时间：2022-11-07 07:05:10
导语：在电子课程设计总结的撰写旅程中，学习并吸收他人佳作的精髓是一条宝贵的路径，好期刊汇集了九篇优秀范文，愿这些内容能够启发您的创作灵感，引领您探索更多的创作可能。
电子信息工程是国内高校中开设数量较多的一个专业，社会对该专业的学生需求量大。如何使电子信息工程的人才培养真正形成特色、让学生能力更强是值得共同思考和探索的问题。结合多年教学实践经验和社会信息反馈，我们认为树立并强化培养方向是电子信息工程专业人才培养的重要问题，让学生明确学习的每门课程有什么用、经历的每个教学环节对其有什么提高、以至于明白毕业后能够干什么。具体到专业方向课程设计而言，其组织实施要以整个专业的培养方向为指导，并最终服务于既定的人才培养方向，这也是专业方向课程设计在教学中能否发挥应有作用的关键。
1．1电子信息工程专业的培养方向初探
电子信息工程专业旨在培养具备扎实的电子技术和信息系统的理论基础知识，知识面宽，实践能力强，能从事电子及信息系统的研究、设计、制造和应用工作，富有创新精神的宽口径高级工程技术人才。知识面宽容易使学生产生困惑，往往形成“什么都学又都学不精”的印象。让学生的学习具有方向感，明白学习的众多课程之间有什么关系，学完之后能够具备什么能力，通过树立培养方向去除学生的这些疑问。从电子信息工程的专业名称及培养目标来看，该专业主要由“电子”和“信息”两方面构成;当然二者是不能简单分开的，但在学生培养过程中可有所侧重，即形成偏重于应用电子类和信息处理类的两大方向。应用电子方向强调学生在硬件方面的能力，通过电路、电子技术、微机原理、单片机、DSP、嵌入式系统、EDA等课程的学习和实践，以电子系统的设计开发为发展方向。信息处理方向则强调算法开发与软件编程能力，以信息处理与信息系统开发为主攻方向，重点课程包括信号与系统、数字信号处理、语言信号处理、数字图像处理、模式识别、计算方法、高级语言编程、数据库等。上述大部分课程都是电子信息工程两个方向的公共课，两个方向是不能截然分开的。
1．2课程设计的方向把握
对于电子信息工程两个不同方向的学生，专业方向课程设计的组织实施是分开进行的，即分成应用电子技术方向课程设计和信息处理方向课程设计，这两类设计课程都安排在学生修完各方向的主干课程之后。课程设计题目的拟定要体现方向性，如应用电子类的题目可设定为小型电子系统的开发设计，如“室温控制系统”、“智能小车”等的设计开发，信息处理类的题目如“语音识别”、“人脸识别”、“车牌检测”等。学生根据个人兴趣和知识结构确定不同的发展方向，选择相应的专业方向课程设计题目。完成各方向的设计题目需要的实验条件是不同的，相应的成果形式、成绩评定方式也不尽相同。
2专业方向课程设计实施实例
电子信息工程信息处理方向注重算法开发与编程实践，主要研究利用信号处理、图像处理与模式识别等信息分析处理手段及编程工具进行相关信息系统的开发设计，专业方向课程设计中常采用图像处理类的设计题目。数字图像处理是电子信息工程的专业课，同时也是一门综合性学科，其内容多、跨度大、覆盖面广，主要学习应用计算机对数字图像进行分析和处理的基本理论、方法。要求学生在掌握有关图像处理和图像分析的基本概念、基础理论、典型方法的基础上，掌握一定的编程实践技能［5－6］。充实设计内容并改进组织形式，通过课程设计促进学生对知识的掌握和应用能力的提高。
2．1图像处理类课程设计的拟定思想
图像处理类课程设计要突出两方面的内容，一是对图像处理基础理论的巩固提高和解决实际问题的能力训练，二是至少熟练掌握一门编程语言、选择适当开发平台实现具体的图像处理算法［7］。为此在题目选择、设计方案制定等方面应考虑以下几个问题。
(1)设计题目的选择。课程设计不同于教学过程中的实验，与之相比要更加突出设计性和综合性;而从工作量和难度上讲低于毕业设计。题目不能太大太难，必须是学生经过认真思考、查阅资料和分组讨论，利用所学知识能给出解决方案或提出思路。设计内容要突出实用性，可以是实际问题的简化。解决问题需要综合应用图像处理多方面的知识点，但要避免图像处理算法的简单叠加，讲究合理应用。
(2)开发平台的选择。针对具体的应用实例可以采用不同的开发平台，如利用普通计算机下的Windows或UNIX平台、利用DSP、FPGA或其他嵌入式开发平台。
(3)编程语言的选择。图像处理中主要的编程语言是VC和Matlab，二者优缺点都非常突出。VC功能强大但要做到熟练使用难度较高，Matlab中有图像处理工具箱、包含了大量可直接调用的图像处理函数，应用简单但程序运行速度偏慢。不同的设计题目可能适于在不同的开发平台下选择不同的编程语言来解决［8］。题目设计时不仅要考虑题目自身的难度，还要兼顾各开发平台及应用不同编程语言的难度差异，比如在Windows下应用Matlab可以选择难度稍大的题目，而使用DSP或VC的设计题目相应要简单一些。
2．2课程设计范例—基于DSP的车牌检测
按照课程设计大纲的要求，考虑到具体设计中的多方面因素，实际教学中设计了多个题目，学生可以根据自身知识水平及兴趣爱好进行选择。现举一个具体实例，借以说明图像处理课程设计的组织管理过程。车牌定位是进行车牌自动识别的前序步骤，定位结果对车牌的识别会产生决定性的影响。设计的主要内容是综合运用所学的图像处理及相关课程的知识，建立基于DSP图像处理综合实验平台的车牌检测定位系统。
(1)设计要求与指导
布置题目，给学生下达课程设计任务书，同时提供课程设计指导书，让学生明确设计题目要解决什么问题、具体完成哪些内容，以及大致的解决思路。该设计题目要求在DSP平台下完成，完成该题目的关键在于两点，即车牌检测方案的制定和DSP平台下的编程［9］。制定车牌检测方案首先要对含有车牌的图像进行分析，找出车牌区域有别于其他区域的特点，然后根据这些特点及所学图像处理知识设计检测方法。为了便于进行车牌检测，通常还需要对图像进行预处理以提高图像质量。要在DSP平台下完成该设计，必须熟悉DSP的开发环境，同时具备较强的编程实践和算法开发能力。与学生进行初步的沟通，使其明确要完成该设计题目，可以从如下几个方面入手。①分析车牌区域的特点及与图像中其他区域的主要差别。②设计车牌定位的实现方案，主要包括图像的预处理(如平滑、锐化、消除光照不均匀等)、车牌边缘提取、干扰区域抑制、牌照搜索与截取等。③利用DSP实验系统编程实现设计方案，处理结果要求实现车牌区域的自动截取。
(2)组织协调与方案制定
承担设计的课题小组选出组长负责课题分工及组员间工作的协调。课题组长选择平时成绩较好、组织协调能力强的同学担任。组员分工以能圆满完成课题任务为原则，兼顾个人特长和兴趣爱好。如动手能力和编程能力强的同学可主要负责DSP平台下图像编程工作，理论知识掌握得比较好的同学可主要负责算法分析与流程设计。当然，分工时也可以考虑有针对性地进行“补短”，通过课程设计促进各方面知识和能力的全面提高。针对车牌检测这一问题，课题小组制定了处理流程。即首先对采集到的车牌图像进行预处理，以降低噪声干扰;然后根据车牌区域的灰度特点选择适当阈值将图像二值化;提取图像边缘，并可利用数学形态学的开闭运算或自定义模板中值滤波进一步去除干扰;牌照区域搜索利用投影法，即通过检测图像向水平和竖直两个方向的投影数据确定车牌区域;最后根据投影检测的结果截取车牌子图像［10］。
(3)算法设计与编程实践
根据处理流程，分工实现各步处理算法开发与代码编程。经过程序调试及对多幅车牌图像的测试改进算法，以逐步提高车牌检测的可靠性和算法执行效率。采集到包含车牌的图像，经过预处理、二值化、边缘检测、投影法定位，最终得到车牌子图像，为后续针对车牌的识别分析等工作做好准备。
(4)设计总结
学生根据自己所做的工作对课程设计进行总结，提交课程设计报告。设计报告重点反映个人所做的工作，交待清楚课题背景和设计内容、方案选择与理论分析、方案实现方式、结果分析以及设计总结等内容。
3结束语
1、应用型电子信息类人才培养的总体思路
应用型电子信息类专业根据电子信息领域对人才的要求，鉴于生源的特点，确定其人才培养目标是能综合应用电子信息技术和计算机技术的应用型电子信息人才。为了实现该培养目标，需实施“以能力培养为中心”人才培养模式，这就需要实施合理的理论与实践教学方式，教学方法，特别是着重培养学生“实践能力和创新能力”实践教学的内容和思路。
2、电子信息类专业实践教学环节
电子信息类专业要求学生实践动手能力强、适应相关岗位技能和创造性需要，实现这个培养目标就必须有合适的实践教学来支撑。坚持“以就业为导向，以服务为宗旨，以社会需求为目标，以技术应用能力培养为主线”，循技术、能力培养的规律，使实践教学和理论教学有机地融为一体，通过各类实践教学环节，采用创新的技能培训模式，使学生技能的培养依托行业、企业，靠近市场，循序渐进，让学生学习掌握融入行业和市场主流的实用技术，构建以职业能力和综合素质培养为目标的实践教学体系。
2.1电路电子实验。对学生的基本实验技能完成训练，主要掌握基本的电子仪器仪表的使用，电路性能指标的测试方法和数据分析的能力，养成正确的实验方法和撰写实验报告的能力。
2.2专业基础课程设计。在学生完成电路电子实验后应进行相关专业基础课程的课程设计，进行课程设计的主要目的是让学生掌握某一个相关题目的设计，由教师给出课程设计题目或经教师审核的自选题目，题目确定后经电路设计、电路安装和调试、撰写课程设计说明书和答辩环节，达到课程设计的目的。在课程设计中一定不能采取“纸上谈兵”的办法，既只让学生撰写课程设计说明书的方式，如采取这种方式就不能达到让学生把理论知识应用到实践当中的目的。
2.3EDA软件应用培训。随着EDA软件的普及，现在的电路设计和调试可以通过各种EDA软件实现，对学生进行EDA软件培训可以提高学生应用软件能力和提高效率。
2.4专业技能培训。专业技能培训针对当前电子信息领域应用广泛的技术进行系统培训，此项培训可提高学生应用能力，专业技能培训可包括单片机应用培训、嵌入式系统培训、PLCD和FPGA培训等。毕业设计环节是整个实践教学中非常重要的环节，毕业设计必须以实际应用为选题依据，突出专业的应用特点。
2.5毕业设计。毕业设计既是对学生设计和应用能力提高，也是对前一阶段实践教学效果的检验，毕业设计阶段必须要求学生完成实际电路设计制作或完成电路仿真测试，不能只做理论分析，否则不能体现应用型人才的培养特点。
3、双师型教师队伍的培养
为了提高实践教学质量，突出办学特色，提升教师的教学水平，专职教师除了承担理论教学工作之外，还参与电路电子实验、电子线路课程设计、专业技能培训和毕业设计等的各个实践教学环节。专职教师要按照各实践教学环节的管理规范，积极承担实践教学工作，努力完成各项实践教学任务。在完成实践教学工作情况，自编多种实验指导书、培训教程、指导专业设计竞赛等。
4、完善实验实训室建设
电子信息实验实训室能够承担电子信息专业的基础实验实训，专业培训，并为其他相关专业的电子专业技术实验实训。此外注重自制实验实训设备研制与应用，可以节约实验设备的投入，提高教师的实践能力，提高实践教学效果和加强对实验设备的维护。
5、加强实践教学的管理
5.1建立健全各项规章制度。建立完善各种规章制度，使各项工作有章可循，有据可查，责任分明。实验室建立各项规章制度，如：实验教师岗位责任、学生实验守则、实验操作规程、实验室安全防范条例等。同时按仪器设备的档次价格，建立完整的技术档案，相关的帐、卡、册及仪器设备的使用情况登记簿。
5.2做好实验教学安排。在实验教学中，为保证教学任务的完成，针对每门课程的进度做好实验的安排，最大程度保证理论课和实验课的同步进行。每门实验实训课都有一到两名教学负责该项课程的课程表安排和实验内容的制定，以保证实践教学的正常进行。
5.3做好实验考核。学生通过各种教学实验而获得实验能力的培养，学生在实验过程中既要掌握仪器的安装、调试和使用，实验的操作和测定，实验数据的处理和分析；又要能独立操作获得正确的实验结果，而后者更为重要。每次实验都要求有原始实验数据，保证实验数据的准确性，作为实验成绩评定的基础。因此，教学实验的考核应当与理论课的考核有所区别。在教学实验课中，要对学生实行全面考核，做到平时成绩和期末考试成绩相结合。
5.4做好实践教学的总结。为总结提高实验教学质量，对实验教学效果应进行调查和研究，着重对学生实验能力培养的调查。每次实验结束，由实验实训负责教师和上课教师对实验进行总结，针对实验实训内容、教师讲授情况和学生的反馈，及时调整实验内容和教学方法。能够使实验教师在改进实验教学时有较准确的依据，并能使实验教学管理工作的改进建立在可靠的基础上。以改进教学方法和实验教学的管理，提高教学质量。
6、通过参加专业竞赛提高学生实践和创新能力
在应用型院校中，培养学生主动探索、主动学习的能力尤为重要。专业竞赛具有良好的导向性，注意基础理论知识与综合能力的结合、设计计算与制作测试的结合，技术基础与多专业内容的结合，传统器件与新型器件的结合。
7、电子信息类实践教学的思考
7.1如何把电子类课程理论课和实践课程进一步融合，提高教学效果。
一、在《电子线路板设计与制作》课程教学中引入项目教学的必要性
《电子线路板设计与制作》是应用电子技术专业的一门核心课程，是专业技能培养与职业素质拓展的重要环节。本课程主要以企业真实电子产品的设计与制作任务为载体，面向应用电子技术专业的电子线路板生产、电子生产工艺管理、产品研发助理等岗位设置的课程。本课程重视学生在校学习与实际工作的一致性，根据学生特点、课程目标和校内外教学条件，在教学实施过程中为了更好地提高本课程的教学效果，有针对性地采取集中教学、分组实施、工学交替、任务驱动以及项目教学的组织形式。通过不断加强学生实践技能训练，实现高职教育高端技能型专门人才的培养目的。
项目教学法起源于美国，盛行于德国，适合于高职教育。所谓项目教学法是指将传统的学科体系中的知识内容转化为若干个教学项目，围绕着项目组织和展开教学，使学生直接参与项目全过程的一种教学方法[1]。学生在完成指定学习项目的同时，应用相关知识，在实践的第一线培养解决问题的综合能力。在项目教学中，学习过程成为人人参与的实践活动，注重的不仅是最终结果，而是整个项目的学习和完成过程。学生在项目实践过程中，理解和把握课程所要求的专业知识和技能，体验创新的艰辛与乐趣，培养分析问题、解决问题的能力及协作能力和团队精神等。针对高职学生的职业要求，《电子线路板设计与制作》课程的项目教学，主要以培养学生的创新能力和创新精神、良好的职业发展能力为主旨，以行业科技和社会发展的先进水平为标准，充分体现项目教学的规范性、先进性和实效性。
二、基于项目教学的《电子线路板设计与制作》课程设计的理念
（一）开发校企合作的项目化课程
高职院校的社会功能是服务社会地方经济的发展，其主要方式是进行校企合作培养行业以及社会经济发展所需要的高端技能型专门人才。因此，在学生的专业核心能力的培养方面一定要能够坚持基于行业企业的典型工作任务来实施教学。本课程通过对行业企业的典型工作岗位的调研，整合了电子行业对于人才专业技能以及综合职业能力的各项要求，通过学校教师、企业专家等进行深入研究与探讨，共同开发了适合学生学习，满足企业职业技能需求的六个学习情境，形成了完整的项目化课程。
（二）构建工作过程行动导向教学模式
在《电子线路板设计与制作》课程的教学模式中，采用了基于工作过程行动导向的教学模式。课程设计的学习情境内容都是来源于企业的实际产品的开发与制作过程。在教学过程中，首先应用项目设计任务书的形式对学生进行项目任务的布置以及任务分解。按照资讯、计划、实施、检查、评价的步骤进行电子产品的设计。然后通过对产品的功能需求分析，对设计的任务进行直观的理解，根据设计产品的特征进行产品设计的计划，并根据计划进行任务实施，在规定时间内设计完成的产品通过自查、互查以及教师查阅的方式进行产品功能的检查与分析，最后进行项目实施结果的评价分析，总结本次项目设计的得失以及完成情况等。实践证明，其构建了完整的工作过程行动导向教学模式，教学效果显著提升。
（三）推进学生为主、教师为辅的教学过程
在《电子线路板设计与制作》课程教学过程中，坚持教师主导、学生主体的教学理念。在电子产品的设计与制作过程中，教师主要是引导学生进行项目任务的分析，进行设计流程以及设计工艺的指导。对学生设计过程中的重点难点进行剖析，对设计中的相关注意事项进行总结归纳等。
（四）工学结合提高学生的综合职业素养
在《电子线路板设计与制作》课程实施项目教学过程中，引入了企业的实际产品，如通过脉冲点火器的设计与开发，培养学生进行单面板绘制的专业能力，通过欧式电烤箱的线路板设计，培养学生进行双面线路板设计所需要具备的工艺理念，而相对比较复杂电子产品单片机最小系统的电路设计，培养学生解决实际工业产品设计的综合职业能力。
三、基于项目教学的《电子线路板设计与制作》课程设计的内容
为了保证学生今后就业时能够很快胜任应用电子专业技术岗位的需求，在教学实施过程中以教学效果最优化为目的，以产品的设计与制作过程为导向，紧密结合应用电子专业人才培养方案，在与校企合作的技术专家经过反复研讨后，选择了贴近合作企业实际的6个典型项目作为教学内容，项目教学规划如表1所示。设计6个学习项目的最终目的是为了实现学生。
四、基于项目教学的《电子线路板设计与制作》课程设计的效果
通过项目教学法在《电子线路板设计与制作》课程中的实施，教学效果显著提高，一方面由于教学情境内容都是采用企业的实际产品，充分调动了学生学习的积极性和激情，学生电子产品的设计与制作能力得到明显增强。另一方面由于采用企业典型的工作任务，学生在学习过程中能够掌握实际的电子产品的开发流程、生产工艺以及设计技巧等，对于学生综合职业能力的培养具有一定的现实意义。
1.设计题目及内容的改革
对于“电子技术课程设计”题目的选择尤为重要。首先，设计的题目要够多，这样学生的可选择性才够大；其次，设计内容要新颖有趣，有一定的使用价值，每个题目都可以巩固学习电子技术课程重要的知识点，比如：电压超限报警电路的设计可巩固学习比较器和555电路以及各种逻辑门的使用；编码电子锁的设计可巩固学习触发器和门电路；多路数据巡回检测电路会用到包括寄存器、计数器、数据选择器和数据分配器等多个中等规模集成电路的内容；广告灯控制电路包括了可逆计数、逐位显示和蜂鸣报警电路等单元部分，会用到显示译码器、计数器和555电路等电子知识。指导教师在告诉学生设计题目的同时还要把实验室的现有资源给学生讲清楚，学生可在这些限定的条件下进行设计，比如：实验室可提供的触发器只有D触发器，逻辑门只有与非门。这样，学生在设计过程中用到其他的触发器和逻辑门时可以相应地改成实验室已有的器件。这就要求他们要熟练地掌握课本上的理论知识，能够随机应变。当然如果实验室确实无法提供器件，也要鼓励学生自己去购买，这使得他们熟悉了更多新型电子器件的规格和功能，提高他们亲历亲为的能力和学习兴趣。
2.预设计方案的确立
进行预设计时要鼓励学生用模块化的分析和设计方法进行设计。学生通过查阅资料，根据设计要求自行确定实施方案，给学生提供更大的自，使学生能够相对独立地进行实践，充分扬其所长。由于学生受到知识面的限制和其他主、客观原因的影响，初步的设计方案难免存在遗漏和错误，教师要对学生的设计进行把关，保证他们的设计能实现基本功能。同时，也可通过集体答疑的方式组织学生公开讲解设计方案，让学生互找问题、讨论解决方法，从而达到优化设计方案的目的。这些方法增强了教学的互动性，同时也为学生提供了充分发挥个人能力的空间，调动了学生们学习和创作的积极性。初步的设计方案确定以后就要进行仿真实验。Multisim是非常适合模拟/数字电路仿真的软件，它提供了大量的仿真元件模型，且仪器仪表种类之多是很多电子实验室无法比拟的。通过Multisim进行功能仿真可以发现一些设计中存在的问题，进一步优化设计方案，同时增强了学生学习的兴趣，加深了学生对理论知识的理解，提高了学生的实践能力，也使学生掌握了电子仿真软件的使用方法，为后续课程学习打下良好基础。最后，学生把初步的设计方案上升到理论的高度，写出一份详细的预设计报告，包括设计题目、设计任务、总体方案的设计、单元电路的设计、元器件的选择与参数计算，画出总体电路图，列出所用元器件的详细列表和参考文献。这样，做到设计思路清晰明了，为后面的安装调试做好充分的准备。
3.安装调试
按照自己的设计方案进行安装调试，是学生非常期待也是最能得到满足感的一个环节。按照预设计报告中元器件列表领取器件，然后分模块进行安装。在这个环节指导教师要引导学生注意整体布局的美观、规范，比如：电源线和地线要分开，各成一列，并分别用不同颜色的导线进行区分。在确定安装无误的情况下进行通电调试。在调试阶段，有些学生只要发现实验结果不对就手忙脚乱无从下手，指导教师要引导学生从信号输入的一端开始逐个模块进行调试，排除故障的方法要从大范围到小范围，最终找到故障的确切地点。在调试过程中要启发学生自己查找、分析原因，找到解决的方法。通过调试使学生加深对电路工作原理的理解，学会调试电路查找故障的方法。调试完毕后，不要马上拆线交给老师完事，指导老师要鼓励学生用调试好的电路做实验，例如：可以对单元电路的输出进行实际的测算，并跟理论分析结果进行比较，进一步理解电路的特性。这样做可以通过课程设计为学生提供锻炼的平台，提高学生的实践能力和学习积极性。
4.撰写总结报告
总结报告是学生对课程设计全过程的系统总结，不能等同于平时的实验报告，因此，学生应按规定的格式进行书写。总结报告的图纸要规范，所有图纸都按工程设计标准严格要求。这样可提高学生的方案表达能力、工程制图能力和科技写作能力等基本综合素质，为毕业论文的书写打下基础。
5.建立完善的成绩评定体系是保证课程设计教学质量的关键
在注重结论正确的同时，应该强调整个设计方案实施的全过程。成绩评定包含五个部分：一是预设计方案的正确性与合理性及仿真的结果，占总成绩的25%；二是实验动手能力（包括安装工艺水平、仪器使用、调试过程中分析和解决问题的能力以及创新精神等），占总成绩的30%；三是学生的答辩情况，占总成绩的10%；四是设计过程中的学习态度、工作作风和科学精神，占总成绩的10%；五是总结报告（包括方案的论证、调试过程中出现的问题及解决方法、数据处理、结果分析、收获和体会等）占总成绩的25%。这样一种相对完善的成绩评定体系使学生在课程设计的任何一个环节都能认真对待，提高了学生学习的积极性和主动性。
二、改革的效果
1.培养了学生对设计性实验的兴趣，增强了学生动手实验的信心由于设计题目与实际紧密联系，充分调动了学生的学习热情和自觉性，学生在独立完成电路后兴奋不已，很多同学对自己设计并调试成功的电路爱不释手。
2.提高了学生多方面的能力在动手实践设计过程中，学生们从通过查找资料给出预设计方案到互相配合着进行安装调试，最终得出实验结果，每一环节都发挥了他们的主动性和创造性，提高了分析和解决各种问题的能力以及相互合作的能力。
三、结束语
［关键词］课程设计；电机调速；工程教育认证；新工科
一、背景
国内的工科教育先后经历了20世纪50年代的“技术范式”、20世纪80年代的“科学范式”以及20世纪90年代的“工程范式”。2006年我国启动工程教育专业认证，对工程技术人才培养模式提出了更高的要求。中国工程教育认证协会于2012年7月重新修订了《工程教育专业认证标准》，其认证的通用标准以“学生”为中心，强调达成度过程评价和持续改进[1]。2017年2月，教育部高等教育司了《关于开展新工科研究与实践的通知》，明确指出新工科项目的开展与实施应当围绕工程教育改革的新理念、新结构、新模式、新质量和新体系进行[2][3]。同时，电气化是20世纪最伟大的工程成就；进入21世纪后，电气化向更宽更深发展，并且直接面向智能制造。电机调速与控制[4][5]是电气工程及其自动化的专业课，掌握各种类型电机的调速原理，对学生毕业参与机器人、数字机床等智能制造领域工作有极大的帮助。加强实践环节是工程教育认证的迫切要求，没有实践的理论是苍白无力的，同时也难以被学生深刻掌握。电机调速与控制课程对应的课程设计可以帮助学生将所学的理论知识用于实际的工程活动中。华侨大学电气工程及其自动化专业已于2019年通过工程教育认证受理，在此之前便以工程教育认证为指导思想，对电机调速与控制课程设计进行了改革探索，旨在增强所培养学生解决复杂工程问题的能力。
二、现有课程设计存在的问题
电机调速与控制课程设计是电气工程专业的一门重要实践课，可以加深学生对课程基础知识的理解，同时也能提高学生运用知识和实践的能力。而传统的课程设计教学方式如下：在两周内布置课题任务，给定目标电机参数，学生通过MATLAB仿真软件，设计其闭环控制方式与整定环路参数。这种教学方式的弊端在于：（1）教学与学生实施安排过于集中：此前的课程设计一般安排在理论课程知识教授结束后的两周内完成，学生尚未对理论知识充分理解，并且短时间内难以建立与工程的联系，实施的效果不佳。（2）课程设计题目固化：此前课程设计一般由电机调速与控制原理教材上的例题改编，设计题目较为固定，或者只对其中的电机参数、控制结构简单改动，学生的设计一般可以参考往年学生留下的模板，甚至有照搬现象。因此在设计过程中，学生并没有真正理解电机控制原理，从而导致课程设计流于形式，无法达到考查的目的。（3）课程设计使用的设计工具单一：在电机调速与控制的课程设计中，虽然借助了计算机辅助仿真软件MATLAB，但是单一的设计工具限定了学生发挥的空间；并且在将来学生走向科研、工作岗位后，使用的开发工具可能有所不同。（4）课程设计脱离工程实际：此前的课程设计先通过理论计算进行电机控制系统的参数计算，并在MATLAB仿真软件上进行模型验证。学生完成课程设计后仍无法理解实际工程中的电机调速系统是何种形式，其控制系统载体以及软件实现又是什么样的，因此并没有真正打通理论和工程实践这条通路。（5）课程设计缺乏交叉融合：众所周知，电气工程是一门交叉融合的综合性学科，电路、模拟电子、数字电子、电力电子此电类课程是本专业的基础课程，电机调速与控制是在此类课程基础上的专业应用型课程。但是配套的课程设计并没有真正实现电类课程的融合，学生在课程设计实施完后，并不能很好地掌握如电子元器件的使用、电力电子拓扑的选取等内容。针对上述问题，为了适应工程教育认证以及新工科学科建设要求，加强学生理论知识和实践能力的联系，以及提高其解决复杂工程问题的能力，笔者提出了一些措施对电机调速与课程设计的教学进行改革。
三、教学改进措施
（一）教学组织的改革
传统的电机调速与控制课程设计实施安排过于集中，且与日常教学相脱节，学生在学习理论知识后不能马上通过实践巩固，不能较好地达到课程设计应有的效果[6]。针对该问题，将课程设计实践环节按照工程项目管理中的任务目标分解的方式，结合到理论课程的教学工作中。在学期开始时即布置总体设计任务，并且在理论课程各个章节讲授中布置分解任务，如讲授绪论，可让学生开展关于目前工业应用的电机及其驱动器的调研，了解关于驱动器拓扑及功率器件型号、控制板和驱动板的器件选型等方面内容；在较宽裕的学期安排中，可提前布置学生熟悉相关的仿真软件以及电路设计软件；在讲授第三章关于转速电流双反馈电机调速系统时，布置的作业可与学生要开展的设计题目结合，学生在理论课程学习时可完成参数计算，减轻之后的设计工作量。通过这种以学生学习为中心全周期的工程实践培养模式，既加深了学生对理论知识与课程设计实践的关联性，同时也使得整个课程设计开展在相对轻松的氛围下进行。
（二）课程设计题目的改革
在课程设计题目的改革方面，经过高校教师、企业专家共同参与的培养方案修订研讨会，将课程设计名称变更为基于电路设计软件的电机控制系统课程设计，并以学生发展为中心，设计具有挑战性的教学目标和教学内容，使实践教学内容与时俱进。课程设计的目标为中小型直流、交流电机控制系统设计驱动电路，通过设计掌握中小型电机驱动方法及电路设计软件的使用。在课程设计的目标对象电机上，与实际工程应用更加贴合，选取了工业制造应用的实际电机参数。要求学生根据电机的工作原理，分析电机驱动的基本形式，完成驱动电路的方案设计，主要包括：主电路拓扑、直流母线电压等级、整流电路、滤波电路、斩波电路、电流检测电路、转速/位置检测电路等，并利用辅助设计软件绘制驱动电路原理图、布板，撰写设计总结报告。报告内容主要包括：设计目的与要求、系统技术指标或设计要求、系统控制方案、器件选型、硬件工作原理及有关参数计算、主要参考资料及心得体会。差异化的课程设计题目，既可以让学生形成分组讨论，又不容易陷入固有模式。
（三）开发性的设计工具
此前的课程设计使用单一的设计软件，原因是课程设计题目和教学内容的局限性。由于改革了教学目标和内容，学生在课程设计实施过程中可使用多种工具，如参数计算与模型仿真时可使用MATLAB，硬件电路原理设计与布板布线时可使用AltiumDesigner、Protel、KiCad等，在虚拟仿真时可使用Protues，在控制软件设计时可使用Keil、CCS等不同处理器平台的开发环境。这种开发的方式，不强制学生使用何种工具进行开发，可以激发学生探索的热情，开展自主性深度学习，并投身到更具挑战性的工程实践中。
（四）与工程实践接轨
课程设计的改革在专业基础上，结合新工科发展趋势，注重学科交叉和综合性；在理论学习基础上，加强学生动手方面的训练，增强学生工程、成本和项目管理意识，提高学生解决复杂工程问题的能力。例如，通过课程设计期望学生掌握电机调速系统的功能需求、标准、电路设计与器件选型以及控制算法仿真和软件编写；并熟悉项目开发的一般流程、工程文档的编制。课程设计不仅可以增强学生的动手能力，也在一定程度上增加了学生的行业认知，毕业后可更快地投入工作中。
（五）注重专业融合
课程设计的改革，更加注重专业内的融合[7]。如在电机调速系统拓扑的设计上结合了电力电子技术课程中的PWM变换器与逆变器部分；在硬件设计上结合了模拟电子线路与电路；在数字化控制技术方面，对于微处理的应用结合了数字电路与单片机应用技术；在电机控制软件的实现上，结合了自动控制理论内容。通过一个完整的实践训练，学生能更加理解专业内课程的联系以及其应用场合，并且能够以学习效果为中心，进行有效检验与实施，并形成性教学评价。
四、实施效果
本课程设计从教学组织形式、教学目标、教学内容等方面进行了改革，并从2018—2019学年起在电气工程及其自动化专业2016级两个班进行了试点，至今已开展实施2年，学生的评教有显著提高，相应的理论课程的学习效果也有所提高，学生的动手与工程能力也明显提升，学生去往相应的工作单位已初步具备行业认知，可以更快融入工作。图1、图2为学生开展课程设计提交的PCB设计图与硬件设计原理图。
五、持续改进
关键词：电子信息工程；实践教学；课程设计；创新应用型人才
一、引言
近年来，随着信息技术的快速发展和广泛应用，信息产业在国民经济的发展中起着越来越重要的作用，与人们的生活变得越来越息息相关。与此同时，企业及社会对电子信息类人才的需求在不断加大，且对电子信息类人才的培养提出了新的要求和标准。具有良好的理论基础，能够融会贯通，实践及动手能力优秀的应用型、复合型及创新型人才越来越能得到企业的青睐和社会的认可。然而，长期以来由于受教育理念、管理模式、教学方法等因素的影响，在我国的高等教育中，往往对大学生动手能力及创新能力的培养不足，大学实践教学一直是我国高等教育的薄弱环节。这种传统的培养方式和模式已经不能适应国家提出的大众创业和万众创新的发展战略对人才的要求，因此对电子信息工程专业学生的实践动手能力及创新能力的培养变得更加重要和紧迫，对该专业实践课程体系建设的探讨和研究有着非常重要的意义。
二、专业培养目标及教学现状
电子信息工程专业是我国高等教育中普遍开设的重要本科专业，其主要目标是培养学生适应社会发展需要，在电子信息领域掌握扎实的基础理论和基本技能；具有兼顾软硬件基础、较强的工程实践能力；具有在信号与信息处理、信息获取与检测等领域从事设计与开发的能力。但是，由于传统教育教学的惯性，毕业生大部分都是理论有余，实践动手能力不足，工程应用能力欠缺，企业所需人才的素质培养难以在教学过程中得以完成和实现。现阶段，在电子信息工程专业的教学中普遍存在以下几方面问题。1.教育教学理念陈旧，重理论轻实践。教学过程中，无论是培养方案的制定，教学计划的落实，还是教学过程的开展，都过度强调理论知识的重要性，而对相应课程的实践教学重视不足。2.专业知识内容更新较慢，与企业需求脱节。当今，电子信息行业正在飞速发展，知识更新换代的步伐也在加快。然而教学过程中相关专业课程的知识内容陈旧，讲授内容更新较慢，且相关课程教师与业界企业联系较少，对企业对人才需求的认知不足，导致人才的培养与企业对人才的需求脱节。3.实践教学环节薄弱，不能做到多课程知识内容相融合。由于硬件平台更新速度和信息技术发展速度不匹配，导致在实践内容的设置上应用性不强，与企业所需技术及技能相脱离。
三、课程设计环节在实践教学体系中的强化
针对电子信息工程专业的人才培养目标和教育教学现状，不同的高校也都在采取相应的措施来改进教学、改进人才培养的模式，力争人才培养最大可能地满足企业及社会对人才的需求。同时，不同高校也都在改进、优化自己的实践教学体系，强化实践教学在人才培养过程中的作用，以期取得最好的人才培养效果。结合本校的发展定位及电子信息工程专业的教学特点和人才培养定位，在应用型、复合型、创新型人才培养目标的指导下，我们在人才培养的过程中，加强对学生实践动手能力及工程实训能力的培养，对实践教学进行改革以构建多元化的实践教学体系。实践教学改革的关键是教学内容的改革，在实践教学体系建设的过程中，结合本校的特点，并汲取和爱尔兰塔拉理工学院合作办学的经验，电子信息工程专业对课程设计环节进行了强化，加强其在实践教学过程中的作用，提升其在实践教学体系中的重要性，进而优化实践教学体系的建构。课程设计共包括四个，分别在第四至七学期进行，具体每个课程设计的内容、要求、侧重点、涉及课程等分别如下。1.课程设计I面向人群：二年级第二学期的学生。题目：（a）音响放大器的设计；（b）增益可自动变换的放大器设计。本课程设计题目及功能要求可根据指导教师的要求适当做调整，学生根据自己的兴趣从两个题目中选择一个。本课程设计在第四学期开设，要求学生运用分立元件及集成芯片实现设计题目所要求的功能，其主要侧重于对电路分析、数字电子技术和模拟电子技术等专业基础课所学知识的综合运用，重点在于培养学生进行资料查阅、电路设计、电路调试及报告撰写等方面的能力。2.课程设计II面向人群：三年级第一学期的学生。题目：（a）温度湿度检测系统设计。（b）高效率DC-DC开关电源设计；（c）四旋翼飞行器设计。同课程设计I一样，题目及功能要求可根据指导老师的要求适当调整，两个题目学生二选一来完成。本设计是在学生学习完单片机原理及应用这门课程之后开设的，主要是侧重于带控制器（单片机）的小型电子系统的设计、仿真以及系统功能实现，旨在强化学生对控制器硬件资源的应用及辅助电路的设计，并加强对学生程序设计能力的培养以及软硬件系统的协同调试能力的训练。3.课程设计III面向人群：三年级第二学期的学生。题目：（a）基于Hi3516C的运动目标检测系统设计；（b）基于单片机的六自由度机械臂控制系统设计；（c）基于WIFI模块的无线数据传输系统设计；（d）电动汽车的控制系统设计。本课程设计是在单片机原理及应用、DSP原理及应用及EDA技术等课程均讲授完后，在第六学期开设，设计过程中学生可根据自己的学习情况自行选择所应用的控制器（单片机、DSP或FPGA）。课程设计题目朝多样化和趣味化演变，能够更好地激发学生的专业兴趣和学习热情，学生可以根据自己的兴趣爱好以及将来的发展方向选择设计题目，同时对某些难度大且功能多的设计题目允许学生组成团队来完成设计工作，这可有效促进学生集思广益、取长补短、互助进步，并有效锻炼学生的沟通协调及团队协作能力。4.课程设计IV面向人群：四年级第一学期的学生。该课程设计是在完成所有专业基础课程、专业理论课程及嵌入式系统设计课程后在第7学期所开设的，该阶段不再采用统一布置设计题目集中指导的方式，而是把每位学生都分配给一位专业指导老师，设计题目由指导老师和学生共同协商确定，并要求其有一定的难度和综合性。该阶段的课程设计主要侧重于对学生所学专业课程的整体掌握能力、所学专业知识的综合运用能力和独立完成系统设计的工作能力的培养。从选题、设计方案确定到具体软硬件功能实现等环节，都需要学生自行查阅资料进行学习、验证和设计来完成。以上四个课程设计由易到难、由简到繁、逐步递阶，由专业基础课知识的运用逐步过渡到专业课知识的综合运用，由基于分离元件的简单系统设计逐步过渡到基于控制器的片上系统设计，这极大地锻炼了学生对专业知识的综合运用能力和实践动手能力，有效优化了电子信息工程专业的实践教学体系，是实现应用型、复合型、创新型人才培养体系结构的重要组成部分。
四、总结
课程设计实践教学环节的开展，将专业理论授课与实践应用有机地结合起来，且将不同课程知识的应用串联起来，做到了课内多知识点融合，跨课程知识综合，并逐渐构建了学生的专业知识体系层次与结构，为专业知识的综合掌握及应用创造了条件，为应用型、复合型、创新型人才的培养提供了保证。经过多年的发展，我校电子信息工程专业的实践教学体系已经逐渐完善起来，取得了良好的教学效果，人才培养质量得到大幅度的提高，越来越得到用人企业及社会的认可。
作者:李义丰 褚御芝 朱晓梅 包亚萍 单位:南京工业大学计算机科学与技术学院
参考文献：
[1]潘宇,李伟.电子信息工程专业创新型人才培养模式的研究与实践[J].白城师范学院学报,2014,28(5):25-27.
[2]宋跃,杨雷,杨杰等.电子信息工程专业实验实践体系的创新与实践[J].东莞理工学院学报,2014,21(1):95-98.
[3]鲍玉军,黄文生,钱显毅等.适应“卓越计划”培养模式的电子信息工程专业教学探讨[J].常州工学院学报,2014,27(6):64-68.
关键词：案例教学 子项目 教学设备
中图分类号：G64 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2017）02（c）-0204-02
电子技术实验及实践课程是实践教学环节的重要组成部分，其中数字电子技术实验及电子技术课程设计能够很好地培养锻炼学生的实践动手能力。因此，在培养学生学好电子技术理论知识的同时，更加重视电子技术实验及课程设计的实践性。传统的电子技术实践教学以实验项目为载体，目的是使学生掌握集成常用集成芯片的使用方法，以及一些经典电路的设计方法。然而学生掌握的知识是若干个分散的知识点，在学习完该门课程后不清楚如何学以致用，在后继的课程设计或实际应用中往往一头雾水，无从下手。为了增强学生对知识的综合运用能力，更好的学以致用，此设计提出以一种实用的大型电路为主线贯穿整个实验过程，将其拆分为若干项子电路形成单个的实验项目，即将一个大型电路拆分为一个个单独的功能模块，每个模块为一个实验项目，所有项目组合起来即是一个实际电路。
1 设计方案
1.1 教学内容的设计
教学内容从集成芯片的使用，到简单电路的设计以及最后综合电路的搭建。以一种实用的大型电路为主线贯穿整个实验过程，将其拆分为若干项子电路形成单个的实验项目，形成了从易到难，从单独知识点的学习到知识点的综合运用，从注重知识的验证到注重应用能力的培养，循序渐进、逐次提高的教学过程。以交通灯的设计为例说明的教学内容的安排以及与之前传统教学的比较，如图1所示。
由图中可以看出，新的教学内容涵w了传统的教学内容，对经典知识点的教学并没有删减，而且以案例贯穿整个实验，等最后联调及功能实现时学生会发现自己完成了一个复杂的电路设计。再通过教师的总结回顾，学生将掌握设计的整个过程，更有利于培养应用型技术型人才。
1.2 教学设备的设计
设计一个基于案例的电子技术实践教学设备，该设备包含固定单元和与之匹配的若干个可拆装单元，固定单元中包含常用的电路模块，如逻辑电平开关、数码显示部分、蜂鸣器、可调频率时钟脉冲模块等等，可拆装单元根据不同集成芯片的种类及特点，可独立或与其他单元共同承担2-3个实验项目或承担一个课程设计案例，另有一个单独模块包含常用的电阻电容电感等常用元器件。部分原理图如图2所示。新设备能够完成常规实验，课程设计，也可以完成自主设计，学生和教师可以在此设备上验证自己设计的电路。
2 结语
该设计教学内容新颖，以实用的案例为引线，贯穿整个实验教学。选取契合理论教学重点的案例，并将案例的子电路分散在各实验项目上，顺利完成各个实验项目也就意味着整个案例的实现。理论、实验、实用相结合的形式不仅提升学习的趣味性，也能够让学生更好的把握知识间的内在联系。
参考文献
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[2]涂用军，王红梅.电子电路绘图与制版项目教程[M].北京：电子工业出版社，2011：109-120.
黄 焰
[摘 要]针对高职（光电探测与处理技术）课程，编写适合高职教学的教材，以典型实用电路作为项目引导，以学生动手完成实践项目作为学习任务，并将课程知识重点贯穿其中。学生分组完成实践项目，学习项目对应的课程知识点，达到知识与技能双提高的人才培养要求，同时锻炼学生的团队合作能力。
[
关键词 ]项目化教学；光电探测；分组实践；课程设计
中图分类号：G642 文献标识码：A文章编号：1671-0568(2014)35-0077-02
基金项目：本文系2011年武汉市市属高校科研课题“光电子技术专业核心课程‘光电探测与处理技术’的项目化课程改革” (编号：2011102)的科研成果。
《光电探测与处理技术》课程是高职院校光电子技术专业的职业核心课程。该课程围绕各种光电探测器件的工作原理，介绍各种器件的特性参数和使用方法。以往在讲授这门课程时，任课教师一般会着重讲解理论知识，并辅以课内实践教学。由于课程讲授内容与企业生产实际脱节，学生实践技能锻炼有限，这种教学方式已无法适应当前职业教育的要求。因此，笔者与教学团队的教师在承担该课程教学时，大胆采用项目驱动、分组教学的方式，编写了适合高职教学使用的教材，搭建了实践教学平台，同时增大实践技能学习在课程中所占比例，取得了较好的教学效果。
一、项目教学，教材先导
高职光电子技术专业办学历程较短，很多专业课程没有匹配教材，只能选用本科教材。《光电探测与处理技术》课程的本科教材都是大篇幅地介绍器件工作原理，相关参数的计算等，而对于器件实际应用的内容比较少，高职学生在学习时往往感觉内容枯燥、理解困难，导致学习效果较差。
为适应职业教育的要求，笔者与教学团队的教师编写了一本适合高职教学、以实践项目为引导的项目化教学教材——《光电探测技术及应用》。教材以使用各种光电探测器件组成的实用型电路为项目，见图1，针对各个项目中使用的光电探测器件展开课程教学。
选取教材中项目二内容进行具体说明：
项目名称：光敏电阻控制的夜明灯电路
项目分析：完成光敏电阻控制的夜明灯电路，了解光敏电阻在电路中的作用及控制方法。
相关知识：光敏电阻的工作原理、检测方法、特性参数。由光敏电阻组成的其他电路及分析。
在该项目中，首先以常见的夜明灯电路为例，介绍了光敏电阻在电路中所起到的控制作用。学生通过完成该电路的制作，可掌握光敏电阻在受光照与不受光照时对整个电路起到的作用。教材中选取的实践项目都是由易到难，突出实用效果。例如，在项目二中以直流控制的夜明灯介绍到交流电控制的夜明灯，并给学生留下开发空间，如何加入声控和温控的装置改进电路。学生在完善电路的过程中，既掌握了光敏电阻的工作原理，又掌握了其使用方法，还会在使用过程中对其进行检测，参数测量，将枯燥的理论教学融入实践教学，让学生更容易接受和掌握。
目前，教学团队还在开发与本教材配套的实践平台，将一些常见的电路集成化、模块化，让学生能够用最短的时间掌握器件使用方法，并且能够在该平台的基础上扩展其他的功能，将课本知识融会贯通，牢固掌握。
二、分组实践，小组测评
在课堂上以具体的实践项目作为课程学习引导，可以极大限度地调动学生的学习积极性，同时也可以将枯燥的光电探测器件工作原理的知识融入各种光控电路之中。《光电探测与处理技术》这门课程本来就是研究各种光电探测器件的实用性，以实现光控制电路和光测量电路。学生就业的对口企业大多以生产光电探测器件为主，而生产制造光控制电路和光测量电路的企业则比较分散，难以从对口企业中寻找合适的实践项目。教师在教学过程中，以光控制电路和光测量电路的基础电路为起点，并要求学生在实践平台的基础上扩展电路，实现其他的功能。表1为课程教学中建议学生完成的几组拓展性课程设计项目。
这八个拓展性课程设计项目使用了常见的光电探测器件，并实现了光控、测量、机械控制、显示等实用的功能。教师在课程初期将学生进行分组，要求学生根据课内实践项目，自主选取合适的课程设计，并自主完成电路。在实践的过程中，可参考教材中光电探测器件的选取规则及特性参数，并加以应用及功能扩展。
教师在课上仅给出课程设计项目的要求及达到的效果，不提供具体的电路图和器件参数，要求小组成员自己查找相关电路并进行设计。例如，第三个项目光控自动跟踪玩具小车电路，教师仅提出电路的设计指标，要求使用光敏三极管，完成小车行进过程中循迹功能。学生在自己设计电路的过程中，根据课上内容和相关资料中的光电探测器件特性参数的列表，选取合适的材料，实现电路功能。完成课程设计项目的过程，实际上就设计了一个小型光控电路，了解光控电路的基本组成和功能。有的小组还在教师要求的基础电路上实现创新功能，如有的小组还加上了热释电器件，做出了小车避人功能等，如图2所示为学生自主完成的一个智能小车，他们发挥自己想想象力，在小车上添加了各种功能，由简单的项目中做出创新，从复杂的项目中领会新知，极大限度地调动了学生的积极性，并能够全局把握，灵活运用各种光电探测器件。
由于现在课程教学仍然实行的是大班教学，教师将班级人员划分成四到五个小组，每个小组七至八名成员。每个小组每次理论课完成后要自行进行讨论，总结学到知识和遇到的问题，并由组长负责总结。课堂实践时，也是以小组为单位，每次完成相应的实践项目，并记录数据。课程设计项目由小组成员讨论，选择自己所要完成的设计项目。小组长进行分工，安排成员负责采购器件、查阅相关资料、完成电路设计及制作、检测的工作，最后以小组为单位进行总结报告。完成课内实践项目及课程设计项目必须由小组成员互相合作，每个成员必须按时完成自己的任务。
实践类项目的最终结果作为小组各个成员总评成绩的重要考核指标。每个实践类项目最终是否完成，或者是否实现全部的功能并不能作为最重要的考核标准。学生选择的课程设计项目有难有易，关键要看学生能否掌握光电探测器件的应用，是否有一定的创新与创造能力。同时，团队协作的能力也非常重要。
课程设计项目完成后，最重要的环节是要求学生以小组为单位进行讨论，并对自己完成的项目成功与否、成败关键在全班同学面前做出汇报总结。任课教师及其他小组的同学，针对其汇报内容及课程设计项目的完成情况为每个小组打分。每个小组的成员都要以背靠背的形式为自己组的成员进行评分。最终的评分成绩作为小组成员的平时成绩、实践成绩的参考依据。小组的每个成员对课程设计项目所做的贡献多少，付出多少，都会在小组互评之中得到体现。在完成课程设计项目的同时，巩固了在课堂上学习的理论知识，也锻炼了团队协作能力。
三、课程延伸，学生受益
通过课程中大量实践的锻炼，学生逐渐掌握了各种光电探测器件的应用方法，并且具备了一定的自主设计电路、制造电路的能力。有的学生将课堂上课程设计的热情延续到课后，自己在完成本组课程设计项目后，还做出了不少其他的光控电路，在日后完成毕业设计的过程中更为得心应手。图3为学生将课程中完成的智能小车进行改造，添加蓝牙无线遥控功能后的新型智能小车。在完成毕业设计的过程中，学生还自主学习了各种机械控制方法及编程语言，将本课程中并未涉及的知识，全方位的综合性进行应用。有的学生将自己完成的光控电路设计作品在自己的求职简历中进行展示，作为他们自主动手能力的佐证，这为
另外，在小组分工合作的过程中，锻炼了学生的团队协作能力，各取所长，努力完成实践项目的过程中增进了学生之间的感情，同时让他们知道自己在小组中承担的责任，这为他们将来走上工作岗位，如何与工作伙伴协作共处，打下了基础。
四、初见成效，持续改进
应该说，在项目化的教材引导下，学生能够由浅入深的接触到各种光电探测器件、光控电路、光测量电路；而分组课程设计的过程中，能够最大限度地发挥各个学生的主观能动性，将书本的内容融会贯通于各个实用的项目之中，让学生真正学会使用各种光电探测器件。课程教学的过程中，既锻炼了学生的动手能力，同时也增强了他们自主解决问题的能力，完成一个完整课程设计项目的过程也让学生收获颇丰。
（重庆三峡学院 重庆 404000）
摘要：针对单片机实训体系存在的理论与实践脱节、缺乏工程应用能力培养等问题，本文介绍了相关的改革情况。采用项目化模式组织理论教学和工程开发模式组织实践教学，将理论教学与实践教学紧密结合起来；改革单片机课程设计模式，增加课题宣讲、系统验收答辩等环节，促进学生动手能力及自主学习能力的培养；组建单片机兴趣小组及与大学生创新性实验的结合，促进课内外单片机学习的良性互动。实践证明，单片机实训体系的多层次多模块改革，提高了学生的应用能力及综合素质，改革经验具有一定的推广价值。
关键词 ：单片机实训课程；教学改革；应用型人才
中图分类号：G712 文献标识码：A 文章编号：1672-5727（2015）02-0060-04
作者简介：谢辉（1969—），女，硕士，重庆三峡学院教授，研究方向为工业测控系统的教学和研究。
基金项目：重庆市教委教改项目“单片机课程‘项目导向型’教学模式的研究与实践”（项目编号：113013）；重庆三峡学院教改项目“应用本科单片机课程实训体系的教学改革”（项目编号：JG120668）
一、现代工程对应用型人才的要求及现行教学模式的不足
现代工程对应用型人才的工程素质与实践能力的要求不断提高。工程素质是一个技术人员创新意识、团队意识及知识技能等的内化表现，实践能力则体现为一个技术人员分析问题、解决问题的外在执行力，二者相辅相成，是应用型人才培养的重要指标。高等院校工程教育是培养造就合格工程师的主渠道，需要每门专业课程理论与实践的有机联动，特别是实训课程的系统化培养。
单片机是现代测控的核心。“单片机原理及应用”是电子、机电等专业的一门重要的专业基础课，同时也是一门软硬件技术结合紧密、理论性与实践性强的课程。特别是单片机实训课程，是对学生进行专业的技能训练，巩固和加强所学理论知识，培养学生动手能力和工程素质的重要环节，与单片机理论课程具有同样重要的地位。
“单片机原理及应用”课程在我院开设多年，虽实践教学经验较丰富，但单片机实训课程体系还存在着很多问题，主要体现在以下几个方面：
第一，单片机实训课程与理论教学结合不够紧密。目前的单片机课程教学仍主要注重理论知识的传授，课堂教学以单元章节划分知识体系，课内实训以验证性实验为主，学生无法将理论知识与实训有机地结合起来。到了课程设计阶段，学生很难对实训课题有一个整体性的认识，不知道软硬件如何分工，如何开展模块化程序的编写。许多时候课程设计变成了教师做课题，学生只能做简单的电路焊接、程序录入等工作，没有达到培养学生应用能力的效果。
第二，实训课题与生产实际结合不够紧密。课程设计是学习单片机系统设计与开发的综合过程的重要环节，实训项目应该与生产实际紧密联系。但目前绝大多数的实训项目都主要停留在理论分析、绘制原理图、编写程序及电路板焊接等方面，对单片机系统在生产实际中可能遇到的重要问题如故障排查、系统优化、抗干扰、性价比等很少涉及。
第三，对学生实践能力与创新精神的培养不足。工科的学生最重要的专业素质就是实践能力与创新精神。单片机课程实训涉及电子、传感、程序设计及系统集成等多方面的知识，是培养学生专业素质优质的载体。但由于现行课程体系的条块分割，课程实训没有与课外实践及相关课程知识进行有机衔接。为保证课程设计在规定的学时内完成，实训项目往往省略了文献资料查阅、设计方案论证、任务分解及答辩等诸多步骤，直接给出一个可以完成的任务。这样，学生的实践能力很难有实质性的提高。
总体来说，现行单片机实训课程任务较单一、考核不够全面，对学生应用能力的培养还停留在较低的层面上。为促进学生实践动手能力的培养及工程素质的提高，单片机实训课程改革十分必要。
二、单片机实训课程体系的改革
单片机课程实训体系的改革，最重要的是通过理论课程学习及实践项目训练，使学生能站在工程应用的角度，更深入地理解单片机的理论知识，掌握单片机系统的开发流程，提高分析问题解决问题的能力，最根本的目的是培养良好的职业应用能力。为此，实训课程的改革主要做了如下几个方面的工作。
（一）项目化教学模式的构建
打破传统的理论教学与实践教学相分离的教学模式，将单片机课程规划为基础知识、单元技能及综合能力三个层次，采用项目化教学模式组织理论与实践教学。
根据电子信息应用本科的人才培养定位将课程内容进行优化重组，精心编选了6个非常贴近实际的工程项目，编写出版了相应的单片机项目化教材。每个项目就是一个相对独立的单片机应用系统，包含单片机的一个或若干个知识模块，从实现实用性、能力化的教学目标；每个模块又由一个或多个任务组成，将单片机应用技术的知识点、能力点加以整合和重组，贯穿在以职业能力培养为核心的工程项目中。
课程教学按照工程项目开发的模式，即“项目提出模块分解任务完成项目总结”的流程进行。如“单片机最小系统”项目是让学生理解单片机内部结构和最小系统的的简单应用，又将其划分为“51单片机初步认识”、“最小系统构成”、“流水灯控制器“、“简单程序设计”等几个主要任务，每一个任务就是一个或几个项目知能体系指标的具体体现。通过实物演示、多媒体授课及实验室任务程序的调试运行，将单片机理论教学与实验教学紧密结合。在每个任务的完成过程中，还有意识地通过实验思考题的形式引导学生进一步探索。如“彩灯控制器”，除常见的流水、追逐、跳跃等基本控制效果外，还引导学生思考多重跳跃、旋转及不规则闪亮效果，进一步思考更多LED组成点阵的控制方法，更深一层地思考I/O口不够用时的接口扩展问题及延时时间的控制问题；鼓励学生通过钻研教材及课余查阅资料提出想法，并将想法变成可行的系统设计框图；对一些技术难点留到课程设计阶段进行论证与解决。
（二）工程实践型课程设计的开展
课程设计是工科专业培养应用型人才的重要手段，也是单片机实训体系改革的重要环节，其主旨就是加强实训课题与工程实践的紧密联系，真正培养学生具备单片机系统设计开发的基础能力。课程设计改革主要做了课题论证宣讲、过程指导改革、规范设计报告及答辩验收等几个方面的工作。
1.实训课题论证与方案宣讲
课题论证是工程项目开发的一个重要环节，方案的优劣直接关系到后续开发难度、售后维护及产品性价比。在前期项目化教学的同时就有意识地引导学生开展横向与纵向的知识扩展，为课程设计做准备。如“数字电压表设计”横向的知识扩展包括不同种类A/D转换器的选择、显示器及键盘设计方案的比较，纵向的知识扩展包扩电压表量程的切换、电压表到万用表的转换，其他非电量，如温度、流量、湿度、压力的检测，从单机仪表到组网仪表的扩展等。在学生具备一定理论知识水平与实践能力的基础上，教师提出课程设计的要求，并给出相应的实训指导书，鼓励学生开始项目化小组筹备，寻找感兴趣的课题。教师指导学生到专业网站查阅资料、下载模块。必要的时候，还可以思考题的形式让学生写一份相应的文献综述。
课程设计阶段的第一个任务就是实训课题方案论证，要求以小组为单位充分讨论，进行一次公开的课题论证宣讲。宣讲内容主要包括设计方案选择、设计框图、系统原理说明、拟达到的技术指标及及拟解决的关键问题等。教师会在此过程中检查学生的前期准备工作，包括相应芯片数据手册、设计参考范例等，指出设计方案的优点及不足，对可能遇到的设计问题给出参考意见，要求针对方案宣讲中发现的问题再修改整理。如常做的“温度控制系统设计”，要求每个课题组明确控制背景、控制精度，进而选择合适的温度传感器与A/D转换器，鼓励学生选择性价比高的芯片，如内置A/D转换器的单片机，串行总线传输的小尺寸贴片封装的芯片，或一体化的数字温度传感器等，提示学生注意温度是大惯性控制量，需要一定的算法处理以提高控制精度。通过课题论证宣讲过程的训练，可让学生切实感受到工程项目开发的严肃性及系统性，意识到前期准备及系统规划的重要性，从而更全面深入地思考与解决问题。
2.项目化小组的开发过程训练
课程设计以贴近实际的项目化小组的方式开展。根据课题工作量的大小及各自的兴趣爱好，3~4人组成一个项目小组进行系统设计，包括硬件原理图设计、控制程序编写及调试、系统仿真验证及实物制作等。项目小组的形式既能发挥不同学生的能力优势，又有利于锻炼学生的团结协作及产品竞争意识。课程设计强调系统的整合及实践能力的培养，如管理程序编写、系统调试、故障排查、性能优化等，使其更贴近工程实践的开发过程。整个课程设计过程给予学生充分的自主学习与实践探索的机会，从而最大限度地调动学生的学习积极性，教师主要起到启发、把关和解决一些棘手问题的作用。对学生解决不了的难题，教师提出自己的观点和看法，必要时指导学生进行软硬件调试，观察实验现象，从而引导学生向正确的方向发展。如所做的“16×64点阵控制屏”，最先驱动方式是采用串行移位寄存器控制。当做16×16点阵实验时，一切正常，但扩展到16×64点阵，进行字幕左右移动时，会出现重影，通过教师指导及实验验证，确定是串行驱动方式带来的问题，改为并行驱动方式后，很好地解决了该问题。
3.规范设计报告及验收答辩
课程设计后期主要完成设计报告写作及实物验收和答辩。通过这些手段促进学生更全面深入地掌握项目开发各方面的技能。
（1）设计报告写作。进行设计报告写作培训，指导学生从课题任务、设计方案论证、设计内容、硬件及软件工作原理、系统调试、仿真及实物展示等几个方面进行阐述，并要求做实训总结，最后的附录按照规范格式附上完整的硬件原理图、元器件清单表、程序清单及实物照片，成为一份有价值的技术文档。通过培训，学生课程设计报告整体质量较好，报告言之有物、条理清晰、结构合理、描述完整，杜绝了原来抄袭芯片手册，缺乏实质内容的假大空形式。
（2）验收和答辩。原来的课程设计没有验收答辩这个环节，不利于学生总结反思项目经验。程设计引入验收答辩机制，检查学生是否认真完成课程设计及对专业知识的掌握和运用能力，也是确保考核评价真实公平的重要依据。验收主要从系统设计、功能演示、硬件质量及软件功能等几个方面进行考核，并进行作品之间难度的对比与竞争。答辩以小组为单位进行，要求以PPT形式展示课题所做主要工作，每个组员都要回答指导教师的1至2个问题。验收答辩促进学生对系统设计相关原理进行更深入地理解并总结反思项目经验，从而从考核层面督促学生更好地学习。课程设计的改革实现了从以前重结论重报告到重过程重能力的转变。
（三）实训过程的考核改革
考核方式改革是实训体系改革的重要方面。以往的实训课程考核形式相对单一，主要以实训产品及设计报告为考核对象，没有细致地考核实训过程及团队成员知识水平的真实情况。改革的重要理念是重视创新思维与实践能力的培养，采用形成性考核与终结性考核相结合，以能力考核为主的方式进行实训成绩的评定。考核内容主要由“综合能力考核”（30%）、“实训过程考核”（40%）及“总结与答辩”（30%）三部分组成。“综合能力考核”主要包括文献查阅、设计方案论证及课程设计报告等部分，重点考核学生对单片机理论知识及应用能力。“实训过程考核”主要考察学生实训过程的软硬件设计、编程及仿真、实验仪器设备的使用熟练程度、系统的查错与纠正等多方面的实践能力。“总结与答辩”也是实训考核的重要环节。通过课题总结，让学生明白系统设计性价比的重要性，实验室方案与工程实用方案的区别，课题存在的不足与可能的改进措施；验收答辩可以让学生对课题做全面的总结反思，端正学习态度、重视实践过程，重视知识点的细节学习。单片机课程考核方式的改革可以从根本上杜绝“高分低能”现象的发生，是促进学生创新思维和应用能力提高的重要手段。
（四）课外科技实践活动的有机结合
一些综合性的项目开发仅靠课内实验实训环节的训练是远远不够的，将课内实训与大学生课外科技实践活动及电子竞赛等环节有机结合，是培养专业技能、提高综合素质的一个重要途径。
组织成立单片机兴趣小组，建立QQ交流群，将一些优秀的单片机教程、设计范例、芯片手册及常用的单片机开发网址等资料上传到群里共享。每个同学的电脑上都安装了Keil和Proteus软件，相当于建立了一个虚拟实验室。学生可以选择感兴趣的课题进行开发验证，对课程实训过程中的一些技术问题在群里相互讨论并进行进一步的完善，教师也会针对一些难点问题在线答疑。对一些基础较好、能力较强的学生，推荐他们进入创新实验室进行更进一步的学习。
创新实验室是学生进行课余科技实践活动的平台，配备了完善的电子仪器、单片机开发装置及刻版机等设备。学生可以选择实训过程中一些难点课题或综合性较强的课题再进行研究，也可以结合大学生创新实验课题及大学生电子竞赛课题进行研究，甚至可以承担教师主持的研究课题中的一部分内容开展工作。学生在教师指导和高年级学长带领下，独立进行系统设计、编程调试、仿真验证、电路刻版直至实物完成，最后写出课题报告。实验室还要经常召开讲座，介绍一些新型单片机及先进设计方法，并进行设计作品的讲评。通过这些多模块、多层次的课外科研训练与实践训练，学生能够将单片机及其他相关学科知识融会贯通，具有一定的单片机系统综合开发经验，为今后从事相关工作打下了良好基础。
参考文献：
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