電子電路課程設(shè)計(jì)教學(xué)研究

1、電子電路課程設(shè)計(jì)教學(xué)研究 摘要：結(jié)合水聲工程專業(yè)人才培養(yǎng)的特點(diǎn)和要求，以聲吶系統(tǒng)涉及的電子電路設(shè)計(jì)為重點(diǎn)，以引導(dǎo)學(xué)生建立本專業(yè)宏觀思維體系為目的，對(duì)電子電路課程設(shè)計(jì)的教學(xué)模式進(jìn)行了研究，包括搭建模塊化聲吶系統(tǒng)設(shè)計(jì)平臺(tái)、改變課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)方式、優(yōu)化課程設(shè)計(jì)考核方式等方面。改革后的課程提高了學(xué)生的設(shè)計(jì)能力和分析解決實(shí)際問題的能力，對(duì)于訓(xùn)練學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)、培養(yǎng)學(xué)生的綜合素質(zhì)具有重要的意義。教學(xué)實(shí)踐表明，該課程的改革取得了較好的效果。 關(guān)鍵詞：水聲工程專業(yè)；電子電路；課程設(shè)計(jì)；教學(xué)模式 水聲工程是以海洋探測(cè)、海洋開發(fā)和國防建設(shè)為主要應(yīng)用背景，涉及聲吶系統(tǒng)設(shè)計(jì)、水聲學(xué)、信號(hào)處理技術(shù)、電工電子技術(shù)、軟

2、件開發(fā)與應(yīng)用等多個(gè)技術(shù)領(lǐng)域的工程技術(shù)學(xué)科。該專業(yè)具有4個(gè)相對(duì)穩(wěn)定、特色突出、優(yōu)勢(shì)明顯的研究方向，即聲吶總體技術(shù)、水聲信號(hào)處理、傳感器及聲系統(tǒng)、計(jì)量與測(cè)試技術(shù)，而無論哪個(gè)研究方向，都離不開電子電路以實(shí)現(xiàn)信息采集、檢測(cè)、處理以及系統(tǒng)控制等核心功能。電子電路課程設(shè)計(jì)是水聲工程專業(yè)中最為重要的一門專業(yè)基礎(chǔ)課，重在培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和科研能力。學(xué)生通過該課程的學(xué)習(xí)，可以進(jìn)一步加深對(duì)模擬電子線路、數(shù)字電子技術(shù)、單片機(jī)等前續(xù)電類課程理論知識(shí)的理解，結(jié)合所學(xué)聲學(xué)類課程知識(shí)增進(jìn)對(duì)聲吶系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)的宏觀認(rèn)識(shí)，建立理論聯(lián)系實(shí)際的思想體系，同時(shí)還能提高系統(tǒng)設(shè)計(jì)能力和發(fā)現(xiàn)、分析、解決實(shí)際工程問題的能力1。如何科學(xué)地設(shè)

3、置教學(xué)內(nèi)容，合理地選擇適合水聲工程專業(yè)的特色教學(xué)模式，從而達(dá)到良好的教學(xué)效果，是該課程亟須解決和有待研究的重要課題。 1影響水聲工程專業(yè)電子電路課程設(shè)計(jì)教學(xué)效果的因素 水聲工程學(xué)科專業(yè)性強(qiáng)，為了突出專業(yè)特色、培養(yǎng)符合水聲工程領(lǐng)域迫切需求的復(fù)合型專業(yè)人才，所有的課程設(shè)置及教學(xué)內(nèi)容安排均在不斷探索和創(chuàng)新，前期開設(shè)的電子電路課程設(shè)計(jì)雖然已經(jīng)取得了階段性成果，但是與國外開設(shè)同類課程的著名大學(xué)相比，還存在一些差距。具體體現(xiàn)在以下幾方面。1.1課程缺少體系化系統(tǒng)設(shè)計(jì)僅開展分散的模塊化設(shè)計(jì)訓(xùn)練無法使學(xué)生建立宏觀專業(yè)思維能力。聲吶是利用聲波進(jìn)行水中探測(cè)、定位和通信的電子設(shè)備。聲吶裝置一般由聲學(xué)換能器、電子系統(tǒng)

4、、輔助設(shè)備三部分組成2，其結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，不能單獨(dú)作為課程設(shè)計(jì)的題目，所以多年來，課程設(shè)計(jì)大多選題都僅局限于常規(guī)的電子電路設(shè)計(jì)類題目，忽略了與聲吶系統(tǒng)的聯(lián)系，脫離了專業(yè)背景3，設(shè)計(jì)選題如煙霧報(bào)警器、簡(jiǎn)易直流穩(wěn)壓電源、交直流放大器、函數(shù)信號(hào)發(fā)生器、定時(shí)器、交通燈等，這些題目與水聲工程專業(yè)聯(lián)系較少，無法體現(xiàn)專業(yè)特色，即便個(gè)別選題是聲吶系統(tǒng)中的一部分，學(xué)生也不能將其很好地與聲吶系統(tǒng)相結(jié)合，致使學(xué)生難以建立聲吶系統(tǒng)設(shè)計(jì)的宏觀思維。1.2教學(xué)過程中學(xué)生大多處于被動(dòng)狀態(tài)主觀。能動(dòng)性難以充分發(fā)揮以往，課程設(shè)計(jì)采用在規(guī)定的時(shí)間、地點(diǎn)，以班級(jí)為單位由教師指導(dǎo)完成規(guī)定的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，這種教學(xué)模式限制了學(xué)生主觀能動(dòng)性的發(fā)

5、揮，束縛了學(xué)生的思維，導(dǎo)致學(xué)生缺乏獨(dú)立進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究和學(xué)習(xí)的能力，難以激發(fā)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)興趣，更無法培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)、提高學(xué)生的創(chuàng)新能力。1.3課程考核方式和考核標(biāo)準(zhǔn)單一不易激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。學(xué)生作品驗(yàn)收是對(duì)學(xué)生理論知識(shí)運(yùn)用能力以及課程設(shè)計(jì)成果水平的評(píng)判環(huán)節(jié)，合理的評(píng)價(jià)機(jī)制對(duì)調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性、激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)熱情具有重要的意義。目前，學(xué)生課程設(shè)計(jì)的成績(jī)高低大多由作品的最終優(yōu)劣決定，這一考核、評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)有待完善。首先，不同電子元器件間存在一定差異，會(huì)導(dǎo)致最終成果性能間存在差異；其次，同一成果的設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)方案也存在不同；再次，在設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)過程中學(xué)生分析、解決問題的過程也不盡相同。因此，單獨(dú)憑借最終設(shè)計(jì)成果

6、的優(yōu)劣來確定學(xué)生的最后成績(jī)，在全面考核學(xué)生方面存在一定的誤判概率，缺少完備性，這樣的考核機(jī)制沒有將學(xué)生分析問題、解決問題的能力納入考核范圍，從而會(huì)影響部分學(xué)生的積極性。 2電子電路課程設(shè)計(jì)的建設(shè)目標(biāo)及舉措 2.1依托學(xué)院科研背景建設(shè)適用于教學(xué)的模塊化聲吶系統(tǒng)設(shè)計(jì)平臺(tái)。在進(jìn)行課程設(shè)計(jì)時(shí)，要求學(xué)生獨(dú)立設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)一套復(fù)雜的聲吶系統(tǒng)具有較大的難度，但完成聲吶系統(tǒng)分機(jī)功能還是可以實(shí)現(xiàn)的。因此，實(shí)驗(yàn)中心提出依據(jù)水聲工程學(xué)院的科研背景搭建一套模塊化聲吶系統(tǒng)設(shè)計(jì)平臺(tái)的教學(xué)思路4，該平臺(tái)設(shè)計(jì)包括收/發(fā)換能器、功率放大器、基礎(chǔ)底板、數(shù)據(jù)采集器等基礎(chǔ)功能模塊以及外部擴(kuò)展功能電路模塊，具體以430單片機(jī)為核心的基礎(chǔ)底

7、板和與課程設(shè)計(jì)內(nèi)容相關(guān)的外部擴(kuò)展功能電路模塊組成，各模塊間采用標(biāo)準(zhǔn)的PI(ParallelInterface)接口連接方式，各模塊既能單獨(dú)使用完成一定的功能，又可與實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)箱進(jìn)行連接開展特定的實(shí)驗(yàn)研究5。這樣既降低了實(shí)驗(yàn)平臺(tái)開發(fā)成本，又實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)設(shè)備的二次開發(fā)利用。模塊化聲吶系統(tǒng)設(shè)計(jì)平臺(tái)的構(gòu)成如圖1所示，采用這種模塊化組合模式，便于系統(tǒng)更新、完善和擴(kuò)展應(yīng)用。任課教師的任務(wù)是基于模塊化聲吶系統(tǒng)設(shè)計(jì)平臺(tái)設(shè)計(jì)、創(chuàng)建難度適中的課程設(shè)計(jì)題庫。表1為采用模塊化聲吶系統(tǒng)設(shè)計(jì)平臺(tái)開展教學(xué)工作前后課程設(shè)計(jì)題目的對(duì)比，通過對(duì)比可以看出，平臺(tái)搭建之后課程設(shè)計(jì)的選題與水聲工程專業(yè)理論的相關(guān)度大幅度提

8、高，水聲工程專業(yè)的相關(guān)理論得到了具體而深入的學(xué)習(xí)與應(yīng)用。課程設(shè)計(jì)選題改革后，學(xué)生都能夠在聲吶系統(tǒng)設(shè)計(jì)體系的宏觀背景與思維模式下開展所選題目的實(shí)際設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，在提高學(xué)生電路設(shè)計(jì)能力和解決實(shí)際問題能力的同時(shí)，培養(yǎng)了學(xué)生本專業(yè)的創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新能力。2.2教師指導(dǎo)方式由“填鴨式”向“任務(wù)驅(qū)動(dòng)式”轉(zhuǎn)變。學(xué)生學(xué)習(xí)方式由“學(xué)會(huì)”向“會(huì)學(xué)”轉(zhuǎn)變?cè)谡n程設(shè)計(jì)指導(dǎo)過程中，教師的作用還包括激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)力與激情，以培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)意識(shí)及合作體驗(yàn)，讓學(xué)生主動(dòng)完成由“學(xué)會(huì)”向“會(huì)學(xué)”的轉(zhuǎn)變。改變過去教師全程指導(dǎo)，有問必答，甚至直接給出參考電路的指導(dǎo)方式，教學(xué)方式由“填鴨式”向“任務(wù)驅(qū)動(dòng)式”轉(zhuǎn)變。教師在給出設(shè)計(jì)指標(biāo)和要求后，將學(xué)

9、生分成若干小組，每個(gè)小組在明確設(shè)計(jì)要求后查閱文獻(xiàn)資料，提出具體設(shè)計(jì)方案并選定合適的電子元器件。在整個(gè)設(shè)計(jì)過程中，教師可以提供建議性參考資料，指出學(xué)生考慮欠佳的設(shè)計(jì)并引導(dǎo)學(xué)生科學(xué)合理設(shè)計(jì)，但不給出具體的設(shè)計(jì)方案，更不能具體給出設(shè)計(jì)原理圖。在整個(gè)課程設(shè)計(jì)期間，教師每周留出充足的答疑時(shí)間，回答學(xué)生提出的問題或啟發(fā)學(xué)生提出問題，直至課程設(shè)計(jì)結(jié)束。2.3改革課程考核方式降低考核成績(jī)誤判率。激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)熱情傳統(tǒng)的考核方式是由教師確定學(xué)生的課程成績(jī)，對(duì)于理論課考試，這一考核方式是適用的，但是對(duì)于實(shí)驗(yàn)類課程，這一考核方式就顯得有些不適用。因?yàn)閷W(xué)生選的課程設(shè)計(jì)題目不同，難以采用統(tǒng)一的固定評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分?jǐn)?shù)評(píng)定，因

10、此有必要提出一種科學(xué)的又能夠讓學(xué)生認(rèn)可的考核方式?；诖耍瑢?shí)驗(yàn)中心創(chuàng)新性地提出教師學(xué)生聯(lián)合打分的考核制度，具體做法是：由教師和學(xué)生組成評(píng)審小組，改變傳統(tǒng)由教師單獨(dú)打分的模式，學(xué)生和教師根據(jù)基本的評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)共同為每個(gè)團(tuán)隊(duì)評(píng)分?；镜脑u(píng)分標(biāo)準(zhǔn)涉及系統(tǒng)設(shè)計(jì)思想、電路方案論證、電路焊接調(diào)試、參數(shù)測(cè)量、測(cè)量結(jié)果與概算參數(shù)的比較及分析、PPT展示、現(xiàn)場(chǎng)答辯效果、問題的解決過程及結(jié)果、實(shí)驗(yàn)報(bào)告的撰寫、團(tuán)隊(duì)合作情況等，考核成績(jī)以A，B，C，D四個(gè)等級(jí)劃分。教學(xué)實(shí)踐表明，通過調(diào)整考核方式，大大增加了學(xué)生學(xué)習(xí)、創(chuàng)新的興趣與熱情，取得了很好的教學(xué)效果。 3結(jié)語 電子電路課程設(shè)計(jì)是水聲工程專業(yè)必不可少的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，在

11、專業(yè)建設(shè)過程中發(fā)揮著越來越重要的作用。對(duì)該課程進(jìn)行的上述教學(xué)模式改革實(shí)踐取得了良好的效果，按照改革后的教學(xué)模式，電子電路課程設(shè)計(jì)不但能夠鞏固學(xué)生已學(xué)電類、信號(hào)類理論課程知識(shí)，加深學(xué)生對(duì)課堂抽象概念的理解，而且提高了學(xué)生的設(shè)計(jì)能力和創(chuàng)新能力，并使學(xué)生對(duì)水聲工程專業(yè)的認(rèn)識(shí)更加明確和具體，這些均有利于培養(yǎng)出理論基礎(chǔ)扎實(shí)、實(shí)際工作能力強(qiáng)的高素質(zhì)水聲工程專業(yè)人才。 參考文獻(xiàn) 1郝憲鋒,劉復(fù)玉,李林.電路分析實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革與探索J.中國現(xiàn)代教育裝備,2016(19):61-63. 2劉伯勝,雷家煜.水聲學(xué)原理M.哈爾濱:哈爾濱工程大學(xué)出版社,1993. 3白銳,孫麗穎,趙越嶺.自動(dòng)化專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的設(shè)計(jì)與研究J.中國現(xiàn)代教育裝備,2016(255):18-20. 4李林,陳璨,劉復(fù)玉.模塊化電