时间:2023-03-21 17:17:26
导言:作为写作爱好者,不可错过为您精心挑选的10篇电子设计大赛论文,它们将为您的写作提供全新的视角,我们衷心期待您的阅读,并希望这些内容能为您提供灵感和参考。
1.1赛前组织
1.1.1人员组织
学校成立电子设计大赛领导小组.全国大学生电子设计大赛和省级大学生电子设计大赛轮流隔年举办一次,领导小组是常设机构,负责电子竞赛组织、管理、协调工作.电子设计大赛领导小组组长一般由主管教学副校长担任,副组长由学校教务处处长和相关学院院长共同担任,办公室主任由电工电子实验中心主任担任.办公室设在实验中心,负责处理大赛日常事务,成员包括指导老师、实验员及大赛相关人员.电子设计大赛领导小组负责相关部门协调和政策落实和大赛组织和宣传,负责参赛人员管理和学生培训,负责赛前制定培训计划收集整理资料,负责与赛区组委会联络和大赛专项经费管理,负责元器件及耗材保管、整理、发放、采购和培训竞赛场地管理,负责培训竞赛后勤保障和学生管理.电子设计大赛人员组织包含指导老师的组织和参赛学生的组织.强有力的指导老师团队是电子设计大赛取得成功的基础.随着技术发展,大赛专业知识广度和深度不断加深,题目更加新颖贴近生活,包括电源类、控制类、无线收发类、仪器仪表类等,涉及电子技术各领域和方向,对指导老师综合素质和能力提出了更高要求.指导老师需要精通模拟电路、数字电路、高频电路,精通51单片机和熟练运用CORTEX-M3嵌入式系统、CPLD/FPGA可编程逻辑器件、DSP数字信号处理器等,有丰富的实践经验和极强攻坚能力.根据实际情况组建指导教师团队给学生全方位的指导,充分发挥指导教师特长,取长补短,相互学习,共同提高.参赛学生是大赛主体,加强宣传,吸引更多同学参与大赛,同时保证竞赛质量和水平,经选拔合格或任课老师推荐才能正式报名参加.大三学生知识结构和实践能力强于大二学生,选拔时以大三学生为主,适当选取大一、大二学生保证后备力量,组成电子设计大赛参赛队伍.通过学校宣传、领导小组动员、辅导员讲解,使参赛同学全方位多角度了解电子设计大赛的意义和目的,对就业和成长的帮助,调动学生竞赛积极性和热情.
1.1.2经费组织
电子设计大赛经费使用原则:预算清晰,专人管理,专款专用,合理使用,厉行节约,保证运行,各项开支在预算内完成,开支与预算一致.经费来源分为学校年度预算和校内部门筹集,用于电子设计大赛基本运行和指导教师课时补贴.基本运行包含报名费、管理费、电子元器件及耗材采购添置、竞赛期间餐费及其他杂费.指导教师课时补贴指赛前教师培训课时费、竞赛期间指导教师补贴.电子设计大赛经费不含教师差旅费和竞赛获奖后学校发放奖金,赛后根据政策另行拨付.
1.1.3设备耗材组织
大赛设备耗材专人管理,专人采购,统一分配;培训类耗材由培训教师提出计划统一采购.
1.2赛前培训
电子设计大赛赛前对学生的培训是学生提高的重要过程,很大程度上决定了比赛成绩.指导教师根据历年竞赛内容和特点,结合自身特长制定详尽的培训计划和方案.大三学生知识相对全面但实践应用能力较差,没有系统设计经验,知识点孤立难以将各门课程融合到一起,大二学生专业知识结构不完整,认识片面,指导教师根据学生实际情况因材施教做出个性化的培训与辅导,使培训效果达到最佳.培训分两个阶段,时间5~6周.第一阶段(3~4周)采用集中授课与实际制作相结合的方式,第二阶段(2~3周)采用三人一组半开放自主设计的方式.第一阶段包含模块电路分析、设计、调试、制作、参数测试、基本仪器使用及报告书写,对往届比赛重点模块电路进行有针对性专题讲座和制作.重点模块有电源电路、信号调理与运算放大电路、传感器与微弱信号检测电路、信号发生电路、通信电路、电压与频率转换电路,单片机最小系统、人机交互电路、数据采集电路、驱动电路等.设计报告内容包含:摘要,叙述核心技术、实现方法与发挥;系统设计方案,叙述方案选择、系统结构、实现方法;硬件电路设计与分析计算,叙述硬件电路原理、计算、设计与实现;软件设计,叙述软件程序思想、流程、实现方法与重点程序;测试结果与分析,叙述测试仪器、测试方法、测试结果、数据分析;总结与展望,总结题目完成情况、存在问题与展望.第一阶段使学生掌握基本模块电路,对电子设计进一步了解和认识,优秀学生脱颖而出,具备冲击奖项实力,指导教师对这部分同学重点关注,毕竟指导教师精力有限,不可能面面俱到,拿奖也是一项重要而艰巨的任务.第二阶段3人一队进行赛前热身.按比赛要求自主设计,锻炼同学们系统分析与设计、制作与调试、参数测试、团队分工与协作能力.每队由3名同学自愿组合组成,1名同学负责软件编写,1名同学负责硬件制作,1名同学负责报告撰写.实际比赛有很多突况需共同讨论、共同参与、共同应对、共同解决.指导教师可以根据以往题目特点、内容和难度自行设计题目,也可以直接选择往届典型题目.第二阶段模拟训练展现了各队水平和能力,也暴露存在的问题,指导教师根据每队实际情况进行赛前辅导.
2赛期管理
比赛前2~3周,组委会发放比赛用单片机和开发平台,提前让参赛队熟悉开发环境,赛前一周公布本届电子设计大赛可能用到的元器件测试仪器,指导教师团队根据公布元器件清单估计本届比赛可能出现的题目和用到的模块.指导教师对器件进行分析,列出本次大赛可能用到元器件详细清单,交器件管理员清理汇总,不足部分立即准备和采购,采购应确保器件质量,排除器件质量问题带来的故障和干扰.参赛队在赛前调试好竞赛场地仪器设备,查看元器件清单结合指导老师分析对新器件和不熟悉模块进行搭建与调试,为比赛正式开始做好准备.4天3夜的电子设计大赛开始后,第一天选择题目、设计方案与具体电路,领取元器件及耗材,不足的元器件汇总立即采购.第二天完成软件编写和部分模块电路搭建.第三天完成软硬件联调和报告书写.第四天完成参数测试,有能力的同学完成发挥部分设计.
中图分类号:G640 文献标识码:A 文章编号:1671-489X(2013)12-0018-03
教育部有关“办出特色、争创一流”的指示中提到:“各高校要以需求为导向,推动新一轮高等教育改革。各类院校都要合理定位,努力形成自己的办学理念和风格,在不同层次、不同领域办出特色、争创一流。各地教育部门要大力开展就业实习实训,建立稳定的、能满足教学和就业需要的实习实训基地。”
为了贯彻落实教育部指示精神和具体实施华中科技大学文华学院“2012版本科专业人才培养方案”,以培养学生实践能力、创新能力和提高教学质量为宗旨,以实践教学改革为核心,以实验资源开放共享为基础,以高素质实验教学队伍和完备的实验条件为保障,创新管理机制,全面提高实验教学水平和实验室使用效益,改革人才培养模式,成立“电工电子创新人才培训中心”。
“电工电子创新人才培训中心”的培养模式是:实施“2012版本科专业人才培养方案”,在学生自愿的基础上利用课余时间(安排在相应学期第3~16周的周六和周日,以及部分暑假时间)补充实施“创新人才培养方案”,实施个性化特色教育。“创新人才培养方案”是以提高学生的综合素质和社会实践能力、以提高学生就业技能和就业竞争力为目的,采用先进的教育理念、实践教学观念和管理体制;构建先进的实践教学体系、内容和方法、先进的创新型实践教学团队,配置先进的仪器设备;以参加全国性和省级“电子设计大赛”和“IT创新设计大赛”等各类学科竞赛的成果作为对实践教学效果的检验,以“电工电子创新人才培训中心”毕业学生的创新能力和就业能力的提高作为实践教学的特色。
1 “中心”设立的目的、意义及指导思想原则
“电工电子创新人才培训中心”培养学生在机电一体化、电气自动化、自动控制、电子科学、电子信息、光电信息、通信、仪器仪表与数字控制等1~2个领域内具备硬件、软件的理论基础及专业知识和技能。“中心”着重实践能力、学习能力和综合素质的培养,以适应21世纪信息科学与技术的发展需要,能在相应领域内从事各种元器件、部件的制造和应用,能从事系统设计和系统集成等工作,以及对新产品、新技术、新工艺的研究、开发和管理的工作。培养“合格+特色”的一线工程技术专业人才,提高学生的工程系统创新能力,拓展学生就业领域,同时提升学院在同类院校中的竞争力,打响学院品牌。
“中心”设立的指导思想原则是以全国大学生电子设计大赛为主线,以常态化运行为管理方式;以提高学生的实践技能为目标,以“理论、设计、实验、技能”四位一体的教学方法为手段,旨在提升学院在各级电子设计大赛中的竞争力和影响力。
2 “中心”的运作模式
2.1 稳定队伍,固定场地,规范管理
变突击集训为常态培养,改变原带队教师临时召集,场地临时借用的松散型管理方式,建立有着稳定的师资队伍、固定的培养场所、明确的培养目标、系统的培养计划、优质的参赛梯队的规范化运作机构。
从目前已有的师资力量来看,总体满足“中心”的运作要求,但在师资队伍的稳定性、年龄结构的合理性、专业的匹配性等问题上难以满足“中心”中长期发展目标;从场所来看,开出理论课程的场所已解决,而系统培训,开出设计、实验、技能等课程的场所不足;从管理来看,规范师资、安排教学计划、配备场地、调用实验器材、控制参赛队的数量和质量等,已有相应的管理办法和考核标准。
目前采取的实施方法为:1)对师资的培养建立“传帮带”的机制,通过搭班子,以老带新、中带青、强帮弱,提高师资的水平;做好“中心”教师资源规划,以年龄、职称、专业方向、协作能力作为依据,解决师资长远发展问题;2)“中心”理论培训纳入日常教学安排,教务统筹排课,解决理论课教室的问题;落实学部实验中心统筹管理职能,协调实验室安排,提高实验室利用效率,解决实验、专题训练、强化训练场地不足的问题;3)以2013年湖北省电子设计竞赛为切入点,在实践中摸索,逐步完善各项管理制度,最终达到创建“电工电子创新人才培训中心”管理体系的目标。
2.2 建立阶梯式淘汰机制,不断优化参赛队伍
改变以前精英强化训练方式,建立大一、大二、大三阶梯式的逐级淘汰机制,不断优化参赛队伍,保证参赛队伍的相对稳定性。总结3年以来的电子设计大赛培训经验,多方听取学院领导的意见,根据学生自身的兴趣和条件,结合学院实行“潜能导师”个性化教育理念,初步计划只在信息学部和机电学部各专业招收电子设计竞赛培训生源,大一招收120人,大二招收80人,大三招收45人。而实际报名人数达到702人之多,其中大一(2012级)384人、大二(2011级)203人、大三(2010级)115人。考虑到学部的师资、场地、经费等诸多因素,学院做出决定:对大一(2012级)的384人进行选拔赛,最终录取138人,编成4个班,保证两学部各专业都有人参加。
综合计划招生和实际招生情况,按3:2:1的比例控制,以创新学分、潜能兴趣方向及晋级考试等方式,建立大一、大二、大三阶梯式的逐级淘汰机制,保证稳定培训生源,优化参赛队伍。
2.3 以常规学科教育为主,在优中选优,锻造实践人才
常规的学科教育是正常按专业教学计划进行的培养,而“人才创新培训中心”是按个性化教育理念,以电子设计竞赛为主线,对有潜能的电工电子人才的强化培训。在师资安排、学生课程安排上,以常规学科教育为主,以培训中心为辅;在满足正常教学的前提下,兼顾中心的教学;如果正常上课时间与培训课程时间冲突,以正常上课为主。
在此,有一点除外:大三的暑期正是电子设计竞赛强化训练时间,部分专业的暑期生产实习和电子设计竞赛开赛时间冲突。这时考虑学生意愿,是选择生产实习还是电子设计竞赛,若选择电子设计竞赛,则可以用电子设计竞赛的培训替代生产实习的学分,与此同时,“创新人才培训中心”出具相应的证明材料。这样,一方面作为学生替代生产实习学分的依据,另一方面为实际参赛队伍的稳定提供有力的保障。以上这些措施是锻造实践人才的基石,也是培训中心健康发展的保障。
2.4 个性化培养模式,强化大赛技能技巧
为了落实个性化的教育理念和学院人才潜能的挖掘,成立“电工电子创新人才培训中心”,有组织、有计划地推动个性化的培养模式。
1)科研创新培养模式:在培训中心的运作模式下,在大一、大二和大三的学生中,若发现有科研潜质的学生,则单列出来,进行一对一的指导,另外通过申请“大学生创新设计”专项经费予以资助;若发现有理论和工程素养的学生,则提前进行指导,指导学生发表科研论文,或者引导学生进行发明创造。
2)课题培养模式:在学院的组织与管理下,有课题的教师把课题放到“中心”,组织“中心”师生进行课题的开发,特别是学院立项的课题纳入“中心”平台中来,一方面让“中心”优秀学生得到锻炼,另一方面让课题得以完成,最终为学院发展科研打下基础。
3)引进“企业+中心”共同培养模式:通过学院引进校外企业,按照企业用人单位的要求进行培养,简称订单式的培养,这是高职院校一贯的成功做法。另外可以设法把公司的岗前培训、生产培训、技能培训和高级技能资格证等都嵌入到“培训中心”来。
2.5 在大赛中锻炼队伍,向着以赛养赛的目标不断发展
通过不断的培养、在大赛实践中的磨练,形成科学的、个性化的创新人才培养模式和强大的师资力量,创造品牌效益和经济效益的双丰收。以大赛为主线的培训模式,如果运作取得实效,可以考虑以赛养赛的想法,一些大赛配有奖金,获得的奖金可以按比例反哺到“中心”日常运营中来,还可以通过和外单位的科研协作、校外企业的资助等方法来维持“中心”的运作。
3 培训安排
“中心”为成功参加2013年全国电子设计竞赛,特将培训课程分为3个阶段,即电子设计竞赛基础培训课程阶段、专题训练阶段和强化培训阶段。
3.1 建立较完善的电子设计竞赛培训课程教学体系,为培养创新人才端出丰富的知识套餐
为了巩固和加深理论和实验环节,基本解决“四位一体”综合教学中的“两位一面”的问题,研究推出具有培养、选拔功能的三段式集训课程教学体系,即电子实用技能、电子技术应用、实用电子系统设计与创新。共有8门课程,分别是电工电子工程基础、单片机原理及应用、电力电子技术、集成电路应用、高频技术及通信系统设计、CPLD与仪器仪表设计、数字控制系统设计、电子系统案例设计(理论与实践并重,实践学时远多于理论课时),加上一个强化训练(根据各人兴趣不同,可做多个自选课题,包括独立设计的创新性课题)。
由于集训课程在设计上具有很强的知识集成性与旨在应用的工程实践特性,它是相关课内教学通向应用的桥梁,因此,并不主张用它来替换相关课程的课内教学,只有这样,才能保证培养的创新型人才具有更厚实的理论基础和更强的创新能力。
3.2 专题训练阶段
专题训练主要是针对历年全真试题进行培训,共分成4个专题:交直流稳压、稳流电源设计;通信系统设计;仪器仪表设计;数控系统设计。每个专题初步定为32学时,共计128学时,主要针对大三的学生进行培训,通过全真题认真剖析,让学生对电子设计竞赛有一个全面的了解,让学生掌握全部单元电路的设计,熟练掌握基本软件的使用技能以及培养快速编程的能力,完成基本单元电路和基本程序模块的储备,为开赛时增添自信心。
3.3 强化训练阶段
1)强化训练重要性。电子设计竞赛基础课程培训第一阶段形成“理论”和“实验”一个面,构成参加电子设计竞赛学生的基础知识平面,有了这知识的平面,使其构成知识体成为可能;再通过第二阶段的专题训练,能让电子设计竞赛学生的电路“设计”和编程“技能”形成另外一个新的知识平面。
若这两个知识平面是平行的,则电子设计竞赛学生没有经过第三个阶段,这样掌握的知识是相对独立的知识平面,只有经过第三阶段的强化训练,才能让两个独立的知识平面相交,就构成电子设计竞赛学生一个完整的知识体。以“理论、设计、实验、技能”四位一体的综合教学方法才能让个性化教学理念更进一步得到升化。
2)强化训练的计划。强化训练历时超2个月,共计64天,所有16位参加电子设计竞赛的指导教师要轮班指导,完成64×16=1024学时的指导任务。竞赛前两周,明确带队教师及参赛队员,形成参赛组队。每一个参赛选手、每位指导教师要全面备课,有目的地去解决每一位学生的具体问题,让每位学生都要完成1~2个功能完整的设计作品,至少掌握2个方向的竞赛内容,以一个方向为主,另一方向为辅,以不变应万变。
4 创新人才培养模式探索总结
毋庸讳言,独立学院的办学条件与学生实力和一般本科院校相比,有一定差距,而且对“大三下”的学生而言,面临考研压力,对参加电子设计竞赛既抱有希望,又有顾虑,怕得不偿失。然而,文华学院以培养应用型本科人才为主,从2006年开始进行电子设计竞赛方面的教学改革,容太平老师的“依托电子通信实训基地建设充分发展学生潜能的实践性教学环节的研究”从2006年开始进行教学改革,推进素质教育的理念,鼓舞学生参与电子设计竞赛竞争。
到目前为止,文华学院的电子设计大赛参赛经验已经有6年了,取得优异成绩:2008年共有6人获得湖北省二等奖;2009年共有3人获湖北省三等奖,3人获“天华杯”全国电子专业人才设计与技能大赛二等奖等;2012年3人获毕RIGOL杯全国电子创新设计大赛全国一等奖等。学生通过电子设计竞赛,获得了宝贵的人生历练的勇气和信心,知道了从集训中获取知识、历练意志,将知识转化为自身能力才是关键中的关键,也才是对电子设计竞赛宗旨的本意回归。
所以,把电子设计竞赛和教学改革统一起来,也是领导和教师激励学生参赛的重要指导思想和提高电子设计竞赛集训质量的一种有效办法。电子设计竞赛作为一个契机,推动了课程体系、教学内容、实验模式的改革,这些教学改革的深入又必将把竞赛推向更广泛的参与和更高的层次。
理论上讲高校的创新实践教育内容应该涵盖该校的所有学科,但必须以高新技术为主导,这一点是必然的,否则就谈不上创新。而在高新科学技术中,电子信息学科则应是首当其冲的龙头学科,这也是毋庸置疑的,我校在开展创新实践教育中,无论是起步阶段,还是现已成立“大学生创新院”全面展开的今天,电子信息技术一直是创新实践教育的主导内容,以其为龙头学科带动其它相关学科,共同提高和发展。究其原因不外有两点:
第一,电子信息技术在诸多高新技术中是发展最快、最具活力、而且对自然科学的其它领域、对人类社会的发展乃至人们的日常生活影响最大的学科。作为在高校学习的大学生们,无论是电类的,还是非电类的,也无论理科的还是工科的,都必须对电子信息技术(包括模拟技术及数字技术、电子视听技术、电子测量技术、自动控制技术、近代通信技术、计算机科学及应用技术、光电技术等等)有一定程度的了解,都必须掌握和具有一定的电子信息技术方面的应用能力。我们所说的创新能力,当然而且必须包括电子信息方面的应用能力。
第二,21世纪既是电子信息时代,同时也是自然科学各个领域(学科)相互交叉渗透、相互融合的时代。这是当今科学技术发展最鲜明的特点之一。当前,电子信息学科已成学科相互交叉渗透的焦点,几乎找不到不采用电子信息技术为本学科服务的学科,这已是不争的事实和规律。很多非电学科都在大量采用电子信息技术来提高本学科的自动化程度,以电测技术来提高本学科的测量速度、范围和精度,从而促进本学科的发展。很多学科已把采不采用电子信息技术作为衡量其是否先进,是否接近现代化的尺度。因此,将其列为创新教育的主导内容也就是理所当然的事了。
经验证明,以电子信息技术为主导内容的创新实践教育对大学生有着强烈的吸引力,那些学有余力的非电专业学生大都渴望获取这方面的知识和能力。我校除各院系设有创新教育分中心外,还成立了面向全校的“大学生创新院”。在创新院下设的三个创新教育实践班中,其中两个属于电子信息学科,即“机电实践强化班”和“软件实践强化班”,而另一个“数模强化班”也以计算机为写作工具。而参加这三个中心活动的学生中,非电专业学生占65%,可见这些非电专业学生对学习电子信息技术的渴望程度。这些学生通过在中心的活动,创新实践能力显著提高。我院在2003年的全国大学生电子设计大赛中获得E题全国一等奖的三个学生,其中两个是校机械学院的学生。这些学生通过中心的培训,使本专业与电子信息技术紧密结合,从而显著地提高了创新实践能力。
2.全国电子设计竞赛活动为高校的创新实践教育活动提供了一个好平台
近年来,全国各地举办了很多大型的科技竞赛活动,如“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品竞赛和索尼杯全国电子设计大赛。我院的学生都积极参与了这些赛事。从效果看,确实起到了促进和深化创新教育实践活动的作用。笔者作为多次竞赛的指导教师,感受颇深。
(1)以竞赛为契机开展创新实践活动 自1994年始,全国电子设计竞赛已成功举办6届。从学生参赛就可看出电子设计大赛对创新实践教育的影响力,各高校均把参赛作为创新实践活动的重要内容。为参加竞赛,我校组成了多个技术专题组,围绕技术专题开展创新实践活动。学校主管部门则为这些活动提供各种条件,并举办校内的电子设计竞赛,参赛师生都显现出极大的热情,从而推动了创新实践教育活动。
(2)以竞赛来检验创新实践教育效果 开展创新实践教育,根本目的在于激发学生的创新实践意识并提高其创新实践能力。创新实践教育与学校传统的课内教育不同,不能通过一张考卷来评定其教学效果。但各种科技大赛,则是对学员创新实践能力的综合考评尺度。比如电子设计竞赛,从拿到考题后,选题、查阅资料、设计计算、备件、实际动手实施、调试、最后完成作品并写出论文,这些都要在短短的几天内完成,而且这期间可能还要不断修改方案,反复调试。这是对参赛者综合素质的全面检验和考核,是对学员的理论水平、理论联系实践能力、实际动手能力、软硬件综合应用能力、论文书写能力及品质意志、团结协作精神等的大测验。这些能力是实实在在的创新能力,来不得半点侥幸。这也是各高校为什么如此重视这个赛事的主要原因。
传统的教学模式采用循序渐进的方式,即从功率器件介绍到典型电路及具体应用。但这种教学模式不容易激发学生学习的兴趣,也很难培养学生自主学习和研究的能力。为此,在教学一开始就通过大量的图片向学生展示电力电子技术在工业生产、新能源发电、交通运输等方面的应用。通过这些生动形象的实例,让学生明白电力电子技术其实与日常生活是紧密结合的,以此调动学生学习的兴趣。
1.2项目教学法的应用
传统教学方法过多地依赖理论教学,采用以“教师为中心”的注入式教学模式,使学生失去了应有的学习兴趣。因此,结合工科学习的特点,将现代电力电子中的知识内容转化为若干个教学项目,围绕“做项目”的模式组织和展开教学,使学生直接参与项目全过程,极大地提高系统调控能力。比如,蓄电池充电控制是电力电子变换和控制技术在电源技术中的典型应用。在教学一开始就提出实际问题:如何对蓄电池充电控制?让学生带着问题去思考、去学习,教师在此项目执行的过程中可以适当地加以引导。1)交流电网对48V蓄电池进行充电控制,需要用到AC/DC或AC/DC-DC/DC变换器,因此,需要学生掌握典型电路的设计方法,包括开关管、二极管选型,电感、电容参数选取及设计。2)蓄电池的工作方式有恒流充电、恒压浮充电、均衡充电和放电。常采用恒流和恒压相结合的快速充电方法,需要采用电流内环、电压外环的双闭环控制,即先以恒流充电至预定的电压值,然后改为恒压完成剩余的充电。因此,需要将现代电力电子技术与前期所学的模拟电子技术和自动控制原理等课程有机结合,形成一套完整的知识体系。3)电路设计后,可以利用MATLAB、Saber等仿真软件对所设计电路进行验证,通过仿真,加强学生对理论知识的理解。4)设计实验样机,实现所要求的蓄电池充电控制装置,培养学生在知识综合应用、系统设计、工程实践和创新实践等多方面的能力。
1.3现代化教学手段的利用
现代电力电子技术涉及的电路和波形图多且复杂,可以采用多媒体教学,通过动画演示增强学生对典型电路的感性认识[3]。同时,多媒体授课的信息量大,可以提高教学效率,给学生创造最真实、直接、感性的学习情景。此外,网络教学可以弥补课内教学学时少的局限,引导学生开展自主性学习[4]。南通大学校Blackboard网络平台提供了与课程相关的丰富的资源,包括教学资源(教学大纲、多媒体课件、实验指导书等文件)、参考资源(学术论文、常用仿真软件、典型应用案例等信息)、复习思考题(作业讲解、自测等系统)。通过此平台,加强学生与教师(学生)之间的交流讨论,创造“教”与“学”互动的网络教学环境。
2加强实践教学
现代电力电子技术应用性、实践性强,因此有必要加强实践教学,培养学生的动手与创新能力。
2.1课内实验教学
课内实验是在课堂教学的基础上,进一步巩固理论知识,提高学生的动手能力、解决问题和分析问题的能力。实验项目遵循“理论分析仿真验证硬件实验测试波形数据分析总结”的模式,以此培养学生形成理论联系实际的科学实验作风。
2.2开放创新实验
现代电力电子技术实践性较强,如果完全依靠课内实验教学是远远不够的。因此,有必要鼓励和支持一些优秀大学生多参加大学生实践创新训练项目和全国大学生电子设计大赛,不断提高他们的创新创业精神和实践能力。大学生实践创新训练项目是由学生主持,通过团队协作完成一个完整的课题项目。从项目选题、文献搜集、方案制订、可行性分析、仿真验证、实验调试、总结等方面组织学生独立开展工作,均充分发挥了学生的主动性和积极性。全国大学生电子设计大赛几乎每年都有与现代电力电子技术相关的题目。因此,通过大赛,可以使学生进一步巩固所学知识。与此同时,要在有限的竞赛时间内取得好成绩,学生必须学会“面对问题、分析问题、给出新思路、解决问题”的方法,极大地培养了学生的实践动手和科研创新能力。
毕业设计是高等学校人才培养的重要环节,它对提高学生的创新实践能力、知识的综合运用能力、科学写作能力等方面具有其他教学环节无法替代的作用,中外皆然,毋庸置疑。因此,各高等学校对毕业设计都非常重视,在设备条件上不断加大投入,在过程上严格检查,在质量上严格把关。
一、多样化毕业设计教学方法的可行途径
(1)基于大学生创新性实验计划及工程训练项目的毕业设计教学方法。当前,国家级和学校级大学生创新性实验计划项目和工程训练项目正在各高等院校广泛开展,其影响力和在人才培养中的作用日益体现。从学校领导到普通教师,以及教学管理人员都高度重视并积极参与,参加的学生更是与日俱增,需择优选拔。全国性大学生创新论坛和工程训练比赛定期举行。在这种形势下,可以将国家级或学校级大学生创新性实验计划项目和工程训练项目作为大学生的毕业设计任务来执行。用学生的实践作品作为毕业设计成果,用项目总结形式完成毕业设计论文,其中论文内容和格式也不同于传统的毕业设计,以作品公开展示和现场汇报的形式完成答辩。
(2)结合各种设计大赛项目的毕业设计教学方法。全省或全国性的挑战杯设计大赛、机器人设计大赛、电子设计大赛、程序设计大赛、数学建模大赛等,正有规律有秩序地开展。由于就业、求学和兴趣的驱动,参赛人员日益增多。将这些大赛内容作为毕业设计任务来完成,在导师的指导下,对参赛项目进行理性思考、深入研究,进而撰写毕业论文。把论文与参赛作品共同作为毕业设计成果。这样,由于研究时间加长、投入增多,加之参加竞赛的多数学生是出于兴趣驱动,因此学生乐于投入精力,易于产生创新性研究成果,使学生从中感受到收获的喜悦。
(3)通过指导学生发表高水平学术论文完成毕业设计的教学方法。有的学生理论基础较好,科研总结和写作能力较强。经引导和正确选题,他们完全具备发表较高水平论文的能力。学生撰写论文的动力,一方面来自自身素质和兴趣;另一方面是来自继续求学,尤其是国外求学的需要。为了被所申请的学校录用并获得高额奖学金,对计划出国求学的学生来说,撰写论文的积极性是很高的。发表高水平论文的学生可以申请用他们的论文作为毕业设计成果。这样,一举两得,学生易于写出高水平的学术论文。
(4)灵活的毕业设计周期。改变毕业设计仅在最后一个学期进行的固定周期。即使是传统的毕业设计模式,也可以提前到最后一个学年或更早些。事实上,除考研学生外,其他学生在第7学期的学习压力相对较轻并具备了一定的理论和实践基础,这时便可以开始毕业设计工作。这样学生可以带着问题学习后续的专业课程。而第8学期也不必是单纯的毕业设计,可以开设一些诸如学科前沿课程或讲座课程(选修性质),从而减少由于单纯的毕业设计任务所造成的纪律松散和时间浪费的现象。对以创新性实验项目、工程训练项目、竞赛项目等作为毕业设计任务的学生,其开始时间更是灵活机动。
二、多样化毕业设计的可操作性
(1)先从外界条件来分析。由于高等学校教育质量工程的推进,各高等学校对学生实践能力和创新意识的培养格外重视。通过利用教师的科研条件,并借助创新实验基地建设和工程训练中心建设,使得更多的学生有更多的机会,可以较早地开展实践性锻炼。教务部门使这些实践环节规范化、制度化,落实在了本科培养方案中。并在政策上加以引导,例如在评定奖学金、保送研究生、优秀毕业生等评比中,越来越强调学生的实践能力和创新活动。这就从硬件设施、制度建设和政策激励等外部环境上为学生营造从事实践活动的和谐氛围。
以大连理工大学为例。学校建有创新实验学院,国家级电工电子实验教学示范中心,各学院还建有本院的创新实验基地。每年都积极参加国家大学生创新性实验计划项目和各类竞赛项目,并为全国交流提供平台。2009年承办了全国大学生工程训练大赛,2010年承办了第三届全国大学生创新论坛。学校明确要求每位教师都要付出时间并提供条件,亲自指导学生从事创新性实践活动。
(2)再从内部条件分析。学生也非常渴望得到符合自己兴趣的实践能力的锻炼,以便为就业、升学(尤其是异国求学和保研)奠定重要基础。学生在自己的推荐信中都希望有对实践能力的描述,因此学生对这些实践性活动格外积极。
在具备了足够的实践机会,并且得到越来越多学生响应的情况下,毕业设计教学环节也就具备了改革的外在和内在条件,亦即可以开展多样化毕业设计教学,使得在毕业设计这个重要环节更好地实施因材施教,以便对传统的毕业设计进行有机补充。教学管理部门向学生公布可能的毕业设计形式,由学生根据自身情况任选其一,也可选择传统的毕业设计模式。这样,学生处于主动,而非被动地接受教师规定的形式和题目。体现了“以学生为本”的人才培养理念。
三、多样化毕业设计的特色
(1)利于个性化毕业设计教学,学生选择符合自己兴趣的毕业设计形式,利于学生潜能的发挥,孕育优秀的科技创新成果。
(2)抑制论文抄袭或网络拷贝等学术不端现象。因为学生所从事的毕业设计内容符合其兴趣,学生处于主动选择。不像传统的毕业设计那样,学生被动地接受着规定的任务和程式化的过程,无奈之中便选择了抄袭。
(3)更好地实施大学生创新性实验计划项目及其他实践性项目,从事这些项目的同学可以一举多得。
从元件清单已经能猜到题目的大体轮廓,电子设计大赛活动总结比如烟雾传感器热释电等可能是跟家居环境监测有关。万用电桥测电容电阻等。
经过3、4个小时的商讨我们决定做e题——三相多功能电表。任务是设计并制作一个能同时对三相工频交流电(频率波动范围为45-65hz)的三相电压、三相电流、三相有功功率、三相无功功率、总有功功率、总无功功率、功率因数、电网频率、有功电能和无功电能进行测量的数字式多用表。
对于这题首先要把很多概念性的东西搞懂,然后进行设计。我和大头感觉选这题真的很幸运,每当在某个技术问题上卡住的时候,我们总能有意或无意间解决问题,就像《人在囧途》中的那位——福将(“猴哥”,我是福将吧,硬件我可是没有出现问题哈,还算满意吧?哈哈)
从早上7、8点起来,到晚上2、3点睡觉,就这样8、9天始终是这样的作息时间。饭的问题,由“海夫卡卡”解决,他每天到饭点就去帮我们买饭,这次海夫卡卡做的真不错,论文写的很有质量,我们基本没有修改,在制作过程中也帮了很多。睡觉就在隔壁实验室,有人问道睡在哪里?我说在试验台上,哈哈。我们真是睡在试验台上的,那种比较大的试验台。
在这些天感觉快乐要大于辛苦,“男人海洋”的搞笑头像以及言谈,我和大头(猴哥),在说话的时候,当提到他的时候,总是很难想到他的真实名字,而是他的网名——男人海洋。当大头调程序出现问题的时候,我会说“找男人(海洋)问问去”。猴哥也很搞笑,看着猴哥,你不得不开心,他脸上分明就写着一个字“笑”。与猴哥合作那么多次了,每一次,感觉都是很成功,即使有些时候成绩不是很好,但是总是收获很多快乐。
言归正传,说说我们的设计制作——我们采用att7026c作为电能采集及数据处理芯片,由继电器组成控制电路对3个电压等级(100v/220v/380v)进行切换,对att7026输出数据由58单片机构成的主机进行处理,实现掉电存储、液晶显示、键盘控制以及485通信和红外传输等功能控制,从机负责信号的接收,实现远程抄表。
【Abstract】The research-based teaching requires teachers to organize teaching by explore ways to cultivate students’curiosity and creativity.Using the FPGA technology students’learning interest and study effect can be inspired and improved in experiment teaching of digital circuits and system. Though the reform and exploration, the students’ability of exploration research and engineering skills can be improved for the national undergraduate electronic design contest.In this paper,under the guidance of research-based teaching,application of FPGA technology to the digital circuits and system experiment teaching be carried on the investigative teaching method and the exploration practice.
【Key words】Digital circuits and system experimental course;Research-based teaching;Bachelor engineering education;Interactive teaching
0 引言
课程教学是高等教育的主渠道,推动课程体系创新和教学内容、方法、手段的改革,已逐渐成为高等教育创新性人才培养目标改革的趋势之一[1-3]。电子信息类实验教学是高等院校理工类专业学生重要的专业基础课,也是学生在大学教育阶段的主要工程性实践环节,它对培养学生的素质和能力十分重要,实验教学效果对学生专业技能的培养以及就业都将产生直接影响[4-8]。
数字电路与系统实验课程是数字电路理论课程学习到工程师转换的一座重要的实践桥梁。我们采用研究性教学模式为了进一步提升学生的创新意识和创新能力,创立类似科学研究的氛围,以引起学生深刻体验和共鸣。通过该实践环节的磨砺,使学生巩固和加深对数字电路和模数混合系统的理解,增强工程应用和工程实践能力,为学生参加全国大学生电子设计大赛打下了坚实的基础。电工电子实验系列课程是南京邮电大学独立设置的实验实践课程,也是重要的学科基础课程;同时也是理论性、实践性和工程技术性都很强的必修课程;是江苏省重点建设课程和省级精品课程。本文在研究性教学思想的指导下, 应用FPGA技术对数字电路与系统实验教学进行研究性教学实践, 探索实施研究性教学的教学方法。
1 授课内容的变化
目前CPLD/FPGA有着越来越广阔的应用前景,它和DSP及CPU并称为电子系统的三大基石。CPLD/FPGA具有体系结构先进、支持在线编程、应用灵活、集成度高、功能强大、设计周期短、开发成本低、开发工具先进、产品标准化程度高、性能稳定以及可在线检验等优点,被广泛应用于通信、仪器仪表、工业控制、信息处理等系统的设计与生产中。而掌握CPLD/FPGA设计技术已成为当今硬件工程师和IC设计工程师的必备技能。
在授课内容上体现了继承与发展。即:继承基于中小规模集成的电路设计并实现数字电路,发展目前产业常用的CPLD/FPGA实现数字电路。通过本课程授课内容的更新,使学生通过本课程掌握VHDL的程序设计方法与CPLD/FPGA的硬件设计与实现方法,培养在硬件、软件方面独立分析问题、解决问题的能力。
通过授课内容的变化,使学生既掌握设计与调测基于中小规模集成电路的方法,锻炼学生的基本电路的调测和差错能力,同时训练学生掌握新技术、新工艺和新软件,为学生解决复杂工程问题提供必要的知识积累。
2 授课形式的变化
依托我校电子科学与技术国家级实验中心平台,并结合授课教师的科研背景,我们编写了偏重与基础实验技术与工程应用的普通高等院校电工电子实验实践系列教材,通过具有代表性的工程案例,强化电工电子实验课程的工程技术性,并形成电工电子实验技术知识体系。同时积极完善该课程的教学视频、电子教案、综合芯片数据表文件、实验案例以及工程案例等线上资源,保证课程的系统性与完整性。
在授课形式上打通理论课和实践课程的鸿沟,将数字电路理论课中的设计报告和研究报告在实践课程中加以实现。要求实验报告都要以科技论文的形式书写,尽早锻炼学生的实验设计能力和文字表达能力,提升学生的研究和沟通能力。
3 考核形式的变化
针对研究性教学的形式,我们构建了多元化的考核方式。评分标准既包括了平时实验报告的提交与报告质量、实验操作情况、期中考试成绩和期末考试成绩,同时还包括了交互式学习的内容。在传统的“平时+期中+期末”考核方式的基础上,加入了平时实验操作成绩。考试和期中测验允许学生携带自行准备的参考资料进入考场,同时试卷分为实践部分(60分)和实验技术与实验理论部分(40分)。同时,由学生自主完成各种创新实验,培养学生的工程实践能力和创新能力。这种灵活的考核模式,有利于学生锻炼工程实践能力,完备学生的电子电路设计与实现的知识体系。
4 结束语
针对学生在工程实践、创新能力薄弱的难题和瓶颈,我们在电工电子实验实践课程中引入研究型教学模式,以有效地培养学生的创新能力。改进教学内容,切实倡导以学生为主体的教学模式,促使学生主动学习,独立思考,营造了良好的学习氛围。该教学改革的实施有力地推动了我校实践教学课程教学体系的改革与创新,学生参加创新实践活动积极踊跃,表现出极大的热情和自信,参加竞赛并获各类奖项越来越多。我校在大学生电子设计大赛、挑战杯、全国大学生机器人大赛和美国机器人公开赛等重要赛事中,屡创佳绩,近3年来获得省级以上大学生电子类设计竞赛奖共计近200项,其中国家级90余项。基于研究型的数字电路与系统实验实践课程改革有效地提升了学生的综合素质和创新能力。
【参考文献】
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[5]李锡,林连山,麻志滨,樊薇薇.加强实验教学改革与创新,推动电工电子实验中心建设[J].实验技术与管理,2012(7):118-120.
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2015)19-0168-02
工程素质是电气类学科专业学生必须具备的基本素质,但传统的培养方法存在系统性不强和与实际项目需求相脱离等问题,近年来,我院立足学科竞赛和大学生学习特点,以一系列教研教改课题和“国家级大学生创业创新训练计划”项目、“湖南省大学生研究性学习和创新性实验计划”项目为依托,从增强大学生工程实践创新能力的角度出发,进行了近六年的探索和实践,提出了“两结合、三提高”即课内与课外结合、校内与校外结合,提高创新意识、提高工程素养、提高工程实践能力的“2+3”电气类工程实践能力培养模式,建立了“实验、实训课外制作学科竞赛实际项目”的全方位实践驱动体系。实践表明,该培养模式能有效地提高大学生工程实践能力和工程素养,提升大学生培养质量。
一、模式的主要内容
1.建立“2+3”工程实践能力培养模式。本模式立足学科竞赛和大学生学习特点,从增强大学生实践创新能力出发,进行了近六年的探索,建立了“实验、实训课外制作学科竞赛实际项目”的全方位实践驱动体系,形成了“两结合、三提高”即课内与课外结合、校内与校外结合,提高提高创新意识、提高工程素养、提高工程实践能力的“2+3”电气类大学生工程实践能力培养模式。“两结合”是指对学生的教育在校内的课堂内、课堂外与校园内、校园外进行。课堂内能很好地完成理论教学过程,让学生具备一定的理论知识,完成电路理论、模拟电子技术、数字电子技术、电子技术工艺、传感与检测技术、单片机原理、EDA技术、DSP技术、嵌入式系统等理论课程;并完成相应实验、实训等实践环节。在此基础上,通过课堂外针对性的训练,培养学生的四个心态,即“信心、恒心、耐心、细心”,四个能力,即“看图能力、计算能力、选型能力、操作能力”,完成四个进程,即“由基础、到技能、到团队、到项目”,同时延伸到校园外,与企业进行深入接触,为学生参加学科竞赛和实际科研项目奠定良好基础。“三提高”是指在学生完成电类基础理论和基本技能的基础上通过参加各种形式的学科竞赛、大学生创新训练项目和横向科研项目,实现创新意识、工程素养、工程实践能力的提升。
2.引入实际案例教学法,加强学生工程素质训练。采用案例教学法,从所承担的横向课题中提炼出若干与模拟电子技术、数字电子技术、电工技术、单片机原理、EDA技术、DSP技术等课程结合紧密的工程设计案例,在学院创新实验室中对案例进行深入剖析和演示,使同学们在理论课程的学习中就建立可靠性、稳定性、可维护性、工艺性等基本的工程概念,提高同学们理论与实际相结合的能力。
3.引入压力教学法,培养学生抗压能力。抗压能力是工程素质的一个重要内容,也是学生主动适应社会和挑战的表现。为了培养学生的抗压能力,项目引入压力教学法,主要措施有:①在学生培训过程中采用淘汰机制,激励后进的学生积极上进,同时形成压力,让学生习惯在压力中学习;②要求学生参加各种形式的学科竞赛,通过大赛锻炼学生的抗压能力和团队合作精神;③安排学生进入教师的科研团队,负责一些具体项目,要求学生所做工作和项目进度同步,通过项目的实际要求和标准,培养学生面对项目压力的处理能力。
4.鼓励学生加入横向科研项目,培养学生工程综合素质。实验、设计制作和学科竞赛等环节能培养学生较好的实践动手能力,但是真正的工程实践能力必须在实际工程中才能得到培养。为此,项目要求学生加入到教师的科研团队中,负责一些具体的子项目,让学生在项目中发现自己的不足,不断提高自己。同时,实际项目也是培养学生团队合作精神和吃苦耐劳精神的最好平台,很多学生通过参与实际项目提高了技术水平,培养了自己作为工程技术人员应有的优秀品质。
5.采用团队指导,让学生学得更全面。学生工程实践能力的培养是一个系统而复杂的工程,不仅需要勤奋好学的学生,更需要一个优秀的指导教师团队。为了更好地培养学生,项目组对学生的培养坚持“导师负责,团队指导”的原则,由学生选择科研导师,但是培养工作由项目团队教师共同完成。
该项目组聚集了“两中三青”的优势组合,由两名教授和两名副教授、一名讲师组成,其中有2名博士,学科涉及仪器科学与技术、电气工程、控制理论与控制工程、电子科学与技术。这种多学科和多层次的师资组合,在培养学生工程素质过程中,能让学生吸取更多的知识,获得更多的指导。
二、模式的创新点
1.提出了“2+3”电类大学生工程实践能力培养模式。“2+3”培养模式是大学生工程实践能力培养理念上的突破,是满足社会多元需求的崭新教学模式,培养出的学生基础理论扎实、实践动手能力和创新能力强,具有过硬的工程实践能力,能与社会接轨,敢于迎接挑战。
2.创建了大学生工程实践能力培养基地―湖南工业大学电气学院创新实验室。该基地独立于传统的实验室体系之外,拥有更大的自由度和灵活性,同时又与实验室体系相互融合,能够实现资源共享,为学生提供了一个良好的创新实践平台。
3.实现理论与实践的相互结合,促进了理论教学和实践教学有机结合。结合“基地建设”,在实施“2+3”培养模式的过程中,建立优秀学生选拔培养机制,贯彻案例教学法、压力教学法和团队指导,培养学生全面的工程素质和能力。
4.推进了横向科研课题与实践教学的深度配合。将横向科研课题与学生的实践教学紧密结合,实现了教师科研课题的完成与学生实践创新能力和工程素质的提高二者之间的相互推动和良性循环,以推进两者的深度配合,实现迅速提高学生应用基础理论解决实际工程问题的能力。
三、模式的实践与应用
自2008年项目开展以来,学科竞赛驱动的大学生工程实践能力培养模式研究和探索实践工作已走过了近六个年头。经过不懈努力,项目团队,刻苦努力,勇于科学研究,取得了一系列显著成绩,逐步建立完善了“2+3”电气类大学生工程实践能力培养模式,较好地解决了学生基本电路设计及试验能力差的问题,明显提高了学生综合应用相关课程知识从事工程实践的能力,并得到较好的应用和推广:
1.该成果自电气与信息工程学院2009级开始实施,历届学生受益。2009年以来的历届全国大学生电子设计竞赛、中国机器人竞赛、全国大学生测量控制与仪器创新设计大赛等学科竞赛中,我院学生累计获全国一等奖7项,全国二、三等奖9项,省一等奖2项。在2013年全国大学生电子设计竞赛中获本科组全国二等奖,在同类院校中取得了较好的声誉。同时该模式在我校独立学院科技学院中也进行了推广应用,在2013年中国机器人竞赛电子设计大赛中项目组所指导科技学院学生获得全国二等奖1项。在2013年珠江三角洲毕业生跟踪调查中,用人单位普遍评价:我院的毕业生工程素养好、创新意识强、工程实践能力强、上手快、敢于迎接挑战、吃得苦、留得住。
2.该项目实施中产生的大量成果成为湖南省大学生训练中心―湖南工业大学电气自动化大学生训练中心申报成功的重要支撑。省级大学生训练中心获批后,将成为该项目成果向全省展示和推广的最好平台。
3.2009年来,项目组发表教研论文10篇;与所指导学生一道8篇;在被指导的毕业学生中,获湖南工业大学优秀学士学位论文奖4项。反映了“2+3”培养模式理论教学和实践结合的效果,学生综合能力稳步提高。
4、从2009年以来,项目组学生直接参与横向开发项目,参与项目研发全过程,工作成效受到了包括中国南车、上海理光、广东易事特、株洲冶炼厂、株洲硬质合金有限公司、联宇电气等一批知名企业的肯定和好评。我院毕业生在学科竞赛驱动下提升工程实践能力的教学模式培养下,已逐渐成为电气类相关领域的中坚和骨干力量,学院社会声誉明显提升。
四、所取得的主要成果
1.带动了实验室的实验实训管理和教学改革。本项目实施中以学院大学生创新实验室为平台,加强了学生和实验室的联系,促进了“开放、自主、规范”的实验室管理和教学方式的形成,为我校成功申报省级大学生训练中心暨电气自动化大学生训练中心发挥了重要作用。
2.学科竞赛取得巨大成绩。2008年以来的历届全国大学生电子设计竞赛、中国机器人竞赛、全国大学生测量控制与仪器创新设计大赛等学科竞赛中,我院学生累计获全国一等奖7项,全国二、三等奖9项,省一等奖2项。在2013年全国大学生电子设计竞赛中获本科组全国二等奖。
2实践课程内容的设计思想
通信工程专业自第四学期进入专业课程阶段,专业阶段实践类课程(除课程当中的实验课以外)包括:单片机原理课程设计、信号与系统课程设计、高频电子线路课程设计、生产实习、通信原理与系统课程设计、专业方向课程设计和创新性实验。由于单片机原理课程设计和信号与系统课程设计属于基础课,因此本次规划只涉及其余的5门课程。原先这5门课程设计的内容主要有:(1)高频电子线路:等幅调制发射电路仿真设计以及收音机组装与调试;(2)生产实习:电视机组装与调试;(3)通信原理与系统课程设计:MATLAB仿真验证编码和调制原理;(4)专业方向课程设计:通信系统方案设计;(5)创新性实验3个,分别在第4、5、6学期,内容由指导教师自选。在专业实践教学的调整和构建中,设计了分层次渐进的体系结构,遵循“基础理论知识学习—电路设计能力培养—系统设计能力培养”的实践教学培养思路,同时基于一体化的考虑,规划了统一的设计任务,即设计一个完整通信系统:多个无线传输站点构成的多点对多点的基本通信网络。各课程在这一统一的任务下,承担不同的子任务,如无线收发模块设计、纠错编码、网络协议设计等。对所涉及课程任务进行统一设计的好处如下:(1)完整系统的设计。经历由细节到整体,由电路单元到功能系统的设计过程,使学生了解针对不同层次的功能实现需要不同的设计思路。(2)节省实验经费。一体化任务设计,使前期课程的设计成果,可用于后续的设计,如无线收发信机,可以用于构建数字编码通信系统。(3)避免知识的重复。以前的课程设计在内容上出现不同程度的重复,去掉重复部分后可节省时间学习其他新知识。
3一体化课程规划和层次化内容设计
按照课程时间计划,课程设计和生产实习按时间先后依次是:高频电子线路课程设计、生产实习、通信原理与系统课程设计、专业方向课程设计,其时间顺序和所属的层次如图1所示。创新性实验分3个阶段,分别设在第4、第5、第6三个学期,完成不同的任务。调整后高频电子线路课程设计主要是验证上变频、下变频以及振荡器的工作机理,用MultiSim构建电路,并进行仿真;生产实习是让学生学会电路图纸和PCB版图制作,设计和制成无线收/发信机电路板;通信原理与系统课程设计的目的是实现点对点通信系统,任务是调试收/发信机、信道纠错编码设计等;专业方向课程设计的目的是用收/发信机模块和控制终端构建RS-485总线结构的网络或是简单的ALOHA网络。
4课程体系改革措施
为保证一体化实践课程教学任务的顺利实施,采取了以下措施:(1)打破课程界限,设立可分解的综合任务。将整个实践课程内容设计为一个统一任务,即建设一个通信网络系统,但各个课程的任务又是相对独立和完整的一个子任务,前期课程的设计成果用于后期课程的任务系统的建设。(2)专业实验室全面向学生开放。由于课程设计环环相扣,前期设计的成果就是后续设计内容的基础,因此本次课程设计必须成功才能进行下次的设计,而且性能越好下一级课程设计成功的可能性越大。为了保证设计任务顺利进行,开放有关实验室为学生提供实验场所。(3)设立专门的团队从头至尾全程负责。整个课程体系设置成一个大的综合任务,前后之间紧密联系,因此,指导教师必须要对此次设计之前和之后的任务非常清楚,这样才能保证整个设计任务的顺利实施,为此成立专门的实践课程教学团队负责整个任务的实施,每位教师都要熟悉流程中所有任务内容。
5课程内容改革实施效果
通过对2009、2010、2011级本科生的实施效果来看,学生的学习成绩和能力获取方面有明显改善。(1)拓宽了学生对专业知识和专业领域的认知视野,加深了他们对专业课程之间以及课程与具体工程实际之间关系的理解,激发了学生对本专业知识的学习兴趣,他们在信息论与编码、通信原理等理论课程的成绩都有明显的提升。(2)提高了学生的工程实践能力和科研素质。改革后的课程体系和内容,对学生掌握学以致用的能力的提升作用颇为明显。学生在进入毕业论文阶段,其动手能力表现得到导师们的一致认可。(3)弥合了通信技术理论和工程实践的裂隙。通过改革实践课程,可以一定程度上弥合课程的课本知识是与工程实践相脱节的裂隙,与工程实际的衔接也激发了许多同学课外实践的兴趣,近年来,越来越多的通信专业学生利用课余时间或暑假进入实验室进一步拓展学习。(4)多名学生在近几年参加山东省大学生电子设计竞赛、全国电子专业人才设计大赛、全国大学生电子设计大赛、“挑战杯”创业大赛、全国信息技术大赛、山东省机器人大赛等各级电子设计竞赛、创新性项目中获得优异的成绩。(5)毕业生就业岗位层次有了很大提升。实施教学改革后,除去考上研究生的同学外,有一批学生进入通信设备公司,从事技术含量较高的研发或设备技术支持工作,就业工作岗位层次明显提升。
中图分类号:G642文献标识码:A文章编号:1009-3044(2009)33-9461-02
The Training and Practice System of Innovation Ability of Students of Electronic Information Engineering
LUO Ying-xiang, TAN Ze-fu
(School of Physics and Electronic Engineering,Chongqing Three Gorges,Chongqing 404000,China)
Abstract: For complying with the rapid development of science and technology in the electronics and information times,and meeting the social demand for the electronics and information talents.We have developed a scientific and rational personnel training program all-round with the goal of raising student's innovative consciousness and ability,the innovative education and the new type base of experiment and innovation laboratory are built.The importance to training of innovative consciousness and ability is also attached a powerful guidance to electronic CAST,strengthen the school-enterprise cooperation and so on.
Key words: electronic information;innovation;capacity-building programs;training program;innovative projects
近几年来,电子信息工程专业是社会需求旺盛的热门专业,其招生规模迅速扩大,在这种生源充足、社会需求旺盛的一派大好形势下,我们应清醒地认识到,日前仍然存在一边是社会需要大量的人才,一边却是大量的毕业生找不到工作的现象,究其原因是,学校培养的学生并非社会所需人才,企业急需的是具有开拓精神的创新型人才。
高校作为国家创新体系中的重要环节,应培养国家建设后备力量的创新能力,使他们从继承为主转向创新为主,以接受知识为主转向发展智力,开发创造力为主,从标准化的个性转向多样化的个性。作为地方普通高校,其主要任务是,更多地是为地方培养更多的高素质人才,改善全社会群体的文化结构,推进技术创新,通过向产业提供技术转移和扩散,提升区域创新能力。本文以电子信息工程专业为例,谈谈就我校实际怎样培养社会所需的电子信息工程专业创新型人才。
1 以培养学生实践能力、创新精神为主线,构建科学合理的人才培养方案
培养方案是学校实现人才培养目标、实施人才培养的具体方案,是组织和管理教育教学过程的基本依据,是学校保证教学质量和人才培养规格的重要文件。近几年来,学校先后编制了2004、2006、2008教学方案,不断完善人才培养模式。
我校以“立足三峡,服务库区,面向全国,培养具有创新精神和实践能力、德智体美等全面发展的应用型高级人才”为人才培养目标,探索应用型人才的培养途径,在2006版人才培养方案中,提出“3T”人才培养模式。“3T”模式的重要理念就是要进一步加强实践教学,着力培养学生的实践创新能力,为构建与应用型高级人才培养目标相适应的实践教学体系搭建新的平台。 “3T”培养模式由三大体系构成,即理论体系(Theory)、验证体系(Test)、实践创新体系(Try)。理论体系由公共必修课、基础课、专业课、模块课和选修课五个教学模块构成;验证体系是指对在学和已学理论知识进行的科学验证和综合训练,主要包括课程实验、课程综合训练、课程实习、岗前培训等;实践创新体系是指综合实践能力的训练、创新意识和能力的培养环节,主要包括公益劳动、社会调查、社会服务、毕业实习、毕业设计及科技创新活动等。三大体系紧密结合,相互渗透,实现人才培养方案的整体优化。
重新组合课程体系和教学内容。从2004年开始,对电子类课程体系进行调整和改革,压缩课内学时数,减少必修课数量,增加综合实验课程,增加与工程结合的课程。新开设了《可编程逻辑器件设计》、《传感器技术》等课程;对《单片机原理与应用》、《微机原理与应用》、《数字信号处理》的内容进行整合,突出实践与应用,以培养学生的工程素养;将电子电路类课程理论学时数压缩,同时增加课程综合设计、电子设计与实践等课程,增加了《电子电路CAD》实训环节。
2 实施科技创新训练计划(STIT),提高学生科技素养,提升科技创新能力
我院实施的科技创新训练计划(Science and Technology Innovation Training简称STIT计划)旨在让学生在学好理论知识的基础上,通过参与创新研究,接触工程实际、锻炼实践能力、调动学生的主动性、积极性和创造性,激发学生的创新思维和创新意识,逐渐掌握提出问题、分析问题、解决问题的方法、提高其创新实践的能力。它分四个阶段完成,即:打基础、强能力、求创新、出成果。其形式主要采用开办创新训练班、申报创新项目、开展各级竞赛活动。
2.1 成立创新训练班,使学生得以创新能力的初步训练
科技创新训练班,根据学生需求,依托创新实验室成立创新训练班,提供必需的实验或研究材料,有针对性地组织开展实践创新活动。创新实践班的教学计划、课程设置、授课方式等根据具体情况由电子系、学工办和创新实验室共同研究制定并实施。创新实践班所开课程强调和现有课程的互补性,强调实践环节,强调课程内容与时俱进。创新训练班分集中授课、实践操作、专题讲座、专题研究等形式。
2.2 申报创新项目,参与教师科研课题,提升学生创新能力
学生在老师的带动下,积极申报学院及学校创新项目,从事相关课题研究,向学生提供科学研究和技术开发的项目资助,使学生有机会接触到所在学科的前沿问题,接受较为严谨的科研工作训练,掌握正确的科技创新方法,提高科研和解决实际问题的能力。学生通过对自己方案的调研、论证、答辩、实施和成果评价经历一次系统锻炼,在创新方面得到充分、长足的发展,帮助他们多出成果、出好成果,诸如论文、报告、专利等。
教师通过科学研究提高自身素质,把握学科前沿成果和学科发展动向,将科研经历和最新科研成果引入教学内容,让学生了解学科发展前沿,缩短了理论与实践的距离,激发了学生的学习兴趣。
2.3 开展各种形式的电子设计竞赛活动,充分激励和展示大学生创新能力
目前我们结合全国大学生电子设计竞赛、“挑战杯”大学生课外学术科技作品大赛,开展了院级的各种形式的电子设计竞赛活动,在二年级开展了电子电路仿真设计大赛,三年级开展了电子电路综合设计大赛,另有电子设计制作大赛等。
在已经参加的全国大学生电子设计大赛中,每次都取得重庆赛区的二、三等奖。在09年参加的全国“挑战杯”大学生课外学术科技作品大赛中取得重庆赛区的特等奖,并荣获全国二等奖的佳绩。
3 以电子科技协会为补充,激发学生的参与热情
学生社团是高校校园文化的重要载体,是高校第二课堂的重要组成部分。我院注重加强课堂教学与社团活动相结合,不断强化对学生社团的指导、服务和管理,充分发挥学生社团的作用,使学生社团在繁荣校园文化和推进学生素质教育的进程中发挥出更加突出的作用。
电子科技协会,作为电子信息工程专业学生的主要社会团体,目前已吸收电子专业大部分学生为会员。协会每周一次请专业教师给会员现场指导培训,对于大一新会员,主要是进行一些引导性的简单实验,如“桥式整流”,“LM317芯片调压”等系列实验,指导大二会员用34063芯片制作充电器、用34063芯片实现DC~DC直流电源转换、功率放大器的制作应用、multisim仿真软件的实践工程应用、仿真软件protels的应用、单片机编程软件keil的应用等。通过同学们亲自动手焊接电路板,既培养了他们电路板的焊接技术,又增加了他们对电子方面的学习兴趣,为以后学习专业课程和参加各种比赛打下了良好的基础。协会平时的科技活动和创新训练班的实践活动、创新项目紧密结合,改变传统的学习方式,以学生为中心,以老师为主导,上届带下届。注重梯队建设,深化理论基础,运用现代仿真手段,进行跳跃式学习即用什么学什么,培养他们自学能力。逐步实现自我约束、自我管理、自我教育,通过不同层次、不同内容的大学生科技创新活动,使不同学生在科技创新活动中找到了适合自己的位置,极大地激发了学生的参与热情。
4 以校企合作为保障,强化产学研相互渗透,紧密结合
作为地方普通高校,主要是以应用型人才培养为目标,而应用型人才培养离不开深入企业的生产实践活动,广泛的校企合作是培养应用型创新型人才的重要保障。校企合作不仅是人才培养的需要,更是建立国家创新体系的重要一环。企业承担着创新成果转化的重任,而实现成果转化的核心因素是高素质的人,高校恰恰是以创造和传播创新成果为己任,以人才培养为核心。校企合作是以共兴共荣为目标,企业先进的生产工艺和实践环境会给学生带来不仅会增强学生的感性认识,也是企业技术与管理难题会诊与攻关的难得机会,更是激发学生创新潜能的实战演练。
长期以来,学校坚持聘请企业技术人员担任兼职教授或外聘教师为学生进行讲座、指导实习和毕业设计;组织青年教师到企业定期参加实习、实训;组织教师参加或承担企业的科技开发,新产品试制,新技术、新工艺的推广或其他各类科研课题;组织学生在教师和企业技术人员的共同指导下,结合实习,结合社会实践,参加企业的技改或有关实际课题研究。这些措施,密切了校企合作,促进了产学研结合,也促进了学科专业建设和应用型人才培养模式改革。学校依托国虹数码集团、TCL集团、江陵仪器厂、衡山机械厂等企业,建立教学基地。并与江陵仪器厂、索特盐化、重庆移动万州公司成立研究所或进行项目合作。学生毕业设计到企业生产实践中“真刀真枪”进行,并在现场由学校和企业联合组织答辩,部分设计在生产实践中得到应用,为企业解决了一些技术难题,创造了一定的经济效益。
校企合作、产学研密切结合,锻炼和培养了师资队伍,形成了良好的科研促进教学的氛围。广大教师实践能力的提高,既提升了学校的科研水平,也促进了课堂教学质量的提高,使人才培养的特色更加鲜明。
5 结束语
本文以电子信息工程专业为例,研究了怎样构建科学合理的人才培养方案;如何开展并实施科技创新训练计划;如何开展科技社团活动,激发学生的参与热情;加强校企合作,强化产学研相互渗透,紧密结合。对于其他专业学生创新能力的培养都有着很好的借鉴作用。
参考文献:
[1] 童培君.创新教育应落实到独立课程[J].教育参考,2003,(6).