電子設計綜合創(chuàng)新實踐I項目化教學改革實踐

摘要：針對傳統(tǒng)課程知識聯(lián)系不緊密和課堂教學單一枯燥的特點，探究電子設計綜合創(chuàng)新實踐I課程項目化教學改革與實踐的具體方法，重點介紹課程教學改革的學情分析、教學設計、項目教學內(nèi)容和課程評價考核方式。項目化教學改革能夠更好地聯(lián)系課程間的知識點，提高學生的綜合素質(zhì)和創(chuàng)新能力，對學生后續(xù)課程學習和發(fā)展具有重要意義。

關鍵詞：電子設計綜合創(chuàng)新實踐I；項目化教學；教學改革；思政教育

文章編號：1671-489X（05）10-0055-05

DOI：10.3969/j.issn.1671-489X.2025.10.055

0 引言

電子電路設計是現(xiàn)代集成電路的一個重要分支，也是電子信息專業(yè)的重要課程，是數(shù)字電子技術、模擬電子技術、單片機、FPGA、人工智能等課程必不可少的先行課程。相關課程教學發(fā)現(xiàn)，學生對電路原理圖、電子元器件理解不夠透徹，更難以理解整個電路板印制流程，對于電烙鐵的使用也極不規(guī)范?；谏鲜霾蛔悖行岣邔W生的問題分析能力和工程實踐能力是課程教學改革的重要出發(fā)點。

目前，大多數(shù)院校對于電子信息工程專業(yè)都會開設AD（AltiumDesigner）、EDA（ElectronicDe-signAutomation）和電子實訓類課程，通過課程教學能夠更好地培養(yǎng)學生的工程實踐能力。但是課程間缺乏聯(lián)系，不能有效地形成閉環(huán)，難以讓學生深入地理解實際工程項目開發(fā)流程。因此，進行教學改革和教學創(chuàng)新，提高學生工程實踐能力尤為重要。基于此，電子設計綜合創(chuàng)新實踐I采用項目化教學方式實施。通過該門課程的學習，學生能夠具備一定的電路設計能力，了解各元器件的作用及其識別方法，熟悉電子產(chǎn)品裝配和錫焊接技術，并在此基礎上掌握程序調(diào)試的一般方法，培養(yǎng)專業(yè)興趣，增強專業(yè)意識，進而有效加深對所學知識的理解，提升動手能力[1-4]。

1學情分析

1.1 基礎知識儲備

在學習本課程之前，學生已經(jīng)掌握電路分析的基本知識，能夠理解電路分析中的基本理論和學習方法。除此之外，學生已經(jīng)完成電子信息工程專業(yè)導論課、計算機語言和數(shù)據(jù)結構課程的學習，但是基礎較為薄弱的學生仍需要在學習過程中不斷強化知識點、夯實基礎。

1.2 課程學習情況

64學時的集中實踐教學環(huán)節(jié)，絕大多數(shù)小組能夠按照教學要求完成任務，學生對項目實踐有較為濃厚的興趣，但在自主學習和擴展創(chuàng)新功能方面還有待加強。個別學生學習能力較弱或上課表現(xiàn)不佳，針對這部分學生在課堂教學中積極引導，并讓組內(nèi)能力強的學生一對一幫扶。

1.3 存在的困難

由實驗轉變成項目化課程，學生難以快速適應，不能第一時間建立良好的工程思維和職業(yè)素養(yǎng)。教學中采用翻轉課堂教學方法，以學生為中心，發(fā)揮項目化課程的優(yōu)勢。

2 教學設計

整個教學過程包括課前、課中和課后。課前，教師的主要任務是學習清單下發(fā)，項目需求和指標下發(fā)，確定小組數(shù)量；學生需要按照學習清單完成FIF平臺視頻的預習、資料的查閱以及組員和組長的確定。課中，教師的主要任務是AD/EDA基礎知識講解，布置作業(yè)強化學習效果，收音機調(diào)幅調(diào)頻原理講解，收音機各元器件的介紹，使用電烙鐵在焊接過程中注意的事項，Kei1軟件的使用講解，以及項目指導和驗收；學生的主要任務是原理圖、

PCB圖繪制，收音機焊接與調(diào)試，單片機最小系統(tǒng)焊接，項目合格性測試，以及項目成果分享等。課后，教師的主要任務是作業(yè)批閱、項目指導、結題報告批閱以及教學反思；學生的主要任務有作業(yè)撰寫、項目軟硬件調(diào)試、問題反思以及項目結題報告撰寫。思政教育貫穿整個教學過程，重點突出家國使命和工程倫理兩方面，同時在整個課程中借助AIGC（Artificial Intelligence Generated Con-tent，生成式人工智能）賦能，教學設計如圖1所示。

2.1 教學目標

根據(jù)最新版培養(yǎng)方案和教學大綱，電子設計綜合創(chuàng)新實踐I課程的教學目標分為四個部分。

2.1.1 知識目標

掌握AD/EDA軟件的使用方法，了解各元器件的作用，理解調(diào)幅調(diào)頻電路的基本原理，掌握焊接技巧。

2.1.2 能力目標

熟練使用繪圖軟件、編程軟件，能夠理解各元器件的工作機理，熟練進行元器件連接、元器件焊接、軟硬件調(diào)試和電路測試。

2.1.3 素養(yǎng)目標

具有自主學習、團隊合作的精神，能夠綜合運用已有的知識解決實際問題，培養(yǎng)工程意識和創(chuàng)新精神。

2.1.4 思政目標

在學習和工作中具有嚴謹細致、專注負責的工作態(tài)度，能夠與時俱進、敢為人先、勇于實踐，具有探索新知的好奇心和挑戰(zhàn)權威的批判精神，具有承受挫折的堅強意志和溝通合作的團隊精神以及良好的工匠精神與社會責任感。

2.2 課程教學內(nèi)容

課程名稱為電子設計綜合創(chuàng)新實踐I，屬于集中實踐教學課程，共4學分，64課時，面向?qū)ο鬄殡娮有畔⒐こ虒I(yè)大一學生。該門課授課周期為四周，每周均有對應的學習主題和學習任務。整個課程含有豐富的線上學習資源，如FIF平臺、訊飛AI課堂等，配備對應課程的知識點講解教學、學科競賽視頻以及電子信息行業(yè)前沿技術視頻，學生在視頻學習過程中需要完成配套的課前測試題，通過測試題的評測能夠更好地檢驗學習情況。線下資源的教學大綱、授課計劃表、教案、項目指導書等能夠更好地指導學生學習。在整個教學設計過程中將思政教育貫穿課前、課中和課后，培養(yǎng)學生的愛國情懷和工程倫理道德。在授課過程中鼓勵學生使用AIGC工具輔助學習，完成相應項目結題報告等內(nèi)容的撰寫，通過該門課程的學習把專業(yè)實踐操作與理論知識有機地融為一體[5-7]。

課程教學任務主要包括繪圖設計、硬件焊接、軟件設計、軟硬聯(lián)調(diào)、主題學習。其中，繪圖設計要求學生熟練使用AD或嘉立創(chuàng)EDA軟件，能夠熟練掌握電路原理圖、PCB布局布線設計等；硬件焊接主要包括調(diào)幅調(diào)頻收音機元器件的焊接、單片機最小系統(tǒng)及外圍電路的焊接；軟件設計主要包括單片機的創(chuàng)新型功能設計；軟硬聯(lián)調(diào)是根據(jù)項目任務以及挑戰(zhàn)創(chuàng)新任務的需要，將軟件與硬件電路進行聯(lián)調(diào)，在調(diào)試過程中需要分析部分復雜、開放性問題；主題學習強調(diào)學生自主學習，含有線上資源以及其他各種途徑的學習方式。此外，通過主題任務學習，學生能夠自我管理時間和資源，制定學習計劃和目標。表1為四周課程具體內(nèi)容，每一階段都有教師和學生對應的任務。

3 項目教學內(nèi)容

電子設計綜合創(chuàng)新實踐I課程項目為電子電路設計，項目內(nèi)容難度循序漸進，學生在掌握基礎知識的同時，完成擴展創(chuàng)新功能挑戰(zhàn)。整個實踐教學模式采用重點知識講解和項目指導的方式，并嵌入前沿科技以及企業(yè)項目需求的關鍵技術，融入工程實踐，讓學生更好地體會理論知識在工程實踐中應用的重要性，發(fā)揮項目化教學的優(yōu)勢。通過課程的學習還能夠?qū)W與賽有機結合，發(fā)揮學科競賽的優(yōu)勢。為了能夠更好地培養(yǎng)學生的團隊合作精神、創(chuàng)新精神、工匠精神和工程倫理道德，將思政教育貫穿整個項目化課程教學。

3.1 項目內(nèi)容與任務

本設計要求學生完成的項目任務包括原理圖繪制、PCB繪制、收音機焊接、電子電路焊接調(diào)試、自主創(chuàng)新、成果分享與展示，其中自主創(chuàng)新任務為課外可選模塊。該模塊具有一定的挑戰(zhàn)性，難度略有拔高，需要小組團隊在課外通過自主學習完成設計。小組成員可以依據(jù)項目的總體進度和小組綜合能力進行選做。學生需要完成單片機最小系統(tǒng)原理圖、PCB的繪制，在所繪PCB的基礎上完成電路板焊接，自主搭建軟硬件系統(tǒng)，完成最終的項目需求。項目需求及技術指標為所有小組必做任務，旨在讓學生掌握AD/EDA軟件的使用方法、電路板焊接工藝、電子電路的調(diào)試方法；進階任務根據(jù)小組能力的不同，采取選做的形式，提高學生的綜合實踐能力、創(chuàng)新能力和分析、解決問題的能力，具體如表2所示。

3.2 項目要求與條件

學生通過查閱資料和FIF平臺視頻學習，了解項目的背景意義、工程價值，掌握項目設計方法所需的理論知識。各組成員自主學習各主題知識點與主體知識點在實際工程中的應用，相互分享交流，共同完成基礎功能。學生以四人為一組，每組選出一名組長作為項目負責人，項目負責人根據(jù)時間節(jié)點細化任務分配，并在項目結題報告中體現(xiàn)小組團隊成員的工作任務，各小組按照任務設計要求進行項目需求分析討論并制定項目設計方案；在此基礎上完成原理圖和PCB的設計以及電子電路的焊接與調(diào)試，并利用課內(nèi)外時間進行擴展創(chuàng)新模塊的設計與實踐，完成進階功能（進階功能為加分項）需求的設計。小組間通過討論、資料檢索以及功能調(diào)試等方法解決項目開發(fā)過程中遇到的問題，分析并解決問題。最后完成項目匯報，包括成果分享展示、PPT匯報以及項目結題報告的提交。項目硬件條件包括筆記本電腦（自備）、單片機最小系統(tǒng)套件、調(diào)幅調(diào)頻收音機套件、進階模塊元器件、自主創(chuàng)新模塊元器件、萬用表、螺絲刀、黑色絕緣膠帶、電烙鐵、斜口鉗、導線等。項目軟件條件包括AD/EDA、Keil uVision5、STC-ISP等。

3.3 項目考核方式

項目考核是為了檢驗課程目標達成度，評價學生學習成果達成度。

該項目第一階段為個人過程性評價，主要體現(xiàn)在任務1到任務4，考核方式分為團隊評分和個人評分，各占 50% 。團隊成績包括功能實現(xiàn)、知識點分享、過程材料、進階任務。個人成績包含組長和教師兩個層面打分：組長從素養(yǎng)角度給組員打分，主要為團隊合作成績；教師從能力、知識和素養(yǎng)三個維度評分，其中能力評分針對軟硬件設計（ 20% 、自主學習（ 20% ）和問題分析（ 20% ）；知識評分針對知識點掌握情況（ 20% ）；素養(yǎng)評分針對溝通交流情況（ 20% ）。具體評分細則如圖2所示。

第二階段為個人總結性評價，主要體現(xiàn)在任務5和任務6，考核成績包括創(chuàng)新成績、答辯成績和項目結題報告成績。其中，創(chuàng)新成績主要體現(xiàn)在電路板外圍擴展功能的設計，答辯成績依據(jù)PPT制作與現(xiàn)場回答問題情況進行評分，項目結題報告成績依據(jù)完成質(zhì)量打分。項目結題報告評分細則如表3所示。

課程項目總評價：根據(jù)各任務的難度、工作量，設定不同的評分占比，任務1（原理圖繪制）為 10% ，任務2（PCB繪制）為 15% ，任務3（收音機焊接）為 15% ，任務4（電子電路焊接調(diào)試）為25% ，任務5（自主創(chuàng)新）為 15% ，任務6（成果分享與展示）為 20% ，如圖3所示。

課程考核評價：檢驗課程目標達成度，評價學生學習成果達成度?？己朔绞綇娬{(diào)過程性考核，期末考核與平時成績相結合，最終總評成績采用五級制方案（優(yōu)秀： 90～100 分。良好： 80～89 分。中等： 70～79 分。及格： 60～69 分。不及格：60分以下）。其中，平時成績包括線上學習（FIF平臺）和過程表現(xiàn)，分別占 30% 和 70% ；學生期末考核分為項目完成度、項目結題報告、項目驗收提問，分別占 40% 、 40% 、 20% ，各考核環(huán)節(jié)均以百分制計。課程思政融入課程考核，在期末考核中融入課程思政考核內(nèi)容。各考核環(huán)節(jié)所占分值比例及考核細則如表4所示。

4創(chuàng)新點

4.1課程改革，構建課程新體系

將原有開設的認識實習和電子實訓兩門課程合二為一，形成一門綜合性課程，讓學生通過AD/EDA繪圖軟件學習到元器件焊接再到電路板的調(diào)試，將理論知識有機融入電路設計實踐，課程項目內(nèi)容從傳統(tǒng)孤立開環(huán)的狀態(tài)轉變成密切聯(lián)系的閉環(huán)教學狀態(tài)，通過課程改革能夠更好地發(fā)揮多學科在工程設計上的綜合應用。

4.2增加收音機焊接調(diào)試

本課程的最大亮點是整個項目過程中增加收音機焊接調(diào)試過程，這一環(huán)節(jié)能夠彌補PCB打板的空閑時間，增加學生學習的任務量，擴展學生的知識面，讓學生學習收音機集成電路板的工作原理、工作機制，學習調(diào)幅調(diào)頻的基本過程，提升焊接能力。

4.3考核方式創(chuàng)新

不同于傳統(tǒng)的項目化課程考核方式，本課程的評分細則具有多維度、多角度、多層次的特點，并結合團隊和個人以及對應的知識、能力、素養(yǎng)多方面評價，更好地反映學生真實的學習情況。

4）電子設計綜合創(chuàng)新實踐I課程的學習具有延續(xù)性，學生所焊接的電路板能夠延續(xù)到大二單片機課程的學習，而且通過該門課程的學習，能夠給后期企業(yè)實習和畢業(yè)設計課程打下堅實的基礎。

6 結束語

作為新工科專業(yè)的一門重要實踐課，電子設計綜合創(chuàng)新實踐I課程具有較強的前沿性、專業(yè)性、創(chuàng)新性和系統(tǒng)性。本課程依據(jù)學校辦學特色，以立德樹人為根本，以“一體兩翼三融”為指導思想，重構教學內(nèi)容，融入思政教育和翻轉課堂，更好地發(fā)揮課程功效。教學過程采用多種教學方法，激發(fā)學生的學習興趣，開展多任務的項目任務，提升學生的自主學習能力和創(chuàng)新思維能力，提高學生分析問題、解決問題的能力。

本課程的改革實踐經(jīng)由多名教授、“雙師型”教師共同探索，通過多次教育教學研討，逐漸形成較為成熟的教學模式，在后續(xù)教學中將加強產(chǎn)學研項目合作，將行業(yè)需求的項目引入教學，與企業(yè)共同開展實踐教學，切實提升學生的工程實踐能力和創(chuàng)新能力。

5 教學成效

實踐表明，電子設計綜合創(chuàng)新實踐I項目化教學改革取得良好效果，從整個教學成果來看，學生作品完成度較高。從考核成績、課程評測問卷調(diào)查、學科競賽情況等多方面統(tǒng)計電子設計綜合創(chuàng)新實踐I項目化教學改革情況后發(fā)現(xiàn)：

1）學生的學習興趣明顯提高，能夠按照項目需求完成任務指標，通過小組討論學習更好地發(fā)揮團隊合作精神；2）從AD/EDA原理圖、PCB的繪制到最終電子電路板焊接，難度逐層遞增，更好地培養(yǎng)了學生的工程實踐能力和創(chuàng)新能力；3）能夠鼓勵所有學生參加相應的電子設計類比賽，參賽覆蓋率和獲獎率大幅提升，真正做到以賽促教、以賽促學、以賽促改、以賽促建；

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