冉 涌

(重慶三峽職業(yè)學(xué)院 機(jī)械與電子工程系，中國 重慶 404155)

智能電子產(chǎn)品設(shè)計與制作課程內(nèi)容設(shè)置與教學(xué)方法探討

冉 涌

(重慶三峽職業(yè)學(xué)院 機(jī)械與電子工程系，中國 重慶 404155)

智能電子產(chǎn)品設(shè)計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。通過分析電子電路輔助設(shè)計工作崗位的特點(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，要兼顧知識的完備性，重視學(xué)生能力培養(yǎng)；教學(xué)方法方面，既要落實(shí)基于工作過程系統(tǒng)化的“六步驟”教學(xué)法，又強(qiáng)化知識和邏輯的主線，并重視技能拓展和創(chuàng)新教育。

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，是一門綜合性較強(qiáng)的課程，通過對該課程的學(xué)習(xí)，既是對前期所學(xué)知識技能的鞏固，又是學(xué)生綜合能力提升的一個重要過程，為學(xué)生畢業(yè)后從事電子電路輔助設(shè)計工作崗位工作，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，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“工作過程系統(tǒng)化課程開發(fā)”方法，在許多高職院校的多個專業(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)計與制作課程開發(fā)中，不能簡單套用，盲目選擇幾個實(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)計教學(xué)過程。

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。通過對電子專業(yè)“電子電路輔助設(shè)計崗位”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(chǎn)品設(shè)計與維護(hù)文檔；具備初步的創(chuàng)新設(shè)計能力。(2)知識目標(biāo)：掌握智能電子產(chǎn)品的設(shè)計方法；掌握智能控制程序設(shè)計方法；靈活應(yīng)用電子線路設(shè)計軟件，并設(shè)計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；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)計與制作強(qiáng)調(diào)“設(shè)計”，同時又離不開“制作”，面向的對象是智能電子產(chǎn)品。現(xiàn)實(shí)世界中能稱為“智能電子產(chǎn)品”的對象有成千上萬種，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)場景中。

電子電路輔助設(shè)計崗位、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”與“制作”上。

從“設(shè)計”角度分析，高職學(xué)生所能勝任的智能電子產(chǎn)品設(shè)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(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(guī)模生產(chǎn)，分工細(xì)化，每個崗位只做一個環(huán)節(jié)的簡單操作，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”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)制作的過程。制作中包含電路調(diào)試，調(diào)試階段又需要前期設(shè)計階段的理論知識作為支撐，所以設(shè)計中的相關(guān)知識顯得尤為重要。設(shè)計階段所涉及的知識面較為廣泛，雖然大部分內(nèi)容在前期的工業(yè)信號檢測、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)計過程中的各類技術(shù)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(qiáng)調(diào)能力培養(yǎng)

智能電子產(chǎn)品設(shè)計與制作的難點(diǎn)在設(shè)計，設(shè)計的難點(diǎn)在于面對種類繁多的新產(chǎn)品，需要用到較多的理論基礎(chǔ)和電路知識。甚至，有些知識需要臨時補(bǔ)充，再學(xué)習(xí)。所以，對學(xué)生知識結(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)知識為前提，因而在教學(xué)內(nèi)容設(shè)計中，選擇典型工作任務(wù)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(yè)能力、方法能力和社會能力。專業(yè)能力需要具體的專業(yè)技能作為支撐，比如會用Altium Designer等計算機(jī)輔助設(shè)計軟件繪制電路原理圖、PCB圖，會用C語言編寫單片機(jī)程序；方法能力是解決問題，完成項(xiàng)目的一套方法體系，是在完成每個工作任務(wù)的過程中逐漸總結(jié)、積累形成的能力。社會能力既是個人綜合素質(zhì)的體現(xiàn)，其也能在完成項(xiàng)目的過程中，通過自我發(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)的過程中，都要經(jīng)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(xù)的有效性。在完成每個工作任務(wù)的過程中，需要強(qiáng)化這幾方面能力的培養(yǎng)。

二、教學(xué)方法探討

無論多么優(yōu)秀的課程設(shè)計，最終都需要學(xué)生和教師在教學(xué)過程中執(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題。

(一)落實(shí)“六步驟”

根據(jù)工作過程系統(tǒng)化的方法，典型工作任務(wù)的完成，需要經(jīng)歷“資訊、 決策、 計劃、 實(shí)施、檢查、評價”六個步驟[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，并不能得到預(yù)期的效果。所以，這一個階段還是應(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，提出完成任務(wù)、解決問題的合理方案。這一階段是整個工作的難點(diǎn)，需要給學(xué)生較多的鼓勵和引導(dǎo)。另外，教師要及時了解各組工作情況，對于大多數(shù)同學(xué)欠缺的知識要引導(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)生通過多個項(xiàng)目的反復(fù)，不斷進(jìn)步檢查與評價階段，首先學(xué)生要自己檢查完成項(xiàng)目情況，發(fā)現(xiàn)問題，及時補(bǔ)充完善。其次，是教師對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。

評價，需要有小組之間的互評和教師評價。在實(shí)際操作中，小組互評，按照傳統(tǒng)發(fā)放評價表的方式，過程復(fù)雜，結(jié)果統(tǒng)計繁瑣，可以借助表決器和網(wǎng)絡(luò)操作平臺等手段，提高評價、統(tǒng)計效率。教師評價，并不是在最后才做出，而是從學(xué)生開始項(xiàng)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(xié)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(xù)由其內(nèi)部逐漸修正、完善。在實(shí)際中，存在一組中個別同學(xué)空閑，項(xiàng)目參與度不高的情況，需要教師在各個階段監(jiān)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(chǎn)品設(shè)計與制作課程雖然涉及的知識內(nèi)容較多，但仍然能找到每個項(xiàng)目的關(guān)鍵知識、邏輯主線。任何智能電子產(chǎn)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(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，每個項(xiàng)目，都有意識地引導(dǎo)學(xué)生從這兩個方面去認(rèn)識、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)面對的產(chǎn)品種類繁多，更新?lián)Q代周期短，涉及相關(guān)知識面寬。這些特點(diǎn)決定了學(xué)生將來的工作任務(wù)，不是課堂典型工作任務(wù)的簡單重復(fù)，而要根據(jù)實(shí)際要求變化、改造。在教學(xué)中，需要學(xué)生完成每一個典型工作任務(wù)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(yōu)劣。通過這些手段，建立知識、技能的網(wǎng)絡(luò)，達(dá)到拓展技能的目的。面對新問題、新任務(wù)時，能快速從訓(xùn)練過的工作任務(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。善于發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)、生活中的困難，并提取問題，設(shè)計新的智能電子產(chǎn)品解決問題，培養(yǎng)創(chuàng)新型人才是該課程的重要目標(biāo)。在完成每個典型工作任務(wù)的過程中，引導(dǎo)各小組開展頭腦風(fēng)暴等活動，提出與工作任務(wù)相關(guān)的案例，在評價中給予適當(dāng)?shù)募臃?，鼓勵、提高學(xué)生的技術(shù)創(chuàng)新和技能創(chuàng)新能力。

[1]教育部職業(yè)教育與成人教育司. 高等職業(yè)學(xué)校專業(yè)教學(xué)標(biāo)準(zhǔn)──電子信息大類[M].中央廣播電視大學(xué)出版社,2012(11).

[2]黃文星.對“工作過程系統(tǒng)化”課程開發(fā)的理性思考——高職應(yīng)用英語課程開發(fā)例析[J].深圳職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報,2015: 76-79.

[3]耿杏.論工作過程系統(tǒng)化課程體系與微觀課程開發(fā)與建設(shè)[J].當(dāng)代職業(yè)教育, 2016(04): 32-36.

[4]彭前.基于工作過程系統(tǒng)化社會體育指導(dǎo)與管理專業(yè)課程開發(fā)探索與實(shí)踐[J].廣州體育學(xué)院學(xué)報, 2015: 114-117.

[5]姜大源. 論高職教育工作過程系統(tǒng)化課程開發(fā)[J].徐州建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報, 2010(03): 7-9.

[責(zé)任編輯：羅幼平]

2017-02-11

冉 涌，男，重慶萬州人，講師，碩士。研究方向：無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，高職電子類專業(yè)課程開發(fā)。

TM-G423.07

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1672-1047(2017)01-0037-03

10.3969/j.issn.1672-1047.2017.01.11