摘 要:本文介紹了北京城市學院電子資訊工程專業綜合性設計性實踐課程“綜合課程設計”的教學實踐與探討,介紹了該課程設定思路、課程內容和基本要求及安排、注意事項、以及對該課程的思考,指出綜合運用知識的能力是應用型人才的重要能力之一,綜合性設計性實踐課程教學對教師的要求較高,要做到收放結合、“教學相長”。
關鍵詞 綜合課程設計 綜合能力 綜合性 設計性 實踐課程
電子資訊工程專業是學院重點專業,本專業自2003年成立以來一直在積極探索應用型本科培養模式,積極進行實踐教學改革,作為北京市教委教學改革專案“電子資訊工程應用型本科課程體系初探”的成果之一,電子資訊工程專業制定了新的教學計劃,在教學計劃中增加了一門“綜合課程設計”課,目前已經有電子資訊工程專業05、06、07級三屆近400名學生完成了該課程,從後期的畢業設計過程中學生的表現來看效果很好,基本達到了預期的目標。本文就是對該課程的教學實踐進行總結和探討。
1 課程設定思路
“綜合課程設計”是一門綜合性設計性實踐為主的實踐課程,安排在第四學年上半年,主要目的是讓學生對大學期間所學的電子專業基礎知識和專業知識進行一次綜合運用。具體來講是通過完成一個“麻雀雖小五臟俱全”的小課題全面訓練學生的綜合實踐能力,讓學生了解完成一個具體實際課題的全過程,通過本課程設計進一步理解電子技術、微控制器技術、EDA技術等方面的相關知識,並可綜合運用這些知識解決一定的實際問題,使學生在綜合運用所學知識的能力上以及分析問題、解決問題、查閱文獻、書寫報告能力上得到一定的提高,同時為即將到來的畢業設計和就業做好準備。
當時安排這樣一門課還有一方面的考慮:電子資訊工程專業的學生每年都有機會參加全國的或北京市級的電子設計競賽,參賽前一般都要進行一定時間的賽前培訓,通過培訓和參賽,學生們受到了一定的專業綜合訓練,但畢竟不是所有學生都能參加競賽,課程設計這種形式提供了一個平臺,讓所有學生受到一定的綜合訓練。
2 課程內容和基本要求
課程設計教學在多媒體實驗室進行,以學生動手動腦為主,原則上教師主要工作是進行真對性輔導及組織課堂討論,適時組織學生進行交流,培養學生正確、條理地講述清楚技術問題的能力。
學生每組3人分組完成課題,主要是為了培養團隊合作精神,在完成課題過程中,涉及到課題選取、方案選擇、電路設計、電路模擬、元器件引數確定、元器件購置、電路板製作與電路焊接、電路除錯、設計報告撰寫等各個環節,此外教師還會就一些實際課題中經常面對的問題(如驅動能力問題)進行專門介紹和討論,學生通過實際動手過程,對這些問題的理解就更清晰更深刻了。
3 各階段具體安排、要求如下
3.1 課題選取題目的選取原則:內容上可以涉及到電子線路、微控制器、EDA技術等方面的知識,包括硬體和軟體內容(涉及相關程式設計開發平臺和工具軟體:QuartusⅡ、Keil、wave、Protel 99SE、Multisim、Protues等),其中核心控制部件可以採用微控制器,也可以使用可程式邏輯器件,內容不要過於複雜,以保證30-36學時之內能夠完成,教師可以給出一些參考課題,如“簡單點陣列LED顯示控制系統設計”、“A/D轉換控制電路設計”等,但同時鼓勵學生自己尋找合適的課題進行研究,一般學生更樂於自己選取感興趣的課題。
3.2 方案選擇
題目確定後,需要進一步查閱資料,瞭解對比多種方案,確定自己的總體設計方案及設計工具和環境的選取,制訂好任務程序表,按照學生的興趣和能力對組員安排具體分工。
這個過程學生需要下一定的功夫,這部分工作做得越是細緻,對課題的理解就越充分,對困難的預計也越充分,解決問題的方法就會越具體,後面的問題就會越少。
3.3 電路設計和除錯
用相應的工具軟體及實驗裝置進行電路設計和模擬,包括單元電路設計、元器件引數確定、系統電路設計、程式設計和模擬,元器件購置、電路板焊接及單元電路除錯、系統電路和程式除錯,在此過程中進一步對設計電路或程式進行修改和完善。除錯通過後,繪製出完整的電路板圖。這個過程遇到的問題最多,在電路設計和程式設計過程中牽涉到多門專業知識的綜合運用,是培養學生分析問題、正確判斷和解決問題能力的過程。
3.4 文件歸整
在課程設計的整個過程中要求學生隨時注意儲存並整理設計資料,要求學生記課程設計日誌,記錄每次課題進行過程中的工作內容、遇到的問題及解決方法;教師給學生講解設計報告內容和格式要求,每組同學提交一份包括設計、分析、總結的完整報告並進行分組答辯。
3.5 課程考核
結合學生課程設計過程中的綜合表現、設計報告及答辯三方面,按一定比例給出總成績。
4 注意事項
關於選題:學生選題最容易出現的`問題是對課題難度估計不足,選題容易過大,需要教師把好審題關,與每組學生進行充分討論與溝通,讓學生充分考慮設計細節。
關於分組:學生在自願組合分組時容易造成“強強聯合”、“弱弱聯合”的局面,需要按照學生基礎程度對各組進行微調,讓所有學生在課程設計過程中都能有所收穫。
關於進度計劃:最容易出現的問題是課題程序前鬆後緊,以至於最後沒有時間更深入地探討、理解課題。需要注意隨時提醒學生,養成不拖沓的習慣。
關於設計報告:注意平時素材的積累,每次課上都會對日誌進行講評,為寫好設計報告打下基礎,同時按照學生實際需要對word等寫作工具的使用技巧適當地進行介紹和討論,使設計報告更完美。
5 關於“綜合課程設計”的思考5.1 綜合運用知識的能力是應用型人才的重要能力之一實踐教學是應用型人才培養的重要環節,而綜合型設計性實踐教學更是其中重要的一環,對培養學生創新精神和實踐能力具有重要的地位和作用,本課程的特點在於知識的綜合運用。
本課程所需的基礎知識在基礎課、專業基礎課和專業課中都學習過,比如電路分析基礎、類比電子技術、數位電子技術、C語言程式設計、微控制器原理及介面技術、EDA技術、印刷線路板設計、科技文獻檢索等,相關程式設計開發平臺和工具軟體QuartusⅡ、Keil、wave6000、Protel 99SE、Multisim、Proteus等絕大部分都在課程進行過程中使用過,但很多學生對每一門課程的認識和理解都是孤立的,他們不習慣將各門課程聯絡起來構成整個專業課程體系,這對於將來學生踏入社會後的思維習慣都是有影響的,因為社會是多維的,很多問題都不是簡單孤立存在的,要綜合運用許多相關知識才能解決一個具體問題。要使學生養成這種“綜合”的習慣,解決辦法就是在平時的實踐課程中加入綜合性設計性內容,包括本門課程內容的綜合,再有就是開設這類需要對多門先修課程內容的“綜合課程設計”課。
5.2 綜合性設計性實踐課程教學對教師的要求較高相對於教學計劃中的大部分課程來說,本課程首先要求任課教師對本專業課程體系有完整的概念,瞭解其結構和各門課程之間的相互關係,具備一定的綜合運用本專業多門專業基礎知識能力。
其次教學要求要隨著新技術的更新隨時進行適當調整,如隨著計算機技術和模擬軟體的不斷完善和發展,“綜合課程設計”要求中對於電路模擬方面的要求不斷提高:05級沒有要求電路模擬、06級要求做到部分電路模擬、07級要求全部完成模擬後再完成實際電路除錯,因此本課程在瞭解當今行業新技術,跟蹤元器件、應用軟體的實時更新並將其運用到教學中等方面對任課教師有更高的要求。
5.3 綜合性設計性實踐課程教學要做到收放結合本課程雖然是以學生動手動腦為主,即放手讓學生去做,但教師真對性的輔導及適當的理論分析與講解是必不可少的,因此教學中要做到收放結合。
如對電路原理分析、元器件引數確定、驅動電路問題、工具軟體學習以及文件寫作問題(計劃書、日誌、設計報告等)等,都需要教師根據課題程序的需要及時組織講解及課堂討論。
5.4 綜合性設計性實踐課程教學中“教學相長”非常重要有的學生通過查閱各種參考文獻往往會找到新元器件、新軟體或新版本軟體等,也可能對課題提出某些新見解,這對教師來說是非常有意的,所謂教學相長就是這個道理。教師教學過程中一定要注意保護這些學生的積極性,遇到學生提出的新思路,要先了解清楚學生的想法,再與學生一起分析實現的可能性、可能出現的困難和問題,不可以為了圖方便將學生強行固定在教師自己比較熟悉的思路框架中,也就是說不要壓制學生的思維,不要讓學生反覆重複已經掌握的東西,而是要鼓勵引導學生積極創新。
6 結 語
電子資訊工程專業“綜合課程設計”是專業實踐教學體系中的一個有特色的環節,也是培養應用型人才的創新精神和實踐能力的一種嘗試,對於學生來說是對大學期間所學知識的綜合應用過程,也是新知識的學習過程。目前已經有電子資訊工程專業05、06、07級三屆近400名學生完成了該課程,對學生的鍛鍊效果是明顯的。在課程進行過程中也發現了學生的一些問題,如對參考資料生搬硬套、焊接技術不過關、重視完成實際電路而不重視設計報告、不重視總結分析,認為只要做出電路就行了等等,在今後的教學中需要認真總結經驗,繼續嘗試新的教學方法和模式,逐步解決這些問題。