創新實踐、層次教學的電子制作課程改革之路

上海電力學院自動化工程學院 黃云峰 李 輝 任海霞

?

創新實踐、層次教學的電子制作課程改革之路

上海電力學院自動化工程學院 黃云峰 李 輝 任海霞

電子制作課程設計是筆者所在學校自動化專業、測控專業及卓越班本科生的必修課程，是專業課程教學改革的重要環節。本文論述電子制作課程設計題目的選擇與設計內容，分析其應遵循的原則，探索課程的具體實施過程、教學方法和成績評定等方面。教師教學應以學生為主體，充分調動學生的主觀能動性，注重對學生的過程訓練，培養學生的創新意識，提高其綜合能力。

電子制作 層次教學 改革實踐

電子制作課程設計是筆者所在院校自動化專業、測控專業及卓越班本科生的必修課程。該課程的基本任務是鞏固加深學生在模擬數字電子技術課程的學習成果，以及在電子技術基礎實驗課中所掌握的技能與單片機基礎知識，培養和訓練學生具備嚴謹務實的科研理念，提高學生綜合運用電子技術知識解決實際問題的創新能力。學生通過熟悉設計任務、查找資料、設計電路、計算機仿真、安裝調試、整理總結等環節，初步掌握電子工程設計的方法，學習電子產品工藝的基本知識和操作技能，培養專業學習熱情，養成良好的專業素質，為在工作崗位上發明創新打下良好基礎。綜合性強、實踐性突出的電子制作課程設計對學生的訓練和鍛煉是其他教學環節不能替代的，是專業建設的重要環節。

電子制作課程設計教學改革的目標是充分發揮學生在課程設計過程中的主體地位，結合本校實際，充分利用學校現有的教學資源，提高課程設計的數學效果。從筆者所在院校及兄弟院校的教學實踐來看，全國各高校電子技術課程設計的學時不同，教學條件有所差異，具體教學方法有所差別，沒有現成的模式可循。因此，結合學校的定位以及實際情況，筆者所在院校進行了電子制作課程設計教學改革方面的研究探索，取得了較好的教學效果。

一、設計題目的選擇與設計內容的確定

設計題目的選擇要結合設計要求、設計學時、課程具體內容。選題的原則要符合設計內容的實用性、趣味性、先進性、創新性。題目的難易程度要適中，能體現對基本理論、基本概念、基本技能的綜合運用。設計內容應包括理論課程的主要內容，不能完全從教科書上拷貝，使學生通過查資料拓寬知識面后徹底解決學習內容。

例如，模擬電子技術課程主要內容應包括振蕩、反饋、濾波、基本放大電路、集成運算放大器等知識點。數字電子技術課程主要內容應包括邏輯運算、觸發器、定時、計數、譯碼、顯示、可編程邏輯、測量、控制等多個功能單元。

二、電子制作實踐課程的設計實施

1.學生選題和教師下達任務書

題目由指導教師給出，共分6大類，12個題目。題目由學生自選，學生自擬題目后可以交給教師審定，每個題目均有基本功能和擴展功能兩個部分組成，可以滿足分層教學的需求。

選題完成后，教師給出正規而詳細的課程設計任務書。課程設計任務書主要包括設計應達到的要求、計劃學時、完成任務及時間進度安排。這樣能使學生明確設計過程中應完成的工作和達到的目標，確定各個設計階段的時間表，使學生對設計過程心中有數，明確自己的任務和責任。

2.設計方案的確定與實施

學生根據具體的設計任務和要求，搜集查閱有關的參考資料，確定設計方案，完成原理接線圖。設計方案的確定與實施是課程設計的重要階段，直接關系到設計的成敗。該階段，教師的指導尤為重要。教師一定要深入學生之中，注重培養學生查閱資料的能力，做好把關、指導答疑工作，發現問題及時解決，使學生少走彎路。

3.電路連線圖仿真

硬件電路初步設計完成后，學生可以進行電路圖仿真操作。仿真階段要求學生詳細設計和修改電路，充分利用計算機仿真技術模擬、調試參數，選擇最佳參數。計算機仿真是學生設計過程中的薄弱環節，指導教師要針對各組學生的實際情況，結合自己的教學和實踐經驗，有的放矢地指導教學，加強學生的互助合作，確保多數學生能圓滿完成設計仿真任務。

4.電子元器件的安裝調試

分層次教學中，教師可以篩選優秀學生進一步從事第二階段的實踐教學工作，即實物制作電路板。電子產品實訓中，手工焊接電路板是重要環節之一。學生可以從焊接前的準備、焊接方法與步驟、焊接技巧和焊接工藝要求等幾方面，總結焊接實踐的經驗和技巧。設計由理論變為現實，是學生興趣最濃、收獲最大的階段，但也是問題暴露最多、學生感覺最艱難的階段。但是，學生通過電子元器件安裝調試的成功，所獲得的喜悅是溢于言表的。

5. 撰寫課程設計報告

課程設計報告是學生對設計方案、設計內容的概述和總結。學生在此階段，需要歸納整理整個設計過程，寫出完整的課程設計報告，其內容包括摘要、關鍵詞、目錄、綜述、方案設計與分析、電路設計框圖和功能描述、電路原理設計及參數計算、調試波形及調試結果記錄、最后電路原理圖、元件明細表、課程設計體會和建議、參考文獻。同時，課程設計報告對文本編排格式提出標準要求，以此提高學生的科技文寫作能力、方案表述能力、工程制圖能力等基本綜合素質。通過分析和總結，學生明確設計成功或失敗的真正原因，發現不足，找出努力的方向，加深對設計的體會和理解。

三、教學方法改革

1.激發主觀能動性，注重培養學生的創新意識

設計實踐過程中，教師應讓學生搜集查閱參考資料，培養學生綜合應用的能力，鼓勵學生篩選所選課題設計的方案。方案既有構思新穎的功能電路設計方案，又有各單元電路組合的系統電路方案。教師應鼓勵學生盡量選擇集成度高的新產品、新器件，使設計與工程實踐接軌。

設計實踐過程中，教師應鼓勵學生創新。學生完成設計任務后，教師應引導學生總結和相互評議。學生的部分創新設計可能不完全成熟或有瑕疵，指導教師要給予學生充分的鼓勵和肯定，提出一些指導性建議，以培養學生具備良好的創新意識和素質，使學生在相互評議中獲得知識和經驗。

2.強調自主設計，重視啟發式教學

課程設計能使學生充分利用所學理論知識，掌握電子設計和制作的過程與技巧。因此，教師應充分調動學生自主設計的主動性，提高學生的設計熱情。課程設計過程中，指導教師介紹不同題目的設計思想、設計流程、設計要求和注意事項等相關內容，學生自己查閱、思考、設計方案和論證，最終確定設計方案及電路。指導教師可介紹一些優秀作品，激發學生的設計熱情和靈感。教師可以給出設計過程中容易出現的錯誤案例，以使學生吸取經驗，減少錯誤。只有學生親自參與課程設計的全過程，才能深刻理解設計理念，真正提高自身的專業修養和素質。

3.虛實結合，提高學生的應用能力

隨著電子信息技術的不斷發展，傳統的電子技術設計方法逐步退出，電子設計自動化逐漸成為主流。Altium Designer、Proteus等輔助設計軟件，已成為電子工程設計的必備工具。人們應用計算機設計和仿真分析電子電路是目前和今后發展的必然趨勢，將其應用到課程設計領域也是教學改革的方向。

學生根據設計課題擬定初步方案后，首先在電路仿真與分析軟件Altium Designer、Proteus平臺上，對所設計的電路進行仿真，觀察電路功能是否滿足設計要求，分析主要元器件參數對電路指標的影響，初步了解電路靜態和動態的工作情況，在電腦上通過調試電路、更換元器件、修改參數使之達到指標要求，直至電路最優化。這一過程中，學生不需要任何真實的元器件與儀器儀表即可進行模擬電路、數字電路及模數混合電路的設計和仿真，減少了由于設計和操作不當對元器件和實驗室儀器設備造成的損壞，降低了原材料損耗，使學生更多地接觸電子元器件的性能和參數，更好地掌握電子儀器的使用方法。學生通過軟件仿真設計電路，縮短了組裝調試的時間。

四、建立完善科學的成績評定體系

建立完善科學的成績評定體系是保證課程設計教學質量的關鍵，是調動學生積極性的重要因素。所以，指導教師必須全面了解整個設計階段學生的表現、選題的難易程度、完成情況等，給每位學生一個合理的成績。教師既要考慮到學生在獨立設計和仿真階段的表現和完成質量的高低，又要看安裝調試階段學生的認真程度和完成指標的高低。另外，教師要考慮學生對題目深入研究的程度和創新內容，有創新的內容應該酌情加分。評分標準為：理論正確性和設計創新性占30%，內容準確性占15%，實踐操作質量占40%，設計報告書寫規范性占15%，四者合計100%。成績評定表隨任務書一起發給學生，附在最后的設計報告上，使學生明確最終成績的評定標準。實踐證明，上述評定細則對學生起到了良好的引導作用。

［1］郭 江，龐曉琛.電子技術課程設計的內容設計與實施［J］.職業教育研究，2007

［2］徐小云，徐禮國.電子制作課程在電子專業教學中的幾點建議［J］.課程教育研究：新教師教育，2015

［3］王光偉.電子制作課程教學的改革與實踐探索［J］.高等教育研究，2009

ISSN2095-6711/Z01-2016-09-0036