電子設計類課程的教學模式及應用研究

施文灶　王平

本課題研究的電子設計類課程指的是電子信息工程專業培養計劃中的單片機技術、嵌入式系統、電子系統設計等課程。在相關領域，國內以同濟大學為代表的高校在嵌入式課程中率先引入由卡內基梅隆大學（CMU）提出的“Learning by doing”這一適用于電子設計類課程的行之有效的先進教學理念，對嵌入式教學進行了部分改革。其他許多高校也將課程進行了強化實際動手能力和實踐能力的改進，教學效果取得了一定程度的提高[1]。

本課題旨在使電子設計類課程的教學與畢業設計相結合，貫穿于本科二年級到四年級，即從二年級開始開設的設計類課程到大四的畢業設計，有效地提升電子信息工程專業的教學質量和學生的專業水平。

一 電子設計類課程的教學模式

以單片機課程的教學為例。

1 在實例中傳授理論知識

打破傳統上以“講概念說原理”為主的教學模式，消除電子設計類課程的神秘感及學生的懼怕心理，提高和改進學習效果，使此類課程被更多學生所接受[2]。設計幾個較基礎的實例，將理論知識融合其中，使學生對課程有著最直接的深刻認識，可收到事半功倍的學習效果。例如：在講授單片機的I/O口資源時，直接給學生演示鍵盤控制LED的效果，這樣有利于強化學生對I/O口作用的理解，同時也熟知某引腳具備輸入或輸出功能時的應用。

2 課程實踐項目的設計

“會考試，不會做”是目前電子信息工程專業學生普遍存在的問題。以實際項目的開發過程和方法為主線，采用“項目驅動、案例導向”模式進行啟發式教學，將“邊做邊學、以做促學”的教學思想貫穿于整個教學過程中。這樣，學生不僅加深了對原來只停留在書本上的專業概念和原理的理解，而且每個學生或項目團隊都能完成一個完整的、甚至有創造性的作品。充分激發了學生的成就感和自主學習的積極性，有利于顯著提高課程教學效果[3-4]。

本課題通過建立“三層次實踐項目”（基本型項目、提高型項目、研究創新型項目）教學模式和與該模式配套的實踐教學管理體系[5]，在每個實踐項目中，提出了“基本”與“擴展”內容的不同要求，保證了實踐教學的系統性和實踐環節的完整性，形成了“基礎—提高—創新”的研究型實踐教學新體系，從而兼顧了不同層次的學生[6]，使所有學生都能根據自己的知識水平選擇適合自己的實驗項目，從根本上解決了“單片機只是為少數學生開設的課程”這一問題。單片機實踐項目的設計如表1所示。

3 課程考核方式

以項目考核代替筆試。以表1中的實踐項目完成情況及期末作品（期末作品完全由學生自由選擇，可以參考“研究創新型”項目）進行綜合評價。為了防止學生拿他人成果作為作品，按畢業設計的要求來驗收作品項目——提交完整的設計報告、設計源代碼、分組進行答辯，其中設計報告需包括目錄、設計題目、設計任務、設計思路（原理組成框圖、資源分配）、硬件電原理圖和連接圖、程序流程圖、設計心得和參考資料;設計源代碼要有較為詳細的注釋。這樣的做法將是學生對畢業設計過程的一次預練，也有利于督促學生在項目上多花時間和精力，真正掌握單片機的知識及其設計方法。

4 項目在課程結束后的延續

在教學過程中發現，很多學生在課程結束后都會存在項目（特別是提高型項目和研究創新型項目）的部分功能未完成或想進一步完善的情況。這時如果繼續給學生提供實驗室平臺和相關資源，將會使學生更進一步。可以按本科畢業設計的難易程度對項目在原有基礎上進行功能的添加，修改成畢業設計題目，有助于學生學習的延續，也為畢業設計提前做了準備。

二 基于提升畢業設計質量的應用實踐

學生在做畢業設計中存在兩大問題：一是從畢業設計題目下達到畢業答辯不到一年的時間里，部分學生考研或找工作占用了大四的絕大部分時間，真正進行畢業設計的時間不夠;二是學生對所選題目不了解或不感興趣使得很難進入設計工作狀態。這兩方面因素最終導致畢業設計質量不高，部分學生到了答辯時還不清楚自己的設計方向，甚至為了應付完成任務，少數人去抄襲或購買畢業設計作品或論文。

為了提升畢業設計的質量，很多人提出了各種辦法和建議，如：適當延長畢業設計的時間，讓學生有充分的時間來深入研究一個課題[7]。增設命題介紹環節，提供選題依據，允許自選題目;采用信息化管理手段，提高管理效率和畢業設計教學質量[8]。增強指導教師責任心，嚴格畢業答辯[9]。不可否認，這些方法都能從一定程度上提升畢業設計的質量，但不能從根本上解決問題。我們認為，畢業設計質量能否提升，真正的決定性因素在于學生，而不在于教師或管理手段。必須讓學生先對題目有深入了解，根據自身的專業水平選題，進而產生興趣，才有可能真正投入到設計工作中[10]。

將設計類課程的項目開發延續到畢業設計中（在原有項目的基礎上進行擴展，作為畢業設計的提前準備），學生有了更充裕的時間和更明確的設計任務，可以和指導教師協商選擇自己感興趣的畢業設計課題，從而充分發揮學生的潛能，提高畢業設計質量。

實踐表明，平時在課堂上按教師的指導完成課程任務的學生對單片機系統設計有較為深入的認知。以課堂上完成的項目為基礎，提前進入畢業設計環節，普遍使畢業設計的完成質量有了明顯的提高。由學生自由組隊進行實踐項目開發，培養團隊合作能力;鼓勵學生自選題目，充分發揮學生的自主想象力和創造力。文中的教學過程主要以單片機為例，項目的設計稍加修改可以推及到嵌入式系統、電子系統設計等課程，具有一定的參考價值和推廣意義。

參考文獻

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[3]趙國安，郁斌.以學生團隊學習和課題開發模式改革嵌入式課程[J].現代教育技術， 2009（19）： 136-138.

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[5]劉鑫，陳麗霞，王虹.電子類專業實踐教學模式的研究與探索[J].中國現代教育裝備， 2008（8）： 86-87.

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93-94，97 .

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[10]楊冰， 鄧曙光， 譚躍， 等. 提高電子信息類專業本科畢業設計質量的探索與實踐[J]. 電腦知識與技術， 2014（24）：endprint