基于電子競賽的高職電子專業(yè)教學(xué)的一體化教學(xué)模式研究

江蘇蘇州健雄職業(yè)技術(shù)學(xué)院電氣工程學(xué)院 施紀(jì)紅

全國大學(xué)生電子設(shè)計競賽是國家教育部、信息產(chǎn)業(yè)部等部委負(fù)責(zé)的電子學(xué)科最大的比賽之一。比賽內(nèi)容涉及應(yīng)用電子、自動控制、無線通信、儀器儀表和傳感器等多領(lǐng)域；比賽的目的是檢驗學(xué)生電子基礎(chǔ)知識與設(shè)計調(diào)試能力的掌握程度、新技術(shù)、新工藝的了解與應(yīng)用情況，以此引導(dǎo)各類學(xué)校對學(xué)生創(chuàng)新應(yīng)用、團(tuán)體合作等綜合能力的培養(yǎng)，推進(jìn)電子學(xué)科課程體系、教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)模式的改革[1]。

1 電子競賽反映出的電子專業(yè)教學(xué)的不足

電子競賽中學(xué)生反映出的思考不全面、動手能力不足、溝通不和諧及競賽結(jié)果的不理想，均暴露了以往電子專業(yè)教學(xué)模式的不合理與教學(xué)內(nèi)容的不完善。

1.1 競賽中學(xué)生思考不全面，表現(xiàn)在針對單獨的比賽要求能設(shè)計出相應(yīng)的電路，但卻不能整合，只能將每部分電路死板地堆砌，結(jié)果導(dǎo)致設(shè)計的電路繁瑣復(fù)雜、安裝調(diào)試?yán)щy，最終出不了效果。反映學(xué)生專業(yè)基礎(chǔ)知識不扎實、知識面狹窄、缺少綜合項目的訓(xùn)練。

1.2 競賽中學(xué)生動手能力不足，表現(xiàn)在PCB 設(shè)計中，布局不合理，不能考慮后續(xù)安裝要求。電路板焊接質(zhì)量不高，出現(xiàn)故障后不能有效排查。反映教師平時上課注重學(xué)生電路設(shè)計與分析能力的培養(yǎng)，缺少電路板實際設(shè)計與制作的練習(xí)，特別是學(xué)生獨立完成一個項目的機(jī)會很少[2]。

1.3 競賽中同學(xué)間的分工不明確。有些小組，有人閑、有人忙；有些小組成員間缺少溝通，導(dǎo)致電路無法合理對接。有些小組沒有主心骨，出現(xiàn)分歧后不能決斷，坐以待斃。反映出平時實訓(xùn)中教師主導(dǎo)多、包辦多，一旦出現(xiàn)問題習(xí)慣性依賴?yán)蠋熑f(xié)調(diào)，喜歡單兵作戰(zhàn)，以自我為中心。

1.4 競賽結(jié)果不理想，表現(xiàn)在校級比賽學(xué)生不愿參加，而參加省級、國家級比賽的能力又不夠，最終各種比賽的參加率和成績都不理想。反映學(xué)生專業(yè)課學(xué)習(xí)興趣不濃，課堂外的訓(xùn)練不夠，好高騖遠(yuǎn)。

2 電子競賽促進(jìn)教學(xué)模式的改革

針對電子競賽暴露出的問題，我們對現(xiàn)已實施的教學(xué)做一體化教學(xué)模式，從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、教學(xué)支持、鼓勵機(jī)制等方面都進(jìn)行了深入的研究與改革。

2.1 根據(jù)競賽要求構(gòu)建一體化課程體系，加強(qiáng)“做”的要求

競賽的基本流程是制定方案、選擇元器件、設(shè)計電路、編寫程序、制作PCB 板、焊接、調(diào)試電路、測試參數(shù)、撰寫報告。這是電子產(chǎn)品從頂層到底層設(shè)計的過程，但是根據(jù)高職學(xué)生的職業(yè)能力發(fā)展規(guī)律，我們設(shè)計了一個從底層到頂層的培養(yǎng)過程。我們在第一、二學(xué)期的電學(xué)基礎(chǔ)課中，通過一個個實際可見產(chǎn)品的焊接、組裝、參數(shù)測量、調(diào)試、完成學(xué)生電學(xué)基礎(chǔ)知識點與單項技能點的培養(yǎng)。通過實踐，學(xué)生識圖、儀器儀表的使用、電路的焊接組裝調(diào)試與錯誤的排查等能力得到了極大的提高。第三學(xué)期，將C 語言、單片機(jī)、PCB 設(shè)計等課程進(jìn)行整合，通過4～6 個項目完成學(xué)生簡單電路的編程能力、器件選擇、PCB 設(shè)計與制作等能力的培養(yǎng)。第四、五學(xué)期根據(jù)社會需要，對學(xué)生進(jìn)行新技術(shù)、新器件的介紹與應(yīng)用，根據(jù)不同的專業(yè)開設(shè)了ARM、FPGA、自動測試技術(shù)、無線傳感網(wǎng)絡(luò)、物聯(lián)網(wǎng)等新課程。第五學(xué)期最后設(shè)計了一門綜合實訓(xùn)課程，參考競賽的流程，規(guī)定學(xué)生在三周內(nèi)獨立完成一個完整項目的設(shè)計、制作與調(diào)試并提供相應(yīng)的報告。

2.2 采用項目導(dǎo)向、任務(wù)驅(qū)動教學(xué)方法，充分利用學(xué)生的課外時間

在整個專業(yè)課程教學(xué)中推廣采用“項目導(dǎo)向、任務(wù)驅(qū)動”的教學(xué)方法，在一體化實驗教室完成“教學(xué)做”。教師課前下達(dá)任務(wù)書、布置每個項目的學(xué)習(xí)目標(biāo)與任務(wù)，引導(dǎo)學(xué)生自主完成課程理論知識的學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力；課上教師通過任務(wù)的開展與實施，檢查學(xué)生理論學(xué)習(xí)的情況，針對性地進(jìn)行理論知識的查缺補(bǔ)漏，課堂的重點放在做和評上，培養(yǎng)學(xué)生的動手實操技能；課后設(shè)置拓展任務(wù)，讓學(xué)生根據(jù)老師的點評，進(jìn)行思考與改進(jìn)，最后完善相應(yīng)實訓(xùn)設(shè)計與報告。

根據(jù)項目特點，我們將課程中項目的實現(xiàn)分成實物制作與利用計算機(jī)虛擬實現(xiàn)兩種。初期簡單電路全部采用實物制作方式。因為高職學(xué)生的抽象思維有欠缺，在接觸電子學(xué)初期，通過實物可以更好地幫助學(xué)生建立器件、電路、測量的概念，更好地去理解電路，并且可以練習(xí)學(xué)生的焊接、儀器儀表的使用。在后期單片機(jī)等復(fù)雜電路的設(shè)計中，更多地借助EDA 技術(shù)和實驗開發(fā)板開展理論、實驗一體化教學(xué)。項目中先利用虛擬元器件搭建電路模型，仿真結(jié)果，然后下載到開放板進(jìn)行調(diào)試。但最后綜合實訓(xùn)課程中要將兩者結(jié)合。學(xué)生先利用虛擬軟件完成電路的系統(tǒng)設(shè)計與仿真，在仿真正確后進(jìn)行PCB 板的設(shè)計制作、元器件的焊接，最后進(jìn)行調(diào)試與檢測，從而真正掌握電子產(chǎn)品設(shè)計與實現(xiàn)、制造的全過程[3]。

2.3 建設(shè)開放的實訓(xùn)平臺，加強(qiáng)教學(xué)

支持保障

要在電子競賽中取得好成績，僅僅利用課堂內(nèi)的教學(xué)時間是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，需要充分利用學(xué)生的課外時間，為此我們建立了數(shù)字化智能創(chuàng)新訓(xùn)練平臺與開放實驗室，為學(xué)生的課外學(xué)習(xí)提供資源；通過成立電子社團(tuán)引導(dǎo)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，建立良好的電子學(xué)習(xí)氛圍。

2.3.1 建立數(shù)字化智能創(chuàng)新訓(xùn)練平臺

我校從2012 年開始實施“導(dǎo)師制”的班級管理方法，即學(xué)生一入校，即為學(xué)生安排了專業(yè)學(xué)習(xí)的導(dǎo)師，在此基礎(chǔ)上我們提出了學(xué)生電子競賽的全員全程化培養(yǎng)方案?！叭珕T”即全體學(xué)生都要參與；“全程”是指學(xué)生在建立的數(shù)字化智能創(chuàng)新訓(xùn)練平臺完成從選題，收集技術(shù)資料，設(shè)計方案論證，硬件、軟件設(shè)計，元器件選擇，組裝制作，調(diào)試測試，排除故障，做出樣品到撰寫設(shè)計報告的全過程，而在整個過程中，導(dǎo)師進(jìn)行全程實時跟蹤，及時對學(xué)生的進(jìn)程提出自己的建議或意見，學(xué)生也可以及時向?qū)熅晚椖康倪M(jìn)展進(jìn)行反饋。同時平臺提供歷年的電子競賽樣題、工業(yè)案例庫及相關(guān)電子資源庫。平臺的建立方便了教師對學(xué)生的指導(dǎo)和督促，也方便了學(xué)生的學(xué)習(xí)。

2.3.2 建立開放實驗室

學(xué)校設(shè)計開發(fā)了學(xué)生專用的24 小時開放性實驗室。在開放實驗室里設(shè)置了信號發(fā)生器、數(shù)字與模擬示波器、萬用表等常規(guī)實驗設(shè)備，配備了電腦與網(wǎng)絡(luò)，根據(jù)導(dǎo)師的推薦還可以租借單片機(jī)、嵌入式開發(fā)板等設(shè)備，鼓勵學(xué)生自主完成了他們的創(chuàng)新項目。

2.3.3 成立電子社團(tuán)

一入校就在新生中開展電子社團(tuán)的介紹，鼓勵大部分的學(xué)生加入電子社團(tuán)。根據(jù)學(xué)生能力，將社團(tuán)分成初中高幾個等級。在初級階段主要是簡單電子產(chǎn)品的組裝焊接，鍛煉學(xué)生的閱讀電路、焊接電路、組裝電路的能力。中間階段是電器維修，鍛煉學(xué)生的差錯、調(diào)試、維修電路的能力。高級階段是創(chuàng)新設(shè)計、學(xué)生創(chuàng)新設(shè)計一些小項目小制作或者參與一些教師的教科研、企業(yè)項目，鍛煉學(xué)生的綜合設(shè)計制作能力。在社團(tuán)中采用傳幫帶的形式，以老帶新，高年級的指導(dǎo)低年級的，技術(shù)強(qiáng)的幫助能力弱的。

2.4 完善激勵機(jī)制，提升學(xué)生的學(xué)習(xí)動力

2.4.1 學(xué)分激勵

根據(jù)參加社團(tuán)活動的時間長短，完成項目的多少可以獲得相應(yīng)的選修學(xué)分。

2.4.2 以賽促學(xué)

在校3 年分別開展焊接大賽、裝修調(diào)大賽、PCB 設(shè)計與制作大賽、電子設(shè)計大賽、電子創(chuàng)新大賽等等。其中電子創(chuàng)新大賽以培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)意識和創(chuàng)新能力為目的，選題以創(chuàng)新性和實用性為原則，要求項目來源于學(xué)生的日常發(fā)現(xiàn)與發(fā)明創(chuàng)新。近幾年的創(chuàng)新項目中最突出的就是智能門鎖、智能窗簾、智能衣架、無線監(jiān)控等智能家居主題。通過數(shù)字化智能創(chuàng)新訓(xùn)練平臺的使用，既保證了學(xué)生探索的自主性，又及時給學(xué)生提供技術(shù)支持保障，減少了彎路，保護(hù)了學(xué)生的積極性。通過各種院級比賽選拔優(yōu)秀的學(xué)生去參加省級和國家級的比賽，提高學(xué)院的競賽質(zhì)量和獲獎等級。

3 總結(jié)

3.1 近三年來舉辦了各類電子競賽15 次，參與學(xué)生達(dá)200 人次。參加省級、國家級各類競賽12 次，獲獎10 次。在近年生源質(zhì)量有所下降的情況下，參加各類競賽的學(xué)生比例有了提高，省級大賽的獲獎率與名次都有了較大的提升。

3.2 學(xué)習(xí)興趣不斷提升、學(xué)風(fēng)有明顯好轉(zhuǎn)。通過各類競賽，讓學(xué)生找到了學(xué)習(xí)興趣和自信心。焊接大賽培養(yǎng)了學(xué)生的動手能力，一件件成功制作的作品，讓學(xué)生找到了自信。電子創(chuàng)新大賽激發(fā)了學(xué)生的創(chuàng)新意識，把一些學(xué)生以前不敢想、不敢做的項目變成了現(xiàn)實。競賽不斷提升學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，學(xué)風(fēng)有了明顯好轉(zhuǎn)。

總之，電子競賽促進(jìn)了學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，同時也推動了電子專業(yè)教學(xué)的改革。教學(xué)質(zhì)量的不斷改善和提高，又將提升電子競賽的層次，促進(jìn)學(xué)生能力的培養(yǎng)。

[1]李震等.電子設(shè)計競賽對電子類課程體系和內(nèi)容改革的促進(jìn)作用——以華南農(nóng)業(yè)大學(xué)為例[J]. 中國電子教育,2014（1）：60-61.

[2]莫琦.以電子設(shè)計競賽為契機(jī)推動實驗教學(xué)改革[J]. 課程教育研究,2014（12）：65-66.

[3]戈田一,擺銀龍.基于電子競賽的職業(yè)院校電子類課程實踐教學(xué)改革[J].中國冶金教育,2014（4）：63-64.