徐荃　周春　汪莉麗　趙陽　張公泉

摘 要：課程設計是培養(yǎng)學生工程實踐創(chuàng)新能力的關鍵環(huán)節(jié)。針對傳統(tǒng)的非線性電子線路課程設計的教學現(xiàn)狀，以學生工程實踐創(chuàng)新能力培養(yǎng)為主線，構建線上線下、課內(nèi)課外的教學模式，踐行虛實結(jié)合、軟硬兼施的教學手段，貫穿賽教融合、科教融合的教學理念，制定科學全面、客觀公正的考核體系。實踐教學結(jié)果表明，非線性電子線路課程設計教學改革大大激發(fā)了學生的主觀能動性，充分點燃了學生探究問題的欲望，切實提高了學生的電路設計能力和工程實踐創(chuàng)新能力，使非線性電子線路課程設計教學效果和教學質(zhì)量明顯提高，具有很好的推廣和借鑒價值。

關鍵詞：工程實踐；創(chuàng)新能力；非線性電子線路；課程設計

中圖分類號：G642.0? 文獻標識碼：A? 文章編號：1673-260X（2023）04-0111-04

1 引言

近年來，我國電子信息產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展，電子信息技術已經(jīng)滲透到人們生活的各個領域，為促進經(jīng)濟發(fā)展、改善人們生活發(fā)揮著舉足輕重的作用。隨著電子信息產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展和廣泛應用，社會對電子信息類專業(yè)人才的培養(yǎng)質(zhì)量提出了新的要求，學生既要具備扎實的專業(yè)理論知識也必須具有很強的工程實踐創(chuàng)新能力，善于解決電子信息系統(tǒng)設計與應用中遇到的各種工程實際問題。因此，如何在專業(yè)課教學中有效提升電子信息類專業(yè)人才的工程實踐創(chuàng)新能力，是目前亟待研究和解決的重要問題。

非線性電子線路是電子信息類專業(yè)的一門主干專業(yè)課程，在電子信息類專業(yè)人才培養(yǎng)方案和課程體系中起著承上啟下的重要作用[1]。非線性電子線路課程設計是配合非線性電子線路課堂教學而獨立設置的實踐性教學環(huán)節(jié)，是對非線性電子線路課程實驗教學的延伸和補充，旨在加深學生對非線性電子線路等相關課程理論知識的理解和掌握，強化學生電子電路的分析和設計水平，提高學生電子系統(tǒng)的設計與開發(fā)能力，激發(fā)學生自主學習、獨立解決問題的內(nèi)驅(qū)力，培養(yǎng)學生綜合運用所學知識解決工程實際問題的能力，為學生就業(yè)和繼續(xù)深造打下扎實的實踐基礎[2]。

傳統(tǒng)的非線性電子線路課程設計一般由指導教師給定題目，然后學生分組、選題并完成設計和開發(fā)，課程設計結(jié)束時匯報課程設計成果并上交課程設計報告。多年的教學實踐表明，這種教學方式雖然對非線性電子線路等相關課程有著一定的促進作用，但是對于培養(yǎng)學生的工程實踐創(chuàng)新能力卻缺乏動力，逐漸暴露出很多問題和不足。因此，為了充分發(fā)揮非線性電子線路課程設計的作用并達到預期的教學效果，應當以工程實踐創(chuàng)新能力為目標對非線性電子線路課程設計進行改革與實踐。

2 非線性電子線路課程設計教學現(xiàn)狀

2.1 課程設計在時間和空間上過于集中

非線性電子線路課程設計通常安排在學期末，時間為1～2周。該時間段考試科目較多，學生無法將時間和精力全部投入課程設計，在課程設計過程中只是照搬照抄，敷衍了事。另外，空間上的問題更大。以我校電子信息類專業(yè)為例，一屆共有4個教學班，約200名學生，但是實驗室常用儀器設備只有40臺套，即使3名學生一組，仍然遠遠不能滿足當前學生的需求[3]。由于受時間和空間的限制，導致非線性電子線路課程設計質(zhì)量不高、效果不好，不能充分發(fā)揮其應有的作用，嚴重制約了學生工程實踐創(chuàng)新能力的提升。

2.2 課程設計內(nèi)容缺乏工程性和新穎性

非線性電子線路課程設計內(nèi)容相對比較簡單，僅僅圍繞著非線性電子線路課程進行，與實際的工程設計項目存在著較大的差距，造成學生的工程實踐創(chuàng)新意識普遍欠缺。在非線性電子線路課程設計過程中，學生只需要按照指導教師給定的設計方案及規(guī)定的設計方法亦步亦趨地完成課程設計任務即可，這就導致了學生主觀能動性與參與性不夠，缺乏設計的動力與熱情，大大地削弱了非線性電子線路課程設計應起的作用，很難達到培養(yǎng)和鍛煉學生工程實踐創(chuàng)新能力的目的。

2.3 課程設計考核缺乏科學性和透明性

非線性電子線路課程設計考核流于形式，沒有嚴格的量化考核標準，指導教師僅以最終的課程設計成果和課程設計報告作為評價考核依據(jù)，忽略了對課程設計過程的考核和對學生能力的考核，導致大部分學生對課程設計不重視、缺乏積極性和主動性，“抱大腿”“吃大鍋飯”“渾水摸魚”的現(xiàn)象非常嚴重。這樣的考核方式既不能客觀地對每個學生的各方面能力給予全面評價，指導教師和學生也不能及時了解非線性電子線路課程設計過程中存在的問題和不足，更不利于培養(yǎng)學生工程實踐創(chuàng)新能力[4]。

3 非線性電子線路課程設計改革措施

針對傳統(tǒng)非線性電子線路課程設計教學中的痛點問題，堅持以學生為中心，以培養(yǎng)學生工程實踐創(chuàng)新能力為出發(fā)點和落腳點，對非線性電子線路課程設計的教學模式、教學手段、教學理念、考核方式等方面實現(xiàn)突破，從而使非線性電子線路課程設計能夠最大限度地調(diào)動學生的主動性和積極性，著力提高學生的工程實踐創(chuàng)新意識、工程實踐創(chuàng)新素養(yǎng)和工程實踐創(chuàng)新能力。

3.1 構建線上線下、課內(nèi)課外的教學模式

為了解決時間上的不足，非線性電子線路課程設計采用線上線下相結(jié)合的混合式教學模式。由指導教師在學期初提前將非線性電子線路課程設計任務書等相關教學資源以文檔和視頻的形式發(fā)布在學習通、雨課堂等線上教學平臺上。學生可以在電腦端或者手機端查看指導教師推送的線上教學資源，自主選擇課外時間完成線上教學資源的學習和課程設計前期的方案設計、電路仿真、板圖繪制等任務。指導教師可以在線上教學平臺上設置截止時間，并隨時在線查看學生的任務完成情況。學生要按時完成相應的課程設計任務模塊并進行在線提交，學生也可以將自己的疑問上傳至線上教學平臺，指導教師可以在線實時解答[5]。通過這種教學模式，使得學生在線下的教學過程中有相對充裕的時間完成非線性電子線路課程設計后期的電路焊接、系統(tǒng)調(diào)試、驗收答辯等任務。

為了解決空間上的不足，非線性電子線路課程設計采用課內(nèi)課外相結(jié)合的開放式教學模式[6]。只要不影響正常的實驗教學，學生可以利用課外時間隨時到相關實驗室開展與非線性電子線路課程設計相關的實驗與研究。在布置非線性電子線路課程設計任務時，指導教師可以明確要求所有的學生在課程設計周之前，必須要到實驗室熟悉相關儀器儀表的操作、練習電路的焊接等。通過這種方式，不但可以保障學生在課程設計周集中全部精力完成非線性電子線路課程設計本身的任務和要求，而且可以最大限度地發(fā)揮學生學習的積極性和主動性，有效促進學生主動去探究、去發(fā)現(xiàn)、去創(chuàng)造，同時還可以使得實驗室的資源得到更為充分的利用。

3.2 踐行虛實結(jié)合、軟硬兼施的教學手段

將電路仿真軟件如Multisim、Protues等引入非線性電子線路課程設計教學中，充分利用其強大的電路仿真功能，讓抽象、難懂的電路原理圖“動起來”，使學生能夠形象、直觀地觀察到理論與實踐相結(jié)合的效果[7]。在非線性電子線路課程設計前期，學生可以利用電路仿真軟件隨時隨地對電路進行自主仿真設計、性能分析、電路調(diào)試等，以便及時發(fā)現(xiàn)電路設計方案中存在的問題，并能方便地根據(jù)仿真結(jié)果不斷調(diào)整、優(yōu)化電路參數(shù)以及設計方案。這樣做不但可以加深學生對設計方案中的各部分邏輯功能的理解，還可以提高學生分析問題和解決問題的能力、培養(yǎng)學生的電路設計能力及自主創(chuàng)新能力，為非線性電子線路課程設計的順利開展夯實基礎。

當電路仿真成功后，學生根據(jù)電路設計方案以及仿真結(jié)果選擇合理的電子元器件，運用電路制圖軟件如Protel 99SE、Altium Designer等完成電路原理圖和印制電路板圖的設計，使非線性電子線路課程設計教學更接近于工程實際。為了方便學生課后自主學習和設計，利用錄屏軟件制作基于Protel 99SE、Altium Designer的電路原理圖和印制電路板圖設計的教學視頻，重點演示電路原理圖和印制電路板圖設計的完整步驟、操作要領、方法技巧以及常見問題分析[8]。通過電路原理圖和印制電路板圖的設計，培養(yǎng)學生耐心、細心、嚴謹?shù)膽B(tài)度，激發(fā)學生對電子產(chǎn)品制作的興趣，提升學生電路設計的質(zhì)量和效率，增強學生工程設計能力和實踐動手能力。

3.3 貫穿賽教融合、科教融合的教學理念

以學科競賽為抓手，鼓勵和支持學生參加與非線性電子線路課程相關的學科與科技競賽如全國大學生電子設計競賽、“互聯(lián)網(wǎng)+”大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽、“挑戰(zhàn)杯”全國大學生課外學術科技作品競賽等，并將與課程關聯(lián)度高的部分競賽題目如寬帶放大器、低噪聲放大器、直接頻率合成器等融入非線性電子線路課程設計中，使課程設計的內(nèi)容具有綜合性、實用性、時代性和先進性。通過將學科競賽內(nèi)容融入非線性電子線路課程設計中，不但可以激發(fā)學生對非線性電子線路課程設計的興趣、提高學生的設計成就感和動手實踐的積極性，還可以提升其綜合設計能力和實踐創(chuàng)新能力[9]。

充分挖掘教師團隊最新科研成果中的基礎性問題，將其融入非線性電子線路課程設計教學中，并對課程設計內(nèi)容進行擴充和更新，為非線性電子線路課程設計注入科技前沿與研究熱點。積極引導學生了解非線性電子線路課程較為前沿的學術方向，把電子電路設計的最新科技成果落地于課程設計教學中，在寬度和深度上延伸課程設計內(nèi)容，進一步拓寬學生專業(yè)視野、激發(fā)學生研究熱情[10]。組織學生參與到指導教師的科研項目中，帶領學生搭建科研實驗系統(tǒng)、參與實驗調(diào)試、測試實驗數(shù)據(jù)、整理實驗結(jié)果、撰寫專利申報書等環(huán)節(jié)，實現(xiàn)理論聯(lián)系實際、對接社會需求，強化學生工程意識，培養(yǎng)學生科研創(chuàng)新思維，激發(fā)學生專業(yè)學習興趣和科研能動性，提升學生工程實踐能力和研究創(chuàng)新能力。

3.4 制定科學全面、客觀公正的考核體系

在非線性電子線路課程設計考核中，以學生的能力為考核重點，制定過程化、動態(tài)化、多元化、規(guī)范化的課程設計考核體系，對考核方式和考核內(nèi)容進行深化和完善。

在考核方式方面，改變重結(jié)果、輕過程的考核現(xiàn)狀，將考核貫穿于非線性電子線路課程設計教學的全過程，不僅注重對課程設計結(jié)果的考核，更注重對課程設計過程的考核。通過強化過程考核，引導學生從以知識學習為主向以知識、能力、素質(zhì)一體化提升轉(zhuǎn)變，調(diào)動學生學習的積極性、自主性和創(chuàng)造性。過程化考核能夠?qū)崟r、動態(tài)跟蹤非線性電子線路課程設計的教學過程，使指導教師能夠及時了解學生在課程設計整個過程中的理論知識掌握情況和實踐創(chuàng)新能力發(fā)展情況，從而有針對性地解決教學過程中存在的問題，使得非線性電子線路課程設計考核成為指導教師教學和學生學習的導向[11]。

在考核內(nèi)容方面，改變重理論輕實踐、重知識輕能力的考核現(xiàn)狀，既注重對學生的基本理論、基本知識的考核，更注重對學生的電路設計能力、板圖繪制能力、工程實踐能力、創(chuàng)新應用能力、科技寫作能力、語言表達能力等多方面能力的考核，還涵蓋對學生的學習態(tài)度、學習主動性等綜合素質(zhì)的考核，從而實現(xiàn)對學生知識、能力和素質(zhì)的全方位考核[12]。為了更加科學、全面、客觀、公正的評定學生的非線性電子線路課程設計成績，對設立的各個考核環(huán)節(jié)的考核內(nèi)容都進行合理的細化、量化及統(tǒng)計分析，盡可能避免指導教師憑主觀意愿或個人好惡給學生評分。

根據(jù)上述考核方式和考核內(nèi)容，并結(jié)合工程實際產(chǎn)品的設計流程，非線性電子線路課程設計的總成績由六個考核環(huán)節(jié)對應的各項考核內(nèi)容得分相加而得：方案設計及電路仿真（占總成績的30%），重點考查學生的自主學習能力、電路設計能力及創(chuàng)新應用能力；電路原理圖和印制電路板圖的設計（占總成績的20%），重點考查學生的板圖繪制能力及工程實踐能力；電路的焊接、調(diào)試及儀器儀表的操作（占總成績的20%），重點考查學生的實踐動手能力及解決問題的能力；線上教學平臺的任務完成情況、課堂測試與互動（占總成績的10%），重點考查學生的知識運用能力；驗收答辯與成果演示（占總成績的10%），重點考查學生的語言表達能力；課程設計報告（占總成績的10%），重點考查學生的科技寫作能力。改革后的非線性電子線路課程設計考核體系既能科學全面、客觀公正地評價學生的能力，又能運用考核結(jié)果推動課程設計的持續(xù)改進。

4 結(jié)語

非線性電子線路課程設計是一門工程性、實踐性很強的課程，是理論知識和實踐技能的綜合運用，對提高學生分析解決問題的能力、工程實踐能力及創(chuàng)新應用能力具有重要意義。課程教學團隊立足于行業(yè)背景、專業(yè)特色和課程目標，通過轉(zhuǎn)變教學模式、豐富教學手段、更新教學理念、改革考核體系等一系列舉措，打破了教學時空的束縛，開拓了學生的設計思路，激發(fā)了學生的積極性、主動性和創(chuàng)造性，培養(yǎng)了學生獨立思考問題、分析問題和解決問題的能力，提高了學生的電路設計能力和工程實踐創(chuàng)新能力，同時學生的團結(jié)協(xié)作能力、語言表達能力、科技寫作能力也得到了鍛煉。在本課程的帶動下，學生在大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練計劃項目的申報和研究、國家級和省級各類學科和科技競賽、專利的申報等方面均取得了很好的成績，參與到教師的科研項目和企業(yè)課題的學生數(shù)量逐年持續(xù)增加。

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收稿日期：2023-01-26

基金項目：安徽省一般教學研究項目（2020jyxm0344）；安徽建筑大學校級教研項目（2019jy06）；教育部產(chǎn)學合作協(xié)同育人項目（201802216018）