電子信息工程專業(yè)一體化課程設(shè)計(jì)的改革與實(shí)踐

南亞明+何丹丹

摘 要：文章分析了平頂山學(xué)院（以下簡(jiǎn)稱“我?！保╇娮有畔⒐こ虒I(yè)課程設(shè)計(jì)存在的問題，闡述了改革思路和實(shí)施方案，擯棄原本分散的課程設(shè)計(jì)，進(jìn)行一體化設(shè)計(jì)，使其內(nèi)容圍繞共同的實(shí)踐項(xiàng)目而展開，加強(qiáng)各個(gè)環(huán)節(jié)之間的聯(lián)系，強(qiáng)化學(xué)生對(duì)專業(yè)知識(shí)的整體認(rèn)識(shí)，引導(dǎo)學(xué)生綜合利用專業(yè)知識(shí)解決實(shí)際問題。

關(guān)鍵詞：課程設(shè)計(jì)；教學(xué)改革；一體化；電子信息工程專業(yè)

中圖分類號(hào)：G642

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

一、引言

隨著我校向應(yīng)用技術(shù)型大學(xué)轉(zhuǎn)型發(fā)展的深入推進(jìn)，相關(guān)課程的教學(xué)改革已勢(shì)在必行。電子信息工程專業(yè)涉及內(nèi)容廣泛，除了對(duì)學(xué)生的理論知識(shí)有要求外，對(duì)其實(shí)踐能力也有較高要求。為提高學(xué)生的實(shí)際能力，一直以來，電子信息工程專業(yè)十分注重專業(yè)設(shè)計(jì)、課程實(shí)際、實(shí)訓(xùn)等相關(guān)實(shí)踐內(nèi)容，通過設(shè)置集中實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，帶領(lǐng)學(xué)生結(jié)合相應(yīng)課程專業(yè)知識(shí)進(jìn)行實(shí)物設(shè)計(jì)或制作。我校電子信息工程專業(yè)原有的實(shí)際教學(xué)主要由課程設(shè)計(jì)和第二課堂組成，學(xué)生在實(shí)際過程中學(xué)習(xí)興趣較高，對(duì)課堂知識(shí)有了更深一步的理解。

多年來我校電子與信息工程專業(yè)在實(shí)踐教學(xué)方面一直緊跟時(shí)代發(fā)展潮流，積極進(jìn)行改革和創(chuàng)新。如在專業(yè)課程設(shè)方面，過去一直采取過套件焊接、外部公司培訓(xùn)等多種方式，一定程度上與我院學(xué)生的實(shí)際情況存在差異，效果有限。因此，經(jīng)過幾年下來的嘗試和經(jīng)驗(yàn)積累，我校迫切需要從實(shí)際情況出發(fā)，自主設(shè)計(jì)出既能體現(xiàn)我校學(xué)生知識(shí)水平，反映專業(yè)特色。

二、現(xiàn)有課程設(shè)計(jì)體系及存在問題

1.電子信息工程專業(yè)現(xiàn)有實(shí)踐環(huán)節(jié)構(gòu)成

目前電子信息工程專業(yè)主要實(shí)踐環(huán)節(jié)由“集中實(shí)踐環(huán)節(jié)”和“第二課堂”組成。其中集中實(shí)踐環(huán)節(jié)包括“電工實(shí)訓(xùn)”“模擬電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)”“數(shù)字電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)”“專業(yè)綜合課程設(shè)計(jì)”。電工實(shí)訓(xùn)是電氣信息類相關(guān)專業(yè)的公共實(shí)踐環(huán)節(jié)。學(xué)生通過參加電工實(shí)訓(xùn)，會(huì)在實(shí)踐中對(duì)電工知識(shí)形成感性認(rèn)識(shí)，培養(yǎng)事電氣電子工作的高素質(zhì)勞動(dòng)者的基本技能，并為學(xué)習(xí)后續(xù)課程和培養(yǎng)創(chuàng)新能力打下基礎(chǔ)。實(shí)踐內(nèi)容主要借助綜合實(shí)訓(xùn)平臺(tái)掌握照明電路、電機(jī)控制電路等的接線方法?！澳M電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)”圍繞收音機(jī)的組裝和調(diào)試而展開?！皵?shù)字電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)”使用基本的邏輯電路搭建具有一定功能的數(shù)字電路，如搶答器、數(shù)字鐘等。“專業(yè)綜合課程設(shè)計(jì)”主要針對(duì)了解某種型號(hào)的控制器功能展開電路設(shè)計(jì)、制作、組裝和調(diào)試，讓學(xué)生體驗(yàn)從無到有的電子產(chǎn)品制作流程。第二課堂，包括“Multisim仿真競(jìng)賽”“單片機(jī)程序競(jìng)賽”“Altium designer應(yīng)用競(jìng)賽”“基礎(chǔ)電路調(diào)測(cè)競(jìng)賽”“虛擬仿真實(shí)驗(yàn)”等內(nèi)容，主要通過課外競(jìng)賽活動(dòng)，加強(qiáng)學(xué)生的相關(guān)軟件和基本技能訓(xùn)練。

2.存在問題：實(shí)踐環(huán)節(jié)之間在內(nèi)容上相互銜接不夠

目前，我校院系經(jīng)過多年來不斷修改完善實(shí)踐方案，單一的集中實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)在形式和內(nèi)容上都日趨豐富，但各個(gè)環(huán)節(jié)之間仍缺少有機(jī)聯(lián)系，從而導(dǎo)致教學(xué)效果不明顯。一方面，專業(yè)綜合課程設(shè)計(jì)在時(shí)間和內(nèi)容上存在矛盾，由于專業(yè)綜合課程設(shè)計(jì)涉及內(nèi)容多、綜合性強(qiáng)，通常需要在教學(xué)過程中安排更多時(shí)間，而實(shí)際教學(xué)中為兼顧其他課程的學(xué)習(xí)，無法為該環(huán)節(jié)分配充足的時(shí)間，因此只能對(duì)設(shè)計(jì)內(nèi)容進(jìn)行簡(jiǎn)化，從而導(dǎo)致學(xué)生的實(shí)踐效果受到影響。另一方面，許多學(xué)生雖然完成了實(shí)踐環(huán)節(jié)規(guī)定的學(xué)習(xí)任務(wù)，但難于將各個(gè)實(shí)踐環(huán)節(jié)聯(lián)系在一起，從而形成系統(tǒng)性的知識(shí)網(wǎng)絡(luò)。如當(dāng)面對(duì)實(shí)際問題時(shí)，不能靈活地將分塊的實(shí)踐技能結(jié)合在一起進(jìn)行分析并提出解決方案，困在將學(xué)校理論知識(shí)和實(shí)際相聯(lián)系的“最后一公里”上。

實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容需進(jìn)一步更新。一直以來，學(xué)院十分注重專業(yè)設(shè)計(jì)、課程實(shí)際、實(shí)訓(xùn)等方面實(shí)踐內(nèi)容教學(xué)，且積極進(jìn)行新方案的嘗試。以電子信息工程專業(yè)綜合設(shè)計(jì)為例，我校在過去幾年采取過自主電路設(shè)計(jì)加工、購(gòu)買半成品開發(fā)套件組裝、外部公司培訓(xùn)等多種方式探索專業(yè)設(shè)計(jì)新方法，但最終效果均不夠理想。主要有以下幾方面原因。①實(shí)踐過程通常采用集中教學(xué)方式，學(xué)生停課2周進(jìn)行實(shí)訓(xùn)。但由于項(xiàng)目不連續(xù)且學(xué)生的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和熟練程度上欠缺，導(dǎo)致時(shí)間仍相對(duì)緊張，而延長(zhǎng)時(shí)間或采用分散式教學(xué)方法，則對(duì)教師人數(shù)以及實(shí)驗(yàn)條件要求過高，以學(xué)院目前條件，無法滿足要求。②大部分實(shí)踐為獨(dú)立模塊，同之前實(shí)踐內(nèi)容僅存在知識(shí)上的繼承，而內(nèi)容上無直接關(guān)聯(lián)，學(xué)生不易形成直觀認(rèn)識(shí)。③筆者通過與畢業(yè)生交流發(fā)現(xiàn)，許多學(xué)生無法準(zhǔn)確認(rèn)識(shí)實(shí)踐環(huán)節(jié)在實(shí)際工作中的作用。

我校經(jīng)過幾年下來的嘗試和經(jīng)驗(yàn)積累發(fā)現(xiàn)，迫切需要以我校實(shí)際情況為出發(fā)點(diǎn)，自主設(shè)計(jì)出既能體現(xiàn)我校學(xué)生知識(shí)水平，反映專業(yè)特色，同時(shí)又具有廣泛應(yīng)用價(jià)值，對(duì)學(xué)生今后設(shè)計(jì)具有指導(dǎo)意義的實(shí)踐教學(xué)新體系。

三、一體化課程設(shè)計(jì)思路

一體化課程設(shè)計(jì)主要針對(duì)現(xiàn)存問題，通過對(duì)現(xiàn)有課程設(shè)計(jì)實(shí)踐環(huán)節(jié)的重新設(shè)計(jì)，使各個(gè)環(huán)節(jié)之間建立緊密聯(lián)系。一方面在現(xiàn)有學(xué)時(shí)內(nèi)更新設(shè)計(jì)內(nèi)容，強(qiáng)化現(xiàn)有模塊知識(shí)的實(shí)踐訓(xùn)練；另一方面，將各個(gè)實(shí)踐環(huán)節(jié)項(xiàng)目進(jìn)行整合，在各實(shí)踐環(huán)節(jié)之間建立直接聯(lián)系，強(qiáng)化利用知識(shí)綜合解決問題能力的訓(xùn)練。主要思路如下。

（1）對(duì)各實(shí)踐環(huán)節(jié)綜合設(shè)計(jì)，統(tǒng)一主線。結(jié)合我校學(xué)生實(shí)際情況，并考慮行業(yè)及就業(yè)崗位對(duì)知識(shí)能力的需求，以工作中的實(shí)際問題為原型，現(xiàn)有專業(yè)主干課程的課程設(shè)計(jì)內(nèi)容，將所有課程設(shè)計(jì)內(nèi)容組合為一個(gè)具有實(shí)際工程背景的“大項(xiàng)目”，每個(gè)課程設(shè)計(jì)構(gòu)成該“大項(xiàng)目”的“子項(xiàng)目”，既讓學(xué)生明確專業(yè)和實(shí)際工作之間的關(guān)系，又讓學(xué)生更清晰地了解各種基礎(chǔ)課、專業(yè)課的應(yīng)用價(jià)值。

（2）重點(diǎn)對(duì)三個(gè)主要課程設(shè)計(jì)進(jìn)行改革。主要內(nèi)容是三個(gè)課程設(shè)計(jì)實(shí)訓(xùn)方案的一體化重組，包括“模擬電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)”“數(shù)字電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)”“專業(yè)綜合設(shè)計(jì)”。每個(gè)課程設(shè)計(jì)涉及的改革內(nèi)容有設(shè)計(jì)內(nèi)容選題（難易適中，能反映專業(yè)課程核心知識(shí)，有實(shí)用價(jià)值，環(huán)節(jié)之間聯(lián)系密切）、硬件方案設(shè)計(jì)、軟件開發(fā)設(shè)計(jì)、實(shí)訓(xùn)方案制定等。

（3）設(shè)計(jì)“參考樣機(jī)”。由于專業(yè)課程設(shè)計(jì)實(shí)踐的內(nèi)容是實(shí)物制作，所以每次改革除了設(shè)計(jì)方案，還需要教師設(shè)計(jì)出“參考樣機(jī)”，以便對(duì)課程設(shè)計(jì)方案的可行性進(jìn)行實(shí)際驗(yàn)證，并為學(xué)生的后續(xù)設(shè)計(jì)提供參考。

（4）制定詳細(xì)課程設(shè)計(jì)實(shí)訓(xùn)方案并實(shí)施。從實(shí)際問題出發(fā)，以項(xiàng)目的形式，完整地引領(lǐng)學(xué)生完成需求分析、方案設(shè)計(jì)、硬件設(shè)計(jì)、硬件PCB制作、焊接、軟件架構(gòu)設(shè)計(jì)、軟件編寫、綜合調(diào)試等任務(wù)。

四、改革方案及實(shí)施

1.主線設(shè)計(jì)

根據(jù)改革內(nèi)容要求，各個(gè)環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)題目為改革的重點(diǎn)之一。設(shè)計(jì)題目要難易適中，能反映專業(yè)課程核心知識(shí)，有實(shí)用價(jià)值，且環(huán)節(jié)之間聯(lián)系密切。該部分首先要解決的問題是明確專業(yè)與行業(yè)的定位，進(jìn)而要對(duì)行業(yè)現(xiàn)狀及其知識(shí)能力需求有深入認(rèn)識(shí)。考慮當(dāng)前社會(huì)研究熱點(diǎn)，同時(shí)為激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，設(shè)計(jì)主線圍繞觀賞性和趣味性較強(qiáng)的機(jī)器人相關(guān)的智能車技術(shù)展開。

將智能車分為通信、電機(jī)驅(qū)動(dòng)和控制器三部分。其中“模擬電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)”主要針對(duì)“通信”部分展開，完成無線遙控收發(fā)電路的設(shè)計(jì)、組裝與調(diào)試，用于后續(xù)智能車的遠(yuǎn)程控制；“數(shù)字電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)”主要針對(duì)“電機(jī)驅(qū)動(dòng)”部分展開，以步進(jìn)電機(jī)為研究對(duì)象，實(shí)現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)和轉(zhuǎn)速測(cè)量部分的設(shè)計(jì)、組裝與調(diào)試，該部分組成后續(xù)智能車的運(yùn)動(dòng)控制；“專業(yè)綜合設(shè)計(jì)”主要針對(duì)“控制器”展開，完成控制電路的設(shè)計(jì)、組裝與調(diào)試，以及控制器程序的編寫。同時(shí)，在“專業(yè)綜合設(shè)計(jì)”中需要將“通信”和“電機(jī)驅(qū)動(dòng)”部分加入到綜合設(shè)計(jì)中，完成課程設(shè)計(jì)內(nèi)容的設(shè)計(jì)。

2.實(shí)施效果

由于完整的方案實(shí)施周期較長(zhǎng)，為更快檢驗(yàn)課程改革效果，我校針對(duì)2012級(jí)電子信息工程專業(yè)學(xué)生開展“專業(yè)綜合設(shè)計(jì)”試點(diǎn)推行工作，為彌補(bǔ)新方案實(shí)施之前實(shí)踐環(huán)節(jié)的不足，在遙控部分和電機(jī)驅(qū)動(dòng)部分引入市面上現(xiàn)有的集成模塊，用于代替之前的設(shè)計(jì)結(jié)果，從而保證“專業(yè)綜合設(shè)計(jì)”的順利進(jìn)行，從而達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。在設(shè)計(jì)過程中學(xué)生獨(dú)立設(shè)計(jì)了自主運(yùn)動(dòng)和遙控相結(jié)合尋跡避障小車，學(xué)生普遍興趣較高。由于設(shè)計(jì)內(nèi)容設(shè)計(jì)面廣，綜合要求高，因此學(xué)生綜合技能有了明顯提高。另外，改革成果顯著，經(jīng)過課程改革訓(xùn)練的學(xué)生在當(dāng)年研究生考試復(fù)試中都表現(xiàn)優(yōu)異，導(dǎo)師對(duì)學(xué)生實(shí)踐動(dòng)手能力評(píng)價(jià)較高，許多學(xué)生是帶著設(shè)計(jì)實(shí)物參加的研究生復(fù)試。當(dāng)然在設(shè)計(jì)中也出現(xiàn)一些新的問題，如相互抄襲、考核評(píng)分不夠全面等，需要在后續(xù)過程中不斷完善。

五、結(jié)語

本次教學(xué)改革通過對(duì)相關(guān)電子信息工程專業(yè)課程設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)進(jìn)行一體化重新設(shè)計(jì)，將原本在內(nèi)容上聯(lián)系較弱的實(shí)踐環(huán)節(jié)加以整合，以加強(qiáng)各個(gè)環(huán)節(jié)之間的內(nèi)容關(guān)聯(lián)。通過實(shí)際運(yùn)行，表明該改革措施能夠激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，有效引導(dǎo)學(xué)生利用專業(yè)知識(shí)解決實(shí)際問題，并通過相對(duì)完整的工程項(xiàng)目訓(xùn)練提升學(xué)生的綜合素質(zhì)。

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