以能力培养为核心的“电子系统综合设计”课程建设

雷芳LEI Fang；刘乔寿LIU Qiao-shou；代少升DAI Shao-sheng

（重庆邮电大学通信与信息工程学院，重庆 400065）

（School of Communication and Information Engineering，Chongqing University of Posts and Telecommunications，Chongqing 400065，China）

0 引言

2008年3月至9月重庆邮电大学专业提升建设小组通过对兄弟院校和电子信息类行业的调研，信息的收集、整理和讨论，形成了重庆邮电大学电子信息工程专业调查与发展规划、专业提升计划等文件。在电子信息工程专业提升计划中，把“加强软件与硬件能力，提升电子系统设计能力”作为提升的建设目标，并在2009 级培养方案中新增了加强学生硬件综合设计能力的《电子系统综合设计》课程。目的是打破原有的课程体系，转变以往单一强调理论课程，轻视实践教学，重视单科课程，忽视电子系统课程体系的系统性和完整性的教学观念，建立起以能力培养为核心的，以创新性人才培养为目标的教学体系，从而体现“系统与技术，硬件与软件”结合的专业特色。

为落实《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010-2020年）》和重庆邮电大学电子与通信工程专业卓越工程师计划[1]，该校通信与信息工程学院电子系统课程组在试点教学过程中，坚持以能力培养为核心，强化工程实践能力和创新能力的培养，借鉴其它院校同类专业在本课程中的先进经验，对《电子系统综合设计》课程的教学内容、知识体系、教学方法、实验手段以及考核管理模式等方面进行了一系列的探索与实践。2011年对2009 级电子信息工程专业进行了小范围的教学试点，开设了一个20 个学生的小班授课。2012年对2010 级该专业学生进一步试点教学，扩大了学生的授课人数。经过2年多的实践，课程建设取得了一定的实效。

1 课程建设

1.1 课程建设的目标和要求 在该校新的培养方案中，《电子系统综合设计》是电子信息类专业的核心课程，也是一门重要的实践性课程。该课程设置的目的是通过对以工程实践或社会生活为背景的电子系统的研究、设计与实现，使学生将已学过的模电、数电、单片机、EDA 等知识综合运用于电子系统的设计中，培养学生知识综合应用和电子系统设计的能力。在该课程建设中，课程组参照卓越工程师计划电子信息工程专业培养能力矩阵与培养标准，确定了《电子系统综合设计》课程应能培养学生以下能力。

①知识综合运用能力：电子系统综合设计中需要综合运用涉及模拟电路、数字电路、单片机或嵌入式系统、电源、传感器与检测技术、自动控制技术、程序设计与软件工程等多方面知识。

②系统设计能力：电子系统综合设计需要完成系统构建、进程规划、结构设计、电源设计、电路设计、软件编程等系统设计工作。

③分析能力：针对所选择的设计课题，对系统的功能与指标进行分析，分析需要采用的技术与方法、系统的结构与规模、实现的成本与时间等。

④工程实践能力：在电子系统的设计与实现中，涉及电路设计与搭试、软件工具应用、仪器设备使用、元器件选择、电路调试、系统测试等方面的任务，要解决电源分配、结构安装、电磁干扰等一系列工程问题。

⑤自学能力：本课程以自主学习和自主实践为主，培养和提高学生对所学知识进行整理、概括、消化吸收的能力，以及围绕课堂教学内容，阅读参考书籍和资料，自我扩充知识领域的能力。

⑥表达能力：课程通过讨论、演讲、答辩、设计报告等环节培养学生表达观点、解决问题的思路和能力。

⑦创新能力：培养学生独立思考、深入钻研问题的习惯，和对问题提出多种解决方案、选择不同的实现方法，以及对知识运用和举一反三的能力。

⑧团队合作能力：课程通过2-3 人共同完成项目，培养学生分工合作、交流协调、共同研讨等团队合作精神与能力。

1.2 教学内容和课程体系 为了提升该校电子信息工程专业工程实践能力和创新能力，依据电子信息工程专业培养的要求，考虑到电类课程模块的系统性[2]，《电子系统综合设计》采取与电子设计竞赛相结合，比赛的训练内容与课程体系相融合的方式，安排各项教学内容。理论授课24 学时，实验32 学时。理论教学主要内容有：常用电子元器件、电子系统设计导论、电源设计（线性电源设计和开关电源设计）、信号源设计、单片机应用系统设计、信号获取和处理、电子系统实现七大模块。采取由浅入深，由简入繁，注重学科交叉，理顺技术性、综合性与探索性之间的关系的教学方式。而实验教学则采取项目教学法的方式，主要内容有：各种仪器仪表的使用，常用电路仿真的应用，元器件性能的了解，电子系统设计方案论证、电路设计和实现、安装调试、系统测试、总结报告撰写。实验教学中开设的项目有：线性稳压电源设计、简易函数信号发生器设计，智能LED 照明系统设计等。

课程选用孙肖子编著的《电子设计指南》作为教材，并另外推荐供学生自主学习的补充资料，如郭勇主编的《电子系统综合设计》，马建国主编的《电子系统设计》，杨刚等主编的《电子系统设计与实践》等。为了开阔学生眼界，扩大知识面，还针对性选择了一些较新的参考资料，如MSP430G2 系列单片机原理与实践教程，MSP-EXP430F5529 实验指导书，MSP430 软件开发指南等。另外课程组在2011年通过校级立项，将在2014年出版《电子综合设计基础与仿真》教材。该教材主要内容来自课程组老师长期从事电子信息类课程的教学内容，电子设计竞赛的题目和设计，电子竞赛培训过程中的经验总结。

1.3 教学方法和考核方式《电子系统综合设计》课程是一门综合性课程。对学生的分析能力、估算能力、综合运用能力、数—形结合能力具有一定的要求，并需具有较扎实的电路分析的基础[2]。在教学中，除采用传统教学方法如：板书、电子教案、动画课件、虚拟电路外，还采用了项目教学法。课程采用Project 驱动形式，要求3 人组队，分工协作，完成系统的设计任务，以培养学生的团队合作精神。在设计过程中鼓励学生自主设计、积极创新，以锻炼创新思维。Project 的评分采用答辩的形式，小组成员用PPT 向教师和其他同学汇报设计的思路和实验结果，接受教师和同学的提问，较好地锻炼了同学的沟通能力，同时也可以让同学能够学习不同的设计思路和方法，提高自己的设计能力。

基于该课程的特殊性，本门课程的考核采用理论与实践并重、理论考核和实验考核相结合的综合评分方式。考核内容分基础和综合应用两部分。基础部分考核按单个学生考核评定成绩，采用老师授课+开放实验的形式完成。期末，学生需要完成一次仪器仪表的使用考试和一次电路设计仿真考试；对于综合应用部分，期末采取自主设计的方式，考核按3 人一组完成。每组必须在规定时间完成设计，提交一份完整的设计报告，最后制作PPT 答辩。最终评定成绩按实际作品完成情况（50%）+报告（30%）+答辩（20%）计算。

1.4 建设效果 课程经过两年的建设和积累，取得了较好的人才培养效果。2009 级选修该课程的同学，以三人一组完成旋转LED 灯、智能LED 照明系统、信号发生器、液晶万年历、电波授时多功能电子钟、温湿度测量仪、模拟示波器显示时钟等7 个作品，这些作品在学院进行了展示。2009 级选修该门课程的三位学生在2012年重庆市TI杯电子设计竞赛中获得一等奖，另有3 组同学分别获得二等奖和三等奖，2010 级两位同学在2012年全国TI 杯模拟电子设计竞赛成功中获得特等奖并捧杯。该课程在电子信息工程专业选修人数从2009 级的21 人到2010 级的40人，在2011 级中增加到了150 人。

2 总结

课程建设带动了课程群的建设，目前在该校通信与信息工程学院2011 级、2012 级卓越实验班和IT 精英班均开设了48 学时和32 学时电子系统综合设计实训，在2012级全校任选课中也引入32 学时电子系统设计。由于授课班级增多，2012年从企业引入具有丰富通信设备开发经验的工程师参与课程实验辅导及实训，从而也加强了该课程的师资队伍的建设和提升。今后课程组的老师除了继续加强课程建设，实现理论教学与工程实践最优化外，也将大力培养学生的创造性思维和创新能力，并在新知识的应用等方面继续进行探索和改革，凝练出加强基础、突出软硬结合、优化课程体系，促进电子信息类各专业的建设和提升。

[1]王剑.电子系统设计课程体系改革的探讨[J].长江大学学报（自然科学版）理工卷，2009（02）：65-66.

[2]吴平，吴桂初，郑崇伟.通过实践课提高学生的电子系统设计能力[J].现代教育技术，2010（04）：45-46.

[3]杨刚，周群主编.电子系统设计与实践[M].电子工业出版社，2004.