電子技術課程設計教學改革

陳紅 謝勤嵐

摘要：分析了電子技術課程設計的教學內容、方法、手段及考核形式中的不足，進行了相應的改革。教學實踐表明，教學改革提高了學生主動學習的積極性，培養了學生在電子技術方面的綜合實踐能力與工程設計能力，取得了良好的教學效果。

關鍵詞：電子技術；課程設計；教學改革

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

電子技術課程設計是一門集基本理論、工程設計于一體的專業基礎課程，是電子、信息類本科專業的基礎必修課程。該課程是對電路分析基礎、模擬電子技術、數字電子技術等前期課程所學內容的消化、鞏固、總結和提高。該課程的教學不僅要求學生掌握扎實的相關課程基本理論知識，更在于通過對學生進行綜合訓練，培養和提高學生在電子系統方面的工程設計能力、元器件裝配能力、綜合調試能力。同時，也為后續課程，如單片機系統課程設計、嵌入式系統課程設計及電子系統課程設計等實踐課程的開展打下良好的基礎，為學生今后從事相關專業技術工作提供了必要、專業的實踐技能。

一、電子技術課程設計教學的不足

根據過去幾年對電子技術課程教學情況的分析，結合相關企業對電子類人才的要求，我們認為該課程在教學設計上應從下面幾個問題上重點改革。

（一）課程內容與社會需求差距較大，設計題目偏少

電子技術課程主要由理論和實踐兩部分構成，其中實踐又分為實驗和課程設計。理論是基礎、實驗是深入、課程設計是提高，它們相輔相成構成這門課程完整的教學體系。針對課程設計，一般本科院校的教學方式較為保守，沿用傳統模式，忽視了相關行業、企業所采用的新技術、新軟件，不能與社會同步，學生走出校門口不能立即勝任崗位工作，而是需要通過進一步的崗前培訓才能滿足崗位對人才的需求。同時，設計題目和類型偏少，內容相對陳舊，學生可選擇的范圍也不大，導致部分學生對本門課程學習的積極性不高，也影響了本課程的教學效果。

（二）教學方法較為單一落后

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

當前我們大部分老師都采用了多媒體授課，在教學過程中，教師過分地依賴電子課件，而忽略了其他的教學方法，如課堂演示、學生上臺實操等。在涉及電子設計軟件的操作時，學生需要實際動手訓練，邊聽邊做效果會更好。而用電子課件進行授課時，加快了課堂授課的節奏，學生對某些知識點來不及消化，教與學缺少良好互動，學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域從事電路設計基本上是以工程化的方式進行的，將一個工程分成若干個模塊，再由不同的項目團隊分頭完成。將現代電子領域里設計公司的理念融入課堂，讓學生以設計團隊為單位開展實訓，能夠使學生走出校門后更快地適應自己的崗位，但從目前大多數學校開設的課程來看，除了畢業設計會有幾個學生一起合作完成外，實驗、課程設計等幾乎都是學生獨立完成的，很多學生抱著應付的心態隨大流，沒有主動思考的意識，缺乏創新思維。大多數學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。嚴重缺乏創新思維，使得學生在走出校門后不能從事完整的工程設計，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上實現更高的突破。

（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，但仍然是應試教育模式。在成績評定時，往往根據調試結果以及撰寫的設計報告給出成績，學生在設計、制作、調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出來，評定的標準不能具體量化，不能很好地反應學生在本門課程中的收獲和真實水平。

二、電子技術課程設計教學的改革

（一）結合專業的社會行業需求，豐富設計題目

設置合適的設計題目是提高電子技術課程設計教學效果的關鍵。隨著電子技術的迅速發展，新器件不斷涌現，將其與課程教學緊緊結合，才能跟上時代的步伐。因此，課程設計教學改革的第一步就是結合專業的社會行業需求，根據學生的實際情況，提供足夠的課程設計選題，同時保證設計課題的內容具有綜合性、實用性、先進性。

首先，本設計課程為學生提供了72個設計題目（課題內容統計情況見表1），保證學生具有較大的選擇空間；每一個題目具有基本功能和擴展功能，從而滿足具有不同實踐能力的同學的要求。其次，大部分課題的設計要求盡量使用現有的能夠實現該設計的新器件，設計并完成的小電子系統實用性較強，具有相當的使用價值，可以作為電子系統課程設計和儀器儀表課程設計的基本模塊，也可以作為電子競賽和創新項目的單元電路。再次，設計題目新穎，能激發學生的設計調試興趣；大部分課題的設計內容與專業密切結合，從而增強學生的學習積極性。最后，每個設計題目都能夠盡量訓練前期課程中的相關知識點，比如：鞏固電路分析基礎中的分壓電路、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、波形發生電路等；數字電路中各種邏輯門電路、顯示譯碼器、數據選擇/分配器、觸發器、寄存器、計數器、555電路和蜂鳴報警電路的應用等。教師在布置設計任務時，針對每個設計題目，以系統框圖形式給出2～3個總體設計參考方案，以高集成芯片為核心，由中規模集成電路構成各單元電路，然后組合出系統的設計方案。

課程設計除了提供5個類型72項常用的備選設計題目之外，還引入了與學科相關的科研項目的子課題作為課程設計題目，選拔一些優秀學生參與這部分課題的設計。同時結合每年的本科生創新項目，每年更新一些設計課題。以教學、科研及競賽項目為電子技術課程設計題目，為學生創造了研究性學習的機會，提高了其實踐技能。通過項目開發過程的工程磨煉，提高了學生的實踐技能，激發了學生的自主創新意識，對于學生工程素質的培養發揮了較大的作用。同時，學生參與教學科研活動，可以解決創新實踐活動開展中的一系列問題，促進了創新實踐活動的開展。

（二）豐富課題設計內容，合理安排教學進度

電子技術課程設計一般安排在大三上下學期進行分散教學。教學學時共32學時，每周3學時，共11周。教學進度和時間安排統計情況見表2。

本著培養學生獨立設計、創新實踐的理念，我們改變了傳統的“老師講，學生做”的方式，少講甚至不講理論知識，僅是提綱挈領地給學生指引一下他們設計所要查找資料的方向，在設計的過程中，學生遇到了實際問題再進行單獨答疑。

在組織方式上，參照電子競賽的方式進行，2名學生一組。每組學生可在指定的選題中任選一個設計題目，在11周內協力完成課程設計任務。學生在課程設計期間，不僅要共同討論設計課題和選擇設計方案，還必須落實自己具體的設計任務，以達到了解和熟悉整個設計課題全過程的目的。同時由于引入了競賽機制，不但可以增強學生的團隊精神，還能發掘他們創新的潛能。

在課程設計前期，課程設計的任課教師可提前兩周布置課程設計的教學任務，在這期間，完成學生的分組，兩人一組自愿組合，提供課程設計題目供學生自行選擇。學生選定題目后根據課題的設計要求和參數獨立查閱相關資料，完成電路的初步設計。

課程設計第一階段，完成方案設計。方案設計包括電路方框圖、詳細的電路原理圖、電路工作原理的說明和元器件清單。完成電路設計后，學生還要使用Multisim軟件完成對設計的電路進行仿真。通過軟件仿真可以發現設計中存在一些的問題，進一步改善設計方案。學生掌握了電子仿真軟件的使用方法，也為以后的課程學習打下基礎。實驗室將元件清單匯總，盡快完成元器件的準備工作。

課程設計第二階段，完成電路原理圖和PCB板繪制，并且完成PCB的制作。學生通過學習使用Protel軟件，熟悉了電路布局、布線、電路板的制作過程，增強了對電子系統工程設計過程的認識。

課程設計第三階段，完成元器件的焊接及整個系統的聯調，測試技術指標。學生在教師指導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。確認安裝無誤后進行通電調試。在調試階段，采用由前至后的順序，從輸入端開始逐模塊調試。若存在故障，應該分模塊檢查，按照從大到小的范圍進行排查，最終找到故障的確切地點并加以解決。學生通過對電路的調試可加深對電路工作原理的認識，學會調試、檢查電路的方法。調試過程中教師要注重啟發學生，自己分析查找故障位置和原因，并獨立找到解決的方法。要求學生在測量完成技術指標后與理論結果進行分析比較，進一步了解電子電路學習過程中理論與實踐的區別。通過課程設計為學生提供鍛煉的平臺，提高了學生的理論與實踐能力。

課程設計第四階段，完成并提交設計報告。設計報告包括以下部分：①系統方案論證；②各單元電路詳細設計；③電路的仿真及仿真結果；④調試中出現的問題及解決方法；⑤系統測試結果；⑥心得體會。設計報告是對課程設計全過程的總結，學生要嚴格按規定的格式進行書寫。設計報告的撰寫可提高學生的表達、論證能力、科技寫作能力等基本素質，為后續課程設計報告及畢業論文的撰寫打下基礎。

（三）改進教學方法，提高課程教學效果

在電子技術課程設計中，利用視頻、圖片等多媒體手段展示相關內容，可以激發學生對所選課題的興趣。利用教學網站，提供一些跟學生課程設計題目相關的資料，學生可以隨時進行查閱。同時加大實驗室開放力度，課程設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。學生可以根據需要通過網上自由預約的形式，課余時間自行到實驗室進行課程設計，實驗室提供自主學習環境。由于帶著任務，學生雖然沒有教師時刻管理也會很自覺地進行學習。同時由于帶著問題去學習，學習的效率也更高，而且這樣也可以更節省實驗室的教學資源。采用這種形式，增加了學生的實驗時間，增強了學生進度安排的靈活性，有助于學生自主設計能力、工程能力、創新能力的培養。

（四）完善成績評定體系

驗收考核環節采取硬件實現情況、軟件調試情況及考核答辯的方式。相同題目之間的小組，根據所完成項目的性能、指標及完成速度進行評定。

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

在進行成績評定時，注重調試效果正確的同時，應強調整個設計實施的整體情況，若部分同學的設計電路調試結果不盡如人意，只要學生能找出其中的原因，并提出相應的方法進行改進，仍可獲得不錯的成績。另外，注重學生是否已掌握設計方法、制作工藝、儀器使用、調試方法、論文撰寫等不同的環節，即使同組同學根據不同的表現也可給出不同的成績。

三、結束語

電子技術課程設計是學生進行的第一個專業基礎課程的課程設計。在課程改革中突出了學生創新意識及工程素質的養成，體現了“內容綜合、面向工程”的特征，促進了電子技術創新教育體系的不斷完善和可持續發展。通過本門課程的教學改革，豐富設計題目，且與實際聯系，調動了學生的學習熱情，培養了學生對設計性實驗的興趣。由于合理安排教學環節，學生經過自主查找資料和小組討論，完成電路方框圖、電路原理圖、電路布線圖的設計；完成對電路系統進行安裝、焊接、調試、檢查解除故障、測試參數；掌握了相關軟件的應用。充分發揮了學生的主動性和創造性，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計的教學質量。通過后續的課程學習，學生的綜合設計能力不斷提高。

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