张建强 魏斌
摘 要：电子设计综合实践课程是电气类、自动化类、电子信息类等相关专业实践教学重要环节，主要是把理论知识综合应用于实践。本文对电子设计综合实践课程的现状进行了分析，提出了电子设计综合实践课程改革内容和考核体系，实现了对电子设计综合实践课程的发展和创新模式研究的探讨。
关键词：电子设计;综合实践;实践技能;教学改革
1 绪论
电子设计综合实践课程是面向高等学校电子信息类专业开设的一门重要的设计实践类课程，旨在学生已初步掌握电路的相关理论知识，具备对单元电路的基本分析和设计能力的基础上，进一步提高学生理论联系实际、知识融会贯通、实践手段综合运用等能力。该课程是培养学生的信息获取、系统分析与设计、项目分工与管理、科学研究、创新性思维的重要环节，为学生将来走上工作岗位打下坚实基础[1]。
因此，对电子设计综合实践课程中的内容建设、实验教学定位、项目设置优化、实验教学实施和实验考核评价手段等方面展开改革研究和构建，是进一步提高实验教学效果和人才培养质量的有力支撑。
2 电子设计综合实践课程现状
目前，我校电子设计综合实践教学在第5学期开设，对象为机电、电子、电气类专业三年级本科学生，是在学生学习了电路基础、信号与系统、低频电子线路、数字电子技术等课程后开设的一门综合性电子设计类实践课程。学生通过前期焊接和装配温度计的电工电子工艺实习，已经具备了一定的焊接和装配基础。
在我校人才培养方案中，机电、电子、电气类专业的培养目标是培养学生掌握各自专业的基本理论、基本知识和基本方法，增强学生的实践技能，着力提升学生分析问题、解决问题的能力，为以后的岗位任职需求打下坚实的基础。基于此，电子设计综合实践课程在教学内容中增加实践训练环节，但是实践内容大多以验证性、测试性训练为主，训练内容中电路综合设计、工程性题目较少，不能很好地培养学生的综合实践能力和创新能力，极大地限制了学生工程技术观念及分析问题、解决问题的能力。
3 电子设计综合实践课程改革的相关内容
电子设计综合实践课程设计的教学目标是让学生掌握现代电子电路设计的一般方法和设计流程，熟悉电子电路设计过程中常用的EDA软件及其使用方法，逐步培养学生电子系统设计能力、实践能力和创新思维[2]。据此，电子设计综合实践课程的教学改革和建设研究在以下方面进行了相应的探索研究。
3.1 以学生为中心，改革教学模式
（1）以学生为本，激发学生的学习兴趣。电子设计综合实践课程是让学生在完成基础理论知识和基础实践能力的基础上，掌握复杂电子系统的设计、装配与调试流程，因此，学生能否积极主动参与课题的设计是课程改革的关键。当学生经历了课题的设计、仿真、焊接装配、调试这一完整流程之后，他才会更深刻地理解前期所学理论知识，真正提高自身的专业技能、理论修养和综合素质。
在电子设计综合实践课程教学中，教师不进行课题的详细讲解，仅仅给出设计思路和具体的设计指标要求，以及在设计中应注意的问题。学生通过网络、图书馆等途径查阅课题相关资料，确定设计方案。由于学生不受教师设计思想的影响，可以运用所学专业知识和青年人特有的创新力，设计自己感兴趣的课题，从而使学生学习主动性增强，增加了学生课题的参与感与成就感。
（2）学生实行小组制。为培养学生的团结协作精神，采用了小组制的组织形式，每2～3人为一组，根据自身爱好及学科专业特点，选择一个自己感兴趣的项目进行方案设计、装配与调试。在方案的确定过程中，每一名组员都要群策群力，共同完成电路系统方案的设计。同时，每名组员在课题中要完成各自具体的设计任务，如使用计算机仿真软件进行方案功能性验证，硬件电路的焊接、装配与调试，课程设计报告的撰写及答辩PPT的整理等。通过不同的任务分工，可以保证每一名组员不仅熟悉自己负责的设计任务，而且对整个课题从设计、仿真、装配、调试到报告的撰写全流程都能有所了解。
3.2 紧贴工程实际，改进教学内容
电子设计综合实践课程所选的课题来源于工程实际，覆盖电子技术的主要知识点，题目的难度与深度不宜过大，既要使大多数学生能够在规定课时内顺利完成，又要使课题有一定的发挥空间，以开阔学生思路，提高学生的创造性和主动性[3]。根据这一指导思想，实训课题应该具有工程实用性、技术先进性和系统综合性的特点。结合教师的工程实践经历及近年电子竞赛相关方向的内容，电子设计综合实践课程已经开设的课题有智能交通灯控制器、数字/液晶显示温度计等30余个。每年的题目必须有所更新，既可以避免学生抄袭，又有利于培养学生的创新能力。在进行选题过程中，学生如果不满足教师指定的设计课题，还可以根据自身兴趣及学科特点自拟课程设计题目，但是课程设计方案需要任课教师的审定，以确定课题设计方案实施的可行性和能否满足教学大纲的要求。
3.3 结合多元化的教学手段，提高实训效果
当今世界，电子技术发展极为迅猛，为了跟踪新技术的发展动态，在教学中应及时将本专业领域新技术、新工艺、新成果、新设备的发展趋势加以介绍和补充，为学生提供创新发展的空间，激发学生的学习兴趣。
在教学过程中结合Multisim、Proteus、QuartusII、Altium Designer等EDA软件，提高实训效果。主要体现在以下几个方面：
（1）在完成课题的总体设计方案以后，学生使用EDA软件的仿真功能，验证所设计方案的逻辑功能是否达到设计要求，修改方案设计中出现的各种错误，在仿真验证各个功能正確无误后，然后再进行元器件的焊接、装配与调试。通过这样的设计流程，使得学生对各个单元电路的逻辑功能及实现原理有了更深层次的理解，同时也缩短了系统的调试时间。
（2）在仿真验证完成以后，结合一般电子产品的设计流程，应该将设计正确的电路原理图转换为PCB图（印制电路板图）。因此，要求学生使用Multisim、Altium Designer等EDA软件绘制出课题设计方案的印制电路板图，使电子设计综合实践课程的教学内容更接近工程实践。
（3）对于基于CPLD/FPGA的数字系统的开发，用硬件描述语言（VHDL）和原理图输入两种方法相结合，实现相应的功能，通过对CPLD/FPGA进行编程、仿真与下载，使学生掌握基于CPLD/FPGA的數字系统的设计流程、功能仿真和时序仿真方法。
另外，建立多媒体互动式的全方位、立体化网络教学平台，满足学生自主学习需求。网络教学平台由课题案例库（教师指定设计课题案例以及全国大学生电子竞赛经典赛题）、教学资源库（课程相关资料、EDA软件、教学课件、教学视频资源等）、在线答疑（微信、QQ、雨课堂等方式）、在线作业（学生提交仿真文件、设计报告和演示视频等）、在线考核和考试等。学生在课题设计中遇到不明白、不理解的地方，可方便的进行查阅。MOOC采用“微课”基本教学单元和“碎片化”学习模式相结合的方式，有利于学生自主学习基础理论，学生的学习兴趣也大大提高，而且教师逐步从以讲授为主的课堂学习向在线学习、翻转课堂等混合式教学模式转变，课堂教学时间主要讲解学生在课题设计中出现的共性问题、交流学习心得和经验，以及提供咨询和帮助[4]。
3.4 注重学生动手能力培养，完善课程实践考核机制
建立完善的考核评价体系是保证电子设计综合实践课程教学质量的关键。电子设计综合实践课程的教学过程具有多样性的特点，和其他理论课程考核方式有所不同，它的教学效果考核评价指标更为广泛。如何选择考核要素、考核指标，确定考核标准，规范考核方法等问题成为电子设计综合实践课程教学效果评定过程中必须解决的难题[5]。以往的课程考核方法只注重结果，不考虑过程，缺少过程性评价，其弊端是各个任课教师评价标准不一致，没有具体的量化标准，不能正确的反映出学生的真实水平。
结合电子产品设计的一般流程，电子设计综合实践课程成绩的给定由课程总体设计方案、功能仿真验证、焊接、装配与调试、设计报告和课程答辩五部分组成。其中课程答辩成绩占总成绩的10%，设计报告占20%，焊接、装配与调试成绩占35%，功能仿真验证成绩占15%，总体设计方案占20%。设计方案重点考查学生是否认真查阅资料，独立完成设计方案与器件选型，是否实现课题设计要求，所设计的方案是否有可行性及创新性。在功能仿真验证、焊接、装配与调试的考核过程中，不仅要考核学生EDA软件的使用，器件焊接质量，还要考核系统功能及技术指标的实现。设计报告主要考查学生科技报告的书写规范，内容格式的完整性。课程答辩主要考核学生对于理论知识的理解和掌握情况以及在电路调试中对于发现的故障现象分析和解决能力。
4 结语
通过对电子设计综合实践课程的现状、教学模式、教学内容、教学手段和考核机制的综合研究，可以看出，电子设计综合实践课程是集理论、实践、创新等为一体的教学实践过程，是新时期培养高素质技术人才的重要内容，是实现学生实践能力和理论素质提高的有效途径。近几年的电子设计综合实践课程教学改革的改革探索，激发了学生自主学习的主动性，增强了学生实践动手能力，培养了学生的探索精神、创新意识和工程意识，为学生综合素质的提高打下了良好的基础。
参考文献：
[1]何静，曾湘英.“电子综合设计实验”课程的教学[J].科技视界，2015，（08）：4243.
[2]马宏兴，樊荣，张伶，丁黎明.电子设计课程教学改革与探索[J].电脑知识与技术：学术交流，2016，（10X）：3.
[3]李要球.电类专业电子技术课程设计教学改革与实践[J].福建电脑，2015，（10）：6667.
[4]高飞，刘金锦，李爱勤，宋燕燕.基于工程认知的“数字技术基础”课程教学改革研究[J].工业和信息化教育，2015，（03）：1518.
[5]邹任玲，胡秀枋，周颖，郭旭东.《医用仪器电气安全技术课程设计》教学改革探讨[J].生物医学工程学进展，2014，（04）：6163.
作者简介：张建强（1971— ），男，汉族，硕士，副教授，研究方向：信号与信息处理。
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