電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程的教學(xué)改革與探索

楊芳 劉丹丹

摘要：電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)以全面提升學(xué)生實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力和綜合分析能力為教學(xué)目標(biāo)。結(jié)合實(shí)際教學(xué)需求，為了更好地提高課程教學(xué)效果和培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐創(chuàng)新能力，從教學(xué)內(nèi)容建設(shè)、教學(xué)方法改進(jìn)和考核方式優(yōu)化等方面進(jìn)行了積極的探索。

關(guān)鍵詞：電子系統(tǒng);教學(xué)改革;創(chuàng)新能力

中圖分類號：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-3044（2020）12-0174-02

隨著科技的發(fā)展，電子產(chǎn)品日新月異。新技術(shù)，新工藝，新功能令人目不暇接，不斷向智能化發(fā)展。對電子類專業(yè)人才的需求量和要求也在不斷提高。為了提高學(xué)生對社會的適應(yīng)能力，增強(qiáng)行業(yè)競爭力，各大高校都在不斷推進(jìn)教學(xué)改革，優(yōu)化課程體系，強(qiáng)化學(xué)科優(yōu)勢，從而夯實(shí)學(xué)生的理論基礎(chǔ)，提高動手和創(chuàng)新能力。

電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)是電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)高年級學(xué)生的一門專業(yè)選修課和實(shí)踐課程。以往的授課方式，采用傳統(tǒng)的課堂教學(xué)方式，沿用理論授課與驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)教學(xué)相結(jié)合的模式，以理論授課為主，實(shí)驗(yàn)教學(xué)為輔。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，采用的是功能模塊固定的實(shí)驗(yàn)板，實(shí)驗(yàn)時，學(xué)生只要掌握這一個模塊的功能即可。學(xué)生對電路的工作原理不了解，缺乏系統(tǒng)整體的概念，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)、元器件選擇及焊接等方面沒有涉及，系統(tǒng)設(shè)計(jì)能力沒有得到全面的鍛煉。而且由于電路板的資源有限，可擴(kuò)展性不強(qiáng)，限制了對一些功能的開發(fā)和應(yīng)用。對于本專業(yè)的學(xué)生來說，需要掌握電路系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本流程，從系統(tǒng)設(shè)計(jì)、元器件選擇、原理圖繪制到硬件電路搭建和程序編寫及調(diào)試這一整個過程，從而實(shí)現(xiàn)人才培養(yǎng)與社會需求的對接。學(xué)生需要掌握電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本思路和方法，熟悉相關(guān)軟件的使用，通過分析綜合性設(shè)計(jì)任務(wù)，學(xué)會查找參考資料、設(shè)計(jì)電路、Proteus軟件仿真、電路板焊接、調(diào)試以及撰寫總結(jié)報(bào)告等環(huán)節(jié)，初步掌握電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)的思路和方法，培養(yǎng)學(xué)生的工程實(shí)踐意識。因此，將理論知識與應(yīng)用實(shí)際結(jié)合起來，綜合運(yùn)用所學(xué)的專業(yè)理論知識，提高學(xué)生的硬件電路設(shè)計(jì)和軟件編程能力，從而全面提升學(xué)生的應(yīng)用實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力，培養(yǎng)適應(yīng)社會需求的高水平應(yīng)用型人才，是本課程建設(shè)和改革的重點(diǎn)。

1教學(xué)內(nèi)容建設(shè)

對整個課程體系進(jìn)行構(gòu)建和規(guī)劃，重新設(shè)置教學(xué)內(nèi)容，主要包括理論教學(xué)+電路設(shè)計(jì)+綜合實(shí)驗(yàn)教學(xué)三部分，其中綜合實(shí)驗(yàn)教學(xué)是本課程的重點(diǎn)。

（1）理論教學(xué)：壓縮理論教學(xué)課時，精選授課內(nèi)容，重點(diǎn)介紹應(yīng)用性強(qiáng)的相關(guān)技術(shù)，剔除過時的內(nèi)容。將部分電子設(shè)計(jì)競賽的題目也融人教學(xué)中，采用實(shí)例介紹的形式，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。同時融人電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)先進(jìn)的設(shè)計(jì)理念和設(shè)計(jì)方法。在課堂上布置一些開放性的題目，引導(dǎo)學(xué)生去思考，去自己尋找答案，變被動接受為主動學(xué)習(xí)。

（2）電路設(shè)計(jì)及仿真：能夠熟練使用Protel電路設(shè)計(jì)軟件，并設(shè)計(jì)出符合要求的電路原理圖和PCB版圖是電子類學(xué)生應(yīng)該具備的基本功。雖然專業(yè)已開設(shè)過相關(guān)的課程，但只是給出一個固定的電路，學(xué)生仿照著繪制，是軟件的入門操作學(xué)習(xí)，學(xué)生并不具備獨(dú)立設(shè)計(jì)電路原理圖的能力，尤其是PCB版圖的設(shè)計(jì)是一大弱項(xiàng)。針對這一情況，將電路原理圖以及PCB版圖的設(shè)計(jì)作為專門的一個教學(xué)環(huán)節(jié)，加強(qiáng)學(xué)生電路設(shè)計(jì)的基本功。在電路設(shè)計(jì)中，還要充分發(fā)揮仿真軟件的作用。Proteus仿真軟件廣泛應(yīng)用于教學(xué)中，能夠?qū)④浻布Y(jié)合并具有調(diào)試功能，是高質(zhì)量、高效率的硬件電路設(shè)計(jì)輔助工具。

（3）綜合實(shí)驗(yàn)教學(xué)：加強(qiáng)學(xué)生綜合運(yùn)用專業(yè)知識的能力，是教學(xué)內(nèi)容改革的重點(diǎn)。精心設(shè)計(jì)了10個綜合性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。項(xiàng)目的設(shè)置結(jié)合歷年來電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)競賽，以及一些實(shí)際應(yīng)用項(xiàng)目，每個項(xiàng)目既有各自的特點(diǎn)也有交叉點(diǎn)。針對不同學(xué)生的學(xué)習(xí)基礎(chǔ)和學(xué)習(xí)能力，設(shè)置時分為基礎(chǔ)要求和進(jìn)階要求，滿足不同學(xué)生的學(xué)習(xí)特點(diǎn)，對于基礎(chǔ)薄弱的同學(xué)要求能夠完成基礎(chǔ)要求，能力較強(qiáng)的同學(xué)則可以挑戰(zhàn)高難度的進(jìn)階要求。提高學(xué)生的積極性、自信心和學(xué)習(xí)動力。

2改進(jìn)教學(xué)模式

為使學(xué)生掌握系統(tǒng)、全面的電子設(shè)計(jì)方法，達(dá)到提高實(shí)踐能力和綜合設(shè)計(jì)能力的目標(biāo)，針對綜合實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的具體要求，在教學(xué)模式上有了較大的改進(jìn)和提高。主要體現(xiàn)如下：

（1）開展方式：傳統(tǒng)的教學(xué)方法中，重點(diǎn)考察每個學(xué)生對知識點(diǎn)的掌握情況，但在實(shí)際的項(xiàng)目開發(fā)時，往往是一個團(tuán)隊(duì)的合作，因此團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力顯得尤為重要。在綜合題目的設(shè)計(jì)上，以團(tuán)隊(duì)協(xié)作為基礎(chǔ)，以具體應(yīng)用為導(dǎo)向，并貫穿項(xiàng)目開發(fā)的全過程。充分發(fā)揮每個學(xué)生的特長，取長補(bǔ)短，達(dá)到共同進(jìn)步的目的。每個小組2-3人，團(tuán)隊(duì)成員各有分工，小組內(nèi)分配，工作量要基本均等，杜絕一人包辦的情況。學(xué)生根據(jù)自己的興趣自主選擇題目，也可以提出自己的設(shè)計(jì)思路。整個項(xiàng)目其實(shí)就是一個小項(xiàng)目的開發(fā)過程，學(xué)生全程參與了每一個環(huán)節(jié)中，成為教學(xué)的主體。不僅鍛煉了自學(xué)能力，動手能力，而且加強(qiáng)了團(tuán)隊(duì)協(xié)作和溝通能力。

（2）組織形式：實(shí)施開放式教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生的主動性和積極性。教師在整個教學(xué)環(huán)節(jié)中作為引導(dǎo)者，引導(dǎo)學(xué)生自主參與課題，實(shí)行啟發(fā)式、參與式教學(xué)。而學(xué)生是學(xué)習(xí)的主體，從知識的被動接受者變?yōu)橹R的主動建構(gòu)者，靈活地選取方法和途徑。在課時方面，作為一門課程，時間平均分配在整個教學(xué)學(xué)期中，每周只有2個課時，學(xué)生僅靠課堂時間不可能完成課題任務(wù)，需要大量課后時間的投入。因此，需要引導(dǎo)學(xué)生充分發(fā)揮其主動性，充分利用好課余時間，實(shí)現(xiàn)課內(nèi)與課外教學(xué)活動的統(tǒng)一。由于本課程的教學(xué)模式比較新穎，學(xué)生興趣較大，參與的積極性也會較高。每周的上課時間可以集中解決一周中所遇到的問題。同時開放多種溝通渠道，郵件、QQ或微信討論組，方便學(xué)生平時有問題的答疑解惑。鼓勵學(xué)生積極利用實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)設(shè)備開展實(shí)驗(yàn)。通過與實(shí)驗(yàn)室協(xié)商溝通，利用教師坐班答疑的時間開放實(shí)驗(yàn)室，為學(xué)生提供動手實(shí)踐的機(jī)會。在項(xiàng)目的完成過程中，與學(xué)生進(jìn)行充分的溝通，最大限度地調(diào)動他們的積極主動性。

3優(yōu)化評價(jià)體系

制定并實(shí)施科學(xué)、合理的課程考核評價(jià)體系是課程教學(xué)改革的關(guān)鍵，通過改進(jìn)評價(jià)體系，促進(jìn)教學(xué)過程的開展。評價(jià)系統(tǒng)分為個人部分和團(tuán)隊(duì)部分，側(cè)重于對學(xué)習(xí)過程和應(yīng)用能力的考察。個人部分包括對原理圖的設(shè)計(jì)掌握情況的評價(jià)和每位成員在實(shí)驗(yàn)中所負(fù)責(zé)的相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行重點(diǎn)考察。團(tuán)隊(duì)部分是對團(tuán)隊(duì)完成情況進(jìn)行一個整體的評定。對團(tuán)隊(duì)的考核貫穿項(xiàng)目的始終，從方案論證，電路設(shè)計(jì)，仿真調(diào)試，一直到最后的成品結(jié)果展示，從而更加全面、客觀地進(jìn)行考核。只有團(tuán)隊(duì)中的每個成員都認(rèn)真參與并完成任務(wù)要求，甚至有新功能擴(kuò)展，則整個團(tuán)隊(duì)的整體考評級別也相應(yīng)提高。這種考核方式較為公平公正，既能對學(xué)生個人的掌握情況有一個很好的了解，又能兼顧整體情況。成績的構(gòu)成包括平時成績、電路設(shè)計(jì)及仿真、個人答辯和團(tuán)隊(duì)驗(yàn)收三部分。平時成績是指出勤率，作業(yè)完成情況;電路設(shè)計(jì)及仿真是對學(xué)生在電路設(shè)計(jì)和仿真進(jìn)行專項(xiàng)訓(xùn)練的考察;個人答辯包括在實(shí)驗(yàn)完成過程中的電路設(shè)計(jì)、程序編寫、Proteus仿真或硬件制作等方面的參與部分;團(tuán)隊(duì)驗(yàn)收是對整個小組的完成情況進(jìn)行綜合評價(jià)。

4結(jié)論

電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程建設(shè)的改革對于培養(yǎng)對實(shí)踐能力要求較高的電子類專業(yè)人才具有重要的意義。經(jīng)過近兩年的探索，全面鍛煉了學(xué)生的綜合能力。學(xué)生的潛力不斷被挖掘，學(xué)習(xí)的原動力和創(chuàng)新能力也不斷被激發(fā)。尤其是出現(xiàn)了很多高質(zhì)量高水平的作品，學(xué)生為了調(diào)試程序廢寢忘食，充分說明學(xué)生真正投入到學(xué)習(xí)中，成為學(xué)習(xí)的主體。學(xué)生綜合運(yùn)用知識的能力和系統(tǒng)設(shè)計(jì)能力有了大幅度的提高，改革達(dá)到了很好的效果。在今后的教學(xué)中，需要繼續(xù)不斷地探索和完善，根據(jù)不同的學(xué)生群體，有層次，有針對性，有目的地開展教學(xué)，以點(diǎn)帶面，形成積極的學(xué)習(xí)氛圍，從而提高整體水平，培養(yǎng)適應(yīng)社會需求的高水平應(yīng)用型人才。