【課程設計論文】工程認證下的電子類課程設計改革

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1、【課程設計論文】工程認證下的電子類課程設計改革 摘要：文章以五邑大學電子信息工程專業(yè)的電子類課程設計為例，探討了基于工程認證的電子類課程設計的教學實踐。在課程組織形式上，為克服教師隨機分組和學生自愿分組所帶來的弊端，采用基于課前調查的綜合分組策略。在課程設計題目的選擇和設計上，通過詳細分析復雜工程問題的特征，引入難度適中的復雜工程問題以提高學生解決復雜工程問題的能力。在課程設計過程中的過程控制上，提出了基于線上的實踐工作日志以實現(xiàn)過課程設計的過程控制。在課程設計的考核形式上，設計了多元化的考核方式，將教學環(huán)節(jié)的過程納入考核范疇，設立了小組評價和組內自評兩個考核環(huán)節(jié)，規(guī)范考核指標，量化考

2、核內容，分配成績權重。 關鍵詞：工程認證；復雜工程問題；過程控制；考核方式 一電子類課程設計相關概述 2016年6月我國成為《華盛頓協(xié)議》正式成員，標志著我國高等工程教育進入了新階段。五邑大學順應大趨勢，加入了高等教育工程認證的行業(yè)。作為電子信息工程系的骨干教師，本人參加了五邑大學前期工程認證培養(yǎng)方案形成、大綱編制、專家答辯等各項工作，深知實施工程認證困難重重。根據(jù)2018年培養(yǎng)方案，電子信息工程系整合現(xiàn)有實踐教學，將原來的《模擬電子課程設計》和《數(shù)字電路課程設計》進行了課程整合，形成了《電子電路綜合設計》實踐課程[1,2]。工程認證，要求以學生

3、為本，目標導向，持續(xù)改進，更側重于對學生能力的培養(yǎng)。根據(jù)《電子電路綜合設計》課程所涉及的畢業(yè)要求指標點，學生完成課程學習后需獲得以下方面的能力：（1）通過對具體功能電路的分析、設計和制作，使學生掌握電子電路系統(tǒng)設計的基本方法、基本手段、基本工具和基本技能，來培養(yǎng)學生分析和解決電子電路復雜工程問題的能力；（2）通過團隊合作，實物展示，匯報過程，撰寫報告的形式，來培養(yǎng)學生良好的團隊合作能力、口頭表達能力和書面表達能力。為了體現(xiàn)團隊合作能力和口頭表達能力，在課程形式的設置上又增加了分組和答辯等相應環(huán)節(jié)，這使得我們不得不重新設計課程設計教學模式、教學方法和考核形式。 二電子類課程設計教

4、學現(xiàn)狀 以《數(shù)字電路課程設計》為例，近年來，課程設計的任務是設計彩燈控制器，在功能上可以通過控制電路實現(xiàn)彩燈電路不同花型的變換，指導教師給出任務要求及主要元器件清單，學生們根據(jù)要求自行設計電路并制作、調試，最后根據(jù)作品的實際效果和設計報告，指導教師給出相應的成績等級?？陀^地說，本課程的實際開展效果還是不錯的，但結合工程認證的要求，當前的課程設計還存在一定程度的問題，主要體現(xiàn)在以下幾個方面。（1）學生的學習狀態(tài)不佳。雖然在學習綜合課程設計時，學生已經學習過《電子工藝實習》《模擬電子技術》《數(shù)字電路與邏輯設計》等相關課程，但學生掌握的僅是一些最基本的電子知識，不了解如何應用所學的理

5、論知識；與之相關的理論可也配備有相應的實驗，但實驗多以驗證性實驗為主，沒有真正意義上設計過電子電路，缺少系統(tǒng)設計的概念。課程設計涉及的知識面廣且難度大，使一部分學生產生一定的厭學情緒。學生缺少學習興趣，動手實踐的意愿不強，學習狀態(tài)不佳。（2）元器件功能拓展性不足，方案設計創(chuàng)新性不夠。在課程設計過程中，一般老師會推薦一些元器件型號，因此大部分學生在進行元器件選型時，思路僅局限于這些指定的型號，而忽略了教師同時提出的可用類似功能器件進行設計的要求。如指導教師給出NPN三極管以驅動LED，很少有同學會想到對驅動電路進行簡單改動，用PNP三極管來驅動。另外，學生在進行實物演示時，可以看到方案設計的版本

6、偏少，有些學生比較盲從，沒有去比較方案為何要這樣設計，不同的方案有何優(yōu)劣，方案設計創(chuàng)新度不夠[3,4]。（3）考核形式單一。傳統(tǒng)的電子類課程設計類課程考核形式較為單一，只對學生的出勤、設計結果和實驗報告進行考核。這種考核方式存在的問題歸納起來有三點，一是缺少過程考核，忽視了對學生在實驗過程中的態(tài)度、積極性與創(chuàng)新性的考核；二是缺少差別性評價，學生在設計過程中的設計難度、溝通能力、書面表達能力、口頭表達能力等不易量化的因素也沒有納入考核范圍，同時教師無法準確評估同一小組內不同成員的貢獻率。三是評價標準不明確，教師的主觀性較大，評定的標準不能具體量化。 三電子類課程設計改革策略

7、 電子類課程設計以學生獲得知識能力為目標，采用課堂講授、啟發(fā)式，討論式多種教學模式，將案例教學、任務驅動教學、學生實驗、答疑指導等授課方式貫穿教學的全過程。根據(jù)課程實施過程，可以將教學內容分為以下5部分，分別為：案例講解和任務布置、方案設計和評估、實物制作和性能測試、實物驗收和撰寫報告、答辯和設計報告評分。在電子類課程設計的教學實施過程中，即要體現(xiàn)以解決復雜工程問題為目的的各項能力的培養(yǎng)，又要將《工程教育專業(yè)認證標準》中給出的12條畢業(yè)要求具體對應到具體的教學環(huán)節(jié)中?；诠こ陶J證，電子類課程設計從如下四個方面進行了改革。 （1）在課程組織形式上，采用了分組進行的方式。

8、常用的分組方法是教師隨機分組和學生自愿分組。教師隨機分組不利于發(fā)揮每位同學的潛力，形成學習合力；學生自愿分組容易出現(xiàn)“學霸”受歡迎、“學渣”沒人理的情況，不利于對團結合作能力的培養(yǎng)。為了克服教師隨機分組和學生自愿分組所帶來的弊端，電子類課程設計采用基于課前調查的綜合型分組策略，兼顧學生意愿，教師指導的分組方法。[5]具體來說，《數(shù)字電路課程設計》直接相關的前導課程是《數(shù)字電路與邏輯設計》，通過對《數(shù)字電路與邏輯設計》課程學習成績的調查，可以判斷學生進入課程前的學習基礎；通過對《數(shù)字電路與邏輯設計實驗》成績的調查，可以從一個側面了解學生的實踐動手能力。通過調查學生的歷史學習能力，結合其自我評價及

9、分組意愿，教師可以指導分組，通過優(yōu)勢互補來提升小組的整體能力。對個人能力突出的學生，可以充當項目負責人，在課程設計過程中考察整個團隊分工是否合理，能否妥善解決沖突等；而基礎相對薄弱的學生，可以充當項目參與人，在課程設計過程中考察對項目及自己承擔任務的理解，與團隊成員有無有效溝通等。學生只有明確了各自的任務和目標，才能激發(fā)學生的學習興趣并提升教學參與程度，充分發(fā)揮教學過程中學生的主體地位[6]。 （2）在課程設計題目的選擇和設計上，通過詳細分析復雜工程問題的特征，引入難度適中的復雜工程問題以提高學生解決復雜工程問題的能力；同時通過將學科競賽的題目引入課程教學，實現(xiàn)學科競賽與課程教

10、學的雙贏。中國工程認證標準中圍繞著解決復雜工程問題重構了工程教育要求的畢業(yè)生能力矩陣，復雜工程問題必須具備特征(1)必須運用深入的工程原理經過分析才可能解決，同時具備特征(2)-(7)的部分或全部。對于電子類課程設計，復雜工程問題可以理解為學生經過資料檢索、器件篩選、方案設計、論證、比較等，并需要一定的理論知識來指導實際制作、調試才能解決的問題。課程設計的題目是否恰當，將直接影響學生對理論知識的實踐和應用。在傳統(tǒng)的數(shù)字電路與邏輯設計實驗中經常會讓學生去設計一個模為N的加法或減法計數(shù)器，學生需要選用74LS160/74LS161或者是74LS192芯片，加入合適的外圍電路即可完成設計。因為功能過

11、于單一，這一類題目并不適合直接作為課程設計的選題。在課程設計當中我們會讓學生去設計搶答器。具體功能為：主持人未宣布搶答開始前，如有選手搶答，搶答無效，系統(tǒng)報警提示；搶答開始后，在允許時間內，若有選手按動搶答按鈕，其對應的編號立即被鎖存，并在數(shù)碼管上顯示，同時揚聲器給出提示。此外，還要封鎖輸入電路，禁止其他選手搶答。搶答器控制電路，定時電路，報警電路和時序控制電路等幾個部分構成一個整體，符合復雜問題中“具有較高的綜合性，包含多個互相關聯(lián)的子問題”的特征。同時，可將功能進行進一步擴展，可擴展為8路搶答器，搶答后可進行倒計時等。設計難度增加，須考慮經濟、電路復雜性，可實施性等多方面的問題，增強學生的

12、創(chuàng)新性思維[7,8]。 （3）在課程設計過程中的過程控制上，提出了基于線上的實踐工作日志以實現(xiàn)過課程設計的過程控制。電子類課程設計共同特點是具有“過程性”，即學生必須經過一個完整的分析、設計、實現(xiàn)和總結過程，才能得到最終結果。鑒于目前人人都有手機，可以通過書寫工作日志的方式，利用手機微信或藍墨云等相關軟件進行課程設計的線上過程控制。根據(jù)課程設計的設計和制作過程，我們將課程設計的過程控制分為五個部分：第一個部分為方案設計，學生需在藍墨云提交設計方案，要有兩個以上的方案進行分析比較，設計方案的比較與評估，可以從技術方面，安全及環(huán)境方面，可靠性，可持續(xù)性或經濟性（成本控制，性價比）等

13、方面進行描述。第二部分為方案論證，利用仿真軟件驗證方案可行，學生需在藍墨云上傳仿真結果，并根據(jù)仿真結果確定元器件。第三部分為實物制作，需在藍墨云上傳PCB圖和小組實驗室調試圖以進行過程考核。第四部分為實物功能展示，本階段需上傳實物演示視頻至藍墨云。第五部分為提交課程設計報告，本階段需上傳實物演示視頻至藍墨云。實踐日志是實驗過程的原始記錄文檔，反映小組每天或者每周的實驗進展。一方面，同學們通過工作日志梳理整個課程設計流程，理清思路，另一方面，也通過工作日志為以后書寫課程設計報告提供一個參考。同時。通過實踐日志，教師也可以及時掌握學生課程設計的進展情況，及時反饋和引導。（4）在課程設計的考核形式上

14、，設計了多元化的考核方式，將教學環(huán)節(jié)的過程納入考核范疇，設立了小組評價和組內自評兩個考核環(huán)節(jié)，規(guī)范考核指標，量化考核內容，分配成績權重。傳統(tǒng)的電子類課程設計課程考核形式較為單一，只對學生的出勤、實物功能和課程報告進行考核，存在弊端。區(qū)別于以往重結果（實物和報告）而輕過程（過程考核）的考核方式，現(xiàn)有的電子類課程設計設立了小組評價和組內自評兩個考核環(huán)節(jié)。結合課程設計過程控制的五個階段，小組評價從設計報告、實物制作、答辯三個方面多方位多元化對學生的綜合能力進行考核。其中設計報告比重為40%，主要考核要點包括方案設計、方案驗證、實物制作和調試及報告規(guī)范性；實物制作成績比重為40%，主要考核點包括功能實

15、現(xiàn)、布局和焊接、是否實現(xiàn)拓展功能等（實現(xiàn)拓展功能為加分項）；答辯比重為20%，主要考核點包括對電路原理的掌握，電路芯片的掌握、調試過程及反思。為了更好地體現(xiàn)同一小組內不同成員的貢獻率，組內各成員根據(jù)實踐課程的表現(xiàn)進行組內自評，從方案設計，實物制作和調試，報告制作，各自承擔的工作及指標完成的情況等方面經過討論給出一個最終的成績百分比，小組內各成員簽字確認。組內評價讓同學們在互幫互助、互教互學的氛圍中培養(yǎng)團結協(xié)作能力，學會理性的爭和可敬的讓之間的折衷和平衡。最終成績的確定由小組評價和組內評價兩個方面給定。如小組評價最終為80分，小組有3人，則總分為240分，個人得分即為小組總分乘以組內評價百分比。

16、因在實物制作中設置了加分環(huán)節(jié)，個人得分可能超過100分，因此總成績在班級中按照課程總分排序，按照一定比例劃分定區(qū)間，確定課程成績。最終成績采用優(yōu)、良、中、及格、不及格的五級分制。 參考文獻 [1]付永慶,趙娜,肖易寒.以學生為主體的實踐課程考核方式的創(chuàng)新探索[J].實驗科學與技術,2018,3(16):142-145. [2]楊勇,江京亮,王德祥.面向能力培養(yǎng)與過程考核的機械原理課程“五位一體”教學體系探索與實踐[J].高教論壇,2017,4(4):45-50. [3]劉少東,劉金云,郭巍.答辯式考核在土力學課程設計中的探索與實踐

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