电子学课程设计范例

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电子学课程设计

电子学课程设计范文1

在教育部《关于进一步深化本科教学改革全面提高教学质量的若干意见》颁发后,全国掀起了深化本科教学改革的热潮。但受原有教学模式和传统教育观念的影响,长期以来《生物医学电子学》的课堂教学主要采取自下而上的教学模式,即从运算放大器的工作原理开始,然后利用这些运算放大器构建一些基本电路,分析这些基本电路的功能,最后给出这些电路的应用例子。但在这种教学模式中学生的学习是被动的,因此需要教师在课程内容和讲授方法上进行改革。近年来,我们课程组采用自上而下的教学方法,增强实验课内容,改革实验考试方法,充分调动学生学习的积极性,使学生主动掌握如何设计具体电路,同时更早开始设计实用电路。本教学改革旨在把学生融入有意义的任务完成的过程中,让学生积极地学习、自主地进行知识建构,增强学习兴趣。

1教学内容改革

《生物医学电子学》的开设时间通常是在大三第二学期或大四第一学期,学生已经学完了《电路分析》、《信号与系统》和《模拟电子技术》等课程。《生物医学电子学》既是电子学的后续和提高课程,又为今后能更好地从事生物物理学和生物医学仪器设计的研究打下技术基础。我们使用的教材主要有《MedicalInstrumentation:ApplicationandDesign》,1997;李刚等编著的《现代测控电路》;蔡建新,张唯真编著的《生物医学电子学》,1997。本课程的主要内容包括:生物医学信号测量的特殊性及基本条件,信号的检测、处理、变换和传输的基本理论与方法,涉及的电子电路以半导体集成电路为主,注重新型、实用及通用性。通过学习,让学生较深入地理解电子测量的基本概念、以及解决问题的基本思想方法,逐步掌握测量电路的设计。本课程的理论课共54学时,以生物电信号源为起点,分别介绍生物电检测的基本方法,生物电信号放大、隔离、滤波和射频传输中的基本理论与方法,使学生能使用放大器和模拟电子学设计我们要实现的系统功能。

我们采用自上而下的讲课方法,即先从整体考虑:系统的测量的精度与性能、被测量的量、被测量信号的大小与频率。然后是测量系统的使用条件和所具有的功能,如信号的显示、记录、存储及其它一些功能。再以信号增益和误差分配,来确定前向信号通道(即从传感器到模数转换器的模拟信号放大、处理部分电路)所需信号放大、滤波或变换电路的级数,各级的增益,滤波器的阶数、形式和截止频率等。最后确定各个组成部分的具体设计要求。在第一节课上,我们将从心电,血压到超声,CT仪器,再到医院实验室仪器和治疗仪器的实际电路图给学生看,找出仪器电路的共同点,得出一般仪器的一般框架。在此基础上,将医学仪器的一般框架与整个课程即将讲授的内容逐一联系起来,让学生从整体上知道学习的内容和目的。针对每一章,我们也是从一个生理量测量开始,提出技术指标和原始设计要求,然后逐渐过渡到与实际医学仪器中相关的电路。与此同时,结合各类大学生电子竞赛题目,组织学生设计能实现不同功能的集成运算放大器电路,给他们提供开放实验室,让学生通过实验过程,将理论知识转化为实践技能,有利于知识的巩固与吸收。

2实验改革和手段创新

2.1实验教学改革

生物医学电子学实验课是为了配合生物医学电子学理论课而设置的,实践性较强。实验室是高等学校教学和科研的重要基地,高校的实验教学与实验室建设工作是衡量高校办学实力和人才培养质量的重要标志。过去的实验课,采用电子实验箱,任课教师在课前把仪器设备及元器件准备好,学生做实验就是依照实验手册在实验箱面板上插线,根本看不到电路,学生处于被动地位。采用实验箱在学生不断增多情况下,不仅增加教学经费和占用空间,学生也依赖于实验室。改革后的实验课由三部分组成,一部分是用Mutisim(一个能Windows下运行的专门用于电子线路仿真与设计的EDA工具软件)仿真,另一部分是实验箱实验,最后一部分是课程设计,即综合性设计实验。随着计算机技术的发展,一部分实验采用国际流行的电子辅助设计软件———美国国家仪器公司的Mu-tisim,它不仅是一个能在Windows下运行的专门用于电子线路仿真与设计的EDA工具软件,也是一个能装进计算机的实验室。它具有直观的图形界面,整个操作界面就像一个电子实验工作台,绘制电路所需的元器件和仿真所需的测试仪器均可直接拖放到屏幕上,轻点鼠标可用导线将它们连接起来,软件仪器的控制面板和操作方式都与实物相似,测量数据、波形和特性曲线如同在真实仪器上看到的一样。它还有来自美国模拟器件公司(AnalogDevices)、德州仪器(TexasIn-struments)和凌力尔特公司(LinearTechnologies)丰富的元器件和模块库和从数字万用表、函数信号发生器、双通道示波器、扫频仪到逻辑分析仪高性能的测试仪器。所设计出的电路除了可用于实验室的测量之外,还可以做直流工作点分析、交流分析、瞬态分析、傅里叶分析、噪声分析、失真分析、参数扫描分析、温度扫描分析、极点———零点分析、传输函数分析、灵敏度分析、最坏情况分析和蒙特卡罗分析等定量分析。Multisim不仅提供了高指标的虚拟仪器和充足的元器件资源,还弥补了因实验仪器及经费不足造成的缺憾。更为重要的是只要有一台计算机就能拥有自己的实验室,打破了时间和空间的限制,学生可以在不同的时间、地点和领域自主进行实验,增强他们提出问题、分析问题和解决问题的能力,并发展自己的兴趣爱好。Multisim计算机仿真与虚拟仪器技术可以很好地解决理论教学与实际动手实验相脱节的问题。学生有机会按自己的思维开展设计性实验,使他们进行研究性和探索性实验成为可能。在利用仿真软件的同时,开展实际硬件的实验。

实验室资源有:42台连着计算机和测量仪表的实验台。针对有限的实验台资源,把学生分为14个小组,每组安排3人,以小组为单位进行实验并考核。课程组教师同时担任着每个小组的实验导师,学生可以自由提问,教师负责指导他们测量问题、指正错误,但不能给出设计思路和方案。通过这样与学生在实验中的接触,了解他们的水平。在实验操作中,不给出任何具体的提前写好的实验提纲,要求学生根据命题自己计划在实验中做什么。为了在实验室的时间更有效率,要求预习实验,通过仿真软件来确定设计是否正确,并在实验箱面包板上将设计图连线。在实验室没有安排固定实验时,就对学生开放,让学生可以自由准备实验。实验操作的重要环节是开展小组讨论,其目的是使学生找出课堂给出的设计问题的解决方案,以便在实验期间做好准备。约半个小时长的小组讨论主要解决以下问题:①理解题目:每位学生都要发现自己有没有不清楚和不理解的地方。②发表创造性意见:学生对问题能自由想象,展开讨论。小组中的一个人记录问题。③评估上述意见:学生把他们的观点、意见组织好,把无关的分类出来,把和问题重点相关的记录下来。④解决问题或计划如何解决问题:提出具体设计思路和实践方案。这时,课程组的教师可以帮助他们弄清或解释相关提问,但要让学生自己组织施行,只有学生太偏离目标的时候才出来指正。通过这样的实验课训练,很多本科生都利用寒暑假,备战各种电子大赛,自主设计智能模拟仪器等,在参赛的之余体会到利用运算放大器的灵活性、趣味性及优势。#p#分页标题#e#

2.2实验考核改革

在实验教学改革中,削减了验证性实验,提高综合性和设计性实验的比例[2]。为了得到更多的反馈以不断改进实验课内容,我们把传统的实验考试改为在课程学习中的三次考试。每次以提出设计问题的方式教完固定的某一模块内容后,相关的检查设计能使学生对该模块的学习有更深入的理解。比如要求学生设计一套仪器放大器,这需要学生了解ElectronicsWorkbench安装方法与运行方式电路仿真技术的基本知识;掌握集成运算放大器的主要性能参数及其含义;掌握仪器放大器的构成形式、原理、特点及其适用场合。在放大器的大致结构确定下来之后,分析仪器放大器的频率响应;在幅频特性曲线上找出设计放大器的截止频率;改编反馈电阻,观察反馈电阻对幅频特性的影响。这部分便与传统的模拟电子学课程衔接起来了,同时检查了学生对理论知识的理解和应用能力。考试内容:需要上交的一系列解决问题的方法,学生可以自己独立或者以小组为单位一起解决问题。我们分小组对每位学生都给出不同的题目,每位学生都要上交个人解决方法的电子版作业,用特定的元件性质来设计和搭建实现不同功能的测量电路。考试时以小组为单位,每个人单独汇报设计思路,监考教师和其他学生都可以对设计提问,根据学生的解答和设计来给出分数。实验课考试的总分是以上三部分考试的平均分。只有以上三部分测验都合格,才能算通过实验考试。刚开始这门课的教学改革时,不少学生第一次考试成绩都很不理想,但到学期末的最后一次考试成绩普遍都有了很大提高,说明这种改革的确提高了学生解决问题的积极性和动手能力。

电子学课程设计范文2

20世纪70年代以来,由于半导体激光器和光纤技术的重要突破,推动了以光纤传感、光纤传输、光盘信息存储与显示、光计算以及光信息处理等技术的蓬勃发展,从深度和广度上促进了光学和电子学及其他相应学科(数学、物理、材料等)之间的相互渗透,形成了一个边缘的研究领域。光电子学一经出现就引起了人们的广泛关注,反过来又进一步促进了光电子学及光电子技术的发展。光电子技术包括光的产生、传输、调制、放大、频率转换和检测以及光信息存储和处理等。因此,可以这么说,现代信息技术的支撑学科是微电子学和光学,光电子学则是由电子学和光学交叉形成的新兴学科,对信息技术的发展起着至关重要的作用。光电子技术是光频段的电子技术,是电子技术与光学技术相结合的产物,光电子技术是光电信息产业的支柱与基础,涉及光电子学、光学、电子学、计算机技术等前沿学科理论,是多学科相互渗透、相互交叉而形成的高新技术学科,其技术广泛应用于光电探测、光通信、光存储、光显示、光处理等高新技术光电信息产业。同时,随着生物医学、生命科学等新兴学科的发展,其中的信息获取手段对光电子技术的依赖程度越来越高,加快了这些学科之间的交叉融合,从而诞生了很多边缘学科,比如生物光子学、光医学等。综上所述,可见光电子技术在现代信息产业技术中的重要地位,因此,光电子技术这门课程不仅是光学工程专业的基础必修课程,也应该作为电子信息工程专业的专业选修课程来开设。

电子信息工程专业的光电子技术课程的基础理论知识包括:光度学基本知识、光辐射传播、光束调制与解调、光辐射探测技术等。其中,光度学基本知识是最基础的内容,包括:电磁波波谱、辐射度学、光度学、热辐射基本定律、激光原理、典型激光器等。光辐射传播包括:光辐射的电磁理论、光波在大气中的传播规律与特性、光波在电光晶体中的传播规律与特性、光波在声光晶体中的传播规律与特性、光波在磁光晶体中的传播规律与特性、光波在光纤波导中的传播规律与特性、光波在水中的传播特性、光波在非线性介质中的传播等。光度学基本知识和光辐射传播这两个基础内容可以说是光电子技术课程基础中的基础,而对于电子信息工程专业的学生来说,这些知识点比较抽象,为了便于该专业学生对光电知识的接受和激发他们的兴趣,因此,在课堂上有必要多花时间重点讲解这部分的知识点,同时在制作PPT教案时尽可能使用图片或动画描述一些原理性的知识。

比如:在讲解激光是如何产生的时候,可制作动画描述自发辐射、受激吸收、受激辐射的原理;在讲解激光器的结构和工作原理时,可制作多色图片对激光在各种光学谐振腔中的受激放大过程进行描述;在介绍各种典型的激光器时,最好收集到它们的实物照片进行讲解;在讲解光波在各种光学晶体中的传播特性与规律时,最好能制作三维立体的图片描述光学晶体的各向异性的特性,相应的公式表达尽量简洁化,然后结合动画描述光波在其中传播时所发生的变化。光束的调制、扫描和解调技术的理论教学内容包括:光束调制的基本原理、电光调制技术、声光调制技术、磁光调制技术、直接调制技术、光束机械扫描技术、光束电光扫描技术、光束声光扫描技术、空间光调制器等。这些知识点的理论基础都是“光辐射在光学晶体中的传播规律和特性”。其中光束调制的基本原理移植了微电子学中微波调制中的很多概念,电子信息工程专业的学生易于理解,但是光束调制和扫描的实现技术中,除了需要使用各种光学晶体以外,还需要使用半波片、全波片、起偏器、检偏器共同组成一个系统完成光束的调制和扫描。这些光学器件对于没有光学工程基础的电子信息工程专业的学生来说比较陌生,因此,在讲解过程中应该通过动画或图片等手段形象地描绘线偏振光、椭圆偏振光、圆偏振光等基本光学概念,并借用相关的光学参考资料对这些光学器件的功能和原理进行简单介绍。

只有这样,才有利于电子信息工程专业的学生深刻理解光束的调制、扫描、解调等技术。光辐射探测技术的理论教学内容主要包括:光电探测的物理效应、光电探测器的性能参数、光电探测器的噪声、光电导探测器—光敏电阻、PN结光伏探测器的工作模式、硅光探测器、光电二极管、光热探测器、直接光电探测系统、光频外差探测的基本原理等。由于电子信息工程专业的学生已经具备了较好的半导体器件理论基础知识,而光电子器件本身也属于半导体器件,因此学生只要掌握了爱因斯坦的光电效应原理,就很容易理解各种光电子器件的工作原理、性能特点及应用领域。该部分所介绍的各种光电半导体器件很可能会在学生将来从事信息产业技术的相关工作中用到,也可能会在将来某些学生跨到光电信息或光学工程相关专业进一步深造时从事相关科研课题研究时用到,比如:PN结光伏探测器、光敏电阻、光电二极管、光电三极管等,都会经常用到。因此,建议在理论教学过程中,除了结合图片等多媒体教学手段介绍相关光电子器件的工作原理外,最好能够给学生展示光电子器件的实物,以便给学生一些感官认识。电子信息工程专业光电子技术课程的系统方面的知识点包括:光电成像系统、光电显示系统等。

其中,光电成像系统的基本器件是电荷耦合摄像器件(CCD),CMOS摄像器件和电荷注入器件(CID)。目前,CCD摄像器件的应用最为成熟和广泛,主要包括线阵CCD和面阵CCD等,其原理基础仍然是光电半导体器件和两相或三相电极电路的结合。因此,教学中应结合脉冲数字电路知识重点讲解CCD的原理和特点。光电成像系统的内容包括:系统基本结构、基本参数、红外成像系统、红外成像中的信号处理及综合特性等。其中红外成像系统涉及很多应用光学方面的知识,这对没有应用光学基础知识的电子信息工程专业的学生来说比较陌生,而且属于光学工程专业学生的研究方向之一,因此,这部分内容简单介绍即可。而红外成像中的信号处理都涉及电子电路方面的知识,属于电子信息工程专业的范畴,这部分内容可以重点讲解。光电显示系统包括阴极射线管原理、液晶显示原理、等离子体显示原理、电致发光显示原理及多色激光显示原理等,其中前三类显示技术的应用已很广泛和成熟,可以重点讲解,而后两类显示技术比较前沿,可以简单介绍,以便让电子信息工程专业的学生了解当今光电显示技术的发展趋势。电子信息工程专业光电子技术课程应用方面的内容包括:光纤通信、激光雷达、激光制导、红外遥感、红外跟踪制导、光纤传感技术等。这些应用技术可以分别举一个相应的实际应用系统进行介绍,让学生体会到光电子技术的重要性和广泛性,激发他们对这门技术的兴趣。#p#分页标题#e#

对于电子信息工程本科专业而言,毕竟培养的学生不属于光学工程或光电子技术领域的人才,而且电子信息工程专业已有很多属于本专业的实验课程及课程设计,笔者认为光电子技术课程的实验教学应根据该专业学生的理论基础和将来他们最可能需要的工程能力而设置。在该课程中,各种光电子器件和原理、功能及应用最易于电子信息工程专业的学生理解,而且也是电子信息工程师应该具备的基本知识,因此,笔者建议开设一些光电子器件的相关实验课。由于光电子技术课程的总学时设置为48学时,所以建议理论教学为40学时,8学时为实验教学(共4个实验)。

电子学课程设计范文3

CDIO工程教育模式是近年来国际工程教育改革的最新成果。《电子技术基础》课程实践性强,将CDIO工程教育理念引入到电子技术教学中来,可以让学生以主动、实践的方式学习该课程。河北工业大学电气工程学院电子学课程组通过合理组织理论教学、合理安排《电子工艺实习》进度、改进实验和《电子工艺实习》的验收考核环节等诸多教学方法的改变,突出工程教育理念,取得了较好的效果。

关键词:

电子技术;CDIO;教学方法;教育理念

构思Conceive、设计Design、实现Implement和运作Operate(简称CDIO)这种工程教育模式是近年来工程教育改革的新成果。该模式让学生主动地以实践的方式学习产品的研发、产品的设计、产品的运行整个过程,以综合的培养方式使学生在多方面具有工程师的素养。对于《电子技术基础》课程,国内很多高校将CDIO理念融入到该课程教学模式中。黑龙江工程学院借鉴CDIO工程教育理念对专业教育进行一体化设计,将《数字电子技术》与《EDA技术》两门课程有机地融合为一门课程《数字电子与EDA技术》,将《电工电子工艺实习》和《PROTEL实习》有机地融合为《电工电子工艺实习》[1]。广西科技大学基于CDIO理念对课堂教学、实验教学和课程考核方面进行了有益的实践[2]。成都信息工程学院改革《电子技术综合设计》课程,培养学生综合运用专业知识的能力[3]。东北林业大学基于CDIO对数字电子技术课程进行了教学改革探索[4]。南京工程学院将CDIO融入数字电子技术教学模式改革中,使理论教学、实验课程与课程设计相辅相成进行[5]。浙江工业大学基于CDIO教育工程模式下进行了“模拟电子技术”授课体系改革,该体系分成课堂授课、课外辅导小组授课、建立课外兴趣小组授课这3个层次,具有诸多优点[6]。河北工程大学在CDIO教育理念的指引下,对电子应用系统项目实施模式进行探索和研究,对项目训练教学中的项目体系结构、项目训练方式、项目训练成绩评定、项目指导过程及项目空间环境建设等方面的实施模式进行构建和实践[7]。经过实践证明,《电子技术基础》课程引入CDIO工程教育理念的教学模式后,教学质量得到了提高,学生的工程意识、项目实践能力、团队合作能力、自学创新能力和表达能力均得到了提高[8-10]。

1《电子技术基础》课程引入CDIO工程教育理念的优点

《电子技术基础》课程实践性强,有很多通过学习、实践易于实现的电子产品,如秒表、节日彩灯、简易信号发生器、功率放大器、直流电源、智能声音放大电路等。将CDIO工程教育理念引入到《电子技术基础》的课程教学中,可以让学生自行进行电子产品的思考、设计及实现,从电子产品的研发到产品运行为主线,培养学生的工程意识,提高学生对《电子技术基础》课程基础知识的掌握。引入CDIO工程教育理念后,《电子技术基础》的课程教学具有以下优点:1)能加强学生对电子技术基础理论知识的理解和记忆,提高学生学习的主动性和兴趣,提高该课程的教学质量;2)该教学方法的实施能建立起学生在现行教育中缺失的工程意识,激发学生产生主动学习的兴趣,从而转变学习态度;3)该方法还能培养学生的团队协作意识,锻炼学生的合作交流能力;4)能锻炼学生的语言表达能力。

2引入CDIO的《电子技术基础》教学方法

把CDIO工程教育理念引入到《电子技术基础》教学中,任课教师必须具备很强的实践经验和较强的工程知识与能力,这样才能在《电子技术基础》的课堂教学中提供恰当的工程实例。另外,学生在实践过程出现这样或那样的问题时,具备工程实践经验的老师能及时给学生提供经验性的指导。一般来说,青年教师缺乏工程实践经验,河北工业大学电气工程学院电子学课程组采取了“传、帮、带”的措施,青年教师上讲台前必须跟经验丰富的教师听课并助课,课程团队同时还为年轻教师指定工程经验丰富的教师作为指导教师,进行为期一年的指导。定期召开教学研讨会,对教学方法、工程实例进行讨论和共享。另外课程团队积极鼓励工程经验少的教师到企业单位参观,并积极鼓励教师参加工程项目,提高教师的工程实践能力。2014年春季学期,课程组教师去同辉电子有限公司参观;2014年秋季学期,课程组教师去天津职业技能公共实测中心参观;2015年春季学期,两位教师去天津职业技能公共实测中心进行实际操作培训。通过参观和培训,教师的工程实践能力得到了提高。

2.1根据工程实际,确定课程教学内容

1)在教学过程中,积极进行教学内容的改革,去除《电子技术基础》课程里陈旧的教学内容,比如集成电路的内部结构,突出集成芯片的外部特性与应用。

2)理论教学内容模块化。《数字电子技术基础》突出计数器模块,学生可以进行秒表设计;突出寄存器模块,学生可以进行节日彩灯设计;《模拟电子技术基础》突出直流电源模块,学生可以进行直流稳压稳流电源和充电器设计;突出波形发生和振荡电路模块,学生可以进行简易信号发生器设计;突出运算放大电路模块,学生可以进行各种运算电路和滤波电路的设计等。具体模块化内容与实践性项目如表1所示。

3)理论教学与实验教学中均加入电子线路的仿真。《电子技术基础》课堂教学中加入仿真,帮助学生理解难懂的电路原理,比如正弦波振荡电路的启动振荡过程。在《电子技术基础》实验教学中也引入仿真。学生在实验室搭接硬件电路前,利用仿真帮助学生掌握实验仪器的基本使用方法及电路参数的测试方法,如放大电路的交直流参数的不同测试方法。仿真完成后,学生再进行硬件电路的实验环节。加入仿真的方法后,学生对理论知识的理解更加透彻,通过理论与实验结合的方法有效地激发了学生对《电子技术基础》课程的学习兴趣。

2.2将《电子工艺实习》贯穿到整个《电子技术基础》理论课程教学中

目前,大部分高校的电子技术教学体系中,《电子技术基础》与《电子技术基础实验》是分别开设的,《电子技术课程设计》(或者《电子工艺实习》)是一门单独的实践类课程,这种课程设置的本意是让学生重视实践课程,但是这种课程设置却达不到预期的目标。理论与实践分开,课程进度不做协调,并且一般课程结束数周后才进行为期一周的课程设计(或《电子工艺实习》),不利于学生连贯性、持续性的学习。课程组将《电子工艺实习》和《模拟电子技术基础》安排在同一学期,《电子工艺实习》安排在《模拟电子技术基础》课程后,内容为稳压稳流电源设计与制作,该内容涉及到《模拟电子技术基础》的直流电源这一章节的内容。在理论课程未讲述到时,就下达设计任务,学生可以自行预习这一章节,提高学生学习的兴趣。在理论课程讲述完负反馈放大电路后,给学生安排稳压稳流电源的仿真与印刷电路板设计任务,学生两人一组进行电源电路仿真和印刷电路板(PCB)的设计。在讲述完直流电源内容后,学生即可进入实验室进行实际的电路焊接与调试工作。焊接与调试时,每位同学做出一个电源成品。学生自行进行调试工作。最后学生进行实习报告的书写、分组讲解稳压电源的功能,提升整个实习的理论高度。经过《电子工艺实习》,学生普遍反映收获很大,极大地提高了学生的动手能力和学习电子技术基础课程的兴趣。

2.3改进实验和《电子工艺实习》的验收考核环节

CDIO其中的一个理念是团队合作能力,课程组采用口试答辩和现场调试相结合的方法进行。口试答辩和调试过程强调每个组员的作用,每位成员承担的任务不同,讲解及调试的重点也不同。调试通过后还要进行设计报告的提交工作,通过设计报告的制作提高学生的科技写作能力。

3结束语

电子学课程设计范文4

关键词:创新实践课程;电气工程;新工科

1课程体系设计

电气学科前沿类创新实践课程需要课题组或专业方向相近的教师用心规划和设计课程,从而形成规范化的课程体系。任课教师基于自身科研的心得与体会梳理出课程大纲的脉络,包含基础背景、应用领域、关键技术、瓶颈问题以及学生需要的专业基础课程,以言简意赅的文字将该前沿技术的关键技术与难点深入浅出地呈现给学生,重点在于给学生一个直观的理解与想象空间,这是课程后期让学生分层、分工合作乃至整体调试的基础。以“电动汽车无线充电系统软硬件电路设计与实现”这门创新实践课程为例,首先需要以动画辅以系统结构图的模式将电动汽车无线充电系统的关键装置曝露于学生的视角中;其次,结合实体演示与讲解让学生明确本创新实践课程的具体内容与所需的专业理论和技能;最后,分组策划课程设计,自由组队,明确课程任务,以实践并行讲授的模式开展课程设计,提出课程预期目标。而具体课程的内容结合自身的研究所得可大致划分为以下8个部分:①无线电能传输技术的背景与应用领域;②电动汽车无线充电系统的基本特性与组成;③无线充电系统的软硬件电路需求;④DSP信号发生与接收;⑤AD/DA软硬件设计;⑥全桥逆变及其滞环PWM控制;⑦无线通讯与数据传输;⑧频率跟踪与最优传输性能跟踪控制。当学生第一次接触这个课程题目的时候,他们并不了解课程中所包含的详细内容,甚至会觉得无从下手。同时,每个学生的专业基础均是不同的,教师在长久的研究过程所划定的课程大纲将会是他们对自身专业知识掌握程度的查漏补缺的参照。这也是学生在毕业之前对自身的一次认识,其目的在于形成专业对比思维,掌握课程核心知识点与所涉及的专业技能。

2专业理论串烧与巩固

在创新实践课程任务分解与学生组队攻关的过程中,最为重要的是让学生清楚的明白该课程主要包含的基础理论与专业知识,明确已学知识和课外知识,方便学生制定学习计划,避免在实践调试过程中出现理论缺漏,从而造成因事先准备不足而带来的课程设计无法完成以及实践事故的发生。同样,以电动汽车无线充电系统软硬件电路设计与实现这门创新实践课程为例,充电拓扑设计需要“电路理论”知识,能量变换需要“电力电子学”知识,传输特性分析需要“电磁场”、“电机学”等相关的课程知识,信号检测与反馈控制需要“电子技术基础”、“计算机编程”、“自动控制原理”、“传感器技术”、“无线通讯”等多门专业课程知识[4~6]。其中不乏一些实用软件的熟练运用,如DSP、ANSYS、CAD、三维建模软件、PCB制板软件、电气线路设计等,如图2所示。通过上述专业理论知识的串烧可以很好地将学生自大一至大三的几乎全部专业课程贯通起来,学生通过多门课程知识的梳理、巩固与灵活运用可以更好地帮助他们激发电气领域科研的热情,提升专业技术水平与专业自信心。如果说大学的门槛是文理相结合的高考,那么大学毕业的门槛即为创新实践课程的把握与体验。青年教师通常有着自己的科研方向,而由这个群体所制定的创新前沿类课程基本都有这样一个属性,即多课程贯通与多学科交叉。全身心的投入思考与实践,将是大学生由本科阶段过渡至工作阶段或研究生阶段至关重要的跳板。

3以实践并行讲授的模式开展课程

创新实践类课程与传统课程的最大不同在于课程的呈现模式。传统课程多半以板书、多媒体等手段的讲授模式为主,学生最活跃的感官为视觉和听觉,但这使得学生的启发性思考不够,创新能力欠缺。而创新实践类课程不仅要求学生在较短的讲授时间内了解到课程的背景、应用领域、课程任务及所需的专业技能,还要求学生将重心倾斜至在实践中解决问题上来。这类课程摆脱了以课堂讲授为主而带来的师生隔阂感,使得学生与老师之间更像并肩作战的战友。教师的职责更多的来源于在学生实践过程中讲授专业知识脉络与解决问题的方法,以探讨的方式诱导学生发挥自身的潜力,突破局限思维,增强创新意识与动手能力。以我校开展的创新实践类课程为例,教师的课题实验室即为学生的课堂。教师以演示实验样机的方式穿插课程内容讲授,拉近师生间的合作距离,同时也进一步地促使学生对该创新实践课程产生浓厚的学习兴趣。实物与板书、多媒体相比,更加能够刺激学生的各类感官,这也是创新实践类课程的一个特点。在课程中期,结合学生掌握各类专业课程的情况,拆分课题任务,由学生自由组队攻关每个选题中的重点与难点,教师辅以必要讲解,剖析各选题的重点与难点,引导学生选择适合自己的任务进行挑战,保证课程总体任务能够按时保质完成。而课程后期的主要任务是将每个选题的成果串联成一个整体,联调显示课程任务的最终目标,让学生感受到自己努力的重要性,这也是培养学生之间团队协作能力的一个重要方式。

4结语

本文以新工科背景下的电气学科课程改革为前提,从课程体系设计、专业理论串烧与课程呈现模式三个方面阐述了创新实践课程相对于传统专业课程的特点与优势,并探讨了创新前沿类课程对大学生理论体系的贯通与巩固,起到了专业理论知识“纽带”的作用。

参考文献:

[1]栾广宇,李爱传,汪东欣,李琳.地方院校新工科背景下电气工程专业教学模式初探[J].哈尔滨:黑龙江教育(理论与实践),2018,(9):61-62.

[2]贺伟,樊晓虹,贺一梦,贺东方,龚伍亮.新工科背景下电气信息类专业人才培养模式研究[J].北京:教育现代化,2018,3(13):4-6.

[3]李磊,李德雄,王晓芸.电气类专业创新创业课程建设研究[J].石家庄:石家庄铁路职业技术学院学报,2018,17(2):118-120.

[4]邱关源,罗先觉主编.电路(第四版)[M].北京:高等教育出版社,1999年6月.

[5]王美玲,刘伟,王波,肖烜.电气专业“电子技术基础”课程教改探索[J].南京:电气电子教学学报,2016,38(2):46-49.

电子学课程设计范文5

关键词:成果导向;反向设计;知识领域

0引言

机械电子工程专业作为一个传统的工科专业,在大部分的高校中均有开设,大部分高校的专业课程体系改革均为沿用原有课程体系的基础上,加入新课程进行调整,这样的调整方式无法适用于目前新技术、新业态下机电行业的深刻变革,从而使得教学脱离行业实际需求,导致学生所学与企业所需并不匹配、应用型本科高校仍然以理论教学为主、技术应用能力始终无法提升等一系列问题。武昌首义学院是一家以培养高素质应用型本科人才的本科高校,机械电子工程专业是该校的重点工科建设专业,其原有课程体系中存在强调理论分析,工程应用性较差,其课程体系对应的能力要求与学生毕业所需能力需求不匹配问题,自2018年开始,机械电子工程专业采用工程教育认证中成果导向理念,结合调研结果及学生能力的实际情况,重新确立专业人才培养能力需求,梳理学生的能力缺项,通过能力成果导向方式,反向设计并调整课程体系,增加实践环节比例,建立从理论到综合性实践的一体化教学模式,通过梳理知识单元,强化机械基础课程教学内容,探索了一条符合工程应用能力需求的课程体系建设新模式。

1课程体系建设思路

针对原有课程体系中存在的问题,提出了课程体系建设的三个新思路。1)以“机械类教学质量国家标准”为基础,“机械专业教育五大知识领域”为核心,梳理课程体系结构。课程体系的建设应以先进的理论为指导来进行,专业参考教学指导委员会的“机械类教学质量国家标准”,结合学生能力需求,以机械专业教育五大知识领域需求构建专业课程体系。2)成果导向,对接行业需求,调整课程支撑,优化实践体系。通过举办行业专家座谈、对毕业生访谈及企业调研等活动,确立专业学生能力需求,明确学生能力培养目标。通过以上座谈及调研数据统计中发现,企业及学生均认为目前课程系统存在的问题有:一是学生工程设计能力缺乏;二是专业课程无法满足现在先进制造产业的人才需求。针对学生能力培养目标的成果需求,反向梳理课程体系对应的能力需求,在课程体系中增加综合性实践环节,并结合学生已有条件,融入先进制造相关课程内容,提升课程系统与产业发展现状的匹配度。3)以专业建设成果为基石,强化专业特色。在前期的专业建设中,机械电子工程专业拥有模具和数控技术专业方向,具备完整的实验室和课程体系。除此之外,机械电子工程专业在2016年初通过产教融合项目建设完成机器人综合实验室。自2016年起,专业两次申报工程教育专业认证,建立了完善的教学质量监控体系。基于以上条件,后续课程体系建设中,专业以传统制造类体系为基础,结合校企合作资源,以学生能力需求为中心,结合行业发展需求,构建融合先进控制技术、智能装备技术的先进制造课程体系新方向。

2修订培养目标,依据知识领域梳理课程内容,建立课程体系

按照调研数据,重新确立人才培养目标,机电专业的人才培养方案培养目标定位为:紧密结合先进制造技术、信息技术,培养具备人文社会科学素养,数学、外语、物理及计算机基础理论扎实,全面掌握机械电子工程专业知识和工程实践能力,具备创新能力、团队合作能力,适应在现代工业生产中从事数控、模具及先进制造领域的机械零部件设计与制造、设备设计与维修维护、企业运行管理等方面的宽口径、复合型、技能型、应用型本科人才。以修订后培养目标中的能力需求为导向,结合机械电子工程专业教育五大知识领域需求反向构建专业课程体系。修订中按照该项知识领域知识点需求,对课程内容进行梳理,确定该专业知识体系需求下课程内容及课程安排。五大知识领域包括:机械设计的原理与方法,机械制造工程原理与技术,机械系统中的传动和控制,计算机应用技术,热流体[1]。五大知识领域中包含的知识点涵盖了新国家标准中对机械电子工程专业的课程体系内容需求。本次课程体系的梳理中强调每部分知识领域包含课程内容的衔接关系,课程内容的依次递进,建立从理论课程到实践环节的完整培养体系,全面提升学生解决复杂工程问题的能力。机械设计的原理与方法知识领域部分课程体系:补充“现代设计方法”课程,建立从机械原理方案设计到结构设计,最终到优化设计、可靠性设计的完整设计能力培养体系。机械制造工程原理与技术知识领域部分课程体系:结合行业发展需求及校企共建资源,在原有的制造类课程体系基础上,补充先进产线设计、物流技术、先进制造技术,建立从传统制造理论到先进制造技术及装备的特色制造类课程体系。机械系统中的传动和控制知识领域部分课程体系:将机械电子学知识模块补充完整,加入“工程测试与信号处理”课程,扩充机电控制类实践环节,实现测控模块由理论到实践的完整课程体系。通过以上课程体系构建,可以看出本次建设突出实用性、实践性、先进性和综合性的原则。使毕业生既具备专业必须的机械、电工电子等技术应用能力,数控技术原理和先进制造技术知识与技能,又具有继续学习和终身学习的基础、获取信息和技术交流、创新的方法能力和协调人际关系以及团队合作的社会能力。

3实践环节课程体系建设

实践环节课程改革要在科学分析社会经济需求和学生能力需求的基础上,反向设计实践环节,为学生建立完整的知识结构和能力结构。

3.1以提升实际工程设计能力为需求,更新内容,构建实践教学体系。根据企业调研结果及毕业生反馈,企业希望学生就业前了解工程设计方法,具备相关设计能力;毕业生则希望在校期间,学校增加实践性强的,与实际课题紧密相关的工程设计类实践课程,提升自我项目设计能力,为就业创造竞争优势。往届毕业生认为自身解决复杂工程问题的能力与企业需求存在一定的差距[2]。根据以上调研结果,调整实践环节课程是本次人才培养方案修订的重要工作之一。在专业学分不大动的基础上,要增强学生实际工程设计能力,需从原有的课程设计入手。在本次实践环节修订中,将原有的面向理论课程的课程设计环节调整为面向专业某项知识领域的综合性实践环节,例如在机械系统中的传动和控制知识领域中,将原有的机电类课程设计“机电传动课程设计”调整为“创新创业综合实践”,在此项综合实践中,要求学生基于前期传动控制的相关理论知识,结合指导教师提供的来源于科研项目的课题,完成机电一体化产品或设备的系统设计,并完成产品项目模拟申报及专利模拟申报工作,实现了传动控制类知识内容从理论过渡到综合实践,将书本知识转化为实际项目的教学过程,从而提升学生机电产品设计能力。

3.2拓展实习基地,增加实习项目。在课程体系建设中,专业结合区域经济特色,拓展实习基地,在课程体系中增加实习项目。由于学校地处湖北省,湖北是我国重要的工业基地,目前,该省先进制造装备产业体系已基本形成。全省高档数控机床、智能专用装备、关键基础零部件等制造装备产品特色鲜明,部分产品在细分领域处于国内领先地位。因此在实习基地建设中,拓展武汉市内实习基地,增设企业实习参观教学项目。本专业原有的企业实习环节只有生产实习一项,且在大三下学期,而学生尽早进入企业参观可帮助学生了解企业运行状态,掌握专业未来就业岗位情况,对于加强学生专业认同感,明确学习方向,具体深入了解专业课程有着积极的作用,因此在课程体系中,增加了“认识实习”,此项实习任务设置在大二下学期开设,可以帮助学生建立专业方向认知并提高对后续专业学习的兴趣。在认识实习基地建设上,在原有的武汉市汽车零部件制造企业基础上,拟增加国有大型企业作为实习参观基地,丰富了实习参观内容[3]。

3.3完成实验教学调整,设立独立综合性实验课程。为了适应新形势下对人才创新思维和综合能力培养的需要,本次建设中增设了“机械基础综合实验”课程,此课程按实验自身系统优化整合、单独设置机械工程基础实验课程,采用模块结构分层次安排实验教学。旨在培养学生掌握机械工程基础实验的基本原理和知识、基本技能和方法,以先进性、创造性、实践性作为准则拟定课程教学内容。重视实验内容由“单一型”“局部型”向“综合型”“整体型”拓展;实验方法由“验证性”向“设计性”拓展;重视实验教学与科研、生产相结合。增加实验内容和选题的柔性和开放性,从而培养学生实验设计能力,提升学生设计创新能力,实践动手能力。

4实施成果

该课程体系已在机械电子工程专业实施,通过对各类课程知识内容的梳理,实现了课程知识体系的完整与统一。目前已完成对应理论及实际实践环节教学大纲,在课程体系中融入的新工科内容已初显成效,其中“制造装备及机器人技术”课程中实践环节均在产教融合创新基地中开展教学,进一步丰富并提升了教学内容的先进性。创新创业类课程中,将专业原有的学科竞赛成果引入其中,以创新设计竞赛题目作为实践环节选题,采用方案论证、方案实施及答辩的方式完成,极大提升了学生创新实践能力[4-5]。机械基础综合实验室目前已进入实验室建设阶段,已明确实验室建设方案及对应设备数据。在实习实践环节中,增加认识实习环节,并建立了宝武钢铁作为新的实习基地,并已完成实习工作。实习内容及参观厂区极大拓宽了学生的专业视野,提升了学习兴趣及动力。目前就执行初步效果而言,该课程体系的修订与调整符合专业学生能力需求,新设置的各类创新类及实践类课程获得了学生的欢迎与好评。

5结论

电子学课程设计范文6

摘要:

电子技术基础作为非电类专业重要的基础课程,对学生的能力培养起着重要作用.从课程知识体系、教学内容、教学活动和考核方式等4个方面,对电子技术基础课程教学进行改革.实践表明,教学改革激发了学生学习电子技术的兴趣,提高了学生的自主学习能力、创新能力和知识应用能力.

关键词:

电子技术基础;教学改革;全员化

随着高等教育越来越注重学生能力的培养,作为一门面向非电类专业本科学生的技术基础课——电子技术基础课程面临着新的挑战[1-5].本文结合电子技术课程教学实践,在知识体系、教学内容、教学活动和考核方式等方面进行改革探索与实践,提高了学生发现问题、分析问题和解决问题等知识运用能力,以及自主学习获取知识的能力.

1知识体系模块化

根据课程标准和能力培养需要,将电子技术基础课程的知识体系进行重新整合,划分为10个模块[6-7]。在整合过程中保持基本概念、基本原理和基本方法的完整性,同时强化集成电路的应用.

2教学内容层次化

在知识体系模块化之后,针对每个模块,将课程具体内容划分为3个层次:一是核心知识,作为课程的基础和核心内容,由教师精讲,同时配以随堂考评、阶段测评等方式进行学习,以教师为主展开教学活动;二是提高知识,作为核心知识的综合运用,通过课堂讨论、仿真实验等“做中学,学中做”的教学活动进行学习,由教师和学生合作完成;三是拓展知识,作为课程的外延,以学生自学、小论文和班级报告的形式开展,以学生为主完成.以模拟部分的信号处理电路模块为例.不同层次的知识开展不同的教学活动进行学习,并搭配不同的考核方式对学习情况进行检查.

3教学活动全员化

在传统教学中,教师一言堂的讲授很难保证学生在思考教师讲授的内容,更难以让学生领会知识的关联性和重要性.全员化的教学活动是通过开展教学活动让所有学生同时积极参与并认真深入地投入到当前教学主题的学习中[8].除了常规教学活动外,开展了3种教学活动.

3.1引入实验演示教学精讲核心型知识

实验演示教学主要用于教师精讲核心知识.这个教学方法联合Multisim仿真软件和传统实验演示,灵活运用这2种方式,合理组织教学流程,让演示教学贯穿整个教学过程.以往授课过程中单纯进行理论讲授,即便引入实例,但普遍不能给学生留下深刻印象.现依托NIELVISⅡ+教学实验平台,开发演示实验作为教学内容的引入,能快速吸引学生注意.再通过Multisim仿真软件,力图使理论分析更加直观、形象,通过适当强调、放大及突出重点细节,引导学生剖析理论原理.通过开展实验演示教学,提高学生发现问题、分析问题和解决问题的能力.

3.2开展讨论仿真活动学习提高型知识

讨论仿真活动主要针对提高知识,采用“做中学,学中做”的方式展开.本活动分3个步骤进行:一是通过问题引导学生进行课堂讨论,有意识地培养学生的直觉思维,帮助学生抓住一瞬间的灵感,培养分析和设计电路的感觉;二是采用Multisim进行随堂仿真实验对讨论结果进行验证,重现讨论过程,深化理论理解;三是提交电子报告进行总结,学生进一步对讨论和仿真实验进行再思考,结合基础知识进行必要的理论分析,将认知上升一个层次.通过参与讨论仿真互动,可以提高学生分析问题和解决问题的能力;通过提交电子报告,提升学生的总结和表达能力.

3.3分组完成课程设计学习拓展型知识

分组开展课程设计主要针对学生自学的提高型知识.学习每个模块的过程中,都布置相应的课程设计题目或小论文主题,学生以小组为单位查阅资料、设计方案以及实验仿真,最终以报告的形式体现学习过程和结果.学生还可以依托NIELVISⅡ+教学实验平台将设计方案实体化,增加学习的成就感.期间,可以根据需要安排完成质量好的小组进行当堂汇报,共享学习内容和心得.通过完成课程设计和小论文,提高了学生自主学习和动手能力.

4考核方式多样化

为了进一步提高学生学习的积极性,验证教学改革提升学生能力的效果,采取多样化的方式对不同层次知识的学习效果进行考查.通过随堂考评、阶段考评等形式考查学生对核心知识的掌握;通过电子报告、讨论表现等形式考查学生对提高知识的掌握;通过课程设计报告、小论文和当堂汇报等形式来考查学生对拓展知识的理解.这些平时考核方法占总成绩的50%,其余50%以期末考试的方式测试.在期末考卷中减少填空、选择等单纯记忆性的内容,强化综合分析、案例分析等与实际结合紧密的实际应用型题目.

5结语

通过近1年的教学改革探索与实践,已取得一定的成效,更好地激发了学生学习电子技术的兴趣,提高了学生的自主学习、创新能力和知识运用能力.其中,仿真实验、课程设计等“动手、动脑”的教学活动获得了学生的认可和好评.同时,教学实践也暴露了一些问题,如军校学生自主学习时间少,课下自主学习“心有余力不足”.另外,如何更好地优化考核方式,准确衡量学生能力提高情况,还需要进一步探索研究.

作者:褚丽娜 李爱华 刘新海 单位:军械工程学院无人机工程系

参考文献:

[1]王振宇,成立,魏静.“电子技术”课程教学方式的创新[J].电气电子教学学报,2008,30(6):3-5

[2]刘凤春,牟宪民,陈希有.“电子技术”课程工程教学案例设计实例[J].电气电子教学学报,2012,34(4):101-104

[3]蔡惟铮,欧阳舟,齐明,等.电子技术基础课程体系和教学内容的改革[J].电气电子教学学报,2014,36(6):37-40

[4]黄美兴.电子技术教学中“三步骤、三层次”递进式的教学方式探讨[J].中国职业技术教育,2011(32):23-26

[5]房俊龙,崔天时,杨方.电子技术课程群“三段式”实践教学模式研究[J].东北农业大学学报:社会科学版,2011,9(6):82-84

[6]于海雁,庞杰,汤永华,等.工程教育理念下的电子技术实践教学改革[J].中国现代教育装备,2016(243):57-59

[7]秦曾煌.电工学(下册)[M].7版.北京:高等教育出版社,2009

[8]褚丽娜,左宪章,张云.全员参与在电子技术教学中的应用探讨[J].工业和信息化教育,2015(1):44-46

第二篇:高校电子技术课程教学创新

摘要:

随着现代电子技术不断进步,多数企业对电子技术相关人才的招聘要求日益提高。各电子技术相关院校作为培养、输送电子技术高端人才的主要单位,本身就承担着电子技术教学职责,但就目前各高校电子技术教学而言,仍存有学生学习主动性差、教学效果差等问题,较难培养出符合现代社会要求的,复合型高素质人才。基于这种现象,就需要高校在电子技术教学方面做出相应的调整,一方面满足社会、学生实际需求,实现学校价值;另一方面,通过不断的教学创新、改革,促进新学校的进一步发展。

关键词:

高校;电子技术;教学创新

随着现代社会发展速度越来越快,各行业、领域活动均趋向智能化、自动化、数字化以及机械化发展,不仅加大了对电子技术人才的需求,还对其专业素质提出了更高的要求。学校作为培养电子技术专业型人才的主要摇篮,为社会培养、输送了一批批电子技术人才,极大地推动了社会的发展,但就其教学而言,仍存有一定的问题,从而导致学校教学与社会要求之间出现偏差。因此,相关高校应积极调整电子技术教学、勇于创新,在满足社会实际需求的同时,提高学校教学水平。

一电子技术课程及教学特点简介

电子技术诞生于十九世纪末、二十世纪初,随后即得到飞速发展,并逐渐成为现代科学发展的标志之一。电子技术主要包含电力电子技术和信息电子技术两个分支,是一门依据电子学相关原理,通过某种特定回路或电子元件解决电子实际问题的学科。电子技术作为现代科学的代表,在实际教学中表现出以下特性。第一,实用性。电子技术是一门从实际问题出发的科学,从而表现出极强的实用性。第二,科学性。电子技术课程与传统学科相比创建时间较晚,但因其内容多以现代电子科学为主,故而具备较高科学性,在实际教学中需注意培养学生科学、严禁的理科学习思维。第三,内容广泛性。随着现代电子技术不断发展,电子技术的应用范围愈发广泛,从而导致电子技术课程相关内容不断增多。

二现阶段电子技术教学存有的问题

(一)学生因素分析

就当代高校电子技术教学而言,受课程内容枯燥、繁重,教学模式老旧等因素影响,导致高校学生普遍缺乏对电子技术的学习热情和主动性。电子技术课程相关内容多以理性思维内容较多,并随着学习的深入,难度不断增加,易造成学生学习理解的困难。并且多数学生在学习时,对学习缺少正确的规划,不能正确认识到电子技术知识对其日后生活、工作的帮助,仅是被动承受学习,不仅缺乏学习主动性,且抑制了学生创新思维的发展。

(二)教师因素分析

教师在电子技术教学中占有重要地位,既应是知识的传授者、还应是学生学习过程中的指引者。但在实际教学中,教师受传统教学习惯及思维影响严重,普遍存在不能很好认识学生教学主导地位的改变,习惯沿用传统的教学理念设计教学。教师安于传统的教学思维,从一定程度上阻碍了电子技术教学创新的发展。

(三)教学模式因素分析

传统的教学模式经过多年的发展,已经形成一套独有、相对完整的教学体系,教学效果相对平稳。但这种以教师灌输为主的教学方式,严重抑制了学生自我思维的发展,且很难与学生形成有效的沟通、交流,致使教师很难把握学生学习、掌握知识技能的情况,从而导致电子技术教学效果差等问题。

三电子技术教学创新的实际措施分析

(一)教学理念的创新分析

教学理念是开展教学活动的基础,只有高校教师突破传统教学理念的束缚,重新树立以创新精神及实践精神为主的创新性教学理念,才能切实推进电子技术课程的创新发展。这不仅是深化教育改革的实际要求,也是各高校构建现代化教学体系的先决条件。在创新性教学理念中,学生作为教学主体,不再被动接受教学,而是自主对教学内容进行探索。教师更多的是以引导者的身份,对学生进行正确的学习引导,并解决学生在学习过程中遇到的问题。在这种理念中,教师应站在与学生平等的角度上,和学生进行有效的交流,深入了解学生的实际需求,并从学生的实际需求出发,合理设计教学内容,以激发学生的学习兴趣,培养其自主学习能力。此外,教师还应充分利用自身优势,向学生渗透电子技术的实际应用信息,引导学生加强这方面的了解,帮助学生明确自身学习目标,并制定相应的学习规划,从而达到激励学生自主学习的目的。

(二)教学方式创新分析

传统灌输式教学不仅教学效果差、教学效率低,且无法兼顾不同学生学习进度,针对不同学生的问题,不能进行全方位的回答,并且电子技术作为一门以解决电子实际问题的学科,在教学中应以训练、培养学生对知识的掌握运用能力为主。因此,在实际教学过程中,教师应摒弃传统的教学方式,结合学生实际情况大胆创新,对教学方式进行相应的调整,在此过程中应着重注意以下几点内容。第一,开放教学内容。创新性教学方式摒弃了传统灌输式教学,就应该开放教学内容,将教学内容以问题的形式交由学生进行自主探究,但并不是将所有内容均交付于学生,而是由教师引导进行有层次、成系统的知识探究。通过这种方式使学生更多地参与到课堂中,激发学生的学习积极性。第二,增添学生间的讨论内容。在传统教学模式中,由于上课时间有限,且教师需讲解完成相应的教学内容,故而如有学生提出学习方面的问题,教师会直接给出正确解答,将解答的探究过程交由学生课下自主完成,仅会对部分重难点内容进行细致的解答讲解,这种方式对学生学习的自主性要求较高,多数学生不能在课后自主完成解答的探究过程,仅简单记忆解答内容,从而导致教学效果不如人意的现象。因此,教师在实际教学中,应充分发挥学生间互相解答的作用,通过学生间的交流,消除一般性问题,并由教师引导学生共同消除存有争议性问题及重难点问题。一方面可使学生全面投入到课堂学习之中,并通过学生间的互相讨论,提升学生群体对教学内容的理解;另一方面,通过自由度较高的讨论教学,充分训练学生的创新思维,提升学生综合学习能力。第三,创建独特的教学环境,丰富教学手段。电子技术作为一门实用性极强的学科,其教学内容均可在现实生活中找到具体体现。因此,教师在实际教学中应充分利用这一点,将教学内容与现实生活联系起来,创建独特的学习情境。一方面接近生活的学习情境,有助于学生理解教学内容;另一方面,将教学内容与生活联系起来,可有效调动学生的学习兴趣,并加深学生对电子技术课程使用性的理解。此外,随着科技不断发展,教学手段愈发丰富,教师应充分利用现代教学手段优势,通过视频、音频、图片、文字等形式,对教学内容进行讲解,可有效降低教学内容的学习难度,例如对于某些应用性内容,受环境因素限制不能在教学中实际进行,如使用相关视频对学生进行讲解,则可有效加深学生对教学内容的理解。例如,某高校电子技术专业授课教师进行电路部分内容教学时,摒弃了传统的黑板画图方式,改用现代多媒体结合教学软件画图演示的模式。一方面,现代设备画图工具画图速率更快,尤其在复杂电路作图时表现明显,且可对不同线路进行标色,方便学生区分、理解;另一方面,利用现代作图工具,可在一定程度上以动画的形式,还原电路的某些状态。通过动画演示可将某些细微问题放大,使学生更直观地观察问题发生的状态,从而降低学生的学习难度。

(三)教学内容创新分析

电子技术自问世以来发展迅速,针对同一问题的解决方式更新速率较快,加之电子技术行业对从业人员掌握技能时效性要求较高,这就要求各高校在电子技术教学内容方面进行创新。一方面,各高校应将电子技术主流应用在教学中加以体现,以增强教学的时效性;另一方面,在创新教学内容时,不应忽视传统理论的重要作用,应兼顾电子技术知识的系统性和创新性。除增添创新性教学内容,各高校还应对电子技术课程不同教学内容所占比重进行调整,即相应提高实践教学部分内容在教学中占有的比重。进行这部分教学内容时,教师应着重就实践的实用性、综合性、设计性对学生进行引导,并不局限于实践形式,鼓励学生自主动手探究教学内容。此外,教师还应加强实践于理论的联系,激发学生学习兴趣的同时,培养学生综合学习能力。

(四)实用性教学创新分析

高校进行电子技术相关创新时,应着重突出电子技术教学的实用性,在实际教学中将不同的知识内容组成教学模块,依据教学目标对教学内容进行优化,内化知识,促进学生形成个人能力。这就要求各高校安排电子技术教学时,以学生的就业问题作为切入点,规划教学重点、教学实践及教学实训等内容。此外,各高校应充分利用自身教学优势,结合教学实际情况,组织举办多种电子技能活动,加强对学生学习兴趣和能力的培养,并不断开阔学生视野,为学生日后的职业生涯打下坚实的基础。

四结语

电子技术专业因其实用性强、发展前景良好、社会认可度高等特性,吸引了众多学生。但随着现代电子技术相关行业不断发展,导致社会实际需求与各高校教学培养目标间出现一定的偏差。因此各高校应积极对自身电子技术教学进行调整,通过创新教学理念、教学方式、教学内容等方式,增强教学的实用性,提高学生的综合学习能力及专业素质,以满足社会实际需求,从而促进高校良性的可持续发展。

作者:冯冲 单位:大连民族大学

参考文献

[1]王开,林静.高职高专电子技术课程教学改革研究[J].职业教育研究,2012(3):102-104.

[2]张海洋.电子技术课程教学改革及创新初探[J].考试周刊,2013(74):10-10.

[3]张锦.《数字电子技术》课程教学创新改革研究与初探[J].科技视界,2015(30):184-184.

[4]张霞.电子技术课程教学创新与实践研究[J].通讯世界,2016(5):206-206.

[5]项西艳.中职电子技术教学创新[J].软件,2013(6):145-146

第三篇:高校电子技术课程设计研究

摘要:

探索了全民创新大环境下,《电子技术课程设计》如何培养具有创新意识的大学生,培养应用型高级工程人才。分析了当前电子技术课程设计教学中存在的弊端,采用了整合模拟电子技术和数字电子技术课程资源,借助EDA(ElectronicDesignAutomation)技术,践行了CDIO(Conceive、Design、Implement和Operate)教育理念,为学生制定综合设计课题,指导学生完成从构思、设计、实现再到运作的整个制作过程。培养了学生的创新意识和实际动手能力。

关键词:

创新;CDIO课程设计;考核改革

0引言

当今社会企业竞争激烈,对于就业人员素质要求越来越高。这就给以培养应用型高级工程人才为目标的高校提出了更高的要求。对于电气信息类学生,《电子技术》课程设置了《模拟电子技术》和《数字电子技术》两门课程,分别由不同的老师讲授。《电子技术课程设计》是也一直是模拟和数字分开设计。[1]学生体会不到模拟电路和数字电路的联系,很容易将模拟电路和数字电路孤立起来,而实际的电子系统,往往是模拟电路和数字电路的结合体,这与实际的电子系统的工作不符,急需改革。传统的教学模式中,课程设计往往是教师提前设置好电路框架,学生只需要做小的参数调整即可完成。或者教师准备好一个小的电子产品的零件,学生只需要将元件焊接到现成的板子上即可。学生对教学任务不明确,整个设计过程类似于工厂的流水线,没有多少创新思想,起不到培养学生应用能力的作用,违背了课程设计的初衷。为了满足工业生产领域需求,根据“教育部财政部关于实施高等学校本科教学质量与教学改革工程的意见”的精神,课程组尝试引入了CDIO教学理念,运用CDIO项目教学法对《电子技术课程设计》进行改革。

1CDIO教育理念及项目教学法

1.1什么是CDIO教育理念?

自2000年起,麻省理工学院和瑞典皇家工学院等四所大学经过四年的探索研究,创立了CDIO工程教育理念这一国际工程教育改革的最新成果。并成立了以CDIO命名的国际合作组织。CDIO代表构思(Conceive)、设计(Design)、实现(Implement)和运作(Operate),这四部分包含了工业产品从设计建模到投产运行的整个过程,同时又对应了工程技术人员能力多方面要求。[2]在CDIO的培养大纲中,工程毕业生应具备工程基础知识、个人能力、人际团队能力和工程系统能力等四个层面的能力。为了实现这一培养目的,CDIO以产品研发到产品运行的生命周期为载体,通过实施一个完整的工程项目,让学生在学习中将理论与实践相结合,既学习了基础知识和基本技能,又培养了团队协作和创新精神。

1.2项目教学法与传统教学模式

项目教学法把传统教学模式中以“教师、教材、课堂”为中心,转变为以“学生、项目、实际经验”为中心。[2]让学生在学校中就能体验到毕业后工作中可能遇到的各种工作情境。鉴于CDIO的创新性和高效性,众多高校都将其能力大纲及12条标准作为改革教育模式的指导性文件。教育部于2010年6月起动的“卓越工程师计划”也将CDIO教育模式作为重要参考。

2传统教学模式下的电子技术课程设计

2.1电子技术课程设计的定位

《电子技术课程设计》是高校电类专业一门实践教学课程,主要培养学生对基本电子元件的认知能力,对常用电工仪表和工具的使用能力。在以理论教学为主的本科院校,这门课程是为数不多的可以进行实际操作的课程之一,因此其教学质量对学生的创新思维、工程能力的培养至关重要。[3-4]

2.2《电子技术课程设计》存在的问题

在大多数高校,传统的《模拟电子技术课程设计》是组装小音箱、收音机、门铃等小型常见电子设备,而且基本以购买套件,教师在上边讲,学生在下边按照图纸组装的教学模式为主。如《数字电子技术课程设计》通常是进行数字钟的设计,主要就是利用定时器设置成不同进制的计数器,学生们从给出的器件中选择需要的型号,然后插到面包板上进行调试,方法单一。往往是一个学生做出来了,全班的同学就跟着出结果了。这种教学模式已经不能满足社会对学生能力的需求,其弊端主要有以下几个方面:[6-7]①课程设置缺乏综合性,整体性。现阶段的《电子技术课程设计》分为模拟电子技术课程设计和数字电子技术课程设计两个部分,内容都是收音机一类的小型电子设备组装,这样不但空耗了课时,同时也缺乏对学生基础知识的综合性锻炼。因为组装任何一个电子设备,既需要模电的知识,也需要数电的知识,单纯的将两个课程设计分开,只能起到事倍功半的效果。②实训教学模式单一守旧。采取集中实训一周的方式,学生先利用1-2天的时间在老师指导下认识电子元器件、学习电子元器件的检测方法、学习钎焊技能和电路装配的基本方法,然后在现成的电路板上按照图纸焊接组装。这种“照葫芦画瓢”式的教学模式,无法启迪学生的创新思维,也没有锻炼学生的设计能力。③实训内容缺少创新性。从设置这门课程开始,设计内容就是组装收音机等电气设备,多年来没有过改变,学生没有新鲜感,失去了对新鲜事物的热情和对新知识的渴望。④与新技术、新时代脱节。现代电子系统大量采用EDA技术,利用电脑进行设计、仿真,生产中则大量使用SMT表面贴装、再流焊等加工工艺。单纯的用手工焊接分立元件,无法很好地让学生了解、掌握现代先进的电子产品设计制造技术。⑤缺乏合作性。每个学生做的套件都是一样的,没有任何区别,学生的操作流程没有任何区别,无法进行团队协作。⑥教学评价模式单一。基本以学生作品和实习报告作为衡量学生成绩的标准,但这些标准无法检验学生的设计能力、创新能力和团队协作能力。

3基于CDIO理念的教学改革方法设计

基于以上几点,传统的《电子技术课程设计》不能对学生的设计能力、创新能力和团队协作能力进行有效培养,必须加以改革。首先是改变课程设置,将原本分别开设在第四学期的模电和第五学期的数电整合到第四学期平行开课,将两个课程设计合二为一,提高设计的综合性,同时将设计周期延长为四周,学生在这四周时间内完成一个电子项目设计、仿真、制作的全过程。然后是改变教学方法,教师在设计开始前布置一些综合性较强的设计项目(如:有害气体检测报警系统电路设计),每3个学生为一组,选取一个设计题目进行课程设计(每个自然班不要有相同题目)。在课程设计过程中,注重对CDIO所要求的各种能力的培养,即工程基础知识、个人能力、人际团队能力和工程系统能力。

3.1强化学生的工程基础知识

学生在设计过程中电子元件的选取,参数的选定,电子元件质量的检测,整机的调试等步骤,都需要大量的电路、模电、数电、高频、信号与系统等课程知识。这些过程都需要学生自行完成,教师只起到辅助作用,这样就督促学生查阅大量资料并对原来学过的课程进行复习、整理。经过四周的设计,学生的工程基础知识会变得很扎实。

3.2提高个人能力

在电路的具体设计中,一般采用软件仿真设计,这就要求学生学会用Multisim仿真软件设计电路的方法,学会用虚拟仪器对电路的关键参数和波形进行检测。在PCB板的设计中,学生要学会使用Protel软件,并了解PCB板的制作流程。由于教学设备限制,可利用视频等网络资源让学生了解SMT表面贴装技术等现代焊接工艺,并进行钎焊的实际操作。这样在课程设计结束后,学生既掌握了主流设计仿真软件的使用方法,又学会了手工焊接技术,提高了个人能力。

3.3注重人际团队能力

3个人组成一个设计团队,每个同学都有分工,但也要精诚合作,可以按照软硬件进行分工,也可以按照系统不同部件进行分工,每个人在考虑自己这部分的同时,也要考虑其它部分是否匹配。在合作的过程中,交流很重要,3个人之间要能够“听明白”、“想明白”、“讲明白”。[7]出现意见、分歧应如何处理。这些都是学生在今后工作中可能遇到的问题。提前的演练,可以使学生在工作后更快、更高效的融入到设计团队中。

3.4提高工程系统能力

由于是自己设计系统,学生会站在工程师的角度看问题,设计的目的是什么?设计的系统是否合理?能否产生经济价值?在设计过程中都应用了哪方面的知识?自身还有哪些不足……这些问题的提出就是学生工程系统能力提高的体现,他们思考问题会更加全面、缜密。在设计结束的时候,对设计结果的验收考核采用学生作品+答辩的形式,让学生能够真正了解自己的作品,能用简练、准确的语言描述设计作品的原理、功能、优缺点等方面。对优秀的作品进行展示,既能鼓励参加设计的同学,又能激发新生的兴趣。

3.5改革的成效

课程实施教学改革的三年,得到了学生的好评,课程评分和老师评分逐年递增。越来越多的学生利用课余时间自己动手做一些小制作,学生们参加各种设计竞赛的积极性也越来越高涨,近4届参加全国及河北省大学生电子设计竞赛的同学取得的成绩。

4结束语

《电子技术课程设计》是本科院校重要的实践教学过程,对培养学生工程实践能力和创新能力起到至关重要的作用,根据社会需求的变化,课程内容的设置,教学方法的创新,验收考核方法的改变等方面都会有不断的更新,这需要教育工作者与用人单位的通力合作。基于CDIO的项目教学在《电子技术课程设计》课程中的应用,优化了实习内容,创新了实践教学方法,改革了验收考核机制,培养了学生的创新意识、团队合作精神,强化了学生的基础知识和个人能力。

作者:李聪聪 王娟 包峰 单位:河北农业大学机电工程学院 保定职业技术学院机电工程系

参考文献:

[1]李雪梅,何光谱,张建平,童强,张自友.改革“电子技术课程设计教学,培养“3CE”应用型创新人才[J].实验技术与管理,2011,28(3):148-150.

[2]刘美华,李建明,屈喜龙.基于CDIO项目教学法的电工电子实习改革与实践———以湖南工程学院为例[J].湖南工程学院学报,2014,24(4):103-106.

[3]阎守华.CDIO模式下电路与电子技术课程教改的探讨[J].成都信息工程学院学报,2009,24(5):474-477.

[4]陈柳,刘海英,郑宽磊,戴璐平,戴丽萍.电子技术课程设计教学改革与实践[J].软件导刊,2016,15(7):7-8.

[5]李聪聪,高立艾,侯晨伟.基于创新理念的电子技术教学改革研究[J].农业网络信息,2014,(10):130-132.

电子学课程设计范文7

关键词:机器人;顶石课程;课程设计

1顶石课程的内涵

顶石课程由英文“capstone course”翻译而来。“顶石”是建筑学的术语,指在建筑施工过程中,为增强整体结构力而在建筑物顶端架设的石头,完成了这块石头的搭建,整个建筑工程才算顺利完工。该词引申到教育领域,意指本科生教育最后阶段所开设的课程,这类课程能够进一步增强学生在本科期间所学知识的“整体结构力”[1]。美国首先将“capstone”一词用于高等教育领域,以指代高年级学生尤其是毕业生的体验性课程或项目,这类课程旨在为学生提供一个将碎片化知识进行系统整合的机会,让学生对所学知识进行回顾和理解,也为其过渡到下一阶段的工作和学习做好准备[2]。美国南卡罗来纳大学国家智囊中心对美国707所院校进行了调查分析,并发布了《促进学科发展:关于顶石课程的分析报告》。报告显示约77.6%的院校开设顶石课程,显现出顶石课程的发展趋势,其已经成为美国高校课程体系的一个重要环节[1]。顶石课程的主要目的和核心内容主要集中于两点,一是整合专业知识课程,让学生通过一定的课程载体对以往学过的知识点进行总结,起到理论学习与实际应用之间的桥梁作用;二是跨学科之间的交叉、融合,向学生提供了将通识课程、专业课程、辅修课程及课外学习等进行系统整合的机会。

2机器人课程设计的设置

佛山是中国先进制造业50强城市之一,地处粤港大湾区的核心地区。2018年4月9日,佛山市政府出台《佛山市推动机器人应用及产业发展扶持方案(2018—2020年)》[3],以机器人为驱动力的智能制造已成为佛山制造业转型升级的强劲“引擎”。虽然拥有诸如嘉腾、华数、泰格威、新鹏等诸多明星机器人企业,但从总体上看,佛山的机器人产业还处在产业链的中下游,即机器人本体和系统集成领域。机器人企业急需大量具有创新能力的技术人才,高校的“自我造血”能力略显不足。我校是广东省高水平理工大学建设单位,并已成立了机器人产业学院。我校机械专业综合课程设计的开设已十年有余,该课程一般安排在大四上学期,学时为5周,设计题目由教师指定,旨在为学生提供一次综合运用所学知识的实践机会。近年来,该课程的主题逐步向机器人方向集中,比如机器人智能搬运和码垛、机器人水果采摘、慧鱼机器人等,但仍然存在设计不够深入、缺乏团队意识的培养、过程管理不全面、与企业衔接程度不够等问题。

3课程设计的实施案例

从2020学年开始,我校对机械专业6个本科班开展了基于顶石课程理念的机器人课程设计教学探索。本文围绕其中一个案例来说明该课程设计的实施过程和具体效果。

3.1设计选题

笔者指导的设计选题名为“一种具有动作识别功能的自制机器人”,具体的设计内容是:利用摄像头捕捉人的肢体动作,该动作可以是手势、上下肢、躯干或头部的动作,动作的识别信号通过通信接口输出至驱动电路板,控制自制机器人的电机,使机器人实现设定的各种功能。学生根据上述要求自行制作一种小型机器人,可以是机械手、机器人双足、慧鱼机器人、轮式机器人或其他一切具备实际用途的机构。该选题仅给出了课程设计的大致框架,对于执行机构,即自制机器人,学生拥有自由发挥的空间,可以自由组合搭配电机、机械零件和实验平台,进行创新性的设计。该选题需要学生对计算机视觉、数据通信、电路设计、机械原理和设计等相关知识有较深入的理解,促使其回顾、整合过去所学的专业知识,构建知识结构,提升发现问题和解决问题的工程应用能力。指导教师提供Kinect 3D体感摄像机、各种规格的舵机给学生团队选用,其中Kinect 3D体感摄像机是Xbox  360体感游戏的周边外设,有较强的趣味性。学生也可自行选择其他视觉装备,进行底层的开发。

3.2实施过程

机器人课程设计的学时已从过去的5周延长至19周,贯穿整个学期。整个实施过程可分为3个阶段。

3.2.1准备阶段

学期初,教师组织学生召开课程设计选题宣讲会,给出课程设计的任务要求。学生按照6~7人/组的方式进行分组,并自行选举团队负责人。同时,教师收集学生方面的信息,如学生的现有知识和技能水平、团队风格等,有针对性地对课题任务进行微调,并由实验教师发放实验设备。学生收集技术资料,进行任务分析,团队内部组织讨论,制订学习计划和进度安排表,由指导教师和企业导师对其可行性进行审定。准备阶段的时间为3周。

3.2.2实施阶段

该课程设计的设计内容主要包括3个方面,即动作的视觉识别、电路设计及编程、机械设计及制作,学生团队自发按照以上内容进行分组,即视觉组、电路组和机械组。3个小组的设计工作并行开展,同时也进行密切合作,在最后的调试环节,3个小组同时参与。整个实施阶段的时间为14周,其中各小组进行独立实践的时间为10周,整体调试时间为4周。限于篇幅,本文重点阐述电路组的实施阶段。电路组的主要任务是制作电路板,该电路板能通过通信接口接收计算机发来的动作识别信号,并在单片机中进行处理,生成信号控制机器人的多个电机。另外,电路板还可以采集机器人传感器的信号,并对其运动实现PID控制。电路组的主要设计难点是设计PCB电路板和PID控制算法的编写,前者偏重于硬件设计,后者为软件编程。虽然机械专业的本科生已经学习过电工电子学、单片机原理、测试技术、数控技术等课程,但软硬件设计经验仍然不足,不过这恰是顶石课程理念所倡导的,即让学生通过实践,整合学过的专业知识,并进行跨学科的融合。电路组的流程进度安排如图1所示。

(1)硬件设计的挑战与对策

对于硬件设计部分,教师要先向学生讲授PCB设计的核心概念,引导学生自学电路辅助设计软件,重点掌握原件库、PCB封装库、设计规则等内容。接着教师通过分析多个电路设计的参考案例,引导学生绘制电路原理图,使其能够对电子元器件进行正确选型,搜索或自行绘制对应器件的封装。以上过程大概需要3~4周,采取的教学形式主要为一周1~2次的实验室研讨会,同时结合线上答疑。前期的研讨会由指导教师主持,讲授核心概念、设计规则和参考案例。后期的研讨会由学生主持、企业导师参与,由学生汇报项目进度和分享收获,并将实践中的反思向教师进行反馈。PCB布局布线是学生最容易出错的环节,进度的快慢主要取决于学生的设计经验,有的设计团队可在1~2周完成,有的却需要4~5周,由于PCB布局布线的好坏决定着最终电路板的成败,所以这个环节要求指导教师投入较大的精力,并需要企业导师的参与。学生设计生成的PCB文件,会经过系统、学生、指导教师、企业导师的四重检查,对于因学生敷衍大意导致的问题,教师会在过程评价时给予减分,以促使学生养成严谨细致的工作作风。PCB电路板下单后,一周左右便可取回,实验室提供电烙铁、热风枪,方便学生焊接芯片等电子元器件。

(2)软件编程的步骤和方法

对于软件编程部分,由于此时电路板的硬件设计仍在并行进行中,指导教师需要向学生提供通用开发板用于软件编写。在学生掌握单片机开发的基本技能之后,教师要指导学生调试通信模块,实现计算机与电路板之间的数据通信。因为要求对自制机器人进行准确和稳定的控制,所以学生需要学会对机器人传感器(如陀螺仪或加速度传感器)的信号进行处理(如滤波和补偿),以获得稳定、低噪声的数据。以上过程大概需要5周时间,教学形式为实验室研讨会,同时结合线上答疑。PID控制算法的编写对学生而言,是一个设计难点。控制算法性能不佳可能是许多原因导致的,如概念上的误解、算法实现错误、算法优化问题、单片机配置错误和参数设置不当等。由于对问题进行诊断比较困难,所以帮助学生调试控制算法是一个挑战,教师通常会向学生提供一些规范的代码模块,以便他们能够快速地进行整合和调试,确保控制器的稳定性和鲁棒性。实验室会提供一些单通道的PID控制器,用以整定PID参数,以获得执行电机所需的电压信号。

(3)电路板的整体调试

最终的整体调试需要电路组与其余两组学生共同参与。焊接所有元器件和组装电路板以后,下载通信、信号处理、PID控制及电机驱动等程序至单片机,分别连接计算机和自制机器人,通过Kinect 3D体感摄像机准确识别人的肢体动作,电路板经过通信接口,采集传感器数据,并控制机器人运动。在这个阶段面临的主要问题是各个小组间的协同问题,例如机器人的运动规划、电机数量和安装位置、传感器类型和通信方式、控制指令格式等,这些都需要3组学生之间实现无缝对接。在实施阶段,每两周要求各组长进行一次技术交流,交换技术文档,旨在提高学生团队之间的沟通能力,对于有争议的协同问题,由教师负责最终裁定。

3.3设计考核

顶石课程的考核理念是不将最终的项目成果作为唯一的考核依据,而是综合考量学生行为、执行过程和最终成果,并将其作为课程评价的依据。课程设计的成绩将结合指导教师和实验教师的意见、企业导师的评价以及团队间互评和团队内互评的结果。其中成绩的65%与作品的完成度和创新性直接相关,另外35%则取决于执行过程中的团队合作、沟通技巧、实验装置的使用技能、学习反思等。考核阶段为期2周,由指导教师和实验教师共同负责对成果材料进行整理和评定。

4教学效果

经过19周的机器人课程设计实践教学,绝大多数学生团队都能提交质量较高的设计作品。图2展示的是部分学生设计的作品。从目前的学生反馈来看,基于顶石课程理念的机器人课程设计取得了较好的教学效果。首先,机械专业的学生获得了对电子技术、自动控制、传感器技术等领域更深入的实践机会,该设计环节有助于学生对知识体系进行整合;其次,学生通过对实验数据的分析和实验结果的反思,提升了解决问题的能力,增强了面对工程应用问题的自信心;再次,该课程设计借鉴了企业项目管理的经验,设计过程中多次进行主题研讨、口头或书面报告,增强了学生的团队合作意识和沟通能力,教师对课程设计的成绩评定也更加科学和客观。最后,机器人本体部分由学生自主设计、组装,这极大地激发了学生自主学习的兴趣,有利于其创新意识的培养。

5结语

电子学课程设计范文8

全国大学生电子设计竞赛的特点是与高等学校相关专业的课程体系和课程内容改革密切结合,其本身目的也是为了全面检验和加强参赛学生的理论基础和实践创新能力。将电子设计竞赛所涉及的培养理念、培养方式、实验手段融入本科生的实验教学中,使本科实践教学改革及课程建设与电子设计竞赛的开展相辅相成,才能建立和完善科学、完整的创新型人才培养的实验教学体系。将电子设计竞赛与本科实验教学相融合主要应对实验教学理念、实验教学体系、实验教学内容、实验教学方法(手段)及实验教学环境进行改革。

1打破原有实验教学理念,注重课程的融会贯通

要将电子设计竞赛与本科实验教学相融合,必须在实验教学理念上打破原有实验教学模式。传统的实验教学中各门实验独立设置,实验课程所涉及知识点不能相互融合。电子设计竞赛的开展让各科知识贯穿起来,形成新的教学理念,从而打破了各门实验课程教学不相干的限制,将各门课程融为一体,有效地引导学生产生创新思维、求寻思维,并提高学生对前沿知识的洞察力。

2跟踪技术发展,创新实验教学内容

将竞赛题目有关学科的知识点和实验方法引入本科教学中,促进教学实验内容的更新。增加设计性、综合性实验,既要考虑与前面教学内容相延续又要考虑与后续课程能有效地衔接。在训练和竞赛过程中,由于广泛地了解、使用新技术、新器件,能更清楚地认识到当前电子技术的飞速发展,这对实验教学提出了新的要求。要培养21世纪的科技人才,必须不断改进教学内容,编写新的实验教材。在新教材中,要舍弃过时陈旧的内容,引入新的内容,如集成运放的各种应用、CPLD和FPGA的应用等。在教学内容中增加了大量的简单设计性和综合设计性实验内容,并注意教学内容的多样性,满足不同程度学生的学习需要。实验内容的综合性、系统性要求学生在实验的同时需要自行学习和补充一些知识,这一点对于一部分学生是可以做到的,并取得了好的效果;对另一部分学生来说仍存在很大困难。在这种类型的实验中,对老师的引导作用也提出了更高要求。本科学生的实验不像电子设计竞赛一样在几天时间内可以集中全部精力去在做同一件事情,在实验的时间和空间上受到了一定的约束。需要教师在实践过程中根据实验教学效果不断修改实验内容,在适应共性教学的同时,加强个性培养,并与新的教学方法、教学手段相适应。

3改进实验教学方法,完善现代化实验教学手段

相同的实验教学内容,不同的教学方法,将收到不同的教学效果,因此通过电子设计竞赛和实验教学的融合使教学方法和教学手段具有灵活性和创新性。改变传统的教学方式,将讨论、互动教学、探索引入实验课堂。根据实验内容的需要,教师可事先布置学生讨论内容,由学生通过文献检索、资料整理自行对实验内容进行学习,而在课堂上教师和学生的角色发生转变,学生成为实验课堂的主体,教师仅为辅助,从而提高学生的能动性。在实验中引入先进的教学手段,采用现代电子设计工具,如Multisim、Pspice辅助分析和ISP在系统可编程等,将实验仿真与实测相结合。学生通过完成实验仿真对实验原理有了初步认识,结合具体实验要求,在仿真过程中完成相应实验内容,并不断修改完善,通过模拟、分析、验证,对多种实验方案进行比较和优化,选择最佳的实验方案。在实测过程中又能对其实验内容有感性认识,解决实际操作中遇到的问题,从而培养学生的实践工程能力。

4改善实验教学环境,为学生创造良好的实验平台

将电子竞赛培养方式融入本科实验教学同样也促进了教学环境的改善。创新能力的培养同时也体现在突出个性培养上,在完成课内实验教学的基础上,可以为有能力的学生提供选作内容以及相应的实验条件,以激发学生的兴趣。通过建设开放实验室,将课内与课外相结合,才能做到“优化课内,强化课外”的实验效果。为了给学生的创新实验提供了很好的环境和条件,根据教学内容调整实验用房,适当增加开放实验室,建立创新实验室,增加实验室高精仪器设备。实行开放的运行机制,建立了一套规范的实验室开放管理制度,做到了实验项目、实验内容开放,仪器设备开放。为保障开放实验室的高效性,学生可通过电话或网络进行预约实验,满足学生个性实验与创新实验要求。

二、融合式实验教学模式的实践

依托辽宁大学电工电子实验教学中心(辽宁省省级实验教学示范中心建设单位),对电子设计竞赛与本科实验教学的融合模式进行了研究。经过3年的探索和实践,构建了以培养学生动手能力、创新能力为目标的实验教学体系。(1)对实验教学体系进行修改,调整实验课程开设的科目和时间,增设独立设课的设计性、综合性实验课程。尤其是在低年级引入综合实验,利用学生概念的建立,培养学生的动手能力和实践能力。在高年级增设与工程相关的复杂系统设计,注重综合能力和工程实践能力的培养。(2)跟踪国内外技术发展的前沿以及新器件的使用,更新实验内容。将近年来在电子设计竞赛中常用的EDA技术、DSP技术、电子测量方法融入“课程设计”“现代电子学实验”等综合性、设计性实验中,增设“多媒体处理”“数据域测量”“EDA系统设计”“可编程控制器”等实验题目。重新编写相关的实验教材,力求更新的内容贴近学生的实际应用,将实践技能和理论知识有机结合,激发学生的学习主动性和创造性,体现实践教学的实用性。(3)将先进的教学手段引入基础实验中,在基础实验中,增加仿真内容,利用先进的仿真软件,完成电路的设计、分析,加深学生对电子技术基本理论的理解,提高学生对基础实验的兴趣。(4)对整体实验环境进行改造,引进网络分析仪、频谱分析仪等高端设备,更新现有仪器设备,建立多专业交叉实验平台。建设现有网络平台,细化网络平台功能,尤其是加强了实验教学管理体系和教学资源共享。

三、结束语