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時(shí)間：2023-07-06 09:29:00
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中圖分類號：TN402 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-9416（2016）10-0176-02
1 引言
隨著半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展，納米尺度的CMOS工藝射頻集成電路（RFIC）在工業(yè)、科技、醫(yī)藥醫(yī)療的應(yīng)用越來越廣泛，且其工作頻率已經(jīng)進(jìn)入微波、毫米波段，如X波段、Ku波段及60GHz應(yīng)用等[1]。然而，當(dāng)電路的工作頻率進(jìn)入到這種高頻頻段時(shí)，電路模型的精度是電路能否成功實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵所在。在電路版圖設(shè)計(jì)之后，通常是利用Assura和Calibre等工具來獲得互連線的寄生電阻和寄生電容。然而，由于電路的寄生電感比寄生電阻和寄生電容復(fù)雜且精度低，很難利用版圖驗(yàn)證設(shè)計(jì)工具得到寄生電感值，因此，需要借助于電磁場仿真軟件對傳輸線進(jìn)行準(zhǔn)確模擬。然而，在電路設(shè)計(jì)初期通常需要考慮用于互連的微帶傳輸線對電路性能的影響，傳統(tǒng)單純利用電磁場仿真軟件進(jìn)行參數(shù)提取的方法無法準(zhǔn)確根據(jù)設(shè)計(jì)要求進(jìn)行參數(shù)調(diào)整。本文構(gòu)建了基于物理特性的互連線模型，該模型的寄生參數(shù)通過傳輸線物理特性和電磁場仿真軟件得到，易于計(jì)算和電路設(shè)計(jì)分析。同時(shí)，該模型的參數(shù)和頻率無關(guān)，易于電路分析，適用于射頻集成電路的設(shè)計(jì)。最后，論文詳細(xì)論述了將模型用于集成電路設(shè)計(jì)中的流程。
2 互連線寄生參數(shù)仿真模型
射頻集成電路設(shè)計(jì)中使用的互連線結(jié)構(gòu)按照其類別可分為兩類：第一類是微帶線是以芯片襯底地作為其地平面，第二類是互連線是以某一金屬層（通常是第一層金屬M(fèi)1）作為其地平面。對于這兩類互連線結(jié)構(gòu)而言，采用襯底地平面作為公共地平面的互連線比采用底層金屬M(fèi)1作為公共地的互連線更加靈活，因?yàn)樵趯?shí)際電路設(shè)計(jì)中受限于電路結(jié)構(gòu)，其底層金屬需要作為信號線進(jìn)行器件之間互連，這種情況下需要采用第一種結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)信號互連。然而，使用底層金屬M(fèi)1作地線可以隔離襯底，減少襯底的損耗，因此在集成電路設(shè)計(jì)中兩種傳輸線結(jié)構(gòu)相互并存。
圖1是互連線的模型圖，該模型為單π集總參數(shù)模型，與常規(guī)的電感π模型相似[2]。圖1中模型并聯(lián)部分表示寄生電容和電阻，串聯(lián)部分表示寄生電感和電阻。在設(shè)計(jì)窄帶寬的電路時(shí)，尤其是進(jìn)行放大器電路設(shè)計(jì)，關(guān)注的是工作頻率附近的參數(shù)。所以，方框模型可以視為獨(dú)立于工作頻率，即模型在窄帶電路設(shè)計(jì)中依舊可以使用。模型中，電感L2和電阻R2為互連線自身的分布電感和分布電阻，包含了集膚效應(yīng)和鄰近效應(yīng)對電路的影響，而并聯(lián)電容和電阻為導(dǎo)線和襯底之間等效電容和等效電阻。
對于該傳輸線模型，其離散參數(shù)的矩陣近似于模擬值和實(shí)際測量值。根據(jù)等效規(guī)則，電路的參數(shù)都可由Y參數(shù)推導(dǎo)得出[3]。在得到每一模塊的參數(shù)后，串聯(lián)電感值，電阻值和并聯(lián)電容值都可以求出。
根據(jù)等效規(guī)則，工作頻帶的S參數(shù)應(yīng)該與模擬和測試值相同。根據(jù)對Y矩陣的定義，可以推導(dǎo)出以下公式：
式中，為工作頻率，函數(shù)real（）和函數(shù)imag（）分別代表著復(fù)數(shù)的實(shí)部和虛部。
以上的公式對于大多數(shù)傳輸線是可用的，無論傳輸線是否對稱。在大多數(shù)情況下，傳輸線的Y1，Y3部分在結(jié)構(gòu)上并不對稱。但是，當(dāng)兩端口的反射系數(shù)的值相同時(shí)，將出現(xiàn)對稱的特殊情況。此時(shí)傳輸線可化簡為相同的部分，且可從電報(bào)方程中得出各元件的值。
在以上的分析中，電容，電感和電阻分別是頻率的參數(shù)，而本模型中各部分?jǐn)?shù)值處理成和頻率無關(guān)的數(shù)值，這將在電路設(shè)計(jì)中產(chǎn)生誤差。由于替換產(chǎn)生的誤差可有下面公式得出：
是仿真實(shí)際S參數(shù)值，是模型的S參數(shù)值。
通常，當(dāng)電路的頻率與正常工作頻率差異較大時(shí)，由于集膚效應(yīng)和鄰近效應(yīng)，這個(gè)誤差將會造成更加嚴(yán)重的影響。依照上述的模型，我們利用電磁場仿真軟件ADS-Momentum構(gòu)建了互連傳輸線，該傳輸線采用第二類結(jié)構(gòu)，該傳輸線位于的TSMC 0.18um射頻/混合信號工藝的第6層金屬上，金屬線寬6um，線長115um。工作頻率為10GHz，根據(jù)公式（2）得到集總參數(shù)模型各個(gè)參數(shù)如下：
為比較模型和實(shí)際電磁場仿真數(shù)據(jù)之間差別，公式（4）中各個(gè)數(shù)據(jù)對應(yīng)模型的S參數(shù)和電磁場仿真軟件得到的S參數(shù)進(jìn)行了對比，圖2是采用電磁場仿真軟件ADS-Momentum和模型部分參數(shù)對比，從圖中可以看出，電磁場仿真軟件的模型和本模型S參數(shù)的誤差遠(yuǎn)離工作頻率段誤差越大，這是由于公式（2）中對頻率進(jìn)行了近似處理，遠(yuǎn)離工作頻率的點(diǎn)采用工作頻率來代替，由于這種代替，數(shù)據(jù)之間誤差越大。在其偏離中心頻率50%位置處（即15GHz和5GHz），模型和Momentum仿真數(shù)據(jù)的差異低于5%。在實(shí)際電路設(shè)計(jì)，通常需要電路設(shè)計(jì)師關(guān)注于傳輸線寄生參數(shù)對電路性能影響，此時(shí)工作頻率點(diǎn)附近模型簡易、準(zhǔn)確是電路設(shè)計(jì)重點(diǎn)，而偏離工作頻率點(diǎn)的模型誤差在窄帶電路設(shè)計(jì)是可以接受的。
3 模型在射頻集成電路設(shè)計(jì)中應(yīng)用
CMOS射頻集成電路設(shè)計(jì)是利用已有的有源器件和無源器件模型進(jìn)行電路設(shè)計(jì)。傳統(tǒng)的集成電路設(shè)計(jì)首先進(jìn)行電路原理圖設(shè)計(jì)，然后進(jìn)行電路版圖設(shè)計(jì)，再進(jìn)行參數(shù)提取，在參數(shù)提取中主要利用Cadence系統(tǒng)自身已有的仿真工具Assura來實(shí)現(xiàn)，在參數(shù)提取結(jié)束后再進(jìn)行后仿真。當(dāng)電路設(shè)計(jì)不滿足要求時(shí)，需要重復(fù)上述過程，然而，在上述的傳統(tǒng)集成電路中，由于參數(shù)提取過程的參數(shù)為分布參數(shù)，難以直接用于電路O計(jì)參數(shù)調(diào)整。同時(shí)，傳統(tǒng)的參數(shù)提取方法只進(jìn)行了電阻和電容的參數(shù)提取，而對寄生電感沒有進(jìn)行提取，這將導(dǎo)致電路設(shè)計(jì)的預(yù)期結(jié)果和實(shí)測結(jié)果出入較大。
為克服傳統(tǒng)的射頻集成電路設(shè)計(jì)的上述不足，可以將本論文的參數(shù)模型和集成電路設(shè)計(jì)相互結(jié)合。圖4是本論文的模型應(yīng)用于射頻集成電路設(shè)計(jì)中流程圖，在原理圖和版圖設(shè)計(jì)中依然類似于傳統(tǒng)的集成電路設(shè)計(jì)方法，但版圖設(shè)計(jì)及參數(shù)提取時(shí)將版圖中的互連線單獨(dú)分離出來，利用電磁場仿真軟件ADS-Momentum電磁場仿真，仿真結(jié)束后利用模型將其中的各個(gè)互連線參數(shù)提取出來，由于互連線的寬度、長度和圖1中模型的各個(gè)參數(shù)密切相關(guān)，故將互連線得到的各個(gè)參數(shù)代入到版圖后仿真設(shè)計(jì)中，檢測互連線參數(shù)是否滿足電路設(shè)計(jì)要求。如果互連線參數(shù)滿足設(shè)計(jì)要求，則電路設(shè)計(jì)完成；否則，根據(jù)要求適當(dāng)調(diào)整互連線參數(shù)，并判斷調(diào)整后參數(shù)是否滿足電路設(shè)計(jì)要求，如果滿足電路設(shè)計(jì)要求，則依據(jù)重新設(shè)計(jì)的要求進(jìn)行版圖調(diào)整，完成電路設(shè)計(jì)。如果調(diào)整后的互連線參數(shù)依然不滿足電路設(shè)計(jì)要求，則依據(jù)要求進(jìn)行原理圖設(shè)計(jì)調(diào)整，然后依次重復(fù)上述過程。如圖3所示。
從上述的電路設(shè)計(jì)流程可以看出，在射頻集成電路設(shè)計(jì)中應(yīng)用本模型可以及時(shí)了解電路中的各個(gè)互連線參數(shù)，根據(jù)電路設(shè)計(jì)要求調(diào)整互連線參數(shù)，滿足電路設(shè)計(jì)要求。在整個(gè)設(shè)計(jì)流程中，首先根據(jù)互連線提取參數(shù)判斷是否滿足電路設(shè)計(jì)要求，進(jìn)而根據(jù)設(shè)計(jì)要求調(diào)整互連線參數(shù)來滿足電路設(shè)計(jì)要求，這將簡化傳統(tǒng)電路設(shè)計(jì)循環(huán)，減少電路設(shè)計(jì)時(shí)間，同時(shí)通過互連線參數(shù)調(diào)整將互連線作為電路設(shè)計(jì)的一部分進(jìn)行綜合考慮，這將有助于提高電路綜合性能。
4 結(jié)語
本文提出了適用電路后仿真的納米尺度互連線模型，該模型基于物理意義而構(gòu)建，模型的各個(gè)參數(shù)皆為集總參數(shù)，各個(gè)參數(shù)都可以通過電磁場仿真軟件而獲得并在集成電路設(shè)計(jì)中進(jìn)行調(diào)整。該集總參數(shù)的模型結(jié)構(gòu)簡單，易于使用，適合于CMOS射頻集成電路設(shè)計(jì)分析中使用，同時(shí)文中給出了該模型應(yīng)用于射頻集成電路設(shè)計(jì)的流程并分析了其特點(diǎn)，分析表明采用文中模型可以根據(jù)電路設(shè)計(jì)要求進(jìn)行調(diào)整互連線的尺寸，并可將互連線參數(shù)作為電路設(shè)計(jì)的一部分進(jìn)行綜合考慮，有助于提高電路綜合性能。
參考文獻(xiàn)
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近幾年，現(xiàn)代化進(jìn)程的加快使得高速公路的建設(shè)方面取得了巨大的成績，這些成績都是有目共睹的。2012年，新疆高速，湖南14條高速相繼通車;2013年廣東7條高速公路通車;2014年底，湖南8條公路通車。由此可見高速公路在日趨緊張的道路交通中，起著不斷緩解的作用。在逐步通車的高速公路上，聯(lián)網(wǎng)收費(fèi)，公路狀況信息化，智能化等先進(jìn)技術(shù)不斷提升。如何讓一個(gè)高速公路的質(zhì)量得以保障？從而可以看出高速公路機(jī)電工程的監(jiān)理技術(shù)與應(yīng)用的重要性。
一、前期監(jiān)理
前期監(jiān)理屬于監(jiān)理的初期部分，一般是在為施工之前進(jìn)行的施工準(zhǔn)備，對于即將施工的過程當(dāng)中的人員思想，設(shè)計(jì)圖紙，施工材料，施工過程等的前期設(shè)計(jì)。通過前期的預(yù)想與實(shí)際施工過程想對應(yīng)，查缺補(bǔ)漏，使得工程更加完善。[1]
1.思想上的高度一致
從思想上認(rèn)同機(jī)電工程的質(zhì)量對于整個(gè)工程的影響，全員重視機(jī)電工程的工作，不可消極怠工。根據(jù)工程的實(shí)際需要安排是否有駐地監(jiān)理，流動監(jiān)理。同時(shí)對于施工過程當(dāng)中出現(xiàn)的問題應(yīng)該敢說，敢問，敢于質(zhì)疑，絕不敷衍了事。協(xié)助上層監(jiān)理部門的視察管理工作。講究科學(xué)的方法，幫助整理施工合同，供應(yīng)商，業(yè)主，施工方等簽訂設(shè)計(jì)合同。很據(jù)監(jiān)理法以及相關(guān)國家規(guī)定，進(jìn)行高速公路機(jī)電工程的工程監(jiān)理。
2.前期監(jiān)理的準(zhǔn)備
一般高速公路建成的過程當(dāng)中，往往是機(jī)電工程的監(jiān)理工程師于承包工程的建筑隊(duì)同時(shí)得到中標(biāo)書，有些時(shí)候甚至比中標(biāo)人還要稍微晚一些。這就造成監(jiān)理工程師實(shí)際上是沒有充分的時(shí)間去了解項(xiàng)目業(yè)主的想法，也沒有時(shí)間去熟悉施工招標(biāo)的文件內(nèi)容以及施工目的，從而使得在監(jiān)理過程當(dāng)中對于整個(gè)施工的過程大方向上沒有足夠的了解，也沒有把握。
所以在工程承包人事實(shí)確定之后，監(jiān)理就應(yīng)該開始和承包人的設(shè)計(jì)人員溝通，從設(shè)計(jì)圖階段就開始進(jìn)入監(jiān)理過程，對圖紙中所涉及的機(jī)電工程的各階段進(jìn)行審核優(yōu)化，聯(lián)合設(shè)計(jì)。更重要的是對于機(jī)電工程來講，工程質(zhì)量中很多都是需要與施工設(shè)計(jì)所選擇的工廠設(shè)備中的型號，規(guī)格等有很大關(guān)系。在機(jī)電工程當(dāng)中，監(jiān)理人員應(yīng)對于所選用的設(shè)備，零件等深入了解并和設(shè)計(jì)人員做以聯(lián)合檢車。在審查過程當(dāng)中，更應(yīng)仔細(xì)，嚴(yán)禁，認(rèn)真并盡量減少不必要的更換，從而保證工程進(jìn)度。
二、中期監(jiān)理
高速公路機(jī)電工程一般都分為收費(fèi)系統(tǒng)，監(jiān)控系統(tǒng)，通信系統(tǒng)三個(gè)部分。而機(jī)電工程施工的特點(diǎn)一般都是時(shí)間較短，而三個(gè)系統(tǒng)之間的施工又關(guān)系緊密，所以監(jiān)理人員要注重有效的控制施工的進(jìn)度，合理安排機(jī)電施工的計(jì)劃用以保證整個(gè)高速公路工程的進(jìn)度，這就要求監(jiān)理人員具備較高的監(jiān)理技術(shù)并對其靈活運(yùn)用。對于高速公路的中期監(jiān)理應(yīng)該做的以下幾點(diǎn)。[2]
1.進(jìn)度監(jiān)理
首先是對于月進(jìn)度的查看，并與月施工的審批計(jì)劃表相對應(yīng)。查看以完成的工作是否在進(jìn)度范圍之內(nèi)，剩余的施工計(jì)劃是否可以實(shí)現(xiàn)，并對于不切實(shí)際的施工計(jì)劃指導(dǎo)施工進(jìn)度。
其次對于正在進(jìn)行的施工進(jìn)度進(jìn)行實(shí)地的跟蹤檢查，其中包括施工負(fù)責(zé)人對于當(dāng)天施工的項(xiàng)目，進(jìn)度等進(jìn)行匯報(bào)，從而使監(jiān)理人員掌握目前施工的動態(tài)。在現(xiàn)場針對所接到的匯報(bào)進(jìn)行巡場考察，是否和匯報(bào)的相符，并對巡場結(jié)果記錄與監(jiān)理目錄當(dāng)中。還有當(dāng)天對于施工過程當(dāng)中哪些對于施工進(jìn)度有所影響，在未來的施工過程當(dāng)中就應(yīng)該盡量避免。
再次是對于施工人員對于施工程序的了解，施工人員是否按照正常施工順序施工，有無不正當(dāng)操作從而影響了施工效率。高速公路的機(jī)電工程屬于外場施工見多的部分，如遇天氣等影響，應(yīng)轉(zhuǎn)外場為內(nèi)場，盡量是施工進(jìn)度處于平衡狀態(tài)。
最后每個(gè)月，承包人應(yīng)對于當(dāng)月的工程進(jìn)度做匯報(bào)總結(jié)，即月進(jìn)度報(bào)表。對于應(yīng)設(shè)定的完成任務(wù)和已完成任務(wù)總結(jié)，對于各系統(tǒng)內(nèi)沒有完成的任務(wù)做總結(jié)。作為監(jiān)理師應(yīng)根據(jù)所交上來的報(bào)表，進(jìn)行現(xiàn)場的實(shí)地考察，對于出現(xiàn)的不正確的數(shù)據(jù)進(jìn)行修改指正，重新整理上報(bào)。對于月報(bào)表，按時(shí)間段整理成柱形圖，線性圖表等便于觀看，與月報(bào)表相對應(yīng)修改日報(bào)表的內(nèi)容。按時(shí)發(fā)送給承包商和標(biāo)主，使其對工程進(jìn)度有詳細(xì)的了解，從而對于工程進(jìn)度能有效控制。
2.質(zhì)量監(jiān)理
首先提高全員的安全意識，做好安全宣傳工作，這也是作為監(jiān)理好工程的一種必要手段，對于工程監(jiān)理，其既不是一個(gè)簡單的工作也不是一個(gè)非常復(fù)雜深奧的東西。但是由于工程的操作范圍涉及面較廣，施工人員文化程度參差不齊，對工程質(zhì)量意識比較薄弱，經(jīng)常左耳進(jìn)右耳出，這就需要監(jiān)理人員不斷的針對工程質(zhì)量進(jìn)行一級一級的宣傳，多次循環(huán)使其潛意識對于工程質(zhì)量提高認(rèn)識。[3]
其次對于工程質(zhì)量的監(jiān)控要強(qiáng)勢有力，對于工程質(zhì)量出現(xiàn)問題的環(huán)節(jié)，人員等在處理上要強(qiáng)勢，絕不將就人情，不能拖泥帶水模糊而過，出現(xiàn)問題的施工人員該撤換就撤換，管理人員該處罰就處罰，堅(jiān)決不可心慈手軟，否則會給整個(gè)工程的質(zhì)量帶來無法估計(jì)的隱患。目前我國的監(jiān)理體制在很大一部就存在此類問題，監(jiān)理人員對于施工質(zhì)量上或是沒有實(shí)權(quán)無法處置，或者模糊帶過不講責(zé)任。這是目前監(jiān)理技術(shù)在應(yīng)用上的難題。
再次，對于監(jiān)理的工作實(shí)施計(jì)劃，要具有可操作性。高速公里的機(jī)電工程很大一部分的專業(yè)性很強(qiáng)，而監(jiān)理人員可能對于專業(yè)知識也有理解不夠到位的時(shí)候。所以對于工程質(zhì)量的監(jiān)理要多學(xué)多問，提出的質(zhì)量問題的改善要具有可操作性。而且在工程質(zhì)檢方面，監(jiān)理人員可以設(shè)置質(zhì)量考核評比等多種手段促進(jìn)施工人員對工程質(zhì)量的努力，例如自檢表，合格的予以獎勵，獎罰分明，管理得當(dāng)。
最后，很多工程的質(zhì)量問題都是在實(shí)地檢查當(dāng)中發(fā)現(xiàn)的，所以監(jiān)理人員在施工場地要堅(jiān)持跟蹤檢查，讓事故在初始階段就被解決，時(shí)刻監(jiān)督施工人員，并安排指導(dǎo)正確的施工方式，普及施工規(guī)范。機(jī)電工程的范圍很廣，出現(xiàn)問題監(jiān)理人員要和施工人員，設(shè)計(jì)人員共同研究，爭取解決。但是出現(xiàn)問題也要嚴(yán)格管理，不能推卸責(zé)任，所以監(jiān)理人員應(yīng)做好責(zé)任管理制度，進(jìn)而使得整個(gè)工程質(zhì)量得以良好的保證。
三、后期監(jiān)理
對于工程的后期監(jiān)理部分，主要是針對機(jī)電工程的三個(gè)部分的統(tǒng)一調(diào)試;對于整個(gè)工程質(zhì)量監(jiān)理過程當(dāng)中有哪些需要注意的地方和施工人員的不足之處等。調(diào)試過程當(dāng)中出現(xiàn)的問題一定要及時(shí)進(jìn)行修改，避免在未來的高速公路使用當(dāng)中造成影響。在機(jī)電工程當(dāng)中應(yīng)注意發(fā)電，配電，送電等各個(gè)部分的使用情況，不可疏忽大意。監(jiān)理人員對于施工人員在施工過程當(dāng)中的表象也應(yīng)有所總結(jié)并匯報(bào)至中標(biāo)人處，對整個(gè)工程和未來即將開展的工程負(fù)責(zé)。
總結(jié)：
在高速公路的機(jī)電工程當(dāng)中，監(jiān)理人員應(yīng)著重與中期的監(jiān)理，時(shí)刻做好監(jiān)理的職責(zé)，為工程質(zhì)量負(fù)責(zé)。機(jī)電工程內(nèi)容較多，需要涉獵的學(xué)科也比較多，而且任何一項(xiàng)工程都不是一蹴而就的這就要求監(jiān)理人員對于工程監(jiān)理要有足夠的耐心，細(xì)心，成為復(fù)合型的監(jiān)理人員。對于監(jiān)理技術(shù)要運(yùn)用得當(dāng)，靈活便捷的使用。
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【中圖分類號】G【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A
【文章編號】0450-9889（2013）08C-0068-03
電子電路分析與應(yīng)用無論是對于教師的教學(xué)來說，還是對于學(xué)生的研習(xí)來講，都是難度較大的一門課程?；诠ぷ鬟^程的教學(xué)方式是學(xué)生在老師的引導(dǎo)之下，通過完成一個(gè)個(gè)工作任務(wù)而開展的教學(xué)實(shí)踐活動方式，這種教學(xué)方式以工作任務(wù)為教學(xué)主線，教學(xué)主體則回歸學(xué)生，教師在整個(gè)教學(xué)活動過程中僅僅起到主導(dǎo)的作用，依據(jù)工作任務(wù)需求、崗位與學(xué)生發(fā)展的需求、相應(yīng)專業(yè)課程改革的需求選取教學(xué)的內(nèi)容。基于工作過程來進(jìn)行教學(xué)是一種可以有效提升學(xué)生綜合素質(zhì)和技能的新型教學(xué)方法，它的目標(biāo)在于讓學(xué)生可以把握其專業(yè)所需的基礎(chǔ)知識技能，具備探索和分析實(shí)際問題的能力，為后面學(xué)習(xí)專業(yè)其他課程做好準(zhǔn)備。
一、高職電子電路分析與應(yīng)用課程的特點(diǎn)分析
高職院校教育的最終目的是培育與經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展相適應(yīng)的，掌握相關(guān)專業(yè)理論與實(shí)踐操作技術(shù)知識，具備從事相關(guān)崗位的全方位的素質(zhì)與綜合就業(yè)技能，適應(yīng)一線技術(shù)崗位的高級技術(shù)型人才。高職教育與一般大學(xué)本科教育，或者是大多數(shù)中等職業(yè)技術(shù)教育不同，大學(xué)本科教育更關(guān)注專業(yè)理論性知識，中等職業(yè)技術(shù)教育則更關(guān)注培養(yǎng)學(xué)生的操作技能。而高職教育中所教的專業(yè)理論知識要求沒有本科教育要求高，僅要求掌握基礎(chǔ)性的理論知識就可以，但對實(shí)踐操作技能卻比中職教育要求更高，高職教育不僅要避免流于本科化，同時(shí)還要防止被中職教育同化。針對電子電路分析與應(yīng)用這門課程來說，由于它在理論方面比較抽象，在實(shí)際教學(xué)的時(shí)候需要去繁化簡地進(jìn)行理論教學(xué)，原則就在于滿足學(xué)生工作崗位實(shí)際需要就可，同時(shí)還要重點(diǎn)加強(qiáng)與實(shí)踐操作結(jié)合緊密的理論部分的講解。教師需要關(guān)注學(xué)生掌握相關(guān)理論知識之后的實(shí)際應(yīng)用技能的培養(yǎng)，淡化那些繁雜理論知識的推理教學(xué)，注重培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)際動手技能。
二、基于工作過程的電子電路分析與應(yīng)用教學(xué)設(shè)計(jì)
（一）設(shè)計(jì)思路
培養(yǎng)具有一線崗位（如電子產(chǎn)品開發(fā)、裝配、檢測、維護(hù)等工作崗位）職業(yè)技能的人才作為目標(biāo)，結(jié)合實(shí)踐操作的工作任務(wù)，并將某些具有代表性的電子商品作為教學(xué)載體，開展以工作過程為基礎(chǔ)的體系化的課程教學(xué)設(shè)計(jì)。在學(xué)生學(xué)習(xí)策略中突出工作過程的實(shí)踐操作方面，選擇基于工作過程的教學(xué)方式，將教學(xué)與操作緊密聯(lián)系在一起，使學(xué)生可以在教學(xué)過程中學(xué)習(xí)操作動手，在具體操作的過程中學(xué)習(xí)到知識，經(jīng)過實(shí)踐性的探究、設(shè)計(jì)、調(diào)試并嘗試自己制作典型電子電路，確保他們可以熟練掌握相關(guān)知識技能，從而適應(yīng)就業(yè)市場對于求職者的需求。
在進(jìn)行課程教學(xué)設(shè)計(jì)的過程中，需要堅(jiān)持下面五點(diǎn)原則：一是在確定電子電路分析與應(yīng)用這門課程的教學(xué)目標(biāo)的時(shí)候，需要以相關(guān)專業(yè)的最終培養(yǎng)方向作為其根據(jù)；二是經(jīng)過解析該課程的教學(xué)目標(biāo)之后，才可以得到確定的能力目標(biāo)評估表；三是確定電子電路分析與應(yīng)用這門課程的具體教學(xué)內(nèi)容時(shí)，則需要根據(jù)崗位技能的實(shí)際需求；四是在進(jìn)行教學(xué)活動設(shè)計(jì)的時(shí)候需要以典型電子產(chǎn)品為載體；五是依照電子生產(chǎn)行業(yè)的實(shí)際操作技術(shù)規(guī)范進(jìn)行教學(xué)考核方案的制定。
（二）設(shè)計(jì)理念
教學(xué)內(nèi)容制定、教學(xué)模式的選擇、教學(xué)實(shí)施方案、教學(xué)評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計(jì)等方面是電子電路分析與應(yīng)用這門課教學(xué)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵所在。在進(jìn)行實(shí)際操作的時(shí)候需要根據(jù)電子行業(yè)、電子相關(guān)企業(yè)的發(fā)展，并結(jié)合當(dāng)?shù)仉娮赢a(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)與電子相關(guān)就業(yè)市場的實(shí)際需要，結(jié)合電子電路分析與應(yīng)用這門課程的特點(diǎn)與教學(xué)目標(biāo)，從相關(guān)專業(yè)的具體規(guī)劃設(shè)計(jì)、課程設(shè)計(jì)等步驟開始，全階段都要加強(qiáng)與校外合作企業(yè)的聯(lián)系，做好這些步驟才可以完成科學(xué)合理的電子電路分析與應(yīng)用課程的教學(xué)設(shè)計(jì)。
（三）“工作過程”分析
基于工作過程的電子電路分析與應(yīng)用教學(xué)方式的基礎(chǔ)就在于“工作任務(wù)”，這種教學(xué)方式強(qiáng)調(diào)每個(gè)學(xué)生都可以參與進(jìn)來，也就是在實(shí)際教學(xué)的過程中，讓學(xué)生真切地參與工作任務(wù)設(shè)計(jì)、執(zhí)行與管理，在完成一個(gè)個(gè)工作任務(wù)的時(shí)候完成實(shí)際教學(xué)內(nèi)容。這種教學(xué)方式往往是采取小組合作的策略，教師與學(xué)生一起設(shè)計(jì)工作任務(wù)，學(xué)生一起又或者是分小組完成整個(gè)工作任務(wù)。
如前所述，電子電路分析與應(yīng)用這門課程在理論與實(shí)際操作技能方面有較高的要求，是相關(guān)專業(yè)的關(guān)鍵課程之一。學(xué)生學(xué)習(xí)這門專業(yè)課程，在生活中有什么用途，怎樣才可以將在這門課程所學(xué)到的知識運(yùn)用在實(shí)際生活中，這是整個(gè)學(xué)習(xí)階段需要解決的關(guān)鍵問題。那么在進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)的時(shí)候怎么才能將這個(gè)關(guān)鍵體現(xiàn)出來呢，答案就在于突出高職院校學(xué)生的具體特點(diǎn)與高職院校教學(xué)的特色，加強(qiáng)培養(yǎng)高職學(xué)生實(shí)際操作能力。基于工作過程的電子電路分析與應(yīng)用教學(xué)設(shè)計(jì)分為以下環(huán)節(jié)：
1.依據(jù)教學(xué)內(nèi)容及學(xué)生學(xué)習(xí)的實(shí)際情況，提出科學(xué)、合理的“工作任務(wù)”。
2.資訊：首先由老師在課堂上進(jìn)行必要的實(shí)驗(yàn)教學(xué)演示，讓學(xué)生理解基礎(chǔ)的理論知識，然后將班級分成幾個(gè)小組進(jìn)行工作任務(wù)的布置，小組的人數(shù)一般為3至5人較為合適，學(xué)生針對自身的工作任務(wù)研討、搜尋相關(guān)資料。
3.計(jì)劃、決策：在這個(gè)環(huán)節(jié)首先由學(xué)生設(shè)計(jì)出具體的工作計(jì)劃，并將其設(shè)計(jì)理念與實(shí)施策略以書面的形式寫出來，然后將方框圖畫出來，并將原理圖也設(shè)計(jì)出來，選取合適的電子元件，如果有需要還可以進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)，在此時(shí)教師可以進(jìn)行適度指導(dǎo)，并開展小組間的交流活動，最后將工作任務(wù)實(shí)施方案確定下來。
4.實(shí)施：學(xué)生自行確定小組中成員的分工情況與成員之間以什么樣的方式進(jìn)行合作，院校給予相關(guān)器材的支持，讓學(xué)生可以正式開展工作任務(wù)的實(shí)施。
5.檢查、評估：工作任務(wù)的評價(jià)工作可以結(jié)合自我評價(jià)、各個(gè)小組間相互評價(jià)與教師評價(jià)這三種方式，并且起主導(dǎo)作用的應(yīng)該是學(xué)生自己，小組間互評只是作為一種輔助方式，而教師在整個(gè)評估環(huán)節(jié)中只是起到一種指導(dǎo)調(diào)控的作用。首先要求學(xué)生以多媒體等形式充分演示工作任務(wù)設(shè)計(jì)得到什么樣的成果與在完成工作任務(wù)的過程中有什么樣的學(xué)習(xí)心得，然后采用5個(gè)級別評分制度進(jìn)行自評，其余小組依據(jù)其演示情況與工作任務(wù)完成成果，進(jìn)行充分討論，然后從成果、溝通表達(dá)能力、小組合作等方面給予評分，教師依據(jù)實(shí)際情況適時(shí)進(jìn)行點(diǎn)評。
（四）基于工作過程的情境化教學(xué)設(shè)計(jì)
我院在實(shí)施基于工作過程的電子電路分析與應(yīng)用這門課程的教學(xué)改革中，通過對本課程傳統(tǒng)教學(xué)模式所構(gòu)建內(nèi)容的深入分析，結(jié)合了大多數(shù)電子企業(yè)典型電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制作過程，本著學(xué)生“夠用、能分析、會操作”的原則，將原有教學(xué)體系下的基本內(nèi)容（半導(dǎo)體元件、基本放大電路、負(fù)反饋放大電路、集成運(yùn)算放大器、振蕩器、直流穩(wěn)壓電源、邏輯代數(shù)基礎(chǔ)、基本門電路、組合邏輯電路、時(shí)序邏輯電路、脈沖產(chǎn)生電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換及數(shù)模轉(zhuǎn)換等）設(shè)計(jì)成了三個(gè)基本教學(xué)情境：OCL音頻功率放大電路，直流穩(wěn)壓電源電路，限時(shí)搶答器電路。三個(gè)學(xué)習(xí)情境都各自有自己的典型工作任務(wù)和學(xué)習(xí)載體，通過完成這些工作任務(wù)，學(xué)生就可以掌握電子分析和制作所需要的基本知識和技能，并把它們有機(jī)地融合在一起。
例如在OCL音頻功率放大器這個(gè)主教學(xué)情境中，設(shè)計(jì)了電子元件的認(rèn)識及檢測、前置放大器、音響音調(diào)控制電路、音頻功率放大器的制作這四個(gè)既相對獨(dú)立，又互相融合的環(huán)節(jié)作為子教學(xué)情境，讓學(xué)生在完成這些“工作任務(wù)”中，能循序漸進(jìn)地完成掌握基本操作技能的目標(biāo)。在直流穩(wěn)壓電源電路環(huán)節(jié)中設(shè)計(jì)了整流濾波電路、直流穩(wěn)壓電源等子學(xué)習(xí)情境。而在限時(shí)搶答器環(huán)節(jié)中則設(shè)置了第一鑒別電路、數(shù)碼顯示電路、計(jì)時(shí)單元電路、報(bào)警電路四個(gè)子學(xué)習(xí)情境。三個(gè)主教學(xué)情境與十個(gè)子學(xué)習(xí)情境相輔相承，構(gòu)成了“基于工作過程”的電子電路分析與應(yīng)用的教學(xué)體系，如圖1所示。
在具體教學(xué)實(shí)踐過程中，教師需要特別注重對每個(gè)學(xué)習(xí)情境中知識與實(shí)踐的有機(jī)結(jié)合，并以學(xué)生為主體，讓學(xué)生通過獨(dú)立資訊―互助討論―獨(dú)立分析來完成工作任務(wù)，保證學(xué)習(xí)過程的完整性和有效性。
下面以“音頻功率放大器的制作”為例，說明基于工作過程的教學(xué)設(shè)計(jì)思路：
了解認(rèn)知階段（對應(yīng)企業(yè)“電子產(chǎn)品組裝與檢測”工作中的識讀電路原理和印刷電路板裝配圖工作過程）：教師下發(fā)項(xiàng)目任務(wù)書，并講解任務(wù)性質(zhì)。在這個(gè)階段主要是學(xué)生在教師的輔導(dǎo)下，了解相關(guān)知識。
資訊階段（對應(yīng)產(chǎn)品生產(chǎn)流程安排）：教師進(jìn)行任務(wù)演示，并指導(dǎo)學(xué)生制定工作計(jì)劃。學(xué)生根據(jù)任務(wù)中的要求，在教師的引導(dǎo)和幫助下，收集、翻閱如元器件、放大電路特點(diǎn)與分析方法等方面的資料，并制定出完成制作、調(diào)試電路工作任務(wù)的具體步驟。
計(jì)劃決策階段（對應(yīng)產(chǎn)品生產(chǎn)材料的采購）：在教師的審核指導(dǎo)下，學(xué)生按方案實(shí)施工作任務(wù)，對于一些關(guān)鍵環(huán)節(jié)進(jìn)行分組討論。例如需要什么樣的電子儀器，如何繪制電路裝配圖，如何分析與調(diào)試電路，在制作中可能會出現(xiàn)什么問題，解決問題的方法等。
實(shí)施階段（對應(yīng)產(chǎn)品的裝配、檢測調(diào)試和性能分析階段）：教師在這個(gè)階段需要進(jìn)行及時(shí)的技術(shù)指導(dǎo)，而學(xué)生則需要集中精力，進(jìn)行電子元器件的檢測、焊接、調(diào)試、電路性能分析、排除故障等工作，并做好每一步驟的記錄，進(jìn)行相關(guān)參數(shù)計(jì)算和分析。此階段是整個(gè)學(xué)習(xí)過程的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，也是學(xué)生最容易出問題和需要老師細(xì)心指導(dǎo)的環(huán)節(jié)，教師一定要認(rèn)真把好這一關(guān)。
檢查階段（對應(yīng)產(chǎn)品開發(fā)制作的總結(jié)階段）：學(xué)生在教師指導(dǎo)下撰寫制作、測試報(bào)告，教師驗(yàn)收學(xué)生的作品。
評價(jià)階段（對應(yīng)產(chǎn)品合格檢查階段）：學(xué)生互相檢查、交流工作學(xué)習(xí)心得，各小組派代表發(fā)言；教師最后進(jìn)行總結(jié)，主要是對學(xué)生工作中的關(guān)鍵點(diǎn)和容易出現(xiàn)的問題進(jìn)行講解和總評等。
實(shí)踐證明，高職基于工作過程的課程教學(xué)改革符合高職院校的辦學(xué)方向，給高職教育實(shí)施職業(yè)特色化教育帶來了新的思路探討方向。廣西機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院應(yīng)用電子專業(yè)在進(jìn)行骨干高職院校建設(shè)過程中，通過實(shí)施基于工作過程的教學(xué)改革，學(xué)生普遍反映能真正學(xué)到了有用的知識，同時(shí)對學(xué)習(xí)也更感興趣。基于工作過程的課程教學(xué)設(shè)計(jì)，不是簡單地改變教學(xué)模式，而是要在課程中大膽引入實(shí)際的工作環(huán)節(jié)，讓學(xué)生接觸實(shí)際，接觸工作，有針對性地進(jìn)行學(xué)習(xí)和訓(xùn)練。加強(qiáng)校企合作是這種教學(xué)改革得以持續(xù)發(fā)展和進(jìn)一步深化的有力保證。
【參考文獻(xiàn)】
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[2]鐘新躍.基于工作過程導(dǎo)向的課程改革實(shí)踐[J].中國校外教育，2010（1）
中圖分類號：G434 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-7712 （2013） 06-0172-02
隨著半導(dǎo)體集成和微電子技術(shù)的迅速發(fā)展，集成電路的品種和數(shù)量與日俱增，應(yīng)用也越來越廣泛，集成電路變得無處不在。集成電路的使用大大簡化了電路的設(shè)計(jì)，并且使系統(tǒng)及設(shè)備的性能指標(biāo)得到了很大提高?！都呻娐吩砼c應(yīng)用》課程作為電子測量技術(shù)與儀器專業(yè)的一門職業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)課程，其內(nèi)容涵蓋電路基礎(chǔ)、模擬電子技術(shù)和數(shù)字電子技術(shù)等多門課程[1]。在本課程的教學(xué)中，我們充分利用了多媒體教學(xué)方式，以動畫形式展現(xiàn)集成電路的相關(guān)知識，大大激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，大大豐富了教學(xué)內(nèi)容，同時(shí)，我們充分利用了計(jì)算機(jī)軟件仿真技術(shù)，將集成電路的典型應(yīng)用電路通過ProtelDXP進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)，擺脫了有限的實(shí)驗(yàn)環(huán)境的限制，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)集成電路相關(guān)知識的同時(shí)掌握了先進(jìn)的計(jì)算機(jī)輔助工具，最后，我們給予了學(xué)生在萬能板上實(shí)現(xiàn)電子電路的機(jī)會，學(xué)生通過親身體驗(yàn)制作和調(diào)試電子電路的過程，讓學(xué)生具備了一定的分析問題和解決問題的能力，同時(shí)收獲了通過自己努力實(shí)現(xiàn)目標(biāo)之后的成就感。經(jīng)過教學(xué)實(shí)踐表明，本課程的教學(xué)內(nèi)容容易實(shí)現(xiàn)，安排合理，學(xué)生參與的積極性高，取得了很好的教學(xué)效果。
一、教學(xué)內(nèi)容的安排
本課程的內(nèi)容繁雜，講授時(shí)間有限，因此結(jié)合我院電子測量技術(shù)與儀器專業(yè)人才培養(yǎng)方案的要求，將本課程的教學(xué)目標(biāo)定位于應(yīng)用，教學(xué)的重點(diǎn)在于典型集成電路芯片及其典型應(yīng)用電路的分析講解、仿真和制作。首先應(yīng)用線性集成穩(wěn)壓器制作出5～15V可調(diào)穩(wěn)壓電源，以供后續(xù)的集成電路應(yīng)用電路使用。接著應(yīng)用運(yùn)放集成電路、定時(shí)集成電路、功放集成電路、非門集成電路和與非門集成電路制作出貼近生活的電子電路。具體教學(xué)內(nèi)容如表1所示。
二、教學(xué)實(shí)施的特色
（一）充分利用多媒體教學(xué)方式
隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展，我們已經(jīng)進(jìn)入了一個(gè)信息化的時(shí)代，多媒體已經(jīng)廣泛的用于教學(xué)領(lǐng)域。多媒體教學(xué)以聲音、圖片、動畫等豐富的媒體形式最大程度地調(diào)動了學(xué)生的視聽感官系統(tǒng)，充分展示了教學(xué)手段的多樣化，改變了傳統(tǒng)的“一張嘴一支粉筆一塊黑板”的教學(xué)模式，為現(xiàn)代教育改革注入了新的生機(jī)和活力，從而為本課程改善教學(xué)效果帶來了福音。
本課程所涉及的集成電路芯片眾多，受到經(jīng)費(fèi)的限制，不可能一一購買給學(xué)生展示，但是采用多媒體教學(xué)方式后，就可以將典型芯片的圖片一一展示給學(xué)生，大大降低了教學(xué)成本，同時(shí)也豐富了學(xué)生的視野。另外，有些集成電路的典型應(yīng)用電路很多，如果采用板書的方式，受到課時(shí)的限制，不可能一一給學(xué)生講解，但是多媒體教學(xué)可以迅速地把課程資源顯現(xiàn)在學(xué)生面前，可以大大節(jié)省教師板書的時(shí)間，使教師可以傳授更多的知識，從而提高教學(xué)效率。同時(shí)，在電路的展示中配以動畫，豐富了電路的生命力，從而大大激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。
（二）充分利用計(jì)算機(jī)軟件仿真技術(shù)
隨著電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，電子產(chǎn)品的設(shè)計(jì)與計(jì)算機(jī)的聯(lián)系越來越緊密。作為以社會需求為第一要務(wù)的高職教育，在《集成電路原理與應(yīng)用》課程的教學(xué)中，我們充分利用現(xiàn)有硬件條件，充分利用計(jì)算機(jī)軟件仿真技術(shù)，培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用集成電路設(shè)計(jì)和分析電子電路的能力。
我們在教學(xué)中使用的軟件是ProtelDXP，學(xué)生已經(jīng)在前續(xù)《電子CAD》課程中學(xué)習(xí)了如何使用該軟件設(shè)計(jì)和仿真電子電路。使用ProtelDXP作電路仿真的基本流程[2]如圖1所示。
在本課程的學(xué)習(xí)中，學(xué)生在ProtelDXP中通過選擇元器件、連接電路、確定元器件參數(shù)實(shí)現(xiàn)集成電路的應(yīng)用電路，還可以方便地對電路進(jìn)行測試和修改，有助于增強(qiáng)學(xué)生對學(xué)習(xí)內(nèi)容的感性認(rèn)識，培養(yǎng)學(xué)生主動思考的能力，而且可以將本專業(yè)所開設(shè)的課程聯(lián)系起來，實(shí)現(xiàn)幾門課程之間的融會貫通，促使學(xué)生學(xué)好相關(guān)專業(yè)課程，并且做到學(xué)以致用。
（三）動手制作電子電路
電子產(chǎn)品的設(shè)計(jì)與制作要求學(xué)生有較強(qiáng)的實(shí)際動手能力，因此，在本課程的教學(xué)中，全班學(xué)生以小組（一般4-5人一組）為單位，要求學(xué)生在已經(jīng)繪制好的電路原理圖基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)出單面PCB圖，然后在萬能板上制作出相應(yīng)的電子電路。
學(xué)生在電路原理圖和單面PCB圖的指導(dǎo)下焊接并調(diào)試電路。在整個(gè)制作和調(diào)試過程中，教師主要起指導(dǎo)作用，在必要時(shí)幫學(xué)生分析故障產(chǎn)生的原因，而學(xué)生才是主體，一切問題得由學(xué)生自己動手解決，從而大大提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的主觀能動性。
制作和調(diào)試電路在整個(gè)教學(xué)過程中占用時(shí)間是最多的，無論多么簡單的電路，總是會有個(gè)別小組出現(xiàn)問題。但是，學(xué)生正是在不斷發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的過程中加深了對所學(xué)知識的理解。另外，電路的調(diào)試離不開常用電子儀器儀表如萬用表、示波器等的輔助，這也讓學(xué)生實(shí)際體會到了在《電子測量技術(shù)》課程所學(xué)習(xí)知識的實(shí)用價(jià)值。
三、結(jié)束語
在本課程的教學(xué)中，通過任務(wù)引領(lǐng)，結(jié)合先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)，學(xué)生在學(xué)中做，做中學(xué)[3]，學(xué)做結(jié)合，充分調(diào)動了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和積極性，學(xué)生的出勤率很高，而且參與率很高。學(xué)生通過動手制作和調(diào)試電路，學(xué)習(xí)能力和動手能力有了較大提高，從一開始遇到問題不知如何是好，到最后能夠查找電路中的簡單故障，可見學(xué)生解決問題的能力有了一定的提高。但是，也存在一些問題。首先，本課程的教學(xué)對教師的要求較高，教師不僅要具備深厚的理論知識水平，還要了解集成電路在實(shí)際應(yīng)用中的情況，這就需要加強(qiáng)與企業(yè)間的聯(lián)系，在這方面需要進(jìn)一步加強(qiáng)。其次，在當(dāng)前的教學(xué)中，受到成本和課時(shí)的限制，集成電路芯片多采用引腳數(shù)量少的插針式元件，避免使用引腳數(shù)量多或貼片封裝形式的元件，這與當(dāng)前集成電路在實(shí)際使用中情況有點(diǎn)相悖，在今后的教學(xué)中需要改進(jìn)。
參考文獻(xiàn)：
【基金項(xiàng)目】湖南省自然科學(xué)基金項(xiàng)目（14JJ6040）;湖南工程學(xué)院博士啟動基金。
【中圖分類號】G642.3 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A 【文章編號】2095-3089（2015）08-0255-01
隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，電子產(chǎn)品向著智能化、小型化和低功耗發(fā)展。集成電路技術(shù)的不斷進(jìn)步，推動著計(jì)算機(jī)等電子產(chǎn)品的不斷更新?lián)Q代，同時(shí)也推動著整個(gè)信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展[1]。因此，對集成電路相關(guān)人才的需求也日益增加。目前國內(nèi)不僅僅985、211等重點(diǎn)院校開設(shè)了集成電路相關(guān)課程，一些普通本科院校也開設(shè)了相關(guān)課程。課程的教學(xué)內(nèi)容由單純的器件物理轉(zhuǎn)變?yōu)榘M集成電路、數(shù)字集成電路、集成電路工藝、集成電路封裝與測試等[2]。隨著本科畢業(yè)生就業(yè)壓力的不斷增加，培養(yǎng)應(yīng)用型、創(chuàng)新型以及可發(fā)展型的本科人才顯得日益重要。然而，從目前我國各普通院校對集成電路的課程設(shè)置來看，存在著重傳統(tǒng)輕前沿、不因校施教、不因材施教等問題，進(jìn)而導(dǎo)致學(xué)生對集成電路敬而遠(yuǎn)之，退避三舍，學(xué)習(xí)積極性不高，繼而導(dǎo)致學(xué)生的可發(fā)展性不好，不能適應(yīng)企業(yè)的要求。
本文結(jié)合湖南工程學(xué)院電氣信息學(xué)院電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的實(shí)際，詳細(xì)闡述了本校當(dāng)前“集成電路原理與應(yīng)用”課程理論教學(xué)中存在的問題，介紹了該課程的教學(xué)改革措施，旨在提高本校及各兄弟院校電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)學(xué)生的專業(yè)興趣，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識。
1.“集成電路原理與應(yīng)用”課程理論教學(xué)存在的主要問題
1.1理論性強(qiáng)，課時(shí)較少
對于集成電路來說，在講解之前，學(xué)生應(yīng)該已經(jīng)學(xué)習(xí)了以下課程，如：“固體物理”、“半導(dǎo)體物理”、“晶體管原理”等。但是，由于這些課程的理論性較強(qiáng)，公式較多，要求學(xué)生的數(shù)學(xué)功底要好。這對于數(shù)學(xué)不是很好的學(xué)生來說，就直接導(dǎo)致了其學(xué)習(xí)興趣降低。由于目前嵌入式就業(yè)前景比較好，在我們學(xué)校，電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的學(xué)生更喜歡嵌入式方面的相關(guān)課程。而集成電路相關(guān)企業(yè)更喜歡研究生或者實(shí)驗(yàn)條件更好的985、211高校的畢業(yè)生，使得我校集成電路方向的本科畢業(yè)生找到相關(guān)的較好工作比較困難。因此，目前我校電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的發(fā)展方向定位為嵌入式，這就導(dǎo)致一些跟集成電路相關(guān)的課程，如“微電子工藝”、“晶體管原理”、“半導(dǎo)體物理”等課程都取消掉了，而僅僅保留了“模擬電子技術(shù)”和“數(shù)字電子技術(shù)”這兩門基礎(chǔ)課程。這對于集成電路課程的講授更增加了難度?！凹呻娐吩砼c應(yīng)用”課程只有56課時(shí)，理論課46課時(shí)，實(shí)驗(yàn)課10課時(shí)。只講授教材上的內(nèi)容，沒有基礎(chǔ)知識的積累，就像空中架房，沒有根基。在教材的基礎(chǔ)上額外再講授基礎(chǔ)知識的話，課時(shí)又遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。這就導(dǎo)致老師講不透，學(xué)生聽不懂，效果很不好。
1.2重傳統(tǒng)知識，輕科技前沿
利用經(jīng)典案例來進(jìn)行課程教學(xué)是夯實(shí)集成電路基礎(chǔ)的有效手段。但是對于集成電路來說，由于其更新?lián)Q代的速度非常快，故在進(jìn)行教學(xué)時(shí)，除了采用經(jīng)典案例來夯實(shí)基礎(chǔ)外，還需緊扣產(chǎn)業(yè)的發(fā)展前沿。只有這樣才能保證人才培養(yǎng)不過時(shí)，學(xué)校培養(yǎng)的學(xué)生與社會需求不脫節(jié)。但目前在授課內(nèi)容上還只是注重傳統(tǒng)知識的講授，對于集成電路的發(fā)展動態(tài)和科技前沿則很少涉及。
1.3不因校施教，因材施教
教材作為教師教和學(xué)生學(xué)的主要憑借，是教師搞好教書育人的具體依據(jù)，是學(xué)生獲得知識的重要工具。然而，我校目前“集成電路原理與應(yīng)用”課程采用的教材還沒有選定。如：2012年采用葉以正、來逢昌編寫，清華大學(xué)出版社出版的《集成電路設(shè)計(jì)》;2013年采用畢查德?拉扎維編寫，西安交通大學(xué)出版社出版的《模擬CMOS集成電路設(shè)計(jì)》;2014年采用余寧梅、楊媛、潘銀松編著，科學(xué)出版社出版的《半導(dǎo)體集成電路》。教材一直不固定的原因是還沒有找到適合我校電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)學(xué)生實(shí)際情況的教材，這就導(dǎo)致教師不能因校施教、因材施教。
2.“集成電路原理與應(yīng)用”課程理論教學(xué)改革
2.1選優(yōu)選新課程內(nèi)容，夯實(shí)基礎(chǔ)
由于我校電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的學(xué)生，沒有開設(shè)“半導(dǎo)體物理”、“晶體管原理”、“微電子工藝”等相關(guān)基礎(chǔ)課程，因此理想的、適用于我校學(xué)生實(shí)際的教材應(yīng)該包括半導(dǎo)體器件原理、模擬集成電路設(shè)計(jì)、雙極型數(shù)字集成電路設(shè)計(jì)、CMOS數(shù)字集成電路設(shè)計(jì)、集成電路的設(shè)計(jì)方法、集成電路的制作工藝、集成電路的版圖設(shè)計(jì)等內(nèi)容，如表1所示。因此，在教學(xué)實(shí)踐中，本著“基礎(chǔ)、夠用”的原則，采取選優(yōu)選新的思路，盡量選擇適合我校專業(yè)實(shí)際的教材。目前，使用筆者編寫的適合于我校學(xué)生實(shí)際的理論教學(xué)講義，理順了理論教學(xué)，實(shí)現(xiàn)了因校施教，因材施教。
表1 “集成電路原理與應(yīng)用”課程教學(xué)內(nèi)容
2.2提取科技前沿作為教學(xué)內(nèi)容，激發(fā)專業(yè)興趣
為了提高學(xué)生的專業(yè)興趣，讓他們了解“集成電路原理與應(yīng)用”課程的價(jià)值所在，在授課的過程中穿插介紹集成電路設(shè)計(jì)的前沿動態(tài)。如：從IEEE國際固體電路會議的論文集中提取模塊、電路、仿真、工藝等最新的內(nèi)容，并將這些內(nèi)容按照門類進(jìn)行分類和總結(jié)，穿插至傳統(tǒng)的理論知識講授中，讓學(xué)生及時(shí)了解當(dāng)前集成電路設(shè)計(jì)的核心問題。這樣不但可以激發(fā)學(xué)生的好奇心和學(xué)習(xí)興趣，還可以提高學(xué)生的創(chuàng)新能力。
2.3開展雙語教學(xué)互動，提高綜合能力
目前，我國的集成電路產(chǎn)業(yè)相對于國外來說，還存在著相當(dāng)?shù)牟罹?。要開展雙語教學(xué)的原因有三：一是集成電路課程的一些基本專業(yè)術(shù)語都是由英文翻譯過來的;二是集成電路的研究前沿都是以英文發(fā)表在期刊上的;三是世界上主流的EDA軟件供應(yīng)商都集中在歐美國家，軟件的操作語言與使用說明書都是英文的。因此，集成電路課程對學(xué)生的英語能力要求很高，在課堂上適當(dāng)開展雙語教學(xué)互動，無論是對于學(xué)生繼續(xù)深造，還是就業(yè)都是非常必要的。
3.結(jié)語
集成電路自二十世紀(jì)五十年代被提出以來，經(jīng)歷了小規(guī)模、中規(guī)模、大規(guī)模、超大規(guī)模、甚大規(guī)模，目前已經(jīng)進(jìn)入到了片上系統(tǒng)階段。雖然集成電路的發(fā)展日新月異，但目前集成電路相關(guān)人才的學(xué)校培養(yǎng)與社會需求存在很大的差距。因此，對集成電路相關(guān)課程的教學(xué)改革刻不容緩?；诖?，本文從“集成電路原理與應(yīng)用”課程理論教學(xué)出發(fā)，詳細(xì)闡述了“集成電路原理與應(yīng)用”課程教學(xué)所存在的主要問題，并有針對性的提出了該課程教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法的改革措施，這對培養(yǎng)應(yīng)用型、創(chuàng)新型的集成電路相關(guān)專業(yè)的本科畢業(yè)生具有積極的指導(dǎo)意義。
關(guān)鍵詞： 高速公路；掙值法；分析
Key words： expressway；earned value method；analysis
中圖分類號：U412.36+6 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-4311（2014）11-0067-02
0 引言
隨著交通領(lǐng)域高速公路機(jī)電工程建設(shè)的不斷壯大和發(fā)展，高速公路機(jī)電工程也如雨后春筍般涌現(xiàn)出來，其特點(diǎn)表現(xiàn)為：①投資規(guī)模大、參建單位多、干擾較多，比較容易影響工程項(xiàng)目施工進(jìn)度。②各工程子系統(tǒng)之間的相互交叉作業(yè)較多，相互關(guān)聯(lián)性較明顯。如：監(jiān)控中心、收費(fèi)系統(tǒng)及管理機(jī)構(gòu)的形式、規(guī)模和布局直接決定著通信系統(tǒng)的傳輸需求，也決定著用電負(fù)荷及供配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)；監(jiān)控系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、收費(fèi)系統(tǒng)及其他子系統(tǒng)的方案又影響到管理機(jī)構(gòu)的布局；而管理機(jī)構(gòu)的布局方案在某種意義上又是監(jiān)控、通信系統(tǒng)方案確定的前提。
1 高速公路機(jī)電工程特點(diǎn)分析
在當(dāng)今的高速公路工程施工中，由于機(jī)電工程各系統(tǒng)之間是相互影響與制約的關(guān)系，因此保證各工作之間的均衡性、連續(xù)性、持續(xù)性就顯得尤為重要，而在高速公路機(jī)電工程施工過程中引入掙值法就恰到好處的解決了這些問題。我們在使用掙值法的時(shí)候，可以先進(jìn)行費(fèi)用、進(jìn)度綜合分析控制，遇到特殊情況的時(shí)候，可以針對費(fèi)用和進(jìn)度的原因進(jìn)行分析，這樣可以對發(fā)展趨勢進(jìn)行預(yù)測，以此掌握項(xiàng)目結(jié)束時(shí)的進(jìn)度和費(fèi)用具體情況；我們通過組織措施、技術(shù)措施、合同措施以及經(jīng)濟(jì)措施等方法確保施工進(jìn)度計(jì)劃，以此進(jìn)行調(diào)整；然后實(shí)行糾偏措施，保證能夠在保證質(zhì)量的前提下完成工程的施工任務(wù)。
2 掙值法分析的原理
掙值法是通過分析項(xiàng)目目標(biāo)實(shí)施與項(xiàng)目目標(biāo)期望之間的差異，判斷項(xiàng)目實(shí)施的費(fèi)用、進(jìn)度績效的一種方法，又稱偏差分析法。它的獨(dú)特之處在于將費(fèi)用和進(jìn)度統(tǒng)一起來考慮，用預(yù)算和費(fèi)用來衡量項(xiàng)目的進(jìn)度，是項(xiàng)目費(fèi)用/進(jìn)度控制系統(tǒng)的重要組成部分。這種方法之所以叫掙值法是因?yàn)樗褂玫揭粋€(gè)關(guān)鍵要素――掙值，也稱為已完成工作預(yù)算費(fèi)用。
2.1 掙值法的三個(gè)基本參數(shù)
①已完工作預(yù)算費(fèi)用。已完成工作預(yù)算費(fèi)用（Budgeted Cost for Work Performed，簡稱BCWP），是指在某一時(shí)刻已經(jīng)完成的工作（或部分工作），以批準(zhǔn)認(rèn)可的預(yù)算為標(biāo)準(zhǔn)所需要的資金總額，又稱“已完成投資額”。由于業(yè)主正是根據(jù)這個(gè)值為承包商完成的工作量支付相應(yīng)的費(fèi)用，也就是承包商獲得（掙得）的金額，故稱掙得值。當(dāng)然，已完成工作必須經(jīng)過驗(yàn)收，符合質(zhì)量要求。
BCWP=已完成工作量×預(yù)算（計(jì)劃）單價(jià)
②計(jì)劃工作預(yù)算費(fèi)用。計(jì)劃工作預(yù)算費(fèi)用（Budgeted Cost for Work Scheduled，簡稱BCWS），即根據(jù)進(jìn)度計(jì)劃，在某一時(shí)刻應(yīng)當(dāng)完成的工作（或部分工作），以預(yù)算為標(biāo)準(zhǔn)所需要的資金總額，又稱“計(jì)劃投資額”。這個(gè)值對衡量項(xiàng)目進(jìn)度和項(xiàng)目費(fèi)用都是一個(gè)標(biāo)尺或基準(zhǔn)。一般來說，除非合同有變更，BCWS在工作實(shí)施過程中應(yīng)保持不變。如果合同變更影響了工作的進(jìn)度和費(fèi)用，經(jīng)過批準(zhǔn)認(rèn)可，相應(yīng)的BCWS基線也應(yīng)作相應(yīng)的更改。
BCWS=計(jì)劃工作量×預(yù)算（計(jì)劃）單價(jià)
③已完工作實(shí)際費(fèi)用。已完工作實(shí)際費(fèi)用（Actual Cost for Work Performed，簡稱ACWP），即到某一時(shí)刻為止，已完成的工作（或部分工作）所實(shí)際花費(fèi)的總金額，又稱“消耗投資額”。ACWP=已完成工作量×實(shí)際單價(jià)
2.2 掙值法的四個(gè)評價(jià)指標(biāo)
①費(fèi)用偏差CV（Cost Variance）。CV是指在某個(gè)檢查點(diǎn)上BCWP與 ACWP之間的差異，即：CV=BCWP-ACWP
當(dāng)CV為負(fù)值時(shí)，即表示項(xiàng)目運(yùn)行超支，實(shí)際費(fèi)用超出預(yù)算費(fèi)用。當(dāng)CV為正值時(shí)，表示項(xiàng)目運(yùn)行節(jié)支，實(shí)際費(fèi)用沒有超出預(yù)算費(fèi)用。
②進(jìn)度偏差SV（Schedule Variance）。SV是指在某個(gè)檢查點(diǎn)上BCWP與BCWS之間的差異，即：
SV=BCWP-BCWS
當(dāng)SV為負(fù)值時(shí)，表示進(jìn)度延誤，即實(shí)際進(jìn)度落后計(jì)劃進(jìn)度。當(dāng)SV為正值時(shí)，表示進(jìn)度提前，即實(shí)際進(jìn)度快于計(jì)劃進(jìn)度。
③費(fèi)用績效指數(shù)CPI（Cost Performance index）。CPI是指BCWP與ACWP的比值，即：CPI= BCWP/ACWP
當(dāng)CPI
當(dāng)CPI>1時(shí)，表示節(jié)支，即實(shí)際費(fèi)用低于預(yù)算費(fèi)用。
④進(jìn)度績效指數(shù)SPI（Schedule Performance index）。SPI是指BCWP與BCWS的比值，即：SPI= BCWP/BCWS
當(dāng)SPI1時(shí)，表示進(jìn)度提前，即實(shí)際進(jìn)度比計(jì)劃進(jìn)度快。
3 掙值法曲線圖的分析（圖1）
可能出現(xiàn)問題的原因分析：①宏觀原因：出現(xiàn)問題較多，主要就是因?yàn)榧夹g(shù)上的原因，計(jì)劃也不夠充分，物價(jià)漲幅大，工期拖延長，就導(dǎo)致工作量大幅增加。②微觀原因：主要是因?yàn)榉倒で闆r嚴(yán)重，管理協(xié)調(diào)不合理，導(dǎo)致工作效率低下；③內(nèi)部原因：溝通不佳，導(dǎo)致員工素質(zhì)較差，增加成本，而且容易發(fā)生事故；④外部原因：因?yàn)樯霞墕挝?、業(yè)主的干擾，國家相關(guān)產(chǎn)業(yè)政策的變動，其他風(fēng)險(xiǎn)因素等；⑤其他原因。
4 掙值法在高速公路機(jī)電工程施工過程中的應(yīng)用舉例
某高速公路機(jī)電工程計(jì)劃工期為12個(gè)月，總預(yù)算費(fèi)用為4000萬。在項(xiàng)目實(shí)施過程中，第6個(gè)月時(shí)項(xiàng)目經(jīng)理對項(xiàng)目的執(zhí)行情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)檢查，數(shù)據(jù)表如表1所示。
第6個(gè)月末時(shí)，已完工程實(shí)際成本為2460萬元，已完成產(chǎn)值為2170萬元，計(jì)劃完成產(chǎn)值為2490萬元。
成本偏差=已完成產(chǎn)值-實(shí)際成本=2170-2460=-290萬元，說明成本超支；
進(jìn)度偏差=已完成產(chǎn)值-計(jì)劃產(chǎn)值=2170-2490=-320萬元，說明進(jìn)度延誤。
費(fèi)用績效指數(shù)=已完成產(chǎn)值/實(shí)際成本=2170/2460
進(jìn)度績效指數(shù)=已完成產(chǎn)值/計(jì)劃產(chǎn)值=2170/2490
我們可以采取掙值法的應(yīng)用對項(xiàng)目進(jìn)行分析，得到的結(jié)論是：工程效率較低、進(jìn)度慢、投入延后，屬于需要重點(diǎn)糾偏的類型，因此應(yīng)該增加高效人員投入，以解決效率低、進(jìn)度慢的問題，在保證工程質(zhì)量的前提下，能夠按時(shí)完工。
5 結(jié)束語
掙值法在我國高速公路機(jī)電工程項(xiàng)目管理中的應(yīng)用還不是很普遍，因此在項(xiàng)目管理中經(jīng)常會出現(xiàn)費(fèi)用和進(jìn)度失控的情況。所以筆者認(rèn)為建立一個(gè)適合高速公路機(jī)電工程項(xiàng)目的掙值法管理系統(tǒng)也就尤為重要，其可以在施工過程中對費(fèi)用、進(jìn)度隨時(shí)進(jìn)行檢查，通過魚刺圖找出出現(xiàn)問題的原因，從而進(jìn)行糾偏，以保證項(xiàng)目的順利實(shí)施。
參考文獻(xiàn)：
[1]建設(shè)工程項(xiàng)目管理[M].中國建筑工業(yè)出版社，2010.
[2]高速公路交通工程及沿線設(shè)施[M].人民交通出版社，1999.
中圖分類號：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-1578（2017）01-0022-02
1 引言
在傳統(tǒng)的講授式電路教學(xué)方法中，學(xué)生是被動的接收者，他們在課堂的注意力主要集中在對知識點(diǎn)的掌握和相關(guān)公式的推導(dǎo)和記憶上，對基本的物理概念和電路本質(zhì)并不清楚。在通常情況下，課堂講述的內(nèi)容直接呈現(xiàn)在教材或是相關(guān)講義上，這對于學(xué)生專心于課堂教學(xué)沒有什么較好的激勵作用，所以傳統(tǒng)的課堂教學(xué)幾乎是在一個(gè)帶有問題的、被動的聽眾面前的一場獨(dú)角戲，師生之間沒有任何的互動，學(xué)生之間更談不上交流、合作學(xué)習(xí)[1-2]。目前很多的學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中只記住相應(yīng)的解題步驟，并不了解其基本概念，當(dāng)題目條件發(fā)生一定變化或是其以前未碰見的題目便無從下手，因此電路教學(xué)方法的改革對提高學(xué)生對電路的基本物理概念和原理的進(jìn)一步理解、學(xué)生的思維能力、自主學(xué)習(xí)能力、激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣等都是至關(guān)重要。利用學(xué)生與學(xué)生的平等關(guān)系進(jìn)行學(xué)習(xí)的交流，進(jìn)而達(dá)到學(xué)生之間的互動[3-4]，從而激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和對電路基本概念的理解。老師在整個(gè)的教學(xué)過程中起主導(dǎo)作用，學(xué)生起主體作用，學(xué)生之間合作學(xué)習(xí)，師生之間協(xié)同教學(xué)，因此本文將基于Peer-Instruction（以下簡稱PI）理論的協(xié)同教學(xué)法應(yīng)用在電路課程教學(xué)中，取得了良好的效果。
2 基于Peer-Instruction理論的協(xié)同教學(xué)法
Peer-Instruction理論是哈佛大學(xué)著名教授Eric Mazur創(chuàng)立的，變傳統(tǒng)的單一講授為基于問題的自主學(xué)習(xí)和學(xué)習(xí)之間的合作探究。堅(jiān)持以學(xué)生為主體，教師為主導(dǎo)的教學(xué)理念，是將傳統(tǒng)的灌輸式授課形式轉(zhuǎn)化為學(xué)生的合作學(xué)習(xí)、自主性學(xué)習(xí)的形式，重在培養(yǎng)獨(dú)立自主學(xué)習(xí)能力，實(shí)現(xiàn)多元化主體的互動、師生協(xié)同教學(xué)[5]。
基于Peer-Instruction理論的協(xié)同教學(xué)法的基本目標(biāo)是利用課堂時(shí)間進(jìn)行學(xué)生互動、師生互動，把相應(yīng)的注意力學(xué)習(xí)的概念上來，而不是傳統(tǒng)的對教材或講義上細(xì)節(jié)內(nèi)容的詳細(xì)介紹，基于PI的協(xié)同教學(xué)發(fā)是由一系列關(guān)鍵知識點(diǎn)的簡短講授構(gòu)成，每個(gè)關(guān)鍵知識點(diǎn)一個(gè)相關(guān)的概念測試題目，也就是學(xué)生所討論的知識點(diǎn)的概念測試小題目。教師在整個(gè)教學(xué)過程中講述內(nèi)容的重點(diǎn)、難點(diǎn)和關(guān)鍵點(diǎn)，啟發(fā)學(xué)生思維，營造一個(gè)學(xué)生互動、師生協(xié)同教學(xué)的環(huán)境，通過某些能夠影響學(xué)生認(rèn)知能力的問題來調(diào)動他們的學(xué)習(xí)主動性，并逐步激發(fā)，引導(dǎo)學(xué)生合作學(xué)習(xí)、積極討論，培養(yǎng)其批判性思維，并使學(xué)生在獲得更多知識的同時(shí)能反思自己和別人的觀點(diǎn)，最后完全理解問題本質(zhì)[6]?；赑eer-Instruction理論的協(xié)同教學(xué)法特別為學(xué)生設(shè)計(jì)了相應(yīng)的基本概念測試題，在簡短的測試后便可與同學(xué)相互討論，合作學(xué)習(xí)，使學(xué)生有機(jī)會爭辯，交流，共同解決問題，從而對物理概念和電路本質(zhì)理解更深刻。學(xué)習(xí)者在與他人的相互辯論、相互影響、相互交流之中達(dá)到更完善的發(fā)展。
Peer-Instruction理論的協(xié)同教學(xué)法設(shè)計(jì)的概念測試題與傳統(tǒng)的題目考核方向不一樣，其重概念、輕直接帶公式計(jì)算。某些題目看似簡單，卻能有效地檢測學(xué)生對相關(guān)概念的理解正確與否，從而引發(fā)學(xué)生的討論，真正理解基本概念。當(dāng)學(xué)生在課堂上的時(shí)間大部分用來理解理解基本概念，因此在課堂上便沒有相應(yīng)的時(shí)間來進(jìn)行相關(guān)內(nèi)容解題技巧的訓(xùn)練，為此，特將解題技巧的訓(xùn)練放到課外作業(yè)，因?yàn)檎n外作業(yè)和課外學(xué)生討論部分有相應(yīng)充足的時(shí)間來進(jìn)行解體技巧訓(xùn)練，這樣一來基本物理概念和解題技巧都得到了訓(xùn)練，基本概念的準(zhǔn)確理解是有助于解題技巧的訓(xùn)練的，因此不必?fù)?dān)心學(xué)生的解題能力得不到訓(xùn)練。
3 基于Peer-Instruction理論的協(xié)同教學(xué)法的教學(xué)組織
基于Peer-Instruction理論的協(xié)同教學(xué)法不同于傳統(tǒng)教學(xué)對課本或講義中各個(gè)層次和知識點(diǎn)的詳細(xì)講解，而是由大量關(guān)鍵知識點(diǎn)的簡短講授構(gòu)成，每個(gè)知識點(diǎn)都有一個(gè)需要討論的概念性小測試題目。學(xué)生課前事先預(yù)習(xí)，課堂給簡短時(shí)間作答，然后學(xué)生相互討論并可修改答案，該過程一方面可促使學(xué)生思考并理解問題，另一方面也給教師提供了一個(gè)評判學(xué)生對該基本概念的理解程度。如選擇正確答案的學(xué)生比例太低，教師則可放慢講解速度。然后通過另外一個(gè)概念測試題來再次評估學(xué)生對該知識點(diǎn)的掌握情況。教學(xué)組織流程圖如圖1所示。
課堂教學(xué)組織安排：
（1）概念題目測試 1分鐘
（2）學(xué)生思考時(shí)間 1分鐘
（3）學(xué)生作答（選擇題） 1分鐘
（4）學(xué)生互動，說服同伴（Peer-Instruction） 12分鐘
（5）修改答案并提交最后答案 1分鐘
（6）反饋給教師：公布正確答案和成績分布 1分鐘
（7）講解正確答案（含知識點(diǎn)的簡短講授） 5分鐘
（8）另一測試題評估學(xué)生掌握情況 3分鐘
（9）提交答案并復(fù)習(xí)該概念和講解相應(yīng)解體技巧 6分鐘
重要知識點(diǎn)可按照上述的安排進(jìn)行教學(xué)組織，約20分鐘左右，簡單知識點(diǎn)可省略（8）（9）步，整個(gè)知識點(diǎn)教學(xué)約10分鐘左右。該方法可使得教師實(shí)時(shí)了解學(xué)生對該知識點(diǎn)的掌握情況，以防止學(xué)生對知識點(diǎn)的理解程度與教師的預(yù)期教學(xué)效果之間的鴻溝越來越大，因?yàn)殡S時(shí)間的增長，學(xué)生的不理解就會導(dǎo)致失去對該課程的學(xué)習(xí)興趣，從而使得整個(gè)課程的教學(xué)失敗。
從表1可知，在實(shí)施了基于Peer-Instruction理論的協(xié)同教學(xué)法后，學(xué)生對基本概念的理解比傳統(tǒng)教學(xué)法的正確率高，由圖1的期末考試成績對比可以看出，實(shí)施PI教學(xué)法的期末考試平均分比傳統(tǒng)的平均分高10.3分，最低分?jǐn)?shù)也比傳統(tǒng)教學(xué)法的最低分?jǐn)?shù)高，因此對基本概念的較好理解可使得在傳統(tǒng)計(jì)算題的成績得到了提高。
4 結(jié)語
電路課程是電氣信息類的重要專業(yè)基礎(chǔ)課，通過在該課程中使用基于Peer-Instruction理論的協(xié)同教學(xué)法能有效提高學(xué)生對基本概念的理解，從而提高該課程的教育教學(xué)質(zhì)量和學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力，讓學(xué)生養(yǎng)成終身學(xué)習(xí)的習(xí)慣，把學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)化為自覺的行為。采用該教學(xué)方法在提高學(xué)生對基本概念和期末成績的同時(shí)，通過培養(yǎng)學(xué)生的批判性思維，比起那些只掌握了專門知識體系的人，這樣的學(xué)生更具有靈活性和適應(yīng)性，更有可能進(jìn)行創(chuàng)新，成為能夠終身為社會服務(wù)的現(xiàn)代化人才。
參考文獻(xiàn)：
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1 高填路基的穩(wěn)定施工技術(shù)
1、基底處理技術(shù)
地基處理按一般路基施工規(guī)程進(jìn)行，將雜草、樹根、有機(jī)土等雜物用推土機(jī)推出邊樁以外集中棄至棄土場，請監(jiān)理工程師檢查確認(rèn)后,再用推土機(jī)將作業(yè)區(qū)段推平順，形成橫向1%-2%排水坡，并用壓路機(jī)碾壓原地面，壓實(shí)度與路堤相應(yīng)部位的要求相同。陡坡地帶自下而上挖臺階，隨開挖隨填筑，局部松軟、側(cè)擠起層部分應(yīng)翻挖換填土或調(diào)整土的含水量。
2、路基填筑技術(shù)
用挖掘機(jī)、自卸汽車裝運(yùn)填料，專人負(fù)責(zé)指揮卸車，第一層按松鋪厚度50cm攤鋪。推土機(jī)整平后，用水準(zhǔn)儀測出松鋪厚度，同時(shí)邊攤鋪邊用酒精燃燒法或其它方法多點(diǎn)檢測攤鋪含水量，同一填層的含水量要基本一致。
3、含水量的確定
經(jīng)試驗(yàn)，最佳含水量為10%。本段路基施工時(shí)，含水量控制在8%-12%范圍內(nèi)，即可滿足壓實(shí)要求。
4、碾壓技術(shù)
第一、先用壓路機(jī)靜壓兩遍找平，速度控制在2km/h以內(nèi)，橫向搭接40cm，縱向搭接2m。
第二、振動碾壓一遍。壓路機(jī)由兩側(cè)向線路中心碾壓。碾壓搭接長度及碾壓速度必須符合上述要求。
5、檢測技術(shù)
第一、用K30檢測地基系數(shù)和灌砂法檢測壓實(shí)系數(shù)。檢測點(diǎn)沿線路中線呈S型布置，每100m布設(shè)3個(gè)點(diǎn)。若檢測未能達(dá)到規(guī)范要求，則繼續(xù)碾壓，每碾壓一遍檢測一次，直至壓實(shí)指標(biāo)合格為止。
第二、用精密水準(zhǔn)儀檢查壓實(shí)后標(biāo)高，通過比較松鋪厚度與兩次標(biāo)高之差值計(jì)算出松鋪系數(shù)。
2 高填路基中灌漿法的應(yīng)用
（一）高填路基中灌漿法說明
高填路基施工中所采用的灌漿法就是依據(jù)物理化學(xué)原理，利用機(jī)械設(shè)備將具有固化和抗?jié)B性能的漿液入某種介質(zhì)的間隙（孔隙或裂隙等）或結(jié)構(gòu)面內(nèi)，并使之在一定范圍內(nèi)擴(kuò)散和固化，以達(dá)到提高地基強(qiáng)度、降低滲透性、改善地基物理力學(xué)性質(zhì)的一種方法。
（二）高填路基中灌漿法的應(yīng)用
1、灌漿方案的選擇
高填路基的灌漿處理一般對于強(qiáng)度很低的淤泥層采用壓密灌漿，對于較硬的亞粘土為霹裂灌漿，對沙粒層多采用滲透灌漿。灌漿類型可以單獨(dú)應(yīng)用，也可能兩三種類型單獨(dú)應(yīng)用，彼此相輔相成，從而形成滲透—劈裂—充直—置換—壓密—復(fù)合的作用。
灌漿方案選擇是進(jìn)行灌漿施工首先要解決的問題，一般把灌漿方法和灌漿材料的選擇放在首要地位，同時(shí)還應(yīng)綜合考慮工程地質(zhì)條件、工程性質(zhì)等。依據(jù)高填路基公路工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，灌漿方案選擇一般遵循以下主要原則：
第一、高填路基的灌漿一般采用水泥漿液或水泥粉煤灰漿液。
第二、當(dāng)軟弱土層上部有硬殼存在時(shí)，將其作為封壓層；當(dāng)無這種硬殼或不發(fā)育時(shí)，可在地表做一粘土墊層，厚約0.5m,以此墊層作為封壓層，或在地基年壓后形成風(fēng)壓層。
第三、對于上部砂礫層較多的軟弱土層，一般宜用分段式自上而下灌漿，對于上部砂礫層少或沒有的軟弱土層，一般宜用分段式自上而下灌漿。
2、漿液擴(kuò)散半徑的確定
漿液擴(kuò)散半徑是一個(gè)重要的參數(shù)，可按理論公式估算。如選用參數(shù)接近于實(shí)際條件，則計(jì)算值具有一定的參考價(jià)值；當(dāng)?shù)鼗鶙l件較復(fù)雜或計(jì)算參數(shù)不易選準(zhǔn)時(shí)，就應(yīng)通過現(xiàn)場灌漿試驗(yàn)來確定。
3、灌漿壓力
灌漿壓力是將液擴(kuò)散沖填、擠實(shí)的能量。在保證灌漿質(zhì)量的前提下,壓力大,擴(kuò)散距離大,有助提高土體強(qiáng)度；擔(dān)當(dāng)壓力超過受注地層的自重和強(qiáng)度時(shí),可能導(dǎo)致地基及其上部結(jié)構(gòu)的破壞。所以在施工中,一般都以不使地層結(jié)構(gòu)破壞或僅法生局部和少量的破壞作為確定地基允許灌漿壓力的基本原則。
進(jìn)行灌漿試驗(yàn)時(shí),一般采用逐漸提高壓力方法,求得灌漿壓力與灌漿量關(guān)系曲線,當(dāng)壓力升至某一數(shù)值,灌漿量增大,表明地層結(jié)構(gòu)發(fā)生破壞或孔隙尺寸已被擴(kuò)大,因而可把此時(shí)的壓力作為確定容許灌漿壓力的依據(jù)。
4、灌漿量
在正常情況下理論上注入的耗漿量,應(yīng)充填到顆粒之間的孔隙中,或沿層理或裂隙劈裂式注入。每孔（段）漿液注入量可用以下計(jì)算公式計(jì)算：
Q=A∏R2He?
式中:Q為每孔（段）注入量（m3）；A為漿液的損耗系數(shù),一般A=1.15～1.30；R為漿液有效擴(kuò)散半徑（m）；H為灌漿孔（段）深（m）；e為空襲率；?為漿液充值系數(shù)。
5、灌漿孔的布置方式
漿液擴(kuò)散半徑（R）確定后，灌漿孔距（L）取值范圍也就確定了，其取值范圍在R≤L≤2R之間。
高填路基灌漿設(shè)計(jì)一般為多排灌漿孔，不同排上的灌漿設(shè)計(jì)一般有兩種布置方式，一種為矩形排列，即前排孔與后排孔沿公路軸線方向上平行；另一種為三角形排列，即前排孔的位置與后排孔的位置沿公路軸線方向上錯(cuò)開1/2的孔距。在灌漿孔距取值范圍內(nèi)，合理的孔距可以保證工程質(zhì)量，降低工程造價(jià)，孔距選擇應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：
孔距應(yīng)依據(jù)土層性質(zhì)和構(gòu)造物來確定，當(dāng)高填路基中砂層較厚或?qū)永磔^發(fā)育時(shí)，L在1.5R～2R之間；當(dāng)軟弱土層中砂層理不發(fā)育時(shí)，L取值在R～1.5R之間。橋頭、涵洞等構(gòu)造物部位L取值應(yīng)偏小一些。另外，需要說明的是高填路基灌漿治理宜采用多排灌漿空，排距宜與孔距相等，布孔原則以三角形方式為主，矩形方式為次。
3 施工中應(yīng)注意的問題
(1)嚴(yán)格控制填層厚度和填筑寬度。每層初平完成后，對填層厚度進(jìn)行檢查，確保每層填筑的厚度控制在30cm之內(nèi)，以防填土沉降過多，發(fā)現(xiàn)超厚現(xiàn)象及時(shí)采取相關(guān)措施減薄。推土機(jī)在初鋪時(shí)，攤鋪的寬度比設(shè)計(jì)寬度加大50cm，以保證路基邊部壓實(shí)。
(2)路堤填筑時(shí)，做到工地現(xiàn)場隨時(shí)有領(lǐng)工員值班，對路堤填筑進(jìn)行實(shí)行全過程指揮，使填層厚度、平整度、壓實(shí)度等處于良好的受控狀態(tài)，保證填筑過程符合規(guī)范要求。
(3)嚴(yán)格控制填層土質(zhì)，選擇經(jīng)試驗(yàn)合格的填料進(jìn)行填筑，含有有害雜質(zhì)及未經(jīng)處理的劣質(zhì)土不得使用。當(dāng)填料為不同土質(zhì)時(shí)，采取不同土質(zhì)分別填筑的方式，每種填料連續(xù)填筑層累計(jì)厚度不小于50cm。將強(qiáng)度較小、透水性差的土填在下層，強(qiáng)度較大、土質(zhì)較好的優(yōu)良土填于上層。
(4)嚴(yán)格進(jìn)行壓實(shí)度的試驗(yàn)檢測。每填完一層由隊(duì)部試驗(yàn)室負(fù)責(zé)進(jìn)行檢測，經(jīng)理部中心試驗(yàn)室經(jīng)常性地對壓實(shí)薄弱環(huán)節(jié)進(jìn)行抽檢，發(fā)現(xiàn)壓實(shí)度不合格的情況，及時(shí)采取適當(dāng)?shù)拇胧┻M(jìn)行處理，必要時(shí)采用強(qiáng)夯處理，確保路基的填筑壓實(shí)符合規(guī)范要求。
(5)結(jié)合永久排水做好施工期間的臨時(shí)排水工作。每層填筑完畢后，在填層面做成2%～4%的橫向路拱，并在路基兩側(cè)做土埂排水，土埂開槽排出路面積水，并在開槽處沿邊坡用砂漿做急流槽，使雨水順急流槽排入邊溝，不至于沖刷邊坡。路堤坡腳及時(shí)做好臨時(shí)或永久性排水溝，保證路基邊坡排水通暢。
(6)嚴(yán)格控制路堤滲水部分的填筑材料，選取水穩(wěn)性高及滲水性好的填料進(jìn)行填筑，防止?jié)B透動水壓破壞路堤邊坡的穩(wěn)定。
4 結(jié)語
高填路基施工技術(shù)在公路工程施工中的應(yīng)用是提高公路工程施工質(zhì)量的重要途徑，在進(jìn)行高填路基施工時(shí)一定要做好各項(xiàng)施工要點(diǎn)的相關(guān)施工技術(shù)，確保高填路基施工以及整個(gè)公路工程的施工質(zhì)量。
引言
液壓傳感器是工業(yè)液壓監(jiān)測中最為常用的一種傳感器，能將液體壓力信號轉(zhuǎn)換為直流4～20mA或直流0～10V電信號輸出，在工業(yè)自動控制中通常配合專用模擬量輸入模塊應(yīng)用于可編程序控制系統(tǒng)（PLC）。然而模擬量信號在傳輸過程中容易受到數(shù)字量信號、交流輸入信號、外部強(qiáng)干擾源等的干擾，模擬量受干擾已經(jīng)成為了自動控制系統(tǒng)的一個(gè)難題。基于此筆者提出了一種基于LM331集成電路的液壓監(jiān)測系統(tǒng)，將液壓傳感器輸出電壓信號轉(zhuǎn)換為高速脈沖的數(shù)字量信號輸出到PLC，既能夠?qū)崿F(xiàn)液壓的實(shí)時(shí)檢測，同時(shí)有效地解決模擬量抗干擾問題。
1 LM331集成電路簡介
LM331是美國NS公司生產(chǎn)的性價(jià)比較高的集成芯片，是一種非常理想的精密電壓/頻率轉(zhuǎn)換器，可用于制作簡潔、低成本的模數(shù)轉(zhuǎn)換器。當(dāng)作為壓/頻轉(zhuǎn)換器使用時(shí)，LM331輸出脈沖鏈的頻率精確度與輸入端施加的電壓成比例變化，體現(xiàn)了壓/頻轉(zhuǎn)換器的特有的優(yōu)勢，可輕松應(yīng)用于所有的標(biāo)準(zhǔn)壓/頻轉(zhuǎn)換場合。LM331為雙列直插式8引腳的芯片，結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。
LM331各引腳功能如下：管腳1是脈沖電流輸出端，內(nèi)部相當(dāng)于脈沖恒流源；管腳2是用于調(diào)節(jié)輸出端脈沖電流幅度；管腳3是脈沖電壓輸出端OC門結(jié)構(gòu)，輸出脈沖寬度Tw；管腳7是提供給比較器的基準(zhǔn)電壓；管腳8是工作電壓范圍為4～40V的電源Vcc。LM331集成電路線性度好、外接電路簡單、非線性失真小、變換精度高，數(shù)字分辨率可達(dá)12位，并且容易保證轉(zhuǎn)換精度。
2 液壓監(jiān)測系統(tǒng)架構(gòu)
為了提高模擬量的抗干擾能力和節(jié)約成本，本液壓監(jiān)測系統(tǒng)使用基于LM331的V/F變換電路作為模擬量采集電路。液壓傳感器將接受到的壓力信號轉(zhuǎn)換為0～10V的直流電壓信號，直流電壓信號再通過V/F變換電路變換為脈沖信號，PLC接受到脈沖信號后，經(jīng)過運(yùn)算處理可采集到液壓的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，系統(tǒng)架構(gòu)框圖如圖2所示，考慮到所選用的PLC有6組高速計(jì)數(shù)器，系統(tǒng)最大可同時(shí)采集6組液壓數(shù)據(jù)，每一組數(shù)據(jù)都是脈沖信號，可以遠(yuǎn)距離傳輸而不受干擾。
3 液壓監(jiān)測系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
液壓監(jiān)測系統(tǒng)需使用電壓/頻率轉(zhuǎn)換器進(jìn)行采樣，為了節(jié)約成本，在不犧牲采樣精度的條件下，本系統(tǒng)使用了V/F轉(zhuǎn)換器LM331集成電路芯片組成的A/D轉(zhuǎn)換電路.V/F轉(zhuǎn)換器LM331芯片能夠把電壓信號轉(zhuǎn)換為頻率信號，而且線性度好，經(jīng)過PLC處理，把頻率信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，可以完成A/D轉(zhuǎn)換。它具有接線簡單，價(jià)格低廉，轉(zhuǎn)換精度高、使用方便等特點(diǎn)。
3.1 模擬量采集電路設(shè)計(jì)
系統(tǒng)模擬量采集電路設(shè)計(jì)為壓頻轉(zhuǎn)換電路，如圖3所示，LM331采用單電源供電，電源電壓Vcc為15V，模擬信號Vin的輸入范圍為0V～10V，模擬信號Vin通過LM331芯片進(jìn)行V/F轉(zhuǎn)換后，變成與電壓成正比的頻率信號fout=（VIN/20.9V）×（RS/RL）×1/RtCt，fout端輸出的頻率信號送到PLC的計(jì)數(shù)端口，PLC對頻率信號進(jìn)行采集、處理、存儲。從而實(shí)現(xiàn)模擬信號到數(shù)字信號的轉(zhuǎn)換。
在電源與第7腳之間連接有電阻RIN為100k？贅，因此第7腳的偏置電流將抵消第6腳失調(diào)電流所起的作用，用于減少頻率偏移。連接在第2腳的電阻RS由12k？贅的固定電阻和5k？贅電位器組成，用于調(diào)整LM331的增益偏差及Rt、RL和Ct的偏差。電容CIN作為VIN的濾波器取值為0.1uF，連接在第7腳和地之間，輸出比較器較高的線性度取決于電路中47k？贅的電阻和1uF的電容CL產(chǎn)生的
差效果。電路所有的元器件都選用溫度系數(shù)低，參數(shù)穩(wěn)定的元器件，如金屬膜電阻和陶瓷NPO電容等，能使模擬信號采集得到最佳效果。
3.2 PLC信號采集電路設(shè)計(jì)
本系統(tǒng)選擇的PLC是西門子S7-200系列PLC中的典型產(chǎn)品CPU226，其集成24輸入/16輸出共40個(gè)數(shù)字量I/O點(diǎn)。可連接7個(gè)擴(kuò)展模塊，最大擴(kuò)展至256路數(shù)字量I/O點(diǎn)或64路模擬量I/O點(diǎn)。24K字節(jié)程序和數(shù)據(jù)存儲空間。6個(gè)獨(dú)立的30kHz高速計(jì)數(shù)器，2路獨(dú)立的20kHz高速脈沖輸出，具有PID控制器。2個(gè)RS485通訊/編程口，具有PPI通訊協(xié)議、MPI通訊協(xié)議和自由方式通訊能力。
液壓傳感器模擬量信號通過V/F變換電路處理后輸出脈沖信號是數(shù)字量，本系統(tǒng)設(shè)計(jì)利用西門子CPU226高速計(jì)數(shù)器的輸入點(diǎn)I0.0～I(xiàn)0.5直接采集V/F變換電路的輸出脈沖信號，進(jìn)而用CPU226程序?qū)π盘栠M(jìn)行處理，信號采集電路如圖4所示，能較好地解決模擬量在電磁環(huán)境下易受干擾的問題。
4 系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)
本系統(tǒng)選用的可編程序控制器CPU226有HSC0-HSC5共6個(gè)高速計(jì)數(shù)器，本系統(tǒng)設(shè)計(jì)將V/F變換電路的輸出脈沖信號送入高速計(jì)數(shù)器HSC1的輸入端，用于累計(jì)脈沖數(shù)，，控制高速計(jì)數(shù)器累計(jì)脈沖的時(shí)間通過設(shè)置定時(shí)中斷的間隔時(shí)間來實(shí)現(xiàn)，根據(jù)累計(jì)脈沖數(shù)與預(yù)置的間隔時(shí)間，計(jì)算出被測模擬量值。
以液位測量為例子，首先把液位設(shè)定在100mm，讀取每100MS的脈沖數(shù)H1，再把液位設(shè)定在200mm，讀取每100MS的脈沖數(shù)H2，通過公式計(jì)算可以求得每mm對應(yīng)的脈沖數(shù)X=主程序在第一個(gè)掃描周期調(diào)用初始化子程序SBR0，僅在第一個(gè)掃描周期標(biāo)志位SM01=1。由子程序SBR0實(shí)現(xiàn)初始化。
要使高速計(jì)數(shù)器能正常工作，設(shè)置正確的參數(shù)是關(guān)鍵。首先要激活HSC1，設(shè)置正方向計(jì)數(shù)，可更新預(yù)置值（PV），可更新當(dāng)前值（CV），把高速計(jì)數(shù)器HSC1的控制字節(jié)MB47置為16進(jìn)制數(shù)FC。采集信號的高速計(jì)數(shù)器不需復(fù)位或啟郵淙耄也沒有外部的方向選擇，因此用定義指令HDEF設(shè)置成工作模式0。然后將定時(shí)中斷0間隔時(shí)間SMB34置為100ms，中斷程序0分配給定時(shí)中斷0，并允許中斷，當(dāng)前值SMD48復(fù)位為0，預(yù)置值SMD52置為FFFF（16進(jìn)制）。最后用指令HSC1啟動高速計(jì)數(shù)器，每100ms調(diào)用一次中斷程序0，讀出高速計(jì)數(shù)器的數(shù)值后，將其置零，通過HSC1計(jì)數(shù)值及變換關(guān)系來求被測的液位值。
5 結(jié)束語
基于LM331集成電路的液壓監(jiān)測系統(tǒng)運(yùn)用LM331實(shí)現(xiàn)A/D轉(zhuǎn)換，具有電路簡單、測量精度高、抗干擾性強(qiáng)，運(yùn)行可靠并且轉(zhuǎn)換位數(shù)可調(diào)的特點(diǎn)，能夠?qū)崿F(xiàn)對液壓進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測，可以節(jié)省大量的成本， 因此在液壓監(jiān)測中具有廣泛的應(yīng)用前景。當(dāng)然， 基于LM331集成電路的液壓監(jiān)測系統(tǒng)只是液壓監(jiān)測系統(tǒng)的一種， 使用者可以根據(jù)現(xiàn)場環(huán)境、精度的要求和成本的控制來選擇合適的液壓監(jiān)測系統(tǒng)。
參考文獻(xiàn)
[1]廖常初.S7-200 PLC編程及應(yīng)用[M].機(jī)械工業(yè)出版社，2014.
中圖分類號：TN958.98 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A
0.引言
輸電線路勘測優(yōu)化設(shè)計(jì)在是輸電線路工程中最基礎(chǔ)最重要的工作，優(yōu)化設(shè)計(jì)輸電線路路徑需要綜合考慮行政規(guī)劃、運(yùn)行安全、經(jīng)濟(jì)合理、施工難度、檢修方面等因素。而在輸電線路優(yōu)化設(shè)計(jì)工程中，特別是工程工期緊、測繪面積較大、精度要求高且測區(qū)地形較為復(fù)雜的情況下，輸電線路優(yōu)化設(shè)計(jì)難度較大，尤其是在我國西南地區(qū)以高山大嶺為主，地形起伏大，植被覆蓋率高且平丘地區(qū)房屋密集，分布不規(guī)則。傳統(tǒng)的線路優(yōu)化設(shè)計(jì)主要采用的測量方法是工測量方法或者工程測量與航測相結(jié)合的方法。傳統(tǒng)的線路優(yōu)化設(shè)計(jì)方法具有外業(yè)勞動力強(qiáng)大，數(shù)據(jù)精度低且無法獲取植被以下地形及交叉跨越的高度，工期比較長等缺點(diǎn)。將激光雷達(dá)技術(shù)應(yīng)用于電力線路優(yōu)化設(shè)計(jì)中能降低選線難度，提高設(shè)計(jì)效率。因?yàn)闄C(jī)載激光雷技術(shù)具有數(shù)據(jù)產(chǎn)品豐富、數(shù)據(jù)精度高，能夠獲取植被以下的地形及交叉跨越高度且自動化程度高，能夠保證線路走向合理，大大降低外業(yè)工作量，縮短工期等優(yōu)點(diǎn)。
我單位采用綿陽天眼激光科技有限公司自主研發(fā)的小型激光雷達(dá)測繪系統(tǒng)搭載在動力三角翼上對四川廣元某山區(qū)測區(qū)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，應(yīng)用高精度激光雷達(dá)數(shù)據(jù)成果，在基于激光雷達(dá)數(shù)據(jù)輸電線路三維優(yōu)化選線軟件中進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，高效快速對該區(qū)線路進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，降低了選線難度，提高了工作效率，具有良好的社會效益及經(jīng)濟(jì)效益。
1.小型機(jī)載激光雷達(dá)系統(tǒng)原理及技術(shù)優(yōu)勢
1.1 機(jī)載激光雷達(dá)系統(tǒng)原理
機(jī)載激光雷達(dá)系統(tǒng)是集激光測距、全球定位系統(tǒng)（GPS）、慣性導(dǎo)航系統(tǒng)（IMU）及高分辨率航拍相機(jī)于一體的系統(tǒng)。利用高精度的激光掃描測距技術(shù)獲取三維激光點(diǎn)云、慣性導(dǎo)航單元系統(tǒng)獲取飛行平臺姿態(tài)信息、機(jī)載GPS獲取飛行平臺的空間三維位置信息；利用高分辨率數(shù)碼相機(jī)獲取真彩色數(shù)據(jù)影像。機(jī)載激光雷達(dá)測量原理：機(jī)載激光雷達(dá)激光腳點(diǎn)定位采用飛行航跡來計(jì)算激光腳點(diǎn)的坐標(biāo)。因此基行航跡和系統(tǒng)瞬時(shí)姿態(tài)的激光點(diǎn)的坐標(biāo)計(jì)算如公式（1）所示，公式（1）中的L是瞬時(shí)激光脈沖源到地物的距離，基行時(shí)間測量原理的測距由公式（2）求得。公式（1）中是激光發(fā)射角，XL、YL、ZL是激光器的位置坐標(biāo)，通同轉(zhuǎn)換矩陣就可以精確的計(jì)算出每一個(gè)地面光斑的XG、YG、ZG。
機(jī)載激光雷達(dá)系統(tǒng)包括以下4部分：機(jī)載激光掃描雷達(dá)單元；DGPS及IMU慣性導(dǎo)航單元；高分辨率航拍相機(jī)；系統(tǒng)控制及數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)記錄存儲單元。各部分用以太網(wǎng)協(xié)議交換數(shù)據(jù)，供電選用航空電池供電。小型激光雷達(dá)系統(tǒng)原理如圖1所示，不需要或需要極少地面控制點(diǎn)即可快速獲取地表及植被以下地表的精確三維信息。
1.2 小型機(jī)載激光雷達(dá)系統(tǒng)在輸電線路優(yōu)化設(shè)計(jì)的技術(shù)優(yōu)勢
小型機(jī)載激光雷達(dá)系統(tǒng)以其體積小、重量輕且精度高等優(yōu)點(diǎn)，選擇的飛行平臺較為靈活，快速響測繪作業(yè)任務(wù)且數(shù)據(jù)采集周期短。搭載平臺可以選擇有人直升機(jī)、無人機(jī)、無人氦氣飛艇及動力三角翼等，根據(jù)任務(wù)需求可以選擇不同的飛行平臺。針對本次山區(qū)及植被較為密集的作業(yè)區(qū)域，選擇搭載動力三角翼作為飛行平臺對測區(qū)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。機(jī)載激光雷達(dá)技術(shù)具有穿透性，能夠獲取植被以下高精度地形數(shù)據(jù)及交叉跨越高度；數(shù)據(jù)精度高、點(diǎn)云密度高；且能快速高效進(jìn)行作業(yè)；數(shù)據(jù)產(chǎn)品豐富，能獲取高精度的三維激光點(diǎn)云數(shù)據(jù)和高分辨率數(shù)碼影像經(jīng)過數(shù)據(jù)處理得到高精數(shù)字高程模型DEM、數(shù)字表面模型DSM、高分辨率數(shù)字正射影像DOM及精細(xì)分類的點(diǎn)云數(shù)據(jù)（包括電力線點(diǎn)、植被點(diǎn)、房屋點(diǎn)）等。
機(jī)載激光雷達(dá)數(shù)據(jù)成果，在電力選線以及后期設(shè)計(jì)工作中提供多種輔助參考信息。生成的高精度DEM數(shù)據(jù)可以實(shí)時(shí)獲取線路各個(gè)方向斷面信息及塔基地形、塔基斷面；通過數(shù)據(jù)分類處理，獲取地面、電力線三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)，設(shè)計(jì)人員在室內(nèi)即可完成線路交叉跨越測量工作；高分辨率真彩正射影像DOM利于選線避開房屋、庫區(qū)、墳?zāi)沟戎匾匚?，綜合參考DEM和DSM可實(shí)時(shí)獲取房高樹高，精確評估樹木砍伐量與房屋拆遷量等；DEM結(jié)合DOM得到真實(shí)的三維場景，可從不同視角查看線路周圍的地物、地貌信息，直觀可視的三維地形瀏覽及選線，大幅度提高工作效率。
2.技術(shù)路線
基于小型機(jī)載激光雷達(dá)技術(shù)在植被覆蓋區(qū)輸電線路勘測優(yōu)化設(shè)計(jì)中的工程應(yīng)用主要技術(shù)內(nèi)容包括數(shù)據(jù)獲取、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)應(yīng)用。采用小型機(jī)載激光雷達(dá)系統(tǒng)進(jìn)行電力選線數(shù)據(jù)的獲取具體技術(shù)路線如圖2所示。
機(jī)載激光雷達(dá)數(shù)據(jù)獲取的原始數(shù)據(jù)包括原始激光點(diǎn)云數(shù)據(jù)、原始數(shù)碼影像、慣性導(dǎo)航（IMU）數(shù)據(jù)、機(jī)載GPS數(shù)據(jù)、地面基站GPS數(shù)據(jù)。對機(jī)載激光雷達(dá)獲取的數(shù)據(jù)處理技術(shù)路線如圖3所示。
經(jīng)上述數(shù)據(jù)處理后得到的數(shù)據(jù)成果高分辨率德胗跋DOM、高精度數(shù)字高程模型DEM、高精度數(shù)字表面模型DSM及精細(xì)分類后的電力線點(diǎn)云數(shù)據(jù)LAS，加載于專門基于LIDAR數(shù)據(jù)成果的三維輸電線路優(yōu)化設(shè)計(jì)系統(tǒng)，對激光雷達(dá)獲取的數(shù)據(jù)進(jìn)行管理與瀏覽，進(jìn)行三維選線，主要技術(shù)路線如圖4所示。
3.工程應(yīng)用
我公司應(yīng)用小型機(jī)載激光雷達(dá)技術(shù)，對地勢起伏較大且植被覆蓋率高的廣元中子（中子-明月峽220kV線路工程、中子-雪峰220kV線路工程）約86km的輸電線路工程勘測優(yōu)化設(shè)計(jì)，應(yīng)用動力三角翼搭載機(jī)載激光雷達(dá)測繪系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，通過數(shù)據(jù)處理制作高精度DEM、DSM、高分辨率DOM及精細(xì)分類電力線點(diǎn)云。運(yùn)用三維輸電線路優(yōu)化設(shè)計(jì)系統(tǒng)對該工程進(jìn)行室內(nèi)快速可視化三維優(yōu)化選線設(shè)計(jì)。
3.1 工程測區(qū)概述
廣元中子鎮(zhèn)位于廣元市朝天區(qū)東北部，屬于低中山區(qū)，南北邊緣高峰聳立，海拔在500m～1600m，植被^為密集，高差較大。本次220kV輸電線路工程包括中子鎮(zhèn)―明月峽鄉(xiāng)、中子鎮(zhèn)―雪峰鄉(xiāng)兩條線路，測區(qū)全長約86km。
3.2 數(shù)據(jù)采集
在航測前，進(jìn)行控制點(diǎn)的踏勘、選址和埋設(shè)樁位，用于靜態(tài)觀測。GPS網(wǎng)形規(guī)劃與控制點(diǎn)之分布有關(guān)，為使整個(gè)網(wǎng)形的點(diǎn)位誤差分布均勻，在測區(qū)布設(shè)4個(gè)基站，覆蓋測區(qū)。結(jié)合小型機(jī)載激光雷達(dá)系統(tǒng)自身的特點(diǎn)，對航高、航速、相機(jī)鏡頭焦距及曝光速度、掃描頻率等航攝參數(shù)進(jìn)行設(shè)置；為獲取高質(zhì)量的數(shù)據(jù)，本次工程共設(shè)計(jì)了兩條航線，能充分滿足測區(qū)的帶寬和激光點(diǎn)云密度要求。
3.3 數(shù)據(jù)處理
數(shù)據(jù)處理包括數(shù)據(jù)預(yù)處理和數(shù)據(jù)后處理。數(shù)據(jù)預(yù)處理是對的激光點(diǎn)云數(shù)據(jù)大地定向和計(jì)算影像外方位元素；數(shù)據(jù)后處理是在預(yù)處理的基礎(chǔ)上經(jīng)過點(diǎn)云去噪、濾波及精細(xì)分類，快速自動分離出精細(xì)的地面點(diǎn)（圖5）及分類后的電力線點(diǎn)云數(shù)據(jù)（圖6），可以快速提取交叉跨越高度。通過對精細(xì)的地面點(diǎn)構(gòu)建不規(guī)則三角網(wǎng)格TIN即可快速生成DEM數(shù)據(jù)（圖7），去噪后的所有地物點(diǎn)即可快速生成DSM。使用精細(xì)分類的地面點(diǎn)對數(shù)碼影像單張正射糾正，通過鑲嵌勻色即可生成高分辨率正射影像DOM（圖8）。
（1）精細(xì)分類后的地面點(diǎn)
（2）精細(xì)分類后高密度電力線點(diǎn)云數(shù)據(jù)用于獲取交叉跨越高度
（3）高精度數(shù)字高程模型DEM和數(shù)字表面模型DSM
（4）高分辨率正射影像DOM
3.4 線路優(yōu)化設(shè)計(jì)
通過后期數(shù)據(jù)處理得到的成果有DOM、DEM、DSM、分類后的電力線點(diǎn)云，將數(shù)據(jù)成果導(dǎo)入到基于激光雷達(dá)數(shù)據(jù)輸電線路三維優(yōu)化選線軟件中，充分利用機(jī)載激光雷達(dá)系統(tǒng)的多種數(shù)據(jù)成果，進(jìn)行室內(nèi)可視化電力線路選線優(yōu)化設(shè)計(jì)，為線路設(shè)計(jì)提供多種輔助信息，如房高樹高、面積坡度量測、線路交叉跨越高度測量、快速平斷面/塔基斷面/塔基地形圖等。
在三維輸電線路優(yōu)化設(shè)計(jì)系統(tǒng)中能夠快速對已有電力線路交叉跨越高度進(jìn)行量測（圖9）；在線路設(shè)計(jì)過程中基于精細(xì)DEM快速獲取不同方向、不同深度的斷面數(shù)據(jù)（包括植被以下區(qū)域）；高分辨率正射影像圖結(jié)合DSM數(shù)據(jù)可以從中精確量取待拆遷房屋面積及待砍伐植被面積，同時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)線路的優(yōu)化，減少線路與房屋、植被的跨越，同時(shí)對重要地物（高速路、鐵路等）跨越角度進(jìn)行評估（圖10）；根據(jù)優(yōu)化選線結(jié)果及DEM，可以快速自動獲取線路平斷面圖、塔基斷面圖及塔基地形圖，最終優(yōu)化選線結(jié)果如圖11所示。
3.5 精度分析
通過外業(yè)實(shí)地檢查對本次植被覆蓋區(qū)輸電線路測區(qū)應(yīng)用機(jī)載激光雷達(dá)技術(shù)勘測獲取數(shù)據(jù)進(jìn)行精度評估，整個(gè)測區(qū)獲取了高密度點(diǎn)云數(shù)據(jù)，平均個(gè)平方米有6～7個(gè)點(diǎn)；整個(gè)線路測區(qū)高程中誤差為31cm，平面中誤差為65cm，完全滿足電力選線需求。
結(jié)語
通過應(yīng)用小型機(jī)載激光雷達(dá)技術(shù)在植被覆蓋區(qū)域輸電線路勘測優(yōu)化設(shè)計(jì)，通過將小型機(jī)載激光雷達(dá)系統(tǒng)搭載在動力三角翼上能夠快速靈活響應(yīng)工程需求，快速獲取線路走廊區(qū)域精細(xì)的三維地形數(shù)據(jù)且數(shù)據(jù)精度高，滿足電力設(shè)計(jì)精度要求；通過應(yīng)用基于LIDAR數(shù)據(jù)成果的三維輸電線路優(yōu)化設(shè)計(jì)系統(tǒng)，對激光雷達(dá)獲取的數(shù)據(jù)進(jìn)行管理與瀏覽，進(jìn)行三維優(yōu)化選線，為電力選線提供多種多樣的信息輔助選線，避免了大量的外業(yè)測量，減少了樹木砍伐量及房屋拆遷量，提高了作業(yè)效率，具有很大的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。
參考文獻(xiàn)
[1]徐祖艦，王滋政，陽峰.機(jī)載激光雷達(dá)測量技術(shù)及工程應(yīng)用實(shí)踐[M].武漢：武漢大學(xué)出版社，2009.
課程改革重點(diǎn)主要包括建立科學(xué)的課程體系、符合電子信息、自動化類專業(yè)特點(diǎn)的完整理論及實(shí)踐教學(xué)體系。重視教學(xué)內(nèi)容和方法的研究，針對教學(xué)中的問題，積極發(fā)表教學(xué)研究文章，以期與同行進(jìn)行探討，不斷探索教育、教學(xué)規(guī)律，改進(jìn)教學(xué)方法，提高教學(xué)質(zhì)量；采用多媒體電子教案授課和傳統(tǒng)方式授課相結(jié)合，電化教學(xué)和網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合，課堂教學(xué)與網(wǎng)絡(luò)教學(xué)相結(jié)合，理論教學(xué)與上機(jī)實(shí)踐相結(jié)合的現(xiàn)代化教學(xué)模式。
1.1 理論教學(xué)改革的設(shè)計(jì)思想
理論教學(xué)內(nèi)容為電路分析的基本概念、基本理論和基本分析方法。包括：電路的等效變換法；線性網(wǎng)絡(luò)的一般分析方法和網(wǎng)絡(luò)定理；一階動態(tài)電路分析；正弦穩(wěn)態(tài)分析；耦合電感和變壓器電路分析；電路的頻率特性；二端口網(wǎng)絡(luò)；非線性電路分析及磁路和鐵芯線圈。課程的難點(diǎn)主要體現(xiàn)在以下幾點(diǎn)：
（1）涉及的定理、分析方法紛繁復(fù)雜，高等數(shù)學(xué)基礎(chǔ)要求嚴(yán)格，如求解代數(shù)方程、微分方程以及復(fù)數(shù)運(yùn)算（相量分析）等。
（2）研究領(lǐng)域廣，不但要求對純電阻電路、正弦穩(wěn)態(tài)電路進(jìn)行分析，而且要求對含變壓器的電路、電路頻率特性等內(nèi)容進(jìn)行分析等。
（3）分析方法較抽象，主要是對實(shí)際電路轉(zhuǎn)化的電路模型為分析對象，如受控源等四端元件不好理解。因而，對含受控源的電路分析、含變壓器的電路分析成了學(xué)習(xí)的難點(diǎn)。
針對以上重難點(diǎn)內(nèi)容，理論教學(xué)改革的思想體現(xiàn)在以學(xué)生為主體的自主學(xué)習(xí)教學(xué)模式：
（1）利用現(xiàn)代化教學(xué)手段
引進(jìn)現(xiàn)代化的教學(xué)手段和教學(xué)方法。制作完成“電路分析基礎(chǔ)”課程的多媒體課件，從2008年開始用于全校本科生教學(xué)，并在實(shí)踐中得到不斷完善。為了充分利用網(wǎng)絡(luò)資源，開發(fā)多渠道的學(xué)習(xí)途徑，將多媒體錄像課件、電子教案、授課計(jì)劃和作業(yè)批改等相關(guān)教學(xué)內(nèi)容及時(shí)在網(wǎng)上。
（2）探索新的教學(xué)方法
以學(xué)生為主體，采用啟發(fā)式教學(xué)、與學(xué)生互動式課堂討論和網(wǎng)上教育等方法，加強(qiáng)教與學(xué)的信息交流，啟發(fā)學(xué)生聯(lián)系所學(xué)知識點(diǎn)，培養(yǎng)主動思考和自主學(xué)習(xí)的習(xí)慣。
（3）多種方法確保課程教學(xué)質(zhì)量的提高
“電路分析基礎(chǔ)”的各系列課程均具有符合專業(yè)人才培養(yǎng)要求的課程教學(xué)大綱，同一課程的所有班級實(shí)行“三統(tǒng)一”（大綱統(tǒng)一、教材統(tǒng)一、試卷統(tǒng)一）。通過制訂詳細(xì)的教學(xué)計(jì)劃，規(guī)范教學(xué)過程以確保教學(xué)大綱的全面實(shí)施。實(shí)行考-教分離的方法，使用AB卷?？荚嚭蠹皶r(shí)研究試卷中出現(xiàn)的各種問題，用于指導(dǎo)今后的課堂教學(xué)。在引進(jìn)“電路分析基礎(chǔ)/信號與系統(tǒng)題庫”（西安電子科技大學(xué)）的基礎(chǔ)上，建立試題庫，作為題庫的補(bǔ)充，使之更加完善。利用網(wǎng)絡(luò)等現(xiàn)代化工具，對教師教學(xué)效果進(jìn)行測評，設(shè)立網(wǎng)絡(luò)信箱收集學(xué)生對課程教學(xué)的意見與建議。
1.2 實(shí)踐教學(xué)改革的設(shè)計(jì)思想
隨著各種EDA軟件的引入，EDA教育收到了空前的重視，EWB軟件在優(yōu)化教學(xué)過程，改善實(shí)驗(yàn)條件、改革實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式、課件制作以及遠(yuǎn)程教育方面發(fā)揮了重要的作用，為充分發(fā)揮電路仿真平臺軟件的教學(xué)功能提供了廣闊的應(yīng)用環(huán)境。為此，提出操作性試驗(yàn)與軟件仿真試驗(yàn)相結(jié)合的設(shè)計(jì)思想，實(shí)踐教學(xué)活動按照從基礎(chǔ)性操作試驗(yàn)、綜合性仿真試驗(yàn)到設(shè)計(jì)性仿真試驗(yàn)、創(chuàng)新性實(shí)訓(xùn)，設(shè)置實(shí)踐教學(xué)模塊，既重視基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)，更強(qiáng)調(diào)綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，體現(xiàn)“以學(xué)生為本，促進(jìn)學(xué)生知識、能力、素質(zhì)協(xié)調(diào)發(fā)展”的教育理念。多層次實(shí)踐教學(xué)模式如圖1所示。
圖1 多層次實(shí)踐教學(xué)模式
圖1中，基礎(chǔ)性操作試驗(yàn)在我校實(shí)驗(yàn)中心“高性能電工電子試驗(yàn)裝置”上完成，主要培養(yǎng)學(xué)生必需的電工電子硬件實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)知識及靈活運(yùn)用電工電子的基本能力；綜合性仿真試驗(yàn)及設(shè)計(jì)性仿真試驗(yàn)由學(xué)生在仿真軟件上操作，注重培養(yǎng)學(xué)生濃厚的學(xué)習(xí)興趣、旺盛的求知欲、積極的探索精神、堅(jiān)持真理的態(tài)度；電路實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)主要考察學(xué)生對電路的綜合掌握情況及設(shè)計(jì)能力的培養(yǎng)。
每個(gè)試驗(yàn)項(xiàng)目的必做項(xiàng)目由老師指導(dǎo)在試驗(yàn)課堂完成，選做實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目在開放試驗(yàn)時(shí)間由學(xué)生自行完成，利用電路實(shí)驗(yàn)室的全面開放，學(xué)生也可以完成實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的預(yù)習(xí)、課內(nèi)已完成的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的重做或者未完成實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的補(bǔ)做，真正做到因材施教，使拔尖創(chuàng)新人才得以充分發(fā)揮其潛力和才能，為高素質(zhì)人才的脫穎而出創(chuàng)造了良好的成長條件。
2.教學(xué)改革的實(shí)施特點(diǎn)
電路教學(xué)改革的重點(diǎn)體現(xiàn)在強(qiáng)化了學(xué)生自主學(xué)習(xí)的教學(xué)模式，以Mutisim軟件作為仿真平臺，通過優(yōu)化、更新實(shí)驗(yàn)課程內(nèi)容，加強(qiáng)綜合性、設(shè)計(jì)性、創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，強(qiáng)化學(xué)生工程訓(xùn)練和設(shè)計(jì)能力培養(yǎng)。
2.1 多媒體技術(shù)的特點(diǎn)
多媒體教學(xué)作為現(xiàn)代教學(xué)方式，具有許多優(yōu)勢。第一，課件形式多樣化。課件中可加入聲音、動畫、彩圖等傳媒手段，使授課內(nèi)容的展現(xiàn)形式豐富多樣化，有利于吸引學(xué)生的注意力。第二，授課內(nèi)容清晰。在電路教學(xué)中有許多復(fù)雜的電路圖和元件實(shí)物圖，黑板上難以呈現(xiàn)，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，且不清晰，通過多媒體可以輕松實(shí)現(xiàn)。第三，多媒體教學(xué)信息量大。減少了傳統(tǒng)教學(xué)中教師的抄寫時(shí)間，便于在有限課時(shí)內(nèi)完成教學(xué)內(nèi)容，提高教學(xué)效率。
2.2 Mutisim的特點(diǎn)及仿真方法
（1）直觀的圖形界面
整個(gè)界面就像是一個(gè)電子實(shí)驗(yàn)工作臺，繪制電路所需的元器件和仿真的儀器儀表均可直接放到工作區(qū)，輕點(diǎn)鼠標(biāo)即可完成導(dǎo)線的連接，軟件儀器的控制面板和操作方式與實(shí)物相似，測量數(shù)據(jù)、波形和特性曲線如同在真實(shí)儀器上看到的一樣。
（2）豐富的元器件庫
NI Mutisim10大大擴(kuò)充了EWB的元件庫，包括基本元件、半導(dǎo)體元件、TTL以及CMOS數(shù)字IC、DAC、ADC、MCU和其他各種部件，切用戶可通過元件編輯器自行創(chuàng)建和修改所需元件模型，還可通過公司官方網(wǎng)站和商獲得元件模型的擴(kuò)充和更新服務(wù)。
（3）豐富的測試儀器儀表
除了EWB具備的數(shù)字萬用表、函數(shù)發(fā)生器、示波器、掃頻儀、字信號發(fā)生器、邏輯分析儀外，還新增了瓦特表、失真分析儀、頻譜分析儀和網(wǎng)絡(luò)分析儀，且所有儀器均可多臺同時(shí)調(diào)用。
（4）完備的分析手段
支持直流工作點(diǎn)分析、交流分析、瞬態(tài)分析、傅里葉分析、噪聲分析、失真分析、參數(shù)掃描分析、溫度掃描分析、批處理分析、靈敏度分析等，能基本滿足電子電路設(shè)計(jì)和分析的要求。
（5）強(qiáng)大的仿真功能
NI Mutisim10既可對模擬電路或數(shù)字電路分別進(jìn)行仿真，也可進(jìn)行數(shù)?；旌戏抡?，仿真失敗時(shí)會顯示錯(cuò)誤信息，提示可能出錯(cuò)的原因，仿真結(jié)果可隨時(shí)存儲和打印。
（6）完美的兼容功能
NI Mutisim10可方便地將模擬結(jié)果以原有文檔格式導(dǎo)入LABVIEW或者Signal Express中。工程人員可更有效的分享及比較仿真數(shù)據(jù)和模擬數(shù)據(jù)，而無須轉(zhuǎn)換文件格式，在分享數(shù)據(jù)時(shí)減少了失誤，提高了效率。
3.基于NI Mutisim10的仿真方法，步驟及應(yīng)用實(shí)例
3.1 仿真方法
基于電路分析基礎(chǔ)的仿真方法主要有兩種：一種是測量法，就是用軟件元件庫中的儀表直接去測量電路兩端的信號，比如點(diǎn)位、電壓、電流信號等。第二種是分析法，就是用軟件中提供的電路分析法直接去分析電路，比如直流分析，交流分析等。
3.2 仿真步驟
（1）建立電路文件。啟動Mutisim10，系統(tǒng)自動創(chuàng)建一個(gè)默認(rèn)標(biāo)題為“Circuit1”的新電路文件，該文件可以另存。
（2）軟件界面的定制、MUtisim10允許用戶根據(jù)自己的習(xí)慣設(shè)置軟件的界面，包括工具欄、電路顏色、頁面尺寸、聚焦倍數(shù)的設(shè)置等，可以通過點(diǎn)擊“OptionsGlobal Preferences”選項(xiàng)，在彈出的對話框中進(jìn)行設(shè)置。
（3）放置元器件，可以在標(biāo)準(zhǔn)工具欄中選擇，也可點(diǎn)擊菜單欄中點(diǎn)擊“PlaceCompo-nent”，在彈出的對話框中選擇需要的元器件。
（4）放置導(dǎo)線和節(jié)點(diǎn)進(jìn)行電路的連接。
（5）放置儀器儀表進(jìn)行測量，或者點(diǎn)擊Simulate進(jìn)行仿真分析。
3.3 仿真實(shí)例
以RLC串聯(lián)諧振電路為例，創(chuàng)建電路圖如圖2所示。
圖2 RLC串聯(lián)諧振電路
（1）點(diǎn)擊Simulate下拉菜單的Run或者直接點(diǎn)擊仿真開關(guān)，可以在模擬示波器XSC1觀察到電源和電阻兩端的電壓波形如圖3所示。
圖3電壓波形
（2）點(diǎn)擊“Simulate/Analyses/AC Anal-yses”（交流分析）即可得到幅頻特性曲線和相頻特性曲線，移動游標(biāo)至縱坐標(biāo)最大值下降3dB位置，即可得到上下限截止頻率fL和fH分別為1.53KHz，1.68KHz，由此可知通頻帶寬度為f=fH-fL≈150KHz，RLC串聯(lián)諧振電路的幅頻特性曲線、相頻特性曲線和通頻帶如圖4所示。
圖4 RLC串聯(lián)諧振電路的幅頻特性曲線、
相頻特性曲線和通頻帶
通過對RLC串聯(lián)諧振電路的運(yùn)行仿真，交流分析，不難得出，利用Mutisim仿真平臺，能夠很方便的組成電路，更換元件，調(diào)節(jié)電路元件參數(shù)，觀察波形，驗(yàn)證電路的對錯(cuò)，這在實(shí)際試驗(yàn)操作中是難以完成的，從而提高學(xué)生的動手能力及獨(dú)立思考的能力。
