智能電子產品設計與制作課程教學探討論文
智能電子產品設計與制作課程教學探討論文
摘要:智能電子產品設計與制作是高職電子專業的重要專業核心課程。課程內容設置和教學方法是實現課程目標的關鍵。通過分析電子電路輔助設計工作崗位的特點，提出在教學內容設置方面，典型工作任務選取時，要兼顧知識的完備性，重視學生能力培養;教學方法方面，既要落實基于工作過程系統化的“六步驟”教學法，又強化知識和邏輯的主線，并重視技能拓展和創新教育。
關鍵詞:課程內容設置;教學方法;能力
培養智能電子產品設計與制作是高職電子專業的重要專業核心課程。該課程一般開設在高職第三年級，是一門綜合性較強的課程，通過對該課程的學習，既是對前期所學知識技能的鞏固，又是學生綜合能力提升的一個重要過程，為學生畢業后從事電子電路輔助設計工作崗位工作，起著重要支撐作用［1］。人才培養的核心是課程，課程的核心是課程內容的設置，同時，課程教學方法是實現課程目標的關鍵。所以，課程內容設置與教學方法是課程研究的重點。姜大源教授的“工作過程系統化課程開發”方法，在許多高職院校的多個專業，多門課程中廣泛應用［2－4］。然而，在智能電子產品設計與制作課程開發中，不能簡單套用，盲目選擇幾個實訓項目，生搬硬套。由于現代電子技術日新月異，電子產品復雜多樣，需要結合電子專業自身特色和行業實情，選擇課程內容、設計教學過程。
一、教學內容設置
(一)明確課程目標
課程內容的設置是以課程目標為依據，課程目標又由本專業的人才培養目標推演而來。通過對電子專業“電子電路輔助設計崗位”和“電子產品維修、維護崗位”分析，確定了如下幾方面的目標。(1)能力目標:能夠設計具備智能控制功能的簡單電路;能夠處理電子電路故障;能夠書寫產品設計與維護文檔;具備初步的創新設計能力。(2)知識目標:掌握智能電子產品的設計方法;掌握智能控制程序設計方法;靈活應用電子線路設計軟件，并設計PCB版圖。(3)素質目標:培養學生嚴肅認真的工作態度;培養學生的團隊合作精神;培養學生注重細節、安全、質量以及效率的意識;培養學生具有良好的職業道德素養。
(二)把握工作崗位特點
智能電子產品設計與制作強調“設計”，同時又離不開“制作”，面向的對象是智能電子產品。現實世界中能稱為“智能電子產品”的對象有成千上萬種，生產各類智能電子產品的企業也成百上千。并且，電子產品代工現象較為突出，即生產與設計企業分離，作為代工生產的電子企業往往根據訂單的不同，而生產的產品差異較大。所以，在選擇典型工作任務的過程中，只能抽象出其中的共性，重點在相關能力培養上，不能期望復制完全一樣的工作任務到教學場景中。電子電路輔助設計崗位、電子產品維修、維護崗位，在企業中所做具體工作差異也較大，但從總體上看，具備了電子產品的設計與制作能力，也就能很好勝任維護、維修工作，所以，本課程重點在智能電子產品的“設計”與“制作”上。從“設計”角度分析，高職學生所能勝任的智能電子產品設計，主要是一些具有簡單信息處理和邏輯控制功能的自動控制電路，其架構是以單片機為邏輯控制、信息處理中心，加上前端的傳感器采集信息，后續的執行機構完成相應動作，一般所用控制理論較為簡單。從“制作”角度分析，工廠的大規模生產，分工細化，每個崗位只做一個環節的簡單操作，并不適合本課程的教學，工廠中的生產在“電子產品生產工藝與管理”課程中學習。本課程中的制作，主要是將“設計”變為現實產品的一種手段，是研發人員在實驗階段，樣機制作的過程。制作中包含電路調試，調試階段又需要前期設計階段的理論知識作為支撐，所以設計中的相關知識顯得尤為重要。設計階段所涉及的知識面較為廣泛，雖然大部分內容在前期的工業信號檢測、單片機技術等課程中已經學習，但本課程中需要綜合應用各項技能。例如，實現測溫顯示功能，有多種方案可選擇，需要根據實際應用場景，產品成本、性能需求，比較各種方案的優劣，選擇最合適的方案。另外，還需要完善設計過程中的各類技術文檔、資料。制作階段相對簡單，模式固定，操作直觀，主要是熟練前期課程中的基本技能。
(三)兼顧知識完備性，強調能力培養
智能電子產品設計與制作的難點在設計，設計的難點在于面對種類繁多的新產品，需要用到較多的理論基礎和電路知識。甚至，有些知識需要臨時補充，再學習。所以，對學生知識結構的全面性和自學能力提出了更高的要求。然而，自學能力又是以扎實的基礎知識為前提，因而在教學內容設計中，選擇典型工作任務時，必須兼顧知識完備性，盡量將常見、典型電路類型考慮其中。能力包括專業能力、方法能力和社會能力。專業能力需要具體的專業技能作為支撐，比如會用AltiumDesigner等計算機輔助設計軟件繪制電路原理圖、PCB圖，會用C語言編寫單片機程序;方法能力是解決問題，完成項目的一套方法體系，是在完成每個工作任務的過程中逐漸總結、積累形成的能力。社會能力既是個人綜合素質的體現，其也能在完成項目的過程中，通過自我發現，同學之間相互幫助，老師提點等途徑得到培養和提高。這三種能力在完成典型工作任務的過程中，都要經歷逐步形成和不斷提高的過程。能力相對知識有更廣泛的適用性和持續的有效性。在完成每個工作任務的過程中，需要強化這幾方面能力的培養。
二、教學方法探討
無論多么優秀的課程設計，最終都需要學生和教師在教學過程中執行、落實。學生是教學的主體，教師要善于組織、積極引導，激勵學生的學習熱情，激發學生能力的發揮，需要重視以下幾方面的問題。
(一)落實“六步驟”
根據工作過程系統化的方法，典型工作任務的完成，需要經歷“資訊、決策、計劃、實施、檢查、評價”六個步驟［5］。資訊階段是讓學生了解工作任務，搜集相關資料、信息。這一階段往往出現兩種不良現象，一是老師為了節省時間，直接提供較為全面的資料給學生使用，導致學生缺乏中間過程的體驗和進步;二是將搜集資料的任務作為課外作業布置，導致上課時，并不能得到預期的效果。所以，這一個階段還是應該在課堂上完成，前期老師要演示搜集資料的方法。例如，使用搜索引擎搜索，怎樣選擇關鍵詞;學術期刊數據庫怎樣使用;所選資料怎樣整理歸類都是教學內容。決策階段需要以小組的形式開展，綜合前期搜集的資料、項目任務和相關基礎知識，提出完成任務、解決問題的合理方案。這一階段是整個工作的難點，需要給學生較多的鼓勵和引導。另外，教師要及時了解各組工作情況，對于大多數同學欠缺的知識要引導學生學習或者集中分析、示范講解。最后，學生的方案選擇還得適應學校實驗條件，因為后續工作的開展，需要有相應的器件和耗材配套。計劃階段是為后續的實施服務，這一階段需要學生具備一定的文檔處理能力，事務安排能力，是社會能力得到提升的重要途徑。實施階段主要是在確定好方案的前提下，按照計劃，制作硬件電路，編寫軟件程序，最后調試成功，完成項目所要求基本功能。這一階段為專業能力的鞏固、提高提供了重要保障，需要學生通過多個項目的反復，不斷進步檢查與評價階段，首先學生要自己檢查完成項目情況，發現問題，及時補充完善。其次，是教師對每組完成情況的檢查，檢查內容除電路作品本身外，還包括相關技術文檔、資料。評價，需要有小組之間的互評和教師評價。在實際操作中，小組互評，按照傳統發放評價表的方式，過程復雜，結果統計繁瑣，可以借助表決器和網絡操作平臺等手段，提高評價、統計效率。教師評價，并不是在最后才做出，而是從學生開始項目的第一個階段就跟蹤、評價，為簡化這一過程的繁瑣工作，也可以借助專用計算軟件輔助完成。以上六步驟的完成，一般是以小組為單位，分工協作，通常采用3人一組的方式。3人在各個階段的分工方式可以由教師提出參考方案，后續由其內部逐漸修正、完善。在實際中，存在一組中個別同學空閑，項目參與度不高的情況，需要教師在各個階段監督，并給出正確評價，及時得到修正。
(二)提煉知識、邏輯主線
智能電子產品設計與制作課程雖然涉及的知識內容較多，但仍然能找到每個項目的關鍵知識、邏輯主線。任何智能電子產品都離不開能量供給和信號傳輸通路兩條主線。所以，能量供給的方式和信號傳輸、變化的過程就是貫穿所有工作任務的關鍵。另外，結構上，“傳感器+控制器+執行機構”的結構模式也幾乎涵蓋了所有智能控制電路的特點，所以，每個項目，都有意識地引導學生從這兩個方面去認識、比較，真正做到以點帶面，舉一反三，強化學生的專業能力和方法能力。
(三)重視技能拓展與創新教育
電子行業面對的產品種類繁多，更新換代周期短，涉及相關知識面寬。這些特點決定了學生將來的工作任務，不是課堂典型工作任務的簡單重復，而要根據實際要求變化、改造。在教學中，需要學生完成每一個典型工作任務后，一方面要思考其中用到的知識、技能還可以用在哪些場景，另一方面要對比完成同樣功能的多種手段各有什么優劣。通過這些手段，建立知識、技能的網絡，達到拓展技能的目的。面對新問題、新任務時，能快速從訓練過的工作任務中，找到相似處，在已經具備的方法能力基礎上，快速提出合理的解決方案。創新教育是高職教育的重要組成部分，智能電子產品設計與制作課程特別適合與創新教育結合。電子技術的不斷發展，正是由生產、生活中不斷的技術需求所推動。善于發現生產、生活中的困難，并提取問題，設計新的智能電子產品解決問題，培養創新型人才是該課程的重要目標。在完成每個典型工作任務的過程中，引導各小組開展頭腦風暴等活動，提出與工作任務相關的案例，在評價中給予適當的加分，鼓勵、提高學生的技術創新和技能創新能力。
作者:冉涌 單位:重慶三峽職業學院
參考文獻:
［1］教育部職業教育與成人教育司．高等職業學校專業教學標準──電子信息大類［M］．中央廣播電視大學出版社，2012(11)．
［2］黃文星．對“工作過程系統化”課程開發的理性思考———高職應用英語課程開發例析［J］．深圳職業技術學院學報，2015:76－79．
［3］耿杏．論工作過程系統化課程體系與微觀課程開發與建設［J］．當代職業教育，2016(04):32－36．
［4］彭前．基于工作過程系統化社會體育指導與管理專業課程開發探索與實踐［J］．廣州體育學院學報，2015:114－117．
［5］姜大源．論高職教育工作過程系統化課程開發［J］．徐州建筑職業技術學院學報，2010(03):7－9．
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