关键词： 电子技术课程设计 教学设计 教学过程
电子技术课程设计是在电子技术实验的基础上进行的综合性的实验训练，是电子技术课程的实践性教学环节，是对电子类和其他相近专业学生进行综合能力培养的实践课程，对于全面、系统、深入地理解与掌握电子系统的知识、设计方法具有重要的教学意义。
1.电子技术课程设计的重点与要求
本课程的重点是电路设计，内容侧重综合应用所学知识，设计制作较为复杂的功能电路或小型电子系统。一般给出实验任务和设计要求，通过电路方案设计、电路设计、电路安装调试和指标测试、撰写实验报告等过程，培养学生综合运用所学知识解决实际问题的能力，提高电路设计水平和实验技能。在实践中着重培养学生系统设计的综合分析问题和解决问题的能力，培养学生创新实践的能力。
电子技术课程设计一般要求学生根据题目要求，通过查阅资料、调查研究等，独立完成方案设计、元器件选择、电路设计、仿真分析、电路的安装调试及指标测试，并独立写出严谨的、文理通顺的实验报告。
具体地说，学生通过课程设计教学实践，应达到以下基本要求：建立电子系统的概念，综合运用电子技术课程中所学习到的理论知识完成一个电子系统的设计；掌握电子系统设计的基本方法，了解电子系统设计中的关键技术；进一步熟悉常用电子器件的类型和特性，掌握合理选用器件的原则；掌握查阅有关资料和使用器件手册的基本方法；掌握用电子设计自动化软件设计与仿真电路系统的基本方法；进一步熟悉电子仪器的正确使用方法；学会撰写课程设计总结报告；培养严肃认真的工作作风和严谨的科学态度。
2.电子技术课程设计的教学过程
电子技术课程设计是在教师指导下，学生独立完成课题，达到对学生理论与实践相结合的综合性训练，要求本课程设计涵盖模拟电路知识和数字电路知识，因此课程设计的选题要求包含数字电子技术和模拟电子技术。
教学环节可以分为以下四个部分。
2.1课堂讲授。
课程设计开始前，需要确定指导老师。由指导老师通过两学时的教学，明确课程设计的要求，主要内容包括课程介绍、教学安排、成绩评定方法等。
在课堂教学环节中，指导老师介绍课题的基本情况与要求，要求学生从多个课题中选择一个。
2.2设计与调试环节。
2.2.1前期准备、方案及电路设计。
前期准备包括选择题目、查找资料、确定方案、电路设计、电路仿真等。在确定方案时要求学生认真阅读教材，根据技术指标，进行方案分析、论证和计算，独立完成设计。设计工作内容如下：题目分析、系统结构设计、具体电路设计。
学生根据所选课题的任务、要求和条件进行总体方案的设计，通过论证与选择，确定总体方案。此后是对方案中单元电路进行选择和设计计算，称为预设计阶段，包括元器件的选用和电路参数的计算。最后画出总体电路图（原理图和布线图），此阶段约占课程设计总学时的30％。
2.2.2在实验室进行电路安装、调试，指标测试等。
在安装与调试这个阶段，要求学生运用所学的知识进行安装和调试，达到任务书的各项技术指标。
预设计经指导教师审查通过后，学生即可购买所需元器件等材料，并在实验箱上或试验板上组装电路。运用测试仪表调试电路、排除电路故障、调整元器件、修改电路（并制作相应电路板），使之达到设计指标要求。此阶段往往是课程设计的重点与难点，所需时间约占总学时的50％。
2.3撰写总结报告，总结交流与讨论。
撰写课程设计的总结报告是对学生写科学论文和科研总结报告能力的训练。学生写报告，不仅要对设计、组装、调试的内容进行全面总结，而且要把实践内容上升到理论高度。总结报告应包括以下方面：系统任务与分析、方案选择与可行性论证、单元电路的设计、参数计算及元器件选择、元件清单和参考资料目录。除此之外，还应对以下几部分进行说明：设计进程记录，设计方案说明、比较，实际电路图，功能与指标测试结果，存在的问题及改进意见，等等。
总结报告具体内容如下：课题名称、内容摘要、设计内容及要求、比较和选择设计的系统方案、画出系统框图、单元电路设计、参数计算和器件选择。画出完整的电路图，并说明电路的工作原理。组装调试的内容，包括使用的主要仪器和仪表；调试电路的方法和技巧；测试的数据和波形并与计算结果比较分析；调试中出现的故障、原因及排除方法。总结设计电路的特点和方案的优缺点，指出课题的核心及实用价值，列出系统需要的元器件清单，列出参考文献，收获、体会，并对本次设计提出建议。
2.4成绩评定。
课程的实践性不仅体现实际操作能力，而且体现独立完成设计和分析的能力。因此，课程设计的考核分为以下部分：设计方案的正确性与合理性。设计成品：观察实验现象，是否达到技术要求。（安装工艺水平、调试中分析解决问题的能力）实验报告：实验报告应具有设计题目、技术指标、实现方案、测试数据、出现的问题与解决方法、收获体会等。课程设计答辩：考查学生实际掌握的能力和表达能力，设计过程中的学习态度、工作作风和科学精神及创新精神，等等。
3.电子技术课程设计的步骤
在“电子技术基础”理论课程教学中，通常只介绍单元电路的设计。然而，一个实用的电子电路通常是由若干个单元电路组成的。通常将规模较小、功能单一的电子电路称为单元电路。因此，一个电子系统的设计不仅包括单元电路的设计，还包括总体电路的系统设计（总体电路由哪些单元电路构成，以及单元电路之间如何连接，等等）。随着微电子技术的发展，各种通用和专用的模拟和数字集成电路大量涌现，电子系统的设计除了单元电路的设计外，还包括集成电路的合理选用。电子电路的系统设计越来越重要，不过从教学训练角度出发，课程设计仍应保留一定的单元电路内容。
电子系统分为模拟型、数字型及两者兼而有之的混合型三种。
虽然模拟电路和数字电路设计的方法有所不同（尤其单元电路的设计），但总体电路的设计步骤是基本相同的。
电子电路的一般设计方法与步骤包括：总体方案的设计与方案论证、单元电路的设计、单元电路间的连接方法、绘制总体电路草图、关键电路试验、EDA仿真、绘制正式的总体电路图等。
4.电子技术课程设计的效果
学生经过这样系统训练后，各方面技能都通过考核，为后续课程的学习打下了扎实的基础。
参考文献：
［1］高吉祥，易凡，丁文霞等.电子技术基础实验与课程设计（第二版）［M］.北京：电子工业出版社，2006.
［2］杨志忠，华沙，康广荃.电子技术课程设计［M］.北京：机械工业出版社，2008.
关键词：精密仪器设计；实验；教学改革
Reform on experiment teaching in design of precision instruments
Wu Shilin， Zhang Qi， Xiong Jiulong
National University of Defense Technology， Changsha， 410073， China
Abstract： The contents and the experiment items of design of precision instruments are introduced， and several problems that appear in the experiment teaching process are analyzed. Teaching reform measure is put forward， in order to improve the teaching effect.
Key words： design of precision instruments； experiment； teaching reform
课内实验作为实践教学的一部分，不但有助于学生加深对课内知识的理解，同时也有助于教师及时发现学生在学习中存在的问题，便于“对症下药”并改进教学。因此，课内实验对提高教学质量起着非常重要的作用。精密仪器设计课程融合了光电、机械、电工电子、计算机多学科知识，涉及的知识点多，难理解的问题也多。因此，其实践教学的意义更为突出，合理设置课内实验尤为重要。
1 精密仪器设计教学内容
精密仪器设计是测控技术与仪器专业的一门专业必修课，是一门综合性、实践性很强的课程。该课程的教学目的是让学生学会综合运用测控技术与仪器专业所学的测控、机械、电工电子和计算机四大系列基础课程的知识。课程重点讲授以下内容：
（1）精密仪器的总体设计。内容包括设计任务分析、工作原理选择、结构参数和技术指标的确定、造型设计以及总体设计中要遵守的设计原则和设计原理。
（2）精密仪器各分系统设计。内容包括光电系统设计、机械系统设计、电路系统设计、软件系统设计四大部分。具体涉及各分系统组成、作用、设计要求、设计准则及设计要点等。
（3）精密仪器精度理论。仪器设计需要达到一定的技术指标要求，精度是其中最关键的技术指标。精度理论主要内容包括仪器误差来源、仪器误差的分析、仪器误差的综合、仪器精度设计等。
（4）精密仪器可靠性设计。可靠性，是指产品在规定条件下和规定时间内完成规定功能的能力。可靠性设计主要内容包括仪器可靠性建模、可靠性预测、可靠性分配、提高仪器可靠性的技术措施等。
2 精密仪器设计课内实验设置情况及存在的问题分析
2.1 精密仪器设计课内实验设置情况
2.1.1 教学目的
使学生更深刻地理解和掌握精密仪器的基本结构、工作原理、主要技术和设计方法，培养和提高学生分析问题和解决问题的能力。
2.1.2 教学要求
（1）了解精密仪器中机械系统的工作原理及主要结构。
（2）掌握低噪声电路设计方法，完成一种低噪声电路的设计与制作。
（3）掌握仪器电路系统的设计方法，采用单片机系统实现步进电动机的运动控制。
（4）掌握仪器软件系统设计方法，实现步进电动机运动参数采集系统处理算法。
（5）掌握光机电一体化的精密仪器的设计方法，完成精密仪器的总体设计。
2.1.3 教学内容
实验1：精密仪器系统总体设计（必做）
内容提要：完成一种仪器总体设计。题目任选，例如：
（1）便携式近红外光谱仪器总体设计
（2）便携式波形发生器总体设计
（3）体温及心率动态监护仪总体设计
（4）电子秤总体设计
实验类型：设计
学时分配：2
主要仪器设备：计算机、投影仪
实验地点：教室或实验室
备注：课外利用4～6学时完成设计，课上进行总体方案论证答辩
实验2：低噪声电路设计（必做）
内容提要：任选其一
（1）低噪声前置放大电路的设计、制作及评价
（2）低噪声差动放大电路的设计、制作及评价
实验类型：设计
学时分配：2
主要仪器设备：具有噪声测量功能的锁相放大器、晶体管交流毫伏表、示波器、信号源
实验地点：实验室
备注：课外利用2～4学时完成设计，课上焊接电路、调试
实验3：步进电动机控制系统设计（选作）
内容提要：实现步进电动机转角、速度、方向、定位的控制
实验类型：设计
学时分配：2
主要仪器设备：单片机开发系统、步进电动机
实验地点：实验室
备注：课外利用2～4学时完成设计，课上焊接电路、调试系统
实验4：步进电动机运动参数采集系统处理算法设计（必做）
内容提要：实现数据采集系统对步进电动机转角、速度、方向、定位等参数的数据处理算法
实验类型：设计
学时分配：2
主要仪器设备：计算机
实验地点：实验室
备注：课外利用2～4学时完成设计，课上完成软件调试
2.2 存在的问题分析
教学实践证明，以上课内实验设置存在以下几方面的问题：
（1）学时紧张导致教学效果达不到预期
精密仪器设计课内实验要求学生利用课外时间完成设计，而学生进行课内实验时正处在紧张的考研复习阶段，能保证课上认真实验已是不错了，课外准备时间根本无法保证，因此，所设实验均不能按大纲规定保质保量完成，从而很难达到预期的教学效果。
（2）缺乏具体应用背景导致实验特色不突出
由实验内容可以看出，实验2～4均是相对单一的、针对某一知识点设立的，实验未结合具体的仪器进行，总体上感觉与精密仪器设计关系不密切，实验2更像是电子技术相关课程的实验，实验3和4更像是机械工程类课程的实验，没有鲜明的仪器特色。
（3）实验内容要求与课程内涵结合不紧密
除实验1涉及仪器总体设计的知识点外，实验2～4的要求不能明确反映课程内涵要求，精密仪器设计的精华内容，主要是总体设计、精度理论及可靠性设计。精度理论和可靠性设计如何落实，应该在各分系统设计中予以考虑。实验2～4是对仪器电路系统、机械系统及软件系统知识点的落实，但并未从精密仪器的角度予以强调，未突出精密仪器设计中的精度问题及可靠性问题，而仅仅从仪器基本功能实现的角度设立，因此与课程的内涵结合不紧密。
（4）系统性不强，实践验证欠缺
实验1涉及仪器总体设计内容，但仅要求学生完成总体设计，然后在课堂上进行总体方案的论证答辩。学生仅从理论上对总体方案进行了探索，并未进行实践操作与验证，理论脱离实际，该实验的设置违背了课内实验的初衷。
此外，4个实验间关联不强，互相脱节，缺乏系统性，不利于学生对精密仪器设计知识体系的系统学习。
3 实验教学改革的初步思路与拟设实验项目
3.1 实验教学改革的初步思路
课内实验主要针对课程内容中抽象、艰深而适合通过实验解释的部分开设，一般穿插在理论教学期间，对切实提高教学质量起着重要作用，这也是其他实践教学手段难以比拟的。精密仪器设计课程课内实验的开设面临两个主要难点：一是实验点设置较难，如何合理选择实验知识点，对取得最佳的教学效果、突出课程特色、紧扣学科内涵至关重要；二是实验点设置之后，实验的具体实施较难，包括实验设备配置、实验难易程度的把控及实验过程的辅导等。
根据目前所开设实验现状及实验教学实施过程中发现的实际问题，笔者对实验项目设置进行了大幅度改革。利用8学时的课内实验课时，仅开设1个实验项目：从精密仪器总体设计的角度，对某一具体的精密仪器进行分析，重点是其各分系统的组成，各分系统是如何保证仪器精度的，仪器的误差源，仪器的数据处理，仪器的可靠性设计等。这样，用一个实验从不同角度对课程知识点进行检验，不但不用课外附加学时，而且能保证学生理解精密仪器设计所有知识，且能满足课程内涵的要求。
3.2 拟设实验项目（任选其一）
（1）立式光学计结构原理与调试
实验内容如下：
①拆分立式光学计，了解其机械分系统、光学分系统、电路分系统及软件分系统的作用与组成，对立式光学计工作原理进行分析；②根据其光学结构分析其放大倍数；③分析立式光学计原理误差产生的原因，通过调整光学计结构参数，对立式光学计进行原理误差补偿；④用立式光学计测量某物体高度，正确进行测量标定和数据处理；⑤分析如何提高测量精度，保证仪器系统的可靠性。
（2）测量显微镜结构原理与调试
实验内容如下：
①用测量显微镜测量电路板过孔的直径尺寸，并给出测量结果（D±D）；②分析测量显微镜的结构和功能，给出该仪器的性能指标，画出系统的结构布局图；③分析测量显微镜的误差来源及其对测量结果的影响；④设计一个针对小孔直径尺寸自动测量的测量显微镜的结构，画出系统框图、结构布局图；⑤分析提高测量精度的措施，保证仪器系统可靠性。
（3）自选实验项目
由学生自己选择某综合性精密仪器进行分析，重点了解其各分系统的组成，各分系统是如何保证仪器精度的，仪器的误差源，仪器的数据处理，仪器的可靠性设计等。
要求所选仪器是教学实验室或科研课题组现有的，以便对其进行实验验证。
4 结束语
实验教学是学生理论联系实际，进行实践能力训练的重要环节。笔者分析了精密仪器设计课程现设课内实验存在的不足，对课内实验教学改革提出了初步设想，希望能为提高精密仪器设计课程实验教学效果具有参考价值。
参考文献
[1] 浦昭邦.测控仪器设计[M].北京：机械工业出版社，2007.
Wu Shilin， Zhang Qi， Xiong Jiulong
National University of Defense Technology， Changsha， 410073， China
Abstract： The contents and the experiment items of design of precision instruments are introduced， and several problems that appear in the experiment teaching process are analyzed. Teaching reform measure is put forward， in order to improve the teaching effect.
Key words： design of precision instruments； experiment； teaching reform
课内实验作为实践教学的一部分，不但有助于学生加深对课内知识的理解，同时也有助于教师及时发现学生在学习中存在的问题，便于“对症下药”并改进教学。因此，课内实验对提高教学质量起着非常重要的作用。精密仪器设计课程融合了光电、机械、电工电子、计算机多学科知识，涉及的知识点多，难理解的问题也多。因此，其实践教学的意义更为突出，合理设置课内实验尤为重要。
1 精密仪器设计教学内容
精密仪器设计是测控技术与仪器专业的一门专业必修课，是一门综合性、实践性很强的课程。该课程的教学目的是让学生学会综合运用测控技术与仪器专业所学的测控、机械、电工电子和计算机四大系列基础课程的知识。课程重点讲授以下内容：
（1）精密仪器的总体设计。内容包括设计任务分析、工作原理选择、结构参数和技术指标的确定、造型设计以及总体设计中要遵守的设计原则和设计原理。
（2）精密仪器各分系统设计。内容包括光电系统设计、机械系统设计、电路系统设计、软件系统设计四大部分。具体涉及各分系统组成、作用、设计要求、设计准则及设计要点等。
（3）精密仪器精度理论。仪器设计需要达到一定的技术指标要求，精度是其中最关键的技术指标。精度理论主要内容包括仪器误差来源、仪器误差的分析、仪器误差的综合、仪器精度设计等。
（4）精密仪器可靠性设计。可靠性，是指产品在规定条件下和规定时间内完成规定功能的能力。可靠性设计主要内容包括仪器可靠性建模、可靠性预测、可靠性分配、提高仪器可靠性的技术措施等。
2 精密仪器设计课内实验设置情况及存在的问题分析
2.1 精密仪器设计课内实验设置情况
2.1.1 教学目的
使学生更深刻地理解和掌握精密仪器的基本结构、工作原理、主要技术和设计方法，培养和提高学生分析问题和解决问题的能力。
2.1.2 教学要求
（1）了解精密仪器中机械系统的工作原理及主要结构。
（2）掌握低噪声电路设计方法，完成一种低噪声电路的设计与制作。
（3）掌握仪器电路系统的设计方法，采用单片机系统实现步进电动机的运动控制。
（4）掌握仪器软件系统设计方法，实现步进电动机运动参数采集系统处理算法。
（5）掌握光机电一体化的精密仪器的设计方法，完成精密仪器的总体设计。
2.1.3 教学内容
实验1：精密仪器系统总体设计（必做）
内容提要：完成一种仪器总体设计。题目任选，例如：
（1）便携式近红外光谱仪器总体设计
（2）便携式波形发生器总体设计
（3）体温及心率动态监护仪总体设计
（4）电子秤总体设计
实验类型：设计
学时分配：2
主要仪器设备：计算机、投影仪
实验地点：教室或实验室
备注：课外利用4～6学时完成设计，课上进行总体方案论证答辩
实验2：低噪声电路设计（必做）
内容提要：任选其一
（1）低噪声前置放大电路的设计、制作及评价
（2）低噪声差动放大电路的设计、制作及评价
实验类型：设计
学时分配：2
主要仪器设备：具有噪声测量功能的锁相放大器、晶体管交流毫伏表、示波器、信号源
实验地点：实验室
备注：课外利用2～4学时完成设计，课上焊接电路、调试
实验3：步进电动机控制系统设计（选作）
内容提要：实现步进电动机转角、速度、方向、定位的控制
实验类型：设计
学时分配：2
主要仪器设备：单片机开发系统、步进电动机
实验地点：实验室
备注：课外利用2～4学时完成设计，课上焊接电路、调试系统
实验4：步进电动机运动参数采集系统处理算法设计（必做）
内容提要：实现数据采集系统对步进电动机转角、速度、方向、定位等参数的数据处理算法
实验类型：设计
学时分配：2
主要仪器设备：计算机
实验地点：实验室
备注：课外利用2～4学时完成设计，课上完成软件调试
2.2 存在的问题分析
教学实践证明，以上课内实验设置存在以下几方面的问题：
（1）学时紧张导致教学效果达不到预期
精密仪器设计课内实验要求学生利用课外时间完成设计，而学生进行课内实验时正处在紧张的考研复习阶段，能保证课上认真实验已是不错了，课外准备时间根本无法保证，因此，所设实验均不能按大纲规定保质保量完成，从而很难达到预期的教学效果。
（2）缺乏具体应用背景导致实验特色不突出
由实验内容可以看出，实验2～4均是相对单一的、针对某一知识点设立的，实验未结合具体的仪器进行，总体上感觉与精密仪器设计关系不密切，实验2更像是电子技术相关课程的实验，实验3和4更像是机械工程类课程的实验，没有鲜明的仪器特色。
（3）实验内容要求与课程内涵结合不紧密
除实验1涉及仪器总体设计的知识点外，实验2～4的要求不能明确反映课程内涵要求，精密仪器设计的精华内容，主要是总体设计、精度理论及可靠性设计。精度理论和可靠性设计如何落实，应该在各分系统设计中予以考虑。实验2～4是对仪器电路系统、机械系统及软件系统知识点的落实，但并未从精密仪器的角度予以强调，未突出精密仪器设计中的精度问题及可靠性问题，而仅仅从仪器基本功能实现的角度设立，因此与课程的内涵结合不紧密。
（4）系统性不强，实践验证欠缺
实验1涉及仪器总体设计内容，但仅要求学生完成总体设计，然后在课堂上进行总体方案的论证答辩。学生仅从理论上对总体方案进行了探索，并未进行实践操作与验证，理论脱离实际，该实验的设置违背了课内实验的初衷。
此外，4个实验间关联不强，互相脱节，缺乏系统性，不利于学生对精密仪器设计知识体系的系统学习。
3 实验教学改革的初步思路与拟设实验项目
3.1 实验教学改革的初步思路
课内实验主要针对课程内容中抽象、艰深而适合通过实验解释的部分开设，一般穿插在理论教学期间，对切实提高教学质量起着重要作用，这也是其他实践教学手段难以比拟的。精密仪器设计课程课内实验的开设面临两个主要难点：一是实验点设置较难，如何合理选择实验知识点，对取得最佳的教学效果、突出课程特色、紧扣学科内涵至关重要；二是实验点设置之后，实验的具体实施较难，包括实验设备配置、实验难易程度的把控及实验过程的辅导等。
根据目前所开设实验现状及实验教学实施过程中发现的实际问题，笔者对实验项目设置进行了大幅度改革。利用8学时的课内实验课时，仅开设1个实验项目：从精密仪器总体设计的角度，对某一具体的精密仪器进行分析，重点是其各分系统的组成，各分系统是如何保证仪器精度的，仪器的误差源，仪器的数据处理，仪器的可靠性设计等。这样，用一个实验从不同角度对课程知识点进行检验，不但不用课外附加学时，而且能保证学生理解精密仪器设计所有知识，且能满足课程内涵的要求。
3.2 拟设实验项目（任选其一）
（1）立式光学计结构原理与调试
实验内容如下：
①拆分立式光学计，了解其机械分系统、光学分系统、电路分系统及软件分系统的作用与组成，对立式光学计工作原理进行分析；②根据其光学结构分析其放大倍数；③分析立式光学计原理误差产生的原因，通过调整光学计结构参数，对立式光学计进行原理误差补偿；④用立式光学计测量某物体高度，正确进行测量标定和数据处理；⑤分析如何提高测量精度，保证仪器系统的可靠性。
（2）测量显微镜结构原理与调试
实验内容如下：
①用测量显微镜测量电路板过孔的直径尺寸，并给出测量结果（D±D）；②分析测量显微镜的结构和功能，给出该仪器的性能指标，画出系统的结构布局图；③分析测量显微镜的误差来源及其对测量结果的影响；④设计一个针对小孔直径尺寸自动测量的测量显微镜的结构，画出系统框图、结构布局图；⑤分析提高测量精度的措施，保证仪器系统可靠性。
（3）自选实验项目
由学生自己选择某综合性精密仪器进行分析，重点了解其各分系统的组成，各分系统是如何保证仪器精度的，仪器的误差源，仪器的数据处理，仪器的可靠性设计等。
要求所选仪器是教学实验室或科研课题组现有的，以便对其进行实验验证。
摘要 本文从实验课计划和提纲、实验前的准备工作、实验课的实施和总结几个方面介绍了怎样上好计算机课程的实验课。
关键词 计算机课程 实验课
计算机科学的课程不但有较强的理论性，也有较强的实践性，理论和实践是紧密相关、相辅相成，理论指导实践，实践加强对理论的理解，特别是以职业教育为主的大专院校，计算机课程的实验课在教学计划中所占的比重是相当大的，例如，我系计算机专业教学计划中FoxPro程序设计的总课时数是80，其中讲课44课时，实验36课时，由此可见，计算机课程的实验课是计算机教学不可缺少的重要环节，有着举足轻重的作用。
在计算机课程的教学中开设实验课，就是给学生一个理论和实际相结合的机会，学生在实验中必须亲自动手操作，来加深对计算机理论知识的理解，掌握计算机是怎样操作、如何运行的。通过上机实验让学生演示和操作软件的各种功能，了解它的特点和作用，逐步熟悉和掌握软件的功能及使用。尤其是《数据结构》，《高级语言程序设计》，《数据库程序设计》等课程，学生在实验中要自己编写程序，在计算机上进行编辑处理，程序调试和运行，从中可以发现问题，改正错误，学习编程的经验，最终获得所需的结果。因此，如何开好计算机实验课，对促进学生掌握理论知识，提高实践动手能力有积极的作用。下面我们从几个方面来讨论怎样上好计算机课程的实验课。
1．完善的实验课计划和提纲
上机实验计划是实验课的总体安排。包括实验题目、时间、地点、课时分配、实验次数，硬件和软件环境等内容。以便任课老师和实验室管理人员之间能够很好的配合，提前安排上机实验的有关事项。每一次上机实验都要有实验提纲。实验提纲格式为：
（一）实验题目
（二）实验目的
（三）实验要求
（四）实验内容
（五）实验步骤及注意事项
（六）实验思考题
实验提纲必须和实验计划一起编制，两者协调一致，实验提纲是实验计划的具体内容和实施细则。由系或者教研组组织有经验的教学效果比较好的专业课教师，对每一门计算机课程的实验计划和提纲进行精心策划，统一编制，在教学中不管是那个老师上这门课，都要按照统一的实验计划和提纲进行实验，学生在实验提纲的指导和安排下上机，完成实验课程，根据实验提纲执行情况书写实验报告。教师也是按实验提纲的要求来检查实验结果，评定学生成绩。因此，教师在进行实验提纲编制时对每门课程的每一次实验课都要有周密的安排，进行精心的设计。
2．计算机实验课程的准备工作
计算机实验课程的准备工作是非常繁琐同样也是非常重要的，通常包括以下几个方面的工作：
（1）硬件环境
实验室内学生上机所需的计算机及有关外部设备都要能正常运行，功能完好，适合学生上机实验，学生所用的磁盘要合理分配，集中管理，一些辅助教学设备（如投影仪、无尘黑板等）都要能满足上机实验的要求。
（2）软件环境
实验室管理人员要根据实验计划，选择好所需的操作系统软件、高级语言环境、应用系统和辅助教学软件，预先把这些软件装入计算机内并调试好随时可供调用。若有网络环境，管理员要为每一个上机的班级设置各自的帐号，根据实验计划分配所需的软件和必要的权限。另外，版本新、功能强的杀毒软件也是必不可少的，管理人员要随时用它来清除计算机系统内的病毒。
（3）组织和管理
计算机的使用要严格管理，要保持良好的秩序、严令学生遵守实验室各项规章制度，有条件的实验室要实行学生上机自动管理（学生上机之前用上机证划卡，系统自动为学生分配一个机号，该生即可在这台计算机上上机，否则该生不能上机），该系统还可以自动记录学生的上机时间，我们曾经根据这个功能破获了学生盗窃计算机内存芯片的案件。如果实验学生的人数超过计算机台数，最好是分组进行实验，使每个学生都有上机的机会，同时也便于管理和辅导。管理人员要严格控制学生使用外来磁盘，预防计算机病毒带入实验室。
（4）教师和学生
教师要对实验课的全过程进行周密的思考，要避免出现漏洞和疏忽；而学生要按实验提纲作好实验课前的准备工作，特别要学生自己编程上机时，学生一定要在上机前准备好程序，实验时主要是编辑输入程序和调试程序。
3．实验课的实施
计算机实验课是计算机课堂教学的继续，也是教学效果的初步体现。为了上好计算机实验课还必须做好以下工作。
实验课开始时，老师要重申本次实验课的目的和要求，指明实验要点和要注意的事项，对实验中的疑难之处和可能出现的问题要给予必要的提示和说明。在实验过程中学生初次使用的应用软件或生疏命令，教师要首先进行演示和讲解。
在实验中要尽可能发挥计算机的优势，充分利用计算机辅助教学软件和多媒体教学手段，特别是学生进行程序设计的实验时，教师可以先演示和讲解自己在科研工作中开发的一些应用软件，将一些程序设计的经验传授给学生，使学生有了一些感性认识以后能尽快动手进行程序设计。另外，教师要根据教学内容选择一些效果比较好的辅助教学软件，例如，《数据结构》课程的实验课，可选择集编辑、编译、调试为一体的Pascal可视集成环境VP1和算法与数据结构的作业系统AD1，Pascal源程序可以在VP1上可视执行，能同步演示程序和数据的动态视图，为学生理解算法、学习编程，调试程序提供了便利的环境，AD1可对数据结构的程序设计作业进行测试评分，可以大大提高软件基础课的教学效果和质量。
最后一点，对学生的基本技能的训练要有高标准严要求，学生在操作计算机时一定要按规范和标准进行，如，开机、关机、入网、退网等要按正确的步骤，键盘打字的姿势要正确，特别是学生在编程时要训练学生养成良好的编程习惯和风格。要注意培训学生在计算机使用中的应用能力和应变能力，为学生今后独立操作和使用计算机打好基础。
4．实验课的总结
通过上机实验，学生对老师讲授的计算机理论知识、技术和有关算法都有了较为深刻的体会和认识，每个学生都会有不同程度的收获。此时，教师要及时督促学生总结上机实验中的收获，巩固所学的知识。为此，要求学生写好实验报告。
实验报告直接体现了学生上机操作的情况，是对实验过程进行概括和总结，具体内容如下：
（一）班级、学号、姓名、实验时间及课时数
（二）实验题目
（三）实验目的
（四）实验要求
（五）实验过程
关键词：计算机组成原理；实验教学；教学内容；教学过程；教学实践
中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2016）09-0160-02
Discussion and Practice on the Experiment Teaching of the Course of Principle of Computer Organization
LI Ling-hua
（College of Computer Science and Engineering， Dalian Nationalities University， Dalian 116600， China）
Abstract： There are some problems in the teaching of the course of principle of computer organization， such as the strong theorization， the abstractness and the great difficulty to learn. To solve those problems， the teaching design and practice measures in the experiment teaching of the course are stated， and the implementation to closely combine the theory and the practice of the course teaching is explored. The contents and teaching methods of the experiment course are introduced from the aspect of the setting of the theoretical teaching content， the setting of the experimental teaching content， the design of the experiment teaching process， and the method of the experiment teaching. And it is summarized combined with the effect of experiment teaching in order to provide guidance for the experiment teaching of the course of principle of computer organization.
Key words： principle of computer organization； experimental teaching； teaching content； teaching process； teaching practice
1 问题的提出
《计算机组成原理》课程是高校计算机相关专业本科生必修的一门核心专业基础课程，在整个专业课程中具有重要的地位。进行年来，计算机技术无论在软件还是在硬件方面都得到了飞速的发展，计算机系统在人们生产、生活的各个领域都得到了越来越多的应用。《计算机组成原理》课程为这些应用提供了必不可少的基础理论。然而，我们不得不面对这样一个实际情况，那就是《计算机组成原理》课程偏向于计算机硬件，其理论性强，抽象，学习难度大。而我校的教学定位于培养应用型人才，因此，计算机相关专业的学生普遍存在着重视软件相关知识的学习，而轻视硬件相关知识的学习的心理及现状。如何通过课程实验教学的合理组织与安排，达到提高学生学习的主动性，培养学生学习的兴趣，提高课程教学的效果的目的，是一个需要迫切解决的问题。本文结合课程理论教学的实践，从实验课程的理论教学内容的设置、实验教学内容的设置，实验教学过程的设计以及实验教学方法等方面，对实验课程的内容和教学方式进行介绍，并结合实验教学的效果进行了归纳总结，以期为《计算机组成原理》课程实验教学提供思路和借鉴。
2 课程理论教学内容的设置
《计算机组成原理》课程的教育目标定位于使学生掌握单CPU计算机的组成原理与内部运行机制，包括计算机系统的基本组成与结构，计算机硬件的功能部件的组成及工作原理，为学习理解高级语言编写的程序如何被执行的过程和原理提供理论基础。具体教学要求如下：
1）理解各大部件互连构成整机系统的技术以及计算机系统的概念性结构和功能特性。
2）理解单CPU计算机的完整硬件组成、基本运行原理、内部运行机制。
3）能够运用计算机组成的基本原理和基本方法，对有关计算机硬件系统中的理论和实际问题进行计算、分析，并能对一些基本部件进行简单设计。
4）在知识、能力两方面都得到提高。
课程理论课的教学内容按照冯・诺依曼结构划分，包括：
1）计算机中的数据表示和运算方法，包括：定点数的表示和运算、浮点数的表示和运算；
2）计算机中的运算器部件，包括：算术逻辑单元、定点运算器结构、浮点运算器结构；
3）存储系统，包括：存储系统的层次结构、主存储器、高速缓冲存储器、其他形式的高速存储器、虚拟存储器系统、辅助存储器；
4）总线，包括：总线信息传输、总线的工作方式、总线仲裁、总线标准；
5）指令系统，包括：指令格式、寻址方式、指令类型；
6）控制器，包括：控制器的功能和基本结构、指令的执行过程、微程序控制器、硬布线控制器；
7）输入/输出系统，包括：设备、输入/输出接口、输入/输出信息传送控制方式。
3 课程实验教学内容的设置
实验教学内容按照理论教学进程安排，以单元实验为主，每一章节的理论教学内容都对应安排相应的实验教学内容，并再最后安排一次贯穿课程全部内容的综合性实验内容。理论课教学内容与实验项目对应关系如表1所示。
如表1所示，《计算机组成原理》课程的实验由三大类构成，即验证性实验、设计性实验和综合性实验。验证性实验、设计性实验和综合性实验的构成比例为4：3：1。实验内容与理论教学内容紧密结合，目的是加深学生对理论知识的理解。同时，通过合理地安排实验教学过程，培养学生的基本设计能力和实践能力。通过合理的设计教学内容和形式，既帮助学生对计算机硬件系统的各组成部分的结构原理和工作过程有了充分的理解，又提高了学生的学习兴趣，取得了良好的教学效果。
4 实验教学过程的设计与实验教学方法
不同实验性质的实验内容采用不同的教学过程的设计和教学方法。
1）验证性实验的教学过程和教学方法
验证性实验的教学过程包括：学生课前预习，实验课前检查实验内容及要求的讲解实验原理的讲解及实验芯片的介绍操作步骤讲解及示范学生动手实验，教师个别辅导答疑实验验收，评定验收成绩。
2）设计性实验的教学过程和教学方法
设计性实验的教学过程包括：学生课前预习，实验课前检查实验内容及要求的讲解课程理论教学相关原理的回顾实验方法的讲解学生进行实验过程的设计学生设计成果检查学生动手实验教师实验总结实验验收，评定验收成绩。
3）综合性实验的教学过程和教学方法
综合性实验是将前面几个实验中的单元电路组合在一起，构成一台简单的模型计算机。使用的单元电路主要包括运算器、存储器，以及微程序控制器。实验模型机是用微程序控制器实现数据通路的控制，通过执行由机器指令组成的简单程序体现模型机的功能。其教学过程包括：学生课前预习，实验课前检查实验内容及要求的讲解课程理论教学相关原理的回顾模型机工作原理以及操作步骤的讲解操作示范学生动手实验，教师个别辅导答疑实验验收，评定验收成绩。
最后，通过验收成绩和实验报告成绩，综合给出课程实验成绩。
5 结束语
近五年的教学实践表明，《计算机组成原理》实验教学调动了学生做实验的积极性，使学生在实验过程中能主动上手，将抽象的理论知识进行了具体又直观的展示，使理论教学内容得到了形象化和具体化，有利于理论内容的消化理解，有效地提高了学生分析问题、解决问题以及动手实践的能力。
参考文献：
[1] 蔡晓燕， 袁春风， 张泽生. 计算机组成原理实验初探[J]. 计算机教育， 2013（21）：74-78.
[2] 杨泽雪， 闵莉， 王建伟. 计算机组成原理课程实验教学探讨[J]. 计算机教育， 2015（4）：107-110.
[3] 杨欣宇， 李诚， 宋广军， 等. 计算机组成原理实验教学改革探索[J]. 计算机教育， 2013（18）：45-47.
[4] 蒋本珊. 计算机组成原理[M]. 北京： 清华大学出版社， 2013.
1.电子技术课程设计的重点与要求
本课程的重点是电路设计，内容侧重综合应用所学知识，设计制作较为复杂的功能电路或小型电子系统。一般给出实验任务和设计要求，通过电路方案设计、电路设计、电路安装调试和指标测试、撰写实验报告等过程，培养学生综合运用所学知识解决实际问题的能力，提高电路设计水平和实验技能。在实践中着重培养学生系统设计的综合分析问题和解决问题的能力，培养学生创新实践的能力。电子技术课程设计一般要求学生根据题目要求，通过查阅资料、调查研究等，独立完成方案设计、元器件选择、电路设计、仿真分析、电路的安装调试及指标测试，并独立写出严谨的、文理通顺的实验报告。
具体地说，学生通过课程设计教学实践，应达到以下基本要求：建立电子系统的概念，综合运用电子技术课程中所学习到的理论知识完成一个电子系统的设计；掌握电子系统设计的基本方法，了解电子系统设计中的关键技术；进一步熟悉常用电子器件的类型和特性，掌握合理选用器件的原则；掌握查阅有关资料和使用器件手册的基本方法；掌握用电子设计自动化软件设计与仿真电路系统的基本方法；进一步熟悉电子仪器的正确使用方法；学会撰写课程设计总结报告；培养严肃认真的工作作风和严谨的科学态度。
2.电子技术课程设计的教学过程
电子技术课程设计是在教师指导下，学生独立完成课题，达到对学生理论与实践相结合的综合性训练，要求本课程设计涵盖模拟电路知识和数字电路知识，因此课程设计的选题要求包含数字电子技术和模拟电子技术。教学环节可以分为以下四个部分。
2.1课堂讲授。
课程设计开始前，需要确定指导老师。由指导老师通过两学时的教学，明确课程设计的要求，主要内容包括课程介绍、教学安排、成绩评定方法等。在课堂教学环节中，指导老师介绍课题的基本情况与要求，要求学生从多个课题中选择一个。
2.2设计与调试环节。
2.2.1前期准备、方案及电路设计。
前期准备包括选择题目、查找资料、确定方案、电路设计、电路仿真等。在确定方案时要求学生认真阅读教材，根据技术指标，进行方案分析、论证和计算，独立完成设计。设计工作内容如下：题目分析、系统结构设计、具体电路设计。学生根据所选课题的任务、要求和条件进行总体方案的设计，通过论证与选择，确定总体方案。此后是对方案中单元电路进行选择和设计计算，称为预设计阶段，包括元器件的选用和电路参数的计算。最后画出总体电路图（原理图和布线图），此阶段约占课程设计总学时的30％。
2.2.2在实验室进行电路安装、调试，指标测试等。
在安装与调试这个阶段，要求学生运用所学的知识进行安装和调试，达到任务书的各项技术指标。预设计经指导教师审查通过后，学生即可购买所需元器件等材料，并在实验箱上或试验板上组装电路。运用测试仪表调试电路、排除电路故障、调整元器件、修改电路（并制作相应电路板），使之达到设计指标要求。此阶段往往是课程设计的重点与难点，所需时间约占总学时的50％。
2.3撰写总结报告，总结交流与讨论。
撰写课程设计的总结报告是对学生写科学论文和科研总结报告能力的训练。学生写报告，不仅要对设计、组装、调试的内容进行全面总结，而且要把实践内容上升到理论高度。总结报告应包括以下方面：系统任务与分析、方案选择与可行性论证、单元电路的设计、参数计算及元器件选择、元件清单和参考资料目录。除此之外，还应对以下几部分进行说明：设计进程记录，设计方案说明、比较，实际电路图，功能与指标测试结果，存在的问题及改进意见，等等。总结报告具体内容如下：课题名称、内容摘要、设计内容及要求、比较和选择设计的系统方案、画出系统框图、单元电路设计、参数计算和器件选择。画出完整的电路图，并说明电路的工作原理。组装调试的内容，包括使用的主要仪器和仪表；调试电路的方法和技巧；测试的数据和波形并与计算结果比较分析；调试中出现的故障、原因及排除方法。总结设计电路的特点和方案的优缺点，指出课题的核心及实用价值，列出系统需要的元器件清单，列出参考文献，收获、体会，并对本次设计提出建议。
2.4成绩评定。
课程的实践性不仅体现实际操作能力，而且体现独立完成设计和分析的能力。因此，课程设计的考核分为以下部分：设计方案的正确性与合理性。设计成品：观察实验现象，是否达到技术要求。（安装工艺水平、调试中分析解决问题的能力）实验报告：实验报告应具有设计题目、技术指标、实现方案、测试数据、出现的问题与解决方法、收获体会等。课程设计答辩：考查学生实际掌握的能力和表达能力，设计过程中的学习态度、工作作风和科学精神及创新精神，等等。
3.电子技术课程设计的步骤
在“电子技术基础”理论课程教学中，通常只介绍单元电路的设计。然而，一个实用的电子电路通常是由若干个单元电路组成的。通常将规模较小、功能单一的电子电路称为单元电路。因此，一个电子系统的设计不仅包括单元电路的设计，还包括总体电路的系统设计（总体电路由哪些单元电路构成，以及单元电路之间如何连接，等等）。随着微电子技术的发展，各种通用和专用的模拟和数字集成电路大量涌现，电子系统的设计除了单元电路的设计外，还包括集成电路的合理选用。电子电路的系统设计越来越重要，不过从教学训练角度出发，课程设计仍应保留一定的单元电路内容。电子系统分为模拟型、数字型及两者兼而有之的混合型三种。虽然模拟电路和数字电路设计的方法有所不同（尤其单元电路的设计），但总体电路的设计步骤是基本相同的。电子电路的一般设计方法与步骤包括：总体方案的设计与方案论证、单元电路的设计、单元电路间的连接方法、绘制总体电路草图、关键电路试验、EDA仿真、绘制正式的总体电路图等。
关键词：计算机组成原理；实验教学；教学内容；教学过程；教学实践
1问题的提出
《计算机组成原理》课程是高校计算机相关专业本科生必修的一门核心专业基础课程，在整个专业课程中具有重要的地位。进行年来，计算机技术无论在软件还是在硬件方面都得到了飞速的发展，计算机系统在人们生产、生活的各个领域都得到了越来越多的应用。《计算机组成原理》课程为这些应用提供了必不可少的基础理论。然而，我们不得不面对这样一个实际情况，那就是《计算机组成原理》课程偏向于计算机硬件，其理论性强，抽象，学习难度大。而我校的教学定位于培养应用型人才，因此，计算机相关专业的学生普遍存在着重视软件相关知识的学习，而轻视硬件相关知识的学习的心理及现状。如何通过课程实验教学的合理组织与安排，达到提高学生学习的主动性，培养学生学习的兴趣，提高课程教学的效果的目的，是一个需要迫切解决的问题。本文结合课程理论教学的实践，从实验课程的理论教学内容的设置、实验教学内容的设置，实验教学过程的设计以及实验教学方法等方面，对实验课程的内容和教学方式进行介绍，并结合实验教学的效果进行了归纳总结，以期为《计算机组成原理》课程实验教学提供思路和借鉴。
2课程理论教学内容的设置
《计算机组成原理》课程的教育目标定位于使学生掌握单CPU计算机的组成原理与内部运行机制，包括计算机系统的基本组成与结构，计算机硬件的功能部件的组成及工作原理，为学习理解高级语言编写的程序如何被执行的过程和原理提供理论基础。具体教学要求如下：1)理解各大部件互连构成整机系统的技术以及计算机系统的概念性结构和功能特性。2)理解单CPU计算机的完整硬件组成、基本运行原理、内部运行机制。3)能够运用计算机组成的基本原理和基本方法，对有关计算机硬件系统中的理论和实际问题进行计算、分析，并能对一些基本部件进行简单设计。4)在知识、能力两方面都得到提高。课程理论课的教学内容按照冯•诺依曼结构划分，包括：1)计算机中的数据表示和运算方法，包括：定点数的表示和运算、浮点数的表示和运算；2)计算机中的运算器部件，包括：算术逻辑单元、定点运算器结构、浮点运算器结构；3)存储系统，包括：存储系统的层次结构、主存储器、高速缓冲存储器、其他形式的高速存储器、虚拟存储器系统、辅助存储器；4)总线，包括：总线信息传输、总线的工作方式、总线仲裁、总线标准；5)指令系统，包括：指令格式、寻址方式、指令类型；6)控制器，包括：控制器的功能和基本结构、指令的执行过程、微程序控制器、硬布线控制器；7)输入/输出系统，包括：设备、输入/输出接口、输入/输出信息传送控制方式。
3课程实验教学内容的设置
实验教学内容按照理论教学进程安排，以单元实验为主，每一章节的理论教学内容都对应安排相应的实验教学内容，并再最后安排一次贯穿课程全部内容的综合性实验内容。验证性实验、设计性实验和综合性实验的构成比例为4：3：1。实验内容与理论教学内容紧密结合，目的是加深学生对理论知识的理解。同时，通过合理地安排实验教学过程，培养学生的基本设计能力和实践能力。通过合理的设计教学内容和形式，既帮助学生对计算机硬件系统的各组成部分的结构原理和工作过程有了充分的理解，又提高了学生的学习兴趣，取得了良好的教学效果。
4实验教学过程的设计与实验教学方法
不同实验性质的实验内容采用不同的教学过程的设计和教学方法。1)验证性实验的教学过程和教学方法验证性实验的教学过程包括：学生课前预习，实验课前检查实验内容及要求的讲解实验原理的讲解及实验芯片的介绍操作步骤讲解及示范学生动手实验，教师个别辅导答疑实验验收，评定验收成绩。2)设计性实验的教学过程和教学方法设计性实验的教学过程包括：学生课前预习，实验课前检查实验内容及要求的讲解课程理论教学相关原理的回顾实验方法的讲解学生进行实验过程的设计学生设计成果检查学生动手实验教师实验总结实验验收，评定验收成绩。3)综合性实验的教学过程和教学方法综合性实验是将前面几个实验中的单元电路组合在一起，构成一台简单的模型计算机。使用的单元电路主要包括运算器、存储器，以及微程序控制器。实验模型机是用微程序控制器实现数据通路的控制，通过执行由机器指令组成的简单程序体现模型机的功能。其教学过程包括：学生课前预习，实验课前检查实验内容及要求的讲解课程理论教学相关原理的回顾模型机工作原理以及操作步骤的讲解操作示范学生动手实验，教师个别辅导答疑实验验收，评定验收成绩。最后，通过验收成绩和实验报告成绩，综合给出课程实验成绩。
5结束语
近五年的教学实践表明，《计算机组成原理》实验教学调动了学生做实验的积极性，使学生在实验过程中能主动上手，将抽象的理论知识进行了具体又直观的展示，使理论教学内容得到了形象化和具体化，有利于理论内容的消化理解，有效地提高了学生分析问题、解决问题以及动手实践的能力。
参考文献：
[1]蔡晓燕,袁春风,张泽生.计算机组成原理实验初探[J].计算机教育,2013(21):74-78.
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[4]蒋本珊.计算机组成原理[M].北京:清华大学出版社,2013.
[5]白中英,戴志涛.计算机组成原理[M].北京:科学出版社,2013.
