创新实践、层次教学的电子制作课程改革之路

上海电力学院自动化工程学院 黄云峰 李 辉 任海霞



创新实践、层次教学的电子制作课程改革之路

上海电力学院自动化工程学院 黄云峰 李 辉 任海霞

电子制作课程设计是笔者所在学校自动化专业、测控专业及卓越班本科生的必修课程，是专业课程教学改革的重要环节。本文论述电子制作课程设计题目的选择与设计内容，分析其应遵循的原则，探索课程的具体实施过程、教学方法和成绩评定等方面。教师教学应以学生为主体，充分调动学生的主观能动性，注重对学生的过程训练，培养学生的创新意识，提高其综合能力。

电子制作 层次教学 改革实践

电子制作课程设计是笔者所在院校自动化专业、测控专业及卓越班本科生的必修课程。该课程的基本任务是巩固加深学生在模拟数字电子技术课程的学习成果，以及在电子技术基础实验课中所掌握的技能与单片机基础知识，培养和训练学生具备严谨务实的科研理念，提高学生综合运用电子技术知识解决实际问题的创新能力。学生通过熟悉设计任务、查找资料、设计电路、计算机仿真、安装调试、整理总结等环节，初步掌握电子工程设计的方法，学习电子产品工艺的基本知识和操作技能，培养专业学习热情，养成良好的专业素质，为在工作岗位上发明创新打下良好基础。综合性强、实践性突出的电子制作课程设计对学生的训练和锻炼是其他教学环节不能替代的，是专业建设的重要环节。

电子制作课程设计教学改革的目标是充分发挥学生在课程设计过程中的主体地位，结合本校实际，充分利用学校现有的教学资源，提高课程设计的数学效果。从笔者所在院校及兄弟院校的教学实践来看，全国各高校电子技术课程设计的学时不同，教学条件有所差异，具体教学方法有所差别，没有现成的模式可循。因此，结合学校的定位以及实际情况，笔者所在院校进行了电子制作课程设计教学改革方面的研究探索，取得了较好的教学效果。

一、设计题目的选择与设计内容的确定

设计题目的选择要结合设计要求、设计学时、课程具体内容。选题的原则要符合设计内容的实用性、趣味性、先进性、创新性。题目的难易程度要适中，能体现对基本理论、基本概念、基本技能的综合运用。设计内容应包括理论课程的主要内容，不能完全从教科书上拷贝，使学生通过查资料拓宽知识面后彻底解决学习内容。

例如，模拟电子技术课程主要内容应包括振荡、反馈、滤波、基本放大电路、集成运算放大器等知识点。数字电子技术课程主要内容应包括逻辑运算、触发器、定时、计数、译码、显示、可编程逻辑、测量、控制等多个功能单元。

二、电子制作实践课程的设计实施

1.学生选题和教师下达任务书

题目由指导教师给出，共分6大类，12个题目。题目由学生自选，学生自拟题目后可以交给教师审定，每个题目均有基本功能和扩展功能两个部分组成，可以满足分层教学的需求。

选题完成后，教师给出正规而详细的课程设计任务书。课程设计任务书主要包括设计应达到的要求、计划学时、完成任务及时间进度安排。这样能使学生明确设计过程中应完成的工作和达到的目标，确定各个设计阶段的时间表，使学生对设计过程心中有数，明确自己的任务和责任。

2.设计方案的确定与实施

学生根据具体的设计任务和要求，搜集查阅有关的参考资料，确定设计方案，完成原理接线图。设计方案的确定与实施是课程设计的重要阶段，直接关系到设计的成败。该阶段，教师的指导尤为重要。教师一定要深入学生之中，注重培养学生查阅资料的能力，做好把关、指导答疑工作，发现问题及时解决，使学生少走弯路。

3.电路连线图仿真

硬件电路初步设计完成后，学生可以进行电路图仿真操作。仿真阶段要求学生详细设计和修改电路，充分利用计算机仿真技术模拟、调试参数，选择最佳参数。计算机仿真是学生设计过程中的薄弱环节，指导教师要针对各组学生的实际情况，结合自己的教学和实践经验，有的放矢地指导教学，加强学生的互助合作，确保多数学生能圆满完成设计仿真任务。

4.电子元器件的安装调试

分层次教学中，教师可以筛选优秀学生进一步从事第二阶段的实践教学工作，即实物制作电路板。电子产品实训中，手工焊接电路板是重要环节之一。学生可以从焊接前的准备、焊接方法与步骤、焊接技巧和焊接工艺要求等几方面，总结焊接实践的经验和技巧。设计由理论变为现实，是学生兴趣最浓、收获最大的阶段，但也是问题暴露最多、学生感觉最艰难的阶段。但是，学生通过电子元器件安装调试的成功，所获得的喜悦是溢于言表的。

5. 撰写课程设计报告

课程设计报告是学生对设计方案、设计内容的概述和总结。学生在此阶段，需要归纳整理整个设计过程，写出完整的课程设计报告，其内容包括摘要、关键词、目录、综述、方案设计与分析、电路设计框图和功能描述、电路原理设计及参数计算、调试波形及调试结果记录、最后电路原理图、元件明细表、课程设计体会和建议、参考文献。同时，课程设计报告对文本编排格式提出标准要求，以此提高学生的科技文写作能力、方案表述能力、工程制图能力等基本综合素质。通过分析和总结，学生明确设计成功或失败的真正原因，发现不足，找出努力的方向，加深对设计的体会和理解。

三、教学方法改革

1.激发主观能动性，注重培养学生的创新意识

设计实践过程中，教师应让学生搜集查阅参考资料，培养学生综合应用的能力，鼓励学生筛选所选课题设计的方案。方案既有构思新颖的功能电路设计方案，又有各单元电路组合的系统电路方案。教师应鼓励学生尽量选择集成度高的新产品、新器件，使设计与工程实践接轨。

设计实践过程中，教师应鼓励学生创新。学生完成设计任务后，教师应引导学生总结和相互评议。学生的部分创新设计可能不完全成熟或有瑕疵，指导教师要给予学生充分的鼓励和肯定，提出一些指导性建议，以培养学生具备良好的创新意识和素质，使学生在相互评议中获得知识和经验。

2.强调自主设计，重视启发式教学

课程设计能使学生充分利用所学理论知识，掌握电子设计和制作的过程与技巧。因此，教师应充分调动学生自主设计的主动性，提高学生的设计热情。课程设计过程中，指导教师介绍不同题目的设计思想、设计流程、设计要求和注意事项等相关内容，学生自己查阅、思考、设计方案和论证，最终确定设计方案及电路。指导教师可介绍一些优秀作品，激发学生的设计热情和灵感。教师可以给出设计过程中容易出现的错误案例，以使学生吸取经验，减少错误。只有学生亲自参与课程设计的全过程，才能深刻理解设计理念，真正提高自身的专业修养和素质。

3.虚实结合，提高学生的应用能力

随着电子信息技术的不断发展，传统的电子技术设计方法逐步退出，电子设计自动化逐渐成为主流。Altium Designer、Proteus等辅助设计软件，已成为电子工程设计的必备工具。人们应用计算机设计和仿真分析电子电路是目前和今后发展的必然趋势，将其应用到课程设计领域也是教学改革的方向。

学生根据设计课题拟定初步方案后，首先在电路仿真与分析软件Altium Designer、Proteus平台上，对所设计的电路进行仿真，观察电路功能是否满足设计要求，分析主要元器件参数对电路指标的影响，初步了解电路静态和动态的工作情况，在电脑上通过调试电路、更换元器件、修改参数使之达到指标要求，直至电路最优化。这一过程中，学生不需要任何真实的元器件与仪器仪表即可进行模拟电路、数字电路及模数混合电路的设计和仿真，减少了由于设计和操作不当对元器件和实验室仪器设备造成的损坏，降低了原材料损耗，使学生更多地接触电子元器件的性能和参数，更好地掌握电子仪器的使用方法。学生通过软件仿真设计电路，缩短了组装调试的时间。

四、建立完善科学的成绩评定体系

建立完善科学的成绩评定体系是保证课程设计教学质量的关键，是调动学生积极性的重要因素。所以，指导教师必须全面了解整个设计阶段学生的表现、选题的难易程度、完成情况等，给每位学生一个合理的成绩。教师既要考虑到学生在独立设计和仿真阶段的表现和完成质量的高低，又要看安装调试阶段学生的认真程度和完成指标的高低。另外，教师要考虑学生对题目深入研究的程度和创新内容，有创新的内容应该酌情加分。评分标准为：理论正确性和设计创新性占30%，内容准确性占15%，实践操作质量占40%，设计报告书写规范性占15%，四者合计100%。成绩评定表随任务书一起发给学生，附在最后的设计报告上，使学生明确最终成绩的评定标准。实践证明，上述评定细则对学生起到了良好的引导作用。

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［2］徐小云，徐礼国.电子制作课程在电子专业教学中的几点建议［J］.课程教育研究：新教师教育，2015

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ISSN2095-6711/Z01-2016-09-0036