電子設(shè)計類課程的教學(xué)模式及應(yīng)用研究

施文灶　王平

本課題研究的電子設(shè)計類課程指的是電子信息工程專業(yè)培養(yǎng)計劃中的單片機技術(shù)、嵌入式系統(tǒng)、電子系統(tǒng)設(shè)計等課程。在相關(guān)領(lǐng)域，國內(nèi)以同濟大學(xué)為代表的高校在嵌入式課程中率先引入由卡內(nèi)基梅隆大學(xué)（CMU）提出的“Learning by doing”這一適用于電子設(shè)計類課程的行之有效的先進教學(xué)理念，對嵌入式教學(xué)進行了部分改革。其他許多高校也將課程進行了強化實際動手能力和實踐能力的改進，教學(xué)效果取得了一定程度的提高[1]。

本課題旨在使電子設(shè)計類課程的教學(xué)與畢業(yè)設(shè)計相結(jié)合，貫穿于本科二年級到四年級，即從二年級開始開設(shè)的設(shè)計類課程到大四的畢業(yè)設(shè)計，有效地提升電子信息工程專業(yè)的教學(xué)質(zhì)量和學(xué)生的專業(yè)水平。

一 電子設(shè)計類課程的教學(xué)模式

以單片機課程的教學(xué)為例。

1 在實例中傳授理論知識

打破傳統(tǒng)上以“講概念說原理”為主的教學(xué)模式，消除電子設(shè)計類課程的神秘感及學(xué)生的懼怕心理，提高和改進學(xué)習(xí)效果，使此類課程被更多學(xué)生所接受[2]。設(shè)計幾個較基礎(chǔ)的實例，將理論知識融合其中，使學(xué)生對課程有著最直接的深刻認識，可收到事半功倍的學(xué)習(xí)效果。例如：在講授單片機的I/O口資源時，直接給學(xué)生演示鍵盤控制LED的效果，這樣有利于強化學(xué)生對I/O口作用的理解，同時也熟知某引腳具備輸入或輸出功能時的應(yīng)用。

2 課程實踐項目的設(shè)計

“會考試，不會做”是目前電子信息工程專業(yè)學(xué)生普遍存在的問題。以實際項目的開發(fā)過程和方法為主線，采用“項目驅(qū)動、案例導(dǎo)向”模式進行啟發(fā)式教學(xué)，將“邊做邊學(xué)、以做促學(xué)”的教學(xué)思想貫穿于整個教學(xué)過程中。這樣，學(xué)生不僅加深了對原來只停留在書本上的專業(yè)概念和原理的理解，而且每個學(xué)生或項目團隊都能完成一個完整的、甚至有創(chuàng)造性的作品。充分激發(fā)了學(xué)生的成就感和自主學(xué)習(xí)的積極性，有利于顯著提高課程教學(xué)效果[3-4]。

本課題通過建立“三層次實踐項目”（基本型項目、提高型項目、研究創(chuàng)新型項目）教學(xué)模式和與該模式配套的實踐教學(xué)管理體系[5]，在每個實踐項目中，提出了“基本”與“擴展”內(nèi)容的不同要求，保證了實踐教學(xué)的系統(tǒng)性和實踐環(huán)節(jié)的完整性，形成了“基礎(chǔ)—提高—創(chuàng)新”的研究型實踐教學(xué)新體系，從而兼顧了不同層次的學(xué)生[6]，使所有學(xué)生都能根據(jù)自己的知識水平選擇適合自己的實驗項目，從根本上解決了“單片機只是為少數(shù)學(xué)生開設(shè)的課程”這一問題。單片機實踐項目的設(shè)計如表1所示。

3 課程考核方式

以項目考核代替筆試。以表1中的實踐項目完成情況及期末作品（期末作品完全由學(xué)生自由選擇，可以參考“研究創(chuàng)新型”項目）進行綜合評價。為了防止學(xué)生拿他人成果作為作品，按畢業(yè)設(shè)計的要求來驗收作品項目——提交完整的設(shè)計報告、設(shè)計源代碼、分組進行答辯，其中設(shè)計報告需包括目錄、設(shè)計題目、設(shè)計任務(wù)、設(shè)計思路（原理組成框圖、資源分配）、硬件電原理圖和連接圖、程序流程圖、設(shè)計心得和參考資料;設(shè)計源代碼要有較為詳細的注釋。這樣的做法將是學(xué)生對畢業(yè)設(shè)計過程的一次預(yù)練，也有利于督促學(xué)生在項目上多花時間和精力，真正掌握單片機的知識及其設(shè)計方法。

4 項目在課程結(jié)束后的延續(xù)

在教學(xué)過程中發(fā)現(xiàn)，很多學(xué)生在課程結(jié)束后都會存在項目（特別是提高型項目和研究創(chuàng)新型項目）的部分功能未完成或想進一步完善的情況。這時如果繼續(xù)給學(xué)生提供實驗室平臺和相關(guān)資源，將會使學(xué)生更進一步?？梢园幢究飘厴I(yè)設(shè)計的難易程度對項目在原有基礎(chǔ)上進行功能的添加，修改成畢業(yè)設(shè)計題目，有助于學(xué)生學(xué)習(xí)的延續(xù)，也為畢業(yè)設(shè)計提前做了準備。

二 基于提升畢業(yè)設(shè)計質(zhì)量的應(yīng)用實踐

學(xué)生在做畢業(yè)設(shè)計中存在兩大問題：一是從畢業(yè)設(shè)計題目下達到畢業(yè)答辯不到一年的時間里，部分學(xué)生考研或找工作占用了大四的絕大部分時間，真正進行畢業(yè)設(shè)計的時間不夠;二是學(xué)生對所選題目不了解或不感興趣使得很難進入設(shè)計工作狀態(tài)。這兩方面因素最終導(dǎo)致畢業(yè)設(shè)計質(zhì)量不高，部分學(xué)生到了答辯時還不清楚自己的設(shè)計方向，甚至為了應(yīng)付完成任務(wù)，少數(shù)人去抄襲或購買畢業(yè)設(shè)計作品或論文。

為了提升畢業(yè)設(shè)計的質(zhì)量，很多人提出了各種辦法和建議，如：適當延長畢業(yè)設(shè)計的時間，讓學(xué)生有充分的時間來深入研究一個課題[7]。增設(shè)命題介紹環(huán)節(jié)，提供選題依據(jù)，允許自選題目;采用信息化管理手段，提高管理效率和畢業(yè)設(shè)計教學(xué)質(zhì)量[8]。增強指導(dǎo)教師責(zé)任心，嚴格畢業(yè)答辯[9]。不可否認，這些方法都能從一定程度上提升畢業(yè)設(shè)計的質(zhì)量，但不能從根本上解決問題。我們認為，畢業(yè)設(shè)計質(zhì)量能否提升，真正的決定性因素在于學(xué)生，而不在于教師或管理手段。必須讓學(xué)生先對題目有深入了解，根據(jù)自身的專業(yè)水平選題，進而產(chǎn)生興趣，才有可能真正投入到設(shè)計工作中[10]。

將設(shè)計類課程的項目開發(fā)延續(xù)到畢業(yè)設(shè)計中（在原有項目的基礎(chǔ)上進行擴展，作為畢業(yè)設(shè)計的提前準備），學(xué)生有了更充裕的時間和更明確的設(shè)計任務(wù)，可以和指導(dǎo)教師協(xié)商選擇自己感興趣的畢業(yè)設(shè)計課題，從而充分發(fā)揮學(xué)生的潛能，提高畢業(yè)設(shè)計質(zhì)量。

實踐表明，平時在課堂上按教師的指導(dǎo)完成課程任務(wù)的學(xué)生對單片機系統(tǒng)設(shè)計有較為深入的認知。以課堂上完成的項目為基礎(chǔ)，提前進入畢業(yè)設(shè)計環(huán)節(jié)，普遍使畢業(yè)設(shè)計的完成質(zhì)量有了明顯的提高。由學(xué)生自由組隊進行實踐項目開發(fā)，培養(yǎng)團隊合作能力;鼓勵學(xué)生自選題目，充分發(fā)揮學(xué)生的自主想象力和創(chuàng)造力。文中的教學(xué)過程主要以單片機為例，項目的設(shè)計稍加修改可以推及到嵌入式系統(tǒng)、電子系統(tǒng)設(shè)計等課程，具有一定的參考價值和推廣意義。

參考文獻

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