工作过程导向的电子产品与精品课设计

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摘要：提出基于工作过程导向的课程建设改革思路，包括课程及教学设计思路，学习情境设计等。

关键词：工作过程；真实产品；工作任务；学习情境；任务载体；虚拟仿真

0.引言

课程建设与改革是提高教学质量的核心，也是教学改革的重点和难点。一直以来，高职教育课程建设从内容选取、教学场地、教学方法等方面脱离真实工作环境，造成高职学院培养的学生与企业所需人才存在结构性矛盾。教育部教高16号（2006）文件明确要求“高等职业院校应实行工学结合、校企合作、顶岗实习的人才培养模式，积极与行业企业合作开发课程，根据技术领域和职业岗位（群）的任职要求，参照相关的职业资格标准，改革课程体系和教学内容，建立突出职业能力培养的课程标准，规范课程教学的基本要求，提高课程教学质量，积极改革教学方法和手段，融‘教、学、做’一体化”。

课程改革目的是提高人才培养质量，是专业及人才培养模式改革中的关键环节。电子信息工程技术是广东松山职业技术学院重点建设专业，主要培养嵌入式及现代通信技术等领域从事电子通信产品设计维护运行的高级应用型人才。为深化专业内涵建设，培育专业特色，我们深入开展了工作过程导向的课程建设改革实践，其中电子产品设计与制作课程改革时间长，改革力度大，参与人员广；在仿真工作环境下模拟真实电子产品设计，从职业岗位任务与能力要求出发，提出产品设计要求，通过EDA手段仿真验证并设计电路，完成电路焊接与调试并组装成产品，充分体现了课程的职业性、实践性，现已建成院级精品课程。

1.课程背景及意义

广东松山职业技术学院电子信息工程技术专业曾开设模拟电子技术实训、数字电子技术实训、Prutel实训、EWB实训等课程。这些课程教学环节互相孤立，教学内容陈旧，教学手段单一，教学效果一直不好。电子产品设计是一项系统工作，涉及元件选型测试、电路设计与仿真、PCB制作与焊接、电路调试与整机装配等诸多环节，模电、数电是产品设计基础理论，Protel服务于PCB板设计，EWB服务于电路功能设计与仿真验证，这些课程及其内容的出发点和归宿均在于服务电子产品设计和制作，课程之间有着很强的内在联系。按真实电子产品设计岗位要求对上述课程进行改革，重新序化课程结构，重构教学内容，优化教学目标，将电子产品设计与制作建成精品课程。该课程对高技能人才培养具有以下几方面的意义：

（1）培养学生核心技能与职业能力。通过真实产品设计需求分析、设计实施、效果测试等环节，学生专业综合能力和动手实践能力显著提高；基于工作过程的学习，可使学生了解岗位分工、岗位需求、岗位能力目标等，具备较强的职业能力和岗位适应能力。

（2）对相关课程群具有示范和带动作用。通过工作过程导向的课程改革与建设所积累的经验和做法，能够直接或间接地影响和带动相关课程改革。

（3）辐射力和渗透力强。深入渗透到电子信息工程技术、应用电子技术、电子工艺管理等电子类专业课程体系，并辐射到电气自动化技术等制造类专业，已成为这些专业课程建设不可忽视的参照。

2.基于工作过程的课程改革思路

基于工作过程的课程改革与设计的基本原则是以行业职业能力培养、职业素质养成为核心，依托行业岗位，通过“深入行业企业调研一精心提炼工作任务一基于工作过程设计教学情景”的思路重构课程结构与教学内容，更明确职业目的性。通过向本专业对口校外实训基地企业发放调查卷、收集国家及广东省权威部门统计数据等形式调研职业岗位及能力需求，根据岗位典型工作任务复杂程度进行整合，形成职业能力领域，最终确定学习情境。打破传统学科体系课程内容结构，构建电子产品设计与制作课程。

3.基于工作过程的课程及教学设计

3.1课程设计思路

按从简到繁、由易至难的原则，依照元件识别与选型、电路设计与仿真分析、PCB板制作、电路安装调试、产品装配及测试的工作过程程序化课程内容，并选取真实产品为项目载体重构课程教学内容。采用一体化教学法，教学任务融合学习知识，引导学生自主学习。根据任务载体及教学内容特点，灵活应用分组法、引导文法、案例法、项目法等行动导向法，将知识目标、能力目标、项目训练、职业素养注入典型的学习性工作任务实践中。课程内容与职业岗位要求相结合，通过课程学习，学生可以考取“全国高新技术计算机辅助设计（Protel平台）职业技能资格”证书和中级“无线电装配工”技能等级证书。

3.2学习性工作任务设计

效果明确、措施有效且可以实现的能力目标是保证教学质量不可或缺的条件，也是评价教学效果的重要依据。本课程从真实职业岗位任务出发，以真实电子产品设计为载体，根据先期设定的能力目标要求以及真实电子产品的设计工作流程，逐一确定“元件识别与测试、单元电路设计仿真与测试、PCB电路板设计与安装、故障分析与测试、整机装配及工艺”等工作步骤，为每个步骤设计典型学习性工作任务；从概念样机到成品，从局部功能模块到系统，任务的要求由简单到复杂，学生的能力逐步提升，教师的干涉和控制则逐渐减少，直至学生成为完全独立自主的行动者、实施者。学习性任务设计如图1所示。

概而言之，通过学习性工作任务，学生获得了以下几个方面的能力：

（1）元件测试识别与应用能力，能识别常见电阻、电容的类型，会测试晶体管类型和质量。

（2）基本电路设计技能，使用Multisim软件设计常见类型的模拟及数字电路及参数，评估电路性能。

（3）仪器使用能力，了解常见仪器设备的功能和用途，会操作数字示波器、毫伏表、频率特性仪、失真度测试仪、数字频谱仪和射频功率计等。

（4）PCB线路板设计与制作能力，会使用ProtelDXP/Altium Designer、PADS软件设计PCB，制作PCB电路板。

（5）电路焊接、故障检修能力，掌握电路焊接与装配，能独立分析电路故障并排除。

（6）其他能力，包括测试方案设计能力、团结协作意识、工艺文件独立编制能力、防电磁干扰处理能力以及与工作过程相关的记录与技术反馈职业习惯等。

3.3任务载体及学习情境设计

基于真实的电子产品设计，从电路与设计制作、外壳设计到产品装配全部要求学生自主完成。结合校企实际情况，选取25W MOSFET输出管模拟功率放大器、数字时钟、FM调频对讲机3个真实电子产品为项目载体，根据项目所涉及的知识难易程度、前后关联的课程及其知识与能力目标，每个项目分别设计4-6个不同的学习情境，每个学习情境均有明确的知识及能力要求，分别如图2、表1所示。

4.行动导向教学法实施

4.1任务驱动教学内容

传统教学方法在教学过程中大多以教师为中心，教师向学生机械灌输为主，教学方式与学生实际需求脱节，因此压抑了学生的个性和兴趣。行动导向教学法是以学生为中心，学生是学习的主体，教学过程模拟真实的工作过程，学生通过自己行动获取经验并构建自己的知识体系。任务驱动教学法以一个具体任务为线索，将教学内容隐含在学习任务中，以任务书引导学习情境，按照任务分发、项目导人、目标分解、计划、实施、评价、汇报总结等环节组织教学。任务驱动是行动导向教学中常用的教学设计原则，有利于确立以学生为中心的现代职业教育思想，有利于帮助学生培养分析问题、解决问题的能力。学生自主思考发现问题，教师提供引导并点拨，强调真实情境的任务驱动，学生在探索和完成任务的过程中分工协作，自主学习，在培养学生技能的同时也培养了学生的探索与创新精神。在行动导向教学过程中，以学生的行动为主，学生处于主体地位，教师的角色是学习情境的构建者、学习任务的设计者、学习资源的提供者、学习活动的组织者和学习方法的指导者，改变“教师讲、学生听”的以教师为主体的教学模式，构建学生主动参与、探索创新的新型教学模式。

4.2一体化教学实施

“教、学、做”是高等教育的三大要素，体现了高等职业教育人才培养的核心价值。教师的“教”是为了学生的“做”，学生的“学”是为了自己会“做”，因此从“做”出发融“教、学、做”为一体，将培养学生职业能力的理论知识与实际工作岗位所需的实操技能相结合设计教学，引导学生在“做”中“学”，在“学”中“做”。

教学场地是一体化教学的关键和核心，广东松山职业技术学院建有电子信息工程技术高职教育实训基地，有两条满足电子企业生产加工标准的产品生产线，配置了数字示波器、数字毫伏表、失真度测试仪等仪器设备，生产线设有学习区，配有多媒体电脑、投影仪等教学设备。教师首先制定突出职业能力培养的课程标准与教学计划，编写基于工作过程导向的项目任务书，明确学生在规定时间内应完成的任务；学生根据任务书自行收集资料，在此过程教师给予必要的指点。学生通过EDA虚拟仿真平台设计电路，进行功能仿真和故障模拟，并详细记录各种数据；使用PCB制板软件设计电路板，在此过程教师担任“技术主管”的角色，逐一检查学生原理图及PCB中存在的错误，只有经“技术主管”审核并批准的电路方能通过热转印等方式制成电路板。

学生打印自己的原理图、装配图等必须的工艺文件，并按规定贴放在生产线的工艺卡中，根据装配图装配电路，在这个过程中教师主要的任务是督促学生谨慎操作，切勿错装、反装元件。电路板安装成功后进行调试与测试，教师讲解测试平台及测试过程并亲自示范，学生5～8人一组进行测试。测试平台主要由信号发生器、数字示波器、数字毫伏表、双路直流电源、数字万用表等组成。首先进行目测，检查焊接工艺及元件有无焊反等错误；接下来使用万用表测试静态工作点，将测试数据与软件仿真数据进行对照；确认无误后可以进行下一步的功能测试，如果是模拟功放项目还需进行下一步的动态测试，输入正弦波，借助示波器查看输出波形是否有交越失真，输入矩形波（冲击），查看输出的上升沿、下降沿有无变平缓，输入、输出接入交流毫伏表测试频率特性曲线；最后进行整机装配入库，完成一项电子产品的设计与制作。

电路设计与仿真任务在多媒体教学区完成，电路板制作与焊接、调试、装配在电子生产线完成。每完成一个任务学生对教学进行评判，标注出没有实现的学习目标并及时反馈给教师。

整个过程主要以学生自我学习、动手操作为主，教师承担“引导者”与“技术监督”的角色，学生既有个体活动，又有集体活动，在锻炼个人能力的同时也培养了团队协作能力。通过在生产线装配电子产品，学生感受了真实职业环境与氛围，借助专业仪器组成的测试平台，对真实电子产品的设计测试有更深入的了解。

4.3形成性评价

形成性评价是指在教学活动运行过程中，为使教学效果更好而修正其本身轨道所进行的评价，主要目的是为了明确教学过程中存在的问题和改进的方向，及时修改或调整教学计划，以期获得更加理想的效果。形成性评价是过程评价，对教学整个过程进行得失总结，并非单纯的好坏、优劣判断；参与评价者不仅有教师，也有学生，学生还参与评价标准的制定。准确、可靠、公正、有用、清晰、重点突出的形成性评价，对学习起到参考和促进的作用。形成性评价过程分为教师评价、小组自评、小组互评。形成性评价方案见表2。

需要说明的是，此表仅是方案汇总表，每项能力评价均有明确的、可操作的评价细则。如协作能力具体从小组协作能力、成员分工、小组参与程度等方面进行评价；工艺能力主要从PCB走线、布局、工艺规范、电气规则等方面进行评价；动手能力主要从布局美观与否、焊接美观与否、查找电路故障能力、PCB有无飞线等方面进行考核；调试能力主要从电气安全意识、仪器使用、测试方法和手段、测试结果等方面进行考核；职业素质主要从桌面是否整洁、仪器摆放是否规范等进行考核。

5.结语

课程建设是人才培养模式改革的核心，是专业内涵建设的重要组成部分，是提高教学质量、改善教学效果、实现人才培养目标的有力保障，同时也是一项长期而艰巨的任务，不能盲目照搬外来经验，必须结合本校办学基础和教学条件，不断实践一改进一再实践，从而逐步使之完善。实践证明，广东松山职业技术学院电子产品设计与制作课程建设充分结合实际情况，课程建设取得实质性效果，教学效果显著。