以能力培養(yǎng)為核心的“電子系統(tǒng)綜合設(shè)計”課程建設(shè)

雷芳LEI Fang；劉喬壽LIU Qiao-shou；代少升DAI Shao-sheng

（重慶郵電大學(xué)通信與信息工程學(xué)院，重慶 400065）

（School of Communication and Information Engineering，Chongqing University of Posts and Telecommunications，Chongqing 400065，China）

0 引言

2008年3月至9月重慶郵電大學(xué)專業(yè)提升建設(shè)小組通過對兄弟院校和電子信息類行業(yè)的調(diào)研，信息的收集、整理和討論，形成了重慶郵電大學(xué)電子信息工程專業(yè)調(diào)查與發(fā)展規(guī)劃、專業(yè)提升計劃等文件。在電子信息工程專業(yè)提升計劃中，把“加強(qiáng)軟件與硬件能力，提升電子系統(tǒng)設(shè)計能力”作為提升的建設(shè)目標(biāo)，并在2009 級培養(yǎng)方案中新增了加強(qiáng)學(xué)生硬件綜合設(shè)計能力的《電子系統(tǒng)綜合設(shè)計》課程。目的是打破原有的課程體系，轉(zhuǎn)變以往單一強(qiáng)調(diào)理論課程，輕視實踐教學(xué)，重視單科課程，忽視電子系統(tǒng)課程體系的系統(tǒng)性和完整性的教學(xué)觀念，建立起以能力培養(yǎng)為核心的，以創(chuàng)新性人才培養(yǎng)為目標(biāo)的教學(xué)體系，從而體現(xiàn)“系統(tǒng)與技術(shù)，硬件與軟件”結(jié)合的專業(yè)特色。

為落實《國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2010-2020年）》和重慶郵電大學(xué)電子與通信工程專業(yè)卓越工程師計劃[1]，該校通信與信息工程學(xué)院電子系統(tǒng)課程組在試點教學(xué)過程中，堅持以能力培養(yǎng)為核心，強(qiáng)化工程實踐能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，借鑒其它院校同類專業(yè)在本課程中的先進(jìn)經(jīng)驗，對《電子系統(tǒng)綜合設(shè)計》課程的教學(xué)內(nèi)容、知識體系、教學(xué)方法、實驗手段以及考核管理模式等方面進(jìn)行了一系列的探索與實踐。2011年對2009 級電子信息工程專業(yè)進(jìn)行了小范圍的教學(xué)試點，開設(shè)了一個20 個學(xué)生的小班授課。2012年對2010 級該專業(yè)學(xué)生進(jìn)一步試點教學(xué)，擴(kuò)大了學(xué)生的授課人數(shù)。經(jīng)過2年多的實踐，課程建設(shè)取得了一定的實效。

1 課程建設(shè)

1.1 課程建設(shè)的目標(biāo)和要求 在該校新的培養(yǎng)方案中，《電子系統(tǒng)綜合設(shè)計》是電子信息類專業(yè)的核心課程，也是一門重要的實踐性課程。該課程設(shè)置的目的是通過對以工程實踐或社會生活為背景的電子系統(tǒng)的研究、設(shè)計與實現(xiàn)，使學(xué)生將已學(xué)過的模電、數(shù)電、單片機(jī)、EDA 等知識綜合運用于電子系統(tǒng)的設(shè)計中，培養(yǎng)學(xué)生知識綜合應(yīng)用和電子系統(tǒng)設(shè)計的能力。在該課程建設(shè)中，課程組參照卓越工程師計劃電子信息工程專業(yè)培養(yǎng)能力矩陣與培養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)，確定了《電子系統(tǒng)綜合設(shè)計》課程應(yīng)能培養(yǎng)學(xué)生以下能力。

①知識綜合運用能力：電子系統(tǒng)綜合設(shè)計中需要綜合運用涉及模擬電路、數(shù)字電路、單片機(jī)或嵌入式系統(tǒng)、電源、傳感器與檢測技術(shù)、自動控制技術(shù)、程序設(shè)計與軟件工程等多方面知識。

②系統(tǒng)設(shè)計能力：電子系統(tǒng)綜合設(shè)計需要完成系統(tǒng)構(gòu)建、進(jìn)程規(guī)劃、結(jié)構(gòu)設(shè)計、電源設(shè)計、電路設(shè)計、軟件編程等系統(tǒng)設(shè)計工作。

③分析能力：針對所選擇的設(shè)計課題，對系統(tǒng)的功能與指標(biāo)進(jìn)行分析，分析需要采用的技術(shù)與方法、系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與規(guī)模、實現(xiàn)的成本與時間等。

④工程實踐能力：在電子系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)中，涉及電路設(shè)計與搭試、軟件工具應(yīng)用、儀器設(shè)備使用、元器件選擇、電路調(diào)試、系統(tǒng)測試等方面的任務(wù)，要解決電源分配、結(jié)構(gòu)安裝、電磁干擾等一系列工程問題。

⑤自學(xué)能力：本課程以自主學(xué)習(xí)和自主實踐為主，培養(yǎng)和提高學(xué)生對所學(xué)知識進(jìn)行整理、概括、消化吸收的能力，以及圍繞課堂教學(xué)內(nèi)容，閱讀參考書籍和資料，自我擴(kuò)充知識領(lǐng)域的能力。

⑥表達(dá)能力：課程通過討論、演講、答辯、設(shè)計報告等環(huán)節(jié)培養(yǎng)學(xué)生表達(dá)觀點、解決問題的思路和能力。

⑦創(chuàng)新能力：培養(yǎng)學(xué)生獨立思考、深入鉆研問題的習(xí)慣，和對問題提出多種解決方案、選擇不同的實現(xiàn)方法，以及對知識運用和舉一反三的能力。

⑧團(tuán)隊合作能力：課程通過2-3 人共同完成項目，培養(yǎng)學(xué)生分工合作、交流協(xié)調(diào)、共同研討等團(tuán)隊合作精神與能力。

1.2 教學(xué)內(nèi)容和課程體系 為了提升該校電子信息工程專業(yè)工程實踐能力和創(chuàng)新能力，依據(jù)電子信息工程專業(yè)培養(yǎng)的要求，考慮到電類課程模塊的系統(tǒng)性[2]，《電子系統(tǒng)綜合設(shè)計》采取與電子設(shè)計競賽相結(jié)合，比賽的訓(xùn)練內(nèi)容與課程體系相融合的方式，安排各項教學(xué)內(nèi)容。理論授課24 學(xué)時，實驗32 學(xué)時。理論教學(xué)主要內(nèi)容有：常用電子元器件、電子系統(tǒng)設(shè)計導(dǎo)論、電源設(shè)計（線性電源設(shè)計和開關(guān)電源設(shè)計）、信號源設(shè)計、單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計、信號獲取和處理、電子系統(tǒng)實現(xiàn)七大模塊。采取由淺入深，由簡入繁，注重學(xué)科交叉，理順技術(shù)性、綜合性與探索性之間的關(guān)系的教學(xué)方式。而實驗教學(xué)則采取項目教學(xué)法的方式，主要內(nèi)容有：各種儀器儀表的使用，常用電路仿真的應(yīng)用，元器件性能的了解，電子系統(tǒng)設(shè)計方案論證、電路設(shè)計和實現(xiàn)、安裝調(diào)試、系統(tǒng)測試、總結(jié)報告撰寫。實驗教學(xué)中開設(shè)的項目有：線性穩(wěn)壓電源設(shè)計、簡易函數(shù)信號發(fā)生器設(shè)計，智能LED 照明系統(tǒng)設(shè)計等。

課程選用孫肖子編著的《電子設(shè)計指南》作為教材，并另外推薦供學(xué)生自主學(xué)習(xí)的補充資料，如郭勇主編的《電子系統(tǒng)綜合設(shè)計》，馬建國主編的《電子系統(tǒng)設(shè)計》，楊剛等主編的《電子系統(tǒng)設(shè)計與實踐》等。為了開闊學(xué)生眼界，擴(kuò)大知識面，還針對性選擇了一些較新的參考資料，如MSP430G2 系列單片機(jī)原理與實踐教程，MSP-EXP430F5529 實驗指導(dǎo)書，MSP430 軟件開發(fā)指南等。另外課程組在2011年通過校級立項，將在2014年出版《電子綜合設(shè)計基礎(chǔ)與仿真》教材。該教材主要內(nèi)容來自課程組老師長期從事電子信息類課程的教學(xué)內(nèi)容，電子設(shè)計競賽的題目和設(shè)計，電子競賽培訓(xùn)過程中的經(jīng)驗總結(jié)。

1.3 教學(xué)方法和考核方式《電子系統(tǒng)綜合設(shè)計》課程是一門綜合性課程。對學(xué)生的分析能力、估算能力、綜合運用能力、數(shù)—形結(jié)合能力具有一定的要求，并需具有較扎實的電路分析的基礎(chǔ)[2]。在教學(xué)中，除采用傳統(tǒng)教學(xué)方法如：板書、電子教案、動畫課件、虛擬電路外，還采用了項目教學(xué)法。課程采用Project 驅(qū)動形式，要求3 人組隊，分工協(xié)作，完成系統(tǒng)的設(shè)計任務(wù)，以培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊合作精神。在設(shè)計過程中鼓勵學(xué)生自主設(shè)計、積極創(chuàng)新，以鍛煉創(chuàng)新思維。Project 的評分采用答辯的形式，小組成員用PPT 向教師和其他同學(xué)匯報設(shè)計的思路和實驗結(jié)果，接受教師和同學(xué)的提問，較好地鍛煉了同學(xué)的溝通能力，同時也可以讓同學(xué)能夠?qū)W習(xí)不同的設(shè)計思路和方法，提高自己的設(shè)計能力。

基于該課程的特殊性，本門課程的考核采用理論與實踐并重、理論考核和實驗考核相結(jié)合的綜合評分方式。考核內(nèi)容分基礎(chǔ)和綜合應(yīng)用兩部分?；A(chǔ)部分考核按單個學(xué)生考核評定成績，采用老師授課+開放實驗的形式完成。期末，學(xué)生需要完成一次儀器儀表的使用考試和一次電路設(shè)計仿真考試；對于綜合應(yīng)用部分，期末采取自主設(shè)計的方式，考核按3 人一組完成。每組必須在規(guī)定時間完成設(shè)計，提交一份完整的設(shè)計報告，最后制作PPT 答辯。最終評定成績按實際作品完成情況（50%）+報告（30%）+答辯（20%）計算。

1.4 建設(shè)效果 課程經(jīng)過兩年的建設(shè)和積累，取得了較好的人才培養(yǎng)效果。2009 級選修該課程的同學(xué)，以三人一組完成旋轉(zhuǎn)LED 燈、智能LED 照明系統(tǒng)、信號發(fā)生器、液晶萬年歷、電波授時多功能電子鐘、溫濕度測量儀、模擬示波器顯示時鐘等7 個作品，這些作品在學(xué)院進(jìn)行了展示。2009 級選修該門課程的三位學(xué)生在2012年重慶市TI杯電子設(shè)計競賽中獲得一等獎，另有3 組同學(xué)分別獲得二等獎和三等獎，2010 級兩位同學(xué)在2012年全國TI 杯模擬電子設(shè)計競賽成功中獲得特等獎并捧杯。該課程在電子信息工程專業(yè)選修人數(shù)從2009 級的21 人到2010 級的40人，在2011 級中增加到了150 人。

2 總結(jié)

課程建設(shè)帶動了課程群的建設(shè)，目前在該校通信與信息工程學(xué)院2011 級、2012 級卓越實驗班和IT 精英班均開設(shè)了48 學(xué)時和32 學(xué)時電子系統(tǒng)綜合設(shè)計實訓(xùn)，在2012級全校任選課中也引入32 學(xué)時電子系統(tǒng)設(shè)計。由于授課班級增多，2012年從企業(yè)引入具有豐富通信設(shè)備開發(fā)經(jīng)驗的工程師參與課程實驗輔導(dǎo)及實訓(xùn)，從而也加強(qiáng)了該課程的師資隊伍的建設(shè)和提升。今后課程組的老師除了繼續(xù)加強(qiáng)課程建設(shè)，實現(xiàn)理論教學(xué)與工程實踐最優(yōu)化外，也將大力培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性思維和創(chuàng)新能力，并在新知識的應(yīng)用等方面繼續(xù)進(jìn)行探索和改革，凝練出加強(qiáng)基礎(chǔ)、突出軟硬結(jié)合、優(yōu)化課程體系，促進(jìn)電子信息類各專業(yè)的建設(shè)和提升。

[1]王劍.電子系統(tǒng)設(shè)計課程體系改革的探討[J].長江大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版）理工卷，2009（02）：65-66.

[2]吳平，吳桂初，鄭崇偉.通過實踐課提高學(xué)生的電子系統(tǒng)設(shè)計能力[J].現(xiàn)代教育技術(shù)，2010（04）：45-46.

[3]楊剛，周群主編.電子系統(tǒng)設(shè)計與實踐[M].電子工業(yè)出版社，2004.