电子技术课程设计教学探索

    谢印忠

    

    

    摘 ?要 从电子技术课程设计的重要性入手，说明该课程是电子技术基础理论课与工程实践之间的桥梁，是培养工程型、应用型大学生人才的基础。详述课题设计要求、内容、方法，提出设计的模块化，指出指导教师在课程运行中的作用和课程对指导教师的要求。实践表明，电子技术课程设计起到引导大学生从理论转向工程实践的作用，提高了学生的实践和学习积极性。

    关键词 电子技术课程设计;数字钟;模块化设计

    中图分类号：G642.0 ? ?文献标识码：B

    文章编号：1671-489X（2019）14-0070-03

    Abstract The importance of the design of electronic technology is?presented. The course is the bridge between fundamental of elec-tronics technology and engineering practice. It is the foundation to foster an engineering and application undergraduate. The attempt of?the course including design content， design scheme， installation， debugging， design report and score assessment is made. The modu-larized design is putted forward. The teachers function and request for capability is presented. The practice proves that the course has a?significant effect on improving teaching quality. Undergraduates have enthusiasm to learn and design.

    Key words electronic technology; system design; engineering practice; circuit; experiment

    1 引言

    电子技术基础理论课通常是在介绍一些常用的半导体器件的基础上，着重研究电子线路的基本概念、原理和一些基本电路的分析方法[1]，内容多，大部分学生在学完这门课程后只是了解了一些专业术语，掌握了一些基本电路的原理以及计算公式，而对理论知识运用不灵活，稍微复杂的电路图就看不懂，也不会分析和调试电路，更谈不上设计和制作电路，实验部分也只是对理论教学的简单验证，导致理论和实践脱节[2-3]。

    一般来说，学生对实践性强的课程会很感兴趣，但是长期以来，学生对这门课程的学习普遍感到比较吃力，甚至一些学生由于在学习该课程时产生畏惧感，导致在以后的学习中凡是遇到分析模拟电路和门运算及触发器参数时都不自觉地带有畏难情绪，从而影响了后续相关专业课程的学习。对于教师来说，也有許多教师反映难教，教学效果比较差。实际上，看似枯燥的课程在理论的运用上有很强的灵活性，电子技术课程设计课程就是为较好解决理论和应用问题而设立的。

    电子技术课程设计课是一门研究电子技术应用的实践课程，是大学二年级学生在学习电子技术课程后的重要实践性教学环节，是实现基本理论知识到实际工程设计的桥梁。通过电子技术课程设计，对巩固和加深学生对基本理论知识的理解，提高学生实践动手能力，都具有重要作用，是教学做一体化的体现，为工程实践能力和创新能力的培养打下基础[4]。临沂大学自动化与电气工程学院各专业都开设了电子技术课程设计实践课，集中两周进行，共24学时。对该课从设立到实施都进行了有效探索，取得良好的教学效果。

    2 课程内容设计

    由于该课是在电子技术基础理论和实验课之后开设，学生已具备一定的理论基础和实践能力，课程以学生设计为主、教师辅导为辅进行[5-7]。整个过程为教师公布设计题目后，学生根据兴趣自选，然后查资料、确定方案、仿真、到创新实验室实验、利用万能实验板焊接元器件、测试性能，最后书写设计报告，答辩、演示，充分发挥主观能动性。

    题目的选择 ?合适题目的选取是课程设计的第一步[8]，所选题目尽可能多地覆盖电子技术的主要知识点，内容新颖，具有趣味性和实用性。在设计中注重系统概念，侧重模块化的分析和加强新技术的学习，学会对新器件利用参数手册完成应用和综合能力的培养。为此，实际运作时选取可调直流稳压电源、音频低频功率放大器、NPN型晶体管电流放大倍数测试、彩灯控制器、多波段脉冲发生器、555定时器报警电路、16路定时抢答器、数字钟等课题，两个学年的试运行表明，这些设计题目确实引起学生的极大兴趣。

    课程设计流程 ?课程设计是一个循序渐进的过程，在课程正式开始前一到两周，教师将题目和参数设计要求（包括基本要求和发挥部分）以电子稿的形式提供;学生选择题目，通过图书馆或上网查阅相关资料，待对自己的课题有一定理解后集中;教师讲解电子系统设计的基本流程和主要环节注意事项;最后进入以学生为主体、教师为辅助的设计过程。流程图如图1所示。

    模块化设计的引入 ?所谓模块化设计，就是将某些要素组合在一起，构成一个具有特定功能的子系统，将这个子系统作为通用性的模块与其他要素进行组合，构成新的系统，产生多种不同功能或相同功能、不同性能的系列产品。模块化设计是现代设计中较为成熟的方法之一，可以缩短产品研发与制造周期，增加产品系列，提高产品质量，快速应对市场变化;并且方便重用、升级、维修和产品废弃后的回收和处理。以数字钟为例，说明模块化设计在电子技术课程设计中的应用。

    首先对系统进模块分解，如图2所示。数字钟系统可以分成电源模块、振荡及多级分频器模块、计数模块、显示模块等。每一模块的设计和实验测定都可以独立完成，留出下一模块所需要的信号输出端即可。通过模块化分解，使设计的每一部分都可以在教材或参考书中找到设计理论原型，通过运算或查资料便可完成对应功能的设计。模块化设计的引入恰当地解决了学生拿到题目后的茫然，为学生在学习理论和工程设计间搭起桥梁。

    教师的辅助作用 ?整个设计过程都是以学生为主体、教师为辅助。教师在提供课题后主要的工作就是引导和答疑，引导就是引导学生的设计思路，答疑是帮助学生分析其方案的可行性和各种方案的综合比较，解答设计实验中的意外现象（和学生想象或运算不一致的地方）。

    学生设计进入模块综合焊接调试时，教师强调用电安全和焊接常识，引导学生注意整体布局的美观、规范，如电源线和底线要各成一列，用不同颜色的导线连接不同信号以便于区分等。

    在确定连接无误后进行通电调试，引导学生从信号输入的一端开始逐个模块进行调试，出现故障要先分析是那个模块出现问题，用排除法逐渐缩小范围，最终找到故障的确切位置。啟发学生自己查找故障、分析原因并找到解决问题的方法，加深学生对电路工作原理的理解，学会利用调试方法查找故障。

    设计报告、答辩 ?设计完成后，要求学生按规定的格式撰写设计报告[9-10]，内容包括：封皮和目录;设计任务和技术指标;方案的选择，原理图、各模块的设计方案，元器件选择、列表;电路调试结果及结果分析;收获和体会及对设计过程出现的问题提出改进意见;参考文献。规范的报告可以提高学生的方案表达能力、工程制图能力和论文写作能力等综合素质。

    答辩过程首先是设计最终实物的演示，之后为简述和对通过两周的设计过程的理解表述，回答指导教师和同学的提问，上交设计报告。

    成绩评定 ?成绩是对学生学业的肯定，也是保证教学质量的关键，应该注重设计结论正确的同时强调整个设计方案实施的全过程[11]。评定实行过程评价法，因为设计过程就是学习和解决问题的过程，该过程直接反映出学生对课程的兴趣和学习能力。采用过程评价法，也是对教师工作的考验[12-13]。教师必须了解每位学生在整个设计阶段的表现，及时发现学生的每一处闪光点，适时鼓励并做好记录;而不是仅仅由最终的实物和课程设计报告的质量来评定，避免抄袭者得高分。成绩由五部分组成：预设方案的正确性，占总成绩的20%;仿真及各组成模块的实验结果，占总成绩的20%;设计课题的最终调试结果，占总成绩的30%;答辩及答辩时问题的回答情况，占总成绩的15%;设计报告中各个环节的表述及方案的论证、调试过程中问题及解决方法、数据处理及结果分析和收获等，占总成绩的15%。

    3 课程效果及教学体会

    电子技术课程设计的完成对促进学生从理论学习转向工程实践作用十分显著。通过课程设计，为学生提供锻炼的平台，提高学生的实践和学习积极性。由于设计题目与实际应用紧密相连，充分调动了学生的热情和自觉性，很多学生独立完成设计任务后兴奋不已，对自己设计和调试完成的电路爱不释手。课程设计提高了学生多方面的能力，学生在实践过程中相互讨论、相互配合，最终完成实验设计，每一步都发挥了主动性和创造性，提高了分析和解决问题及相互合作的能力。

    课程结束后，很多学生以很大的热情报名参加了暑期全国大学生电子竞赛实训，2017年、2018年，学校参加全国大学生电子设计竞赛校级选拔赛的超过200人，最终派出60多人参加山东赛区竞赛，山东省赛区二等奖以上获奖率超80%。

    通过对电子技术课程设计课程的教学实践，深深体会到对辅导教师的高要求，要求教师具备扎实的专业知识、丰富的实践经验，对所教的专业知识、专业的最新发展有较深的了解，并且有跟踪新知识的能力。教师在深入钻研专业的同时，还要深入了解学生，根据学生的具体情况去备课，探索新的教学方法，循序渐进地实现理论到实践的转化，突出实用效能，强化对实践性环节的教学和训练，引导学生主动获取知识，不断完善和提高教育教学水平。

    参考文献

    [1]王香婷，刘涛，张晓春，等.电工技术与电子技术实验教学改革[J].实验技术与管理，2013（4）：112-115.

    [2]程春雨，商云晶，吴稚楠，郭学满.“模拟电子技术”实验多维度实验教学改革与实践[J].工业和信息化教育，2018（1）：10-16.

    [3]任玲，张宁，岑红蕾.以学生为中心的“数字电子技术”课程教学研究[J].电气电子教学学报，2018（2）：25-27.

    [4]秦悦悦.高校应用型本科人才培养模式研究与实践[D].重庆：重庆大学，2009.

    [5]薛严冰，车仁信，梁海峰，等.数字电子技术课程设计的改革与实践[J].实验室科学，2005（2）：35-37.

    [6]吴树林，马文川，高燕.改革实践教学，提高对学生知识和能力的培养水平[J].实验技术与管理，2004（2）：95-98.

    [7]王伟祖，郑旭明.建立综合设计实验平台培养学生创新能力[J].实验室研究与探索，2004（8）：74-75.

    [8]余新平.电子技术课程设计的实践教学模式探讨[J].长江大学学报自然科学版：理工卷，2010（1）：347-348.

    [9]谢自美.电子线路设计、实验、测试[M].武汉：华中科技大学出版社，2000：6.

    [10]罗杰，陈大钦.电子技术基础实验[M].北京：高等教育出版社，2017：2.

    [11]谭卢敏，邓鉴，江良平，等.电子技术课程多层次教学改革探索[J].轻工科技，2018（2）：153-154.

    [12]王连胜，徐桂荣，王良成，等.《数字电子技术基础实验》教学改革探究[J].实验科学与技术，2014（5）：110-112.

    [13]殷华.从技能竞赛看《电子技术基础》课程教学改革[J].职业，2009（33）：143-144.

    [14]张丽珍，胡月星.电子技术课程一体化教学的探索[J].教育观察，2018（2）：84-85.