以電子設計大賽促進電子技術課程本科教學改革

1、2012-07-1以9#電#子#設#計#大#賽#促#2進01電2-子0技7-術19課#程#本#2科#0#1教#2-學0改7-革19#林 壽 英(福建農(nóng)林大學機電工程學院 ,福建 福州 350002 )摘要 全國大學生電子設計大賽是由教育部主辦的學科競賽 ,競賽內(nèi)容反映了現(xiàn)代電子技術的應用與發(fā)展趨勢 。本文闡述了如何以電子設計大賽為契機 ,促進本科電子技術課程教學的內(nèi)容和實踐教學的改革 。關鍵詞 電子競賽 ;實踐教學 ;教學改革文章編號 167126922 ( 2008) 06 20103 203中圖分類號 g642. 0文獻標識碼 areform of e lec tron ic s cour

2、 se for un dergra dua te s prom o tedby the na t iona l e lec tron ic s de s ign com pe t it ionl in shou2ying( college of m echan ica l and e lectrica l eng ineering, fu jian a g ricu ltu re and forestry u n iversity, fuzhou, fu jian 350002, c h ina )a b stra c t: the con ten t of na tiona l e lec

3、tron ic s de sign comp e tion spon so red by m in istry of educa tion show s the app lica tion s and deve l2 opm en t d irec tion of mode rn e lec tron ic s. th is p ap e r d iscu sse s how to take the comp e tition a s the oppo rtun ity and p romo te the refo rm of unde rgradua te e lec tron ic s c

4、ou rse in con ten t and p rac tice.key word s: na tiona l e lec tron ic s de sign comp e tition; p rac tice teach ing; teach ing refo rm全國大學生電子設計大賽是面向大學生的群眾性的科技活動 。競賽內(nèi)容緊密聯(lián)系模擬電路 、數(shù) 字電路 、單片機原理與接口技術 、傳感器技術和測量儀器儀表 、電力電子等多門課程的基礎知識 , 既有實際制作 ,又有理論設計 , 旨在提高大學生理論 素養(yǎng)和實踐動手能力 。以模擬電子和數(shù)字電子應 用設計為主要內(nèi)容的全國大學生電子設計大賽反映

5、了現(xiàn)代電子技術基礎理論 、發(fā)展方向和新技術的 應用 。深入領會電子設計大賽精神 ,并以大學生電 子設計競賽為契機 ,我們對我校電子類相關專業(yè)培 養(yǎng)計劃進行了優(yōu)化 , 對相關課程教學 , 特別是與電 子設計大賽結合密切對電子技術課程 (包含模擬電子和數(shù)字電子 ) 進行了大力改革 。改革成效顯著 ,大大提高了我校本科生的實踐能力和創(chuàng)新能力 。一 、電子技術課程的地位和教學現(xiàn)狀電子技術是高等院校電類專業(yè)的專業(yè)基礎課 , 它為學生掌握后續(xù)專業(yè)課程和畢業(yè)后從事相關的 專業(yè)工作提供了必要的專業(yè)理論知識和實踐技能 。 隨著電子技術的發(fā)展 ,電子產(chǎn)品已經(jīng)涉及到我們生 活的方方面面 ,從玩具 、家用電器到工農(nóng)業(yè)

6、生產(chǎn) 、國 防 、航空航天無不涉及到電子技術 。特別是近年我 國電子制造業(yè)的迅猛發(fā)展 ,對電子應用型人才的需求也不斷增長 。從近幾年電子信息類大學生的就業(yè)情況可以看到 ,用人單位在筆試時出的題目多是 關于電子技術 ,這說明了用人單位要求大學生應具備電子技術知識 。學習電子技術方面的課程需時刻關注電子技術的發(fā)展 。近幾年 ,電子技術發(fā)展迅 速 ,其新成果 、新技術 、新器件不斷涌現(xiàn) 。特別是集 成芯片應用日益廣泛 ,其無論是種類還是數(shù)量都大大增加 ,性能大大提高 。這對電子技術課程教學有 較大的沖擊 。目前 ,一些高校電子技術教學中還存 在著以下亟待解決的問題 。(一 )教學內(nèi)容陳舊電子技術是發(fā)

7、展最快 、應用較廣的一 門技 術 ,而我們目前的教學內(nèi)容的更新速度慢 ,有些老師使 用幾十年前的講稿 ,使用的教材不能反應電子技術 迅猛發(fā)展所涌現(xiàn)的新知識 ,導致課堂所講授的內(nèi)容 與當今迅速發(fā)展的電子技術的實際有較大的差距 。(二 )教學模式單一這主要體現(xiàn)在我們的教學方法仍然是以教師 為中心 ,以傳播理論知識為主 。采用“填鴨式 ”教學 方法 ,忽視了在教學過程中的學生主體作用 。學生 上課抄筆記 ,下課背筆記 ,考完全忘記 。(三 )教學手段陳舊這主要體現(xiàn)在有些老師上課還是以板書講授方式為主 ,而不結合生動的多媒體進行教學 , 使學2012-07-19#2012-0生7覺-得1枯9燥#無#味

8、#。#2#0#1#2-07-19#( )收稿日期 2008 - 06 - 28(四 )只重視理論教學 ,不重視學生實踐 、創(chuàng)新具體化 , 使學生的聽覺 、視覺等方面同時接收信息能力的培養(yǎng)這與采用的考試方法有關 。一門課結束 通常 是通過閉卷筆試的方式進行考核 ,忽視了學生對綜 合應用能力的考查 。由于存在這些問題 ,當學生參加電子設計競賽時 ,常常會發(fā)生許多意想不到的事情 。如理論設計 正確 ,實物制作卻無法實現(xiàn) ; 模塊電路能實現(xiàn)而系 統(tǒng)聯(lián)調(diào)卻 無 法 實 現(xiàn) 。這 是 我 校 學 生 在 2003 年 至2005年期間的電子設計大賽中成績不佳的主要原因 。由此可見 ,規(guī)范電子技術課程的教學

9、內(nèi)容和改 革現(xiàn)行體系勢在必行 。刺激 , 感官和想象力互相配合 , 增強他們的學習興趣與記憶能力 。2. 運用各種仿真軟件對例題進行仿真 。目前 ,電子電 路 的 仿 真 軟 件 有 很 多 , 如 p ro teu s、m u ltisim等 。這些仿真軟件帶有國際通用的虛擬儀器及電 子元器件庫 。通過它們 , 我們可以方便地進行電路 原理圖的設計和仿真測試 , 觀察電路的工作狀態(tài)及 變化情況 。如在學習計數(shù)器芯片 74l s290 時 ,在輸 出端接入發(fā)光二極管 , 輸入時鐘信號 , 通過仿真就可以很直觀地看到不同接線時 ,可實現(xiàn)二 2五 2十進 制計數(shù) 。過去課堂語言表達比較困難的許多電

10、路 、 芯片功能應用 ,通過仿真演示幾分鐘就能使學生明 白 。學生也可以設計仿真各種電路 ,這對于學生的 深入學習無疑有很大的幫助 。3. 向?qū)W生推薦優(yōu)秀的網(wǎng)絡資源 ?？山?紹 一些 著名的電子網(wǎng)站 , 如 21 ic 網(wǎng) 、電子 工程 師 網(wǎng)等 , 通 過這些網(wǎng)絡資源 , 學生不 僅能 夠 學會 查閱 芯 片資 料 ,還可與電子工程師進行學術交流 , 了解到電子 行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀 。拓展了學生的視野 ,同時也培養(yǎng)了學生查閱相應理論知識和相關資料的能力 。4. 布置制作實物作業(yè) 。結合課程的實際情況 , 布置學生做一些小制作 。這種作業(yè)題目靈活 ,如設 計一個 l ed 花樣變化電路 ,每個學生

11、都有自己的花 樣 ,電路也五花八門 , 這可以發(fā)揮學生的想象力和創(chuàng)造力 。(三 )加強實踐課程的教學改革力度電子技術是一門實踐性很強的課程 ,原來模擬 電子和數(shù)字電子的實驗學時數(shù)為 20 個學時 , 共做10個驗證性實驗 。顯然這是不夠的 。加強該課程 的實踐教學改革力度主要體現(xiàn)在以下兩個方面 。1. 改革實驗教學的結構 。我校將電子 技 術的 實驗和電路原理的實驗合并做為一門必修課 ,由專 職教師負責 。在實驗內(nèi)容的開設上分為驗證性實 驗 、設計性實驗和綜合性實驗 3 個層次 。驗證性實 驗為基本電子器件的應用性實驗 , 其內(nèi)容覆蓋課程的重要知識點 ,主要是對學生進行電子電路調(diào)試技 能和測量

12、方法的訓練 , 培養(yǎng)正確記錄與處理數(shù)據(jù) 、 合理表達與報告實驗結果的能力 。設計性實驗的 教學內(nèi)容為單元電路的設計及小系統(tǒng)設計 。采用 積木式 、模塊化結構 , 將設計的單元電路組合成小系統(tǒng)電路 ,完成某種應用電路系統(tǒng)的設計 , 使學生 通過設計性實驗初步了解新產(chǎn)品的設計和制作過 程 ,培養(yǎng)學 生 的 綜 合 應 用 能 力 以 及 利 用 現(xiàn) 代 化 分二 、電子技術課程體系的改革電子設計競賽既不是單純的理論設計競賽也 不僅僅是實驗競賽 , 而是由一個參賽隊共同設計 、 制作完成一個有特定工程背景的題目的競賽 。它 既強調(diào)理論設計 ,更強調(diào)工程的實現(xiàn) 。它考核了學 生綜合運用基礎知識的能力

13、,更注重考察學生的創(chuàng) 新意識 。競賽成績從一個側面反映了一個學校的 電子技術課程的教學質(zhì)量 。改革傳統(tǒng)的教學內(nèi)容 和教學方法 ,建立一個新的教學課程體系 , 以適應 現(xiàn)代高教教育的需要 ,迫在眉睫 。我校近幾年對電 子技術課程從以下幾個方面進行了改革 。(一 )更新教學內(nèi)容 、重構課程體系電子技術是一門專業(yè)基礎課 ,因此不管電子技 術的發(fā)展多么迅猛 , 新的器件層出不窮 , 基礎教學 內(nèi)容不能削弱 。如模擬電子部分的基本元件二極 管 、三極管 、場效應管 ;放大電路 、反饋電路 、線性直流穩(wěn)壓電源電路等 。數(shù)字電路的基本邏輯門 、組合 邏輯電路 、時序邏輯電路等 。在此基礎上根據(jù)社會的需求和電

14、子競賽的內(nèi)容增加介紹模擬集成電路 , 如集成功率放大器 、集成運算放大器的應用 、函數(shù) 發(fā)生器等 ; 數(shù)字集成電路 ,如 a /d、d /a 接口芯片 、 存儲器 ram 和 rom 芯 片 的 擴 展 、可 編 程 邏 輯 器 件等 。(二 )改進教學方法隨著電子技術的新知識 、新技術不斷涌現(xiàn) , 教 學內(nèi)容不斷增加 , 而教學課時被壓縮 , 傳統(tǒng)的教學方法已無法保質(zhì)保量地完成教學計劃 。教學方法的改進勢在必行 。具體措施有以下幾點 。1. 使用多媒體提高課堂教學效果 。多媒 體課 件有容量大 、圖文并茂的優(yōu)點 。通過豐富的動畫演 示 , 生動地描述課本中的抽象概念 , 將枯燥的理論析 、測

15、試手段的能力 。綜合性實驗的實驗內(nèi)容包括不同的階段訓練 ,不必每一階段訓練都參加 。多個知識 點 , 可 以 與 電 子 技 術 相 關 科 研 課 題 相 聯(lián)系 ,主要訓練學生對較復雜系統(tǒng)的綜合調(diào)試能力 。2. 開設高標準的電子工藝實訓課 程 。電 子工 藝實訓是在學生學完模擬電子與數(shù)字電子課程后安排的重要實踐環(huán)節(jié) 。以往電子工藝實訓都是統(tǒng) 一發(fā)給電路圖 、做好印刷電路板和元器件 , 學生按 插上元件焊好就行 ,這對于培養(yǎng)學生的實踐能力很 不夠 。為此 , 我 們 對 電 子 工 藝 實 訓 教 學 進 行 了 改 革 ,僅發(fā)給學生一些電子產(chǎn)品電路原理圖 , 卻提高對學生的要求標準 。要求學

16、生自己選題 ,在讀懂所 給電路原理圖的基礎上 ,自行選擇一個課題并給出 其設計原理 ,在得到老師認可后可以自主進行以下 幾個環(huán)節(jié) :元件的選購 、印刷電路板的制作 、電子元 件的焊接 、電路的調(diào)試 。當實現(xiàn)了既定的基本功能后要求寫出自己的制作說明書 。通過這些環(huán)節(jié)的 訓練 ,不僅鞏固加深了學生對模擬電子和數(shù)字電子 基本知識 的 理 解 , 提 高 了 他 們 運 用 所 學 知 識 的 能 力 ,而且掌握了簡單實用電路的制作步驟和方法 , 提高了實戰(zhàn)技能 。3. 增設專業(yè)綜合實踐課 。專業(yè)綜合 實踐 課是 從模擬電子 、數(shù)字電子到單片機及其它相關專業(yè)課 程的綜合應用設計課 ,著力于培養(yǎng)學生開發(fā)

17、創(chuàng)新的 意識和實踐操作的技能 , 為參加全國大學生電子設 計競賽做好知識結構的鋪墊工作 。這是一門綜合性很強的課 ,因此該課程的教學任務由我們電子學 教研組的全體教師和實驗人員參加 。結合電子設 計競賽常用模塊出題 , 內(nèi)容包含單片機最小系統(tǒng) 、 可編程邏輯器件最小系統(tǒng) 、a /d 與 d /a 電路 、開關 電源電路 、信號放大電路 、信號產(chǎn)生電路 、各種傳感 器應用電路 、功率驅(qū)動電路 、顯示電路等 。要求學生獨立完成電子電路模塊設計與制作 , 寫出論文 。 教師積極組織學生進行交流 , 在交流中找出問題 、 改善電路 、提高能力 。(四 )開設電子設計競賽賽前培訓課每年暑假我們都開設全校

18、性的電子設計競賽 賽前培訓班 ,但絕對不是精英培訓 , 其目的不是僅僅為了獲獎 , ,而是把它作為一項群眾性的活動 ,愿意的學生都可參加 。使學生的受益面最廣 ,為他們 將來就業(yè)打下良好的基礎 。由于學生來自不同專 業(yè) 、所學課程也不一定相同 , 我們針對這個特點將培訓分為 3個階段 ,學生可根據(jù)所學課程選擇參加第一階段基礎訓練 。半天上課半天制作 ,主要講解一些與競賽相關的基礎知識 ,要求學生達到會 看較復雜的電路圖 , 會畫 pcb 板 , 會焊接安裝 、檢 測 、查資料 、寫文檔 。第二階段模塊設計 訓 練 。教師對電子設計大賽中可能用到的模塊設計方案進 行講解 ,并輔導學生完成各種模塊

19、的制作 。第三階 段綜合設計訓練 。學生在教師的指導下將已制作 的小模塊綜合成一個作品 。完成 3 個階段的培訓 后 ,學生可參加學校舉行的“創(chuàng)新杯 ”大學生電子設計大賽 ,使所學的知識融會貫通 , 為參加大學生電 子設計大賽做好了準備 ,也為將來走上工作崗位打 下了扎實的基礎 。(五 )改革課程考核方式考試作為課程教學的最后環(huán)節(jié) , 直接檢驗教和 學雙方的效果 ,主導著大部分學生的學習 。目前 ,使用較普遍的仍然是閉卷筆試 。應該說 , 閉卷考試在基礎理論類課程教學中 , 在強化學生學習和掌握知 識的作用不可替代 。但對于實踐性很強的電子技 術這樣的課程來說很容易出現(xiàn)高分低能 。因此我們將電子技術這類課程的結業(yè)成績分為兩部分 : 一 是閉卷筆試成績占總成績的 60 % - 70 % ,上交的實 踐作品制作占 40 % - 30 % 。以上這些改革措施的全面實施取得了豐碩的 成果 , 2007 年我校有 16 支學生代表隊參加全國大學生設計競賽 ,其中有 2 支代表隊獲全國二等獎 、3 支代表隊獲省一等獎 、1 支代表隊獲省二等獎 、3 支 代表隊獲省三等獎