2018年安徽师范大学电子系统设计课程大纲本科教学大纲

2024-08-04

2018年安徽师范大学电子系统设计课程大纲本科教学大纲（共7篇）

篇1：2018年安徽师范大学电子系统设计课程大纲本科教学大纲

理论类课程大纲

课程名称:电子系统设计

一、课程概况

所属专业: 课程类型: 开课学期: 学时：拟使用教材：

潘松《EDA技术实用教程》（第五版）.科学出版社.2013年国内(外)现有教材：

江国强《EDA技术与应用》（第四版）.北京：电子工业出版社.2014年周振超《EDA技术及应用》.清华大学出版社.2015 学习参考资料

侯伯亨《VHDL硬件描述语言与数字逻辑电路设计》西安电子科技大学出版社.2002年

黄沛昱《 EDA技术与VHDL设计实验指导》.西安电子科技大学出版社.2002年自动化专业基础课程 4 24

开课单位：课程代码: 学分：核心课程:

物理与电子信息学院 0845240 2 是

二、课程描述（300字以内）

本课程是自动化专业的是电子类专业一门重要的专业基础课，系统地介绍EDA基础知识、常用的EDA开发工具、FPGA/CPLD器件、硬件描述语言、项目设计等内容，EDA技术是指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，进行电子产品的自动设计。利用EDA工具，电子设计师可以从概念、算法、协议等开始设计电子系统，大量工作可以通过计算机完成，并可以将电子产品从电路设计、性能分析到设计出IC版图或PCB版图的整个过程的计算机上自动处理完成。本课程基于可编程逻辑器件（CPLD、FPGA），系统介绍其开发及应用，这些器件可以通过软件编程而对其硬

件结构和工作方式进行重构，从而使得硬件的设计可以如同软件设计那样方便快捷。通过学习，提高学生应用计算机和设计软件对电子电路进行自动化设计和分析的能力，为今后的学习和就业奠定基础。

三、课程目标

课程主要目标是使学生了解现代电子电路设计自动化的基本流程，了解CPLD和FPGA等可编程逻辑器件的硬件结构、原理和特性，熟悉EDA设计方法，掌握VHDL设计语言，利用EDA开发工具进行数字系统的设计及仿真，从而提高学生应用计算机对电子电路进行自动化设计和分析的能力，为今后学习和就业奠定重要的基础。

四、教学要求

授课教师将按照学校本科教学工作有关要求做好课程教学各项工作，严格按照课表规定的时间、地点上课，不迟到、不早退，将根据本大纲要求，认真备课完成教案与讲稿编写等各项课前准备工作；授课过程力求内容充实、概念准确、思路清晰、详略得当、逻辑性强、重难点突出，力戒平铺直叙、照本宣科，同时重视对学生的学习方法指导和课堂教学效果信息的反馈，实现教与学的双向互动；同时将结合课程目标要求，做好考核内容设计，并严格按照本大纲要求做好出勤率统计、作业评价等各项工作。

学习是大学生自己的责任和义务，学生应根据课程大纲要求制定本门课程学习计划，加强学业管理，严格自我要求，提升自主学习能力，主动适应课程学习要求。参与课堂教学活动不迟到、不早退，无正当理由不请假，上课认真听讲，不做任何与课堂教学无关事宜，不使用手机，积极与授课教师进行教学互动，同时利用课余时间做好预习、复习、课外书籍阅读等工作，主动与同学开展合作学习，认真完成任课教师布置的课程作业。

五、考核方式及要求

为实现课程教学目标，本门课程考核方式及要求为：出勤率及课堂表现占10%，点到不少于4次，其中缺席2次，按无成绩计算；期中测验1次，测验成绩按20%折算后计入总成绩；课程作业3-4次，按批改成绩10%折算后计入总成绩；期末考试占总成绩的60%。

六、课程内容

第一章：EDA技术概述（授课时间：第四学期第1周）

教学目标：

1、了解EDA技术及发展现状，硬件描述语言；

2、掌握EDA的基本概念及EDA设计流程。教学重点: EDA设计流程、“自顶向下”的设计方法及EDA工具各模块主要功能。教学难点: 设计处理中优化、综合、适配、分割的理解。

学

时：课堂教学2学时，课外自主学习时间不少于1学时教学方法：讲授法、演示法主要内容：

1.EDA技术及其发展； 2.硬件描述语言；

3.HDL综合自顶向下的设计技术； 4.EDA设计流程； 5.常用EDA工具； 6.Quartus II概述。学习方法：小组讨论

课后作业：1-1，1-2，1-3，1-4，课后完成，在下周课前提交。

第二章：EDA设计流程及其工具（授课时间：第四学期第2周）

教学目标：

理解PLD结构原理，熟悉CPLD的结构原理和FPGA的结构原理，掌握 CPLD/FPGA的编程与配置。

教学重点: PLD结构原理。

教学难点: FPGA的查找表逻辑结构原理。

学

时：课堂教学2学时，课外自主学习时间不少于1学时教学方法：讲授法、演示法主要内容：

1.PLD的发展历程，PLD分类；

2.PLD结构原理，PLA结构原理，PAL结构原理，GAL结构原理，CPLD的结构原理，FPGA的结构原理，查找表逻辑结构，Cyclone III系列器件的结构原理；

3.PLD产品概述；

4.Altera的FPGA配置方式，CPLD/FPGA的编程与配置，CPLD在系统编程，FPGA配置方式，FPGA专用配置器件，使用单片机配置FPGA。

学习方法：小组讨论

课后作业：2-1，2-2，2-3，2-5，课后完成，在下周课前提交。

第三章：组合电路的VHDL设计（授课时间：第四学期第3-4周）

教学目标：

1.掌握VHDL的基本语法格式； 2.掌握基本组合电路的VHDL设计；

3.熟识VHDL的基本语句；

4.了解VHDL的数据类型转换。教学重点：

VHDL的基本语法格式和基本语句；基本组合电路的VHDL设计。

教学难点：

VHDL中信号定义和数据对象定义，及并行进程之间的关系。

学

时：课堂教学4学时，课外自主学习时间不少于2学时教学方法：讲授法、演示法主要内容：

1.多路选择器及其VHDL描述；半加器及其VHDL描述；选1多路选择器及其VHDL

描述；选1多路选择器及CASE语句表述方式； CASE语句；

2.IEEE库预定义标准逻辑位与矢量；其他预定义标准数据类型；信号定义和数据对象；并置操作符；4选1多路选择器的VHDL不同描述方式；全加器及其VHDL表述；

3.全加器设计及例化语句应用；

4.GENERIC参数定义语句；整数数据类型；省略赋值操作符；移位操作符；各类运算操作对数据类型的要求；数据类型转换函数； GENERIC参数传递映射语句。

学习方法：小组讨论

课后作业：3-1，3-3，3-5，3-7，3-12，3-20，课后完成，在下周课前提交。

第四章：时序仿真与硬件实现（授课时间：第四学期第5周）

教学目标：

1、掌握 SignalProbe使用方法；

2、掌握引脚锁定与硬件测试。教学重点：

VHDL程序输入与仿真测试；引脚锁定与硬件测试。

教学难点：

仿真测试文件输入及参数设置；利用属性表述实现引脚锁定。

学

时：课堂教学2学时，课外自主学习时间不少于1学时教学方法：讲授法、演示法主要内容：

1.VHDL程序输入与仿真测试；

2.引脚锁定与硬件测试，编译文件下载；JTAG间接编程模式； USB-Blaster驱动程序安装方法；

3.电路原理图设计流程； 4.SignalProbe使用方法； 5.宏模块逻辑功能查询。

学习方法：小组讨论

课后作业：4-1，4-3，4-6，4-10，4-12，课后完成，在下周课前提交。

第五章：时序电路的VHDL设计（授课时间：第四学期第6-7周）

教学目标：

1、掌握基本时序元件的VHDL表述；

2、熟识D触发器的VHDL描述；

3、掌握实用计数器的VHDL设计，移位寄存器的VHDL设计。教学重点：

基本时序元件的VHDL表述和VHDL实现时序电路的不同表述。

教学难点：

时序电路与组合电路设计的VHDL不完整条件表述。学

时：课堂教学4学时，课外自主学习时间不少于2学时教学方法：讲授法、演示法主要内容：

1.基本时序元件的VHDL表述 1，D触发器的VHDL描述，含异步复位和时钟使能的D触发器及其VHDL表述 1，含同步复位控制的D触发器及其VHDL表述，基本锁存器及其VHDL表述，含清0控制的锁存器及其VHDL表述；

2.VHDL实现时序电路的不同表述，双边沿触发时序电路设计讨论，计数器的VHDL设计，移位寄存器的VHDL设计；

3.属性描述与定义语句。学习方法：小组讨论

课后作业：5-2，5-3，5-6，5-19，5-12，课后完成，在下周课前提交。

第六章：Quartus II应用深入（授课时间：第四学期第8周）

教学目标：

1．掌握时序电路硬件设计与仿真； 2．掌握功能块Chip Planner应用； 3．熟识 SignalTap II的使用方法。4．了解Synplify的应用方法。

教学重点：

FPGA硬件测试与仿真，SignalTap II的使用方法及参数设置。

教学难点：

SignalTap II的应用及触发信号等参数设置。

学

时：课堂教学2学时，课外自主学习时间不少于1学时。教学方法：讲授法、演示法主要内容：

1.时序电路硬件设计与仿真，FPGA硬件测试，SignalTap II的使用方法，编辑SignalTap II的触发信号，Fitter Settings项设置。

2.功能块Chip Planner应用，Chip Planner应用流程说明，Chip Planner说明。3.Synplify的应用及接口方法，Synplify使用流程，Synplify与Quartus II接口。学习方法：小组讨论

课后作业：6-1，6-2，6-3，课后完成，在下周课前提交。

第七章：宏功能模块应用（授课时间：第四学期第9周）

教学目标：

1、掌握创建宏功能模块基本概念；

2、熟识存储器配置文件属性定义和结构设置。教学重点：

LPM 随机存储器的设置和调用，存储器配置文件属性定义和结构设置，In-System Sources and Probes Editor使用方法。

教学难点：

宏功能模块属性定义和结构参数设置，宏功能模块工程创建与仿真测试。

学

时：课堂教学2学时，课外自主学习时间不少于1学时教学方法：讲授法、演示法主要内容：

1.计数器LPM模块调用，计数器模块文本的调用与参数设置，创建工程与仿真测试，利用属性控制乘法器的构建，LPM 随机存储器的设置和调用，存储器初始化文件，LPM_RAM的设置和调用，仿真测试RAM宏模块；

2.VHDL的存储器描述及相关属性，存储器配置文件属性定义和结构设置； 3.简易正弦信号发生器设计； 4.NCO核数控振荡器使用方法； 5.DDS信号发生器设计示例。学习方法：小组讨论

课后作业：7-1，7-2，7-3，7-4，课后完成，在下周课前提交。

第八章：VHDL设计深入（授课时间：第四学期第10-11周）

教学目标：

1、掌握VHDL数据对象的概念；

2、掌握VHDL顺序语句与并行语句应用；

3、熟识 VHDL的不同的描述风格。教学重点：

VHDL顺序语句与并行语句的区别及应用，三态门的设计，VHDL的不同的描述风格。教学难点：

基于不完全条件语句的时序电路设计，VHDL并行语句与顺序语句的区别。学

时：课堂教学4学时，课外自主学习时间不少于2学时教学方法：讲授法、演示法主要内容：

1.数据对象，常数，变量，信号，进程中的信号赋值与变量赋值；

2.含高阻输出的电路设计，三态门设计，双向端口的设计方法，三态总线电路设计； 3.顺序语句归纳，并行赋值语句讨论； 4.VHDL的描述风格。学习方法：小组讨论

课后作业：8-1，8-2，8-4，,8-5，8-7，课后完成，在下周课前提交。

第十章： VHDL有限状态机设计（授课时间：第四学期第12周）

教学目标：

1、掌握 VHDL状态机的一般形式及基本概念；

2、掌握Moore型有限状态机的设计；

3、掌握Mealy型有限状态机的设计；

4、了解借助EDA优化控制工具生成安全状态机。教学重点：

Moore型有限状态机的设计，Mealy型有限状态机的设计。

教学难点：

多进程结构状态机设计及状态机编码选择。

学

时：课堂教学2学时，课外自主学习时间不少于1学时教学方法：讲授法、演示法主要内容：

1.VHDL状态机的一般形式，状态机的一般结构，状态机设计初始约束与表述； 2.Moore型有限状态机的设计，多进程结构状态机，序列检测器之状态机设计； 3.Mealy型有限状态机的设计，状态编码，状态编码设置，安全状态机设计； 4.借助EDA优化控制工具生成安全状态机；

5.硬件数字技术排除毛刺，延时方式，逻辑方式去毛刺，定时方式去毛刺。学习方法：小组讨论

课后作业：10-1，10-2，课后完成。

篇2：2018年安徽师范大学电子系统设计课程大纲本科教学大纲

课程名称:自动化

一、课程概况

所属专业: 课程类型: 开课学期: 学时：拟使用教材：

阮毅，陈伯时.《运动控制系统》第4版.机械工业出版社.2010.1 国内(外)现有教材：

吴贵文.《运动控制系统》.机械工业出版社2014-7 杨耕，罗应立.《电机与运动控制系统》第2版清华大学出版社 2014-3 学习参考资料

电力电子技术

http:// 自动化专业方向课 6 60

开课单位：课程代码: 学分：核心课程:

物理与电子信息学院 0845320 3.5 是

二、课程描述（300字以内）

本课程是自动化专业学生的专业方向课程，课程是以交直流电动机为控制对象，利用电力电子技术、计算机控制技术和自动控制原理等知识来实现对拖动系统的控制，具有知识面宽，综合性和实践性强的特点；通过本课程学习，应该使学生获得比较宽广的、巩固的有关电机拖动和自动控制的基本理论知识、相应的分析计算能力以及一定的实验技能的训练；培养学生的系统概念以及培养学生应用基本理论与方法进行工程设计的能力

三、课程目标

掌握电机运行过程中出现的一些现象的分析技巧，学会运用所学的理论知识分析实际问题。

通过本课程的教学，要培养和提高学生对所学知识进行整理、概括、消化吸收的能力，以及围绕课堂教学内容，阅读参考书籍和资料，自我扩充知识领域的能力。

主要是通过作业和实验，清晰、整洁地表达自己解决问题的思路和步骤的能力。

培养学生独立思考、深入钻研问题的习惯，和对问题提出多种解决方案、选择不同设计方法。

掌握《运动控制系统》中的“工程设计”方法，使得学生的思维更切合工程实际，有利于学生工程观念的培养。

四、教学要求

五、考核方式及要求

为实现课程教学目标，本门课程考核方式及要求为：出勤率及课堂表现占10%，点到不少于3次，其中缺席1次，按无成绩计算；课程作业6次，按批改成绩10%折算后计入总成绩；期中考试1次，按卷面成绩10%计入总成绩；实践操作部分占20%计入总成绩；期末考试占50%计入总成绩。

六、课程内容

第一章：绪论

（授课时间：第六学期第一周）

教学目标：掌握运动控制系统的组成；了解运动控制系统的历史与发展；掌握控制系统的转矩控制规律；掌握生产机械的负载转矩特性。

教学重点：控制系统的转矩控制规律；生产机械的负载转矩特性。教学难点：控制系统的转矩控制规律。

学

时：课堂教学2学时，课外自主学习时间不少于1学时教学方法：讲授法、演示法

主要内容：（1）运控控制系统及其组成

（2）运控控制系统的历史与控制规律

（3）转矩控制规律

（4）生产机械的负载转矩特性学习方法：小组讨论、课堂练习课后作业：无

第二章：转速反馈控制的直流调速系统（授课时间：第六学期第一周）

教学目标：掌握两种可控直流电源；掌握稳态调速性能指标（调速范围与静差率）之间关系；掌握直流电动机稳态数据模型及动态数据模型；掌握比例积分控制直流调速系统；掌握转速检测的数字化方法；掌握数字PID控制算法；掌握直流调速系统的过流保护。

教学重点：两种可控直流电源传递函数推导；调速范围与静差率之间关系；直流电动机数学模型；M法、T法及M/T法三种数字测速方法；增量式数字PID算法；过流保护措施。

教学难点：晶闸管可控直流电源失控时间的理解；直流电动机的动态数据模型推导；M/T数字测速方法的理解及算法实现；增量式PID控制算法。

学

时：课堂教学8学时，课外自主学习时间不少于6学时教学方法：讲授法、演示法

主要内容：（1）直流调速系统用的可控直流电源

（2）稳态调速性能指标和调速系统的机械特性

（3）转速反馈控制的直流调速系统

（4）直流调速系统的数字控制

（5）转速反馈控制直流调速系统的限流保护学习方法：小组讨论、课堂练习

课后作业：完成教材第57页练习题5、6、9、12、13并在下周课前提交

第三章：转速、电流反馈控制的直流调速系统

（授课时间：第六学期第四周）

教学目标：掌握转速、电流双闭环直流调速系统的数学模型；掌握转速、电流双闭环直流调速系统的起动分析及抗干扰分析；掌握典型Ⅰ型系统和典型Ⅱ型系统的工程设计方法；掌握转速调节器和电流调节器的工程设计方法。

教学重点：双闭环直流调速系统的动态数学模型；转速调节器和电流调节器的输出限幅设置；双闭环直流调速系统的起动分析；典型Ⅰ型系统和典型Ⅱ型系统的工程设计方法；典型两种可控直流电源传递函数推导；转速调节器和电流调节器的工程设计方法

教学难点：双闭环直流调速系统起动三阶段的分析，电流和转速动态变化过程；工程设计方法典型形式；工程近似处理；电流调节器的工程设计；转速调节器的工程设计。

学

时：课堂教学8学时，课外自主学习时间不少于8学时教学方法：讲授法、演示法

主要内容：（1）转速、电流反馈控制直流调速系统的组成及其静特性

（2）转速、电流双闭环直流调速数学模型

（3）转速、电流双闭环直流调速系统的起动分析

（4）双闭环直流调速系统的工程设计方法

学习方法：小组讨论、课堂练习

课后作业：完成教材第94页练习题6、7、8、9、10、11并在下周课前提交

第四章：可逆控制和弱磁控制的直流调速系统

（授课时间：第六学期第七周）

教学目标：掌握桥式可逆PWM变换器主电路；掌握直流PWM可逆调速系统的控制及分析；掌握单片机PWM可逆直流调速系统的主要组成。

教学重点：直流PWM可逆调速系统的四象限运行分析。

教学难点：直流PWM可逆调速系统的四象限运行分析及波形绘制。

学

时：课堂教学2学时，课外自主学习时间不少于2学时教学方法：讲授法、演示法

主要内容：（1）桥式可逆PWM变换器主电路

（2）直流PWM可逆调速系统分析

（3）直流PWM功率变换器能量回馈及单片机控制直流调速系统

学习方法：小组讨论、课堂练习课后作业：无

第五章：基于稳态模型的异步电动机调速系统

（授课时间：第六学期第八周）

教学目标：掌握异步电动机的稳态数学模型；掌握异步电动机的调压调速；掌握异步电动机的变频调速；掌握恒压频比调速原理；掌握三种基频以下的电压补偿控制；掌握SPWM调制技术；掌握SVPWM调制技术；掌握转速开环变压变频调速系统；掌握转速闭环转差频率控制的变压变频调速系统。

教学重点：异步电动机的调压调速；异步电动机的变频调速；三种基频以下的电压补偿控制； SPWM调制技术； SVPWM调制技术；转速开环变压变频调速系统；转速闭环转差频率控制的变压变频调速系统。

教学难点：异步电动机的变频调速；三种基频以下的电压补偿控制； SPWM调制技术； SVPWM调制技术；转速开环变压变频调速系统；转速闭环转差频率控制的变压变频调速系统。

学

时：课堂教学14学时，课外自主学习时间不少于14学时教学方法：讲授法、演示法

主要内容：（1）异步电动机的稳态数学模型和调速方法

（2）异步电动机的调压调速

（3）异步电动机的变压变频调速

（4）交直交PWM变频器主电路

（5）正弦波脉宽调制（SPWM）技术

（6）电压空间矢量PWM（SVPWM）控制技术

（7）转速开环变压变频调速系统

（8）转速闭环转差频率控制的变压变频调速系统学习方法：小组讨论、课堂练习

课后作业：完成教材第153页练习题1、2、3、6、7、12、15并在下周课前提交

第六章：基于动态模型的异步电动机调速系统

（授课时间：第六学期第十二周）

教学目标：掌握异步电动机的动态数学模型；掌握坐标变换的基本思想，三相-两相坐标系的变换，静止-旋转坐标系的变换；掌握异步电动机在正交坐标系上的动态数学模型；掌握异步电动机在正交坐标系上的状态方程；掌握M-T坐标系矢量控制调速系统；掌握直接转矩控制调速系统；

教学重点：异步电动机动态数学模型表达式（电压方程、磁链方程、转矩方程）；三相-两相坐标系的变换，静止-旋转坐标系的变换；正交坐标系状态方程；转子磁链定向的m-t坐标系矢量控制；定子磁链定向的d-q坐标系直接转矩控制；转子磁链计算模型；转矩计算模型。

教学难点：坐标变换；正交坐标系上的动态数学模型；正交坐标系状态方程；转子磁链定向的m-t坐标系矢量控制；定子磁链定向的d-q坐标系直接转矩控制。学

时：课堂教学10学时，课外自主学习时间不少于10学时教学方法：讲授法、演示法

主要内容：（1）异步电动机动态数学模型的性质

（2）异步电动机的三相数学模型

（3）坐标变换（3/2变换、2s/2r变换）

（4）异步电动机在正交坐标系上的动态数学模型

（5）异步电动机在正交坐标系上的状态方程

（6）异步电动机按转子磁链定向的矢量控制系统

（7）异步电动机按定子磁链控制的直接转矩控制系统

学习方法：小组讨论、课堂练习

课后作业：完成教材第202页练习题1、2、4并在下周课前提交

第八章：同步电动机变压变频调速系统（授课时间：第六学期第十五周）

教学目标：掌握同步电动机的稳态模型与调速方法；掌握他控变频同步电动机调速系统；掌握自控变频同步电动机调速系统。

教学重点：同步电动机的调速方法；他控变频同步电动机调速系统；自控变频同步电动机调速系统。

教学难点：他控变频同步电动机调速系统；自控变频同步电动机调速系统。学

时：课堂教学4学时，课外自主学习时间不少于4学时教学方法：讲授法、演示法

主要内容：（1）同步电动机的稳态模型与调速方法

（2）他控变频同步电动机的调速系统

（3）自控变频同步电动机的调速系统

学习方法：小组讨论、课堂练习

篇3：2018年安徽师范大学电子系统设计课程大纲本科教学大纲

1 传统教学模式存在的问题

1.1 知识结构分散, 实践教学单一

自教学设计这一学科产生以来, 教学设计领域已经有许多教学设计模式, 诸如“肯普模型”“史密斯—雷根模型”“Air Force Model”“迪克—凯瑞模式”等[2]。传统的教学设计模式并不适合于学生完成复杂学习任务的教学设计, 传统教学设计一般是把复杂的任务分解为简单的成分, 传统的教学模式注重概念, 原则, 理论的解释理解, 依据课本对知识分散讲解, 关联性差, 从而导致实践教学难成一体。电子技术实践课对学生的动手能力要求较高, 学生必须具备将理论知识转化为实践的能力, 融理论知识于实际产品生产中, 能够运用所学知识搭建电路, 完成相应的控制要求。而传统的实践教学只是对理论知识的一个验证过程, 实验简单, 独立, 与实际生产生活脱离, 这早已不能满足时代对大学生能力的要求。

1.2 学生学习状况与学习效果

基于传统教学的模式, 再加计算机专业学生专业设置各方面的客观原因, 学生的硬件知识薄弱, 学生读写电路结构能力差, 接收能力较差, 动手能力更差, 在以前的教学过程中为让学生读懂一个简单的电路通常要花费教学大纲规定的双倍或更多学时才能完成, 教、学都比较困难, 从而导致学生学习积极性不高, 甚至每届都存在有少部分学生会放弃对该课程的学习。另外, 由于时代问题, 大学生学习目的性非常强, 计算机专业学生一向认为电子技术课程与自己的专业没有关联, 这也是学生不愿学习该课程很重要的原因之一。所以该课程的学习基本只是完成学时应付考试, 实际效果不大。

2 4C/ID四要素教学设计模型

20世纪30年代到50年代, 贝培朗菲提出了整体论, 按整体论的观点, 学习任务应该被视为一个整体性任务, 其根本思想是在充分考虑各要素相互关系的基础上来考虑和应付其复杂性[3]。荷兰开放大学著名教学设计理论家麦里恩博尔 (Jeroen J.G.van Merrienboer) 在此基础上综合各种教学理论提出了面向复杂学习的4C/ID整体任务设计模式, 即四要素教学设计模式。该模式面向复杂学习, 是以提高和改进学生在专业领域的业绩表现为宗旨, 注重的是如何应用这些知识解决实际生活中所遇到问题的能力, 这是4C/ID的根本特征[4]。4C/ID模型以“学习任务”作为核心支柱, 以“支持性信息”、“即时性信息”、“分任务练习”为辅助要素, 旨在帮助学习者学会解决复杂问题、发展推理机能, 并最终开展自我导向的学习[5]。它强调给学生提供一套具体的、真实的、面向实际工作实践的整体学习任务, 始终将学习任务作为一个复杂的整体来对待, 它有利于知识、态度和技能的综合运用, 有利于训练学生把所学知识迁移到实际工作和日常生活中的能力[6]。目前国外对于4C/ID模型研究现状是基于实践, 主要倡导利用技术的支持来实现技能培训、案例学习等。这里将技术作为教学设计的重要因素, 现代教育教学设计的又一个发展趋势就是借助技术的力量实施各种问题解决学习策略。4C/ID模型是教学设计的新发展, 是一种面向复杂学习的整体性的教学设计, 它试图实现学习者在真实的情境中“做”真实的学习任务, 在应用情境中能以一种协调和综合的方式运用所有技能, 以便提高他们在复杂认知技能操作上的综合能力。因此, 在运用该模型时, 我们应该考虑到学习者的认知负荷和指导者知识的权威性与广博性, 这样才能真正将该模型所体现的思想落到实处, 更好、更有效、更全面地指导实践[5]。

3 基于4C/ID模型的实践教学设计

依据这个模式建立的实践教学贯穿于一种实际的电子产品生产与制作的全过程, 将企业文化贯穿于高校教学中, 进行实训与理论一体化教学[7]。生产设计过程分任务进行, 每次任务涉及到的理论知识学习之后进行实践设计, 分任务分步骤有序进行, 同时实践教学又基于虚拟环境, 利用仿真软件完成电路设计。

3.1 任务和技能分解

大学教学过程的特点是理论知识学习循序渐进的过程, 所以利用4C/ID模型有别于企业生产和短程培训, 对于4C/ID模型在教学中的应用, 不能死搬硬套, 要灵活使用, 与传统教学模式相辅相成, 取长补短, 不能完全摒弃传统教学模式。课程教学起始给学生下发一个完整的产品设计样例, 并附带了详细的工程师设计步骤与过程。和学生一起分析样例, 引导学生进行角色转变, 从工程设计的角度分解设计任务和所需技能, 对任务进行分类, 排序, 通过这个环节目的是要学生了解学习该课程应该做些什么, 做到什么程度。有了案例分析铺垫以后, 给学生一个相似的完整任务, 例如, 给学生提出要求完成的一个整体任务即实践课程任务是“汽车尾灯控制电路”的产品设计, 参照下发给学生的设计样例对设计过程进行详细分解。该任务包括开关控制电路, 显示、驱动电路, 译码电路, 计数器, 最后任务整合组成尾灯控制。

3.2 构成子技能涉及相关知识分析

分解任务和子技能后, 需要将理论知识和任务挂靠, 确定完成任务所需的认知策略, 描述每个非重复性子技能的心智模式。教学采取让学生读懂课本目录的方式, 查找子技能所需知识对照内容所在目录, 记录目录所在章节需掌握的理论知识, 包括概念、原则、电路原理及需达到程度。在这一过程中并不局限于是采取再用性构成技能分析方法还是采用非再用性构成技能分析方法, 只要最终促进学生建立认知图式, 实现认知图式达到自动化, 能够明白学习完每章节自己必须具备的技能, 或者说完成每一任务需要的知识点所在即可。从而建立了一个描述解决问题的模型[8]。上述案例中控制电路分解后要给学生分析讲解每部分对应的知识点所在章节, 也就是分析对应章节知识点学习后要完成的任务。要完成电路设计首先要具备逻辑门电路及集成芯片的工作原理认知, 这部分内容在教材第一章到第三章系统学习 (选用教材是阎石主编《数字电子技术》) , 其它子任务在教材中对应着单独章节讲解, 例如, 译码电路设计直接对应着独立章节, 讲解译码器74ls138集成芯片的工作原理及应用。

3.3 任务合成及完整作品呈现

经过任务分解以及部分任务的完成后, 理论知识循序渐进地融进实践中, 而所有前序设计数据和电路或程序都在虚拟环境保存, 接下来就可以依据案例要求将所有任务合成, 实现完整作品呈现。这个过程使学生将知识、技能和态度综合一体, 理论知识精致化、整体化, 厚书读薄, 将知识转换为技能的一个提升。个人认为要在现时代立足, 一个应用性大学必须能够培养出时代需要的人才, 现时代不再像十年前只要是一个有理论知识的人就有足够时间让他经过社会的洗礼成熟, 而是踏出大学校门的那一刻他必须有能力将理论知识转换为社会效益, 这是教改的原因和目的, 也是时代对现代大学提出的新要求。

4 结束语

4C/ID模型在国外早已广泛应用, 不过主要还是用在企业短程培训中, 在高校教学中使用该模式还处于探索阶段[8]。经过实践检验, 4C/ID模型在“大学电子技术”实践教学中的灵活使用, 效果显著: (1) 改变了传统教学理论与实际相脱离的现象, 传统教学学生概念原理烂熟, 但实验时一头雾水。采用了复杂认知技能学习后, 将理论学习融入实践中, 学习不只为考试, 主要为掌握技能, 利用知识解决实际问题的能力。当代大学生必须具备将理论知识转换为实际生产技能的能力, 以前这个环节是社会完成的, 现在移交给了大学, 这也要求我们的培养目标做相应地转变。 (2) 提高学生的实践技能, 能力与社会需求接轨, 4C/ID模型的核心是任务及任务的实现, 所以将其带进课堂也就是将高校实践教学企业化, 学生不仅是对知识的获取和呈现, 而且是能够独立地面对真实问题, 解决问题, 达到最终获得复杂认知技能的目的。

参考文献

[1]张小英.信息技术与高校模拟电子技术课程教学整合的研究[D].西南大学, 2010.

[2]Van Merrienboer, J.J.G, &De Croock, M.B.M (2002) .Performance-base ISD;10 steps to complex learning[J].Performance Improvement, 41 (7) :33-38.

[3]吴向文.面向复杂学习的整体性教学设计模式探析[D].湖南大学, 2010.

[4]Jeroen J.G.van Merrienboer Marcel B.M.de Crook.基于业绩表现:系统设计复杂学习的十大步骤[J].程景利译, 盛群力校, 远程教育杂志, 2003 (6) :26-27.

[5]孙琼玲, 任翔.四要素教学设计模型 (4C/I D) 研究[J].软件导刊, 2011 (7) :193-194

[6]赵健, 面向复杂认知技能的训练:四要素教学设计模型 (4C/ID) 述评[J].全球教育展望, 2005 (5) :36-39.

[7]冯锐, 李晓华.教学设计新发展:面向复杂学习的整体性教学设计——荷兰开放大学Jeroen J.G.van Merrienboer教授访谈[J].中国电化教育, 2009 (2) :1-4.

篇4：现代电子系统设计课程教学思考

关键词：现代电子系统设计；教学改革；综合素质

一、引言

现代电子系统设计是我校电子科学与技术专业（以下简称为“电子”专业）的一门选修课程。通过该课程的学习与实践，目的是使学生对现代电子系统设计及原理有一个较为完整和系统的认识，并具有一定工艺分析、解决工艺问题和提高产品质量的能力，可以掌握嵌入式系统开发的主要过程，从专业的角度对嵌入式计算机系统进行分析设计，并且掌握ARM处理器的体系结构。从课程的教学目的可知，本课程要求培养学生在知识综合应用和动手实践方面的能力，不仅要求学生具有扎实的基础知识和对知识的综合应用思维，还需要学生具有很强的动手能力和应用能力。

近年来，随着电子技术的发展，电子系统的设计方法和手段也在不断更新和进步。电子系统设计方法在快速发展的电子技术应用中不断受到挑战。从传统手工设计方法到EDA设计方法，从分立元件系统到集成电路设计，从PCB集成系统到芯片集成系统（SoC），从纯硬件系统设计到硬件与软件结合的系统开发，新型电子系统层出不穷，其设计理念也发生着革命性的变化。这使得企业不仅需要毕业生在进入该领域时具备良好的专业能力和素质，更需要他们了解和形成现代电子系统设计的团队思维方式和综合设计方法。同时，学校要促进教学知识与时俱进，培养符合社会需要的实用型工程技术人才，提高学生的就业竞争力；也要对现代电子系统设计课程的教学方法和教学模式进行深刻的思考和改进。

二、存在的问题

现代电子系统设计课程的传统教学模式主要包括理论授课和实践实验两个部分。理论授课主要包括对现代电子系统设计的方法、思维、工具、应用基础的介绍与强化，常用处理器及其体系结构的应用、设计、改进知识和FPGA重构思维、Altium Designer电路原理图及PCB绘制软件的使用，在本课程的教学授课过程中需要贯穿系统设计方法和设计思想。实践实验则以上机实验为主，进行规定实验内容的验证、观察和简单电路的原理设计。电子系统课程所存在的问题主要在教学方法和人才培养方面。

1.教学方法问题

在几年的教学过程中，笔者通过思考和分析课程教学中的问题以及学生的反馈意见，总结了以下几点问题：

（1）基础知识不牢。教师在课堂授课、实践过程中不能很好地将各门课程综合应用，各门课程间缺乏沟通，学生无法将所学知识串连起来，进行综合应用。

（2）教学内容有所欠缺。学生对处理器知识的理解和实际软件编程思维不够深刻，习惯于有实验手册指导条件下的惯性实验模式，一旦教师让他们进行开放性实验来完成设计时，就无法形成系统性思维，各自为战，团队意识不强。

（3）考核方法陈旧。课程的考核方式主要采用大众式的“本门课程成绩=平时成绩+期末考试成绩”的计算方式，学生疲于应付考试，应试态度明显，不去思考本门课程所学内容与先修课程和本学期其他课程的关联，只去死记硬背些条条框框，对于思考题和实际现象无法进行有效分析，形成了固化思维。

2.人才培养问题

除此之外，电子专业在人才培养方面也存在一些问题，主要体现在学生学习主动性以及创新活动的参与度上：

（1）2013年前，电子专业在全国大学生电子设计大赛、辽宁省机器人设计大赛、飞思卡尔杯智能汽车大赛（现更名为“恩智浦”杯智能汽车大赛）、大学生创新创业训练计划等体现和锻炼综合素质的活动中的参与度非常低，仅有3人次参与，这些都侧面反映出学生对所学习的C语言程序设计、模拟电子、数字电子、单片机原理、EDA与VHDL语言等课程的综合应用能力较差，学习和参与的主动性和积极性不高，综合设计能力不强。

（2）根据对学生就业数据的统计调查发现，学生在毕业后两年内从事与本专业相关的研发、技术设计、理论研究工作的人数不到畢业人数的20%，其他学生多选择改行。在校学生对本专业的认可度也普遍偏低，选择考研的学生中有90%选择了外校。

三、课程改进的方法

为使学生能够更好地掌握现代电子系统设计课程内容，并真正提高系统设计思维和教学效果，我系针对上面出现的问题进行思考，对所发现的问题进行教学环节的切实改进。

1.加强实践训练和实际电路设计

实际的动手训练和电路设计，需要具体分析常用电路原理和具体电路常见故障问题，并加强对学生实际设备操作和实用能力的培养。采用理论教学和实践教学结合的项目驱动方式，由教师结合实际工作经验和教学需要，对学生下发开发板、相关元器件，改变传统仅使用多媒体课件观看图片和以教师理论说教方式完成对电子系统各组成元器件的认知，以硬件电路的设计与开发实践项目为引导，使学生全程接触实际电路和处理器，以实际项目为驱动进行电子系统设计流程、方法、步骤的掌握和训练。教师将STC单片机公司和德州仪器公司赠送的开发板下发给学生，学生2～3人一组进行实际项目的开发和学习，由浅入深，从STC89C52、MSP430单片机开始，逐步接触ARM处理器，完成电路系统的设计与开发，为后续FPGA处理器设计打下良好的应用思维基础。

2.以科技学术活动为激励

学校以全国大学生电子设计大赛、辽宁省机器人设计大赛、飞思卡尔杯智能汽车大赛（现更名为“恩智浦”杯智能汽车大赛）、大学生创新创业训练计划等科技学术活动为激励，通过相关大赛培养学生的应用能力，激发他们的学习积极性和自主性。通过这几年的积极引导，笔者发现，学生在以上竞赛和活动的参与率上得到了明显提升，共获得全国大学生电子设计大赛省级竞赛一等奖、二等奖各2项，参与3人次；获批大学生创新创业计划国家级立项2项，省级立项3项，参与14人次；获智能汽车大赛赛区一等奖1项，二等奖2项，参与2人次；获辽宁省机器人设计大赛二等奖1项，三等奖1项，参与12人次；参与校级及其他各类科技学术活动50余人次。这些大赛不但提高了学生的专业综合素质，还提高了学生的总结能力、文档设计能力、电路设计和软件编程能力。

3.教学团队形式优化学生学习内容

本专业教师联合为同一教学团队，在提高教学质量和学生动手能力的目标下，尽量为学生设计一个统一的综合性题目，增强学生的能力，同时，使各门课程的知识点相辅相成、互相印证，使学生更容易将所学知识进行综合和理解。

4.考核办法改进

考核办法从六个方面考核综合训练完成的成绩，即报告、设计能力、动手实践能力、功能完成情况、课堂研讨回答所提出问题的程度以及综合训练过程中的工作态度等。其中，报告占14%、设计和实践能力占10%、功能完成情况占8%、训练设计掌握程度占6%、课堂研讨回答出的问题占7%、综合训练过程中的工作态度（考勤）占5%。在期末考试的试题中，要增加创见性题目。同时，教师可以鼓励学生发表学术论文，以学术论文替代期末考试。

增加小组设计和小组讨论环节，教师团队设定十组中等难度的综合应用设计题目，将学生按2～3人一组进行实践项目分组，完成设计白皮书（包括系统需求描述、功能概述、拟采取的解决方法），完成系统电路设计，绘制电路图、PCB文件，完成硬件焊接、软件编程并进行答辩。组员各负其责，完成各自项目中的任务，教师和学生一起进行实际项目的需求分析、设计步骤安排、实验验证等环节。这样，可以使学生在学习之余提高团队合作能力和综合运用知识的能力。经实际操作此过程，学生反应强烈，讨论和学习动力增加，分组实践情况如图所示。

分组实践现场

四、结束语

本文在现代电子系统设计课程教学和本专业教学的基础上，对本课程的教、学、练等三个方面进行设计和改进，发挥和突出本专业应用特色，并且从几年来的实践效果看，新的改进方法增强了学生学习的主动性和教学过程中的灵活性，提高了学生综合能力素质和成果比例。

参考文献：

[1]宋晓梅.现代电子系统设计教程[M].北京：北京大学出版社，2011.

[2]张金.现代电子系统设计[M].北京：电子工业出版社，2013.

作者简介：刘超（1981— ），男，辽宁省朝阳市人，硕士，讲师，研究方向：嵌入式系统、网络技术、FPGA结构。

篇5：2018年安徽师范大学电子系统设计课程大纲本科教学大纲

课程名称: C语言程序设计

一、课程概况

所属专业: 课程类型: 开课学期: 学时：电子、通信、自动化专业基础课程 1 56（含16学时实验）

开课单位：物理与电子信息学院课程代码: 学分：核心课程:

否

拟使用教材：

谭浩强.C语言程序设计(第3版).清华大学出版社.2014 国内(外)现有教材：

Gary J.Bronson.A First Book of ANSI C(Fourth Edition).Publishing House of Electronics Industry.2006 谭浩强.C语言程序设计(第3版).清华大学出版社.2014 学习参考资料

1．赵永哲，李雄飞，戴秀英编著.C语言程序设计.科学出版社.2003 2．夏宽理，赵子正编著.C语言程序设计.中国铁道出版社.2006 3．谭浩强，张基温，唐永炎编著.C语言程序设计教程(第二版).高等教育出版社.1998 4．谭浩强编著.C程序设计.清华大学出版社.1991

二、课程描述

C语言是当今非常流行的一种结构化程序设计语言，它的功能丰富、表达能力强、使用灵活、易于扩充、执行效率高、可直接访问和控制计算机硬件，适用于系统软件和应用软件的开发。本课程围绕C语言的这些特点展开教学，使学生掌握基本的软件知识，学会程序设计的基本方法。课程内容主要包括数据及其类型、顺序结构、选择结构、重复结构、模块化设计、数组、指针、结构体、文件操作等。

三、课程目标通过本课程的教学，要求学生能够掌握程序设计的基本知识和基本算法，以及结构化程序设计方法，掌握编制和调试一个程序的完整过程（输入、编辑、编译、连接、运行及调试），能够用C语言开发简单的应用程序。

四、教学要求

这是学生进入大学后的第一门编程课，学生通常没有编程基础，所以要求教师课前认真备课，做好充分准备，积极思考如何使没有编程经验的学生都能较好地掌握本课程的专业知识，在教学中需要根据学生的情况采取灵活多样的教学手段，如讲授、提问、讨论、练习、演示等。同时也要求学生课前做好预习，课堂认真听讲，课后及时消化专业知识，有条件的同学可以及时在计算机上进行编程尝试。

五、考核方式及要求

本课程采取笔试（闭卷，占60％）、实验操作（占20％）、期中测试（占10％）、平时成绩（占10％）来评定学生的成绩。

六、课程内容

第一章程序设计与C语言（授课时间：第一学期第五周）

教学目标：通过本章教学，使学生掌握程序设计语言的基本知识、C语言的运行环境以及上机运行方法

教学重点：程序设计语言的知识教学难点：C程序的运行

学

时：课堂教学2学时，课外自主学习时间不少于2学时教学方法：讲授法+演示法

主要内容：(1)计算机与程序、程序设计语言

(2)C语言的出现和发展过程(3)简单的C语言程序(4)运行C程序的步骤与方法

学习方法：听课+自习课后作业：适量

第二章

数据的存储与运算（授课时间：第一学期第六至第七周）

教学目标：通过本章教学，使学生掌握C语言中的各种数据类型和常量与变量的概念，以及运算符和表达式的使用

教学重点：整型、浮点型、字符型常数和变量的定义和使用教学难点：各种运算符的掌握

学

时：课堂教学6学时，课外自主学习时间不少于6学时教学方法：讲授法

主要内容：(1)数据的存储

(2)整型数据(3)浮点型数据(4)字符型数据(5)符号常量

(6)算术运算符和算术表达式

学习方法：听课+自习+讨论课后作业：适量

第三章顺序程序设计（授课时间：第一学期第八周）

教学目标：通过本章教学，使学生了解程序的基本结构，掌握赋值语句的使用，并初步掌握数据的输入和输出

教学重点：赋值语句、putchar函数和getchar函数、printf函数和scanf函数教学难点：赋值的各种变化，输入输出格式控制

学

时：课堂教学4学时，课外自主学习时间不少于4学时教学方法：讲授法+讨论主要内容：(1)算法

(2)程序的三种基本结构(3)C语句综述

(4)赋值表达式和赋值语句(5)数据的输入输出和格式的应用

学习方法：听课+自习+实验课后作业：适量

第四章选择结构程序设计（授课时间：第一学期第九周）

教学目标：通过本章教学，使学生了解算法的基本概念，掌握关系运算符和关系表达式、逻辑运算符和逻辑表达式的使用，掌握选择结构的实现方法

教学重点：关系表达式、逻辑表达式、if语句、switch语句教学难点：条件的构造，表达式的求值

学

时：课堂教学3学时，课外自主学习时间不少于3学时教学方法：讲授法+讨论主要内容：(1)条件判断

(2)用if语句实现选择结构

(3)利用switch语句实现多分支选择结构(4)综合应用

学习方法：听课+自习+讨论+实验课后作业：适量

第五章循环结构程序设计（授课时间：第一学期第十周）

教学目标：通过本章教学，使学生了解循环的概念，掌握C语言中各种循环的实现方法及其特点

教学重点：while语句、do while语句、for语句教学难点：循环的执行过程，循环的嵌套

学

时：课堂教学3学时，课外自主学习时间不少于3学时教学方法：讲授法+讨论主要内容：(1)循环的概念

(2)用while语句和do…while语句实现循环(3)用for 语句实现循环(4)循环的嵌套(5)break语句和continue语句

学习方法：听课+自习+讨论+实验课后作业：适量

第六章

利用数组处理批量数据（授课时间：第一学期第十一周）

教学目标：通过本章教学，使学生掌握数组的基本概念，熟练掌握一维数组的使用，初步掌握二维数组和字符数组的应用

教学重点：一维数组的使用、二维数组、字符数组教学难点：数组的应用

学

时：课堂教学4学时，课外自主学习时间不少于4学时教学方法：讲授法

主要内容：(1)数组的概念

(2)一维数组的定义和引用(3)二维数组的定义和引用(4)字符数组

学习方法：听课+自习+讨论+实验课后作业：适量

第七章

函数和模块化程序设计（授课时间：第一学期第十二周）

教学目标：通过本章教学，使学生了解C语言函数的设计方法以及函数之间参数传递的规律，掌握函数的传值调用、函数的嵌套调用和函数的递归调用

教学重点：C的函数设计和调用

教学难点：函数参数的传递以及递归函数的设计

学

时：课堂教学4学时，课外自主学习时间不少于4学时教学方法：讲授法+讨论主要内容：(1)函数概述

(2)函数的定义和调用(3)函数的嵌套调用和递归调用(4)数组作为函数参数学习方法：听课+自习+讨论+实验课后作业：适量

第八章

指针

（授课时间：第一学期第十三至第十四周）

教学目标：通过本章教学，使学生掌握指针的基本用法，了解指针、数组和字符串三者之间的关系

教学重点：指针与数组、指针与函数、指针与字符串教学难点：指针、数组和字符串三者之间的关系

学

时：课堂教学6学时，课外自主学习时间不少于6学时教学方法：讲授法+举例主要内容：(1)指针的概念

(2)指针变量(3)通过指针引用数组(4)通过指针引用字符串(5)指针的其它应用

学习方法：听课+自习+讨论+实验课后作业：适量

第九章

用户自定义数据类型（授课时间：第一学期第十五周）

教学目标：通过本章教学，使学生掌握结构体的概念及其使用，并简要了解共用体类型数据的基本知识，了解简单的位运算方法

教学重点：结构体变量、结构体数组教学难点：结构体和函数以及结构体和指针

学

时：课堂教学5学时，课外自主学习时间不少于5学时教学方法：讲授法

主要内容：(1)结构体类型和结构体变量

(2)结构体数组(3)结构体指针(4)共用体类型(5)内存的动态使用简介(6)位运算

学习方法：听课+自习+讨论+实验课后作业：适量

第十章

文件操作

（授课时间：第一学期第十六周）

教学目标：通过本章教学，使学生掌握文件的读写方法教学重点：文件的顺序读写教学难点：文件指针的概念

学

时：课堂教学3学时，课外自主学习时间不少于3学时教学方法：讲授法

主要内容：(1)C文件的概念

(2)文件的打开与关闭(3)文件的顺序读写(4)文件的随机读写

篇6：2018年安徽师范大学电子系统设计课程大纲本科教学大纲

课程名称:运筹学

一、课程概况

所属专业: 课程类型: 开课学期: 学时：拟使用教材：

钱颂迪.《运筹学》.清华大学出版社.2013 国内(外)现有教材：

钱颂迪.《运筹学》.清华大学出版社.2013 学习参考资料

1.胡运权.《运筹学教程》.清华大学出版社.2012 自动化专业基础课程 7 34

开课单位：课程代码: 学分：核心课程:

物理与电子信息学院 0845610 2 否

二、课程描述（300字以内）

运筹学是系统工程学和现代管理科学中的一种基础理论和不可缺少的方法、手段和工具。运筹学已被应用到各种管理工程中，在现代化建设中发挥着重要作用。通过本课程的学习，使学生掌握运筹学各主要分支的模型、基本概念与理论、主要算法和应用，并能在计算机上应用各种优化软件包熟练地操作解决一些实际应用案例，从而为学生进一步从事该方向的学习与研究工作打下坚实的基础，并能使学生在相关部门的学习实践中提高解决实际问题的能力。

三、课程目标

通过本课程的教学，要求学生能够掌握运筹学的基础知识，理解算法和原理，掌握算法的基本步骤，掌握优化思想，能够根据实际问题建立运筹学模型，并利用工具对所建模型求解，理解模型中的参数含义。

四、教学要求授课教师将按照学校本科教学工作有关要求做好课程教学各项工作，严格按照课表规定的时间、地点上课，不迟到、不早退，将根据本大纲要求，认真备课完成教案与讲稿编写等各项课前准备工作；授课过程力求内容充实、概念准确、思路清晰、详略得当、逻辑性强、重难点突出，力戒平铺直叙、照本宣科，同时重视对学生的学习方法指导和课堂教学效果信息的反馈，实现教与学的双向互动；同时将结合课程目标要求，做好考核内容设计，并严格按照本大纲要求做好出勤率统计、作业评价等各项工作。

五、考核方式及要求

为实现课程教学目标，本门课程考核方式及要求为：出勤率及课程作业占25%，点到不少于3次，其中缺席1次，按无成绩计算；随堂测验1次，测验成绩按15%折算后计入总成绩；期末考试为卷面考试，占总成绩的60%。

六、课程内容

第一章：绪论

（授课时间：第七学期第1周）

教学目标：了解运筹学的发展概况；了解运筹学的主要内容和数学模型。教学重点：运筹学的工作步骤及数学模型；运筹学的应用和展望。教学难点：运筹学的模型；运筹学的应用。

学

时：课堂教学2学时，课外自主学习时间不少于2学时教学方法：讲授法、演示法主要内容：

(1)运筹学的简史(2)运筹学的性质和特点(3)运筹学的工作步骤(4)运筹学的模型(5)运筹学的应用(6)运筹学的展望

学习方法：小组讨论课后作业：

1.什么是运筹学，运筹学的研究问题的思路，过程和方法是什么？

第二章：线性规划与单纯形法（授课时间：第七学期第2,3,4,5周）

教学目标：了解线性规划问题建立数学模型的方法和过程；掌握线性规划各种模型转化的方法；掌握求解线性规划的基本理论；掌握可行区域与基本可行解概念；掌握单纯形方法的理论和算法过程。

教学重点：线性规划问题的基本理论。

教学难点：可行区域与基本可行解概念；单纯形法的理论和算法过程。学

时：课堂教学8学时，课外自主学习时间不少于8学时教学方法：讲授法、演示法主要内容：

(1)线性规划问题及其数学模型(2)线性规划问题的几何意义(3)单纯形法

(4)单纯形法的计算步骤(5)单纯形法的进一步讨论(6)应用举例

学习方法：小组讨论课后作业：

1.第二章课后习题2.1。

第三章：对偶理论和灵敏度分析（授课时间：第七学期第6,7,8,9周）教学目标：通过本章教学，使学生了解对偶理论，掌握单纯形法的矩阵描述和矩阵计算；了解对偶单纯形法和灵敏度分析方法。

教学重点：对偶理论；灵敏度分析。

教学难点：单纯形法的矩阵描述和矩阵计算；影子价格。学

时：课堂教学8学时，课外自主学习时间不少于8学时教学方法：讲授法、演示法主要内容：

1)单纯形法的矩阵描述 2)单纯形法的矩阵计算 3)对偶问题的提出 4)线性规划的对偶理论 5)影子价格 6)对偶单纯形法 7)灵敏度分析

学习方法：小组讨论

课后作业：第三章课后习题3.3。

第四章：运输问题

（授课时间：第七学期第10,11,12周）

教学目标：通过本章教学，使学生了解运输问题的有关概念，掌握表上作业法，了解产销不平衡问题的求解方法。

教学重点：运输问题的数学模型；表上作业法。教学难点：产销不平衡问题的求解方法。

学

时：课堂教学6学时，课外自主学习时间不少于6学时教学方法：讲授法、演示法主要内容：

1)运输问题的数学模型 2)表上作业法

3)产销不平衡的运输问题及其求解方法 4)应用举例

学习方法：小组讨论

第五章：线性目标规划

（授课时间：第七学期第13,14,15周）

教学目标：通过本章教学，使学生了解线性目标规划的概念，掌握目标规划的求解方法。

教学重点：线性目标规划的模型和求解。教学难点：图解法；解目标规划的单纯形法。

学

时：课堂教学6学时，课外自主学习时间不少于6学时教学方法：讲授法、演示法主要内容：

1)目标规划的数学模型 2)解目标规划的图解法 3)解目标规划的单纯形法 4)应用举例

学习方法：小组讨论

第六章：整数线性规划（授课时间：第七学期第16,17周）

教学目标：通过本章教学，使学生整数线性规划的概念，掌握整数线性规划的求解方法。

教学重点：整数线性规划的模型和求解。教学难点：分支定界法；割平面法。

学

时：课堂教学4学时，课外自主学习时间不少于4学时教学方法：讲授法、演示法主要内容：

1)整数线性规划问题的提出 2)分支定界解法 3)割平面解法 4)0-1整数线性规划 5)指派问题

篇7：2018年安徽师范大学电子系统设计课程大纲本科教学大纲

课程名称:传感器技术

一、课程概况

所属专业: 课程类型: 开课学期: 学时：拟使用教材：

贾伯年俞朴宋爱国.现代传感技术.东南大学出版社.2007.02 国内(外)现有教材：

1.王友钊,黄静,戴燕云.现代传感技术、网络与应用.清华大学出版社.2015.07.2.孙建民,杨清梅.传感器技术.清华大学出版社、北京交通大学出版社.2005.10.3.强锡富.传感器.机械工业出版社.2001.学习参考资料 1.2.3.4.5.6.7.8.何道清.传感器与传感器技术.科学出版社.2004（第一版）.刘君华.智能传感器系统.西安电子科技大学出版社.1999.（第一版）.栾桂冬等.传感器及其应用.西安电子科技大学出版社.2002.（第一版）.王化祥.,传感器原理及应用.天津大学出版社,1999,第一版）.强锡富.传感器.机械工业出版社.1998.（第二版）.http:///groups/1451/5/ 自动化专业基础课程 4 34

开课单位：课程代码: 学分：核心课程:

物理与电子信息学院 0845220 2 否

二、课程描述（300字以内）

传感器技术是电子信息类、自动化类等专业基础课程，是信息技术和产业的重要组成部分。传感器作为信息化领域感知、采集、转换、传输和处理信息的功能器件，已经成为自动检测和自动控制系统中不可或缺的重要工具。本课程内容主要介绍各类传感器的工作原理、基本结构、相应的测量电路和应用场合，择要阐述主要传感器类型的设计、选用原则与方法以及改进传感器性能的技术途径。

重点阐述传统的电阻、变磁阻、电容、磁电、热电、光电及光纤等传感器的原理、结构和应用。

三、课程目标

传感器技术在社会信息化进程中有着突出的地位和作用，作为电子与自动化系统获取外界信息的主要器件，极大的促进了电子与自动化技术的发展。通过本课程的学习，目的是使学生全面系统地理解传感器的基本概念和基本原理，培养学生掌握各类传感器的使用技巧，学会分析传感器在使用过程中因环境影响可能造成的检测误差，指导学生设计各种传感器的测量电路，使学生具有使用、维护和设计传感器的能力。

四、教学要求

五、考核方式及要求

为实现课程教学目标，本门课程考核方式及要求为：出勤率占总成绩的10%，全学期随机点到10次，其中缺席3次此项成绩以0分计算；随堂测验1次，测

验成绩按10%折算后计入总成绩；课程作业6次，按批改成绩10%折算后计入总成绩；实验5次，按实验成绩20%折算后计入总成绩；期末考试，按卷面成绩50%折算后计入总成绩。

六、课程内容

绪论

（授课时间：第4学期第1周）

教学目标：

1、理解传感器的定义和物理定律；

2、了解传感器的构成以及每个部分所起的作用；

3、了解传感器的分类、地位和作用。

教学重点：传感器的定义、物理定律和构成。教学难点：传感器的定义和物理定律。学

时：课堂教学2学时。教学方法：多媒体教学手段，讲授法。主要内容：（1）传感器基本概念与物理定律；

（2）传感器的构成法；

（3）传感器的分类及要求；（4）传感器的地位和作用。

学习方法：信息搜索有关传感器的各类知识。

课后作业：根据第9页思考题学习相关类容，不用提交。

第1章传感器技术基础（授课时间：第4学期第2、3周）

教学目标：

1、掌握静态特性的数学模型；

2、理解传感器的特性与指标；

3、了解改善传感器性能的技术途径。

教学重点：

1、静态特性的数学模型；

2、传感器的输出量与输入量之间的信息处理（函数变化曲线）。

重点知识：

1、静态特性的数学模型；

2、改善传感器性能的技术途径。教学难点：静态特性的数学模型。学

时：课堂教学4学时。

教学方法：多媒体手段，启发式教学。教学活动关注的重点从结果转向过程。激发思维，师生互动，增加学生学习的主动性、积极性和创造性。

主要内容：（1）传感器的一般数学模型；

（2）传感器的特性与指标；

（3）改善传感器性能的技术途径；（4）传感器的标定与校准。

学习方法：小组讨论。

课后作业：第33页习题与思考题1-

6、1-7，下次上课前交。

第2章电阻式传感器

（授课时间：第4学期第4、5、6周）

教学目标：

1、了解线绕式和非线绕式电位器（传感器）以及电阻应变片的概念、结构，应变效应的概念，电阻应变片的种类；

2、理解线绕式和非线绕式电位器（传感器）以及电阻应变片的工作原理，各种测量电路的结构及工作原理；

3、掌握电阻式传感器在压力检测、加速度检测以及衡器中的应用。

教学重点：应变式电阻传感器结构原理及直流测量电桥，电阻传感器的应用等。教学难点：非线性线绕电位器的分析。学

时：课堂教学6学时。

教学方法：多媒体教学手段，启发式教学：教学活动关注的重点从结果转向过程。激发思维，师生互动，增加学生学习的主动性、积极性和创造性。

主要内容：（1）电阻应变计的基本原理与结构；

（2）电阻应变计的主要特性；

（3）电阻应变计的温度效应及其补偿；（4）测量电路；

（5）电阻应变计式传感器；（6）压阻式传感器。

学习方法：分析、讨论。

课后作业：第63页习题与思考题2-

6、2-

7、2-

8、2-

9、2-

10、2-15，分两次完成，下次上课前交。

第3章变磁阻式传感器

（授课时间：第4学期第7、8、9周）

教学目标：

1、了解电感式感器的概念和结构，变磁阻式传感器、互感式传感器、电涡流式传感器的概念和结构形式；

2、理解变磁阻式传感器、互感式传感器、电涡流式传感器的工作原理，等效电路的原理，测量电路的工作过程；

3、掌握差动式电感测厚仪，涡流式传感器的应用。

教学重点：差动自感式传感器（差动变压器）及其测量电路（差动整流电桥，相敏检波器），电感式传感器的应用。

教学难点：测量电路的分析。学

时：课堂教学6学时。

教学方法：多媒体教学手段，启发式教学：教学活动关注的重点从结果转向过程。激发思维，师生互动，增加学生学习的主动性、积极性和创造性。

主要内容：（1）自感式传感器；

（2）互感式传感器（差动变压器）；

（3）电感式传感器的应用；（4）电涡流式传感器。

学习方法：分析、讨论。

课后作业：第98页习题与思考题3-

19、3-21，下次上课前交。

第4章电容式传感器（授课时间：第4学期第10周）

教学目标：

1、了解电容传感器的结构形式；

2、理解电容传感器工作原理和测量电路；

3、掌握电容式传感器在生活实践中的应用。

教学重点：重点是差动式电容传感器的工作原理，脉冲宽度调制电路及传感器的应用。

教学难点：测量电路和抗干扰措施。学

时：课堂教学2学时。

教学方法：多媒体教学手段，启发式教学：教学活动关注的重点从结果转向过程。激发思维，师生互动，增加学生学习的主动性、积极性和创造性。

主要内容：（1）工作原理、结构及特性；

（2）应用中存在的问题及其改进措施；

（3）测量电路；

（4）电容式传感器及其应用。

学习方法：分析、讨论。

课后作业：第113页习题与思考题4-

8、4-

9、4-

10、4-12，下次上课前交。

第5章磁电式传感器

（授课时间：第4学期第11、12周）

教学目标：

1、理解磁电式传感器的工作原理——电磁感应定律；

2、理解霍尔传感器的工作原理——霍尔效应；

3、了解霍尔传感器的不等位电势和温度误差的补偿方法；

4、理解磁敏二极管和磁敏电阻的工作原理

教学重点：磁电式传感器、霍尔传感器、磁敏传感器的工作原理。教学难点：磁电式传感器的动态特性。学

时：课堂教学4学时。

教学方法：多媒体教学手段，启发式教学：教学活动关注的重点从结果转向过程。激发思维，师生互动，增加学生学习的主动性、积极性和创造性。

主要内容：（1）基本原理与结构型式；

（2）磁电式传感器的动态特性；

（3）磁电式传感器的误差及补偿；（4）霍尔传感器；（5）其他磁敏传感器。

学习方法：分析、讨论。

课后作业：第134页习题与思考题5-

10、5-

11、5-13，下次上课前交。

第6章热电式传感器

（授课时间：第4学期第13、14周）

教学目标：

1、理解热电阻传感器和热电偶传感器的工作原理；

2、了解热电式传感器的应用；

教学重点：热敏电阻的特点；热电效应；中间导体定律；连接导体定律和中间温度定律。

教学难点：中间导体定律；连接导体定律和中间温度定律。学

时：课堂教学4学时。

教学方法：多媒体教学手段，启发式教学：教学活动关注的重点从结果转向过程。激发思维，师生互动，增加学生学习的主动性、积极性和创造性。

主要内容：（1）热电阻传感器；

（2）热电偶传感器；（3）热电式传感器的应用。

学习方法：分析、讨论。

课后作业：第176页习题与思考题7-

5、7-

6、7-7，下次上课前交。

第7章光电式传感器（授课时间：第4学期第15周）

教学目标：

1、理解内光电效应与外光电效应的工作原理；

2、了解光电式传感器的结构和应用。

教学重点：内光电效应与外光电效应。教学难点：新型光电器件。学

时：课堂教学2学时。

教学方法：多媒体教学手段，启发式教学：教学活动关注的重点从结果转向过程。激发思维，师生互动，增加学生学习的主动性、积极性和创造性。

主要内容：（1）概述；

（2）光源；

（3）常用光电器件；（4）光电式传感器及其应用。

学习方法：分析、讨论。课后作业：无

第8章光纤传感器

（授课时间：第4学期第16周）

教学目标：

1、理解光纤波导原理、光调制与解调技术；

2、了解光纤传感器的应用；

教学重点：光纤波导原理、光调制与解调技术。教学难点：光调制与解调技术。学

时：课堂教学2学时。

教学方法：多媒体教学手段，启发式教学：教学活动关注的重点从结果转向过程。激发思维，师生互动，增加学生学习的主动性、积极性和创造性。

主要内容：（1）光纤传感器基础；

（2）光调制与解调技术；（3）光纤传感器实例。

学习方法：分析、讨论。课后作业：无

实验类课程大纲

课程名称：传感器技术实验

一、课程概况

所属专业: 课程类型: 开课学期: 学时：自动化课程实验课程 4 10

开课单位：课程代码: 学分：核心课程:

物理与电子信息学院 0845220 否

拟使用教材：自编教材

二、课程描述（300字以内）

实验内容涵盖了金属箔式应变片、扩散硅压阻式压力传感器、霍尔式传感器、光纤位移传感器和互感式传感器（差动变压器）等。通过本课程学习，学生将掌握常规的传感器技术实验基本原理，能够熟练、规范地使用传感器实验常规仪器，形成基本的实验设计与操作技能。本门课程同时为后续工业电气自动化和工业过程控制等相关专业课程学习的基础性课程。

三、课程目标

加深对电阻式传感器、变磁阻式传感器、磁电式传感器、光纤传感器等基本理解的理解，掌握传感器技术实验数据分析方法，培养严谨、求实、创新的科学态度以及发现和解决问题的能力。具备基本的实验设计和操作技能；学会设计实验的基本思路与方法。

四、教学要求

本课程由金属箔式应变片、扩散硅压阻式压力传感器、霍尔式传感器、光纤位移传感器和互感式传感器（差动变压器）等5组实验构成。教师在实验前进行简短的实验要求和辅导，学生按照每个实验要求完成相应的实验任务。学生应熟悉实验室管理相关规章制度，遵守实验操作要求，规范使用实验仪器设备。积极

做好实验准备工作，预习实验指导书中相关内容和要求、做好实验设计等；实验结束后认真完成完成实验报告撰写。

五、考核方式及要求

本课程将不作为单独一门课程进行考核，按实验成绩20%折算后计入总成绩。实验成绩考核采用平时考核与实验操作相结合的方式进行。平时考核用于考察学生参与课程教学的行为表现（包括课前预习情况和实验过程中的态度）以及实验报告完成质量，按实验成绩的50%折算后计入实验成绩；实验操作考核将根据每次完成实验的数量和质量，按50%折算计入实验成绩。

六、课程内容

实验一：金属箔式应变片：直流单臂、半桥比较

（授课时间：第4学期第7周）

教学目标：了解金属箔式应变片，单臂单桥的工作原理和工作情况；验证单臂、半桥、全桥的性能，比较它们的测量结果。

主要内容：分别检测单臂单桥、半桥情况下输出电压与输入位移之间的关系，并比较两者之间的测量结果。

学

时：2学时

教学方法：讲授/现场指导实验类型：验证性实验

实验二：扩散硅压阻式压力传感器（授课时间：第4学期第9周）

教学目标：了解扩散硅压阻式压力传感器的工作原理和工作情况。主要内容：检测输出电压与高压仓与低压仓之间压力差之间的关系。学

时：2学时

教学方法：讲授/现场指导实验类型：验证性实验