廖秋丽 谭新德 白雁力 吴姝芹 范勇
基金项目：
2019年度广西高等教育本科教学改革工程项目（2019JGB196）;桂林电子科技大学教学改革项目（JGA201806、JGB201802）;国家级大学生创新训练计划项目（201910595027）。
摘 要
区别于传统的电子信息类专业，针对计算机类专业的特点，在其电子工程训练实习课程中引入开源硬件Arduino的设计、制作和开发，在传统的教学方法上加入实例教学和项目式教学方法，构建公平合理的多元化全面考核评价体系，旨在通过虚实结合的方式培养学生的工程意识和创新能力。
关键词
电子工程训练;专业特点;Arduino
中图分类号： G642;TN0-4;TN949.192文献标识码： A
DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2020.03.039
教育部启动的“卓越工程师教育培养计划”，要求持续深化工程教育改革，加快培养适应和引领新一轮科技革命和产业变革的卓越工程科技人才。顺应社会的发展趋势，计算机专业也增设了电子工程训练课程，旨在培养学生的工程意识、实践能力和创新精神。因此，针对桂林电子科技大学计算机专业的特点和学科优势，通过完善、丰富教学内容，优化课程安排，建设一种以教师为主导、学生为主体的创新实训模式，对培养具有较强的创新能力、能够适应市场要求和社会发展需要的卓越工程师具有重要的意义。
1 教学现状
目前，我校电子工程训练中心开设的《电子工程训练》课程是一门综合性较强的实践课程，是专门面向计算机科学与工程学院的计算机科学与技术专业大三的学生而开设的，实训的主要内容为：51单片机电路设计、电路板制作和调试;手工焊接练习;收音机的焊接、装配与调试。通过此次实习，学生能掌握基本的电子技术知识，了解电子产品的制作流程，实践动手能力得到进一步提高。
《电子工程训练》课程在前期教改的基础上，虽然取得一定的效果，但是还是存在一系列问题：第一、实训内容陈旧。首先，收音机的焊接、装配、调试和检测等内容已延续很多年，学生机械式的进行实验，对产品的原理、设计无法理解。学生的思维活动完全限制在教师预先安排好的轨道上运行，缺乏独立思考的机会，创新精神和独立获取知识的能力得不到培养，不能激发学生的积极性和创新性，学生难以形成工程设计的整体概念。其次，51单片机电路设计、电路板制作和调试等内容在一定程度上可以激发学生的学习兴趣并发挥其创新能力，但是，51单片机功能单一，可扩展性差，开展实验有限，学生的创新力得不到充分展现，而且，使用51单片机还需要了解单片机内部硬件结构和寄存器的设置，这对于计算机专业的学生来说，在短短几天的时间里掌握并应用是有一定难度的;第二、实训各项目间联系不大，收音机和单片机是两个完全不一样的产品，除去焊接练习、考核验收的时间外，剩下的7天里要完成这两个联系不大的项目，时间有点紧张，只能完成基本的内容，导致学生自己发挥的机会较少，学生得不到创新训练的体验;第三、实习方式不够灵活，学生人数较多。基于此，对现有的《电子工程训练》教学内容和模式进行改革，构建培养工程科技人才的教学模式势在必行。
2 教学改革与实施
2.1 根据专业特点，为学生量身打造教学内容
桂林电子科技大学《电子工程训练》课程是一门综合性较强的实践课程，是专门面向计算机科学与工程学院的计算机科学与技术专业（含卓越班）大三的学生而开设的，学生已先学习了电工电子类课程，特长是编程，只是还未形成工程理念，把它们联系起来进行设计应用。因此，针对计算机专业的特殊性和学生个人能力的高低，为学生量身打造与专业紧密相关的综合性实习内容，把软硬件结合起来，在硬件平台上，学习能力强的学生可设计出较复杂的项目，创新能力和个人水平可得到充分发挥。
传统的51单片机功能单一，扩展性差，开展实验有限，与之相比，开源硬件Arduino是一款便捷灵活、方便上手的开源电子原型平台，软硬件完全开放，从Arduino相关网站、博客、论坛里可获得大量的共享资源，学生可以不需要了解其内部硬件结构和寄存器设置，就可发挥自己的编程特长快速应用。因此，可以把Arduino的设计开发引入《电子工程训练》，老师在Arduino网站上为学生挑选某个电路图，学生用DXP软件进行PCB设计，随后制板、焊接、装配、调试，最后编写程序下载到自己调试好的Arduino电路板上，水平层次不同的学生可实现不同难度的项目。学生从硬件设计到软件调试，独立完成了一个电子产品的设计、制作、调试、开发，既培养了学生的工程意识，又使学生的创新能力、实践能力、自己解决问题的能力得到进一步提高，而且，还让学生接触到了科技的前沿。
2.2 建立基于Arduino开发平台的实验室
在强化课堂教学的同时，面向学生建立基于Arduino开发平台的实验室。实习课程结束后，学生自己完成的Arduino电路板会让学生带走，为了能让学生在课程结束后还能学以致用，甚至强化，工程训练中心可以开设一个实验室，给学生提供Arduino实验开发板、面包板、面包板连接线和电子元器件，并配备稳压电源。学生可以利用面包板搭建外设电路，与学生自己的Arduino主控板进行连接，实现各种各样的功能，进一步强化学生的实践和创新能力，为学生参加科技竞赛打下坚实的基础。
2.3 完善教学方法，引导学生向创新能力方向发展
不同的教学内容应用不同的教学方法，例如，在硬件电路设计环节，可采用统一授课的方式，对于制板环节，可通过学生组队的方式来完成，焊接装配则以视频和演示为主，软件编程环节，实施案例教学、项目式教学方法，注重综合性项目训练，老师以引导为主，鼓励学生独立完成创意，预留一定空间让学生自由发挥，引导学生向创新能力方向发展，强化学生工程意识。
2.4 构建公平合理的多元化全面考核评价体系
评价教学效果很难采用统一的评价标准，对于实践性教学而言，更应侧重实习过程而不是结果，构建“过程体验、平时表现、创新意识、个性发展、团队合作、个人贡献”的多元化评价理念。基础階段注重学生对工程概念和实践技能的掌握程度;综合应用阶段突显知识综合运用和创新意识的考核;创新实践环节偏重于创新能力、团队协作能力及个人贡献程度的综合考核;对自主设计实践项目、重点突出、思路清晰、方案合理、创新意识强团队给予适当加分奖励。
3 总结
对计算机专业电子工程训练现有的教学模式进行改革，改变目前教学内容过于陈旧、单一、与专业结合不紧密的局面，并完善该课程的教学体系，在以后的教学过程中不断总结提高，及时补充新的教学内容。全面落实“学习工艺知识、提高综合素质、增强工程实践能力、培养创新精神和创新能力”的实践教学内涵，培养大批创新能力强、适应经济社会发展需要的高质量、多类型的卓越工程师。
