以工作过程为导向的电子设计制作基础课程教学实例

作者/刘昆山，江西省冶金技师学院

以工作过程为导向的电子设计制作基础课程教学实例

作者/刘昆山，江西省冶金技师学院

本文通过在《电子设计制作基础》课程教学中，采用情境教学法，在教学过程中模拟电子企业开发产品的工作过程，以设计并制作智能路灯自动开关模拟装置为教学项目，阐述了以工作过程为导向的理论实践一体化教学模式的教学实例。

工作过程；电子设计制作基础；教学过程；智能路灯

工作过程是指在企业里为完成一项工作任务并获得工作成果而进行的一个完整的工作程序。企业的工作过程的目的性强，工作程序完整，必须有工作成果。笔者对多家电子类企业走访调研发现，电子企业开发一件电子产品的工作过程大致可分为六个工作程序，分别是分析市场需求、制定设计方案、论证及帅选方案、实施可行性方案、测试样品、交付市场，这六个完整的工作过程的目的就是要完成一件电子产品的开发，只有产品开发成功，工作过程才算完成，否则需要重新修订设计方案，直到成功开发产品。以电子产品开发的六个工作过程为导向，采用情境教学法，在《电子设计制作基础》课程教学中，以设计与制作智能路灯自动开关模拟装置为教学项目，开展理论实践一体化教学活动。

1.教学目标的设计

企业是以完成产品开发为目标任务，将企业的产品开发工作过程引入到教学过程中，最终目标发生了改变，即通过产品开发过程为途径，培养应用型创新人才为目标。换句话说，成功开发产品不是教学的主要目标，人才培养才是教学的主要目标。在把握这个原则的基础上，在《电子设计制作基础》课程教学中采用以工作过程为导向的教学模式，要求实现以下教学目标：

（1）知识技能目标：培养学生掌握数字万用表等常用仪器仪表的使用方法，掌握电子元器件的识别、检测与应用能力，掌握电子电路设计、装配、调试、检修的能力，掌握印制电路板的设计、制作、焊接的能力。

（2）方法能力目标：培养学生获取信息的能力、分析问题的能力、创新能力和逻辑思维能力。

（3）社会能力目标：培养学生制定工作计划及方案的能力，培养学生的团队精神，学会容忍、批评、交流、组织、协调等社会能力。

2.教学过程的设计

要将电子企业的工作过程序化为电子专业的教学过程，一般采用的是项目形式结构化重新设计教学过程，即为了完成一个电子产品设计教学项目，将教学过程设计成与工作过程对应的项目教学过程。项目教学过程一般包含这些教学活动：通过市场分析引出教学项目的具体设计任务，组织学生围绕教学项目设计任务制定设计方案，撰写设计方案报告，各小组的设计方案不一样，有成熟的，也有不完善的，需要组织学生对各小组提交的众多设计方案进行论证，用科学的思维帅选出可行性方案，以可行性方案为执行蓝本，完成设计要求，设计并制作出“产品”，并组织学生对“产品”进行“出厂”前的检测，撰写检测报告，把各自检测合格的产品交付“市场”，只有市场认可的产品才有价值，具体教学过程如下：

■2.1 分析市场需求

教师通过情境教学法模拟出“新余市红太阳科技有限公司”，该公司是一家集科研与制造为一体的电子科技研发公司，是一家中小型电子企业，整个教学过程在这样一家“公司”的背景下展开。任课老师先把全班学生分成若干个小组，每个小组由5名学生组成，再赋予每个小组的职责为公司的“技术研发小队”，主要负责新产品的开发。

任课教师负责发布公司业务部门接到的订单：某社区的照明电路设计改造，要求以高压汞灯与钠灯隔盏交叉安装在社区道路两旁，傍晚路灯自动全部点亮，为了节约用电，约6个小时后，即当行人稀少的后半夜，隔盏关灯，第二天天亮后路灯自动全部关闭，等到傍晚又自动全部开启，如此循环往复。

这个教学活动的主要目的是通过接“订单”培养学生市场分析能力及任务分解能力，要求每个“技术研发小队”充分讨论“订单”设计要求，简单绘制出智能路灯自动开关电路功能框图，捋顺各个单元电路的之间的逻辑关系，进一步培养学生的逻辑思维能力及交流能力。

■2.2 制定设计方案

开发产品不是教学的主要目标，人才培养才是教学的主要目标，所以我们的设计方案并不一定是真实的产品，可以是智能路灯自动开关模拟装置。教学过程中，任课教师可以参与到各个“技术研发小队”中与学生一起讨论，适当的时候进行教学提示：用红色高亮发光二极管模拟高压钠灯，绿色高亮发光二极管模拟高压汞灯。天黑时所有灯亮，6秒钟（模拟6个小时）后红色发光二极管熄灭，天亮后绿色发光二极管再熄灭，如此循环往复。任课教师指导学生绘制电路设计框图，包含电源电路、光敏控制电路、延时控制电路、灯光显示电路等。要求各个“技术研发小队”在充分讨论交流的基础上集体撰写设计报告并制作PPT，向全体学生汇报电路设计框图。

要求各个“技术研发小队”根据各自的电路设计框图分别设计电源电路原理图、光敏控制电路原理图、延时控制电路原理图、灯光显示电路原理图等电路原理图。在这个教学过程中，为了降低学生的学习困难，任课教师要为学生提供设计参考资料，提示电源电路可以采用LM7809稳压电源芯片设计，光敏控制电路可以采用光敏电阻、二输入与非门4011、继电器等设计，延时控制电路可以采用555集成芯片、继电器等设计，灯光显示电路采用红色高亮发光二极管和绿色高亮发光二极管分别模拟高压钠灯、高压汞灯进行设计等。

教学过程中，小组成员充分讨论，查找资料，任课教师提供技术支持，各个“技术研发小队”先将电源电路原理图、光敏控制电路原理图、延时控制电路原理图、灯光显示电路原理图综合设计成智能路灯自动开关模拟装置整机电路原理图，再采用电路仿真软件Multisim11.0或者Proteus7.8进行电路模拟仿真，电路仿真设计是现代电子企业开发产品常用的技术，是电子专业学生必须掌握的一门电子产品设计的技术，它可以加快电子产品设计的进度，提高设计效率。如果电路仿真符合设计功能要求，则要求每个小队撰写电路设计方案，制作演示PPT，用于向全班同学展示设计成果。

■2.3 论证及帅选方案

教学过程中，由每个小组选派一名学生代表和任课教师组成“评审团”。首先由每个小组选派一名学生采用PPT阐述设计方案，“评审团”负责筛选出一个比较可行的电路设计方案，这个设计方案必须获得大多数小组的认同、认可。然后由各个“技术研发小队”搭建实验电路进行测试该电路设计方案。在进行实验电路测试时，要求先检测元器件，然后按设计好的整机电路原理图在电路实验板（万能板、面包板等）上插接元器件，搭建电路，反复调试，使之符合电路设计要求，进一步验证、完善方案的正确性和可行性。这一教学过程，主要培养学生发现问题、分析问题、解决问题的能力。

■2.4 实施可行性方案

在师生们共同的讨论下，得出了一个比较可行的方案。这个方案必须经过任课教师最后修改、完善、确认后，方可作为本教学项目的最后方案，同时列出元器件采购清单，采购元器件。

教学过程中，首先由各个“技术研发小队”采用PCB绘制软件（如Protel）绘制原理图和 PCB图。这个教学活动主要培养学生电路原理图的绘制和PCB设计的各种规则，掌握元件符号库的制作方法和PCB封装库的制作方法。为了降低教学成本，绘制好的PCB图必须得到小组成员三分之二以上的肯定和任课老师的任可，才可以发送到PCB厂家生产PCB板。PCB生产大概需要一个星期左右的时间，一般每个小组可以拿到10块PCB样板，等待拿到了PCB样板后，要求所有的“技术研发小队”的成员都要进行组装与调试。PCB板的组装相对比较简单，但是调试并不简单，任课老师要讲解电路工作原理和调试方法，这样可以提高产品的成功率。最后要求将安装好的“产品”贴好标签，注明小组信息和个人姓名，交付任课老师保存。

■2.5 测试样品

任课教师将 “技术研发小队”成员重新进行分组，组成“样品检测小组”，采用数字万用，示波器等仪器进行产品检测，主要检测智能路灯自动开关模拟装置的电路功能及其他关键参数，在样品检测表上认真记录检测数据，判断产品的优良率，对不合格的样品要说明不合格的理由及检测到的参数值，并要求相关人员重新装配样品。

■2.6 交付市场

教学评价是教学过程中关键的一个教学环节，能起到画龙点睛的作用。教学过程的教学评价与电子产品开发过程的交付市场对应，在这个教学评价过程中，要综合各小组平时的表现情况及提交的产品质量，评价可以由师生共同讨论，提出评价建议。为了保证教学评价的权威性，要求由任课教师进行最终评价，给出评价意见及考核分数，对制作优良的产品，拍照后公布在班级QQ群、微信群里，供大家讨论学习，体验产品制作成功的乐趣，激发学生学习的兴趣。

3.教学总结

以现代电子产品开发的工作过程为导向，将电子产品开发的工作过程转化成项目教学过程，学习电子设计制作基础理论知识及制作方法是当前教育教学模式改革的趋势，这一教学模式有效地激发了学生的学习兴趣，提高了学生电子设计、制作、安装、调试的技能，为加强实践技能训练和创新能力的培养提供了有效途径，学生的岗位关键能力得到有效提升，教学效果明显提高。

* [1]陈越,叶林,刘长征. 基于工作过程系统化的《电路原理图与PCB绘制》课程开发[J]. 科教导刊, 2011(24):34-35.

* [2]姜大源.关于工作过程系统化课程结构的理论基础[J]. 职教通讯, 2006(1):7-9.

* [3]孙旭日,周桔蓉. 浅谈基于工作过程的《电子产品制作与检修》教学改革[J]. 九江职业技术学院学报, 2010(3):43-44.

* [4]王诗文.高职教育以工作过程为导向的项目教学改革初探[J].教育与职业, 2009(35):76-78.