基于综合项目的“电子技术实训”教学实践

俞国华， 张 珂， 朱朝霞， 朱广伟， 陆萍蓝

(中国计量大学 工程训练中心， 浙江 杭州 310018)

基于综合项目的“电子技术实训”教学实践

俞国华， 张 珂， 朱朝霞， 朱广伟， 陆萍蓝

(中国计量大学 工程训练中心， 浙江 杭州 310018)

本文论述了“电子技术实训”课程引入大工程观教育理念，提出针对同一项目重在引导的“综合实训、引导设计、设计创新”分阶段实训模式，实践证明，该教学模式具有较好的连续性、贯穿性和独立探索空间，有效调动了学生参与项目化教学的积极性。取得了很好的效果，提高了学生的工程能力，是一种可借鉴的电子工程训练教学模式。

综合项目实训；大工程观；三段式教学

0 引言

国内高校工程训练教学历经数年改革，已经形成了局部的基于项目的电子、机械实训教学模式，但许多项目层次不高，明显滞后于企业的产品更新速度，教学实效不明显，致使人材培养与市场对接性差。要改变本科生解决工程实际问题能力不强的现状，出路之一是实训课程的改革[1]。

“电子技术实训”课程是我校一门实践必修课。在该课程改革的过程中，我们利用“双师型”教师掌握项目开发过程的优势，以实训必须适应技术进步为导向，引入大工程观教育理念，把综合项目和实训教学的设计作为改革切入点，设计了适应产品发展趋势，选择了普及面广的综合项目用于该课程教学[2]。实训中普选率高的项目有直流电机调速控制系统、多传感器智能导盲系统、多功能环境检测仪、红外线心率仪等[3,4]。课程的教学实践给出的启示是：要推进项目化实训教学的广度和深度，关键是项目的可行性和教学的可操作性，两者缺一不可。

1 综合项目教学设计

1.1 设计思想

大工程观的教育理念的本质就是将科学、技术、非技术、工程实践融为一体的具有实践性、整合性、创新性的“工程模式”教育理念[5,6]。在我校，“电子技术实训”课程每年约有70个班级的实训任务，教学安排在第四或第五学期，时间为两周，共60学时。就本科教学而言，这是一个承前启后的时间节点，因此课程在实训内容和教学方法的设计中，重点突出一个“引”字，亦即引导或引领，也包含着项目对学生的吸引力。教学方案必须符合认知规律，辅之以适当的学习方法。在设计某个具体项目时，注意与学科专业设置挂钩，兼顾基础理论的衔接，既能涵盖专业理论和基本技能，还能形成学科交叉，关键就是要引导学生思维发展和自主设计，对学生工程能力的形成要起到主导作用。

1.2 项目教学与内容设计

遵循由浅入深，循序渐进的认知规律，我们提出了三段式教学思路；①综合实训阶段(18学时)；②引导设计阶段(26学时)；③设计创新阶段。前二个阶段为必修部分，按本课程教学大纲必须按时完成并进行综合能力考核(6学时)；设计创新阶段为选修部分，教学时间安排在课外，完成期限为二个月。本课程一个批次涉及四个班级，为方便教学管理，打散班级建制，学生可根据各自的专业兴趣选择项目，授课和指导按学生选项重新组合，这有助于发挥学生的主观能动性，达到因材施教的目的。以综合项目之一的直流电机调速控制系统为例，该项目在各行业有很多新技术和新应用。它所涉及的本科知识点适合电气、机械电子、光电信息、自动化等专业学生的实训教学，图1所示是直流电机调速控制系统的整体结构。

图1 直流电机调速控制系统的整体结构

设计采用经典的脉宽调制PWM单闭环直流控制技术，转速在0-3000 r/min可调，开关频率2～5 kHz。可实现电机启动、正反转和停止，实时显示电机转速，并具备过压、限流等保护功能。项目的特点是，各模块电路的设计均可通过多种方案实现，有利于学生进行拓展思维的综合实训和设计创新，例如产生PWM信号就有3种选择方案：通用集成电路、专用PWM集成电路和基于各类单片机实现[7，8]。

以上每种方案的复杂度、性能和性价比各不相同，可根据应用要求进行选择。限于篇幅，其他模块的实现方案不再赘述。

课程首先进行10个学时的焊接技术、仪器操作和各类元器件检测等工艺技术强化训练，再进入项目实训。针对同一项目的三段式实训内容和教学方案的设置是经过多年实践逐渐形成的，三个阶段的具体任务划分如表1所示。

表1 直流电机调速控制系统三段式教学内容和教学要点

2 教学方法

根据上述的三个阶段不同的教学要求，以直流电机调速系统控制项目教学为例，采取了以下不同的教学方法。

2.1 综合实训阶段

1)教学要求

在掌握工艺技术的基础上，要求完成电路布局、安装和调试，最后完成实物制作。本阶段由教材提供电路原理图，重点是建立学生的工程意识，培养学生发现问题后根据所学理论找到分析问题的切入点并解决问题的初步能力。

2)教学过程

首先把图1所示项目的应用和整体结构做简单介绍，使学生了解项目的概况，然后把本阶段的教学要求、电路组成和工作原理进行详细的讲解，重点讲解调试方法和分析与解决问题的方法，学生在制作实际电路过程中，会遇到各种问题来请教教师，这是引领学生分析问题和解决问题的最佳时机。教师必须抓住机会，理论联系实际，引导启发学生。学生完成相应电路实物后由教师检查并对实测数据波形进行评分。

2.2 引导设计阶段

1)教学要求

本阶段教材仅给出电路原理框图，提出任务及技术指标，要求学生通过查阅参考文献形成技术路线思维，经过思考论证，对相应原理框图的具体电路进行设计，完成实物制作。培养学生提出问题、科学论证、独立解决问题的综合能力[9，10]。

2)教学过程

这一阶段的实训任务不宜太难，以免使学生对电路设计产生畏惧情绪。为了引导学生找到正确的技术路线与思考的切入点与路径，教师可给予必要的相关资料和提示[11]。例如由教师推荐2-3本参考文献，有针对性地提供相关技术的选择，但切忌让学生照搬照抄，即查阅资料要有批判性思维，引领学生进行科学论证，对相关方案比较和选择。学生按2人一组进行分组，并撰写设计方案，明确两人的分工，兼顾协作。以学生为主体，完成设计与制作。这一过程充分激发了学生的实践潜能，90%的学生能够有所发挥，特别是在解决了某一技术问题后，成就感是不言而喻的。实物制作完成后现场验收，随即上交实验报告，最后，所有学生必须接受融理论与实践为一体的综合能力考核。

2.3 设计创新阶段

1)教学要求

由于综合项目实训具有连续性和延伸性，学生在经历了前两个阶段的实训后，求知欲望强烈，有更上一层楼的意愿，所以本阶段要求学生根据具体应用进行设计，内容上综合性更强、难度更大，以立项的形式展开，鼓励学生自主立题，然后写出开题报告交教师审核。实物制作完成后再写出结题报告，由教师组成的验收组现场验收。这一阶段的任务全部在课外完成。

2)教学过程

在教学方法上，这一阶段具有“放飞”性质，除教材给出的任务外，学生有权提出教材未涉及但与本项目相关的选题进行设计创新。教师负责答疑和提示，不参加具体电路或程序的设计，但在关键技术难点方面给予点拨。学生既可按照原来的分组也可重新组队，毎组2～3人，推选项目负责人，学生拥有自主权。这一阶段的教学主要是鼓励学生主动探究，将学生的需求和兴趣置于核心地位，个别学生提出的方案甚至优于教师的预案，真正做到以教师为主导，以学生为主体，教师主的是教学内容，导的是专业研究性学习方法。

2.4 教学评价

有能力完成第三阶段实训任务的学生约在6～10人/班左右。对这部分学生，需要对其完成项目的开题、运行、结题情况作出客观评价，在项目运行过程中遇到的问题、解决方案、数据波形记录等原始资料的完整性都要细化为评分标准，通过这一考核还能提高学生撰写工程文档的能力以及工程资料的归档和编排意识[12]。整个过程用PPT的形式向验收组进行个人分工式汇报并接受询问，实物验收要求现场演示。对完成第一、二两个阶段制作的学生，同样采取类似的细化过程评分，从元器件测试、仪器操作考查、电路板布局和焊接质量、实验报告记录、电路设计方案质量、实物验收质量和综合能力考核等各个环节按标准进行评分，引导学生从注重学习成绩向注重学习成效转化。培养学生树立“扎扎实实干事，踏踏实实做人”的价值观[13]。

由于我们始终把教学引导重点放在第一、二实训阶段，所以, 学生的工程能力有了整体性的提高, 主要表现在① 实验室利用率大幅堤高，课余及晚上占位率达50%左右；② 课程设计、毕业设计对教师的依赖性明显减少；③ 毕业生就业质量有所改善，被高新技术企业录用的人数自2012年起有较大幅度的增长，进入研发岗位的人数也逐年增加。

3 结语

5年的实践证明，基于综合项目的“电子技术实训”教学，从实训入门，逐步地引领学生进入复杂项目，进而进行设计创新等研究性学习的教学模式是行之有效的。实现了学生综合素质和创新能力的提高，还提高了教师的教学和科研能力。

以综合项目实训为起点，学生主动寻找实践机会已蔚然成风，部分学生成为教师科研项目的参与者，很多学生成功申报了国家级、省级和校级的大学生科技创新项目。

(俞国华等文)

学生参加各类“杯”赛非常踊跃，成绩斐然，在2013年全国大学生电子设计竞赛中，我校获奖率达78.1%，总成绩和获奖率均居浙江省高校前列。我们下一步的思路是：在及时更新原有项目的同时，把一批具备一定实验基础的选修课打造成基于真实项目的课程，如“机器人电子技术基础”、“测控技术应用实践”等，使项目化教学更具魅力[14]。

[1] 王贵成,卢章平,刘会霞.基于大工程理念创新人才培养的探索[J].北京：中国高等教育,2007(12):26-27.

[2] 朱朝霞主编,机电工程训练教程--电子技术实训[M].北京：清华大学出版社,2008.

[3] 俞国华,张珂,李彩琴等.一种可提示行人避让的导盲装置.北京：中国专利,201120505973. 2[p].[2012-10-03].

[4] 俞国华, 张珂, 张秀斌等. 一种可探测障碍物位置的导盲装置. 北京：中国专利, 2120505994. 4[p]. [2012-10-03].

[5] 王雪峰,曹荣.大工程观与高等工程教育改革[J].武汉：高等工程教育研究,2006(4):19-23.

[6] 谢笑珍.“大工程观”的涵义、本质特征探析[J].武汉：高等工程教育研究,2008(3):35-38.

[7] 浦龙梅,杨增强.单片机控制的PWM调速装置的研究[J].上海：电子技术,2006(2):37-39.

[8] 黄智伟主编.全国大学生电子设计竞赛训练教程(修订版)[M].北京：电子工业出版社,2010:287-289.

[9] 安丽桥,徐巍,陶波等.研究型机械工程训练实践教学模式的探索[J].上海：实验室研究与探索,2009.28(6):143-145.

[10] 王启广,李炳文,赵继云.实习教学改革与能力培养探索[J].上海：实验室研究与探索,2004(1):69-70.

[11] 钱国英.研究性实验的内容设计与实践(续)[J].上海：实验室研究与探索,2010.29(11):1-27.

[12] 刘国荣,曾永卫,吴朝建.工程应用型本科全开放实验教学探析[J].北京：中国高等教育,2009(18):57-58.

[13] 习近平. 青年要自觉践行社会主义核心价值观―在北京大学师生座谈会上的讲话(2 0 1 4年5月4日). 北京：教育部门户网站MOE.GOV.CN

[14] 李海鹏. 我国创新型人材培养模式的改革与探索[J]. 西安：西安交通大学学报(社会科学版),2011(3):95-97.

Teaching Practice of Electron Technology Training Based on Comprehensive Project

YU Guo-hua， ZHANG Ke, ZHU Chao-xia, ZHU Guang-wei， LU Ping-lan

(EngineeringtrainingcenterofChinaJiliangUniversity,Hangzhou310018，China)

This paper discusses about Electron Technology Training course. It holds the idea of large-scale engineering. The staged training pattern of integrated training, leading design and design innovation has been proposed, aiming to focus on giving guidance to the same project. Practice has proven that the teaching pattern efficiently arouses the enthusiasm of students′ participation in the project teaching, and the improvement of students′ engineering capacity has achieved good results. The pattern has good continuity, penetrability and the space of independent exploration. It is an electron engineering training teaching pattern that can be used for reference.

integrated project training; large-scale engineering; three-stage teaching

2016-02-26;

2016-04-26

中国计量学院教改课题(HEX2011055)

俞国华(1957-)，男，大专，实验师，主要从事电子产品研发及电子技术实训教学，E-mail:yuguohua@cjlu.edu.cn

G 642.44

A

1008-0686(2017)01-0120-04