電子技術(shù)課程設(shè)計教學(xué)改革

陳紅 謝勤嵐

摘要：分析了電子技術(shù)課程設(shè)計的教學(xué)內(nèi)容、方法、手段及考核形式中的不足，進(jìn)行了相應(yīng)的改革。教學(xué)實踐表明，教學(xué)改革提高了學(xué)生主動學(xué)習(xí)的積極性，培養(yǎng)了學(xué)生在電子技術(shù)方面的綜合實踐能力與工程設(shè)計能力，取得了良好的教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞：電子技術(shù)；課程設(shè)計；教學(xué)改革

中圖分類號：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2015）51-0075-03

電子技術(shù)課程設(shè)計是一門集基本理論、工程設(shè)計于一體的專業(yè)基礎(chǔ)課程，是電子、信息類本科專業(yè)的基礎(chǔ)必修課程。該課程是對電路分析基礎(chǔ)、模擬電子技術(shù)、數(shù)字電子技術(shù)等前期課程所學(xué)內(nèi)容的消化、鞏固、總結(jié)和提高。該課程的教學(xué)不僅要求學(xué)生掌握扎實的相關(guān)課程基本理論知識，更在于通過對學(xué)生進(jìn)行綜合訓(xùn)練，培養(yǎng)和提高學(xué)生在電子系統(tǒng)方面的工程設(shè)計能力、元器件裝配能力、綜合調(diào)試能力。同時，也為后續(xù)課程，如單片機(jī)系統(tǒng)課程設(shè)計、嵌入式系統(tǒng)課程設(shè)計及電子系統(tǒng)課程設(shè)計等實踐課程的開展打下良好的基礎(chǔ)，為學(xué)生今后從事相關(guān)專業(yè)技術(shù)工作提供了必要、專業(yè)的實踐技能。

一、電子技術(shù)課程設(shè)計教學(xué)的不足

根據(jù)過去幾年對電子技術(shù)課程教學(xué)情況的分析，結(jié)合相關(guān)企業(yè)對電子類人才的要求，我們認(rèn)為該課程在教學(xué)設(shè)計上應(yīng)從下面幾個問題上重點(diǎn)改革。

（一）課程內(nèi)容與社會需求差距較大，設(shè)計題目偏少

電子技術(shù)課程主要由理論和實踐兩部分構(gòu)成，其中實踐又分為實驗和課程設(shè)計。理論是基礎(chǔ)、實驗是深入、課程設(shè)計是提高，它們相輔相成構(gòu)成這門課程完整的教學(xué)體系。針對課程設(shè)計，一般本科院校的教學(xué)方式較為保守，沿用傳統(tǒng)模式，忽視了相關(guān)行業(yè)、企業(yè)所采用的新技術(shù)、新軟件，不能與社會同步，學(xué)生走出校門口不能立即勝任崗位工作，而是需要通過進(jìn)一步的崗前培訓(xùn)才能滿足崗位對人才的需求。同時，設(shè)計題目和類型偏少，內(nèi)容相對陳舊，學(xué)生可選擇的范圍也不大，導(dǎo)致部分學(xué)生對本門課程學(xué)習(xí)的積極性不高，也影響了本課程的教學(xué)效果。

（二）教學(xué)方法較為單一落后

本門課程的教學(xué)時間為32學(xué)時（合計不到一周的教學(xué)時間），時間較短，為了在較短的時間讓學(xué)生完成設(shè)計任務(wù)，教師總是詳細(xì)講解并指定相應(yīng)的資料，將學(xué)生限制在指定的范圍和實驗元件內(nèi)，不利于培養(yǎng)出具有競爭意識和創(chuàng)新能力。且在實驗講義中，編寫教師對設(shè)計題目的電路實現(xiàn)方案編寫得較細(xì)，學(xué)生可發(fā)揮的空間較小，導(dǎo)致部分學(xué)生不會自己獨(dú)立思考，直接采用設(shè)計提示電路，或者直接抄襲其他學(xué)生的設(shè)計方案，不能更好地調(diào)動學(xué)生獨(dú)立設(shè)計的積極性。

當(dāng)前我們大部分老師都采用了多媒體授課，在教學(xué)過程中，教師過分地依賴電子課件，而忽略了其他的教學(xué)方法，如課堂演示、學(xué)生上臺實操等。在涉及電子設(shè)計軟件的操作時，學(xué)生需要實際動手訓(xùn)練，邊聽邊做效果會更好。而用電子課件進(jìn)行授課時，加快了課堂授課的節(jié)奏，學(xué)生對某些知識點(diǎn)來不及消化，教與學(xué)缺少良好互動，學(xué)生很難與老師保持同步，使得授課效果大打折扣。

（三）實踐缺乏工程化思想

在電子信息和儀器儀表領(lǐng)域從事電路設(shè)計基本上是以工程化的方式進(jìn)行的，將一個工程分成若干個模塊，再由不同的項目團(tuán)隊分頭完成。將現(xiàn)代電子領(lǐng)域里設(shè)計公司的理念融入課堂，讓學(xué)生以設(shè)計團(tuán)隊為單位開展實訓(xùn)，能夠使學(xué)生走出校門后更快地適應(yīng)自己的崗位，但從目前大多數(shù)學(xué)校開設(shè)的課程來看，除了畢業(yè)設(shè)計會有幾個學(xué)生一起合作完成外，實驗、課程設(shè)計等幾乎都是學(xué)生獨(dú)立完成的，很多學(xué)生抱著應(yīng)付的心態(tài)隨大流，沒有主動思考的意識，缺乏創(chuàng)新思維。大多數(shù)學(xué)生只是按照老師所給電路圖像搭積木一樣連線，不能真正弄懂電路的意圖，因此在未提供電路圖時往往束手無策。嚴(yán)重缺乏創(chuàng)新思維，使得學(xué)生在走出校門后不能從事完整的工程設(shè)計，面對很多簡單的項目也會缺乏信心，無法在已有的崗位基礎(chǔ)上實現(xiàn)更高的突破。

（四）成績評定體系不夠完善

目前的考核制度，雖然提升了平時成績所占比例，但仍然是應(yīng)試教育模式。在成績評定時，往往根據(jù)調(diào)試結(jié)果以及撰寫的設(shè)計報告給出成績，學(xué)生在設(shè)計、制作、調(diào)試過程中遇到的問題以及解決方案等具體實施過程沒有體現(xiàn)出來，評定的標(biāo)準(zhǔn)不能具體量化，不能很好地反應(yīng)學(xué)生在本門課程中的收獲和真實水平。

二、電子技術(shù)課程設(shè)計教學(xué)的改革

（一）結(jié)合專業(yè)的社會行業(yè)需求，豐富設(shè)計題目

設(shè)置合適的設(shè)計題目是提高電子技術(shù)課程設(shè)計教學(xué)效果的關(guān)鍵。隨著電子技術(shù)的迅速發(fā)展，新器件不斷涌現(xiàn)，將其與課程教學(xué)緊緊結(jié)合，才能跟上時代的步伐。因此，課程設(shè)計教學(xué)改革的第一步就是結(jié)合專業(yè)的社會行業(yè)需求，根據(jù)學(xué)生的實際情況，提供足夠的課程設(shè)計選題，同時保證設(shè)計課題的內(nèi)容具有綜合性、實用性、先進(jìn)性。

首先，本設(shè)計課程為學(xué)生提供了72個設(shè)計題目（課題內(nèi)容統(tǒng)計情況見表1），保證學(xué)生具有較大的選擇空間；每一個題目具有基本功能和擴(kuò)展功能，從而滿足具有不同實踐能力的同學(xué)的要求。其次，大部分課題的設(shè)計要求盡量使用現(xiàn)有的能夠?qū)崿F(xiàn)該設(shè)計的新器件，設(shè)計并完成的小電子系統(tǒng)實用性較強(qiáng)，具有相當(dāng)?shù)氖褂脙r值，可以作為電子系統(tǒng)課程設(shè)計和儀器儀表課程設(shè)計的基本模塊，也可以作為電子競賽和創(chuàng)新項目的單元電路。再次，設(shè)計題目新穎，能激發(fā)學(xué)生的設(shè)計調(diào)試興趣；大部分課題的設(shè)計內(nèi)容與專業(yè)密切結(jié)合，從而增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。最后，每個設(shè)計題目都能夠盡量訓(xùn)練前期課程中的相關(guān)知識點(diǎn)，比如：鞏固電路分析基礎(chǔ)中的分壓電路、電容元件特性、變壓器工作原理等；模擬電子技術(shù)課程中的基本共射、共基放大電路、功率放大器、比較器電路、波形發(fā)生電路等；數(shù)字電路中各種邏輯門電路、顯示譯碼器、數(shù)據(jù)選擇/分配器、觸發(fā)器、寄存器、計數(shù)器、555電路和蜂鳴報警電路的應(yīng)用等。教師在布置設(shè)計任務(wù)時，針對每個設(shè)計題目，以系統(tǒng)框圖形式給出2～3個總體設(shè)計參考方案，以高集成芯片為核心，由中規(guī)模集成電路構(gòu)成各單元電路，然后組合出系統(tǒng)的設(shè)計方案。

課程設(shè)計除了提供5個類型72項常用的備選設(shè)計題目之外，還引入了與學(xué)科相關(guān)的科研項目的子課題作為課程設(shè)計題目，選拔一些優(yōu)秀學(xué)生參與這部分課題的設(shè)計。同時結(jié)合每年的本科生創(chuàng)新項目，每年更新一些設(shè)計課題。以教學(xué)、科研及競賽項目為電子技術(shù)課程設(shè)計題目，為學(xué)生創(chuàng)造了研究性學(xué)習(xí)的機(jī)會，提高了其實踐技能。通過項目開發(fā)過程的工程磨煉，提高了學(xué)生的實踐技能，激發(fā)了學(xué)生的自主創(chuàng)新意識，對于學(xué)生工程素質(zhì)的培養(yǎng)發(fā)揮了較大的作用。同時，學(xué)生參與教學(xué)科研活動，可以解決創(chuàng)新實踐活動開展中的一系列問題，促進(jìn)了創(chuàng)新實踐活動的開展。

（二）豐富課題設(shè)計內(nèi)容，合理安排教學(xué)進(jìn)度

電子技術(shù)課程設(shè)計一般安排在大三上下學(xué)期進(jìn)行分散教學(xué)。教學(xué)學(xué)時共32學(xué)時，每周3學(xué)時，共11周。教學(xué)進(jìn)度和時間安排統(tǒng)計情況見表2。

本著培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立設(shè)計、創(chuàng)新實踐的理念，我們改變了傳統(tǒng)的“老師講，學(xué)生做”的方式，少講甚至不講理論知識，僅是提綱挈領(lǐng)地給學(xué)生指引一下他們設(shè)計所要查找資料的方向，在設(shè)計的過程中，學(xué)生遇到了實際問題再進(jìn)行單獨(dú)答疑。

在組織方式上，參照電子競賽的方式進(jìn)行，2名學(xué)生一組。每組學(xué)生可在指定的選題中任選一個設(shè)計題目，在11周內(nèi)協(xié)力完成課程設(shè)計任務(wù)。學(xué)生在課程設(shè)計期間，不僅要共同討論設(shè)計課題和選擇設(shè)計方案，還必須落實自己具體的設(shè)計任務(wù)，以達(dá)到了解和熟悉整個設(shè)計課題全過程的目的。同時由于引入了競賽機(jī)制，不但可以增強(qiáng)學(xué)生的團(tuán)隊精神，還能發(fā)掘他們創(chuàng)新的潛能。

在課程設(shè)計前期，課程設(shè)計的任課教師可提前兩周布置課程設(shè)計的教學(xué)任務(wù)，在這期間，完成學(xué)生的分組，兩人一組自愿組合，提供課程設(shè)計題目供學(xué)生自行選擇。學(xué)生選定題目后根據(jù)課題的設(shè)計要求和參數(shù)獨(dú)立查閱相關(guān)資料，完成電路的初步設(shè)計。

課程設(shè)計第一階段，完成方案設(shè)計。方案設(shè)計包括電路方框圖、詳細(xì)的電路原理圖、電路工作原理的說明和元器件清單。完成電路設(shè)計后，學(xué)生還要使用Multisim軟件完成對設(shè)計的電路進(jìn)行仿真。通過軟件仿真可以發(fā)現(xiàn)設(shè)計中存在一些的問題，進(jìn)一步改善設(shè)計方案。學(xué)生掌握了電子仿真軟件的使用方法，也為以后的課程學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。實驗室將元件清單匯總，盡快完成元器件的準(zhǔn)備工作。

課程設(shè)計第二階段，完成電路原理圖和PCB板繪制，并且完成PCB的制作。學(xué)生通過學(xué)習(xí)使用Protel軟件，熟悉了電路布局、布線、電路板的制作過程，增強(qiáng)了對電子系統(tǒng)工程設(shè)計過程的認(rèn)識。

課程設(shè)計第三階段，完成元器件的焊接及整個系統(tǒng)的聯(lián)調(diào)，測試技術(shù)指標(biāo)。學(xué)生在教師指導(dǎo)下較好地完成元器件的焊接。焊接過程由低到高，分模塊完成。確認(rèn)安裝無誤后進(jìn)行通電調(diào)試。在調(diào)試階段，采用由前至后的順序，從輸入端開始逐模塊調(diào)試。若存在故障，應(yīng)該分模塊檢查，按照從大到小的范圍進(jìn)行排查，最終找到故障的確切地點(diǎn)并加以解決。學(xué)生通過對電路的調(diào)試可加深對電路工作原理的認(rèn)識，學(xué)會調(diào)試、檢查電路的方法。調(diào)試過程中教師要注重啟發(fā)學(xué)生，自己分析查找故障位置和原因，并獨(dú)立找到解決的方法。要求學(xué)生在測量完成技術(shù)指標(biāo)后與理論結(jié)果進(jìn)行分析比較，進(jìn)一步了解電子電路學(xué)習(xí)過程中理論與實踐的區(qū)別。通過課程設(shè)計為學(xué)生提供鍛煉的平臺，提高了學(xué)生的理論與實踐能力。

課程設(shè)計第四階段，完成并提交設(shè)計報告。設(shè)計報告包括以下部分：①系統(tǒng)方案論證；②各單元電路詳細(xì)設(shè)計；③電路的仿真及仿真結(jié)果；④調(diào)試中出現(xiàn)的問題及解決方法；⑤系統(tǒng)測試結(jié)果；⑥心得體會。設(shè)計報告是對課程設(shè)計全過程的總結(jié)，學(xué)生要嚴(yán)格按規(guī)定的格式進(jìn)行書寫。設(shè)計報告的撰寫可提高學(xué)生的表達(dá)、論證能力、科技寫作能力等基本素質(zhì)，為后續(xù)課程設(shè)計報告及畢業(yè)論文的撰寫打下基礎(chǔ)。

（三）改進(jìn)教學(xué)方法，提高課程教學(xué)效果

在電子技術(shù)課程設(shè)計中，利用視頻、圖片等多媒體手段展示相關(guān)內(nèi)容，可以激發(fā)學(xué)生對所選課題的興趣。利用教學(xué)網(wǎng)站，提供一些跟學(xué)生課程設(shè)計題目相關(guān)的資料，學(xué)生可以隨時進(jìn)行查閱。同時加大實驗室開放力度，課程設(shè)計的時間不局限于課堂。實行開放式管理模式，時間開放和資源開放。學(xué)生可以根據(jù)需要通過網(wǎng)上自由預(yù)約的形式，課余時間自行到實驗室進(jìn)行課程設(shè)計，實驗室提供自主學(xué)習(xí)環(huán)境。由于帶著任務(wù)，學(xué)生雖然沒有教師時刻管理也會很自覺地進(jìn)行學(xué)習(xí)。同時由于帶著問題去學(xué)習(xí)，學(xué)習(xí)的效率也更高，而且這樣也可以更節(jié)省實驗室的教學(xué)資源。采用這種形式，增加了學(xué)生的實驗時間，增強(qiáng)了學(xué)生進(jìn)度安排的靈活性，有助于學(xué)生自主設(shè)計能力、工程能力、創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

（四）完善成績評定體系

驗收考核環(huán)節(jié)采取硬件實現(xiàn)情況、軟件調(diào)試情況及考核答辯的方式。相同題目之間的小組，根據(jù)所完成項目的性能、指標(biāo)及完成速度進(jìn)行評定。

從電子技術(shù)課程設(shè)計這門課程的設(shè)置目的出發(fā)建立成績評定體系（見表3）：①方案設(shè)計的合理性、科學(xué)性，電路設(shè)計的正確性；②對Multisim、Protel等電路設(shè)計、仿真軟件的熟練掌握程度、制作效果；③元件安裝、焊接的工藝質(zhì)量；④電路調(diào)試、故障排除、結(jié)果分析及回答問題的情況；⑤課程設(shè)計報告撰寫。

在進(jìn)行成績評定時，注重調(diào)試效果正確的同時，應(yīng)強(qiáng)調(diào)整個設(shè)計實施的整體情況，若部分同學(xué)的設(shè)計電路調(diào)試結(jié)果不盡如人意，只要學(xué)生能找出其中的原因，并提出相應(yīng)的方法進(jìn)行改進(jìn)，仍可獲得不錯的成績。另外，注重學(xué)生是否已掌握設(shè)計方法、制作工藝、儀器使用、調(diào)試方法、論文撰寫等不同的環(huán)節(jié)，即使同組同學(xué)根據(jù)不同的表現(xiàn)也可給出不同的成績。

三、結(jié)束語

電子技術(shù)課程設(shè)計是學(xué)生進(jìn)行的第一個專業(yè)基礎(chǔ)課程的課程設(shè)計。在課程改革中突出了學(xué)生創(chuàng)新意識及工程素質(zhì)的養(yǎng)成，體現(xiàn)了“內(nèi)容綜合、面向工程”的特征，促進(jìn)了電子技術(shù)創(chuàng)新教育體系的不斷完善和可持續(xù)發(fā)展。通過本門課程的教學(xué)改革，豐富設(shè)計題目，且與實際聯(lián)系，調(diào)動了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，培養(yǎng)了學(xué)生對設(shè)計性實驗的興趣。由于合理安排教學(xué)環(huán)節(jié)，學(xué)生經(jīng)過自主查找資料和小組討論，完成電路方框圖、電路原理圖、電路布線圖的設(shè)計；完成對電路系統(tǒng)進(jìn)行安裝、焊接、調(diào)試、檢查解除故障、測試參數(shù)；掌握了相關(guān)軟件的應(yīng)用。充分發(fā)揮了學(xué)生的主動性和創(chuàng)造性，提高了分析和解決電子電路中各種問題的能力。較為完善的課程成績評價體系也較好地保證了課程設(shè)計的教學(xué)質(zhì)量。通過后續(xù)的課程學(xué)習(xí)，學(xué)生的綜合設(shè)計能力不斷提高。

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