以項目驅動為核心的電子技術綜合設計課程教學改革與探索

周濤　張銳敏　李栓明　張永才　劉麗娟

【摘 要】電子技術綜合設計課程是我校電子信息工程專業(yè)開設的一門綜合實踐性課程。以培養(yǎng)學生工程能力和項目管理能力為核心，以項目驅動的方式對課程的教學內容、教學方法和教學效果進行了探討，課程有效地實現(xiàn)了理論知識與實踐能力的融合[1]。

【關鍵詞】電子技術綜合設計；項目驅動； 教學效果

0 引言

電子技術綜合設計課程是我校電子信息工程專業(yè)開設的一門綜合實踐性課程，時間為兩周，在人才培養(yǎng)方案中與通信及信號處理綜合設計成為我校電子信息工程兩個重要的培養(yǎng)學生綜合能力的實踐課程。課程設置的目的是打破原有的課程體系，轉變以往只強調理論課程，輕視實踐教學，重視單一能力培養(yǎng)，忽視電子技術課程體系的系統(tǒng)性和完整性的教學觀念，建立以培養(yǎng)學生能力為核心的，以創(chuàng)新性人才培養(yǎng)為目標的教學體系，從而體現(xiàn)“技術與應用，科學與工程”結合的專業(yè)特色[2]。

1 完善課程結構，明確教學目標

以往的教學安排中，我們主要側重培養(yǎng)學生電子電路的分析能力，電子電路的設計和仿真能力，因此，設計基本以仿真分析為主。這種課程結構不再適應我校新一輪人才培養(yǎng)方案對于電子信息工程專業(yè)提出的要求以及創(chuàng)新人才的培養(yǎng)。課程教學目標應主要以培養(yǎng)學生嚴謹?shù)目茖W態(tài)度，培養(yǎng)學生模擬、數(shù)字、高頻等電路系統(tǒng)設計的基本方法，電子電路設計與EDA調試工具的使用方法，以及團隊協(xié)作能力的培養(yǎng)和項目管理的基本方法。

因此，我們根據(jù)實際電子技術綜合設計課程所需的知識點對該課程結構進行改革，將以往獨立設置模擬電子技術、數(shù)字電子技術、高頻電子等課程設計進行提升，創(chuàng)建課程的知識模塊體系，優(yōu)化模塊內容，通過各模塊的綜合，實現(xiàn)專業(yè)理論與實踐技能的融合，達到提高學生技能和工程應用能力目標。

2 項目驅動教學內容

在教學內容的安排上，改變以往老師一口氣上完課程，然后學生動手進行設計的模式。采用仿真和工程實踐結合，課堂和課外結合，將課程設置為幾個模塊，采用項目驅動的方式對各個模塊開展教學。從而全面培養(yǎng)學生知識查找、綜合設計和研究創(chuàng)新能力。整個課程教學內容上分為：

1）基礎理論和習慣培養(yǎng)模塊，包括常用電子元器件基礎知識，掌握現(xiàn)代電子儀器儀表及常用設備的使用[3]；

2）EDA軟件訓練模塊，包括電路仿真軟件的使用，印刷電路板設計軟件的使用；

3）電路與系統(tǒng)設計模塊，包括電子電路系統(tǒng)設計方案提出、論證、設計、元件焊接、系統(tǒng)調試；

4）總結模塊，撰寫系統(tǒng)設計總結報告、答辯等。

在各個教學模塊中，課程采用項目驅動的方式來使學生在掌握理論知識的同時，不斷培養(yǎng)實踐能力。針對整個教學內容我們把課程分為四個項目進行，通過項目的完成，學生逐步完成了課程的學習，綜合能力也在不知不覺中得到了鍛煉。我們把四個項目分為：

1）基本元件及電路測試項目

因為學生在本課程之前已經修完了相關的先修課程，因此在第一個模塊的講解只需講授課程的整體結構，電子產品的基本概念等內容。完成后，要求每個學生進行基本電子元件參數(shù)的測試，電路虛焊，雙面板線路測試等。通過該項目，學生掌握電子元件和電路測試的基本方法，和常用測量儀器的使用方法。

2）電子電路設計和仿真項目

在該項目中，教師首先講解電路仿真軟件Multisim的使用方法，然后以實例設計一個晶體管放大電路。在此過程中，教師從元件參數(shù)的選取，放大倍數(shù)的計算，系統(tǒng)測試和修改等方面給學生進行講解。講解完成后學生參考實例設計一個波形發(fā)生電路作為練習。學生設計過程中可相互交流，碰到問題可詢問教師，最終完成項目預期目標。該項目完成后，學生可以掌握電路仿真軟件的使用方法和電路設計軟件的使用方法。

3）電路與系統(tǒng)設計項目

前兩階段的項目完成后，學生已經掌握了電路制板軟件Altium Designer的使用方法。接下來教師講授實驗室手工腐蝕法制作單面電路的方法和流程。講解和制作過程仍然以晶體管放大電路為例，講解的過程中學生如果有問題可隨時提出，教師進行解答。講解完成后要求學生練習，實現(xiàn)一個放大電路的印刷電路板的繪制，以及電路的腐蝕、焊接、通電調試。

完成練習后，進入綜合設計題目階段，從老師給出的指定題目中選擇設計題目，題目相同的同學自動分為一組，基本保證一組四人。每組選出項目負責人，負責人負責整個設計項目的安排，包括任務分割、人員安排、階段性匯報各自任務進展情況等。在項目負責人的安排下組員課下查閱有關資料，課堂上進行頭腦風暴，確定設計思路和方案，進行可行性分析；小組對設計方案進行比較，并與老師討論，定出最終的設計方案；設計電路、仿真分析、制板、腐蝕連接各部分元件，并進行調試；通過該項目，學生確定了系統(tǒng)的設計參數(shù)，完成了繪制電路，電路加工，焊接調試等工作，掌握了電子電路從書本的理論知識到實物實現(xiàn)的過程。

4）總結匯報項目

在以往的課程安排中，與一般的課程設計一樣課程結束后要求學生撰寫一份設計報告作為最后的總結。在新的課程安排中，學生除了撰寫設計報告以外；要整理設計材料制作PPT，小組進行答辯。教師將答辯的情況細化后對每組進行評分。通過該項目，學生對整個設計思路和方案進行了全面的總結和整理，可以發(fā)現(xiàn)設計中的不足之處和亮點所在。學生在總結的過程中對自己的綜合能力進行了大幅度的提升。

3 教學方法

課程的教學方法，打破了傳統(tǒng)理論課程完全靠教師講授以及實驗課程主要以學生動手為主的模式，而是采用教師講授、項目訓練、學生參與講解和答辯的形式。對一些比較重要的知識，比如常用電子元器件的使用，印刷電路板的分類和組成，電子系統(tǒng)的基本設計方法等，采用教師多媒體授課，課后完成相應的訓練項目并進行考評。這樣一方面增加了學生思考問題的時間，學生學習過程中多了一份壓力，也多了一份好奇心。這對整個教學過程的開展是非常有利的。

4 教學效果

經過兩周的項目驅動訓練和總結，學生對于測量儀器的使用更加熟練，對常用電子元器件的選用和封裝了解的更為清楚，對電子電路的設計和實現(xiàn)，項目管理的基本方法了然于心。經過課程的學習學生很容易在接下來的專業(yè)課程學習上形成靈活的思想，形成自主學習，自動探索的思維方式，最終形成了不盲目接受知識，對遇到的問題能夠通過各種渠道找到答案，形成了對知識的活學活用。

5 結論

課程改革和實踐采用項目驅動的方式在我校電子信息工程2012級、2013級和2014級為期兩周的電子技術綜合設計課程中進行，學生對于課程內容中相關項目的安排比較歡迎，均能圓滿地完成課程的設計要求。通過課程增強了學生綜合和創(chuàng)新能力，同時培養(yǎng)了學生調試電路的工程能力，學生的動手能力有了顯著提高。學生對于參加各類專業(yè)設計競賽和課外科技活動的積極性有了很大提高。

在課程實施過程中，學生設計電路在實現(xiàn)過程中存在電子元器件庫不夠完善，通過網絡購置元器件周期太長，影響了部分學生的設計進度，在今后的課程建設中還要繼續(xù)凝練設計中可能用到的電子元器件，加強元件庫的建設。

【參考文獻】

[1]林純，吳曉新，王建平.開設“電子系統(tǒng)綜合設計”課程 培養(yǎng)學生實踐能力[J].實驗室研究與探索，2015（2）.

[2]雷芳，劉喬壽，代少升.以能力培養(yǎng)為核心的“電子系統(tǒng)綜合設計”課程建設[J].價值工程，2014（3）.

[3]高林，張俊梅等.依托電子綜合設計培養(yǎng)學生創(chuàng)新應用能力[J].中國現(xiàn)代教育裝備，2010（1）.

[責任編輯：朱麗娜]