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(一)
1.電子技術(shù)課程設(shè)計教學方式的實現(xiàn)方法
要想使此實踐教學環(huán)節(jié)達到目標和效果,必須合理安排教學步驟,使教學方式得到實現(xiàn)。
1.1精選題目
對于課程設(shè)計的題目,需要指導(dǎo)教師精心選擇,要使題目具有一定的實用價值。題目不宜太難太偏,學生能夠利用所學的理論知識,通過查資料拓寬知識面后解決,這樣既能激發(fā)學生的創(chuàng)作激情,又不因難度過大挫傷其積極性。
1.2以工程項目的方式下達任務(wù)書
題目以工程項目的方式給學生下達任務(wù)書,即教師要對每一個設(shè)計題目僅提出功能要求、使用條件及技術(shù)指標,不給學生具體電路設(shè)計的限制,這樣可以給學生一個充分發(fā)揮的空間,如表1所示。整個過程讓學生來做項目負責人,這對學生來說既新穎又極具誘惑性,從而也激發(fā)學生學好這門重要基礎(chǔ)課的興趣。在布置設(shè)計任務(wù)時,要結(jié)合工程項目的特點,既要培養(yǎng)學生個人能力,又要培養(yǎng)團隊的合作精神,所以要求3人一組,一組一題,選出一個組長全權(quán)負責項目的進行。
1.3合理安排設(shè)計時間
在整個課程設(shè)計周,每天按8學時進行,每個小組要對自己的設(shè)計方案論證后進行器件的參數(shù)計算、用虛擬儀器仿真結(jié)果并對器件參數(shù)加以優(yōu)化、對器件進行選型、焊接組裝調(diào)試、答辯及書寫實習報告。這個過程中,任務(wù)重學時緊,所以要合理安排時間來完成設(shè)計任務(wù)。具體學時安排可參考表2的方式進行。
1.4成績評定方法
成績是對學生勞動成果的一種肯定,其評定方法直接影響到學生的積極性。所以,在整個設(shè)計過程中,指導(dǎo)教師要全面了解每個學生的表現(xiàn),給他們一個合理的成績。在成績評定時既要考慮到他們設(shè)計過程中的積極性、所選方案的合理性、仿真階段的表現(xiàn)和最后硬件調(diào)試階段的認真程度和完成指標的高低結(jié)果,還要參考設(shè)計報告的質(zhì)量。此外,對有所創(chuàng)新的學生,應(yīng)適當酌情加分。綜合以上分析,成績的具體評分方法為出勤占10%,理論正確性和設(shè)計創(chuàng)新性占30%,仿真驗證及硬件組裝調(diào)試表現(xiàn)和質(zhì)量占40%,設(shè)計報告書寫規(guī)范性占20%。成績評定方法在設(shè)計開始時就明確地告知學生,使其對學生認真設(shè)計起到引導(dǎo)作用。
2.實施效果
利用電子工程的設(shè)計思路,采用“虛實結(jié)合,軟硬兼施”的方法,使學生既熟悉了企業(yè)中的電子工程的設(shè)計思路及“模塊化”的先進設(shè)計方法,也掌握了電子工程開發(fā)中必不可少的軟件仿真技術(shù),又鍛煉了動手解決問題的能力,所以,在這個實踐環(huán)節(jié),充分培養(yǎng)了學生用科學思路解決實際問題的能力,也會激發(fā)學生的創(chuàng)作熱情。我院測控專業(yè)2009級利用這種教學方式進行了教學實踐,學生在設(shè)計過程中熱情高漲,常達到廢寢忘食的程度,好像真正成了企業(yè)的一名工程設(shè)計人員,而最后面對自己的勞動成果,感言這個實踐環(huán)節(jié)不但加強了對理論知識的理解,也懂得了怎樣將理論知識轉(zhuǎn)化為實際生產(chǎn)力。由于在電子技術(shù)課程設(shè)計時打下良好的基礎(chǔ),本年級的學生取得參加全省電子設(shè)計大賽獲得二等獎,參加全校電子設(shè)計大賽獲得一等獎的佳績。
3.結(jié)語
在追求經(jīng)濟效果為先的今天,企業(yè)希望學生畢業(yè)之后很快能夠上崗,這就需要學生在大學時培養(yǎng)一定的實踐能力,本文提出“結(jié)合工程方式,軟硬兼施”的教學方式,使學生掌握了實際電子工程的設(shè)計方法和思路,應(yīng)用計算機和仿真手段對電子電路進行設(shè)計,并通過硬件調(diào)試進一步鍛煉了學生對實際工程的分析及設(shè)計能力,為后面專業(yè)課的學習和走上工作崗位打下了堅實的基礎(chǔ)。
作者:王宗省 孟秀芝 單位:山東科技大學機械電子工程學院
(二)
1課程改革的必要性
(1)設(shè)計題目偏少
電子技術(shù)課程設(shè)計在本校2006級電類專業(yè)中首次展開教學。最初,該課程的實驗講義中只包含兩個題目:超外差式調(diào)幅收音機安裝與調(diào)試與聲控“燈流”控制電路制作,內(nèi)容單一,無可選擇性。實施3年后改為四個題目:超外差式調(diào)幅收音機安裝與調(diào)試(必選)、8路智力競賽搶答器的設(shè)計、邏輯信號電平測試器的設(shè)計和樓道觸摸延時開關(guān)(三選一)的設(shè)計。相對而言,設(shè)計題目類型還是偏少,內(nèi)容相對陳舊,學生可選擇的范圍也不大,導(dǎo)致部分學生的對本門課程學習的積極性不高。
(2)教學方法單一
本門課程的設(shè)置時間為一周,時間較短,為了在較短的時間讓學生完成設(shè)計任務(wù),教師總是詳細講解并指定相應(yīng)的資料,將學生限制在指定的范圍和實驗元件內(nèi),不利于培養(yǎng)出具有競爭意識和創(chuàng)新能力。且在實驗講義中,編寫教師對設(shè)計題目的電路實現(xiàn)方案編寫的較細,學生可發(fā)揮的空間較小,導(dǎo)致部分學生不會自己獨立思考,直接采用設(shè)計提示電路,或者直接抄襲其他學生的設(shè)計方案,不能更好地調(diào)動學生獨立設(shè)計的積極性。
(3)成績評定體系不夠完善
在成績評定時,往往根據(jù)調(diào)試結(jié)果以及撰寫的設(shè)計報告給出成績,學生在設(shè)計、制作、調(diào)試過程中遇到的問題以及解決方案等具體實施過程沒有體現(xiàn)出來,評定的標準不能具體量化,不能很好的反應(yīng)學生的在本門課程中的收獲和真實水平。
2課程改革的方法
(1)豐富設(shè)計題目
設(shè)置合適的設(shè)計題目是提高本課程設(shè)計教學效果的關(guān)鍵。隨著電子技術(shù)的迅速發(fā)展,新器件不斷涌現(xiàn),將其與課程教學緊緊結(jié)合,才能跟上時代的步伐。因此,根據(jù)學生的實際情況,使設(shè)計課題的內(nèi)容要具有綜合性、實用性、先進性。首先,本設(shè)計課程講義中為學生提供了10個設(shè)計題目,使學生具有較大的選擇空間;并且題目具有基本功能和擴展功能,從而滿足具有不同實踐能力的同學的要求。其次,設(shè)計內(nèi)容要具有先進性,與現(xiàn)有的能夠?qū)崿F(xiàn)該設(shè)計的新器件相結(jié)合,設(shè)計并完成實用性較強的小的電子系統(tǒng),具有相當?shù)氖褂脙r值。再次,設(shè)計題目要新穎有趣,從而增強學生的學習積極性。最后,要求每個設(shè)計題目都能夠體現(xiàn)前期課程中的知識點,比如:鞏固電路分析基礎(chǔ)中的分壓電路、電容元件特性、變壓器工作原理等;模擬電子技術(shù)課程中的基本共射、共基放大電路、功率放大器、比較器電路,波形發(fā)生電路等;數(shù)字電路中各種邏輯門電路、顯示譯碼器、數(shù)據(jù)選擇/分配器、觸發(fā)器、寄存器、計數(shù)器、555電路和蜂鳴報警電路的應(yīng)用等。課程設(shè)計講義中,針對每個設(shè)計題目,以系統(tǒng)框圖形式給出2~3個總體設(shè)計參考方案,以高集成芯片為核心,由中規(guī)模集成電路構(gòu)成各單元電路,然后組合出系統(tǒng)的設(shè)計方案。
(2)采用先進的教學方法,合理安排教學進度
電子技術(shù)課程設(shè)計的一般安排在大二下學期第17周進行集中教學,已完成數(shù)字電子技術(shù)課程的教學工作。根據(jù)我系多年的實踐,通常情況下?lián)卧撜n程的每個班級的任課教師之一為擔任數(shù)字電子技術(shù)教學工作的教師,這樣的教學設(shè)計模式更有利較好的開展工作。前期工作:擔任數(shù)字電子技術(shù)的任課教師可提前兩周布置課程設(shè)計的教學任務(wù),在這期間,完成學生的分組,兩人一組自愿組合,提供課程設(shè)計題目供學生自行選擇。學生選定題目后根據(jù)講義中題目的設(shè)計要求和參數(shù)自行安排時間去查閱相關(guān)資料,完成電路的初步設(shè)計。課程設(shè)計第一階段,教師講解Multisim仿真軟件;學生完成設(shè)計電路的仿真,并遞交設(shè)計方案,設(shè)計方案包括電路方框圖、詳細的電路原理圖、電路工作原理的說明和元器件清單;教師將元件清單匯總,實驗室盡快完成元器件的提供。學生通過Multisim軟件的仿真可以發(fā)現(xiàn)設(shè)計中存在一些的問題,進一步改善設(shè)計方案,同時增強了學生學習的興趣和對理論知識的理解,學生掌握了電子仿真軟件的使用方法,為以后的課程學習打下基礎(chǔ)。第二階段,完成Protel軟件的學習,安排學生的練習,完成電路原理圖和PCB板繪制,并且完成PCB的制作。實踐表明:學生通過對電路布局、布線、電路板的制作過程增強了對電子系統(tǒng)的工程制作過程的認識。第三階段,學生完成元器件的焊接及整個系統(tǒng)的聯(lián)調(diào),測試技術(shù)指標。教師要指導(dǎo)學生較好的完成元器件由低到高,分模塊的焊接。確認安裝無誤后進行通電調(diào)試,在調(diào)試階段,采用由前至后的順序,從輸入端開始逐模塊調(diào)試。若存在故障,應(yīng)該分模塊檢查,從大到小的范圍進行排查,最終找到故障的確切地點并加以解決。此過程中應(yīng)注重啟發(fā)學生,自己分析查找地點,找到解決的方法。學生通過對電路的調(diào)試可加深對電路工作原理的認識,學會調(diào)試、檢查電路的方法。要求學生在測量完成技術(shù)指標后與理論結(jié)果進行分析比較,進一步了解了電子電路學習過程中理論與實踐的區(qū)別。通過課程設(shè)計為學生提供鍛煉的平臺,提高了學生的理論與實踐能力。第四階段,完成并提交設(shè)計報告。設(shè)計報告包括一下部分:一、系統(tǒng)方案論證;二、各單元電路詳細設(shè)計;三、電路的仿真及仿真結(jié)果;四、調(diào)試中出現(xiàn)的問題及解決方法;五、系統(tǒng)測試結(jié)果;六、心得體會。設(shè)計報告是對一周設(shè)計全過程的總結(jié),學生嚴格按規(guī)定的格式進行書寫。通過對設(shè)計報告的撰寫可提高學生的表達、論證能力、科技寫作能力等基本素質(zhì),為后續(xù)課程設(shè)計報告及畢業(yè)論文的撰寫打下基礎(chǔ)。
(3)完善成績評定體系
從電子技術(shù)課程設(shè)計這門課程的設(shè)置目的出發(fā)建立成績評定體系:①題目設(shè)計方案合理性、正確性;②Multisim、Protel軟件的掌握程度;③元件安裝、焊接效果;④電路調(diào)試結(jié)果及回答問題的情況;⑤課程設(shè)計報告撰寫。在進行成績評定時,注重調(diào)試效果正確的同時,應(yīng)強調(diào)整個設(shè)計實施的整體情況,若部分同學的設(shè)計電路調(diào)試結(jié)果不盡如人意,只要學生能找出其中的原因,并提出相應(yīng)的方法進行改進,仍可獲得不錯的成績。另外,注重學生是否已掌握設(shè)計方法、制作工藝、儀器使用、調(diào)試方法、論文撰寫等不同的環(huán)節(jié),即使同組同學根據(jù)不同的表現(xiàn)也可給出不同的成績。
3課程改革的效果
通過本門課程的教學改革,豐富設(shè)計題目,且與實際聯(lián)系,調(diào)動了學生的學習熱情,培養(yǎng)了學生對設(shè)計性實驗的興趣。合理安排教學環(huán)節(jié),學生自主查找資料,完成電路方框圖、電路原理圖,對電路系統(tǒng)進行安裝、焊接、調(diào)試、檢查解除故障、測試參數(shù),并掌握了相關(guān)軟件的應(yīng)用,充分發(fā)揮了主動性和創(chuàng)造性,提高了電子電路中分析和解決各種問題的能力。較為完善的課程成績評價體系也較好的保證了課程設(shè)計的教學質(zhì)量。本門課程是學生進行的第一個專業(yè)基礎(chǔ)課程的課程設(shè)計,通過后續(xù)的課程學習,學生的綜合設(shè)計能力不斷提高。在近四年中,我系學生積極參加全國大學生電子設(shè)計大賽及福建省大學生電子設(shè)計大賽,獲得多項佳績:其中全國賽一等獎1項、二等獎5項、三等獎6項、省賽一等獎11項、二等獎13項、三等獎15項、優(yōu)秀參賽獎多項;有13項福建省大學生創(chuàng)新實驗項目立項。
作者:賈俊榮 單位:閩江學院物理學與電子信息工程系
(三)
1電子技術(shù)課程設(shè)計的目的與要求
電子技術(shù)課程設(shè)計目的是[7]:通過設(shè)計與制作一個小型電子電路,使學生加深對模擬電子技術(shù)和數(shù)字電子技術(shù)等課程所學理論知識的理解和掌握,初步掌握使用常用電子元件和中小規(guī)模集成電路實現(xiàn)電子系統(tǒng)的設(shè)計步驟和方法,積累電子電路調(diào)試方法和經(jīng)驗,培養(yǎng)學生的工程意識,提高學生對所學專業(yè)的認識和理解,激發(fā)學生學習專業(yè)和從事專業(yè)工作的興趣和自信心,從而為學生學好后續(xù)專業(yè)理論課程和完成好后續(xù)實踐教學環(huán)節(jié)打下良好基礎(chǔ)。通過電子技術(shù)課程設(shè)計,培養(yǎng)學生嚴肅認真的工作作風和嚴謹?shù)?、實事求是的科學態(tài)度,使學生得到一次系統(tǒng)的工程實踐綜合性訓(xùn)練。通過電子技術(shù)課程設(shè)計應(yīng)達到如下基本要求:(1)熟悉常用電子器件的類型、特性、參數(shù)等,掌握合理選用電子元器件的原則;(2)掌握專業(yè)文獻資料的檢索方法;(3)熟練應(yīng)用現(xiàn)代EDA軟件設(shè)計、分析、仿真電子電路;(4)熟悉PCB的制作工藝與流程;(5)掌握基本的電子電路的安裝與調(diào)試、測試技能;(6)學會撰寫規(guī)范的課程設(shè)計報告。
2電子技術(shù)課程設(shè)計實施過程中存在的不足
目前,電子技術(shù)課程設(shè)計的普遍要求是在內(nèi)容上具有綜合性、設(shè)計性、實用性,形式上具有開放式、多樣式、自主性。即希望學生以個人或小組自主選題、自主設(shè)計、自主完成制作調(diào)試等各主要環(huán)節(jié)。但從實際運行過程與教學效果看,存在許多不盡人意的地方。1)要求偏高。首先,當代大學生主要以獨生子女為主,生活條件較優(yōu)越,吃苦精神不足,且當代大學生所面對來自各方面的誘惑和壓力更大更多,如互聯(lián)網(wǎng)、網(wǎng)絡(luò)游戲、演藝明星、體育明星、交友、創(chuàng)業(yè)就業(yè)等。因此,總體來說,當代大學生較擴招之前投入在文化課學習的時間和精力要少得多,對專業(yè)基礎(chǔ)理論的掌握相對薄弱,吃苦精神不足。其次,隨著中國高等教育從精英教育過渡到大眾化教育,地方院校的生源素質(zhì)普遍下降,學生的學習能力和對知識的綜合應(yīng)用能力普遍不足,同時隨著電子技術(shù)的快速發(fā)展,新的電子器件、系統(tǒng)設(shè)計手段不斷出現(xiàn),完成課程設(shè)計的難度越來越大。再次,電子應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計本身對專業(yè)素質(zhì)要求較高,既要求有扎實的專業(yè)理論,還要求有豐富的工程實踐經(jīng)驗。因此,在學生剛學完模擬電子技術(shù)和數(shù)字電子技術(shù)兩門理論課,首次接觸工程設(shè)計,就希望能獨立自主命題并完成設(shè)計,這個要求顯然過高。2)組織不到位。從教學效果看,由一個理論課教師負責一個班電子技術(shù)課程設(shè)計指導(dǎo)任務(wù),很難實現(xiàn)嚴格的過程管理。由于對學生提出了超越能力的教學要求,致使大多學生不知所措,無從下手。結(jié)果只有盡其所能,到處求助。大多數(shù)學生的題目、方案、電路不是自己設(shè)計的,而是通過網(wǎng)絡(luò)、圖書、甚至其它高校的同學找來的。任務(wù)完成了,但很多學生對自己作品的工作原理都沒有完全搞清楚。3)工作量不易控制。在學生自主選題自主設(shè)計的模式下,很難達到綜合性的要求。學生完成的作品電路規(guī)模大小、設(shè)計難度、涉及專業(yè)知識面相差較大。即使在教師命題學生選題的情況下,普遍是偏數(shù)字多,偏模擬少。4)教學效果不理想。由于對學生的要求普遍超出了學生的能力,指導(dǎo)不到位,導(dǎo)致部分學生無法掌握課程設(shè)計過程的各個環(huán)節(jié),任務(wù)完成后,難以獲得成功的喜悅,不但沒有因課程設(shè)計激發(fā)出學習專業(yè)的興趣,反而會大大挫傷學習的積極性和自信心。
3“臨摹”式電子技術(shù)課程設(shè)計新模式
針對課程設(shè)計過程中存在的上述問題,針對我校學生的實際能力,作者經(jīng)過多年的探索與實踐,提出了“臨摹”式課程設(shè)計模式。經(jīng)過幾屆學生的教學運行,表明能夠取得較好的教學效果。所謂“臨摹”式課程設(shè)計模式,就是采用與美術(shù)專業(yè)學生通過臨摹學習繪畫相類似的模式。其基本做法是由教師設(shè)計一批課程設(shè)計題目,并編寫完整的課程設(shè)計指導(dǎo)書印發(fā)給學生。在指導(dǎo)書中,每個題目都給出完整的設(shè)計任務(wù)、設(shè)計電路,并講解電路工作原理、設(shè)計步驟、電路指標的計算方法和元器件參數(shù)的計算與取值方法??闪羯俨糠衷寣W生自己計算取值。學生課程設(shè)計的任務(wù)是從指導(dǎo)書中自選一個題目,通過閱讀指導(dǎo)書,弄懂電路原理,并按設(shè)計步驟和計算方法重復(fù)一遍設(shè)計過程。應(yīng)用Multisim軟件對電路仿真,應(yīng)用Protel軟件繪制電路原理圖和設(shè)計PCB圖。最后完成PCB制作和電路安裝與調(diào)試,按指導(dǎo)書具體要求對電路進行實驗測試,編寫設(shè)計報告。由于有完整詳盡的課程設(shè)計指導(dǎo)書,保證了每個學生都可以通過指導(dǎo)書獨立完成課程設(shè)計的全過程。盡管不是學生自己獨立完成課題設(shè)計,但當每個學生完成自己第一個較復(fù)雜的專業(yè)作品時,還是非常喜悅和興奮。盡管擁有現(xiàn)成的電路原理圖,由于是第一次進行工程實踐,在制作過程中因粗心或工藝水平低,可能會出各種各樣的差錯,如原理圖繪制錯誤或PCB設(shè)計錯誤或安裝焊接錯誤,導(dǎo)致作品不能正常工作。從幾屆課程設(shè)計實際運行過程看,絕大部分同學安裝焊接完成后的作品都會存在這樣或那樣的故障。正是通過應(yīng)用理論知識分析、查找、排除這些故障,大大提高了學生的專業(yè)實踐技能,培養(yǎng)了學生的工程意識。
4“臨摹”式電子技術(shù)課程設(shè)計命題要求
1)題目設(shè)計應(yīng)具有實用性和趣味性。給定設(shè)計任務(wù)或電路的功能應(yīng)與學生所熟悉的生活、生產(chǎn)、學習等有關(guān),以引起學生的制作興趣。2)題目設(shè)計應(yīng)具有綜合性,盡量能涵蓋較寬的有關(guān)模電與數(shù)電知識范圍。3)指導(dǎo)書中的設(shè)計理念、設(shè)計方法和器件選用要注意吸收新器件、新方法以及典型電路組合應(yīng)用,以開闊學生的視野,激發(fā)學生對專業(yè)學習的興趣。4)每個題目要根據(jù)具體的訓(xùn)練目標提出相應(yīng)的實驗研究和設(shè)計報告內(nèi)容要求。5)各題目的電路規(guī)模應(yīng)相對偏大一些,且設(shè)計工作量盡量相近。目前,我們編寫的電子技術(shù)課程設(shè)計指導(dǎo)書中的題目有簡易函數(shù)發(fā)生器、雙音門鈴、單步/連續(xù)可逆不循環(huán)一位十進制計數(shù)器、標準三角波產(chǎn)生電路、三路/一路模擬信號選擇輸出電路、紅外線感應(yīng)自動門控制電路、數(shù)顯占空比矩形波信號發(fā)生器、八路競賽搶答器和和自動量程三位半數(shù)字電壓表等。所涉及集成電路有運放、模擬開關(guān)、定時器、D/A和A/D轉(zhuǎn)換器、鎖相環(huán)和各種中小規(guī)模數(shù)字集成芯片等。如單步/連續(xù)可逆不循環(huán)一位十進制計數(shù)器[8]的設(shè)計要求為:(1)具有單步和連續(xù)可逆不循環(huán)一位十進制計數(shù)器顯示功能,由一個加/減控制開關(guān)切換加法與減法計數(shù)方式,由一個按鍵控制單步/連續(xù)計數(shù)方式。(2)當點擊按鍵時,計數(shù)器以單步方式計數(shù),當按住按鍵時間持續(xù)超過2s時,計數(shù)器自動進入連續(xù)計數(shù)方式,速率應(yīng)以人能夠分辨出顯示數(shù)字為限。該電路工作方式類似于電視機的音量、彩色和亮度控制方式。
5“臨摹”式電子技術(shù)課程設(shè)計的教學實施
為了使課程設(shè)計教學環(huán)節(jié)達到預(yù)期效果,我們在教學組織過程中采取了如下措施:1)將教學時間安排在大二暑假短學期進行,有利于安排更多教師參與指導(dǎo),并且實行教師全時間管理和指導(dǎo)。2)將教學班級同學分組,每組同學設(shè)計制作同一課題,每組安排一名指導(dǎo)教師。每個教師只需要準備一個課題,有利于提高指導(dǎo)質(zhì)量。3)每組同學都安排有指定實驗室場地,要求學生按照正常教學作息時間到指定場地進行設(shè)計與制作。4)指導(dǎo)教師制定課程設(shè)計工作進度計劃,每個教學單元時間都進行考勤登記。學生每完成一個步驟(步驟分設(shè)計計算列寫元器件清單、繪制原理圖、設(shè)計PCB圖、制作PCB板、安裝與焊接、調(diào)試及電路參數(shù)測試、設(shè)計報告撰寫等)都要交指導(dǎo)教師檢查登記。課程設(shè)計成績由考勤、現(xiàn)場工作態(tài)度、每個步驟完成質(zhì)量情況等按比例構(gòu)成。像上理論課一樣將學生集中在指定場所完成課程設(shè)計,有利于指導(dǎo)教師管理和指導(dǎo),有利于教學時間充分利用,能保證所有同學按時完成任務(wù)。更重要的是有利于師生之間,同學之間相互交流和相互學習。如在Protel等軟件應(yīng)用方面,主要是通過同學間的相互討論和幫助。特別是進入電路調(diào)試階段,討論會更加激烈。分析、查找、排除故障是提高專業(yè)理論知識綜合運用能力和工程實踐技能的最重要環(huán)節(jié)。集中教學、集體討論、相互幫助大大增加了每個同學分析和解決實際問題的機會,從而極大地提高了課程設(shè)計的教學效果。
6結(jié)語
我們從08級開始采用“臨摹”式電子技術(shù)課程設(shè)計新模式,到目前已進行了3屆。由于指導(dǎo)書內(nèi)容詳盡,組織管理嚴格,教師指導(dǎo)到位,保證所有學生能夠按教學要求完成任務(wù)。課程設(shè)計結(jié)束后,許多學生還利用課余時間自主完成了多個指導(dǎo)書中其它設(shè)計項目。從學生大三末專業(yè)課課程設(shè)計、大四畢業(yè)設(shè)計和學科競賽表現(xiàn)看,專業(yè)技能訓(xùn)練效果明顯。正像同學們說的,大二開始學專業(yè)課時,覺得電子技術(shù)非常神秘,非常抽象,很難理解。不知道自己在學什么,學完后能干什么,經(jīng)過電子技術(shù)課程設(shè)計后,逐漸開始有感覺了,發(fā)現(xiàn)用自己所學知識可以做許多有趣的東西,聽課看書也不再那么抽象難懂了,文化課成績也開始提高了。提高課程設(shè)計教學效果的關(guān)鍵是命題和組織實施。增加命題數(shù)量,提高命題質(zhì)量,研究改進組織管理措施將是我們長期努力的方向。
作者:黃曉艷 趙小杰 樊樓英 單位:麗水學院工學院
(四)
一、傳統(tǒng)課程設(shè)計中存在的主要問題
1.課程設(shè)計的題目少,內(nèi)容單一、陳舊
以前,課程設(shè)計只有一個題目而且年年如此,后來改為三個,但還是太少,內(nèi)容也陳舊,學生根據(jù)自己的興趣愛好可選擇的題目不多,致使學生的設(shè)計積極性不高。由于老師對設(shè)計任務(wù)給的太細,學生可發(fā)揮的空間就小,在進行預(yù)設(shè)計時難免會有學生相互抄襲的現(xiàn)象,不能更好地調(diào)動學生設(shè)計的積極性。
2.教學形式呆板
過去擔心學生受能力的限制在規(guī)定時間內(nèi)完不成設(shè)計任務(wù),所以在課程設(shè)計開始教師總是詳細講解,并且給出具體的設(shè)計資料,將學生限制在教師指定的范圍和指定的器件內(nèi),結(jié)果在同一個課題上學生給出了相同的設(shè)計方案,不利于發(fā)揮學生的主觀能動性。
3.成績的評定缺乏規(guī)范性
建立完善的成績評定體系是保證課程設(shè)計教學質(zhì)量的關(guān)鍵。以往的評定方法只看做出試驗結(jié)果的快慢和課程設(shè)計報告的內(nèi)容,不顧過程,其弊端是教師的主觀性較大,評定的標準不能具體量化,很難真正反映學生的真實水平。
二、改革的方法
1.設(shè)計題目及內(nèi)容的改革
對于“電子技術(shù)課程設(shè)計”題目的選擇尤為重要。首先,設(shè)計的題目要夠多,這樣學生的可選擇性才夠大;其次,設(shè)計內(nèi)容要新穎有趣,有一定的使用價值,每個題目都可以鞏固學習電子技術(shù)課程重要的知識點,比如:電壓超限報警電路的設(shè)計可鞏固學習比較器和555電路以及各種邏輯門的使用;編碼電子鎖的設(shè)計可鞏固學習觸發(fā)器和門電路;多路數(shù)據(jù)巡回檢測電路會用到包括寄存器、計數(shù)器、數(shù)據(jù)選擇器和數(shù)據(jù)分配器等多個中等規(guī)模集成電路的內(nèi)容;廣告燈控制電路包括了可逆計數(shù)、逐位顯示和蜂鳴報警電路等單元部分,會用到顯示譯碼器、計數(shù)器和555電路等電子知識。指導(dǎo)教師在告訴學生設(shè)計題目的同時還要把實驗室的現(xiàn)有資源給學生講清楚,學生可在這些限定的條件下進行設(shè)計,比如:實驗室可提供的觸發(fā)器只有D觸發(fā)器,邏輯門只有與非門。這樣,學生在設(shè)計過程中用到其他的觸發(fā)器和邏輯門時可以相應(yīng)地改成實驗室已有的器件。這就要求他們要熟練地掌握課本上的理論知識,能夠隨機應(yīng)變。當然如果實驗室確實無法提供器件,也要鼓勵學生自己去購買,這使得他們熟悉了更多新型電子器件的規(guī)格和功能,提高他們親歷親為的能力和學習興趣。
2.預(yù)設(shè)計方案的確立
進行預(yù)設(shè)計時要鼓勵學生用模塊化的分析和設(shè)計方法進行設(shè)計。學生通過查閱資料,根據(jù)設(shè)計要求自行確定實施方案,給學生提供更大的自主權(quán),使學生能夠相對獨立地進行實踐,充分揚其所長。由于學生受到知識面的限制和其他主、客觀原因的影響,初步的設(shè)計方案難免存在遺漏和錯誤,教師要對學生的設(shè)計進行把關(guān),保證他們的設(shè)計能實現(xiàn)基本功能。同時,也可通過集體答疑的方式組織學生公開講解設(shè)計方案,讓學生互找問題、討論解決方法,從而達到優(yōu)化設(shè)計方案的目的。這些方法增強了教學的互動性,同時也為學生提供了充分發(fā)揮個人能力的空間,調(diào)動了學生們學習和創(chuàng)作的積極性。初步的設(shè)計方案確定以后就要進行仿真實驗。Multisim是非常適合模擬/數(shù)字電路仿真的軟件,它提供了大量的仿真元件模型,且儀器儀表種類之多是很多電子實驗室無法比擬的。通過Multisim進行功能仿真可以發(fā)現(xiàn)一些設(shè)計中存在的問題,進一步優(yōu)化設(shè)計方案,同時增強了學生學習的興趣,加深了學生對理論知識的理解,提高了學生的實踐能力,也使學生掌握了電子仿真軟件的使用方法,為后續(xù)課程學習打下良好基礎(chǔ)。最后,學生把初步的設(shè)計方案上升到理論的高度,寫出一份詳細的預(yù)設(shè)計報告,包括設(shè)計題目、設(shè)計任務(wù)、總體方案的設(shè)計、單元電路的設(shè)計、元器件的選擇與參數(shù)計算,畫出總體電路圖,列出所用元器件的詳細列表和參考文獻。這樣,做到設(shè)計思路清晰明了,為后面的安裝調(diào)試做好充分的準備。
3.安裝調(diào)試
按照自己的設(shè)計方案進行安裝調(diào)試,是學生非常期待也是最能得到滿足感的一個環(huán)節(jié)。按照預(yù)設(shè)計報告中元器件列表領(lǐng)取器件,然后分模塊進行安裝。在這個環(huán)節(jié)指導(dǎo)教師要引導(dǎo)學生注意整體布局的美觀、規(guī)范,比如:電源線和地線要分開,各成一列,并分別用不同顏色的導(dǎo)線進行區(qū)分。在確定安裝無誤的情況下進行通電調(diào)試。在調(diào)試階段,有些學生只要發(fā)現(xiàn)實驗結(jié)果不對就手忙腳亂無從下手,指導(dǎo)教師要引導(dǎo)學生從信號輸入的一端開始逐個模塊進行調(diào)試,排除故障的方法要從大范圍到小范圍,最終找到故障的確切地點。在調(diào)試過程中要啟發(fā)學生自己查找、分析原因,找到解決的方法。通過調(diào)試使學生加深對電路工作原理的理解,學會調(diào)試電路查找故障的方法。調(diào)試完畢后,不要馬上拆線交給老師完事,指導(dǎo)老師要鼓勵學生用調(diào)試好的電路做實驗,例如:可以對單元電路的輸出進行實際的測算,并跟理論分析結(jié)果進行比較,進一步理解電路的特性。這樣做可以通過課程設(shè)計為學生提供鍛煉的平臺,提高學生的實踐能力和學習積極性。
4.撰寫總結(jié)報告
總結(jié)報告是學生對課程設(shè)計全過程的系統(tǒng)總結(jié),不能等同于平時的實驗報告,因此,學生應(yīng)按規(guī)定的格式進行書寫。總結(jié)報告的圖紙要規(guī)范,所有圖紙都按工程設(shè)計標準嚴格要求。這樣可提高學生的方案表達能力、工程制圖能力和科技寫作能力等基本綜合素質(zhì),為畢業(yè)論文的書寫打下基礎(chǔ)。
5.建立完善的成績評定體系是保證課程設(shè)計教學質(zhì)量的關(guān)鍵
在注重結(jié)論正確的同時,應(yīng)該強調(diào)整個設(shè)計方案實施的全過程。成績評定包含五個部分:一是預(yù)設(shè)計方案的正確性與合理性及仿真的結(jié)果,占總成績的25%;二是實驗動手能力(包括安裝工藝水平、儀器使用、調(diào)試過程中分析和解決問題的能力以及創(chuàng)新精神等),占總成績的30%;三是學生的答辯情況,占總成績的10%;四是設(shè)計過程中的學習態(tài)度、工作作風和科學精神,占總成績的10%;五是總結(jié)報告(包括方案的論證、調(diào)試過程中出現(xiàn)的問題及解決方法、數(shù)據(jù)處理、結(jié)果分析、收獲和體會等)占總成績的25%。這樣一種相對完善的成績評定體系使學生在課程設(shè)計的任何一個環(huán)節(jié)都能認真對待,提高了學生學習的積極性和主動性。
三、改革的效果
1.培養(yǎng)了學生對設(shè)計性實驗的興趣,增強了學生動手實驗的信心由于設(shè)計題目與實際緊密聯(lián)系,充分調(diào)動了學生的學習熱情和自覺性,學生在獨立完成電路后興奮不已,很多同學對自己設(shè)計并調(diào)試成功的電路愛不釋手。
2.提高了學生多方面的能力在動手實踐設(shè)計過程中,學生們從通過查找資料給出預(yù)設(shè)計方案到互相配合著進行安裝調(diào)試,最終得出實驗結(jié)果,每一環(huán)節(jié)都發(fā)揮了他們的主動性和創(chuàng)造性,提高了分析和解決各種問題的能力以及相互合作的能力。
四、結(jié)束語
課程設(shè)計時間雖短,但在培養(yǎng)學生學習興趣和實踐創(chuàng)新能力方面成果顯著,為了保證電子課程設(shè)計順利高效進行,除了老師的正確指導(dǎo)外,還需要先進的實驗室設(shè)備和器件的配置,并希望以后能夠建立完善的實驗室開放系統(tǒng),將專業(yè)實踐課程科學合理地進行整合,開設(shè)綜合性的大實驗,以達到更好的教學效果。
作者:成開友 單位:鹽城工學院電氣工程學院
(五)
1、教學存在的問題
1.1課程教學內(nèi)容設(shè)置不合理,大多數(shù)直接照搬工科類的電子課程設(shè)計。一方面導(dǎo)致內(nèi)容難度較大,學生理解和接受不容易,缺乏發(fā)揮醫(yī)學院校學生具有較強醫(yī)學背景知識的優(yōu)勢。另一方面不能滿足學生未來工作的需要,未能融入醫(yī)療儀器的設(shè)計理念和認識。既缺乏趣味性,又不能達到學生專業(yè)技能的培養(yǎng)目標。
1.2在教學方法上采用傳統(tǒng)的LBL(lecturebasedlearning,LBL)教學模式[4],以教師課堂講授為主要形式。教師從實驗?zāi)康?、設(shè)計原理到設(shè)計方法和步驟進行詳細的講解,學生只是被動地按照教師的講解進行操作和實驗。這種教學模式注重知識的傳授,忽視了該學科實踐操作性強的特點,不利于培養(yǎng)學生實踐動手能力和創(chuàng)新思維,不利于培養(yǎng)學生的工程實踐能力。
1.3我院生物醫(yī)學工程專業(yè)成立時間較短,實驗室建設(shè)還不完善,專業(yè)課教師能力有待進一步提高。
2、實踐教學改革思路
2.1依托醫(yī)學院校背景,實驗項目“量身定制”。課程設(shè)計中題目的選取很重要,需要結(jié)合生物醫(yī)學工程專業(yè)的特點,醫(yī)學院學生醫(yī)學知識比較扎實;同時又要結(jié)合學生的培養(yǎng)目標,需要對醫(yī)療儀器的設(shè)計有一定的了解。設(shè)計的題目與常見的醫(yī)學信號,如心電、腦電、心音、心動圖、脈搏波等有關(guān);可以設(shè)計電路對醫(yī)學信號進行采集處理;同時所選的課題應(yīng)盡量覆蓋電子技術(shù)的主要知識點。既提高學生的興趣和熱情,又能達到生物醫(yī)學工程專業(yè)復(fù)合型人才培養(yǎng)的目標———“醫(yī)為工用,工為醫(yī)服務(wù)”[5]。
2.2采用TBL(Team-basedLearning)教學法
[6]。TBL教學法以團隊為中心,將教師講授和學生討論相結(jié)合,既保證學生基礎(chǔ)理論知識的掌握又能更好地培養(yǎng)學生自主學習能力。我院生物醫(yī)學工程專業(yè)學生人數(shù)在30人左右,TBL教學法非常適合小班實驗教學。具體過程是:將學生按4~5人分組,每組選定不同的題目,老師下達項目任務(wù)書;學生查閱文獻資料進行課前的預(yù)習,課堂討論小組發(fā)言,確定設(shè)計電路方案,老師總結(jié);學生獨立完成實驗,撰寫實驗報告。實驗過程使學生掌握現(xiàn)代信息資料獲取的方法,培養(yǎng)了電子系統(tǒng)的設(shè)計與調(diào)試能力,學會撰寫設(shè)計報告。
2.3促進開放式實驗室管理模式的建立完善。開放實驗教學目前是高校實驗教學改革的重要內(nèi)容之一[7,8],這點對電子技術(shù)課程設(shè)計教學改革也很重要,采取以組為單位對學生開放實驗室管理,可以充分有效地利用實驗室資源。
2.4教師隊伍的建設(shè)。一方面通過加派青年教師去醫(yī)院進修,了解醫(yī)院對人才能力的要求,并將進修學習的內(nèi)容應(yīng)用到教學中,兩年時間已有3名教師到昆明解放軍總醫(yī)院醫(yī)學工程科學習。另一方面加強科研能力培養(yǎng),以科研來促進教學工作,青年教師返回學校再深造。
3、小結(jié)
本文結(jié)合生物醫(yī)學工程專業(yè)特色和電子課程設(shè)計實踐性強的特點,采用TBL教學法,以學生為主體教師輔導(dǎo)。結(jié)合醫(yī)學院校學生的知識結(jié)構(gòu),量身定制實驗題目。同時,為了更大地提高學生學習的積極性和主動性,鞏固電子技術(shù)相關(guān)的課程,以組為單位對學生開放實驗室管理。最后提高教師隊伍的建設(shè),以科研促教學。通過對課程設(shè)計教學模式的改革和教學條件的逐步完善,全面提高使學生團隊合作能力、創(chuàng)新精神、專業(yè)知識基礎(chǔ)和實踐能力等。
作者:鐘麗莎 李佳凌 黃志偉 曹高飛 肖波 單位:瀘州醫(yī)學院基礎(chǔ)醫(yī)學院生物醫(yī)學工程系