基于电子设计竞赛的“电子工艺”教学设计

施凤鸣，宁　歆

(黎明职业大学 信息与电子工程学院，福建 泉州 362000)



基于电子设计竞赛的“电子工艺”教学设计

施凤鸣，宁歆

(黎明职业大学 信息与电子工程学院，福建 泉州 362000)

为了培养学生的创新能力、协作精神和促进“电子工艺”课程的教学改革，结合电子设计竞赛，构建ADDIE教学设计模型，即迪克-凯丽模型。在教学实践过程中，探讨了ADDIE 教学设计模型各要素的内涵和相互关系，结合学校实际，依据学科专业特点，在理论教学的基础上，加强实践教学的内容，合理设计实验项目，提高学生的综合运用能力。

ADDIE模型；电子工艺；设计竞赛；教学改革

“电子工艺”课程是一门内容较为广泛、实践性较强的技术基础课，其目标是通过该课程的学习使学生掌握电子产品的设计与制造方法，得到基本的工程训练[1]。电子设计竞赛是对学生实践动手能力的一个检验。它的题目涵盖了电类课程的多个学科，涉及知识面广，强调工程实践应用，实现技术综合性较强，鼓励学生使用新技术、新器件和新电路，以满足先进的技术指标。电子设计竞赛对于培养学生的创新能力、协同合作精神以及理论联系实际的学风建设具有巨大的推动作用，对进一步深化电子技术类课程的教学改革，有着十分重大的意义。因而选择电子设计竞赛的题目并根据学生具体学习能力进行修改完善，以作为教学项目，解构并重构教学内容，使学生更容易接受，提高教学质量。

1　分析阶段

传统意义上的分析阶段包括教学目标、教学任务、教学步骤的分析以及信息处理过程。分析阶段要充分考虑学生的学习水平、学生的需求以及学习后所要达到的目标等因素[2]。

其一，对学生的学习能力和需求进行分析。高职的学生在综合应用能力方面普遍较弱、不懂得通过实验数据的归纳总结去解决问题、对各类技术指标的实现和改善无从下手，查阅参考资料的能力差。如果直接把电子设计竞赛的题目拿来作为教学项目，对大部分学生来说就太难了。

其二，对教学开展进行分析。分析双师型教师的实践教学能力、分析当前教学主要存在的问题、分析实践教学可供利用的资源以及实践条件、分析岗位职业能力的需要等等。为了更好地开展开放性的综合实验项目教学，老师必须不断学习先进技术并动手实践，才能进一步提高教师本身的教科研能力，保障技能、教学质量，促进“双师型”教师队伍的建设。

2　设计阶段

设计阶段是以前期分析为基础，选择相应的教学方式，确定教学流程及授课计划，构建起一个与理论教学体系相互匹配、科学优化的实践教学体系。加涅认为学习序列通常从简单必要技能排序到复杂最终技能，或者根据学习内容意义逐次递进的程度来进行排列，才能对用以促进学习的资源和步骤做出有效的安排。

在教学的过程中，教师要改变传统的授课模式，亲自参与并深入到学生的实验项目中来，与学生一起发现问题、解决问题，更好地提高学生的实践能力和教师的教学水平。选择合适的电子设计竞赛题目加强综合性、设计性实验的训练，提高学生综合应用能力；适当地设计实验数据表格，培养学生通过对实验数据的归纳、总结去分析问题、解决问题的能力。

3　开发阶段

在分析设计阶段的基础上，选择主选教材资源。同时根据相应的实验安排，对可能涉及的知识，编制一本实验指导书，包括典型的硬件电路模块、软件子程序和常用资料，建立一个资源库，并不断更新，由此生成具体单元教学内容，完善实验室的设备与耗材，以便更好地指导学生完成相关实验[3]。

以2015年全国大学生电子设计竞赛高职组的LED闪光灯电源为例，该电源实际上是一个直流与直流之间的稳流电源变换器，它将电池的电能转换为恒流输出，驱动高亮度白光LED。电源有连续输出和脉动输出两种模式，并具有输出电压限压保护和报警功能。其基本要求如下：

(1)输入电压 3.0-3.6 V。

(2)连续输出模式输出电流可设定为 100、150、200 mA 3档，最高输出电压不低于10 V，最低输出电压为 0 V(输出短路)。

(3)在规定的输入电压和输出电压范围内，输出电流相对误差小于 2%。

(4)等效直流负载电阻过大时，输出电压限幅值不高于 10.5 V 并报警。

(5)输出电流 200 mA，输出电压 10 V 时，效率不低于 80%。

(6)自制一个 LED 闪光灯，用于演示。

系统方案设计如图1所示，采用LP6009升压电路，对LM358电路进行供电，运用LM358的射随电路、减法电路，对大功率MOS管NF75NF进行高压驱动。以IAP15W4K58S4单片机为控制单元，对DA进行线性控制，从而控制直流电压、电流的输出。

这道题目所涉及的电路模块包括电源电路、升压电路、单片机最小系统、减法电路、AD采样电路、高压驱动电路以及恒流输出电路等，涉及面广泛，综合性强，涉及各门电子学科的知识，开放性的教学项目，加强了学生独立思考、自主创新的能力。

图1系统方案设计

4　实施阶段

在前面分析、设计、开发的基础上，通过组织不同的教学活动，灵活使用教学方式，实现教学设计和开发中的既定目标。

4.1电源电路

每个电子电路都有一个供给能量的电源，电源电路是电子作品设计中必不可少的一部分，在LED闪光灯电源中既包含了18 V的直流输出LP6009升压电路如图2所示，也包含了5 V的直流输出LM317稳压电路如图3所示。

以两个电源电路为课程任务，让学生通过查阅元器件手册及通过互联网寻找所需资料的方法，完成简单的电路设计，并且使用PROTEL制作PCB板，掌握PROTEL软件的使用方法和各种技巧；在制作与调试电源电路的过程中掌握各种常用仪器的使用方法、焊接的基本操作技能、正确记录、处理数据及分析实验结果的方法，学会调整元件参数，满足实验指标要求[4]。

图2LP6009升压电路

图3　LM317稳压电路

4.2单片机系统电路

在两年一度的全国大学生电子设计竞赛中，单片机最小系统是竞赛作品设计与制作的基础，其设计的实现是赛前准备思路最基本的出发点[5]。在这个单片机系统电路中包含了单片机、液晶显示、时钟电路、复位电路以及声光报警电路等，如图4所示。

图4单片机系统电路

单片机系统电路对学生的PCB制图、电路调试、参数设置等技能方面提出了更高的要求，单片机系统本身的多种扩展功能给学生的发挥提供了足够大的空间。电源电路保证大部分学生能完成教学基本要求和基本技能训练，单片机系统电路则由学生根据实际情况，选择实现一种或多种拓展功能，达到因材施教的目的。提倡方案的多样性，变指导为引导，充分发挥学生的主动性。

5　评估阶段

ADDIE 模式中，评估贯穿于教学设计的每一个环节。教师在教学的过程中根据ADDIE模型的步骤化顺序和可操作性，在每个步骤过程中进行评价与及时修正。以学生的课堂反应、个案访谈、各个实验项目完成的具体情况以及在电子设计竞赛中的表现来评价教学设计是否有效、对学生实现学习目标的作用以及需要修正的地方等等，这样才能更好地完善整个教学计划、促进“电子工艺”学科的教学改革。具体的评估标准如表1所示。

表1　评估标准

6　结束语

综上所述， 电子设计竞赛是一项理论与实践相统一的活动，它既强调理论上的方案设计，又强调系统功能的实现；既考核学生综合运用的能力，又注重考察学生的创新意识[6]。基于电子设计竞赛的“电子工艺”课程教学，有助于培养学生的工程实践素质， 提高学生针对实际问题进行电子设计制作的能力。同时结合ADDIE教学设计模型进行“电子工艺”的教学设计，在教学实践中取得了较好的教学效果，教师能够系统有序地安排教学过程，控制变量，优化教学效果，对“电子工艺”课程的教学改革有着重要的意义。

[1] 张世平．“模拟电子技术”教-学-做-创一体化教学实践[J]．安庆师范学院学报(自然科学版)，2014，20(2)：118-120．

[2] 郭书法，权继振，汪田田．ADDIE 模型在 EMP 教学中的实践研究[J]．鸡西大学学报,2013(5)：88-90．

[3] 张新安，熊文元，包本刚．电子设计竞赛促实践教学改革的探讨[J]．湖南科技学院学报，2011(12)：78-80．

[4] 杨 奕，徐 鹏，彭小峰．电子设计竞赛与实践教学改革[J]．实验室研究与探索，2013(4)：173-175．

[5] 邱思杰．从大学生电子设计竞赛探讨单片机实践教学[J]．职业教育研究，2013，12：158-159．

[6] 田磊．大学生电子竞赛对实践教学的促进和革新[J]．西安邮电学院学报，2011(4)：65-67．

Electronic Technology Design Based on the Electronic Design Contest

SHI Feng-ming, Ning Xin

(School of Information & Electronic Engineering, Liming Vocational University， Quanzhou, Fujian 362000,China)

In order to cultivate students' innovation ability, cooperation spirit and promote the teaching reform of electronic technology course, combined with the electronic design competition, the ADDIE teaching design model is built, namely the Keri Dick model. Combining with the actual situation of our school, in the course of teaching practice, we discuss the connotation and relationship of the elements of the model. Based on the theoretical teaching, the content of practical teaching, the reasonable design of experimental project and the improvement of students' comprehensive utilization ability are improved.

ADDIE model; electronic technology; design competition; reform in education

2016-01-12

泉州市2014年度教育科学“十二五”规划课题(QG1252-03)和黎明职业大学科研团队基金(LMTD2014108)。

施凤鸣，女，福建泉州人，黎明职业大学信息与电子工程学院讲师，研究方向为电路设计。E-mail:50667077@qq.com

时间：2016-8-17 11:31

http://www.cnki.net/kcms/detail/34.1150.N.20160817.1131.034.html

TP602

A

1007-4260(2016)03-0136-04

10.13757/j.cnki.cn34-1150/n.2016.03.034