廖秋麗　譚新德　白雁力　吳姝芹　范勇

基金項目：

2019年度廣西高等教育本科教學改革工程項目（2019JGB196）;桂林電子科技大學教學改革項目（JGA201806、JGB201802）;國家級大學生創(chuàng)新訓練計劃項目（201910595027）。

摘 要

區(qū)別于傳統(tǒng)的電子信息類專業(yè)，針對計算機類專業(yè)的特點，在其電子工程訓練實習課程中引入開源硬件Arduino的設計、制作和開發(fā)，在傳統(tǒng)的教學方法上加入實例教學和項目式教學方法，構建公平合理的多元化全面考核評價體系，旨在通過虛實結合的方式培養(yǎng)學生的工程意識和創(chuàng)新能力。

關鍵詞

電子工程訓練;專業(yè)特點;Arduino

中圖分類號： G642;TN0-4;TN949.192文獻標識碼： A

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2020.03.039

教育部啟動的“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”，要求持續(xù)深化工程教育改革，加快培養(yǎng)適應和引領新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革的卓越工程科技人才。順應社會的發(fā)展趨勢，計算機專業(yè)也增設了電子工程訓練課程，旨在培養(yǎng)學生的工程意識、實踐能力和創(chuàng)新精神。因此，針對桂林電子科技大學計算機專業(yè)的特點和學科優(yōu)勢，通過完善、豐富教學內(nèi)容，優(yōu)化課程安排，建設一種以教師為主導、學生為主體的創(chuàng)新實訓模式，對培養(yǎng)具有較強的創(chuàng)新能力、能夠適應市場要求和社會發(fā)展需要的卓越工程師具有重要的意義。

1 教學現(xiàn)狀

目前，我校電子工程訓練中心開設的《電子工程訓練》課程是一門綜合性較強的實踐課程，是專門面向計算機科學與工程學院的計算機科學與技術專業(yè)大三的學生而開設的，實訓的主要內(nèi)容為：51單片機電路設計、電路板制作和調(diào)試;手工焊接練習;收音機的焊接、裝配與調(diào)試。通過此次實習，學生能掌握基本的電子技術知識，了解電子產(chǎn)品的制作流程，實踐動手能力得到進一步提高。

《電子工程訓練》課程在前期教改的基礎上，雖然取得一定的效果，但是還是存在一系列問題：第一、實訓內(nèi)容陳舊。首先，收音機的焊接、裝配、調(diào)試和檢測等內(nèi)容已延續(xù)很多年，學生機械式的進行實驗，對產(chǎn)品的原理、設計無法理解。學生的思維活動完全限制在教師預先安排好的軌道上運行，缺乏獨立思考的機會，創(chuàng)新精神和獨立獲取知識的能力得不到培養(yǎng)，不能激發(fā)學生的積極性和創(chuàng)新性，學生難以形成工程設計的整體概念。其次，51單片機電路設計、電路板制作和調(diào)試等內(nèi)容在一定程度上可以激發(fā)學生的學習興趣并發(fā)揮其創(chuàng)新能力，但是，51單片機功能單一，可擴展性差，開展實驗有限，學生的創(chuàng)新力得不到充分展現(xiàn)，而且，使用51單片機還需要了解單片機內(nèi)部硬件結構和寄存器的設置，這對于計算機專業(yè)的學生來說，在短短幾天的時間里掌握并應用是有一定難度的;第二、實訓各項目間聯(lián)系不大，收音機和單片機是兩個完全不一樣的產(chǎn)品，除去焊接練習、考核驗收的時間外，剩下的7天里要完成這兩個聯(lián)系不大的項目，時間有點緊張，只能完成基本的內(nèi)容，導致學生自己發(fā)揮的機會較少，學生得不到創(chuàng)新訓練的體驗;第三、實習方式不夠靈活，學生人數(shù)較多?；诖?，對現(xiàn)有的《電子工程訓練》教學內(nèi)容和模式進行改革，構建培養(yǎng)工程科技人才的教學模式勢在必行。

2 教學改革與實施

2.1 根據(jù)專業(yè)特點，為學生量身打造教學內(nèi)容

桂林電子科技大學《電子工程訓練》課程是一門綜合性較強的實踐課程，是專門面向計算機科學與工程學院的計算機科學與技術專業(yè)（含卓越班）大三的學生而開設的，學生已先學習了電工電子類課程，特長是編程，只是還未形成工程理念，把它們聯(lián)系起來進行設計應用。因此，針對計算機專業(yè)的特殊性和學生個人能力的高低，為學生量身打造與專業(yè)緊密相關的綜合性實習內(nèi)容，把軟硬件結合起來，在硬件平臺上，學習能力強的學生可設計出較復雜的項目，創(chuàng)新能力和個人水平可得到充分發(fā)揮。

傳統(tǒng)的51單片機功能單一，擴展性差，開展實驗有限，與之相比，開源硬件Arduino是一款便捷靈活、方便上手的開源電子原型平臺，軟硬件完全開放，從Arduino相關網(wǎng)站、博客、論壇里可獲得大量的共享資源，學生可以不需要了解其內(nèi)部硬件結構和寄存器設置，就可發(fā)揮自己的編程特長快速應用。因此，可以把Arduino的設計開發(fā)引入《電子工程訓練》，老師在Arduino網(wǎng)站上為學生挑選某個電路圖，學生用DXP軟件進行PCB設計，隨后制板、焊接、裝配、調(diào)試，最后編寫程序下載到自己調(diào)試好的Arduino電路板上，水平層次不同的學生可實現(xiàn)不同難度的項目。學生從硬件設計到軟件調(diào)試，獨立完成了一個電子產(chǎn)品的設計、制作、調(diào)試、開發(fā)，既培養(yǎng)了學生的工程意識，又使學生的創(chuàng)新能力、實踐能力、自己解決問題的能力得到進一步提高，而且，還讓學生接觸到了科技的前沿。

2.2 建立基于Arduino開發(fā)平臺的實驗室

在強化課堂教學的同時，面向?qū)W生建立基于Arduino開發(fā)平臺的實驗室。實習課程結束后，學生自己完成的Arduino電路板會讓學生帶走，為了能讓學生在課程結束后還能學以致用，甚至強化，工程訓練中心可以開設一個實驗室，給學生提供Arduino實驗開發(fā)板、面包板、面包板連接線和電子元器件，并配備穩(wěn)壓電源。學生可以利用面包板搭建外設電路，與學生自己的Arduino主控板進行連接，實現(xiàn)各種各樣的功能，進一步強化學生的實踐和創(chuàng)新能力，為學生參加科技競賽打下堅實的基礎。

2.3 完善教學方法，引導學生向創(chuàng)新能力方向發(fā)展

不同的教學內(nèi)容應用不同的教學方法，例如，在硬件電路設計環(huán)節(jié)，可采用統(tǒng)一授課的方式，對于制板環(huán)節(jié)，可通過學生組隊的方式來完成，焊接裝配則以視頻和演示為主，軟件編程環(huán)節(jié)，實施案例教學、項目式教學方法，注重綜合性項目訓練，老師以引導為主，鼓勵學生獨立完成創(chuàng)意，預留一定空間讓學生自由發(fā)揮，引導學生向創(chuàng)新能力方向發(fā)展，強化學生工程意識。

2.4 構建公平合理的多元化全面考核評價體系

評價教學效果很難采用統(tǒng)一的評價標準，對于實踐性教學而言，更應側(cè)重實習過程而不是結果，構建“過程體驗、平時表現(xiàn)、創(chuàng)新意識、個性發(fā)展、團隊合作、個人貢獻”的多元化評價理念?；A階段注重學生對工程概念和實踐技能的掌握程度;綜合應用階段突顯知識綜合運用和創(chuàng)新意識的考核;創(chuàng)新實踐環(huán)節(jié)偏重于創(chuàng)新能力、團隊協(xié)作能力及個人貢獻程度的綜合考核;對自主設計實踐項目、重點突出、思路清晰、方案合理、創(chuàng)新意識強團隊給予適當加分獎勵。

3 總結

對計算機專業(yè)電子工程訓練現(xiàn)有的教學模式進行改革，改變目前教學內(nèi)容過于陳舊、單一、與專業(yè)結合不緊密的局面，并完善該課程的教學體系，在以后的教學過程中不斷總結提高，及時補充新的教學內(nèi)容。全面落實“學習工藝知識、提高綜合素質(zhì)、增強工程實踐能力、培養(yǎng)創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力”的實踐教學內(nèi)涵，培養(yǎng)大批創(chuàng)新能力強、適應經(jīng)濟社會發(fā)展需要的高質(zhì)量、多類型的卓越工程師。