江蘇 周曉華

一、中職校電子課程實驗課教學現狀

伴隨著電子技術的迅猛發(fā)展，傳統(tǒng)的實驗教學已經不能滿足新形勢下的教學要求，從而面臨各種各樣的問題。

1.實驗室建設費用高昂

傳統(tǒng)的實驗教學主要依賴費用高昂的實驗設備，存在前期投入大、后期維護費用高，開展過程受時間、地點、人力、物力、財力等限制問題，致使實驗教學無法有效開展，嚴重影響教學質量。

2.教師指導難以到位，有限的教師很難在有限的時間內細致地指導大批的學生，教學目標難以達到。設計性和探究性試驗更是難以開展。

3.教學目標難以落實。培養(yǎng)動手能力、設計能力和創(chuàng)新能力是實驗教學的重要目標。但是目前學生主要根據實驗指導書進行驗證性實驗，有些實驗操作訓練不足，創(chuàng)新能力難以提升。

很顯然，傳統(tǒng)實驗教學中存在的教學方法單一，知識學習和實驗動手操作相互分離，學生缺乏學習主動性和創(chuàng)造性等問題，我們可采用可編程片上系統(tǒng)實驗平臺來解決這些問題。

二、可編程片上系統(tǒng)及其在電子實驗課中的應用

1.可編程片上系統(tǒng)：（power system on a chip）簡稱PSOC。

由美國Cypress公司開發(fā)的PSOC器件,這種芯片能夠完全自由、靈活地設計出集模擬電路、數字電路與微處理器于一身的電子系統(tǒng),而不再需要復雜的外圍電路,減小了板上面積,滿足了集成度和小型化的要求,將PSOC引入到實驗教學平臺,其高可靠和低功耗的特性使實驗平臺的性價比得到提高,并能夠讓學生集中精力完成對電子系統(tǒng)的設計,而不是像傳統(tǒng)電子系統(tǒng)一樣常常把時間花費在對外圍電路的搭建和解決單調的線路問題上,這樣能夠充分調動學生的積極性和創(chuàng)造性。

2.PSOC實驗平臺在電子實驗課程中的作用

（1）可實現電子電路與系統(tǒng)的完美結合。使電子實驗從傳統(tǒng)的基于面板上搭建電路，轉向在單個芯片里搭電路。即由在電路板上搭“積木”，過渡到在芯片上搭“積木”，使電子實驗更方便、更快捷、更節(jié)才。

（2）可實現理論知識與實際應用的完美結合。充分利用電子綜合課程設計的環(huán)節(jié)，以學生所掌握的知識點為基礎，以小的項目實現為導向，充分培養(yǎng)學生“系統(tǒng)級”的設計能力。通過電子課程的實踐教學，為后續(xù)課程的銜接打好基礎。

（3）可實現新器件、新技術與新方法的完美結合。讓學生有充分實踐的機會，親自將模擬電路和數字電路中的關鍵知識點通過實踐來掌握，充分發(fā)揮學生的主觀能動性和創(chuàng)造性。

（4）可組建新的實驗課教學模式，形成新型的師生關系。教師是輔助的作用，而實驗室是學生完成實驗的一個場所，但不是唯一的場所，在任一安全的場所學生可以隨時隨地完成實驗環(huán)節(jié)，他們必須在實驗室完成的是最后的調試任務。

三、PSOC實驗平臺在課程中的應用實例

實驗項目：可編程增益放大器PGA實驗

實驗要求：利用PSOC3器件的Delta Sigma ADC用戶模塊對溫度傳感器LM35輸出端的模擬電壓進行采集，并將所有的數字量轉換成溫度值在四位數碼管上顯示出來。

實驗步驟：啟動PSOCCreator軟件，創(chuàng)建一新工程，根據實驗要求在TopDesign.cysch原理文件中編輯原理圖（如圖）。

原理圖編輯完成后，在左側工程列表中的ADC.cydwr中為溫度傳感器LM35和發(fā)光二級管LED7_DIG選擇管腳。引腳分配完畢后在左側工程文件列表中點擊main.c文件，編寫和編譯主程序，然后通過USB下載器下載程序。然后用插線針將PSOC3芯片的相應引腳連到溫度傳感器LM35和發(fā)光二極管LED的輸出端，最后給實驗平臺上電，觀察四位數碼管上顯示室內溫度（24.30C）,用手觸摸溫度傳感器會看到顯示溫度會有所上升（如圖）。

四、PSoC實驗平臺優(yōu)化中職電子實驗課教學的幾點思考

跟傳統(tǒng)的實驗課比較PSOC實驗平臺的好處表現在：

1.學生人手一塊,隨時隨地就可以搭電路，不要再為教學資源的不足發(fā)愁。

2.在芯片里通過搭積木（IP）的方式，組成最終的模擬和數字混合系統(tǒng)。

3.實驗室只需提供測試儀器（信號源、示波器，再提供點電阻和電容器件），節(jié)約了器材和師資。

4.教師從困惑中解脫出來，只要制定好每個設計的設計目標和評價的方法，剩下的讓學生自己實現，老師只負責答疑和檢查結果。

5.由于采用的是基于原理圖的設計方法，學生也能知道很多設計電路圖的過程，真正的了解什么是電子設計自動化EDA。

6.由于模擬和數字電路都是從頭一點點地實現，而不是簡單的使用，將抽象的理論知識，通過學生自己搭“積木”弄清楚全部的細節(jié)問題。學生的主觀能動性和積極性將被充分的調動。

7.實現了實驗教學方法的改革

（1）由傳統(tǒng)的“填鴨式”的教學方法轉變?yōu)檠驖u進，逐步滲透的教學方法。

（2）能充分發(fā)揮學生的主觀能動性和創(chuàng)新能力。在教學的主要過程，從“以教師的被動教學為中心”,轉向“以學生主動思考為中心”的新的教學思路和教學方法。

（3）以項目為導向，以創(chuàng)新平臺為載體，將所學的理論知識和最新的數字電子技術密切結合起來。

（4）對學生的評價方式發(fā)生了改變，重點考察學生的創(chuàng)新能力。通過合理的評價方式，激發(fā)學生刻苦鉆研的精神和團隊合作的精神。

【1】何賓.可編程片上系統(tǒng)PSoC設計指南.化學工業(yè)出版社，第1版2011(9).

【2】葉朝輝，華成英.可編程片上系統(tǒng)(PSOC)原理及實訓.清華大學出版社，2008(5).

【3】TGP-PSoC3可編程片上系統(tǒng)創(chuàng)新實驗平臺實驗指導書.清華大學科教儀器廠.