电子信息工程专业一体化课程设计的改革与实践

2017-08-22南亚明何丹丹

求知导刊 2017年13期

南亚明+何丹丹

摘要：文章分析了平顶山学院（以下简称“我校”）电子信息工程专业课程设计存在的问题，阐述了改革思路和实施方案，摈弃原本分散的课程设计，进行一体化设计，使其内容围绕共同的实践项目而展开，加强各个环节之间的联系，强化学生对专业知识的整体认识，引导学生综合利用专业知识解决实际问题。

关键词：课程设计；教学改革；一体化；电子信息工程专业

中图分类號：G642

文献标识码：A

一、引言

随着我校向应用技术型大学转型发展的深入推进，相关课程的教学改革已势在必行。电子信息工程专业涉及内容广泛，除了对学生的理论知识有要求外，对其实践能力也有较高要求。为提高学生的实际能力，一直以来，电子信息工程专业十分注重专业设计、课程实际、实训等相关实践内容，通过设置集中实践教学环节，带领学生结合相应课程专业知识进行实物设计或制作。我校电子信息工程专业原有的实际教学主要由课程设计和第二课堂组成，学生在实际过程中学习兴趣较高，对课堂知识有了更深一步的理解。

多年来我校电子与信息工程专业在实践教学方面一直紧跟时代发展潮流，积极进行改革和创新。如在专业课程设方面，过去一直采取过套件焊接、外部公司培训等多种方式，一定程度上与我院学生的实际情况存在差异，效果有限。因此，经过几年下来的尝试和经验积累，我校迫切需要从实际情况出发，自主设计出既能体现我校学生知识水平，反映专业特色。

二、现有课程设计体系及存在问题

1.电子信息工程专业现有实践环节构成

目前电子信息工程专业主要实践环节由“集中实践环节”和“第二课堂”组成。其中集中实践环节包括“电工实训”“模拟电子技术课程设计”“数字电子技术课程设计”“专业综合课程设计”。电工实训是电气信息类相关专业的公共实践环节。学生通过参加电工实训，会在实践中对电工知识形成感性认识，培养事电气电子工作的高素质劳动者的基本技能，并为学习后续课程和培养创新能力打下基础。实践内容主要借助综合实训平台掌握照明电路、电机控制电路等的接线方法。“模拟电子技术课程设计”围绕收音机的组装和调试而展开。“数字电子技术课程设计”使用基本的逻辑电路搭建具有一定功能的数字电路，如抢答器、数字钟等。“专业综合课程设计”主要针对了解某种型号的控制器功能展开电路设计、制作、组装和调试，让学生体验从无到有的电子产品制作流程。第二课堂，包括“Multisim仿真竞赛”“单片机程序竞赛”“Altium designer应用竞赛”“基础电路调测竞赛”“虚拟仿真实验”等内容，主要通过课外竞赛活动，加强学生的相关软件和基本技能训练。

2.存在问题：实践环节之间在内容上相互衔接不够

目前，我校院系经过多年来不断修改完善实践方案，单一的集中实践教学环节在形式和内容上都日趋丰富，但各个环节之间仍缺少有机联系，从而导致教学效果不明显。一方面，专业综合课程设计在时间和内容上存在矛盾，由于专业综合课程设计涉及内容多、综合性强，通常需要在教学过程中安排更多时间，而实际教学中为兼顾其他课程的学习，无法为该环节分配充足的时间，因此只能对设计内容进行简化，从而导致学生的实践效果受到影响。另一方面，许多学生虽然完成了实践环节规定的学习任务，但难于将各个实践环节联系在一起，从而形成系统性的知识网络。如当面对实际问题时，不能灵活地将分块的实践技能结合在一起进行分析并提出解决方案，困在将学校理论知识和实际相联系的“最后一公里”上。

实践教学内容需进一步更新。一直以来，学院十分注重专业设计、课程实际、实训等方面实践内容教学，且积极进行新方案的尝试。以电子信息工程专业综合设计为例，我校在过去几年采取过自主电路设计加工、购买半成品开发套件组装、外部公司培训等多种方式探索专业设计新方法，但最终效果均不够理想。主要有以下几方面原因。①实践过程通常采用集中教学方式，学生停课2周进行实训。但由于项目不连续且学生的实践经验和熟练程度上欠缺，导致时间仍相对紧张，而延长时间或采用分散式教学方法，则对教师人数以及实验条件要求过高，以学院目前条件，无法满足要求。②大部分实践为独立模块，同之前实践内容仅存在知识上的继承，而内容上无直接关联，学生不易形成直观认识。③笔者通过与毕业生交流发现，许多学生无法准确认识实践环节在实际工作中的作用。

我校经过几年下来的尝试和经验积累发现，迫切需要以我校实际情况为出发点，自主设计出既能体现我校学生知识水平，反映专业特色，同时又具有广泛应用价值，对学生今后设计具有指导意义的实践教学新体系。

三、一体化课程设计思路

一体化课程设计主要针对现存问题，通过对现有课程设计实践环节的重新设计，使各个环节之间建立紧密联系。一方面在现有学时内更新设计内容，强化现有模块知识的实践训练；另一方面，将各个实践环节项目进行整合，在各实践环节之间建立直接联系，强化利用知识综合解决问题能力的训练。主要思路如下。

（1）对各实践环节综合设计，统一主线。结合我校学生实际情况，并考虑行业及就业岗位对知识能力的需求，以工作中的实际问题为原型，现有专业主干课程的课程设计内容，将所有课程设计内容组合为一个具有实际工程背景的“大项目”，每个课程设计构成该“大项目”的“子项目”，既让学生明确专业和实际工作之间的关系，又让学生更清晰地了解各种基础课、专业课的应用价值。

（2）重点对三个主要课程设计进行改革。主要内容是三个课程设计实训方案的一体化重组，包括“模拟电子技术课程设计”“数字电子技术课程设计”“专业综合设计”。每个课程设计涉及的改革内容有设计内容选题（难易适中，能反映专业课程核心知识，有实用价值，环节之间联系密切）、硬件方案设计、软件开发设计、实训方案制定等。

（3）设计“参考样机”。由于专业课程设计实践的内容是实物制作，所以每次改革除了设计方案，还需要教师设计出“参考样机”，以便对课程设计方案的可行性进行实际验证，并为学生的后续设计提供参考。

（4）制定详细课程设计实训方案并实施。从实际问题出发，以项目的形式，完整地引领学生完成需求分析、方案设计、硬件设计、硬件PCB制作、焊接、软件架构设计、软件编写、综合调试等任务。

四、改革方案及实施

1.主线设计

根據改革内容要求，各个环节的设计题目为改革的重点之一。设计题目要难易适中，能反映专业课程核心知识，有实用价值，且环节之间联系密切。该部分首先要解决的问题是明确专业与行业的定位，进而要对行业现状及其知识能力需求有深入认识。考虑当前社会研究热点，同时为激发学生的学习兴趣，设计主线围绕观赏性和趣味性较强的机器人相关的智能车技术展开。

将智能车分为通信、电机驱动和控制器三部分。其中“模拟电子技术课程设计”主要针对“通信”部分展开，完成无线遥控收发电路的设计、组装与调试，用于后续智能车的远程控制；“数字电子技术课程设计”主要针对“电机驱动”部分展开，以步进电机为研究对象，实现步进电机驱动和转速测量部分的设计、组装与调试，该部分组成后续智能车的运动控制；“专业综合设计”主要针对“控制器”展开，完成控制电路的设计、组装与调试，以及控制器程序的编写。同时，在“专业综合设计”中需要将“通信”和“电机驱动”部分加入到综合设计中，完成课程设计内容的设计。

2.实施效果

由于完整的方案实施周期较长，为更快检验课程改革效果，我校针对2012级电子信息工程专业学生开展“专业综合设计”试点推行工作，为弥补新方案实施之前实践环节的不足，在遥控部分和电机驱动部分引入市面上现有的集成模块，用于代替之前的设计结果，从而保证“专业综合设计”的顺利进行，从而达到预期目标。在设计过程中学生独立设计了自主运动和遥控相结合寻迹避障小车，学生普遍兴趣较高。由于设计内容设计面广，综合要求高，因此学生综合技能有了明显提高。另外，改革成果显著，经过课程改革训练的学生在当年研究生考试复试中都表现优异，导师对学生实践动手能力评价较高，许多学生是带着设计实物参加的研究生复试。当然在设计中也出现一些新的问题，如相互抄袭、考核评分不够全面等，需要在后续过程中不断完善。

五、结语

本次教学改革通过对相关电子信息工程专业课程设计环节进行一体化重新设计，将原本在内容上联系较弱的实践环节加以整合，以加强各个环节之间的内容关联。通过实际运行，表明该改革措施能够激发学生的学习兴趣，有效引导学生利用专业知识解决实际问题，并通过相对完整的工程项目训练提升学生的综合素质。

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