電子設(shè)計(jì)實(shí)踐能力提高班教學(xué)模式探索

彭珞麗 彭 端 蔣力立 梁遠(yuǎn)博 陳 安 陳靈敏 杜宇上

廣東工業(yè)大學(xué) 廣東廣州 510006

為了培養(yǎng)創(chuàng)新型電氣信息類拔尖人才，近一年來(lái)，我校電工電子實(shí)驗(yàn)中心從低年級(jí)本科生中選拔優(yōu)秀學(xué)生組建電子設(shè)計(jì)實(shí)踐能力提高班，開(kāi)展電工電子實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新教學(xué)，變驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為探索性實(shí)驗(yàn)，變孤立單個(gè)知識(shí)點(diǎn)實(shí)驗(yàn)為多知識(shí)點(diǎn)融合綜合性實(shí)驗(yàn)，變學(xué)生按照指導(dǎo)書被動(dòng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)為主動(dòng)研究性實(shí)驗(yàn)，豐富了學(xué)習(xí)內(nèi)容，為學(xué)生在高年級(jí)進(jìn)入創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)和參與各項(xiàng)電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽創(chuàng)造了條件。

1 教學(xué)目標(biāo)

電子設(shè)計(jì)實(shí)踐能力提高班的教學(xué)目標(biāo)是，面向現(xiàn)代電子工業(yè)生產(chǎn)實(shí)際，培養(yǎng)具有現(xiàn)代電子系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)能力的人才。低年級(jí)學(xué)生通過(guò)對(duì)典型電子產(chǎn)品的認(rèn)知、學(xué)習(xí)、設(shè)計(jì)、組裝、調(diào)試和實(shí)驗(yàn)，逐步掌握現(xiàn)代電子系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)和創(chuàng)新方法，強(qiáng)化現(xiàn)代電子系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)能力。通過(guò)實(shí)踐，學(xué)生熟練掌握電工電子儀器儀表的使用、常用電子元器件的選擇、常用電子電路設(shè)計(jì)、電子電路仿真技術(shù)、基本傳感器應(yīng)用電路設(shè)計(jì)、單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)、EDA數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)、Altium Designer 2009電路和PCB設(shè)計(jì)方法等，為電氣信息類創(chuàng)新活動(dòng)和電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

2 教學(xué)模式改革

電子設(shè)計(jì)實(shí)踐能力提高班針對(duì)傳統(tǒng)的電工電子實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式開(kāi)展了如下改革。

(1)改革教學(xué)目標(biāo)：繼承原有電工電子實(shí)驗(yàn)體系的優(yōu)點(diǎn)，構(gòu)建現(xiàn)代電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式和體系，培養(yǎng)企業(yè)需要的電氣信息類拔尖人才。

(2)改革組織形式：在全校一年級(jí)本科生中選拔優(yōu)秀學(xué)生組建電子設(shè)計(jì)實(shí)踐能力提高班，每年1個(gè)小班，由30名學(xué)生組成。

(3)改革教學(xué)內(nèi)容：以現(xiàn)代電子設(shè)計(jì)為主，傳統(tǒng)經(jīng)典電路為輔；以電子工業(yè)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)為主，教學(xué)型產(chǎn)品為輔。

(4)改革教學(xué)方法：以實(shí)踐為主，講授為輔；以自學(xué)為主，答疑為輔；以探索為主，討論為輔；以引導(dǎo)為主，灌輸為輔；以能力為主，知識(shí)為輔；以過(guò)程為主，結(jié)果為輔。

(5)改革評(píng)價(jià)體系：變課程考試為綜合實(shí)驗(yàn)報(bào)告，提交設(shè)計(jì)的電子作品。

(6)改革學(xué)時(shí)分配：半年集中基礎(chǔ)培訓(xùn)，半年分興趣小組設(shè)計(jì)、制作、調(diào)試。

3 教學(xué)特色

(1)電子設(shè)計(jì)實(shí)踐能力提高班的課程系列化、模塊化、層次化。

(2)以實(shí)踐教學(xué)為主，突出實(shí)踐，實(shí)現(xiàn)“玩中學(xué)，學(xué)中玩”“做中學(xué)，學(xué)中做”。

(3)拓展學(xué)生的知識(shí)面，補(bǔ)充實(shí)踐學(xué)時(shí)，豐富課余生活，形成學(xué)生的特長(zhǎng)和個(gè)性。

(4)培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)能力，促進(jìn)學(xué)生創(chuàng)新、創(chuàng)業(yè)、就業(yè)能力的提高。

(5)全面培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力，培養(yǎng)企業(yè)需要的電氣信息類拔尖人才。

4 教學(xué)計(jì)劃和內(nèi)容

電子設(shè)計(jì)實(shí)踐能力提高班的教學(xué)計(jì)劃分為三個(gè)階段，課內(nèi)總學(xué)時(shí)數(shù)108課時(shí)，全年安排36周，每學(xué)期18周，周學(xué)時(shí)數(shù)為3課時(shí)，教務(wù)處教學(xué)計(jì)劃單列組班。

第一階段：電工電子認(rèn)知階段，完成12學(xué)時(shí)教學(xué)計(jì)劃內(nèi)容(見(jiàn)表1)。

表1

第二階段：集中實(shí)驗(yàn)?zāi)芰τ?xùn)練階段，完成42學(xué)時(shí)教學(xué)計(jì)劃內(nèi)容。

集中實(shí)驗(yàn)?zāi)芰τ?xùn)練以AVR單片機(jī)為載體，通過(guò)編程實(shí)現(xiàn)單片機(jī)的各種功能。AVR單片機(jī)是目前最新的單片機(jī)系列之一，擁有豐富的片內(nèi)硬件資源，功能強(qiáng)大，可靠性高，功耗低，在業(yè)界得到迅猛發(fā)展和廣泛應(yīng)用。集中訓(xùn)練環(huán)節(jié)以ATMEGA128A芯片構(gòu)成實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，完成21個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的訓(xùn)練(見(jiàn)表2)。

表2

第三階段：分組分項(xiàng)目綜合訓(xùn)練階段，完成54學(xué)時(shí)教學(xué)計(jì)劃內(nèi)容。

學(xué)生分組，每組2～3人，自由組合，自由選擇項(xiàng)目類別，采用命題作文的形式完成一個(gè)典型電子產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、組裝、實(shí)驗(yàn)和調(diào)試(見(jiàn)表3)。

表3

5 組織方式

學(xué)校教務(wù)處每年下達(dá)單列教學(xué)計(jì)劃，電子設(shè)計(jì)實(shí)踐能力提高班招生名額為30人，招生工作在大一下學(xué)期進(jìn)行，全校理工類專業(yè)一年級(jí)本科生各科成績(jī)合格者均可報(bào)名參加考試。電工電子實(shí)驗(yàn)中心負(fù)責(zé)組織初試和復(fù)試，初試主要考查學(xué)生的基本實(shí)驗(yàn)技能，初試通過(guò)后，在網(wǎng)上公示名單；對(duì)初試合格學(xué)生進(jìn)行復(fù)試，復(fù)試采用面試形式，主要考查學(xué)生的非智力因素及合作溝通能力，確定最終錄取名單并在網(wǎng)上公示。

電子設(shè)計(jì)實(shí)踐能力提高班的教學(xué)安排在大二上、下兩個(gè)學(xué)期，上學(xué)期完成基礎(chǔ)能力訓(xùn)練，下學(xué)期完成綜合能力培養(yǎng)，總學(xué)時(shí)數(shù)為432課時(shí)，其中課內(nèi)108課時(shí)，課外324課時(shí)，由電工電子實(shí)驗(yàn)教學(xué)團(tuán)隊(duì)分階段分梯度完成。

6 運(yùn)行管理機(jī)制

電子設(shè)計(jì)實(shí)踐能力提高班的學(xué)生來(lái)自學(xué)校不同學(xué)院、不同專業(yè)，為方便教學(xué)，同時(shí)不影響學(xué)生的正常學(xué)習(xí)，提高班教學(xué)時(shí)間一般安排在18:00～21:00。要求教師具有良好的敬業(yè)態(tài)度和較強(qiáng)的奉獻(xiàn)精神；要求學(xué)生既有濃厚的電工電子實(shí)驗(yàn)興趣，又有強(qiáng)烈的責(zé)任心和擔(dān)當(dāng)力；為了不影響常規(guī)教學(xué)，提高班的實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)備、實(shí)驗(yàn)元器件、材料需單獨(dú)購(gòu)置和準(zhǔn)備，不宜與常規(guī)教學(xué)設(shè)備共用；要求教師深入開(kāi)展實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革，采用自主研究式、探索式實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ?，培養(yǎng)學(xué)生玩中學(xué)、做中學(xué)的能力；引入退出機(jī)制，允許不適應(yīng)這種教學(xué)模式的學(xué)生退出，學(xué)生退出后不能獲得相應(yīng)的學(xué)分；引入新的評(píng)價(jià)機(jī)制，學(xué)生的成績(jī)由綜合實(shí)驗(yàn)報(bào)告和電子作品綜合評(píng)定，所得學(xué)分與其他選修課學(xué)分價(jià)值相同。

7 實(shí)踐效果

2013年5月，經(jīng)過(guò)報(bào)名、初試和復(fù)試，我們?cè)谌７秶鷥?nèi)選拔了40名學(xué)生進(jìn)入電子設(shè)計(jì)實(shí)踐能力提高班。在培養(yǎng)過(guò)程中，有4名學(xué)生不適應(yīng)提高班的教學(xué)模式和教學(xué)方法，申請(qǐng)退出，其余36名學(xué)生經(jīng)過(guò)近一年的培養(yǎng)和訓(xùn)練，從不適應(yīng)到適應(yīng)，從被動(dòng)學(xué)習(xí)到主動(dòng)學(xué)習(xí)，從孤立學(xué)習(xí)到相互啟發(fā)式學(xué)習(xí)，學(xué)生發(fā)生了明顯的變化：

(1)主動(dòng)學(xué)習(xí)意識(shí)明顯增強(qiáng)，綜合實(shí)踐能力得到提高。

(2)團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)明顯增強(qiáng)，文獻(xiàn)檢索和應(yīng)用能力得到訓(xùn)練。

(3)學(xué)生自主參與、自主選擇、自主設(shè)計(jì)、自主實(shí)踐能力得到充分施展。

(4)現(xiàn)代電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)、組裝、調(diào)試、綜合實(shí)驗(yàn)?zāi)芰υ鰪?qiáng)，作品不斷增加。

(5)學(xué)生參加電子科技創(chuàng)新活動(dòng)的熱情高漲，對(duì)自己的學(xué)習(xí)提出了更高的目標(biāo)。

8 結(jié)束語(yǔ)

電子設(shè)計(jì)實(shí)踐能力提高班經(jīng)過(guò)近一年時(shí)間的實(shí)踐，探索構(gòu)建了提高學(xué)生電子設(shè)計(jì)實(shí)踐能力的教學(xué)新模式，在教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)計(jì)劃、教學(xué)內(nèi)容、組織方式、運(yùn)行管理機(jī)制等方面取得了有益的經(jīng)驗(yàn)，為我校培養(yǎng)拔尖創(chuàng)新型電氣信息類人才創(chuàng)建了一個(gè)新的實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)。

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