《電子工藝與測(cè)量技術(shù)》課程教學(xué)改革與實(shí)踐

課題/項(xiàng)目：擴(kuò)提強(qiáng)視域下“信息化+職場(chǎng)化”嵌入式人才培養(yǎng)模式實(shí)踐與創(chuàng)新，XJGZKZZX202017。

摘要：通過(guò)對(duì)電子工藝與測(cè)量技術(shù)課程的多年教學(xué)實(shí)踐分析，提出對(duì)單片機(jī)控制技術(shù)硬件類(lèi)實(shí)訓(xùn)課程教學(xué)進(jìn)行改革，具體從教學(xué)內(nèi)容的選擇、教學(xué)案例的設(shè)計(jì)、教學(xué)實(shí)施、課程考核等方面進(jìn)行改革。以NE555呼吸燈電路為例，詳細(xì)提出了引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行電路分析教學(xué)案例的設(shè)計(jì)。

關(guān)鍵詞：電子工藝;硬件電路;教學(xué)案例;設(shè)計(jì)

中圖分類(lèi)號(hào)：TM93-4;G642文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1672-9129（2020）03-0051-02

Abstract：Byanalyzingtheteachingpracticeofelectronicprocessandmeasurementtechnologycourseformanyyears，thispaperputsforwardthereformofSCMcontroltechnologyhardwarecourseteaching，fromtheaspectsofteachingcontentselection，teachingcasedesign，teachingimplementation，curriculumassessmentandsoon.TakingtheCIRCUITofNE555breathinglampasanexample，thedesignofteachingcaseofguidingstudentstoconductcircuitanalysisisputforwardindetail.

Keywords：Electronictechnology;Hardwarecircuit;Teachingcases;design

嵌入式技術(shù)與應(yīng)用專(zhuān)業(yè)主要學(xué)習(xí)以單片機(jī)或arm控制器控制外設(shè)完成一定功能的控制技術(shù)。這需要同學(xué)們既要熟悉單片機(jī)、arm控制器、以及外設(shè)的硬件電路原理，又能編程控制外設(shè)按需動(dòng)作，即軟硬件方面的知識(shí)都需要學(xué)習(xí)和掌握。

嵌入式技術(shù)與應(yīng)用專(zhuān)業(yè)課程體系也是按軟件、硬件兩條線(xiàn)進(jìn)行設(shè)計(jì)的，主要偏軟一點(diǎn)。電子工藝與測(cè)量技術(shù)課程，是硬件類(lèi)課程，開(kāi)設(shè)在大學(xué)一年級(jí)下學(xué)期，前導(dǎo)課程是數(shù)字電子技術(shù)。電子工藝與測(cè)量技術(shù)課程以培養(yǎng)學(xué)生硬件電路的安裝調(diào)試能力、常用儀器儀表的使用能力為目標(biāo)。在多年電子工藝與測(cè)量技術(shù)課程教學(xué)中，對(duì)課程教學(xué)進(jìn)行了不斷的改進(jìn)與探索。

1課程教學(xué)中存在的主要問(wèn)題及其原因分析

1.1主要問(wèn)題。

一是，學(xué)生簡(jiǎn)單認(rèn)為電子工藝與測(cè)量技術(shù)是一門(mén)訓(xùn)練焊接工技術(shù)的一門(mén)課程，沒(méi)有引起重視。

二是，在實(shí)際電路制作中，大部分學(xué)生電路分析、檢查能力提高較慢，只是能夠按照給定的電路原理圖，把電路組裝完成，但出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，自我檢查、發(fā)現(xiàn)、改正的能力較差。

三是，硬件電路的教學(xué)有一定的難度，首先它需要一定的理論知識(shí)為基礎(chǔ)，其次它需要多次的實(shí)踐，通過(guò)實(shí)踐積累經(jīng)驗(yàn)。

1.2原因分析。

（1）學(xué)生簡(jiǎn)單認(rèn)為電子工藝與測(cè)量技術(shù)課程僅是提高焊接水平，是對(duì)課程目標(biāo)認(rèn)識(shí)不夠。該課程除了訓(xùn)練學(xué)生的焊接技術(shù)外，很重要的方面是提高學(xué)生對(duì)電路原理圖分析能力、電路檢測(cè)能力，以及電路設(shè)計(jì)能力，此類(lèi)能力的提高需要不斷的實(shí)踐、總結(jié)，才能慢慢提升，這點(diǎn)學(xué)生耐心不夠。

（2）通過(guò)該課程的學(xué)習(xí)，同學(xué)們對(duì)電路分析能力、檢測(cè)能力、以及設(shè)計(jì)能力進(jìn)步不大的原因。筆者認(rèn)為，電路分析的理論課程，應(yīng)該在項(xiàng)目實(shí)踐之前進(jìn)行學(xué)習(xí)，先做再學(xué)習(xí)原理，對(duì)學(xué)習(xí)主動(dòng)，好奇心強(qiáng)的同學(xué)有效果，但對(duì)學(xué)習(xí)主動(dòng)性不高，需教師引導(dǎo)的學(xué)生，效果并不理想。

（3）硬件電路難學(xué)，學(xué)生耐心不夠，硬件課程學(xué)習(xí)需要多做項(xiàng)目實(shí)踐，學(xué)校實(shí)訓(xùn)室開(kāi)放時(shí)間有限，僅上課時(shí)間開(kāi)放，學(xué)生實(shí)踐機(jī)會(huì)有限。

2課程的改革與實(shí)踐

2.1教學(xué)內(nèi)容的改革。由于嵌入式專(zhuān)業(yè)課程體系偏軟，硬件課程開(kāi)課相對(duì)較少，在電子工藝課程前期，僅開(kāi)設(shè)有數(shù)字電路基礎(chǔ)課程，學(xué)生進(jìn)行電路分析的理論知識(shí)過(guò)少。而先實(shí)踐再學(xué)習(xí)電路原理分析的教學(xué)方法，對(duì)學(xué)習(xí)主動(dòng)，好奇心強(qiáng)的學(xué)生有效，但對(duì)于學(xué)習(xí)不夠主動(dòng)的學(xué)生，效果并不十分理想，而且有可能養(yǎng)成照葫蘆畫(huà)瓢的習(xí)慣，隨著項(xiàng)目綜合復(fù)雜度加大，學(xué)生的畏難情緒也增大。根據(jù)高職學(xué)生前期知識(shí)體系，以及單片控制電路設(shè)計(jì)所需的知識(shí)點(diǎn)。在該課程的教學(xué)改革中增加了電路分析和模擬電路的基本理論知識(shí)講解。

課程改革后，在實(shí)訓(xùn)課的前期，以理論講解為主，實(shí)踐測(cè)試為輔。在實(shí)訓(xùn)課程的后期，以電路連接、調(diào)試等實(shí)訓(xùn)內(nèi)容為主，理論解釋為輔。

2.2教學(xué)案例設(shè)計(jì)的改革。教學(xué)案例的設(shè)計(jì)是根據(jù)所需學(xué)習(xí)的知識(shí)點(diǎn)，選擇相應(yīng)的實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目，再根據(jù)課程安排進(jìn)行教學(xué)案例的設(shè)計(jì)。以前教學(xué)案例設(shè)計(jì)，直接給定電路原理圖及各元器件參數(shù)，讓同學(xué)們按原理圖安裝、焊接、連線(xiàn)，完成后上電，編程進(jìn)行測(cè)試。學(xué)生在課堂上能全部完成項(xiàng)目驗(yàn)收，已是不容易，項(xiàng)目的拓展，主要靠同學(xué)們課外自覺(jué)。

課程改革后，為了引導(dǎo)同學(xué)們進(jìn)行電路分析，在某些電路原理圖中，就不再給出具體的參數(shù)，讓同學(xué)們經(jīng)過(guò)實(shí)踐測(cè)試去選擇合適參數(shù)，并引導(dǎo)他們?nèi)ニ伎迹瑸槭裁丛?shù)要那樣選擇，電路的工作過(guò)程是怎么進(jìn)行的、工作原理是什么等。現(xiàn)以由NE555構(gòu)成的呼吸燈電路項(xiàng)目制作為例，對(duì)教學(xué)案例設(shè)計(jì)改革進(jìn)行說(shuō)明。

NE555定時(shí)器時(shí)是一個(gè)應(yīng)用非常廣泛的模擬數(shù)字芯片，它有兩個(gè)經(jīng)典應(yīng)用，分別是單穩(wěn)延時(shí)電路和振蕩電路，呼吸燈電路就是將其接成振蕩電路。

NE555相當(dāng)于一個(gè)觸發(fā)器，有兩個(gè)輸入腳，分別是2腳和6腳。2腳為“0”時(shí)，3腳輸出為“1”;當(dāng)2腳和6腳均為“1”時(shí);3腳輸為“0”;當(dāng)2腳為“1”，6腳為“0”時(shí)，3腳保持。非常特別的是2腳和6腳為0和為1時(shí)的參考電壓各不相同。2腳是與1.67V電壓進(jìn)行比較，6腳是與3.34V電壓進(jìn)行比較。當(dāng)把2腳和6腳接到一起時(shí)，并連接到電容器C4，電源通過(guò)R2給C4充電，當(dāng)7腳接地時(shí)，C4通過(guò)R1放電，由于C4交變的充放電，使得2、6腳的電壓在1.65～3.35之間來(lái)回變化，從而使輸出電壓在0和1之間周期變換，輸出脈沖信號(hào)，控制指示燈，形成呼吸燈的效果。NE555的具體功能表和呼吸燈電路如下：

以前做項(xiàng)目訓(xùn)練時(shí)，會(huì)直接給出R1、R2、C4的值，同學(xué)們按原理圖連線(xiàn)并焊接，連接完成后，上電測(cè)試，有呼吸燈的效果，則任務(wù)完成，對(duì)NE555的工作原理了解不夠。改革后的教案是在R1、R2、C4這幾個(gè)位置放置插孔，給一系列設(shè)置好的數(shù)據(jù)讓學(xué)生測(cè)試，并觀(guān)察現(xiàn)象，說(shuō)明原因，引導(dǎo)同學(xué)們?nèi)ニ伎迹フ掖鸢浮?/p>

2.3教學(xué)實(shí)施過(guò)程的改革。在硬件電路的教學(xué)中，電路實(shí)踐、電路檢測(cè)與調(diào)試，是硬件電路學(xué)習(xí)的重要環(huán)節(jié)。在教學(xué)實(shí)施過(guò)程中，如何引導(dǎo)同學(xué)們?nèi)プ孕袡z測(cè)、調(diào)試電路。我們通過(guò)以下三個(gè)措施來(lái)激勵(lì)學(xué)生自行檢查電路。

（1）分組檢測(cè)。以物理位置為基礎(chǔ)，如每排為一組，每組做的最快的同學(xué)為組長(zhǎng)，協(xié)助教師檢測(cè)驗(yàn)收本小組同學(xué)項(xiàng)目。教師對(duì)組長(zhǎng)在此項(xiàng)目予以額外加分。

（2）同學(xué)互助。完成項(xiàng)目的同學(xué)，幫助別人檢查并、改正成功一個(gè)項(xiàng)目，給其本項(xiàng)目一定的加分。

（3）項(xiàng)目驗(yàn)收政策傾向。學(xué)生自己正確完成的電路，得在85分以上，同學(xué)自己和其他同學(xué)共同檢測(cè)完成的電路，得在80分以上，由教師幫助檢測(cè)修改完成的電路，得在80分以下，鼓勵(lì)同學(xué)們自行檢測(cè)電路。

2.4課程考核的改革。注重過(guò)程性考核，每一次項(xiàng)目實(shí)踐，進(jìn)行驗(yàn)收和評(píng)分，一學(xué)期下來(lái)，平時(shí)成績(jī)占總評(píng)的60%;期末也以完成實(shí)際項(xiàng)目為考核要求，鍛練同學(xué)們的電路設(shè)計(jì)、制作、調(diào)試能力，以項(xiàng)目答辯的形式進(jìn)行，讓同學(xué)們自行介紹其項(xiàng)目的制作情況及效果，并回答評(píng)委的問(wèn)題，期末項(xiàng)目占總評(píng)的40%。

總之，硬件教學(xué)的改進(jìn)是一個(gè)循序漸近的過(guò)程，需要靜下心來(lái)，細(xì)心設(shè)計(jì)案例與教學(xué)內(nèi)容，合理規(guī)劃教學(xué)設(shè)計(jì)，不斷激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，鼓勵(lì)學(xué)生多實(shí)踐、多思考、多積累。同時(shí)建議學(xué)院課余時(shí)間開(kāi)放實(shí)訓(xùn)室，為學(xué)生硬件練習(xí)提供條件，從而提高硬件課程的教學(xué)效果。

參考文獻(xiàn)：

[1]《嵌入式單片機(jī)教學(xué)與電子工藝實(shí)習(xí)相結(jié)合的課程改革與實(shí)踐》;李雪;科技風(fēng)雜志社

[2]《電子工藝實(shí)踐教學(xué)創(chuàng)新探索》李琴琴、楊學(xué)軍;創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)理論研究與實(shí)踐

[3]《電子工藝實(shí)訓(xùn)創(chuàng)新實(shí)踐教學(xué)探索與改革》薛桂娟、趙文晶;創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)理論研究與實(shí)踐

作者簡(jiǎn)介：甘海琴，女，漢族，籍貫：江西豐城;生于：1973-3-27，職稱(chēng)：講師/高級(jí)工程師，碩士學(xué)歷，研究方向：計(jì)算機(jī)控制。