智能電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)與制作課程教學(xué)探討論文
智能電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)與制作課程教學(xué)探討論文
摘要:智能電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)與制作是高職電子專業(yè)的重要專業(yè)核心課程。課程內(nèi)容設(shè)置和教學(xué)方法是實(shí)現(xiàn)課程目標(biāo)的關(guān)鍵。通過(guò)分析電子電路輔助設(shè)計(jì)工作崗位的特點(diǎn)，提出在教學(xué)內(nèi)容設(shè)置方面，典型工作任務(wù)選取時(shí)，要兼顧知識(shí)的完備性，重視學(xué)生能力培養(yǎng);教學(xué)方法方面，既要落實(shí)基于工作過(guò)程系統(tǒng)化的“六步驟”教學(xué)法，又強(qiáng)化知識(shí)和邏輯的主線，并重視技能拓展和創(chuàng)新教育。
關(guān)鍵詞:課程內(nèi)容設(shè)置;教學(xué)方法;能力
培養(yǎng)智能電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)與制作是高職電子專業(yè)的重要專業(yè)核心課程。該課程一般開設(shè)在高職第三年級(jí)，是一門綜合性較強(qiáng)的課程，通過(guò)對(duì)該課程的學(xué)習(xí)，既是對(duì)前期所學(xué)知識(shí)技能的鞏固，又是學(xué)生綜合能力提升的一個(gè)重要過(guò)程，為學(xué)生畢業(yè)后從事電子電路輔助設(shè)計(jì)工作崗位工作，起著重要支撐作用［1］。人才培養(yǎng)的核心是課程，課程的核心是課程內(nèi)容的設(shè)置，同時(shí)，課程教學(xué)方法是實(shí)現(xiàn)課程目標(biāo)的關(guān)鍵。所以，課程內(nèi)容設(shè)置與教學(xué)方法是課程研究的重點(diǎn)。姜大源教授的“工作過(guò)程系統(tǒng)化課程開發(fā)”方法，在許多高職院校的多個(gè)專業(yè)，多門課程中廣泛應(yīng)用［2－4］。然而，在智能電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)與制作課程開發(fā)中，不能簡(jiǎn)單套用，盲目選擇幾個(gè)實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目，生搬硬套。由于現(xiàn)代電子技術(shù)日新月異，電子產(chǎn)品復(fù)雜多樣，需要結(jié)合電子專業(yè)自身特色和行業(yè)實(shí)情，選擇課程內(nèi)容、設(shè)計(jì)教學(xué)過(guò)程。
一、教學(xué)內(nèi)容設(shè)置
(一)明確課程目標(biāo)
課程內(nèi)容的設(shè)置是以課程目標(biāo)為依據(jù)，課程目標(biāo)又由本專業(yè)的人才培養(yǎng)目標(biāo)推演而來(lái)。通過(guò)對(duì)電子專業(yè)“電子電路輔助設(shè)計(jì)崗位”和“電子產(chǎn)品維修、維護(hù)崗位”分析，確定了如下幾方面的目標(biāo)。(1)能力目標(biāo):能夠設(shè)計(jì)具備智能控制功能的簡(jiǎn)單電路;能夠處理電子電路故障;能夠書寫產(chǎn)品設(shè)計(jì)與維護(hù)文檔;具備初步的創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力。(2)知識(shí)目標(biāo):掌握智能電子產(chǎn)品的設(shè)計(jì)方法;掌握智能控制程序設(shè)計(jì)方法;靈活應(yīng)用電子線路設(shè)計(jì)軟件，并設(shè)計(jì)PCB版圖。(3)素質(zhì)目標(biāo):培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)肅認(rèn)真的工作態(tài)度;培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作精神;培養(yǎng)學(xué)生注重細(xì)節(jié)、安全、質(zhì)量以及效率的意識(shí);培養(yǎng)學(xué)生具有良好的職業(yè)道德素養(yǎng)。
(二)把握工作崗位特點(diǎn)
智能電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)與制作強(qiáng)調(diào)“設(shè)計(jì)”，同時(shí)又離不開“制作”，面向的對(duì)象是智能電子產(chǎn)品�，F(xiàn)實(shí)世界中能稱為“智能電子產(chǎn)品”的對(duì)象有成千上萬(wàn)種，生產(chǎn)各類智能電子產(chǎn)品的企業(yè)也成百上千。并且，電子產(chǎn)品代工現(xiàn)象較為突出，即生產(chǎn)與設(shè)計(jì)企業(yè)分離，作為代工生產(chǎn)的電子企業(yè)往往根據(jù)訂單的不同，而生產(chǎn)的產(chǎn)品差異較大。所以，在選擇典型工作任務(wù)的過(guò)程中，只能抽象出其中的共性，重點(diǎn)在相關(guān)能力培養(yǎng)上，不能期望復(fù)制完全一樣的工作任務(wù)到教學(xué)場(chǎng)景中。電子電路輔助設(shè)計(jì)崗位、電子產(chǎn)品維修、維護(hù)崗位，在企業(yè)中所做具體工作差異也較大，但從總體上看，具備了電子產(chǎn)品的設(shè)計(jì)與制作能力，也就能很好勝任維護(hù)、維修工作，所以，本課程重點(diǎn)在智能電子產(chǎn)品的“設(shè)計(jì)”與“制作”上。從“設(shè)計(jì)”角度分析，高職學(xué)生所能勝任的智能電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)，主要是一些具有簡(jiǎn)單信息處理和邏輯控制功能的自動(dòng)控制電路，其架構(gòu)是以單片機(jī)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(xù)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)完成相應(yīng)動(dòng)作，一般所用控制理論較為簡(jiǎn)單。從“制作”角度分析，工廠的大規(guī)模生產(chǎn)，分工細(xì)化，每個(gè)崗位只做一個(gè)環(huán)節(jié)的簡(jiǎn)單操作，并不適合本課程的教學(xué)，工廠中的生產(chǎn)在“電子產(chǎn)品生產(chǎn)工藝與管理”課程中學(xué)習(xí)。本課程中的制作，主要是將“設(shè)計(jì)”變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)產(chǎn)品的一種手段，是研發(fā)人員在實(shí)驗(yàn)階段，樣機(jī)制作的過(guò)程。制作中包含電路調(diào)試，調(diào)試階段又需要前期設(shè)計(jì)階段的理論知識(shí)作為支撐，所以設(shè)計(jì)中的相關(guān)知識(shí)顯得尤為重要。設(shè)計(jì)階段所涉及的知識(shí)面較為廣泛，雖然大部分內(nèi)容在前期的工業(yè)信號(hào)檢測(cè)、單片機(jī)技術(shù)等課程中已經(jīng)學(xué)習(xí)，但本課程中需要綜合應(yīng)用各項(xiàng)技能。例如，實(shí)現(xiàn)測(cè)溫顯示功能，有多種方案可選擇，需要根據(jù)實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景，產(chǎn)品成本、性能需求，比較各種方案的優(yōu)劣，選擇最合適的方案。另外，還需要完善設(shè)計(jì)過(guò)程中的各類技術(shù)文檔、資料。制作階段相對(duì)簡(jiǎn)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(shí)完備性，強(qiáng)調(diào)能力培養(yǎng)
智能電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)與制作的難點(diǎn)在設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)的難點(diǎn)在于面對(duì)種類繁多的新產(chǎn)品，需要用到較多的理論基礎(chǔ)和電路知識(shí)。甚至，有些知識(shí)需要臨時(shí)補(bǔ)充，再學(xué)習(xí)。所以，對(duì)學(xué)生知識(shí)結(jié)構(gòu)的全面性和自學(xué)能力提出了更高的要求。然而，自學(xué)能力又是以扎實(shí)的基礎(chǔ)知識(shí)為前提，因而在教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)中，選擇典型工作任務(wù)時(shí)，必須兼顧知識(shí)完備性，盡量將常見、典型電路類型考慮其中。能力包括專業(yè)能力、方法能力和社會(huì)能力。專業(yè)能力需要具體的專業(yè)技能作為支撐，比如會(huì)用AltiumDesigner等計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件繪制電路原理圖、PCB圖，會(huì)用C語(yǔ)言編寫單片機(jī)程序;方法能力是解決問(wèn)題，完成項(xiàng)目的一套方法體系，是在完成每個(gè)工作任務(wù)的過(guò)程中逐漸總結(jié)、積累形成的能力。社會(huì)能力既是個(gè)人綜合素質(zhì)的體現(xiàn)，其也能在完成項(xiàng)目的過(guò)程中，通過(guò)自我發(fā)現(xiàn)，同學(xué)之間相互幫助，老師提點(diǎn)等途徑得到培養(yǎng)和提高。這三種能力在完成典型工作任務(wù)的過(guò)程中，都要經(jīng)歷逐步形成和不斷提高的過(guò)程。能力相對(duì)知識(shí)有更廣泛的適用性和持續(xù)的有效性。在完成每個(gè)工作任務(wù)的過(guò)程中，需要強(qiáng)化這幾方面能力的培養(yǎng)。
二、教學(xué)方法探討
無(wú)論多么優(yōu)秀的課程設(shè)計(jì)，最終都需要學(xué)生和教師在教學(xué)過(guò)程中執(zhí)行、落實(shí)。學(xué)生是教學(xué)的主體，教師要善于組織、積極引導(dǎo)，激勵(lì)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，激發(fā)學(xué)生能力的發(fā)揮，需要重視以下幾方面的問(wèn)題。
(一)落實(shí)“六步驟”
根據(jù)工作過(guò)程系統(tǒng)化的方法，典型工作任務(wù)的完成，需要經(jīng)歷“資訊、決策、計(jì)劃、實(shí)施、檢查、評(píng)價(jià)”六個(gè)步驟［5］。資訊階段是讓學(xué)生了解工作任務(wù)，搜集相關(guān)資料、信息。這一階段往往出現(xiàn)兩種不良現(xiàn)象，一是老師為了節(jié)省時(shí)間，直接提供較為全面的資料給學(xué)生使用，導(dǎo)致學(xué)生缺乏中間過(guò)程的體驗(yàn)和進(jìn)步;二是將搜集資料的任務(wù)作為課外作業(yè)布置，導(dǎo)致上課時(shí)，并不能得到預(yù)期的效果。所以，這一個(gè)階段還是應(yīng)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(guān)鍵詞;學(xué)術(shù)期刊數(shù)據(jù)庫(kù)怎樣使用;所選資料怎樣整理歸類都是教學(xué)內(nèi)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(xiàng)目任務(wù)和相關(guān)基礎(chǔ)知識(shí)，提出完成任務(wù)、解決問(wèn)題的合理方案。這一階段是整個(gè)工作的難點(diǎn)，需要給學(xué)生較多的鼓勵(lì)和引導(dǎo)。另外，教師要及時(shí)了解各組工作情況，對(duì)于大多數(shù)同學(xué)欠缺的知識(shí)要引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)或者集中分析、示范講解。最后，學(xué)生的方案選擇還得適應(yīng)學(xué)校實(shí)驗(yàn)條件，因?yàn)楹罄m(xù)工作的開展，需要有相應(yīng)的器件和耗材配套。計(jì)劃階段是為后續(xù)的實(shí)施服務(wù)，這一階段需要學(xué)生具備一定的文檔處理能力，事務(wù)安排能力，是社會(huì)能力得到提升的重要途徑。實(shí)施階段主要是在確定好方案的前提下，按照計(jì)劃，制作硬件電路，編寫軟件程序，最后調(diào)試成功，完成項(xiàng)目所要求基本功能。這一階段為專業(yè)能力的鞏固、提高提供了重要保障，需要學(xué)生通過(guò)多個(gè)項(xiàng)目的反復(fù)，不斷進(jìn)步檢查與評(píng)價(jià)階段，首先學(xué)生要自己檢查完成項(xiàng)目情況，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，及時(shí)補(bǔ)充完善。其次，是教師對(duì)每組完成情況的檢查，檢查內(nèi)容除電路作品本身外，還包括相關(guān)技術(shù)文檔、資料。評(píng)價(jià)，需要有小組之間的互評(píng)和教師評(píng)價(jià)。在實(shí)際操作中，小組互評(píng)，按照傳統(tǒng)發(fā)放評(píng)價(jià)表的方式，過(guò)程復(fù)雜，結(jié)果統(tǒng)計(jì)繁瑣，可以借助表決器和網(wǎng)絡(luò)操作平臺(tái)等手段，提高評(píng)價(jià)、統(tǒng)計(jì)效率。教師評(píng)價(jià)，并不是在最后才做出，而是從學(xué)生開始項(xiàng)目的第一個(gè)階段就跟蹤、評(píng)價(jià)，為簡(jiǎn)化這一過(guò)程的繁瑣工作，也可以借助專用計(jì)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(xié)作，通常采用3人一組的方式。3人在各個(gè)階段的分工方式可以由教師提出參考方案，后續(xù)由其內(nèi)部逐漸修正、完善。在實(shí)際中，存在一組中個(gè)別同學(xué)空閑，項(xiàng)目參與度不高的情況，需要教師在各個(gè)階段監(jiān)督，并給出正確評(píng)價(jià)，及時(shí)得到修正。
(二)提煉知識(shí)、邏輯主線
智能電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)與制作課程雖然涉及的知識(shí)內(nèi)容較多，但仍然能找到每個(gè)項(xiàng)目的關(guān)鍵知識(shí)、邏輯主線。任何智能電子產(chǎn)品都離不開能量供給和信號(hào)傳輸通路兩條主線。所以，能量供給的方式和信號(hào)傳輸、變化的過(guò)程就是貫穿所有工作任務(wù)的關(guān)鍵。另外，結(jié)構(gòu)上，“傳感器+控制器+執(zhí)行機(jī)構(gòu)”的結(jié)構(gòu)模式也幾乎涵蓋了所有智能控制電路的特點(diǎn)，所以，每個(gè)項(xiàng)目，都有意識(shí)地引導(dǎo)學(xué)生從這兩個(gè)方面去認(rèn)識(shí)、比較，真正做到以點(diǎn)帶面，舉一反三，強(qiáng)化學(xué)生的專業(yè)能力和方法能力。
(三)重視技能拓展與創(chuàng)新教育
電子行業(yè)面對(duì)的產(chǎn)品種類繁多，更新?lián)Q代周期短，涉及相關(guān)知識(shí)面寬。這些特點(diǎn)決定了學(xué)生將來(lái)的工作任務(wù)，不是課堂典型工作任務(wù)的簡(jiǎn)單重復(fù)，而要根據(jù)實(shí)際要求變化、改造。在教學(xué)中，需要學(xué)生完成每一個(gè)典型工作任務(wù)后，一方面要思考其中用到的知識(shí)、技能還可以用在哪些場(chǎng)景，另一方面要對(duì)比完成同樣功能的多種手段各有什么優(yōu)劣。通過(guò)這些手段，建立知識(shí)、技能的網(wǎng)絡(luò)，達(dá)到拓展技能的目的。面對(duì)新問(wèn)題、新任務(wù)時(shí)，能快速?gòu)挠?xùn)練過(guò)的工作任務(wù)中，找到相似處，在已經(jīng)具備的方法能力基礎(chǔ)上，快速提出合理的解決方案。創(chuàng)新教育是高職教育的重要組成部分，智能電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)與制作課程特別適合與創(chuàng)新教育結(jié)合。電子技術(shù)的不斷發(fā)展，正是由生產(chǎn)、生活中不斷的技術(shù)需求所推動(dòng)。善于發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)、生活中的困難，并提取問(wèn)題，設(shè)計(jì)新的智能電子產(chǎn)品解決問(wèn)題，培養(yǎng)創(chuàng)新型人才是該課程的重要目標(biāo)。在完成每個(gè)典型工作任務(wù)的過(guò)程中，引導(dǎo)各小組開展頭腦風(fēng)暴等活動(dòng)，提出與工作任務(wù)相關(guān)的案例，在評(píng)價(jià)中給予適當(dāng)?shù)募臃郑膭?lì)、提高學(xué)生的技術(shù)創(chuàng)新和技能創(chuàng)新能力。
作者:冉涌 單位:重慶三峽職業(yè)學(xué)院
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