作者/劉昆山，江西省冶金技師學(xué)院

以工作過程為導(dǎo)向的電子設(shè)計(jì)制作基礎(chǔ)課程教學(xué)實(shí)例

作者/劉昆山，江西省冶金技師學(xué)院

本文通過在《電子設(shè)計(jì)制作基礎(chǔ)》課程教學(xué)中，采用情境教學(xué)法，在教學(xué)過程中模擬電子企業(yè)開發(fā)產(chǎn)品的工作過程，以設(shè)計(jì)并制作智能路燈自動(dòng)開關(guān)模擬裝置為教學(xué)項(xiàng)目，闡述了以工作過程為導(dǎo)向的理論實(shí)踐一體化教學(xué)模式的教學(xué)實(shí)例。

工作過程；電子設(shè)計(jì)制作基礎(chǔ)；教學(xué)過程；智能路燈

工作過程是指在企業(yè)里為完成一項(xiàng)工作任務(wù)并獲得工作成果而進(jìn)行的一個(gè)完整的工作程序。企業(yè)的工作過程的目的性強(qiáng)，工作程序完整，必須有工作成果。筆者對(duì)多家電子類企業(yè)走訪調(diào)研發(fā)現(xiàn)，電子企業(yè)開發(fā)一件電子產(chǎn)品的工作過程大致可分為六個(gè)工作程序，分別是分析市場(chǎng)需求、制定設(shè)計(jì)方案、論證及帥選方案、實(shí)施可行性方案、測(cè)試樣品、交付市場(chǎng)，這六個(gè)完整的工作過程的目的就是要完成一件電子產(chǎn)品的開發(fā)，只有產(chǎn)品開發(fā)成功，工作過程才算完成，否則需要重新修訂設(shè)計(jì)方案，直到成功開發(fā)產(chǎn)品。以電子產(chǎn)品開發(fā)的六個(gè)工作過程為導(dǎo)向，采用情境教學(xué)法，在《電子設(shè)計(jì)制作基礎(chǔ)》課程教學(xué)中，以設(shè)計(jì)與制作智能路燈自動(dòng)開關(guān)模擬裝置為教學(xué)項(xiàng)目，開展理論實(shí)踐一體化教學(xué)活動(dòng)。

1.教學(xué)目標(biāo)的設(shè)計(jì)

企業(yè)是以完成產(chǎn)品開發(fā)為目標(biāo)任務(wù)，將企業(yè)的產(chǎn)品開發(fā)工作過程引入到教學(xué)過程中，最終目標(biāo)發(fā)生了改變，即通過產(chǎn)品開發(fā)過程為途徑，培養(yǎng)應(yīng)用型創(chuàng)新人才為目標(biāo)。換句話說，成功開發(fā)產(chǎn)品不是教學(xué)的主要目標(biāo)，人才培養(yǎng)才是教學(xué)的主要目標(biāo)。在把握這個(gè)原則的基礎(chǔ)上，在《電子設(shè)計(jì)制作基礎(chǔ)》課程教學(xué)中采用以工作過程為導(dǎo)向的教學(xué)模式，要求實(shí)現(xiàn)以下教學(xué)目標(biāo)：

（1）知識(shí)技能目標(biāo)：培養(yǎng)學(xué)生掌握數(shù)字萬(wàn)用表等常用儀器儀表的使用方法，掌握電子元器件的識(shí)別、檢測(cè)與應(yīng)用能力，掌握電子電路設(shè)計(jì)、裝配、調(diào)試、檢修的能力，掌握印制電路板的設(shè)計(jì)、制作、焊接的能力。

（2）方法能力目標(biāo)：培養(yǎng)學(xué)生獲取信息的能力、分析問題的能力、創(chuàng)新能力和邏輯思維能力。

（3）社會(huì)能力目標(biāo)：培養(yǎng)學(xué)生制定工作計(jì)劃及方案的能力，培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)精神，學(xué)會(huì)容忍、批評(píng)、交流、組織、協(xié)調(diào)等社會(huì)能力。

2.教學(xué)過程的設(shè)計(jì)

要將電子企業(yè)的工作過程序化為電子專業(yè)的教學(xué)過程，一般采用的是項(xiàng)目形式結(jié)構(gòu)化重新設(shè)計(jì)教學(xué)過程，即為了完成一個(gè)電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)教學(xué)項(xiàng)目，將教學(xué)過程設(shè)計(jì)成與工作過程對(duì)應(yīng)的項(xiàng)目教學(xué)過程。項(xiàng)目教學(xué)過程一般包含這些教學(xué)活動(dòng)：通過市場(chǎng)分析引出教學(xué)項(xiàng)目的具體設(shè)計(jì)任務(wù)，組織學(xué)生圍繞教學(xué)項(xiàng)目設(shè)計(jì)任務(wù)制定設(shè)計(jì)方案，撰寫設(shè)計(jì)方案報(bào)告，各小組的設(shè)計(jì)方案不一樣，有成熟的，也有不完善的，需要組織學(xué)生對(duì)各小組提交的眾多設(shè)計(jì)方案進(jìn)行論證，用科學(xué)的思維帥選出可行性方案，以可行性方案為執(zhí)行藍(lán)本，完成設(shè)計(jì)要求，設(shè)計(jì)并制作出“產(chǎn)品”，并組織學(xué)生對(duì)“產(chǎn)品”進(jìn)行“出廠”前的檢測(cè)，撰寫檢測(cè)報(bào)告，把各自檢測(cè)合格的產(chǎn)品交付“市場(chǎng)”，只有市場(chǎng)認(rèn)可的產(chǎn)品才有價(jià)值，具體教學(xué)過程如下：

■2.1 分析市場(chǎng)需求

教師通過情境教學(xué)法模擬出“新余市紅太陽(yáng)科技有限公司”，該公司是一家集科研與制造為一體的電子科技研發(fā)公司，是一家中小型電子企業(yè)，整個(gè)教學(xué)過程在這樣一家“公司”的背景下展開。任課老師先把全班學(xué)生分成若干個(gè)小組，每個(gè)小組由5名學(xué)生組成，再賦予每個(gè)小組的職責(zé)為公司的“技術(shù)研發(fā)小隊(duì)”，主要負(fù)責(zé)新產(chǎn)品的開發(fā)。

任課教師負(fù)責(zé)發(fā)布公司業(yè)務(wù)部門接到的訂單：某社區(qū)的照明電路設(shè)計(jì)改造，要求以高壓汞燈與鈉燈隔盞交叉安裝在社區(qū)道路兩旁，傍晚路燈自動(dòng)全部點(diǎn)亮，為了節(jié)約用電，約6個(gè)小時(shí)后，即當(dāng)行人稀少的后半夜，隔盞關(guān)燈，第二天天亮后路燈自動(dòng)全部關(guān)閉，等到傍晚又自動(dòng)全部開啟，如此循環(huán)往復(fù)。

這個(gè)教學(xué)活動(dòng)的主要目的是通過接“訂單”培養(yǎng)學(xué)生市場(chǎng)分析能力及任務(wù)分解能力，要求每個(gè)“技術(shù)研發(fā)小隊(duì)”充分討論“訂單”設(shè)計(jì)要求，簡(jiǎn)單繪制出智能路燈自動(dòng)開關(guān)電路功能框圖，捋順各個(gè)單元電路的之間的邏輯關(guān)系，進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維能力及交流能力。

■2.2 制定設(shè)計(jì)方案

開發(fā)產(chǎn)品不是教學(xué)的主要目標(biāo)，人才培養(yǎng)才是教學(xué)的主要目標(biāo)，所以我們的設(shè)計(jì)方案并不一定是真實(shí)的產(chǎn)品，可以是智能路燈自動(dòng)開關(guān)模擬裝置。教學(xué)過程中，任課教師可以參與到各個(gè)“技術(shù)研發(fā)小隊(duì)”中與學(xué)生一起討論，適當(dāng)?shù)臅r(shí)候進(jìn)行教學(xué)提示：用紅色高亮發(fā)光二極管模擬高壓鈉燈，綠色高亮發(fā)光二極管模擬高壓汞燈。天黑時(shí)所有燈亮，6秒鐘（模擬6個(gè)小時(shí)）后紅色發(fā)光二極管熄滅，天亮后綠色發(fā)光二極管再熄滅，如此循環(huán)往復(fù)。任課教師指導(dǎo)學(xué)生繪制電路設(shè)計(jì)框圖，包含電源電路、光敏控制電路、延時(shí)控制電路、燈光顯示電路等。要求各個(gè)“技術(shù)研發(fā)小隊(duì)”在充分討論交流的基礎(chǔ)上集體撰寫設(shè)計(jì)報(bào)告并制作PPT，向全體學(xué)生匯報(bào)電路設(shè)計(jì)框圖。

要求各個(gè)“技術(shù)研發(fā)小隊(duì)”根據(jù)各自的電路設(shè)計(jì)框圖分別設(shè)計(jì)電源電路原理圖、光敏控制電路原理圖、延時(shí)控制電路原理圖、燈光顯示電路原理圖等電路原理圖。在這個(gè)教學(xué)過程中，為了降低學(xué)生的學(xué)習(xí)困難，任課教師要為學(xué)生提供設(shè)計(jì)參考資料，提示電源電路可以采用LM7809穩(wěn)壓電源芯片設(shè)計(jì)，光敏控制電路可以采用光敏電阻、二輸入與非門4011、繼電器等設(shè)計(jì)，延時(shí)控制電路可以采用555集成芯片、繼電器等設(shè)計(jì)，燈光顯示電路采用紅色高亮發(fā)光二極管和綠色高亮發(fā)光二極管分別模擬高壓鈉燈、高壓汞燈進(jìn)行設(shè)計(jì)等。

教學(xué)過程中，小組成員充分討論，查找資料，任課教師提供技術(shù)支持，各個(gè)“技術(shù)研發(fā)小隊(duì)”先將電源電路原理圖、光敏控制電路原理圖、延時(shí)控制電路原理圖、燈光顯示電路原理圖綜合設(shè)計(jì)成智能路燈自動(dòng)開關(guān)模擬裝置整機(jī)電路原理圖，再采用電路仿真軟件Multisim11.0或者Proteus7.8進(jìn)行電路模擬仿真，電路仿真設(shè)計(jì)是現(xiàn)代電子企業(yè)開發(fā)產(chǎn)品常用的技術(shù)，是電子專業(yè)學(xué)生必須掌握的一門電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)的技術(shù)，它可以加快電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)的進(jìn)度，提高設(shè)計(jì)效率。如果電路仿真符合設(shè)計(jì)功能要求，則要求每個(gè)小隊(duì)撰寫電路設(shè)計(jì)方案，制作演示PPT，用于向全班同學(xué)展示設(shè)計(jì)成果。

■2.3 論證及帥選方案

教學(xué)過程中，由每個(gè)小組選派一名學(xué)生代表和任課教師組成“評(píng)審團(tuán)”。首先由每個(gè)小組選派一名學(xué)生采用PPT闡述設(shè)計(jì)方案，“評(píng)審團(tuán)”負(fù)責(zé)篩選出一個(gè)比較可行的電路設(shè)計(jì)方案，這個(gè)設(shè)計(jì)方案必須獲得大多數(shù)小組的認(rèn)同、認(rèn)可。然后由各個(gè)“技術(shù)研發(fā)小隊(duì)”搭建實(shí)驗(yàn)電路進(jìn)行測(cè)試該電路設(shè)計(jì)方案。在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)電路測(cè)試時(shí)，要求先檢測(cè)元器件，然后按設(shè)計(jì)好的整機(jī)電路原理圖在電路實(shí)驗(yàn)板（萬(wàn)能板、面包板等）上插接元器件，搭建電路，反復(fù)調(diào)試，使之符合電路設(shè)計(jì)要求，進(jìn)一步驗(yàn)證、完善方案的正確性和可行性。這一教學(xué)過程，主要培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題的能力。

■2.4 實(shí)施可行性方案

在師生們共同的討論下，得出了一個(gè)比較可行的方案。這個(gè)方案必須經(jīng)過任課教師最后修改、完善、確認(rèn)后，方可作為本教學(xué)項(xiàng)目的最后方案，同時(shí)列出元器件采購(gòu)清單，采購(gòu)元器件。

教學(xué)過程中，首先由各個(gè)“技術(shù)研發(fā)小隊(duì)”采用PCB繪制軟件（如Protel）繪制原理圖和 PCB圖。這個(gè)教學(xué)活動(dòng)主要培養(yǎng)學(xué)生電路原理圖的繪制和PCB設(shè)計(jì)的各種規(guī)則，掌握元件符號(hào)庫(kù)的制作方法和PCB封裝庫(kù)的制作方法。為了降低教學(xué)成本，繪制好的PCB圖必須得到小組成員三分之二以上的肯定和任課老師的任可，才可以發(fā)送到PCB廠家生產(chǎn)PCB板。PCB生產(chǎn)大概需要一個(gè)星期左右的時(shí)間，一般每個(gè)小組可以拿到10塊PCB樣板，等待拿到了PCB樣板后，要求所有的“技術(shù)研發(fā)小隊(duì)”的成員都要進(jìn)行組裝與調(diào)試。PCB板的組裝相對(duì)比較簡(jiǎn)單，但是調(diào)試并不簡(jiǎn)單，任課老師要講解電路工作原理和調(diào)試方法，這樣可以提高產(chǎn)品的成功率。最后要求將安裝好的“產(chǎn)品”貼好標(biāo)簽，注明小組信息和個(gè)人姓名，交付任課老師保存。

■2.5 測(cè)試樣品

任課教師將 “技術(shù)研發(fā)小隊(duì)”成員重新進(jìn)行分組，組成“樣品檢測(cè)小組”，采用數(shù)字萬(wàn)用，示波器等儀器進(jìn)行產(chǎn)品檢測(cè)，主要檢測(cè)智能路燈自動(dòng)開關(guān)模擬裝置的電路功能及其他關(guān)鍵參數(shù)，在樣品檢測(cè)表上認(rèn)真記錄檢測(cè)數(shù)據(jù)，判斷產(chǎn)品的優(yōu)良率，對(duì)不合格的樣品要說明不合格的理由及檢測(cè)到的參數(shù)值，并要求相關(guān)人員重新裝配樣品。

■2.6 交付市場(chǎng)

教學(xué)評(píng)價(jià)是教學(xué)過程中關(guān)鍵的一個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)，能起到畫龍點(diǎn)睛的作用。教學(xué)過程的教學(xué)評(píng)價(jià)與電子產(chǎn)品開發(fā)過程的交付市場(chǎng)對(duì)應(yīng)，在這個(gè)教學(xué)評(píng)價(jià)過程中，要綜合各小組平時(shí)的表現(xiàn)情況及提交的產(chǎn)品質(zhì)量，評(píng)價(jià)可以由師生共同討論，提出評(píng)價(jià)建議。為了保證教學(xué)評(píng)價(jià)的權(quán)威性，要求由任課教師進(jìn)行最終評(píng)價(jià)，給出評(píng)價(jià)意見及考核分?jǐn)?shù)，對(duì)制作優(yōu)良的產(chǎn)品，拍照后公布在班級(jí)QQ群、微信群里，供大家討論學(xué)習(xí)，體驗(yàn)產(chǎn)品制作成功的樂趣，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣。

3.教學(xué)總結(jié)

以現(xiàn)代電子產(chǎn)品開發(fā)的工作過程為導(dǎo)向，將電子產(chǎn)品開發(fā)的工作過程轉(zhuǎn)化成項(xiàng)目教學(xué)過程，學(xué)習(xí)電子設(shè)計(jì)制作基礎(chǔ)理論知識(shí)及制作方法是當(dāng)前教育教學(xué)模式改革的趨勢(shì)，這一教學(xué)模式有效地激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高了學(xué)生電子設(shè)計(jì)、制作、安裝、調(diào)試的技能，為加強(qiáng)實(shí)踐技能訓(xùn)練和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)提供了有效途徑，學(xué)生的崗位關(guān)鍵能力得到有效提升，教學(xué)效果明顯提高。

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