電子信息工程專業(yè)一體化課程設(shè)計的改革與實踐

南亞明+何丹丹

摘 要：文章分析了平頂山學(xué)院（以下簡稱“我?！保╇娮有畔⒐こ虒I(yè)課程設(shè)計存在的問題，闡述了改革思路和實施方案，擯棄原本分散的課程設(shè)計，進(jìn)行一體化設(shè)計，使其內(nèi)容圍繞共同的實踐項目而展開，加強(qiáng)各個環(huán)節(jié)之間的聯(lián)系，強(qiáng)化學(xué)生對專業(yè)知識的整體認(rèn)識，引導(dǎo)學(xué)生綜合利用專業(yè)知識解決實際問題。

關(guān)鍵詞：課程設(shè)計；教學(xué)改革；一體化；電子信息工程專業(yè)

中圖分類號：G642

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

一、引言

隨著我校向應(yīng)用技術(shù)型大學(xué)轉(zhuǎn)型發(fā)展的深入推進(jìn)，相關(guān)課程的教學(xué)改革已勢在必行。電子信息工程專業(yè)涉及內(nèi)容廣泛，除了對學(xué)生的理論知識有要求外，對其實踐能力也有較高要求。為提高學(xué)生的實際能力，一直以來，電子信息工程專業(yè)十分注重專業(yè)設(shè)計、課程實際、實訓(xùn)等相關(guān)實踐內(nèi)容，通過設(shè)置集中實踐教學(xué)環(huán)節(jié)，帶領(lǐng)學(xué)生結(jié)合相應(yīng)課程專業(yè)知識進(jìn)行實物設(shè)計或制作。我校電子信息工程專業(yè)原有的實際教學(xué)主要由課程設(shè)計和第二課堂組成，學(xué)生在實際過程中學(xué)習(xí)興趣較高，對課堂知識有了更深一步的理解。

多年來我校電子與信息工程專業(yè)在實踐教學(xué)方面一直緊跟時代發(fā)展潮流，積極進(jìn)行改革和創(chuàng)新。如在專業(yè)課程設(shè)方面，過去一直采取過套件焊接、外部公司培訓(xùn)等多種方式，一定程度上與我院學(xué)生的實際情況存在差異，效果有限。因此，經(jīng)過幾年下來的嘗試和經(jīng)驗積累，我校迫切需要從實際情況出發(fā)，自主設(shè)計出既能體現(xiàn)我校學(xué)生知識水平，反映專業(yè)特色。

二、現(xiàn)有課程設(shè)計體系及存在問題

1.電子信息工程專業(yè)現(xiàn)有實踐環(huán)節(jié)構(gòu)成

目前電子信息工程專業(yè)主要實踐環(huán)節(jié)由“集中實踐環(huán)節(jié)”和“第二課堂”組成。其中集中實踐環(huán)節(jié)包括“電工實訓(xùn)”“模擬電子技術(shù)課程設(shè)計”“數(shù)字電子技術(shù)課程設(shè)計”“專業(yè)綜合課程設(shè)計”。電工實訓(xùn)是電氣信息類相關(guān)專業(yè)的公共實踐環(huán)節(jié)。學(xué)生通過參加電工實訓(xùn)，會在實踐中對電工知識形成感性認(rèn)識，培養(yǎng)事電氣電子工作的高素質(zhì)勞動者的基本技能，并為學(xué)習(xí)后續(xù)課程和培養(yǎng)創(chuàng)新能力打下基礎(chǔ)。實踐內(nèi)容主要借助綜合實訓(xùn)平臺掌握照明電路、電機(jī)控制電路等的接線方法。“模擬電子技術(shù)課程設(shè)計”圍繞收音機(jī)的組裝和調(diào)試而展開。“數(shù)字電子技術(shù)課程設(shè)計”使用基本的邏輯電路搭建具有一定功能的數(shù)字電路，如搶答器、數(shù)字鐘等?！皩I(yè)綜合課程設(shè)計”主要針對了解某種型號的控制器功能展開電路設(shè)計、制作、組裝和調(diào)試，讓學(xué)生體驗從無到有的電子產(chǎn)品制作流程。第二課堂，包括“Multisim仿真競賽”“單片機(jī)程序競賽”“Altium designer應(yīng)用競賽”“基礎(chǔ)電路調(diào)測競賽”“虛擬仿真實驗”等內(nèi)容，主要通過課外競賽活動，加強(qiáng)學(xué)生的相關(guān)軟件和基本技能訓(xùn)練。

2.存在問題：實踐環(huán)節(jié)之間在內(nèi)容上相互銜接不夠

目前，我校院系經(jīng)過多年來不斷修改完善實踐方案，單一的集中實踐教學(xué)環(huán)節(jié)在形式和內(nèi)容上都日趨豐富，但各個環(huán)節(jié)之間仍缺少有機(jī)聯(lián)系，從而導(dǎo)致教學(xué)效果不明顯。一方面，專業(yè)綜合課程設(shè)計在時間和內(nèi)容上存在矛盾，由于專業(yè)綜合課程設(shè)計涉及內(nèi)容多、綜合性強(qiáng)，通常需要在教學(xué)過程中安排更多時間，而實際教學(xué)中為兼顧其他課程的學(xué)習(xí)，無法為該環(huán)節(jié)分配充足的時間，因此只能對設(shè)計內(nèi)容進(jìn)行簡化，從而導(dǎo)致學(xué)生的實踐效果受到影響。另一方面，許多學(xué)生雖然完成了實踐環(huán)節(jié)規(guī)定的學(xué)習(xí)任務(wù)，但難于將各個實踐環(huán)節(jié)聯(lián)系在一起，從而形成系統(tǒng)性的知識網(wǎng)絡(luò)。如當(dāng)面對實際問題時，不能靈活地將分塊的實踐技能結(jié)合在一起進(jìn)行分析并提出解決方案，困在將學(xué)校理論知識和實際相聯(lián)系的“最后一公里”上。

實踐教學(xué)內(nèi)容需進(jìn)一步更新。一直以來，學(xué)院十分注重專業(yè)設(shè)計、課程實際、實訓(xùn)等方面實踐內(nèi)容教學(xué)，且積極進(jìn)行新方案的嘗試。以電子信息工程專業(yè)綜合設(shè)計為例，我校在過去幾年采取過自主電路設(shè)計加工、購買半成品開發(fā)套件組裝、外部公司培訓(xùn)等多種方式探索專業(yè)設(shè)計新方法，但最終效果均不夠理想。主要有以下幾方面原因。①實踐過程通常采用集中教學(xué)方式，學(xué)生停課2周進(jìn)行實訓(xùn)。但由于項目不連續(xù)且學(xué)生的實踐經(jīng)驗和熟練程度上欠缺，導(dǎo)致時間仍相對緊張，而延長時間或采用分散式教學(xué)方法，則對教師人數(shù)以及實驗條件要求過高，以學(xué)院目前條件，無法滿足要求。②大部分實踐為獨立模塊，同之前實踐內(nèi)容僅存在知識上的繼承，而內(nèi)容上無直接關(guān)聯(lián)，學(xué)生不易形成直觀認(rèn)識。③筆者通過與畢業(yè)生交流發(fā)現(xiàn)，許多學(xué)生無法準(zhǔn)確認(rèn)識實踐環(huán)節(jié)在實際工作中的作用。

我校經(jīng)過幾年下來的嘗試和經(jīng)驗積累發(fā)現(xiàn)，迫切需要以我校實際情況為出發(fā)點，自主設(shè)計出既能體現(xiàn)我校學(xué)生知識水平，反映專業(yè)特色，同時又具有廣泛應(yīng)用價值，對學(xué)生今后設(shè)計具有指導(dǎo)意義的實踐教學(xué)新體系。

三、一體化課程設(shè)計思路

一體化課程設(shè)計主要針對現(xiàn)存問題，通過對現(xiàn)有課程設(shè)計實踐環(huán)節(jié)的重新設(shè)計，使各個環(huán)節(jié)之間建立緊密聯(lián)系。一方面在現(xiàn)有學(xué)時內(nèi)更新設(shè)計內(nèi)容，強(qiáng)化現(xiàn)有模塊知識的實踐訓(xùn)練；另一方面，將各個實踐環(huán)節(jié)項目進(jìn)行整合，在各實踐環(huán)節(jié)之間建立直接聯(lián)系，強(qiáng)化利用知識綜合解決問題能力的訓(xùn)練。主要思路如下。

（1）對各實踐環(huán)節(jié)綜合設(shè)計，統(tǒng)一主線。結(jié)合我校學(xué)生實際情況，并考慮行業(yè)及就業(yè)崗位對知識能力的需求，以工作中的實際問題為原型，現(xiàn)有專業(yè)主干課程的課程設(shè)計內(nèi)容，將所有課程設(shè)計內(nèi)容組合為一個具有實際工程背景的“大項目”，每個課程設(shè)計構(gòu)成該“大項目”的“子項目”，既讓學(xué)生明確專業(yè)和實際工作之間的關(guān)系，又讓學(xué)生更清晰地了解各種基礎(chǔ)課、專業(yè)課的應(yīng)用價值。

（2）重點對三個主要課程設(shè)計進(jìn)行改革。主要內(nèi)容是三個課程設(shè)計實訓(xùn)方案的一體化重組，包括“模擬電子技術(shù)課程設(shè)計”“數(shù)字電子技術(shù)課程設(shè)計”“專業(yè)綜合設(shè)計”。每個課程設(shè)計涉及的改革內(nèi)容有設(shè)計內(nèi)容選題（難易適中，能反映專業(yè)課程核心知識，有實用價值，環(huán)節(jié)之間聯(lián)系密切）、硬件方案設(shè)計、軟件開發(fā)設(shè)計、實訓(xùn)方案制定等。

（3）設(shè)計“參考樣機(jī)”。由于專業(yè)課程設(shè)計實踐的內(nèi)容是實物制作，所以每次改革除了設(shè)計方案，還需要教師設(shè)計出“參考樣機(jī)”，以便對課程設(shè)計方案的可行性進(jìn)行實際驗證，并為學(xué)生的后續(xù)設(shè)計提供參考。

（4）制定詳細(xì)課程設(shè)計實訓(xùn)方案并實施。從實際問題出發(fā)，以項目的形式，完整地引領(lǐng)學(xué)生完成需求分析、方案設(shè)計、硬件設(shè)計、硬件PCB制作、焊接、軟件架構(gòu)設(shè)計、軟件編寫、綜合調(diào)試等任務(wù)。

四、改革方案及實施

1.主線設(shè)計

根據(jù)改革內(nèi)容要求，各個環(huán)節(jié)的設(shè)計題目為改革的重點之一。設(shè)計題目要難易適中，能反映專業(yè)課程核心知識，有實用價值，且環(huán)節(jié)之間聯(lián)系密切。該部分首先要解決的問題是明確專業(yè)與行業(yè)的定位，進(jìn)而要對行業(yè)現(xiàn)狀及其知識能力需求有深入認(rèn)識?？紤]當(dāng)前社會研究熱點，同時為激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，設(shè)計主線圍繞觀賞性和趣味性較強(qiáng)的機(jī)器人相關(guān)的智能車技術(shù)展開。

將智能車分為通信、電機(jī)驅(qū)動和控制器三部分。其中“模擬電子技術(shù)課程設(shè)計”主要針對“通信”部分展開，完成無線遙控收發(fā)電路的設(shè)計、組裝與調(diào)試，用于后續(xù)智能車的遠(yuǎn)程控制；“數(shù)字電子技術(shù)課程設(shè)計”主要針對“電機(jī)驅(qū)動”部分展開，以步進(jìn)電機(jī)為研究對象，實現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動和轉(zhuǎn)速測量部分的設(shè)計、組裝與調(diào)試，該部分組成后續(xù)智能車的運動控制；“專業(yè)綜合設(shè)計”主要針對“控制器”展開，完成控制電路的設(shè)計、組裝與調(diào)試，以及控制器程序的編寫。同時，在“專業(yè)綜合設(shè)計”中需要將“通信”和“電機(jī)驅(qū)動”部分加入到綜合設(shè)計中，完成課程設(shè)計內(nèi)容的設(shè)計。

2.實施效果

由于完整的方案實施周期較長，為更快檢驗課程改革效果，我校針對2012級電子信息工程專業(yè)學(xué)生開展“專業(yè)綜合設(shè)計”試點推行工作，為彌補(bǔ)新方案實施之前實踐環(huán)節(jié)的不足，在遙控部分和電機(jī)驅(qū)動部分引入市面上現(xiàn)有的集成模塊，用于代替之前的設(shè)計結(jié)果，從而保證“專業(yè)綜合設(shè)計”的順利進(jìn)行，從而達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。在設(shè)計過程中學(xué)生獨立設(shè)計了自主運動和遙控相結(jié)合尋跡避障小車，學(xué)生普遍興趣較高。由于設(shè)計內(nèi)容設(shè)計面廣，綜合要求高，因此學(xué)生綜合技能有了明顯提高。另外，改革成果顯著，經(jīng)過課程改革訓(xùn)練的學(xué)生在當(dāng)年研究生考試復(fù)試中都表現(xiàn)優(yōu)異，導(dǎo)師對學(xué)生實踐動手能力評價較高，許多學(xué)生是帶著設(shè)計實物參加的研究生復(fù)試。當(dāng)然在設(shè)計中也出現(xiàn)一些新的問題，如相互抄襲、考核評分不夠全面等，需要在后續(xù)過程中不斷完善。

五、結(jié)語

本次教學(xué)改革通過對相關(guān)電子信息工程專業(yè)課程設(shè)計環(huán)節(jié)進(jìn)行一體化重新設(shè)計，將原本在內(nèi)容上聯(lián)系較弱的實踐環(huán)節(jié)加以整合，以加強(qiáng)各個環(huán)節(jié)之間的內(nèi)容關(guān)聯(lián)。通過實際運行，表明該改革措施能夠激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，有效引導(dǎo)學(xué)生利用專業(yè)知識解決實際問題，并通過相對完整的工程項目訓(xùn)練提升學(xué)生的綜合素質(zhì)。

參考文獻(xiàn)：

盧亞玲，張雙德，周 龍，等.電子信息工程專業(yè)課程設(shè)計的改革探索.電氣電子教學(xué)學(xué)報，2012（4）：78-79.

胡德明.電子信息工程專業(yè)“課程設(shè)計”的改革探索. 中國現(xiàn)代教育裝備，2007（6）：60-62.

鄒道生，黃光華.獨立學(xué)院電子信息工程專業(yè)“課程設(shè)計”教學(xué)改革與實踐. 贛南師范學(xué)院學(xué)報，2011（6）：89-91.

藍(lán) 波，王志秀，徐文星.電子工程設(shè)計綜合課程改革與實踐. 實驗室研究與探索，2015（5）：203-206.

徐華平.電子信息工程專業(yè)一體化實踐教學(xué)模式探索. 中國科技信息，2011（11）：210.

李 哲.電子信息工程專業(yè)實驗教學(xué)一體化構(gòu)建. 中國西部科技，2013（4）：108-110.

周 艷.應(yīng)用型本科電子信息工程專業(yè)建設(shè)方案研討. 福建電腦， 2010（5）.

梁德厚 ， 趙宇昕.高職一體化課程的開發(fā)研究初探——以電子信息工程技術(shù)專業(yè)為例. 人間， 2016（29）.

肖明明.建設(shè)電子信息工程特色專業(yè)，培養(yǎng)卓越工程師. 武漢大學(xué)學(xué)報（理學(xué)版），2012（S2）.

林訓(xùn)超.淺談電子信息技術(shù)專業(yè)建設(shè)改革特色. 電氣電子教學(xué)學(xué)報，2007（2）.

王皖貞，柴文妍.電子信息工程專業(yè)教學(xué)改革探索. 海淀走讀大學(xué)學(xué)報，2003（3）.