线性区的电路上添加负反馈，然后引导学生得出工作在线性的电路需要连接负反馈电路，并进一步对负反馈的概念以及作用进行讲解。
集成运放工作在线性区的信号放大及运算以及工作在非线性区的应用的讲解可以采用多样化的教学方式。教师首先讲解一个集成运放的典型电路，讲解时要教会学生分析的思路方法和步骤;接着可以采用multisim软件搭建电路，并给出直观的测量波形，这样既教给学生软件的基本操作，同时激发了学生对新鲜事物的好奇心和学习的积极性;另外还可以选积极的学生上台给大家讲解。
自主设计仿真
在学生掌握集成运放基本原理和应用的基础上，要求学生：自学集成运放在滤波电路和在信号发生器方面的应用;学会使用multisim仿真软件;2-3人以组为单位，应用multisim仿真软件设计一个集成运放的应用电路，设计题目可以从老师给出的多个题目中选做一个，也可以自拟;按仿真电路搭建实际电路;写设计报告和设计成果的课堂展示与讨论。
学生选定小组成员和题目后，需要查资料、学习、思考、同组间交流探讨，遇到解决不了的问题找老师帮助。设计结束后，设计成果的课堂展示与讨论这一环节的设计和安排对学生的评价和收获非常重要。为此我们采取了如下方式。
（1）首先教师简单回顾集成运放基本知识和重点知识。
（2）各组学生代表依次讲解他们所做的电路原理、参数选择及仿真电路的演示。学生讲解的先后次序原则：一是先简单后复杂，这样听课的学生能循序渐进理解该部分知识，并会学到一些以前不会的知识。具体为：第一个题目是一个加法运算电路，该组用了两种设计方法并用交流直流两种信号进行了验证。第二个题目是信号采集接口设计，该设计在题目一的基础上加入对运算的实际应用。第三和第四个题目是RC正弦波振荡器设计，该内容是学生自学完成的，讲解的学生将电路原理、参数设计等知识讲授给同学，让两组学生讲解该知识可以起到强化理解作用。第五、六组分别是低通滤波电路设计和波形产生电路设计，尽管“电工电子学”课程对滤波和波形产生内容不做要求，但由于部分学生不满足前面简单的应用，对该内容有极高的学习热情。针对这部分内容，在学生讲完之后，对其讲得不清楚的概念做讲解。第七组是电子止鼾器设计，该题目是一个在生活中非常实用而且将集成运放的放大、滤波及信号发生都囊括得非常好的例子，因此可以使学生对集成运放的实际应用的认识更上一台阶。二是每种电路先讲解1―2个，这样保证学生对所有的应用都有所学习;另外，如果还有一样的题目，则集中放在后面，主要让学生分析各个电路的优缺点。
电路设计的基本方法篇8
关键词：电路；教材；改革
中图分类号：G642 ； ； ； ； ；文献标识码：a ； ； ； ； ；文章编号：1007-0079（2014）17-0058-02
一本好的教材是提高教学质量最关键的因素之一。“电路”课程是电气工程及其自动化专业的一门非常重要的专业基础课，是一门理论性和实践性均很强的课程。通过该课程的学习，要求学生能掌握基本的电路理论，能灵活运用所学基本知识，分析和解决实际电路问题。要达到这样的目的，就必须有一本好的电路教材，目前我国电路课程优秀教材有很多，如著名的电路专家邱关源、李翰荪教授等编写的教材在各个高校得到了广泛的应用。但由于各种版本的教材要考虑在各个学校的通用性、普适性，以及教材使用时间较长等原因，普遍存在重理论分析、轻实践应用，以及知识更新慢等现象，随着现代电路技术的日新月异，各种新的设计方法和理念也随之出现，一些旧的分析方法和手段被逐渐取代，为此该课程教材也应做出相应的改进与完善。本文结合目前电路课程教材使用现状及笔者的教学实践经历，对如何改进该课程教材质量做了初步分析与探索。
一、目前电路课程教材使用现状
目前电路课程的教材有很多，其中使用较多的主要有邱关源教授等主编的《电路》、李翰荪教授等主编的《电路分析基础》等教材，但这些教材普遍存在重理论分析、轻实践应用，以及知识更新慢等现象，本文对比中外电路课程教材使用现状，提出了我国电路课程教材主要存在以下三个方面的问题：
第一，我国教材普遍存在重理论分析、轻实践应用的现象。在教材内容上，我国电路教材更倾向于讲解电路的基本原理、分析计算，如基尔霍夫定理、戴维宁定理、回路电流法等，这些内容对加强学生对电路的分析理解很有帮助，但却忽视或弱化了这些定理的实际应用，学生在学完这些定理后，对其实际应用感受不深；但目前在国外的教材中已加入了大量的工程实例，也更加注重理论联系实际，如F.Ulaby教授等主编出版的《Circuits》引入了当代电路的基本元件和现代电路分析方法，使用了大量的工程实例、数值仿真软硬件；相比而言，我国教材在实际应用方面还比较欠缺，对于理论与实际的结合还比较少，导致我国学生在实际应用方面能力偏弱，应在将来的教材改革方面重点加入相关的实际应用内容。
第二，一般而言，教材上的知识总是滞后于技术，但这种滞后时间不能太长，否则将会阻碍学生的发展。在我国，教材的编写、发行是一个漫长的过程，一个版本的教材往往要使用好几年时间，而且为了保证教材在各个学校的通用性，作者在编写教材时通常选择通用性、基础性的知识点，无法或很少加入最新的研究动态，对教材内容的随时更新更无从谈起。同时，各个学校的专业特色有所不同，这类教材无法加入其专业特色方面的知识点。而发达国家的大学老师能更便利地从科研单位、企业掌握最新的科技动态，几乎每年都会在自己使用的教材中加入最新的研究成果，使学生能掌握最新的科技前沿，了解目前的电路科技发展趋势，毕业后能更好地融于现代电路的潮流中。但在我国由于教师本身的科研水平参差不齐、学校对于教学的各种限制、发达国家对我国的技术封锁、教学学时较少等原因，教师很少在教学中加入最新的技术，即使加入这些最新的技术也只是简单的介绍，使学生缺乏对现代电路技术的有效了解。
第三，现代电路的设计思路已发生了很大改变，基本元器件及其设计结构也发生了根本性的变化，实际电路也不再是由电阻、电感、电容等分立元件构成的简单电路，数字电路、集成电路以及计算机辅助分析在现代电路中得到了广泛的应用，但目前我国的教材还是局限于这些电阻、电感、电容等基本的元器件组成的电路，还是采用列方程求解的陈旧分析方法，没有将现代电路的设计理念和先进的计算机分析计算方法引入电路教材中，使教材与现代电路的知识有些脱节；而在国外的教材中，已大量将电路和电子技术结合起来，针对现代电路的发展趋势，将非线性、时变、有源等加入了电路教材中，如a.agarwal等主编的《foundationsofanalogandDigitalelectronicCircuits》全面引入了moS场效应管，并对模拟和数值电路进行了基础分析，使电路和电子学的基本元件有机结合起来，更好地适应现代电路技术的发展。
为了使培养的学生能紧跟世界电路发展的科技潮流，针对目前国内外电路教材上的差异，必须对现有电路教材的不足进行改进，促进我国电路教材的改革与完善。
二、改进措施
针对目前电路课程教材使用现状和不足，本文认为应该采取如下几点措施促进电路课程教材改革：
1.对电路教材内容重新定位
电路是一门理论性很强的课程，但同时也是一门实践性很强的课程，但目前在教学中老师普遍更侧重对电路原理的分析，主要是给学生讲解怎样去分析电路、列方程式求解，容易使学生误以为列方程式就可以解决电路所有问题。同时，现代电路的设计思路已发生很大改变，现代电路的基本元件及其结构也发生了根本性的变化，实际电路也不再是由电阻、电感、电容等分立元件构成的简单电路，数字电路、集成电路以及计算机辅助分析得到了广泛的应用，在教学过程中应加强这些方面的介绍，与之对应的也应该对教材内容进行重新定位，加强对现代电路分析方法、设计理念的介绍，淘汰或精简一些陈旧的内容，引入新的设计方法和分析方法。将电路课程重新定位到理论与实践并重，普通元器件与现代数字、集成电路元器件并重，传统分析方法与现代计算机辅助分析方法并重，使电路课程的知识面更广，更具有时代特色。
2.对教材内容进行合理组织
各个高校电路课程的教学课时在不停地减少，而教材上需要讲解的内容很多，在这种形势下，笔者认为应该对教材的内容进行精简，合理组织。比如电路分析方法这一部分，在教材中涉及到了支路电流法、网孔电流法、回路电流法、结点电压法四种方法，这些都只是对电路的不同分析求解方法，各有各的优缺点，在教材的编写上可以将这些方法进行更合理的组织，先进行统一介绍，分析各自的适用条件及其优缺点，然后选取一些典型的例题进行应用，让学生能学会针对不同的电路选取最优的求解方法。课后习题也没有必要要求学生应用指定的方法求解，缩减课后习题量，只要学生能灵活应用这些方法求解就行。对教材内容进行重新编排、合理组织，不要片面地追求让学生掌握所有的方法，要侧重于让学生灵活掌握，能选择最优方法即可。
3.在理论知识后面加入更多的实际应用电路
理论必须与实践相结合，目前学生普遍存在动手能力差的现象，究其原因还是教材太偏向理论，学生对实际应用缺乏了解。目前的电路教材大多偏向理论的分析，忽视或弱化了电路的实际应用。有些老师在教学中经常认为，只有学生掌握了基本的理论知识，才能进行实际的应用。这种观点没错，但却忽视了理论与实际的有机结合，忽视了学生学习各门课程的时间差异，当他们学习实践方面的课程时有可能已经忘了所学理论知识，使理论与实践脱节。笔者认为在教材的编写中，应更多地加入一些实际电路，在讲完理论之后，接着就分析一些实际电路，让学生能立刻知道所学电路原理的应用，同时通过实际电路的分析也能进一步巩固所学理论知识。正如目前国外的各种电路教材中都已加入了大量的工程实例，使学生在学习理论的同时大量接触实际例子，理论能和实践更好地结合，学生也能更快地融入真实的电路设计、制作与应用中，起到提高学生动手能力的作用，增强学生的国际竞争力。
4.引进先进的电路技术，加快教材内容更新速度
相比国外教材的更新速度，我国教材的更新较慢。发达国家的大学老师能更方便地从科研单位、企业掌握最新的科技动态，几乎每年都会在自己使用的教材中加入最新的研究成果，使学生能掌握最新的科技前沿，了解目前电路的发展趋势；但在我国，教材的编写、发行是一个漫长的过程，一个版本的教材往往要使用好几年时间，而且为了保证教材在各个学校的通用性，编者在编写教材时通常只会选择通用性的知识点，无法或很少加入最新的研究动态，对教材内容的随时更新更无从谈起；而且由于我国教师本身的科研水平参差不齐、学校对于教学的各种限制、发达国家对我国的技术封锁等原因，教师很少能在教学中加入最新的技术，即使加入这些最新的技术也只是简单的介绍，使学生缺乏对现代电路技术的有效了解。笔者认为应该改变这种局面，加快教材的发行更新，鼓励有能力的老师自编教材，并结合自己学校的专业特色，在电路基本理论的基础上，将最新的电路理论、科技动态等新知识加进教材，使学生能掌握最新的电路技术，紧跟时展趋势，不至于等学生学完电路课程后发现所学的已经跟不上现代电路科技。
5.变革实验教材内容，改进实验方法
作为教材的一部分，实验教材的改进也尤为重要。实验是电路教学很重要的一个环节，但目前很多学校普遍都采用实验教学平台进行一些简单的验证性实验，如戴维宁定理的验证等；实验教材也采用与实验平台配套的实验指导书，这极大地方便了学生实验的便利性，但却弱化了对学生实际动手能力的培养。针对这种现象，笔者建议对实验教材和设备进行改革，在基本实验的基础上更侧重加入一些应用型实验，在教材内容上引导学生按照现代电路设计的要求，自己动手设计并制作电路，而不是简单地在实验教学平台上去插线、接线，这样可以让学生对元器件、实际电路的设计与制作都有更深的认识，为将来的工作打下基础，切实增强学生实际动手能力的培养。
三、结语
要建设世界一流的大学，提高教学质量是关键，而要提高教学质量，教材的改革必须先行。作为电气专业核心基础课的电路教材，也应适应时代的发展，做出相应的改进与完善，对教材内容进行不断更新，更多地介绍现代电路元器件和工程实例，精简或淘汰一些过时的内容，引进国内外最新的电路知识和设计思路，使教材能更好地体现现代电路的发展动态和趋势，让学生能更好地顺应时代的发展，在学习理论的同时切实提高学生的实际动手能力。
参考文献：
[1]邱关源，罗先觉.电路[m].北京：高等教育出版社，2013.
[2]李翰荪.电路分析基础[m].北京：高等教育出版社，2011.
[3]龚绍文，郑君里，于歆杰.电路课程历史、现状和前景[J].电气电子教学学报，2011，（6）.
电路设计的基本方法篇9
关键词：eDa技术，项目化教学方法，课程改革
eDa技术是以数字电子技术课程知识为基础，具有较强实践性、工程性的专业课程。将数字电路设计从简单元器件单元电路设计，ewB软件仿真提到了更高一级的可编程操作平台上，进一步巩固和提高学生电子电路综合设计能力。但是，传统的教学模式是将两门课程分开，先上数字电路，后上eDa技术，分两学期授课。这样的教学模式存在弊端，减弱了课程之间的联系，降低了学生对数字电路理论的认识程度。通过对eDa技术课程的教学改革，以实训的方式采用项目教学法，使学生在较短的时间内掌握eDa技术基础及其实验系统，从数字系统的单元电路，如译码器、计数器等入手，加深对数字电路基础理论的认识，逐渐完成数字系统设计。
1.eDa技术及其在教学中的应用
1.1eDa技术
eDa技术即电子设计自动化(electronicDesignautomation)是以计算机为工作平台，融合了应用电子技术、计算机技术、信息处理及智能化技术的最新成果而形成的一门新技术毕业论文格式，是一种能够设计和仿真电子电路或系统的软件工具。采用”自顶向下”的层次化设计，对整个系统进行方案设计和功能划分，系统的关键电路用一片或几片专用集成电路（aSiC）实现，然后采用硬件描述语言（HDL）完成系统行为级设计，最后通过综合器和适配器生成最终的目标器件。图1为一个典型的eDa设计流程。
图1eDa设计流程图
1.2eDa技术在教学中的应用
在教学过程中，eDa技术利用计算机系统强大的数据处理能力，以及配有输入输出器件(开关、按键、数码管、发光二极管等)、标准并口、RS232串口、DaC和aDC电路、多功能扩展接口的基于SRam的FpGa器件eDa硬件开发平台，使得在电子设计的各个阶段、各个层次可以进行模拟验证，保证设计过程的正确性。从而使数字系统设计起来更加容易，让学生从传统的电路离散元件的安装、焊接、调试工作中解放出来，将精力集中在电路的设计上。同时，采用eDa技术实现数字电路设计，不但提高了系统的稳定性，也增强了系统的灵活性，方便学生对电路进行修改、升级，让实验不在单调的局限于几个固定的内容，使教学更上一个台阶，学生的开发创新能力进一步得到提高。
2.课程教学改革实施
2.1课程改革思路
课程改革本着体现巩固数字电路基础，掌握现代电子设计自动化技术的原则来处理和安排eDa技术教学内容。打破传统的从eDa技术概述、VHDL语言特点、VHDL语句等入手的按部就班的教学方法，以设计应用为基本要求，开发基于工作过程的项目化课程，以工作任务为中心组织课程内容，让学生在完成具体项目的过程中来构建相关理论知识。将eDa技术分为四个方面的内容，即：可编程逻辑器件、硬件描述语言、软件开发工具、实验开发系统，其中，可编程逻辑器件是利用eDa技术进行电子系统设计的载体，硬件描述语言是利用eDa技术进行电子系统设计的主要表达手段，软件开发工具是利用eDa技术进行电子系统设计的智能化的自动设计工具,实验开发系统则是利用eDa技术进行电子系统设计的下载工具及硬件验证工具。采用项目化教学方法，以实训的方式展开，让学生在“学中做，做中学”。
2.2课程改革措施
以电子线路设计为基点，从实例的介绍中引出VHDL语句语法内容。在典型示例的说明中，自然地给出完整的VHDL描述，同时给出其综合后的表现该电路系统功能的时序波形图及硬件仿真效果。通过一些简单、直观、典型的实例毕业论文格式，将VHDL中最核心、最基本的内容解释清楚，使学生在很短的时间内就能有效地掌握VHDL的主干内容，并付诸设计实践。这种教学方法突破传统的VHDL语言教学模式和流程，将语言与eDa工程技术有机结合，以实现良好的教学效果，同时大大缩短了授课时数。表1为课程具体内容及实训学时分配。
能力
目标
学习情境
项目载体
课时
QuartusⅡ开发工具使用能力
QuartusⅡ开发环境、实验系统
二选一音频发生器设计
6
VHDL语言编程能力
VHDL语言基本结构
计数器电路设计
6
VHDL语言并行语句
8位加法器设计
8
VHDL语言顺序语句
7段数码显示译码器设计
8
VHDL语言综合运用
数控分频器的设计
8
层次化调用方法
4位加减法器的设计
4
综合开发调试能力
8位16进制频率计设计；
十字路口交通灯设计；
数字钟设计；
波形信号发生器设计，等。
(任选一题)
20
总计
电路设计的基本方法篇10
abstract：withthedesignoftalentscultivationinhighervocationalcolleges，it'sthekeytoestablishaoveralldesignofcourseteachinginconformitywiththedesignoftalentscultivation.takingfundamentaltheoryofelectriciancourseinhighervocationalcollegesasanexample，thispaperanalysesthecourseorientation，teachingdesign，teachingobjectives，teachingmodel，evaluationsystemandsoon，realizestheoveralldesignoffundamentaltheoryofelectriciancourseteaching，aimstoprovideausefulreferenceforthecoursereforminhighervocationalcolleges.
关键词：高职教育；电工基础；整体设计
Keywords：highervocationaleducation；fundamentaltheoryofelectrician；overalldesign
中图分类号：G712文献标识码：a文章编号：1006-4311（2014）14-0217-02
1课程的定位
《电工基础》是高职院校电气自动化技术专业的一门重要技术基础课程，是后续专业课程的基础平台。本课程的任务是使学生掌握从事本专业各职业岗位所必需的交直流电路的基本概念和基本知识，熟练掌握交直流电路常用的分析方法，理解电路的动态过程和磁路的有关知识，具备常用电工工具和电工仪器的使用能力，具备基本的电工作业能力，具备低压电器选用能力，以及使用有关技术标准、规范及手册的能力。
2教学设计思路
2.1突出高职教育理实一体的特点根据“理论够用，技能强化，重在应用”的教学理念，构建《电工基础》课程教学的模块，设定各模块知识目标-能力目标-工作任务，提出相应的教学建议及学法指导，做好课程教学的总体设计。在课堂教学中，注重职业基础通用能力和职业岗位工作能力培养，强调知识与技能的结合，理论与实践的结合，同时根据职业岗位和电工考证要求等设置知识点、技能点及教学要求。从简单到复杂，基于学生认知过程安排课程教学内容，采用理实一体化的教学形式，通过讲解、练习、深化、归纳、训练等步骤，使学生真正掌握电工基础的知识与技能，进一步发展学生的认知、归纳分析、迁移的能力。
实践性教学设置为三个层次：常用电工工具和电工仪表的使用；基本电路实训；综合实训。在项目任务设定时，选用实用性和可操作性的项目，同时兼顾理论教学与实践教学的同步性。
2.2正确处理知识、能力与素质三者之间的关系知识是基础，能力是核心，素质是关键。知识职业发展的基础，要使学生掌握必需够用的电工基础理论知识，具有交直流电路的分析计算能力。能力培养是职业教育的核心，利用各模块的技能训练项目为线索，通过一系列的实验实训使学生具备电工作业的基本操作能力，包括电工工具使用能力，常用电工仪表的使用能力，电路及电路图的分析能力，电路安装测试能力，以及电工综合实训等能力。素质培养是学生职业发展的关键，教学中要树立安全用电意识，培养学生良好的职业素养。
知识、能力与素质三者息息相关，有着不可分割的关系，学生对知识理解得越深刻，掌握得越牢固，相应的技能越熟练，职业能力就越强。能力是理论知识的深化应用，是知识发挥作用的实践应用。素质是学生在学习活动过程中所表现的内在升华，是在实践活动过程中具体呈现。
3课程教学目标
3.1总体目标通过《电工基础》的学习，使学生具备电气自动化专业的技术应用型人才所必需的电工基本知识和基本技能，掌握电路的基本理论知识，能灵活运用相关知识进行电路分析，做到理论联系实际，实现宽基础、强技能的基本目标。初步具备解决家庭照明电路安装和工厂供电中实际问题的能力，为学习其他专业技能、提高综合职业能力和终生学习打下良好的职业技能基础。同时通过案例分析，帮助学生建立职业道德意识。
3.2具体目标
3.2.1专业知识目标通过本课程的学习，掌握电路的基本概念、基本定律及定理、基本理论；熟悉电路分析和计算的一般方法；熟悉基本电路的工作原理及电路的基本作用；能对较复杂的典型电路进行分析；掌握安全用电的基本常识；认识常用的低压电器；熟悉常用电工仪表和电工作业的操作规程；能够分析计算简单的应用电路。
3.2.2专业能力目标通过本课程的学习，具备计算电路基本物理量的能力；熟悉一般电路的分析测试方法；具备常用仪表和常用工具的操作能力；熟悉电路的连接方式；会设计安装家用照明电路；会操作常用电力供电系统，并能进行简单电路的检修；能应用电路理论解决生产和生活中的实际问题。
3.2.3职业素质目标通过学习，学生具有安全用电和规范操作的职业意识；养成严谨认真、精益求精的职业习惯；培养吃苦耐劳、团体协作的职业精神。
4教学模块设计
根据课程教学的需要，将教学内容模块化，构建电工基础课程教学体系。以工作任务为驱动，组织安排教学内容及教学进度，构建理实一体化的课堂教学形式形式，结合课程特点，通过听课、思考、记忆、练习、应用等五个环节进行教学，解决学什么、怎么学、怎么记、怎么用的问题，全面实现课程教学目标。
课程的主要模块有：电路基础、直流电阻电路、动态电路、正弦交流稳态电路、互感电路。内容基础实用，重点突出，叙述简单明了，强调对知识的理解和应用。对于每个模块，知识目标能力目标明确，理论与实践融合，对课堂教学具有很强的指导性和针对性，最终达到学生能够独立完成相应的工作任务。
模块1电路基础。工作任务：电压表、电流表量程扩大改装；导线连接；电阻的选用。知识目标：了解电路和电路模型以及电路的基本概念；掌握纯电阻、纯电感、纯电容电路的特点以及两种电源等效变换的条件；掌握电阻的连接方式、欧姆定律、基尔霍夫定律及其运用；了解独立源、受控源的联系和区别；熟悉万用表的使用；验证基尔霍夫定律。能力目标：能根据要求正确连接电路；能使用万用表测量电阻、电流和电压；能识别和选用色环电阻；熟练应用欧姆定律、基尔霍夫定律分析计算电路；了解家用电路。
模块2直流电路。工作任务：用万用表测试直流电路；有源二端网络等效参数测定。知识目标：理解等效概念，熟练掌握无源网络和有源网络的等效变换方法；掌握电路分析的基本方法，特别是节点电压法和回路电流法；熟练应用戴维南定理分析计算电路；加深理解含受控源电路分析方法。能力目标：能够分析计算直流电路；能够正确搭建直流电路；能够使用万用表对直流电路进行测试；能够对二端网络等效参数进行测定。
模块3动态电路。工作任务：一阶动态电路的测量。知识目标：掌握电容和电感元件的伏安关系；理解换路定律；掌握RC电路的充放电过程；熟练掌握一阶动态电路的三要素法。能力目标：能熟练分析一阶电路的动态响应；怎样正确分析实际电路，实际操作时应注意些什么；换路定律在使用过程中应注意的事项。
模块4正弦交流电路。工作任务：交流电的测量；功率因数提高与日光灯电路安装；三相电路的连接与设计。知识目标：了解正弦量的基本概念；掌握正弦量的相量表示法、单一元件在电路中的特性和RLC电路的特点；掌握阻抗的连接方式、欧姆定律、基尔霍夫定律及其运用；谐振电路；了解三相电源的基本概念；掌握三相电源和三相负载的连接方式；三相电路分析方法。能力目标：能够使用示波器测量交流电路；能根据要求正确设计和连接照明电路，熟悉家装；怎样正确分析实际电路，实际操作时应注意些什么；具备分析计算交流电路的能力；能根据要求正确设计、连接三相电路；怎样正确分析实际电路，实际操作时应注意些什么。
模块5互感耦合电路。工作任务：单相变压器测试。知识目标：了解互感和互感电压；掌握同名端及其判定；掌握理想变压器、空心变压器。能力目标：能正确判断同名端；应用理想变压器解题。
5课程评价体系
建立课程评价体系，既要考查学生的知识和技能掌握情况，建立定性与定量相结合、过程评价与结果评价相结合的课程评价体系，同时还要关注学生的职业倾向和个性化发展。
5.1课程考试大纲考试大纲可以指导学生学习，检验课程学习效果，同时，也是测试学生的知识能力水平的依据，这就需要制定课程的理论考试大纲和实践考核大纲。理论考试全面考查学生对基本概念、基本知识、基本方法的掌握情况，考点分布广泛，提出了前后递进等级四个层次要求：“了解”―能知道有关的名词、概念、知识、定律、原理的意义，并能正确认识和表达；“理解”―在了解的基础上，能全面把握基本概念和原理的区别与联系；“应用”―在.理解的基础上，能用学过的一、二个知识点，分析和解决简单的问题；“综合应用”―在简单应用的基础上，能用学过的多个知识点综合分析和解决较复杂的问题。实践考核依托项目进程分别考查学生在安全用电、电工工具及仪表使用、电器元件选用、实践操作、检测调试等方面的能力，借鉴职业技能鉴定评分细则进行考核，要突出过程考核，做到定性与定量相结合。电工基础课程的综合成绩按照理论与实践各占50%合成。
5.2建立习题库利用网络学习平台，建立习题库。按模块划分，条目有：内容提要、基本要求和学习指导、典型例题解析、习题解答和自我检测题。通过对课程的主要内容简明扼要地分析总结，帮助学生把握课程的基本要求，突出重点，突破难点，并通过典型例题分析和习题解答，加深理解，提高分析和解决问题的能力。
6结语
教学既是一门科学，又是一门艺术，这就要求我们要从实际出发，建立并完善具有高职特色的课程教学模式，不断提高教学质量。因此如何建立和完善课程教学的整体设计，做好课程教学工作，是一个值得我们长期探索的重要课题。
参考文献：
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