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序論:好文章的創作是一個不斷探索和完善的過程,我們為您推薦十篇電子課程設計總結范例,希望它們能助您一臂之力,提升您的閱讀品質,帶來更深刻的閱讀感受。
在科技高速發展的今天,電子技術在人們的生活、學習、科學研究等各個領域都得到了廣泛的應用。因此在大學電子技術課程設計的教學過程中,教師如何教好,學生如何學好這門課程也成為值得我們探究的問題。
1電子技術課程設計介紹
電子技術課程設計是繼“模擬電子技術”和“數字電子技術”課程的理論學習和實驗教學之后進行的一個非常重要的實踐性教學環節。課程設計的目的旨在學生掌握和具備電子技術基礎知識與單元電路的設計能力的基礎之上,能夠綜合運用所學知識進一步學習和掌握電子電路系統的分析、設計和實現方法[1-3]。我院電子技術課程設計是針對物聯網工程專業開設的,該課程開設在第四學期,也就是大二的最后一個學期,而學生在第三學期剛學完模擬電子技術和數字電子技術基礎課程。有了這兩門課程做基石,給電子技術課程設計的順利完成打下了良好的基礎。接下來,以我院物聯網工程13本1班的電子技術課程設計的教學實施為例,對該課程的實施情況進行分析和總結。電子技術課程設計的時間安排表。
2電子技術課程設計的實施過程
2.1確定題目
在教師的指導下,學生可以自主選擇課題,并對課題的基本要求和擴展要求加深理解。然后,學生就要通過圖書館、網絡等多種途徑查閱與課題設計相關的資料,積累與課題相關的知識。物聯網13本1班共有44人,教師組總共給出30個題目,每個題目都有擴展要求,雖然有一部分同學選做了同樣的題目,但是同學們都對自己做了較高的要求,同樣的題目采用了不同的芯片,最后制作的實物也不盡相同,比較圓滿的完成了課程設計。全部課程設計題目如表2所示。前16個題目主要是采用模擬電子技術的知識來完成的,其余14個題目主要依靠數字電子技術的知識來完成。
2.2仿真電路設計
隨著電子技術的不斷發展,電子設計自動化技術(EDA,ElectronicsDesignAutomation)已經成為實用電路設計過程中不可忽視的重要手段[4]。現在流行的EDA軟件有很多,比較常用的有Proteus、Multisim和EWB。EWB是其中相對簡單好用的一種仿真軟件,也是這次課程設計中學生們較為常用的一種軟件。通過仿真軟件的應用,學生可以對自己的設計思路進行驗證,還不用擔心損壞元器件。當設計好的電路能在仿真軟件中達到預期的效果后,再進行實物的搭建就會事倍功半了。但是仿真軟件也存在一定的問題,例如,在電路仿真時,二極管、數碼管等器件即使不接限流電阻也不會燒毀,但是在實物搭建中如果也不接限流電阻,往往就會燒壞這些器件。這也是實物搭建過程中需要注意的事項。
2.3實物搭建
實物搭建是和仿真電路設計幾乎同樣費時甚至更為費時的過程。電路越復雜,實物搭建的過程就越長。因為條件所限,一部分同學設計的電路在面包板上搭建完成,一部分同學設計的電路通過實物焊接來完成。而在面包板上搭建的電路因為接觸不良,導線連接錯誤等問題,常常會出現電路搭建好后卻不能得到預期效果的情況。事后尋找錯誤原因時卻并不那么容易找到問題所在。有時候尋找問題花費的時間往往比重新搭建一遍電路還要長。所以電路的搭建最好在一開始就細心認真,爭取一次成功。
2.4課程設計評分
課程設計歷經表1所示6個環節,評分時針對其中的4個主要環節,也即仿真電路設計、實物搭建情況、設計報告完成情況、答辯情況,分別進行評分,從而得到最終成績。課程設計各環節占總成績百分比情況如表3所示。最后要求學生提交仿真電路、設計報告和答辯PPT的電子版,以及打印好的紙質設計報告。
3總結
通過電子技術課程設計,學生們在2周的時間之內完成了一個實用電路的設計和實現,培養了學生正確的設計思想,嚴肅認真、實事求是的科學態度和勇于探索的創新精神;促使學生綜合運用所學的電子技術知識對工程實際問題進行分析和解決。通過課程設計,使學生對于仿真軟件的使用和電子產品實物的搭建、焊接能力得到訓練和提高[5-6]。然而,在整個課程設計過程中也發現了一些值得思考的問題,希望在以后的課程設計過程中能夠進行改進。
(1)題目難易程度不盡相同。
盡管題目組老師盡力使得每個題目都難易相當,但是還是存在有些題目容易些,有些題目難一些的情況。導致學生們完成的進度不一致,最后成績評定不能完全公平。建議在以后的課程設計中,對于難易程度不同的題目設置不同的難度系數,這樣在學生自由擇題的時候就會慎重選擇題目了。
(2)實物搭建方法最好統一。
采用面包板搭建簡單的電路是非常方便快捷的,電路改錯也很方便。然而當電路變得復雜時,面包板就不是最好的選擇了。因此以后的課程設計可以考慮采用萬能板來進行實物搭建,既鍛煉了學生在萬能板上進行實物電路搭建的能力,還能鍛煉學生的實物焊接能力。雖然存在一些不足,但是學生們的收獲依然很大。有的學生甚至表示:兩周的課程設計做完,感覺自己收獲的知識比一學期的理論學習還要多。雖然不排除有夸張的成分,但是也間接體現了學生在電子技術課程設計中確實獲益匪淺,這也是設立這門課程設計的初衷和希望達到的目的。
參考文獻:
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本文作者:焦詠梅高艷玲徐紅作者單位:石家莊鐵道大學四方學院
課程設計內容的改革
首先,探索全系專業課程體系框架,將內容緊密聯系,增強內在邏輯性。把同一個培養能力范疇的同一類課程作為一個課程群,形成目標明確的課程群層次,把圍繞一個技能培養目標的、含有若干課程的知識點抽象出來,在更高層次上連貫起來,使該技能的培養隨課程設計的推進而不斷遞進、加深和拓展。如自動化專業的課程群層次結構。在課程群的建設基礎上,我們的課程設計題目既要考慮前后課程縱向的貫通與銜接,又要充分考慮課程橫向間的相互融合,實現整體優化。如把模擬電子、單片機、傳感器課程設計內容縱向聯系,遞進升級,模擬電子課程設計題目應做到熟練掌握器件特性及參數計算,理解電路原理,并仿真出結果,使學生通過課程設計過“三關”,即“器件關”、“分析關”和“動手關”,此階段培養了學生具備一定的硬件設計能力。在此階段基礎上進入下梯級,即單片機課程設計階段。讓學生在具備一定硬件設計能力的基礎上學習系統軟件設計,并且為了激發學生的學習興趣,把電子電路和單片機課程設計進行橫向優化組合。單片機題目要求學生應用電子電路的手段,即Protel原理圖設計PCB設計并制版,做出實物,完成程序燒錄,最終完成系統調試。結束時,學生親身經歷了硬件、軟件的每一階段,鍛煉了學生工程應用能力。此階段學生已具備了軟、硬結合的能力,為進入下一個梯級做了充足的準備。課程設計的最高梯級傳感器課程設計,即題目應綜合模電、電子電路、單片機、傳感器四類課程的理論知識,在具備軟、硬件結合的能力的基礎上,應用各類傳感器采集數據,應用單片機、電路模塊等手段完成一個應用系統的綜合設計并做出實物,例如紅外報警系統、溫度檢測系統設計、光敏元件控制系統等。培養學生結合實際應用的綜合設計能力,做到環環相扣,相輔相成,為畢業設計打下良好的基礎。
成績評定體系改革
建立完善的成績評定體系是保證課程設計教學質量的關鍵,在注重結論正確的同時,應強調整個設計方案實施的全過程。1.撰寫總結報告。總結報告是學生對課程設計全過程的總結,不能等同于平時的實驗報告,因此內容要完善,格式要規范。此環節占總成績的30%。2.實驗動手能力。包括器件選擇、仿真設計制版焊接、儀器使用、調試過程中分析和解決問題的能力以及創新精神。此環節占總成績的30%。3.學生實行全員答辯制。為避免學生互相抄襲或找人代做,我系自2009年開始施行課程設計全員答辯制度,每生5分鐘自述,10分鐘答辯,通過答辯情況給出答辯成績。此環節占總成績的40%。這樣一種相對完善的成績評定體系使學生在課程設計的任何一個環節都能認真對待,提高了學生的積極性和主動性,從而保證了課程設計的質量。
1.引言
模擬電子技術課程設計(模電設計)是電子類專業學生的第一門課程設計,它是模擬電子技術課程的重要和必要的補充。模擬電子技術課程設計的有效開展對加深模擬電子技術基本理論的理解,提高學生的設計能力、動手能力、軟件仿真能力、總結報告能力及學生之間的協作協調人際交往能力都有一定的作用。總之,通過模擬電子技術課程設計課可以提高學生的綜合能力。反之,模電課程設計流于形式,學生找一個簡單電路焊接上應付了事,甚至電路都是別的學生代勞的。這不僅浪費時間,而且為以后的設計課程產生消極的影響,學生認為凡是設計類課程都可以混過去。并且課程設計導致消極學風,對學生專業課程的學習、職業技能的培養及未來的職業生涯都非常不利[1]-[3]。所以,研究如何搞好模電的課程設計是非常必要和重要的。根據我院多年的課程設計經驗和自己的教學實踐,我從思想上重視、加強過程管理、貫穿職業技能培養這三方面加強模電課程設計的教學。
2.思想上重視
課程設計是工程實踐課,其目的不僅僅是鞏固、深化補充和擴展理論課的教學效果,課程設計在提高學生的職業技能、工程素質和創新能力上起到關鍵的作用[4]。工程課程設計人數多上課分散,真正負責的教師的實際工作量比較大,如果教師責任感不強,學生不認真對待,課程設計就比較容易流于形式。首先教學管理部門應給予特殊的重視。教務處實踐管理科應該親自過問督促,親自檢查抽查學生的上課情況,并把意見和建議及時反饋給學院,以便及時糾正。建議督學對設計課程給予關注,及時提出寶貴意見。教學院長或系主任應全程跟蹤管理。其次,課程設計之前要給學生開一次動員會,讓學生明確課程設計的目的和意義,提出相應的要求。讓學生在思想深處真正認識到課程設計的重要性和必要性,讓學生積極主動地以極大的熱情投入模電課程設計學習中。給學生開動員會,要求指導教師必須參加,讓教師對課程設計給予足夠的重視。
3.加強過程管理
(1)把好用人關(選擇好指導教師)教師的良好的工作態度和工作作風具有很大的表率作用,這對學生的素質有正面的影響,教師應該表現出認真、負責、嚴謹、周密的態度,在指導課程設計時在設計前的準備、設計中的管理及設計后的總結中都進行精心的準備、組織和安排。選擇好指導教師是非常重要的,它直接決定模電課程設計的成效。應選擇對模電理論比較熟悉、實踐技能比較好、責任心比較強的教師參加,不能因為要平衡工作量,而選用一些對模電理論不太熟悉、實踐技能比較差的教師,這樣做對學校、學生和教師都是不負責任的。這樣的指導教師往往處于很尷尬的狀態,學生也很茫然。學生作品出現實際問題教師不知怎么調,學生問的理論問題教師解決不了,只好硬挺或躲著學生。但這并不是說,年輕沒經驗的老師就不能上設計課。他們可以把模電理論好好復習,然后選擇一些設計題目反復做一下,積累一些經驗,經考核達到要求后再參加課程設計的指導。(2)把好選題關首先是審查指導教師所出的選題報告,選題報告應有明確的設計要求、設計目的和注意事項及所需的基本理論和主要參考書。題目應該是學生綜合利用所學的模電知識,再利用參考資料能設計出來的,最好是有聲光指示,可以提高學生的興趣。但要力戒花哨,禁止超范圍的設計題目,如利用數字電路做出的或者在網上等查處的高難度的電路。這樣的電路學生只是照圖焊接并未得到實益,教師和學生都不要有電路越復雜越好的攀比心理,要看學生是否得到實際利益,即要以有利于培養學生的職業技能和創新能能力為宗旨。選題的難度要有ABC等級,以適合不同水平的學生選做。選題也不宜過于簡單,比如有的題目是設計輸出電壓為12伏的集成穩壓電源,這樣的題目仿真、焊接及報告兩三個學時就完事,其他時間學生就浪費掉,學生在課程設計中也沒學到什么東西,最多就相當于一次模擬電路實驗。題目最好能綜合放大、振蕩、濾波、電源等模擬電子技術的基本內容,讓學生有抓手,即所謂“跳一跳夠得著”的內容,嚴禁過難和過于簡單的題目。一個指導教師(或兩位),所帶的學生是一大組,一大組中的所有題目盡量涉及模電所有內容,以便學生互相交流,全面復習和提升對模電知識的理解。其次是學生選題,原則上學生要在教師出的題目中根據自己的學習狀況選擇適和自己的題目,但學生可根據自己的能力和愛好自選題目,自選題目的難度要適中,經過指導教師的允許。同時也要注意的是以往課程設計只允許每個同學選一個題目即“單選”,但對于能力較強的學生應支持和鼓勵他“多選”。同時要求一般學生不單單熟悉自己題目的設計方法,更要在課程設計期間熟悉其他學生的設計方法(至少熟悉同組的其他題目),可以不焊接電路只做軟件仿真。總之,選題要切合實際、分量適當、理論性要求高、技術性要求適當。(3)把好時間關課程設計時間選擇很重要,它關系到課程設計的質量。摸電課程設計可以選擇集中時間停課進行,也可以選擇不停課分散進行。集中停課進行可以安排在學期初,前三周進行。這樣在上學期的期末就應該把題目布置下去,學生在假期可以對模擬電子技術進行復習、查資料、簡單的設計等準備工作,開學就可直接進入正題。分散時間進行效果相對較好,缺點是戰線拉得較長,教師投入的工作量較大。但如果真正把課程設計搞好,還是應該選擇分散時間進行,如每周兩個晚上連續12周。學生可以有充足的時間對自己的設計進行完善。(4)把好驗收關和成績評定關建立三級驗收制度,即組內驗收,年級統一驗收,學院對各組抽查驗收。驗收時先由各組教師組織學生進行組內驗收,然后由基礎電子教研室組織年級驗收,最后由學院組織抽查驗收。這樣可引起學生和教師的充分重視,使應付了事的學生大大減少。驗收時可從選題的難度、設計的情況、焊接的質量、布局的好壞及原理的敘述和回答問題等方面進行。實行兩級成績評定,即教師打分和學生打分。成績評定工作很重要,它不僅能反映出學生設計的好壞,而且影響學生的積極性,對以后的設計課程會產生積極或消極的影響。要讓設計好的學生得到好成績,讓不認真的學生不能蒙混下去。為此學生成績可以由教師打分學生打分兩部分組成,教師打分可占70%,主要有出勤成績、報告成績、作品質量成績和學生對設計原理的敘述及回答教師提的問題。學生打分占30%,主要反映作品是否是自己做的及該學生在組內協作的能力。
4.貫穿職業技能培養
在模擬電路課程設計中要始終強調培養學生的基本技能的訓練,如:原件識別與測試、常用儀器的使用、資料的查詢和電路的仿真、焊接技術、基本設計能力、設計報告基本寫作的訓練及設計可行性論證的語言表達能力等。(1)設計能力培養選完題目后,學生可以根據題目的要求,選擇合理的設計方案。方案確立后分組對方案進行討論,每位學生都要對自己的設計方案進行論證,這樣也鍛煉學生的邏輯思維和語言表達能力,同時也可以是學生之間互相借鑒,取長補短,也對其他學生的題目的設計有所了解。教師要對學生的設計方案細致的研究,提出改進措施。(2)創新能力培養模擬電子技術課程設計要有真正的設計內容,哪管是其中的一部分,絕不能變成電路組裝。如果學生只是按照教師給的電路或在網上找的電路進行組裝,調試成功后上交一個作品,那就意義不大。作品必須是學生自己利用模擬電路的相關知識設計出來的,當然教師要給予相應的指導,而不能布置完題目就撒手不管。退一步說,即使個別學生按照現成的電路組裝的,其中一定要再加一些自己設計的附加功能。否則就不能稱得上設計,也不能培養學生的職業技能和創新能力。(3)動手能力培養焊接技術是實踐技能的一項重要指標,指導教師首先要指導學生進行拆件練習,可用利用以往課程設計的廢板。拆集成電路元件時可首先讓學生練習使用傳統的吸錫線,熟練后再練習使用吸錫烙鐵進行拆卸。在正式焊接作品前,先指導學生利用舊板和拆下的舊件進行焊接練習,焊接出兩個作品后再進行正式作品的焊接。焊接前應該指導學生如何進行元件布局。(4)解決問題能力的培養設計好電路,經仿真成功后就可以焊接調試。學生在焊接時往往有虛焊、漏焊、錯焊等現象。學生沒有經驗,只能逐個元件地找,實在找不出來就只有重焊。重新焊接再不好使,學生就沒有辦法了,只有求助指導教師,這時指導教師往往代勞,幫助學生查出故障。這種做法是錯誤的,正確的方法是調試前就教會學生調試方法,教會學生如何診斷判斷故障和排除故障,讓學生自己調試,出現問題時教師給予及時的指導,這樣可以使學生少走彎路,并且鍛煉學生分析和解決實際問題的能力。調試完成之后,學生要及時總結分析問題的經驗,提高對模擬電子技術課程設計的認識,為解決其他設計課中出現的問題奠定基礎。
5.結語
課程設計是學生完成學習—構思—設計—實現的工程訓練過,是培養工程師的最初步的訓練內容。要做好模擬電路課程設計,需要先做好思想工作,讓教師和學生充分重視,要制定一套嚴格的管理運行程序,選好教師選好題目,選擇好時間,抓好三級驗收、兩極成績評定和總結工作,這樣才能保證模擬電路課程設計的質量,為學生后學設計課程起個好頭,為學生創新能力和職業技能的培養奠定基礎。
參考文獻:
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中圖分類號:S611 文獻標識碼:A 文章編號:
0引 言
隨著科學技術的飛速發展,實踐動手能力對高校的學生越來越重要。為了提高學生的動手能力,加強對科學知識及操作技能的培養,很多高校都開設了重要課程的課程設計教學環節,例如:模擬電子技術課程設計和數字電子技術課程設計等。其目的是使學生通過課程設計的學習,為以后的課程、實驗、畢業設計以及從事相關工作奠定堅實的基礎,提高學生的動手能力、創新能力和工程素質。對大學教師而言,指導好課程設計對于教學具有重要的意義。
1大學教師指導好數字電子技術課程設計教學環節的重要意義
1.1加深學生對重點課程的理解。
在教學中,不是每門課程都進行課程設計,只有重要的課程才能安排課程設計的教學環節,所以通過課程設計能使學生對重點課程有更深入的了解和掌握。
1.2提高學生的動手能力、實踐能力。
現在的大學教育已經由學歷教育向素質教育轉變,對于學工科的大學生而言其動手能力、實踐能力是學生應該具有的重要素質之一。而課程設計不同于理論課教學,它需要學生親自動手操作和實踐,這樣才能夠培養學生的動手能力和實踐能力,同時也提高了他們學習的興趣。
1.3提高學生的創新能力。
通過課程設計的教學環節, 更要培養學生的創新精神和創新過程、創新方法及團隊合作的意識和能力。
2指導學生進行數字電子技術課程設計的方式和方法探討
大學教師在課程設計中是教學的主導者,學生是課程設計的主體,所以大學教師在指導學生課程設計的過程中一定要注意引導性,要特別注意課程設計內容的選擇、指導學生課程設計的方式和方法、學生課程設計的評分等。
2.1首先是課程設計的內容。
在進行課程設計之前,教師一定要進行內容的選擇。課程設計的內容選擇很重要,一定要體現出以下幾個方面:
(1)注重實用性。大學教師選擇課程設計的內容一定要把理論課程的理論和現實的應用結合起來,注重本門課程在工程當中的實用性,讓學生感覺到我們的理論和實際結合得很緊密。
(2)注重創造性。大學教師選擇課程設計的內容一定要給學有余力的學生發揮、自己創造的空間,讓學有余力的學生在課程設計中自己發揮創造。
(3)注重新穎性。大學教師選擇課程設計的內容要不斷更新,緊跟時代步伐,具有新穎性,不要一個內容一做好幾屆,一定要推陳出新。
(4)注重趣味性。大學教師選擇課程設計的內容還要有趣味性,俗話說:“興趣是最好的老師”,設計的內容有趣味,自然就吸引學生更好的去學習和制作。
2.2其次是大學教師在指導學生數字電子技術課程設計的方式和方法。
(1)要充分利用多媒體資源。在對課程設計進行之前,教師一定要進行相關知識的講授,要讓學生先看一些錄像資料,使學生對先進的相關知識有一些感性的認識,能夠調動起學生在課程設計的積極性和主動性。同時教師也要根據相關的內容,利用國際互聯網參考大量的國內外教學資源,選其精華用于我們的教學,則教學效果會好很多。通過多媒體介紹大量的事物,這樣的感性認識一定能激發學生的理性思考,因此在課程設計中應注意把學生的觀察能力的培養貫穿其中。
(2)課程設計中要體現創新性。一定要在課程設計中講授創新思路、方法步驟、使學生了解: 什么是創新,創新的一般工作程序和步驟, 如何評估產品的新穎性、創造性,實用性。培養學生在課程設計中的創新意識。
(3)課程設計的組織。學生可以根據興趣創新原則自由組合, 分組團隊作業, 提出課程設計的具體技術方案。教師必須首先向學生介紹團隊合作的一些基本的思想、原則、技巧和方法, 并在設計時對合作中出現的問題進行正確的分析和指導。
(4)綜合點評, 根據設計內容確定課程設計的方案。選取學生提交的優秀的課程設計方案若干, 并根據課程要求和教學目的,指導學生選擇創新課程設計的題目, 完成教師指定的具體設計工作, 例如: 電子產品參數的確定、設計說明書、產品使用說明書等。同時課程設計教學注重的是學生動手操作、學生實踐技能的培養,教師講解、點評的時間應該有限, 如何在有限的時間里讓學生掌握課程設計中的內容,關鍵在于教師的詳細講解和點評,教師在進行講解時,應配以生動的解說,熟練而規范的操作,讓學生們看得清楚,聽得明白,想的深刻,記得牢固。同時在點評中用啟發性,指導性詞句, 將學生的思維引導到關鍵部位和主要問題上來,創設問題情景,激起學生的求知欲望,激活學生的思維,要解放學生的口、腦,鼓勵學生勇于對課程設計提出問題,敢于標新立異,使學生在討論、解決問題的過程中,掌握知識、獲得方法、形成能力。
(5)課程設計產品的實現。利用學校各種實訓中心和實驗室的資源, 實施課程設計產品的制造, 學生動手自己操作完成,熟悉工作程序。
(6)在課程設計的產品制作過程中,師生之間、學生之間應進行平等交流。教師要鼓勵學生充分自由地發表自己的見解或提出質疑, 并通過實驗大膽地進行各種探索, 不斷激發學生的創新意識和創造潛能。教師應盡量培養學生敢于質疑、善于探索、大膽實踐的精神, 將課程設計由被動的設計轉變為主動的創新型課程設計。教師要經常鼓勵學生不要因一兩次錯誤而氣餒, 更不要因一兩次失敗而放棄, 要耐心啟發學生認真分析課程設計中的錯誤或失敗的成因, 使之逐漸形成百折不撓的科學探索精神。課程設計中產品的制作過程中出現的問題一般由學生獨立解決,以鍛煉學生獨立思考和解決問題的能力。對于學生普遍存在的共性問題,教師要進行集中指導、講授。
(7)總結答辯。學生以分組團隊的形式參與答辯, 共同探討設計過程中碰到的問題, 總結工作程序和團隊合作中存在的問題, 明確是如何合作完成一個設計題目的。
2.3大學教師在指導學生課程設計中一定要建立一個好的評分標準,這樣可以提高學生學習的興趣,激發學生的學習熱情。評分標準中一定要注意以下幾個方面的考查:
(1)出勤率的考查。
(2)課程設計產品實用性、功能性的考查。課程設計的產品一定要可以使用, 并且能夠產生積極效果, 此項可以作為主要評分依據之一。
(3) 創造性考查。在課程設計中采用的元件及組合比現有技術是否有實質性的進步, 這可以作為參考評分依據。
(4) 新穎性考查。學生通過專利檢索、查閱學校圖書館現有的資源, 了解查閱相關設計產品的參數、性能。
(5)課程設計論文的考查。論文的撰寫格式要正確,方案設計的思路要清晰、明確。此項可以作為主要評分依據之一。
3綜述
改革傳統教學, 探索創新型的教學方法是目前大多數學校教學改革中的重中之重。對數字電子技術課程設計的教學效果, 其成效取決于師生雙方的共同努力, 而對其重要意義、可行性的認識, 具體的教學方法和方式至關重要。大學教師只有在實踐中不斷探索, 認真研究和總結經驗, 才能使課程設計的教學效果達到預期的目標,才能不斷提高我們的教學質量。
參考文獻:
電子技術課程設計是繼“模擬電子技術”和“數字電子技術”課程之后的重要實踐性環節,對培養電子信息類學生的實際動手能力和創新能力有著重要的作用。該課程的基本任務之一是鞏固和加深學生對“電路原理”“模擬電子技術”“數字電子技術”和“電子技術基礎實驗課”中所掌握的實驗技能,另一方面是培養和訓練學生的科研作風及在電子技術方面的實踐技能,提高學生綜合運用電子技術知識解決實際問題的能力和創新能力。
學生針對三位半數字萬用表,通過熟悉查找資料、設計電路、計算機仿真、安裝調試、性能分析與改進等環節,初步掌握常用電子產品的一般設計方法和步驟,體會電子產品的設計和調試過程,為以后的專業知識學習、綜合實習、畢業設計、從事生產和科研工作打下一定的專業基礎。
一、課程設計改革的目的
電子技術課程設計一般安排在大二下學期進行,考慮到該階段的學生已經具備一定的數字電路和模擬電路的基本知識,因此該課程要求學生設計并制作一個具有實用價值的電路[3]。這個階段的學生對于電路設計一般只有一個模糊的認識,工程意識淡薄,對電子元器件的實際功能和電子產品設計步驟沒有清晰的認識,工程實踐能力不強,缺乏開發、設計的創新能力與意識。在前期的電子類相關課程實驗中,大部分實驗的電路功能單一,只能夠簡單的、被動重復教師講授或者書本上面的理論,電路功能和生活中使用的實際電子產品的電路有一定的距離,學生的興趣得不到足夠的激發。在電子技術課程設計的教學過程中,我們通過引入實際實用電子產品三位半數字萬用表的設計與制作,可使學生加深對基礎理論知識的理解,掌握技術的關鍵點,培養動手能力、設計思維能力和創新能力,激發學生的學習興趣,提高學生綜合素質,尤其是對于提高大學生的工程素養具有重要的作用。因此該課程的改革對提高電子技術課程設計的教學質量,充實電子技術課程設計的教學實踐內容具有十分重要的現實意義。
二、課程設計改革的方法
在“電子線路課程設計”的具體實施過程中以實際實用電子產品三位半數字萬用表為核心,通過三位半數字萬用表各部分功能電路理論的講授,使學生對基于模數轉換芯片的三位半數字萬用表的工作原理有一個清晰的認識,同時,自主設計并制作一塊三位半數字萬用表,進而達到增強學生實踐能力、培養學生工程素養、激發學生對數字模擬電路設計應用的興趣。具體的教學改革方法包括以下四個方面:
1. 充實“電子技術課程設計”的實踐教學內容
近年來,隨著各專業課程體系改革的推進,專業培養計劃以及相應教學大綱的調整與修改,同時考慮到學生進行電子技術課程設計時的理論水平的局限性和后續單片機技術、DSP技術、EDA技術、嵌入式系統等其他電子技術課程的教學安排,我們在電子技術課程設計實踐教學內容的設計中,應該改變以往單一功能電路的設計,引入和現階段大學生水平相適應的實際電子產品的設計與制作,激發學生的學習興趣,培養學生動手解決實際問題的能力。
本實施過程中,我們通過引入實際實用電子產品三位半數字萬用表作為課程設計的主要內容,并編寫相應的配套“電子技術課程設計指導書”。主要內容涉及電壓(交直流)、電流(交直流)、電阻、電容、三極管、二極管等的測量電路的原理,雙積分A/D轉換器的應用,線性運放的應用,正弦波的生成電路,自動關機電路,LCD的驅動等。充分考慮到學生的知識結構,讓他們通過該課程的學習,加深數電、模電等基礎理論知識的理解與應用。
2. 改革“電子技術課程設計”的教學方法與教學手段,注重理論結合實際
在以往的課程設計中,部分學生學習興趣不高,存在混學分,完成任務的心態,對于實踐過程中涉及的電路原理,存在知其然,不知其所以然的問題。為了改變這種情況,在本次改革的實施中,我們制作了很多配套的多媒體教學課件,加強理論知識的講授,使學生在明白三位半數字萬用表各部分電路原理的基礎上,對各部分電路進行獨立焊接調試,并對調試好的電路進行測試,注重電路重點部分的輸出,并教會學生調試數字、模擬電路的基本方法;同時,通過改變部分電子元器件的參數,觀察該參數對數字萬用表精度的影響,進而加深學生對電路原理的理解。另外,指導教師還應該指導學生利用EDA電路設計仿真軟件,例如,Protel電路設計軟件,結合課程設計的內容,來拓展學生的知識面和電子產品設計能力,激發學生的學習興趣,增強教學的靈活性,使學生的工程素養得到提高。
3. 增加教學互動,引導并激發學生解決實際問題的興趣與能力
在“電子技術課程設計”的進行中,學生不可避免地會遇到各種實際問題,指導教師應該針對問題的難易程度,有針對性地指導學生課外去查閱相關資料,并積極地參與到學生解決問題的過程中去,及時糾正學生錯誤的解決問題的思路與方法。嚴格要求學生認真對設計過程中遇到的問題進行分析、反思和總結,發現并反思自己設計過程中的不足,找出努力的方向。另外,指導教師還應該組織對學生遇到的問題定期的進行總結與歸納,并整理成相應的“Q&A”文檔,通過課程電子郵件或課程主頁在網上,供學生學習與參考。
4. 注重軟件仿真與實際電路調試相結合
由于計算機軟件和硬件技術的飛速發展,在電子應用領域產生了很多成熟的開發與仿真軟件,例如EWB、ORCAD、PSPIC、Muhisim等。在本課程的理論講解階段,引入電路仿真,讓學生對電路的輸入輸出,以及電路參數對整個電路結構性能的影響有一個大體的了解,等學生焊接完成該部分電路后,實際測試電路的輸出,進而比較軟件仿真的輸出和實際測量之間的差距,分析其原因,并通過多次改變電路的參數和輸入的方式進行綜合分析,加深學生對電路的理解。尤其適當仿真軟件輸出和實際測試輸出出現較大的差距時,引導學生去查詢相關資料,分析該現象的原因,并形成相應的文檔,共享給所有的學生。在本課程改革選用的三位半數字萬用表的模擬電路部分尤其需要如此,特別是其中的電容測量電路,涉及正弦波的發送、放大、濾波等電路,這部分電路軟件仿真和實際輸出存在一定的差距,要著重引導學生去分析每一小塊電路出現誤差的原因,以及如何改進,還要讓學生學會判斷仿真輸出和實際輸出在什么樣的范圍內是合理的。
仿真軟件在理論分析方面具有強大的功能,而實物連線除了讓學生更熟悉元器件及其性能之外,更加讓學生對元器件的誤差以及因此可能引起的誤差或錯誤的原因產生更深的體會,這些都是在課本以及“電子技術實驗”等課程中不能收獲的。
結束語
通過實踐,我們發現這項教學改革效果十分明顯。教師們精心準備的題目引起了學生的極大興趣,可以將學生前期學習到的理論知識進行實踐,加深數字電路和模擬電路知識的理解,尤其是通過實際電子產品三位半數字萬用表的設計與制作,可以激發學生對實際遇到的問題的思考,提高學生的觀察能力和實際動手能力,進而增強學生的學習興趣;通過理論結合實際,培養學生的開拓性思維和創新意識,提高學生的綜合素質。
【參考文獻】
[1]粟田禾. 電子技術基礎課程設計的教學改革與實踐. 高職教育研究,2006(2).
1.引言
數字電子技術課程設計是配合數字電子技術基礎課程與實驗教學的一個非常重要的教學環節。它能幫助學生鞏固數字電子技術的理論知識,提高學生電子電路的設計水平,增強學生綜合分析問題和解決問題的能力,培養學生的實驗技能和動手能力,強化學生的創新意識,發展學生的創新思維。
如今越來越注重學生的實踐動手能力,我們有必要對數字電子技術課程設計的教學進行改革,適應市場對人才的需求。
2.數字電子技術課程設計的現狀及存在問題
2.1重理論,輕實踐。
數字電子技術課程設計一般為期一周,學生在一周內很難完成查閱資料、選擇方案、設計電路、安裝調試及撰寫報告的任務。由于時間緊迫,所選課題受到限制,因此大多數學生只重視理論設計,而忽視實踐制作及調試,整個設計變得枯燥乏味,使得課程設計有名無實,不能真正提高學生的動手能力。
2.2選題盲目。
數字電子技術課程設計一般由指導教師擬定若干課題,學生從中選擇,由于選題時間有限,學生選題帶有一定的盲目性。另外,指導教師擬定的課題往往難度太大,內容太偏,使學生失去設計興趣,過于依賴教師,加重輔導教師的負擔。
2.3綜合職業能力認知度較低,積極性不高。
數字電子技術一般在大二第一學期開設,學生參與的實習實訓較少,大多數學生的工作崗位職業意識淡薄,綜合職業能力認知度較低,在學習過程中只注重數字電子技術理論知識的學習,理論學習與實踐脫節,使學生學習興趣降低,自我懷疑,造成在數字電子技術課程設計過程中積極性不高、動手能力較差。
2.4仿真軟件利用率較低。
目前,應用EDA軟件進行電子線路輔助設計已經成為一種潮流。Prote1具有功能強大、操作方便等諸多優點,是目前最為流行、使用最多的EDA軟件之一,在課程設計中學生完全可以利用EDA仿真軟件進行電路仿真,利用Prote1軟件設計印刷電路板,彌補自行設計電路的不足。由于很多學生對這些軟件了解不多,現代化的軟件利用率較低,與現代企業實際脫節。
3.關于數字電子技術課程設計改革的幾點建議
3.1合理制訂計劃。
合理的課程設計計劃對課程設計教學的實際效果起著很重要的作用。將數字電子技術課程設計的時間改為兩周,課程設計的內容在原來的基礎上增加設計制作印刷電路板及組裝調試。這樣,學生就有充裕的時間完成任務,充分發揮主動性,使課程設計的成果多種多樣。課程設計的計劃制訂擬定如下:
數字電子技術課程設計計劃表
3.2靈活選題,教師把關,貼近實際。
合理選題對課程設計完成的質量及學生的能力培養有很大的影響,選用實用性較強的課題能激發學生的興趣,提高課程設計質量,增強學生的成就感。目前,隨著電子技術的不斷發展,各種成熟的電子電路數不勝數,為適應這一發展趨勢,在平時的授課過程中,教師要為學生灌輸課程設計的必要性及要求,有意識地多介紹一些常見芯片的典型應用,多提一些趣味性較強、實用性較高的題目(如電子密碼鎖、循環流水燈等),激發學生的學習熱情,鼓勵學生自由選題,指導學生合理選題,選出感興趣的課題,這樣既可進一步調動學生設計的積極性,又可減輕輔導教師的負擔,還可避免以往課程設計中學生抄襲的現象。
3.3營造職業氛圍,樹立職業意識。
講解現代企業的運行模式、管理理念,產品的開發、生產流程,設計時按課題對學生進行分組、分工,權責明確,將一個個設計課題當成產品去做,努力培養學生的實驗技能和動手能力,啟發學生的創造意識及創新思維能力,積極營造職業氛圍,樹立學生的職業意識,幫助學生形成社會人的基本品格。
3.4充分利用現有的仿真軟件。
在授課過程中,介紹電子線路設計中的常用軟件,讓學生提前了解,在平時實驗時就學習使用,在課程設計時鼓勵學生用仿真軟件進行電路仿真,用繪圖軟件進行繪圖。
3.5合理制定評定體系。
合理的評定指標是激發學生的學習動力,對于數字電子技術課程設計可采用以下方案評定:
3.5.1審閱課程設計報告,報告占總評成績的40%,報告要求條理清楚,格式規范,圖表完備,技術用語正確等。
3.5.2現場實物測試并提問,其中指標完成占30%,外觀占5%,焊點質量及布線占5%,該項占總評成績的40%。
3.5.3集體答辯,根據組員分工情況集體答辯,該項占總評成績的20%。
3.5.4總結分析設計、調試中出現的問題,就課題中出現的問題進行綜合分析,評選出優秀作品,予以獎勵。
4.結語
課程設計是數字電子技術課的一個重要實踐環節,如何提高學生的創新能力、切實加強學生動手能力的培養是各高校普遍重視的問題。制訂合理的設計計劃、合理選題及應用先進的軟件進行輔助設計等,可以激發學生對課程設計的濃厚興趣,使學生的創造力和綜合技能得到提高,為將來的畢業設計及工作打好基礎。
參考文獻:
進入21世紀以來,隨著微電子技術、電子技術和計算機技術的飛速發展,數字電子技術及其應用向著更為深入、更為廣泛的層次擴展。電子產品的設計周期和上市時間日益縮短,電子產品的功能更加豐富,性能更加優良,由此推動了電子系統設計技術向電子設計自動化EDA方向發展,并且對EDA技術及其應用提出了更高的要求。
1.課程設計的背景
中國石油大學(華東)的“電工電子學”課程是“國家級精品課程”,以著重培養學生的系統觀念、工程觀念、科技創新等基本素質為教學方針。多年來在教學和科研中緊跟電子技術發展的每一個關鍵時刻,教學組的教師都適時地對內容體系和教材進行更新和完善,堅持不斷進行課程改革,取得了豐碩的成果。“數字電子技術課程設計”是為大二學生暑期開設的一門必修課程,它是“數字電子技術基礎”和“電子技術實驗”等課程的后續課程,主要以培養學生的實踐能力和創新精神為目標,加深學生對理論知識的理解,切實提高動手和解決問題的能力。
2.課程設計的選題
針對電子專業的特點,我們在數字電子技術課程設計部分采用了“基于復雜可編程邏輯器件(CPLD)實現電阻、電感、電容的測量”這一題目。測量工作原理是將被測量轉換成頻率,由CPLD實現頻率的計算,并轉換成被測量信號后輸出顯示。電阻、電感、電容經過轉化電路,完成電阻/頻率(R/F)轉換,電容/頻率(C/F)轉換,電感/頻率(L/F)轉換。用CPLD測量其頻率,具體功能分塊包括:多路選擇開關、分頻器、時間閘門計數器、測量計數器等。頻率測量的主要部件是一個帶門控計數端的計數器(測量計數器),被測信號(被測頻率)由此計數器計數。如果門控計數器的開門計數時間恰好為1秒,則測量計數器的計數值就是輸入信號的頻率。若改變開門計數時間,即可改變頻率測量的量程。如開門時間為0.1秒,則量程為×10,開門時間為0.01秒,量程為×100,開門時間為0.001秒,量程為×1000。由計數器的數值即可換算電阻、電感、電容的大小。本課題要求設計一個測量電阻、電感、電容的4位十進制數字顯示的數顯儀表,根據頻率計的測頻原理,由測頻量程需要,選擇合適的時基信號即閘門時間,對輸入被測信號進行計數,實現測量的目的。其數顯測量范圍為0-99990Hz,滿刻度量程分為9999、99990兩檔,手動轉換量程,當輸入計數值大于實際量程時有溢出指示。
3.課程設計的實現
(1)按照現代數字系統的Top-Down模塊化設計方法,提出數字頻率計的整體設計方案,并進行正確的功能劃分,分別提出并實現控制器、受控器模塊化子系統的設計方案。(2)針對ispLEVER的EDA設計環境,采用VerilogHDL語言,完成受控器模塊(測量計數器)的設計,并采用Abel語言編程進行仿真。(3)在ispLEVER的EDA設計環境中,完成基于Verilog語言實現的控制器模塊(閘門計數器,量程開關,選擇開關)的設計,并采用Abel語言進行仿真。(4)基于ispLEVER的EDA設計環境,采用VerilogHDL語言或原理圖,完成頂層模塊的設計并采用Abel語言編寫測試向量文件進行仿真。
4.結束語
通過課程設計的鍛煉,學生可以增強綜合分析問題及解決問題的能力,激發學習興趣和潛在的能動性。有學生在總結報告中寫道:“通過這次課程設計,我切身體會到給出一個命題,利用Verilog語言編程實現這個命題,并利用軟件模擬仿真,看功能是否得以實現的全過程。一方面學到了許多新知識,另一方面使我們對數字電子設計的全過程有了一個全面的了解,同時也深刻感受到利用EDA軟件實現電子設計的強大優勢。這樣的課程設計很適合我們,使我們受益匪淺”。
作者:張勇 張冬至 單位:中國石油大學信息與控制工程學院
二、基于專題作業和課程設計的實踐性教學
在模電課程中,除了布置與理論教學同步的習題作業外,根據教學進度擬定若干專題作業和課程設計題目,專題作業和課程設計與理論教學同步,并注意這兩方面在教學進度上的配合。本文以2013學年模電課程的實踐教學環節設計為例,介紹該實踐教學方法的基本內容和教學體會。
1.電路仿真專題作業模電課程的第一次課用1學時左右介紹電子電路仿真軟件的使用。目前很多電路仿真軟件提供了大量虛擬儀器,有一般實驗室配備的電壓表、電流表、萬用表、雙通道示波器、信號源等,此外還提供一些虛擬儀器,如波特儀等,學生在使用該軟件的同時也對電子測量儀器有了全面的了解,擴展了知識面。教師可以現場演示,完成一個簡單電路的原理圖繪制、仿真和結果輸出。模電課程有較多結論可由仿真實驗驗證,如放大電路靜態工作點、輸入電阻、輸出電阻、電壓增益等。在課程前期,講解了二極管應用電路之后,布置一個電路仿真專題作業,將書內的內容用軟件進行驗證。要求學生上交電路原理圖,以及電路仿真輸出和結果分析。經過這個專題作業的訓練,學生們基本掌握了仿真軟件的使用,并可以用于之后的課程學習中。
2.單元電路分析與設計在期中階段,學生已經掌握了多級放大電路、功率放大電路等理論知識,但書本知識限于篇幅,主要講解直流分析、交流分析及各種參數,以分析為主,這時布置一個單元電路分析與設計的課程設計題目,如設計一個多級電壓放大器,滿足電壓增益、輸入阻抗、最大輸出電壓、截止頻率等指標,要求學生提交設計報告。學生們先進行電腦仿真設計,然后在模電實驗箱上搭建電路,確定無誤后選擇電子元器件和萬用電路板,然后進行調試和修改,撰寫設計報告。這個課程設計可由幾名學生組成小組合作完成,在相互交流中得到知識理解和動手能力的提升。
3.功能電路設計及制作在模電課程的后半期,布置一個綜合性的功能電路設計與制作題目,包含模電課程的重要知識點(放大器、濾波器、信號發生和處理電路、穩壓電源),給出一些題目供學生選擇,如變調門鈴、直流穩壓電源、函數發生器、數字萬用電表、音樂彩燈“模擬電子技術”課程實踐性教學改革探索控制器,要求學生組成項目團隊,將該設計與制作作為一個項目進行。該項目完成后,安排時間讓各位同學以小組為單位上臺展示自己的設計和實物作品,總結在設計制作過程中遇到的問題以及解決辦法,鼓勵同學對演講的同學進行提問,教師負責掌控課堂秩序和提出問題,把學生解決問題的思路和方法進行歸納總結,把敘述不充分的部分從理論的高度進行闡述完整。在這個課程設計中,學生完成了電路仿真設計、制作、撰寫報告、答辯等一系列內容。
三、需要注意的問題
1.學時安排問題在總學時不變的情況下,增加實踐性教學內容必然會占用理論教學學時,如果處理不好會顧此失彼。在理論教學中,應以理論夠用為度。對于一門課程,總是可以分出主干部分和細枝末節部分。對主干部分應詳細講解,對枝節部分則引導學生自學,在實踐中鞏固理論,用理論指導實踐,使學生掌握理論知識的同時,提高實踐能力和創新能力。
2.傳統教學手段與多媒體設備的合理運用對于理論難度大而需要詳細講解的部分,應采用傳統的板書方式,教師和學生一起努力,完成數學公式的推導、難點的理解,使學生聽后印象深刻,思維節奏也容易跟上老師的節奏;而對于難度較小的內容,可以充分利用多媒體課件講授,使用課件可以使講課內容形象生動,并且可以提高授課的效率。傳統教學手段與多媒體課件各有所長,二者合理搭配可以解決教學信息量大、課時有限的矛盾,并可以收到良好的教學效果。
3.專題作業和課程設計的選題由于教學時間有限,在專題作業和課程設計的選題方面應緊貼理論教學內容,注意控制題目的難度。由于學生處于大二階段,學生的專業知識較少,選題除了要緊密結合理論教學內容外,還要注意趣味性,難度以學生們適當擴展知識就可以實現為度。否則不僅難以調動學生的學習興趣和積極性,反而會起到相反的作用。
一、引言
在現代電子技術發展日新月異的今天,電工電子相關課程的教學模式受到了很大的沖擊。隨著大規模集成電路、計算機技術、信息處理技術的迅猛發展,電子系統的設計手段和方法也在不斷更新。在實踐教學過程中如何提高學生的實踐能力,培養滿足社會發展需要的優秀人才是高校工作者在教學工作中需要不斷思考和探索的問題。
按照知識傳授、能力培養、素質提高、協調發展的教育理念,以學生能力培養為核心,建立有利于培養學生實踐能力和創新能力的實驗教學體系,是北京交通大學國家級電工電子實驗教學示范中心建設的目標之一。為此,示范中心設計了一系列基礎性、設計性、綜合性、創新性和研究性的實驗內容。
為了強化電子類專業學生的綜合設計能力,示范中心進行了電子類系列課程設計的教學設計。系列課程設計的教學目的是鞏固加深相關電子技術課程的理論知識和綜合使用技能。通過對一個具體實際應用系統的設計過程,讓學生掌握系統設計的一般方法和設計流程,熟悉現代電子產品設計過程中常用的計算機輔助設計工具及其使用方法。
通過系列課程設計,加強實踐環節,提高學生的實踐技能,為學生在本科學習期間工程設計能力的培養打下堅實的基礎。而這種工程實踐能力無論是對于一名工程師還是一名研究人員都是非常重要的基本素質。
二、建設基礎和建設理念
為加強實踐教學,近年來示范中心開設了四門課程設計:電子技術課程設計、DSP技術課程設計、EDA技術課程設計、單片機技術課程設計。四門課程設計均單獨授課、單獨考核。2001年“電子電路實驗系列課程改革”教學研究項目獲得國家教學成果二等獎,2004年“數字電子技術課程建設的研究與實踐”教學研究項目獲得北京市教學成果一等獎。示范中心奠定的良好基礎和全體教師的不懈努力,為課程設計的課程建設奠定了可持續發展的基礎。目前電子技術課程設計的課程建設已經被列入學校精品課程建設的行列。
在課程設計的建設過程中,示范中心一貫強調具有鮮明時代特征的“一個優先、兩個結合、三種意識”的教學思想。即強調師資隊伍建設優先,建立一支教學水平與科研能力兼備、教育思想和知識結構先進、年齡結構合理的從事電子技術基礎教學的師資隊伍;強調課程建設和當前教學改革、人才培養目標相結合,課程建設和科研相結合;強調領先意識、精品意識和特色意識。按照我校“國內一流、國際知名”的發展定位來建設課程設計,使課程設計的教材、網絡課程、電子教案、實驗教學等內容形成立體化規模,適應時展需求。
三、課程建設與實踐
先進的教學理念需要切實有效的教學方法與手段來實現,這些手段和方法需要符合學生的認知水平和教育規律。在近幾年的實踐教學工作中,示范中心針對課程設計的教學內容、實驗教學方法、實驗組織方式、考核方式等進行了研究、探索與實踐。課程建設與實踐工作主要表現在以下幾個方面。
1.以學生為本,尊重學生的學習興趣
“興趣”是最好的老師,一旦學生對學習的內容產生了興趣,那么學生的學習積極性將會得到極大的提高,學生的潛能也會得到最大的挖掘。
考慮到電子技術、單片機技術、DSP技術、EDA技術應用的廣泛性和學生興趣的迥異,目前每門課程設計均提供多個設計性題目。
在課程設計過程中,學生根據自己的興趣自主選擇設計題目。題目的難易程度有一定的差別,每個題目均有基本功能和擴展功能兩個部分,基本功能是要求學生必須完成的設計工作,是對學生實踐能力培養的最基本的要求;擴展功能有一定的難度,屬于選做的設計工作,這部分設計工作給優秀學生提供了發展的空間。這種教學設計兼顧了不同層次學生的水平,滿足分層教學的需求。課程設計中的設計題目是在充分考慮通信工程、自動化、電子科學與技術不同專業的特點,考慮了設計內容的實用性和先進性以及學生的實際情況確定的,設計題目基本符合學生的認知規律。
在進行設計選題過程中,學生不僅可以選擇課程設計講義中提供的設計題目,還可以選擇講義以外自擬的設計題目,但是需要指導教師的審核,以確定學生自擬的題目能夠達到教學計劃的要求,把好教學質量關。這樣做不僅提高了學生的學習興趣,同時不同題目的設計工作同時在開放的實驗室進行,學生們可以互相交流,擴展了視野。
2.實驗室開放,提供自主學習環境
課程設計的教學內容強調學生的學習自主性,強調學生的發展是在學生自主學習與外部條件的相互作用中完成的。
為了達到強化實踐教學環節的效果,課程設計基本是集中在小學期進行。為了能夠讓學生自主地安排學習、設計時間,有更多的時間自主選擇設計題目、優化設計方案,示范中心在開放實驗室的前提下,提前一個月的時間安排設計工作,明確設計要求。通過課程設計指導教師對不同題目的設計思想、設計方案、設計流程、設計方法和調試注意事項等相關內容的介紹,讓學生自主選擇題目,進行方案論證,最終確定設計方案。自主性學習尊重了人的發展規律和學習規律的客觀需求,是學生創新意識和創新能力形成的基本要素。
3.發揮網絡教學優勢,提高教學效率
由于課程設計題目多、方案多,在課程設計教學指導工作中,為了保證教學質量,提高教學效率,每位指導教師僅針對一兩個設計題目精心準備教學,進行課程設計題目和內容的介紹。同時授課電子教案在示范中心的網站,方便了學生自主學習。
4.重視啟發式教學
在教學中重視啟發式教學,將傳統的在實驗室手把手的指導方式轉變為啟發式的引導。
在課程設計教學過程中,理論課中注重總體方案設計思想的介紹、設計步驟的講解,注重技術課程設計過程中設計錯誤典型案例的介紹,以及減少設計錯誤的措施、調試方法和一些經驗。理論教學僅介紹部分設計方案中核心芯片的功能,不提倡給學生提供具體的設計電路,注重啟發式教學,鼓勵學生的創新精神。
針對學生設計中出現的問題,幫助學生分析問題出現的原因,探討解決問題的有效方法。鼓勵學生自主學習,并注重學生創新能力的培養。
5.重視實踐過程和學生綜合素質的培養
在教學工作中,我們不僅注重學生課程設計的結果,更加重視學生的實踐過程,重視學生在設計過程中的每個細節。示范中心希望通過四門獨立設課的課程設計,加強學生查閱資料的能力、工藝素質、市場素質、團隊精神以
及綜合設計和實踐能力的培養,從而達到強化學生綜合實踐能力目的。
課程設計的最終目標是設計完成一個功能系統的物理實現,因此購買材料、器件成為設計過程不可缺少的一個環節。在設計過程中要求學生在設計方案確定之前,進行市場調查,自己到電子市場購買元器件。這樣做鍛煉了學生查閱芯片資料、確定參數、尋求各器件替代品、靈活修改電路的能力。不僅培養了學生進行工程設計的成本意識,而且讓學生熟悉了市場。
由于設計工作涉及面廣,任務繁重,因此課程設計要求以3人小組的形式完成。學生自由組合,自己選出組長,組長根據小組選擇的題目進行分工。這種方式鍛煉了學生與他人之間的溝通能力和團結協作能力。在設計方案論證、資料檢索、器件購買、問題分析等過程中,培養了學生的團隊精神和合作意識,提高了學生的綜合素質。
6.完善科學的考核制度
考核的目的是檢驗教與學的效果、促進教學內容的完善和教學方法的改進。目前課程設計的考核包括三個方面:設計結果、設計報告和答辯結果。設計報告有初期的總體方案設計報告和最終的設計報告。考核過程中不僅注重設計結果,更加重視設計過程,重視學生設計報告中的問題分析及解決方法,重視學生答辯過程中分析問題的能力。突出考查創新能力,多方位、多角度地考察和評價學生的能力。
四、教學方法比較
近幾年示范中心嘗試了三種課程設計教學方式。一是全部工作由實驗室教師完成,根據自然班安排指導教師,實驗室開放,學生任選設計題目。二是由實驗教師和理論課教師共同承擔設計指導工作,根據自然班安排指導教師,實驗室開放,學生任選題目。三是實驗教師和理論課教師共同指導,實驗室開放,任選題目,但教師的安排不再是以班級為單位,而是以設計題目為單位,每位老師僅負責一到兩個設計題目。
實驗教學結果說明第三種教學方式教學效果較好,不僅指導教師人員充足,而且便于工作細化,保證了教學質量。另外,由于每個教師僅指導一至兩個題目,不再是十幾個題目、近百種設計方案,這樣教師有更充沛的精力研究分析設計題目的教學方法和設計方案,便于精品課程的建設。
五、存在的問題和改進思想
目前存在的問題主要有兩個。
2.綜合實訓:提升綜合素質模擬電子技術實踐教學改革的最后一個環節是綜合實訓。這其中已經不只是模擬電子技術一門課程,它將與數字電子技術、單片機技術應用等課程綜合開發設計題目,訓練學生的系統設計的能力。在訓練方法上通過主動學習、自主設計和創新設計三個步驟激發學生的求知欲望和創新意識。(1)主動學習:根據實驗系統需要實現的基本功能和達到的指標要求,學生通過查閱文獻,確定自己的設計方案;利用軟件仿真電路,并通過調試確定適合的參數;寫出預習報告。(2)自主設計:根據軟件仿真電路搭建實際系統的硬件組件;完成系統程序設計;進行軟硬件調試,通過查找錯誤、解決問題,達到鍛煉提高的作用;測試系統的基本參數和功能。(3)創新設計:完成實驗系統的進階指標:如增加功能或提高指標;對系統進行最終測試,給出誤差分析;寫出實驗報告,提交實驗作品。綜合實訓使學生較系統地掌握電子系統設計過程的選題、立項、方案論證、電路設計、裝配調試、系統測試、總結報告、文檔整理等全過程,培養學生理論知識的綜合運用能力。
二、進一步完善實踐教學體系
1.嚴格考核制度
要想使模擬電子技術實踐教學順利地進行下去,必須進行嚴格的考核制度,以保證實踐教學的良好效果。(1)基礎實驗。根據學生每次做實驗前的預習報告和實驗中的操作表現、實驗后的結果分析,給出實驗成績,占模擬電子技術課程總成績的20%。模擬電子技術課程總成績=70%的期末考試卷面成績+20%的實驗成績+10%的平時成績。(2)課程設計。完成課程設計中常用單元模塊電路仿真,成績為“及格”;完成課程設計中常用單元模塊電路和規定電路的仿真設計,成績為“中等”;完成課程設計中全部軟件仿真設計,成績為“良好”;完成課程設計中全部軟件仿真設計和一個綜合設計制作選題,成績為“優秀”。
2.完善實踐教學體系的配套工作
除上述改革措施外,為進一步完善實踐教學體系,實驗室硬件設備和運行經費的投入是必要條件;編寫相應教材,加強較適合學生之間的交流也十分重要。已經完成或正在進行的工作如下:(1)吸取經典教材的寶貴經驗和新的教學理念,結合獨立學院的人才培養目標以及本院課程設置和課程大綱的要求,編寫適用于應用型本科的教材——《模擬電子技術基礎》以及配套的實驗及課程設計指導書。(2)開設電子設計工程師認證考試(EDP),為學生就業增加砝碼;指導優秀學生參加全國大學生電子競賽、全國大學生專業競賽等,促進“因材施教的個性化培養”。(3)建立了模擬電子技術課程與實驗的網站,實現了指導教師與學生、學生與學生之間的互動,拓寬了主動學習的空間。