时间:2023-09-28 18:00:23
开篇:写作不仅是一种记录,更是一种创造,它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感,将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇电子设计基础课程总结,希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友,陪伴您不断探索和进步。

全国大学生电子设计竞赛是教育部倡导的大学生学科竞赛之一,其基本思路是针对特定的任务(题目),设计解决问题的方案,经过充分论证后,通过具体的电路系统实现,最终达到任务(题目)所要求的各项指标的特定产品的实现,并提交相应的报告。全国大学生电子设计竞赛的特点是与高等学校相关专业的课程体系和课程内容改革密切结合,以推动其课程教学、教学改革和实验室建设工作。竞赛的特色是与理论联系实际学风建设紧密结合,竞赛内容既有理论设计,又有实际制作,以全面检验和加强参赛学生的理论基础和实践创新能力。大学生电子设计竞赛,其意义不仅仅是比赛本身,其对参赛学生的意义是不可小觑的,同时比赛更是带动了电子信息类专业教学体系的改革,促进了电子信息类创新型人才的产生。
1大学生电子设计竞赛是对学生所学知识的检验及进一步升华,学有所用,相得益彰该竞赛主要针对的是电子信息类的在校学生,在本科期间,会学习电路、数字电子基础、模拟电子基础等基础课程,以及相应的实验,这些是专业基础,是必不可少的。通过对竞赛的准备阶段,会不断地学习充实自己,在深入学习的思考中,对专业基础的认识已远非书本上死板的知识点,而是从中窥出的更有价值的东西。学生通过自己的感悟和学习,会对基础知识有更深刻的认识,有助于其他知识的学习,同时也是对所学基础知识的灵活利用及升华。
2大学生电子设计竞赛促进了相关教学体系的改革,使电子信息类专业蓬勃发展电子设计竞赛促进传统的教学内容和教学方法的改革,促进适应现代高等教育需要的一个新的教学课程体系的形成。大学生电子设计竞赛已越来越成为推进高校教学改革的有利措施,并使电子信息类专业的教学内容按着理论和实践并重、分析和综合并重的道路发展。[1]我国现有的教育体制,存在重知识轻能力,重理论轻实践,重分析轻综合,重个体轻协作,重继承轻创新等现象。按传统方法培养的学生,在参加电子设计竞赛时,就会发生诸多的问题。如:理论设计正确却无法在工程上实现,单元电路正确却无法实现系统联调,个人能力很强却各自为政等。原因则在于,电子设计竞赛既强调理论设计,更强调系统实现;既考核学生综合运用基础知识的能力,更注重考察学生的创新意识;试题实用性强、综合性强,涉及的内容是一个课程群而非单一的一门课程。电子设计竞赛反映了电子技术的先进水平,又引导高校在教学改革中,应注重培养学生的工程实践能力和创新设计能力,形式与内容基本符合面向21世纪人才培养的目标和需求,是对传统教学方法的一个挑战,对我们的教学提出了新的要求。课程体系和教学内容的改革思路,必须适应现代高等教育的需要,不断改进教学内容,丰富实验手段,开阔学生视野,强化工程概念,以锻炼学生思维的广阔性,培养其创新能力,使学生的知识和能力达到电子设计竞赛的水平,随着集成技术的飞速发展,集成器件的广泛应用,传统的《模拟电子线路》、《脉冲数字电路》等基础课程的深度和广度已远不能满足电子竞赛和电子信息时代的要求.注重电子新技术的应用,加强大学生基础教育的内涵更新和外延拓展势在必行。实验教学对于大学生,特别是工科大学生培养实际动手能力至关重要。但是,现行的实验教学内容较陈旧,方法较单一,实验安排过多过细,演示性、验证性实验太多,而综合性、设计性、创新性实验却偏少。这样的实验教学模式,会误导学生学习的目的性,削弱学生学习的主动性,阻碍学生创新思维的发挥和实践能力的提高。而大学生电子设计竞赛的举办,则为课程体系改革和教学内容更新提供了契机。许多院校总结参加竞赛的经验后,纷纷对课程体系进行了调整,在教学计划中将电路类、单片机、计算机原理等课程提前安排;将单一验证性实验逐步转向科学验证、分析设计、系统综合相结合;对传统的实验课进行整合,开设了《电子设计》选修课程和独立的《电子设计综合实验课程》。由于竞赛的需要,也促使实验教学内容不断更新,许多院校已经将一些新器件(如CPLD/FPGA等)和新技术(如EDA、电子电路软件仿真、虚拟仪器技术等)引入实验教学中,从而丰富了实验内容和手段,提高了实验课的技术含量。不少院校还投入巨资建立专门的电子创新设计实验室(基地),为参赛队员提供训练、提高的场地,也面向全校学生,创造自主学习、独立思考的环境,提供发挥创新思维、展示聪明才智的舞台。[2]
3大学生电子设计竞赛通过竞赛的形式,培养大学生创新思维,促进电子信息类创新型人才的产生大学生电子设计竞赛设计多门学科,多个专业。该项竞赛是对学生设计能力、实践能力、心理素质、团队精神以及体力的一个大挑战,它检验学生的综合运用知识能力和综合实验能力。[3]实践证明,学科竞赛使得优秀学生脱颖而出,其个性与共性都得到了培养和加强。通过多学科知识和实际动手能力的综合运用,学生的主动性得到充分发挥,创新思维得到激发,工程实践的训练得到加强,培养了他们严谨的科学工作态度、理论联系实际的学风、利用信息资源的能力和团队协作精神。此外,参赛学生在信心、勇气以及克服困难的毅力等非理性思维及素质方面也有不同的表现。这些都为学生今后的发展、贡献社会、回报学校打下坚实的基础。[4]
4结语
大学生电子设计竞赛是一个公平的舞台,竞赛以其独有的方式与魅力,不仅促进着电子信息类专业教育的改革和发展,同时,也吸引着无数的有志学子的加入。在比赛中,学生学会了团结协作,学会了合理分工,提高了动手实践能力,锻炼了逻辑思维能力,学到了课本外的知识,培养了自己的创新能力,为以后步入社会打下了坚实的基础。通过竞赛,电子信息专业的脚步紧跟时展的潮流,同时,前沿的教学定会激励出更多的电子信息类创新型人才。
论文摘要:针对电子电信类专业的特点,制定了各个教学阶段第二课堂活动的基本内容和实施方法,方便了指导教师从事第二课堂的指导活动;在各个教学阶段实施第二课堂教学实践活动,培养学生的创新能力。通过第二课堂实践,我校电子电信类专业的学生对专业课的学习兴趣不断增加,学生的创新显著提高。
第二课堂活动是指在完成专业人才培养方案中的课程和实践环节之外,结合所学知识,在教师指导之下利用业余时问进行的科研和实践活动。为提高学生的综合素质和创新能力,促进学生个性发展,山东工商学院(以下简称“我校”)从2002年开始实施第二课堂与创新学分学校文件规定,实行学分制的本科学生在校期间必须取得第二课堂学分5分,否则不能毕业。
第二课堂与学生所学专业关系密切,学校文件只是给出了宏观的要求,不可能具体到每个学科、每个专业的实施细节就电信类专业来说,专业的理论性强,且具有较强的实践性第二课堂的重点是培养学生的实践能力及创新能力。为了做好电信类专业的第二课堂与创新活动,我们按照教学过程的几个不同阶段,规定了第二课堂与创新活动的内容及评价方法。
一、基础课学习阶段的第二课堂活动
按照规定,学生在学习基础学科和人文社会学科课程时可在教师指导下,利用业余时间开展课程内容专题讨论、学术报告,并写出书面总结,经任课教师考核,学生可以取得1到个第二课堂学分。
在基础课学习阶段,任课教师来自于兄弟院系,他们与学生所在院系没有直接隶属关系。学生所在院系无法直接给这些教师下达第二课堂活动的任务。为此,从2004年开始执行导师制度,即每个班级安排一名专业教师,负责指导该班级的第二课堂活动。
电子信息工程、电子信息科学与技术等专业的学生结合基本原理课程,完成了指导教师布置的用基本原理分析当前金融危机的题目。学生都能够运用所学的知识,对这次金融危机爆发的原因进行深入细致的分析和解释不但巩固了所学知识,同时通过图书、网络等手段了解了当前经济活动的热点问题。
二、专业基础课学习阶段的第二课堂活动
在专业基础课学习阶段,学生可开展课外专题讨论、写读书报告、组织课外科技活动小组等多种形式的活动,由教师考核每项活动可得l到2个该类学分。电信类专业的专业基础课包含电路分析、模拟电子技术、数字电子技术及信号与线性系统分析等课程。模拟电子技术及数字电子技术课程均包含1周的课程设计,且授课学时较多。因此,我们结合电路分析、信号与线性系统分析这两门课程,设置了课外讨论题目。如线性系统的时域解法综述(电路实例),通信系统频分复用方式的频域分析,系统的时域解法与变换域解法的比较等。要求写出书面报告,由指导教师评分。
学生在学习信号与系统时,还未开通信原理课。要完成通信系统的频域分析,要用到频域分析的基本原理(信号的调制与解调、信号滤波),以及通信系统的频分复用系统,后者指导教师可以做适当指导。通过这一题目,学生知道了频域分析的用途,并对后续课程有一个大致的了解,激发其学习兴趣。另外,开展专题演讲活动也可作为这一阶段的第二课堂活动。由学生自己选择题目,并在课下准备材料,制作成幻灯片(限定时间为5分钟);由指导教师组织在多媒体教室进行演讲比赛,指导教师按照演讲情况进行评分。这项活动,可以锻炼学生的组织材料能力、多媒体课件制作能力及演讲能力,能够在工作中更好地表达自己的思路及方案。
三、专业课学习阶段的第二课堂活动
在专业课学习阶段,学生参加教师的科研课题,或由教师组织成立课外科技活动小组,完成一定的科研任务,并撰写文献综述、生产现状调查、研究论文、实验设计等,由教师考核,每项活动可得l到2个该类学分。
在这一阶段,学生已具备一定的专业知识和科技工作能力,但还不完善,需要在教师的指导下才能工作。学生参与第二课堂活动,可在教师指导下,完成某个项目的部分或全部工作,经历科研及开发工作的整个过程,积累科研开发工作经验。
电子设计大赛是第二课堂活动的重要内容。我校自电子信息工程专业成立至今,每年都组织学生参加两年一度的全国大学生电子设计竞赛及山东省大学生电子设计竞赛。竞赛的时间在每年的9月,我们在暑假前组织学生自愿报名,学生组队参加,利用假期进行认真的理论与实践方面的准备,学习单片机的编程技术,常用电子仪器的使用方法,电路图的制版及元器件的焊接技术,以及各种传感器电路及其应用。学生拿到竞赛题目后能够在规定时间内完成设计任务。参加过电子设计竞赛的学生感慨地说,参赛过程学到的东西实在是太多了,好多都是教材中没有的新技术。除此之外,提倡学生根据自己的兴趣进行组合参加各种形式的电子竞赛,如“ZLG杯”ARM嵌入式系统电子设计竞赛,富士通微电子杯MB95200系列MCU竞赛等。至今,我校学生已多次获国家及山东省的奖项。
选拔有能力的学生参与教师的科研课题,这是第二课堂活动的另一项内容。学生到课题组后,教师为学生分配一定的任务并提供适当的条件,学生在教师指导下工作。例如,在嵌入式系统开发中,LCD显示驱动子系统的开发,无线数据传输子系统的开发,这样的小题目非常适合学生去完成。学生在课题组工作,不仅学到了知识,而且得到了在科研团队中的工作经验为今后从事科研工作打下了良好的基础。
学生成立技术协会,也是第二课堂活动的内容。爱好电脑的学生参加电脑技术协会,"协会是学生人数较多的协会学生一起交流电脑装机技术,系统维护技术,网页制作技术等他们把所学到的知识,利用业余时间运用到为同学、教师的服务中。符合勤工俭学条件的,可以在相应部门的岗位上帮助教师做电脑维护工作,学校支付一定的报酬。另外,校外的小企业需要开发网页,大的软件公司不愿承担过小的项目,这种网页开发特别适合学生去做。通过这样的开发过程,学生的网页制作技术水平得到提高,并得到与企业打交道的经验,还得到一定的报酬。
鼓励学生学习嵌入式系统开发技术。虽然专业培养计划中已开设单片机原理课程,但对电信类专业来说,只知道单片机是不够的,还要进一步学习嵌入式系统技术。嵌入式开发系统品种繁多,各种单片机开发板,ARM开发系统价格仅几百元,学生可以结合自己的兴趣,自己购买开发学习板,利用业余时间学习。不少学生把嵌入式系统的开发作为毕业设计的题目,并取得了良好的成绩。
四、总结
关键词:高频电子线路;大学生;电子竞赛
1 引言
全国大学生电子设计竞赛是教育部倡导并组织的大学生科技竞赛之一,是面向大学生的群众性科技活动,以推动高等学校促进信息与电子类学科课程体系和课程内容的改革为目的,有助于高等学校实施素质教育,培养大学生的实践创新意识,提高学生电子设计制作能力,为优秀人才的脱颖而出创造条件。《高频电子线路》是电子类专业大学生必修的一门专业课,针对大学生电子大赛的特点,本文对《高频电子线路》在大学生电子竞赛的应用进行了探讨。
2 大学生电子竞赛
2.1 竞赛特点
大学生电子设计大赛是面向全国高校学生最高层次的赛式,它对优化学生的知识结构,培养学生科学实践和动手能力,增强创新和竞争意识, 提高学生的综合素质起着积极的促进作用。因此,各高校对大学生电子设计大赛非常重视,仅吉林赛区每届就有几百个队参赛,竞争十分激烈。参赛高校领导对其获奖名次倍加关注,这是因为它不仅仅关系到学校的声誉,同时也是对学校教学质量和指导教师科技能力的一个实际考核。
2.2 竞赛时间和方式
全国大学生电子设计竞赛从1997年开始每二年举办一届,竞赛时间定于竞赛举办年度的9月份,赛期四天。全国大学生电子设计竞赛每逢单数年的9月份举办,赛期四天三夜(具体日期届时通知)。在双数的非竞赛年份,根据实际需要由全国竞赛组委会和有关赛区组织开展全国的专题性竞赛,同时积极鼓励各赛区和学校根据自身条件适时组织开展赛区和学校一级的大学生电子设计竞赛。
竞赛采用全国统一命题、分赛区组织的方式,竞赛采用“半封闭、相对集中”的组织方式进行。竞赛期间学生可以查阅有关纸介或网络技术资料,队内学生可以集体商讨设计思想,确定设计方案,分工负责、团结协作,以队为基本单位独立完成竞赛任务;竞赛期间不允许任何教师或其他人员进行任何形式的指导或引导;竞赛期间参赛队员不得与队外任何人员讨论商量。参赛学校应将参赛学生相对集中在实验室内进行竞赛,便于组织人员巡查。为保证竞赛工作,竞赛所需设备、元器件等均由各参赛学校负责提供。
3 高频电子线路与历年竞赛题目
3.1 高频电子线路课程特点
高频电子线路是电子类专业的一门重要专业基础课,在整个专业课程体系中起到承上启下的作用,它涵盖的知识面很宽。该课程的学习要求要有高等数学、电子技术、电路分析、信号与系统等课程知识作为支撑,才能够很好理解和掌握相关的知识点。它的主要任务是研究高频电子线路的基本原理与基本分析方法,以单元电路的分析和设计为主。这门课程的主要内容包括:通信的基本概念、回路与器件的高频特性、非线性电路的分析方法、谐振回路、阻抗变换电路、小信号调谐放大器、混频器、高频功率放大器、振幅调制与解调、角度调制与解调、干扰与噪声和自动增益控制。各章节的内容具有相互关联性又具有相对的独立性。
3.2 竞赛题目中高频电子线路知识分析
以近几年电子大赛题目为例来对题目中涉及的高频电子线路部分进行分析:
2011年D题(LC谐振放大器)要求设计并制作一个低压、低功耗LC谐振放大器。规定了衰减器指标,放大器指标等基本要求以及相应的发挥部分的要求。在这道题目中用到了谐振、放大、阻抗变化等相关章节知识。同样,其它的几道题目中也有高频电子线路知识的体现。
以2013年全国竞赛D和F题为例来进行分析。竞赛题目:射频宽带放大器(D题)和红外光通信装置(F题)。射频宽带放大器(D题)要求设计并制作一个射频宽带放大器,并对输入输出电压有效值、电压增益和放大器带宽的上下限频率等参数都进行了要求。在这个题目中用到的基本都是高频电子线路的知识,如阻抗变换电路、小信号调谐放大器和高频功率放大器等章节的知识,对射频信号放大器进行设计。红外光通信装置(F题)要求设计并制作一个红外光通信装置利用红外发光管和红外光接收模块作为收发器件,用来定向传输语音信号,传输距离为2m,并对相关参数进行了要求,在这道题中用到了高频电子线路中通信的基本概念、混频和调制与解调等相关章节知识。
从以上分析可以看出,在每年的电子竞赛中无论是国家级竞赛还是省级竞赛,题目中都会有高频电子线路的相关知识,而且有的题目几乎全是应用高频电子线路知识来进行设计的。由此可见,高频电子线路知识在大学生电子设计竞赛中的应用十分广泛。
4 总结
高频电子线路课程知识面宽,要求基础知识多、内容比较抽象,不易理解,但其知识点在大学生电子设计竞赛中的应用却非常广泛。对参加电子设计大赛的学生来说,要想在电子竞赛中取得好的成绩,学好这门课程是十分必要的。同样,对组织参加竞赛的院校来讲,加强这门课程的教学改革,探索出一种便于学生学习和理解的教学方法也是非常重要的。
[参考文献]
[1]张肃文,陆兆熊.高频电子线路[M].北京:高等教育出版社,2003.
全国大学生电子设计竞赛是信息产业部人事司和教育部高等教育司主办的四大学科竞赛之一,是具有权威性和很大影响力的全国性电子类专业大学生课外科技竞赛活动。全国大学生电子设计竞赛的开展,不仅提高了大学生的电子设计制作能力、创新能力和协作精神,同时也促进了电子技术类课程的教学改革和教学质量的提高。我校自2005年开始已连续参加了三届,本文依据我校参赛和培训的情况,浅谈我校以全国大学生电子设计竞赛促进电子技术类课程实践教学改革,培养学生的实践能力和创新能力的体会。
1.全国大学生电子设计竞赛的意义
1.1有利于培养学生的创新能力,激发学生对实践课的兴趣
传统的实践教学是理论教学的辅助,实验内容多数是验证理论知识,学生根据实验指导书上的方法和步骤就可完成实验,整个实验过程学生完全是被动的[1]。这样的验证实验不能实现对学生实践能力和创新能力的培养,难以激发学生的对实践教学的兴趣。全国大学生电子设计竞赛要求参赛学生在四天内完成从选题、搜集资料、设计方案、分析论证、元器件选择、硬软件设计、组装、调试、测试、排除故障、做出成品和撰写设计报告的全过程,并且要求三人组队参赛,是对学生综合素质的全面考核,具有极大的挑战性[2]。比赛中既要动手操收稿日期:2011-4-16基金项目:湖南省教育厅教学改革资助项目“应用型本科电子技术专业实践教学体系改革的研究与实践”(项目编号:湘教通[2009]321号)。作者简介:张新安(1957-),男,湖南永州人,本科,副教授,研究方向为数字信号处理及实践教学改革。作,又要理论分析。经过培训和参加竞赛的学生,其实践能力与创新能力都得到很大的提高,同时激发了学生对实践教学的兴趣。
1.2有利于增强学生的竞争意识和就业能力
在电子设计竞赛中能脱颖而出的都是理论知识扎实,动手能力强,经过严格训练,具有创新意识和协作精神的优秀学生。无论获奖与否,参加过培训和电子设计竞赛的学生,在系统设计、方案论证、合作精神与创新能力等方面都有很大的提高,在毕业设计中受到老师的青睐,在实际工作中,表现出较好的独立性,创新精神、协作能力与竞争意识,得到社会及用人单位一致的肯定和好评,增强了就业能力[3]。
1.3有利于推动电子技术类课程的教学改革
电子竞赛题目是一批高水平的教授、专家根据电子技术发展的最新信息拟出的。选题涵盖了模拟电路、数字电路、高频电路、单片机应用、可编程器件、传感器技术、自动控制技术和EDA等课程的内容[4],竞赛中既要考察学生的实际动手能力,又要考察学生的理论知识和创新能力;既有涉及知识面广、功能多的系统设计,又有单一功能的电路设计;既有以指标性设计为目的的题目,又有以功能性设计为目的的题目;既有基本要求,又有发挥部分,同时在电子设计竞赛中又鼓励学生使用新技术、新器件和新电路,以满足先进的技术指标。所以,对电子技术类课程的教学改革具有指导和推动作用。
2.对参赛学生的能力要求
参加电子设计竞赛的学生应具备的实践能力包括[5]:电子元器件的识别及使用方法、印制电路板设计与制作等电子设计制作基础;集成直流稳压电源、运算放大器电路、信号产生电路和处理电路、显示电路和A/D转换器等单元电路设计;通用键盘及显示电路、单片机与液晶显示接口电路、单片机与D/A和A/D转换电路等单片机最小系统设计;FPGA最小系统和配置电路的设计及FPGA的最小系统板下载等可编程逻辑器件系统设计,以及资料查阅、综合系统设计、创新设计和撰写设计报告等。
3.电子设计竞赛中反映的问题我校历届培训及竞赛现场,主要表现出以下一些问题[6]。
(1)查阅参考资料的能力差。在拿到竞赛题目后,学生都是先翻教科书,不去查找具有最新技术的期刊文献,特别是上网搜集资料的能力差。
(2)对知识的综合应用能力不强。对一个制作项目能够提出的设计方案很少,不能对方案进行充分的论证和比较,生搬硬套参考电路,不能设计出简单先进的电路,综合应用所学知识分析和解决问题的能力较差。反映我们的实践教学缺少综合性、设计性实验的训练。
(3)新技术、新器件的应用能力差。有的制作项目如能采用新技术、新器件,如FPGA、CPLD等实现系统设计,不仅性能指标优于传统电路,而且电路简单。反映我们的实践教学内容陈旧,不能紧跟电子科学技术的发展。
(4)不适应工程设计技术指标要求。竞赛中学生对竞赛题目的各类技术指标的实现和改善上感到无从下手。
(5)实验动手能力不强。竞赛过程中,一部分同学在安装、焊接、电路调试、故障查找和排除等过程中操作不熟练,不能适当地设计实验数据表格,不能通过对实验数据的归纳、总结去分析、解决问题。反映我们的实验教学验证性实验多,综合性、设计性的实验少,学生的动手能力和综合运用能力没有得到应有的训练。
(6)单片机知识的应用能力有限。很多竞赛题要用到单片机的知识去完成设计,部分参赛同学因单片机知识与应用能力不够,未能取得较好的竞赛成绩。
(7)设计报告撰写的质量不高。设计报告的格式与内容存在很多缺陷,方案论证不够充分,理论分析不够严谨。反映我们的实验课教学忽视了实验报告这个重要环节。
4.电子技术类课程的实践教学改革
根据全国大学生电子设计竞赛的内容及要求,针对学生在培训和竞赛过程中暴露的问题,我们对电子技术类课程的实践教学进行了如下改革。
4.1改革实践教学体系
依据学科专业特点,结合我校实际,将实践教学从理论教学中分离出来,单独设课、单独考核,构建起一个与理论教学体系相互匹配,相互联系、相互补充,相对独立、科学优化的实践教学体系。将实验教学环节划分为三个层次[7]。
(1)基本技能训练层:以电子工艺实习、实训为教学内容,掌握万用表的使用,电子元器件识别、检测,印制板制作、焊接,直流稳压电源组装,收音机安装调试等基本操作技能。以电路分析、电子测量、模拟电子技术、数字电子技术等专业基础课的实验为教学内容,掌握信号发生器和示波器等常用仪器的使用方法,培养正确记录、处理数据及分析实验结果的能力。
(2)课程设计实验层:以电子技术、单片机技术、EDA技术等课程的实验为教学的主要内容。通过对简单电路的设计,熟悉常用电子元器件,学会查阅元器件手册及通过互联网寻找所需资料的方法,让学生通过安装调试,学会通过调整元件参数,满足实验指标要求。
(3)综合设计实践层:以传感器技术及应用、单片机技术、EDA技术、电子系统综合设计等课程实验、电子设计竞赛等课外活动为实践教学环节,掌握用最先进的设计平台和最新的工具进行高效的综合设计,用组装的系统电路板,用电子设计自动化仿真软件Matlab、Muhisim等工具,进行“虚、实、软、硬”相结合的现代电子技术设计实践。要求学生能独立完成从设计到制作的全过程,提高学生运用所学知识进行电路级的综合设计能力以及系统级的开发应用和创新能力。
4.2更新实验教学内容
实践教学改革的关键是教学内容的改革,要根据认知规律、学科特点、实践教学自身的规律和学生实践能力、创新能力的培养要求,更新实验内容。
(1)减少验证性实验,增加应用性、设计性、综合性、创新性实验。增加DSP、PLD、FPGA、嵌入式系统和虚拟仪器等先进的实践教学内容[8]。增加单片机课程设计的实验课时,加强其实验和设计应用,增加EDA技术和Protel课程设计的实验课时,加强Protel电路设计软件和EDA电路设计仿真软件的实践应用;增加电子实习课时,增加和竞赛有关电路的制作内容。实践教学内容要体现最新的科技成果,反映运用现代科学技术成果的新的实验技术和新的实验方法,实现实践教学内容的与时俱进。
(2)增加能培养学生实际操作能力的工艺性操作实践。注重电子元器件特别是新型元器件的使用[9]。元器件选择方面,除个别验证性实验仍保留部分分立器件外,其余均采用集成化,数字化,模块化的器件,如集成稳压电源、集成运放、集成功放、集成A/D,D/A等器件,RAM、EPROM集成电路,以及ASIC可编程控制器。对于综合型、设计型实验,指导学生选择最新器件来完成设计。
(3)对整个课程体系的实验内容进行整体优化组合,将同类课程体系或同类学科的实验项目合并,创建新的综合实验课程,实现学科之间实验内容的互相交叉渗透。修改综合设计内容,把本专业的理论知识同单片机技术和PLC技术更多地结合应用,并把电子设计竞赛知识结合其中。
(4)设立学生科研基金,资助运用新技术、新器件、新思想的电子设计与制作的学生课题[10]。把科研引进教学过程,鼓励学生参与教师的科研工作和生产中急需解决或探索的实际问题的研究,培养学生的方案论证、装配、调整、检测,数据处理、数据分析、总结归纳,撰写科研论文等能力。
4.3改革实践教学方法
(1)实施开放式实践教学在实践内容、实践时间、实践方法、组织形式等方面实行开放式教学,打破时间、空间的限制,提供给学生进行创造的环境,让学生真正成为学习的主体[11]。在实验内容上,设定必做实验、选做实验和自主实验的比例,前者保证教学基本要求和基本技能训练,后者则由学生根据自身的条件与兴趣,在众多的实验课题中选择,以达到因材施教的目的。课程设计、综合性、设计性实验,教师只提出设计的总体要求和要达到的效果,不制定统一的参数指标,设计步骤,给学生一个较大的创造空间。提倡方案的多样性,给学生充分的创新机会。由学生完成从方案制定、电路设计、元件筛选、焊接组装、程序设计、系统调试到设计报告撰写、答辩等全部过程,教师变指导为引导,充分发挥学生的主动性。
(2)增大实验室开放的力度在安排好课内实验教学的基础上,充分利用实验室资源,制订实验室的开放项目、开放计划。在实验室开放时间里,为学生提供实验场地的同时,还为学生提供万用表、信号源、示波器、电类实验箱、单片机实验箱等设备,还安排教师进行现场指导。建立现代化的实验中心网上实验预约与管理系统,在开放的平台上,选做实验和自主实验学生可以个人预约,预约的内容包括实验时间、场地、内容、指导教师等,这种“集中”和“自由”相结合的开放管理方式,提高了实验室和仪器设备的利用率。
(3)开设电子技术实践选修课根据现代电子技术的发展和全国大学生电子设计竞赛的情况,我们为电类专业的学生开设了如“电子制作”、“电子创新设计”等选修实践课,内容包括简单电路、系统电路和有创新特色的电子电路等的设计与制作等,为爱好电子设计的学生提供更多的学习机会。
(4)举办校内电子设计竞赛,激发学生学习兴趣我校每年举行的全校大学生电子设计竞赛,按照全国大学生电子设计竞赛的方式进行,在为电子设计爱好者提供施展才能机会的同时,也为参加全国大学生电子设计竞赛选拔了队员。在校领导和有关部门的支持及全国大学生电子设计竞赛的影响下,参赛人数逐年增多,大学生电子设计竞赛已成为我校学生最喜爱的科技活动。
(5)认真组织学生参加全国大学生电子设计竞赛我校是专升本不久的本科院校,电子类专业的办学时间不长,基础薄弱,参加全国性的电子设计大赛的经验更少,我们把参赛作为学习、实训、取经、提高的过程,参赛成绩逐年提高。
关键词 应用型 电气信息类 综合训练 创新能力
中图分类号:G424 文献标识码:A
应用型本科院校已成为我国高等教育中不可或缺的一部分,为国家经济建设培养了大量的应用型人才。应用型本科院校的办学理念、目标定位和人才培养模式影响着学院的办学水平和办学规模。教育部指出:应用型本科院校应“培养具有创新精神和实践能力的应用型人才”。 目前,我国大部分工科院校的电气信息类专业都是独立分开进行培养,专业之间缺少交叉和融合的平台,教学模式比较单一,不利于培养学生的专业综合应用能力,不符合应用型本科院校的教学特点和办学目标,必须要进行改革。
据此,我校针对电子与电气信息类专业的学科特点,对自动化、电子信息工程、通信工程、计算机科学与技术等专业进行多专业综合训练方法的研究与实践,针对学生在不同阶段,采取不同的教学方法和教学手段,以此来达到培养学生综合素质,提高学科创新能力,如图1所示。
按这种模式培养的毕业生,基础扎实、知识面宽、工程能力强、有创新意识。学生的知识结构得以改善,学生的综合应用能力增强,满足市场经济对复合型人才的需求。同时这样的教学过程又可以促进青年教师对学科内各个交叉专业的理解和掌握,快速提高青年教师的教学能力和业务能力,更加能体现应用型学院的教学特色,促进学院快速发展和壮大。
1 课程体系优化
为更好地培养应用型本科院校学习的实践动手能力,在对人才培养模式进行修改,总的思路是:以一个“目标”和三个“结合”为指导思想进行教学内容优化,改进教学方法,构建合理的课程体系。
一个“目标”:培养学生“基础扎实、知识面宽、工程能力强、有创新意识”为目标; 三个“结合”:理论知识与工程实践相结合、专业基础与先进技术相结合、教学与科研相结合。
课程体系优化主要从研究各专业基础课的共同点和核心知识点入手,提高核心内容的教学质量,进而研究各专业教学内容的相互关系,研究各专业课程的交叉程度,并研究教学进度与学科竞赛的时间关系,使学生掌握的知识和技能在内容及时间上更有利于其专业兴趣培养,有利于多专业融合,有利于参加各种学科竞赛。
尤其对于实验实习等提高实际技能的教学环节要重点研究。我们设想课程体系优化后的技能训练由三个模块组成,如图2所示:
2 多专业综合训练方法的研究与实践
我们初步设想的多专业综合训练方法如图3所示:
各专业学生在较好地掌握了本专业知识技能的条件下,首先进入综合训练实验室进行专业交叉学习训练,然后根据自身兴趣参加兴趣小组,提升实际动手能力,并组织校内电子制作竞赛,从中选拔有能力的学生参加全国和地区学科竞赛,实现专业知识的综合应用。
由此需要研究综合实验室的组成、使用管理方法;研究如何组织学生开展兴趣小组活动;研究如何组织学生参加各种学科竞赛。
例如,各种兴趣小组的活动如图4所示:
3 改革考核方式,突出实践应用能力
根据电气信息类专业特点,对某些课程进行考核方式改革,改变以往单一的考核方式,而通过综合评判来考察学生的学习成果,因此,我们按照每个专业的人才培养方案,精心选择了某些课程进行考核改革。如表1:
同时根据学生参加各兴趣小组的表现或参加竞赛的成绩作为课程成绩,由老师根据学生水平决定学生可以免修某些课程。
比如我们规定在参加全国性电子设计竞赛或飞思-卡尔智能车比赛中获奖的同学,可以免修单片机原理这门课程,因为这两类比赛主要是单片机的应用,学生既然能获奖,则说明他能掌握单片机相关的专业知识,就没有必要再重复学习,因此可以免修该课程。
4 组织学科竞赛交叉,进行专业融合
以往的学科竞赛,往往比较单一,电子类专业的学生只参加电子设计竞赛,计算机专业的学生只参加软件类的学科竞赛,自动化专业的学生只参加控制类的比赛,各个专业之间缺乏有效交叉,不利于学生的发展和就业,同时也不利于各专业的完善和融合,不利于学院整体发展。
因此,我们对2012年、2013年学科竞赛参加学生进行调整,鼓励计算机专业的学生参与到电子设计竞赛中,学生电路板制作和软件编写,同时也鼓励电子类学生参与到软件编写和智能车比赛中,从而实现电气信息类专业之间能有效融合,形成合力,学生能学到更多知识,目前已经取得较好效果。
5 对专业教学模式和实践教学模式进行探讨和改革
为了更好促进电气信息类专业之间的融合,寻找专业共同点,鼓励学生进行跨专业进行选课,特制定了《**系专业学生专业选修课管理暂行办法》,规定学生在掌握本专业基础课程的基础上可以选修其他专业的专业选修课。同时,为了提高学生实践动手能力,制定了《**系开放式实验室使用规定》,尽可能提供学生实验室使用机会,提高学生实践能力。其次,为了培养学生的多专业背景,特别增加开设了公共选修课——信息技术创新与实践,面向电气信息类各专业所有学生。
6 总结
电气信息类专业之间可以通过修改人才培养模式,参加学科竞赛,对各专业进行有效融合,突出专业共同点,通过电气信息类多专业共同训练方法的研究,不仅可以促进各学科发展,也可以促进学生掌握全面知识,同时提高学生实践能力,更加有效体现应用型院校的应用性强的特点,为社会培养更多合格的高级应用型人才。
参考文献
[1] 陈小虎.电气信息与电子信息类应用型人才培养体系的创新与实践[J].中国大学教学,2009(4):55-56.
[2] 资讯网.“电子信息工程”专业通过2009年度国家级特色专业建设点评审[EB/OL].[2010-01-14].http:///ournews/www/index/show/id/604.
[3] 宋跃.电子信息工程专业实践教学体系改革的研究与实践[J].实验技术与管理,2010(12):11-19.
[4] 闫敬文.通信工程专业人才创新能力培养设想级方案设计[J].电气电子教学学报,2003(4):8-11.
[5] 郑春龙.以创新实践实践能力培养为目标的高校实践教学体系的构建与实施[J].中国高教研究,2007(4):85-86.
电子CAD技术教学模式项目驱动竞赛评价讨论考核办法
随着计算机技术的快速发展,计算机辅助设计(CAD)技术被迅速而广泛的应用于电子工业领域,由于该技术能将电子电路设计全过程工作都放在计算机上高效便捷的完成,因此,该技术在电子电路设计中发挥着举足轻重的作用,本课程主要讲授的就是目前在国内使用非常广泛,普及率极高的电子CAD软件Protel在电子电路设计中的应用。Protel软件是一个完整的全方位电路设计系统,能够辅助设计者方便、快捷、高质量的完成电子设计全程的大量工作,所以,该软件就成为每一名电子、电气类专业学生都应当掌握的电子设计工具,《电子CAD技术》课程因此成为高职电子、电气类专业必修的一门专业基础课,搞好本课程的教学尤为重要。
一、《电子CAD技术》课程特点
《电子CAD技术》课程因其所讲授的是电子CAD工具Protel软件在电子设计工作全过程中的使用,因此,本课程应用性强,主要以计算机为学习平台,注重上机操作,理论内容少,实践训练多,要求学生必须要有一定的计算机操作基础、电学理论基础及电子工艺基础,强调联系实际及实际工作运用。
二、当前《电子CAD技术》课程教学状况
当前,本课程教学基本沿用传统的教学模式,即按照教材的编排顺序,根据教材编写内容,先课堂讲授,操作演示,后上机练习,巩固提高。本人通过多年教学实践,认为使用这种教学模式进行教学,教学效果很不理想,首先,教学太注重教材内容,按部就班,教法单一,这就不能充分激发学生的学习积极性,导致学生自始至终都感觉本课程枯燥乏味,对本课程不感兴趣;其次,教学和上机练习偏重于软件的操作学习,忽视了其在实际电子设计工作过程中的应用,导致学生直到本课程结束都不能充分认识到本课程的重要性、实用性,学生感到学习本课程没什么用处,因此学完之后很快就忘,更不要说在将来的工作中熟练运用了。所以说,传统教学模式已不适合《电子CAD技术》课程的教学了。
三、《电子CAD技术》课程教学新模式的探索
基于上述对《电子CAD技术》课程特点的分析,及对当前该课程教学所普遍采用的传统教学模式的分析,结合多年在本课程教学工作中的体会,本人认为,要提高教学效果、更好地达到教学目标,应做到首先要学生明确学习本课程的必要性,其次激发学生的学习兴趣,使他们喜欢上这门课,最后让学生真正学会如何运用本课程所学去做实际工作,以达到在将来的工作岗位上能够学以致用,要做到这些,必须打破传统教学模式,对其进行革新,走出一条新路。
1.构建能完成电子设计全过程的实训场所
《电子CAD技术》课程所教授的是辅助设计者完成电子设计工作全过程工作的CAD工具软件Protel的操作运用,也就是说Protel软件的操作运用贯穿于电子设计工作全程,为了真正做到联系实际,符合培养高技能应用型人才的高职教育培养目标,让学生在学习本课程时就处在与将来工作岗位环境相似的实训场所中是关键所在,所以,构建能完成电子设计全过程的实训场所尤为必要。该实训场所至少应该包括计算机网络构建完备的微机房,电路理论设计、PCB制作和电子产品组装实训室,以模拟电子企业中真实的电子设计场景,让学生有身临其境之感,学生在这样的实训场所中练习,不会与实际脱节,有利于更好的掌握本课程内容,做到学以致用。
2.通过多种方式使学生明确学习本课程的必要性、实用性
爱迪生曾经说过:“兴趣可以创造出人间奇迹”,有了兴趣学生才能积极主动的去学习。当前,电子、电气类专业高职学生普遍存在学习兴趣不高,学习动力不足,进取心不强,学习情绪化等缺点,如何激发学生的学习兴趣,让学生喜欢上这门课,主动学习这门课,就成为本门课程的第一个大问题,而要解决好这个大问题,我认为让学生明白本门课学什么,所学用来做什么,怎么做,有多么实用、好用最为关键,因此,本课程一开始,就应当通过多种方式去解决这个关键:(1)选择一个学生熟悉的电子产品实物为例,讲解该产品是怎样从无到有一步步设计出来的,从而引出电子设计全过程,牵出本门课要学习的电子CAD软件Protel;(2)通过在实训室组织设计一个简单的电子产品小制作,学生用手工方式设计,教师采用CAD技术设计,将两种设计方式进行比较,让学生真切感受到本课程学习的必要性,实用性;(3)通过多媒体播放CAD技术相关最新资料、视频,让学生了解CAD技术的现状,使学生充分认识到CAD技术是多么的有用,从而进一步激发学生的学习动力;(4)有条件的话,可以组织学生去电子企业参观,通过到电子企业实地考察学习,学生才会对本课程真正感兴趣,更加清楚这门课的意义何在,以后才能更好地将所学的知识技能转化到生产实践当中。
3.以实际的电子电路设计全过程工作步骤为主线,采用项目驱动,模拟真实的电子设计过程进行本课程的学习
制定学生感兴趣的实用性电子电路设计项目,按照实际的电子电路设计全过程工作步骤,将项目划分成一个个任务,每个任务都包含了一个设计步骤工作所需求的知识点、操作方法和技巧,学生一个任务一个任务的做,教师按照每个任务的需要讲授所需知识技能,学生在完成一个个任务中完成课程的学习,最终循序渐进地完成整个项目,从而学好课程全部内容。学生在“做”中得到清晰的思路和方法,在“练”中得到锻炼和总结,“学,做,练”完美结合,同时还使学生真切感受实际的电子设计工作是如何做的,增强学生的学习动力,使学生更加愿意学好这门课。
4.在训练中引入竞赛评价办法和讨论机制,激发学生的学习积极性
在本课程各阶段的学习训练中,引入竞赛评价办法和讨论机制,所谓竞赛评价办法,就是在各阶段的学习训练中,组织学生进行设计竞赛,看谁能够更好更熟练的运用Protel进行电路设计,竞赛结束,按照设计结果的质量和设计速度综合评定,排定名次,每次竞赛结果都计入平时成绩,另外,每次竞赛后都组织讨论,让学生充分的交流,互相取经,解决问题,教师参与其中,善加引导。通过这种办法的引入,用竞争充分激发起学生的学习积极性,增强学生的学习主动性,发挥学生的主体作用,通过讨论,增强学生的沟通能力,解决问题的能力。在最后的综合训练阶段,引入需要多名学生合作完成的设计项目进行以设计小组为单位的设计竞赛,以增强学生的团队协作能力。总之,通过竞争、讨论的方式,能够使学生主动去学习,不只学习技能,还增强顺应社会需求的良好素质。
5.改革考核办法
将上机考试作为考核方式,将平时竞赛成绩作为平时成绩,与期末的上机考试成绩按比例相加作为总成绩,这样能充分客观的反映学生对本门课的掌握程度和学习成果,符合本课程的特点,与前述的教学方法相辅相成。
四、结束语
本文针对《电子CAD技术》课程教学模式,做了一些新的探索和思考,旨在进一步提高教学效果、更好的达成教学目标,顺应社会对高技能应用型人才的需求。本文阐述的教学新模式,已在教学中进行了试用,得到了较好的教学效果,今后,该模式还有待在教学中进一步检验,不断改进、提高,以成为更适合本门课程教学工作的教学模式,为本门课程的教学打开一个新的更好的局面。
参考文献:
关键词: 实验教学模式 改革 开放式实验教学 EDA技术应用
电子技术基础课程包括模拟电子技术基础和数字电子技术基础两大类。它是高等院校工科机电类各专业必修的一门专业基础课,在课程体系中肩负着承上启下的作用。实验教学占其总学时的三分之一以上,在整个教学环节中是不可缺少的组成部分,能巩固知识、训练动手能力和培养学生开发创新的能力。因此,实验教学的效果将直接影响整个专业课程的教学质量。
1.传统的实验教学模式存在的问题
1.1 教学内容陈旧,实验教材单一。
传统的实验以基础训练型为主,比较强调通过实验结果来验证定律、定理和结论,联系实际的综合性实验和设计性实验数量不足,不能及时反映新知识、新技术,不利于学生创新能力的培养。
1.2 教学模式单一。
教材将实验原理、仪器设备、实验步骤等写得很详细。以教师为中心,课堂上教师讲原理、步骤和进行操作示范等。学生两人一组,基本上按照实验指导书上的要求在已安装好的实验箱上完成操作,验证一些已知的数据和波形,很少动脑筋去研究实验方案的构思、实验方法和技巧。
1.3考核方法不完善。
实验成绩主要以学生平时的实验报告为主要考核依据,造成有的学生不注重实验的过程而只注重实验结果,实验过程中多忙于记录实验数据,很少钻研问题,没有带着问题去学、去做实验;个别学生甚至上课不认真做实验,在一旁观望,等别人做好了抄别人的数据,教学质量难以提高,约束了学生的思维,不能发挥学生的主动性和创造性。
2.传统实验教学模式改革的重要性和必然性
在高等教育中培养学生的创新精神和创新能力是教学改革的核心目标,而实践和实验教学作为高校教学体系的重要组成部分,是培养学生实践能力和创新能力的关键环节。加大实验教学各个环节的改革力度是高等教育发展的必然要求。随着学校招生规模的不断扩大,受场地、经费等限制,实验室的数量和仪器设备不能相应增加,使得教学资源相对匮乏,不能适应快速发展的社会对创新人才的要求。因此电子技术实验教学采用开放式实验教学和先进的虚拟仿真软件代替传统实验教学方式的改革势在必行。目前,开放式实验教学和先进的虚拟仿真等电路仿真的主流软件在电子技术实验教学模式中已广泛推广和应用。
3.实验教学模式的探索
3.1探索和研究开放式实验教学模式。
各高校不断探索开放式实验教学的新思路,研究推广开放式实验教学的先进经验,尝到了开放式实验教学的甜头。湖南人文科技学院也不例外,学校对开放式实验教学非常重视,经过几年的探索和研究,总结了一系列开放式实验教学的经验和方法,主要工作如下:(1)更新了实验室的运行机制,改过去自然班为单位、定时定内容安排实验为全天候预约开放,学生自主到实验室预约实验时间;实验内容也不限制,既可完成规定实验项目,也可自带实验项目;(2)实验内容必须适应开放实验要求,实验项目以设计性、综合性为主,实验方案和实验步骤由学生自定;(3)充分利用校园网资源,将电子实验室各种设备、仪器仪表的使用方法及常规实验测量方法做成教学软件,上传到校园网上,供学生随时查询和学习;对实验项目要求、学生预做实验项目、实验指导教师名单、实验室编号、实验成绩等,在校园网上可直接预约和查询。
另外,对学生所做的实验项目严格把关。要求学生对预做的实验项目要拟定实验方案和详细的实验步骤,经指导教师审阅认可方能做实验;实验考核的方式也进行了改革,以随机抽查一个实验项目重做的方式做为考核成绩。学生学习积极性高、积极开动脑筋、思考问题。
3.2充分利用EDA软件调动学生的学习积极性。
EDA是电子设计自动化(Electronic Design Automation)的缩写,电子技术设计的核心就是EDA技术,EDA是指以计算机为工作平台,融合应用电子技术、计算机技术、智能化技术最新成果而研制成的电子CAD通用软件包,主要能辅助进行三方面的设计工作,即IC设计、电子电路设计和PCB设计[1],使用普及、应用广泛、工具多样、软件功能强大。针对工程类学生普遍存在的“软件硬,硬件软”的问题,通过EDA实践来加强学生硬件设计方面的能力,通过鼠标、键盘和烙铁、改锥珠联璧合,利用计算机虚拟仿真设计的优势,解决传统的电子设计的局限,这不仅是提高设计效率的需要,更是我国电子工业在世界市场上生存、竞争与发展的需要。我们以电子技术基础课为突破口,引入虚拟仿真技术,创建虚拟实验教学平台。在电子技术虚拟仿真实验平台上,不但可以完成各种基本实验,更可以进行设计性、综合性实验,为课程设计提供良好的条件,逐步实现以学生为中心的开放形实验教学模式。通过虚拟仿真实验,学生可以观察和分析电路的结构、功能及工作原理,加强对实验原理、规则和实物实验操作要领的认识,提高学生的学习兴趣,使学生感悟到应用最先进的技术乐趣,并能引导他们积极主动地去探索新知识。软件使用很简单,学生只要有灵感,掌握了电子技术基础的基本原理和软件的操作技巧,就可以自行设计电路进行仿真,并能通过观察分析实验结果,及时地验证电路设计是否正确、合理。而且,软件使用也很方便,成本低廉,只需一台电脑装上软件既可,在寝室里都能完成操作,解决了场地小的问题,缓解了经费紧张的局面。
我们通过电子技术实验教学模式的不断深化改革,完善开放式教学的管理制度,有机地把开放式实验教学模式和EDA技术的使用结合起来,激发了学生的学习兴趣,调动了学生的学习积极性。开放式实验教学收到了明显的效果,在2007年的全国大学生电子竞赛中,电子信息技术专业的学生获得了国家级二等奖一个,省级三等奖二个。
【Key words】Digital electronic technology; Course reform; EDA technology; “Pocket lab”
0 前言
“数字电子技术”是电子类本科专业的一门重要的学科基础课程,它以数字电子技术的基本概念、原理、方法为基础,注重数字逻辑电路的设计和应用。随着以集成技术为代表的电子技术的飞速发展,新器件、新技术、新方法不断出现,涌现许多基于“数电”的新课程,诸如DSP、FPGA、嵌入式系统设计,它已成为许多后续课程必不可少的主干课[1]。国内外知名高校都根据自身情况进行了形式多样的教学改革,在教学模式、教学内容、教学方法等方面进行了创新实践,引入了项目驱动式、多元化、信息化、启发式等方法和手段,全面推动该课程的建设和发展[2-3]。本文结合我校本科专业电子信息工程(下称本专业)的2013人才培养修订方案,从“数电”课程建设的基本思路、教学内容和教学方法的改革等方面,做了几点探索,以求能更好地开展“数电”及后续课程的教学,提高教学质量,培养电子设计与应用人才。
1 课程改革的背景
传统的电子类本科专业教学计划中,第三学期开设“电路分析”,第四学期开设“模拟电子技术”,和第五学期开设“数电”。这种传统的教学体系实施了很多年,在培养学生的基础理论知识和实践应用能力方面具有很丰富的经验。但是,由于教学计划中“数电”课程学期时间上靠后的安排,导致后续FPGA、单片机等实践性课程进一步推后,嵌入式系统设计等专业性课程甚至安排到大四学期,而这些课程在当前电子系统设计与应用技术中占据越来越重要的地位。学生专业素养的培养起步太晚,专业知识又接触太迟,使之没有充分的时间学习电子系统和综合应用知识,导致学生“纸上谈兵”、“一知半解”的现象普遍存在,对学生就业产生很大的负面影响,最终影响了专业教学效果和专业评价。这种现象,目前在很多高校普遍存在。
早期,我们已经将“数电”课程前移到第四学期,与“模电”并列开设,使学生能较早地进入电子系统设计领域,参与到全国电子设计大赛等相关活动中,大大拓展了学生自主学习空间,取得了一定的成效,也为本次课程改革积累了丰富的经验。但是在部分课程时间安排和内容设置上还存在一些问题,教学方式和方法还有待进一步改进,工程实践训练环节还需加强。
为了解决这些问题,利用修订2013人才培养方案的机会,我们大胆地实行本次专业培养方案的改革,对数字电子技术及相关课程设置做了大幅度调整,对相关课程的教学内容进行了优化,将数字电子技术课程群的教学改革推向深入。
2 课程改革的基本思路和目标
2.1 可行性保障
“数电”课程注重数字逻辑电路的分析、设计和应用,与“电路分析”、“模电”紧密衔接,又具有很大的独立性。数字电路以逻辑代数为理论基础,不需要考虑电压、电流、功率等参数的计算,特别是引入EDA技术之后,将电路设计与软件程序设计结合起来,通过硬件描述语言(HDL)编制程序来完成传统的电路手工设计,方便、快捷、易懂,为我们将“数电”课程进一步前移之第二学期,提供了有效的教学方式和方法。后续开设的“工程认知实践”、“FPGA系统设计”将进一步对此知识进行吸收、巩固、深化,有效保障教学质量。
我们“数电”教研组成员有教授1人,副教授、高级实验师2人,讲师4人,其中具有博士学位的4人,中青年结合,年龄结构和学历结构都较合理。成员长期以来一直担任该课程的主讲和实验教学工作,编写过多门课程的教学大纲、教案、实验报告等教学资料。部分成员具有10年以上的教学工作经验,并多人获得该课程的校优秀教学质量奖,很受学生的欢迎。在理论的深层把握、实践的动态验证以及相应的技术等方面的支持上都有着可靠保证。
2.2 基本思路和目标
结合多年的教学经验,我们对本专业进行了重新定位和认真的思考,对“数电”课程教学体系重新构建,确立了本课程改革的指导思路:
(1)如何有效的提高本课程的教学质量,优化课程设置,让学生提前进入理论与工程实际相结合的训练阶段,是本课程改革的重点和目标。
(2)“软件先行,以软带硬”,这是本课程改革的基本思路。将“数电”课程提前至大学第二学期开设,学生没有先修“电路分析”、“模电”,缺乏电路、器件等方面基本知识,如何有效地教与学对于学生和教师都是一种考验。我们着重引入EDA技术,脱离传统的以电路结构为主的模式,利用HDL语言和QuartusⅡ软件加强学生对数电电路的基本概念和基本功能的学习。“软实现”为主,“硬测试”作为一种辅助手段。
(3)优化本课程教学内容和教学方法,扩大学生自主学习空间,采用各种手段提高学生的学习兴趣,启发和调动学生拓展思维、积极探索。
3 课程改革的实践
3.1 课程群的开设时间设置
将“数电”提前至大学第二学期,构建新的本专业教学体系,这是个全新的研究课题。我们将“数电”提前至第二学期开设,超前于“电路分析”和“模电”。诸如“电子认知实习”、“微机原理与接口”、“单片机”、“FPGA系统设计”、“嵌入式系统”和“DSP”等应用和实践性较强的课程也紧随其后陆续开设。这就大大提前了培养学生电子设计与应用能力的时间,有望在第二学期结束的暑期,学生就能参加大学生电子设计竞赛培训等活动。这种实践性能力的获得,比基于传统教学模式下至少提前2~3个学期,学生能提前为未来的学习和实习打开充裕的自主学习空间和就业准备空间,其意义是重大的。
3.2 “数电”教学内容的优化设置
由于“数电”开设时间大大提前,“数电”课程内容须作调整。减少对前期电路基础知识的依赖,将逻辑门电路相关内容大大简化,去除复杂的CMOS、TTL门电路内部结构分析,只作逻辑门电路的特点、性能、参数等概念性介绍;大量增加了利用HDL语言描述常用的组合逻辑电路、触发器和时序逻辑电路等内容,让学生学会编程实现数字电路的方法;同时去除和调整了存储器、555定时器、D/A与A/D转换器等内容;引入EDA和FPGA技术,弱化学生对电路基础知识的依赖,充分利用HDL语言,实现常用数字电路的分析、设计,从而达到“软件先行,以软带硬”目的,并有效提高学生动手实践能力。
3.3 教学方式和方法的改革与创新
3.3.1 优化教学内容,将EDA /FPGA技术引入课程教学
在理论教学中注重数字电路的基本理论、原理和应用,同时积极地把EDA 技术引入到课程教学中。引入Verilog VHDL 硬件描述语言,将Verilog VHDL 语言及其应用贯穿于“组合逻辑电路”、“触发器”、“时序逻辑电路”等章节,使Verilog VHDL语言的程序设计方法与数字电路理论与应用密切衔接,实现“软件先行,以软带硬”的教学效果。
实验课程中,去除基于74系列器件的低层次简单设计内容,将FPGA 技术全面引入到数字电路实验教学中。总共安排13个实验项目,其中7个是基于FGPA的复杂数字系统的设计,对学生综合学习能力要求较高,能有效提高学生的自主学习能力,培养创新能力。
3.3.2 开放实验室与“口袋实验室”相结合
为培养学生的自学能力和创新能力,实验室实行开放式管理,对学生全天开放,实验教师定期实时指导。此外,推行“口袋实验室”,进一步了扩展实验空间,解决了实验时空局限性的问题。学生可以租赁或自购便携式实验系统,随时随地将课程中的实例、实验训练以及自己的创意设计在系统上运行,充分打开自主学习空间[4]。
3.3.3 第二课堂教学法
开辟第二课堂能对课内内容进行深化总结。第二课堂以学生自主学习为中心来组织教学内容、开展教学活动,改变以教师为中心的传统教学模式。结合“口袋实验室”,教师根据教学需要布置课外实践训练作业,要求学生以组为单位完成不同的设计型与创新型的实验,演示最终结果并提交相关及实践报告。教师则利用答疑时间给予原理和方法指导。
3.3.4 改革效果
本次改革方案已经在12级本专业教学中进行了实践,初步取得了较好的教学效果。学生对数字电子技术课程及数字电子系统设计的兴趣明显提高,大多数能够独立完成课程要求,自主学习能力和动手实践能力大幅度提高,课程考核通过率达98%以上,实践考核100%通过,课程总体评价优秀,很受学生欢迎。此外,学生参加兴趣小组、创新计划及各种电子设计竞赛的积极性明显提高,12级本专业学生加入我院电子协会的达80人数以上,并加入了教师组织的电子设计兴趣小组,部分学生参与了2014年全国大学生电子设计竞赛,取得了1个一等奖、3个二等奖的好成绩,实践和创新能力得到了很好的锻炼。
关键词:应用型地方院校;自动控制原理;教学改革
作者简介:高玉凯(1970-),男,山东东平人,大庆师范学院物理与电气信息工程学院,副教授;崔峰(1983-),男,黑龙江大庆人,大庆师范学院物理与电气信息工程学院,助教。(黑龙江 大庆 163712)
基金项目:本文系大庆师范学院校教改项目、黑龙江省教育科学规划课题资助项目的研究成果。
中图分类号:G642.0 文献标识码:A 文章编号:1007-0079(2012)05-0050-02
2004年5月,经教育部批准,在大庆高等专科学校的基础上建立大庆师范学院,同时为适应黑龙江省基础教育改革发展、大庆市城市转型和大庆油田创建百年油田的需求,增设了油田和地方需要的相关工科专业,2008年自动化由专科专业升为本科专业,2010年大庆师范学院被确定为黑龙江省特色应用型本科高校培育单位。
“自动控制原理”是自动化专业的专业基础课程,全面地向学生介绍自动控制的基本原理及其工程分析与设计方法,使学生清晰地建立起反馈控制的基本原理和基本概念,学会经典控制理论的分析方法和设计自动控制系统的方法,是自动化专业的方法论,是研究控制系统的普遍规律。该课程不仅要求学生具有扎实的高等数学、矩阵理论、复变函数与积分变换、电路分析、电子技术等基础知识,而且还要有很强的工程分析能力。课程学习的效果直接影响到后续专业课程的学习,是后续“现代控制理论”、“运动控制系统”、“过程控制系统”、“计算机控制”等课程的重要基础。大庆师范学院(以下简称“我校”)自动化专业的培养目标是以自控理论和控制系统为主线,依托学科发展,结合与自动控制相关的学科进行课程教学改革,培养适应油田发展建设、适应地方新型工业化进程、适应我国经济建设需要,具有扎实的自动化专业基础知识、基本理论和基本技能,能在石油石化行业和地方工业过程控制、检测与自动化仪表等领域从事系统分析、设计、运行与维护等方面工作,具有创新精神和实践能力的应用型人才。
我校自动化专业始终坚持依托并发挥大庆油田区域优势,坚持立足大庆,融入油化,面向基层,服务龙江,为石油石化行业和地方经济社会发展服务的服务面向定位。“自动控制原理”是自动化专业的专业基础课,起着将基础知识运用于专业问题的纽带作用,为专业课程的学习打好坚实的基础,并应用于工程实践,解决生产实际问题。结合多年来的工程和教学实践,笔者在该课程教学中主要采取了以下改革措施。
一、教学内容的改革
“自动控制原理”课程理论性强,含有大量的数学公式推导,而我校很多学生数学基础较差,学习较为吃力。为了深化概念和原理,在授课过程中淡化数学推导,在保证控制理论内容的严谨性和系统性前提下,不刻意追求定理证明中数学上的严密性,而是增加系统实例分析。在“绘制根轨迹的基本法则中”,直接给出九条法则的结论,用简单易懂的语言阐明其对于闭环系统特征根的影响及绘制方法,而忽略证明的过程。联系闭环零极点与系统响应的关系,重点强调根轨迹方法的特点和在工程分析中的作用。学生一旦体会到数学抽象的丰富工程含义后,再不会感到枯燥无味,就会沿着逻辑思路,逐步深入理解。
在讲“数学建模及传递函数”时,安排学生对学过的微分、导数、拉氏变换、电路图等有关知识进行预习,课堂上占用一部分时间进行复习,帮助学生把相关的知识联系起来,让学生做到“心中有数”。
该课程在大三第一学期开设,此时“信号与系统分析”、“线性代数”、“复变函数与积分变换”和“传感器”等课程已结课,学生具备了学习自动控制原理的基础知识,还需要对书中的“拉普拉斯变换解决电路分析及微分方程求解”原理性法则和结论有深程度理解,又要善于应用测量传感器实现反馈控制的原理并用于工程实践。讲授时一定要正确处理好理论分析与工程实践二者之间的关系,使学生做到学以致用,用以助学。
二、教学思路的改革
重视习题讨论课。在教学过程中经常出现的问题是,学生课上能听懂,课下却不会做习题。因为多数习题不是理解基本内容、简单套用公式就能解出来的,还必须深刻理解概念和定理,掌握解题的基本思路和方法。为此,每一章都专门设立了习题讨论课,以教材中典型习题为例,进行分析讨论和归纳总结,使学生对题目类型和基本求解过程形成初步认识,然后组织学生对章中习题进行练习,把答案写在黑板上,让其他同学挑错。充分发挥学生自身的主动性和思维能力,让学生自己分析解题思路,自己求解、总结。经过这样的习题课训练,绝大多数学生对各章节的习题都有比较完整、清晰的认识,思维能力和解题速度迅速提高,基本解决了课后不会做习题的问题。
注重介绍控制学科前沿的最新发展,使课程具有先进性和时代感。结合数字化油田的建设,将无线传感网络的相关知识融入控制环节;结合抽油机智能举升科研课题的开展,拓宽课程的知识层面,加强学生提出问题、分析问题和解决问题的能力;PID调节器理论联系加热罐温度控制系统,强调工程应用。通过这些范例可以使学生感性地了解控制系统的结构、理性分析和工程应用的关系,能更好地学习、掌握自动控制的理论,并具备对系统进行定性分析、定量估算和动态仿真的能力。
三、教学手段的改革
按照人才培养方案的要求,我校“自动控制原理”课程需要讲授八章的内容,概念定义多,公式的推导和分析方法的阐述严谨,所以主要教学手段仍然以传统黑板教学授课为主。这样能方便学生跟上教师的教学思路把笔记做好,有利于课后复习,避免遗忘,同时增加了对问题的思考时间,加深了知识的理解。多媒体教学的优势在于所包容的信息量大,可以用简单的方式把公式推导展现出来,节约了课堂时间,丰富了授课内容。但不足之处在于学生把握不住学习的重点,课堂上听得津津有味,课下不知所以然。同时PPT播放速度太快,学生很难做到边听课的同时把授课笔记做得很好。
因此对于主要公式理论的分析,以板书为主,最终用多媒体以图形或数据表的形式给出演示,特别是实际工程课题如果以图形或动画的形式播放,能形象直观地增强学生对理论和应用问题的理解。
“自动控制原理”是一门与数学结合紧密的学科,强调板书教学,可以引导学生采用数学工具解决自动控制问题,切实提高其逻辑思维能力、工程分析能力和自控知识的综合应用能力。
四、实践教学环节的改革
首先,加大对“比例-积分-微分控制”(PID控制)的介绍和应用。在生产过程自动控制的历史发展中,PID控制是历史最久、实现方式最简单、控制效果最显著的基本控制方式,在工业控制系统中得到了广泛应用。从硬件电路搭建PID调节器到学生结合“单片机原理与应用”课程用C语言去实现数字PID调节,使学生体会PID调节的方法及其对控制系统动态特性的影响,熟悉工业PID调节器与工控机、可编程逻辑控制器件之间的连接及编程,并让学生从知网上寻找PID的相关信息及工程应用实例,通过这些方法让学生了解PID调节器的使用,为学习各类先进控制方法奠定基础。
其次,鼓励学生参加大学生电子设计竞赛,拓展创新教育平台。大学生电子竞赛的控制类选题是“自动控制原理”的典型应用。无论是国赛还是省赛,比赛从方案的制订到器件的选择、调试、制作、报告的书写全部由学生独立完成,教师只起到指导性的作用,这就使学生掌握了学习的主动性,自主独立地分析问题,选择参考资料,结合所学的数学建模、时域分析方法、频域分析方法、采样控制方法等理论知识来解决实际问题。通过电子设计大赛,能极大地发挥学生潜能,培养设计能力、动手能力、创新能力和团队合作能力,因此大学生电子设计竞赛为创新教育的开展提供了良好的平台。我校李荣海和肖玮两位同学参加了2010年黑龙江省大学生电子设计竞赛,在“水温控制系统”题目中,利用所学的数学建模的知识,建立了温控系统的数学模型,利用“PID控制”的相关知识,改善系统的稳定性,提高了设计系统的动态性能指标,最后凭借完美的表现获得了黑龙江省大学生电子设计大赛一等奖。
最后,发挥计算机仿真软件的辅助工具作用,为学习提供直观形象的帮助。MATLAB软件提供了分析控制系统的数学平台,其控制工程工具箱能够对系统进行建模、稳定性分析、绘制系统响应图和根轨迹图、描述频率特性响应等,使抽象问题形象化;其Simulink仿真系统提供了一个虚拟平台,可以将实际的控制系统在计算机平台上付诸实践,从而摆脱了实物的限制,使控制系统的分析和设计过程简单化。
五、结论
新建地方应用型本科院校人才培养模式的研究是当今教育改革的一个重要课题,其自动化专业在“宽口径,厚基础,强素质,重实践”的办学方针指导下如何实现特色办学,为地方社会培养应用型人才是高校教师需要积极思考并努力解决的问题。“自动控制原理”课程作为自动化专业的主干课程,其教学质量直接关系到自动化专业人才素质的培养。经过几年不断改革和实践,结合我校实际情况,笔者在应用型地方本科院校“自动控制原理”课程教学改革中取得了一定的经验和体会,通过教学改革,使学生们加深了对自动化专业的理解,调动了学生学习的积极性,使学生的工程实践能力和创新能力都有了进一步的提高。
参考文献:
[1]白晶,浦铁成.应用型本科院校《自动控制原理》课程教学改革[J].中国科教新导刊,2011,(11):73.
关键词:技能竞赛;高级技术技能人才;高职教育;电子信息
中图分类号:G710 文献标识码:A 文章编号:1005-1422(2015)03-0025-03
收稿日期:2015-01-15
作者简介:张永亮(1979-),男,广东机电职业技术学院讲师,应用电子技术专业群主任,硕士。主要研究方向:嵌入式系统设计、信号与信息处理。(广东 广州/510550)
罗 兵(1980-),男,广东机电职业技术学院工程师。主要研究方向:高频电子技术。(广东 广州/510550)
基金项目:本文为广东省教育科研“十二五”规划2013年度课题《以技能竞赛引领电子信息类专业高级技术技能人才培养的研究与实践》(2013JK200)、2014年度广东省高等职业教育教学改革项目(201401059)、广东机电职业技术学院人文社科重点课题《订单班人才培养模式研究与实践―以应用电子技术专业为例》的阶段性研究成果之一。
一、引言
我国是制造业大国,但不是制造业强国,要建设现代制造业基地,建设创新型国家,必须培养造就一大批具有高超技艺和精湛技术的人才。当前企业对技能人才的需求非常迫切,以广东省为例,截至2013年9月底,全省技能人才达929万人,其中高技能人才221万,技能人才的市场求人倍率(需求人数与求职人数之比)平均位于1.4以上,高于市场1.05-1.1的总体水平,技师和高级技师等高技能人才更是位于2.0以上。经过多年发展,珠三角地区已经完成了从传统的农业经济向重要的制造业中心转变。电子信息产业已成为广东省的支柱产业,2012年,全省实现总产值2.35万亿元,占全国的27.6%,连续22年居全国首位。当前,以信息技术和新能源技术为引领的第三次工业革命正在全世界范围兴起,珠三角电子制造企业正在实现从“中国制造”向“中国创造”转型,迫切需要大批在研发、生产、管理、销售与服务领域具备较高的专业理论知识水平,较高的操作技能,能够高效获取新技术、新知识、新信息,并能够将掌握的理论知识用于生产实践,创造性地开展工作,在实践中创新,不断解决新出现的各类实际问题的人才,即高级技术技能人才。
高职教育的一个重要职能是服务地方经济建设,为企业培养人才,而技能竞赛能有效地培养学生的实践动手能力、创新创造精神以及务实的做事风格,是提高学校教学水平、人才培养质量的重要引擎。近年来,我国出现了各级政府部门、各行业企业以及学校举办的技能竞赛,如全国电子设计大赛、全国职业技能竞赛、全国挑战杯比赛以及各省举办的国赛选拔赛,同时,还有飞思卡尔、合泰等企业举办的电子设计竞赛等,旨在考核学生的电子元器件识别、应用能力,产品设计、调试能力,综合分析、解决问题的能力以及良好的心理素质。2010年,广东首次以省政府名义高规格开展了全省职业技能大赛,参加赛前训练和竞赛的人数达630多万人次;2011年,全省开展争当岗位技术能手活动,参与规模达到320万人次;2013年,广东举办68个职业的职业技能竞赛,全省通过竞赛带动180万人次参加培训、岗位练兵、技能竞赛,产生297名“广东省技术能手”。在我国《国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010-2020年)》文件中也指出,要广泛开展职业技能竞赛,把提高质量作为职业教育的重点,这是培养高级技术技能人才的重要举措。因此,通过广泛开展职业技能竞赛,不仅可以发掘一大批民间优秀的高技能人才,而且还可以调动了广大劳动者学技能、比技能的积极性,促进广东省劳动者整体素质提升,为增强企业自主创新能力,推动产业转型升级、经济发展方式转变和建设现代产业体系发挥重要的作用。
二、技能竞赛引领高级技术技能人才培养的措施
电子信息类专业高级技术技能人才的培养,应树立以学生为本,知识传授、能力培养、素质提高协调发展的教育理念,树立注重全面能力培养为核心的教学观念,建立有利于培养学生实践能力、创新能力及综合能力的教学和培训体系。纵观历年各级电子设计竞赛的题型,几乎全部来自生产、生活实际,具体又可分为电源、仪器仪表、无线通信、高频、数据处理与控制五大类,完全涵盖了电子信息专业的全部知识点。通过技能竞赛培训、题型解析、现场指导对高等学校的专业建设、课程改革、人才培养具有显著的指导作用。因此,培养电子信息类高级技术技能人才,就要从课程改革和实践教学体系建设、竞赛人才竞争性选拔和培训机制、竞赛氛围、专业发展和“双师”队伍的建设等方面入手,加强实践性教学环节,注重理论与实际的结合,强化工程实践训练,突出学生的创新能力及综合能力培养。具体的实施措施如下:
技能竞赛引领电子信息类专业高级技术技能人才培养的研究与实践
(一)校企深度互嵌,建立以行业为依托,工学交替,协同创新的人才培养模式
转变人才培养观念,构建政府、学校、社会之间的新型关系,创新职业教育与产业合作模式,夯实高级技术技能人才培养平台;校企共建实训基地,采用“资源共出、内容共定、师资共派、成绩共评”的“四共”联合培养方式,为高级技术技能人才的培养奠定物质基础;加强校企双方互惠互利的协同创新,以市场为导向加强专业特色建设,提升人才培养质量;缩小学校和企业运作机制、校园与企业文化存在的差异,实现校园人到职业人的转变。
(二)构建高级技术技能人才培养的课程和实践教学体系
精简验证性实验,增加模块式综合与设计性实验、研究性实验,开发应用虚拟仿真实验;实验课程内容与管理模式的更新,优化三层次(专业基础课、专业核心课、综合创新实验)的实验实践课程体系;强化实验预习、总结实验技能,改革实验教学的考核方式,促进实践综合能力的提高。
(三)推进电子信息类专业教学模式、教学内容和教学方法的调整和改革
在专业教学过程中,实施“教学、科研、生产、实践”四位一体的教学改革,“寓教于研”提高学生参与创新的能力,推动学生对理论知识的反思;以课程改革与教学模式创新为重点,做到课程设置与职业岗位的要求相结合,课程内容与职业资格考证内容相结合;以职业资格标准作为教学目标,大力推进“综合课程”“双证课程”“企业课程”“一体化课程”的开发;实施以能力培养为主线,集理论教学、实验、实训一体化的项目、单元、产品等教学模式。
(四)完善竞赛人才选拔和培训机制,营造院校专业全覆盖,教师学生齐参与的竞赛文化
明确竞赛的目的,规范竞赛学员的选拔,重视学员的专业基础,培养勇于开拓、不断进取的创新精神;组建指导教师团队,明确任务分工,指导学生设计模块电路,促使训练项目常规化;融入CDIO理念,保证训练的连续和递进性,同时强化阶段考核机制,注重培训实效;将竞赛项目引入专业教学,实施“工作过程导向”,推进职业技能培训向职业能力开发的转变,以竞赛促教学,促教改,章显“做中学、做中教”的职业教育教学特色。
(五)推进电子信息类专业发展和“双师”队伍的建设
在师资队伍培养上,坚持“内培”与“外引”相结合,建立完善的补充、淘汰、晋级、奖惩、考评长效机制,采取“送出去、送下去”的办法,扩大“双师”队伍的规模;通过采用“专家进学校、骨干进协会、教师进企业、技艺进赛场”的“四进”方式,拓宽教师视野,实现教学与生产紧密结合,专业、行业一体化联动,逐步提高教师的专业水平,打造真正的“双师”教师;重视发挥兼职教师队伍的骨干、传帮带、参谋和咨询作用,坚持按需施教、训教相融的原则,发挥兼职教师在教学工作中的重要作用。健全“双师”教师管理和激励机制,通过“待遇留人、感情留人、制度留人、事业留人”的“四留”方式,“地位激励、文化激励、声誉激励、环境激励”的“四激励”方式,充分发挥“双师型”教师在教学、科研中的作用。
三、我校电子信息类专业实施过程
我校电子信息类专业目前开设应用电子技术、电子信息工程技术2个专业,其中应用电子技术专业2003年开始招生,2006年被评为省级示范性建设专业,2010年通过验收,2011年获得中央财政专项建设资金360万,现有在校生356人;电子信息工程技术专业2010年开始招生,2012年通过教育厅新专业验收,现有在校生329人。在技能竞赛方面,学校、学院历来比较重视,在充分研究历年全国电子设计大赛、挑战杯、全国职业技能竞赛的基础上,将技能竞赛的能力素质分解为专业基本能力、专业能力和人文能力三部分,如图1所示。
其中,专业基本能力包括元器件的识别和使用、常用仪器设备的使用、焊接技能、电路板的安装与调试、信号的分析与测量、数据处理、资料的查阅、报告的撰写;专业能力包括传感器的原理和应用、微弱信号放大滤波电路、AD、DA转换电
图1 技能竞赛的能力素质分解表
路设计、电路板的设计和制作、高频信号的处理技术、线性和开关电源技术、单片机、DSP、EDA技术、软件算法、数据处理方法、数据通信技术;人文能力包括良好的思想道德品质、良好的职业道德、较高的社会责任感、良好的团队合作意识、良好的沟通和表达能力、终生学习的意识和自学能力。
根据专业能力的分析,我校电子信息类专业在专业课程内容和实践教学体系方面进行深入的改革,构建了三层次的实验和实践教学体系,如图2所示。
图2 “三层次”的实验实践课程体系
底层为四大电路和大学物理构成的专业基础课实验;中间层为专业核心课实验,由传感信息采集、电路设计与制作、智能信息处理、电子电器维修四大类共16门专业课程的验证性和设计性实验为主体;顶层为综合创新实验,具体又细分为专业综合实践、个性化实验和企业实践。“三层次”课程体系由浅入深,夯实学生的专业基本知识、职业素质和职业技能,实现校园人到职业人的转换。
我校电子信息类专业在2013年全国电子设计大赛的学员选拔和培训过程中,按照能力和素质要求,实施了三阶段的培训方案,如图3所示。
图3 我校电子信息类专业全国大学生电子设计竞赛培训方案
首先进行的是第一阶段选拔,在2013年5月底进行,通过笔试、实操考核选拔了50人参加接下来的专项培训。
第二阶段从2013年6月至2013年7月,采用“模块法”对学员进行传感信号采集、微弱信号放大、有源滤波、AD、DA转换、C高级编程、双机通信、PID算法等专项培训,每周一次专项知识讲课,并布置单元模块电路设计,要求学生必须做出硬件实物,等下次上课时进行检查,并且通过考核淘汰排名靠后的学生。这样经过了8轮考核,最终选拔出了最后的12组共36名同学参加第三阶段的培训。
第三个阶段从7月到8月30日,采用“真题法”进行实战,指导教师从历届的比赛题目中,挑选难度适中的赛题,比赛的时间控制在4天3夜,学生必须独立完成赛题所有的技术指标并撰写技术文档,在2个月时间内,经过4个2011和2009年真题的项目制作,最终选拔出了30人10组参加最后的比赛。虽然第三阶段的培训在暑假,但是学生们都克服了高温酷暑,勤于备战,付出总是有回报,在2013年9月份的全国电子设计大赛中,我校10支代表队共获得国家二等奖2项,广东省一等奖3项,二等奖6项,创造了历史最好成绩。
四、结束语
电子技能竞赛是高职院校人才培养的重要引擎,通过参加各级各类电子技能大赛,“以赛促教、以赛促学、教赛结合”,能引领高职院校关注电子信息产业的发展和新技术的应用,促进产教结合和校企合作,这对于推动广东省及全国高职院校电子信息类专业的课程调整和教学改革,提升“双师”队伍水平和教学质量,实现“技能竞赛与专业教学改革相结合、技能竞赛与行业企业相结合、个人能力与团队协作能力培养相结合”的竞赛宗旨,培养产业界和教育界紧密衔接,适应经济发展方式转变、产业结构调整和社会发展需要的电子信息类高级技术技能人才具有重要的意义。
参考文献:
[1]刘熠.221万粤高技能人才仍存缺口[N].南方日报,2013-10-29.
[2]广东省人民政府.广东省人民政府关于印发广东省信息化发展规划纲要(2013-2020年)的通知[Z].
【关键词】电子类竞赛;应用电子技术专业;课程体系;微控制器
0 引言
电子类竞赛项目开展以来,一直充当着教学改革的“指挥棒”的角色,“以赛促学,以赛促教,以赛促改”已成为发展职业教育,完善培养技能型人才的长效机制[1]P36-37。本院应用电子技术专业参与竞赛活动历经近十年,积累了众多大赛课题与成果,形成了多种赛项全面参与的形势。但是大赛受益学生仅限于若干优秀学生,推广面不够宽。近年来,国内各类电子大赛越来越倾向于将工作过程系统化融入大赛,大赛的评审指标与产业要求相接轨,这与高职高专最近几年将工作过程系统化融入专业与课程的改革正相稳合,本文在剖析电子类竞赛的基础上,对大赛成果进行升级并应用于日常教学,以期取得扩大受益人群的效果,使得以赛促建的优势得到真正的发挥。
1 电子类竞赛项目的透析
目前,全国面向高职高专院校开展的电子类的竞赛,主要有全国大学生电子设计竞赛和全国职业院校技能大赛。
1.1 竞赛的主要技术体系
纵观浙江省和教育部举办的大学生电子设计竞赛与制作竞赛,竞赛的技术体系主要包含理论知识测试、电路识图、元件选型与参数计算、原理图绘制、PCB设计、PCB板制作、电子工艺焊接、单片机软件程序编写、电路调试、软件调试、电子产品的结构与安装工艺、电子产品的工艺文件编写、电子产品的技术文件编写、技术答辩等技术考核内容。整个竞赛过程贴近生产、工艺、注重质量,以企业实际要求出发。
1.2 原课程体系与竞赛的融合情况
通过参加各类电子竞赛,我们清楚的认识到高职教育的培养目标和电子竞赛的宗旨是一致的,竞赛促进了电子信息专业课程体系,以电子竞赛的实践来促进教学改革,形成以“素质教育为基础,能力培养为主线”的创新型应用性人才培养模式。
对于传统的电子类基础课程,如模拟电子技术、数字电子技术、高频电子技术等,整合为《电子技术基本技能实训》、《单元电子电路分析与测试》和《电子电路调试与应用》。按照竞赛的要求,通过《电子技术基本技能实训》专门训练学生的技能,并在后续的课程里不断反复应用,以促进学生掌握。
新的应用电子技术专业人才培养方案中对于创新型应用性人才的培养,主要通过《简易智能产品编程》、《微控制器应用》、《电子产品制图与制板》、《电子产品生产工艺与管理》、《智能电子产品设计与制作》、《电子创新设计与制作》和《嵌入式系统应用》等课程的相辅相成,实现对学生的全面素质、技能的培养。
2 竞赛引领下应用电子技术专业课程的改革
根据前面对竞赛的深度剖析,我们对原来应用电子技术专业人才培养方案中实践教学环节课程的教学组织做了相应调整。将竞赛中对学生提出的要求融入日常课程的教学,并重新梳理了各个课程的教学内容及上下承接的关联部分的内容。参照企业中的技术开发部与生产部管理模式,课程中实训项目来自于竞赛题目、教师科研项目、企业实际产品等方面。
教学开展的具体步骤:
(1)在《简易智能产品编程》课程中,以竞赛项目为例,培养学生的C语言编程技巧,要求学生能够消化吸收。
(2)在《电子产品制图与制板》课程中,以《微控制器应用》课程教学案例为例,培养学生根据任务要求利用Protel软件,遵循国际和行业规范,依据国家标准,完成原理图的设计与绘制,在符合PCB布局和布线要求的基础上完成PCB设计,并制作出相应PCB板。
(3)在《电子产品生产工艺与管理》课程中,以后续课程所选教学案例为例,培养学生常用电子元器件、基本材料和工具的使用知识、电子产品的装配准备工艺、线路基板焊接工艺、电子产品总装和调试工艺、电子产品检验和包装工艺、电子产品生产工艺文件编制等专业知识和相关技能;同时,培养学生理论联系实际、根据企业实际条件决定生产工艺方案的管理意识,树立质量第一的观点和分工协作的团队意识和严肃认真一丝不苟的严谨作风。
(4)在《微控制器应用》课程中,以竞赛项目为例,培养学生能设计一个完整的、简单的单片机应用系统,从单片机选型、接口电路搭建、内部资源分配、程序编写以及下载调试等环节对学生进行全面综合的训练,使学生具备单片机应用的基础能力。
(5)《智能电子产品设计与制作》、《电子创新设计与制作》和《嵌入式系统应用》的课程教学中,以竞赛项目及企业项目为例,培养学生根据实际需求,选择不同的控制器,从设计方案、成本核算、电路设计、工艺设计、程序设计及系统联调、产品装配、工艺文件编写及使用说明书撰写到项目总结与创新,完整的体验项目开发的全过程。促使学生在学习的过程中不断的总结、不断的提升。
(6)在《生产实习》和《顶岗实习》等实践环节中,让学生亲临企业一线,切身感受工作中的压力、努力和兴奋等感受,促进其快速成长。
3 结论
电子竞赛在高职高专院校的普遍开展,给予了我们许多的启示,以电子竞赛为载体,促进了专业课程改革,激发了学生的学习兴趣,为培养更多的高素质技能型人才提供了有效指导。
【参考文献】
[1]陈炳和.技能大赛对高职人才培养的价值研究[J].中国职业技术教育,2008(9).
[2]李天真, 崔立军. 竞赛引领下的应用电子技术专业课程体系重构[J].湖州职业技术学院学报, 2010(3):21-23.
[3]郭志俊, 赵玉铃, 徐伟杰.论电子类竞赛在专业课程改革中的作用[J].浙江水利水电专科学校学报,2011(6):82-84.
关键词:高频电子线路实验教学方法教学手段
(一) 目前高频电子技术试验课的现状
高频电子技术是电子信息类专业的重要基础课程,是一门理论性、工程性与实践性都很强的课程,它的内容丰富,应用广泛。该课程的任务是研究高频电子线路的基本原理与基本分析方法,以单元电路的分析和设计为主。其主要内容包括:高频电路的基本知识、高频小信号调谐放大器、高频谐振功率放大器、正弦波振荡器、振幅调制和解调、环形混频器等内容。
随着电子技术的飞速发展,对高频电子技术试验课提出了更高的要求。
1.1 教学现状与需求分析
当前大部分“高频电子线路”教学仍然沿用较为经典的内容。例如。在功率放大器章节中,动态负载线和丙类功率放大器的分析方法依然是其核心内容,而在目前的射频功率放大器设计中,由于c类放大器具有非线性特性,所以应用较少,D类和E类放大器已经成为当前设计应用的主流;当前教学中,调制与解调主要以模拟调制(AM/FM,PM)方式强调,这些内容有助于理解调制与解调的基本概念,是教学内容中不可或缺的部分;因此,
“数字调制”方面的内容和要求在教学大纲中有待加强。
随着科技的飞速发展,创新渐渐成为当今的主题。因此。在高频电子线路实验中的创新也变得极为重要。这就需要学生能用所学的理论充分与实际相链接,达到自主创新的目的。
如:开展电子设计大赛等相关的活动,不仅激励学生学习的积极性。而且充分的调动了大家对于实验的兴趣。同时,大大提高了学生的动手、动脑能力。
1.2 实验设备存在的问题
首先,由于设备的使用寿命有限,试验室的设备损坏的程度比较严重,设备的更新和维护问题成为关键。
其次,再进行高频实验中,试验设备很容易受到干扰,如何解决设备的干扰问题也尤为重要。
最后,就是实验设备的选择问题。现行高频电子线路实验课程中采用的高频电子线路实验箱,将高频实验所需的直流电源、频率计、低频信号源和高频信号源设计成一个公共平台。而且,这种整机实验如果某部分电路或元件被损坏,实验员检修很困难,模块不宜更换,且很难配置。因此,实验器材的选择也要予以考虑。
1.3 学生自身存在的问题
根据多年从事高频实验教学工作来看,学生在做实验的时候自身也存在各方面的问题,比如有的学生害怕接触实验仪器。可能出于实验设备昂贵的原因,学生都不敢随便动用设备上的任何一个旋钮或开关,这主要是因为学生的自信心不足造成;因此,培养学生的自信心及对实验的重视和兴趣成为关键问题。
(二) 高频电子实验教学的方法和手段
为了使学生更好的掌握高频电子线路理论课程的内容。提高学生的学习兴趣,培养学生的创新能力,这里就其浅谈一下对高频实验教学的方法和手段。
2.1 高频实验教学的方法
首先,针对设备的老旧及维修问题,应当充分的考虑到学校的实际情况,将一些可以维修的器件进行维修,破损严重或不可维修的设备再进行更新;在设备的选择上,除了配置的实验箱外,应当采用单独的示波器和信号发生器及辅助工具。
本校在设备的维护上有专职的维护人员,定期对设备进行维护;在课程的安排上。将数电、模电、信号与系统等基础理论课程,放在高频课程之前,层层深入,有助于学生的渗透和吸收。而且,在实验前,要求学生进行实验的预习。外部采用单独的示波器和信号发生器,以及一些辅助工具。避免了设备的单一化,提高了学生对理论知识的掌握能力。
其次,对一些高频电子线路实验课程作为专业课实验,应结合电子线路基础课程,通过高频电子线路实验课程更加熟练的掌握电路的连接,及一些基本测试工具的使用方法。这样不仅有利于老师的授课,更有利于学生对于理论知识的理解和掌握。
再次,高频电子线路实验课要求学生要有很强的实际操作能力和分析能力。因此,应当培养学生独立思考和动手的能力,鼓励学生要有创新思维。将理论与实际充分结合,运用到实际的生活中来。
2.2 高频实验教学的手段