高职应用电子技术专业综合课程设计改革

朱 斌 谭 勇

摘 要:综合课程设计是高职应用电子技术专业的重要课程。从提高学生专业素养和解决工程问题的能力出发,对综合课程设计课程的教学模式、课程体系、教学方式等进行了改革和探讨。实践证明,学生的协作意识和动手能力得到了较大提高,这些方法对高职教育教学具有实际的指导意义。

关键词:高职教育 综合课程设计 教学改革

目前,许多职业技术学院的应用电子技术专业开设了综合课程设计课程,综合课程设计是高职应用电子技术专业的重要实践教学环节,在专业培养目标实现过程中有着不可替代的作用,知识涉及电子技术、电子工艺、EDA技术、单片机原理、传感器技术、自动控制等多门课程,对培养和训练学生养成科学严谨的工作作风,提高学生的职业能力、设计思维能力和创新能力非常重要。

传统的教学模式、课程体系和教学方式难以做到对思维能力、表达能力、团队合作能力、继续学习能力、职业发展能力和实践能力等关键综合职业能力的全面提升,必须进行改革。

一、改革教学模式,更新内容体系

1.教学模式改革

由于综合课程设计是一门综合性、实践性很强的课程,电子产品及其实现又具有多样性,因而除了要达到专业课课程设计的要求外,还应特别注重培养学生解决实际问题的能力,注重发挥学生的创造性。对该课程进行教学模式改革必须基于课程的特点和教学目标,为此,课题组实施了以学生为主体的“层进循环互动式”教学模式,构筑一种既能发挥教师主导作用,又能激发学生认知主体作用的新型教学模式。

“层进循环互动式”教学模式将整个设计过程分为六个环节:基础理论教学、选题及方案论证、电路设计、印刷版设计与制作、组装与调试和总结报告撰写。“层进”即学生在每一个设计环节通过指导老师认定达到该环节的设计要求后,方可进行下一环节的设计工作,如果未达到要求,则继续进行本环节的设计。“循环互动”指在课程设计的各个环节,指导教师与学生之间以进度报告的形式进行探讨,学生将设计过程中遇到的问题反馈给教师,指导教师针对问题进行指导。“层进循环互动式”教学转变了以往单纯的教师讲,学生听的教学模式,收到了很好的教学效果。学生反映,这种教学模式丰富了学习和探究的体验,提升了合作与分享的个性品质,培养了研究之风和团队意识。

2.更新内容体系。

课题组在更新内容体系方面,倡导以培养学生的创新思维和创新设计能力为出发点,以培养学生的设计思维能力和实际动手能力为目标。

(1)课程内容体系的出发点。课题组将培养学生的创新思维和创新设计能力作为课程内容体系的出发点。课程内容体系的改革思路是:强基础,宽视野,勤动手,培养创新意识、思维与能力。在完善课程内容体系的过程中,团队人员不断进行创新教育的理论研究,达成了培养创新人才的基本共识:知识是基础,创新是关键,实践是根本。

(2)课程内容体系的目标。课题组以培养学生的设计思维能力和实际动手能力为目标。实践是工程最本质、最重要的属性,高等职业教育要回归工程,必须加强实践,重视实践教学在工程能力培养方面的主导作用。在实践方面,必须培养学生选择设计方案和器件的能力、分析电路的能力、电路设计及调试能力。改革现行“综合课程设计” 的教学现状,突出学生的主体地位,面向工程实际,修订培养方案、更新教学内容,优化实践教学环境,提高教学质量。

二、完善课程教学体系

以往,综合课程设计在教学过程中存在着诸多弊端:过分注重课堂教学,忽视学生的实践能力、知识的综合运用和科研能力的培养;注重了教师在教学中的作用,忽视学生学习过程中的主动性和创造性;以设计报告定成绩的单一考核方式。完全由教师指定实验题目,实验室规定元器件的综合课程设计缺乏完整的过程训练,也缺乏一个全面的基本技能、思维方式和创新思维的训练过程。造成的不良后果是:学生只重视设计报告的撰写,抄袭严重;不重视设计原理的理解和实践能力的提高;限制了学生的选题,也就限制了学生的思路。这种教学不利于对学生的创新意识、创新能力和创新思维的培养,甚至在某种程度上还束缚了学生的能力、才能的充分发挥,为此,对“综合课程设计”的教学体系进行了以下改革。

1.修订培养方案

综合课程设计课程很可能与少数专业课程在同一学期开设,这在一定程度上加大了设计难度,学生会因为自身基础理论知识的缺乏产生畏难情绪,不利于学生主动性和创造性的发挥,也使得“综合课程设计”课程的教学质量难以保证,所以课题组对培养方案中的开课时间做了适当的调整,对课程的理论课时进行了调整,即减少理论授课课时,增加实践课时。

2.改革设计选题

改革教师指定设计题目的弊端,采取学生自主选题和教师命题相结合的形式。教师命题分三个层次,学生根据自身情况选题。第一层次,基础型。教师布置题目后,学生根据所学的理论知识经过分析和综合基本上可以独立完成设计内容。第二层次,提高型。设计内容由几部分组成,主要部分由教师给出原理框图。第三层次,综合型。其题目来自工程实际,难度大。它要求学生应用所学的模拟电子技术、数字电子技术、单片机技术、传感器技术和自动控制理论等知识解决实际问题。学生经历从查找资料,到设计方案的确定、选择器件、安装调试、查找故障等电子系统设计的全过程,可以得到系统的训练。实践发现:能完成这部分综合型设计题目的学生大约15%左右,这部分学生可以集中起来参加各类电子设计大赛。

教师选题时还要考虑以下几点:

(1)选择具有实用性和趣味性的课题,从学生的实际水平出发,帮助学生选择适合自己的题目,使题目与理论知识密切相关,又具有较强的趣味性和实用性,与生产实际相结合。

(2)选择能综合应用理论知识的课题。要求学生综合运用本课程的基本理论和知识,独立完成一项实际课题。通过查阅资料、线路设计、选择元器件、电路安装调试,使学生所学的基本理论和知识充分运用于解决实际问题。

(3)课题内容要注重集成电路和新技术、新产品的应用,课程设计可以弥补教材的滞后性。

(4)在电路设计中,应尽量采用集成电路,特别是集成运算放大器和某些专用芯片(如模拟乘法器、锁相环)作为电路的重要构件,体现现代电子电路设计是各种集成电路构件组合的先进设计理念,尤其是将模拟电路、数字电路与微处理器相结合,以数字电路为主,软硬件结合,以硬件电路设计为主,符合现代电子电路结构的发展方向。

(5)结合专业需要、专业特点的课题,为了拓宽学生的知识领域,使学生对专业有所认识和了解,提高学生对专业的兴趣和学习的积极性,在课程设计中引入了一些结合专业特点的课题。

(6)鼓励学生自主选题,充分发挥学生的能动性,鼓励学生积极创新。积极鼓励学生选择具有一定挑战性、难度较大的设计题目,当然学生也可根据自己的兴趣和爱好,自定设计题目和任务,教师审定合格后便可实施。

3.优化设计方法

综合课程设计以往的做法是根据电路的技术指标和性能要求,设计初始方案,确定原理框图,计算各元件参数,画出电路图,然后进入实验室搭接线路,先接好各单元电路,然后进行整体调试、调整参数。这种方法不利于规模较大的电子系统设计,容易损坏器件,设计调试周期长,难以适应社会需求。因此,在进行理论设计时要求学生尽可能采用EDA计算机仿真技术进行辅助设计及仿真,充分利用学校的EDA实验平台和实习基地的资源,使学生掌握EWB、OrCAD及PROTEL等软件的使用方法,并在设计完成时提交仿真的电路模型及仿真结果。这种做法使学生掌握了电子系统的全过程,减小了仪器仪表及元器件的损坏,在提高动手能力的同时,学生的理论分析和应用能力也得到了提高。

4.改革考评方式

以往,综合课程设计主要以设计报告确定成绩,抄袭情况屡禁不绝,不重视综合课程设计的现象普遍存在,因此必须对考核方式进行改革,实行课程设计全程考核机制,即在整个设计过程的每个环节,导师都对学生的设计态度、设计完成情况等各个方面作出全面合理的评价,每个环节的成绩作为平时成绩。设计报告成绩作为卷面成绩,电子作品成绩作为实验成绩。电子作品成绩和设计报告成绩对不同层次的课题,用难度系数加以区分,综合型难度系数最高,提高型次之,基础型最低。最终的设计成绩为各次成绩的平均值乘以相应设计课题的难度系数得到,评分标准见表1。

教师按设计任务书要求,验收作品,提出意见和建议并评分。作品验收主要检查设计系统的功能是否实现,并就设计的相关问题以答辩的形式对学生进行考核,培养学生的技术表达能力。设计作品所占的比例应该结合学生的具体情况动态调整,起步阶段可适当调低,避免要求过高导致学生成绩普遍偏低,然后逐年加大比例,鼓励学生做出实实在在的作品。

三、改革传统教学方式

通过这几届在高职应用电子技术专业开设“综合课程设计”的实践,摸索出以下规律,对高职应用电子技术专业人才的培养方面具有一定的指导意义。

1.精讲多做

任课教师在课堂上主要讲授电子系统设计的方法和介绍仿真软件的使用,教师结合专业综合课程设计的教学特点跟踪电子学科的发展方向,及时学习新理论,掌握新器件的使用及新技术的应用,课堂讲授时间不宜太多,而应该留出更多的时间让学生自己独立地在做中学,实际动手更有直观感。

2.知识系统化

以往,常有同学抱怨大学四年“没有”学到东西。主要原因是大学几年来学习的知识相对零乱,学生自己没有去梳理导致知识不够系统化。开设专业综合课程设计可以让学生在实践过程中,不自觉地去梳理大学所学的知识,并逐渐使之系统化,各方面能力也得到了相应的提升。

3.让教学贴近实际

如何让专业课教学更贴近工程实际,一直是工程教育努力的方向。目前高校的专业课教学存在与工程实际脱节的问题,高职应用电子技术专业综合课程设计可以使专业课教学更贴近工程。

4.重视实做

仿真不能代替硬件工作,应从电子器件手册开始,了解其元器件性能使用范围、特点,而在实际电子系统的调试过程中需要解决干扰信号、接触不良等问题,这是在计算机仿真中是无法碰到的,而在实际电子系统设计中经常碰到并需要解决的问题。

创新是建立在自主学习能力的基础之上的,通过改革,一方面培养学生的学习主动性,另一方面使学生的求真务实的科学精神得到加强,良好的意志品质得到锻炼。素质教育的核心是培养学生的创新思维和创新能力,实践课程的改革应紧扣培养学生自主创新能力这一主题,通过具体措施的实施,极大地调动学生的学习积极性和创造性,使学生的个人内在潜能得到更充分的发挥。通过这次改革,高职应用电子技术专业学生的创新实践能力得到了普遍提高,在2008年参加的省部级和国家级相关设计大赛中均取得了较好的成绩。

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