基于工程教育认证的模拟电子技术课程设计改革与实践

马月辉，刘香玲，刘宁宁

（石家庄铁道大学电气与电子工程学院，河北石家庄 050043）

1 绪论

在工程教育认证倡导的三个基本理念引导下，各高校针对本专业的具体情况，制定了人才培养的具体举措，特别是针对课程与工程教育认证的契合，如何打造“双万计划”下的优质课程，是各学校思考的重要问题之一[1-2]。

模拟电子技术作为我校电气专业的技术基础课，其教学目标及毕业达成要求为：培养学生的设计与开发能力，能够设计针对轨道交通电气工程行业工程问题的解决方案，设计满足特定需求的电路单元，并体现创新意识；培养学生掌握相关现代工具的使用能力，能够使用计算机辅助设计软件，对研究电路的仿真、模拟；能够查阅相关技术文献，了解与课设内容相关技术；培养学生的个人与团队能力，能够在团队中承担任务和责任，培养学生的团队合作意识与精神；培养学生的沟通与交流能力，具有良好的口头和书面表达能力，掌握设计报告文稿的撰写技能。模拟电子技术课程设计是理论课程应用与实践的环节，在设计题目、实施方法及成绩的评定等方面的改革对人才培养具有重要意义。

模拟电子技术课程设计将晦涩的理论内容与有趣的实际应用有效结合，能够使学生真正掌握课程内容，各高校也积极探索该课程设计的教育模式改革。刘路等[3]针对其学生为农业的专业背景，将设计题目设计成符合专业应用背景的开放式课题，有针对性地培养学生的专业兴趣。赵冬梅等[4]从教学内容结构与设计到特色与创新等五个方面对模拟电子技术的课程设计进行了探讨。中国地质大学自动化学院提出了新工科背景下，“产－教－训－赛”四位一体的教学模式[5]。张俊杰[6]探讨了以目标为导向的模拟电子技术课程设计的实施方案，即“情境创设—任务提出—设计思路—设计实现—设计验收”的教学模式。韩芝侠等[7]对课程设计进行总结，既分享经验，又指出不足之处及改进措施。曾思明等[8]提出了基于OBE理念的阶梯式实验改革，用于培养学生的工程意识以及研究型思维。

本课题组基于工程教育认证“以学生为中心，产出为向导”的原则，提出了学生参与课设题目设定、设计过程管理、结果验收及成绩评定全过程的课程设计实施方案。

2 课程设计实施方案组织及形式

根据课程设计的教学目标和毕业要求，围绕以学生为中心的理念，将设计过程分解为几个阶段，在不同侧重面上培养学生的素质与能力，如图1所示。

图1 课程设计实施方案

2.1 课设题目设定及任务制定

2.1.1 征集题目

图2是本课程设计题目的征集过程。题目为开放性课题，以本专业所涉及范围为限，在模拟电子技术理论课程讲授的第一次课，向本专业学生征集课程设计题目。以学生为主体，教师辅导，学生通过超星学习通平台发布课设题目及设计目标。题目设计目标要明确，设计功能需清晰。指导教师对征集的题目进行批阅并返回学生修改，最后确定课程设计的题目及难度系数并发布。这个阶段锻炼学生对本领域相关内容的了解，训练学生对相关技术的资料查阅能力，培养学生借助现代技术方式，快速、准确地检索相关信息。

图2 课程设计题目征集过程

2.1.2选择题目

学生以自由组合方式成立课程小组，并推举组长，以小组为单位，填写申请所确定的课设题目。组长对各成员分工明确、合理，对成员的工作进行量化估计，形成组长负责制的团队式课程设计过程。各小组选题原则上不重复，即一组一题，以达到各组对其他组课设内容的相互观摩与相互借鉴的目的。选题规则为：首轮选题满足一题一组的，确定该组承担该题目；一题多组地进行第二轮选题，第二轮选中的规则是以难度系数调整最低为优先，并以此类推至，直至各组选题完成。这个阶段培养学生团队意识与合作精神，培养学生间的沟通与交流能力，训练学生理解工程中的招、投标理念。

2.2 设计过程管理及结果验收

2.2.1 课设阶段

各组确定题目后，明确任务书要求，遵循课程设计的基本步骤——设计、仿真、制作、调试和测试。在该过程中，突出以学生为中心，指导老师引导与辅助的特点，各小组在组长的协调下，分工协作。各成员围绕如下关键步骤进行：

1)掌握电路的理论分析和计算方法，能够查阅元件资料及数据手册，正确选用电子元器件；

2)熟练使用Protel、Multisim等EDA工具软件，完成对所设计的电路的模拟与仿真；

3)根据电路原理图及实际器件，正确安装、焊接、调试电路，具备电路故障和器件损坏的诊断能力；

4)根据测试项目要求合理选择仪器仪表，设计合理科学的测试方案，获取正确的测试数据。具备常用仪器的正确操作能力和数据分析能力。

这个阶段主要目的是培养学生的设计与开发能力，熟练使用仿真软件和实验设备的能力，以及工程问题的解决意识。

2.2.2 撰写报告

课程设计报告的撰写是整个设计过程的总结。报告应包含：设计电路的技术指标、整体方案设计、电路设计图、电路的计算机仿真、元件清单、电路的焊接和调试过程、电路的测试方法、测试数据记录、测试数据分析、成员工作量占整个工作量的比例等内容。

该环节使整个设计过程形成闭环，即评价产出结果是否到了设计目的。该阶段培养学生的沟通能力，训练学生的书面表达能力，使其能够条理清晰地进行陈述，具备良好的课程设计文稿的撰写技能。

2.3 成绩评定

课程设计成绩分为小组成绩和学生个人成绩。小组成绩由小组互评成绩及教师给定成绩综合而成，学生个人成绩则依据成员在小组中的贡献大小评定，从而形成以学生为中心的两级、两维成绩评定体系。

1）小组成绩

在小组成绩中，组-组互评成绩占综合成绩的40%，教师给定成绩占综合成绩的60%。

组-组互评，即各组将完成的课程设计报告、测试过程视频等课设的相关佐证资料上传到网络互评平台，供其他组成员参考。学生依据各组上传的资料，根据课程报告的完整性、课程设计方案的合理性、课程设计完成情况、设计结果的测试等内容，以组为单位，提交互评成绩。同时，结合本组的课程设计情况，也提交本组的自评成绩。本组成绩按组-组互评成绩的平均值计算。

教师评价则是各组课设过程中的阶段评价总和，关键评价点包括：课设任务的理解、小组成员的分工及协调工作能力、资料的查阅能力、计算机辅助设计及仿真软件使用能力、电子器件的选择及电路的焊接与调试能力、电路的测试方法及设备使用能力及报告的撰写能力等。

2）学生个人成绩

在学生个人成绩中，引入成员贡献率。小组成员依据在组中承担的工作难度、工作量、相互间协调与沟通、工作完成情况等因素，通过讨论确定各成员的贡献率。学生个体的成绩由贡献率及小组成绩决定，从而体现出对每个学生的综合评价。

3 教学效果

本次课程设计的改革模式已经进行了两轮教学实施。2019年秋季学期，在电18卓越班及电18茅以升班两个班开始进行课程设计试点，并与其他教师任课的传统教学模式班级进行了对比，从实施效果看，课程设计题目难度、质量、成绩均有很大提高。

2020年秋季学期，在电19卓越班，电19茅以升班及电1906-5班同步进行了第二轮试点，相比2019年第一年，教学过程更加顺畅，积极性更加高涨。学生普遍认为，提高了对知识的理解和实践动手能力。

4 结论

模拟电子技术课程设计是电气类人才培养的重要环节，是训练和提升学生专业技能、工程实践能力和综合素质的重要手段。本文基于以工程教育认证的“学生为中心”和“产出导向”理念，提出了模拟电子技术课程设计的改革路线，研究了题目征集与确定、小组成立与成员协助、基本技能要求与训练、成绩评定等方面内容，实现了从“教师为主体”到“学生为主体、教师为主导”的教学理念转变，提高了学生的工程实践能力和科技创新能力。