时间:2022-10-10 13:39:20

关键词:电子信息工程;课程设置;能力培养
本文将结合我们多年的教学改革,介绍我们对电子信息工程专业本科生知识结构和能力培养的实践。
一、加强基础,“宽”、“特”结合,优化课程设置
为了使毕业生适应信息的采集、处理、传输、存贮、显示和控制及总体设计等工作领域的需求,我们认为,电子信息工程专业课程设置应从电子信息系统需求基础出发,以信息源为起点,执行器为终点:信息源-信息获取-信息传输-信息处理-信息识别-控制执行。我们认为,宽口径专业不等于无特色,各学校应反映专业的特色,突出优势,真正实现交融互补,基于此,结合我院仪器科学与技术、检测与信息处理技术的教学科研特色,将我院电子信息工程专业定位在信息检测与处理特色上,突出信息处理基础和工程实现,将课程分为电子信息系统设计和工程实现两类主干课程。系统设计课程主要有:信息论基础、信号与系统、随机信号处理、传感器技术、通信原理、电磁场与波、微波技术与天线、数字信号处理、图像处理、模式识别、自动控制原理等;工程实现课程有:模拟电子技术、数字电子技术、高频电子技术、微机原理、单片机原理与应用、DSP原理与应用、计算机网络与多媒体技术等。为了加强系统概念,设置了电子信息系统课程(例如电视原理及应用或电子仪器与设备等)进行综合。为了进一步拓宽学生的知识面,在教学计划中,开设了多种小学时的概论、专题讲座课程,并根据社会需求组织教学,这样既发扬了专业特色,又使教学组织灵活,教师将当今的许多新理论新技术引入教学,缩短了学生与现代科学技术的距离。
二、提取课程共性,建设系统化实验室
1.电子技术实验中心
本中心主要开设模拟电子技术、数字电子技术、高频电子技术、电子工艺实践、电子CAD基础等硬件基础课程实验,承担电子线路课程设计和部分电子信息系统综合设计部分任务,属电子线路内容的毕业设计,并面向全院电子类基础课程实验。
2.现代电子信息技术综合实验室
现代电子信息技术综合实验中心室建设同样也是从电子信息系统的概念出发规划的。本实验中心的主要以计算机为基本单元、设备全部联网、完成的课程本科生实验有:传感器技术、信号与系统、通信原理、数字信号处理、图像处理、计算机网络与多媒体技术、数据库与数据结构、电子CAD、ASIC电路设计、单片机原理与应用等。同时承担信息技术课程设计、综合电子信息系统设计部分信息分析、采集处理等部分任务和信息分析处理内容的毕业设计。
3.专业实验室
专业实验室是将本专业课程殊实验综合而成的,同样是从电子信息系统的概念规划的。主要包括:电磁场与天线、微波技术、电视原理、电子仪器与设备等,并承担电子信息系统综合设计中部分内容和属电子仪器类内容的毕业设计。
三、强化实践环节,加强能力培养
同志指出:“创新是一个民族的灵魂,是一个国家兴旺发达的不竭动力。创新的关键在人才,人才的成长靠教育。”在1999年6月公布的《中共中央、国务院关于深化教育改革全面推进素质教育的决定》中明确提出“高等教育要重视培养大学生的创新能力、实践能力和创业精神,普遍提高大学生的人文素养和科学素质。”这为高等院校的办学指明了方向,在办学中要突出学生创新意识和创造能力的培养。对于工科院校的学生,综合应用知识能力、工程实践能力和自我教育的能力是创新的基础,创造发明的能力,是学生工作能力培养的目标。上述能力的培养不仅要求合理地设置课程和教学安排、开设必要的实验课程等,而且还需将工程实践能力、综合应用知识能力、创新意识、团队精神的培养落实到具体的教学环节之中。
1.工程实践能力培养
实践性环节是工程实践能力培养的重要方面,在教学环节中,我们加大了实践性环节,这些环节包括:电子工艺实践、金工生产实践、EDA、ASIC电路、计算机应用设计等。电子工艺实践环节主要培养学生电子设备安装、调试的能力和电子设备生产过程的概念,包括元件识别、制板工艺、焊接工艺、安装调试实验等。
2.综合应用知识能力培养
综合应用知识的能力通过电子线路课程设计、信号与信息技术课程设计、电子信息系统综合设计、毕业设计等教学内容完成。电子电路课程设计:本环节重点培养学生的电子技术知识的综合应用能力,是在完成数字、模拟、高频电子技术课程之后进行的。要求学生利用电子CAD工具,根据教师给定的课题进行独立设计。信号与信息技术课程设计:本环节重点培养学生的信息处理能力,要求学生对于给定的信号完成采样策略设计、信号采集系统设计、并利用计算机完成信号分析与处理。电子信息系统综合设计:电子线路课程综合设计和信息技术课程设计两个环节训练后,培养了学生综合应用电子信息知识的能力,本环节重点培养学生的系统总体能力。
3.创新意识和团队精神的培养
创新意识和团队精神的培养是贯穿于整个大学教育意识之中的内容,需在每一教学环节中体现和落实。我们从管理上实现了实验室开放,在实验室课程教学上鼓励学生进行实验设计,在课程设计和毕业设计中鼓励学生自拟课题。在电子信息系统综合设计中采用了与全国大学生电子设计大赛要求设计相似的组织形式,在给定一个目标系统(或学生自拟一个目标系统)后,要求几个学生组成一个团队,完成从总体设计到系统实现的全过程内容,最终提交的成果形式为设计样机和设计报告。在本过程中,我们特别强调系统总体思想、技术创新思想和团队的分工、合作精神,在毕业设计阶段重点强调了信息检索、国内外发展状况分析、技术路线、创新点等环节的培养和考核。
四、结论
经过多年的教学改革的实践,我们认为,电子信息工程专业学生的知识结构和能力的培养是一系统工程,必须贯穿于整个教学环节之中,根据自己的特色结合社会需求,从学生的培养目标出发,落实相应的课程教学内容、实验室建设计划,加强工程实践环节和创新意识、团队精神的培养。
参考文献:
[1]郑湘晋.实施素质教育的几点思考[J].山西高等学校社会科学学报,2000,(5):25.
关键词:电子技术;课程设计;教学改革
作者简介:成开友(1963-),男,江苏盐城人,盐城工学院电气工程学院,副教授。(江苏 盐城 224052)
中图分类号:G642.0 文献标识码:A 文章编号:1007-0079(2013)08-0045-02
“电子技术课程设计”是学完“模拟电子技术基础”和“数字电子技术基础”后配套的重要实践性教学环节,是实现基本理论知识和实际工程相联系的桥梁。学生通过“电子技术课程设计”可以将课堂上学到的理论知识与实际应用结合起来,不仅可以巩固及加深对基本理论知识的理解,还对学生动手能力和创新能力的提高起着十分重要的作用,并培养了学生正确的科学态度和科学精神。盐城工学院电类相关专业的学生都进行电子技术课程设计。为了更好地培养学生的动手能力和创新意识,学校对这门课程从内容到形式进行了有效的探索和改革,取得良好的实际效果。
一、传统课程设计中存在的主要问题
1.课程设计的题目少,内容单一、陈旧
以前,课程设计只有一个题目而且年年如此,后来改为三个,但还是太少,内容也陈旧,学生根据自己的兴趣爱好可选择的题目不多,致使学生的设计积极性不高。由于老师对设计任务给的太细,学生可发挥的空间就小,在进行预设计时难免会有学生相互抄袭的现象,不能更好地调动学生设计的积极性。
2.教学形式呆板
过去担心学生受能力的限制在规定时间内完不成设计任务,所以在课程设计开始教师总是详细讲解,并且给出具体的设计资料,将学生限制在教师指定的范围和指定的器件内,结果在同一个课题上学生给出了相同的设计方案,不利于发挥学生的主观能动性。
3.成绩的评定缺乏规范性
建立完善的成绩评定体系是保证课程设计教学质量的关键。以往的评定方法只看做出试验结果的快慢和课程设计报告的内容,不顾过程,其弊端是教师的主观性较大,评定的标准不能具体量化,很难真正反映学生的真实水平。
二、改革的方法
1.设计题目及内容的改革
对于“电子技术课程设计”题目的选择尤为重要。首先,设计的题目要够多,这样学生的可选择性才够大;其次,设计内容要新颖有趣,有一定的使用价值,每个题目都可以巩固学习电子技术课程重要的知识点,比如:电压超限报警电路的设计可巩固学习比较器和555电路以及各种逻辑门的使用;编码电子锁的设计可巩固学习触发器和门电路;多路数据巡回检测电路会用到包括寄存器、计数器、数据选择器和数据分配器等多个中等规模集成电路的内容;广告灯控制电路包括了可逆计数、逐位显示和蜂鸣报警电路等单元部分,会用到显示译码器、计数器和555电路等电子知识。指导教师在告诉学生设计题目的同时还要把实验室的现有资源给学生讲清楚,学生可在这些限定的条件下进行设计,比如:实验室可提供的触发器只有D触发器,逻辑门只有与非门。这样,学生在设计过程中用到其他的触发器和逻辑门时可以相应地改成实验室已有的器件。这就要求他们要熟练地掌握课本上的理论知识,能够随机应变。当然如果实验室确实无法提供器件,也要鼓励学生自己去购买,这使得他们熟悉了更多新型电子器件的规格和功能,提高他们亲历亲为的能力和学习兴趣。
2.预设计方案的确立
进行预设计时要鼓励学生用模块化的分析和设计方法进行设计。学生通过查阅资料,根据设计要求自行确定实施方案,给学生提供更大的自,使学生能够相对独立地进行实践,充分扬其所长。由于学生受到知识面的限制和其他主、客观原因的影响,初步的设计方案难免存在遗漏和错误,教师要对学生的设计进行把关,保证他们的设计能实现基本功能。同时,也可通过集体答疑的方式组织学生公开讲解设计方案,让学生互找问题、讨论解决方法,从而达到优化设计方案的目的。这些方法增强了教学的互动性,同时也为学生提供了充分发挥个人能力的空间,调动了学生们学习和创作的积极性。初步的设计方案确定以后就要进行仿真实验。Multisim是非常适合模拟/数字电路仿真的软件,它提供了大量的仿真元件模型,且仪器仪表种类之多是很多电子实验室无法比拟的。通过Multisim进行功能仿真可以发现一些设计中存在的问题,进一步优化设计方案,同时增强了学生学习的兴趣,加深了学生对理论知识的理解,提高了学生的实践能力,也使学生掌握了电子仿真软件的使用方法,为后续课程学习打下良好基础。最后,学生把初步的设计方案上升到理论的高度,写出一份详细的预设计报告,包括设计题目、设计任务、总体方案的设计、单元电路的设计、元器件的选择与参数计算,画出总体电路图,列出所用元器件的详细列表和参考文献。这样,做到设计思路清晰明了,为后面的安装调试做好充分的准备。
3.安装调试
按照自己的设计方案进行安装调试,是学生非常期待也是最能得到满足感的一个环节。按照预设计报告中元器件列表领取器件,然后分模块进行安装。在这个环节指导教师要引导学生注意整体布局的美观、规范,比如:电源线和地线要分开,各成一列,并分别用不同颜色的导线进行区分。在确定安装无误的情况下进行通电调试。在调试阶段,有些学生只要发现实验结果不对就手忙脚乱无从下手,指导教师要引导学生从信号输入的一端开始逐个模块进行调试,排除故障的方法要从大范围到小范围,最终找到故障的确切地点。在调试过程中要启发学生自己查找、分析原因,找到解决的方法。通过调试使学生加深对电路工作原理的理解,学会调试电路查找故障的方法。调试完毕后,不要马上拆线交给老师完事,指导老师要鼓励学生用调试好的电路做实验,例如:可以对单元电路的输出进行实际的测算,并跟理论分析结果进行比较,进一步理解电路的特性。这样做可以通过课程设计为学生提供锻炼的平台,提高学生的实践能力和学习积极性。
4.撰写总结报告
总结报告是学生对课程设计全过程的系统总结,不能等同于平时的实验报告,因此,学生应按规定的格式进行书写。总结报告的图纸要规范,所有图纸都按工程设计标准严格要求。这样可提高学生的方案表达能力、工程制图能力和科技写作能力等基本综合素质,为毕业论文的书写打下基础。
5.建立完善的成绩评定体系是保证课程设计教学质量的关键
在注重结论正确的同时,应该强调整个设计方案实施的全过程。成绩评定包含五个部分:一是预设计方案的正确性与合理性及仿真的结果,占总成绩的25%;二是实验动手能力(包括安装工艺水平、仪器使用、调试过程中分析和解决问题的能力以及创新精神等),占总成绩的30%;三是学生的答辩情况,占总成绩的10%;四是设计过程中的学习态度、工作作风和科学精神,占总成绩的10%;五是总结报告(包括方案的论证、调试过程中出现的问题及解决方法、数据处理、结果分析、收获和体会等)占总成绩的25%。这样一种相对完善的成绩评定体系使学生在课程设计的任何一个环节都能认真对待,提高了学生学习的积极性和主动性。
三、改革的效果
1.培养了学生对设计性实验的兴趣,增强了学生动手实验的信心
由于设计题目与实际紧密联系,充分调动了学生的学习热情和自觉性,学生在独立完成电路后兴奋不已,很多同学对自己设计并调试成功的电路爱不释手。
2.提高了学生多方面的能力
在动手实践设计过程中,学生们从通过查找资料给出预设计方案到互相配合着进行安装调试,最终得出实验结果,每一环节都发挥了他们的主动性和创造性,提高了分析和解决各种问题的能力以及相互合作的能力。
四、结束语
课程设计时间虽短,但在培养学生学习兴趣和实践创新能力方面成果显著,为了保证电子课程设计顺利高效进行,除了老师的正确指导外,还需要先进的实验室设备和器件的配置,并希望以后能够建立完善的实验室开放系统,将专业实践课程科学合理地进行整合,开设综合性的大实验,以达到更好的教学效果。
参考文献:
[1]粟田禾.电子技术基础课程设计的教学改革与实践[J].高职教育研究,2006,(2).
[2]李志强,等.数字电子线路课程设计的教学实践[J].西北职教,
1培养规格和目标
电子设计自动化技术(简称EDA技术)是现代电子设计领域的一门新技术,它以计算机软件为工作平台,融合微电子、计算机、现代电子理论等学科和技术,培养学生的电子设计自动化应用能力和现代电子技术的设计方法,提升电子、电信类专业从业人员的专业素质和职业技能。苏州经贸职业技术学院自2004年开始,把“计算机辅助电子设计和分析、仿真(PROTEL、EWB、EDA)等软件的熟练使用”纳入学生培养的核心技能之一,为本地区电子设计行业的生产、服务和管理一线培养了一批从事电路绘图与PCB(PrintedCircuitBoard,印制电路板)制版技术人员、电子设计自动化工程师助理和小型电子企业技术应用与设计人员等高技能人才。电子设计自动化高技能人才培养是面向电子设计自动化应用能力和现代电子技术的设计方法,提升电子、电信类专业从业人员的专业素质和职业技能,为电子设计行业的生产、服务和管理一线培养电子电路绘图与PCB设计及制版技术人员、电子设计自动化工程师助理和小型电子企业技术应用、技术革新与设计人员等。
2培养的内容
以“工作过程系统化”理论为指导,以促进学生职业生涯发展为目标,以“工作过程导向”理念来开发构建培养电子设计自动化高技能人才的课程体系。即以职业分析为基础,到相关企业的工作岗位调研岗位职责,分析职业岗位的工作过程,归纳汇总技能培养的典型工作任务;把行动领域的典型工作任务引领到学习领域的课程,构建实施典型工作任务的课程体系;遵循学生认知学习、职业成长两方面规律,对学习情境进行设计,形成特色课程。依据培养的目标,走访苏州市工业园区、高新区内飞利浦、诺基亚、华硕、三星等著名企业,基本明确电子设计自动化工作岗位的职责。在此基础上,重构电子设计自动化高素质技能型人才的工作结构和知识结构,归纳汇总出十大典型工作任务:电子电路原理图设计绘制,电子电路PCB设计绘制,电子电路PCB制作,CPLD开发工具的使用,CPLD的组合逻辑电路设计,CPLD的时序逻辑电路设计,CPLD的图形输入法设计,CPLD设计的VHDL语言实现,CPLD设计的仿真、下载和调试,综合CPLD应用的设计实现。根据归纳汇总出的典型工作任务,以基本电路、元件为基础,到电子CAD技术(Protel电子电路原理图与PCB设计)起步,再到电子电路的仿真设计、PLD(ProgrammableLogicDevice,可编程逻辑器件)的设计与应用,最后是EDA综合应用及开发技术的由简单到复杂、由易到难、由硬件到软件、从实物验证到数字仿真的课程内容体系,形成电子设计自动化高素质技能型人才培养计划和方案。
3培养实践
3.1以课程建设为载体,实现教学过程特色化,教学建设精品化课程的教学实施以学生为中心,把教学内容以真实工作任务或社会产品为载体,综合采取讨论式、开放式、探究式、实践式等教学方法,融“教、学、做”为一体。充分利用电子设计软件平台和多媒体现代化教学手段,构建基于网络的电子设计、仿真、验证等教学环境,增强教学效果。通过4年的建设,课程链中的课程已建成1门省级精品课程(含实训),1门院级精品课程,1门课程的教材分别获省级、院级精品教材建设立项,并于2009年12月正式出版使用。
3.2课程教学案例化,实训内容产品化,实战内容项目化电子综合设计技能的培养主要通过课程教学、综合实训和项目实战3个由浅入深、由简单到复杂的途径实现。学习内容以产品、工作任务或项目为载体,课程链中的模拟电路是以生活中的典型产品如整流器、助听器、楼道感应灯、手机充电器等作为内容载体;电子CAD课程、电子装配与工艺、EDA技术课程分别以电子元(部)件、单元(功能)电路或较小应用系统案例为内容载体;电子综合实训、EDA实训以出租车计费器、多功能数字钟、交通灯控制器和频率计等产品为载体。实战内容主要通过参与各类具体的科研项目实现,包括学生主持申报的江苏省高等学校大学生实践创新训练计划立项项目3项和教师主持、学生参加的项目1项。
3.3技能培养过程标准化、职业化课程链中的课程都有与职业资格高级工种相容的课程标准(大纲),课证融通,教学基本要求是电子高级工,设置以任务引领型为基本取向,以工作本位学习和岗位职责范围为主要形式,内容教学采用任务驱动、项目导向等有利于增强学生能力的教学模式;重视学生校内学习与实际工作的一致性,探索课堂与实习地点的一体化;力求做到理论融于实践,动脑融于动手,力争实现所学与所用零距离。
4实践成果
通过在应用电子技术、电子信息技术、微电子技术、计算机应用技术等电子信息类专业的3届10多个班级的教学实践,学生的电子设计自动化技术专业综合设计技能取得显著的成效。首先表现在学生毕业设计的选题和设计方案的选择上。良好的学习效果使学生对自己具有的专业综合技能自信心提高。在近年的毕业设计中,每年有近半数的学生采用EDA技术设计方案完成毕业设计,使用较为先进的电子设计手段,使毕业设计的质量逐步提高,先后有4篇毕业设计获评院级以上优秀,其中尹宏波同学完成的《基于网络的EDA仿真设备的下载和配置系统设计》获得2009江苏省优秀毕业设计二等奖。
电工电子技术实验课程的计划内实验项目是根据电工电子技术理论课程的教学内容安排所必须完成的实验项目,其目的是在理论知识的基础上,进一步加深和理解理论教学内容,如在学习基尔霍夫电流定律、支路电流法的理论知识之后,必须及时完成叠加原理及基尔霍夫电流定律的实验,强化对理论知识的理解。计划内实验项目就是原课程实验部分,以电工技术实验课程为例,计划实验项目如下:
(1)认识实验的目标是了解实验室电源配置、熟悉各类测量仪表的使用、掌握交直流电源使用的常识。
(2)电位、电压的测定及基尔霍夫电压定律的验证目标是掌握测量电路中各点电位的测量、加深理解电位与电压的异同点、验证基尔霍夫电压定律、正确使用直流电压表及万用表直流电压档测量电压。
(3)叠加原理及基尔霍夫电流定律的目标是掌握电流参考方向与实际方向的确定、验证基尔霍夫电流定律、加深叠加定理和齐次性的认识、正确使用直流电流表及万用表直流档测量直流电流。
选做实验项目
为了提高学生的自主学习能力和学习兴趣,实验室实行自由开放。电工电子技术实验课程根据不同的专业、班级、实验进度以及个人的爱好开设了选做实验项目,并计入课程考核总成绩。开设选做实验项目能适应不同学生的学习需求,提高了学生的学习兴趣和实践钻研能力。
创新型实验项目
创新型实验项目是指根据“电工电子技术”课程的教学内容,在教学中未涉及的知识,主要锻炼学生的自主学习和探索研究的能力,要求对教学实验进行改进和创新,包括仪器的创新、实验原理的迁移和创新、设计新的电路等。为培养学生的钻研精神、创新意识,锻炼学生的创新思维,学院拟建设专业的创新实验室,专门开设了创新型实验项目,设立了专科生创新基金,每年提供一定的创新研究经费,学生可以根据兴趣和爱好自行选定课题,申请项目和研究经费,同时寻求指导教师帮助,从事创新科研项目。
综合实验项目
综合实验项目是大连海洋大学职业技术学院的实验特色项目,将相关课程的实验内容整合、重构,避免内容重复,再给定实验目的、要求和实验条件,由学生自行设计实验方案并实施执行,内容涉及本课程的综合知识以及与本课程相关课程知识的实验。综合实验项目由教师给定实验项目或学生自主选择,在教师的指导下,学生独立完成整体项目的方案确定、规划、设计、实施。综合实验项目的实施,加强了学生综合运用所学理论指识的能力,提高了学生的综合设计与开发技能。
“电工电子技术”课程实验考核模式研究与实践
1“.电工电子技术”课程实验考核的组成
本课程的考核采用形成性评价与总结性评价相结合的方式进行。改变传统以期末考试卷面成绩定终身的课程评价方式,实践性教学环节的考核强调理论与实践一体化评价和能力目标评价,引导学生改变传统的学习方式,提高学生学习的主动性和积极性,以获得阶段性成果的方式,让学生取得成就感,树立自信心,提高学习兴趣。注重考核学生掌握电工技术基础知识和基本技能的程度以及所具有的相应工作岗位职业能力和水平,突出职业教育的教学评价特点。
实验考核作为实验教学的一个重要环节,不但要检验学生的实验结论,更重要的是要对学生的实践能力作客观评价,达到全面、客观检验学生实践操作能力的目的。“电工电子技术”课程的实验成绩由计划内实验成绩、选做实验成绩、创新实验成绩和综合实验成绩四部分组成。
(1)计划内实验成绩是根据学生的实验平时表现、实验操作、实验报告和期末考试评定,占总成绩的50%。
(2)自选实验成绩是根据自选实验的完成情况和自选实验项目的数量进行评定,占总成绩的20%。
(3)创新型实验成绩是根据学生的创新能力和设计项目的水平评定成绩,占总成绩的10%。
(4)综合性实验成绩是根据学生综合实验项目的规划、设计和实施情况评定成绩,占总成绩的20%。积极引导和鼓励学生参加国家、省、市举办的科技创新和各种电工电子技能大赛,对在参加创新项目和技能大赛中获奖的学生,允许不参加本课程的期末考试,免试课程的实验总成绩评定为优秀。
2“.电工电子技术”课程的实验考核方式
实验的考核指标难以量化,一直是实验教学过程的难点。为此,在教学过程中不断加强实验内容和实验考核的改革,经过多年的探索和实践,制定了与教学实验内容相适应,能综合评价学生实践能力的一套考核方法。具体的考核方式如下:
(1)计划内实验项目的考核。计划内实验项目采用分段式、多元化考核形式与方法,计划内实验项目的成绩占实验总成绩的50%,主要包括:平时表现、实验操作、实验报告和期末考试,分别占10%、15%、5%和20%。
(2)自选实验项目的考核。自选实验项目是学生在校园网上自主选择的实验项目,业余时间在自由开发实验室进行实验,并在网上预约实验考核的内容和时间,要求在实验课程结课后的一周内完成自选实验考试。考核内容主要包括自选实验项目的操作考核、实验报告的撰写,其中操作考核占总成绩的10%,实验报告的撰写占总成绩的10%。
(3)创新型实验项目的考核。由于创新型实验项目的实施周期较长,复杂性较高,作为课程考核内容的参考部分,占总成绩的20%,其考核内容主要包括实验项目选题的全面性、实用性、先进性和创新性,以及实验作品的完成情况、学生的答辩情况等,最终以创新型实验项目的研究报告作为考核依据,给出成绩。此部分实验内容和实验考核,各院校可根据实验设备、师资力量等酌情考虑。
(4)综合实验项目的考核。综合性实验项目可以作为本程的最终考核部分,有条件的院校可以单独设置综合实验设计学分,其考核内容根据学生综合实验项目的规划、设计和实施情况评定成绩,占总成绩的20%。电工电子技术实验课考核量化标准如表1所示。
取得的效果
电工电子技术实验课教学模式和考核方式经过多年的改革与实践,取得了较好的教学效果。
1.增强了学生学习的主动性、自主性和团队协作能力,提高了学生的学习兴趣
在该课程的考核中,对于学生的平时表现、实验预习、实验操作能力等进行了量化考核,在实验室自由开放的基础上,学生可以根据班型、专业以及学生个人的爱好,自主选择实验项目,期末考试采取多人一组的实验项目,增强了学生实验的自主性、主动性和团队协作能力。
2.增强了学生实验成绩评价的公平性、客观性和准确性
这种实验教学模式和考核方式使各实验考核成绩都对该门课程的总成绩直接产生了影响。实验总成绩一改以往平时+期中+期末这种传统的考核模式,严格地杜绝了应试教育中“临阵磨枪,不快也光”的不良现象。
3.提高了学生的创新能力和综合设计能力
关键词:本科教育;微电子;课程体系;结构优化
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2014)04-0033-03
一、引言
微电子技术是随着集成电路,尤其是超大型规模集成电路而发展起来的一门新的技术。微电子技术包括系统电路设计、器件物理、工艺技术、材料制备、自动测试以及封装、组装等一系列专门的技术,是高科技和信息产业的核心技术。微电子产业是基础性产业,对国民经济有着巨大贡献,并渗透到其他很多学科,是发展现代高新技术和国民经济现代化的重要基础。作为电子通信类高校,南京邮电大学建校近50年来,正朝着信息科技类大学进军。随着电子、通信和信息等产业的飞速发展,国内外都需要大量的微电子学人才,我校成立微电子学专业,旨在为我国的ASIC设计方面,培养急需的人才[1-6]。我国“十五”计划纲要明确提出大力发展半导体集成电路产业,为了满足社会的发展和需求,我校微电子专业成立于2001年,并于2007年招收第一批本科生。在学校各级领导的重视和关心下,专业建设取得了飞速发展。本科人才培养方案是各专业人才培养目标、培养规格以及培养过程和方式的总体设计,是学校组织本科教学、规范教学环节、实现人才培养目标的纲领性文件,对人才培养质量具有决定性的影响。当今的高校教育不仅需要培养大量理论基础较扎实、具有开拓创新精神的专业型人才,也更需要培养大量工程应用型人才。所谓“应用型人才”主要是指德、智、体、美等方面全面发展的,能够将专业知识和技能应用于所从事的专业社会实践的高级专门人才。“应用型人才培养模式是以能力为中心,以培养技术应用型专门人才为目标的”。它更加注重的是实践性、应用性和技术性。即基础知识比高职高专学生深厚、实践能力比传统本科生强,是本科应用型人才最本质的特征。本科应用型人才培养模式是根据社会、经济和科技发展的需要,在一定的教育思想指导下,人才培养目标、制度、过程等要素特定的多样化组合方式。
二、深化完善本科教学体系改革的措施探讨
人才培养方案制(修)订工作对于学校实现人才培养目标、进一步深化完善本科教学体系改革具有重要意义,人才培养方案制(修)订需要全面贯彻国家中长期教育改革和发展规划纲要,认真落实教育部关于全面提高高等教育质量的若干意见等文件要求,不断适应国家和社会发展需要,进一步深化教育教学改革,优化人才培养过程,提高人才培养质量,促进学生全面发展。具体的改革措施探讨如下。
1.进一步明确本专业的特点和优势。培养方案是高等学校实现人才培养目标、开展人才培养工作的总体设计和实施方案,为全面贯彻教育部关于全面提高高等教育质量的若干意见,以执行最新颁布的普通高等学校本科专业设置管理规定为契机,推动我校新一轮专业建设和教学改革,以不断适应知识经济、科技、社会发展对各类高素质创新人才的需要,根据我校教育教学改革的实际,及时总结人才培养经验,以“本科教学工程”建设工作为抓手,积极参与教育部“卓越工程师教育培养计划”及“工程教育专业认证”,进一步更新教育观念,深化教育教学改革,提高本科教育质量,构建和完善适合我校办学指导思想、具有我校办学特色的本科创新人才培养体系,根据新《目录》规定的各专业培养目标、培养要求、主干学科、核心课程、主要实践性教学环节、主要专业实验,紧密结合近年“本科教学工程”改革实践,开展本科专业培养方案的修订。本专业培养适应社会发展需要,道德文化素养高,社会责任感强,身心健康,掌握扎实的自然科学基础知识和必备的专业知识,具有良好的学习能力、实践能力、专业能力和创新意识,能在微电子器件、工艺和集成电路设计及相关的电子信息科学领域从事科学研究、产品研发、工程设计、技术管理等工作的专门技术人才。主要专业方向为微电子器件、工艺和集成电路设计。注重集成电路设计、集成电路版图设计、微电子器件设计和MEMS设计。
2.课程设置进一步优化。课程的设置是否合理对人才的培养起到了至关重要的作用,尤其是现今提出的对专业人才的更高要求,需要进一步优化课程体系,合理安排课程内容。首先,在课程设置方面,当前,南邮本科微电子专业经过几年的发展,取得了不少成绩。但世界范围内微电子产业飞速发展的特点决定了高校微电子学科的教学必须紧紧跟随产业发展的步伐。我们在看到以前所取得的成绩的同时也必须看到其中所存在的一些问题,并积极进行改革创新。我校的微电子专业在设立初期,经过各方专家的反复讨论和论证,建立了一套统一的专业课程和教学大纲。这套课程满足该专业最基本的专业要求。但由于微电子专业设立时间不长,仍属于起步阶段,由于硬件条件和师资力量的缺乏和不到位,无法设立多样的课程体系和科目,所以目前的教学仍然是基本上按统一的教学大纲和教学要求组织。随着学校办学规模的扩大,通达微电子学院的设立,选修微电子专业课程的学生人数不断增加,原有的教学课程体系和科目还需要进一步细化、深化、推广。为此,在课程设置上,我们必须对已经投入使用的培养方案进行分析和总结、不断地进行修订和完善,将整个学科的课程结构体系、到具体到每一门课程的知识体系,都进行优化设计,以期在最短的学时内使学生掌握牢固的知识。最终使学生获得以下几方面的能力:掌握扎实的数学、物理等方面的基本理论和基本知识;系统掌握量子与固体物理、半导体物理与器件物理、半导体集成电路设计和制造的基本知识,具有独立进行微电子器件、工艺和集成电路设计的基本能力;了解电子信息类专业的一般原理和知识,受到科学实验与科学思维的训练,具有本学科与跨学科的科学研究与技术开发的基本能力;在综合类实践、实验中具有较强的独立设计、分析和调试系统的能力,能够完成综合性和探索性工作的能力;养成良好的学习习惯,对终身学习有正确认识,具有不断学习和适应发展的能力;其次,对于理论课程的内容,针对南京邮电大学的学科特点和电子科学与工程学院的实际情况,以及本专业的特色建设,主要专业方向为微电子器件、工艺和集成电路设计。注重集成电路设计、集成电路版图设计、微电子器件设计和MEMS设计。以能力培养为基础来设计,并考虑学生毕业后从事的职业,根据工作的要求对教学中的课程进行专项的能力和综合能力培养。在通识教育类课程中设置了高等数学、大学物理、物理实验、程序设计等。专业教育类课程中设置了信号与系统、数字电路与逻辑设计、模拟电子技术及电工电子实验等。这些是所有涉及到电类专业的学生都必须学习的课程。在微电子专业的专业课中安排了固体物理、半导体物理、半导体集成电路工艺、半导体器件物理、通信原理,这些课程都是基础理论课程,是为微电子专业的学生打下基本的专业基础。考虑到工程认证的需要,在集成电路与CAD的课程设置上,专门增加了16小时的实验,加强学生的实验和操作技能。在集成电路分析与设计的课程设置中,专门将模拟和数字分开,设置了各48小时的模拟集成电路分析与设计、数字集成电路分析与设计,这不同于其他院校的课程设置,应该也算是我专业的一个特色和优势。使学生掌握初步的集成电路设计知识,加强了学生的集成电路分析和设计的能力。除了已经设置的32小时的VLSI设计实验课和32小时的微电子专业实验,还增加了32小时的工艺实验,这也大大加强了实验和上机比例。具体来讲,已经在建设的ASIC设计实验室的基础上开展了ASIC设计实验课程的教学,并筹备建立了微电子专业实验室,拥有了一批工作站、计算机等硬件资源和ISE、MAXPlus II、Synopsys Cadence等软件资源、学会一到两种EDA工具的使用方法。建设微电子器件和半导体物理专业实验课程,在广泛调研的基础上购置了必要的仪器设备、编写了实验教程、开展了半导体材料实验和晶体管测试实验;基于以上措施,建立一整套完备的、覆盖微电子产业前端和后端工序的微电子实验课程体系。开展了器件和工艺设计实验。掌握一定微电子实验能力是微电子专业本科生应当具备的基本素质。在微电子专业的专业选修课中设置了VLSI版图设计基础、片上系统设计、微电子器件设计、MEMS与微系统设计、新型微电子器件、通信集成电路等多门课程,涵盖了微电子方向的器件设计、电路设计、工艺设计等各个方面。更好地体现了应用型人才的培养方向和目标。再者,实践课程的内容上,由于微电子专业是一个实践性较强、实践内容多的专业,从集成电路的生成流程来看,其实践内容包括系统和电路设计、器件设计、工艺设计、版图设计、实际流片和测试。实践课程的设置对培养学生解决问题能力、判断能力和创新能力极为关键;需要工程认证的专业的实验实践课程必须要达到30%以上。因此,还拟通过建立微电子专业实验室,开设微电子和半导体测试实验课,在培养学生理论知识的同时,加强实践能力的培养,培养既有较深理论基础,又有一定动手能力的全面发展的学生。在实践型环节的课程设置中,通识基础课和学科基础课中安排了电类学科所必须的程序设计、电装实习、电子电路课程设计等。在专业基础课和专业课中,设置了软件设计、微电子课程设计等,尤其是微电子课程设计,将进行较大的改革,要求改革后设计内容都是与本专业紧密相关,全面运用到所学的专业知识。
3.师资队伍的建设。本专业现在拥有专业教师14名,完全满足本科的专业教学需要,但从事集成电路设计方向的老师比较缺乏。还有,学生的个性不同,使学生在学习的兴趣、主动性等方面差异很大;随着社会竞争的日益激烈和社会需求的不断变化,又使学生的未来发展面临很大挑战,学生的需求随之呈现多样化。因此,多元化的培养规格应当成为共识。将学生的具体情况和社会需求相结合,这就要求我们必须打破现有的统一模式,根据学生的实际和社会需求建立多样化的课程体系,实施分类教学,在保证打好扎实的专业基础的前提下,设立尽可能多的适应当今社会发展的方向性课程。建立既具有深厚扎实的理论知识功底,又具有精通实践、有很强的动手操作能力和解决生产实际问题能力的教师队伍迫在眉睫。近几年,我学院在引进高水平的师资力量方面进行了不懈的努力,微电子专业教师的队伍在不断扩大,教师的专业方向也在不断丰富,能够胜任并有选择性地担任各主要方向的专业课教学。但仍然缺乏学科带头人,缺乏一个凝聚人心的事业平台,学术梯队。这就要加速建设学科带头人、重点骨干教师和优秀青年教师4个层次的学术梯队。通过培养和引进,形成一批整体素质高、学术实力强、结构合理、具有团结协作精神的学术梯队,使其在学科建设中发挥突出作用。鼓励教师积极申报各类项目,积累一定的设计、实验和操作经验。鼓励教师与公司、研究所合作,鼓励教师到国内外高校去做访问学者,积极参加国内外举办的国际会议,从而了解专业的最新发展、前沿问题,开阔眼界。
三、小结
总的来说,微电子学是发展现代高新技术和国民经济现代化的重要基础。培养方案是高等学校实现人才培养目标、根据我校教育教学改革的实际,及时总结人才培养经验,以“本科教学工程”建设工作为抓手,积极参与教育部“卓越工程师教育培养计划”及“工程教育专业认证”,进一步更新教育观念,深化教育教学改革,提高本科教育质量,迫在眉睫。其中需明确我校的特点和优势,以通信集成电路设计为主要方向,同时兼顾工艺设计与器件设计。相信通过培养方案、课程设置、师资等各方面的建设,一定会培养出高质量的微电子学领域人才,为我国的微电子工业做出贡献。
参考文献:
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[6]蒋元平.学科建设的内涵诠释和实现策略[J].中国西部科技,2007,(1).
关键词:电子电路制作技术;教学创新;工程实践能力
1课程特色与创新
《电子电路制作技术》以电子产品为载体,采用项目层次教学,产教融合为一体,让学生“在学中做,在做中学”,通过原理图设计、电路制作和调试,项目验收等环节,使学生掌握电子电路制作技术相关技能,适应社会的需求,符合人才培养目标。本课程通过完成典型实训项目(典型电子产品),达到培养学生实用电子线路设计与制作能力的目的。采用工学结合的教学模式、项目教学法,教学活动参照企业岗位的工作过程,总体流程:“(1)获取信息、明确任务。(2)制定计划、安排进度。(3)选择方案、做出决策。(4)任务实施、完成工作。(5)对照要求、检查控制。(6)总结评估、提出改进。”六个教学步骤来设计。电子电路制作技术是电子信息类各专业必不可少的重要实践环节,它包括设计方案的选择、设计方案的论证、方案的电路原理图设计、印制板电路(即PCB)设计、元器件的选型、元器件在PCB板上的安装与焊接,电路的调试,撰写设计报告等实践内容。电子电路制作技术的全过程是以实践操作为主,教师的讲授、指导、讨论和研究相结合为辅的方式进行。根据实训项目的要求,对设计思路、设计方案等展开讨论。
2课程建设与改革探索
2.1课程沿革
电子电路制作技术是电子信息类相关专业实践课程体系核心课程之一,积累十余年实践经验,已成为学院课程建设的亮点。本课程至2006开始设置,课程名为电子实习,以收音机组装为载体培养学生的电子工装技能,系统集成和调试技能;2017年至今,课程名为电子电路制作技术,运用OBE教育理念,通过对行业企业需求调研分析后,充实了课程内涵,学生可结合理论学习提出不同的设计任务;改进了教学方法,采用探究式、翻转教学等方法发挥学生主体作用,激发学习兴趣。
2.2课程与教学改革要解决的重点问题
本课程是学生进入大学后受到系统实验方法和实验技能训练的开端,是对理工科专业学生进行科学实验训练的重要基础。训练学生理论联系实际,培养学生初步的实验能力,良好的实验习惯以及严谨的科学作风,使学生具有良好的实验素质,同时又为后继的课程打好基础。
2.3课程内容与资源建设及应用情况
本课程要求使AltiumDesigner为设计工具,完成原理图、PCB板的设计、布局;依托新一代信息技术综合训练中心,对PCB电路进行热转印、蚀刻、打孔、焊接、调试检测等提高学生电子电路制作设计能力。课程项目内容多样化,课程内容包括:幸运转盘,无线收发话筒,小音响,多彩摇摇棒等。与学生兴趣相结合,加入实用元素,学生对制作产品感兴趣,能驱动其进行更深入的学习,并能使学生在完成任务的过程中,提高动手能力和综合能力。课后作品可以在生活中使用,一举多得。
2.4课程教学内容及组织实施情况
本课程以任务为主线,学生为主体,将学生的学习活动与任务相结合,围绕任务展开学习,以任务的完成情况作为检验的重要依据,使学生主动探究、实践、思考后,运用相关知识解决问题的综合能力。在项目任务实施过程中,注重培养学生的自主创新意识,引导学生进行自主性的电子产品单元电路设计和规划。在学生自主创意设计的过程中,充分发挥学生的创新思维,丰富学生制作以及设计的多样性,提升学生设计制作的兴趣和积极性。通过创新思考、设计、电路规划及实训报告思考中,体现学生的学习效果。评价采用分阶段分评价的模式,重点评价学生的综合职业能力。
2.5课程成绩评定方式
本课程的考核方法采用五级制,包括平时考勤(占20%)、阶段考查(占40%)、功能考核(占20%)和设计报告(占20%)四个环节。平时考勤考核学生到课与遵守课堂纪律情况;阶段考查检查学生对每个任务的完成情况,以及阶段性成果,功能考核主要检查学生作品完成情况以及功能实现情况。通过平时考勤,确保学生都能积极参与课堂,通过任务考核和阶段性考查驱动学生去学习,并完成任务,最后功能考核是对学生最后成绩的肯定,也是学生对自己工作的认定,通过设计报告,锻炼学生撰写设计文案的能力,也是学生对整个设计工作的总结。
3课程开发原则
本课程通过充分的社会企业调研,以“走出去,引进来”原则完成课程开发,大致分五个环节。图1电子电路制作流程图根据项目要求,完成元器件的选用。(2)完成原理图、PCB板图设计。(3)根据工程模式完成电路的焊接工作,达到良好的电气性能与机械强度。(4)通过电路调试与测试,掌握常用仪器仪表的使用。(5)项目答辩验收。
4课程设计方案
4.1课程设计理念
《电子电路制作技术》通过理能联系实际,产教融合,对电路进行合理设计、制作、调试、验收为前提,综合提升学生工程实践能力。
4.2项目任务设计
本课程通过完成典型项目,达到培养学生工程应用能力的提升。在开发典型项目任务时,既要考虑工作过程的真实性,也要考虑与教学规律相结合,考虑教学的适用性。因此,我们选择以下典型的项目任务:项目1:NE555多谐振荡器设计与制作;项目2:计数器设计与制作;项目3:LED显示设计与制作;项目4:对前面项目进行级联调试。
4.3学习活动的设计
本课程采用工学结合的教学模式,采用项目教学法,学习活动参照企业岗位的工作过程,大体按照“信息、计划、决策、实施、检查、评估”六步工作法来设计。对每一个项目,具体的教学过程如图2所示。(1)明确任务,制定计划:根椐项目,采用从上而下的方法分析任务要求,明确系统的设计任务要求,制定明确完整的计划,对方案进行选择(2)设计电路:在理论基础上,充分查阅相关文献,根据设计要求和已选定的总体方案的原理框图,确定对各单元电路的设计要求,必要时应详细拟定主要单元电路的性能指标。注意各单元电路之间的相互配合,但要尽量少用或不用电平转换之类的接口电路,以简化电路结构、降低成本。拟定出各单元电路的要求后进行全面检查,无误后按顺序设计各单元电路。(3)制作、调试电路:电子电路的安装与调试在电子电路实践和电子工程技术中都占有非常重要的地位。它是把理论付诸于实践的阶段,也是将理论电路转换为实际电路和电子设备的过程。同时,这一过程也是对理论设计的检验、修改和完善。调试过程是利用符合指标要求的各种电子测量仪器,如示波器、万用表、信号发生器等。对安装好的电路或电子装置进行调整和测量,以保证电路或装置正常工作;同时,判别其性能的好坏,各项指标是否符合要求等。因此,调试必须按一定的方法和步骤进行。(4)验收:学生独立测试,教师对项目输出结果,电路制作工艺等方面进行评分(5)答辩:项目验收结束后,学生进行答辩,阐述项目设计方案,制作方法以及整个过程中的问题解决思路。(6)提出改进意见:教师对学生的工作有针对性的提出意见,便于后期整改。(7)撰写报告:写项目报告的写作,要求包含方案论证,设计原理,制作过程,输出数据参数等,误差分析。
5教学效果
(1)学生的学习积极性和学习兴趣有了很大程度的提高。多数同学利用课余时间到实训室制作电路的情况。(2)学生的学习能力和动手能力有了较大的提高。多数学生基本能够看懂电路图,并能够按照电路图和设计要求制作和调试电路,能够撰写比较完整的项目设计报告。(3)从一开始遇到问题不知如何是好,到现在能分析问题,解决问题。(4)学生参加各种竞赛获得佳奖。由此看出,我们的教学改革已初见成效。
6课程建设计划
能正确识别、检测和选用常用电子元器件。能对典型电子电路进行分析和计算。能读懂实用电子电路原理图。能对照不同电路方案分析选择电路。能够根据电路原理图完成PCB的设计制作。能够按照电路原理图焊接实用电路。熟练使用万用表、信号发生器、示波器等常用仪器仪表。能够对制作完成的电路进行调试以满足设计要求。结合生产生活实际,培养对电子产品制作技术的学习兴趣和爱好,养成自主学习与探究学习的良好习惯;通过参加电子产品制作的教学活动,培养运用电工电子技术知识和工程应用方法解决电子产品生产过程中相关的实际问题的能力;强化安全生产、节能环保和产品质量等职业意识,养成良好的工作方法、工作作风和职业道德。
参考文献
[1]谭海曙.模拟电子技术实验教程[M].北京大学出版社,2010.
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[3]梁青.Multisim11电路仿真与实践[M].清华大学出版社,2012.
关键词:工程应用能力;电子系统设计;教学改革
作者简介:吴平(1970-),男,辽宁铁岭人,温州大学物理与电子信息工程学院,副教授;
杨卫波(1977-),男,湖北天门人,温州大学物理与电子信息工程学院,讲师。
基金项目:本文系温州大学2012年系列教改项目(项目编号:12jg04A)的研究成果。
中图分类号:G642.0 文献标识码:A 文章编号:1007-0079(2013)14-0069-02
高等教育提出朝着“宽口径、厚基础、重能力”的方向发展,培养适应能力强、发展潜力大的复合型人才是高等教育追求的目标。电子信息类专业主要培养具有宽厚电子技术和信息系统的基础理论、较强的电子信息系统设计实践能力、科学的思维方法、独立分析问题和解决问题的能力,能从事各类电子设备和智能仪器的研究、设计、制造、应用和开发的应用型工程技术人才。
电子系统设计主要是指基于微处理器控制的完整应用系统的设计,为使学生掌握基本的电子系统设计技术和方法,在学生已经学习了电子信息学科专业基础课的前提下,开设了“电子设计自动化”、“单片机原理与应用”、“电子系统设计”、“电力电子技术”、“电子设计综合实践”等课程,目的是使学生能够综合运用学过的专业理论知识,提高电子系统硬件电路设计和软件编程的能力,并通过综合性设计实验使学生的实际动手能力和调试手段得到提高。[1,2]
一、改革前教学存在的主要问题
第一,课程之间相对孤立,各门课的知识未能进行有机结合和相互贯通。
第二,教学内容比较陈旧,与工厂实际应用相脱节,比如单片机是重要的教学内容,可是学生到企业工作后,几乎不会用8051进行电子系统设计。
第三,开设的实践教学项目缺少工程应用背景,不能激发学生的学习兴趣,学校不具备充分的电子系统综合设计实验条件和实践环境。
第四,学生的专业学习兴趣和自主学习能力、学习的主动性不够,毕业生的综合电子系统设计水平不能满足企业要求,影响了学生的就业和专业认可度,主要反映在以下几个方面:
(1)大学生电子竞赛。大学生电子设计竞赛作为国家教育部倡导的四项学科竞赛之一,可以综合考查学生的动手能力和综合素质,对学生的就业、考研复试都很有帮助。从温州大学(以下简称“我校”)的历届参赛成绩上看,取得高级别奖项的都是电源设计类题目,这得益于物理与电子信息工程学院部分教师的指导和个人专长,竞赛中的其他方向题目如仪器仪表、智能控制、通信类等题目均未获得过国家级奖项,反映出学生以控制器为核心的综合电子系统设计能力非常薄弱。
(2)学生就业情况。从电子信息类历届毕业生的就业情况看,达到专业培养要求、具备电子产品研发和工程应用能力水平的学生比例为班级人数的1/4~1/3,这部分学生或者去读研究生,或者到企业从事研发工作,待遇都比较高。其余的毕业生多数从事售后、销售或者改行到其它行业。
(3)专业认可度。由于专业特点和就业情况等诸多方面的影响,学生转专业到学校其他学院的比较多,反映出学生对电子信息类专业的认可度不够,实际上已经形成了恶性循环。
针对以上问题,学院相关领导、专业负责人和教师对存在的问题进行了深入的分析,查找原因,研究了相关课程教学改革的方向和方案,并于2010年9月开始实施,取得了明显的教学改革效果。
二、改革理念和教学内容
1.改革理念
围绕工程应用型人才培养目标,加强电子系统设计相关课程理论教学和实践教学内容的改革,图1为教学改革的理念和目标效果示意图。
学生经过“单片机原理及应用”、“模拟电子技术”、“数字电子技术”、“感测技术”、“电子设计自动化”、“C语言程序设计”等课程的学习,通过教师教学和随课的验证性实验,对电子信息领域的相关理论知识有了了解和掌握,基本能够进行单元电路的设计和调试,但验证性实验多数是教材内容的演示和再现,学生基本没有进行系统级的设计和实训,综合实践能力有待提高,学生没有发挥自己的主观能动性,不利于创新性人才的培养。
“电子系统设计”和“电子设计综合实践”是培养学生工程应用能力的关键环节,通过理论教学和系统设计实践使学生能够较系统地掌握电子系统设计的全过程,从选题、文献查阅、方案论证、器件选择、电路设计、电路实现、软件编程到装配调试、系统测试、总结报告、文档整理,学生完成由单元设计向系统设计的过渡,充分发挥学生的主观能动性和创造力,培养学生的独立工作能力以及协作精神。
2.教学改革内容
二年来主要进行了以下改革:
(1)研究、总结以往课程教学效果,广泛听取教师、学生意见,了解企业对毕业生能力和知识的需求,对电子系统设计相关课程更新理论课教学内容,如“单片机原理与应用”,根据课程特点和企业产品开发实际需求,对教学内容及方式进行改革,将以前的8051单片机更新为C8051F410进行教学,并更新对应的实验、实践教学内容。在教学实施中,采用以任务为驱动的教学方式,先确定一个总任务,然后将总任务分解成一个个具体的子任务,子任务包括单片机的各功能模块、基本接口电路和编程训练,分散重点和难点,循序渐进地完成各个子任务,从而完成对于单片机知识及各功能模块的学习。
(2)在“电子系统设计”理论课程教学中,将主流的运算放大器、AD转换器、串行通信技术和协议、电子设计竞赛的题目和企业实际产品案例介绍给学生,提高学生的学习兴趣,并可以通过竞赛检验教学效果。
(3)充分采用EDA软件进行电路分析和辅助电子系统设计,通过软件仿真和调试,为真正的硬件系统设计服务。在“电子设计自动化”的实验安排上,充分对“模拟电子技术”、“数字电子技术”、“电力电子”、“单片机原理与应用”等课程的教学内容进行复习和巩固,通过EDA软件进行电路分析、演示器件的使用和程序控制方法,改善教学效果。[3]
(4)加强与地方产业、实习基地的联系,寻求更多的贴近企业实际需要的学生科研项目和实践教学项目,使项目从教师的科研项目中来、从实习基地和公司的产品开发中来,鼓励学生自主设计实践项目,充分发挥学生学习的主动性。如2010年和2012年分别立项的浙江省大学生科技创新项目“配电电路功率因数测量方法与现场总线通信技术研究”、“基于Modbus/TCP通信协议的上位机软件设计”就来自于教师与企业合作的科研项目。通过该项目的研究既可以解决企业的技术难题,又为学生就业提供机会,学生毕业后可以直接融入企业的相关产品研发。再如2012年立项的浙江省大学生科技创新项目“珍珠计件工资结算智能管理系统的研究与开发”是学生根据自己家乡(诸暨)企业的需求自行选题申报的,该项目设计的“珍珠计件工资结算系统”既可以将养殖户的工作量保存在养殖户自己的智能卡中,又同时存储在企业的计算机数据库中,在进行工资结算时可以进行数据比对,避免出现差错,体现公正、公平、公开的原则。智能卡还包括加密和验证技术,提高安全性,节省了人力开支,提高了效率,增加了透明度。
(5)提高综合性、设计性、创新性实验所占比例,将学生科研成果作为教学实例和实践题目,充分挖掘历届浙江省大学生科技创新项目、温州大学学生科研项目、三科基金项目的成果,鼓励学生将自己的项目作为实践教学内容进行演示和介绍。
(6)加强与企业的联系和交流,聘任企业优秀工程师作兼职指导教师,对学生的毕业设计和学生科研项目进行指导,使学生的学习内容和实践项目与企业的需求相一致,既可提高学生对专业知识学习的兴趣,又有利于学生就业,改变学校教学与企业实际需求相脱节的局面。
(7)改革教学评价方式。改变以往的简单理论课书面考试加实验成绩的方式,取而代之的是针对学生实际能力的考核,体现素质教育的内涵。如对实践项目进行作品考核,增加报告与答辩环节,学生介绍自己设计的方案、调试结果和数据分析,接受教师和同学的提问,进行答辩,这能够反映学生的真实能力和水平。[4]
三、教学效果
教学改革从2010年9月开始,主要在我校物理与电子信息工程学院09、10两个年级电子信息科学与技术和电子信息工程专业进行了教学实践,学生总数为221人。具体教学效果如下:
第一,形成科学的理论与实践相结合的课程体系结构和实践方案,理论课内容安排合理,实践项目设置有利于提高学生动手能力。
第二,指导学生参加2010年浙江省电子设计竞赛,获一等奖二个队,二等奖和三等奖各一个队。2010年获浙江省“挑战杯”大学生创业大赛特等奖,全国“挑战杯”大学生创业大赛金奖。参加2011年全国大学生电子设计竞赛获国家二等奖、省级一等奖、省级二等奖(二支队伍)、省级三等奖(二支队伍)。
第三,进行产学研结合,将企业技术难题转化为合作科研项目,将区域特色产业的相关技术与技能融入专业培养方案、课程设置和实际教学中,开设相应的实践教学内容,实现教学与区域经济的紧密结合。
第四,通过本教改项目,切实提高学生的实际动手能力,提高学生的就业水平和待遇情况,本科生一次就业率年均在90%以上,多数毕业生到企业从事研发工作,少数毕业生独立创业进行电子产品的设计与开发。
四、 结束语
通过对电子系统设计相关课程的教学改革,取得了明显教学效果,建立了科学合理的课程教学体系、理论教学实际案例和实践教学项目,发挥了实习基地的主导作用,加强了与温州地方企业的联系,学生在各方面都有受益和收获。
参考文献:
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[2]张学洪.地方性理工类院校本科人才培养体系探析[J].中国高教研究,2012,(8):71-74.
关键词:电子技术;课程设计;职业技能;创新能力
1.引言
模拟电子技术课程设计(模电设计)是电子类专业学生的第一门课程设计,它是模拟电子技术课程的重要和必要的补充。模拟电子技术课程设计的有效开展对加深模拟电子技术基本理论的理解,提高学生的设计能力、动手能力、软件仿真能力、总结报告能力及学生之间的协作协调人际交往能力都有一定的作用。总之,通过模拟电子技术课程设计课可以提高学生的综合能力。反之,模电课程设计流于形式,学生找一个简单电路焊接上应付了事,甚至电路都是别的学生代劳的。这不仅浪费时间,而且为以后的设计课程产生消极的影响,学生认为凡是设计类课程都可以混过去。并且课程设计导致消极学风,对学生专业课程的学习、职业技能的培养及未来的职业生涯都非常不利[1]-[3]。所以,研究如何搞好模电的课程设计是非常必要和重要的。根据我院多年的课程设计经验和自己的教学实践,我从思想上重视、加强过程管理、贯穿职业技能培养这三方面加强模电课程设计的教学。
2.思想上重视
课程设计是工程实践课,其目的不仅仅是巩固、深化补充和扩展理论课的教学效果,课程设计在提高学生的职业技能、工程素质和创新能力上起到关键的作用[4]。工程课程设计人数多上课分散,真正负责的教师的实际工作量比较大,如果教师责任感不强,学生不认真对待,课程设计就比较容易流于形式。首先教学管理部门应给予特殊的重视。教务处实践管理科应该亲自过问督促,亲自检查抽查学生的上课情况,并把意见和建议及时反馈给学院,以便及时纠正。建议督学对设计课程给予关注,及时提出宝贵意见。教学院长或系主任应全程跟踪管理。其次,课程设计之前要给学生开一次动员会,让学生明确课程设计的目的和意义,提出相应的要求。让学生在思想深处真正认识到课程设计的重要性和必要性,让学生积极主动地以极大的热情投入模电课程设计学习中。给学生开动员会,要求指导教师必须参加,让教师对课程设计给予足够的重视。
3.加强过程管理
(1)把好用人关(选择好指导教师)教师的良好的工作态度和工作作风具有很大的表率作用,这对学生的素质有正面的影响,教师应该表现出认真、负责、严谨、周密的态度,在指导课程设计时在设计前的准备、设计中的管理及设计后的总结中都进行精心的准备、组织和安排。选择好指导教师是非常重要的,它直接决定模电课程设计的成效。应选择对模电理论比较熟悉、实践技能比较好、责任心比较强的教师参加,不能因为要平衡工作量,而选用一些对模电理论不太熟悉、实践技能比较差的教师,这样做对学校、学生和教师都是不负责任的。这样的指导教师往往处于很尴尬的状态,学生也很茫然。学生作品出现实际问题教师不知怎么调,学生问的理论问题教师解决不了,只好硬挺或躲着学生。但这并不是说,年轻没经验的老师就不能上设计课。他们可以把模电理论好好复习,然后选择一些设计题目反复做一下,积累一些经验,经考核达到要求后再参加课程设计的指导。(2)把好选题关首先是审查指导教师所出的选题报告,选题报告应有明确的设计要求、设计目的和注意事项及所需的基本理论和主要参考书。题目应该是学生综合利用所学的模电知识,再利用参考资料能设计出来的,最好是有声光指示,可以提高学生的兴趣。但要力戒花哨,禁止超范围的设计题目,如利用数字电路做出的或者在网上等查处的高难度的电路。这样的电路学生只是照图焊接并未得到实益,教师和学生都不要有电路越复杂越好的攀比心理,要看学生是否得到实际利益,即要以有利于培养学生的职业技能和创新能能力为宗旨。选题的难度要有ABC等级,以适合不同水平的学生选做。选题也不宜过于简单,比如有的题目是设计输出电压为12伏的集成稳压电源,这样的题目仿真、焊接及报告两三个学时就完事,其他时间学生就浪费掉,学生在课程设计中也没学到什么东西,最多就相当于一次模拟电路实验。题目最好能综合放大、振荡、滤波、电源等模拟电子技术的基本内容,让学生有抓手,即所谓“跳一跳够得着”的内容,严禁过难和过于简单的题目。一个指导教师(或两位),所带的学生是一大组,一大组中的所有题目尽量涉及模电所有内容,以便学生互相交流,全面复习和提升对模电知识的理解。其次是学生选题,原则上学生要在教师出的题目中根据自己的学习状况选择适和自己的题目,但学生可根据自己的能力和爱好自选题目,自选题目的难度要适中,经过指导教师的允许。同时也要注意的是以往课程设计只允许每个同学选一个题目即“单选”,但对于能力较强的学生应支持和鼓励他“多选”。同时要求一般学生不单单熟悉自己题目的设计方法,更要在课程设计期间熟悉其他学生的设计方法(至少熟悉同组的其他题目),可以不焊接电路只做软件仿真。总之,选题要切合实际、分量适当、理论性要求高、技术性要求适当。(3)把好时间关课程设计时间选择很重要,它关系到课程设计的质量。摸电课程设计可以选择集中时间停课进行,也可以选择不停课分散进行。集中停课进行可以安排在学期初,前三周进行。这样在上学期的期末就应该把题目布置下去,学生在假期可以对模拟电子技术进行复习、查资料、简单的设计等准备工作,开学就可直接进入正题。分散时间进行效果相对较好,缺点是战线拉得较长,教师投入的工作量较大。但如果真正把课程设计搞好,还是应该选择分散时间进行,如每周两个晚上连续12周。学生可以有充足的时间对自己的设计进行完善。(4)把好验收关和成绩评定关建立三级验收制度,即组内验收,年级统一验收,学院对各组抽查验收。验收时先由各组教师组织学生进行组内验收,然后由基础电子教研室组织年级验收,最后由学院组织抽查验收。这样可引起学生和教师的充分重视,使应付了事的学生大大减少。验收时可从选题的难度、设计的情况、焊接的质量、布局的好坏及原理的叙述和回答问题等方面进行。实行两级成绩评定,即教师打分和学生打分。成绩评定工作很重要,它不仅能反映出学生设计的好坏,而且影响学生的积极性,对以后的设计课程会产生积极或消极的影响。要让设计好的学生得到好成绩,让不认真的学生不能蒙混下去。为此学生成绩可以由教师打分学生打分两部分组成,教师打分可占70%,主要有出勤成绩、报告成绩、作品质量成绩和学生对设计原理的叙述及回答教师提的问题。学生打分占30%,主要反映作品是否是自己做的及该学生在组内协作的能力。
4.贯穿职业技能培养
在模拟电路课程设计中要始终强调培养学生的基本技能的训练,如:原件识别与测试、常用仪器的使用、资料的查询和电路的仿真、焊接技术、基本设计能力、设计报告基本写作的训练及设计可行性论证的语言表达能力等。(1)设计能力培养选完题目后,学生可以根据题目的要求,选择合理的设计方案。方案确立后分组对方案进行讨论,每位学生都要对自己的设计方案进行论证,这样也锻炼学生的逻辑思维和语言表达能力,同时也可以是学生之间互相借鉴,取长补短,也对其他学生的题目的设计有所了解。教师要对学生的设计方案细致的研究,提出改进措施。(2)创新能力培养模拟电子技术课程设计要有真正的设计内容,哪管是其中的一部分,绝不能变成电路组装。如果学生只是按照教师给的电路或在网上找的电路进行组装,调试成功后上交一个作品,那就意义不大。作品必须是学生自己利用模拟电路的相关知识设计出来的,当然教师要给予相应的指导,而不能布置完题目就撒手不管。退一步说,即使个别学生按照现成的电路组装的,其中一定要再加一些自己设计的附加功能。否则就不能称得上设计,也不能培养学生的职业技能和创新能力。(3)动手能力培养焊接技术是实践技能的一项重要指标,指导教师首先要指导学生进行拆件练习,可用利用以往课程设计的废板。拆集成电路元件时可首先让学生练习使用传统的吸锡线,熟练后再练习使用吸锡烙铁进行拆卸。在正式焊接作品前,先指导学生利用旧板和拆下的旧件进行焊接练习,焊接出两个作品后再进行正式作品的焊接。焊接前应该指导学生如何进行元件布局。(4)解决问题能力的培养设计好电路,经仿真成功后就可以焊接调试。学生在焊接时往往有虚焊、漏焊、错焊等现象。学生没有经验,只能逐个元件地找,实在找不出来就只有重焊。重新焊接再不好使,学生就没有办法了,只有求助指导教师,这时指导教师往往代劳,帮助学生查出故障。这种做法是错误的,正确的方法是调试前就教会学生调试方法,教会学生如何诊断判断故障和排除故障,让学生自己调试,出现问题时教师给予及时的指导,这样可以使学生少走弯路,并且锻炼学生分析和解决实际问题的能力。调试完成之后,学生要及时总结分析问题的经验,提高对模拟电子技术课程设计的认识,为解决其他设计课中出现的问题奠定基础。
5.结语
课程设计是学生完成学习—构思—设计—实现的工程训练过,是培养工程师的最初步的训练内容。要做好模拟电路课程设计,需要先做好思想工作,让教师和学生充分重视,要制定一套严格的管理运行程序,选好教师选好题目,选择好时间,抓好三级验收、两极成绩评定和总结工作,这样才能保证模拟电路课程设计的质量,为学生后学设计课程起个好头,为学生创新能力和职业技能的培养奠定基础。
参考文献:
[1]孙晓云,张刚,杜云,刘东辉,梁国壮,韩建兵.电气信息类专业创新人才实验区建设的探索[J].电气电子教学学报,2010,32:46-47.
[2]李祖林,易杰,姚胜兴.电气信息类专业实习教学模式研究[J].电气电子教学学报,2008,4:69-70.
[3]唐朝京,涂瑞斌,库锡树,李贵林,关永峰.电子信息类大学生创新能力培养体系建设研究[J].高等教育研究学报,2009,32:88-90.
[4]蔡方凯.电子信息类实践教学模式改革的探索[J].实验科学与技术,2009,7:95-98.
关键词:高职;“教学做”一体化;项目教学;能力训练;虚拟课堂
中图分类号:G712 文献标识码:A 文章编号:1672-5727(2012)09-0033-02
《电子技术》是电气电子信息类专业重要的职业能力训练课程,具有很强的实践性。传统的《电子技术》课程教学是由理论讲授+实践操作+综合实训三部分构成,不利于学生对知识的理解和巩固,存在理论与实践衔接不上、学生应用知识能力差的问题。对高职学生而言,存在着理论学习难以理解、实践能力难以提高等问题。笔者拟对《电子技术》课程标准设计与“教学做”一体化实践进行探讨。
课程标准设计理念
项目教学法对接受职业教育的学生而言,具有针对性强的优点。学生在项目实践过程中,理解和把握课程要求的知识和技能,体验创新的艰辛与乐趣,培养分析问题、解决问题的能力以及团队精神和合作能力,受到了师生的广泛欢迎,成为职业教育领域探索追求的新方法。
经职业教育课程改革后,《电子技术》课程打破了原来的传统教学模式与知识体系,采用项目化、“教学做”一体化的教学方式。项目的选取以小型化、典型化、实用化为目标,以够用、实用、有用为原则。每个项目分解为多个任务,以任务为中心,整合技术实践知识与技术理论知识,驱动项目教学。选择以典型的电子产品为主题的项目学习单元,以典型产品的设计与制作为主线,让学生在每一个学习单元中,都能体验电子产品从设计、制作到调试的整个过程。课程教学采用“教学做”一体化的教学模式。
课程标准设计了以“直流稳压电源的设计与制作”、“扩音器的设计与制作”和“三角波发生器的设计与制作”3个典型项目为主题的学习单元,其学习内容涵盖了原来模拟电子技术部分的学习内容;设计了以“四人表决器的设计与制作”、“四路抢答器的设计与制作”、“计数器的设计与制作”与“触摸延时电子开关电路的设计与制作”四个典型项目为主题的学习单元,其学习内容涵盖了原来数字电子技术部分的学习内容,整个学习过程围绕典型电子产品项目进行,可以大大提高学生的电子设计与制作兴趣。学习完每个项目后,教师指导学生进行相应的拓展项目学习。在课程学习结束后设计有综合实训项目,以进一步提升学生对电子制作的兴趣,使其善于应用相关的电子技术知识。
课程要求培养学生的知识能力与实践技能并重,课程的实施采用“教学做”一体化的教学模式。
“教学做”一体化实践探讨
课程的教学实施突破了以往的课堂教学教理论、实验室练实践能力的模式,将二者合一,将知识学习融入实践中,采用了“教学做”一体化的教学模式。课程实施过程中,要始终把握以教师为主导、以学生为主体的“双主”教学模式。下面就本课程的“教学做”一体化实践过程进行探讨。
围绕核心器件展开教学 每个项目的电路都有其核心器件,核心器件的特性及典型应用电路的学习是整个项目学习的基础。抓住核心器件展开教学,有助于学生理解项目电路,进行与核心器件相关的其他电子电路的学习。“直流稳压电源的设计与制作”的核心器件是二极管、稳压管、集成稳压器件,“扩音器的设计与制作”的核心器件是三极管,“三角波发生器的设计与制作”的核心器件是运算放大器。掌握了核心器件的特性和作用,学生可以理解其他的应用电路。再进行拓展项目学习,可进一步提升学生的自主学习能力。
以能力训练作为任务驱动项目学习 每个项目的学习以适量的能力训练任务驱动,训练任务与传统模式下的实验教学内容相似,所不同的是这些训练任务是在学生没有学习基础知识之前,就由学生自主完成,通过实践的相关数据或现象,在教师的引导下让学生自己总结得出结论。“扩音器的设计与制作”能力训练任务设计如表1所示。根据该项目电路的特点,将该项目的学习分解为前置放大级的测试与分析、推动级的测试与分析、负反馈放大电路的测试与分析、功率输出级的测试与分析、扩音器的搭接与测试五部分,各部分又设置了小的能力训练任务,以便于教学实施。
将知识学习融入能力训练任务中 在教学实施过程中,通过学生搭建与测试能力训练任务电路,充分发挥学生的主动性,引导学生总结思考,然后由教师进行理论分析。如在“晶体管测试能力训练”项目中,测试电路如图1所示。改变UBB值为0V、3V、5V分别进行测试,同时改变Rc的值,测试iB、iC、uBE、uCE。测试后,通过小组讨论分析,要求学生画出晶体管的输出特性曲线,分析出晶体管的电流放大作用,并得出晶体管在三种工作状态下及在每种工作状态下发射结与集电结的偏置状态。之后,教师再通过介绍晶体管内部结构特点与载流子的运动规律分析晶体管的电流放大作用。这样,通过能力训练任务可让学生认识三极管的特性,较传统知识讲授的方式教学效果要好。
作者:蔡成炜 单位:苏州工业职业技术学院
专业课程改革
专业课程是相对于专业基础课而言的,是学生在学完专业基础课后对本专业知识的进一步加深和提高,从我院专业课设置来看,尽管各专业之间存在差异,但是《单片机原理及应用》、《传感器应用》、《高频电子》、《EDA技术》和《C程序设计》是各专业必须开设的课程。这些课程的开设相对于专业基础课更接近学生将来的工作岗位的真实工作任务,重要性不可替代。电子设计竞赛为这些课程的学习提供了一个非常好的平台,众所周知,电子设计竞赛的题目不少是控制类的题目,比如AD采样、PWM控制、人机界面设计等等,如果全部用单纯的模拟和数字电路实现显然是行不通的,“单片机”就成了学生的必选器件,然而用好单片机又是一门比较大的学问,它与各课程之间有着千丝万缕的联系,以它为载体,能将其他专业课程有机的联系到一起。
1“C语言”课程和“单片机”课程结合
传统的“单片机”课程教学模式是将MCS-51单片机的汇编语言作为贯穿该课程教学以及实践教学的始终,汇编语言本身拥有它自身的优点,比如编译速度快、暂用存储空间小,但它的缺点也是致命的,语句抽象,可读性差,难理解、编程效率低、学习难度大、代码结构复杂、难以维护更新,最致命的在单片机完成复杂的控制系统中,总伴有比较复杂的控制算法,汇编语言难以编制比较复杂的控制算法程序,如多字节的乘方和开方运算等。随着单片机的存储器容量和运行速度大幅度不断的提高,如今在工程实践中C语言的应用越来越广泛,C语言具有丰富的库函数,可以直接实现对系统硬件的控制,可以实现复杂的控制算法,编译效率高,最为突出的它是一种结构化程序设计语言,设计的程序可以方便地在不同类型的单片机上实现移植。目前我们把这两门课结合在一起,就让“C语言”课程为“单片机”课程服务,重点学习单片机C语言的编程技巧,掌握一些常用的基本语句,降低学习难度,而从电子设计竞赛中所分解出来的各个小项目,正好是学习练兵的好素材,让学生保持较高的学习兴趣。
2“传感器”课程和“单片机”课程结合
传感器技术作为高端的现代技术,已成为电子设计中不可缺少的器件。长期以来,我们往往在教学内容上偏重于讲解各种传感器原理以及典型的接口电路,这种枯燥无味的教学方式使学生对传感器缺乏感性认识,应用传感器也就更加无从谈起。众所周知,传感器的种类虽然繁多,但各种传感器的原理都是基于各种物理效应和物理现象的,都体现了实践性和应用性。在教学中,应侧重于应用。以电子设计竞赛平台为切入点,让“传感器”课程和“单片机”课程两者结合在一起,直接让学生在单片机的控制下实现传感器的应用。具体做法是将“传感器”课程内容分“光电传感器”、“热释电红外传感器”、“声传感器”、“温度传感器”、“位移与角度传感器”、“磁学量传感器”、“气敏传感器”、“光纤传感器”、“力传感器”教学单位,每一个教学单位选择一款有典型代表的传感器,提供与单片机的硬件接口电路、数据传输特性参数以及参考例程,让学生按照教师所提出的要求,自行完成电路的设计与制作。通过这种实践式的学习,可以确立学生的学习动机,从而激发学生的学习兴趣。
实验课程改革
目前大部分学校所开设的实验多以验证性为主,不能为学生提供自由发挥的空间,无法提高学生创新能力,因此学生的独立思考、观察分析、研究、解决问题的能力很难培养。参加电子设计竞赛以后,我们发现有必要在各科验证性试验的基础再增加一门综合类的实验选修课——《电子设计综合实验》,按照电子设计竞赛的要求将实验的内容分为:(1)电源电路;(2)信号源电路;(3)测量仪器仪表类电路;(4)各类放大电路;(5)多路数据采集电路。建立的实验教学模式分三个层次即基础实验、综合设计性实验、研究性实验。基础实验的内容为基本电子元器件的应用性实验,旨在培养学生装配与测试能力,加深对基本电路的理解,提高学生对基础实验的兴趣;综合设计性实验的教学内容包括信号的检测、控制、传输和处理等有较强应用性的实验,强调创造性思维能力的发挥,让学生以各种设计方案来实现,鼓励突破与创新;研究性实验教学内容包括电子学科的科研课题或学生自拟的课题(学生的创新设计课题或者学生将来的毕业设计课题),要求学生自拟设计方案并自行设计电路,查阅资料,应用新器件、新技术,目的是培养学生创新设计能力。
结束语
总之,电子设计竞赛平台下的电子类专业的教学改革是一个系统的、艰巨的、长期的工程他涉及到师资队伍的调整、教师业务素质的提高、教学和实验设备的更新、课程体系的调整等众多方面。几年的实践证明,电子设计竞赛的走势为课程的教学方法改革提供了一个良好的导向,把握电子设计竞赛方向促进课程教学改革,反过来课程教学改革也将把电子设计竞赛推向视野更宽、水准更高的新阶段。
关键词:电气工程 工程应用 培养体系 建设研究
中图分类号:G64 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2015)11(c)-0168-02
1 该文研究的背景
1993年,麻省理工学院前院长莫尔提出“大工程观”这一概念,此后,世界高等工程教育领域要求“回归工程”的呼声越来越大。在美国很多工学院设有称为“Special program”的工程实践项目,培养学生工程实践能力。欧洲工程教育整合了工程中的理论与实践,提出了融合“专家型”与“通用型”培养目标、满足多样性需求的课程体系。比利时鲁汶工程联合大学坚持“基于项目的学习”,并通过项目“工程师的一天”,完成学生对于工程师的认知学习。
国内学者也对工程教育进行了深入研究,赵婷婷在《课程综合化:中国高等工程教育改革亟待解决的问题》中强调课程体系的综合化是工程学科综合化当前亟待解决的问题之一。浙江大学王沛民在《工程教育基础-工程教育理念和实践的研究》中,论述了工程教育课程的相关问题。刘吉臻等在《工程教育课程改革的思维转向:工程化的视角》中指出,课程目标要从学科知识体系转向为工程技术与实践能力的培养,必须运用集成化的思维去构建课程体系和内容。王仲民等对传统课程设置中“理论-实践,认识-技能,基础-应用”的单向思维模式提出了质疑,强调工程教育要围绕工程实践重新组织课程。2006年6月,教育部战略研究重大专项课题“面向创新型国家建设的中国工程教育改革”第三次研讨会在徐州召开。此次会议纪要提出:要使课程设置从单一的“工程专业课程”转变为以“大工程观、大系统观”为指导的课程架构体系。高等工程要教育培养出能适应社会经济、科学技术、文化发展需要的工程人才。
2 该文研究的目的和意义
电气工程及其自动化专业本身就是一个工程性很强的工科专业,课程体系与结构的设置水平,直接决定其工程应用能力的高低,在改革其课程体系过程中,应突出地反映这一特点。以“大工程观”教育理念为指导,将工程所需的知识、方法、手段等融合到课程体系中,特别是与工程紧密相关的人文、管理、社会责任等,在大工程观的教育理念下采取项目教学的方式将实际工程问题带入课程内容,完善其课程体系,让学生从一个个完整的项目学习过程中,潜移默化地接受工程意识,从而达到增强工程意识与能力的目的。
党的十七大提出了走中国特色新型工业化道路、建设创新型国家、建设人力资源强国等战略部署,实现这个目标势必需要大批工程技术人才。这就需要在构建培养体系时突出工程能力的培养,工程能力是工程师最基本的素质之一, 但其培养却是我国当前高等学校教育体制中的薄弱环节。我国高等院校发展近年特色不明显,并偏于强调通才教育的重要性,大部分本科院校的培养目标执着于培养各种高层次的研究型人才,培养的学生侧重于基础理论与研究,本科层次的实践动手能力没有得到应有的重视,从而造成了高等教育人才培养体系中工程实践教育一定程度的缺失。
3 构建面向实践与应用的电气专业课程体系
通过分层次总结和分析国内外高等院校电气工程及其自动化及相关专业培养体系的现状,对国内研究型大学以及国外著名高校的电气工程及其自动化及相关专业培养体系进行分解对比,结合实际,初步制定了电气工程及其自动化专业培养体系框架。在突出特色的同时,希望既能培养电气工程及其自动化专业学生的工程应用能力,又能强化学生的科技创新能力。
根据该校的师资和学生情况,将专业培养目标设定为培养具备电气工程领域扎实的基础理论、专业技术和较强的实践能力,能够在电力系统及其自动化、电力电子及电力传动等电气工程领域从事系统设计、研发、运行维护等工作的工程应用型技术人才,并分为电力系统及其自动化、电力电子与电力传动两个专业方向。电力系统及其自动化方向主要围绕电力系统的规划、运行、调度和监测及控制技术,面向电力系统运行的运行控制、调度等领域进行培养。电力电子与电力传动方向以电气工程领域内的大功率电力电子器件、电气传动控制系统为主要研究对象,培养学生在电能质量控制与新能源技术、现代电力电子器件等方面的技术应用能力。
所有课程分为公共基础课、学科基础课、专业课三大部分,为提高学生的人文素养,在公共基础课中设置了素质选修课,强化人文素质。公共基础课和学科基础课与其它电气类专业大体相同。专业课分为必修,方向选修和任选三部分。为了强化培养学生的工程能力,在课程学时比例设置上加大了实验、实践环节所占的比重。针对主干课程和学生工程能力培养的需求,设立了工程训练、计算机实习、电工电子实习、电子线路课程设计、数字电路课程设计、电力电子技术课程设计、自动控制原理课程设计、运动控制系统课程设计、认识实习、电气控制及可编程控制器课程设计、生产实习、电气工程基础课程设计、电力系统分析课程设计等实践环节,总学时达到了35周,在整个教学环节中所占比重明显提高,达到了总学分比例的20.3%。此外,实验学时在课程总学时的比例也进行了调整,大部分课程都缩减了理论学时,增加了实验学时。如电机及拖动基础,实验由8学时增加为16学时,电气控制及PLC由8学时实验增设为34学时,理论教学缩减为32学时。
4 结语
该文以建立工程应用型电气工程及其自动化专业培养体系为主要研究内容,以提升电气工程自动化专业本科生的工程素质为研究目标,对电气工程及其自动化专业课程体系的建设进行了初步探讨,对于培养面向新型工业化的电气工程及其自动化专业高级工程技术人才具有一定的参考意义和实用价值。在实践过程中还需要根据实际执行状况不断进行反馈,逐步对培养体系进行修正,不断完善培养体系。该文参考了诸多院校网上公布的有关专业的培养方案,在此表示感谢。
参考文献
[1] 赵婷婷,雷庆.课程综合化:中国高等工程教育改革亟待解决的问题[J].高等工程教育研究,2005(2):32-36.
[2] 王沛民.工程教育基础-工程教育理念和实践的研究[M].高等教育出版社,2015.
【关键词】电气信息 电子信息工程 专业调整 培养方案
1 课题背景
电气信息类覆盖了电气工程、控制科学与工程、信息与通讯工程、电子科学与技术等众多主干学科[1],其专业特点是强电与弱电结合、软件与硬件结合、电子技术与电工技术结合、元件与系统相结合[2,3]。电气信息学科作为我校电气工程学院教学改革的重点学科,其改革思路为,面向电力系统智能化变电站、直流输电及绿色能源等专业领域,按弱电向强电渗透、强弱电兼顾、注重信息技术等原则来制定新的专业发展规划。新专业的设立和发展,首先要定位专业人才的培养目标,如何从高等教育的整体形势、电力系统行业发展特点和人才需求等方面出发,明确专业定位,探索人才培养模式和专业发展规划至关重要。本论文以电气信息学科电子信息工程专业的专业调整与人才培养方案改革为课题研究的主线,重新设置该专业的教学计划,优化其课程体系,以使学生加强专业基础理论、拓宽知识面、培养创新意识,使之具有较强的适应电力行业发展和更新知识的能力。
2 电子信息工程专业现有专业设置及培养方案的分析
2.1现有专业设置情况
电子信息工程专业成立于2003年,该专业面向电子信息工程领域,侧重于培养与电力系统自动化相关的电子技术和信息系统的基础知识,毕业生能够较系统地掌握本专业领域宽广的技术基础理论知识,熟悉电子电路的基本理论和实验技术,并以信息的获取、编码、传输、存储与处理为专业方向,具备分析和设计电子设备的基本能力,具有一定的科学研究和实际工作的能力,能够从事各类电子设备和信息系统的研究、设计、制造、应用、开发管理和教学工作。
从专业发展方向和课程设置来看,该专业课程是以信号获取的工具、手段和处理的方法以及整个系统的硬件电路设计和软件编程为主线设置的,是以宽口径人才培养模式为导向,并有意识地与电力系统方向接轨。
2.2现有专业人才培养方案的分析
电子信息工程专业是一个电子和信息工程方面的较宽口径专业,并加强了电力系统自动化方面的知识,主要学习信号的获取与处理、电子设备与信息系统等方面的专业知识,受到电子与信息工程实践的基本训练,具备设计、开发、应用集成电子设备和信息系统的基本能力。目前专业方向虽然考虑到要向电力系统靠拢,但仍未找到具体的发展方向,采用的仍是宽口径方式。通过集中、收集、分析和评价现有培养方案的实施效果,总结其所存在的问题有:1)理论课程衔接有问题,理论课程无实验环节验证,学生难以理解课程内容;2)实验课时安排不当,综合设计型实验数量少,学生的动手能力未得到足够训练;3)课程设计中电力系统的应用范例少,经费不足,内容简单,未引起学生的足够重视;4)毕业设计中的小课题设计研究范围过于狭窄,缺乏针对性和整体考虑,电力系统应用方面的课题少。
3 专业新人才培养方案的建立
3.1人才培养方案改革的总体设想
为了及时把握新能源发电领域所提供的机遇,制定符合我校人才培养特色的新的电子信息工程专业培养方案及课程体系,结合该专业的特点和我院电气专业人才培养方案制订的成功经验,以“重基础、强能力、重实践、突特色”为原则,合理确定专业培养目标、定位及特点。新的培养目标要求学生具备较强的实践能力、创新意识和创业精神,能够在电子信息领域从事电子设备和信息系统的研究、设计、集成、制造、开发、技术支持等工作。同时,将专业发展方向调整为绿色能源领域,该领域是我国电力系统重点发展方向,也符合我校办学特点和发展方向。制定和落实符合新专业发展方向的人才培养规划,不仅可以解决毕业生的就业问题,同时也可以占据行业发展的有利位置。
3.2 新人才培养方案的构建
为构建适应新专业发展方向的人才培养方案,针对现有专业设置所存在的问题,将工作重点放在主干课程和实践环节,对部分课程进行增减,确定实践环节的任务和内容。具体的修改体现在:1)大幅修改了课程体系;2)注重实践环节对专业方向的针对性,毕业设计和课程设计均以电力系统应用为主要设计内容。
总之,在新培养方案的模式下,教学思想和课程设置主要侧重于培养电气工程领域中电子技术、计算机科学与技术、通信工程等方面的高素质应用型人才。
4 结论
本论文针对电气信息学科电子信息工程专业的专业调整,提出了面向绿色能源的新的专业人才培养方案,该方案注重理论与实践的结合,强调了对特定专业方向的针对性。新的人才培养方案的实施与推广,将有助于我院在培养大学生的过程中,明确发展方向,建立科学合理的教学计划及课程体系,与国内电力行业的发展趋势相适应,从而培养出技术合格、专业特色较强的21世纪高科技人才。
【参考文献】
[1]赵天正,李炜,段晓燕等. 自动化专业实践教学改革的思考与探索. 电气电子教学学报,2009(S2):134-137.