電子技術(shù)綜合設(shè)計(jì)課程改革論文

時(shí)間:2022-04-27 09:16:56

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電子技術(shù)綜合設(shè)計(jì)課程改革論文

摘要:從教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)實(shí)施、教學(xué)方法、考核方法和教學(xué)效果等方面,介紹電子技術(shù)綜合設(shè)計(jì)課程的改革和實(shí)踐過程,以提高學(xué)生實(shí)踐能力,培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維。

關(guān)鍵詞:電子技術(shù)綜合設(shè)計(jì);實(shí)踐能力;創(chuàng)新思維

1引言

隨著石河子大學(xué)人才培養(yǎng)模式的不斷改革,以及社會(huì)對(duì)高等教育培養(yǎng)具備實(shí)踐能力、創(chuàng)新思維人才目標(biāo)要求的提出,實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)作為工科專業(yè)人才培養(yǎng)體系中的重要組成部分[1],成為當(dāng)下大學(xué)生創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力培養(yǎng)的重要環(huán)節(jié)。電子技術(shù)綜合設(shè)計(jì)是一門實(shí)踐性非常強(qiáng)的實(shí)訓(xùn)類課程,是電子技術(shù)人才培養(yǎng)成長的必由之路。由學(xué)生自行設(shè)計(jì)、自行制作和自行調(diào)試電子電路,旨在培養(yǎng)學(xué)生掌握綜合模擬、數(shù)字、高頻電路知識(shí),解決電子信息方面常見實(shí)際問題的能力,培養(yǎng)學(xué)生電子電路設(shè)計(jì)與EDA(ElectronicDesignAutomation)調(diào)試工具的使用方法,以及開展項(xiàng)目管理的基本方法。

2現(xiàn)狀

以往的教學(xué)安排中主要側(cè)重電子電路的設(shè)計(jì)和仿真,留給學(xué)生自己用于思考和設(shè)計(jì)的時(shí)間有限,設(shè)計(jì)基本停留在紙上和計(jì)算機(jī)上。因此,教學(xué)效果很難達(dá)到預(yù)期的教學(xué)目的。雖然學(xué)生在參加接下來的相關(guān)課程的課程設(shè)計(jì)、大學(xué)生訓(xùn)練計(jì)劃、全國大學(xué)生電子設(shè)計(jì)大賽、畢業(yè)設(shè)計(jì)時(shí)理論分析能力得到提高,但實(shí)際設(shè)計(jì)和調(diào)試時(shí)卻出現(xiàn)大量問題很難得到快速解決的現(xiàn)象。所以,這種教學(xué)模式不再適應(yīng)目前新的人才培養(yǎng)方案對(duì)于電子信息工程專業(yè)提出的要求以及創(chuàng)新人才的培養(yǎng)。

3課程改革探索與實(shí)踐

電子技術(shù)綜合設(shè)計(jì)課程的改革與探索主要從課程教學(xué)目標(biāo)、課程教學(xué)內(nèi)容、課程教學(xué)實(shí)施、教學(xué)方法、考核方法和教學(xué)效果等幾個(gè)方面進(jìn)行。課程目標(biāo)電子技術(shù)綜合設(shè)計(jì)將學(xué)生已學(xué)過的電路基礎(chǔ)、模擬電路、數(shù)字電路以及高頻電路等課程的知識(shí)綜合運(yùn)用在該課程中[2],從而培養(yǎng)學(xué)生具備電子元器件的識(shí)別和選擇,電子電路仿真和電路設(shè)計(jì)軟件的使用,電子電路的分析和設(shè)計(jì)以及實(shí)際應(yīng)用電路項(xiàng)目的開發(fā)、管理等綜合能力,使學(xué)生切實(shí)經(jīng)歷從原來課本上的電路到EDA軟件的仿真電路再到實(shí)際看得到、摸得著的電路的實(shí)現(xiàn)過程。該課程是對(duì)現(xiàn)有課程體系的完善和補(bǔ)充[3],幫助學(xué)生拓展視野,提升學(xué)生參加課外科技活動(dòng)、校級(jí)SRP(StudentResearchProject)活動(dòng)、國家大學(xué)生創(chuàng)新計(jì)劃以及全國電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽等專業(yè)競(jìng)賽的興趣和畢業(yè)設(shè)計(jì)的質(zhì)量與水平。教學(xué)內(nèi)容課程的主要內(nèi)容按照基本知識(shí)驗(yàn)證、專業(yè)知識(shí)綜合、創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力培養(yǎng)的原則進(jìn)行安排,主要包括:常用電子元器件基礎(chǔ)知識(shí);常用電子測(cè)量儀表的使用;電路仿真軟件的使用;印刷電路板的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn);電子電路系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案提出、論證、設(shè)計(jì)、元件焊接、系統(tǒng)調(diào)試;撰寫總結(jié)報(bào)告、答辯等。1)常用電子元器件基礎(chǔ)知識(shí):主要講解電阻、電容、電感、電位器、變壓器等常用元件的區(qū)分,還包括一些電子常用術(shù)語,比如單面板、雙面板、焊盤、焊接面、虛焊、橋接等。2)常用電子測(cè)量儀表的使用:包括萬用表、示波器、函數(shù)發(fā)生器、直流穩(wěn)壓電源的基本使用方法。3)電路仿真軟件的使用:主要講解電路仿真軟件Multisim的使用。4)印刷電路板的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn):AltiumDesigner軟件中電路原理圖的繪制和PCB圖的繪制方法。5)電子電路系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案提出、論證、設(shè)計(jì)、元件焊接、系統(tǒng)調(diào)試:對(duì)全班學(xué)生進(jìn)行分組,四個(gè)人一組,每組一個(gè)設(shè)計(jì)題目,每組經(jīng)過方案的提出、討論、修改、教師審核、論證后設(shè)計(jì)出電路仿真圖,仿真沒有問題后設(shè)計(jì)PCB圖,然后制成單面板進(jìn)行元件焊接、調(diào)試。6)撰寫總結(jié)報(bào)告、答辯:系統(tǒng)設(shè)計(jì)完成后,每組撰寫總結(jié)報(bào)告,提出系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)和設(shè)計(jì)不足,以及設(shè)計(jì)過程中自己的心得體會(huì),最后制作幻燈片進(jìn)行課程匯報(bào)答辯。教學(xué)實(shí)施在完成各個(gè)教學(xué)內(nèi)容時(shí),課程采用項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)的方式使學(xué)生在掌握理論知識(shí)的同時(shí),實(shí)踐能力也得到不同程度的提高。整個(gè)教學(xué)過程分為4個(gè)項(xiàng)目進(jìn)行,通過項(xiàng)目的完成,學(xué)生逐步完成課程的學(xué)習(xí),綜合能力也在不知不覺中得到鍛煉。1)基本元件及電路測(cè)試項(xiàng)目。教學(xué)內(nèi)容的前兩部分講解完成后,要求每個(gè)學(xué)生進(jìn)行基本元件參數(shù)的測(cè)試、電路虛焊、雙面板線路測(cè)試等。通過該項(xiàng)目,學(xué)生掌握電子元件與電路測(cè)試的基本方法和常用測(cè)量儀器的使用方法。2)電子電路設(shè)計(jì)和仿真項(xiàng)目。在該項(xiàng)目中,教師首先講解電路仿真軟件Multisim的使用方法,然后以實(shí)例設(shè)計(jì)一個(gè)兩級(jí)晶體管放大電路。在此過程中,教師從元件參數(shù)的選取、放大倍數(shù)的計(jì)算、系統(tǒng)測(cè)試和修改等方面給學(xué)生進(jìn)行講解。講解完成后,學(xué)生參考實(shí)例設(shè)計(jì)一個(gè)放大倍數(shù)不同的晶體管放大電路作為練習(xí)。練習(xí)完成后,全體學(xué)生設(shè)計(jì)一個(gè)波形發(fā)生電路用來產(chǎn)生方波、三角波信號(hào)。學(xué)生設(shè)計(jì)過程中可相互交流,碰到問題可詢問教師,最終完成項(xiàng)目預(yù)期目標(biāo)。該項(xiàng)目完成后,學(xué)生可以掌握電路仿真軟件的使用方法和電路設(shè)計(jì)的基本原則。3)電子電路制板與焊接調(diào)試項(xiàng)目。前兩階段的項(xiàng)目完成后,教師講解電路制板軟件AltiumDesigner的使用方法和手工腐蝕法制作單面電路的流程,講解和制作過程以上一個(gè)項(xiàng)目中的兩級(jí)晶體管放大電路為例,講解的過程中學(xué)生如果有問題可隨時(shí)提出,教師進(jìn)行解答。最終要求學(xué)生自己實(shí)現(xiàn)一個(gè)兩級(jí)晶體管放大電路的印刷電路板的繪制,以及電路的腐蝕、焊接、通電調(diào)試。通過該項(xiàng)目,學(xué)生掌握了電子電路從書本的理論知識(shí)到實(shí)物實(shí)現(xiàn)的過程。4)綜合設(shè)計(jì)與總結(jié)項(xiàng)目。學(xué)生按學(xué)號(hào)進(jìn)行隨機(jī)選題,題目內(nèi)容涵蓋模擬電路(如連續(xù)可調(diào)直流穩(wěn)壓電源)、數(shù)字電路(如循環(huán)彩燈控制器)、高頻電路(如小信號(hào)阻容耦合放大電路設(shè)計(jì))。題目選定后,題目相同的學(xué)生分成一組,組建項(xiàng)目小組。項(xiàng)目組成員提出設(shè)計(jì)方案,經(jīng)過理論論證,設(shè)計(jì)完成仿真電路和PCB電路,然后采用手工腐蝕法實(shí)現(xiàn)電路系統(tǒng)的板面布線,最后進(jìn)行元件焊接和調(diào)試。系統(tǒng)完成后,整個(gè)課程基本接近尾聲,每組學(xué)生要對(duì)自己的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行匯報(bào)答辯。通過該項(xiàng)目,學(xué)生掌握了復(fù)雜電路的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn),以及團(tuán)隊(duì)合作完成項(xiàng)目設(shè)計(jì)、管理、總結(jié)的過程。教學(xué)方法課程的教學(xué)方法,打破傳統(tǒng)理論課程完全靠教師講授以及實(shí)驗(yàn)課程以學(xué)生動(dòng)手為主的模式,采用教師講授、項(xiàng)目訓(xùn)練、學(xué)生參與設(shè)計(jì)和討論、分析講解和答辯的形式。學(xué)生有機(jī)會(huì)表達(dá)自己的觀點(diǎn)和設(shè)計(jì)思路,充分調(diào)動(dòng)積極參與的興趣。考核方法課程的總評(píng)成績由5個(gè)部分組成:考勤10%+課程表現(xiàn)10%+項(xiàng)目完成情況30%+課程答辯情況20%+課程報(bào)告30%。新的考核標(biāo)準(zhǔn)打破原來課程總評(píng)成績主要由平時(shí)成績、設(shè)計(jì)成績兩部分組成的模式,主要以學(xué)生在教學(xué)實(shí)踐活動(dòng)中的參與度和完成度作為考量,注重學(xué)生實(shí)踐能力和綜合能力的培養(yǎng)。教學(xué)效果經(jīng)過兩周的項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)訓(xùn)練和實(shí)踐環(huán)節(jié)的總結(jié),學(xué)生對(duì)于測(cè)量儀器的使用更加熟練,對(duì)常用電子元器件的選用和封裝了解得更為清楚,對(duì)電子電路的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)更加有信心,分析問題、解決問題的能力得到了很大的提高。

4結(jié)論

課程改革和實(shí)踐在石河子大學(xué)電子信息工程2012級(jí)、2013級(jí)和2014級(jí)為期兩周的電子技術(shù)綜合設(shè)計(jì)課程中進(jìn)行,學(xué)生對(duì)于課程內(nèi)容安排和各個(gè)環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)比較歡迎,加大了學(xué)生創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。課程實(shí)施的整個(gè)過程側(cè)重基礎(chǔ)能力培養(yǎng),將項(xiàng)目管理理念貫穿整個(gè)課程的始終,加大創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。學(xué)生在后續(xù)的畢業(yè)設(shè)計(jì)和課外科技活動(dòng)中凸顯了較強(qiáng)的實(shí)踐和創(chuàng)新能力。

作者:周濤 張銳敏 劉巧 李栓明 鐘福如 單位:石河子大學(xué)信息科學(xué)與技術(shù)學(xué)院

參考文獻(xiàn)

[1]吳大鵬,黃沛昱.“電子系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)”課程建設(shè)探索[J].電氣電子教學(xué)學(xué)報(bào),2014,36(6):41-43.

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[3]鐘永彥,陳娟,張蔚.從電子系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)談學(xué)生工程實(shí)踐能力的培養(yǎng)[J].中國教育技術(shù)裝備,2012(9):112.