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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
1.引言
模拟电子技术课程设计(模电设计)是电子类专业学生的第一门课程设计,它是模拟电子技术课程的重要和必要的补充。模拟电子技术课程设计的有效开展对加深模拟电子技术基本理论的理解,提高学生的设计能力、动手能力、软件仿真能力、总结报告能力及学生之间的协作协调人际交往能力都有一定的作用。总之,通过模拟电子技术课程设计课可以提高学生的综合能力。反之,模电课程设计流于形式,学生找一个简单电路焊接上应付了事,甚至电路都是别的学生代劳的。这不仅浪费时间,而且为以后的设计课程产生消极的影响,学生认为凡是设计类课程都可以混过去。并且课程设计导致消极学风,对学生专业课程的学习、职业技能的培养及未来的职业生涯都非常不利[1]-[3]。所以,研究如何搞好模电的课程设计是非常必要和重要的。根据我院多年的课程设计经验和自己的教学实践,我从思想上重视、加强过程管理、贯穿职业技能培养这三方面加强模电课程设计的教学。
2.思想上重视
课程设计是工程实践课,其目的不仅仅是巩固、深化补充和扩展理论课的教学效果,课程设计在提高学生的职业技能、工程素质和创新能力上起到关键的作用[4]。工程课程设计人数多上课分散,真正负责的教师的实际工作量比较大,如果教师责任感不强,学生不认真对待,课程设计就比较容易流于形式。首先教学管理部门应给予特殊的重视。教务处实践管理科应该亲自过问督促,亲自检查抽查学生的上课情况,并把意见和建议及时反馈给学院,以便及时纠正。建议督学对设计课程给予关注,及时提出宝贵意见。教学院长或系主任应全程跟踪管理。其次,课程设计之前要给学生开一次动员会,让学生明确课程设计的目的和意义,提出相应的要求。让学生在思想深处真正认识到课程设计的重要性和必要性,让学生积极主动地以极大的热情投入模电课程设计学习中。给学生开动员会,要求指导教师必须参加,让教师对课程设计给予足够的重视。
3.加强过程管理
(1)把好用人关(选择好指导教师)教师的良好的工作态度和工作作风具有很大的表率作用,这对学生的素质有正面的影响,教师应该表现出认真、负责、严谨、周密的态度,在指导课程设计时在设计前的准备、设计中的管理及设计后的总结中都进行精心的准备、组织和安排。选择好指导教师是非常重要的,它直接决定模电课程设计的成效。应选择对模电理论比较熟悉、实践技能比较好、责任心比较强的教师参加,不能因为要平衡工作量,而选用一些对模电理论不太熟悉、实践技能比较差的教师,这样做对学校、学生和教师都是不负责任的。这样的指导教师往往处于很尴尬的状态,学生也很茫然。学生作品出现实际问题教师不知怎么调,学生问的理论问题教师解决不了,只好硬挺或躲着学生。但这并不是说,年轻没经验的老师就不能上设计课。他们可以把模电理论好好复习,然后选择一些设计题目反复做一下,积累一些经验,经考核达到要求后再参加课程设计的指导。(2)把好选题关首先是审查指导教师所出的选题报告,选题报告应有明确的设计要求、设计目的和注意事项及所需的基本理论和主要参考书。题目应该是学生综合利用所学的模电知识,再利用参考资料能设计出来的,最好是有声光指示,可以提高学生的兴趣。但要力戒花哨,禁止超范围的设计题目,如利用数字电路做出的或者在网上等查处的高难度的电路。这样的电路学生只是照图焊接并未得到实益,教师和学生都不要有电路越复杂越好的攀比心理,要看学生是否得到实际利益,即要以有利于培养学生的职业技能和创新能能力为宗旨。选题的难度要有ABC等级,以适合不同水平的学生选做。选题也不宜过于简单,比如有的题目是设计输出电压为12伏的集成稳压电源,这样的题目仿真、焊接及报告两三个学时就完事,其他时间学生就浪费掉,学生在课程设计中也没学到什么东西,最多就相当于一次模拟电路实验。题目最好能综合放大、振荡、滤波、电源等模拟电子技术的基本内容,让学生有抓手,即所谓“跳一跳够得着”的内容,严禁过难和过于简单的题目。一个指导教师(或两位),所带的学生是一大组,一大组中的所有题目尽量涉及模电所有内容,以便学生互相交流,全面复习和提升对模电知识的理解。其次是学生选题,原则上学生要在教师出的题目中根据自己的学习状况选择适和自己的题目,但学生可根据自己的能力和爱好自选题目,自选题目的难度要适中,经过指导教师的允许。同时也要注意的是以往课程设计只允许每个同学选一个题目即“单选”,但对于能力较强的学生应支持和鼓励他“多选”。同时要求一般学生不单单熟悉自己题目的设计方法,更要在课程设计期间熟悉其他学生的设计方法(至少熟悉同组的其他题目),可以不焊接电路只做软件仿真。总之,选题要切合实际、分量适当、理论性要求高、技术性要求适当。(3)把好时间关课程设计时间选择很重要,它关系到课程设计的质量。摸电课程设计可以选择集中时间停课进行,也可以选择不停课分散进行。集中停课进行可以安排在学期初,前三周进行。这样在上学期的期末就应该把题目布置下去,学生在假期可以对模拟电子技术进行复习、查资料、简单的设计等准备工作,开学就可直接进入正题。分散时间进行效果相对较好,缺点是战线拉得较长,教师投入的工作量较大。但如果真正把课程设计搞好,还是应该选择分散时间进行,如每周两个晚上连续12周。学生可以有充足的时间对自己的设计进行完善。(4)把好验收关和成绩评定关建立三级验收制度,即组内验收,年级统一验收,学院对各组抽查验收。验收时先由各组教师组织学生进行组内验收,然后由基础电子教研室组织年级验收,最后由学院组织抽查验收。这样可引起学生和教师的充分重视,使应付了事的学生大大减少。验收时可从选题的难度、设计的情况、焊接的质量、布局的好坏及原理的叙述和回答问题等方面进行。实行两级成绩评定,即教师打分和学生打分。成绩评定工作很重要,它不仅能反映出学生设计的好坏,而且影响学生的积极性,对以后的设计课程会产生积极或消极的影响。要让设计好的学生得到好成绩,让不认真的学生不能蒙混下去。为此学生成绩可以由教师打分学生打分两部分组成,教师打分可占70%,主要有出勤成绩、报告成绩、作品质量成绩和学生对设计原理的叙述及回答教师提的问题。学生打分占30%,主要反映作品是否是自己做的及该学生在组内协作的能力。
4.贯穿职业技能培养
在模拟电路课程设计中要始终强调培养学生的基本技能的训练,如:原件识别与测试、常用仪器的使用、资料的查询和电路的仿真、焊接技术、基本设计能力、设计报告基本写作的训练及设计可行性论证的语言表达能力等。(1)设计能力培养选完题目后,学生可以根据题目的要求,选择合理的设计方案。方案确立后分组对方案进行讨论,每位学生都要对自己的设计方案进行论证,这样也锻炼学生的逻辑思维和语言表达能力,同时也可以是学生之间互相借鉴,取长补短,也对其他学生的题目的设计有所了解。教师要对学生的设计方案细致的研究,提出改进措施。(2)创新能力培养模拟电子技术课程设计要有真正的设计内容,哪管是其中的一部分,绝不能变成电路组装。如果学生只是按照教师给的电路或在网上找的电路进行组装,调试成功后上交一个作品,那就意义不大。作品必须是学生自己利用模拟电路的相关知识设计出来的,当然教师要给予相应的指导,而不能布置完题目就撒手不管。退一步说,即使个别学生按照现成的电路组装的,其中一定要再加一些自己设计的附加功能。否则就不能称得上设计,也不能培养学生的职业技能和创新能力。(3)动手能力培养焊接技术是实践技能的一项重要指标,指导教师首先要指导学生进行拆件练习,可用利用以往课程设计的废板。拆集成电路元件时可首先让学生练习使用传统的吸锡线,熟练后再练习使用吸锡烙铁进行拆卸。在正式焊接作品前,先指导学生利用旧板和拆下的旧件进行焊接练习,焊接出两个作品后再进行正式作品的焊接。焊接前应该指导学生如何进行元件布局。(4)解决问题能力的培养设计好电路,经仿真成功后就可以焊接调试。学生在焊接时往往有虚焊、漏焊、错焊等现象。学生没有经验,只能逐个元件地找,实在找不出来就只有重焊。重新焊接再不好使,学生就没有办法了,只有求助指导教师,这时指导教师往往代劳,帮助学生查出故障。这种做法是错误的,正确的方法是调试前就教会学生调试方法,教会学生如何诊断判断故障和排除故障,让学生自己调试,出现问题时教师给予及时的指导,这样可以使学生少走弯路,并且锻炼学生分析和解决实际问题的能力。调试完成之后,学生要及时总结分析问题的经验,提高对模拟电子技术课程设计的认识,为解决其他设计课中出现的问题奠定基础。
5.结语
课程设计是学生完成学习—构思—设计—实现的工程训练过,是培养工程师的最初步的训练内容。要做好模拟电路课程设计,需要先做好思想工作,让教师和学生充分重视,要制定一套严格的管理运行程序,选好教师选好题目,选择好时间,抓好三级验收、两极成绩评定和总结工作,这样才能保证模拟电路课程设计的质量,为学生后学设计课程起个好头,为学生创新能力和职业技能的培养奠定基础。
参考文献:
[1]孙晓云,张刚,杜云,刘东辉,梁国壮,韩建兵.电气信息类专业创新人才实验区建设的探索[J].电气电子教学学报,2010,32:46-47.
[2]李祖林,易杰,姚胜兴.电气信息类专业实习教学模式研究[J].电气电子教学学报,2008,4:69-70.
[3]唐朝京,涂瑞斌,库锡树,李贵林,关永峰.电子信息类大学生创新能力培养体系建设研究[J].高等教育研究学报,2009,32:88-90.
1.引言
模拟电子技术课程设计(模电设计)是电子类专业学生的第一门课程设计,它是模拟电子技术课程的重要和必要的补充。模拟电子技术课程设计的有效开展对加深模拟电子技术基本理论的理解,提高学生的设计能力、动手能力、软件仿真能力、总结报告能力及学生之间的协作协调人际交往能力都有一定的作用。总之,通过模拟电子技术课程设计课可以提高学生的综合能力。反之,模电课程设计流于形式,学生找一个简单电路焊接上应付了事,甚至电路都是别的学生代劳的。这不仅浪费时间,而且为以后的设计课程产生消极的影响,学生认为凡是设计类课程都可以混过去。并且课程设计导致消极学风,对学生专业课程的学习、职业技能的培养及未来的职业生涯都非常不利[1]-[3]。所以,研究如何搞好模电的课程设计是非常必要和重要的。根据我院多年的课程设计经验和自己的教学实践,我从思想上重视、加强过程管理、贯穿职业技能培养这三方面加强模电课程设计的教学。
2.思想上重视
课程设计是工程实践课,其目的不仅仅是巩固、深化补充和扩展理论课的教学效果,课程设计在提高学生的职业技能、工程素质和创新能力上起到关键的作用[4]。工程课程设计人数多上课分散,真正负责的教师的实际工作量比较大,如果教师责任感不强,学生不认真对待,课程设计就比较容易流于形式。首先教学管理部门应给予特殊的重视。教务处实践管理科应该亲自过问督促,亲自检查抽查学生的上课情况,并把意见和建议及时反馈给学院,以便及时纠正。建议督学对设计课程给予关注,及时提出宝贵意见。教学院长或系主任应全程跟踪管理。其次,课程设计之前要给学生开一次动员会,让学生明确课程设计的目的和意义,提出相应的要求。让学生在思想深处真正认识到课程设计的重要性和必要性,让学生积极主动地以极大的热情投入模电课程设计学习中。给学生开动员会,要求指导教师必须参加,让教师对课程设计给予足够的重视。
3.加强过程管理
(1)把好用人关(选择好指导教师)
教师的良好的工作态度和工作作风具有很大的表率作用,这对学生的素质有正面的影响,教师应该表现出认真、负责、严谨、周密的态度,在指导课程设计时在设计前的准备、设计中的管理及设计后的总结中都进行精心的准备、组织和安排。
选择好指导教师是非常重要的,它直接决定模电课程设计的成效。应选择对模电理论比较熟悉、实践技能比较好、责任心比较强的教师参加,不能因为要平衡工作量,而选用一些对模电理论不太熟悉、实践技能比较差的教师,这样做对学校、学生和教师都是不负责任的。这样的指导教师往往处于很尴尬的状态,学生也很茫然。学生作品出现实际问题教师不知怎么调,学生问的理论问题教师解决不了,只好硬挺或躲着学生。但这并不是说,年轻没经验的老师就不能上设计课。他们可以把模电理论好好复习,然后选择一些设计题目反复做一下,积累一些经验,经考核达到要求后再参加课程设计的指导。
(2)把好选题关
首先是审查指导教师所出的选题报告,选题报告应有明确的设计要求、设计目的和注意事项及所需的基本理论和主要参考书。题目应该是学生综合利用所学的模电知识,再利用参考资料能设计出来的,最好是有声光指示,可以提高学生的兴趣。但要力戒花哨,禁止超范围的设计题目,如利用数字电路做出的或者在网上等查处的高难度的电路。这样的电路学生只是照图焊接并未得到实益,教师和学生都不要有电路越复杂越好的攀比心理,要看学生是否得到实际利益,即要以有利于培养学生的职业技能和创新能能力为宗旨。选题的难度要有ABC等级,以适合不同水平的学生选做。选题也不宜过于简单,比如有的题目是设计输出电压为12伏的集成稳压电源,这样的题目仿真、焊接及报告两三个学时就完事,其他时间学生就浪费掉,学生在课程设计中也没学到什么东西,最多就相当于一次模拟电路实验。题目最好能综合放大、振荡、滤波、电源等模拟电子技术的基本内容,让学生有抓手,即所谓“跳一跳够得着”的内容,严禁过难和过于简单的题目。一个指导教师(或两位),所带的学生是一大组,一大组中的所有题目尽量涉及模电所有内容,以便学生互相交流,全面复习和提升对模电知识的理解。
其次是学生选题,原则上学生要在教师出的题目中根据自己的学习状况选择适和自己的题目,但学生可根据自己的能力和爱好自选题目,自选题目的难度要适中,经过指导教师的允许。同时也要注意的是以往课程设计只允许每个同学选一个题目即“单选”,但对于能力较强的学生应支持和鼓励他“多选”。同时要求一般学生不单单熟悉自己题目的设计方法,更要在课程设计期间熟悉其他学生的设计方法(至少熟悉同组的其他题目),可以不焊接电路只做软件仿真。总之,选题要切合实际、分量适当、理论性要求高、技术性要求适当。
(3)把好时间关
课程设计时间选择很重要,它关系到课程设计的质量。摸电课程设计可以选择集中时间停课进行,也可以选择不停课分散进行。集中停课进行可以安排在学期初,前三周进行。这样在上学期的期末就应该把题目布置下去,学生在假期可以对模拟电子技术进行复习、查资料、简单的设计等准备工作,开学就可直接进入正题。分散时间进行效果相对较好,缺点是战线拉得较长,教师投入的工作量较大。但如果真正把课程设计搞好,还是应该选择分散时间进行,如每周两个晚上连续12周。学生可以有充足的时间对自己的设计进行完善。
(4)把好验收关和成绩评定关
建立三级验收制度,即组内验收,年级统一验收,学院对各组抽查验收。验收时先由各组教师组织学生进行组内验收,然后由基础电子教研室组织年级验收,最后由学院组织抽查验收。这样可引起学生和教师的充分重视,使应付了事的学生大大减少。验收时可从选题的难度、设计的情况、焊接的质量、布局的好坏及原理的叙述和回答问题等方面进行。
实行两级成绩评定,即教师打分和学生打分。成绩评定工作很重要,它不仅能反映出学生设计的好坏,而且影响学生的积极性,对以后的设计课程会产生积极或消极的影响。要让设计好的学生得到好成绩,让不认真的学生不能蒙混下去。为此学生成绩可以由教师打分学生打分两部分组成,教师打分可占70%,主要有出勤成绩、报告成绩、作品质量成绩和学生对设计原理的叙述及回答教师提的问题。学生打分占30%,主要反映作品是否是自己做的及该学生在组内协作的能力。
4.贯穿职业技能培养
在模拟电路课程设计中要始终强调培养学生的基本技能的训练,如:原件识别与测试、常用仪器的使用、资料的查询和电路的仿真、焊接技术、基本设计能力、设计报告基本写作的训练及设计可行性论证的语言表达能力等。
(1)设计能力培养
选完题目后,学生可以根据题目的要求,选择合理的设计方案。方案确立后分组对方案进行讨论,每位学生都要对自己的设计方案进行论证,这样也锻炼学生的逻辑思维和语言表达能力,同时也可以是学生之间互相借鉴,取长补短,也对其他学生的题目的设计有所了解。教师要对学生的设计方案细致的研究,提出改进措施。
(2)创新能力培养
模拟电子技术课程设计要有真正的设计内容,哪管是其中的一部分,绝不能变成电路组装。如果学生只是按照教师给的电路或在网上找的电路进行组装,调试成功后上交一个作品,那就意义不大。作品必须是学生自己利用模拟电路的相关知识设计出来的,当然教师要给予相应的指导,而不能布置完题目就撒手不管。退一步说,即使个别学生按照现成的电路组装的,其中一定要再加一些自己设计的附加功能。否则就不能称得上设计,也不能培养学生的职业技能和创新能力。
(3)动手能力培养
焊接技术是实践技能的一项重要指标,指导教师首先要指导学生进行拆件练习,可用利用以往课程设计的废板。拆集成电路元件时可首先让学生练习使用传统的吸锡线,熟练后再练习使用吸锡烙铁进行拆卸。在正式焊接作品前,先指导学生利用旧板和拆下的旧件进行焊接练习,焊接出两个作品后再进行正式作品的焊接。焊接前应该指导学生如何进行元件布局。
(4)解决问题能力的培养
设计好电路,经仿真成功后就可以焊接调试。学生在焊接时往往有虚焊、漏焊、错焊等现象。学生没有经验,只能逐个元件地找,实在找不出来就只有重焊。重新焊接再不好使,学生就没有办法了,只有求助指导教师,这时指导教师往往代劳,帮助学生查出故障。这种做法是错误的,正确的方法是调试前就教会学生调试方法,教会学生如何诊断判断故障和排除故障,让学生自己调试,出现问题时教师给予及时的指导,这样可以使学生少走弯路,并且锻炼学生分析和解决实际问题的能力。调试完成之后,学生要及时总结分析问题的经验,提高对模拟电子技术课程设计的认识,为解决其他设计课中出现的问题奠定基础。
5.结语
课程设计是学生完成学习―构思―设计―实现的工程训练过,是培养工程师的最初步的训练内容。要做好模拟电路课程设计,需要先做好思想工作,让教师和学生充分重视,要制定一套严格的管理运行程序,选好教师选好题目,选择好时间,抓好三级验收、两极成绩评定和总结工作,这样才能保证模拟电路课程设计的质量,为学生后学设计课程起个好头,为学生创新能力和职业技能的培养奠定基础。
参考文献:
[1]孙晓云,张刚,杜云,刘东辉,梁国壮,韩建兵.电气信息类专业创新人才实验区建设的探索[J].电气电子教学学报,2010,32:46-47.
[2]李祖林,易杰,姚胜兴.电气信息类专业实习教学模式研究[J].电气电子教学学报,2008,4:69-70.
[3]唐朝京,涂瑞斌,库锡树,李贵林,关永峰.电子信息类大学生创新能力培养体系建设研究[J].高等教育研究学报,2009,32:88-90.
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2015)51-0075-03
电子技术课程设计是一门集基本理论、工程设计于一体的专业基础课程,是电子、信息类本科专业的基础必修课程。该课程是对电路分析基础、模拟电子技术、数字电子技术等前期课程所学内容的消化、巩固、总结和提高。该课程的教学不仅要求学生掌握扎实的相关课程基本理论知识,更在于通过对学生进行综合训练,培养和提高学生在电子系统方面的工程设计能力、元器件装配能力、综合调试能力。同时,也为后续课程,如单片机系统课程设计、嵌入式系统课程设计及电子系统课程设计等实践课程的开展打下良好的基础,为学生今后从事相关专业技术工作提供了必要、专业的实践技能。
一、电子技术课程设计教学的不足
根据过去几年对电子技术课程教学情况的分析,结合相关企业对电子类人才的要求,我们认为该课程在教学设计上应从下面几个问题上重点改革。
(一)课程内容与社会需求差距较大,设计题目偏少
电子技术课程主要由理论和实践两部分构成,其中实践又分为实验和课程设计。理论是基础、实验是深入、课程设计是提高,它们相辅相成构成这门课程完整的教学体系。针对课程设计,一般本科院校的教学方式较为保守,沿用传统模式,忽视了相关行业、企业所采用的新技术、新软件,不能与社会同步,学生走出校门口不能立即胜任岗位工作,而是需要通过进一步的岗前培训才能满足岗位对人才的需求。同时,设计题目和类型偏少,内容相对陈旧,学生可选择的范围也不大,导致部分学生对本门课程学习的积极性不高,也影响了本课程的教学效果。
(二)教学方法较为单一落后
本门课程的教学时间为32学时(合计不到一周的教学时间),时间较短,为了在较短的时间让学生完成设计任务,教师总是详细讲解并指定相应的资料,将学生限制在指定的范围和实验元件内,不利于培养出具有竞争意识和创新能力。且在实验讲义中,编写教师对设计题目的电路实现方案编写得较细,学生可发挥的空间较小,导致部分学生不会自己独立思考,直接采用设计提示电路,或者直接抄袭其他学生的设计方案,不能更好地调动学生独立设计的积极性。
当前我们大部分老师都采用了多媒体授课,在教学过程中,教师过分地依赖电子课件,而忽略了其他的教学方法,如课堂演示、学生上台实操等。在涉及电子设计软件的操作时,学生需要实际动手训练,边听边做效果会更好。而用电子课件进行授课时,加快了课堂授课的节奏,学生对某些知识点来不及消化,教与学缺少良好互动,学生很难与老师保持同步,使得授课效果大打折扣。
(三)实践缺乏工程化思想
在电子信息和仪器仪表领域从事电路设计基本上是以工程化的方式进行的,将一个工程分成若干个模块,再由不同的项目团队分头完成。将现代电子领域里设计公司的理念融入课堂,让学生以设计团队为单位开展实训,能够使学生走出校门后更快地适应自己的岗位,但从目前大多数学校开设的课程来看,除了毕业设计会有几个学生一起合作完成外,实验、课程设计等几乎都是学生独立完成的,很多学生抱着应付的心态随大流,没有主动思考的意识,缺乏创新思维。大多数学生只是按照老师所给电路图像搭积木一样连线,不能真正弄懂电路的意图,因此在未提供电路图时往往束手无策。严重缺乏创新思维,使得学生在走出校门后不能从事完整的工程设计,面对很多简单的项目也会缺乏信心,无法在已有的岗位基础上实现更高的突破。
(四)成绩评定体系不够完善
目前的考核制度,虽然提升了平时成绩所占比例,但仍然是应试教育模式。在成绩评定时,往往根据调试结果以及撰写的设计报告给出成绩,学生在设计、制作、调试过程中遇到的问题以及解决方案等具体实施过程没有体现出来,评定的标准不能具体量化,不能很好地反应学生在本门课程中的收获和真实水平。
二、电子技术课程设计教学的改革
(一)结合专业的社会行业需求,丰富设计题目
设置合适的设计题目是提高电子技术课程设计教学效果的关键。随着电子技术的迅速发展,新器件不断涌现,将其与课程教学紧紧结合,才能跟上时代的步伐。因此,课程设计教学改革的第一步就是结合专业的社会行业需求,根据学生的实际情况,提供足够的课程设计选题,同时保证设计课题的内容具有综合性、实用性、先进性。
首先,本设计课程为学生提供了72个设计题目(课题内容统计情况见表1),保证学生具有较大的选择空间;每一个题目具有基本功能和扩展功能,从而满足具有不同实践能力的同学的要求。其次,大部分课题的设计要求尽量使用现有的能够实现该设计的新器件,设计并完成的小电子系统实用性较强,具有相当的使用价值,可以作为电子系统课程设计和仪器仪表课程设计的基本模块,也可以作为电子竞赛和创新项目的单元电路。再次,设计题目新颖,能激发学生的设计调试兴趣;大部分课题的设计内容与专业密切结合,从而增强学生的学习积极性。最后,每个设计题目都能够尽量训练前期课程中的相关知识点,比如:巩固电路分析基础中的分压电路、电容元件特性、变压器工作原理等;模拟电子技术课程中的基本共射、共基放大电路、功率放大器、比较器电路、波形发生电路等;数字电路中各种逻辑门电路、显示译码器、数据选择/分配器、触发器、寄存器、计数器、555电路和蜂鸣报警电路的应用等。教师在布置设计任务时,针对每个设计题目,以系统框图形式给出2~3个总体设计参考方案,以高集成芯片为核心,由中规模集成电路构成各单元电路,然后组合出系统的设计方案。
课程设计除了提供5个类型72项常用的备选设计题目之外,还引入了与学科相关的科研项目的子课题作为课程设计题目,选拔一些优秀学生参与这部分课题的设计。同时结合每年的本科生创新项目,每年更新一些设计课题。以教学、科研及竞赛项目为电子技术课程设计题目,为学生创造了研究性学习的机会,提高了其实践技能。通过项目开发过程的工程磨炼,提高了学生的实践技能,激发了学生的自主创新意识,对于学生工程素质的培养发挥了较大的作用。同时,学生参与教学科研活动,可以解决创新实践活动开展中的一系列问题,促进了创新实践活动的开展。
(二)丰富课题设计内容,合理安排教学进度
电子技术课程设计一般安排在大三上下学期进行分散教学。教学学时共32学时,每周3学时,共11周。教学进度和时间安排统计情况见表2。
本着培养学生独立设计、创新实践的理念,我们改变了传统的“老师讲,学生做”的方式,少讲甚至不讲理论知识,仅是提纲挈领地给学生指引一下他们设计所要查找资料的方向,在设计的过程中,学生遇到了实际问题再进行单独答疑。
在组织方式上,参照电子竞赛的方式进行,2名学生一组。每组学生可在指定的选题中任选一个设计题目,在11周内协力完成课程设计任务。学生在课程设计期间,不仅要共同讨论设计课题和选择设计方案,还必须落实自己具体的设计任务,以达到了解和熟悉整个设计课题全过程的目的。同时由于引入了竞赛机制,不但可以增强学生的团队精神,还能发掘他们创新的潜能。
在课程设计前期,课程设计的任课教师可提前两周布置课程设计的教学任务,在这期间,完成学生的分组,两人一组自愿组合,提供课程设计题目供学生自行选择。学生选定题目后根据课题的设计要求和参数独立查阅相关资料,完成电路的初步设计。
课程设计第一阶段,完成方案设计。方案设计包括电路方框图、详细的电路原理图、电路工作原理的说明和元器件清单。完成电路设计后,学生还要使用Multisim软件完成对设计的电路进行仿真。通过软件仿真可以发现设计中存在一些的问题,进一步改善设计方案。学生掌握了电子仿真软件的使用方法,也为以后的课程学习打下基础。实验室将元件清单汇总,尽快完成元器件的准备工作。
课程设计第二阶段,完成电路原理图和PCB板绘制,并且完成PCB的制作。学生通过学习使用Protel软件,熟悉了电路布局、布线、电路板的制作过程,增强了对电子系统工程设计过程的认识。
课程设计第三阶段,完成元器件的焊接及整个系统的联调,测试技术指标。学生在教师指导下较好地完成元器件的焊接。焊接过程由低到高,分模块完成。确认安装无误后进行通电调试。在调试阶段,采用由前至后的顺序,从输入端开始逐模块调试。若存在故障,应该分模块检查,按照从大到小的范围进行排查,最终找到故障的确切地点并加以解决。学生通过对电路的调试可加深对电路工作原理的认识,学会调试、检查电路的方法。调试过程中教师要注重启发学生,自己分析查找故障位置和原因,并独立找到解决的方法。要求学生在测量完成技术指标后与理论结果进行分析比较,进一步了解电子电路学习过程中理论与实践的区别。通过课程设计为学生提供锻炼的平台,提高了学生的理论与实践能力。
课程设计第四阶段,完成并提交设计报告。设计报告包括以下部分:①系统方案论证;②各单元电路详细设计;③电路的仿真及仿真结果;④调试中出现的问题及解决方法;⑤系统测试结果;⑥心得体会。设计报告是对课程设计全过程的总结,学生要严格按规定的格式进行书写。设计报告的撰写可提高学生的表达、论证能力、科技写作能力等基本素质,为后续课程设计报告及毕业论文的撰写打下基础。
(三)改进教学方法,提高课程教学效果
在电子技术课程设计中,利用视频、图片等多媒体手段展示相关内容,可以激发学生对所选课题的兴趣。利用教学网站,提供一些跟学生课程设计题目相关的资料,学生可以随时进行查阅。同时加大实验室开放力度,课程设计的时间不局限于课堂。实行开放式管理模式,时间开放和资源开放。学生可以根据需要通过网上自由预约的形式,课余时间自行到实验室进行课程设计,实验室提供自主学习环境。由于带着任务,学生虽然没有教师时刻管理也会很自觉地进行学习。同时由于带着问题去学习,学习的效率也更高,而且这样也可以更节省实验室的教学资源。采用这种形式,增加了学生的实验时间,增强了学生进度安排的灵活性,有助于学生自主设计能力、工程能力、创新能力的培养。
(四)完善成绩评定体系
验收考核环节采取硬件实现情况、软件调试情况及考核答辩的方式。相同题目之间的小组,根据所完成项目的性能、指标及完成速度进行评定。
从电子技术课程设计这门课程的设置目的出发建立成绩评定体系(见表3):①方案设计的合理性、科学性,电路设计的正确性;②对Multisim、Protel等电路设计、仿真软件的熟练掌握程度、制作效果;③元件安装、焊接的工艺质量;④电路调试、故障排除、结果分析及回答问题的情况;⑤课程设计报告撰写。
在进行成绩评定时,注重调试效果正确的同时,应强调整个设计实施的整体情况,若部分同学的设计电路调试结果不尽如人意,只要学生能找出其中的原因,并提出相应的方法进行改进,仍可获得不错的成绩。另外,注重学生是否已掌握设计方法、制作工艺、仪器使用、调试方法、论文撰写等不同的环节,即使同组同学根据不同的表现也可给出不同的成绩。
三、结束语
电子技术课程设计是学生进行的第一个专业基础课程的课程设计。在课程改革中突出了学生创新意识及工程素质的养成,体现了“内容综合、面向工程”的特征,促进了电子技术创新教育体系的不断完善和可持续发展。通过本门课程的教学改革,丰富设计题目,且与实际联系,调动了学生的学习热情,培养了学生对设计性实验的兴趣。由于合理安排教学环节,学生经过自主查找资料和小组讨论,完成电路方框图、电路原理图、电路布线图的设计;完成对电路系统进行安装、焊接、调试、检查解除故障、测试参数;掌握了相关软件的应用。充分发挥了学生的主动性和创造性,提高了分析和解决电子电路中各种问题的能力。较为完善的课程成绩评价体系也较好地保证了课程设计的教学质量。通过后续的课程学习,学生的综合设计能力不断提高。
参考文献:
[1]贾俊荣.电子技术课程设计教学改革与实践[J].福建电脑,2013,(11):69-70
[2]佘新平.电子技术课程设计的实践教学模式探讨[J].长江大学学报(自然科学版),2010,7(1)347-348.
1.引言
数字电子技术课程设计是配合数字电子技术基础课程与实验教学的一个非常重要的教学环节。它能帮助学生巩固数字电子技术的理论知识,提高学生电子电路的设计水平,增强学生综合分析问题和解决问题的能力,培养学生的实验技能和动手能力,强化学生的创新意识,发展学生的创新思维。
如今越来越注重学生的实践动手能力,我们有必要对数字电子技术课程设计的教学进行改革,适应市场对人才的需求。
2.数字电子技术课程设计的现状及存在问题
2.1重理论,轻实践。
数字电子技术课程设计一般为期一周,学生在一周内很难完成查阅资料、选择方案、设计电路、安装调试及撰写报告的任务。由于时间紧迫,所选课题受到限制,因此大多数学生只重视理论设计,而忽视实践制作及调试,整个设计变得枯燥乏味,使得课程设计有名无实,不能真正提高学生的动手能力。
2.2选题盲目。
数字电子技术课程设计一般由指导教师拟定若干课题,学生从中选择,由于选题时间有限,学生选题带有一定的盲目性。另外,指导教师拟定的课题往往难度太大,内容太偏,使学生失去设计兴趣,过于依赖教师,加重辅导教师的负担。
2.3综合职业能力认知度较低,积极性不高。
数字电子技术一般在大二第一学期开设,学生参与的实习实训较少,大多数学生的工作岗位职业意识淡薄,综合职业能力认知度较低,在学习过程中只注重数字电子技术理论知识的学习,理论学习与实践脱节,使学生学习兴趣降低,自我怀疑,造成在数字电子技术课程设计过程中积极性不高、动手能力较差。
2.4仿真软件利用率较低。
目前,应用EDA软件进行电子线路辅助设计已经成为一种潮流。Prote1具有功能强大、操作方便等诸多优点,是目前最为流行、使用最多的EDA软件之一,在课程设计中学生完全可以利用EDA仿真软件进行电路仿真,利用Prote1软件设计印刷电路板,弥补自行设计电路的不足。由于很多学生对这些软件了解不多,现代化的软件利用率较低,与现代企业实际脱节。
3.关于数字电子技术课程设计改革的几点建议
3.1合理制订计划。
合理的课程设计计划对课程设计教学的实际效果起着很重要的作用。将数字电子技术课程设计的时间改为两周,课程设计的内容在原来的基础上增加设计制作印刷电路板及组装调试。这样,学生就有充裕的时间完成任务,充分发挥主动性,使课程设计的成果多种多样。课程设计的计划制订拟定如下:
数字电子技术课程设计计划表
3.2灵活选题,教师把关,贴近实际。
合理选题对课程设计完成的质量及学生的能力培养有很大的影响,选用实用性较强的课题能激发学生的兴趣,提高课程设计质量,增强学生的成就感。目前,随着电子技术的不断发展,各种成熟的电子电路数不胜数,为适应这一发展趋势,在平时的授课过程中,教师要为学生灌输课程设计的必要性及要求,有意识地多介绍一些常见芯片的典型应用,多提一些趣味性较强、实用性较高的题目(如电子密码锁、循环流水灯等),激发学生的学习热情,鼓励学生自由选题,指导学生合理选题,选出感兴趣的课题,这样既可进一步调动学生设计的积极性,又可减轻辅导教师的负担,还可避免以往课程设计中学生抄袭的现象。
3.3营造职业氛围,树立职业意识。
讲解现代企业的运行模式、管理理念,产品的开发、生产流程,设计时按课题对学生进行分组、分工,权责明确,将一个个设计课题当成产品去做,努力培养学生的实验技能和动手能力,启发学生的创造意识及创新思维能力,积极营造职业氛围,树立学生的职业意识,帮助学生形成社会人的基本品格。
3.4充分利用现有的仿真软件。
在授课过程中,介绍电子线路设计中的常用软件,让学生提前了解,在平时实验时就学习使用,在课程设计时鼓励学生用仿真软件进行电路仿真,用绘图软件进行绘图。
3.5合理制定评定体系。
合理的评定指标是激发学生的学习动力,对于数字电子技术课程设计可采用以下方案评定:
3.5.1审阅课程设计报告,报告占总评成绩的40%,报告要求条理清楚,格式规范,图表完备,技术用语正确等。
3.5.2现场实物测试并提问,其中指标完成占30%,外观占5%,焊点质量及布线占5%,该项占总评成绩的40%。
3.5.3集体答辩,根据组员分工情况集体答辩,该项占总评成绩的20%。
3.5.4总结分析设计、调试中出现的问题,就课题中出现的问题进行综合分析,评选出优秀作品,予以奖励。
4.结语
课程设计是数字电子技术课的一个重要实践环节,如何提高学生的创新能力、切实加强学生动手能力的培养是各高校普遍重视的问题。制订合理的设计计划、合理选题及应用先进的软件进行辅助设计等,可以激发学生对课程设计的浓厚兴趣,使学生的创造力和综合技能得到提高,为将来的毕业设计及工作打好基础。
参考文献:
中图分类号:G642
文献标识码:A
光电子学是光信息科学与技术专业一门理论与实践并重的专业基础课,是后续专业课程学习和毕业后从事光电类研究和开发重要基础。围绕“厚基础、宽口径、高素质、强实践、重创新”的人才培养模式,除了开设光电技术实验外,我们还开设了光电子学课程设计。与光电技术实验相比,光电子学课程设计更能发挥学生的主动性和创造性,学生通过课程设计过程对教学内容进行综合应用,而且把已经学过的激光技术、工程光学、物理光学、数字电子技术等相关课程的理论知识综合应用于课程设计,加强了学生的综合实践训练,知识应用能力明显提高。
1 课程设计的教学组织及实施
1.1 课程设计题目的选定
课程设计一般教学时间较短(2周左右),在这么短的时间内,如何有效培养学生将理论知识运用到实践中去的能力是一个值得探讨的问题。尽管学生对光电子学、激光技术、物理光学等相关课程的理论知识有所掌握,缺乏应用于实际的训练,难以进行复杂的系统设计。因此,在突出课程重点内容的基础上将知识面适当拓宽,着重于学生基本技能的培养,设计的题目难易适中,不宜过大过于复杂,以便让学生有一个循序渐近的学习过程。另一方面,课程设计在选题上应考虑到与当前应用领域和产业的充分结合。设计题目具有一定的实用价值,激发学生学习的主动性、积极性。为保证每个学生都有一定的工作量,达到训练效果,根据学生人数拟定题目,每个题目最多三个学生。学生根据兴趣自由选题,题目选定之后,根据设计题目的内容和任务进行小组讨论,明确个人分工,以便于进行考核与检查。
1.2 课程设计的实施
根据课程设计题目的内容和任务,学生通过文献调研,运用相关理论知识对设计题目进行分析,经过组内讨论,提出相应的设计方案,说明设计原理,对设计方案进行理论、仿真或实验等相关分析,记录相关实验现象、实验数据、遇到的问题以及解决方式等详细资料,分析设计的可行性,对原来的设计方案进行优化或更改。
1.3 课程设计的考核
课程设计的成绩分为平时成绩、设计报告和答辩三部分。平时成绩主要考核学生出勤、进度、学习态度、资料占有量等总体表现,占总成绩的20%。设计报告主要考核学生的设计报告,如设计原理的论述,方案的论证,结果的分析,书写格式等方面,占总成绩的60%。答辩主要考核学生掌握知识的准确程度、熟练程度、口头表达能力,占总成绩的20%。在评定成绩时,我们还参照每个学生在小组内的具体分工,根据承担工作量的多少进行成绩划分。
2 目前存在的一些问题
我校光信息专业建设起步较晚,课程设计教学过程中还存在一些问题,需要借鉴其他院校的教学模式,结合自身特点进行教学改革。(1)课程设计是在理论课讲授结束后进行的,两者没有有效地衔接;(2)课程设计题目是老师制定,没有有效发挥学生的主动性和创新性;(3)制定更加详细的评分标准,完善考核体系;(4)师资力量薄弱。
3 课程设计教学改革的一些举措
3.1 加强专业课教学与课程设计的衔接
课程设计光电子学课程结束之后进行的,专业课教学与课程设计教学有意识地融合与衔接十分重要。在课堂理论知识教学过程中,广泛收集资料,结合光电技术的实际范例详细剖析光电子学基本原理的应用,使枯燥的专业课教学变成类似于“案例教学”,激发学生的学习兴趣,还可以启发和引导学生理论联系实际。在专业课理论教学阶段,把课程设计的题目、任务和设计要求等相关信息作为案例告诉学生,让学生带着问题去学习,加强理论教学与课程设计的联系。因此,课程设计不再是两周时间,而是贯穿于整个专业课学习阶段,学生在课堂教学中对课程设计已经具有初步的认识和准备,进入课程设计后,节省了课程设计时间,学生有更多的时间对设计题目进行思考,设计方案更加优化,有利于学生创造性的发挥。
3.2 发挥学生的创新性,进行自主选题
课程设计具有很强的实践性,是学生将理论应用于实践的一次训练。因此,在制定课程设计题目时应与实际应用相联系。在教师制定课程设计的同时,可以组织学生根据自己的兴趣爱好自主制定设计题目,鼓励学生利用教材、文献、专利等相关资料,进行独立思考,拿出自己设想与方案。
3.3 完善考核体系
课程设计不同于专业课教学,强调的是学生的实践能力。如何监控教学过程,客观反映学生的学习成果,成为教学质量保障的重要问题。我们将课程设计的成绩分为平时成绩、设计报告和答辩三部分,并制定了相应的评分标准。学生需认真填写考勤表,详细记录自己遇到的问题和解决过程,填写小组讨论记录表,每个学生在课程设计期间的表现被如实记录,尽可能消除个别学生完全不动手的情况,让每组所有的学生都参与到课程设计中来。综合设计题目之间的差异以及学生课程设计的学习过程对学生课程设计的成绩进行评价。既激发了学生学习的积极性和主动性,又规范了教师的教学活动,有效保障了教学质量。
3.4 加强师资团队建设,增强课程设计的指导
教师指导是保障课程设计教学质量,提高学生实践能力的关键环节。在课程设计教学过程中,教师应起到组织、引导、检查以及解决问题的作用。教师要及时掌握每组学生的课程设计状况,参与小组讨论,在鼓励学生发挥主动性的同时,给予正确的引导,帮助他们解决疑难问题,以保证课程设计教学质量。
4 结束语
光电子学课程设计是培养学生实践能力的重要环节。结合本校光信息科学与技术专业的教学体系现状,我们对光电子学课程设计的组织模式进行了初步的改革与实践。在课程设计中尽可能调动学生的主观能动性,从课程设计的选题、设计内容的实现与总结答辩,都由学生自己完成,取得了较好的实践效果,提高了学生理论联系实际的能力。但仍然存在一定问题,在今后的教学中还需不断探讨,进一步提高课程设计的质量。
参考文献
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:
一、引言
在现代电子技术发展日新月异的今天,电工电子相关课程的教学模式受到了很大的冲击。随着大规模集成电路、计算机技术、信息处理技术的迅猛发展,电子系统的设计手段和方法也在不断更新。在实践教学过程中如何提高学生的实践能力,培养满足社会发展需要的优秀人才是高校工作者在教学工作中需要不断思考和探索的问题。
按照知识传授、能力培养、素质提高、协调发展的教育理念,以学生能力培养为核心,建立有利于培养学生实践能力和创新能力的实验教学体系,是北京交通大学国家级电工电子实验教学示范中心建设的目标之一。为此,示范中心设计了一系列基础性、设计性、综合性、创新性和研究性的实验内容。
为了强化电子类专业学生的综合设计能力,示范中心进行了电子类系列课程设计的教学设计。系列课程设计的教学目的是巩固加深相关电子技术课程的理论知识和综合使用技能。通过对一个具体实际应用系统的设计过程,让学生掌握系统设计的一般方法和设计流程,熟悉现代电子产品设计过程中常用的计算机辅助设计工具及其使用方法。
通过系列课程设计,加强实践环节,提高学生的实践技能,为学生在本科学习期间工程设计能力的培养打下坚实的基础。而这种工程实践能力无论是对于一名工程师还是一名研究人员都是非常重要的基本素质。
二、建设基础和建设理念
为加强实践教学,近年来示范中心开设了四门课程设计:电子技术课程设计、DSP技术课程设计、EDA技术课程设计、单片机技术课程设计。四门课程设计均单独授课、单独考核。2001年“电子电路实验系列课程改革”教学研究项目获得国家教学成果二等奖,2004年“数字电子技术课程建设的研究与实践”教学研究项目获得北京市教学成果一等奖。示范中心奠定的良好基础和全体教师的不懈努力,为课程设计的课程建设奠定了可持续发展的基础。目前电子技术课程设计的课程建设已经被列入学校精品课程建设的行列。
在课程设计的建设过程中,示范中心一贯强调具有鲜明时代特征的“一个优先、两个结合、三种意识”的教学思想。即强调师资队伍建设优先,建立一支教学水平与科研能力兼备、教育思想和知识结构先进、年龄结构合理的从事电子技术基础教学的师资队伍;强调课程建设和当前教学改革、人才培养目标相结合,课程建设和科研相结合;强调领先意识、精品意识和特色意识。按照我校“国内一流、国际知名”的发展定位来建设课程设计,使课程设计的教材、网络课程、电子教案、实验教学等内容形成立体化规模,适应时展需求。
三、课程建设与实践
先进的教学理念需要切实有效的教学方法与手段来实现,这些手段和方法需要符合学生的认知水平和教育规律。在近几年的实践教学工作中,示范中心针对课程设计的教学内容、实验教学方法、实验组织方式、考核方式等进行了研究、探索与实践。课程建设与实践工作主要表现在以下几个方面。
1.以学生为本,尊重学生的学习兴趣
“兴趣”是最好的老师,一旦学生对学习的内容产生了兴趣,那么学生的学习积极性将会得到极大的提高,学生的潜能也会得到最大的挖掘。
考虑到电子技术、单片机技术、DSP技术、EDA技术应用的广泛性和学生兴趣的迥异,目前每门课程设计均提供多个设计性题目。
在课程设计过程中,学生根据自己的兴趣自主选择设计题目。题目的难易程度有一定的差别,每个题目均有基本功能和扩展功能两个部分,基本功能是要求学生必须完成的设计工作,是对学生实践能力培养的最基本的要求;扩展功能有一定的难度,属于选做的设计工作,这部分设计工作给优秀学生提供了发展的空间。这种教学设计兼顾了不同层次学生的水平,满足分层教学的需求。课程设计中的设计题目是在充分考虑通信工程、自动化、电子科学与技术不同专业的特点,考虑了设计内容的实用性和先进性以及学生的实际情况确定的,设计题目基本符合学生的认知规律。
在进行设计选题过程中,学生不仅可以选择课程设计讲义中提供的设计题目,还可以选择讲义以外自拟的设计题目,但是需要指导教师的审核,以确定学生自拟的题目能够达到教学计划的要求,把好教学质量关。这样做不仅提高了学生的学习兴趣,同时不同题目的设计工作同时在开放的实验室进行,学生们可以互相交流,扩展了视野。
2.实验室开放,提供自主学习环境
课程设计的教学内容强调学生的学习自主性,强调学生的发展是在学生自主学习与外部条件的相互作用中完成的。
为了达到强化实践教学环节的效果,课程设计基本是集中在小学期进行。为了能够让学生自主地安排学习、设计时间,有更多的时间自主选择设计题目、优化设计方案,示范中心在开放实验室的前提下,提前一个月的时间安排设计工作,明确设计要求。通过课程设计指导教师对不同题目的设计思想、设计方案、设计流程、设计方法和调试注意事项等相关内容的介绍,让学生自主选择题目,进行方案论证,最终确定设计方案。自主性学习尊重了人的发展规律和学习规律的客观需求,是学生创新意识和创新能力形成的基本要素。
3.发挥网络教学优势,提高教学效率
由于课程设计题目多、方案多,在课程设计教学指导工作中,为了保证教学质量,提高教学效率,每位指导教师仅针对一两个设计题目精心准备教学,进行课程设计题目和内容的介绍。同时授课电子教案在示范中心的网站,方便了学生自主学习。
4.重视启发式教学
在教学中重视启发式教学,将传统的在实验室手把手的指导方式转变为启发式的引导。
在课程设计教学过程中,理论课中注重总体方案设计思想的介绍、设计步骤的讲解,注重技术课程设计过程中设计错误典型案例的介绍,以及减少设计错误的措施、调试方法和一些经验。理论教学仅介绍部分设计方案中核心芯片的功能,不提倡给学生提供具体的设计电路,注重启发式教学,鼓励学生的创新精神。
针对学生设计中出现的问题,帮助学生分析问题出现的原因,探讨解决问题的有效方法。鼓励学生自主学习,并注重学生创新能力的培养。
5.重视实践过程和学生综合素质的培养
在教学工作中,我们不仅注重学生课程设计的结果,更加重视学生的实践过程,重视学生在设计过程中的每个细节。示范中心希望通过四门独立设课的课程设计,加强学生查阅资料的能力、工艺素质、市场素质、团队精神以
及综合设计和实践能力的培养,从而达到强化学生综合实践能力目的。
课程设计的最终目标是设计完成一个功能系统的物理实现,因此购买材料、器件成为设计过程不可缺少的一个环节。在设计过程中要求学生在设计方案确定之前,进行市场调查,自己到电子市场购买元器件。这样做锻炼了学生查阅芯片资料、确定参数、寻求各器件替代品、灵活修改电路的能力。不仅培养了学生进行工程设计的成本意识,而且让学生熟悉了市场。
由于设计工作涉及面广,任务繁重,因此课程设计要求以3人小组的形式完成。学生自由组合,自己选出组长,组长根据小组选择的题目进行分工。这种方式锻炼了学生与他人之间的沟通能力和团结协作能力。在设计方案论证、资料检索、器件购买、问题分析等过程中,培养了学生的团队精神和合作意识,提高了学生的综合素质。
6.完善科学的考核制度
考核的目的是检验教与学的效果、促进教学内容的完善和教学方法的改进。目前课程设计的考核包括三个方面:设计结果、设计报告和答辩结果。设计报告有初期的总体方案设计报告和最终的设计报告。考核过程中不仅注重设计结果,更加重视设计过程,重视学生设计报告中的问题分析及解决方法,重视学生答辩过程中分析问题的能力。突出考查创新能力,多方位、多角度地考察和评价学生的能力。
四、教学方法比较
近几年示范中心尝试了三种课程设计教学方式。一是全部工作由实验室教师完成,根据自然班安排指导教师,实验室开放,学生任选设计题目。二是由实验教师和理论课教师共同承担设计指导工作,根据自然班安排指导教师,实验室开放,学生任选题目。三是实验教师和理论课教师共同指导,实验室开放,任选题目,但教师的安排不再是以班级为单位,而是以设计题目为单位,每位老师仅负责一到两个设计题目。
实验教学结果说明第三种教学方式教学效果较好,不仅指导教师人员充足,而且便于工作细化,保证了教学质量。另外,由于每个教师仅指导一至两个题目,不再是十几个题目、近百种设计方案,这样教师有更充沛的精力研究分析设计题目的教学方法和设计方案,便于精品课程的建设。
五、存在的问题和改进思想
目前存在的问题主要有两个。
《电子线路板设计与制作》是应用电子技术专业的一门核心课程,是专业技能培养与职业素质拓展的重要环节。本课程主要以企业真实电子产品的设计与制作任务为载体,面向应用电子技术专业的电子线路板生产、电子生产工艺管理、产品研发助理等岗位设置的课程。本课程重视学生在校学习与实际工作的一致性,根据学生特点、课程目标和校内外教学条件,在教学实施过程中为了更好地提高本课程的教学效果,有针对性地采取集中教学、分组实施、工学交替、任务驱动以及项目教学的组织形式。通过不断加强学生实践技能训练,实现高职教育高端技能型专门人才的培养目的。
项目教学法起源于美国,盛行于德国,适合于高职教育。所谓项目教学法是指将传统的学科体系中的知识内容转化为若干个教学项目,围绕着项目组织和展开教学,使学生直接参与项目全过程的一种教学方法[1]。学生在完成指定学习项目的同时,应用相关知识,在实践的第一线培养解决问题的综合能力。在项目教学中,学习过程成为人人参与的实践活动,注重的不仅是最终结果,而是整个项目的学习和完成过程。学生在项目实践过程中,理解和把握课程所要求的专业知识和技能,体验创新的艰辛与乐趣,培养分析问题、解决问题的能力及协作能力和团队精神等。针对高职学生的职业要求,《电子线路板设计与制作》课程的项目教学,主要以培养学生的创新能力和创新精神、良好的职业发展能力为主旨,以行业科技和社会发展的先进水平为标准,充分体现项目教学的规范性、先进性和实效性。
二、基于项目教学的《电子线路板设计与制作》课程设计的理念
(一)开发校企合作的项目化课程
高职院校的社会功能是服务社会地方经济的发展,其主要方式是进行校企合作培养行业以及社会经济发展所需要的高端技能型专门人才。因此,在学生的专业核心能力的培养方面一定要能够坚持基于行业企业的典型工作任务来实施教学。本课程通过对行业企业的典型工作岗位的调研,整合了电子行业对于人才专业技能以及综合职业能力的各项要求,通过学校教师、企业专家等进行深入研究与探讨,共同开发了适合学生学习,满足企业职业技能需求的六个学习情境,形成了完整的项目化课程。
(二)构建工作过程行动导向教学模式
在《电子线路板设计与制作》课程的教学模式中,采用了基于工作过程行动导向的教学模式。课程设计的学习情境内容都是来源于企业的实际产品的开发与制作过程。在教学过程中,首先应用项目设计任务书的形式对学生进行项目任务的布置以及任务分解。按照资讯、计划、实施、检查、评价的步骤进行电子产品的设计。然后通过对产品的功能需求分析,对设计的任务进行直观的理解,根据设计产品的特征进行产品设计的计划,并根据计划进行任务实施,在规定时间内设计完成的产品通过自查、互查以及教师查阅的方式进行产品功能的检查与分析,最后进行项目实施结果的评价分析,总结本次项目设计的得失以及完成情况等。实践证明,其构建了完整的工作过程行动导向教学模式,教学效果显著提升。
(三)推进学生为主、教师为辅的教学过程
在《电子线路板设计与制作》课程教学过程中,坚持教师主导、学生主体的教学理念。在电子产品的设计与制作过程中,教师主要是引导学生进行项目任务的分析,进行设计流程以及设计工艺的指导。对学生设计过程中的重点难点进行剖析,对设计中的相关注意事项进行总结归纳等。
(四)工学结合提高学生的综合职业素养
在《电子线路板设计与制作》课程实施项目教学过程中,引入了企业的实际产品,如通过脉冲点火器的设计与开发,培养学生进行单面板绘制的专业能力,通过欧式电烤箱的线路板设计,培养学生进行双面线路板设计所需要具备的工艺理念,而相对比较复杂电子产品单片机最小系统的电路设计,培养学生解决实际工业产品设计的综合职业能力。
三、基于项目教学的《电子线路板设计与制作》课程设计的内容
电子技术课程设计是配合电子技术课课堂教学和实验教学的一个教学环节。它能起到巩固所学知识、培养综合能力、提高实验技能、激发创新思想的作用。笔者结合多年来承担电子技术教学及其课程设计的工作经验,对该设计的各个环节提出几点看法。
一、选题时应注意的问题
一般来说。电子技术课程设计的教学任务是在集中时间内使学生通过亲自设计制作一个有实用价值的电子产品,巩固和加深在电子技术理论课中所学理论知识和在实验课中所学的实验技能。基本掌握常用电子电路的一般设计方法和步骤。亲身经历电子电路的设计和实验过程。为达到此目的,更好地完成教学任务。任课教师的主观态度和教学方法很重要,其中教师能否认真选题就是关键的一步。笔者认为。教师在选题时要考虑如下问题。
(1)不同专业的电子技术课程设计安排的学时不同,应提出不同的要求。在进度上。既要有几个小时可以完成的部分,还要有要求几十个小时才能完成的部分;在要求上,要有按部就班的部分。也要有综合性较强、需要钻研的部分。总之,要全面考虑。使得选题的适应面广、综合性强,切实保证达到预期的效果。
(2)教学上要循序渐进。加强对学生自学能力和独立工作能力的培养。鼓励创新。这也是技工教育办学的特色之所在。在实际教学环节中,教师应该为学生尽可能地提供所需查阅的资料。为学生自行探索提供便利。更大程度地发挥学生有创造性的想象力。
(3)加强学生在生产实践方面的训练。电子技术基础课程设计一般是技校学生所面对的第一次设计。它不同 某一次的某一单方面的实验。而是具有一定的系统性和完整性的设计。完成该课程设计后,学生对电子电路的设计、安装、调试、常用元器件的性能以及管脚排列等都有了更深刻的了解,使学生有一个整体的概念和设计的思路:为以后的毕业设计和工作打下良好的基础。
(4)考虑选题的实际性,强调应用。要使得题目更加结合日常生活中经常遇到的一些实际问题。或具备一定的应用前景,或结合学生专业的特点,来充分调动学生的积极性,使学生由被动变设计发展为主动设计。比如。设计应用不同场合的报警器、不同范围的稳压电源、多路智力抢答器、简易信号发生器等。在实验室允许的情况下。学生可以自行选择感兴趣的实验项目,这样有利于对学生个性的培养。
二、实施步骤
(1)授课环节 课程设计教学是学生在学习完电子技术课程(包括模拟电子电路和数字电子电路)之后进行的。学生已经有了一定的理论基础、实验技能和自学能力。课程设计应该采取以自学为主的教学方法。让学生在解决问题的实践(包括设计和实验等)中得到提高。对于初次搞电子技术课程设计的学生。要讲解常用电子电路的一般设计方法。使得学生有一个整体的感觉。而且也知道在遇到问题后。应该如何下手解决。虽然电子电路种类繁多、千差万别,但是设计的总体思路大致是一样的。比如选择总体方案、设计单元电路、选择元器件、计算参数、实验调试(电路功能的修改和测试)、方案的最后确立环节等。要启发学生根据具体实际情况。灵活掌握。授课学时在24个,不宜过多。
(2)学生独立设计阶段。这部分时间完全由学生自己掌握,要求学生完成总体方案的设计、单元电路和元器件的选择、参数的设计等。为进实验室做好准备。教师只提供必要的指导和答疑。在答疑期间应尽量鼓励学生开动脑筋。多提不同方案。进行深入分析和比较,以便做出合理的选择;引导学生既要兼顾模拟电路,也要兼顾数字电路。不要盲目热衷于数字化方案;要引导学生考虑如何保证性能可靠、降低成本、减少功耗和体积等实际问题。要让学生知道明确提出和选择一个令人满意的方案并不是很容易的事情。要学会在分析论证和设计过程中不断改进和完善,使学生意识到做什么事情也都不是一帆风顺的。遇到问题应该如何对待。如何去换个角度来思考问题。还要鼓励感兴趣的学生。除完成课程设计的基本教学任务外,对设计题目要做进一步研究。
值得注意的是,有的教师为了省事。不鼓励学生创新。而是重复以前所做的题目。这样会导致学生产生惰性,也是对学生不负责的体现。
(3)实验室动手环节。在进入该环节时。教师应该预先审核每组学生所设计的原理图。以保证没有原则性的错误。这部分是学生通过亲自动手来验证自己设计的成果的。同时也是对教师的考查。实验环节是问题比较多的部分。由于学生们一方面急于验证自己的设计效果,一方面为了提高速度。再加上学生经验的不足。往往会出现一些低级错误。比如电源没有打开、设备电源线未接、集成电路的地线不接。甚至集成电路器件插反、电源反接等。一旦出现错误后,大多数学生不是冷静地去考虑问题出现的原因,而是焦急的等待教师的帮助。所以在进实验室之前对学生要强调应注意这些问题,尽量避免上面的类似的错误。
对于学生在实验室中出现的问题,应该视具体的情况具体处理。如果有可能造成损失的就要先断电,比如电源接反、集成电路插反等。然后提示学生电源部分的故障,从电源人手开始进行检查,并告诉他们在下次通电之前,必须经过教师的检查。如果不是电源故障,则引导学生自己来查找,一是检查电路的连接,二是用所掌握的理论来分析原理图,根据信号的传输以及电压电流值来逐级排查。学生大多是只顾检查电路的连接,而忽略至关重要的第二步。这也是考查学生理论和实践联系的关键。这时教师切不可盲目直接指出问题的所在,而应该启发学生结合所学内容,自己设计的原理图,来独立分析问题。比如在CM0S集成电路的使用中,为了抗干扰,要求不使用的管脚不可以悬空,这一点在门电路中很重要。
(4)讲评及总结报告。在完成上述几个环节后,教师的讲评是必需的。针对学生在独立设计阶段和实验阶段所遇到的问题进行总结,并且对有创造性的和有个性的新颖方案予以表扬和必要的讲解。为活跃课堂气氛,可以采取大家共同讨论的方式。
设计报告很重要,要求每一个学生都必须撰写,内容包括:题目名称、任务和要求、电路原理的设计(其中含总体方案及其论证、单元电路的设计和元器件的选择、完整的电路图、主要参数等)、实验调试中的问题以及解决方法、结果、收获、体会等。该环节可以加强学生对设计报告写作能力的训练。设计完成后都应该有完整的技术报告,这是工程技术人员严谨作风和良好素质所必需的。所以对学生的设计报告要统一规格,严格要求。
三、综合评定
2)安装调试,改进完善:5d。要求在规定时间内安装调试完毕并达到技术指标,布线要求可靠并尽可能整齐,集成块数量要求尽量少。
3)撰写设计报告:1d。根据设计过程、设计结果撰写设计报告,并且行文格式要符合规范要求。
4)验收电路:0.5d。各组装调好的电路经老师、组长验收其完成情况,包括功能、布线工艺、集成块数量。
5)总结交流:0.5d。在分组总结交流的基础上写出课程设计总结报告(1周后交),必要时可以组织一次全班性的交流。如果集中进行设计实践,元件充足,这样的安排无疑是比较合理的。但由于一个学期往往同时开设多门课程,有许多课程又无法集中安排,这样给排课带来困难。由于事先又无法准确知道设计需要哪些元件,学校无法预先备有充足元件,而元件的购买在我们这里也无法在很短的时间内买到。因此,在实际教学中我们把时间分散,通常是在一个学期或半个学期内完成,每周有固定时间让老师指导学生进行设计,并进行答疑。这样学生能自由利用空闲时间进行电路设计,到实验室制作PCB板,得到实践锻炼的机会就大大增加了。
2明确设计要求,让学生心中有数
要求学生利用已学过的数字电子技术基础知识,充分发挥主动性,自行设计电路,自拟实验方案,最后完成电路设计、实验、测试、撰写设计报告等全部工作。具体是:
1)根据设计任务、技术指标对课题进行分析;通过查阅资料、理论计算,得到设计方案;选择元器件,搭接线路,实现方案;分析实验结果,写出设计总结报告。初步掌握典型数字电路的试验、设计方法。
2)通过对典型数字电路的设计和仿真,掌握利用EDA技术分析和设计电路。3)通过独立思考问题、查阅工具书、参考文献,寻找解决问题的途径;掌握常用基本电路的调试、测试的一般规律、常用测试仪器仪表的使用;对设计结果独立进行分析、评价,培养自学能力和独立分析问题、解决问题能力。
3切实加强各个实践环节,实现教学目标
数字电子技术课程设计是一个循序渐进的过程,这一过程中每一个阶段的成功与否对下一阶段及整个课程设计是否达到预期效果起着非常重要的作用[1]。因此每个环节都要十分重视,切实做好。
3.1讲解指标,明确方向
利用一定的时间给全体学生讲解教师拟出的每个题目的设计技术指标与要求,让学生充分了解题目设计的性能、指标内容及要求,以便明确设计应完成的任务。同时向学生介绍题目设计的大概思路、基本步骤和方法,这样使学生明确设计的目标和方向。
3.2双向选择,确定题目
在课程设计教学中,可由学生自己选择课题、自由组合,给学生以更多的时间和空间,有利于学生个性的发挥和创新能力的培养。实践证明,只有学生对课程设计的内容感兴趣,才会产生解决问题的兴趣,才会转化为学习的动力[2]。为了有效杜绝雷同现象,锻炼每个学生的动手能力,我们拟出了16个参考题目。先让学生根据自己的知识水平、兴趣爱好、掌握资料,选择题目;然后老师根据具体情况裁定。一般来说每个教学班大约35人,这样每个题目2~3人,并且要求学生设计电路时,可以发挥创新能力,在完成老师提出的功能基础上,可以进一步拓展电路的功能或提高电路的性能。另外,相同的题目可用不同的芯片来实现,这样学生设计内容雷同的机会就大大减少了。我们所出的题目几乎覆盖了数字电子技术各个知识面,从基本的中小规模集成电路,到随机存取存储器都包括在内,从数字钟、抢答器、交通灯到频率计、电压表、彩灯控制,这些课题既有知识性,又有实用性和趣味性。
3.3仿真设计,确定方案
EDA技术为分析和设计数字电路提供了一种全新的现代化的方法[3]。电路仿真是利用EDA系统工具的模拟功能对电路环境和电路过程进行仿真[4]。利用仿真软件辅助电路设计,提高了设计的成功率,调动了学生的兴趣和积极性。重要的是学生可以利用该软件进行自主创新设计,通过软件仿真模拟,进行各种测试分析,修改和完善自己的设计,从而大大提高学生电路设计水平和分析问题、解决问题的能力,激发他们的创新意识[5]。因此,我们先让学生根据选定题目的技术指标和要求,在计算机上进行仿真设计。有时实现同一功能,往往可有多种方案,这就要求学生从功能、性能价格比、实现的可能性等角度出发综合考虑,最终制订合理的设计方案。
3.4购买元件,检测参数
学生根据自己的设计方案,定出元件清单,上报老师。老师根据实验室的情况,确定购买的元件,进行采购。对于中规模集成电路,我们通常利用购买管脚座和共用芯片的方法,也就是学生搭建电路时,焊接的只是管脚座,芯片可反复使用,这样既可节约经费,也可避免因某些学生焊接技术差而损坏集成芯片。学生拿到元件后,必须对元件进行检测,杜绝把参数不符合要求或已损坏的元器件焊接到电路中,进一步提高了学生检测、判别元器件好坏的能力。
3.5焊接元件,搭建电路
学生根据设计方案在万能板上进行焊接搭建电路,在装配电路的时候,一定要要求学生认真仔细、一丝不苟,不要出现错接或漏接,杜绝假焊、虚焊,以避免出现人为故障。同时要求元器件在线路板上的排列规范,疏密合理,美观科学。
3.6通电测试,完善功能
焊好电路后,在老师的指导下进行通电测试,看是否达到功能指标。对某些较复杂的电路可以先对各单元的电路分别进行装配调试,达到指标要求之后,再联系起来统调。学生在课程设计中出现了故障和问题,要善于用理论与实践相结合的方法,去分析原因,要学会区分是由于接线错误造成的故障还是由于器件本身损坏而造成的故障,这样就可能较快地找出解决问题的方法和途径。在课程设计过程中,还会出现一些预先估计不到的现象,比如电路的接法没有错误,电路仿真也成功,但就是不能实现电路的某些性能指标,这就需要改变某些元件的参数或更换元器件,甚至需要修改方案。
3.7反思过程,撰写报告
作品完成后,每个学生必须认真根据自己的设计方案和设计、检测过程,撰写设计报告。报告必须完整,它包括了技术指标、方案的设计、参数的计算、元器件的选择、流程框图、原理图和装调测试中遇到的问题分析与解决方法及实验结果分析、收获、体会等内容[6]。同时要求设计报告的行文排版要符合规范要求,这样可提高学生的科技写作能力、方案表达能力。
3.8充分准备,答辩验收
每个学生必须做好验收答辩的准备,按时答辩,检测验收,最后上交作品和设计报告。在验收环节上,我们采用了答辩形式,效果很好,使学生加深了对设计的理解,熟练操作,增强技能的目的,同时,提高了表达能力,为今后的毕业设计以及工作提供了一次锻炼机会[7]。
4完善考核体系,合理评定学生成绩
建立严格的实践考核与成绩评定体系,可以有效地增强实践指导教师的责任感,公平、公正地评价学生的实践能力,提高了学生对实践课程的重视程度。对于数字电子技术课程设计我们采用了下面的评分标准:
1)设计成果(PCB板)质量,占总成绩40。主要考查学生电路设计的难易程度;电路的设计是否规范合理、美观;电路的连接、调试方法是否正确;电路的性能是否能够达到设计的要求。同时,要求学生在设计过程中,要从生产实际和现有条件出发,力争做到制作的项目具有较高的性价比。