張虹 劉寧艷 張璞

[摘 要] 為達(dá)成復(fù)合型、應(yīng)用型和創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的目標(biāo)，對“電子系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)與實(shí)踐”課程進(jìn)行了改革。利用Blackboard信息化平臺，從學(xué)生的差異化需求出發(fā)，建立和組織了涉及面廣、內(nèi)容眾多的教學(xué)資源。采用教師講授和學(xué)生線上自學(xué)的混合模式，引領(lǐng)學(xué)生從原本碎片化的認(rèn)知中順利過渡到系統(tǒng)設(shè)計(jì)階段。同時(shí)，提供的綜合設(shè)計(jì)素材，可啟發(fā)學(xué)生的設(shè)計(jì)創(chuàng)意，幫助其確定設(shè)計(jì)方案并順利實(shí)施。實(shí)踐證明，這種模式不僅便利了教學(xué)的組織和管理，還極大地促進(jìn)了學(xué)生的積極性和設(shè)計(jì)創(chuàng)意，取得了良好的教學(xué)效果。

[關(guān)鍵詞] 電子系統(tǒng);綜合設(shè)計(jì);實(shí)踐教學(xué)

[基金項(xiàng)目] 2019年度教育部產(chǎn)學(xué)合作項(xiàng)目“基于CDIO的電子系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)教學(xué)改革與實(shí)踐”（201902289024）;2019年度西安交通大學(xué)本科實(shí)踐教學(xué)改革研究項(xiàng)目“基于blackboard的‘電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)踐課程信息化平臺建設(shè)”（19SJZX03）

[作者簡介] 張 虹（1969—），女，上海人，博士，西安交通大學(xué)電氣工程學(xué)院教授，研究生導(dǎo)師，主要從事數(shù)字電子技術(shù)與微處理器、電子系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)實(shí)踐研究;劉寧艷（1977—），女，陜西韓城人，碩士，西安交通大學(xué)電氣工程學(xué)院高級工程師，主要從事嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究;張 璞（1980—），女，陜西西安人，工學(xué)碩士，西安交通大學(xué)電氣工程學(xué)院高級工程師，主要從事電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究。

[中圖分類號] G642 ? ?[文獻(xiàn)標(biāo)識碼] A ? ?[文章編號] 1674-9324（2021）29-0049-04 ? ? ? [收稿日期] 2021-03-17

隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，電氣工程學(xué)科領(lǐng)域在不斷地拓展。為適應(yīng)新形勢，對課程內(nèi)容和教學(xué)模式進(jìn)行重構(gòu)，以培養(yǎng)復(fù)合型、應(yīng)用型和創(chuàng)新型人才勢在必行[ 1，2 ]。為了更好地達(dá)成這一目標(biāo)，針對開設(shè)的“電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)踐”課程中存在的問題，通過引入信息化的手段組織和建設(shè)教學(xué)資源，開展混合式教學(xué)，改革考核模式，取得了良好的教學(xué)效果。

一、課程存在的問題

（一）內(nèi)容組織松散

“電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)踐”課程以完成一個(gè)電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)作品為目標(biāo)，訓(xùn)練學(xué)生綜合運(yùn)用以往所學(xué)解決實(shí)際問題的能力。課程綜合性強(qiáng)、涉及面廣，不僅包括模擬和數(shù)字電子技術(shù)、微處理器和可編程技術(shù)，往往還涉足信號處理、傳感器、接口技術(shù)、電路板的制作和安裝、電路和程序的調(diào)試技巧等很多方面。對學(xué)生而言，有些知識雖已學(xué)過，但還是一種碎片化的狀態(tài)，而有些則是全新的技術(shù)和方法，如一些專用芯片的使用，帶有I2C、SPI接口的芯片的二次開發(fā)等，這些都需要學(xué)生廣泛搜集資料、學(xué)習(xí)和掌握。目前學(xué)生面對課程要求普遍有種難以適應(yīng)、不知所措和畏懼的心理。

為此，引入“淘寶式”教學(xué)設(shè)計(jì)方法[3]，即將“淘寶網(wǎng)”中的“購物體驗(yàn)和服務(wù)模式”有機(jī)運(yùn)用于實(shí)驗(yàn)教學(xué)之中，從學(xué)生的差異化需求出發(fā)，因材施教、提供多樣化的實(shí)踐教學(xué)體驗(yàn)。在這種模式下，教師作為服務(wù)商需要為學(xué)生提供豐富的資源供其選擇。因此，建立形式各異的教學(xué)資源并以便捷的方式加以組織和呈現(xiàn)，以引領(lǐng)學(xué)生從碎片化的認(rèn)知中順利過渡到系統(tǒng)設(shè)計(jì)階段是亟待解決的問題。

（二）考核方式單一

目前系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程的成績評定主要以最后的作品驗(yàn)收為依據(jù)，對學(xué)習(xí)的全過程缺乏應(yīng)有的監(jiān)督和可量化的客觀評價(jià)，這種只重視結(jié)果而忽視過程的考核方法不利于促進(jìn)學(xué)生的日常學(xué)習(xí)，也容易造成學(xué)生平時(shí)懶散，最后突擊的情況。本課程總學(xué)時(shí)為80學(xué)時(shí)，持續(xù)時(shí)間長，學(xué)生在課程進(jìn)程中缺乏應(yīng)有的監(jiān)督和考核顯然對達(dá)成最終的目標(biāo)十分不利，因此，加強(qiáng)過程性評價(jià)及動態(tài)監(jiān)測也是目前課程亟待解決的主要問題之一。

二、教學(xué)改革的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

（一）教學(xué)資源的建設(shè)

一個(gè)電子系統(tǒng)往往由不同的功能模塊構(gòu)成，而實(shí)現(xiàn)同樣的功能可以通過不同的方案和途徑，因此，建立全面、豐富的設(shè)計(jì)資源，以幫助學(xué)生盡可能多地了解相關(guān)技術(shù)和方法，對其系統(tǒng)設(shè)計(jì)的順利實(shí)施至關(guān)重要。微控制器是絕大多數(shù)電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)中必不可少的部分，結(jié)合學(xué)生的實(shí)際情況，教師選用結(jié)構(gòu)相對簡單、易于掌握的51系列單片機(jī)，以及功能強(qiáng)大，內(nèi)部資源豐富，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，掌握難度較大的stm32兩種類型的單片機(jī)供學(xué)生選擇。為此，制作了學(xué)習(xí)課件并錄制了講解視頻。將原本的課堂授課方式改為了線上學(xué)習(xí)，學(xué)生可根據(jù)自己的實(shí)際情況選擇學(xué)習(xí)，避免了一刀切。除此之外，為滿足不同設(shè)計(jì)需求，教師還搜集整理了包括溫度傳感器、超聲波傳感器、時(shí)鐘日歷芯片、IC卡、數(shù)/模和數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片、不同顯示屏大小的液晶在內(nèi)的眾多模塊的資料和例程，以開闊學(xué)生的視野，幫助其確定設(shè)計(jì)方案。

（二）教學(xué)資源的組織

為了把不同門類、不同形式的教學(xué)資源以清晰的架構(gòu)呈現(xiàn)以便學(xué)生查閱，教師根據(jù)課程內(nèi)容和進(jìn)度，在Blackboard上設(shè)置了如下欄目[4]：課程簡介、課程大綱、課程公告、教學(xué)課件、設(shè)計(jì)資源、過程考核、課程論壇和優(yōu)秀作品展等。其中，課程簡介如圖1所示，除文字介紹外，還放置了優(yōu)秀作品圖片，使學(xué)生一開始就對課程目標(biāo)有一個(gè)直觀、形象的了解，同時(shí)通過提高趣味性激發(fā)學(xué)習(xí)興趣。

課程教學(xué)大綱幫助學(xué)生了解課程的基本信息，如學(xué)時(shí)、學(xué)分、教學(xué)內(nèi)容和考核辦法等。課程公告可使學(xué)生及時(shí)了解教學(xué)要求，準(zhǔn)確把握學(xué)習(xí)進(jìn)度。本課程安排有16學(xué)時(shí)的理論授課，分別從設(shè)計(jì)導(dǎo)讀、單片機(jī)知識回顧、系統(tǒng)接口電路設(shè)計(jì)和擴(kuò)展、系統(tǒng)設(shè)計(jì)常用模塊電路和專用芯片、硬件和軟件開發(fā)工具、電路板的設(shè)計(jì)與安裝、系統(tǒng)設(shè)計(jì)常用調(diào)試方法和技巧等多方面入手，幫助學(xué)生將前期學(xué)習(xí)中碎片化的知識貫通起來，同時(shí)通過一些新技術(shù)新方法，如I2C、SPI接口芯片的引入，拓展設(shè)計(jì)資源，以幫助學(xué)生向系統(tǒng)設(shè)計(jì)階段順利過渡。該部分學(xué)時(shí)短、內(nèi)容多，因此除課件外，還錄制了講解視頻。由于視頻容量大，故將其放在“云盤”，學(xué)生可通過鏈接自主觀看?；谶@些教學(xué)資源，理論授課采取了線上學(xué)生自學(xué)結(jié)合教師課堂講解的混合模式。