以工作過程為導向的電子設計制作基礎課程教學實例

作者/劉昆山，江西省冶金技師學院

以工作過程為導向的電子設計制作基礎課程教學實例

作者/劉昆山，江西省冶金技師學院

本文通過在《電子設計制作基礎》課程教學中，采用情境教學法，在教學過程中模擬電子企業(yè)開發(fā)產(chǎn)品的工作過程，以設計并制作智能路燈自動開關模擬裝置為教學項目，闡述了以工作過程為導向的理論實踐一體化教學模式的教學實例。

工作過程；電子設計制作基礎；教學過程；智能路燈

工作過程是指在企業(yè)里為完成一項工作任務并獲得工作成果而進行的一個完整的工作程序。企業(yè)的工作過程的目的性強，工作程序完整，必須有工作成果。筆者對多家電子類企業(yè)走訪調(diào)研發(fā)現(xiàn)，電子企業(yè)開發(fā)一件電子產(chǎn)品的工作過程大致可分為六個工作程序，分別是分析市場需求、制定設計方案、論證及帥選方案、實施可行性方案、測試樣品、交付市場，這六個完整的工作過程的目的就是要完成一件電子產(chǎn)品的開發(fā)，只有產(chǎn)品開發(fā)成功，工作過程才算完成，否則需要重新修訂設計方案，直到成功開發(fā)產(chǎn)品。以電子產(chǎn)品開發(fā)的六個工作過程為導向，采用情境教學法，在《電子設計制作基礎》課程教學中，以設計與制作智能路燈自動開關模擬裝置為教學項目，開展理論實踐一體化教學活動。

1.教學目標的設計

企業(yè)是以完成產(chǎn)品開發(fā)為目標任務，將企業(yè)的產(chǎn)品開發(fā)工作過程引入到教學過程中，最終目標發(fā)生了改變，即通過產(chǎn)品開發(fā)過程為途徑，培養(yǎng)應用型創(chuàng)新人才為目標。換句話說，成功開發(fā)產(chǎn)品不是教學的主要目標，人才培養(yǎng)才是教學的主要目標。在把握這個原則的基礎上，在《電子設計制作基礎》課程教學中采用以工作過程為導向的教學模式，要求實現(xiàn)以下教學目標：

（1）知識技能目標：培養(yǎng)學生掌握數(shù)字萬用表等常用儀器儀表的使用方法，掌握電子元器件的識別、檢測與應用能力，掌握電子電路設計、裝配、調(diào)試、檢修的能力，掌握印制電路板的設計、制作、焊接的能力。

（2）方法能力目標：培養(yǎng)學生獲取信息的能力、分析問題的能力、創(chuàng)新能力和邏輯思維能力。

（3）社會能力目標：培養(yǎng)學生制定工作計劃及方案的能力，培養(yǎng)學生的團隊精神，學會容忍、批評、交流、組織、協(xié)調(diào)等社會能力。

2.教學過程的設計

要將電子企業(yè)的工作過程序化為電子專業(yè)的教學過程，一般采用的是項目形式結構化重新設計教學過程，即為了完成一個電子產(chǎn)品設計教學項目，將教學過程設計成與工作過程對應的項目教學過程。項目教學過程一般包含這些教學活動：通過市場分析引出教學項目的具體設計任務，組織學生圍繞教學項目設計任務制定設計方案，撰寫設計方案報告，各小組的設計方案不一樣，有成熟的，也有不完善的，需要組織學生對各小組提交的眾多設計方案進行論證，用科學的思維帥選出可行性方案，以可行性方案為執(zhí)行藍本，完成設計要求，設計并制作出“產(chǎn)品”，并組織學生對“產(chǎn)品”進行“出廠”前的檢測，撰寫檢測報告，把各自檢測合格的產(chǎn)品交付“市場”，只有市場認可的產(chǎn)品才有價值，具體教學過程如下：

■2.1 分析市場需求

教師通過情境教學法模擬出“新余市紅太陽科技有限公司”，該公司是一家集科研與制造為一體的電子科技研發(fā)公司，是一家中小型電子企業(yè)，整個教學過程在這樣一家“公司”的背景下展開。任課老師先把全班學生分成若干個小組，每個小組由5名學生組成，再賦予每個小組的職責為公司的“技術研發(fā)小隊”，主要負責新產(chǎn)品的開發(fā)。

任課教師負責發(fā)布公司業(yè)務部門接到的訂單：某社區(qū)的照明電路設計改造，要求以高壓汞燈與鈉燈隔盞交叉安裝在社區(qū)道路兩旁，傍晚路燈自動全部點亮，為了節(jié)約用電，約6個小時后，即當行人稀少的后半夜，隔盞關燈，第二天天亮后路燈自動全部關閉，等到傍晚又自動全部開啟，如此循環(huán)往復。

這個教學活動的主要目的是通過接“訂單”培養(yǎng)學生市場分析能力及任務分解能力，要求每個“技術研發(fā)小隊”充分討論“訂單”設計要求，簡單繪制出智能路燈自動開關電路功能框圖，捋順各個單元電路的之間的邏輯關系，進一步培養(yǎng)學生的邏輯思維能力及交流能力。

■2.2 制定設計方案

開發(fā)產(chǎn)品不是教學的主要目標，人才培養(yǎng)才是教學的主要目標，所以我們的設計方案并不一定是真實的產(chǎn)品，可以是智能路燈自動開關模擬裝置。教學過程中，任課教師可以參與到各個“技術研發(fā)小隊”中與學生一起討論，適當?shù)臅r候進行教學提示：用紅色高亮發(fā)光二極管模擬高壓鈉燈，綠色高亮發(fā)光二極管模擬高壓汞燈。天黑時所有燈亮，6秒鐘（模擬6個小時）后紅色發(fā)光二極管熄滅，天亮后綠色發(fā)光二極管再熄滅，如此循環(huán)往復。任課教師指導學生繪制電路設計框圖，包含電源電路、光敏控制電路、延時控制電路、燈光顯示電路等。要求各個“技術研發(fā)小隊”在充分討論交流的基礎上集體撰寫設計報告并制作PPT，向全體學生匯報電路設計框圖。

要求各個“技術研發(fā)小隊”根據(jù)各自的電路設計框圖分別設計電源電路原理圖、光敏控制電路原理圖、延時控制電路原理圖、燈光顯示電路原理圖等電路原理圖。在這個教學過程中，為了降低學生的學習困難，任課教師要為學生提供設計參考資料，提示電源電路可以采用LM7809穩(wěn)壓電源芯片設計，光敏控制電路可以采用光敏電阻、二輸入與非門4011、繼電器等設計，延時控制電路可以采用555集成芯片、繼電器等設計，燈光顯示電路采用紅色高亮發(fā)光二極管和綠色高亮發(fā)光二極管分別模擬高壓鈉燈、高壓汞燈進行設計等。

教學過程中，小組成員充分討論，查找資料，任課教師提供技術支持，各個“技術研發(fā)小隊”先將電源電路原理圖、光敏控制電路原理圖、延時控制電路原理圖、燈光顯示電路原理圖綜合設計成智能路燈自動開關模擬裝置整機電路原理圖，再采用電路仿真軟件Multisim11.0或者Proteus7.8進行電路模擬仿真，電路仿真設計是現(xiàn)代電子企業(yè)開發(fā)產(chǎn)品常用的技術，是電子專業(yè)學生必須掌握的一門電子產(chǎn)品設計的技術，它可以加快電子產(chǎn)品設計的進度，提高設計效率。如果電路仿真符合設計功能要求，則要求每個小隊撰寫電路設計方案，制作演示PPT，用于向全班同學展示設計成果。

■2.3 論證及帥選方案

教學過程中，由每個小組選派一名學生代表和任課教師組成“評審團”。首先由每個小組選派一名學生采用PPT闡述設計方案，“評審團”負責篩選出一個比較可行的電路設計方案，這個設計方案必須獲得大多數(shù)小組的認同、認可。然后由各個“技術研發(fā)小隊”搭建實驗電路進行測試該電路設計方案。在進行實驗電路測試時，要求先檢測元器件，然后按設計好的整機電路原理圖在電路實驗板（萬能板、面包板等）上插接元器件，搭建電路，反復調(diào)試，使之符合電路設計要求，進一步驗證、完善方案的正確性和可行性。這一教學過程，主要培養(yǎng)學生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題的能力。

■2.4 實施可行性方案

在師生們共同的討論下，得出了一個比較可行的方案。這個方案必須經(jīng)過任課教師最后修改、完善、確認后，方可作為本教學項目的最后方案，同時列出元器件采購清單，采購元器件。

教學過程中，首先由各個“技術研發(fā)小隊”采用PCB繪制軟件（如Protel）繪制原理圖和 PCB圖。這個教學活動主要培養(yǎng)學生電路原理圖的繪制和PCB設計的各種規(guī)則，掌握元件符號庫的制作方法和PCB封裝庫的制作方法。為了降低教學成本，繪制好的PCB圖必須得到小組成員三分之二以上的肯定和任課老師的任可，才可以發(fā)送到PCB廠家生產(chǎn)PCB板。PCB生產(chǎn)大概需要一個星期左右的時間，一般每個小組可以拿到10塊PCB樣板，等待拿到了PCB樣板后，要求所有的“技術研發(fā)小隊”的成員都要進行組裝與調(diào)試。PCB板的組裝相對比較簡單，但是調(diào)試并不簡單，任課老師要講解電路工作原理和調(diào)試方法，這樣可以提高產(chǎn)品的成功率。最后要求將安裝好的“產(chǎn)品”貼好標簽，注明小組信息和個人姓名，交付任課老師保存。

■2.5 測試樣品

任課教師將 “技術研發(fā)小隊”成員重新進行分組，組成“樣品檢測小組”，采用數(shù)字萬用，示波器等儀器進行產(chǎn)品檢測，主要檢測智能路燈自動開關模擬裝置的電路功能及其他關鍵參數(shù)，在樣品檢測表上認真記錄檢測數(shù)據(jù)，判斷產(chǎn)品的優(yōu)良率，對不合格的樣品要說明不合格的理由及檢測到的參數(shù)值，并要求相關人員重新裝配樣品。

■2.6 交付市場

教學評價是教學過程中關鍵的一個教學環(huán)節(jié)，能起到畫龍點睛的作用。教學過程的教學評價與電子產(chǎn)品開發(fā)過程的交付市場對應，在這個教學評價過程中，要綜合各小組平時的表現(xiàn)情況及提交的產(chǎn)品質量，評價可以由師生共同討論，提出評價建議。為了保證教學評價的權威性，要求由任課教師進行最終評價，給出評價意見及考核分數(shù)，對制作優(yōu)良的產(chǎn)品，拍照后公布在班級QQ群、微信群里，供大家討論學習，體驗產(chǎn)品制作成功的樂趣，激發(fā)學生學習的興趣。

3.教學總結

以現(xiàn)代電子產(chǎn)品開發(fā)的工作過程為導向，將電子產(chǎn)品開發(fā)的工作過程轉化成項目教學過程，學習電子設計制作基礎理論知識及制作方法是當前教育教學模式改革的趨勢，這一教學模式有效地激發(fā)了學生的學習興趣，提高了學生電子設計、制作、安裝、調(diào)試的技能，為加強實踐技能訓練和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)提供了有效途徑，學生的崗位關鍵能力得到有效提升，教學效果明顯提高。

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