淺談電子技術課程設計實訓課程改革

全釗鋒 劉超娜

（1.廣西民族師范學院，廣西 崇左 532200；2.廣西職業(yè)技術學院，廣西 南寧 530100）

0 引言

電子技術課程設計是為提高電子工程及相關專業(yè)本科學生理論應用能力和實踐能力而開設的重要課程之一[1]，電子技術課程設計實訓是電子類專業(yè)基礎課[2]，是基于學習了電路分析、模擬電路、數(shù)字電路等課程的前提下開展的一門實訓課[3]，課程主要是學生利用已學的理論知識設計具有一定功能的系統(tǒng)，著重于學生動手設計能力的培養(yǎng)。 本文以廣西民族師范學院電子信息工程專業(yè)中電子技術課程設計實訓為例，該課程改革前主要是通過購買具有一定功能的印刷板套件，然后學生通過套件的電路焊接文件、電子器件進行焊接調(diào)試，最終教師通過學生焊接板子的質量、美觀度、功能是否完全等情況進行考評，這樣造成了學生對系統(tǒng)中電路的原理不求甚解，只求按照電路焊接文件焊接出結果為目標，雖然很大部分學生都能按照原理圖焊接、調(diào)試成功，但是經(jīng)調(diào)查，很大部分學生都覺得這樣的實訓課沒有學到什么有用的知識，只會焊接電路板。 為什么會造成這樣的結果呢？ 第一是課程的考評環(huán)節(jié)太過簡單；第二是課程教學中缺乏對電子技術的自主設計環(huán)節(jié)； 第三是實訓過程中焊接、調(diào)試遇到問題太少，造成這樣的問題就是給學生發(fā)放的印刷板本來就是經(jīng)過廠家調(diào)試好的電路板了，只要按照原理圖焊接，一般情況不會出錯。 基于這三個方面，有必要對廣西民族師范學院電子信息工程專業(yè)中電子技術課程設計實訓進行改革。

1 電子技術課程設計實訓課程設計改革

電子技術課程設計實訓課程主要從三個方面來提高學生的動手能力，第一是電路的焊接技術；第二個是電路系統(tǒng)的設計能力；第三個是電路系統(tǒng)的調(diào)試能力。 廣西民族師范學院電子信息工程專業(yè)改革前只重視電路的焊接技術， 忽視了后面兩種能力的培養(yǎng)，造成學生厭學， 對電子技術課程技術實訓課缺乏興趣。 以下是文章對著這三方面進行改革的看法。

1.1 課程設計中電路焊接技術教學的改革

電子電路的組裝與焊接在電子技術課程設計中具有非常重要的地位，它是將理論電路轉換為實際電路的過程，組裝及焊接的優(yōu)劣，不僅影響外觀質量，還直接影響電路的性能[4]。 任何一位優(yōu)秀的電子工程師都是從焊接技術開始起步的，焊接技術的好壞直接影響后續(xù)電路調(diào)試的復雜度，如果在電路系統(tǒng)調(diào)試前焊接技術不過關，焊接出來的板子錯漏百出，估計在后續(xù)調(diào)試電路中會花費很大的精力在電路的斷路、短路、器件放置錯誤等低級的問題上[5]，這不僅給后續(xù)加大了難度，而且調(diào)試出來的電路也是不穩(wěn)定的，在工廠里這類產(chǎn)品屬于次品。

為了提高學生的焊接技術，文章進行了以下幾部分改革。 第一，增加學生焊接的難度，把之前直接購買的印刷PCB 電路板作為焊接改成了直接利用萬能板作為焊接對象，這時學生就不會有完美的板子作為焊接的支撐了，需要學生焊接板子需要通過電路原理圖進行板子的布局、布線，如果當中遇到跳線或者焊盤脫落了的問題，學生自己想辦法解決。 第二，增加學生焊接原理圖的難度，這樣學生焊接的原理圖文件就不是單一的功能電路，而是一個完整的電路系統(tǒng)，需要學生在了解電路系統(tǒng)的工作原理上方能更好地進行焊接，這跟改革前不一樣，改革前是購買單一的功放電路、流水燈電路等單一功能，從原理圖上加大難度，一方面是增加學生對原理的認識和了解，另一方面是讓學生重視焊接是為原理圖設計做鋪墊的，只有很好地理解原理圖才能在焊接環(huán)節(jié)中減少不必要的錯誤。第三，加大考評的力度和維度，不單是從焊接后電路系統(tǒng)功能是否完成進行考評，從焊接過程的操作方式方法、焊點的圓潤情況、功能是否完成、布局布線是否合理、板子是否美觀等作為評價學生在焊接技術部分的成績。 不僅焊接技術在進行以上三個方面的改革，同時在改革之中，還要融入思政教育，讓學生了解什么是工匠精神。

1.2 課程設計中電路設計教學的改革

廣西民族師范學院電子信息工程專業(yè)中電子技術課程設計實訓課程改革前完全忽視了電路設計環(huán)節(jié)， 沒有在設計環(huán)節(jié)培養(yǎng)學生思考解答問題的方法、途徑的能力，一味地重視焊接技術。 針對這些問題，在該課程中添加電路設計的環(huán)節(jié)， 以2020 年電子技術課程設計實訓中添加的設計環(huán)節(jié)的題目為例展開說明。 在2020 年春季期，為期一周的電子信息工程專業(yè)181 和182 班的電子技術課程設計實訓中， 在學生練習、掌握了焊接技術的基礎上，在最后面的三天實訓中以課程設計的方式出了一道聲控燈的電路設計題目，要求學生完成聲音震動的檢測，聲光報警控制，以及可調(diào)節(jié)該電路聲音震動的靈敏度，調(diào)節(jié)聲光報警延遲的時間。 同時要求學生實訓后以此為課程設計的題目撰寫實訓報告，在實訓報告中闡明實現(xiàn)題目所有功能可行的方案，并且選出最優(yōu)方案，而且說明在實訓過程中遇到的問題、解決的方法，等等。 當設計電路的題目發(fā)放給學生以后，本來就缺乏數(shù)字電路、模擬電路的電路基礎知識的學生，會遇到很多的問題。 指導老師會一步一步指導他們分組討論電路設計的方案，并指引他們利用仿真軟件Protues 先仿真自己設計的方案，然后仿真功能完成后再進行線下萬用板布局布線進行焊接。 在利用仿真軟件中發(fā)現(xiàn)聲音傳感器根本仿真不了，這時需要指導學生把問題轉移，理解聲音傳感器的工作原理后利用滑動變阻器和電阻串聯(lián)模擬聲音傳感器電壓模擬量的輸出，最后完成電路的設計仿真，同時在教學中指導學生通過上網(wǎng)獲取有用的資料， 比如設計電路中利用的NE555 芯片、LM393 芯片等資料。 教師就是通過在教學中堅持“以學生為中心”的教學模式，添加難度適當?shù)恼n程設計題目，并且在學生設計電路中充當組織、指導、輔導、答疑的角色，讓學生感受一下設計電路中從無到有，最終仿真成功的喜悅。

1.3 課程設計中調(diào)試系統(tǒng)教學的改革

電子技術課程設計實訓課程的調(diào)試是整個課程設計最關鍵的部分，所謂調(diào)試就是檢驗設計的電路系統(tǒng)原理是否正確，焊接技術是否有短路、斷路等問題，電子電路本身的類型非常復雜和多樣，每個電子電路的設計和調(diào)試過程也有很大的不同[6]。 當然更需要考慮到電磁干擾等問題，它是決定整個課程設計成敗的關鍵因素。 在改革前都是通過指引學生反復利用萬用表檢測相關電路的某些測試點電壓，并以此判斷某部分電路是否出現(xiàn)問題。 改革后，第一，加大學生對相關儀器設備的使用的種類，不單有萬用表，還有示波器、信號發(fā)生器、頻率計、頻譜分析儀等，讓學生在調(diào)試過程中選擇更適合自己的檢測工具， 比如在測試芯片NE555 的時候，指導學生利用示波器觀察輸出信號的頻率以及電壓大??；第二，差異化指導，一個班級的學生在調(diào)試過程中會出現(xiàn)不同的問題，這需要教師針對不同學生進行不同的指導，然后將同學出現(xiàn)的類似問題在課后分享給同學們，讓他們在自己的調(diào)試中獲得直接經(jīng)驗的同時也收獲間接經(jīng)驗；第三，個性化指導，針對個別學生在調(diào)試到某個步驟實在進行不下去，這時就需要教師親自下沉一線，把遇到的現(xiàn)象產(chǎn)生的原因以及解決的方案講解給同學，讓學生知道老師解決問題的方法和步驟， 從而調(diào)整自己的調(diào)試步驟和方案；第四，嚴苛考評，針對課程設計已經(jīng)調(diào)試成功的同學進行驗收答辯，特別是針對電路設計中某個重要器件的作用進行答辯，讓學生在調(diào)試中重新認識電路系統(tǒng)的原理，明白理論與實踐是有差異的，而且讓學生分析產(chǎn)生差異的原因，以此倒逼學生再次深刻理解課程設計題目的原理。

2 結果

文章對廣西民族師范學院電子信息工程專業(yè)的電子技術課程設計實訓進行改革，主要針對課程設計中電路焊接、 電路設計和電路調(diào)試三部分的探索，最后以提交的課程設計報告和課程設計作品為根據(jù)評分，圖1 是近三年電子技術課程設計實訓學生的期末平均成績與學生評價授課內(nèi)容、 方式滿意度的柱形圖，2019 年是教學改革前的數(shù)據(jù)， 學生該課程的平均成績?yōu)?5 分左右，2020 年、2021 年是教學改革后的數(shù)據(jù)，學生該課程的平均成績?yōu)?2 分左右，足足提高了7 分左右，而且從學生評價的滿意度可以看到改革后比改革前有明顯的提高。

圖1 近三年學生平均成績與評價滿意度

通過以上分析 2019 年、2020 年、2021 年三年電子技術課程設計實訓課程的教學改革前后效果的對比，教學改革后大部分學生的課程設計都取得不錯的成績，更重要的是學生學會了利用模電、數(shù)電的理論知識去解決實際問題，真正做到理論聯(lián)系實際，提高了學生的動手設計能力，提高了學生對電子技術課程設計實訓課程學習的興趣，也為接下來學習電子專業(yè)核心課程打下牢固的基礎。