浅谈电子技术课程设计实训课程改革

全钊锋 刘超娜

（1.广西民族师范学院，广西 崇左 532200；2.广西职业技术学院，广西 南宁 530100）

0 引言

电子技术课程设计是为提高电子工程及相关专业本科学生理论应用能力和实践能力而开设的重要课程之一[1]，电子技术课程设计实训是电子类专业基础课[2]，是基于学习了电路分析、模拟电路、数字电路等课程的前提下开展的一门实训课[3]，课程主要是学生利用已学的理论知识设计具有一定功能的系统，着重于学生动手设计能力的培养。 本文以广西民族师范学院电子信息工程专业中电子技术课程设计实训为例，该课程改革前主要是通过购买具有一定功能的印刷板套件，然后学生通过套件的电路焊接文件、电子器件进行焊接调试，最终教师通过学生焊接板子的质量、美观度、功能是否完全等情况进行考评，这样造成了学生对系统中电路的原理不求甚解，只求按照电路焊接文件焊接出结果为目标，虽然很大部分学生都能按照原理图焊接、调试成功，但是经调查，很大部分学生都觉得这样的实训课没有学到什么有用的知识，只会焊接电路板。 为什么会造成这样的结果呢？ 第一是课程的考评环节太过简单；第二是课程教学中缺乏对电子技术的自主设计环节； 第三是实训过程中焊接、调试遇到问题太少，造成这样的问题就是给学生发放的印刷板本来就是经过厂家调试好的电路板了，只要按照原理图焊接，一般情况不会出错。 基于这三个方面，有必要对广西民族师范学院电子信息工程专业中电子技术课程设计实训进行改革。

1 电子技术课程设计实训课程设计改革

电子技术课程设计实训课程主要从三个方面来提高学生的动手能力，第一是电路的焊接技术；第二个是电路系统的设计能力；第三个是电路系统的调试能力。 广西民族师范学院电子信息工程专业改革前只重视电路的焊接技术， 忽视了后面两种能力的培养，造成学生厌学， 对电子技术课程技术实训课缺乏兴趣。 以下是文章对着这三方面进行改革的看法。

1.1 课程设计中电路焊接技术教学的改革

电子电路的组装与焊接在电子技术课程设计中具有非常重要的地位，它是将理论电路转换为实际电路的过程，组装及焊接的优劣，不仅影响外观质量，还直接影响电路的性能[4]。 任何一位优秀的电子工程师都是从焊接技术开始起步的，焊接技术的好坏直接影响后续电路调试的复杂度，如果在电路系统调试前焊接技术不过关，焊接出来的板子错漏百出，估计在后续调试电路中会花费很大的精力在电路的断路、短路、器件放置错误等低级的问题上[5]，这不仅给后续加大了难度，而且调试出来的电路也是不稳定的，在工厂里这类产品属于次品。

为了提高学生的焊接技术，文章进行了以下几部分改革。 第一，增加学生焊接的难度，把之前直接购买的印刷PCB 电路板作为焊接改成了直接利用万能板作为焊接对象，这时学生就不会有完美的板子作为焊接的支撑了，需要学生焊接板子需要通过电路原理图进行板子的布局、布线，如果当中遇到跳线或者焊盘脱落了的问题，学生自己想办法解决。 第二，增加学生焊接原理图的难度，这样学生焊接的原理图文件就不是单一的功能电路，而是一个完整的电路系统，需要学生在了解电路系统的工作原理上方能更好地进行焊接，这跟改革前不一样，改革前是购买单一的功放电路、流水灯电路等单一功能，从原理图上加大难度，一方面是增加学生对原理的认识和了解，另一方面是让学生重视焊接是为原理图设计做铺垫的，只有很好地理解原理图才能在焊接环节中减少不必要的错误。第三，加大考评的力度和维度，不单是从焊接后电路系统功能是否完成进行考评，从焊接过程的操作方式方法、焊点的圆润情况、功能是否完成、布局布线是否合理、板子是否美观等作为评价学生在焊接技术部分的成绩。 不仅焊接技术在进行以上三个方面的改革，同时在改革之中，还要融入思政教育，让学生了解什么是工匠精神。

1.2 课程设计中电路设计教学的改革

广西民族师范学院电子信息工程专业中电子技术课程设计实训课程改革前完全忽视了电路设计环节， 没有在设计环节培养学生思考解答问题的方法、途径的能力，一味地重视焊接技术。 针对这些问题，在该课程中添加电路设计的环节， 以2020 年电子技术课程设计实训中添加的设计环节的题目为例展开说明。 在2020 年春季期，为期一周的电子信息工程专业181 和182 班的电子技术课程设计实训中， 在学生练习、掌握了焊接技术的基础上，在最后面的三天实训中以课程设计的方式出了一道声控灯的电路设计题目，要求学生完成声音震动的检测，声光报警控制，以及可调节该电路声音震动的灵敏度，调节声光报警延迟的时间。 同时要求学生实训后以此为课程设计的题目撰写实训报告，在实训报告中阐明实现题目所有功能可行的方案，并且选出最优方案，而且说明在实训过程中遇到的问题、解决的方法，等等。 当设计电路的题目发放给学生以后，本来就缺乏数字电路、模拟电路的电路基础知识的学生，会遇到很多的问题。 指导老师会一步一步指导他们分组讨论电路设计的方案，并指引他们利用仿真软件Protues 先仿真自己设计的方案，然后仿真功能完成后再进行线下万用板布局布线进行焊接。 在利用仿真软件中发现声音传感器根本仿真不了，这时需要指导学生把问题转移，理解声音传感器的工作原理后利用滑动变阻器和电阻串联模拟声音传感器电压模拟量的输出，最后完成电路的设计仿真，同时在教学中指导学生通过上网获取有用的资料， 比如设计电路中利用的NE555 芯片、LM393 芯片等资料。 教师就是通过在教学中坚持“以学生为中心”的教学模式，添加难度适当的课程设计题目，并且在学生设计电路中充当组织、指导、辅导、答疑的角色，让学生感受一下设计电路中从无到有，最终仿真成功的喜悦。

1.3 课程设计中调试系统教学的改革

电子技术课程设计实训课程的调试是整个课程设计最关键的部分，所谓调试就是检验设计的电路系统原理是否正确，焊接技术是否有短路、断路等问题，电子电路本身的类型非常复杂和多样，每个电子电路的设计和调试过程也有很大的不同[6]。 当然更需要考虑到电磁干扰等问题，它是决定整个课程设计成败的关键因素。 在改革前都是通过指引学生反复利用万用表检测相关电路的某些测试点电压，并以此判断某部分电路是否出现问题。 改革后，第一，加大学生对相关仪器设备的使用的种类，不单有万用表，还有示波器、信号发生器、频率计、频谱分析仪等，让学生在调试过程中选择更适合自己的检测工具， 比如在测试芯片NE555 的时候，指导学生利用示波器观察输出信号的频率以及电压大小；第二，差异化指导，一个班级的学生在调试过程中会出现不同的问题，这需要教师针对不同学生进行不同的指导，然后将同学出现的类似问题在课后分享给同学们，让他们在自己的调试中获得直接经验的同时也收获间接经验；第三，个性化指导，针对个别学生在调试到某个步骤实在进行不下去，这时就需要教师亲自下沉一线，把遇到的现象产生的原因以及解决的方案讲解给同学，让学生知道老师解决问题的方法和步骤， 从而调整自己的调试步骤和方案；第四，严苛考评，针对课程设计已经调试成功的同学进行验收答辩，特别是针对电路设计中某个重要器件的作用进行答辩，让学生在调试中重新认识电路系统的原理，明白理论与实践是有差异的，而且让学生分析产生差异的原因，以此倒逼学生再次深刻理解课程设计题目的原理。

2 结果

文章对广西民族师范学院电子信息工程专业的电子技术课程设计实训进行改革，主要针对课程设计中电路焊接、 电路设计和电路调试三部分的探索，最后以提交的课程设计报告和课程设计作品为根据评分，图1 是近三年电子技术课程设计实训学生的期末平均成绩与学生评价授课内容、 方式满意度的柱形图，2019 年是教学改革前的数据， 学生该课程的平均成绩为75 分左右，2020 年、2021 年是教学改革后的数据，学生该课程的平均成绩为82 分左右，足足提高了7 分左右，而且从学生评价的满意度可以看到改革后比改革前有明显的提高。

图1 近三年学生平均成绩与评价满意度

通过以上分析 2019 年、2020 年、2021 年三年电子技术课程设计实训课程的教学改革前后效果的对比，教学改革后大部分学生的课程设计都取得不错的成绩，更重要的是学生学会了利用模电、数电的理论知识去解决实际问题，真正做到理论联系实际，提高了学生的动手设计能力，提高了学生对电子技术课程设计实训课程学习的兴趣，也为接下来学习电子专业核心课程打下牢固的基础。