电子课程设计总结范文

时间:2023-03-22 01:43:37

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电子课程设计总结

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关键词: 电子技术课程设计 教学设计 教学过程

电子技术课程设计是在电子技术实验的基础上进行的综合性的实验训练,是电子技术课程的实践性教学环节,是对电子类和其他相近专业学生进行综合能力培养的实践课程,对于全面、系统、深入地理解与掌握电子系统的知识、设计方法具有重要的教学意义。

1.电子技术课程设计的重点与要求

本课程的重点是电路设计,内容侧重综合应用所学知识,设计制作较为复杂的功能电路或小型电子系统。一般给出实验任务和设计要求,通过电路方案设计、电路设计、电路安装调试和指标测试、撰写实验报告等过程,培养学生综合运用所学知识解决实际问题的能力,提高电路设计水平和实验技能。在实践中着重培养学生系统设计的综合分析问题和解决问题的能力,培养学生创新实践的能力。

电子技术课程设计一般要求学生根据题目要求,通过查阅资料、调查研究等,独立完成方案设计、元器件选择、电路设计、仿真分析、电路的安装调试及指标测试,并独立写出严谨的、文理通顺的实验报告。

具体地说,学生通过课程设计教学实践,应达到以下基本要求:建立电子系统的概念,综合运用电子技术课程中所学习到的理论知识完成一个电子系统的设计;掌握电子系统设计的基本方法,了解电子系统设计中的关键技术;进一步熟悉常用电子器件的类型和特性,掌握合理选用器件的原则;掌握查阅有关资料和使用器件手册的基本方法;掌握用电子设计自动化软件设计与仿真电路系统的基本方法;进一步熟悉电子仪器的正确使用方法;学会撰写课程设计总结报告;培养严肃认真的工作作风和严谨的科学态度。

2.电子技术课程设计的教学过程

电子技术课程设计是在教师指导下,学生独立完成课题,达到对学生理论与实践相结合的综合性训练,要求本课程设计涵盖模拟电路知识和数字电路知识,因此课程设计的选题要求包含数字电子技术和模拟电子技术。

教学环节可以分为以下四个部分。

2.1课堂讲授。

课程设计开始前,需要确定指导老师。由指导老师通过两学时的教学,明确课程设计的要求,主要内容包括课程介绍、教学安排、成绩评定方法等。

在课堂教学环节中,指导老师介绍课题的基本情况与要求,要求学生从多个课题中选择一个。

2.2设计与调试环节。

2.2.1前期准备、方案及电路设计。

前期准备包括选择题目、查找资料、确定方案、电路设计、电路仿真等。在确定方案时要求学生认真阅读教材,根据技术指标,进行方案分析、论证和计算,独立完成设计。设计工作内容如下:题目分析、系统结构设计、具体电路设计。

学生根据所选课题的任务、要求和条件进行总体方案的设计,通过论证与选择,确定总体方案。此后是对方案中单元电路进行选择和设计计算,称为预设计阶段,包括元器件的选用和电路参数的计算。最后画出总体电路图(原理图和布线图),此阶段约占课程设计总学时的30%。

2.2.2在实验室进行电路安装、调试,指标测试等。

在安装与调试这个阶段,要求学生运用所学的知识进行安装和调试,达到任务书的各项技术指标。

预设计经指导教师审查通过后,学生即可购买所需元器件等材料,并在实验箱上或试验板上组装电路。运用测试仪表调试电路、排除电路故障、调整元器件、修改电路(并制作相应电路板),使之达到设计指标要求。此阶段往往是课程设计的重点与难点,所需时间约占总学时的50%。

2.3撰写总结报告,总结交流与讨论。

撰写课程设计的总结报告是对学生写科学论文和科研总结报告能力的训练。学生写报告,不仅要对设计、组装、调试的内容进行全面总结,而且要把实践内容上升到理论高度。总结报告应包括以下方面:系统任务与分析、方案选择与可行性论证、单元电路的设计、参数计算及元器件选择、元件清单和参考资料目录。除此之外,还应对以下几部分进行说明:设计进程记录,设计方案说明、比较,实际电路图,功能与指标测试结果,存在的问题及改进意见,等等。

总结报告具体内容如下:课题名称、内容摘要、设计内容及要求、比较和选择设计的系统方案、画出系统框图、单元电路设计、参数计算和器件选择。画出完整的电路图,并说明电路的工作原理。组装调试的内容,包括使用的主要仪器和仪表;调试电路的方法和技巧;测试的数据和波形并与计算结果比较分析;调试中出现的故障、原因及排除方法。总结设计电路的特点和方案的优缺点,指出课题的核心及实用价值,列出系统需要的元器件清单,列出参考文献,收获、体会,并对本次设计提出建议。

2.4成绩评定。

课程的实践性不仅体现实际操作能力,而且体现独立完成设计和分析的能力。因此,课程设计的考核分为以下部分:设计方案的正确性与合理性。设计成品:观察实验现象,是否达到技术要求。(安装工艺水平、调试中分析解决问题的能力)实验报告:实验报告应具有设计题目、技术指标、实现方案、测试数据、出现的问题与解决方法、收获体会等。课程设计答辩:考查学生实际掌握的能力和表达能力,设计过程中的学习态度、工作作风和科学精神及创新精神,等等。

3.电子技术课程设计的步骤

在“电子技术基础”理论课程教学中,通常只介绍单元电路的设计。然而,一个实用的电子电路通常是由若干个单元电路组成的。通常将规模较小、功能单一的电子电路称为单元电路。因此,一个电子系统的设计不仅包括单元电路的设计,还包括总体电路的系统设计(总体电路由哪些单元电路构成,以及单元电路之间如何连接,等等)。随着微电子技术的发展,各种通用和专用的模拟和数字集成电路大量涌现,电子系统的设计除了单元电路的设计外,还包括集成电路的合理选用。电子电路的系统设计越来越重要,不过从教学训练角度出发,课程设计仍应保留一定的单元电路内容。

电子系统分为模拟型、数字型及两者兼而有之的混合型三种。

虽然模拟电路和数字电路设计的方法有所不同(尤其单元电路的设计),但总体电路的设计步骤是基本相同的。

电子电路的一般设计方法与步骤包括:总体方案的设计与方案论证、单元电路的设计、单元电路间的连接方法、绘制总体电路草图、关键电路试验、EDA仿真、绘制正式的总体电路图等。

4.电子技术课程设计的效果

学生经过这样系统训练后,各方面技能都通过考核,为后续课程的学习打下了扎实的基础。

参考文献:

[1]高吉祥,易凡,丁文霞等.电子技术基础实验与课程设计(第二版)[M].北京:电子工业出版社,2006.

[2]杨志忠,华沙,康广荃.电子技术课程设计[M].北京:机械工业出版社,2008.

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关键词:电子技术;课程设计;教学改革

作者简介:成开友(1963-),男,江苏盐城人,盐城工学院电气工程学院,副教授。(江苏 盐城 224052)

中图分类号:G642.0 文献标识码:A 文章编号:1007-0079(2013)08-0045-02

“电子技术课程设计”是学完“模拟电子技术基础”和“数字电子技术基础”后配套的重要实践性教学环节,是实现基本理论知识和实际工程相联系的桥梁。学生通过“电子技术课程设计”可以将课堂上学到的理论知识与实际应用结合起来,不仅可以巩固及加深对基本理论知识的理解,还对学生动手能力和创新能力的提高起着十分重要的作用,并培养了学生正确的科学态度和科学精神。盐城工学院电类相关专业的学生都进行电子技术课程设计。为了更好地培养学生的动手能力和创新意识,学校对这门课程从内容到形式进行了有效的探索和改革,取得良好的实际效果。

一、传统课程设计中存在的主要问题

1.课程设计的题目少,内容单一、陈旧

以前,课程设计只有一个题目而且年年如此,后来改为三个,但还是太少,内容也陈旧,学生根据自己的兴趣爱好可选择的题目不多,致使学生的设计积极性不高。由于老师对设计任务给的太细,学生可发挥的空间就小,在进行预设计时难免会有学生相互抄袭的现象,不能更好地调动学生设计的积极性。

2.教学形式呆板

过去担心学生受能力的限制在规定时间内完不成设计任务,所以在课程设计开始教师总是详细讲解,并且给出具体的设计资料,将学生限制在教师指定的范围和指定的器件内,结果在同一个课题上学生给出了相同的设计方案,不利于发挥学生的主观能动性。

3.成绩的评定缺乏规范性

建立完善的成绩评定体系是保证课程设计教学质量的关键。以往的评定方法只看做出试验结果的快慢和课程设计报告的内容,不顾过程,其弊端是教师的主观性较大,评定的标准不能具体量化,很难真正反映学生的真实水平。

二、改革的方法

1.设计题目及内容的改革

对于“电子技术课程设计”题目的选择尤为重要。首先,设计的题目要够多,这样学生的可选择性才够大;其次,设计内容要新颖有趣,有一定的使用价值,每个题目都可以巩固学习电子技术课程重要的知识点,比如:电压超限报警电路的设计可巩固学习比较器和555电路以及各种逻辑门的使用;编码电子锁的设计可巩固学习触发器和门电路;多路数据巡回检测电路会用到包括寄存器、计数器、数据选择器和数据分配器等多个中等规模集成电路的内容;广告灯控制电路包括了可逆计数、逐位显示和蜂鸣报警电路等单元部分,会用到显示译码器、计数器和555电路等电子知识。指导教师在告诉学生设计题目的同时还要把实验室的现有资源给学生讲清楚,学生可在这些限定的条件下进行设计,比如:实验室可提供的触发器只有D触发器,逻辑门只有与非门。这样,学生在设计过程中用到其他的触发器和逻辑门时可以相应地改成实验室已有的器件。这就要求他们要熟练地掌握课本上的理论知识,能够随机应变。当然如果实验室确实无法提供器件,也要鼓励学生自己去购买,这使得他们熟悉了更多新型电子器件的规格和功能,提高他们亲历亲为的能力和学习兴趣。

2.预设计方案的确立

进行预设计时要鼓励学生用模块化的分析和设计方法进行设计。学生通过查阅资料,根据设计要求自行确定实施方案,给学生提供更大的自,使学生能够相对独立地进行实践,充分扬其所长。由于学生受到知识面的限制和其他主、客观原因的影响,初步的设计方案难免存在遗漏和错误,教师要对学生的设计进行把关,保证他们的设计能实现基本功能。同时,也可通过集体答疑的方式组织学生公开讲解设计方案,让学生互找问题、讨论解决方法,从而达到优化设计方案的目的。这些方法增强了教学的互动性,同时也为学生提供了充分发挥个人能力的空间,调动了学生们学习和创作的积极性。初步的设计方案确定以后就要进行仿真实验。Multisim是非常适合模拟/数字电路仿真的软件,它提供了大量的仿真元件模型,且仪器仪表种类之多是很多电子实验室无法比拟的。通过Multisim进行功能仿真可以发现一些设计中存在的问题,进一步优化设计方案,同时增强了学生学习的兴趣,加深了学生对理论知识的理解,提高了学生的实践能力,也使学生掌握了电子仿真软件的使用方法,为后续课程学习打下良好基础。最后,学生把初步的设计方案上升到理论的高度,写出一份详细的预设计报告,包括设计题目、设计任务、总体方案的设计、单元电路的设计、元器件的选择与参数计算,画出总体电路图,列出所用元器件的详细列表和参考文献。这样,做到设计思路清晰明了,为后面的安装调试做好充分的准备。

3.安装调试

按照自己的设计方案进行安装调试,是学生非常期待也是最能得到满足感的一个环节。按照预设计报告中元器件列表领取器件,然后分模块进行安装。在这个环节指导教师要引导学生注意整体布局的美观、规范,比如:电源线和地线要分开,各成一列,并分别用不同颜色的导线进行区分。在确定安装无误的情况下进行通电调试。在调试阶段,有些学生只要发现实验结果不对就手忙脚乱无从下手,指导教师要引导学生从信号输入的一端开始逐个模块进行调试,排除故障的方法要从大范围到小范围,最终找到故障的确切地点。在调试过程中要启发学生自己查找、分析原因,找到解决的方法。通过调试使学生加深对电路工作原理的理解,学会调试电路查找故障的方法。调试完毕后,不要马上拆线交给老师完事,指导老师要鼓励学生用调试好的电路做实验,例如:可以对单元电路的输出进行实际的测算,并跟理论分析结果进行比较,进一步理解电路的特性。这样做可以通过课程设计为学生提供锻炼的平台,提高学生的实践能力和学习积极性。

4.撰写总结报告

总结报告是学生对课程设计全过程的系统总结,不能等同于平时的实验报告,因此,学生应按规定的格式进行书写。总结报告的图纸要规范,所有图纸都按工程设计标准严格要求。这样可提高学生的方案表达能力、工程制图能力和科技写作能力等基本综合素质,为毕业论文的书写打下基础。

5.建立完善的成绩评定体系是保证课程设计教学质量的关键

在注重结论正确的同时,应该强调整个设计方案实施的全过程。成绩评定包含五个部分:一是预设计方案的正确性与合理性及仿真的结果,占总成绩的25%;二是实验动手能力(包括安装工艺水平、仪器使用、调试过程中分析和解决问题的能力以及创新精神等),占总成绩的30%;三是学生的答辩情况,占总成绩的10%;四是设计过程中的学习态度、工作作风和科学精神,占总成绩的10%;五是总结报告(包括方案的论证、调试过程中出现的问题及解决方法、数据处理、结果分析、收获和体会等)占总成绩的25%。这样一种相对完善的成绩评定体系使学生在课程设计的任何一个环节都能认真对待,提高了学生学习的积极性和主动性。

三、改革的效果

1.培养了学生对设计性实验的兴趣,增强了学生动手实验的信心

由于设计题目与实际紧密联系,充分调动了学生的学习热情和自觉性,学生在独立完成电路后兴奋不已,很多同学对自己设计并调试成功的电路爱不释手。

2.提高了学生多方面的能力

在动手实践设计过程中,学生们从通过查找资料给出预设计方案到互相配合着进行安装调试,最终得出实验结果,每一环节都发挥了他们的主动性和创造性,提高了分析和解决各种问题的能力以及相互合作的能力。

四、结束语

课程设计时间虽短,但在培养学生学习兴趣和实践创新能力方面成果显著,为了保证电子课程设计顺利高效进行,除了老师的正确指导外,还需要先进的实验室设备和器件的配置,并希望以后能够建立完善的实验室开放系统,将专业实践课程科学合理地进行整合,开设综合性的大实验,以达到更好的教学效果。

参考文献:

[1]粟田禾.电子技术基础课程设计的教学改革与实践[J].高职教育研究,2006,(2).

[2]李志强,等.数字电子线路课程设计的教学实践[J].西北职教,

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关键词:课程设计;数字电子技术;EDA;实验平台

进入 21 世纪以来,随着微电子技术、电子技术和计算机技术的飞速发展,数字电子技术及其应用向着更为深入、更为广泛的层次扩展。 电子产品的设计周期和上市时间日益缩短,电子产品的功能更加丰富,性能更加优良,由此推动了电子系统设计技术向电子设计自动化 EDA 方向发展,并且对 EDA 技术及其应用提出了更高的要求。

1.课程设计的背景

中国石油大学(华东)的“电工电子学”课程是“国家级精品课程”,以着重培养学生的系统观念、工程观念、科技创新等基本素质为教学方针。 多年来在教学和科研中紧跟电子技术发展的每一个关键时刻,教学组的教师都适时地对内容体系和教材进行更新和完善,坚持不断进行课程改革,取得了丰硕的成果。“数字电子技术课程设计”是为大二学生暑期开设的一门必修课程,它是“数字电子技术基础”和“电子技术实验”等课程的后续课程,主要以培养学生的实践能力和创新精神为目标,加深学生对理论知识的理解,切实提高动手和解决问题的能力。

2.课程设计的选题

针对电子专业的特点,我们在数字电子技术课程设计部分采用了“基于复杂可编程逻辑器件(CPLD)实现电阻、电感、电容的测量” 这一题目。 测量工作原理是将被测量转换成频率,由CPLD 实现频率的计算, 并转换成被测量信号后输出显示 。 电阻、电感、电容经过转化电路,完成电阻/频率(R/ F)转换,电容/频率(C/ F)转换,电感/频率(L/ F)转换。用 CPLD 测量其频率,具体功能分块包括:多路选择开关、分频器、时间闸门计数器、测量计数器等。频率测量的主要部件是一个带门控计数端的计数器(测量计数器),被测信号(被测频率)由此计数器计数。 如果门控计数器的开门计数时间恰好为 1 秒,则测量计数器的计数值就是输入信号的频率。 若改变开门计数时间,即可改变频率测量的量程。 如开门时间为 0.1 秒,则量程为×10,开门时间为 0.01 秒,量程为×100,开门时间为 0.001 秒,量程为×1000。由计数器的数值即可换算电阻、电感、电容的大小。本课题要求设计一个测量电阻、电感、电容的 4 位十进制数字显示的数显仪表,根据频率计的测频原理,由测频量程需要,选择合适的时基信号即闸门时间,对输入被测信号进行计数,实现测量的目的。 其数显测量范围为 0-99990Hz,满刻度量程分为 9999、99990 两档,手动转换量程,当输入计数值大于实际量程时有溢出指示。

3.课程设计的实现

(1)按照现代数字系统的 Top-Down 模块化设计方法,提出数字频率计的整体设计方案,并进行正确的功能划分,分别提出并实现控制器、受控器模块化子系统的设计方案。

(2)针对 isp LEVER 的 EDA 设计环境 ,采用 VerilogHDL 语言,完成受控器模块(测量计数器)的设计,并采用 Abel 语言编程进行仿真。

(3)在 isp LEVER 的 EDA 设计环境中 ,完成基于 Verilog 语言实现的控制器模块(闸门计数器,量程开关,选择开关)的设计,并采用 Abel语言进行仿真。(4)基于 isp LEVER 的 EDA 设计环境 ,采用 Verilog HDL 语言或原理图,完成顶层模块的设计并采用 Abel 语言编写测试向量文件进行仿真。

4.结束语

通过课程设计的锻炼,学生可以增强综合分析问题及解决问题的能力,激发学习兴趣和潜在的能动性。 有学生在总结报告中写道:“通过这次课程设计, 我切身体会到给出一个命题,利用 Verilog 语言编程实现这个命题,并利用软件模拟仿真,看功能是否得以实现的全过程。 一方面学到了许多新知识,另一方面使我们对数字电子设计的全过程有了一个全面的了解,同时也深刻感受到利用 EDA 软件实现电子设计的强大优势。 这样的课程设计很适合我们,使我们受益匪浅”。

作者:张勇 张冬至 单位:中国石油大学信息与控制工程学院

参考文献:

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实践课程改革是应用型大学整体教学改革工作的一个重要环节。以数字电子技术课程设计为例,围绕充分激发学生自主创新能力、培养应用型人才,针对课程设计题目的选定、设计过程、考核等教学环节进行了改革与细化,通过课题自拟、实践操作多样化等方式,解决了传统教学模式对学生思维的禁锢、实验设备资源紧张等问题。

关键词:

数字电子技术课程设计;应用型;创新

数字电子技术课程设计是电气、电子、通信等专业共同具备的一个重要实践环节。学生在查阅文献的基础上,根据数字电路的特点,自行分析、设计和搭建一个实用电子产品雏形,撰写相关技术文件资料,巩固并加深在数字电子技术课程中的理论基础和实践基本操作技能;同时通过方案比较、电路制作、调试等过程,培养学生实现理论到实践的综合应用能力,为毕业设计和毕业以后从事电子技术方面的科研及开发奠定基础,因此,要求担任该课程的指导教师需具备一套完整的、针对性强的教学方案。本文结合应用技术型大学以培养生产服务一线的高层次技术技能人才为目标的特点,从课程内容、教学模式等方面对数字电子技术课程设计进行了一些改革和尝试,取得了较好的教学效果。

一、数字电子技术课程设计的教学现状分析

(一)教学内容陈旧单调目前,数字电子技术课程设计在电气、电子、通信等专业的教学内容上,通常存在以下几个问题:第一,应用类型的经典案例类型少,设计题目单一,多数教学内容大同小异,无法完全激发学生的求知欲与好奇心;第二,教学内容通用性不强,对某一具体设计题目,未采用多种设计方法设计,不能很好地培养学生打破常规思维,利用多种方法解决问题的能力;第三,教学内容层次划分不够清晰,难以实现因材施教,实施最优化的弹性教学方案。

(二)课程设计环境条件受限由于实验室设备偏向于验证型实验,可开设的创新类综合设计型实验项目较少,同时受实验室设备仪器种类少、数量不足、机房与实践操作平台分离等多种因素的制约,使得实验室资源分配紧张。另外,由于实验室仅在白天开放,使得学生能够利用实验室的时间大受限制,在培养学生动手能力方面上,难以提供充裕的时间和空间作为基础保证,也不利于学生在设计过程中保持思路的连贯性。

二、数字电子技术课程设计教学方法改革

(一)课题的选定在进行课程设计之前,教师可通过学习国内外教学资源,结合现今前沿技术,引导学生形成对该课程的感性认识,激发学习兴趣,充分调动创造创新的积极性与主动性。认真教授学生资料查询的方式,以便能快速获取有用信息。在此基础上,改革传统题目给定方式,不再由教师统一规定课程设计题目,而由学生根据自己查阅的相关资料,以围绕生活或行业企业的一线需要作为课程设计选题来源,并自主列出设计目标、预期效果及创新点。指导教师则根据学生自拟课题的难易程度、是否切实围绕实际需求进行打分,并要求学生在设计过程中必须有属于自己的创新点,以避免雷同设计的出现。学生根据课题的分值,结合自身情况,选择其中一个课题进行设计。通过这种自拟课题的方式,学生不仅学会了资料查阅方法,提高了自主学习的能力,同时解除了传统教学方式对学生思维的禁锢,使学生能够不受限制的自由发挥,提高创新能力。

(二)设计的进行由于实际生产与仿真验证之间往往存在较大的差异性,仅从理论上设计出来的电路可能在实际中存在很多问题。因此,在完成仿真设计以后,还需通过实践操作来检验所设计的电路的合格程度。学生可利用实验室现有仪器设备、面包板或万用板等多种方式,完成设计电路的实际组装与调试。该教学方式扩大了学习范围,让学生不再局限于某一种固定的方式进行思考。根据课题难易程度,学生可以通过成立小组的方式进行研究,也可以以个人的兴趣为主独立完成设计。另外,实践操作多样化,不仅可以缓解实验室资源紧张的问题,同时,学生还可以在课下利用可移动资源(面包板、万用板等)进行连续性设计,有助于保持设计思路的连贯性。

(三)细化数字电子技术课程设计考核标准数字电子技术课程设计的考核采用提交报告加答辩的形式综合评价学生的学习效果。以下是考核标准:1.报告要求:设计报告必须有统一的格式及模板,需在规定限期内完成。报告的主要内容包括课程设计名称、设计任务要求、方案的制定与选择、方案具体内容(设计原理图、电路图、布线图及其说明;元器件清单;单元电路功能描述及相关参数计算说明等)、电路调试分析以及整体设计的全面总结。2.答辩要求:答辩环节包含口试和演示操作两部分,口试部分首先要求学生对自己完成的设计内容做一个简单概述,指导教师则针对学生所设计的原理、性能、元器件选择依据、整体设计思路创新点提出问题,学生单独作答;然后进行演示操作,展示出所设计电路的功能及特点。3.成绩评定:课程设计结束以后,教师根据设计报告的质量,结合答辩情况(课题论述和问题回答情况;演示操作过程中的安装工艺水平以及调试时分析解决问题的能力),综合给出评分,其中课题自拟占总成绩的20%,设计报告占40%,答辩环节占40%。报告及答辩部分评分标准如下:及格:能够遵循实践课程的相关纪律,设计报告符合基本要求;答辩过程中对电路工作原理论述清晰,电路组装连接正确,能实现设计基本目标。中等:在及格的基础上,设计报告内容充实准确,报告撰写思路清晰,框架合理;电路板组装调试成功。良好:在中等的基础上,设计方案创新点突出;答辩演示时电路板工作稳定、可靠。优秀:在良好的基础上,电路布局布线美观大方,实现功能完善,容易操作,整体设计性价比高,调试方便。

三、教学效果评价

通过对整个数字电子技术课程设计教学环节的改革,使得学生在学习过程从各个方面得到了充分的自由发挥:命题的自主设计与创新点相结合,可以有效地启发学生进行创新思考,同时避免个别学生不动手、不思考的现象,也可有效预防雷同设计报告的出现;实践操作多样化,丰富了学生实现课程设计的手段及方法,不再局限于单一设计模式,扩大了学生接触的知识面,同时为缓解实验室设备紧张提供了一种有效的方法,学生实践时间更加自由化,为顺利完成课程设计奠定基础;细化考核方式,则为提高课程设计质量提供了有力的保障,有助于提高学生的工程素质和综合能力,为以后课程的学习打下良好的基础。

四、总结

实践培训是应用型大学最基本的育人方式之一。不断改革传统教学,优化教学模式,注重应用型、创新型人才培养,是目前多数学校教学改革中至关重要的核心内容。为实现培养应用型人才的目标,针对数字电子技术课程设计课题的选定、实践操作多样化、考核方法的细化等方面进行了一系列的改革,同时验证了该方法实施的可行性及教学效果,对于实践类课程建设的研究与探索具有重要意义。

参考文献:

[1]孙晓艳.《数字电子技术》课程设计的改革[J].机械职业教育,2007(7):59-60.

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[关键词]专业课程设计 光电通信 教学模式 实践教学

[中图分类号]TN29

一、引言

目前,随着社会的发展与我国教育体系的逐渐完善,学生综合素质与能力的培养是当前高校人才培养的重点。能综合应用专业理论知识解决实际问题,具有较强的创造力和敏锐的观察力等都是能力的具体体现。实践教学是培养学生能力的重要环节,而注重从“应用型”向“设计型”人才培养的转变,已成为各大高校实践教学的指导思想。专业课程设计属于实践教学的主要环节之一,其旨在培养学生综合运用理论知识分析、解决实际问题的能力,也是对前期理论与实践教学效果的检验[1-3]。为实现“设计型”人才培养,在专业课程设计中同样需要加强学生的实践创新思维引导。

“信息工程(光电通信)”专业是本校电子信息工程学院新发展的本科专业方向之一,其相对应的教学体系还处于不断探索与发展的阶段。目前,专业课程设计安排在大四秋季学期,共3周时间。在过去几年,专业课程设计都采用“信息工程”大专业统一进行的模式,内容一般包括4次讲课、5个基本实验和1个完整的专题设计。其目标是通过几个基本实验使学生了解典型的电路或系统结构、分析方法和设计实现方法;通过专题设计是学生能够综合运用专业知识、EDA设计工具、新器件、新方法解决专业问题。因此,本专业过去的课程设计采用了传统的组织模式,学生的参与热情不高;专业课程设计的内容也没有体现“光电通信”专业的特点。

针对上述问题,我们对本专业的课程设计教学模式进行了改革,并根据学生已有的专业知识结构,设置具有“光电通信”专业特点的课程设计题目,使学生能应用现有理论知识解决一定的实际问题,在设计能力方面有所提高,为毕业设计及以后步入社会参加工作奠定基础。

二、课程设计的教学模式

为使学生在最短的时间内掌握尽可能多得知识,平时的课堂教学大多采用教师讲授,学生被动式获取知识的模式。专业课程设计的教学不同于平时的课堂教学,应采用学生为主、教师为辅的方式。借鉴校内外其它专业课程设计的组织模式,并结合本校“光电通信”专业现有的教学体系结构,将本专业的课程设计分为三个阶段,即准备阶段、实施阶段和验收阶段[4]。

1)准备阶段。指导教师以加深基础知识、增强综合应用知识能力和提高创新研究能力为主线,制定合理的教学大纲,根据学生已有的专业知识结构,设置课程设计题目,在此过程中尽量做到以下几点:①设计内容具有一定的实用价值;②在突出本专业课程重点内容的基础上所覆盖的知识面尽可能广;③有利于学生综合能力的培养;④难易适中,并具有一定的挑战性。针对设计内容中学生还未学到的理论,安排理论辅导课。

学生根据大纲提供的课程设计选题范围,并结合个人爱好及特长确定题目,为保证每个学生都有一定的工作量,需限制每个题目的选择人数。题目选定之后,组织小组内讨论,明确个人分工。

2)实施阶段。学生通过查阅文献,组内讨论,运用所学知识对选定的题目进行分析、设计,完成设计内容。在此过程中,学生要做到以下几点:①明确设计任务与要求;②提出设计方案,给出总体原理框图;③对所选方案进行理论分析、仿真或实验;④讨论设计结果的可行性。

在此环节,教师进行启发与引导,只讲解难点,充分尊重学生的设计思想,并在中期检查每组设计的进展情况,及时指出其中可能存在的原理错误及设计缺陷,对于细节上的小错误,可以由学生自己在实践中自己发现和修改。

3)验收阶段。学生进行总结,完成课程设计报告并进行结果演示与答辩。教师根据学生在课程设计过程中的总体表现、书面总结报告、设计结果演示及答辩情况评定最后的成绩。

在上述三个阶段中,学生是主体,教师的任务在于抓住关键环节组织教学,将启发式教学、讨论式教学和研究式教学融会其中,给学生最大的发挥空间,最大程度发挥学生的自主能动性,启发其创造性思维,培养其综合应用专业知识解决实际问题的能力及团队合作精神。

三、课程设计的实践

按照上述课程设计的组织模式,本专业的课程设计已完成了三次实践。下面分阶段总结实践情况。

1)在准备阶段,充分利用现有的资源和条件,并结合学生的知识结构,设置了9个专业课程设计题目,如表1所示。表中的设计内容以光通信及光信息处理中常用的光器件设计和光学成像原理应用为主,其中包括4个应用型和5个设计型题目,具体内容稍有难易差别,学生根据自己的专长和基础水平,选择相应的设计题目,每个设计题目由3名学生分工完成。此外,根据学生当前还缺少的专业知识,相应地安排了6学时的理论课及2学时的答疑时间。

2)在实施阶段,学生通过查阅文献和组内讨论完成设计内容,在中期检查中,每个学生进行阶段总结,汇报设计任务进展情况及存在的问题,教师引导学生多方位、多角度地分析问题,提示解决问题的思路与方法,学生进一步查阅文献资料,完成设计任务。

3)在验收阶段,学生总结课程设计内容,撰写报告,并进行结果演示和现场答辩。最后考核包括了平时表现、书面报告及答辩三部分成绩,分别占总成绩的20%、60%和20%。这样的考核方式将评价标准分解在了学生课程设计的三个阶段中,因而可以比较全面、公正地反映学生完成课程设计的情况。

四、实践效果及存在的问题

从最后的考核结果来看,80%以上的学生态度认真,能主动找老师答疑;每组都实现了课程设计的内容,有的组还进行了扩展;有半数以上的学生总结了自己在课程设计中遇到的问题、解决的方法和收获体会,还有学生指出了当前结果的不完善之处。同时,也存在个别学生自己不做,抄袭别人的情况。另外,在课程设计总结报告中要求对结果进行讨论,但从报告及最终答辩情况看,学生对设计结果,主要是结果曲线的讨论很少,大部分学生只是单纯得完成了设计任务,对结果所反映的物理意义及应用价值理解较浅。综合评定后有60%的学生成绩为“良好”以上,也有不到10%的学生为“及格”。

针对实践中存在的问题,今后还需进一步启发学生多查阅文献,了解每个设计题目的实际应用方向,使学生能体会到学有所用,认识到专业课程设计的重要性,尽可能消除个别学生完全不动手的情况,让每组所有的学生都参与到课程设计中来。

五、学生的体会

学生在书面总结报告中这样写道:“虽然在设计的过程中,由于各种各样的原因,在一开始并没有想象中的那么顺利,但是在不断地停滞不前中,发现问题,解决问题,与此同时大脑得到充实,知识得到丰富,思维更加敏锐,总之是受益匪浅。”

“通过这次课程设计,我认识到理论方面的知识也是比较有趣的,结合以往学到的一些知识,比较顺利地解决了课设中遇到的问题,更加激发起了我学习的热情。”

“对于知识,需要经常回顾,否则再熟悉的技术也会变得非常陌生。”

“通过这次课程设计,我加深了对专业知识的认识,学到了不少新的知识,也锻炼了我程序编写的能力。同时,小组的同学,相互协助,各司其职,也是我们能顺利完成这个设计题目的重要原因。”

从这些切身的体会可以看出,学生对本专业课程设计的积极性比较高,在专业知识应用与设计能力方面都得到了一定的锻炼,并对团队合作的重要性也有了更高的认识。

六、结束语

专业课程设计是学生大学教育期间各阶段所学知识回顾和提高的过程,是培养学生实践能力的重要环节。结合本校“光电通信”专业的教学体系现状,我们对本专业课程设计的教学模式进行了初步的改革与实践。在实践中注重从“应用型”向“设计型”人才培养的转变,尽可能调动学生的主观能动性,从课程设计的选题、查阅文献、任务分工,到设计内容的实现、调试与总结答辩,都由学生自己完成,取得了较好的实践效果。但仍然存在一定问题,在今后的实践教学中还需不断探讨本专业课程设计的内容和组织模式,从多方面激发学生的学习兴趣,进一步提高课程设计的质量,使学生在发现问题、分析问题和解决问题的过程中逐步提高综合应用专业知识创新设计的能力。

基金项目:北京航空航天大学本科教学改革立项项目

[参考文献]

[1]胡兵.信息工程专业综合课程设计教学改革探讨[J].高等教育研究, 2011, 28(2): 28-30.

[2]邹道生,黄光华.独立学院电子信息工程专业课程设计教学改革与实践[J].赣南师范学院学报,2011(6): 89-91.

[3]王少刚.课程设计是培养学生创新能力的重要途径[J].中国大学教学, 2007(8): 23-25.

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一、《电子产品系统设计》课程设计理念与思路

(一)课程设计理念

本课程是一门综合性、实践性很强的课程,在课程设计中注重学生综合职业能力的培养。以学生现有的认知体系为基础,以培养具备技术指导、研发助理所具备的岗位能力为培养目标,课程设计时基于工作过程所需的知识、技能组织课程内容,基于工作过程来设计教学活动,精讲多练、务求实效。

(二)课程设计思路

本课程围绕电子产品设计研发助理、电子产品生产一线技术支持等岗位的职业能力为核心,通过岗位调研和工作任务分析确定课程目标定;根据企业需要以及学生职业能力培养需要,将实际研发项目、典型产品案例及学生创新项目作为载体构建教学内容,基于工作过程构建教学过程。在教学中采用项目引领、任务驱动的教学方法,建立过程化、标准化、开放式的教学评价。

二、《电子产品系统设计》课程教学内容

(一)教学内容的选取

本课程以就业为导向,按照相关岗位的职业能力,来确定知识、能力和素质框架,用从而构建教学内容。要根据电子从业人员的典型岗位,提炼出其典型工作任务有硬件电路设计、测试方案制定、文件整理以及产品故障分析,结合校企合作,本课程中以典型、真实的电子产品为载体构建教学内容。根据电子产品的结构不同,通常可以分为硬件电路、软硬件结合、软硬件结合,本课程选取了直流稳压电源、智能LED照明控制系统、方波信号合成器三个电子产品作为教学内容的载体。其中直流稳压电源为校企合作单位康舒电子的主要产品之一,通过直流稳压电源的设计与制作,加强学生电子产品系统设计的能力以及;智能LED照明控制系统为电子设计工程师认证培训项目,根据电子产品设计与制作的流程将项目分解为若干子任务,在子任务的完成中,学生的系统设计能力特别是程序读写能力以及系统调试能力得到加强,并且学生按照大赛要求进行分组以及分工,学生的团队合作意识得到加强;方波合成电路的制作来自电子设计竞赛,这个项目主要以硬件电路设计与制作为主,强化学生模电、数电等知识的运用能力。

(二)教学内容的序化

以学生现有的知识体系为基础,遵循学生的认知规律,由简单到负责对教学内容进行序化。项目间按照由简单到复杂进行编排,我们的学生普遍程序设计能力较弱,项目1为纯硬件电路,电路结构相对比较简单,成功率通常较高,提高学习积极性;项目2偏软件,注重程序编写和调试能力的培养;项目3是软硬件结合电路,偏硬件,注重软硬件的联合调试。按照电子产品设计与与制作过程对项目内的教学内容进行序化,即由方案分析、总体方案设计、各单元电路设计以及制作,系统统调。

三、《电子产品系统设计》课程教学设计

(一)教学模式设计

本课程以学生主题,采用基于工作过程导向的“教学做一体”教学模式,按照电子产品设计的工作过程进行产品开发,让学生以主动的、实践的、课程之间有机联系的方式学习工程,以综合的培养方式使学生在基础知识、个人能力、人际团队能力和系统能力达到预定目标。

(二)教学方法和手段

在教学中,提倡教师主导、学生主体的教育思想,融小组讨论法、项目引领任务驱动法、演示法等多种方法,尽可能地发挥学生的主观能动性,由“要我学”到“我要学”。

(三)教学组织与实施

在教学的组织与实施中,采用了基于工作过程导向的设计。教学过程如下:首先展示成品,激发学生的学习热情。根据电子产品设计与制作的工作过程,分为几个主要阶段。在计划阶段,主要任务为资料搜集整理以及方案分析;第二阶段为设计阶段,根据成员分工分别进行硬件设计、软件设计以及文档整理,培养学生的综合知识应用能力、组织能力以及合作精神。第三阶段阶段为实施阶段,即系统联合调试阶段,主要任务是测试方案的制定、测试数据以及故障排除,旨在提高学生的分析问题能力以及解决问题的能力。最后一个阶段评价、总结以及现场清理,以小组为单位对整个设计过程进行总结,分享设计过程中的经验与教训,提高了学生的语言表达能力以及职业素养。

四、《电子产品系统设计》课程教学条件

该课程综合性、实践性较强,对教师提出了更高要求,也促进了“双师型”教师队伍的培养。教师在教学过程中不断关注专业领域的新思想、新成果,并将这些信息及时传递给学生,使学生能较早地接触新知识。在这一过程中,教师之间、学生之间相互促进、共同提高,形成了良好的教学氛围。以国家级电工电子及自动化实训基地为依托,从理实一体化实训场所、校内生产性实训场所以及校外定岗实习三个层次保障课程的教学。

五、《电子产品系统设计》课程考核机制

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关键词:项目驱动;课程设计;应用型本科;自动化专业

作者简介:杨福广(1974-),男,山东龙口人,山东交通学院信息与电气工程学院,副教授;肖海荣(1969-),女,山东潍坊人,山东交通学院信息与电气工程学院院长,教授。(山东 济南 250037)

基金项目:本文系山东交通学院教改基金项目(项目编号:JG201217)、山东省高等学校教学改革研究项目(项目编号:2012314)的研究成果。

中图分类号:G642.0 文献标识码:A 文章编号:1007-0079(2014)08-0180-02

应用型本科在培养上要注重学生的工程实践能力,使学生能够较快适应用人单位的需求。应用型本科工程实践能力的提高主要通过实践教学环节实现,[1]而课程设计是实践教学环节的重要组成部分,[2]对增强学生工程实践能力、促进整体教学水平提高有至关重要的作用。

作为教育部的“应用科技大学改革试点战略研究”在山东省的三所试点学校之一,山东交通学院对本科培养方案进行了修订。本文结合这次培养方案的修订对应用型本科自动化专业电力传动方向的课程设计内容安排进行探讨,借鉴应用于理论教学、实验教学以及创新教育中的“项目驱动方法”,[3-5]提出了一种“基于项目驱动的应用型本科自动化专业课程设计内容安排方法”。

一、应用型本科自动化专业电力传动方向课程设计概况及存在的问题

新一轮的培养方案修订工作中,自动化专业实践教学与理论教学环节的学分比例由原来的约20%:80%变为约40%:60%,其中课程(毕业)设计环节学分占总学分约24%,伴随学分的增加实际上是课程设计环节学时的增加(如表1所示)。如何合理安排这些课程设计的内容是能否实现应用型本科培养目标的关键。

表1 山东交通学院自动化专业课程设计一览表

传统的课程设计内容是从本门课的教学内容和重点出发,强化学生对本门课程的理解和应用,这种安排存在一些缺陷,主要表现在:

(1)课程设计内容的发散性,没有考虑本门课程与其他课程之间的有机联系,这样导致每门课程设计取得的成果都是独立的,各门课程之间设计成果不能够相互借用。

(2)没有考虑本门课程内容在不同专业中的具体“工程应用”侧重点,使得不同专业的学生做相同内容的课程设计。

(3)到了综合性较强的课程设计阶段,比如自动化专业电力传动方向的“运动控制系统”课程设计,让学生在没有任何软硬件储备的基础上在两个周内完成一个实际系统的设计和调试,难度非常大,最终只能“纸上谈兵”,这对于培养学生的工程实践能力十分不利。

二、项目驱动的课程(毕业)设计内容设计

针对传统课程设计中设计内容安排上存在的缺陷,本文探讨按照“自顶向下的项目驱动法”设计各个课程设计的内容。即将综合性的课程设计题目作为项目,然后将项目分解成模块,分解后的模块作为前期课程设计的题目。通过这种方式的安排,使学生在四年的学习进程中总体目标明确,阶段性目标清晰,每门课的课程设计环节的成果最后会“总结”成为一个标志性的“项目”成果,锻炼了学生的实践能力和工程应用能力,帮助学生完成所学知识的系统性整合,同时也会极大地激发学生的学习兴趣。

下面通过一个实例对此设计思想进行说明。“运动控制系统”课程是自动化专业电气传动方向的一门主干专业课程。该课程有2周的课程设计时间,主要是设计交直流调速系统。为此提出“直流电动机的速度闭环(模拟或数字)控制系统”这一项目,该项目涉及的课程内容有:模拟电子技术、电机与拖动、计算机控制、自动控制原理、电力电子、单片机原理与应用、PLC、VHDL、嵌入式系统等。针对此项目,将其繁多的内容分解成(模拟/数字)控制器模块、功率放大器模块、信号检测模块等模块(结构框图如图1),并将模块分解到前期的模拟电子技术、单片机原理与应用、电力电子、自动控制原理和计算机控制等课程的课程设计环节,形成表2中与项目相关的每门课程的2~3个设计题目。

表2 基于项目分解的课程设计题目及其关联性

表2中所有题目都与“直流电动机的速度闭环(模拟或数字)控制系统”这一项目关联,将表中的课程设计题目通过组合就可以形成“直流电动机的速度闭环(模拟或数字)控制系统”这一项目的内容,比如题目(1.1、1.3、2.1、2.2、2.3、3.2、3.3)等组合可构成直流电机的模拟速度调节系统,而(1.2、1.3、4.1、4.2)、(1.2、1.3、7.2、7.3)、(1.1、1.3、8.1、8.2)等三种组合再结合5.1、6.1、6.2的知识可构成三种直流电机的数字速度调节系统。实际上,上述题目不改动或稍加改动后,即可组合出若干种设计方案不同的直流电机速度调节系统。

三、结语

将后期综合程度较高的课程设计内容考虑为项目,对项目中用到的前期课程内容进行分解,考虑前后课程设计环节之间的关联性,合理安排前期各课程设计内容。通过这种方式,使学生在四年的学习进程中总体培养目标明确,阶段性目标清晰,前期课程设计环节的“成果”最后会“组合”成为一个标志性的“项目成果”,既锻炼学生的实践能力和工程应用能力,理论联系实际,又帮助学生完成所学知识的系统性整合,极大激发学生的学习兴趣。

参考文献:

[1]张红,孟祥萍,王晖.基于应用型能力培养的自动化专业课程改革的研究与实践[J].中国电力教育,2008,(17):83-84.

[2]徐林,关守平,等.自动化专业课程设计考核模式改革与实践[J]实验室研究与探索,2011,30(10):354-356.

[3]柯胜男,黄明和,雷刚.基于“项目驱动”的教学研究与探索[J].教育与教学研,2007,(4):25-28.

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语音信号的抽样和重构,在理论方面涉及到滤波器的设计和抽样定理[2,3],实践方面涉及到滤波器和抽样定理的具体实现,还包含模拟电路和数字电路的基础知识,是理论和实际紧密结合的。因此,将其作为电子课程设计的题目,可以使学生充分巩固和加深理解基础核心课程的知识,提高自学能力和解决实际问题的能力。本文将其作为“电子线路课程设计”的教学平台进行构建的。

1语言信号抽样和重构系统设计

语音信号的抽样与重构系统是对经过抗混叠滤波后的语音信号进行8kHz自然抽样,然后把抽样信号进行重构,恢复出原信号,并将信号通过扬声器输出。系统构成如图1所示,包括电源电路、语音信号的输入电路、抽样时钟产生电路、信号抽样电路、信号重构电路和功率放大电路等。

1)电源电路电源电路可以提供±12V和±5V的直流电源。实现方法是将220V交流电经过变压器和整流桥变成+15V和-15V的直流电[1,2]。先将+15VDC输入到模块LM7812和LM7805,转变成为+12VDC和+5VDC输出;而将-15VDC输入到LM7912和LM7905,转变成-12VDC和-5VDC输出。

2)语音信号的输入电路语音信号的输入电路包括语音信号的采集和抗混叠滤波。根据奈奎斯特抽样定理,设计的抽样频率为8kHz。为避免频谱混叠,对信号要进行抗混叠滤波[4]。因此,将语音信号通过麦克风转换为电信号后,对信号进行放大和滤波。低通滤波器的参数如下:截止频率为3400Hz、通带衰减3dB、阻带衰减40dB,用滤波器设计软件Filterlab进行设计[5]。

3)抽样时钟产生电路抽样时钟产生电路的功能是产生8kHz的双极性方波信号。通过参数设计,芯片NE555可以用来产生频率和占空比可变的单极性方波信号。但后续抽样电路需要的是双极性的方波信号,故还需进行极性转换,可以采用运算放大器实现。

4)信号抽样电路信号抽样电路的功能是对语音信号进行自然抽样,可以使用四通道双向模拟开关芯片CD4066实现。双极性方波信号接到控制端,控制模拟开关的通断控制音频信号的通过,达到抽样目的。

5)抽样重构电路抽样后信号的重构过程,就是一个内插过程,是通过低通滤波器实现的。这里的滤波器参数与抗混叠滤波器参数相同。

6)功率放大电路功率放大电路的功能是对重构后信号进行功率放大,驱动扬声器,核心芯片为LM386。

2课程设计流程安排及要求

第一阶段:教师讲解设计的整体功能及系统划分,学生初步了解整个设计的组成和结构。同时完成学生的分组,二人一组自愿组合,第二阶段:学生根据设计内容,查找相关资料,独立完成电路设计。利用Multisim对各单元电路进行仿真,完成设计报告。设计报告内容包括系统概述、单元电路设计、分析和仿真[6]。其设计任务包括:①介绍系统设计的思路与总体方案;②介绍单元电路参数的选择和计算;③给出仿真电路图和仿真结果;④给出工作分工和元器件明细表;⑤给出引用的参考文献。第三阶段:焊接之前,要求学生画出布局布线图,包括元器件在实验板上的摆放和排列、器件所有管脚之间的连接以及电源和地的安排等。布局布线图完成后便进行电路的焊接和调试,最后完成总结报告。总结报告包括:①系统功能描述;②各单元电路的调试和实际改进的电路图;③系统测试结果,给出重要测试点的实测波形;④课程收获和建议。

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关键词:课程设计;学习情境;教学评价

简单电子产品安装与调试是广州市轻工技师学院在电气自动化专业一体化课程改革中开发的一门核心课程,它是针对电子产品工艺和生产人员所从事电子元器件的测试、小批量电子电路板焊接、电子产品参数检测、电路板及整机产品维修等工作任务进行分析后,归纳总结出来其所需求的元件测试、焊接、调试、检测、维修等能力要求而设置的课程。该课程包括模拟电子技术、数字电子技术和电子测量与仿真,其中将电子测量与仿真插入到模拟电子和数字电子部分,并且将职业行动领域的工作过程融合在项目训练中。现笔者将该课程的主要设计思路、内容、实施以及评价做简要分析。

一、课程设计的思路

在课程开发时,首先需要确定人才培养目标与课程目标,通过行业企业调研,参照职业资格标准,召开实践专家访谈会,提取典型工作任务,经过分析处理得到学习任务,按照工作过程的要求,构建“以能力为本位、以职业实践为主线、以项目教学为主体”,适应职业岗位群所需要的一体化课程。

在课程内容设计方面,以具体工作任务为学习载体,按照工作过程和学习者自主学习要求设计教学活动,创设“教、学、做”一体的教学情境,开发以真实产品为载体的学习情境,并利用生产出的产品组织相应的班级活动。紧紧围绕工作任务的需要来组织课程内容,突出工作任务与知识的联系,以培养学生应用技能和相关职业岗位能力,使学生掌握制订计划、实施计划和评估计划的工作能力。

在教学方法方面,采用以职业情境中的行动能力为目标,以学习情境中的行动过程为途径,课堂上灵活运用项目教学法,每个学习情境都经过工作过程六步骤来开展教学,在“做中学、做中教”,提高学生积极性,让学生饶有兴趣地学习产品制作所需的相关知识和技能,从而掌握电工电子的基本理论和技能。

在教学评价方面,采用过程性评价和结果评价相结合,定性评价与定量评价相结合的考核方法,每个学习情境在《评价表》中都设计有相应的评价项目与之对应,学生每完成一个学习内容就要完成对应的评价。过程性评价便于教师及时发现问题,调整教学,加强对学生综合运用所学知识解决问题能力的考核。

二、课程设计的内容

通过专业调研,我们得到:在大量的电气设备中,都会涉及到电子电路,在制作和安装这些设备的过程中,需要维修电工按规范装接或调试这些电气设备中涉及到的电子电路。维修电工在接受小批量安装电子电路任务后,通过识读、分析电路原理图、印刷电路图、装配图、电子元器件手册、调试说明书、质量检验要求等,确定元件清单;从仓库领取并核对电子元器件、印刷电路板及常用工具、仪表;确认万用表等工具和仪表正常使用后,对元器件进行检测、整形;准备电子装接工具,按照电路原理图在印刷电路板上安装电路;根据调试说明书、质量检验要求检测电路,完成工序检验;通电调试,记录参数;产品交检;执行作业规范,做好工作记录、评价及小结。

因此,我们确定简单电子产品安装与调试一体化课程的学习目标为:能识读、分析简单电子电路原理图、印刷电路图及装配图;会使用工具和仪表正确选择、检测常用电子元器件;会借助工具检索与阅读各种电子手册及资料;会正确使用焊接工具安装简单电路;能使用工具和仪表检测电路;能通电调试电子电路,分析测试数据,撰写学习小结。同时,培养学生良好的工作习惯和职业操守以及团队合作、交流、表达及组织协调等关键能力。

在遵循中等职业院校学生的认知规律,充分考虑学习情境的典型性、实用性、可操作性、可拓展性等基础上,紧密结合专业能力和职业资格证书中相关考核要求,确定简单电子产品安装与调试各学习情境的具体内容及学时分配,如表1所示。

三、课程设计的实施

《简单电子产品安装与调试》是理实一体化的课程,班级人数不宜过多,建议采用小班教学,以便于对学生的操作进行个别指导。教学实施在“教、学、做”一体化的电工技能实训室或工作站进行,实训室内设有学习活动区、工作区、资料查询区和优秀作品展示区,并准备充足的学习材料、安全操作规程和岗位职责要求。在学习过程中严格按照企业的规范和要求管理学生,使学生感受到企业的氛围和企业文化,为今后走上工作岗位奠定基础。

教学过程中,根据学生的学习阶段及不同的学习内容,可采用任务驱动法、头脑风暴法、游戏、小组讨论等多种教学方法,充分调动学生的学习积极性,提高教学效率。每个学习情境的学习都要经过明确任务、资讯讨论、制订计划、决策演练、成果展示和评价反馈六步骤来完成。为了有效保证教学质量,可以采取班、组长责任制,合理分组,在整个学习过程中有意识锻炼组长管理、协调和沟通能力的同时,有效培养其成为教师的小助手,以便在学习中对组员及时指导讲解,这不仅能大大减轻任课教师的负担,也能提高课堂学习效率,增强学生的综合能力。

四、课程设计的评价

简单电子产品安装与调试课程建议采用过程性评价和结果评价相结合,定性评价与定量评价相结合的考核方法,期末总评成绩由情境考核及期末考核两部分组成。情境考核总评成绩满分为100分,在每一个具体学习情境学习时进行,在学习情境结束后得出情境总评成绩;期末考核在学期末进行,为理论知识点考核,满分为100分;课程总评成绩=情境考核成绩×70%+期末考核×30%。每个情境考核评价表,如表2所示。

五、小结

电子电路的制作与调试一体化课程是在校企合作、工学结合的基础上,对传统教学模式进行改革、创新,设计出基于电子产品生产过程的教学情境,采用任务驱动法、头脑风暴法、小组合作法等多种教学方法授课的一门课程。配以相应的教学设计、工作页等教学材料,以“产品制作”引领教学,让学生在“做中学,学中做”,在动手中享受学习成果的愉悦,激发了学生的学习兴趣,增强了学生的交流、表达和组织协调能力,培养他们的专业能力和社会能力。通过该课程的实施,学生的电子技能和实践动手能力都会得到大幅提高。

参考文献:

[1]赵志群.职业教育工学结合一体化课程开发指南[M].北京:清华大学出版社,2009.

[2]姜大源.职业教育学新论[M].北京:教育科学出版社,2007.

[3]易谷主.电气自动化技术专业课程标准与教学设计[M].北京:机械工业出版社,2011.

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关键词:模拟电路;讲一练二考三;教学改革

中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2015)07-0077-02

2011年,南开大学开始推行《素质教育实施纲要》,提升办学理念,根据纲要中提出的“公能”素质教育培养目标,南开大学在国内高校中率先提出了大学生也要全面发展,提倡从“学科为本”转变为“学生为本”。坚持“以学生为主体,以教师为主导”,在教学中推行启发式、讨论式等教学方法,加强教学互动,引导学生主动学习知识并发现问题,开展自主研究。探索以“讲一练二考三”为特点的教学组织与课程考试方式,即精讲、多练、广考,强化“学习、实践、协作、创新”能力训练,激发学生自主学习。以此为宗旨,大力开展教学改革,加强基础课程建设,积极调整课程内容,提高教学质量,提高学生的学习能力,培养创新思维。《模拟电子技术》(以下简称模电)是面向电子信息类专业二年级本科生开设的一门重要的专业基础课程,是一门理论性和实践性都很强的课程,在电子信息类本科教学中起着非常关键的作用。模电课程要求学生对模拟电子电路的基本概念、基本电路和基本分析方法有一个清晰的了解,并能够对电路进行定性分析和定量计算,培养学生分析问题和解决问题的能力,为后续电子信息类专业课程的学习打下必要的基础[1,2]。对于模电课程而言,由于教学知识点较分散,仅仅通过相应的课堂学习是不够的。激发学生的兴趣,让学生主动学习非常重要。

本文根据多年的模电教学经验,深入贯彻“讲一练二考三”的本科教学指导思想,对模电课程的教学改革进行探讨,对教学方法进行设计与创新,提出体现“讲一练二考三”要求的教学组织形式与课程考核方式,并在课程教学实践中检验改革成果。

一、模电教学改革的必要性

模电课程是一门与实际应用紧密结合的课程,它既有自身的理论体系,又有很强的实践性,是后续电子信息类专业课程的基础。并且,随着电子技术深入到国民经济的各个领域,这门课程也越来越多地成为非电子类专业本科生的必修课,其教学质量的好坏将直接影响到本科教学质量。但是在目前的理论课教学过程中,存在着以下问题:教学大纲内容多,授课时理论课占时过多。教学内容涵盖范围广,知识点相对分散。模电课程是学生第一次真正接触电子电路,缺乏感性认识,进而影响了相关知识的理解与运用。虽然有模电实验课与理论课配合,但实验课内容仍较为基础,无法满足学生日益增长的电子设计的需求。且考试形式相对单一。

本文结合学校自身的情况和要求以及电子类专业的特点,深入贯彻“讲一练二考三”的本科教学指导思想,通过对模电课程教学组织与教学方式和考核方式的有益的改革与探索,解决模电实践教学中遇到的问题。使学生在获得了模拟电子技术方面的基本理论、基本知识和基本技能的同时,培养了其分析问题和解决问题的能力,提高了实践能力,为以后深入学习电子技术某些领域中的内容,以及为电子技术在专业中的应用打下良好的基础。

二、凝练教学内容,提高教学水平

模电课程主要讲授模拟电子器件和电路方面的基本理论、基本知识和基本技能。包括半导体器件和典型集成电路的工作原理、特性和参数,放大器、比较器、稳压器等电路的组成原理、性能特点、基本分析方法和工程计算及应用技术,等等。课程涉及内容较多,知识点较为分散,概念抽象,内容理解起来较为困难[3,4]。为此,在理论教学中,要凝练教学内容,突出重点,引入教学主线,做到精讲多练,启发引导,留有余地,归纳总结。兼顾必要的理论知识讲解,重视实际应用的同时不拘泥于教材内容,适当引入新知识。在覆盖电子专业要求的基本内容上,同时要根据我校学生“起点高”的实际情况,在深度和广度上可以高于基本要求,适当地加深和拓宽教学内容,这符合因材施教的原则,并且适应当前科学技术的发展及经济建设的需要。教师授课前广泛查阅国内外相关教材,对教材的总体框架和教学内容进行深入透彻的研究。在此基础上全面梳理,对课程内容进行合理调整,挖掘重点、难点,精心遴选教学内容。在授课过程中,避免进行烦琐的数学公式的推导,重点突出对电子电路概念的物理含义的理解和电路工作基本原理的理解以及电路实际应用的学习,从而达到事半功倍的授课效果。同时,重视教师的理论教学水平和实践教学能力,将科研实践与理论教学相结合,用科研经验丰富教学内容,在课堂讲授的过程中,能够吸引学生的注意力,激发学生对模拟电路的兴趣和对电子设计的强烈需求。

通过本课程的讲授与引导,要让学生不但能够掌握电子技术的基本概念、基本电路、基本分析方法和基本实验技能,而且初步建立“系统观念、工程观念、科技进步观念和创新观念”,这对学生综合素质的培养起着重要作用。

三、引入“课程设计主线”,加强课程练习比重

针对模电课程本身的课程特点,在保持原教学大纲的基础上,通过引入“课程设计主线”,由教师综合模电教学大纲结合当前信息技术的发展,尤其是与学生日常生活密切相关的电子信息技术,提出模电课程设计内容。在学期初始即引导学生感性认识,制定设计目标。在后续教学过程中,调整讲授学时比例,增加与该设计相关的练习。在学期中结合课程进度,向学生提出不同阶段的设计要求,加强电路系统设计练习。从而使学生的每一章节的理论学习内容都能够与设计主线联系起来,形成统一完整的知识体系。通过引导学生主动进行与课程内容相关的系统设计与实现,加强课程练习的比重。通过练习深化对知识的理解,培养学生的科学精神和创新意识,并逐步转化为能力。让学生不仅亲身体验到从实践中学习知识,更可贵的是学会如何学习。从而使理论与实践相互促进,实现学生的理论与系统设计能力的双赢。在综合考虑了模电教学内容、技术发展动态以及学生能力的基础上,我们提出了模电教学课程设计的内容,要求学生在所学的模拟电路的基本原理和基本单元电路的基础上,紧密联系实际,自己动手设计单通道电压测量的模拟示波器。在课程设计过程中,坚持以学生为本,教师指导,鼓励分组完成任务,3~5人为一个团队,采用自顶向下的设计方法,建议学生按照系统分析、原理框图设计、各模块分解原理及设计等结构,进行电路设计和性能的分析。引导有能力的学生进行电路的软件仿真,并鼓励学生使用元器件搭建相应的硬件电路,最终实现模拟示波器的功能。

通过模拟电路课程设计,学生能够系统掌握所学的各章节知识,同时具备模拟电路的分析和设计能力,从元件到电路,最终达到了系统级的认识,提高了分析问题和解决问题的能力。通过课程设计的反馈结果,学生接受了这种课程教学的新方式,并且希望能够继续推广,因为学生在整个课程设计过程中受益匪浅,真正把模电知识运用到实践中,也激发了他们学习电路、设计电路的兴趣和热情,达到了非常好的学习效果,并且锻炼了团队合作能力和沟通能力。同时,教师通过与学生共同解决遇到的实际问题,也加强了教师的指导能力,实现了教学相长。

四、改革教学组织及考核方式

1.教学组织的改革。以课程设计为基础,充分利用学院已有的开放实验室资源和社团管理资源,将模电理论课程与社团相结合,教师与学生相合作,即促进了学生理论知识的学习,又可为学生的进一步发展提供基础。以学生感兴趣的电子设计竞赛、国创、百项等为合作目标,利用开放实验室资源,组织学生形成研发设计小组。授课过程中鼓励学生利用这些资源进行系统设计、电路焊接调试等动手练习,并组织专业教师指导,充分发挥学生的主动能动性,进一步加强学生实验动手能力的培养,为电子竞赛等项目的开展打下良好的基础。

2.考核方式的探索。考试本身并不是教学的目的,而是一种有效地促进教学的手段。考试的目的是检测学生对知识点掌握的熟练程度以及获得知识并灵活应用的能力,促进学生寺┎谷保煌时,也是教师检测教学效果,反思教学得失,进而改进提高的重要依据。这就要求我们在教学过程中常用多种形式、多次考核,全面评价学生的学习能力和学习的主动性。

本文对课程考核方式进行探索,综合学生笔试、练习和设计报告等评价,对学生进行多方面的考核,形成模电课程考核评价新方法。通过笔试和习题,考察学生掌握理论知识的程度,掌握学生汲取知识的情况,反馈到课堂教学任务中,培养学生的理论素养。通过提交课程设计报告,考察学生对知识的运用能力、分析问题和解决问题的能力,培养学生的专业技能和表达沟通能力以及团队精神。这样不仅能够考核学生记忆性、认知性的知识,还能全面考察学生综合分析能力、质疑能力、独立思考能力和创造性思维能力,等等。

五、结语

本文针对模拟电路课程教学过程中遇到的问题,围绕着“讲一练二考三”的本科教学指导思想,进行了模拟电路课程的教学改革与实践。文中提出了几点改革措施,真正做到了精讲、多练、广考,将教学的各个环节组成有机的整体,让学生成为教学过程中的主体,取得了预期目标和良好的效果。学生们在掌握了模拟电路理论知识的同时培养了专业实践能力,激发了学生对电子电路的学习热情与兴趣,发挥了学生的主观能动性。

参考文献:

[1]清华大学电子学教研组.模拟电子技术基础简明教程[M].北京:高等教育出版社,2006.

[2]秦世才,贾香鸾.模拟电路基础[M].天津:南开大学出版社,1997.