关键词:电子技术;课程设计;教学实践
在科技高速发展的今天,电子技术在人们的生活、学习、科学研究等各个领域都得到了广泛的应用。因此在大学电子技术课程设计的教学过程中,教师如何教好,学生如何学好这门课程也成为值得我们探究的问题。
1电子技术课程设计介绍
电子技术课程设计是继“模拟电子技术”和“数字电子技术”课程的理论学习和实验教学之后进行的一个非常重要的实践性教学环节。课程设计的目的旨在学生掌握和具备电子技术基础知识与单元电路的设计能力的基础之上,能够综合运用所学知识进一步学习和掌握电子电路系统的分析、设计和实现方法[1-3]。我院电子技术课程设计是针对物联网工程专业开设的,该课程开设在第四学期,也就是大二的最后一个学期,而学生在第三学期刚学完模拟电子技术和数字电子技术基础课程。有了这两门课程做基石,给电子技术课程设计的顺利完成打下了良好的基础。接下来,以我院物联网工程13本1班的电子技术课程设计的教学实施为例,对该课程的实施情况进行分析和总结。电子技术课程设计的时间安排表。
2电子技术课程设计的实施过程
2.1确定题目
在教师的指导下,学生可以自主选择课题,并对课题的基本要求和扩展要求加深理解。然后,学生就要通过图书馆、网络等多种途径查阅与课题设计相关的资料,积累与课题相关的知识。物联网13本1班共有44人,教师组总共给出30个题目,每个题目都有扩展要求,虽然有一部分同学选做了同样的题目,但是同学们都对自己做了较高的要求,同样的题目采用了不同的芯片,最后制作的实物也不尽相同,比较圆满的完成了课程设计。全部课程设计题目如表2所示。前16个题目主要是采用模拟电子技术的知识来完成的,其余14个题目主要依靠数字电子技术的知识来完成。
2.2仿真电路设计
随着电子技术的不断发展,电子设计自动化技术(EDA,ElectronicsDesignAutomation)已经成为实用电路设计过程中不可忽视的重要手段[4]。现在流行的EDA软件有很多,比较常用的有Proteus、Multisim和EWB。EWB是其中相对简单好用的一种仿真软件,也是这次课程设计中学生们较为常用的一种软件。通过仿真软件的应用,学生可以对自己的设计思路进行验证,还不用担心损坏元器件。当设计好的电路能在仿真软件中达到预期的效果后,再进行实物的搭建就会事倍功半了。但是仿真软件也存在一定的问题,例如,在电路仿真时,二极管、数码管等器件即使不接限流电阻也不会烧毁,但是在实物搭建中如果也不接限流电阻,往往就会烧坏这些器件。这也是实物搭建过程中需要注意的事项。
2.3实物搭建
实物搭建是和仿真电路设计几乎同样费时甚至更为费时的过程。电路越复杂,实物搭建的过程就越长。因为条件所限,一部分同学设计的电路在面包板上搭建完成,一部分同学设计的电路通过实物焊接来完成。而在面包板上搭建的电路因为接触不良,导线连接错误等问题,常常会出现电路搭建好后却不能得到预期效果的情况。事后寻找错误原因时却并不那么容易找到问题所在。有时候寻找问题花费的时间往往比重新搭建一遍电路还要长。所以电路的搭建最好在一开始就细心认真,争取一次成功。
2.4课程设计评分
课程设计历经表1所示6个环节,评分时针对其中的4个主要环节,也即仿真电路设计、实物搭建情况、设计报告完成情况、答辩情况,分别进行评分,从而得到最终成绩。课程设计各环节占总成绩百分比情况如表3所示。最后要求学生提交仿真电路、设计报告和答辩PPT的电子版,以及打印好的纸质设计报告。
3总结
通过电子技术课程设计,学生们在2周的时间之内完成了一个实用电路的设计和实现,培养了学生正确的设计思想,严肃认真、实事求是的科学态度和勇于探索的创新精神;促使学生综合运用所学的电子技术知识对工程实际问题进行分析和解决。通过课程设计,使学生对于仿真软件的使用和电子产品实物的搭建、焊接能力得到训练和提高[5-6]。然而,在整个课程设计过程中也发现了一些值得思考的问题,希望在以后的课程设计过程中能够进行改进。
(1)题目难易程度不尽相同。
尽管题目组老师尽力使得每个题目都难易相当,但是还是存在有些题目容易些,有些题目难一些的情况。导致学生们完成的进度不一致,最后成绩评定不能完全公平。建议在以后的课程设计中,对于难易程度不同的题目设置不同的难度系数,这样在学生自由择题的时候就会慎重选择题目了。
(2)实物搭建方法最好统一。
采用面包板搭建简单的电路是非常方便快捷的,电路改错也很方便。然而当电路变得复杂时,面包板就不是最好的选择了。因此以后的课程设计可以考虑采用万能板来进行实物搭建,既锻炼了学生在万能板上进行实物电路搭建的能力,还能锻炼学生的实物焊接能力。虽然存在一些不足,但是学生们的收获依然很大。有的学生甚至表示:两周的课程设计做完,感觉自己收获的知识比一学期的理论学习还要多。虽然不排除有夸张的成分,但是也间接体现了学生在电子技术课程设计中确实获益匪浅,这也是设立这门课程设计的初衷和希望达到的目的。
参考文献:
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[2]王美玲,陶涛鑫君,,等.基于PSoC的数字电子技术教学改革探索[J].实验室研究与探索,2014(08):162-165.
[3]孙炳.模拟电子技术与数字电子技术的优势比较[J].电子技术与软件工程,2015(16):146.
[4]徐晓霞.基于EDA的电子技术课程设计探究[J].电子测试,2015(05):148-150.
[5]李宁,罗琴娟,钱桦,等.数字电子技术自主设计性实验教学实践及分析[J].实验技术与管理,2015(06):161-163.
[6]张钰玲,甘昕艳.Proteus仿真在数字电子技术课程中的应用[J].桂林电子科技大学学报,2008(06):530-532.
关键词: 电子技术课程设计 教学设计 教学过程
电子技术课程设计是在电子技术实验的基础上进行的综合性的实验训练,是电子技术课程的实践性教学环节,是对电子类和其他相近专业学生进行综合能力培养的实践课程,对于全面、系统、深入地理解与掌握电子系统的知识、设计方法具有重要的教学意义。
1.电子技术课程设计的重点与要求
本课程的重点是电路设计,内容侧重综合应用所学知识,设计制作较为复杂的功能电路或小型电子系统。一般给出实验任务和设计要求,通过电路方案设计、电路设计、电路安装调试和指标测试、撰写实验报告等过程,培养学生综合运用所学知识解决实际问题的能力,提高电路设计水平和实验技能。在实践中着重培养学生系统设计的综合分析问题和解决问题的能力,培养学生创新实践的能力。
电子技术课程设计一般要求学生根据题目要求,通过查阅资料、调查研究等,独立完成方案设计、元器件选择、电路设计、仿真分析、电路的安装调试及指标测试,并独立写出严谨的、文理通顺的实验报告。
具体地说,学生通过课程设计教学实践,应达到以下基本要求:建立电子系统的概念,综合运用电子技术课程中所学习到的理论知识完成一个电子系统的设计;掌握电子系统设计的基本方法,了解电子系统设计中的关键技术;进一步熟悉常用电子器件的类型和特性,掌握合理选用器件的原则;掌握查阅有关资料和使用器件手册的基本方法;掌握用电子设计自动化软件设计与仿真电路系统的基本方法;进一步熟悉电子仪器的正确使用方法;学会撰写课程设计总结报告;培养严肃认真的工作作风和严谨的科学态度。
2.电子技术课程设计的教学过程
电子技术课程设计是在教师指导下,学生独立完成课题,达到对学生理论与实践相结合的综合性训练,要求本课程设计涵盖模拟电路知识和数字电路知识,因此课程设计的选题要求包含数字电子技术和模拟电子技术。
教学环节可以分为以下四个部分。
2.1课堂讲授。
课程设计开始前,需要确定指导老师。由指导老师通过两学时的教学,明确课程设计的要求,主要内容包括课程介绍、教学安排、成绩评定方法等。
在课堂教学环节中,指导老师介绍课题的基本情况与要求,要求学生从多个课题中选择一个。
2.2设计与调试环节。
2.2.1前期准备、方案及电路设计。
前期准备包括选择题目、查找资料、确定方案、电路设计、电路仿真等。在确定方案时要求学生认真阅读教材,根据技术指标,进行方案分析、论证和计算,独立完成设计。设计工作内容如下:题目分析、系统结构设计、具体电路设计。
学生根据所选课题的任务、要求和条件进行总体方案的设计,通过论证与选择,确定总体方案。此后是对方案中单元电路进行选择和设计计算,称为预设计阶段,包括元器件的选用和电路参数的计算。最后画出总体电路图(原理图和布线图),此阶段约占课程设计总学时的30%。
2.2.2在实验室进行电路安装、调试,指标测试等。
在安装与调试这个阶段,要求学生运用所学的知识进行安装和调试,达到任务书的各项技术指标。
预设计经指导教师审查通过后,学生即可购买所需元器件等材料,并在实验箱上或试验板上组装电路。运用测试仪表调试电路、排除电路故障、调整元器件、修改电路(并制作相应电路板),使之达到设计指标要求。此阶段往往是课程设计的重点与难点,所需时间约占总学时的50%。
2.3撰写总结报告,总结交流与讨论。
撰写课程设计的总结报告是对学生写科学论文和科研总结报告能力的训练。学生写报告,不仅要对设计、组装、调试的内容进行全面总结,而且要把实践内容上升到理论高度。总结报告应包括以下方面:系统任务与分析、方案选择与可行性论证、单元电路的设计、参数计算及元器件选择、元件清单和参考资料目录。除此之外,还应对以下几部分进行说明:设计进程记录,设计方案说明、比较,实际电路图,功能与指标测试结果,存在的问题及改进意见,等等。
总结报告具体内容如下:课题名称、内容摘要、设计内容及要求、比较和选择设计的系统方案、画出系统框图、单元电路设计、参数计算和器件选择。画出完整的电路图,并说明电路的工作原理。组装调试的内容,包括使用的主要仪器和仪表;调试电路的方法和技巧;测试的数据和波形并与计算结果比较分析;调试中出现的故障、原因及排除方法。总结设计电路的特点和方案的优缺点,指出课题的核心及实用价值,列出系统需要的元器件清单,列出参考文献,收获、体会,并对本次设计提出建议。
2.4成绩评定。
课程的实践性不仅体现实际操作能力,而且体现独立完成设计和分析的能力。因此,课程设计的考核分为以下部分:设计方案的正确性与合理性。设计成品:观察实验现象,是否达到技术要求。(安装工艺水平、调试中分析解决问题的能力)实验报告:实验报告应具有设计题目、技术指标、实现方案、测试数据、出现的问题与解决方法、收获体会等。课程设计答辩:考查学生实际掌握的能力和表达能力,设计过程中的学习态度、工作作风和科学精神及创新精神,等等。
3.电子技术课程设计的步骤
在“电子技术基础”理论课程教学中,通常只介绍单元电路的设计。然而,一个实用的电子电路通常是由若干个单元电路组成的。通常将规模较小、功能单一的电子电路称为单元电路。因此,一个电子系统的设计不仅包括单元电路的设计,还包括总体电路的系统设计(总体电路由哪些单元电路构成,以及单元电路之间如何连接,等等)。随着微电子技术的发展,各种通用和专用的模拟和数字集成电路大量涌现,电子系统的设计除了单元电路的设计外,还包括集成电路的合理选用。电子电路的系统设计越来越重要,不过从教学训练角度出发,课程设计仍应保留一定的单元电路内容。
电子系统分为模拟型、数字型及两者兼而有之的混合型三种。
虽然模拟电路和数字电路设计的方法有所不同(尤其单元电路的设计),但总体电路的设计步骤是基本相同的。
电子电路的一般设计方法与步骤包括:总体方案的设计与方案论证、单元电路的设计、单元电路间的连接方法、绘制总体电路草图、关键电路试验、EDA仿真、绘制正式的总体电路图等。
4.电子技术课程设计的效果
学生经过这样系统训练后,各方面技能都通过考核,为后续课程的学习打下了扎实的基础。
参考文献:
[1]高吉祥,易凡,丁文霞等.电子技术基础实验与课程设计(第二版)[M].北京:电子工业出版社,2006.
[2]杨志忠,华沙,康广荃.电子技术课程设计[M].北京:机械工业出版社,2008.
[3]彭介华.电子技术课程设计指导[M].北京:高等教育出版社,2008.
电子技术课程设计是电类专业学生学习完数字电子技术和模拟电子技术理论课及实验课之后的重要的理论和实践综合设计环节,是学生掌握和具备电子技术基础知识和单元电路的设计能力之后,进一步学习电子电路系统的设计方法和实验方法,是把理论运用到实践中进行再体会,着重提高学生分析问题和解决问题的能力,培养学生的创新精神,为以后从事电子系统设计和开发应用打好基础。如何在这一环节启发学生人创新意识和实践能力,并掌握电子设计的新技术新方法是一个值得不断探索的课题[1,2,3]。近年来,随着EDA技术的普及与应用,将EDA技术引入到电子技术课程设计中,在培养学生综合能力和工程设计能力方面作了一些探索和尝试,经过几个学期的实践取得了较好的效果。
1传统电子技术课程设计教学的弊端
传统的电子技术课程设计的教学过程中有一些弊端,主要表现在以下几个方面。第一受到教学经费及实验场地和实验时间的制约,辅导教师缺少;第二,课程设计题目狭隘,缺少个性,有的课程设计题目向乎是纸上谈兵,设计过程枯燥乏味;第三,学生综合能力培养受到限制,阻碍了学生创新能力的发展和发挥,导致学生对课程设计兴趣降低,不利于学生主动探索精神的培养。
2电子技术课程设计的教学改革
2.1教学方法的改革
电子设计自动化(EDA)技术是当前工程设计的新技术,它的应用使得电子系统的设计手段产生了深刻的变革[4,5,6,7]。在教学中采用虚实结合法,“虚”是指学生在完成电子系统的初步设计方案以后,用应用软件对整体电路进行仿真,验证设计方案的或能,修改方案设计中的原理性错误。“实”是指学生对所设计的电路在实验室进行实物制作。虚实结合法中“虚”是手段,“实”是目的,虚拟仿真不受实物实验条件的限制,能够拓宽学生的设计思路,实物制件与调试是最终实现的结果。虚实结合法进行电子课程设计的流程如图1所示:1)选题及方案设计:根据课程设计的预期目标,提出几个不同的、难度大体相当的、具有实用性的电子电路设计题目及性能指标,由小组成员集体讨论选择设计题目,组织小组成员查找相关资料,并要求小组成员每人都提出自己的初步设计方案。然后小组成员讨论各自的方案,相互提出修改意见,发挥团体精神,集思广益,最后确定设计方案。2)电路虚拟仿真:电子设计自动化是当前工程设计的新技术,它的应用使得电子系统的分析设计手段产生了深刻的变革,是电类学生从事工程技术工作必须掌握的技能。在学生根据设计课题初步确定方案后,要求先在虚拟仿真台上对设计方案进行仿真,观察电路功能是否满足设计要求,分析主要元器件参数对电路指标的影响,初步了解电路的工作情况,适当更改元件参数使之达到技术指标的要求,为电路的实际调试做准备。3)实物制作及调试:对实物电路进行安装,可以培养学生严谨、求真的科学态度和认真踏实的工作作风。从实物的制作及连接可以让学生接触实际中使用的元器件及识别,观察实际元件的外形及标称方法,可以在实物制作中提高焊接的技能以及集成芯片和面包板的使用。调试技术是工程技术人员必须熟练掌握的基本技能,在加信号的情况下进行单元电路的调试,单元电路能正常工作后再逐步扩大调试范围,直到完全符合设计要求。调试完毕后,比较电路实测的性能与计算机的虚拟仿真结果,认识虚拟仿真在电子技术设计中所起的作用,培养学生软硬件的综合应用能力。4)答辩及设计报告:答辩主要检查的提问课程设计课题的基本原理、基本设计方案、电路图等相关内容及学生的理解和掌握情况。答辩以小组为单位,采取抢答的形式,答辩题目按难易区分2-3个层次,抢答的题目难度越大则得分越高。总结报告是学生对课程设计全过程的系统总结,按规定的格式进行书写,作图要规范,通过撰写总结提高学生的方案表达能力、工程制图能力和科技写作能力等基本综合素质。
2.2设计课题内容的改进
电子技术课程设计所选的课题来源于工程实际,能够反映现实生活中的应用,并且能尽量覆盖电子技术理论的主要知识点。比如,振荡电路、组合逻辑电路、计数器、译码器、寄存器、循环脉冲发生器等,既要使大多数学生能够在规定时间顺利完成,又要使课题有一定的自由空间,以开阔学生思路,发挥学生的创造性和主动性。结合几个学期的工程实践经历,目前电子技术课程设计已经开设的题目有数字钟、数字频率计、交通灯控制、篮球比赛计时器、救护车报警器、抢答器、循环彩灯等。在选题时,学生自由选择提供的课程设计题目,也可以自拟题目。
3教学的收效
上述教学实践极大地激发了学生的设计热情,从学生所写的课程设计总结来看,大多数学生在不同方面都有很大收获。3.1激发了学生的积极性学生感觉到利用所学的电子技术知识可以实实在在的做出电路来,提高了学生对所学专业知识的信心,激发了学习理论课的热情。3.2掌握开展实践活动的科学方法学生对开展工程实践活动的科学方法和步骤有了切身体会,为进一步学习其它专业课的设计和以后的专业工作奠定了基础。3.3增强了团队合作能力以团队合作的形式完成任务,分别查找资料、模块设计、电路调试等从而使学生在设计过程中学会相互沟通协调,相互支持配合,增强了责任感和团队合作能力。
4结束语
通过虚实结合法,利用电子设计自动化技术验证课程设计中电路工作的技术指标,缩短硬件电路的调试时间,提高设计的效率,为用实物进行电路安装和调试提供依据,增强课程设计的灵活性和创新性。通过虚实结合法,使学生能感受到所学知识可以实实在在的做出东西来,激发学习的热情,培养学生掌握开展实践活动的科学方法,增强学生团队合作意识,达到全面培养学生综合能力和素质的效果,也使电子技术课程设计课程取得较好的教学效果。
关键词:工作过程;教学模式;电子技术;课程设计
中图分类号:G642;TN702 文献标识码:A
一、电子技术课程设计现状
目前,有很多的高校电子技术课程还处于研究的初级阶段,在课程内容的设计和实施方面存在许多困难。但是少数的重点院校在进行了课程设计改革后都取得了良好的效果,甚至开发出了很多的课程设计项目。经探索发现限制电子技术课程设计的原因有很多,其主要的原因就是实验的安全性和经费的限制。
二、电子技术课程的工作过程定位
所谓工作过程就是指为了完成一项工作并且为了获得良好成果而实施的完整工作程序,工作过程对课程设计具有极为重要的作用,不仅要对工作任务进行归纳总结,还得分析其工作的过程,才能从中学习并掌握相应的知识与能力。要想正确地定位工作过程,就要形成以学生为本的教学定位,突出工作过程的特征,研发出项目化及课程化的教学构成体系。
三、电子技术课程的设计与教学改革
1.电子技术课程设计与内容
为了学生能在毕业后更好地就业,学校的教育应该与企业的需求相结合,以岗位需求和国家标准作为行动标准,以就业素质为基础,进行教学内容的改革,培养学生的综合素质能力。为了更加贴合就业市场,我们可以分析市场上的电子企业,针对其特点及发展趋势,制订学校的教学任务与目标;还可以根据行业中的专业技术规律分析其工作过程中的典型细节,把电子类专业的课程分为几个不同的领域分别进行指导与教学。要让学生能够在课程的学习中学会分析、计算和实际操作与设计,电子技术课程的内容选择需要以基础知识为核心,并注重可持续发展的原则,依据课程的教学内容,布置实践与理论相结合的项目任务。
2.电子技术课程设计的教学改革与实施
(1)变革教学手段。按照以工作过程为导向的任务驱动型课程的开发思路,使用各式各样以学生为本的教学手段,能够更加有效地激发学生的学习兴趣,加强教师与学生间的互动,提升学生对于电子技术这门课程的学习积极性,改善教学的效果。在课堂教学中,教师可以使用案例、演示及研究式教学方法,在课堂上增加教师的演示环节,让学生对电子器件有深刻地认识,而通过设置情境并提出问题让学生自己模拟实施的教学方式,能使学生具备解决、分析问题的能力,并在学习的过程中互相学习、交流思路。在实践教学的过程中,教师可以使用现场教学、项目教学及讨论式教学等方式,以就业为导向,通过真实的情境设置,调动学生的积极性和主动性,通过加入对工作过程学习的教学模式,达成教学一体化。
(2)完善教学资源。教学资源是课程建设与发展的基础,学校的教学资源库不仅可以丰富和规范教师的授课备课教材,为教师的教学提供更好的支 持;还可以给学生提供更好的学习平台,让学生能够通过自主学习达到学习目标。企业的原始教材库和通过实验教学完善后的资源库是学校教学资源的主要来源,要想推动教学模式的改革,提升教学的质量,并在最大限度上满足学生和教师的教学需求,就需要建立更加完善的立体化教学资源库。
(3)改进考核制度。课程考核是评判学生学习成果和衡量教师教学效果的重要标准,科学的考核制度应该要充分地体现出学生对于基本知识和实践技能的掌握程度和学习效果。可以分为三个方面进行考核,其中笔试占一半,实验成绩占五分之二,再加上平时的成绩,这样的考核方式既注重了理论知识,也没有忽视实践能力的重要性,有利于培养全面的综合性人才。
四、结语
随着电子技术的不断发展和应用,电子技术在智能化、集成化和网络化方面都表现出广泛的发展前景,但是伴随着电子技术在高校课程的开展与运用,教学过程中的弊端渐渐突显。
参考文献:
[1]严 舒,欧阳乾.新教改下电子技术课程设计教学实践探讨[J].中国信息技术教育,2014(20).
[关键词]人才需求;理论知识;实践能力;教学内容
近年来,我国各个领域都在发展,电子技术课程设计,就是数字电路教学发展以及模拟电路教学发展的结果,已经成为电子技术教学中的重点。电子技术课程设计,对学生的学习有着至关重要的影响,一方面,可以让学生学习和掌握电子系统的设计以及电子系统的调试;另一方面,能够有效提高学生的电路设计能力,促使学生掌握实验技能。为进一步发挥电子技术课程设计的作用,笔者立足电子技术教学实践,对内容改革与实践进行分析探究。
一、电子技术课程设计内容改革的原因
(一)满足学生的发展需求
随着时代的发展,学生的实际情况也在发生变化,原有的电子技术课程设计已经无法适应现代学生的实际情况,无法满足学生的发展需求。例如,原有的电子技术课程设计,其设计时间通常为15天,而课程设计的题目大多数由教师确定,然后,学生对某个电路进行焊接与调试,其基本教学流程长期没有改变与创新,一个课题反复使用多年,对不断发生的时代与学生而言,课题缺乏新意和吸引力,难以激发学生的学习兴趣,导致学生无法产生学习积极性,进而导致学生对学习产生厌烦情绪,引发学生中的抄袭问题,导致教学失效,无法实现教学目标。除此以外,教学方法单一、教学模式固定,也限制了学生的发展。
(二)满足时展的要求
电子时代背景下,在电子技术教学中,只有将新技术引入课堂,并结合教学内容,不断完善实验内容体系,才能保证教学的时代性与实用性,才能培养出具有时代精神、掌握先进技术,并能将技术用于实践中的复合型人才,满足学生发展的需求,满足时代的要求,因此,电子技术课程设计内容改革是具有现实依据和现实意义的,是课程发展的必然趋势,也是时代提出的新要求。
二、电子技术课程设计内容改革的实践
(一)课题选择上,注重实用性和趣味性
对电子技术课程设计而言,在选择课题时,要立足学生的实际情况,同时,应该充分考虑课题与所教学的理论知识之间的匹配程度,此外,还要考虑课题是否具有实用性和趣味性,趣味性是保证学生的学习兴趣,实用性是保证实践具有现实意义,两者兼顾可以保证设计内容满足教学要求的同时,又满足生产的实际需求。举例而言,课题的制订选择上,可以从学生的生活实际出发,让学生亲自实践组装可以用于现实生活的声控开关,或者是可以在电压异常时及时切换电源的电力安全开关,或是让学生组装防盗报警器等。除此以外,教师还可以选择音乐彩灯控制等新颖、有趣的新型课题,进而激发学生的学习欲望,充分发挥学生的创造力,提高知识的应用能力。
(二)注重对综合理论知识的灵活运用
就电子技术课程设计而言,其本质是用于生活实践,通过理论知识的学习,最终解决生活中遇到的实际问题。但是,若是想要实现解决实际问题的目标,在进行教学内容设计时,就要注重对课程理论知识的灵活运用。具体而言,在课程设计过程中,作为学生,要有意识地锻炼自己全面掌握、灵活运用理论知识的能力,培养自己独立进行内容设计的能力。在学习过程中,学生可以通过查阅相关资料、进行线路设计以及元件选择,实施电路安装,实现对知识的巩固目的,提高自己对知识的利用能力,实现理论与实际两者之间的有效结合。例如,在进行数字钟电路设计这一课题时,为完成任务,学生必须将自己掌握的所有零散数字电路知识完整地整理总结,然后在实践中具体地应用各个理论知识,通过反复的练习,可以有效培养学生的设计与分析能力,挖掘学生的内在潜能,提升学生的综合能力与素质。
(三)充分考虑专业特点与需要
为拓宽学生的眼界,让学生对所学知识产生浓厚的兴趣,在进行内容设计时,教师要将专业特点、自己的专业需要作为考虑因素。例如,“电动机测速系统”设计,一方面,该设计可以广泛地应用到工业生产领域中的控制调速系统当中;另一方面,设计中的锯齿波发生器以及设计中的电压比较器两者,也与教学中的电子技术课程内容有着紧密的联系。此类设计内容,一定程度上可以加强学生对专业的认同感,有助于学习兴趣,还可以开拓学生的知识视野。此外,还可以为学生后续的深入学习,奠定扎实的专业基础,以适应未来的岗位工作。综上所述,电子技术课程设计,以专业发展过程中形成与产生的具有时代性的实践性课程,为学生的电子技术应用实践提供了机会,对专业发展有着重要的作用。因此,要保持电子技术课程设计的先进性,使其能够适应学生的实际情况,满足时代的要求。
参考文献:
[1]侯素芳,任艳频.电子技术课程设计内容改革的研究与实践[J].实验室研究与探索,2012(1):108-110.
[2]王晓丽,周浔,薛海鹰.电子技术课程设计教学改革研究与实践[J].实验技术与管理,2014(7):180-181.
关键词:电子技术;课程设计;教学改革
作者简介:金丹(1978-),女,辽宁建平人,上海电力学院电气工程学院,讲师;王鲁杨(1963-),女,天津人,上海电力学院电气工程学院,副教授。(上海 200093)
基金项目:本文系上海电力学院“085智能电网技术本科教改研究”项目的研究成果。
中图分类号:G642.0 文献标识码:A 文章编号:1007-0079(2013)02-0098-02
“电子技术课程设计”是电气与控制类工科专业本科生的必修课程,该课程的基本任务一方面是巩固和加深模拟“电子技术”、“数字电子技术”课程的学习成果和“电子技术基础实验课”中所掌握的实验技能,另一方面是培养和训练学生的科研作风及在电子技术方面的实践技能,提高学生综合运用电子技术知识解决实际问题的能力和创新能力。[1]
学生通过熟悉设计任务、查找资料、设计电路、计算机仿真、安装调试、整理总结等环节,初步掌握电子工程设计思路,了解开展科学实践的程序和步骤。学习电子产品工艺的基本知识和操作技能,培养专业学习的热情,养成良好的专业素质,为较好完成后续课程的学习和设计做准备,为将来能在工作岗位上继续学习接受新知识,进而发明创新打下良好基础。因此综合性强,实践性突出的“电子技术课程设计”对学生的训练和锻炼是其他教学环节所不能替代的,是专业建设中值得重点建设的重要环节。
一、课程设计改革目的
近年来,电子技术课程实验条件不断改善,能够适应“电子技术课程设计”对硬件设施所提出的更加灵活、更加高端的要求,为“电子技术课程设计”改革提供了硬件基础。同时,随着学生人数不断增加,电子技术课程的师资队伍也不断壮大,为丰富课程设计内容、提高课程设计水平提供了人员保证。
在这样的情况下,提出并实施“电子技术课程设计”改革,突出学生在课程设计过程中的主体地位,培养学生实践动手能力与创新能力。结合本校实际,充分利用学校现有的教学资源,提高课程设计的教学效果和水平。
二、课程设计改革中的几个措施
1.优化设计题目
好的设计题目可以激发学生的兴趣,提高学生的积极性,这种内在的学习动力不仅能够提升教学效果,而且真正寓教于乐。
题目的选择原则是内容的丰富性、实用性、趣味性、先进性、创新性。题目的难易程度要适中,能体现出对基本理论、基本概念、基本技能的综合应用。因此,选题时宜选择与生活实际相关的题目;采用的芯片为目前主流的中等规模、大规模芯片;设计成品应该是一个包含信号源、信号处理、输出显示在内的完整的小系统。例如《洗衣机控制器》题目将课堂教学与生活实际密切联系,让学生切身体会到所学课程如何在工作中应用。再例如《乒乓球游戏机》题目,将课程与游戏相联系,活泼新颖,获得了学生的喜爱。
2.采用导师制
通常的课程都是以班级为单位,每个班级配置一名教师,以往的“电子技术课程设计”也采用这种方式。由于课程设计的题目灵活度较大,也具有一定深度,所以一般每个教师只会精通两到三个设计题目,而学生就只能在这几个题目中选择。随着师资队伍地壮大,每个教师掌握两个题目,那么所有教师加在一起就一共有三十几个题目。本校希望这么多的教学资源能够为所有学生所用。因此在本次教学改革中打破班级的概念,采用导师制。所有教师的所有题目均面向全体学生开放,学生可自由选择,选择题目的同时也就选择了导师。对某个题目特别感兴趣,可以直接选择该题目。或者特别喜欢某个教师,也可以为了追随那个教师而选择他的题目。此外,每四个学生为一组,结组时也打破班级的概念,学生可自由选择合作伙伴。所以学生不仅可以选择题目、教师,也可以选择同伴,自足选择性很强。
3.采用项目教学法
以往教学模式中,教师把课程设计的电路、具体步骤都传授给学生,学生很少思考,很少质疑,更没有探索。本次改革中采用项目教学法,由教师引导,学生自主完成一个个具体的工程案例,按行动路线设计教学思路,培养学生的探索精神,提高其实践能力。
设计过程模拟实际的项目开发过程,包含项目任务下达、方案设定、软件仿真、硬件调试等各环节。体现为课程设计中的如下环节:学生选定设计题目与导师、下达任务书、确定设计方案、电路连线图仿真、电子元器件的安装与对所设计电子系统的调试、撰写课程设计报告。
为了提高学生的创新能力,强调学生自主设计,重视启发式教学。教师只在大思路上加以引导,对具体方案和设计细节不做过多干预,只起组织、引导、检查、把关和解决一些疑难问题的作用,放手让学生大胆实践,充分发挥学生的主动性和创造性。同时,为了配合广大学生大胆的发散的设计,提供了门类齐全、种类丰富的元器件供学生选择。[2]
4.提高工程意识
“电子技术课程设计”本身就是一个工程设计的缩影,具有很强的工程特性,以其为载体,培养学生的工程意识具有天然的优势。
对于一个工程的实施,所设计产品的性能并不是唯一的评价指标。设计周期、设计成本、团队配合也同样重要。为此,在课程改革中相应地采取了一些措施。首先,为了提高对设计周期地重视,在课程考核中加入了时间概念。在完成设计要求的情况下,时间使用最少的组成绩最高。另外,为了提高对设计成本的重视,在设计中引入性价比概念,对高价格器件的领用进行登记、统计与限制,推荐学生采用低价格的元器件完成相同的功能。在帮助学生提高成本概念的同时,也为学校节省资金投入。最后,为了加强团队配合,在每个组的四个人中推举一名组长,负责整个设计过程的协调。由组员共同讨论完成对项目的理解并做出具体的设计方案,然后统一调配每个成员所负责的设计任务。每个成员必须在规定的时间完成自己所负责的部分。在项目调试过程中必定会出现一些问题,而解决这些问题需要各部分的密切配合。因此要求每个人除了了解自己的设计部分以外,还必须了解其他人的设计思路。因此为了考核团队配合,在答辩中除了检验每人分管的部分外,也会检验对整个方案和设计思路的理解。
5.引入模块化设计理念
随着电子电路产业的发展,所设计的产品在功能、线路等各方面都越来越复杂。在实际的电子电路开发中,教师一般将电路划分为多个模块,每个人负责一个模块。先设计单独模块并独立调试,然后再把几个模块联调,最终将整个系统联调。尽管在课程设计中所设计的电路功能较为简单,但是为了模拟电子电路的实际开发过程,仍然希望在设计中能够引入模块化设计理念。因此,每个教师开发自己的题目时,都有意识的使所设计的电路功能齐全,保证整个系统结构完整。所以在每个题目中都包含了信号源、输入、输出、控制等多个部分,可以很方便地划分为几个模块。每组中的四个成员可自行选择设计模块。既让学生学习了电子电路的设计理念,又保证了每个学生的工作量,做到人人动手。
6.软件仿真与实物调试相结合
由于计算机软件和硬件技术的飞速发展,在电子应用领域产生了很多成熟的开发与仿真软件,为实际电子电路的开发提供了准确的保证,同时节约了大量人力物力。EWB、Protel、ORCAD、PSPIC、Multisim等都是目前较为流行的电子电路仿真软件,在实际的电子电路开发中也得到了广泛的应用。因此,在本次教学改革中,模拟实际的电子电路的开发过程共十天的课程,其设计分成五天软件仿真和五天硬件调试。前面五天学生采用自己喜欢的仿真软件设计并调试电路。调试成功后根据所设计的电路制定元器件清单,并进行第一次答辩。答辩通过后根据清单领取元器件以及面包板、导线等硬件设备。后面五天进行实物连线与调试工作,调试成功后进行第二次答辩。然后撰写课程设计总结报告并提交,完成整个课程设计过程。在此过程中,每个学生都能体会到软件仿真与实物连线各自的特点。比如软件仿真在原理性错误的排查方面具有强大的功能,而实物连线除了让学生更熟悉元器件管脚排列以外,更加让学生对元器件的时间延迟以及因此可能引起的误动作产生更深的体会,这些都是在课本以及“电子技术实验”课程中不能收获的。通过课程设计,让学生在软件设计与元器件接线调试中均得到了锻炼。
三、结束语
通过实践,笔者发现这项教学改革效果十分明显。教师们精心准备的题目引起了学生的极大兴趣;采用导师制给了学生更多的自主选择性;采用项目教学法激发了学生的自主性学习,也培养了学生的创新性思维;加入工程意识、模块化设计理念以及软硬件结合的设计方式等改革措施在不同方面让学生体会了实际电子电路的开发过程,真正将理论与实践相结合。
参考文献:
[1]江邵明,薛世华.电子技术课程设计教学改革的探讨[J].中国科技信息,2011,(17).
1电子技术课程设计计划的制定
为进一步深化“3CE”应用型创新人才培养模式和课程体系的教学改革,期间教研室课题组老师对在电子信息工程专业开设电子技术课程设计的目的意义和任务要求以及教学内容和教学方式进行了深入研讨,制定了课程设计的实施细则:①将课程设计放在短学期的18至21这4周来集中实施;②制定课程设计报告规范性材料包括存档封面、课程设计过程表格、课程设计技术报告封面、课程设计技术报告目录、课程设计技术报告正文格式、课程设计技术报告打印设置);③建立了课程设计的课题库和元器件库,以及元器件的购置领用制度;④制定了乐山师范学院“2+1”学期制短学期电子技术课程设计课程教学工作计划。为保证课程设计正规化和规范化的实施作了扎实的基础性工作。
2电子技术课程设计具体方案的落实与实施
课程设计就是按设计题目任务要求,运用课程所学知识和客观条件,完成和实现课题目标的全过程。电子技术课程设计就是在开设了模拟电路和数字电路以及实验课程之后,运用所学模电和数电知识,完成特定功能电子电路的设计、安装和调试等。这要求学生在老师的指导下独立进行查阅资料、设计方案与组织实验等工作,并写出总结报告。我们根据课程设计的特点和所要达到的目标要求,采用了开放式的教学模式,真正把课程教学转换到以学生为主体的知识运用能力、创新能力和综合素质的培养上来。课程设计教学环节及主要设计流程如下:课题选题电路设计提交元器件清单电路安装、调试撰写设计报告验收、答辩成绩评定。
2.1课题与选题
电子技术课程设计的选题是课程设计首要的第一环节,既要符合电信专业的综合培养目标,覆盖所学主干课程知识,又要体现电子技术的先进性和应用性,拓展学生的知识面,以达到学生综合运用专业技术基础知识和工程设计实践能力的培养。所以我们课题组的指导老师精心设计了20个课程设计题目,并制定了每个题目的具体设计任务和要求,以任务书的书面表格形式,供各组(每组不大于2人)学生进行选题。刚开始同学们选题只想挑选简单易做的题目,这个过程老师要悉心讲解每个课题的具体任务、要求和所要达到的目的,使学生明确自己的任务,鼓励并对选择任务多、难度较大、完成得好的课题要酌情加分。
2.2电路设计
电路设计是整个课程设计中花费时间最多的环节之一,老师首先系统讲解课程设计的设计方法,设计步骤,设计要点,并以成功的设计案例进行分析、讲授;对每一个设计题目,要求学生必须明确系统的设计任务,根据任务进行方案的选择,然后对方案中的各部分进行单元的设计、参数的计算和器件的选择,最后将各部分连在一起,画出一个符合设计要求的完整的系统电路图;指导学生要求利用EDA(电子设计自动化)技术来完成整个电路的设计与仿真。这个电路设计期间是一个仔细认真反复纠错的过程,只有电路设计通过了软件仿真各项设计指标以后,才能进行硬件电路板的设计与安装。
2.3电子电路的安装
电子电路的安装与调试在电子设计技术中占有重要位置。它是对理论设计进行检验、修改和完善的过程,任何一个新产品往往都是在安装、调试并反复改多次方能最终完成。在电路安装、调试之前,要求电路设计正确,软件仿真也通过后,提交元器件清单。虽然学生已经在大一就进行了电子安装及工艺训练课的实践,但时隔一年多,许多同学的安装焊接技术已退化,所以我们对学生进行了手把手的“师傅带徒弟”的方法来强化训练学生,严格要求学生在自己设计的PCB板或万通板上焊接时遵循以下安装原则。
(1)所有元器件在安装前应尽可能全部测试一遍,以保证所用元器件均合格。
(2)所有集成电路的安装方向要保持一致,以便于正确布线和查线。
(3)安装分立元件时应使其标志朝上或朝向易于观察的方向,以便于查找和更换。对于有极性的元件,例如电解电容器、晶体二极管等,组装时一定要特别注意,切匆搞错。
(4)为了便于查线,可根据连接线的不同作用选择不同颜色的导线。一般习惯是正电源用红色线、负电源用蓝色线、地线用黑色线、信号线用黄色线等。
(5)连线尽量做到横平竖直。连线不允许跨接在集成电路上,必须从其周围通过。同时,应尽可能做到连线不互相重叠、不从元器件上方通过。
(6)为使电路能够正常工作与调测,所有地线必须连接在一起,形成一个公共参考点。正确的安装方法和合理的布局,不仅可使电路整齐美观、工作可靠,而且便于检查、调试和排除故障。如果能在组装前先拟订出组装草图,则可获得事半功倍之效果,使安装既快又好。
2.4电子电路的调试
电路的调试对于电子装置的最终形成和达到预定的技术指标是至关重要的环节。老师详细讲解电子电路的调试步骤,指导学生在调试前要对电路进行检查,包括连线是否正确;元、器件的安装是否良好,有无短路和连接错误的地方;电源供电(包括极性)、信号源连接是否正确;电源端对地(┴)是否存在短路的情况等;通过了上述的直观检查无误后,就可转入调试。调试包括测试和调整两个方面,它是为达到电路设计指标而进行的一系列的“测量判断调整再测量”的反复过程。调试的方法通常采用先分调后联调(总调)的原则,它包括通电观察、静态调试和动态调试的过程。在调试过程中电路会不可避免出现异常工作状况,学生要学会去查找、分析故障的原因和排除故障的方法,并把它看成一次良好的学习机会。
2.5撰写设计技术报告
撰写课程设计的技术报告是对学生写科技论文和科研总结报告的能力训练。通过写报告,不仅把设计、组装、调试的内容进行全面的总结,而且把实践内容上升到理论的高度。我们对学生的设计技术报告进行了规范化的要求,技术报告应包括以下几点。
(1)课题名称。
(2)内容摘要。
(3)设计内容及要求。
(4)比较和选写设计的系统方案,画出系统框图。
(5)单元电路的设计、参数计算和器件选择。
(6)画出完整的电路图和PCB设计图,并说明电路的工作原理,截下仿真图并说明仿真数据和波形是否达到设计要求。
(7)组装调试的内容(包括使用的主要仪器仪表、电路调试的方法和技巧、测试的数据和波形与计算结果的比较、调试中出现故障的原因和排除方法等)。
(8)总结设计电路的特点和方案的优缺点,指出课题的核心及实用价值,提出改进意见和展望。列出系统所需元件清单。
(9)收获、体会。
(10)列出参考文献。
2.6验收与答辩
经过小学期的4周集中训练和实践,将自主设计的成果和作品以答辩的形式进行汇报和总结,答辩是有技巧的,答辩本身也是对学生进行综合素质、能力展示的训练,所以我们在课程设计的教学过程中也设计了这一环节,训练他们沉着冷静、自信应对在答辩过程中所遇到的所有问题。我们安排每组10分钟的答辩时间,要求先播放、阐述自己的设计幻灯(文档),然后演示自己的硬件作品,最后回答老师提出的2~3个问题。答辩过程中要求学生回答问题应该实事求是,不宜虚张声势,不懂装懂,回答问题要简明扼要;对确定自己无法回答的问题时,要态度平静地说明为什么未曾涉及这个问题的研究,不宜不着边际强行回答;有没有科学的求学态度,也是答辩的考核目的之一,千万不能给老师留下虚假狡辩的学术态度。遇到程度性问题,不能把话说得太死,恰当运用模糊词语,为自己留有余地。设计者对不同的意见要保持谦虚接纳的态度,同时要为自己的观点辩护。辩论中要客观、公正,言之有理、持之有据,语气平和,语言委婉,不能武断和伤人自尊,即使发问者有错误,也要举止文明,保持学者风度,不必将自己的观点强加于人,把自己的观点亮出来,供对方参考就可以。答辩完毕,无论气氛如何,应该有礼貌地向在场师友致谢。
3严格进行课程设计的成绩评定
教师主要根据学生课题完成质量情况即平时成绩20%+答辩及作品质量50%+技术报告30%,三个部分进行综合评定学生的课程成绩。平时成绩:主要考察学生在规定时间内是否在场并认真完成自己的设计,我们制定了工作指导、检查登记表,规定了9次师生见面辅导时间,并做好每次的指导记载。答辩及作品质量:主要验收学生的硬件作品的完成质量,采用作品演示加答辩方式来综合评定学生的答辩及作品质量成绩。技术报告:学生科技论文和科研总结报告的写作能力,我们同样制定了技术报告评分细则,主要包括:调查论证(资料的查阅与收集情况),方案设计与技能(方案的设计与选择,图形绘制与EDA软件仿真工具的掌握程度),分析与解决问题的能力(运用所学理论知识和技能去分析发现与解决实际问题),工作量工作能力与工作态度(按期圆满完成规定的任务,工作量饱满,难度较大;工作努力,遵守纪律;工作作风严谨务实),报告质量(综述简练完整,有见解;立论正确,论述充分,结论严谨合理;方案正确,分析处理科学;文字通顺,技术用语准确,符号统一,编号齐全,书写工整规范,图表完备、整洁、正确;设计有应用价值),创新(工作中有创新意识;对前人工作有改进或突破,或有独特见解)。
4结语
关键词:课程设计;实践教学;创新能力;仿真实验
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2012)09-0135-02
按照我校新修订的教学大纲的要求,电子技术课程设计是在学生修完电子技术类课程的基础上而开设的一门实践课程,以加强学生的设计能力、动手能力和综合应用的能力,为毕业设计和将来的独立工作打下良好的基础。电子技术课程设计是一门独立的必修课,以本专业某一设计为任务进行电路的分析、设计、安装和调试,最终使之成为具有特定功能的电子产品。这一实践教学环节,既加深了学生对电路电子理论知识的理解,同时还提高了学生的实践技能,实现了由知识向技能转化的能力。当前,加强各类实践性教学已经成为各高校的共识,我校在修订新版教学计划时,有针对性地突出实践教学环节的比重,开设适合本专业的课程设计题目,以培养和提高学生的综合素质。
一、电子技术课程设计存在的问题
我院为适应新的教学大纲的要求,不断探讨电子技术课程设计新的教学方法,教学质量得到一定的提高,但由于社会发展对人才的多样化和多层次化的更新需求,仍存在一些实际问题。首先是传统的电子、电气、测控、自动化等专业的电子技术课程设计题目单一、专业针对性不强。教学实践环境偏“硬”,没有加强一些优秀的设计软件的学习,和工程实际问题离得太远。其次是电子技术课程设计往往由老师将印刷好的电路板成品直接发给学生,学生按照设计好的电路原理图焊接元器件,最后进行调试。只要电路原理图连线准确,焊接点牢固,基本上都可以调试出较好的结果。然而,实践教学中发现,很多同学对电路中的各应用模块功能和具体的元器件的参数如何选择不太了解,设计的局限性限制了学生的发挥,没有达到最佳的实践效果。因此,优化电子课程设计内容,改进课程设计的实现模式,培养学生的创新能力是电子技术课程设计改革的重要方面。
二、电子技术课程设计改革的方法
1.优化电子课程设计内容。电子技术发展迅速,产品更新换代快,新技术和新方法层出不穷。为了适应这种变化,使学生们能够更好地掌握当今技术发展,高校应该优化电子课程设计这一实践环节,淘汰陈旧的元器件和设计方法,增加新的课程设计的内容和设计手段,充实教学内容。电子课程设计时间紧,任务重,要求在1.5周内完成从总体方案确定单元电路设计参数计算器件选择电路图绘制电子电路仿真焊接调试撰写设计说明书等一系列任务,这就要求同学们能对所学的内容很好地融会贯通,形成完整的知识体系,才能较好完成课程设计的环节。这就需要建立系统、科学的课程体系。即在课程设计开始之前,学生们应该修完电路、模拟电子技术和数字电子技术等相关课程,同时应该增加电子工艺实习、单片机、计算机电子辅助设计CAD和Protel软件设计电路板等一系列电路设计模块,使课程设计环节更深入、更丰富、更科学。在课程设计的选题上,指导教师应该选择具有实用性、综合性、先进性的题目,题目既不要太大,也不要过于简单,应该符合教学大纲的要求,突出理论联系实际,激发学生们对课程设计产生较浓厚的兴趣。还可以让一些动手能力强,参加过课外科技竞赛,有实战经验的同学自拟课程设计的题目,鼓励学生设计多套设计方案,自行选择器件,计算元器件参数等,拓展学生工程实践的经验和创新意识的培养。在设计过程中,指导教师及时指导与纠正错误,总结设计过程中出现的新思路和新方法,不断改进和完善设计内容。
2.改进课程设计的实现模式。传统的电子技术课程设计,根据预先设定好的方案,将插座、电子元件等在电路板上面手工连线进行焊接,然后再使用信号源、万用表等电子设备进行调试,检验一定的模拟输入信号下是否产生对应的数字信号。如果输出与输入信号不符又无法查明具体原因,就需要更换较多的元件进行试验,既浪费了大量的时间又增加了材料的损耗。随着计算机技术的飞速发展,将电子设计新技术、新方法融入到设计中,建立仿真实验平台,使学生们可以在计算机上进行电路设计和仿真,提高了效率和准确性。常用的仿真软件如Protel和Mutisim都可以根据仿真给出相关器件的参数,以及输入输出数据和波形图。我校的仿真软件选取的是Protel99SE软件,它是一个基于Windows平台的EDA设计系统,主要包含五大功能模块:原理图设计模块、印刷电路板设计模块、自动布线模块、可编程逻辑器件模块和仿真模块,它的功能模块在课程设计中可以起到验证、纠错和优化的功能,简化了设计与验证的过程。
3.注重过程,培养学生的创新能力。在实践教学环节中,设计结果虽然重要,但整个设计过程更能培养学生的创新能力和综合素质。指导教师只从设计要求和内容上进行指导,放手让学生自己去查阅资料,设计方案并进行论证。尽可能让学生走出校门,自己进行市场调研,对新的电子产品和器件有所了解,自主选择和购买。这样更能激发学生的学习热情,提高理论联系实际的能力。开放实验室管理,让学生在整个课程设计期间自由安排时间,设计、装配和调试自己设计的电路;提供网路服务,学生可以在网上下载学习资料、研究设计方案和进行相应的仿真设计;提供充足的元器件和调试所需的一切实验室设备,保证设计过程的顺利进行,为学生们提供自主宽松的学习环境。
4.完善考评制度。建立科学完善的考评制度,对学生成绩进行合理公平的评定,是保证教学质量和充分调动学生积极性的重要方面。根据课程设计的内容采取不同的侧重点进行评分,将课程设计细分为设计过程、焊接过程、调试结果和答辩等内容,按照3:3:3:1的权重综合各项分数得到最后的成绩。指导教师对每个学生的表现要把握准确,既要考虑过程的完成质量,还要考虑学生本身对理论的掌握和实际问题的联系,对有创新思维的同学要相应提高分数。
课程设计作为一项重要的实践环节,有利于学生们对理论知识的深入理解,并及时了解前沿的新技术和新方法,培养学生的创新意识,增强动手能力,为后续课程的学习和走向工作岗位打下坚实的基础。实践证明,实施的电子技术课程设计改革是有效果的,在全国和辽宁省举办的各种如“挑战杯”“大学生电子设计竞赛”等课外科技创新活动中,我校大学生均取得非常好的成绩,学生的工程实践能力和创新能力得到明显提高。
参考文献:
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关键词:电子技术;课程设计;教学改革
作者简介:成开友(1963-),男,江苏盐城人,盐城工学院电气工程学院,副教授。(江苏 盐城 224052)
中图分类号:G642.0 文献标识码:A 文章编号:1007-0079(2013)08-0045-02
“电子技术课程设计”是学完“模拟电子技术基础”和“数字电子技术基础”后配套的重要实践性教学环节,是实现基本理论知识和实际工程相联系的桥梁。学生通过“电子技术课程设计”可以将课堂上学到的理论知识与实际应用结合起来,不仅可以巩固及加深对基本理论知识的理解,还对学生动手能力和创新能力的提高起着十分重要的作用,并培养了学生正确的科学态度和科学精神。盐城工学院电类相关专业的学生都进行电子技术课程设计。为了更好地培养学生的动手能力和创新意识,学校对这门课程从内容到形式进行了有效的探索和改革,取得良好的实际效果。
一、传统课程设计中存在的主要问题
1.课程设计的题目少,内容单一、陈旧
以前,课程设计只有一个题目而且年年如此,后来改为三个,但还是太少,内容也陈旧,学生根据自己的兴趣爱好可选择的题目不多,致使学生的设计积极性不高。由于老师对设计任务给的太细,学生可发挥的空间就小,在进行预设计时难免会有学生相互抄袭的现象,不能更好地调动学生设计的积极性。
2.教学形式呆板
过去担心学生受能力的限制在规定时间内完不成设计任务,所以在课程设计开始教师总是详细讲解,并且给出具体的设计资料,将学生限制在教师指定的范围和指定的器件内,结果在同一个课题上学生给出了相同的设计方案,不利于发挥学生的主观能动性。
3.成绩的评定缺乏规范性
建立完善的成绩评定体系是保证课程设计教学质量的关键。以往的评定方法只看做出试验结果的快慢和课程设计报告的内容,不顾过程,其弊端是教师的主观性较大,评定的标准不能具体量化,很难真正反映学生的真实水平。
二、改革的方法
1.设计题目及内容的改革
对于“电子技术课程设计”题目的选择尤为重要。首先,设计的题目要够多,这样学生的可选择性才够大;其次,设计内容要新颖有趣,有一定的使用价值,每个题目都可以巩固学习电子技术课程重要的知识点,比如:电压超限报警电路的设计可巩固学习比较器和555电路以及各种逻辑门的使用;编码电子锁的设计可巩固学习触发器和门电路;多路数据巡回检测电路会用到包括寄存器、计数器、数据选择器和数据分配器等多个中等规模集成电路的内容;广告灯控制电路包括了可逆计数、逐位显示和蜂鸣报警电路等单元部分,会用到显示译码器、计数器和555电路等电子知识。指导教师在告诉学生设计题目的同时还要把实验室的现有资源给学生讲清楚,学生可在这些限定的条件下进行设计,比如:实验室可提供的触发器只有D触发器,逻辑门只有与非门。这样,学生在设计过程中用到其他的触发器和逻辑门时可以相应地改成实验室已有的器件。这就要求他们要熟练地掌握课本上的理论知识,能够随机应变。当然如果实验室确实无法提供器件,也要鼓励学生自己去购买,这使得他们熟悉了更多新型电子器件的规格和功能,提高他们亲历亲为的能力和学习兴趣。
2.预设计方案的确立
进行预设计时要鼓励学生用模块化的分析和设计方法进行设计。学生通过查阅资料,根据设计要求自行确定实施方案,给学生提供更大的自,使学生能够相对独立地进行实践,充分扬其所长。由于学生受到知识面的限制和其他主、客观原因的影响,初步的设计方案难免存在遗漏和错误,教师要对学生的设计进行把关,保证他们的设计能实现基本功能。同时,也可通过集体答疑的方式组织学生公开讲解设计方案,让学生互找问题、讨论解决方法,从而达到优化设计方案的目的。这些方法增强了教学的互动性,同时也为学生提供了充分发挥个人能力的空间,调动了学生们学习和创作的积极性。初步的设计方案确定以后就要进行仿真实验。Multisim是非常适合模拟/数字电路仿真的软件,它提供了大量的仿真元件模型,且仪器仪表种类之多是很多电子实验室无法比拟的。通过Multisim进行功能仿真可以发现一些设计中存在的问题,进一步优化设计方案,同时增强了学生学习的兴趣,加深了学生对理论知识的理解,提高了学生的实践能力,也使学生掌握了电子仿真软件的使用方法,为后续课程学习打下良好基础。最后,学生把初步的设计方案上升到理论的高度,写出一份详细的预设计报告,包括设计题目、设计任务、总体方案的设计、单元电路的设计、元器件的选择与参数计算,画出总体电路图,列出所用元器件的详细列表和参考文献。这样,做到设计思路清晰明了,为后面的安装调试做好充分的准备。
3.安装调试
按照自己的设计方案进行安装调试,是学生非常期待也是最能得到满足感的一个环节。按照预设计报告中元器件列表领取器件,然后分模块进行安装。在这个环节指导教师要引导学生注意整体布局的美观、规范,比如:电源线和地线要分开,各成一列,并分别用不同颜色的导线进行区分。在确定安装无误的情况下进行通电调试。在调试阶段,有些学生只要发现实验结果不对就手忙脚乱无从下手,指导教师要引导学生从信号输入的一端开始逐个模块进行调试,排除故障的方法要从大范围到小范围,最终找到故障的确切地点。在调试过程中要启发学生自己查找、分析原因,找到解决的方法。通过调试使学生加深对电路工作原理的理解,学会调试电路查找故障的方法。调试完毕后,不要马上拆线交给老师完事,指导老师要鼓励学生用调试好的电路做实验,例如:可以对单元电路的输出进行实际的测算,并跟理论分析结果进行比较,进一步理解电路的特性。这样做可以通过课程设计为学生提供锻炼的平台,提高学生的实践能力和学习积极性。
4.撰写总结报告
总结报告是学生对课程设计全过程的系统总结,不能等同于平时的实验报告,因此,学生应按规定的格式进行书写。总结报告的图纸要规范,所有图纸都按工程设计标准严格要求。这样可提高学生的方案表达能力、工程制图能力和科技写作能力等基本综合素质,为毕业论文的书写打下基础。
5.建立完善的成绩评定体系是保证课程设计教学质量的关键
在注重结论正确的同时,应该强调整个设计方案实施的全过程。成绩评定包含五个部分:一是预设计方案的正确性与合理性及仿真的结果,占总成绩的25%;二是实验动手能力(包括安装工艺水平、仪器使用、调试过程中分析和解决问题的能力以及创新精神等),占总成绩的30%;三是学生的答辩情况,占总成绩的10%;四是设计过程中的学习态度、工作作风和科学精神,占总成绩的10%;五是总结报告(包括方案的论证、调试过程中出现的问题及解决方法、数据处理、结果分析、收获和体会等)占总成绩的25%。这样一种相对完善的成绩评定体系使学生在课程设计的任何一个环节都能认真对待,提高了学生学习的积极性和主动性。
三、改革的效果
1.培养了学生对设计性实验的兴趣,增强了学生动手实验的信心
由于设计题目与实际紧密联系,充分调动了学生的学习热情和自觉性,学生在独立完成电路后兴奋不已,很多同学对自己设计并调试成功的电路爱不释手。
2.提高了学生多方面的能力
在动手实践设计过程中,学生们从通过查找资料给出预设计方案到互相配合着进行安装调试,最终得出实验结果,每一环节都发挥了他们的主动性和创造性,提高了分析和解决各种问题的能力以及相互合作的能力。
四、结束语
课程设计时间虽短,但在培养学生学习兴趣和实践创新能力方面成果显著,为了保证电子课程设计顺利高效进行,除了老师的正确指导外,还需要先进的实验室设备和器件的配置,并希望以后能够建立完善的实验室开放系统,将专业实践课程科学合理地进行整合,开设综合性的大实验,以达到更好的教学效果。
参考文献:
[1]粟田禾.电子技术基础课程设计的教学改革与实践[J].高职教育研究,2006,(2).
[2]李志强,等.数字电子线路课程设计的教学实践[J].西北职教,
2007,(1).
实践课程改革是应用型大学整体教学改革工作的一个重要环节。以数字电子技术课程设计为例,围绕充分激发学生自主创新能力、培养应用型人才,针对课程设计题目的选定、设计过程、考核等教学环节进行了改革与细化,通过课题自拟、实践操作多样化等方式,解决了传统教学模式对学生思维的禁锢、实验设备资源紧张等问题。
关键词:
数字电子技术课程设计;应用型;创新
数字电子技术课程设计是电气、电子、通信等专业共同具备的一个重要实践环节。学生在查阅文献的基础上,根据数字电路的特点,自行分析、设计和搭建一个实用电子产品雏形,撰写相关技术文件资料,巩固并加深在数字电子技术课程中的理论基础和实践基本操作技能;同时通过方案比较、电路制作、调试等过程,培养学生实现理论到实践的综合应用能力,为毕业设计和毕业以后从事电子技术方面的科研及开发奠定基础,因此,要求担任该课程的指导教师需具备一套完整的、针对性强的教学方案。本文结合应用技术型大学以培养生产服务一线的高层次技术技能人才为目标的特点,从课程内容、教学模式等方面对数字电子技术课程设计进行了一些改革和尝试,取得了较好的教学效果。
一、数字电子技术课程设计的教学现状分析
(一)教学内容陈旧单调目前,数字电子技术课程设计在电气、电子、通信等专业的教学内容上,通常存在以下几个问题:第一,应用类型的经典案例类型少,设计题目单一,多数教学内容大同小异,无法完全激发学生的求知欲与好奇心;第二,教学内容通用性不强,对某一具体设计题目,未采用多种设计方法设计,不能很好地培养学生打破常规思维,利用多种方法解决问题的能力;第三,教学内容层次划分不够清晰,难以实现因材施教,实施最优化的弹性教学方案。
(二)课程设计环境条件受限由于实验室设备偏向于验证型实验,可开设的创新类综合设计型实验项目较少,同时受实验室设备仪器种类少、数量不足、机房与实践操作平台分离等多种因素的制约,使得实验室资源分配紧张。另外,由于实验室仅在白天开放,使得学生能够利用实验室的时间大受限制,在培养学生动手能力方面上,难以提供充裕的时间和空间作为基础保证,也不利于学生在设计过程中保持思路的连贯性。
二、数字电子技术课程设计教学方法改革
(一)课题的选定在进行课程设计之前,教师可通过学习国内外教学资源,结合现今前沿技术,引导学生形成对该课程的感性认识,激发学习兴趣,充分调动创造创新的积极性与主动性。认真教授学生资料查询的方式,以便能快速获取有用信息。在此基础上,改革传统题目给定方式,不再由教师统一规定课程设计题目,而由学生根据自己查阅的相关资料,以围绕生活或行业企业的一线需要作为课程设计选题来源,并自主列出设计目标、预期效果及创新点。指导教师则根据学生自拟课题的难易程度、是否切实围绕实际需求进行打分,并要求学生在设计过程中必须有属于自己的创新点,以避免雷同设计的出现。学生根据课题的分值,结合自身情况,选择其中一个课题进行设计。通过这种自拟课题的方式,学生不仅学会了资料查阅方法,提高了自主学习的能力,同时解除了传统教学方式对学生思维的禁锢,使学生能够不受限制的自由发挥,提高创新能力。
(二)设计的进行由于实际生产与仿真验证之间往往存在较大的差异性,仅从理论上设计出来的电路可能在实际中存在很多问题。因此,在完成仿真设计以后,还需通过实践操作来检验所设计的电路的合格程度。学生可利用实验室现有仪器设备、面包板或万用板等多种方式,完成设计电路的实际组装与调试。该教学方式扩大了学习范围,让学生不再局限于某一种固定的方式进行思考。根据课题难易程度,学生可以通过成立小组的方式进行研究,也可以以个人的兴趣为主独立完成设计。另外,实践操作多样化,不仅可以缓解实验室资源紧张的问题,同时,学生还可以在课下利用可移动资源(面包板、万用板等)进行连续性设计,有助于保持设计思路的连贯性。
(三)细化数字电子技术课程设计考核标准数字电子技术课程设计的考核采用提交报告加答辩的形式综合评价学生的学习效果。以下是考核标准:1.报告要求:设计报告必须有统一的格式及模板,需在规定限期内完成。报告的主要内容包括课程设计名称、设计任务要求、方案的制定与选择、方案具体内容(设计原理图、电路图、布线图及其说明;元器件清单;单元电路功能描述及相关参数计算说明等)、电路调试分析以及整体设计的全面总结。2.答辩要求:答辩环节包含口试和演示操作两部分,口试部分首先要求学生对自己完成的设计内容做一个简单概述,指导教师则针对学生所设计的原理、性能、元器件选择依据、整体设计思路创新点提出问题,学生单独作答;然后进行演示操作,展示出所设计电路的功能及特点。3.成绩评定:课程设计结束以后,教师根据设计报告的质量,结合答辩情况(课题论述和问题回答情况;演示操作过程中的安装工艺水平以及调试时分析解决问题的能力),综合给出评分,其中课题自拟占总成绩的20%,设计报告占40%,答辩环节占40%。报告及答辩部分评分标准如下:及格:能够遵循实践课程的相关纪律,设计报告符合基本要求;答辩过程中对电路工作原理论述清晰,电路组装连接正确,能实现设计基本目标。中等:在及格的基础上,设计报告内容充实准确,报告撰写思路清晰,框架合理;电路板组装调试成功。良好:在中等的基础上,设计方案创新点突出;答辩演示时电路板工作稳定、可靠。优秀:在良好的基础上,电路布局布线美观大方,实现功能完善,容易操作,整体设计性价比高,调试方便。
三、教学效果评价
通过对整个数字电子技术课程设计教学环节的改革,使得学生在学习过程从各个方面得到了充分的自由发挥:命题的自主设计与创新点相结合,可以有效地启发学生进行创新思考,同时避免个别学生不动手、不思考的现象,也可有效预防雷同设计报告的出现;实践操作多样化,丰富了学生实现课程设计的手段及方法,不再局限于单一设计模式,扩大了学生接触的知识面,同时为缓解实验室设备紧张提供了一种有效的方法,学生实践时间更加自由化,为顺利完成课程设计奠定基础;细化考核方式,则为提高课程设计质量提供了有力的保障,有助于提高学生的工程素质和综合能力,为以后课程的学习打下良好的基础。
四、总结
实践培训是应用型大学最基本的育人方式之一。不断改革传统教学,优化教学模式,注重应用型、创新型人才培养,是目前多数学校教学改革中至关重要的核心内容。为实现培养应用型人才的目标,针对数字电子技术课程设计课题的选定、实践操作多样化、考核方法的细化等方面进行了一系列的改革,同时验证了该方法实施的可行性及教学效果,对于实践类课程建设的研究与探索具有重要意义。
参考文献:
[1]孙晓艳.《数字电子技术》课程设计的改革[J].机械职业教育,2007(7):59-60.
[2]张生杰.浅析数字电子技术课程设计的改革[J].考试周刊,2013(70):16-17.
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