电子系统设计教育问题探析

本文作者：江朝晖 单位：安徽农业大学信息与计算机学院

主要问题分析

课堂教学。教学效果虽然取决于学生和教师两个方面，但归根到底还是看教学方法是否得当。“电子系统设计”课程一般安排在第7学期，此时大部分学生专注于考研和找工作，学习积极性和时间投入不足；本课程涉及面较广，不仅需要灵活运用前修课程的相关知识，而且须加强对实际电子系统（产品）的分析和综合能力，有一定的难度。这些特点对课堂教学方法提出了较高要求。虽然很多教师对多媒体课件制作、双主体课堂教学模式等方面进行了有益的改进和运用，但是在授课的深入浅出、知识的融会贯通、理论联系实际等方面普遍存在不足，难以调动学生的积极性和主动性。实践教学。“电子系统设计”课程的实践性极强，一般配备综合课程设计等实践环节。实践科目的设计是其中的重点和难点，常常存在以下问题，达不到预期训练效果：难度及工作量偏大或便小；覆盖面经常偏小，等同于一个课程实验；趣味性或实用性不够，难以引起学生兴趣；设计及制作成本考虑不足，给学校或学生造成负担；较大的课题以团队形式完成，但任务分工及考核量化不明确，等等。另外，实践教学手段较单一，没有很好体现教学与行业应用、与教师科研的合理结合。

改进方法探讨

针对上述教学环节中存在的主要问题，结合笔者多年“电子系统设计”课程的教学实践，提出如下改进方法。合理编排教学内容，既体现课程内涵，又联系当前的技术发展和现实需求。以系统级设计为主线，重点讲解现代电子系统设计的基本方法和基本流程，以及如何利用典型电路和软硬件模块构造高性价比的电子信息系统，而局部环节的“技术级设计”应由前修课程完成[1，2]。例如，电子系统设计的流程包括需求性论证、系统方案设计（含成本、功耗、可靠性分析等）、硬件/软件设计、抗干扰设计、系统仿真、制作/调试、产品化设计等；模拟系统/数字系统/混合系统（智能系统）的重点、难点内容；自顶向下设计方法；CDA和EDA工具的运用；各级仿真在设计中的应用等。充实新器件、新技术及新方法的有关内容。重点以新型集成元器件、PLD器件为基础，以新型单片机、嵌入式或DSP芯片为核心构建现代电子系统，例如程控放大器、程控滤波器在信号调理中的应用、单片机+FPGA的系统设计、多种串行总线及外设接口方法等；无线传感器网络、RFID、物联网等新兴技术在电子系统设计中应用等。加强电子系统软件设计方面的内容和训练。重点讲解接口、通信和上位机应用程序的设计方法。以学生引导为目标、以案例教学方法为手段，提高教学效果。

学生是教学的主体，激发他们的学习积极性和主动性是取得良好教学效果的根本保证。但是学生引导不是靠说大道理、做思想工作，而是蕴含在科学合理的教学手段之中。根据该课程的特点，案例教学是最佳的手段[3]。对典型电子系统、电子产品的资料进行搜集、整理，形成5~8个经典案例，在课堂上重点剖析。通过案例这个载体，一方面将相关知识点有机联系起来，容易达到深入浅出和融会贯通，另一方面使学生对实际电子产品和最新发展动态充分了解，增强学习兴趣和热情。例如，在安徽农业大学电子信息工程专业的教学中，以自主研发的农业环境远程监测系统（图1）为案例，详细讲解需求分析、总体设计、各模块设计及实物展示，加深了学生对传感器、数据采集、太阳能供电、远程无线传输、数据中心、应用服务等环节的理解以及对数字农业、精准农业的认识，收到了良好的教学效果。设计科学合理的实践科目，开展形式多样的实践模式，提高实践创新能力。实践科目设计是保证实践教学效果的重点[4，5]。通过对多种实训教材、电子设计竞赛题目的搜集、筛选、整理，并结合学校、学生的特点，设计一套（20个左右）科学、合理的“电子系统设计”实践科目，兼顾难度、工作量、覆盖面、成本、趣味性及实用性等诸多因素。

学生在教师的指导下选择合适的题目，通过文献查阅、方案论证、器件选择、电路设计、软件编程、装配调试、系统测试、文档整理等环节，较系统地掌握电子系统设计的全过程，达到实践训练目的。对于能力较突出且有兴趣的学生，可以进一步拓展实践教学形式，鼓励他们参加各种类型的科技创新活动、参与教师科研活动，提高竞争意识、协作精神和创新能力。电子信息技术的发展日新月异，传统的教学体系和方法面临着严重的挑战。笔者根据多年电子系统设计的教学和科研经验，分析了教学内容、教学方法、实践环节中存在的主要问题，提出了有针对性的改进措施，应用在教学实践中效果较好。再配合考核方法、支撑条件等其他环节的改进，将全面提升“电子系统设计”的教学质量，增强学生的实践及创新能力，更好地满足现代信息产业对高质量人才的需求。