【課程設(shè)計(jì)論文】工程認(rèn)證下的電子類課程設(shè)計(jì)改革

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1、【課程設(shè)計(jì)論文】工程認(rèn)證下的電子類課程設(shè)計(jì)改革 摘要：文章以五邑大學(xué)電子信息工程專業(yè)的電子類課程設(shè)計(jì)為例，探討了基于工程認(rèn)證的電子類課程設(shè)計(jì)的教學(xué)實(shí)踐。在課程組織形式上，為克服教師隨機(jī)分組和學(xué)生自愿分組所帶來(lái)的弊端，采用基于課前調(diào)查的綜合分組策略。在課程設(shè)計(jì)題目的選擇和設(shè)計(jì)上，通過(guò)詳細(xì)分析復(fù)雜工程問(wèn)題的特征，引入難度適中的復(fù)雜工程問(wèn)題以提高學(xué)生解決復(fù)雜工程問(wèn)題的能力。在課程設(shè)計(jì)過(guò)程中的過(guò)程控制上，提出了基于線上的實(shí)踐工作日志以實(shí)現(xiàn)過(guò)課程設(shè)計(jì)的過(guò)程控制。在課程設(shè)計(jì)的考核形式上，設(shè)計(jì)了多元化的考核方式，將教學(xué)環(huán)節(jié)的過(guò)程納入考核范疇，設(shè)立了小組評(píng)價(jià)和組內(nèi)自評(píng)兩個(gè)考核環(huán)節(jié)，規(guī)范考核指標(biāo)，量化考

2、核內(nèi)容，分配成績(jī)權(quán)重。 關(guān)鍵詞：工程認(rèn)證；復(fù)雜工程問(wèn)題；過(guò)程控制；考核方式 一電子類課程設(shè)計(jì)相關(guān)概述 2016年6月我國(guó)成為《華盛頓協(xié)議》正式成員，標(biāo)志著我國(guó)高等工程教育進(jìn)入了新階段。五邑大學(xué)順應(yīng)大趨勢(shì)，加入了高等教育工程認(rèn)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(xué)前期工程認(rèn)證培養(yǎng)方案形成、大綱編制、專家答辯等各項(xiàng)工作，深知實(shí)施工程認(rèn)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(shí)踐教學(xué)，將原來(lái)的《模擬電子課程設(shè)計(jì)》和《數(shù)字電路課程設(shè)計(jì)》進(jìn)行了課程整合，形成了《電子電路綜合設(shè)計(jì)》實(shí)踐課程[1,2]。工程認(rèn)證，要求以學(xué)生

3、為本，目標(biāo)導(dǎo)向，持續(xù)改進(jìn)，更側(cè)重于對(duì)學(xué)生能力的培養(yǎng)。根據(jù)《電子電路綜合設(shè)計(jì)》課程所涉及的畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)，學(xué)生完成課程學(xué)習(xí)后需獲得以下方面的能力：（1）通過(guò)對(duì)具體功能電路的分析、設(shè)計(jì)和制作，使學(xué)生掌握電子電路系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本方法、基本手段、基本工具和基本技能，來(lái)培養(yǎng)學(xué)生分析和解決電子電路復(fù)雜工程問(wèn)題的能力；（2）通過(guò)團(tuán)隊(duì)合作，實(shí)物展示，匯報(bào)過(guò)程，撰寫報(bào)告的形式，來(lái)培養(yǎng)學(xué)生良好的團(tuán)隊(duì)合作能力、口頭表達(dá)能力和書面表達(dá)能力。為了體現(xiàn)團(tuán)隊(duì)合作能力和口頭表達(dá)能力，在課程形式的設(shè)置上又增加了分組和答辯等相應(yīng)環(huán)節(jié)，這使得我們不得不重新設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)教學(xué)模式、教學(xué)方法和考核形式。 二電子類課程設(shè)計(jì)教

4、學(xué)現(xiàn)狀 以《數(shù)字電路課程設(shè)計(jì)》為例，近年來(lái)，課程設(shè)計(jì)的任務(wù)是設(shè)計(jì)彩燈控制器，在功能上可以通過(guò)控制電路實(shí)現(xiàn)彩燈電路不同花型的變換，指導(dǎo)教師給出任務(wù)要求及主要元器件清單，學(xué)生們根據(jù)要求自行設(shè)計(jì)電路并制作、調(diào)試，最后根據(jù)作品的實(shí)際效果和設(shè)計(jì)報(bào)告，指導(dǎo)教師給出相應(yīng)的成績(jī)等級(jí)?？陀^地說(shuō)，本課程的實(shí)際開(kāi)展效果還是不錯(cuò)的，但結(jié)合工程認(rèn)證的要求，當(dāng)前的課程設(shè)計(jì)還存在一定程度的問(wèn)題，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。（1）學(xué)生的學(xué)習(xí)狀態(tài)不佳。雖然在學(xué)習(xí)綜合課程設(shè)計(jì)時(shí)，學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)過(guò)《電子工藝實(shí)習(xí)》《模擬電子技術(shù)》《數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(jì)》等相關(guān)課程，但學(xué)生掌握的僅是一些最基本的電子知識(shí)，不了解如何應(yīng)用所學(xué)的理

5、論知識(shí)；與之相關(guān)的理論可也配備有相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)，但實(shí)驗(yàn)多以驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為主，沒(méi)有真正意義上設(shè)計(jì)過(guò)電子電路，缺少系統(tǒng)設(shè)計(jì)的概念。課程設(shè)計(jì)涉及的知識(shí)面廣且難度大，使一部分學(xué)生產(chǎn)生一定的厭學(xué)情緒。學(xué)生缺少學(xué)習(xí)興趣，動(dòng)手實(shí)踐的意愿不強(qiáng)，學(xué)習(xí)狀態(tài)不佳。（2）元器件功能拓展性不足，方案設(shè)計(jì)創(chuàng)新性不夠。在課程設(shè)計(jì)過(guò)程中，一般老師會(huì)推薦一些元器件型號(hào)，因此大部分學(xué)生在進(jìn)行元器件選型時(shí)，思路僅局限于這些指定的型號(hào)，而忽略了教師同時(shí)提出的可用類似功能器件進(jìn)行設(shè)計(jì)的要求。如指導(dǎo)教師給出NPN三極管以驅(qū)動(dòng)LED，很少有同學(xué)會(huì)想到對(duì)驅(qū)動(dòng)電路進(jìn)行簡(jiǎn)單改動(dòng)，用PNP三極管來(lái)驅(qū)動(dòng)。另外，學(xué)生在進(jìn)行實(shí)物演示時(shí)，可以看到方案設(shè)計(jì)的版本

6、偏少，有些學(xué)生比較盲從，沒(méi)有去比較方案為何要這樣設(shè)計(jì)，不同的方案有何優(yōu)劣，方案設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)類課程考核形式較為單一，只對(duì)學(xué)生的出勤、設(shè)計(jì)結(jié)果和實(shí)驗(yàn)報(bào)告進(jìn)行考核。這種考核方式存在的問(wèn)題歸納起來(lái)有三點(diǎn)，一是缺少過(guò)程考核，忽視了對(duì)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)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(píng)價(jià)，學(xué)生在設(shè)計(jì)過(guò)程中的設(shè)計(jì)難度、溝通能力、書面表達(dá)能力、口頭表達(dá)能力等不易量化的因素也沒(méi)有納入考核范圍，同時(shí)教師無(wú)法準(zhǔn)確評(píng)估同一小組內(nèi)不同成員的貢獻(xiàn)率。三是評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)不明確，教師的主觀性較大，評(píng)定的標(biāo)準(zhǔn)不能具體量化。 三電子類課程設(shè)計(jì)改革策略

7、 電子類課程設(shè)計(jì)以學(xué)生獲得知識(shí)能力為目標(biāo)，采用課堂講授、啟發(fā)式，討論式多種教學(xué)模式，將案例教學(xué)、任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)、學(xué)生實(shí)驗(yàn)、答疑指導(dǎo)等授課方式貫穿教學(xué)的全過(guò)程。根據(jù)課程實(shí)施過(guò)程，可以將教學(xué)內(nèi)容分為以下5部分，分別為：案例講解和任務(wù)布置、方案設(shè)計(jì)和評(píng)估、實(shí)物制作和性能測(cè)試、實(shí)物驗(yàn)收和撰寫報(bào)告、答辯和設(shè)計(jì)報(bào)告評(píng)分。在電子類課程設(shè)計(jì)的教學(xué)實(shí)施過(guò)程中，即要體現(xiàn)以解決復(fù)雜工程問(wèn)題為目的的各項(xiàng)能力的培養(yǎng)，又要將《工程教育專業(yè)認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)》中給出的12條畢業(yè)要求具體對(duì)應(yīng)到具體的教學(xué)環(huán)節(jié)中?；诠こ陶J(rèn)證，電子類課程設(shè)計(jì)從如下四個(gè)方面進(jìn)行了改革。 （1）在課程組織形式上，采用了分組進(jìn)行的方式。

8、常用的分組方法是教師隨機(jī)分組和學(xué)生自愿分組。教師隨機(jī)分組不利于發(fā)揮每位同學(xué)的潛力，形成學(xué)習(xí)合力；學(xué)生自愿分組容易出現(xiàn)“學(xué)霸”受歡迎、“學(xué)渣”沒(méi)人理的情況，不利于對(duì)團(tuán)結(jié)合作能力的培養(yǎng)。為了克服教師隨機(jī)分組和學(xué)生自愿分組所帶來(lái)的弊端，電子類課程設(shè)計(jì)采用基于課前調(diào)查的綜合型分組策略，兼顧學(xué)生意愿，教師指導(dǎo)的分組方法。[5]具體來(lái)說(shuō)，《數(shù)字電路課程設(shè)計(jì)》直接相關(guān)的前導(dǎo)課程是《數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(jì)》，通過(guò)對(duì)《數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(jì)》課程學(xué)習(xí)成績(jī)的調(diào)查，可以判斷學(xué)生進(jìn)入課程前的學(xué)習(xí)基礎(chǔ)；通過(guò)對(duì)《數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)》成績(jī)的調(diào)查，可以從一個(gè)側(cè)面了解學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力。通過(guò)調(diào)查學(xué)生的歷史學(xué)習(xí)能力，結(jié)合其自我評(píng)價(jià)及

9、分組意愿，教師可以指導(dǎo)分組，通過(guò)優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)來(lái)提升小組的整體能力。對(duì)個(gè)人能力突出的學(xué)生，可以充當(dāng)項(xiàng)目負(fù)責(zé)人，在課程設(shè)計(jì)過(guò)程中考察整個(gè)團(tuán)隊(duì)分工是否合理，能否妥善解決沖突等；而基礎(chǔ)相對(duì)薄弱的學(xué)生，可以充當(dāng)項(xiàng)目參與人，在課程設(shè)計(jì)過(guò)程中考察對(duì)項(xiàng)目及自己承擔(dān)任務(wù)的理解，與團(tuán)隊(duì)成員有無(wú)有效溝通等。學(xué)生只有明確了各自的任務(wù)和目標(biāo)，才能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣并提升教學(xué)參與程度，充分發(fā)揮教學(xué)過(guò)程中學(xué)生的主體地位[6]。 （2）在課程設(shè)計(jì)題目的選擇和設(shè)計(jì)上，通過(guò)詳細(xì)分析復(fù)雜工程問(wèn)題的特征，引入難度適中的復(fù)雜工程問(wèn)題以提高學(xué)生解決復(fù)雜工程問(wèn)題的能力；同時(shí)通過(guò)將學(xué)科競(jìng)賽的題目引入課程教學(xué)，實(shí)現(xiàn)學(xué)科競(jìng)賽與課程教

10、學(xué)的雙贏。中國(guó)工程認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)中圍繞著解決復(fù)雜工程問(wèn)題重構(gòu)了工程教育要求的畢業(yè)生能力矩陣，復(fù)雜工程問(wèn)題必須具備特征(1)必須運(yùn)用深入的工程原理經(jīng)過(guò)分析才可能解決，同時(shí)具備特征(2)-(7)的部分或全部。對(duì)于電子類課程設(shè)計(jì)，復(fù)雜工程問(wèn)題可以理解為學(xué)生經(jīng)過(guò)資料檢索、器件篩選、方案設(shè)計(jì)、論證、比較等，并需要一定的理論知識(shí)來(lái)指導(dǎo)實(shí)際制作、調(diào)試才能解決的問(wèn)題。課程設(shè)計(jì)的題目是否恰當(dāng)，將直接影響學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的實(shí)踐和應(yīng)用。在傳統(tǒng)的數(shù)字電路與邏輯設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)中經(jīng)常會(huì)讓學(xué)生去設(shè)計(jì)一個(gè)模為N的加法或減法計(jì)數(shù)器，學(xué)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(shè)計(jì)。因?yàn)楣δ苓^(guò)

11、于單一，這一類題目并不適合直接作為課程設(shè)計(jì)的選題。在課程設(shè)計(jì)當(dāng)中我們會(huì)讓學(xué)生去設(shè)計(jì)搶答器。具體功能為：主持人未宣布搶答開(kāi)始前，如有選手搶答，搶答無(wú)效，系統(tǒng)報(bào)警提示；搶答開(kāi)始后，在允許時(shí)間內(nèi)，若有選手按動(dòng)搶答按鈕，其對(duì)應(yīng)的編號(hào)立即被鎖存，并在數(shù)碼管上顯示，同時(shí)揚(yáng)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(shí)電路，報(bào)警電路和時(shí)序控制電路等幾個(gè)部分構(gòu)成一個(gè)整體，符合復(fù)雜問(wèn)題中“具有較高的綜合性，包含多個(gè)互相關(guān)聯(lián)的子問(wèn)題”的特征。同時(shí)，可將功能進(jìn)行進(jìn)一步擴(kuò)展，可擴(kuò)展為8路搶答器，搶答后可進(jìn)行倒計(jì)時(shí)等。設(shè)計(jì)難度增加，須考慮經(jīng)濟(jì)、電路復(fù)雜性，可實(shí)施性等多方面的問(wèn)題，增強(qiáng)學(xué)生的

12、創(chuàng)新性思維[7,8]。 （3）在課程設(shè)計(jì)過(guò)程中的過(guò)程控制上，提出了基于線上的實(shí)踐工作日志以實(shí)現(xiàn)過(guò)課程設(shè)計(jì)的過(guò)程控制。電子類課程設(shè)計(jì)共同特點(diǎn)是具有“過(guò)程性”，即學(xué)生必須經(jīng)過(guò)一個(gè)完整的分析、設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)和總結(jié)過(guò)程，才能得到最終結(jié)果。鑒于目前人人都有手機(jī)，可以通過(guò)書寫工作日志的方式，利用手機(jī)微信或藍(lán)墨云等相關(guān)軟件進(jìn)行課程設(shè)計(jì)的線上過(guò)程控制。根據(jù)課程設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)和制作過(guò)程，我們將課程設(shè)計(jì)的過(guò)程控制分為五個(gè)部分：第一個(gè)部分為方案設(shè)計(jì)，學(xué)生需在藍(lán)墨云提交設(shè)計(jì)方案，要有兩個(gè)以上的方案進(jìn)行分析比較，設(shè)計(jì)方案的比較與評(píng)估，可以從技術(shù)方面，安全及環(huán)境方面，可靠性，可持續(xù)性或經(jīng)濟(jì)性（成本控制，性價(jià)比）等

13、方面進(jìn)行描述。第二部分為方案論證，利用仿真軟件驗(yàn)證方案可行，學(xué)生需在藍(lán)墨云上傳仿真結(jié)果，并根據(jù)仿真結(jié)果確定元器件。第三部分為實(shí)物制作，需在藍(lán)墨云上傳PCB圖和小組實(shí)驗(yàn)室調(diào)試圖以進(jìn)行過(guò)程考核。第四部分為實(shí)物功能展示，本階段需上傳實(shí)物演示視頻至藍(lán)墨云。第五部分為提交課程設(shè)計(jì)報(bào)告，本階段需上傳實(shí)物演示視頻至藍(lán)墨云。實(shí)踐日志是實(shí)驗(yàn)過(guò)程的原始記錄文檔，反映小組每天或者每周的實(shí)驗(yàn)進(jìn)展。一方面，同學(xué)們通過(guò)工作日志梳理整個(gè)課程設(shè)計(jì)流程，理清思路，另一方面，也通過(guò)工作日志為以后書寫課程設(shè)計(jì)報(bào)告提供一個(gè)參考。同時(shí)。通過(guò)實(shí)踐日志，教師也可以及時(shí)掌握學(xué)生課程設(shè)計(jì)的進(jìn)展情況，及時(shí)反饋和引導(dǎo)。（4）在課程設(shè)計(jì)的考核形式上

14、，設(shè)計(jì)了多元化的考核方式，將教學(xué)環(huán)節(jié)的過(guò)程納入考核范疇，設(shè)立了小組評(píng)價(jià)和組內(nèi)自評(píng)兩個(gè)考核環(huán)節(jié)，規(guī)范考核指標(biāo)，量化考核內(nèi)容，分配成績(jī)權(quán)重。傳統(tǒng)的電子類課程設(shè)計(jì)課程考核形式較為單一，只對(duì)學(xué)生的出勤、實(shí)物功能和課程報(bào)告進(jìn)行考核，存在弊端。區(qū)別于以往重結(jié)果（實(shí)物和報(bào)告）而輕過(guò)程（過(guò)程考核）的考核方式，現(xiàn)有的電子類課程設(shè)計(jì)設(shè)立了小組評(píng)價(jià)和組內(nèi)自評(píng)兩個(gè)考核環(huán)節(jié)。結(jié)合課程設(shè)計(jì)過(guò)程控制的五個(gè)階段，小組評(píng)價(jià)從設(shè)計(jì)報(bào)告、實(shí)物制作、答辯三個(gè)方面多方位多元化對(duì)學(xué)生的綜合能力進(jìn)行考核。其中設(shè)計(jì)報(bào)告比重為40%，主要考核要點(diǎn)包括方案設(shè)計(jì)、方案驗(yàn)證、實(shí)物制作和調(diào)試及報(bào)告規(guī)范性；實(shí)物制作成績(jī)比重為40%，主要考核點(diǎn)包括功能實(shí)

15、現(xiàn)、布局和焊接、是否實(shí)現(xiàn)拓展功能等（實(shí)現(xiàn)拓展功能為加分項(xiàng)）；答辯比重為20%，主要考核點(diǎn)包括對(duì)電路原理的掌握，電路芯片的掌握、調(diào)試過(guò)程及反思。為了更好地體現(xiàn)同一小組內(nèi)不同成員的貢獻(xiàn)率，組內(nèi)各成員根據(jù)實(shí)踐課程的表現(xiàn)進(jìn)行組內(nèi)自評(píng)，從方案設(shè)計(jì)，實(shí)物制作和調(diào)試，報(bào)告制作，各自承擔(dān)的工作及指標(biāo)完成的情況等方面經(jīng)過(guò)討論給出一個(gè)最終的成績(jī)百分比，小組內(nèi)各成員簽字確認(rèn)。組內(nèi)評(píng)價(jià)讓同學(xué)們?cè)诨突ブ?、互教互學(xué)的氛圍中培養(yǎng)團(tuán)結(jié)協(xié)作能力，學(xué)會(huì)理性的爭(zhēng)和可敬的讓之間的折衷和平衡。最終成績(jī)的確定由小組評(píng)價(jià)和組內(nèi)評(píng)價(jià)兩個(gè)方面給定。如小組評(píng)價(jià)最終為80分，小組有3人，則總分為240分，個(gè)人得分即為小組總分乘以組內(nèi)評(píng)價(jià)百分比。

16、因在實(shí)物制作中設(shè)置了加分環(huán)節(jié)，個(gè)人得分可能超過(guò)100分，因此總成績(jī)?cè)诎嗉?jí)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(jī)。最終成績(jī)采用優(yōu)、良、中、及格、不及格的五級(jí)分制。 參考文獻(xiàn) [1]付永慶,趙娜,肖易寒.以學(xué)生為主體的實(shí)踐課程考核方式的創(chuàng)新探索[J].實(shí)驗(yàn)科學(xué)與技術(shù),2018,3(16):142-145. [2]楊勇,江京亮,王德祥.面向能力培養(yǎng)與過(guò)程考核的機(jī)械原理課程“五位一體”教學(xué)體系探索與實(shí)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(xué)課程設(shè)計(jì)中的探索與實(shí)踐

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