“电子技术”课程设计教学改革与实践探索

夏益民， 谢 云， 蔡述庭， 张建新

(广东工业大学 自动化学院， 广东 广州 510006)

0 引言

“电子技术”作为工科专业必修课程，兼具基础理论性与科学实践应用性的特征。电子、电气、自动化、信息等专业的学生，在完成“电子技术”课程(包括“模拟电子技术”和“数字电子技术”)的理论与实验课程学习，掌握了电子技术的基础知识，具备电子电路的基本技能和设计能力之后，就会进入相应的课程设计环节。

在“电子技术”课程设计环节教学中，理论与实践充分结合最为重要。该教学环节一方面进一步加深学生对理论知识的理解，提高综合运用所学的理论知识进行设计的能力，另一方面也可以培养和锻炼学生的动手实践能力，为后续课程的学习与日后工作奠定基础[1]。

1 “电子技术”课程设计存在的问题

“电子技术”课程设计是学生在经过“电路”、“模拟电子技术”、“数字电子技术”等课程学习之后，由专业基础课、专业课的学习到独立进行毕业设计、完成毕业论文之间的一个重要的实践性教学环节[2]。

目前，“电子技术”课程设计主要存在以下两个问题：

(1)课程设计教学目标缺乏整体观念，看重安装调试、忽视系统设计。

目前的“电子技术”课程设计大都以拟定的设计任务为依据，不包括设计与制作电路板的过程，学生的成果千篇一律。通常是指导教师将已经是成品的电路板以及对应的电子元器件发给学生，学生将发放的元器件按照给定的电路图进行对号入座式的焊接，最后接上电源观察电路是否能正常工作即可。

这种方法存在很大的弊端，因为在实践的过程中，电路设计、制板和实际工程调试被分割开来，课程设计没有前者内容，学生无法深入了解各个元器件的功能和电子电路系统整体设计的原理，无法将自主设计和实践操作联系起来，这便达不到提高学生的创新思维和实践动手能力的要求[3，4]。

(2)注重以最终结果为导向的考核方式，缺少科学合理的考核评测体系[5]。

课程设计考核内容、考核办法、成绩划分等环节不够完善，考核内容和考核模式单一，课程设计以最终完成任务为考核标准。这种考核办法存在一定的偶然性和随机性，会造成部分学生考核成绩与其实际能力不符，导致尽管部分学生非常认真，但由于过于专注实践过程而影响了进度，最后反而得不到高分；而有些学生不求甚解，不注重过程，只追求最终的实验结果，却因完成速度较快而得到较高的成绩。这种考核办法会造成成绩不能准确地反映出学生的真实能力及其所做的工作，对刻苦认真的学生的激励作用不足[6]。

前文所引朱芳圃先生的阐述中提到：“盖商人祭祀时，设烛薪于 上，以象征大火之星，或增 ，象星形，意尤明显。又增 ，附加之形符也。考心宿三星为东方七宿之一，在房宿之东，尾宿之西，中有一等大星，其色极红，故谓之大火，商人主之，始以名其部族，继以名其国邑及朝代。”胡绳先生在《中国天文考古学》一书中也指出：“商人主祀大火星的事实已经很清楚，这不仅因为文献提供了明确的证据，而且殷卜辞也显示了这方面的真实记录。”

2 “电子技术”课程设计的改革探索

2.1 加强和改进教学手段与教学内容

如何在“电子技术”课程设计这一环节中启发学生的创新意识，培养学生的实践能力，使学生将所学的基础理论知识融会贯通于电子系统的设计和分析过程中，并掌握电子设计自动化的新技术、新方法，是专业课教师们应该不断探索的课题[7，8]。

笔者从2015年开始对我院自动化创新实验班和自动化卓越工程师班13级和14级共计179名学生进行了为期三周的“电子技术综合设计与实践”课程设计教学改革实践探索。

我院其他专业的该课程设计只有一周，仅需完成一个基于Quartus II软件利用原理图方式设计的数字电路系统，并通过DE2开发板下载验证，内容较少且侧重于考察数字电子技术。我院电力专业虽然另有一周的电工技能实训(内容包括：电灯的双开关控制及日光灯的安装，直流稳压电源电路的焊接及测试，收音机的组装与调试)，但均为对现有实物的连接/焊接和调试，缺乏设计环节。我院电子专业另有两周的“电子电路CAD实训”和“EDA电子技术实训”，只是侧重于使学生掌握目前CAD领域和EDA领域所涉及到的主流仿真工具。

笔者主持的三周课程设计工作量饱满，项目本身要求学生能综合利用到所学的电路、模电和数电知识，并使用电子电路仿真和设计工具软件。具体选题时，有针对性地选择实用性比较强的电子线路系统。

课程设计具体安排如下：

第一周：利用Quartus II设计数字电路系统，下载到DE2开发板加以验证。有以下六个题目供选择：①8位数字抢答器的设计；②自动电子售票机的设计；③五路呼叫器的设计；④交通灯控制器的设计；⑤彩灯循环控制器的设计；⑥电子锁及门铃电路的设计。

第二周：根据设计任务要求，使用Multisim软件完成电路的设计、仿真与优化；用 Protel等绘图软件画出PCB版图。有以下四个题目供选择：①音乐彩灯控制电路的设计；②电压超限指示和报警电路的设计；③增益自动切换电压放大电路的设计；④数显可调式直流稳压电源的设计。其中，项目①～③中需要用到的电源均需自行设计。

第三周：利用PCB版图完成转印、腐蚀、打孔等环节制成电路板，然后在自制电路板上完成元器件的安装、焊接等工作，最后进行系统调试、演示和验收。

课程设计开始先集中讲解课程设计的性质、任务、方法步骤、时间安排、考核要求和评分标准等。学生根据兴趣自主选题，两人一组以方便交流讨论，但要求独立完成任务。学生根据设计任务书和技术指标，查阅资料，设计方案，确定电路参数，写出初步设计报告，向教师汇报。指导教师组织学生对设计方案进行比较、论证，确定最后方案。接着，学生通过Quartus II、Multisim等软件进行设计、仿真与优化。在设计、仿真、制板、电路安装调试的每一个关键步骤，指导教师都要进行考核验收，最后每个学生都需撰写提交课程设计报告。

2.2 考核模式的改革与实施

严格的课程设计考核制度和严谨的评分办法对学生能否认真完成课程设计有积极的引导和促进作用。课程设计的考核方式应与课程设计的内容密切相关[8]。本次教改依据课程教学要求设计教学内容，将考核内容和评分标准细化为若干部分，如表1所示。改进后的考核方案更加强化对课程设计过程的考核，注重学生在实践过程中体现的发现问题、分析问题、解决问题的设计能力、实践能力等，同时也注意考核学生对实验数据的测试、整理和分析能力，课程设计报告撰写的规范程度以及学生出勤情况等方面的考核。

表1 “电子技术”课程设计考核内容及评分标准

考核主要依据以下原则：

1)着重基础能力和实验素养的考核

主要考察根据设计任务分析、设计、仿真、焊接、调试电路系统的能力，实验数据的测试、记录、整理和分析能力，电路故障的发现、分析以及排除能力。

2)课堂纪律与工作态度的考核

通过不定时点名等方式监督学生的出勤，对于缺勤和态度不端正的学生，予以相应的扣分。指导教师认真批阅课程设计报告，一旦认定抄袭，直接以不及格处理。

3)报告撰写规范性的考核

课程设计报告按照以下规范撰写：设计任务目的与要求、设计方案及论证、制作及调试过程、系统测试与结果分析、总结、参考文献。

4)创新性的考核

合理设置加分项，对课程设计的创新思路、创新安装调试方法、改进措施中的独到见解等都有适当的加分奖励。

通过对考核模式的改革，每个学生对课程设计所有考核阶段和内容都必须认真对待。在课程设计中，指导教师巡视实验室，及时发现学生出现的问题，予以启发式指导。每个验收环节不仅要检查相应的结果，而且要询问设计原理，观察操作步骤和实验数据记录是否规范，并按考核规定记录相应分值。为了避免有些学生盲目追求速度完成任务，培养学生认真严谨的科学实验态度，在考核制度中明确规定课程设计成绩与完成速度没有直接关系。通过以上措施，提高学生的创新实践能力。

3 结语

此次教学改革完善了“电子技术”课程设计的教学手段与教学内容，从兴趣选题、系统设计、仿真优化、画图制板到安装调试等所有步骤，均需学生全情投入，激发了学生的创新热情；实行以过程为导向的考核方式更为公平合理，能更客观地反映出学生的真实水平，有利于引导学生更好地完成设计，提升设计水平，提高学生的创新实践能力。

从改革实施完成情况来看，学生基本都按要求完成了各项内容，总评成绩为90-100分的占16%，80-89分的占55%，70-79分的占21%，60-69分占8%。其中，还需进一步提高学生对电路故障的排查能力。

从改革实践效果来看，学生普遍反映收获非常大，对专业理论和设计原理有了深入的理解，增强了学习兴趣和动手能力。课程设计改革不仅对理论教学起到验证和深化作用，而且充实和丰富了理论教学的内容，帮助学生更好地将专业理论与设计实际相结合，培养了学生创新意识和严谨科学的工作作风。

[1] 张波. 新教改下电子技术课程设计教学实践探讨[J]. 济南:科技致富向导, 2011(12): 126.

[2] 贺付亮. “电子技术课程设计”课程探索[J]. 南京:电气电子教学学报, 2010, (2): 32-33.

[3] 张晓红, 赵显红等.电子技术课程设计的探索与实践 [J]. 北京:科技创新导报, 2009, (9): 116.

[4] 赵宝虎, 黄永义, 杨嘉, 贺秀良, 柏亚基. 军队院校基础实验课程教学改革的新思考--以军事交通学院为例[J]. 天津:军事交通学院学报, 2015, 17(1): 74-78.

[5] 刘艳, 朱昌平, 宋凤琴等. 模拟电子技术实验教学中的学生实践能力培养[J]. 北京:实验技术与管理, 2010，27( 2) : 110-112.

[6] 程春雨, 李建华, 吴雅楠. 模拟电子技术实验考核模式改革的探索与实践[J]. 天津:实验室科学, 2015,18(4): 68-70.

[7] 王德嘉. 模拟电子技术课程设计教学改革研究与实践[J]. 武汉: 理工高教研究, 2004,23(4): 115-116.

[8] 张志伟, 傅明星, 朱亚利. 《模拟电子技术基础》课程教学改革探索[J]. 哈尔滨:黑龙江生态工程职业学院学报, 2009,22(1):127-128.