電子技術(shù)課程設(shè)計教學(xué)探索

謝印忠

摘 ?要 從電子技術(shù)課程設(shè)計的重要性入手，說明該課程是電子技術(shù)基礎(chǔ)理論課與工程實踐之間的橋梁，是培養(yǎng)工程型、應(yīng)用型大學(xué)生人才的基礎(chǔ)。詳述課題設(shè)計要求、內(nèi)容、方法，提出設(shè)計的模塊化，指出指導(dǎo)教師在課程運行中的作用和課程對指導(dǎo)教師的要求。實踐表明，電子技術(shù)課程設(shè)計起到引導(dǎo)大學(xué)生從理論轉(zhuǎn)向工程實踐的作用，提高了學(xué)生的實踐和學(xué)習(xí)積極性。

關(guān)鍵詞 電子技術(shù)課程設(shè)計;數(shù)字鐘;模塊化設(shè)計

中圖分類號：G642.0 ? ?文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2019）14-0070-03

Abstract The importance of the design of electronic technology is?presented. The course is the bridge between fundamental of elec-tronics technology and engineering practice. It is the foundation to foster an engineering and application undergraduate. The attempt of?the course including design content， design scheme， installation， debugging， design report and score assessment is made. The modu-larized design is putted forward. The teachers function and request for capability is presented. The practice proves that the course has a?significant effect on improving teaching quality. Undergraduates have enthusiasm to learn and design.

Key words electronic technology; system design; engineering practice; circuit; experiment

1 引言

電子技術(shù)基礎(chǔ)理論課通常是在介紹一些常用的半導(dǎo)體器件的基礎(chǔ)上，著重研究電子線路的基本概念、原理和一些基本電路的分析方法[1]，內(nèi)容多，大部分學(xué)生在學(xué)完這門課程后只是了解了一些專業(yè)術(shù)語，掌握了一些基本電路的原理以及計算公式，而對理論知識運用不靈活，稍微復(fù)雜的電路圖就看不懂，也不會分析和調(diào)試電路，更談不上設(shè)計和制作電路，實驗部分也只是對理論教學(xué)的簡單驗證，導(dǎo)致理論和實踐脫節(jié)[2-3]。

一般來說，學(xué)生對實踐性強的課程會很感興趣，但是長期以來，學(xué)生對這門課程的學(xué)習(xí)普遍感到比較吃力，甚至一些學(xué)生由于在學(xué)習(xí)該課程時產(chǎn)生畏懼感，導(dǎo)致在以后的學(xué)習(xí)中凡是遇到分析模擬電路和門運算及觸發(fā)器參數(shù)時都不自覺地帶有畏難情緒，從而影響了后續(xù)相關(guān)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)。對于教師來說，也有許多教師反映難教，教學(xué)效果比較差。實際上，看似枯燥的課程在理論的運用上有很強的靈活性，電子技術(shù)課程設(shè)計課程就是為較好解決理論和應(yīng)用問題而設(shè)立的。

電子技術(shù)課程設(shè)計課是一門研究電子技術(shù)應(yīng)用的實踐課程，是大學(xué)二年級學(xué)生在學(xué)習(xí)電子技術(shù)課程后的重要實踐性教學(xué)環(huán)節(jié)，是實現(xiàn)基本理論知識到實際工程設(shè)計的橋梁。通過電子技術(shù)課程設(shè)計，對鞏固和加深學(xué)生對基本理論知識的理解，提高學(xué)生實踐動手能力，都具有重要作用，是教學(xué)做一體化的體現(xiàn)，為工程實踐能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)打下基礎(chǔ)[4]。臨沂大學(xué)自動化與電氣工程學(xué)院各專業(yè)都開設(shè)了電子技術(shù)課程設(shè)計實踐課，集中兩周進行，共24學(xué)時。對該課從設(shè)立到實施都進行了有效探索，取得良好的教學(xué)效果。

2 課程內(nèi)容設(shè)計

由于該課是在電子技術(shù)基礎(chǔ)理論和實驗課之后開設(shè)，學(xué)生已具備一定的理論基礎(chǔ)和實踐能力，課程以學(xué)生設(shè)計為主、教師輔導(dǎo)為輔進行[5-7]。整個過程為教師公布設(shè)計題目后，學(xué)生根據(jù)興趣自選，然后查資料、確定方案、仿真、到創(chuàng)新實驗室實驗、利用萬能實驗板焊接元器件、測試性能，最后書寫設(shè)計報告，答辯、演示，充分發(fā)揮主觀能動性。

題目的選擇 ?合適題目的選取是課程設(shè)計的第一步[8]，所選題目盡可能多地覆蓋電子技術(shù)的主要知識點，內(nèi)容新穎，具有趣味性和實用性。在設(shè)計中注重系統(tǒng)概念，側(cè)重模塊化的分析和加強新技術(shù)的學(xué)習(xí)，學(xué)會對新器件利用參數(shù)手冊完成應(yīng)用和綜合能力的培養(yǎng)。為此，實際運作時選取可調(diào)直流穩(wěn)壓電源、音頻低頻功率放大器、NPN型晶體管電流放大倍數(shù)測試、彩燈控制器、多波段脈沖發(fā)生器、555定時器報警電路、16路定時搶答器、數(shù)字鐘等課題，兩個學(xué)年的試運行表明，這些設(shè)計題目確實引起學(xué)生的極大興趣。

課程設(shè)計流程 ?課程設(shè)計是一個循序漸進的過程，在課程正式開始前一到兩周，教師將題目和參數(shù)設(shè)計要求（包括基本要求和發(fā)揮部分）以電子稿的形式提供;學(xué)生選擇題目，通過圖書館或上網(wǎng)查閱相關(guān)資料，待對自己的課題有一定理解后集中;教師講解電子系統(tǒng)設(shè)計的基本流程和主要環(huán)節(jié)注意事項;最后進入以學(xué)生為主體、教師為輔助的設(shè)計過程。流程圖如圖1所示。

模塊化設(shè)計的引入 ?所謂模塊化設(shè)計，就是將某些要素組合在一起，構(gòu)成一個具有特定功能的子系統(tǒng)，將這個子系統(tǒng)作為通用性的模塊與其他要素進行組合，構(gòu)成新的系統(tǒng)，產(chǎn)生多種不同功能或相同功能、不同性能的系列產(chǎn)品。模塊化設(shè)計是現(xiàn)代設(shè)計中較為成熟的方法之一，可以縮短產(chǎn)品研發(fā)與制造周期，增加產(chǎn)品系列，提高產(chǎn)品質(zhì)量，快速應(yīng)對市場變化;并且方便重用、升級、維修和產(chǎn)品廢棄后的回收和處理。以數(shù)字鐘為例，說明模塊化設(shè)計在電子技術(shù)課程設(shè)計中的應(yīng)用。

首先對系統(tǒng)進模塊分解，如圖2所示。數(shù)字鐘系統(tǒng)可以分成電源模塊、振蕩及多級分頻器模塊、計數(shù)模塊、顯示模塊等。每一模塊的設(shè)計和實驗測定都可以獨立完成，留出下一模塊所需要的信號輸出端即可。通過模塊化分解，使設(shè)計的每一部分都可以在教材或參考書中找到設(shè)計理論原型，通過運算或查資料便可完成對應(yīng)功能的設(shè)計。模塊化設(shè)計的引入恰當?shù)亟鉀Q了學(xué)生拿到題目后的茫然，為學(xué)生在學(xué)習(xí)理論和工程設(shè)計間搭起橋梁。

教師的輔助作用 ?整個設(shè)計過程都是以學(xué)生為主體、教師為輔助。教師在提供課題后主要的工作就是引導(dǎo)和答疑，引導(dǎo)就是引導(dǎo)學(xué)生的設(shè)計思路，答疑是幫助學(xué)生分析其方案的可行性和各種方案的綜合比較，解答設(shè)計實驗中的意外現(xiàn)象（和學(xué)生想象或運算不一致的地方）。

學(xué)生設(shè)計進入模塊綜合焊接調(diào)試時，教師強調(diào)用電安全和焊接常識，引導(dǎo)學(xué)生注意整體布局的美觀、規(guī)范，如電源線和底線要各成一列，用不同顏色的導(dǎo)線連接不同信號以便于區(qū)分等。

在確定連接無誤后進行通電調(diào)試，引導(dǎo)學(xué)生從信號輸入的一端開始逐個模塊進行調(diào)試，出現(xiàn)故障要先分析是那個模塊出現(xiàn)問題，用排除法逐漸縮小范圍，最終找到故障的確切位置。啟發(fā)學(xué)生自己查找故障、分析原因并找到解決問題的方法，加深學(xué)生對電路工作原理的理解，學(xué)會利用調(diào)試方法查找故障。

設(shè)計報告、答辯 ?設(shè)計完成后，要求學(xué)生按規(guī)定的格式撰寫設(shè)計報告[9-10]，內(nèi)容包括：封皮和目錄;設(shè)計任務(wù)和技術(shù)指標;方案的選擇，原理圖、各模塊的設(shè)計方案，元器件選擇、列表;電路調(diào)試結(jié)果及結(jié)果分析;收獲和體會及對設(shè)計過程出現(xiàn)的問題提出改進意見;參考文獻。規(guī)范的報告可以提高學(xué)生的方案表達能力、工程制圖能力和論文寫作能力等綜合素質(zhì)。

答辯過程首先是設(shè)計最終實物的演示，之后為簡述和對通過兩周的設(shè)計過程的理解表述，回答指導(dǎo)教師和同學(xué)的提問，上交設(shè)計報告。

成績評定 ?成績是對學(xué)生學(xué)業(yè)的肯定，也是保證教學(xué)質(zhì)量的關(guān)鍵，應(yīng)該注重設(shè)計結(jié)論正確的同時強調(diào)整個設(shè)計方案實施的全過程[11]。評定實行過程評價法，因為設(shè)計過程就是學(xué)習(xí)和解決問題的過程，該過程直接反映出學(xué)生對課程的興趣和學(xué)習(xí)能力。采用過程評價法，也是對教師工作的考驗[12-13]。教師必須了解每位學(xué)生在整個設(shè)計階段的表現(xiàn)，及時發(fā)現(xiàn)學(xué)生的每一處閃光點，適時鼓勵并做好記錄;而不是僅僅由最終的實物和課程設(shè)計報告的質(zhì)量來評定，避免抄襲者得高分。成績由五部分組成：預(yù)設(shè)方案的正確性，占總成績的20%;仿真及各組成模塊的實驗結(jié)果，占總成績的20%;設(shè)計課題的最終調(diào)試結(jié)果，占總成績的30%;答辯及答辯時問題的回答情況，占總成績的15%;設(shè)計報告中各個環(huán)節(jié)的表述及方案的論證、調(diào)試過程中問題及解決方法、數(shù)據(jù)處理及結(jié)果分析和收獲等，占總成績的15%。

3 課程效果及教學(xué)體會

電子技術(shù)課程設(shè)計的完成對促進學(xué)生從理論學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)向工程實踐作用十分顯著。通過課程設(shè)計，為學(xué)生提供鍛煉的平臺，提高學(xué)生的實踐和學(xué)習(xí)積極性。由于設(shè)計題目與實際應(yīng)用緊密相連，充分調(diào)動了學(xué)生的熱情和自覺性，很多學(xué)生獨立完成設(shè)計任務(wù)后興奮不已，對自己設(shè)計和調(diào)試完成的電路愛不釋手。課程設(shè)計提高了學(xué)生多方面的能力，學(xué)生在實踐過程中相互討論、相互配合，最終完成實驗設(shè)計，每一步都發(fā)揮了主動性和創(chuàng)造性，提高了分析和解決問題及相互合作的能力。

課程結(jié)束后，很多學(xué)生以很大的熱情報名參加了暑期全國大學(xué)生電子競賽實訓(xùn)，2017年、2018年，學(xué)校參加全國大學(xué)生電子設(shè)計競賽校級選拔賽的超過200人，最終派出60多人參加山東賽區(qū)競賽，山東省賽區(qū)二等獎以上獲獎率超80%。

通過對電子技術(shù)課程設(shè)計課程的教學(xué)實踐，深深體會到對輔導(dǎo)教師的高要求，要求教師具備扎實的專業(yè)知識、豐富的實踐經(jīng)驗，對所教的專業(yè)知識、專業(yè)的最新發(fā)展有較深的了解，并且有跟蹤新知識的能力。教師在深入鉆研專業(yè)的同時，還要深入了解學(xué)生，根據(jù)學(xué)生的具體情況去備課，探索新的教學(xué)方法，循序漸進地實現(xiàn)理論到實踐的轉(zhuǎn)化，突出實用效能，強化對實踐性環(huán)節(jié)的教學(xué)和訓(xùn)練，引導(dǎo)學(xué)生主動獲取知識，不斷完善和提高教育教學(xué)水平。

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