1.1电子技术创新实践课程
电子技术创新实践是一门以单片机为主进行电子创新制作与实践的课程,单片机主要采用PSoC(ProgrammableSystemonChip)芯片(赛普拉斯(Cypress)半导体公司捐赠)。通过电子创新制作与实践加深同学对电子技术应用的能力,巩固了电子技术理论课堂学习的理论知识,使工科学生对专业基础理论有更深入的实践认识。通过本课程,使学生了解现代电子制作的基本方法,通过项目任务掌握电子单元电路的设计制作与调试,单片机的编程与软硬件调试等方面的知识。通过项目任务激发学生的兴趣,提高学生的独立操作、工程实践能力和创新能力。教学过程中做到因材施教,对于能力较强的学生团队,选择难度较高的的设计项目,另外,学生的设计项目也可以自己命题。通过电子技术创新项目实践有助于拓宽学生的`电子技术实践背景,为专业课、课程设计、毕业设计以及创新项目的实践环节打下铺垫。该课程有效衔接电工电子实习,是电子技术应用的一门特色实践课程。
1.2课程开设
本课程采取实验室现场理论和实践教学相结合的方式,既包括理论知识的学习也包括动手实践。理论知识的学习主要是概述单片机原理、模拟电路、数字电路等内容。然后是以学生的自主学习和动手实践为主的创新实践,设置的任务根据学生已有的知识结构体系及自身动手能力、意愿来选题,项目任务难易适中,任务中应包含学生在动手实践中会遇到的困难,使得学生通过查阅资料及团队讨论以及分工合作解决困难,但是确保通过教师适当的讲解与启发帮助学生能够完成项目的设计与调试。实践过程中,实际电路的设计、调试与安装过程和传感器的应用以及和单片机的电路连接原理,对于虽然接触了电工电子技术课程,但是缺乏实践训练的学生而言,在实际制作过程中总会存在着不少困难,如传感器原理、调理电路原理,单片机程序和控制器件之间关系,以及电路中各元器件的选型,电源、电机及驱动、执行机构、元器件的总体安装、协调布置等问题。而对于这些具体的问题,学生是可以在制作过程中运用已有的知识,查阅资料,和教师、同学进行讨论,通过方案选择、电路设计、调试和安装各个环节,逐步解决。从而使得学生在学习和制作过程中,了解实际生产、实践、创新过程所需面对的各种具体问题,在克服困难的过程中,体验尝试、失败、再尝试、再失败到最终成功的整个过程。最后小组进行演示交流、答辩,完成项目设计报告。交流答辩锻炼学生语言表达能力,设计报告则让同学进行初步科技写作能力的培养。在实践中以学生的自主学习和创造为主,各小组成员获得多方面能力的锻炼。
1.3电子技术创新实践的CDIO实践
本课程设置为20学时,10周内完成,由于是创新实践课程,允许来自不同专业的同学选修,班级人数上限20人。在开课之初,布置项目任务,讲解基于单片机的电子制作所涉及的基础知识,结合一个具体项目任务的实施与实践演示。随后学生实践自己的项目任务,深入学习各单元模块的工作原理及相互关系,要求同学对碰到的问题,自行查阅资料,和教师、同学进行讨论,设计电路图,焊接电路,编写程序,进行软件和硬件调试与测试。通过深入的探索和研究,可以自由发挥同学的创新和想象能力,提高知识拓展能力。课程内容主要分为以下几步进行:首先,通过最初的课堂,讲解电子技术创新实践课程目的及基础知识,布置项目任务,在这一部分的学习中,同学需要对老师教授的知识(包括涉及到的其他学科相关知识)充分理解并接受。在是CDIO中“C”(Conceiving构思)的基础。第二部分的工作为CDIO中的“D”(Design设计)做准备。在第一部分工作的基础上,学生对实践项目的基本目的和意义有一定的了解。同学形成项目小组并选题,开始研究项目任务的要求和实践方法或实践思路,进行自己的研究及设计工作。通过这一环节的实践锻炼学生的独立思考能力以及解决简单问题的能力。这一部分包括构思(Conceiving,“C”)和设计(Design,“D”)部分的工作。小组同学分工合作,查阅资料,并与指导教师讨论,进行独立完整的设计。在设计及实现过程中通常会遇到各种常见的问题,如调试不通过时,在执行过程中需要反复修改之前的硬件电路和程序等,这时要求学生善于发现问题和解决问题的能力。最后,通过教师的提示及点评和同学自己的思考,能够理解整个实践过程,并思考自己设计中有待提高的部分和扩展的可能性。要求小组成员既要团队协作,又要分工合作完成整个设计实验过程,最后,完成项目任务的实践制作报告,制作ppt,向同学及老师讲解整个制作过程的思路、遇到的问题及解决方法。这一部分的工作体现了实现(Implement)和运作(Operate)的思想。设计任务分配给同学,允许自由组合成团队,分工合作来完成这一系列复杂的实验任务。在团队中每个人要完成自己的任务,并且学会与他人一起沟通协商才能使整个团队完成任务。这一部分的工作中团队协作精神得到锻炼和提高,沟通协调能力是团队协作的必要条件。因此在整个实践过程中,学生的独立思考能力,设计能力,实践动手能力,沟通交流能力以及遇到问题解决问题的能力,团队协作能力均得到了提高,体现了CDIO的教育理念,构思(Conceiving)→设计(Designing)→实现(Implementing)→运作(Operating)。