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中圖分類號：TN402 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2016）10-0176-02
1 引言
隨著半導體技術的發展，納米尺度的CMOS工藝射頻集成電路（RFIC）在工業、科技、醫藥醫療的應用越來越廣泛，且其工作頻率已經進入微波、毫米波段，如X波段、Ku波段及60GHz應用等[1]。然而，當電路的工作頻率進入到這種高頻頻段時，電路模型的精度是電路能否成功實現的關鍵所在。在電路版圖設計之后，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雜且精度低，很難利用版圖驗證設計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行準確模擬。然而，在電路設計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，傳統單純利用電磁場仿真軟件進行參數提取的方法無法準確根據設計要求進行參數調整。本文構建了基于物理特性的互連線模型，該模型的寄生參數通過傳輸線物理特性和電磁場仿真軟件得到，易于計算和電路設計分析。同時，該模型的參數和頻率無關，易于電路分析，適用于射頻集成電路的設計。最后，論文詳細論述了將模型用于集成電路設計中的流程。
2 互連線寄生參數仿真模型
射頻集成電路設計中使用的互連線結構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M1）作為其地平面。對于這兩類互連線結構而言，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M1作為公共地的互連線更加靈活，因為在實際電路設計中受限于電路結構，其底層金屬需要作為信號線進行器件之間互連，這種情況下需要采用第一種結構來實現信號互連。然而，使用底層金屬M1作地線可以隔離襯底，減少襯底的損耗，因此在集成電路設計中兩種傳輸線結構相互并存。
圖1是互連線的模型圖，該模型為單π集總參數模型，與常規的電感π模型相似[2]。圖1中模型并聯部分表示寄生電容和電阻，串聯部分表示寄生電感和電阻。在設計窄帶寬的電路時，尤其是進行放大器電路設計，關注的是工作頻率附近的參數。所以，方框模型可以視為獨立于工作頻率，即模型在窄帶電路設計中依舊可以使用。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，包含了集膚效應和鄰近效應對電路的影響，而并聯電容和電阻為導線和襯底之間等效電容和等效電阻。
對于該傳輸線模型，其離散參數的矩陣近似于模擬值和實際測量值。根據等效規則，電路的參數都可由Y參數推導得出[3]。在得到每一模塊的參數后，串聯電感值，電阻值和并聯電容值都可以求出。
根據等效規則，工作頻帶的S參數應該與模擬和測試值相同。根據對Y矩陣的定義，可以推導出以下公式：
式中，為工作頻率，函數real（）和函數imag（）分別代表著復數的實部和虛部。
以上的公式對于大多數傳輸線是可用的，無論傳輸線是否對稱。在大多數情況下，傳輸線的Y1，Y3部分在結構上并不對稱。但是，當兩端口的反射系數的值相同時，將出現對稱的特殊情況。此時傳輸線可化簡為相同的部分，且可從電報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，而本模型中各部分數值處理成和頻率無關的數值，這將在電路設計中產生誤差。由于替換產生的誤差可有下面公式得出：
是仿真實際S參數值，是模型的S參數值。
通常，當電路的頻率與正常工作頻率差異較大時，由于集膚效應和鄰近效應，這個誤差將會造成更加嚴重的影響。依照上述的模型，我們利用電磁場仿真軟件ADS-Momentum構建了互連傳輸線，該傳輸線采用第二類結構，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，根據公式（2）得到集總參數模型各個參數如下：
為比較模型和實際電磁場仿真數據之間差別，公式（4）中各個數據對應模型的S參數和電磁場仿真軟件得到的S參數進行了對比，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參數的誤差遠離工作頻率段誤差越大，這是由于公式（2）中對頻率進行了近似處理，遠離工作頻率的點采用工作頻率來代替，由于這種代替，數據之間誤差越大。在其偏離中心頻率50%位置處（即15GHz和5GHz），模型和Momentum仿真數據的差異低于5%。在實際電路設計，通常需要電路設計師關注于傳輸線寄生參數對電路性能影響，此時工作頻率點附近模型簡易、準確是電路設計重點，而偏離工作頻率點的模型誤差在窄帶電路設計是可以接受的。
3 模型在射頻集成電路設計中應用
CMOS射頻集成電路設計是利用已有的有源器件和無源器件模型進行電路設計。傳統的集成電路設計首先進行電路原理圖設計，然后進行電路版圖設計，再進行參數提取，在參數提取中主要利用Cadence系統自身已有的仿真工具Assura來實現，在參數提取結束后再進行后仿真。當電路設計不滿足要求時，需要重復上述過程，然而，在上述的傳統集成電路中，由于參數提取過程的參數為分布參數，難以直接用于電路O計參數調整。同時，傳統的參數提取方法只進行了電阻和電容的參數提取，而對寄生電感沒有進行提取，這將導致電路設計的預期結果和實測結果出入較大。
為克服傳統的射頻集成電路設計的上述不足，可以將本論文的參數模型和集成電路設計相互結合。圖4是本論文的模型應用于射頻集成電路設計中流程圖，在原理圖和版圖設計中依然類似于傳統的集成電路設計方法，但版圖設計及參數提取時將版圖中的互連線單獨分離出來，利用電磁場仿真軟件ADS-Momentum電磁場仿真，仿真結束后利用模型將其中的各個互連線參數提取出來，由于互連線的寬度、長度和圖1中模型的各個參數密切相關，故將互連線得到的各個參數代入到版圖后仿真設計中，檢測互連線參數是否滿足電路設計要求。如果互連線參數滿足設計要求，則電路設計完成；否則，根據要求適當調整互連線參數，并判斷調整后參數是否滿足電路設計要求，如果滿足電路設計要求，則依據重新設計的要求進行版圖調整，完成電路設計。如果調整后的互連線參數依然不滿足電路設計要求，則依據要求進行原理圖設計調整，然后依次重復上述過程。如圖3所示。
從上述的電路設計流程可以看出，在射頻集成電路設計中應用本模型可以及時了解電路中的各個互連線參數，根據電路設計要求調整互連線參數，滿足電路設計要求。在整個設計流程中，首先根據互連線提取參數判斷是否滿足電路設計要求，進而根據設計要求調整互連線參數來滿足電路設計要求，這將簡化傳統電路設計循環，減少電路設計時間，同時通過互連線參數調整將互連線作為電路設計的一部分進行綜合考慮，這將有助于提高電路綜合性能。
4 結語
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建，模型的各個參數皆為集總參數，各個參數都可以通過電磁場仿真軟件而獲得并在集成電路設計中進行調整。該集總參數的模型結構簡單，易于使用，適合于CMOS射頻集成電路設計分析中使用，同時文中給出了該模型應用于射頻集成電路設計的流程并分析了其特點，分析表明采用文中模型可以根據電路設計要求進行調整互連線的尺寸，并可將互連線參數作為電路設計的一部分進行綜合考慮，有助于提高電路綜合性能。
參考文獻
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[3]廖承恩.微波技g基礎，西安：西安電子科技大學出版社，1994.12.
近幾年，現代化進程的加快使得高速公路的建設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，聯網收費，公路狀況信息化，智能化等先進技術不斷提升。如何讓一個高速公路的質量得以保障？從而可以看出高速公路機電工程的監理技術與應用的重要性。
一、前期監理
前期監理屬于監理的初期部分，一般是在為施工之前進行的施工準備，對于即將施工的過程當中的人員思想，設計圖紙，施工材料，施工過程等的前期設計。通過前期的預想與實際施工過程想對應，查缺補漏，使得工程更加完善。[1]
1.思想上的高度一致
從思想上認同機電工程的質量對于整個工程的影響，全員重視機電工程的工作，不可消極怠工。根據工程的實際需要安排是否有駐地監理，流動監理。同時對于施工過程當中出現的問題應該敢說，敢問，敢于質疑，絕不敷衍了事。協助上層監理部門的視察管理工作。講究科學的方法，幫助整理施工合同，供應商，業主，施工方等簽訂設計合同。很據監理法以及相關國家規定，進行高速公路機電工程的工程監理。
2.前期監理的準備
一般高速公路建成的過程當中，往往是機電工程的監理工程師于承包工程的建筑隊同時得到中標書，有些時候甚至比中標人還要稍微晚一些。這就造成監理工程師實際上是沒有充分的時間去了解項目業主的想法，也沒有時間去熟悉施工招標的文件內容以及施工目的，從而使得在監理過程當中對于整個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確定之后，監理就應該開始和承包人的設計人員溝通，從設計圖階段就開始進入監理過程，對圖紙中所涉及的機電工程的各階段進行審核優化，聯合設計。更重要的是對于機電工程來講，工程質量中很多都是需要與施工設計所選擇的工廠設備中的型號，規格等有很大關系。在機電工程當中，監理人員應對于所選用的設備，零件等深入了解并和設計人員做以聯合檢車。在審查過程當中，更應仔細，嚴禁，認真并盡量減少不必要的更換，從而保證工程進度。
二、中期監理
高速公路機電工程一般都分為收費系統，監控系統，通信系統三個部分。而機電工程施工的特點一般都是時間較短，而三個系統之間的施工又關系緊密，所以監理人員要注重有效的控制施工的進度，合理安排機電施工的計劃用以保證整個高速公路工程的進度，這就要求監理人員具備較高的監理技術并對其靈活運用。對于高速公路的中期監理應該做的以下幾點。[2]
1.進度監理
首先是對于月進度的查看，并與月施工的審批計劃表相對應。查看以完成的工作是否在進度范圍之內，剩余的施工計劃是否可以實現，并對于不切實際的施工計劃指導施工進度。
其次對于正在進行的施工進度進行實地的跟蹤檢查，其中包括施工負責人對于當天施工的項目，進度等進行匯報，從而使監理人員掌握目前施工的動態。在現場針對所接到的匯報進行巡場考察，是否和匯報的相符，并對巡場結果記錄與監理目錄當中。還有當天對于施工過程當中哪些對于施工進度有所影響，在未來的施工過程當中就應該盡量避免。
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，有無不正當操作從而影響了施工效率。高速公路的機電工程屬于外場施工見多的部分，如遇天氣等影響，應轉外場為內場，盡量是施工進度處于平衡狀態。
最后每個月，承包人應對于當月的工程進度做匯報總結，即月進度報表。對于應設定的完成任務和已完成任務總結，對于各系統內沒有完成的任務做總結。作為監理師應根據所交上來的報表，進行現場的實地考察，對于出現的不正確的數據進行修改指正，重新整理上報。對于月報表，按時間段整理成柱形圖，線性圖表等便于觀看，與月報表相對應修改日報表的內容。按時發送給承包商和標主，使其對工程進度有詳細的了解，從而對于工程進度能有效控制。
2.質量監理
首先提高全員的安全意識，做好安全宣傳工作，這也是作為監理好工程的一種必要手段，對于工程監理，其既不是一個簡單的工作也不是一個非常復雜深奧的東西。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，對工程質量意識比較薄弱，經常左耳進右耳出，這就需要監理人員不斷的針對工程質量進行一級一級的宣傳，多次循環使其潛意識對于工程質量提高認識。[3]
其次對于工程質量的監控要強勢有力，對于工程質量出現問題的環節，人員等在處理上要強勢，絕不將就人情，不能拖泥帶水模糊而過，出現問題的施工人員該撤換就撤換，管理人員該處罰就處罰，堅決不可心慈手軟，否則會給整個工程的質量帶來無法估計的隱患。目前我國的監理體制在很大一部就存在此類問題，監理人員對于施工質量上或是沒有實權無法處置，或者模糊帶過不講責任。這是目前監理技術在應用上的難題。
再次，對于監理的工作實施計劃，要具有可操作性。高速公里的機電工程很大一部分的專業性很強，而監理人員可能對于專業知識也有理解不夠到位的時候。所以對于工程質量的監理要多學多問，提出的質量問題的改善要具有可操作性。而且在工程質檢方面，監理人員可以設置質量考核評比等多種手段促進施工人員對工程質量的努力，例如自檢表，合格的予以獎勵，獎罰分明，管理得當。
最后，很多工程的質量問題都是在實地檢查當中發現的，所以監理人員在施工場地要堅持跟蹤檢查，讓事故在初始階段就被解決，時刻監督施工人員，并安排指導正確的施工方式，普及施工規范。機電工程的范圍很廣，出現問題監理人員要和施工人員，設計人員共同研究，爭取解決。但是出現問題也要嚴格管理，不能推卸責任，所以監理人員應做好責任管理制度，進而使得整個工程質量得以良好的保證。
三、后期監理
對于工程的后期監理部分，主要是針對機電工程的三個部分的統一調試;對于整個工程質量監理過程當中有哪些需要注意的地方和施工人員的不足之處等。調試過程當中出現的問題一定要及時進行修改，避免在未來的高速公路使用當中造成影響。在機電工程當中應注意發電，配電，送電等各個部分的使用情況，不可疏忽大意。監理人員對于施工人員在施工過程當中的表象也應有所總結并匯報至中標人處，對整個工程和未來即將開展的工程負責。
總結：
在高速公路的機電工程當中，監理人員應著重與中期的監理，時刻做好監理的職責，為工程質量負責。機電工程內容較多，需要涉獵的學科也比較多，而且任何一項工程都不是一蹴而就的這就要求監理人員對于工程監理要有足夠的耐心，細心，成為復合型的監理人員。對于監理技術要運用得當，靈活便捷的使用。
參考文獻
窗體頂端
[1]陳兵. 高速公路機電工程的監理技術與應用[J]. 科技經濟市場，2006，04：142-143窗體底端
【中圖分類號】G【文獻標識碼】A
【文章編號】0450-9889（2013）08C-0068-03
電子電路分析與應用無論是對于教師的教學來說，還是對于學生的研習來講，都是難度較大的一門課程?；诠ぷ鬟^程的教學方式是學生在老師的引導之下，通過完成一個個工作任務而開展的教學實踐活動方式，這種教學方式以工作任務為教學主線，教學主體則回歸學生，教師在整個教學活動過程中僅僅起到主導的作用，依據工作任務需求、崗位與學生發展的需求、相應專業課程改革的需求選取教學的內容?；诠ぷ鬟^程來進行教學是一種可以有效提升學生綜合素質和技能的新型教學方法，它的目標在于讓學生可以把握其專業所需的基礎知識技能，具備探索和分析實際問題的能力，為后面學習專業其他課程做好準備。
一、高職電子電路分析與應用課程的特點分析
高職院校教育的最終目的是培育與經濟社會發展相適應的，掌握相關專業理論與實踐操作技術知識，具備從事相關崗位的全方位的素質與綜合就業技能，適應一線技術崗位的高級技術型人才。高職教育與一般大學本科教育，或者是大多數中等職業技術教育不同，大學本科教育更關注專業理論性知識，中等職業技術教育則更關注培養學生的操作技能。而高職教育中所教的專業理論知識要求沒有本科教育要求高，僅要求掌握基礎性的理論知識就可以，但對實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，同時還要防止被中職教育同化。針對電子電路分析與應用這門課程來說，由于它在理論方面比較抽象，在實際教學的時候需要去繁化簡地進行理論教學，原則就在于滿足學生工作崗位實際需要就可，同時還要重點加強與實踐操作結合緊密的理論部分的講解。教師需要關注學生掌握相關理論知識之后的實際應用技能的培養，淡化那些繁雜理論知識的推理教學，注重培養學生的實際動手技能。
二、基于工作過程的電子電路分析與應用教學設計
（一）設計思路
培養具有一線崗位（如電子產品開發、裝配、檢測、維護等工作崗位）職業技能的人才作為目標，結合實踐操作的工作任務，并將某些具有代表性的電子商品作為教學載體，開展以工作過程為基礎的體系化的課程教學設計。在學生學習策略中突出工作過程的實踐操作方面，選擇基于工作過程的教學方式，將教學與操作緊密聯系在一起，使學生可以在教學過程中學習操作動手，在具體操作的過程中學習到知識，經過實踐性的探究、設計、調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知識技能，從而適應就業市場對于求職者的需求。
在進行課程教學設計的過程中，需要堅持下面五點原則：一是在確定電子電路分析與應用這門課程的教學目標的時候，需要以相關專業的最終培養方向作為其根據；二是經過解析該課程的教學目標之后，才可以得到確定的能力目標評估表；三是確定電子電路分析與應用這門課程的具體教學內容時，則需要根據崗位技能的實際需求；四是在進行教學活動設計的時候需要以典型電子產品為載體；五是依照電子生產行業的實際操作技術規范進行教學考核方案的制定。
（二）設計理念
教學內容制定、教學模式的選擇、教學實施方案、教學評價標準的設計等方面是電子電路分析與應用這門課教學設計的關鍵所在。在進行實際操作的時候需要根據電子行業、電子相關企業的發展，并結合當地電子產業結構與電子相關就業市場的實際需要，結合電子電路分析與應用這門課程的特點與教學目標，從相關專業的具體規劃設計、課程設計等步驟開始，全階段都要加強與校外合作企業的聯系，做好這些步驟才可以完成科學合理的電子電路分析與應用課程的教學設計。
（三）“工作過程”分析
基于工作過程的電子電路分析與應用教學方式的基礎就在于“工作任務”，這種教學方式強調每個學生都可以參與進來，也就是在實際教學的過程中，讓學生真切地參與工作任務設計、執行與管理，在完成一個個工作任務的時候完成實際教學內容。這種教學方式往往是采取小組合作的策略，教師與學生一起設計工作任務，學生一起又或者是分小組完成整個工作任務。
如前所述，電子電路分析與應用這門課程在理論與實際操作技能方面有較高的要求，是相關專業的關鍵課程之一。學生學習這門專業課程，在生活中有什么用途，怎樣才可以將在這門課程所學到的知識運用在實際生活中，這是整個學習階段需要解決的關鍵問題。那么在進行教學設計的時候怎么才能將這個關鍵體現出來呢，答案就在于突出高職院校學生的具體特點與高職院校教學的特色，加強培養高職學生實際操作能力?；诠ぷ鬟^程的電子電路分析與應用教學設計分為以下環節：
1.依據教學內容及學生學習的實際情況，提出科學、合理的“工作任務”。
2.資訊：首先由老師在課堂上進行必要的實驗教學演示，讓學生理解基礎的理論知識，然后將班級分成幾個小組進行工作任務的布置，小組的人數一般為3至5人較為合適，學生針對自身的工作任務研討、搜尋相關資料。
3.計劃、決策：在這個環節首先由學生設計出具體的工作計劃，并將其設計理念與實施策略以書面的形式寫出來，然后將方框圖畫出來，并將原理圖也設計出來，選取合適的電子元件，如果有需要還可以進行仿真實驗，在此時教師可以進行適度指導，并開展小組間的交流活動，最后將工作任務實施方案確定下來。
4.實施：學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行合作，院校給予相關器材的支持，讓學生可以正式開展工作任務的實施。
5.檢查、評估：工作任務的評價工作可以結合自我評價、各個小組間相互評價與教師評價這三種方式，并且起主導作用的應該是學生自己，小組間互評只是作為一種輔助方式，而教師在整個評估環節中只是起到一種指導調控的作用。首先要求學生以多媒體等形式充分演示工作任務設計得到什么樣的成果與在完成工作任務的過程中有什么樣的學習心得，然后采用5個級別評分制度進行自評，其余小組依據其演示情況與工作任務完成成果，進行充分討論，然后從成果、溝通表達能力、小組合作等方面給予評分，教師依據實際情況適時進行點評。
（四）基于工作過程的情境化教學設計
我院在實施基于工作過程的電子電路分析與應用這門課程的教學改革中，通過對本課程傳統教學模式所構建內容的深入分析，結合了大多數電子企業典型電子產品設計、制作過程，本著學生“夠用、能分析、會操作”的原則，將原有教學體系下的基本內容（半導體元件、基本放大電路、負反饋放大電路、集成運算放大器、振蕩器、直流穩壓電源、邏輯代數基礎、基本門電路、組合邏輯電路、時序邏輯電路、脈沖產生電路、模數轉換及數模轉換等）設計成了三個基本教學情境：OCL音頻功率放大電路，直流穩壓電源電路，限時搶答器電路。三個學習情境都各自有自己的典型工作任務和學習載體，通過完成這些工作任務，學生就可以掌握電子分析和制作所需要的基本知識和技能，并把它們有機地融合在一起。
例如在OCL音頻功率放大器這個主教學情境中，設計了電子元件的認識及檢測、前置放大器、音響音調控制電路、音頻功率放大器的制作這四個既相對獨立，又互相融合的環節作為子教學情境，讓學生在完成這些“工作任務”中，能循序漸進地完成掌握基本操作技能的目標。在直流穩壓電源電路環節中設計了整流濾波電路、直流穩壓電源等子學習情境。而在限時搶答器環節中則設置了第一鑒別電路、數碼顯示電路、計時單元電路、報警電路四個子學習情境。三個主教學情境與十個子學習情境相輔相承，構成了“基于工作過程”的電子電路分析與應用的教學體系，如圖1所示。
在具體教學實踐過程中，教師需要特別注重對每個學習情境中知識與實踐的有機結合，并以學生為主體，讓學生通過獨立資訊―互助討論―獨立分析來完成工作任務，保證學習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設計思路：
了解認知階段（對應企業“電子產品組裝與檢測”工作中的識讀電路原理和印刷電路板裝配圖工作過程）：教師下發項目任務書，并講解任務性質。在這個階段主要是學生在教師的輔導下，了解相關知識。
資訊階段（對應產品生產流程安排）：教師進行任務演示，并指導學生制定工作計劃。學生根據任務中的要求，在教師的引導和幫助下，收集、翻閱如元器件、放大電路特點與分析方法等方面的資料，并制定出完成制作、調試電路工作任務的具體步驟。
計劃決策階段（對應產品生產材料的采購）：在教師的審核指導下，學生按方案實施工作任務，對于一些關鍵環節進行分組討論。例如需要什么樣的電子儀器，如何繪制電路裝配圖，如何分析與調試電路，在制作中可能會出現什么問題，解決問題的方法等。
實施階段（對應產品的裝配、檢測調試和性能分析階段）：教師在這個階段需要進行及時的技術指導，而學生則需要集中精力，進行電子元器件的檢測、焊接、調試、電路性能分析、排除故障等工作，并做好每一步驟的記錄，進行相關參數計算和分析。此階段是整個學習過程的關鍵環節，也是學生最容易出問題和需要老師細心指導的環節，教師一定要認真把好這一關。
檢查階段（對應產品開發制作的總結階段）：學生在教師指導下撰寫制作、測試報告，教師驗收學生的作品。
評價階段（對應產品合格檢查階段）：學生互相檢查、交流工作學習心得，各小組派代表發言；教師最后進行總結，主要是對學生工作中的關鍵點和容易出現的問題進行講解和總評等。
實踐證明，高職基于工作過程的課程教學改革符合高職院校的辦學方向，給高職教育實施職業特色化教育帶來了新的思路探討方向。廣西機電職業技術學院應用電子專業在進行骨干高職院校建設過程中，通過實施基于工作過程的教學改革，學生普遍反映能真正學到了有用的知識，同時對學習也更感興趣?；诠ぷ鬟^程的課程教學設計，不是簡單地改變教學模式，而是要在課程中大膽引入實際的工作環節，讓學生接觸實際，接觸工作，有針對性地進行學習和訓練。加強校企合作是這種教學改革得以持續發展和進一步深化的有力保證。
【參考文獻】
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中圖分類號：G434 文獻標識碼：A 文章編號：1674-7712 （2013） 06-0172-02
隨著半導體集成和微電子技術的迅速發展，集成電路的品種和數量與日俱增，應用也越來越廣泛，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計，并且使系統及設備的性能指標得到了很大提高?！都呻娐吩砼c應用》課程作為電子測量技術與儀器專業的一門職業技術基礎課程，其內容涵蓋電路基礎、模擬電子技術和數字電子技術等多門課程[1]。在本課程的教學中，我們充分利用了多媒體教學方式，以動畫形式展現集成電路的相關知識，大大激發了學生學習的積極性，大大豐富了教學內容，同時，我們充分利用了計算機軟件仿真技術，將集成電路的典型應用電路通過ProtelDXP進行仿真實驗，擺脫了有限的實驗環境的限制，讓學生在學習集成電路相關知識的同時掌握了先進的計算機輔助工具，最后，我們給予了學生在萬能板上實現電子電路的機會，學生通過親身體驗制作和調試電子電路的過程，讓學生具備了一定的分析問題和解決問題的能力，同時收獲了通過自己努力實現目標之后的成就感。經過教學實踐表明，本課程的教學內容容易實現，安排合理，學生參與的積極性高，取得了很好的教學效果。
一、教學內容的安排
本課程的內容繁雜，講授時間有限，因此結合我院電子測量技術與儀器專業人才培養方案的要求，將本課程的教學目標定位于應用，教學的重點在于典型集成電路芯片及其典型應用電路的分析講解、仿真和制作。首先應用線性集成穩壓器制作出5～15V可調穩壓電源，以供后續的集成電路應用電路使用。接著應用運放集成電路、定時集成電路、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。具體教學內容如表1所示。
二、教學實施的特色
（一）充分利用多媒體教學方式
隨著現代科技的發展，我們已經進入了一個信息化的時代，多媒體已經廣泛的用于教學領域。多媒體教學以聲音、圖片、動畫等豐富的媒體形式最大程度地調動了學生的視聽感官系統，充分展示了教學手段的多樣化，改變了傳統的“一張嘴一支粉筆一塊黑板”的教學模式，為現代教育改革注入了新的生機和活力，從而為本課程改善教學效果帶來了福音。
本課程所涉及的集成電路芯片眾多，受到經費的限制，不可能一一購買給學生展示，但是采用多媒體教學方式后，就可以將典型芯片的圖片一一展示給學生，大大降低了教學成本，同時也豐富了學生的視野。另外，有些集成電路的典型應用電路很多，如果采用板書的方式，受到課時的限制，不可能一一給學生講解，但是多媒體教學可以迅速地把課程資源顯現在學生面前，可以大大節省教師板書的時間，使教師可以傳授更多的知識，從而提高教學效率。同時，在電路的展示中配以動畫，豐富了電路的生命力，從而大大激發了學生的學習積極性。
（二）充分利用計算機軟件仿真技術
隨著電子技術和計算機技術的快速發展，電子產品的設計與計算機的聯系越來越緊密。作為以社會需求為第一要務的高職教育，在《集成電路原理與應用》課程的教學中，我們充分利用現有硬件條件，充分利用計算機軟件仿真技術，培養學生應用集成電路設計和分析電子電路的能力。
我們在教學中使用的軟件是ProtelDXP，學生已經在前續《電子CAD》課程中學習了如何使用該軟件設計和仿真電子電路。使用ProtelDXP作電路仿真的基本流程[2]如圖1所示。
在本課程的學習中，學生在ProtelDXP中通過選擇元器件、連接電路、確定元器件參數實現集成電路的應用電路，還可以方便地對電路進行測試和修改，有助于增強學生對學習內容的感性認識，培養學生主動思考的能力，而且可以將本專業所開設的課程聯系起來，實現幾門課程之間的融會貫通，促使學生學好相關專業課程，并且做到學以致用。
（三）動手制作電子電路
電子產品的設計與制作要求學生有較強的實際動手能力，因此，在本課程的教學中，全班學生以小組（一般4-5人一組）為單位，要求學生在已經繪制好的電路原理圖基礎上設計出單面PCB圖，然后在萬能板上制作出相應的電子電路。
學生在電路原理圖和單面PCB圖的指導下焊接并調試電路。在整個制作和調試過程中，教師主要起指導作用，在必要時幫學生分析故障產生的原因，而學生才是主體，一切問題得由學生自己動手解決，從而大大提高了學生學習的主觀能動性。
制作和調試電路在整個教學過程中占用時間是最多的，無論多么簡單的電路，總是會有個別小組出現問題。但是，學生正是在不斷發現問題、解決問題的過程中加深了對所學知識的理解。另外，電路的調試離不開常用電子儀器儀表如萬用表、示波器等的輔助，這也讓學生實際體會到了在《電子測量技術》課程所學習知識的實用價值。
三、結束語
在本課程的教學中，通過任務引領，結合先進的計算機技術，學生在學中做，做中學[3]，學做結合，充分調動了學生的學習興趣和積極性，學生的出勤率很高，而且參與率很高。學生通過動手制作和調試電路，學習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際應用中的情況，這就需要加強與企業間的聯系，在這方面需要進一步加強。其次，在當前的教學中，受到成本和課時的限制，集成電路芯片多采用引腳數量少的插針式元件，避免使用引腳數量多或貼片封裝形式的元件，這與當前集成電路在實際使用中情況有點相悖，在今后的教學中需要改進。
參考文獻：
【基金項目】湖南省自然科學基金項目（14JJ6040）;湖南工程學院博士啟動基金。
【中圖分類號】G642.3 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2015）08-0255-01
隨著科學技術的不斷進步，電子產品向著智能化、小型化和低功耗發展。集成電路技術的不斷進步，推動著計算機等電子產品的不斷更新換代，同時也推動著整個信息產業的發展[1]。因此，對集成電路相關人才的需求也日益增加。目前國內不僅僅985、211等重點院校開設了集成電路相關課程，一些普通本科院校也開設了相關課程。課程的教學內容由單純的器件物理轉變為包含模擬集成電路、數字集成電路、集成電路工藝、集成電路封裝與測試等[2]。隨著本科畢業生就業壓力的不斷增加，培養應用型、創新型以及可發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置來看，存在著重傳統輕前沿、不因校施教、不因材施教等問題，進而導致學生對集成電路敬而遠之，退避三舍，學習積極性不高，繼而導致學生的可發展性不好，不能適應企業的要求。
本文結合湖南工程學院電氣信息學院電子科學與技術專業的實際，詳細闡述了本校當前“集成電路原理與應用”課程理論教學中存在的問題，介紹了該課程的教學改革措施，旨在提高本校及各兄弟院校電子科學與技術專業學生的專業興趣，培養學生的創新意識。
1.“集成電路原理與應用”課程理論教學存在的主要問題
1.1理論性強，課時較少
對于集成電路來說，在講解之前，學生應該已經學習了以下課程，如：“固體物理”、“半導體物理”、“晶體管原理”等。但是，由于這些課程的理論性較強，公式較多，要求學生的數學功底要好。這對于數學不是很好的學生來說，就直接導致了其學習興趣降低。由于目前嵌入式就業前景比較好，在我們學校，電子科學與技術專業的學生更喜歡嵌入式方面的相關課程。而集成電路相關企業更喜歡研究生或者實驗條件更好的985、211高校的畢業生，使得我校集成電路方向的本科畢業生找到相關的較好工作比較困難。因此，目前我校電子科學與技術專業的發展方向定位為嵌入式，這就導致一些跟集成電路相關的課程，如“微電子工藝”、“晶體管原理”、“半導體物理”等課程都取消掉了，而僅僅保留了“模擬電子技術”和“數字電子技術”這兩門基礎課程。這對于集成電路課程的講授更增加了難度?！凹呻娐吩砼c應用”課程只有56課時，理論課46課時，實驗課10課時。只講授教材上的內容，沒有基礎知識的積累，就像空中架房，沒有根基。在教材的基礎上額外再講授基礎知識的話，課時又遠遠不夠。這就導致老師講不透，學生聽不懂，效果很不好。
1.2重傳統知識，輕科技前沿
利用經典案例來進行課程教學是夯實集成電路基礎的有效手段。但是對于集成電路來說，由于其更新換代的速度非?？?，故在進行教學時，除了采用經典案例來夯實基礎外，還需緊扣產業的發展前沿。只有這樣才能保證人才培養不過時，學校培養的學生與社會需求不脫節。但目前在授課內容上還只是注重傳統知識的講授，對于集成電路的發展動態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生學的主要憑借，是教師搞好教書育人的具體依據，是學生獲得知識的重要工具。然而，我校目前“集成電路原理與應用”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，清華大學出版社出版的《集成電路設計》;2013年采用畢查德?拉扎維編寫，西安交通大學出版社出版的《模擬CMOS集成電路設計》;2014年采用余寧梅、楊媛、潘銀松編著，科學出版社出版的《半導體集成電路》。教材一直不固定的原因是還沒有找到適合我校電子科學與技術專業學生實際情況的教材，這就導致教師不能因校施教、因材施教。
2.“集成電路原理與應用”課程理論教學改革
2.1選優選新課程內容，夯實基礎
由于我校電子科學與技術專業的學生，沒有開設“半導體物理”、“晶體管原理”、“微電子工藝”等相關基礎課程，因此理想的、適用于我校學生實際的教材應該包括半導體器件原理、模擬集成電路設計、雙極型數字集成電路設計、CMOS數字集成電路設計、集成電路的設計方法、集成電路的制作工藝、集成電路的版圖設計等內容，如表1所示。因此，在教學實踐中，本著“基礎、夠用”的原則，采取選優選新的思路，盡量選擇適合我校專業實際的教材。目前，使用筆者編寫的適合于我校學生實際的理論教學講義，理順了理論教學，實現了因校施教，因材施教。
表1 “集成電路原理與應用”課程教學內容
2.2提取科技前沿作為教學內容，激發專業興趣
為了提高學生的專業興趣，讓他們了解“集成電路原理與應用”課程的價值所在，在授課的過程中穿插介紹集成電路設計的前沿動態。如：從IEEE國際固體電路會議的論文集中提取模塊、電路、仿真、工藝等最新的內容，并將這些內容按照門類進行分類和總結，穿插至傳統的理論知識講授中，讓學生及時了解當前集成電路設計的核心問題。這樣不但可以激發學生的好奇心和學習興趣，還可以提高學生的創新能力。
2.3開展雙語教學互動，提高綜合能力
目前，我國的集成電路產業相對于國外來說，還存在著相當的差距。要開展雙語教學的原因有三：一是集成電路課程的一些基本專業術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表在期刊上的;三是世界上主流的EDA軟件供應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，集成電路課程對學生的英語能力要求很高，在課堂上適當開展雙語教學互動，無論是對于學生繼續深造，還是就業都是非常必要的。
3.結語
集成電路自二十世紀五十年代被提出以來，經歷了小規模、中規模、大規模、超大規模、甚大規模，目前已經進入到了片上系統階段。雖然集成電路的發展日新月異，但目前集成電路相關人才的學校培養與社會需求存在很大的差距。因此，對集成電路相關課程的教學改革刻不容緩?；诖?，本文從“集成電路原理與應用”課程理論教學出發，詳細闡述了“集成電路原理與應用”課程教學所存在的主要問題，并有針對性的提出了該課程教學內容和教學方法的改革措施，這對培養應用型、創新型的集成電路相關專業的本科畢業生具有積極的指導意義。
關鍵詞： 高速公路；掙值法；分析
Key words： expressway；earned value method；analysis
中圖分類號：U412.36+6 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2014）11-0067-02
0 引言
隨著交通領域高速公路機電工程建設的不斷壯大和發展，高速公路機電工程也如雨后春筍般涌現出來，其特點表現為：①投資規模大、參建單位多、干擾較多，比較容易影響工程項目施工進度。②各工程子系統之間的相互交叉作業較多，相互關聯性較明顯。如：監控中心、收費系統及管理機構的形式、規模和布局直接決定著通信系統的傳輸需求，也決定著用電負荷及供配電系統的設計；監控系統、通信系統、收費系統及其他子系統的方案又影響到管理機構的布局；而管理機構的布局方案在某種意義上又是監控、通信系統方案確定的前提。
1 高速公路機電工程特點分析
在當今的高速公路工程施工中，由于機電工程各系統之間是相互影響與制約的關系，因此保證各工作之間的均衡性、連續性、持續性就顯得尤為重要，而在高速公路機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候，可以先進行費用、進度綜合分析控制，遇到特殊情況的時候，可以針對費用和進度的原因進行分析，這樣可以對發展趨勢進行預測，以此掌握項目結束時的進度和費用具體情況；我們通過組織措施、技術措施、合同措施以及經濟措施等方法確保施工進度計劃，以此進行調整；然后實行糾偏措施，保證能夠在保證質量的前提下完成工程的施工任務。
2 掙值法分析的原理
掙值法是通過分析項目目標實施與項目目標期望之間的差異，判斷項目實施的費用、進度績效的一種方法，又稱偏差分析法。它的獨特之處在于將費用和進度統一起來考慮，用預算和費用來衡量項目的進度，是項目費用/進度控制系統的重要組成部分。這種方法之所以叫掙值法是因為它使用到一個關鍵要素――掙值，也稱為已完成工作預算費用。
2.1 掙值法的三個基本參數
①已完工作預算費用。已完成工作預算費用（Budgeted Cost for Work Performed，簡稱BCWP），是指在某一時刻已經完成的工作（或部分工作），以批準認可的預算為標準所需要的資金總額，又稱“已完成投資額”。由于業主正是根據這個值為承包商完成的工作量支付相應的費用，也就是承包商獲得（掙得）的金額，故稱掙得值。當然，已完成工作必須經過驗收，符合質量要求。
BCWP=已完成工作量×預算（計劃）單價
②計劃工作預算費用。計劃工作預算費用（Budgeted Cost for Work Scheduled，簡稱BCWS），即根據進度計劃，在某一時刻應當完成的工作（或部分工作），以預算為標準所需要的資金總額，又稱“計劃投資額”。這個值對衡量項目進度和項目費用都是一個標尺或基準。一般來說，除非合同有變更，BCWS在工作實施過程中應保持不變。如果合同變更影響了工作的進度和費用，經過批準認可，相應的BCWS基線也應作相應的更改。
BCWS=計劃工作量×預算（計劃）單價
③已完工作實際費用。已完工作實際費用（Actual Cost for Work Performed，簡稱ACWP），即到某一時刻為止，已完成的工作（或部分工作）所實際花費的總金額，又稱“消耗投資額”。ACWP=已完成工作量×實際單價
2.2 掙值法的四個評價指標
①費用偏差CV（Cost Variance）。CV是指在某個檢查點上BCWP與 ACWP之間的差異，即：CV=BCWP-ACWP
當CV為負值時，即表示項目運行超支，實際費用超出預算費用。當CV為正值時，表示項目運行節支，實際費用沒有超出預算費用。
②進度偏差SV（Schedule Variance）。SV是指在某個檢查點上BCWP與BCWS之間的差異，即：
SV=BCWP-BCWS
當SV為負值時，表示進度延誤，即實際進度落后計劃進度。當SV為正值時，表示進度提前，即實際進度快于計劃進度。
③費用績效指數CPI（Cost Performance index）。CPI是指BCWP與ACWP的比值，即：CPI= BCWP/ACWP
當CPI
當CPI>1時，表示節支，即實際費用低于預算費用。
④進度績效指數SPI（Schedule Performance index）。SPI是指BCWP與BCWS的比值，即：SPI= BCWP/BCWS
當SPI1時，表示進度提前，即實際進度比計劃進度快。
3 掙值法曲線圖的分析（圖1）
可能出現問題的原因分析：①宏觀原因：出現問題較多，主要就是因為技術上的原因，計劃也不夠充分，物價漲幅大，工期拖延長，就導致工作量大幅增加。②微觀原因：主要是因為返工情況嚴重，管理協調不合理，導致工作效率低下；③內部原因：溝通不佳，導致員工素質較差，增加成本，而且容易發生事故；④外部原因：因為上級單位、業主的干擾，國家相關產業政策的變動，其他風險因素等；⑤其他原因。
4 掙值法在高速公路機電工程施工過程中的應用舉例
某高速公路機電工程計劃工期為12個月，總預算費用為4000萬。在項目實施過程中，第6個月時項目經理對項目的執行情況進行統計檢查，數據表如表1所示。
第6個月末時，已完工程實際成本為2460萬元，已完成產值為2170萬元，計劃完成產值為2490萬元。
成本偏差=已完成產值-實際成本=2170-2460=-290萬元，說明成本超支；
進度偏差=已完成產值-計劃產值=2170-2490=-320萬元，說明進度延誤。
費用績效指數=已完成產值/實際成本=2170/2460
進度績效指數=已完成產值/計劃產值=2170/2490
我們可以采取掙值法的應用對項目進行分析，得到的結論是：工程效率較低、進度慢、投入延后，屬于需要重點糾偏的類型，因此應該增加高效人員投入，以解決效率低、進度慢的問題，在保證工程質量的前提下，能夠按時完工。
5 結束語
掙值法在我國高速公路機電工程項目管理中的應用還不是很普遍，因此在項目管理中經常會出現費用和進度失控的情況。所以筆者認為建立一個適合高速公路機電工程項目的掙值法管理系統也就尤為重要，其可以在施工過程中對費用、進度隨時進行檢查，通過魚刺圖找出出現問題的原因，從而進行糾偏，以保證項目的順利實施。
參考文獻：
[1]建設工程項目管理[M].中國建筑工業出版社，2010.
[2]高速公路交通工程及沿線設施[M].人民交通出版社，1999.
中圖分類號：G642 文獻標識碼：A 文章編號：1672-1578（2017）01-0022-02
1 引言
在傳統的講授式電路教學方法中，學生是被動的接收者，他們在課堂的注意力主要集中在對知識點的掌握和相關公式的推導和記憶上，對基本的物理概念和電路本質并不清楚。在通常情況下，課堂講述的內容直接呈現在教材或是相關講義上，這對于學生專心于課堂教學沒有什么較好的激勵作用，所以傳統的課堂教學幾乎是在一個帶有問題的、被動的聽眾面前的一場獨角戲，師生之間沒有任何的互動，學生之間更談不上交流、合作學習[1-2]。目前很多的學生在學習過程中只記住相應的解題步驟，并不了解其基本概念，當題目條件發生一定變化或是其以前未碰見的題目便無從下手，因此電路教學方法的改革對提高學生對電路的基本物理概念和原理的進一步理解、學生的思維能力、自主學習能力、激發學生學習興趣等都是至關重要。利用學生與學生的平等關系進行學習的交流，進而達到學生之間的互動[3-4]，從而激發學生的學習興趣和對電路基本概念的理解。老師在整個的教學過程中起主導作用，學生起主體作用，學生之間合作學習，師生之間協同教學，因此本文將基于Peer-Instruction（以下簡稱PI）理論的協同教學法應用在電路課程教學中，取得了良好的效果。
2 基于Peer-Instruction理論的協同教學法
Peer-Instruction理論是哈佛大學著名教授Eric Mazur創立的，變傳統的單一講授為基于問題的自主學習和學習之間的合作探究。堅持以學生為主體，教師為主導的教學理念，是將傳統的灌輸式授課形式轉化為學生的合作學習、自主性學習的形式，重在培養獨立自主學習能力，實現多元化主體的互動、師生協同教學[5]。
基于Peer-Instruction理論的協同教學法的基本目標是利用課堂時間進行學生互動、師生互動，把相應的注意力學習的概念上來，而不是傳統的對教材或講義上細節內容的詳細介紹，基于PI的協同教學發是由一系列關鍵知識點的簡短講授構成，每個關鍵知識點一個相關的概念測試題目，也就是學生所討論的知識點的概念測試小題目。教師在整個教學過程中講述內容的重點、難點和關鍵點，啟發學生思維，營造一個學生互動、師生協同教學的環境，通過某些能夠影響學生認知能力的問題來調動他們的學習主動性，并逐步激發，引導學生合作學習、積極討論，培養其批判性思維，并使學生在獲得更多知識的同時能反思自己和別人的觀點，最后完全理解問題本質[6]?；赑eer-Instruction理論的協同教學法特別為學生設計了相應的基本概念測試題，在簡短的測試后便可與同學相互討論，合作學習，使學生有機會爭辯，交流，共同解決問題，從而對物理概念和電路本質理解更深刻。學習者在與他人的相互辯論、相互影響、相互交流之中達到更完善的發展。
Peer-Instruction理論的協同教學法設計的概念測試題與傳統的題目考核方向不一樣，其重概念、輕直接帶公式計算。某些題目看似簡單，卻能有效地檢測學生對相關概念的理解正確與否，從而引發學生的討論，真正理解基本概念。當學生在課堂上的時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的時間來進行相關內容解題技巧的訓練，為此，特將解題技巧的訓練放到課外作業，因為課外作業和課外學生討論部分有相應充足的時間來進行解體技巧訓練，這樣一來基本物理概念和解題技巧都得到了訓練，基本概念的準確理解是有助于解題技巧的訓練的，因此不必擔心學生的解題能力得不到訓練。
3 基于Peer-Instruction理論的協同教學法的教學組織
基于Peer-Instruction理論的協同教學法不同于傳統教學對課本或講義中各個層次和知識點的詳細講解，而是由大量關鍵知識點的簡短講授構成，每個知識點都有一個需要討論的概念性小測試題目。學生課前事先預習，課堂給簡短時間作答，然后學生相互討論并可修改答案，該過程一方面可促使學生思考并理解問題，另一方面也給教師提供了一個評判學生對該基本概念的理解程度。如選擇正確答案的學生比例太低，教師則可放慢講解速度。然后通過另外一個概念測試題來再次評估學生對該知識點的掌握情況。教學組織流程圖如圖1所示。
課堂教學組織安排：
（1）概念題目測試 1分鐘
（2）學生思考時間 1分鐘
（3）學生作答（選擇題） 1分鐘
（4）學生互動，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（含知識點的簡短講授） 5分鐘
（8）另一測試題評估學生掌握情況 3分鐘
（9）提交答案并復習該概念和講解相應解體技巧 6分鐘
重要知識點可按照上述的安排進行教學組織，約20分鐘左右，簡單知識點可省略（8）（9）步，整個知識點教學約10分鐘左右。該方法可使得教師實時了解學生對該知識點的掌握情況，以防止學生對知識點的理解程度與教師的預期教學效果之間的鴻溝越來越大，因為隨時間的增長，學生的不理解就會導致失去對該課程的學習興趣，從而使得整個課程的教學失敗。
從表1可知，在實施了基于Peer-Instruction理論的協同教學法后，學生對基本概念的理解比傳統教學法的正確率高，由圖1的期末考試成績對比可以看出，實施PI教學法的期末考試平均分比傳統的平均分高10.3分，最低分數也比傳統教學法的最低分數高，因此對基本概念的較好理解可使得在傳統計算題的成績得到了提高。
4 結語
電路課程是電氣信息類的重要專業基礎課，通過在該課程中使用基于Peer-Instruction理論的協同教學法能有效提高學生對基本概念的理解，從而提高該課程的教育教學質量和學生自主學習能力，讓學生養成終身學習的習慣，把學習轉化為自覺的行為。采用該教學方法在提高學生對基本概念和期末成績的同時，通過培養學生的批判性思維，比起那些只掌握了專門知識體系的人，這樣的學生更具有靈活性和適應性，更有可能進行創新，成為能夠終身為社會服務的現代化人才。
參考文獻：
[1] 趙郁聰，陳滿儒.雙語教學引入Peer-Instruction教學方法的實踐[J].中國校外教育，2011（9）：86.
[2] Eric Mazur.同伴教學法――大學物理教學指南[M].北京：機械工業出版社，2011.
[3] 王祖源，武荷嵐，顧牡.以同伴教學法促進學生互動式學習[J]. 物理與工程，2013（23）：45-48.
1 高填路基的穩定施工技術
1、基底處理技術
地基處理按一般路基施工規程進行，將雜草、樹根、有機土等雜物用推土機推出邊樁以外集中棄至棄土場，請監理工程師檢查確認后,再用推土機將作業區段推平順，形成橫向1%-2%排水坡，并用壓路機碾壓原地面，壓實度與路堤相應部位的要求相同。陡坡地帶自下而上挖臺階，隨開挖隨填筑，局部松軟、側擠起層部分應翻挖換填土或調整土的含水量。
2、路基填筑技術
用挖掘機、自卸汽車裝運填料，專人負責指揮卸車，第一層按松鋪厚度50cm攤鋪。推土機整平后，用水準儀測出松鋪厚度，同時邊攤鋪邊用酒精燃燒法或其它方法多點檢測攤鋪含水量，同一填層的含水量要基本一致。
3、含水量的確定
經試驗，最佳含水量為10%。本段路基施工時，含水量控制在8%-12%范圍內，即可滿足壓實要求。
4、碾壓技術
第一、先用壓路機靜壓兩遍找平，速度控制在2km/h以內，橫向搭接40cm，縱向搭接2m。
第二、振動碾壓一遍。壓路機由兩側向線路中心碾壓。碾壓搭接長度及碾壓速度必須符合上述要求。
5、檢測技術
第一、用K30檢測地基系數和灌砂法檢測壓實系數。檢測點沿線路中線呈S型布置，每100m布設3個點。若檢測未能達到規范要求，則繼續碾壓，每碾壓一遍檢測一次，直至壓實指標合格為止。
第二、用精密水準儀檢查壓實后標高，通過比較松鋪厚度與兩次標高之差值計算出松鋪系數。
2 高填路基中灌漿法的應用
（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物理化學原理，利用機械設備將具有固化和抗滲性能的漿液入某種介質的間隙（孔隙或裂隙等）或結構面內，并使之在一定范圍內擴散和固化，以達到提高地基強度、降低滲透性、改善地基物理力學性質的一種方法。
（二）高填路基中灌漿法的應用
1、灌漿方案的選擇
高填路基的灌漿處理一般對于強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。灌漿類型可以單獨應用，也可能兩三種類型單獨應用，彼此相輔相成，從而形成滲透—劈裂—充直—置換—壓密—復合的作用。
灌漿方案選擇是進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，同時還應綜合考慮工程地質條件、工程性質等。依據高填路基公路工程實踐經驗，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、當軟弱土層上部有硬殼存在時，將其作為封壓層；當無這種硬殼或不發育時，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、漿液擴散半徑的確定
漿液擴散半徑是一個重要的參數，可按理論公式估算。如選用參數接近于實際條件，則計算值具有一定的參考價值；當地基條件較復雜或計算參數不易選準時，就應通過現場灌漿試驗來確定。
3、灌漿壓力
灌漿壓力是將液擴散沖填、擠實的能量。在保證灌漿質量的前提下,壓力大,擴散距離大,有助提高土體強度；擔當壓力超過受注地層的自重和強度時,可能導致地基及其上部結構的破壞。所以在施工中,一般都以不使地層結構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。
進行灌漿試驗時,一般采用逐漸提高壓力方法,求得灌漿壓力與灌漿量關系曲線,當壓力升至某一數值,灌漿量增大,表明地層結構發生破壞或孔隙尺寸已被擴大,因而可把此時的壓力作為確定容許灌漿壓力的依據。
4、灌漿量
在正常情況下理論上注入的耗漿量,應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算公式計算：
Q=A∏R2He?
式中:Q為每孔（段）注入量（m3）；A為漿液的損耗系數,一般A=1.15～1.30；R為漿液有效擴散半徑（m）；H為灌漿孔（段）深（m）；e為空襲率；?為漿液充值系數。
5、灌漿孔的布置方式
漿液擴散半徑（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。
高填路基灌漿設計一般為多排灌漿孔，不同排上的灌漿設計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開1/2的孔距。在灌漿孔距取值范圍內，合理的孔距可以保證工程質量，降低工程造價，孔距選擇應注意以下幾點：
孔距應依據土層性質和構造物來確定，當高填路基中砂層較厚或層理較發育時，L在1.5R～2R之間；當軟弱土層中砂層理不發育時，L取值在R～1.5R之間。橋頭、涵洞等構造物部位L取值應偏小一些。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 施工中應注意的問題
(1)嚴格控制填層厚度和填筑寬度。每層初平完成后，對填層厚度進行檢查，確保每層填筑的厚度控制在30cm之內，以防填土沉降過多，發現超厚現象及時采取相關措施減薄。推土機在初鋪時，攤鋪的寬度比設計寬度加大50cm，以保證路基邊部壓實。
(2)路堤填筑時，做到工地現場隨時有領工員值班，對路堤填筑進行實行全過程指揮，使填層厚度、平整度、壓實度等處于良好的受控狀態，保證填筑過程符合規范要求。
(3)嚴格控制填層土質，選擇經試驗合格的填料進行填筑，含有有害雜質及未經處理的劣質土不得使用。當填料為不同土質時，采取不同土質分別填筑的方式，每種填料連續填筑層累計厚度不小于50cm。將強度較小、透水性差的土填在下層，強度較大、土質較好的優良土填于上層。
(4)嚴格進行壓實度的試驗檢測。每填完一層由隊部試驗室負責進行檢測，經理部中心試驗室經常性地對壓實薄弱環節進行抽檢，發現壓實度不合格的情況，及時采取適當的措施進行處理，必要時采用強夯處理，確保路基的填筑壓實符合規范要求。
(5)結合永久排水做好施工期間的臨時排水工作。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。路堤坡腳及時做好臨時或永久性排水溝，保證路基邊坡排水通暢。
(6)嚴格控制路堤滲水部分的填筑材料，選取水穩性高及滲水性好的填料進行填筑，防止滲透動水壓破壞路堤邊坡的穩定。
4 結語
高填路基施工技術在公路工程施工中的應用是提高公路工程施工質量的重要途徑，在進行高填路基施工時一定要做好各項施工要點的相關施工技術，確保高填路基施工以及整個公路工程的施工質量。
引言
液壓傳感器是工業液壓監測中最為常用的一種傳感器，能將液體壓力信號轉換為直流4～20mA或直流0～10V電信號輸出，在工業自動控制中通常配合專用模擬量輸入模塊應用于可編程序控制系統（PLC）。然而模擬量信號在傳輸過程中容易受到數字量信號、交流輸入信號、外部強干擾源等的干擾，模擬量受干擾已經成為了自動控制系統的一個難題。基于此筆者提出了一種基于LM331集成電路的液壓監測系統，將液壓傳感器輸出電壓信號轉換為高速脈沖的數字量信號輸出到PLC，既能夠實現液壓的實時檢測，同時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公司生產的性價比較高的集成芯片，是一種非常理想的精密電壓/頻率轉換器，可用于制作簡潔、低成本的模數轉換器。當作為壓/頻轉換器使用時，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，體現了壓/頻轉換器的特有的優勢，可輕松應用于所有的標準壓/頻轉換場合。LM331為雙列直插式8引腳的芯片，結構框圖如圖1所示。
LM331各引腳功能如下：管腳1是脈沖電流輸出端，內部相當于脈沖恒流源；管腳2是用于調節輸出端脈沖電流幅度；管腳3是脈沖電壓輸出端OC門結構，輸出脈沖寬度Tw；管腳7是提供給比較器的基準電壓；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，數字分辨率可達12位，并且容易保證轉換精度。
2 液壓監測系統架構
為了提高模擬量的抗干擾能力和節約成本，本液壓監測系統使用基于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，經過運算處理可采集到液壓的實時數據，系統架構框圖如圖2所示，考慮到所選用的PLC有6組高速計數器，系統最大可同時采集6組液壓數據，每一組數據都是脈沖信號，可以遠距離傳輸而不受干擾。
3 液壓監測系統硬件設計
液壓監測系統需使用電壓/頻率轉換器進行采樣，為了節約成本，在不犧牲采樣精度的條件下，本系統使用了V/F轉換器LM331集成電路芯片組成的A/D轉換電路.V/F轉換器LM331芯片能夠把電壓信號轉換為頻率信號，而且線性度好，經過PLC處理，把頻率信號轉換為數字信號，可以完成A/D轉換。它具有接線簡單，價格低廉，轉換精度高、使用方便等特點。
3.1 模擬量采集電路設計
系統模擬量采集電路設計為壓頻轉換電路，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芯片進行V/F轉換后，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的計數端口，PLC對頻率信號進行采集、處理、存儲。從而實現模擬信號到數字信號的轉換。
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產生的
差效果。電路所有的元器件都選用溫度系數低，參數穩定的元器件，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信號采集電路設計
本系統選擇的PLC是西門子S7-200系列PLC中的典型產品CPU226，其集成24輸入/16輸出共40個數字量I/O點?？蛇B接7個擴展模塊，最大擴展至256路數字量I/O點或64路模擬量I/O點。24K字節程序和數據存儲空間。6個獨立的30kHz高速計數器，2路獨立的20kHz高速脈沖輸出，具有PID控制器。2個RS485通訊/編程口，具有PPI通訊協議、MPI通訊協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字量，本系統設計利用西門子CPU226高速計數器的輸入點I0.0～I0.5直接采集V/F變換電路的輸出脈沖信號，進而用CPU226程序對信號進行處理，信號采集電路如圖4所示，能較好地解決模擬量在電磁環境下易受干擾的問題。
4 系統程序設計
本系統選用的可編程序控制器CPU226有HSC0-HSC5共6個高速計數器，本系統設計將V/F變換電路的輸出脈沖信號送入高速計數器HSC1的輸入端，用于累計脈沖數，，控制高速計數器累計脈沖的時間通過設置定時中斷的間隔時間來實現，根據累計脈沖數與預置的間隔時間，計算出被測模擬量值。
以液位測量為例子，首先把液位設定在100mm，讀取每100MS的脈沖數H1，再把液位設定在200mm，讀取每100MS的脈沖數H2，通過公式計算可以求得每mm對應的脈沖數X=主程序在第一個掃描周期調用初始化子程序SBR0，僅在第一個掃描周期標志位SM01=1。由子程序SBR0實現初始化。
要使高速計數器能正常工作，設置正確的參數是關鍵。首先要激活HSC1，設置正方向計數，可更新預置值（PV），可更新當前值（CV），把高速計數器HSC1的控制字節MB47置為16進制數FC。采集信號的高速計數器不需復位或啟郵淙耄也沒有外部的方向選擇，因此用定義指令HDEF設置成工作模式0。然后將定時中斷0間隔時間SMB34置為100ms，中斷程序0分配給定時中斷0，并允許中斷，當前值SMD48復位為0，預置值SMD52置為FFFF（16進制）。最后用指令HSC1啟動高速計數器，每100ms調用一次中斷程序0，讀出高速計數器的數值后，將其置零，通過HSC1計數值及變換關系來求被測的液位值。
5 結束語
基于LM331集成電路的液壓監測系統運用LM331實現A/D轉換，具有電路簡單、測量精度高、抗干擾性強，運行可靠并且轉換位數可調的特點，能夠實現對液壓進行實時檢測，可以節省大量的成本， 因此在液壓監測中具有廣泛的應用前景。當然， 基于LM331集成電路的液壓監測系統只是液壓監測系統的一種， 使用者可以根據現場環境、精度的要求和成本的控制來選擇合適的液壓監測系統。
參考文獻
[1]廖常初.S7-200 PLC編程及應用[M].機械工業出版社，2014.
中圖分類號：TN958.98 文獻標識碼：A
0.引言
輸電線路勘測優化設計在是輸電線路工程中最基礎最重要的工作，優化設計輸電線路路徑需要綜合考慮行政規劃、運行安全、經濟合理、施工難度、檢修方面等因素。而在輸電線路優化設計工程中，特別是工程工期緊、測繪面積較大、精度要求高且測區地形較為復雜的情況下，輸電線路優化設計難度較大，尤其是在我國西南地區以高山大嶺為主，地形起伏大，植被覆蓋率高且平丘地區房屋密集，分布不規則。傳統的線路優化設計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合的方法。傳統的線路優化設計方法具有外業勞動力強大，數據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。將激光雷達技術應用于電力線路優化設計中能降低選線難度，提高設計效率。因為機載激光雷技術具有數據產品豐富、數據精度高，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，大大降低外業工作量，縮短工期等優點。
我單位采用綿陽天眼激光科技有限公司自主研發的小型激光雷達測繪系統搭載在動力三角翼上對四川廣元某山區測區進行數據采集，應用高精度激光雷達數據成果，在基于激光雷達數據輸電線路三維優化選線軟件中進行優化設計，高效快速對該區線路進行優化設計，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濟效益。
1.小型機載激光雷達系統原理及技術優勢
1.1 機載激光雷達系統原理
機載激光雷達系統是集激光測距、全球定位系統（GPS）、慣性導航系統（IMU）及高分辨率航拍相機于一體的系統。利用高精度的激光掃描測距技術獲取三維激光點云、慣性導航單元系統獲取飛行平臺姿態信息、機載GPS獲取飛行平臺的空間三維位置信息；利用高分辨率數碼相機獲取真彩色數據影像。機載激光雷達測量原理：機載激光雷達激光腳點定位采用飛行航跡來計算激光腳點的坐標。因此基行航跡和系統瞬時姿態的激光點的坐標計算如公式（1）所示，公式（1）中的L是瞬時激光脈沖源到地物的距離，基行時間測量原理的測距由公式（2）求得。公式（1）中是激光發射角，XL、YL、ZL是激光器的位置坐標，通同轉換矩陣就可以精確的計算出每一個地面光斑的XG、YG、ZG。
機載激光雷達系統包括以下4部分：機載激光掃描雷達單元；DGPS及IMU慣性導航單元；高分辨率航拍相機；系統控制及數據實時記錄存儲單元。各部分用以太網協議交換數據，供電選用航空電池供電。小型激光雷達系統原理如圖1所示，不需要或需要極少地面控制點即可快速獲取地表及植被以下地表的精確三維信息。
1.2 小型機載激光雷達系統在輸電線路優化設計的技術優勢
小型機載激光雷達系統以其體積小、重量輕且精度高等優點，選擇的飛行平臺較為靈活，快速響測繪作業任務且數據采集周期短。搭載平臺可以選擇有人直升機、無人機、無人氦氣飛艇及動力三角翼等，根據任務需求可以選擇不同的飛行平臺。針對本次山區及植被較為密集的作業區域，選擇搭載動力三角翼作為飛行平臺對測區進行數據采集。機載激光雷達技術具有穿透性，能夠獲取植被以下高精度地形數據及交叉跨越高度；數據精度高、點云密度高；且能快速高效進行作業；數據產品豐富，能獲取高精度的三維激光點云數據和高分辨率數碼影像經過數據處理得到高精數字高程模型DEM、數字表面模型DSM、高分辨率數字正射影像DOM及精細分類的點云數據（包括電力線點、植被點、房屋點）等。
機載激光雷達數據成果，在電力選線以及后期設計工作中提供多種輔助參考信息。生成的高精度DEM數據可以實時獲取線路各個方向斷面信息及塔基地形、塔基斷面；通過數據分類處理，獲取地面、電力線三維點云數據，設計人員在室內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、墳墓等重要地物，綜合參考DEM和DSM可實時獲取房高樹高，精確評估樹木砍伐量與房屋拆遷量等；DEM結合DOM得到真實的三維場景，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.技術路線
基于小型機載激光雷達技術在植被覆蓋區輸電線路勘測優化設計中的工程應用主要技術內容包括數據獲取、數據處理、數據應用。采用小型機載激光雷達系統進行電力選線數據的獲取具體技術路線如圖2所示。
機載激光雷達數據獲取的原始數據包括原始激光點云數據、原始數碼影像、慣性導航（IMU）數據、機載GPS數據、地面基站GPS數據。對機載激光雷達獲取的數據處理技術路線如圖3所示。
經上述數據處理后得到的數據成果高分辨率德胗跋DOM、高精度數字高程模型DEM、高精度數字表面模型DSM及精細分類后的電力線點云數據LAS，加載于專門基于LIDAR數據成果的三維輸電線路優化設計系統，對激光雷達獲取的數據進行管理與瀏覽，進行三維選線，主要技術路線如圖4所示。
3.工程應用
我公司應用小型機載激光雷達技術，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化設計，應用動力三角翼搭載機載激光雷達測繪系統進行數據采集，通過數據處理制作高精度DEM、DSM、高分辨率DOM及精細分類電力線點云。運用三維輸電線路優化設計系統對該工程進行室內快速可視化三維優化選線設計。
3.1 工程測區概述
廣元中子鎮位于廣元市朝天區東北部，屬于低中山區，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―明月峽鄉、中子鎮―雪峰鄉兩條線路，測區全長約86km。
3.2 數據采集
在航測前，進行控制點的踏勘、選址和埋設樁位，用于靜態觀測。GPS網形規劃與控制點之分布有關，為使整個網形的點位誤差分布均勻，在測區布設4個基站，覆蓋測區。結合小型機載激光雷達系統自身的特點，對航高、航速、相機鏡頭焦距及曝光速度、掃描頻率等航攝參數進行設置；為獲取高質量的數據，本次工程共設計了兩條航線，能充分滿足測區的帶寬和激光點云密度要求。
3.3 數據處理
數據處理包括數據預處理和數據后處理。數據預處理是對的激光點云數據大地定向和計算影像外方位元素；數據后處理是在預處理的基礎上經過點云去噪、濾波及精細分類，快速自動分離出精細的地面點（圖5）及分類后的電力線點云數據（圖6），可以快速提取交叉跨越高度。通過對精細的地面點構建不規則三角網格TIN即可快速生成DEM數據（圖7），去噪后的所有地物點即可快速生成DSM。使用精細分類的地面點對數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）精細分類后的地面點
（2）精細分類后高密度電力線點云數據用于獲取交叉跨越高度
（3）高精度數字高程模型DEM和數字表面模型DSM
（4）高分辨率正射影像DOM
3.4 線路優化設計
通過后期數據處理得到的成果有DOM、DEM、DSM、分類后的電力線點云，將數據成果導入到基于激光雷達數據輸電線路三維優化選線軟件中，充分利用機載激光雷達系統的多種數據成果，進行室內可視化電力線路選線優化設計，為線路設計提供多種輔助信息，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。
在三維輸電線路優化設計系統中能夠快速對已有電力線路交叉跨越高度進行量測（圖9）；在線路設計過程中基于精細DEM快速獲取不同方向、不同深度的斷面數據（包括植被以下區域）；高分辨率正射影像圖結合DSM數據可以從中精確量取待拆遷房屋面積及待砍伐植被面積，同時能夠實現線路的優化，減少線路與房屋、植被的跨越，同時對重要地物（高速路、鐵路等）跨越角度進行評估（圖10）；根據優化選線結果及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，最終優化選線結果如圖11所示。
3.5 精度分析
通過外業實地檢查對本次植被覆蓋區輸電線路測區應用機載激光雷達技術勘測獲取數據進行精度評估，整個測區獲取了高密度點云數據，平均個平方米有6～7個點；整個線路測區高程中誤差為31cm，平面中誤差為65cm，完全滿足電力選線需求。
結語
通過應用小型機載激光雷達技術在植被覆蓋區域輸電線路勘測優化設計，通過將小型機載激光雷達系統搭載在動力三角翼上能夠快速靈活響應工程需求，快速獲取線路走廊區域精細的三維地形數據且數據精度高，滿足電力設計精度要求；通過應用基于LIDAR數據成果的三維輸電線路優化設計系統，對激光雷達獲取的數據進行管理與瀏覽，進行三維優化選線，為電力選線提供多種多樣的信息輔助選線，避免了大量的外業測量，減少了樹木砍伐量及房屋拆遷量，提高了作業效率，具有很大的經濟效益和社會效益。
參考文獻
[1]徐祖艦，王滋政，陽峰.機載激光雷達測量技術及工程應用實踐[M].武漢：武漢大學出版社，2009.
課程改革重點主要包括建立科學的課程體系、符合電子信息、自動化類專業特點的完整理論及實踐教學體系。重視教學內容和方法的研究，針對教學中的問題，積極發表教學研究文章，以期與同行進行探討，不斷探索教育、教學規律，改進教學方法，提高教學質量；采用多媒體電子教案授課和傳統方式授課相結合，電化教學和網絡相結合，課堂教學與網絡教學相結合，理論教學與上機實踐相結合的現代化教學模式。
1.1 理論教學改革的設計思想
理論教學內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；線性網絡的一般分析方法和網絡定理；一階動態電路分析；正弦穩態分析；耦合電感和變壓器電路分析；電路的頻率特性；二端口網絡；非線性電路分析及磁路和鐵芯線圈。課程的難點主要體現在以下幾點：
（1）涉及的定理、分析方法紛繁復雜，高等數學基礎要求嚴格，如求解代數方程、微分方程以及復數運算（相量分析）等。
（2）研究領域廣，不但要求對純電阻電路、正弦穩態電路進行分析，而且要求對含變壓器的電路、電路頻率特性等內容進行分析等。
（3）分析方法較抽象，主要是對實際電路轉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習的難點。
針對以上重難點內容，理論教學改革的思想體現在以學生為主體的自主學習教學模式：
（1）利用現代化教學手段
引進現代化的教學手段和教學方法。制作完成“電路分析基礎”課程的多媒體課件，從2008年開始用于全校本科生教學，并在實踐中得到不斷完善。為了充分利用網絡資源，開發多渠道的學習途徑，將多媒體錄像課件、電子教案、授課計劃和作業批改等相關教學內容及時在網上。
（2）探索新的教學方法
以學生為主體，采用啟發式教學、與學生互動式課堂討論和網上教育等方法，加強教與學的信息交流，啟發學生聯系所學知識點，培養主動思考和自主學習的習慣。
（3）多種方法確保課程教學質量的提高
“電路分析基礎”的各系列課程均具有符合專業人才培養要求的課程教學大綱，同一課程的所有班級實行“三統一”（大綱統一、教材統一、試卷統一）。通過制訂詳細的教學計劃，規范教學過程以確保教學大綱的全面實施。實行考-教分離的方法，使用AB卷?？荚嚭蠹皶r研究試卷中出現的各種問題，用于指導今后的課堂教學。在引進“電路分析基礎/信號與系統題庫”（西安電子科技大學）的基礎上，建立試題庫，作為題庫的補充，使之更加完善。利用網絡等現代化工具，對教師教學效果進行測評，設立網絡信箱收集學生對課程教學的意見與建議。
1.2 實踐教學改革的設計思想
隨著各種EDA軟件的引入，EDA教育收到了空前的重視，EWB軟件在優化教學過程，改善實驗條件、改革實驗教學模式、課件制作以及遠程教育方面發揮了重要的作用，為充分發揮電路仿真平臺軟件的教學功能提供了廣闊的應用環境。為此，提出操作性試驗與軟件仿真試驗相結合的設計思想，實踐教學活動按照從基礎性操作試驗、綜合性仿真試驗到設計性仿真試驗、創新性實訓，設置實踐教學模塊，既重視基礎實驗，更強調綜合設計性實驗，體現“以學生為本，促進學生知識、能力、素質協調發展”的教育理念。多層次實踐教學模式如圖1所示。
圖1 多層次實踐教學模式
圖1中，基礎性操作試驗在我校實驗中心“高性能電工電子試驗裝置”上完成，主要培養學生必需的電工電子硬件實驗的基礎知識及靈活運用電工電子的基本能力；綜合性仿真試驗及設計性仿真試驗由學生在仿真軟件上操作，注重培養學生濃厚的學習興趣、旺盛的求知欲、積極的探索精神、堅持真理的態度；電路實訓環節主要考察學生對電路的綜合掌握情況及設計能力的培養。
每個試驗項目的必做項目由老師指導在試驗課堂完成，選做實驗項目在開放試驗時間由學生自行完成，利用電路實驗室的全面開放，學生也可以完成實驗項目的預習、課內已完成的實驗項目的重做或者未完成實驗項目的補做，真正做到因材施教，使拔尖創新人才得以充分發揮其潛力和才能，為高素質人才的脫穎而出創造了良好的成長條件。
2.教學改革的實施特點
電路教學改革的重點體現在強化了學生自主學習的教學模式，以Mutisim軟件作為仿真平臺，通過優化、更新實驗課程內容，加強綜合性、設計性、創新性實驗項目，強化學生工程訓練和設計能力培養。
2.1 多媒體技術的特點
多媒體教學作為現代教學方式，具有許多優勢。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，使授課內容的展現形式豐富多樣化，有利于吸引學生的注意力。第二，授課內容清晰。在電路教學中有許多復雜的電路圖和元件實物圖，黑板上難以呈現，費時費力，且不清晰，通過多媒體可以輕松實現。第三，多媒體教學信息量大。減少了傳統教學中教師的抄寫時間，便于在有限課時內完成教學內容，提高教學效率。
2.2 Mutisim的特點及仿真方法
（1）直觀的圖形界面
整個界面就像是一個電子實驗工作臺，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，輕點鼠標即可完成導線的連接，軟件儀器的控制面板和操作方式與實物相似，測量數據、波形和特性曲線如同在真實儀器上看到的一樣。
（2）豐富的元器件庫
NI Mutisim10大大擴充了EWB的元件庫，包括基本元件、半導體元件、TTL以及CMOS數字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建和修改所需元件模型，還可通過公司官方網站和商獲得元件模型的擴充和更新服務。
（3）豐富的測試儀器儀表
除了EWB具備的數字萬用表、函數發生器、示波器、掃頻儀、字信號發生器、邏輯分析儀外，還新增了瓦特表、失真分析儀、頻譜分析儀和網絡分析儀，且所有儀器均可多臺同時調用。
（4）完備的分析手段
支持直流工作點分析、交流分析、瞬態分析、傅里葉分析、噪聲分析、失真分析、參數掃描分析、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計和分析的要求。
（5）強大的仿真功能
NI Mutisim10既可對模擬電路或數字電路分別進行仿真，也可進行數模混合仿真，仿真失敗時會顯示錯誤信息，提示可能出錯的原因，仿真結果可隨時存儲和打印。
（6）完美的兼容功能
NI Mutisim10可方便地將模擬結果以原有文檔格式導入LABVIEW或者Signal Express中。工程人員可更有效的分享及比較仿真數據和模擬數據，而無須轉換文件格式，在分享數據時減少了失誤，提高了效率。
3.基于NI Mutisim10的仿真方法，步驟及應用實例
3.1 仿真方法
基于電路分析基礎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，系統自動創建一個默認標題為“Circuit1”的新電路文件，該文件可以另存。
（2）軟件界面的定制、MUtisim10允許用戶根據自己的習慣設置軟件的界面，包括工具欄、電路顏色、頁面尺寸、聚焦倍數的設置等，可以通過點擊“OptionsGlobal Preferences”選項，在彈出的對話框中進行設置。
（3）放置元器件，可以在標準工具欄中選擇，也可點擊菜單欄中點擊“PlaceCompo-nent”，在彈出的對話框中選擇需要的元器件。
（4）放置導線和節點進行電路的連接。
（5）放置儀器儀表進行測量，或者點擊Simulate進行仿真分析。
3.3 仿真實例
以RLC串聯諧振電路為例，創建電路圖如圖2所示。
圖2 RLC串聯諧振電路
（1）點擊Simulate下拉菜單的Run或者直接點擊仿真開關，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，移動游標至縱坐標最大值下降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串聯諧振電路的運行仿真，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，調節電路元件參數，觀察波形，驗證電路的對錯，這在實際試驗操作中是難以完成的，從而提高學生的動手能力及獨立思考的能力。
