智能电子产品设计与制作课程教学探讨

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摘要:智能电子产品设计与制作是高职电子专业的重要专业核心课程。课程内容设置和教学方法是实现课程目标的关键。通过分析电子电路辅助设计工作岗位的特点，提出在教学内容设置方面，典型工作任务选取时，要兼顾知识的完备性，重视学生能力培养;教学方法方面，既要落实基于工作过程系统化的“六步骤”教学法，又强化知识和逻辑的主线，并重视技能拓展和创新教育。

关键词:课程内容设置;教学方法;能力

培养智能电子产品设计与制作是高职电子专业的重要专业核心课程。该课程一般开设在高职第三年级，是一门综合性较强的课程，通过对该课程的学习，既是对前期所学知识技能的巩固，又是学生综合能力提升的一个重要过程，为学生毕业后从事电子电路辅助设计工作岗位工作，起着重要支撑作用［1］。人才培养的核心是课程，课程的核心是课程内容的设置，同时，课程教学方法是实现课程目标的关键。所以，课程内容设置与教学方法是课程研究的重点。姜大源教授的“工作过程系统化课程开发”方法，在许多高职院校的多个专业，多门课程中广泛应用［2－4］。然而，在智能电子产品设计与制作课程开发中，不能简单套用，盲目选择几个实训项目，生搬硬套。由于现代电子技术日新月异，电子产品复杂多样，需要结合电子专业自身特色和行业实情，选择课程内容、设计教学过程。

一、教学内容设置

(一)明确课程目标

课程内容的设置是以课程目标为依据，课程目标又由本专业的人才培养目标推演而来。通过对电子专业“电子电路辅助设计岗位”和“电子产品维修、维护岗位”分析，确定了如下几方面的目标。(1)能力目标:能够设计具备智能控制功能的简单电路;能够处理电子电路故障;能够书写产品设计与维护文档;具备初步的创新设计能力。(2)知识目标:掌握智能电子产品的设计方法;掌握智能控制程序设计方法;灵活应用电子线路设计软件，并设计PCB版图。(3)素质目标:培养学生严肃认真的工作态度;培养学生的团队合作精神;培养学生注重细节、安全、质量以及效率的意识;培养学生具有良好的职业道德素养。

(二)把握工作岗位特点

智能电子产品设计与制作强调“设计”，同时又离不开“制作”，面向的对象是智能电子产品。现实世界中能称为“智能电子产品”的对象有成千上万种，生产各类智能电子产品的企业也成百上千。并且，电子产品代工现象较为突出，即生产与设计企业分离，作为代工生产的电子企业往往根据订单的不同，而生产的产品差异较大。所以，在选择典型工作任务的过程中，只能抽象出其中的共性，重点在相关能力培养上，不能期望复制完全一样的工作任务到教学场景中。电子电路辅助设计岗位、电子产品维修、维护岗位，在企业中所做具体工作差异也较大，但从总体上看，具备了电子产品的设计与制作能力，也就能很好胜任维护、维修工作，所以，本课程重点在智能电子产品的“设计”与“制作”上。从“设计”角度分析，高职学生所能胜任的智能电子产品设计，主要是一些具有简单信息处理和逻辑控制功能的自动控制电路，其架构是以单片机为逻辑控制、信息处理中心，加上前端的传感器采集信息，后续的执行机构完成相应动作，一般所用控制理论较为简单。从“制作”角度分析，工厂的大规模生产，分工细化，每个岗位只做一个环节的简单操作，并不适合本课程的教学，工厂中的生产在“电子产品生产工艺与管理”课程中学习。本课程中的制作，主要是将“设计”变为现实产品的一种手段，是研发人员在实验阶段，样机制作的过程。制作中包含电路调试，调试阶段又需要前期设计阶段的理论知识作为支撑，所以设计中的相关知识显得尤为重要。设计阶段所涉及的知识面较为广泛，虽然大部分内容在前期的工业信号检测、单片机技术等课程中已经学习，但本课程中需要综合应用各项技能。例如，实现测温显示功能，有多种方案可选择，需要根据实际应用场景，产品成本、性能需求，比较各种方案的优劣，选择最合适的方案。另外，还需要完善设计过程中的各类技术文档、资料。制作阶段相对简单，模式固定，操作直观，主要是熟练前期课程中的基本技能。

(三)兼顾知识完备性，强调能力培养

智能电子产品设计与制作的难点在设计，设计的难点在于面对种类繁多的新产品，需要用到较多的理论基础和电路知识。甚至，有些知识需要临时补充，再学习。所以，对学生知识结构的全面性和自学能力提出了更高的要求。然而，自学能力又是以扎实的基础知识为前提，因而在教学内容设计中，选择典型工作任务时，必须兼顾知识完备性，尽量将常见、典型电路类型考虑其中。能力包括专业能力、方法能力和社会能力。专业能力需要具体的专业技能作为支撑，比如会用AltiumDesigner等计算机辅助设计软件绘制电路原理图、PCB图，会用C语言编写单片机程序;方法能力是解决问题，完成项目的一套方法体系，是在完成每个工作任务的过程中逐渐总结、积累形成的能力。社会能力既是个人综合素质的体现，其也能在完成项目的过程中，通过自我发现，同学之间相互帮助，老师提点等途径得到培养和提高。这三种能力在完成典型工作任务的过程中，都要经历逐步形成和不断提高的过程。能力相对知识有更广泛的适用性和持续的有效性。在完成每个工作任务的过程中，需要强化这几方面能力的培养。

二、教学方法探讨

无论多么优秀的课程设计，最终都需要学生和教师在教学过程中执行、落实。学生是教学的主体，教师要善于组织、积极引导，激励学生的学习热情，激发学生能力的发挥，需要重视以下几方面的问题。

(一)落实“六步骤”

根据工作过程系统化的方法，典型工作任务的完成，需要经历“资讯、决策、计划、实施、检查、评价”六个步骤［5］。资讯阶段是让学生了解工作任务，搜集相关资料、信息。这一阶段往往出现两种不良现象，一是老师为了节省时间，直接提供较为全面的资料给学生使用，导致学生缺乏中间过程的体验和进步;二是将搜集资料的任务作为课外作业布置，导致上课时，并不能得到预期的效果。所以，这一个阶段还是应该在课堂上完成，前期老师要演示搜集资料的方法。例如，使用搜索引擎搜索，怎样选择关键词;学术期刊数据库怎样使用;所选资料怎样整理归类都是教学内容。决策阶段需要以小组的形式开展，综合前期搜集的资料、项目任务和相关基础知识，提出完成任务、解决问题的合理方案。这一阶段是整个工作的难点，需要给学生较多的鼓励和引导。另外，教师要及时了解各组工作情况，对于大多数同学欠缺的知识要引导学生学习或者集中分析、示范讲解。最后，学生的方案选择还得适应学校实验条件，因为后续工作的开展，需要有相应的器件和耗材配套。计划阶段是为后续的实施服务，这一阶段需要学生具备一定的文档处理能力，事务安排能力，是社会能力得到提升的重要途径。实施阶段主要是在确定好方案的前提下，按照计划，制作硬件电路，编写软件程序，最后调试成功，完成项目所要求基本功能。这一阶段为专业能力的巩固、提高提供了重要保障，需要学生通过多个项目的反复，不断进步检查与评价阶段，首先学生要自己检查完成项目情况，发现问题，及时补充完善。其次，是教师对每组完成情况的检查，检查内容除电路作品本身外，还包括相关技术文档、资料。评价，需要有小组之间的互评和教师评价。在实际操作中，小组互评，按照传统发放评价表的方式，过程复杂，结果统计繁琐，可以借助表决器和网络操作平台等手段，提高评价、统计效率。教师评价，并不是在最后才做出，而是从学生开始项目的第一个阶段就跟踪、评价，为简化这一过程的繁琐工作，也可以借助专用计算软件辅助完成。以上六步骤的完成，一般是以小组为单位，分工协作，通常采用3人一组的方式。3人在各个阶段的分工方式可以由教师提出参考方案，后续由其内部逐渐修正、完善。在实际中，存在一组中个别同学空闲，项目参与度不高的情况，需要教师在各个阶段监督，并给出正确评价，及时得到修正。

(二)提炼知识、逻辑主线

智能电子产品设计与制作课程虽然涉及的知识内容较多，但仍然能找到每个项目的关键知识、逻辑主线。任何智能电子产品都离不开能量供给和信号传输通路两条主线。所以，能量供给的方式和信号传输、变化的过程就是贯穿所有工作任务的关键。另外，结构上，“传感器+控制器+执行机构”的结构模式也几乎涵盖了所有智能控制电路的特点，所以，每个项目，都有意识地引导学生从这两个方面去认识、比较，真正做到以点带面，举一反三，强化学生的专业能力和方法能力。

(三)重视技能拓展与创新教育

电子行业面对的产品种类繁多，更新换代周期短，涉及相关知识面宽。这些特点决定了学生将来的工作任务，不是课堂典型工作任务的简单重复，而要根据实际要求变化、改造。在教学中，需要学生完成每一个典型工作任务后，一方面要思考其中用到的知识、技能还可以用在哪些场景，另一方面要对比完成同样功能的多种手段各有什么优劣。通过这些手段，建立知识、技能的网络，达到拓展技能的目的。面对新问题、新任务时，能快速从训练过的工作任务中，找到相似处，在已经具备的方法能力基础上，快速提出合理的解决方案。创新教育是高职教育的重要组成部分，智能电子产品设计与制作课程特别适合与创新教育结合。电子技术的不断发展，正是由生产、生活中不断的技术需求所推动。善于发现生产、生活中的困难，并提取问题，设计新的智能电子产品解决问题，培养创新型人才是该课程的重要目标。在完成每个典型工作任务的过程中，引导各小组开展头脑风暴等活动，提出与工作任务相关的案例，在评价中给予适当的加分，鼓励、提高学生的技术创新和技能创新能力。

作者:冉涌 单位:重庆三峡职业学院

参考文献:

［1］教育部职业教育与成人教育司．高等职业学校专业教学标准──电子信息大类［M］．中央广播电视大学出版社，2012(11)．

［2］黄文星．对“工作过程系统化”课程开发的理性思考———高职应用英语课程开发例析［J］．深圳职业技术学院学报，2015:76－79．

［3］耿杏．论工作过程系统化课程体系与微观课程开发与建设［J］．当代职业教育，2016(04):32－36．

［4］彭前．基于工作过程系统化社会体育指导与管理专业课程开发探索与实践［J］．广州体育学院学报，2015:114－117．

［5］姜大源．论高职教育工作过程系统化课程开发［J］．徐州建筑职业技术学院学报，2010(03):7－9．