集成電路設計分析范文

導語：如何才能寫好一篇集成電路設計分析，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

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引言

隨著城市化的逐步發展，城市交通也發生了巨大的變化，雖然新修建數條高速公路及普通道路，但隨著汽車的日益增長，市區交通仍然變得十分擁擠，而這些因素對人們的安全出行也帶來很大隱患。各交通路口的信號燈作為交管部門管理交通的重要工具之一，其合理使用可以為人們的安全出行提供保障。交通信號燈主要由城市交通控制系統控制。現代城市交通監控指揮系統中的城市交通控制系統一個綜合化的計算機道路交通管理系統，其主要功能包括城市交通數據監測、交通信號燈控制以及交通疏導。在以計算機為主體的信息化交通管理系統中，如何運用科學的控制方法對已建的城市道路結構進行優化調度，緩解道路的交通擁堵狀況，越來越成為交通運輸管理和城市規劃系統亟待研究的課題。數字電路具有邏輯性強和靈活性強的特點，數字電路芯片只要在一定范圍內輸入，都能得到穩定的輸出，調試起來比較容易，電路工作也比較穩定，所以被廣泛用于各種領域。本文著重介紹運用數字集成電路進行控制的交通燈的設計思路。

1交通燈的設計要求及總體方案

1.1設計要求主干道和支干道十字路口設置交通燈，控制兩條交叉道路上的車輛通行。①每條道路設1組由黃、紅、綠燈組成的信號燈，綠燈表示允許通行，紅燈表示禁止通行，黃燈表示該車道上已過停車線的車輛繼續通行，而未過停車線的車輛停止。②當主干道綠燈亮時，支干道紅燈亮，且主干道綠燈亮的時間不少于60s。③當主干道紅燈亮時，支干道綠燈亮，且支干道綠燈亮的時間不超過30s。④每次變換通行車道前，要求黃燈先亮5s。1.2總體方案根據設計要求，交通燈控制系統的組成框圖如圖1所示：十字路通燈工作狀態數據由狀態控制器進行監測記錄，通過狀態譯碼器分別點亮相應狀態的信號燈，秒脈沖發生器產生整個定時系統時基脈沖，通過減數計數器對脈沖減計數，達到控制每一種工作狀態的持續時間，減數計數器的回零脈沖使狀態控制器完成狀態轉換，同時譯碼器根據系統的下一個工作狀態決定計數器下一次減計數的初始值，減計數器的狀態由BCD譯碼器、數碼管顯示。

2設計的主體內容

2.1狀態控制器的設計①S0狀態表示主干道綠燈亮，支干道紅燈亮，60s定時開始計時，且通車時間未超過60s。②S1狀態表示主干道通車時間已達到30s，此時主干道黃燈亮，支干道紅燈亮，5s定時器開始計時。③S2狀態表示主干道黃燈時間已超過5s，此時，主干道紅燈亮，支干道綠燈亮，30s定時器開始計時。④S3狀態表示支干道通車時間已超過30s，此時，主干道紅燈亮，支干道黃燈亮，5s定時器開始計時，以后當支干道黃燈計時超過5s時，接S0狀態。這四個狀態可以用二進制編碼表示，S0用00表示，S1用01表示，S2用10表示，S3用11表示，其狀態轉換圖2所示。這是一個二位二進制計數器，可采用中規模集成計數器CD4029構成狀態控制器。CD4029是一種CMOS電路二進制/十進制可異步置數的可逆計數器，若要實現多級級聯，只需將前級計數器的進/借位信號CO連到下級計數器控制端C1即可，CD4029可實現二進制/十進制的可進位，可預置的加/減數。狀態器的脈沖可以用來自減法計數器的借位輸出，根據譯碼顯示器的借位變化來改變狀態器的輸入，控制狀態器的輸出。由CD4029所組成的狀態控制器如圖3所示。2.2譯碼電路的設計主干道上紅、綠、黃信號燈的狀態主要取決于狀態控制器的輸出狀態，它們之間的關系見真值表，如表1。對于信號燈狀態，“1”表示燈亮，“0”表示燈滅，兩個方向的信號燈有4種輸出狀態。由真值表分析可以求出各信號燈的邏輯關系。選用半導體發光二極管來模擬交通燈，由于門電路的帶灌電流的能力比一般帶拉電流的能力強，要求門電路輸出低電平時，點亮相應的發光二極管，所以在狀態輸出端設置了與非門和非門，以滿足低電平的要求。狀態譯碼電路如圖4所示。2.3定時電路的設計定時要求主干道綠燈顯示60s，支干道綠燈顯示30s，黃燈顯示5s，故需要一個能實現自動調節不同時間的定時器74LS245，通過使能端和控制端可以控制不同數字的輸出。預置到減數計數器的時間可以通過3片74LS245來實現，3片74LS245的輸入數據分別接入60、30、5這3個不同的數字，74LS245的輸出數據和減法計數器相連，實現設計要求的計時時間。三片74LS245的輸出與否由狀態控制器來實現，當狀態控制器在S0（Q2Q1=01）狀態S4（Q2Q1=11）狀態時要求黃燈亮，要求減法計數器從初始值5開始計時，可以看出黃燈亮時Q1必須為1，所以可以用Q1來控制接數字5的74LS245。當主干道綠燈亮時，60s計數器開始計時，由于74LS245的EN端接入低電平有效，而信號燈也是接人低電平有效，所以可以把74LS245的EN端與主干道的綠燈連接，同理，輸入數據20的74LS245可以與支干道的綠燈信號相連，74LS245的管腳圖如圖5所示。它主要實現的是三態門的功能，輸出端除了有高電平和低電平兩種狀態外，還有第三種狀態高阻狀態。其邏輯功能是：當使能控制信號EN=0時，若DIR=1，則數據傳輸通路為A到B，若DIR=0，則數據傳輸通路為B到A；而EN=1時，無論DIR為何值，A、B之間均呈高阻狀態。定時器的減數器主要是由異步可逆二/十進制計數器來實現，譯碼和顯示電路主要是由74LS47和數碼管來產生，74LS47管腳圖如圖6所示。2.4脈沖產生電路的設計脈沖的產生電路主要是由555定時器產生的。555定時器是一種中規模集成電路，只要在外部配上適當的幾個元件，就可以構成施密特觸發器，單穩態觸發器及多諧振蕩器等脈沖與變換電路，該器件的電源電壓為4.5~16V，驅動電流可達到200mA左右，并且可以與TTL、CMOS邏輯電平相兼容。多諧振蕩器是一種無穩態電路。對該電路通電后，電路狀態可以自動變換并且產生矩形波的輸出。555定時器組成的的脈沖發生器如圖7所示。將以上各模塊進行邏輯連接，得到系統的電路原理圖，如圖8所示。將各單元部分按照電路圖連接后，進行各單元電路調試及整體調試，并通過軟件仿真驗證，完全達到設計要求數字集成電路具有體積小、重量輕、壽命長、可靠性高、性能好等優點，同時成本低，便于大規模生產，由數字集成電路控制的交通信號燈也會越來越廣泛地使用。

參考文獻：

[1]李中發．數字電子技術[M]．北京：水利水電出版社，2001．

[2]時萬春．現代集成電路測試技術[M]．化學工業出版社，2006．

[3]楊兆生．新一代智能化交通控制系統關鍵技術及其應用[M]．北京：中國鐵道出版社，2008．

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關鍵詞：高速公路；機電工程；建設管理

中圖分類號：U412文獻標識碼： A

一、高速公路機電工程概況

高速公路機電工程一般由通信系統、收費系統、監控系統和供電、照明系統組成。機電工程設備種類多、技術含量高、和其他工程界面交叉復雜，與相鄰路段聯網通信，特別是省界收費站間的協調，是機電工程建設管理者在滿足使用功能、控制工程成本、確保工程進度的前提下必須解決的問題。高速公路機電工程通信系統是收費數據、監控數據、語音、收費監控圖像、交通監控圖像傳輸的平臺。收費系統是收費政策的體現，是全省聯網收費的基礎。監控系統負責路況信息、氣象信息、交通緊急事件的收集、整理、提供營運管理者，并相應信息，為司乘人員提供行車信息服務，達到控制、引導交通流的目的。供電、照明系統為機電工程運行提供動力，為司乘人員行車安全提供收費廣場照明和隧道照明。

二、速公路機電工程設計優化

高速公路機電工程的設計方案及其優化是機電工程質量的保證和順利實施的前提。高速公路機電工程設計方案的原則是方案先進、功能滿足、質量保證、成本可控。高速公路機電工程方案優化的原則是在功能滿足、保證質量的前提下，最大限度地節約工程成本。筆者結合多年的工作經驗，認為以下幾個方面是高速公路機電工程設計的優化方向。①監控中心設置要合理，注意區域監控中心的應用。為了優化整個路段監控系統和隧道機電系統，通過各系統之間相互配合、協調，由于監控中心對路段、隧道進行統一控制，從而節省重復建設中心房建、機電設備等費用，控制工程造價。②收費進行集中管理模式，通信設備設計選型要先進。目前，各大高速公路的收費管理模式大部分還處于分散管理模式，由于每個收費站控制室都設有計算機系統、閉路電視監視系統等投資較大設備，加上一些值班、工作人員的費用，使得整個工程的運營費用也相應的提高。因此，為了確保了經濟的合理性與設備的安全實用，不僅設備需要進行更新，也需要采用一些較為先進的管理模式（如集中管理模式等）。

三、加強高速公路機電工程建設管理的途徑

1、合同管理

工程實施中，始終堅持以合同為依據，一切按合同辦事。一是規范了合同文本和簽訂程序。二是在合同執行過程中，加強了過程監管，強化履約保證金制度和工程資金保證制度，以合同的形式規范了工程變更、延期、索賠等方面的處理程序，約束雙方共同遵守。規范的合同管理確保了進度和費用控制。

2、嚴格基本建設程序

嚴格執行了基本建設程序。 機電工程的初步設計工作、 招標文件編制、招標評標、合同談判簽訂以及聯合設計均按照國家和交通部等相關文件規定進行評審和報批。

3、認真貫徹落實國家的有關法令、法規

1、嚴格執行招投標制度

按照國家的有關規定，機電工程施工應采取國內公開競爭性招標的方式進行招標確定承包商。 機電工程的監理按照交通部的有關規定，通過國內公開競爭性招標的方式進行選擇。

2、嚴格執行項目監理制

嚴格執行了工程監理制度的有關規定，通過公開招標方式，選擇了具有交通部機電監理資質、 監理業績較好、符合招標文件中標條件的監理單位。

3、嚴格執行合同管理制度

在建設管理過程中，嚴格按照國家有關法令法規，按照招標文件要求和評標報告，與中標單位簽訂機電工程合同書。 在工程實施過程中，做到了一切嚴格按合同辦事。

4、全面實施“三控兩管”，保證機電工程順利實施

為了加強高速公路機電工程建設管理，必須全面實施“三控兩管”。“三控兩管”是指“質量控制、進度控制、投資控制、合同管理、信息管理”。①質量控制：質量是工程的核心。高速公路機電工程一開始就樹立了爭創“優質工程”的目標，把質量控制作為一切工作的落腳點，將質量控制工程貫徹在整個工程的始終。②進度控制：認真編制和落實進度計劃，保證機電系統試運行能與高速公路開通同步。一方面要求機高速公路電施工單位首先進行已提供部位的設備的安裝；另一方面要求房建單位優先進行收費站機房和配電房的裝修和收費島的施工，以盡早給高速公路機電工程施工提供設備安裝部位。在外供電工程未完工、供電前，首先進行柴油發電機的安裝調試，以滿足機高速公路電工程的調試用電需求。③投資控制：根據機電工程的特點，全過程進行投資控制。一是建立有效的公平投標環境，選擇了滿足招標文件要求的合理低評標價的承包商中標。二是最大限度地優化技術方案，降低工程造價。④合同管理：工程實施中，始終堅持以合同為依據，一切按合同辦事。一是規范了合同文本和簽訂程序。在合同執行過程中，加強過程監管，強化履約保證金制度和工程資金保證制度，以合同的形式規范了工程變更、延期、索賠等方面的處理程序，約束雙方共同遵守。規范的合同管理可以確保進度和費用控制。⑤信息管理：要規范信息管理制度，確保信息渠道和工作指令渠道暢通，從而保證工程的順利進行。

5、加強項目協調工作

5.1與監理單位的協調

對于監理單位，應注意樹立監理對現場管理問題上的權威，尊重監理對于施工質量的否決權、施工調度權等。要及時地與監理單位進行溝通協調，落實監理單位發出相應的工作指令，同時，充分發揮監理在現場施工質量、工期等方面的監督管理作用，雙方要力爭能協商一致。

5.2與參建單位的協調

對于參建單位，我們要掌握其所承擔的任務內容、大小、難易程度、采用的主要施工工藝、及工程的施工進度計劃。要熟知各個參建單位的合同及分工，對其可能出現的矛盾進行預先分析，在工作中發現矛盾應及時加以解決。要抓好施工的關鍵部位，以及各施工單位的銜接界面，以避免和減少因工作劃分不清引起的各種矛盾。要做好上述工作，就要全面掌握設計內容，對工程管理做到心中有數。此外要重視開好每周工程例會、專題會議等各種會議，做到會前有準備、會中有重點、會后有檢查，確保組織協調工作的效果。

6、營運管理平臺與機電工程

高速公路機電工程建設時，必須同時考慮營運管理辦公平臺的建設。營運管理辦公平臺建立在機電工程通信系統基礎之上。在管理中心、各收費站分別組建局域網，采用VPN虛擬專用網絡技術，將管理中心、各收費站辦公電腦組建成局域網，形成營運管理辦公平臺。該平臺與收費系統完全隔離，確保收費數據的安全，也滿足了營運管理辦公需要。營運管理辦公平臺與機電工程同步建設，降低了營運管理辦公平臺建設費用，節約了營運管理成本。

結束語

高速機電工程建設是一個龐大的系統工程，所涉及技術、設備科技含量高。作為建設管理者，必須掌握高速公路機電工程的特點、難點與重點，結合實際，全面運籌，不斷瞄準行業管理和技術發展的最新動態，充分吸收和運用國內外先進的高速公路機電工程管理經驗，努力探索并建立一條具有特色的高速公路機電系統建設的新路子。

參考文獻

[1] 胡輝.論高速公路機電工程項目管理[J]. 現代商貿工業. 2013(04).

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硅通孔技術（TSV）是三維集成電路設計關鍵技術之一，本文從其制備、應用于系統中的性能參數及其意義、具體設計主要思路三個方面，對TSV在三維集成電路設計中的基礎概況進行分析探討。

【關鍵詞】硅通孔技術 三維集成電路 設計原則

三維集成電路是指多層面構建集成電路，可進一步擴展布局空間，減少線路相互之間的干擾，解決信號擁堵問題，擴大頻寬，降低功耗，最終提高系統性能。3D封裝是三維集成電路關鍵技術，主要包括裸片堆疊封裝、疊層封裝與封裝內堆疊三種具體實現形式，各有優劣。貫穿硅通孔技術（TSV）是一種系統級架構技術，可實現層級間裸片互聯，是目前最先進、應用最廣泛的互聯方式之一。本次研究就基于硅通孔技術的三維集成電路基本設計進行概述與分析。

1 TSV制備

TSV制備工藝據通孔制作工藝順序可分為先通孔與后通孔兩種，先通孔是指在制備IC時同時通孔，后者是指在制備IC后通孔。

前通孔主要特征包括：（1）工藝在CMOS或BEOL制備前應用；（2）在元件設計階段即介入應用；（3）需嚴格的CD控制；（4）通孔寬度為5-20μm；（5）深寬比AR3：1-10：1。而后通孔主要特征為：（1）工藝在BEOL或TSV鍵合（Bonding）制備后應用；（2）在設計階段后期介入；（3）CD控制較寬松；（4）通孔寬度20-50μm；（5）深寬比AR3：1-15：1。

通孔刻蝕技術是TSV技術的核心，強調通孔尺寸一致性，無殘渣，形成需達到一定速度，規格設計具有一定靈活性，目前僅有IBM及其部分代工廠掌握該核心技術。通孔刻蝕技術主要可分為博世工藝技術、激光刻蝕技術，兩者各有優劣。博士工藝孔徑大小、數目、深度無特殊要求，但孔徑側面較粗糙，材料成本高，需要光刻。激光刻蝕僅適用于>10μm孔徑通孔，孔徑數目也受吞吐量影響，但通孔側壁表明光滑，耗材低，無需光刻。

通孔后，TSV需進行填充，涉及通孔絕緣、淀積與電鍍多個工藝步驟，使用材料包括硅烷、正硅酸丁酯等。填充時需要考慮填充絕緣、沉積溫度等多個方面因素，一個細節的疏忽都可能影響通孔性能，進而影響系統穩定性與功效。目前，主要填充技術包括濺射沉積、均勻淀積，但考慮到成本因素，電鍍銅是目前應用最廣泛的硅通孔填充方式。

最后為實現晶體TSV互聯，需應用TSV鍵合技術，目前最常用的鍵合技術包括金屬-金屬鍵合、氧化物共熔鍵合與高分子黏結鍵合。三種鍵合技術各有優劣，應用均十分廣泛，但均只適用于滿足電學特性的光滑鍵合表面，不能進行機械表面與電學特性表面鍵合，金屬-金屬鍵合有望打破這種限制。

2 反映TSV性能的參數及其意義

2.1 互聯延時

全局互聯普遍被認為是集成系統性能提升的設計瓶頸，全局互聯產生的連線延時決定系統時鐘頻率與速度傳輸限，創造一種更有效的互聯策略已成為當今電路設計中研究熱點。緩沖器插入式目前應用最廣泛的一種縮短全局互聯延時的設計，使用靈活，有助于減少硅通孔數目與集成密度，進而降低互聯延時效應，提高系統性能，降低誤差。

2.2 互聯功耗

互聯功耗與系統電路規模與集成密度有關，目前，互聯電容已取代門電路成為片上功耗與動態功耗主導因素，插入緩沖器后功耗與全局互聯規模有關。應用硅通孔三維互聯構架，可減少互聯需要，但卻需要更多的緩沖器，增加片上功耗，在設計PSV時，需充分考慮PSV功耗。

3 TSV三維集成具體設計主要思路

3.1 阻抗特性差異

三維集成雖然可緩解不同材料、工藝差異所產生的串擾噪聲，降低混合技術同化復雜度與電路模塊電磁干擾，最終降低成本，提高效效能，但與此同時，三維設計也增加了阻抗差異。阻抗差異后是源層互聯固有缺陷，應用TSV技術互聯則增加了阻抗差異，進一步放大了這種缺陷。因此將TSV應用三維集成系統構架中，需綜合考慮阻抗差異，盡力減少阻抗差異對互聯信號的影響，避免信號發生反射或失真。

3.2 熱管理與優化

電路工作之中不可避免的發散熱量，熱效應已成為影響集成電路功效、元件可靠性的重要因素之一。三維集成技術增加了芯片物理層數，頂端物理層與散熱片距離顯著增加；三維集成技術縮短了物理尺寸，芯片功耗密度顯著增加，熱效應增加，芯片內溫度上升，可能造成元件性能下降，電遷移失敗，甚至可能造成物理損毀。應用TSV技術，可能影響整個芯片熱擴散效果、途徑，因此在設計TSV系統構架時，需對熱擴散進行預測，分析芯片內外溫度分布，并提出熱優化技術與策略，降低消熱阻。目前常采用的熱優化技術策略為減薄襯底厚度，降低散熱片等效熱阻，熱驅動優化，布局優化，熱通孔插入，等。

4 碳納米管TSV設計

碳納米管具有優良的電熱傳輸特性，平均自由程較長，耐高溫，是一種較理想的互聯材料，具有較大的發展潛力。碳納米管電流承載密度極限遠高于銅，電子遷移穩定，有助于克服承載不穩定性TSV技術這一固有缺陷。碳納米管具有一維導體特性，熱特性較高，熱傳導率極高，可達到3000～8000W/m-K，將碳納米管應用于TSV集成可極大的提高系統散熱能力。

5 小結

硅通孔技術是三維集成電路制造核心技術之一，其技術水平直接影響系統性能、穩定性。電路設計工作者，在應用TSV技術過程中，應盡量采用時下成熟的TSV制備技術，把握具體設計思路，從提升系統整體性能出發，提升設計水平。同時，應具有創新、探索精神，積極嘗試引入新材料、技術與理念，大膽嘗試，開闊設計思路，以探索更優的設計方案。

參考文獻

[1]X.ChuanL.Hong，R.Suaya and pact AC modeling and performance analysis of through silicon vias in 3-D ICs.IEEE Trans.Electron Devices，2010，57（12）：3405-3417.

[2]童志義.3D IC集成與硅通孔（TSV）互聯[J].電子工業專用設備，2009（27）：26-29.

[3]王高峰，趙文生.三維集成電路中的關鍵技術問題綜述[J].杭州電子科技大學學報，2014，34（2）：1-5.

作者簡介

祝竹（1983-），女，安徽省宣城市人。2006年畢業于合肥學院，電子信息工程專業。現為宣城職業技術學院電工與電子技術專業教師。研究方向為電工技術與汽車電子類。

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1高速公路隧道機電消防系統工程建設的原則

1.1高速公路隧道機電消防工程要能夠實現對火災的檢測、發現、報警和消滅四個方面的內容，避免對火災的檢測失靈、發現失敗、報警缺失以及消滅不力而造成的人和物的損失。

1.2高速公路隧道機電消防工程要以機電自動化實現為主，人力配合為輔。高速公路隧道一般都離市區等較遠，相關運行以及監控人員等很難對其進行現場管理，因此，就需要高速公路隧道機電消防工程實現高度的自動化運行，將火災隱患降到最小。

1.3高速公路隧道機電消防工程要堅持因地制宜原則。隧道消防機電設備的選擇、機電工程的布置、用水系統的設置等要根據當地的實際環境來因地制宜地選擇，以能夠實現最佳地消防效果為最主要目的。

1.4高速公路隧道機電消防工程要堅持易維護的原則。高速公路隧道機電消防系統的維護也是工程建設時需要考慮的一個重要內容，因為只有及時進行有效的維護，隧道機電消防系統才能夠保持在最佳的運行狀態，才能夠及時發現消防問題并進行處理等，因此，高速公路隧道機電消防工程要堅持易維護的原則以保障消防系統的運行效果。

2高速公路隧道機電消防系統工程的建設實現

2.1高速公路隧道消防水的設置。消防水的設置一般可以通過在隧道頂部設立消防水池和設置水井的方式來實現，這兩種消防水的來源各有優勢，可以根據具體環境來做選擇。對于有自來水通過的地區，可以通過設置消防水池的方式來保障隧道內消防水的供應，對于無自來水通過的地區，可以通過挖掘水井的方式來為隧道供應消防水。

2.2高速公路隧道消防管道的設置。消防管道的布置應該根據隧道所在地的實際情況考慮防凍問題，以使消防管道能夠在惡劣的環境下實現正常使用，避免因為消防水出現問題而導致消防隱患。消防管道的布置必須要設置于檢修道上，這樣，在后期的維護過程中，就能夠實現對消防管道中存在問題的及時發現和彌補，避免消防管道出現漏水等問題影響后續的使用。

2.3高速公路隧道消防水泵設置。消防水泵的設置應該堅持使用與備用相結合，并且對使用中和備用的水泵都要進行妥善檢查，以確保其都能夠隨時正常使用。消防水泵應該融自動與手動一體，日常進行自動控制，自動控制不靈或者出現異常情況時切換至手動控制。監控中心要實現對水泵運行狀況的實時監控和記錄，包括其開啟、運行、停止以及低頻巡檢過程，對于任何一個環節出現監控異常的，要及時進行問題排查，以保障水泵處于正常運行狀態。同時，實現對消防水池水位的實時監測，水位等于或低于最低線時，自動供水保障水位處于最低線和最高線之間，以滿足消防用水的需求。

2.4高速公路隧道消防洞的設置。高速公路隧道消防洞應該根據隧道的實際情況進行合理布置，每個消防洞都應該配置消防栓以及滅火器，以供隧道的使用者在發生火災時使用。同時，消防洞的間距應該根據消防隧道的長度以及消防難度等來進行合理設置，確保在發生火災時消防系統的使用人員能夠及時地找到并且方便地使用消防工具對火災進行控制。

2.5高速公路隧道消防火災檢測系統和報警系統的設置。在當前火災檢測技術快速發展的背景之下，火災檢測系統主要是基于火災發生之后產生的煙、光和熱等來判斷火災發生的，同時還有一種能夠根據現場的圖像判斷火災是否發生的系統。兩種系統在判斷火災發生的準確性上區別不大，所以在高速公路隧道消防系統中可以根據實際需求和預算狀況等自主選擇和安裝火災檢測系統，實現對火災的智能檢測。火災檢測之后，需要及時進行自動的報警，如此，才能夠實現對火災的及時有效的控制，避免人力物力的損失和浪費。火災報警系統與火災檢測系統相連，火災檢測系統一旦檢測到火災的發生，就需要將火災的具體情形自動地報告給監控室，以方便監控室能夠根據實際情況安排消防。同時，火災報警系統還需要與隧道外顯示屏相連接，以警告過往車輛不再進入隧道內并且自動協助滅火等。這樣，就實現了隧道內火災和報警的一體化設置，有效地減輕火災造成的損失。

3結語

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集成電路作為關系國民經濟和社會發展全局的基礎性和先導性產業，是現代電子信息科技的核心技術，是國家綜合實力的重要標志。鑒于我國集成電路市場持續快速的增長，對集成電路設計領域的人員需求也日益增加。集成電路是知識密集型的高技術產業，但人才缺失的問題是影響集成電路產業發展的主要問題之一。據統計，2012年我國對集成電路設計人才的需求是30萬人 [1-2]。為加大集成電路專業人才的培養力度，更好地滿足集成電路產業的人才需求，2003年教育部實施了“國家集成電路人才培養基地”計劃，同時增設了“集成電路設計和集成系統”的本科專業，很多高校都相繼開設了相關專業，大力培養集成電路領域高水平的骨干專業技術人才[3]。

黑龍江大學的集成電路設計與集成系統專業自2005年成立以來，從本科教學體系的建立、本科教學內容的制定與實施、師資力量的培養與發展等方面進行不斷的探索與完善。本文將結合多年集成電路設計與集成系統專業的本科教學實踐經驗，以及對相關院校集成電路設計專業本科教學的多方面調研，針對黑龍江大學該專業的本科教學現狀進行分析和研究探索，以期提高本科教學水平，切實做好本科專業人才的培養工作。

一、完善課程設置

合理設置課程體系和課程內容，是提高人才培養水平的關鍵。2009年，黑龍江大學集成電路設計與集成系統專業制定了該專業的課程體系，經過這幾年教學工作的開展與施行，發現仍存在一些不足之處，于是在2014年黑龍江大學開展的教學計劃及人才培養方案的修訂工作中進行了再次的改進和完善。

首先，在課程設置與課時安排上進行適當的調整。對于部分課程調整其所開設的學期及課時安排，不同課程中內容重疊的章節或相關性較大的部分可進行適當刪減或融合。如：在原來的課程設置中，“數字集成電路設計”課程與“CMOS模擬集成電路設計”課程分別設置在教學第六學期和第七學期。由于“數字集成電路設計”課程中是以門級電路設計為基礎，所以學生在未進行模擬集成電路課程的講授前，對于各種元器件的基本結構、特性、工作原理、基本參數、工藝和版圖等這些基礎知識都是一知半解，因此對門級電路的整體設計分析難以理解和掌握，會影響學生的學習熱情及教學效果；而若在“數字集成電路設計”課程中添加入相關知識，與“CMOS模擬集成電路設計”課程中本應有的器件、工藝和版圖的相關內容又會出現重疊。在調整后的課程設置中，先開設了“CMOS模擬集成電路設計”課程，將器件、工藝和版圖的基礎知識首先進行講授，令學生對于各器件在電路中所起的作用及特性能夠熟悉了解；在隨后“數字集成電路設計”課程的學習中，對于應用各器件進行電路構建時會更加得心應手，達到較好的教學效果，同時也避免了內容重復講授的問題。此外，這樣的課程設置安排，將有利于本科生在“大學生集成電路設計大賽”的參與和競爭，避免因學期課程的設置問題，導致學生還未深入地接觸學習相關的理論課程及實驗課程，從而出現理論知識儲備不足、實踐操作不熟練等種種情況，致使影響到參賽過程的發揮。調整課程安排后，本科生通過秋季學期中基礎理論知識的學習以及實踐操作能力的鍛煉，在參與春季大賽時能夠確保擁有足夠的理論知識和實踐經驗，具有較充足的參賽準備，通過團隊合作較好地完成大賽的各項環節，贏取良好賽果，為學校、學院及個人爭得榮譽，收獲寶貴的參賽經驗。

其次，適當降低理論課難度，將教學重點放在掌握集成電路設計及分析方法上，而不是讓復雜煩瑣的公式推導削弱了學生的學習興趣，讓學生能夠較好地理解和掌握集成電路設計的方法和流程。

第三，在選擇優秀國內外教材進行教學的同時，從科研前沿、新興產品及技術、行業需求等方面提取教學內容，激發學生的學習興趣，實時了解前沿動態，使學生能夠積極主動地學習。

二、變革教學理念與模式

CDIO（構思、設計、實施、運行）理念，是目前國內外各高校開始提出的新型教育理念，將工程創新教育結合課程教學模式，旨在緩解高校人才培養模式與企業人才需求的沖突[4]。

在實際教學過程中，結合黑龍江大學集成電路設計與集成系統專業的“數模混合集成電路設計”課程，基于“逐次逼近型模數轉換器（SAR ADC）”的課題項目開展教學內容，將各個獨立分散的模擬或數字電路模塊的設計進行有機串聯，使之成為具有連貫性的課題實踐內容。在教學周期內，以學生為主體、教師為引導的教學模式，令學生“做中學”，讓學生有目的地將理論切實應用于實踐中，完成“構思、設計、實踐和驗證”的整體流程，使學生系統地掌握集成電路全定制方案的具體實施方法及設計操作流程。同時，通過以小組為單位，進行團隊合作，在組內或組間的相互交流與學習中，相互促進提高，培養學生善于思考、發現問題及解決問題的能力，鍛煉學生團隊工作的能力及創新能力，并可以通過對新結構、新想法進行不同程度獎勵加分的形式以激發學生的積極性和創新力。此外，該門課程的考核形式也不同，不是通過以往的試卷筆試形式來確定學生得分，而是以畢業論文的撰寫要求，令每一組提供一份完整翔實的數據報告，鍛煉學生撰寫論文、數據整理的能力，為接下來學期中的畢業設計打下一定的基礎。而對于教師的要求，不僅要有扎實的理論基礎還應具備豐富的實踐經驗，因此青年教師要不斷提高專業能力和素質。可通過參加研討會、專業講座、企業實習、項目合作等途徑分享和學習實踐經驗，同時還應定期邀請校外專家或專業工程師進行集成電路方面的專業座談、學術交流、技術培訓等，進行教學及實踐的指導。

三、加強EDA實踐教學

首先，根據企業的技術需求，引進目前使用的主流EDA工具軟件，讓學生在就業前就可以熟練掌握應用，將工程實際和實驗教學緊密聯系，積累經驗的同時增加學生就業及繼續深造的機會，為今后競爭打下良好的基礎。2009―2015年，黑龍江大學先后引進數字集成電路設計平臺Xilinx和FPGA實驗箱、華大九天開發的全定制集成電路EDA設計工具Aether以及Synopsys公司的EDA設計工具等，最大可能地滿足在校本科生和研究生的學習和科研。而面對目前學生人數眾多但實驗教學資源相對不足的情況，如果可以借助黑龍江大學的校園網進行網絡集成電路設計平臺的搭建，實現遠程登錄，則在一定程度上可以滿足學生在課后進行自主學習的需要[5]。

其次，根據企業崗位的需求可合理安排EDA實踐教學內容，適當增加實踐課程的學時。如通過運算放大器、差分放大器、采樣電路、比較器電路、DAC、邏輯門電路、有限狀態機、分頻器、數顯鍵盤控制等各種類型電路模塊的設計和仿真分析，令學生掌握數字、模擬、數模混合集成電路的設計方法及流程，在了解企業對于數字、模擬、數模混合集成電路設計以及版圖設計等崗位要求的基礎上，有針對性地進行模塊課程的學習與實踐操作的鍛煉，使學生對于相關的EDA實踐內容真正融會貫通，為今后就業做好充足的準備。

第三，根據集成電路設計本科理論課程的教學內容，以各應用軟件為基礎，結合多媒體的教學方法，選取結合于理論課程內容的實例，制定和編寫相應內容的實驗課件及操作流程手冊，如黑龍江大學的“CMOS模擬集成電路設計”和“數字集成電路設計”課程，都已制定了比較詳盡的實踐手冊及實驗內容課件；通過網絡平臺，使學生能夠更加方便地分享教學資源并充分利用資源隨時隨地地學習。

四、搭建校企合作平臺

篇6

（上海理工大學上海醫療器械高等專科學校 上海 200093）

摘要：精心設計、準確把握教學載體，是順利完成實踐教學的重要前提，是高職教育教學目標成敗的關鍵。以實踐教學載體的設計為出發點，通過對“電路基礎”課程教學目標的分析，可以設計出突出能力本位的實驗、實訓項目，同時把EDA教學和網絡教學貫穿于教學過程之中。教學實踐證明，該方案具有鮮明的時代特征，符合教學的基本規律，有助于實現預期的教學目標。

關鍵詞 ：電路基礎；實踐教學載體；職業核心能力；EDA教學；網絡教學

中圖分類號：G712 文獻標識碼：A 文章編號：1672-5727（2014）07-0103-04

實踐教學、能力本位是培養學生職業行為能力和創新能力的切入點，是培養學生實踐能力的有效途徑和手段。實踐教學的寬泛性和立體性使其在培養學生創新能力中具有其他教學環節不可替代的作用，沒有實踐能力，創新能力不可能得到發展。通過構建多渠道的實踐教學體系，加強實踐教學的質量監控和評估，堅持“實踐教學一條線”的思想，多渠道培養學生的創新精神和實踐能力，是高職教育區別于普通高等教育的重要特征之一，是高職教育成敗的關鍵。

高職實踐教學載體的研究思路

實踐教學載體是儲存、攜帶實踐教學信息的載體，是教師針對一定的教學目標，在相應的教學策略指導下，為完成實踐教學任務而設計、編制的教學內容的組合形式和形態。教學載體的合理設計和順利實施，對提高學生的認知能力和創造能力、提高實踐教學的質量和效果起著至關重要的作用。通過教師對教學目標、教學內容和教學方法的深層次、多視角、全方位的立體把握，可以設計出高效精湛、豐富多彩、寓教于樂的實踐教學載體，該教學載體的實施以最大限度調動學生產生最佳的認知反應、激發學生的學習和創造熱情為根本目標。

“電路基礎”課程是我校醫用電子儀器與維護專業與醫用治療設備應用技術專業的專業核心基礎課程。多年來，通過對“電路基礎”課程實踐教學載體的研究和設計，順利完成了課程實踐教學目標，使學生更好地掌握了電路的基本概念、原理和基本規律，提高了學生在醫用電子產品的生產、調試、維修過程中發現問題、分析和解決問題的初步職業能力。“電路基礎”課程實踐教學載體的研究思路如下。

第一，準確定位。通過對“電路基礎”課程教學內容和教學目標的深層次、多視角、全方位的立體剖析，突出專業基礎課程“培養學生基本能力”的準確定位，總結、提煉和概括出能夠涵蓋教學任務的知識點和技能要求。

第二，精準設計。通過對教學任務和目標的分析和整理，設計出符合教學規律、與學生身心發展特點相適應、適于學生理解和接受、有利于培養和提高學生學習熱情和創造力的實踐教學載體，并能夠貫穿于整個實踐教學活動。

第三，反饋考評。建立科學、完善的跟蹤、反饋和評價體系，可以有效評價實踐教學載體的有效性，保證教學活動的順利實施和教學效果；同時，可進一步促進教學目標和任務的準確定位，凝練實踐教學的特色。

實踐教學目標的分析與定位

教學內容的選擇，以培養學生的基本能力和基本專業素質為目標，以重視基礎、突出重點、夠用為度，以能力本位為原則，以有利于實踐教學載體設計的準確定位為落腳點。

對電路教學內容的精心梳理、歸類、篩選和整合，總結、提煉出能夠培養學生的基本能力和基本素質的三維立體知識結構網絡，立足于三個坐標——專業能力、方法能力和社會能力，三管齊下集中鍛煉、提高學生的職業核心能力，為進一步學習電路理論、后續課程及參加實際工作積累必要的電路知識和基本技能。

實踐教學載體設計應首先注重培養、提高學生的專業能力 一門課程能夠獨立存在，是因為具有特殊的知識系統，即在知識的范疇、結構、內容、方法、組織及理論的歷史發展方面有其自身的獨到之處。通過對“電路基礎”課程的分析，精準概括、總結了完成課程教學目標所需掌握的4個模塊以及對應知識點，這也是培養、提高學生專業能力所需的教學實踐載體和典型工作任務設計的重要依據，如表1所示。

將方法能力培養貫穿于專業能力培養和提高的過程中 方法能力是指獨立獲取新的專業知識和技能的能力以及獨立完成復雜任務的能力，教學實踐載體設計要涵蓋、兼顧兩種基本能力的培養要求，兩種能力的培養相輔相成、不可分割。“電路基礎”課程的方法能力包括職業特定能力、行業通用能力和職業核心能力三個層次，如表2所示。

將社會能力融入專業能力和方法能力的培養過程中 社會能力是指在社會工作、學習中與他人交往聯系及合作的能力。社會能力既是基本生存能力，又是基本發展能力，是勞動者在職業活動中，特別是在開放的社會生活中必須具備的基本素質。實踐教學載體設計所兼顧的社會能力培養，特指限于電類相關專業領域的狹義的社會能力培養要求，如表3所示。

實踐教學載體的設計

實踐教學載體設計的基本方法，是把教學活動的主要場所從傳統的教室轉移到實驗實訓基地，把學習過程通過實踐環節逐步展開，實踐教學任務的實施和考核貫穿全部教學活動。

通過精心設計的實踐載體，完成課程教學體系中的一個個“任務”，即通過給學生設定明確的學習目標，學生按照步驟操作，分解任務涉及的具體知識點，一步一步完成學習任務。載體設計應突出強調基本的方法能力培養，注重培養學生分析、調試基本電路及初步的故障處理能力，增加EDA教學和網絡教學的環節和比重。

開發出適應于工作過程導向和項目化教學的高質量的實驗、實訓項目 電路基礎理論的掌握，是通過精心設計的實驗實訓項目，由淺入深、由表及里、從簡單到復雜的過程。要將行業的崗位標準、技能要求以及新知識、新技術、新工藝融入課程教學之中，開發出體現崗位技能要求、促進學生實踐操作能力養成的驗證型、綜合設計型和創新研究型實訓項目。實驗實訓項目的載體，主要在實驗箱、通用電路板上進行，適當借助電腦仿真軟件。知識、能力的傳授和提高，改變了傳統的干巴巴枯燥的說教，通過置身于真實的實訓環境中，通過所見即所得的項目化教學，現身說法，由基本的驗證性實驗到綜合設計性、研究創新性實驗，逐步展開和深入。為保證有效的教學學時，應主要針對電路的基本概念、基本原理和基本分析方法重點分析掌握，可刪除一些不適用于高職學生的繁瑣的公式證明和求證及偏重于理論的純技巧性練習。此外，我們淘汰了傳統的模塊化實驗結構的實驗臺（箱），采用了自行設計、開發的實驗裝置。新的實驗裝置包括電源區、元件區和自由布線區，采用了靈活可靠的手動IC卡座、豐富的各種類型的基本元件和多種外部接口，以方便連接外部儀器，可以在實驗箱上靈活、自由地搭接各種電路，有利于鍛煉學生的自主性和創新設計能力。經過驗證的實驗（實訓）項目也可以把電路移植、焊接到通用電路板上，通過布局、焊接、調試等環節，進一步鍛煉、提高學生的綜合能力。

將電路仿真軟件引入實踐教學項目中 EDA（Electronic Design Automation）的引入是“電路基礎”課程實踐教學的一個重要組成部分，EDA的使用是電子設計人才高端化的重要標志之一。課程引入了流行的EWB（Electronics Workbench）軟件，該軟件幾乎能對“電路基礎”課程中所有的基本定律進行仿真及演示，并且具有操作方便、簡單易學、元器件種類齊全、分析方法多等優點，非常適合電子類課程的教學和實驗，可為后續Protel等課程的學習奠定良好的基礎。同時，可以通過EWB軟件高效快速地完成一些來不及在實驗箱上完成的項目，完成一些對實驗條件要求比較苛刻的實驗，有效解決效益和資源的矛盾。比如電路實驗中的三相交流電路，電壓高達380V，這類實驗項目對實驗設備以及參加實驗學生的安全責任意識和安全實驗能力有更高的要求；還有一些實驗對實驗的精度要求很高，配套試驗設備的資金投入大并且利用效率不高。由于這類實驗不具有代表性和通用性，使用EDA仿真完成這類實驗，具有得天獨厚的優勢。

將網絡教學的方法和手段引入課程教學中 使用網絡教學手段包括使用局域網絡和廣域網絡（Internet）。局域網絡主要使用在EDA教學中，通過教師機（主控機）對終端發指令組織教學、演示并和學生通過網絡互動；廣域網絡即使用Internet網絡，通過網絡通知、資源共享、布置提交作業和組織答疑等。使用廣域網絡教學的一個重要特征是將課程教學從課上拓展、延伸到課外，是課程教學的重要補充，使得教學活動更加完善和豐富。網絡教學改變了傳統刻板的說教和“填鴨式”教學，采用形象生動直觀的多媒體影音、視頻、flash和PPT資料，以科普知識的形式導入基本概念和規律，將復雜的問題簡單化，抽象的問題形象化，在輕松愉悅和喜聞樂見的氛圍中將學生帶入奧妙的電路原理中，同時引導學生通過動手實踐，加深對理論知識的掌握和理解。教學環境是在有實驗臺、實驗儀器、互聯網絡和多媒體的現代化的實驗室，這樣的環境有良好的條件，可隨時驗證新認識的電路理論中的概念和方法，有利于發揮學生的自主創造性和想象力。在使用網絡的教學活動過程中，學生是主角，教師是輔助，是教學活動的主持人；教師的任務是通過多媒體資料的展示，提出問題和任務，讓學生明確學習目標，然后引導和激發學生全身心參與教學活動。在教學過程中應隨時注意控制和調整教學的進度和方向，根據學生的表現因材施教，對學生的學習效果進行評估，指導學生在專業學習和技術訓練的過程中全面提高綜合能力，充分實現教師引導下學生自主探索、自發學習的理想教學目標。

教學信息反饋和教學質量評價

控制論的創始人維納說：“任何有效行為必須由某種反饋過程來提供信息，看是否達到預定目標”。建立完善的教學信息反饋和質量評價體系，可以有效促進課程建設的準確定位，理清實踐教學改革的思路和指導思想，凝練課程教學的特色。

教學信息的反饋 通過教學主管部門在學生中選出代表，召開關于課程建設的座談會，從側面了解、征詢學生對教學活動的要求和教改意見，并實時反饋給參與教改的任課教師。在每學期一次的學生代表座談會上，學生在輕松活躍的氣氛中，圍繞教學改革、課程教學的實效性、教學管理、教師人格魅力、課程教學內容、教學手段，以及學生如何端正學習態度、轉變學習觀念等方面踴躍發言，獻言獻策。通過這種近距離的有效溝通，教師和學生可從教與學的角度進行充分交流，形成一定的共識。

開展教學效果的問卷調查 問卷包括課程的教學形式、教學內容、教學方法和教學效果，還包括課程教學內容的取舍、所用教材、教學資源、教學活動安排、師生教與學的情況，以及作業答疑、復習考試、實驗實訓、教學支持技術平臺等情況，既圍繞教師的教學行為，也關注學生的學習習慣。通過調查，可以比較全面、客觀地了解學生對教學的感受，如教學的有效性如何、限制教學有效性的原因等，也可向廣大學生征求推進有效教學的意見，如怎樣的教學更能取得實效、教師最關鍵的素質是什么等等。通過問卷調查，可加強教師和學生之間的交流溝通，了解課程計劃和實際達到的效果與預期效果之間的差距，總結課程教學的得與失，查缺補漏，不斷改進、逐步凝練課程教學的特色，保證課程建設的準確定位。

教學實踐的成果及效果

2010年底，在中央和地方財政的大力支持下，我校建成了國家級電子實訓基地；通過與江蘇綠楊電子集團合作，開發、研制了集實訓、實驗、設計和仿真為一體的多功能集成電子電路實驗實訓平臺；同時，還合作開發、設計了能完成基礎電路實驗，并且能自由搭配、自行設計、自由定制的通用電路基礎實驗箱。

此外，通過多年的教學實踐，圍繞教學目標，設計了一套系統、完整的教學質量評估、評測體系。對近年來參加教學實驗改革學生的跟蹤、調查和考評結果的統計分析表明，學生的動手能力、理論水平和綜合能力均得到明顯改善，達到了課程教學的預期效果。

教學實踐的效果和總結表明：教學載體的設計要充分尊重學生的學習興趣和學習規律，結合課程的性質和能力目標，準確分類，精確把握，遵循由淺入深，從簡單到復雜，由驗證、設計到創新的教學規律。同時在實踐教學中，適時引入EDA教學和網絡教學手段，激發學生的學習興趣和學習熱情，可以大大提高教學的質量和效果。教學成功的最終評價標準是學生的學習興趣和綜合職業能力的提高。

參考文獻：

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[2]蕭銘.論作為教學要素的教學載體[J].上海教育研究，2000（12）：39-41.

[3]姜大源.職業教育學基本問題的思考（一）[J].職業技術教育，2006（1）：5-10.

[4]勞動和社會保障部職業技能鑒定中心.自我學習能力訓練手冊[M].北京：人民出版社，2007.

[5]王民權，梅曉妍.高等職業教育中項目化教學的探索與實踐[J].職業教育研究，2007（10）：88-89.

篇7

（1）高職《電路分析》課程基本情況分析

《電路分析》課程是電氣信息類專業的基礎課程，其主要任務是討論線性，非時變，集中參數電路的基本理論和分析方法，掌握電路的基本概念，基本原理，提高分析能力，是后續課程的基礎。

盡管高職教育進行了各種層面與各種形式的改革，但《電路分析》課程作為整個電氣信息類專業的基礎課程，其講授內容與講授方式基本沒有發生太大的改變。與此同時，近年來隨著各類各級高校招生規模的擴大以及高考生源的連年下降，使得當前很多高職院校的入取分數線直線下滑，以至于高考兩百分的學生也能夠有機會參與到高等教育之中。一方面體現了我國當前高等教育的普及化程度逐年提高，能夠對整體國民受教育程度進行提升;另一方面也出現了一些比較嚴峻的問題，特別是理工科相關專業的教師在授課過程中會發現，對于高中知識沒有掌握的學生來說，一下進入到《電路分析》這一類的課程之中，學生會出現很大的厭學情緒，特別是對于高中階段讀文科的同學來說，更是一個巨大的挑戰。

在這樣的情況之下，如何能夠在不減少教學內容、不降低教學要求的基礎上讓學生對所學內容能夠產生較大的興趣，從而完成整個教學計劃與內容成為廣大高職教育工作者所迫切需要解決的一個問題。

（2）虛擬仿真仿真技術在《電路分析》課程中的應用現狀

在電路仿真中常用的軟件有：Multisim、EWB、PSPice、Proteus等。這些工具軟件都有較強的功能，很多軟件都可以進行電路設計與仿真，同時可以進行PCB自動布局布線，可輸出多種網表文件有第三方軟件接口，各種軟件各具優缺點。

?Multisim

MUltisim軟件是適用于電路仿真與設計的EDA工具軟件，該軟件的計算機仿真與虛擬儀器技術可以很好解決理論教學與實際動手實驗相脫節的問題。

?EWB

Electronic Workbench簡稱EWB，專用于電子電路仿真的“虛擬電子實驗平臺”軟件工具。該軟件可以對各種電路進行仿真。EWB軟件對電路的輸入采用原理圖輸入方式;軟件提供的虛擬儀器與實際儀器外形及其操作基本一致。

?Pspice

PSpice可以繪制非電氣性質的圖元，可以通過輸人VHDL程序來代替繪制原理（Multisim只是可以在原理圖中用VHDL器件），在原理圖中可以添加網絡標識，且網絡標識可以直接代替節點編號用于仿真，原理圖繪制完成后可以進行DRC（設計規則檢查），可以產生元器件之間互連關系的報表，可以對設計的電路進行優化程序設計。

?Proteus

Proteus ISI是英國Labcenter公司開發的電路分析與實物仿真軟件。它運行于Windows操作系統上，可以仿真、分析（SPICE）各種模擬器件和集成電路。

以上的幾種軟件都有課程講授過程中有所應用，并將軟件的使用融入到課程教材的內容之中，在《電路分析》課程的教學過程中起到了一定的作用，特別是在實訓課程中解決了實訓資源不充足的問題，為學生對本門課程的學習提供了良好的平臺。

除此之外，北京郵電大學網絡教育技術研究所開發研制的“虛擬實驗教學系列（OWVlab）”中的“電路分析課程虛擬實驗教學系統”針對各類大中專院校《電路基礎》、《電工原理》實驗課程配套開發的可在網上開展的虛擬實驗課程，課程模擬真實實驗中用到的器材和設備，提供與真實實驗相似的實驗環境。

（3）當前研究現狀與本課題研究的目標的區別

首先，當前虛擬仿真技術與平臺在《電路分析》課程中更多的是應用于虛擬實訓與電路設計的相關課程模塊當中。

其次，當前使用的仿真軟件往往功能都比較強大，與之相對應的就是軟件的學習過程較為復雜;學生要想掌握其中某一種軟件的使用，都需要較長的時間進行學習，特別是對于大一新生，無論是計算機的操作能力還是應用軟件的學習能力都有所欠缺。

另外，對于非計算機專業的同學來說特別是大一的新生，個人擁有計算機的比例還是比較低，僅僅依靠上課時間的練習與使用很難使學生較好的掌握軟件的使用方法并完成一定學習任務。

為此，本課題將主要針對以上所提出的幾方面的問題進行較為系統的研究與分析，并做出初步的設計與開發。

2.本課題研究的目的、意義：

針對當前高職教育中所遇到的各種現狀與問題，對教學內容與教學方法進行適當的改革，從而更好的滿足高職教育的要求，為后續課程奠定較為扎實的基礎。

（1）在培養學生電路知識與計算能力的基礎上，更加重視學生的動手能力與觀察能力，將原來的分析電路與計算電路數據轉化為搭建電路與觀察電路數據，降低本課程對學生的高中物理與數學知識的要求。

（2）選擇一種更加容易上手且跨平臺使用的虛擬仿真平臺，使得學生能夠比較容易掌握軟件的使用方法，而且不用局限于計算機平臺，從而讓學生能夠在課上與課下都能進行學習與練習。

（3）為學生將來進行復雜電路的設計奠定一定的軟件使用經驗與EDA的基本設計方法。

通過本課題的研究與實施，使得當前學生的學習現狀進行一定改善與提高，培養學生的學習興趣、提高學生的學習能力，為相應后續課程的學習奠定較為扎實的基礎，從而提升學生的專業知識與專業技能，提高學生的就業競爭力。

3.具體的研究內容和重點解決的關鍵問題：

（1）研究內容

?根據課題的研究需要與課程的建設需要，從眾多的電路虛擬仿真軟件中選取較為合適的一種軟件平臺，擬采用基于安卓平臺的《仿真電路模擬器（Droid Tesla Pro）》軟件。

?對原有課程教學內容進行重構，以所選定的虛擬仿真平臺為載體，將盡量多的課程內容移植到該平臺之上。

?對于該平臺無法仿真的一些個別知識與內容，通過開發與應用一些較為簡便易用仿真演示軟件，從而達到提高教育效果的目的。

?開發與本課程相配套的一系列資源，包括相關的教案、教學計劃、教學資源、網絡資源等。

（2）重點解決的問題

?構建合理的課程體系，使虛擬仿真平臺與課程體系相適應。

?開發配套的教學材料，使學生能夠通過各種途徑進行課堂學習與課后自學。

4.課題的特色和創新之處：

本課題從教學內容的確定，到教學手段的選取以及教學方法的使用都將進行一定程度的改革。

（1）從教學內容來說，在原有課程體系基礎上針對高職學生的學習能力與基礎知識的掌握情況，適當補充一些基礎性的知識與內容;同時針對后續課程的需要，調整一些現有課程知識內容的體系與難易程度。

篇8

關鍵詞：實踐能力培養；電路分析；教學模式改革；民辦院校

作者簡介：王二萍（1980-），女，河南鄭州人，黃河科技學院信息工程學院，講師；張洋洋（1982-），男，河南洛陽人，黃河科技學院信息工程學院，副教授。（河南 鄭州 450006）

基金項目：本文系河南省教育廳人文科學研究項目（項目編號：2013-GH-190）、黃河科技學院教育教學改革研究項目（項目編號：JM2012007）的研究成果。

中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2013）36-0124-02

課程改革是教學工作的落腳點，是大學教學改革過程中的一項重要內容，它是實現大學人才培養目標的知識框架體系。人才培養的規格和模式最終需要通過課程體系的構建和教學來實現。任何一所名牌高校的課程設置，往往都有自己鮮明的特色，民辦三本院校要想保有自己的特色，就必須從課程改革做起。“電路分析”課程是黃河科技學院（以下簡稱“我校”）電類各專業的重要技術基礎課程，該課程的教學效果直接影響電類各專業后續課程的進行，進而影響著人才培養目標落實的程度。

“電路分析”是研究電路及其規律的一門學科，是電類各專業的重要技術基礎課程，[1]在我校面向電子信息工程、通信工程、測控技術與儀器和光電信息工程等專業開設，計劃學時為84，理論講授學時為64，實驗學時為20。“電路分析”課程不僅是電類各專業學習后繼課程的基礎，也直接為解決電工電子工程中的實際問題服務，具有基礎科學和技術科學的二重性，這種二重性決定了“電路分析”在電類各專業學生知識結構中的重要地位，在人才培養過程中起著十分重要的作用。[2]

一、現行“電路分析”教學中存在的問題

現行的“電路分析”課程體系是學科性體系，注重科學化、理論化，分立元件電路系統，在這個體系下實施的課程教學往往只能講到器件、電路，對電路系統的應用基本不涉及。目前，該課程教學基本能滿足人才培養的需求，但對提高學生創新能力、適應快速發展的社會需求方面尚顯不足，[3]主要表現為幾個方面。

1.培養實踐能力的目標不明確

隨著市場經濟的建立和發展，社會對人才的要求發生了深刻的變化，高等工程教育也正在以注重專業教學和技能培養轉向普遍的工程基礎教育和智力開發。顯然，過去那種重理論、輕實踐的教學方法是適應不了這種新形勢的。一個最現實的現象就可以說明這個問題。例如，雖然相關的理論知識是學過了，很多學生在實驗中遇到電路問題仍然是無從下手，只能急于問老師。另外，現有的學時分配是理論64學時，實驗20學時，共84學時。教材內容多，總體學時少，與實驗教學內容聯系又不夠緊湊，使教師對教材的處理及指導實踐過程的難度加大。這些充分說明應該從教學計劃、教學內容、教學方法等各方面做深入細致的分析，研究出相應的對策以改變現狀。

2.課程內容體系重全面但細節不夠突出

現行的“電路分析”課程采用的教材是邱關源主編，羅先覺修訂的《電路（第五版）》，該教材內容體系的完整性好，系統性強，力求概括現代電路理論的方方面面。但正是這種完整性凸顯了該教材在知識點細節的處理上無法很深入，對于我校三本類的學生，使用該教材學習“電路分析”稍顯吃力。

3.教學方法和教學手段單一

目前主要是板書，這種授課方式雖然節奏適中，使學生有時間理解、吸收知識，有很大的思考、練習及討論空間。但也存在一些缺點：不形象、不直觀、教學面窄，這樣就會使學生普遍感覺該課程知識枯燥難懂，缺乏學習興趣和自主性，導致學生理論知識基礎差，實踐動手能力不足，自主分析問題、解決問題的能力欠缺，這與我校“應用型人才”的培養宗旨和本專業人才培養目標有一定差距。

4.“電路分析”課程在專業課程體系中的重要性沒有充分體現出來

“電路分析”是電子信息工程、通信工程、測控技術與儀器和光電信息工程專業的核心骨干課，本課程提供了上述專業后續專業基礎課的主要分析方法和邏輯思維能力的培養。如果本課程掌握不好，將會影響整個專業的最后培養效果，因而其影響之大，作用之廣是顯而易見的，所以急待改革。

以上表明，現行的課程內容及教學方式和方法已不能適應現代電子、通信等專業的發展要求，也不符合民辦三本院校重應用能力培養的辦學宗旨。由此教學內容與實際學時分配、教學內容與學生專業需求的矛盾都急劇突顯，迫切需要對“電路分析”課程體系、內容以及教學方法進行改革。

二、教學模式改革進行的內容

“電路分析”是電類專業的重要技術基礎課。其任務是：通過本課程的教學，使學生掌握電路的基本理論知識、基本分析計算方法和基本實驗技能，為學習后續課程打好基礎。按過去的教學大綱要求，理論教學64學時，實踐教學20學時，為適應新的形勢，修訂教學大綱，調整教學計劃和教學內容，改進教學方法勢在必行。

1.改革“電路分析”理論教學內容體系，服務重實踐的整體目標

現行教材內容體系較全面，為了兼顧各類高等學校強電和弱電類各專業的需要，內容涉及面很廣 。其中除了講解電路理論中必備的相關知識如線性電阻電路的靜態分析、含線性動態元件的電路的動態分析、一般非線性電路的分析等，還涉及到與各種專業接軌的內容。這種局面就導致為了面面俱到而在重點內容上有失細致。對于黃河科技學院三本類的學生來說，基礎知識原本就相對薄弱，使用這樣“注重全面，有失細節”的教材，如果老師授課時又沒有把握好對具體內容的處理方式，那么最終很容易造成老師疲于教授理論，學生疲于應付，該掌握的基礎應用知識也沒能掌握，當然也無法在實踐環節中“學以致用”。因此，當務之急必須對教學內容體系進行改革，根據民辦三本院校學生接受的標準，并本著為實踐服務的宗旨對“電路分析”的理論教學內容進行合理的取舍。

2.改革“電路分析”實踐教學環節，突出對基本實踐應用能力的培養，激發學生的創新意識

“電路實驗”是“電路分析”課程教學過程必不可缺的環節，同時也是電子技術實驗、課程設計、畢業設計等實踐性教學環節的基礎課程。在實際教學中，普遍存在著兩種傾向：一種是把實驗看成是理論教學的補充，內容往往只是驗證性實驗，學生只是簡單記錄數據；另一種則過于強調綜合設計性實驗和培養創新能力，而忽略教師的引導以及基礎技能的訓練，反而影響對后續實踐環節的學習。通常開設“電路實驗”課程時，學生一般剛剛接觸到專業基礎課，缺乏系統的電子電路知識和基本的動手實驗能力，更缺乏活躍的設計思維能力，不足以進行大型綜合性的實驗。[4]為了使電路實驗達到提高動手能力，培養理論指導實踐的能力和創新能力的教學目標，同時為提高實驗教學質量，很有必要對電路實驗的教學方案、內容和方法進行改革嘗試。

3.改革教學方法和教學手段，使之成為貫徹新教改理念的最佳授課方式

教學方法和教學手段都是為教學內容服務的。純粹板書授課不形象、不直觀、教學面窄，這樣就會使學生普遍感覺該課程知識枯燥難懂，缺乏學習興趣和自主性。最終導致學生理論知識基礎差，實踐動手能力不足，自主分析問題、解決問題的能力欠缺。所以也需要充分利用現代化的教學設備和手段，如通過電視、投影、教學模型等教具來進行形象化教學，以加速學生對問題的理解，提高教學效果。

不僅理論教學需要引入現代計算機技術的優秀成果來豐富教學內容，提高學生學習本課程的積極性、主動性，實驗教學中也可以考慮采用相應的電路仿真軟件，如Matlab、Multisim、Pspice等，來實現電路實驗的分析、設計和仿真。

4.改革“電路分析”課程的教學計劃，突出其專業基礎課的核心地位

“電路分析”現有的授課總學時只有84，理論64，實驗20，雖然為了突出應用能力的培養可以對一部分內容進行壓縮或刪簡，但是作為這門課程的核心，電路分析的方法必須讓學生透徹掌握，所以理論教學只有64學時仍然顯得捉襟見肘。在實驗教學部分僅有20學時只能勉強安排驗證性實驗，沒有安排仿真性和設計性實驗的空間，對于這方面能力的培養就無法實現。所以很有必要對“電路分析”現有的教學計劃進行調整，對教學大綱和教學內容同步改革。根據新的教學計劃和教學內容的安排，“電路分析”總學時應該改為100學時。理論學時需要在原有基礎上增加10學時，增加的學時重點放在強化線性電阻電路的分析方法、動態電路的分析方法、正弦穩態電路的分析方法上面，力求讓學生通過本課程理論內容的學習能夠掌握分析一般實際電路的問題的能力。為了把提高學生動手實踐能力和實際應用能力落到實處，根據新的實驗內容的安排，實驗學時應該增加6學時，主要用來進行仿真性實驗。

5.改革考核方法，重點考查實踐應用能力

“電路分析”課程教學重在培養學生分析問題、解決問題的能力，[5]而技能考試更能考查出學生實際操作動手能力、對理論的理解狀況和掌握程度。為此在原有基礎上把仿真性和設計性實驗項目也納入到考核范圍，即減少理論課成績比例，加重實踐課成績比例，將學生從大量記憶公式中解放出來：平時成績占10%，實驗成績10%，綜合技能成績20%，考試卷面成績60%。

三、結語

目前，我國工業化發展迅速，社會對工程技術人才需求的巨大缺口和大學生職業素質差導致就業難的階段性矛盾日益突出。對于三本類民辦院校來說，人才培養的主要目標是強化實踐應用能力的培養，提高學生實踐能力和創新能力，以適應社會發展需要。上述教學模式改革的設計過程已經經過多位電類課程教學方面的專家討論，一致認為這一改革過程有助于實踐能力的培養。

參考文獻：

[1]鄭君里，龔紹文.電路原理課程改革之路[J].電氣電子教學學報，

2007，29（3）：1-7.

[2]龔紹文，鄭君里，于歆杰.電路課程的歷史、現狀和前景[J].電氣電子教學學報，2011，33（6）：5-12.

[3]朱桂萍，陸文娟，劉秀成，等.“電路原理”課程教學改革的理念與實踐[J].電氣電子教學學報，2012，（1）：1-8.

篇9

【關鍵詞】項目管理；高速公路；機電工程建設；應用分析

前言

在高速公路機電工程建設中，項目管理工作具有重要意義。系統的運用科學原理對高速公路機電工程建設進行完善的管理，包括計劃、組織與分析控制等等。高速公路機電工程建設需要運用到多個領域的技術，包括機械技術、計算機技術、電子工程技術、土木工程技術等等，通過對這些技術的綜合運用，保證高速公路機電工程建設工作的開展。項目管理作為對高速公路機電工程建設的核心，需要不斷的完善項目管理工作，優化項目管理結構，使項目管理在高速公路機電工程建設中得到廣泛的運用。

一、項目管理的意義

項目管理最早是起源于美國，是在二戰之后構造起來的一種新型管理技術。通過管理人員在有限的資源情況下，依靠項目管理的觀點與方法，對項目管理工作進行高效的控制，以期實現項目價值。項目管理需要把多種因素綜合考慮并且合理安排，把系統、人員、工作方法有機的規劃，目的是在規定的范圍內完成項目工作，完全的控制項目的所有流程，從投資階段一直到項目結束。

項目管理在高速公路機電工程建設中，主要是對人員、設備等進行統一調配，建立一個高效的項目經管指揮系統。保證工作安全的前提下，提升工作人員的工作效率，完善相關的責任制度，保證高速公路機電工程建設高效的完成。

二、傳統的項目管理在高速公路機電工程建設中存在的問題

2.1忽視投資方滿意程度

傳統的項目管理在高速公路機電工程建設中一般只會考慮工期、預算與性能能否達標，而忽視投資方是否滿意。從某種意義上來說，工程各方面數據均能達標基本上可以滿足投資方的要求，實際上，投資方滿意程度與投資方要求應該劃歸于性能指標。筆者通過查閱一些資料發現一個有趣的案例，可以說明傳統項目管理對投資方滿意程度的忽視。在高速公路機電工程建設中，其緊急電話系統采用的是法國制造的Alcatel，但是這個緊急電話系統從開通以來，一直存在上端主機背景噪聲極大而下端分分機聲音極小的問題，工程項目管理方也發現了這樣的情況，并安排工程師常駐現場并進行處理，但經過一年時間也沒有解決。因此投資方要求工程項目管理部門請法國Alcatel公司派遣相關技術專家進行處理，但是這個要求一直沒有得到回復。項目管理方認為這些設備已經滿足合同的要求，因此他們不會對這些問題進行處理。實際上這些設備也確實達到了合同上規定的最低標準，但是實際考慮到高速公路車輛噪音等問題，設備無法滿足日常工作需求。經過前前后后一年時間的協商，項目管理方同意請法國Alcatel公司專業技術人員進行處理，短短兩天時間問題便得到了解決。在高速公路機電工程建設過程中，筆者發現這樣的問題有很多。因此，項目管理方要把投資方滿意程度放在重點，切實的做好高速公路機電工程建設工作。

2.2風險管理意識缺乏

傳統的項目管理主要對人員的操作提出了比較高的要求，實際上如果過分在意這些操作手段，則會對其他方面的要求相應降低。項目管理工作一般不會因為實際的管理問題而出現崩潰，更多的是因為管理人員缺乏對風險的意識，導致項目管理工作的失敗。就目前我國高速公路機電工程建設中，采用的設備一般都是依靠國外進口，這部分進口設備在入關過程中，往往會因為一些原因而產生遲滯，導致不能按時完工。因此，完善對項目管理人員的相關法律知識，提高其對風險的認識，保證高速公路機電工程建設的高效高質完成。

2.3管理領域定義狹窄

在高速公路機電工程建設項目管理中，往往存在授權范圍較小的問題。這樣項目管理人員只能在界定的范圍內完成工作，這樣極大的限制了管理人員的工作能力，無法做到更好的宏觀調控。在人員的使用、資金的調配方面，項目管理人員受到的制約直接影響了高速公路機電工程建設的進度、技術質量的保證。因此，保證項目管理人員具有更大的授權，使其能夠發揮足夠的調配能力，不再處于被動的情況，保證各項資源充分的調配，為高速公路機電工程建設的進度進行提升。如果項目管理人員的活動領域受到極大的限制，這樣會影響他們對投資方的服務質量，無法保證高速公路機電工程建設的良好實施。

三、項目管理在高速公路機電工程建設的應用分析

3.1優化高速公路機電工程建設項目管理結構

通過對項目管理進行結構優化，安排正規的管理人員，對項目工作進行合理的調配與安置，保證人員工作的落實到位，確定每個人員的工作目標，然后激勵員工努力工作，提升員工工作效率，為高速公路機電工程建設做出貢獻。

3.2保證高速公路機電工程建設工期、質量與成本控制

高速公路機電工程建設，不僅僅是需要對科技產品的完善安置，更是要保證施工工藝的體現。完善的質量保證體系，不僅可以使投資方獲得滿意，而且可以使自己收獲良好的口碑。

3.2.1質量與安全作為衡量高速公路機電工程建設的主要標準，需要工程項目管理部門對每個區段每道工序進行全面的掌控，建立完善的工序監督體系，保證其銜接性，把好質量關。

3.2.2通過對之前項目管理工作進行分析，對容易發生質量問題的區段與工序進行嚴格的監控，切實把握好質量問題。

3.2.3仔細對高速公路機電工程建設所用材料進行檢查，保證材料的質量，材料的質量也直接決定了工程的質量。

3.2.4項目管理在高速公路機電工程建設中，也起到了對施工進程的規劃與管理作用，合理的控制進度，在保證工期的前提下，提升建設質量，保質保量按時完成投資方的工作任務。如果存在對工期產生影響的因素，應及時對其進行處理，盡量保證高速公路機電工程建設的竣工時間。

3.2.5項目管理在高速公路機電工程建設中，對成本的控制也起到了較好的作用。項目管理人員有著自己固定的采購渠道，可以極大的降低采購材料的成本，也能積極有效的對人員進行分配，提高了人員的工作效率，間接的降低了人力資源成本。

結束語

在高速公路機電工程建設中，項目管理工作具有重要意義。高速公路機電工程建設設計主要依靠諸多領域以及諸多技術的綜合應用，項目管理部門可以合理的分配工作人員進行相關技術操作，使高速公路機電工程建設工作高速高效的開展，也能夠在竣工時保障產品的質量與安全。項目管理作為對高速公路機電工程建設的核心，需要不斷的完善項目管理工作內容，優化項目管理結構，為我國高速公路機電工程建設提供切實有效的保障。

參考文獻

[1]，曹海，沈綱.項目管理在高速公路機電工程建設中的應用分析[J].科技信息，2008（10）.

[2]，靳雪梅.項目管理在高速公路機電工程建設中的應用[J].土木建筑學術文庫，2011（01）.