以工作過程為導向的電子設(shè)計制作基礎(chǔ)課程教學實例

作者/劉昆山，江西省冶金技師學院

以工作過程為導向的電子設(shè)計制作基礎(chǔ)課程教學實例

作者/劉昆山，江西省冶金技師學院

本文通過在《電子設(shè)計制作基礎(chǔ)》課程教學中，采用情境教學法，在教學過程中模擬電子企業(yè)開發(fā)產(chǎn)品的工作過程，以設(shè)計并制作智能路燈自動開關(guān)模擬裝置為教學項目，闡述了以工作過程為導向的理論實踐一體化教學模式的教學實例。

工作過程；電子設(shè)計制作基礎(chǔ)；教學過程；智能路燈

工作過程是指在企業(yè)里為完成一項工作任務(wù)并獲得工作成果而進行的一個完整的工作程序。企業(yè)的工作過程的目的性強，工作程序完整，必須有工作成果。筆者對多家電子類企業(yè)走訪調(diào)研發(fā)現(xiàn)，電子企業(yè)開發(fā)一件電子產(chǎn)品的工作過程大致可分為六個工作程序，分別是分析市場需求、制定設(shè)計方案、論證及帥選方案、實施可行性方案、測試樣品、交付市場，這六個完整的工作過程的目的就是要完成一件電子產(chǎn)品的開發(fā)，只有產(chǎn)品開發(fā)成功，工作過程才算完成，否則需要重新修訂設(shè)計方案，直到成功開發(fā)產(chǎn)品。以電子產(chǎn)品開發(fā)的六個工作過程為導向，采用情境教學法，在《電子設(shè)計制作基礎(chǔ)》課程教學中，以設(shè)計與制作智能路燈自動開關(guān)模擬裝置為教學項目，開展理論實踐一體化教學活動。

1.教學目標的設(shè)計

企業(yè)是以完成產(chǎn)品開發(fā)為目標任務(wù)，將企業(yè)的產(chǎn)品開發(fā)工作過程引入到教學過程中，最終目標發(fā)生了改變，即通過產(chǎn)品開發(fā)過程為途徑，培養(yǎng)應(yīng)用型創(chuàng)新人才為目標。換句話說，成功開發(fā)產(chǎn)品不是教學的主要目標，人才培養(yǎng)才是教學的主要目標。在把握這個原則的基礎(chǔ)上，在《電子設(shè)計制作基礎(chǔ)》課程教學中采用以工作過程為導向的教學模式，要求實現(xiàn)以下教學目標：

（1）知識技能目標：培養(yǎng)學生掌握數(shù)字萬用表等常用儀器儀表的使用方法，掌握電子元器件的識別、檢測與應(yīng)用能力，掌握電子電路設(shè)計、裝配、調(diào)試、檢修的能力，掌握印制電路板的設(shè)計、制作、焊接的能力。

（2）方法能力目標：培養(yǎng)學生獲取信息的能力、分析問題的能力、創(chuàng)新能力和邏輯思維能力。

（3）社會能力目標：培養(yǎng)學生制定工作計劃及方案的能力，培養(yǎng)學生的團隊精神，學會容忍、批評、交流、組織、協(xié)調(diào)等社會能力。

2.教學過程的設(shè)計

要將電子企業(yè)的工作過程序化為電子專業(yè)的教學過程，一般采用的是項目形式結(jié)構(gòu)化重新設(shè)計教學過程，即為了完成一個電子產(chǎn)品設(shè)計教學項目，將教學過程設(shè)計成與工作過程對應(yīng)的項目教學過程。項目教學過程一般包含這些教學活動：通過市場分析引出教學項目的具體設(shè)計任務(wù)，組織學生圍繞教學項目設(shè)計任務(wù)制定設(shè)計方案，撰寫設(shè)計方案報告，各小組的設(shè)計方案不一樣，有成熟的，也有不完善的，需要組織學生對各小組提交的眾多設(shè)計方案進行論證，用科學的思維帥選出可行性方案，以可行性方案為執(zhí)行藍本，完成設(shè)計要求，設(shè)計并制作出“產(chǎn)品”，并組織學生對“產(chǎn)品”進行“出廠”前的檢測，撰寫檢測報告，把各自檢測合格的產(chǎn)品交付“市場”，只有市場認可的產(chǎn)品才有價值，具體教學過程如下：

■2.1 分析市場需求

教師通過情境教學法模擬出“新余市紅太陽科技有限公司”，該公司是一家集科研與制造為一體的電子科技研發(fā)公司，是一家中小型電子企業(yè)，整個教學過程在這樣一家“公司”的背景下展開。任課老師先把全班學生分成若干個小組，每個小組由5名學生組成，再賦予每個小組的職責為公司的“技術(shù)研發(fā)小隊”，主要負責新產(chǎn)品的開發(fā)。

任課教師負責發(fā)布公司業(yè)務(wù)部門接到的訂單：某社區(qū)的照明電路設(shè)計改造，要求以高壓汞燈與鈉燈隔盞交叉安裝在社區(qū)道路兩旁，傍晚路燈自動全部點亮，為了節(jié)約用電，約6個小時后，即當行人稀少的后半夜，隔盞關(guān)燈，第二天天亮后路燈自動全部關(guān)閉，等到傍晚又自動全部開啟，如此循環(huán)往復。

這個教學活動的主要目的是通過接“訂單”培養(yǎng)學生市場分析能力及任務(wù)分解能力，要求每個“技術(shù)研發(fā)小隊”充分討論“訂單”設(shè)計要求，簡單繪制出智能路燈自動開關(guān)電路功能框圖，捋順各個單元電路的之間的邏輯關(guān)系，進一步培養(yǎng)學生的邏輯思維能力及交流能力。

■2.2 制定設(shè)計方案

開發(fā)產(chǎn)品不是教學的主要目標，人才培養(yǎng)才是教學的主要目標，所以我們的設(shè)計方案并不一定是真實的產(chǎn)品，可以是智能路燈自動開關(guān)模擬裝置。教學過程中，任課教師可以參與到各個“技術(shù)研發(fā)小隊”中與學生一起討論，適當?shù)臅r候進行教學提示：用紅色高亮發(fā)光二極管模擬高壓鈉燈，綠色高亮發(fā)光二極管模擬高壓汞燈。天黑時所有燈亮，6秒鐘（模擬6個小時）后紅色發(fā)光二極管熄滅，天亮后綠色發(fā)光二極管再熄滅，如此循環(huán)往復。任課教師指導學生繪制電路設(shè)計框圖，包含電源電路、光敏控制電路、延時控制電路、燈光顯示電路等。要求各個“技術(shù)研發(fā)小隊”在充分討論交流的基礎(chǔ)上集體撰寫設(shè)計報告并制作PPT，向全體學生匯報電路設(shè)計框圖。

要求各個“技術(shù)研發(fā)小隊”根據(jù)各自的電路設(shè)計框圖分別設(shè)計電源電路原理圖、光敏控制電路原理圖、延時控制電路原理圖、燈光顯示電路原理圖等電路原理圖。在這個教學過程中，為了降低學生的學習困難，任課教師要為學生提供設(shè)計參考資料，提示電源電路可以采用LM7809穩(wěn)壓電源芯片設(shè)計，光敏控制電路可以采用光敏電阻、二輸入與非門4011、繼電器等設(shè)計，延時控制電路可以采用555集成芯片、繼電器等設(shè)計，燈光顯示電路采用紅色高亮發(fā)光二極管和綠色高亮發(fā)光二極管分別模擬高壓鈉燈、高壓汞燈進行設(shè)計等。

教學過程中，小組成員充分討論，查找資料，任課教師提供技術(shù)支持，各個“技術(shù)研發(fā)小隊”先將電源電路原理圖、光敏控制電路原理圖、延時控制電路原理圖、燈光顯示電路原理圖綜合設(shè)計成智能路燈自動開關(guān)模擬裝置整機電路原理圖，再采用電路仿真軟件Multisim11.0或者Proteus7.8進行電路模擬仿真，電路仿真設(shè)計是現(xiàn)代電子企業(yè)開發(fā)產(chǎn)品常用的技術(shù)，是電子專業(yè)學生必須掌握的一門電子產(chǎn)品設(shè)計的技術(shù)，它可以加快電子產(chǎn)品設(shè)計的進度，提高設(shè)計效率。如果電路仿真符合設(shè)計功能要求，則要求每個小隊撰寫電路設(shè)計方案，制作演示PPT，用于向全班同學展示設(shè)計成果。

■2.3 論證及帥選方案

教學過程中，由每個小組選派一名學生代表和任課教師組成“評審團”。首先由每個小組選派一名學生采用PPT闡述設(shè)計方案，“評審團”負責篩選出一個比較可行的電路設(shè)計方案，這個設(shè)計方案必須獲得大多數(shù)小組的認同、認可。然后由各個“技術(shù)研發(fā)小隊”搭建實驗電路進行測試該電路設(shè)計方案。在進行實驗電路測試時，要求先檢測元器件，然后按設(shè)計好的整機電路原理圖在電路實驗板（萬能板、面包板等）上插接元器件，搭建電路，反復調(diào)試，使之符合電路設(shè)計要求，進一步驗證、完善方案的正確性和可行性。這一教學過程，主要培養(yǎng)學生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題的能力。

■2.4 實施可行性方案

在師生們共同的討論下，得出了一個比較可行的方案。這個方案必須經(jīng)過任課教師最后修改、完善、確認后，方可作為本教學項目的最后方案，同時列出元器件采購清單，采購元器件。

教學過程中，首先由各個“技術(shù)研發(fā)小隊”采用PCB繪制軟件（如Protel）繪制原理圖和 PCB圖。這個教學活動主要培養(yǎng)學生電路原理圖的繪制和PCB設(shè)計的各種規(guī)則，掌握元件符號庫的制作方法和PCB封裝庫的制作方法。為了降低教學成本，繪制好的PCB圖必須得到小組成員三分之二以上的肯定和任課老師的任可，才可以發(fā)送到PCB廠家生產(chǎn)PCB板。PCB生產(chǎn)大概需要一個星期左右的時間，一般每個小組可以拿到10塊PCB樣板，等待拿到了PCB樣板后，要求所有的“技術(shù)研發(fā)小隊”的成員都要進行組裝與調(diào)試。PCB板的組裝相對比較簡單，但是調(diào)試并不簡單，任課老師要講解電路工作原理和調(diào)試方法，這樣可以提高產(chǎn)品的成功率。最后要求將安裝好的“產(chǎn)品”貼好標簽，注明小組信息和個人姓名，交付任課老師保存。

■2.5 測試樣品

任課教師將 “技術(shù)研發(fā)小隊”成員重新進行分組，組成“樣品檢測小組”，采用數(shù)字萬用，示波器等儀器進行產(chǎn)品檢測，主要檢測智能路燈自動開關(guān)模擬裝置的電路功能及其他關(guān)鍵參數(shù)，在樣品檢測表上認真記錄檢測數(shù)據(jù)，判斷產(chǎn)品的優(yōu)良率，對不合格的樣品要說明不合格的理由及檢測到的參數(shù)值，并要求相關(guān)人員重新裝配樣品。

■2.6 交付市場

教學評價是教學過程中關(guān)鍵的一個教學環(huán)節(jié)，能起到畫龍點睛的作用。教學過程的教學評價與電子產(chǎn)品開發(fā)過程的交付市場對應(yīng)，在這個教學評價過程中，要綜合各小組平時的表現(xiàn)情況及提交的產(chǎn)品質(zhì)量，評價可以由師生共同討論，提出評價建議。為了保證教學評價的權(quán)威性，要求由任課教師進行最終評價，給出評價意見及考核分數(shù)，對制作優(yōu)良的產(chǎn)品，拍照后公布在班級QQ群、微信群里，供大家討論學習，體驗產(chǎn)品制作成功的樂趣，激發(fā)學生學習的興趣。

3.教學總結(jié)

以現(xiàn)代電子產(chǎn)品開發(fā)的工作過程為導向，將電子產(chǎn)品開發(fā)的工作過程轉(zhuǎn)化成項目教學過程，學習電子設(shè)計制作基礎(chǔ)理論知識及制作方法是當前教育教學模式改革的趨勢，這一教學模式有效地激發(fā)了學生的學習興趣，提高了學生電子設(shè)計、制作、安裝、調(diào)試的技能，為加強實踐技能訓練和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)提供了有效途徑，學生的崗位關(guān)鍵能力得到有效提升，教學效果明顯提高。

* [1]陳越,葉林,劉長征. 基于工作過程系統(tǒng)化的《電路原理圖與PCB繪制》課程開發(fā)[J]. 科教導刊, 2011(24):34-35.

* [2]姜大源.關(guān)于工作過程系統(tǒng)化課程結(jié)構(gòu)的理論基礎(chǔ)[J]. 職教通訊, 2006(1):7-9.

* [3]孫旭日,周桔蓉. 淺談基于工作過程的《電子產(chǎn)品制作與檢修》教學改革[J]. 九江職業(yè)技術(shù)學院學報, 2010(3):43-44.

* [4]王詩文.高職教育以工作過程為導向的項目教學改革初探[J].教育與職業(yè), 2009(35):76-78.