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在提高普通民办高校办学质量这一系统工程中,课程体系与课程内容的改革无疑是一个核心的问题。尤其是专业基础课的教学与课程平台的建设对于人才培养起着至关重要的作用。电子信息类的专业基础课程体系改革建设同样对其他专业课程体系改革有着重要的指导意义和应用价值。本文依据应用性本科院校人才培养的需求,针对电子信息类的四门专业基础课,从课程体系建设的角度对教学内容的优化,理论课程与工程应用相结合的具体方法进行了探讨和研究。《电路分析基础》、《信号与系统》、《模拟电子技术》和《数字电子技术》四门课程是电子信息类专业学生的重要专业基础课,具有理论性强、公式定理多、计算量大等特点。而这四门课程内容循序渐进,联系紧密,对后续课程的学习意义更是重大。同时着眼于民办普通高校“应用型、创新性”的人才培养目标;充分考虑其生源情况,坚持“因材施教、突出实践、个性发展”的方针;深入研究课程群之间的内在关联性;优化和精简教学内容;强调理论课堂引入仿真软件的教学手段;立体的、科学的开展电类专业基础课程体系的建设和改革。
二、建设和改革的指导思想
1.课程体系突出“综合化、应用性”人才培养目标结合民办普通高校的办学实际,强调学生素质和能力的培养,使学生在掌握基础理论、工程实践、运用现代化技术等方面得到全面锻炼,注重培养学生的工程应用意识,培养学生用综合与整体性眼光解决工程技术问题的能力,塑造具有高素质的“应用型、创新型”专门人才。
2.科学的、立体的专业基础课程体系建设要让专业基础课程体系的建设改革取得成效,必须是系统和科学的。一方面对课程理论内容进行优化整合,与时俱进,做好教材建设;其次,结合计算机仿真软件辅助教学,改善教学手段;另外,加强实践环节在教学中的地位,减少验证性实验,增加综合性实验,补充设计性实验。在课程体系建设中,以“掌握原理”为准则,贯穿“加强实践、提高兴趣、培养技能、积极创新”的理念。
3.注重专业基础课程间的内在联系体系内课程建设应尽量减少课程群中课程间的人为隔断,从课程体系的角度对授课内容进行整合;考虑课程之间的相互衔接,理顺课程间的相互关系,制定统一的教学大纲和实践计划表。
三、建设和改革的主要内容
1.课堂教学与工程应用的有机结合根据电子信息类四门专业基础课程的特点,结合三本院校生源的实际情况,突出“综合化、应用性”,将Matlab与《电路分析》和《信号与系统》;Multisim与《模拟电子技术》和《数字电子技术》有机结合起来。在理论课的教学中引入Matlab软件辅助分析电路问题让理论教学变得直观、易懂,是化解教学窘境的有效手段。通过Multisim仿真软件来绘制电路,观察电路的工作过程,让学生一看就懂,一听就会,突出重点的同时又解析了难点。利用仿真软件进行辅助教学,即降低了学生的学习门槛,又提高了其学习兴趣,对理论课程教学效果的改善是显而易见的。同时,对于应用性本科院校,将仿真软件引入课堂教学,还有更长远的意义。通过软件仿真,学生不仅对知识理解更深刻,掌握更牢固,应用更熟练,并进一步加强了理论联系实际的运用能力,缩短了传统课程与相关实用技术和科学技术发展前沿的距离;对学生的职业发展之路作了很好的铺垫。
2.优化整合,统一部署体系内课程建设不能孤立单干、各自为政;应减少课程群中课程间的人为隔断,从课程体系的角度对授课内容进行整合;考虑课程之间的相互衔接,理顺课程间的相互关系,制定统一的教学大纲和实践计划表。在教材建设上,削枝强干,注重基本理论和知识性,合理定位内容的广度和深度;弱化复杂推导和深度计算,突出概念和原理,强调其在实际工程电路中的分析与运用;注重揭示课程内容之间的内在联系和普遍规律,前呼后应,浑然一体,力求构建一个良好的教材体系。在实践教学环节,注重营造工程环境,加强集中实践课程建设;以综合性实验为载体,实行跨课程的基础理论应用训练的和技能训练。有助于学生对所学知识的宏观把握和深入理解,提升了学生分析问题、解决问题的能力。
独立学院经过十余年的发展,已经形成一批新的高等教育资源,在发展本科教育中发挥了重要的作用。但随着独立学院数量和规模的不断扩大,同质化现象日趋严重,人才培养、专业设置等方面的雷同和缺乏特色已成为制约独立学院发展的主要原因。教育部《独立学院设置与管理办法》等相关文件出台后,母体高校的“光环效应”逐渐减退,独立学院在专业设置、人才培养等方面遭遇到前所未有的挑战。为了更好地适应市场和社会需求,有效提高电子信息类专业工程应用能力,众多高校都在积极研究与探索。
模拟电子技术课程对于理解计算机硬件和通信原理方面的知识显得十分重要,为强化基础,培养合格的应用性人才,我们必须给予模拟电子技术课程的教学应有的重视。
2教学过程中存在的问题
模拟电子技术课程所涉及的理论、设计及分析方法具有很强的工程应用性和实用性,在学生的整个知识体系中占有相当的比例,对于培养学生的逻辑思维能力、工程实践能力、创新能力及后续课程的学习都十分重要。计算机类专业的模拟电子技术课程在教学实践中遇到的问题很多,主要有以下几个方面:
2.1学时少,内容多
为了突出专业课程的学习,很多学校的做法是压缩电路分析课程的学时数,甚至取消了电路分析课程。而模拟电子技术课程知识多且比较分散,它集高等数学、电磁学、物质结构理论和电路分析等知识于一体,该课程的学时数(含实验)一般在80学时以下,在如此紧张的时间内要完成该课程的教学工作,不仅老师感到困难,学生也有很吃力。
2.2学生认识不到位
很多学生错误地认为模拟电子技术课程应该是电子、机械类专业学生的专业课程,他们在专业学习中一般都有重视软件而轻视硬件的倾向,而且,学习模拟电子技术课程的成就感往往不及其他课程来得快和强烈,因此,就造成了学生的学习积极性不高。刚刚从中学过度到大学的学生,很多还没有找到适合本课程的学习方法,模拟电子技术主要以原理分析为主,而学生更多地相信精确的数值计算,他们往往认为只有经过严格的数学推算得出的结果才是可信的,当实际结果与严格的理论演算结果有出入时,他们难免会感到困惑。学生的认识不到位和思维方式上的差异,导致了计算机类专业中该课程的教学效果一直不太理想。
2.3课程教学本身存在问题
计算机专业的模拟电子技术课程的教学内容和方法完全套用电子、机械类专业的那一套,有些学校甚至完全由机电类专业的老师来教授该门课程。这些教学内容和方法在一定程度上与计算机类专业存在脱钩的现象,没有突出本专业的特色。近些年来,很多高校的计算机类专业的同仁们对本课程进行了一定的改革探索,并总结了许多值得借鉴的经验,但是,对于不同的学校和不同的学生,这些教学改革举措应该不尽相同,在具体的教学实践中,切忌“拿来主义”和生搬硬套。我们也对贺州学院的计算机类专业的模拟电子技术课程的教学做了一些研究和探索工作,实践表明这些工作有益于提高教学效果。
3教学改革的内容和措施
为了使模拟电子技术课程的教学更切合计算机类专业的实际,我们做了一定的探索以提高教学效果和应用型人才培养质量。
3.1教学内容的甄别与整合
模拟电子技术课程涉及的内容多且知识面广,为了提高学生的工程实践能力和创新能力,我们根据计算机类专业的特点,依据“必用、够用”的原则甄别和整合课程内容。受学时数的限制,计算机类专业一般无法系统开设电路分析等先导课程,但电路分析的基本原理和方法贯穿于模拟电子技术课程教学的全过程,因此,我们把电路分析课程的主干内容整合到模拟电子课程之中。在正式讲解模拟电子技术课程的内容之前,我们花4至6个学时重点讲解电路分析的基本原理及其应用,主要有KCL、KVL、叠加原理、戴维宁定理、诺顿定理及密勒定理。经过对多部国家级模拟电子技术教材的比较,我们选定康华光教授主编的《电子技术基础(模拟部分)》(第五版)作为我院计算机类专业的教材。该教材加强了基础理论,如加强了半导体的物理基础和电路的基本分析方法;同时也注意吸取国内外的先进技术,如加强了线性集成电路和数字集成电路(包括中、大规模集成电路)的原理和应用,新增了电子电路的计算机辅助分析等内容。该教材历经多次改版以紧跟当代电子技术的发展步伐,但我们不是全部讲解教材内容,依据“必用、够用”的原则甄选讲解内容,其他内容留作学生课外阅读,以开阔视野。经过讨论,我们将教材内容整合成半导体器件、放大电路基础、信号产生与处理三大部分,将直流稳压电源的内容作为任务驱动式教学内容。
(1)半导体器件部分简要介绍常用半导体二极管、三极管及场效应管的基本结构等基本知识,重点讲解它们的应用及经典电路的分析方法。
(2)放大电路基础部分重点分析三极管单管共射放大电路,包括静态工作点的设计及稳定措施、输入输出特性、电压增益计算、输入输出电阻等特性,然后介绍集成运算放大器的“虚短”和“虚断”等基本概念及集成运算放大电路的基本分析方法等知识。
(3)信号产生与处理部分重点介绍有源滤波电路和正弦波振荡电路,信号产生与处理部分知识是今后学习接口技术、理解芯片外围电路设计原理的基础,所以,不能简单地将这部分知识从模拟电子技术课程的内容中删掉。
3.2教学方法的改革与创新
我院计算机类专业的模拟电子技术课程一般安排在大二的第一个学期,由于课程内容多、难度大,而且相当多学生的前导课程知识掌握不牢,所以,他们在心理上产生一定的畏惧感,鉴于我院学生的实际情况,我们对模拟电子技术课程的教学实践做了一定的探索。
3.2.1理论教学灵活多变
课堂教学方法很多,常见的有讲授法、讨论法、直观演示法、练习法、读书指导法、任务驱动发、启发式教学法等,要生动有趣讲解好本课程的内容,往往要灵活应用多种教学方法才能取得预期效果。本文重点介绍启发式教学法和任务驱动法在模拟电子技术课程教学实践中的应用。
(1)启发式教学法。
课堂教学最忌讳的是老师一言堂,教师必须想办法活跃课堂气氛,启发式教学法是调动学生学习积极性,激发学生学习激情最有效的手段之一。这就要求教师在教学中根据教学内容的铺展由表及里循序渐进地不断引出问题,启迪学生去思考、分析问题,直到提出解决问题的方法或途径。比如,在讲解KCL时有学生对定律无法理解,教师就可以用水管中水流的特性做类比以启发学生的思维,然后借用中学电学中关于电流、电荷的知识来引出电荷在导线上不能积聚,从而得出任意时刻流进节点的电流之和必然等于流出节点的电流之和的结论。为了进一步巩固KCL相关知识,教师应该提出节点的相对概念,即电路中的节点既可以是一个电路分支的交叉点,也可以是任何一部分电路。这样扩大了节点的概念,学生自然就掌握了KCL的更广泛的应用。比如在讲到NPN和PNP型三极管时,发射极上的箭头标识的方向不同于集电极和基极上的电流方向,如果将三极管看作是一个节点,那么从宏观上就很容易得出放大电路中三极管三个极上的电流分配关系:Ie=Ib+Ic。有了宏观认识以后,再讲解三极管电流分配关系的微观解释就显得较为轻松。
(2)任务驱动法。
任务驱动式教学方法是一种建立在建构主义学习理论基础上的教学方法,它将传授知识为主的传统教学,转变为以解决问题、完成任务为主的多维互动式的教学。模拟电子技术课程的工程实践性比较强,因此,当学生具备一定模拟电子技术基础以后,教师就可以在课程的教学中使用任务驱动式教学法。比如,当学生学完二极管电路的分析方法以后,学生具备了二极管半波整流的知识,然后给他们布置新的任务:查阅资料,掌握常用全波整流电路的相关知识。很多学生通过网络和图书馆的资料掌握了桥式整流电路的结构特点和工作效率,在此基础上,我给他们演示一台卡式录音机的故障现象:单独用干电池供电时,录音机工作正常;单独用220伏交流电供电时,录音机不工作。然后拆开录音机,让学生观察电源部分电路的结构特点,最后给他们布置任务:画出录音机电源部分原理图,分析各部分电路的功能。采用任务驱动式教学法可以将教材中直流稳压电源部分知识的教学彻底转换为以学生为主体,这样,有利于培养学生的综合能力,提高他们解决实际问题的能力。
3.2.2理论与实验教学交叉融合
计算机类专业的学生大多计算机操作能力较强,因此,在模拟电子技术课程的教学中,我们引入了SPICE仿真软件。有了此类仿真软件,理论教学和实验教学的界线越来越模糊。在理论教学中可以先用仿真软件演示有关理论或电路的宏观外在表现,使抽象知识具体化。学生在用物理器件做实验前也可以先用仿真软件做一遍,这样可以提高实验效率,降低实验损耗。有了仿真软件,课堂上无法及时完成的实验,学生还可以在自己的电脑上完成。所以,利用仿真软件可以实现理论教学与实验教学的相互交融,当然,为了强化理论知识,突出学生工程实践能力的培养,我们在实践中坚持理论教学与实验教学必须是同一位老师的做法,这样,有利于老师掌握学生的学习动态,提高教学的针对性。
3.3多角化课程考核方式
课程考核是课程教学改革的重要方面,好的考核机制有利于提高学生的学习积极性、激发他们的学习兴趣。实践中,我们以专业知识和技能考核为主,兼顾学生德育和出勤率考查。课程考核项目包括出勤情况(占总分10%)、课堂表现(占总分20%)、平时作业(占总分20%)、期末测评(含理论笔试和技能测试,占总分50%)。按时出勤可以培养学生的集体主义观念和遵守纪律的习惯,也是课程教学得以正常进行的必要条件。笔者的做法是全勤记10分,缺席一次扣2分,缺席三次者给予警告,缺席五次取消该门课程考核资格。为巩固理论知识,适当加重对平时作业的考核是否必要的。笔者的做法是整个学期共布置、批改作业五次,每次4分,根据作业的质量分D、C、B、A四个档次,每个档次分别给为1分、2分、3分和4分。另外,为防止相互抄袭,限制作业必须按时完成,不得补交,一旦发现存在抄袭作业的情况,抄袭与被抄袭者双方本次作业都做零分处理。为活跃课堂气氛,激发学生的学习主动性,课堂表现考核显得十分重要。笔者的做法是主动回答问题者,正确的一次记2分,错误的不扣分;被点名回答问题,正确的计1分,错误的不扣分。期末测评包括试卷笔试和技能测试。笔试是学生对知识掌握情况的集中体现,占课程考核40%的比重,专业技能测试是考查学生实际动手能力的主要手段,占课程考核10%的比重。通过多角化课程考核方式改革,取得了令人满意的效果。学期课程的平均出勤率达到98%以上,学生的学习兴趣和主动性明显提高,课堂教学秩序良好,气氛活跃,学习效果明显提高。
关键词:微机原理与接口技术;教学方法;形象比喻法
1引言
随着我国微机事业的发展,目前微型机在我国工业过程控制、智能化仪器仪表、机电一体化、办公自动化等领域已得到迅速发展。许多现代通信设备都融合了当今最前沿的计算机技术,这就要求我们培养的通信类人才必须了解和掌握计算机在通信领域的应用技术。为培养综合性人才,我系将《微机原理与接口技术》作为电子信息类专业的主要课程,主要阐述微型计算机的基本组成结构和应用系统设计,以及汇编语言程序设计。通过本门课程的学习,学生可以获得微机软硬件方面的基本理论、基本知识和基本技能,从而培养学生工程应用能力,为深入学习计算机控制技术、智能仪器的设计打下良好基础。但是,在以往的教学中,学生普遍反映该课程“难”、“活”、“繁”,属于“困难课程”之一。从如何提高微机原理课程教学质量、增强教学效果,促使学生个性化发展等方面,谈谈在教学上的一些体验和认识。
2课堂教学
2.1明确教学内容,突出重点难点
《微机原理与接口技术》作为一门技术基础课,其中需要记忆的内容较多,而且比较抽象,不好理解,所以学生普遍反映难学,随着所学内容的增多,越学到后面越觉得乱,理不出个头绪来,更谈不上好好理解并加以应用了,经常是顾此失彼,穷于应付。我们认真地分析了学生所反映的问题,从本专业的特点、学生的素质及教材系统性出发,主要以8086/8088为主,从CPU的组成、内存单元的存储原理、寻址方式入手,讲述指令的组成及应用,实验部分强调基本接口电路的原理与编程及系统设计的基本方法。
在每一章节讲授之前,先指出重点和难点,重点部分精讲,要求学生全面掌握。例如:在讲8086/8088结构一节时,存储器地址分段是本章的重点和难点,讲课时应配以大量图表形式进行重点阐述并辅以例题和练习题加深理解,而关于计算机硬件和软件一节,学生在前修课程中已经学过,只是粗略复习一下即可。其他章节也采用类似的方法。这样,学生知道每一章节的重点、难点,学习有了目标,大大提高了学习效率,增加了学习本课程的积极性。
2.2有选择地运用多媒体教学,提高教学效果
课堂教学是教学过程的基础,也是教学过程的主体。课堂教学的效果决定了授课过程是否成功,决定了这门课程能否达到授课目的,也影响到学生的学习兴趣。为加强课堂教学的效果,教师可以采用边理论教学边进行演示实验的方法,使学生在轻松有趣的学习中掌握理论。例如,在讲解芯片引脚图和芯片的内部结构图时,可在课件中通过点击相应文字或按钮来控制这些图片的显示或隐藏,并在图片旁边显示文字说明或语音提示,从而增强图片的可读性;又如,汇编语言指令和数据寻址方式是课程的基础知识,可在课件中用动画效果来模拟原本无法看到的指令执行过程和数据流动方向。在此课程中,类似的情况还有很多,采用多媒体教学一方面可以加快教学速度,弥补教学时数的不足,另一方面图文并茂,动感演示,无疑会激起学生的学习兴趣,课后阅读时容易产生联想。
2.3利用形象比喻法,加深内容理解
本课程有一些概念比较抽象,学生初次接触时会觉得很难弄明白,例如:堆栈、存储单元、寄存器、各种寻址方式等等。在教学时,不妨把这些内容和现实中的事情联系起来,比如:在讲解堆栈“后进先出”工作方式时,可以将“堆栈”比喻成火车站,先到的火车排在最后,最后到的火车排在最前,出站时,后到的火车必须先走,先到的火车才能出发。又如,在讲存储器物理地址和逻辑地址时,可用学校的教室做比喻,每一个教室是一个存储单元,有且只有一个唯一的教室编号,而该教室又属于某一个教学楼,即存储器的段,在该段里通过偏移量找到该存储单元比喻成在该教学楼里找到该教室。类似的例子还有很多。实践证明,凡是比喻恰当的地方,学生就容易掌握,只要我们认真地去探索和联想,课本中许多枯燥、抽象的问题都能与生活中的事情联系起来,从而使它们变得生动形象,易于理解和接受了。
微机原理与接口实验是电子信息类专业学生今后从事系统设计、研究、开发和应用的一门重要实践课程,学习最终结果是要求学生具有开发嵌入式系统能力。要达到这样的目的,除了课堂讲授原理外,还要靠实践加深理解,要通过对一些典型软件、硬件进行设计,编写程序、调试,直到正常运行,才能让学生具有基本的微机开发能力。我们在实践环节上主要作了以下一些探索:
3.1注重实验的选择
在传统教学中,汇编语言的实验占用了大部分课时,而实际效果却并不理想。为此,在实践教学过程中让学生掌握汇编语言的调试过程即可。重点学习与输入输出相关的指令,并通过实验熟练掌握。中断和接口技术对于电信类学生而言,可在今后的实际中直接进行应用,因此在实践教学过程中需要有重点的学习。
3.2注重实验方法的运用
在实验课程中,适当采用逆向教学方式,例如在中断技术的教学中,可以让学生先做实验。在实验中,学生们只要将电路按规定连接好,并输入预先编好的程序即可。然后再在课堂教学中在对实验的原理和实验中出现的问题进行讲解和分析,学生参与共同讨论。由于学生通过实验已经建立起感性认识,因而在理论学习上就容易理解和接受了。
4结束语
从我系学生的平时反映及成绩来看,本文所提倡的教学方法收到了良好的效果。通过对“微机原理与接口技术”课程教学方法的探讨,我们深刻地认识到只有通过教学改革才能提高教学质量,才能培养出能尽快适应社会的应用型人才。我们只要坚持不懈地努力下去,不断总结,相信一定可以取得较满意的效果。
参考文献
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[3]何乃淇,屈莉莉,邝小磊.《微机原理与应用》课程改革与实践环节教学探索[J].中山大学学报论丛,2004,(5).
1独立学院电子类专业实践教学现状分析
实践教学是以培养学生实践动手能力、创新能力、项目实践能力、团队合作能力为中心理念,通过对实践性课程进行知识的掌握—基本技能培训—项目研究和实践—学科竞赛锻炼—创新精神的培养等阶段,促使学生达到知识、技能与素质协调发展的教学活动。美国电子类专业的实践性课程教学模式具有多元性和广泛的开放性,其教学计划中的电子类专业实践性课程的学时数占总学时数的42%-46%,是美国高等教育的亮点,称为“多元开放型”教学模式;英国电子类专业实践课程教学模式是以国家电子技能职业资格来推动的,形成以电子技能实践、培训和考证为特色的“资格推动型”实践性课程教学模式;加拿大电子类专业实践性课程教学模式则把对学生自我实践学习能力和自我评价能力的培养与专项电子技能作为确定实践教学模块或单元的依据,称为“能力基础型”实践课程教学模式。
在国内,电子类专业教学模式主要有这些形式,“211”教学模式:前2年主要是理论基础知识和专业基础知识的学习,到第三学年开始,由专业指导教师对电子类专业的学生进行专项电子基本技能训练,第四学年主要是专业指导教师带领学生做毕业设计等。“3+1”实践性课程教学模式:是让学生有3年的时间进行理论知识学习、专业基础知识学习和基本的实践训练,然后通过最后一年的毕业设计,来提高学生的实践应用能力。基本上都是按照电子类专业的专业设置、实践性课程设置体系及管理模式来进行的。因此,独立学院电子类专业现行的教学模式大多是照搬母体高校的教学模式。但由于独立学院的学生在生源上一般都是三本,其理论研究能力和自觉学习能力与母体高校的学生有一定差距,何况独立学院的办学指导思想和人才培养规格与母体高校是有区别的,所以照搬母体高校的实践教学模式并不适合独立学院人才的培养,有必要探寻适合独立学院自身办学指导思想的教学模式。
2独立学院电子类专业实践教学改革的意义
电子类专业是典型的工科专业,所培养学生的就业目标即为电子类产品的研发、技术支持、销售等与电子技术密不可分的领域,随着高校的规模化扩招及国家经济的快速增长,对高校毕业生的创新能力的要求也越来越高,电子类专业更是首当其冲。电子类专业学生除了要具有扎实的理论知识之外,还要有很高的实践动手能力和创新能力,而这些能力的培养离不开各个层次的实验教学,因此,实验教学的地位也越来越重要。探索实践教学改革的新途径,使学生在形式活泼、趣味性强、有意义、有成就感的创新实践教学活动中掌握并运用原来感觉枯燥的理论和实验,在创新实践活动中体验成功的快乐,培养学生创新设计能力和实践动手能力,以激发学生学习的热情和项目实践、项目开发、项目研究的能力。结合社会需求和学生实际情况,探索并总结适合独立学院电子类专业应用型、复合型、创新型人才培养的实践教学模式,为独立学院电子类专业人才培养提供新思路和新方法。
3独立学院电子类专业实践教学改革的内容
根据专业人才培养的需要,可将独立学院电子类专业的实践教学内容分成三个部分,即实验课程教学、课程教学实习、毕业论文设计和毕业实习。在整个教学过程中,坚持基础理论、专业知识与专业技能教学相结合,突出专业核心能力和综合能力培养,强调素质教育的原则,使学生具有解决实际问题的能力和良好的专业素质
3.1实验课程教学改革
电子类专业实验课程教学包括电路分析基础、模拟电子技术、柱子电子技术、高频电子线路、微机原理及应用、单片机原理及应用、电子测量技术与仪器等课程的实验。在实验中,通过教师演示和学生自己动手,提高学生学习理论课程的积极性和学习效果。学生通过理论联系实际,巩固基础理论知识,学会基本的实验方法,实验课程教学显得尤为重要。实验课程教学要始终以培养学生实践能力和创新能力为中心,构建验证性、综合性、设计性实验比例合理的实验体系,除了压缩淘汰陈旧的实验内容外,还要减少验证性实验的比例,提高综合性实验和创新性实验的数量和质量。
3.2课程教学实习
电子类专业的课程教学实习包括焊接技能训练、万用表的装配与使用、计算机安装和维修、收音机的装配与调试、彩色电视机电路调测和维修、印刷电路板设计等项目。这一环节一般采用集中学习的形式,在相应课程的理论教学中间或结束后进行,是基础的实践教学环节。学院要以创新人才培养为目标,切实推进实践教学实习课程改革,通过基础技能的实训,使学生掌握从事电子产品设计生产所必需的焊接、安装、调试和检测等技能。另外,还要加强学生计算机应用能力的培养,要求学生掌握与专业相关的应用软件,并以此为工具,为专业服务,如用计算机分析实验数据,编写一些实用程序等。
3.3毕业论文设计和毕业实习
毕业论文设计和毕业实习是综合专业技能训练阶段,通过这一环节进一步培养学生综合应用所学知识的能力,完成就业前的职业技能综合训练,是实践教学的高级阶段,也是学生实践技能培养中最重要的阶段。学院要按照实际工作岗位的任务、职责和能力的原则来确定该学生的实习计划,教师应对学生毕业实习、毕业设计的课题方向、难度和工作量做出评估,主动协调学生与企业的关系,促进毕业设计的顺利完成。鼓励学生在生产实践中寻找课题,允许他们自由选择指导老师,自行制订方案和挑选合作者,包括有关业务联系、业务洽谈、设备选购、人力组织等,使学生具有走向社会、融入社会、处理好方方面面关系的能力,提高学生就业能力。
4独立学院电子类专业实践教学改革的措施
4.1转变实践教学理念
独立学院管理人员要转变观念,进一步重视实践教学,重视实践教学人才。实践教学不能停留在对理论课程重点、难点知识的验证上,而是要在培养学生实践动手能力,独立运用课本知识解决实际问题能力,进而培养学生创新意识、创新能力等方面下大工夫。特别是像电子专业这类纯工科专业,学生的动手能力、创新能力直接影响着其毕业后的就业问题,而解决好学生的就业问题,培养出符合国家、社会需要的高层次人才正是教育的本质所在。因此无论是独立学院管理人员还是普通教师,都要树立实践教学和理论教学同等重要,教学和科研同样重要的理念,都应该把更多的精力放在学生动手能力和创新能力的培养上。
4.2加强实验室和实习基地建设
实验室和实习基地建设是提高实践教学质量的基本保障,是提高学生动手能力和创新能力,增强学生专业技能的基础平台。独立学院要整合有效资源,建好电工电子技术实验室、通讯实验室、电子测量实验室等专业实验室,通过合理选择仪器设备和科学的管理,开出实用的实验项目,使他们发挥最大的效能。同时,选择专业对口、有一定规模、迫切需要电子专业技术人员的企事业单位进行合作,建立校内外实习基地。与地方政府共建电子设计公共技术平台,借助政府的资金和技术,为学生提供培训和实践的机会,为学生提供广阔的实践教学平台。
4.3加强学生素质拓展教育
学院加大力度开展素质拓展教育,充分利用第二课堂,鼓励学生参加社团活动,指导学生参加大学生创新性实验计划项目和科技创新项目的研究。开展形式多样的院级科技竞赛活动,选拔和指导学生参加省级和国家级电子设计大赛、机械设计大赛、程序设计大赛和数模竞赛等科技竞赛,提高学生专业兴趣,增强学生的创新意识和创新能力,全面提高学生综合素质。鼓励学生参加各类专业技术培训,考取从业资格证书,提高学生就业竞争力。
[关键词]网络选题 系统结构 管理员子系统 教师子系统 学生子系统
[文献标识码]A
一、毕业设计网络选题系统设计意义
电子类毕业设计就是培养学生的创新实践能力,本科生的培养也将围绕着一主题来进行研究。鉴于我院是师范大学的历史背景,且相对于专业学校电子类专业教师主持的应用项目较少的特点,有必要在毕业论文/设计题目的选定上进行改革,丰富电子信息类专业毕业论文/设计题目的出题渠道,将原来的仅仅由电子信息类专业教师的自由出题改变为多种渠道和方法,并通过小组统一筛选优选,严格把关。我们开通网络选题的最大目的也就是为了实现学生网络直接选报毕业设计题目,加强师生的交流,方便了毕业设计工作的顺利开展。
二、毕业设计网络选题系统设计总体框架
我们充分的比较了各种方案后,以及考虑到学生和老师的开发与使用便捷,本研发团队最终确定了用ASP+ACCESS技术为框架,结合了数据库开发该系统,系统总体框架如图1所示。
该系统共有三个系统,分别为:管理系统、教师系统以及学生系统。使用时用户需从同一登录界面中进行登录。系统通过验证后,对该登录者相应的加密UID,系统将根据后台数据库信息自动给予用户相应的权限,区分登录者的身份,然后进入相应的系统界面。
图1”电子类毕业设计网络选题系统结构框图
三、毕业设计网络选题系统设计系统实现
在系统进行登录认证,如图2所示,登录后,系统将进行登录身份验证,并判别用户的身份,再将相应的权限作为变量传递给每种不同用户的界面。在图3中,将展示教师管理系统中后台管理系统功能说明图。
该系统设计包括了应用数据库设计、用户管理页面设计和应用服务器设计。应用数据库设计是根据ACCESS数据库服务器上;用户登录及管理界面主要是基于万维网服务器上;应用服务器和万维网服务器软件可以共用同一物理服务器。
在用户管理登录后,系统需要进行相应的身份判决,以此来确定不同的用户并进行相应的操作,实现不同的功能。该系统的操作流程如图3所示。
图4:电子类毕业设计网络选题系统操作流程图
为了保证毕业论文选题工作的顺利开展,在整个论文选题的过程中,针对我院电子信息的专业特点,我们开发的网络毕业选题系统。具体的管理运行方式作了以下八点重要的优化:
1.修改了管理的路径。将原来的路径admin_index.asp改为了gldl_index.asp,并通过session值验证用户是否登录,如未登录则出现登录提示,防止他人利用登录路径修改选题,加强了系统安全性。
2.根据各位教师的要求,对论文默认设置做了相应修改:
①每个选题可选人数均设为1人,用户不可修改;
②新添加的题目均默认为“未审核”,只有管理员有审核的权利;
③每个论文题目不能完全相同;
④管理员可以根据实际需要修改每位老师出题上限N值;
⑤每位学生不能重复选题,否则提示出错;
⑥设置了选题的基本要求、基本目的和基本内容限制字数。
3.对数据库进行了修改。原来的数据库仅为一个表,题目内容和用户信息均放在一起,这样,每添加一个选题用户的信息就会被复制一次,显得数据累赘。优化后的数据库分了两个表,分别为用户信息表和题目内容表,并在用户信息表中设置了权限,分为管理员和普通用户。
4.在原基础上增加了删除选题、用户修改资料、添加或删除用户的功能。
5.对添加选题的页面进行了优化。原系统中每添加一次题目用户就要输入一次自己的信息,比较烦琐,而且一旦输错了“指导老师”则再也无法修改(只显示本用户添加的题目)。修改后的页面利用登录时传递用户名的session进行判断,默认新选题为此用户添加,在首页显示时直接调用信息表中此用户的信息,使操作变得简单。
6.修改选题的页面针对不同用户进行了设置,普通用户只能修改选题的基本信息,无权修改选题的“是否审核”内容,只有管理员有审核权限。
7.管理功能的优化。针对不同权限,用户在登录后的功能各不相同:普通用户在管理主页只能查看、修改或删除自己已添加的论文题目,并能添加新的题目;相对管理员而言,除了能查看所有用户添加的论文并修改、删除外,还能添加或删除普通用户和和管理员。
8.数据加密。利用MD5技术(16位)对用户密码进行加密后储存,防止他人窃用,加强了数据安全性。
总体上,优化后的上系统已满足老师和管理员管理的大部份要求,操作比更简单也更方便。
四、总结
论文毕业网络选题设计的教学改革是在教学改革和实践能力培养方面的一个创新。网络选题系统做到了公开效果,杜绝了不同教师出同一题目的现象,也保证了论文的质量。该系统更加有利的增强了指导教师与学生之间的沟通与交流。让学生能够在最短的时间内清楚的知道设计课题的要求及目的,顺利的完成毕业设计。
基金项目:广西壮族自治区新世纪教改工程“十一五”第四批立项一般资助项目(项目编号:2008B035);
[参考文献]
[1]周翟和,刘建业等.电子类毕业设计实现方法探讨[J].电气电子教学学报,2009年02月:116-118;
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关键词:电子类专业;Matlab;主干课程
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2013)22-0032-03
基于《Matlab电路与系统实践》课程尝试了融合电子类专业主干课程的教学改革,将Matlab作为加深对专业知识理解的工具和沟通各专业课程的桥梁。在教学内容上对基础知识教学与主干课程应用教学、理论教学与实践教学、课堂教学与课外自学进行了合理安排;在教学手段上做出了一系列探索,有效的提高了Matlab课程教学的质量,培养了学生对专业知识融会贯通、综合应用的能力。本文提出的以应用型课程融合专业主干课程的思想对理工类专业教学体系及课程建设具有参考意义。
一、主干课程融合的需求与Matlab教学的定位
随着信息技术的不断发展,对电子类专业人才的需求越来越大,要求也越来越高。适应我国IT行业实际需要,作为从事光电功能材料、光电子元器件、新产品的研究、开发和管理工作的创新性人才,电子专业学生所需掌握的专业主干课程的知识涵盖了电子应用系统的诸多领域。如何将这些内容有效的进行串接和融合,使学生能牢固掌握专业知识,并将其应用于实践之中,是电子类专业课程体系建设面临的实际需求。近年来,Matlab凭借其强大的计算能力和良好的交互环境,在电子类专业诸多主干课程领域内均有着广泛的应用。在电子材料方向的研究可使用其完成材料特性的计算,如S.Kim等使用Matlab计算了应变遂穿声子晶体的能带结构;在电子器件方向的研究可使用其完成器件的建模,如G.V.Angelov等基于Matlab实现了MOSFET器件的EKV模型;在应用系统方向的研究可使用其进行系统的分析和设计,如J.J.D’Azzo等对使用Matlab完成线性控制系统的设计给出了详细论述。Matlab对电子类专业学习和科研作用巨大,但相应的教学工作却显得较为滞后。传统Matlab教学要么是仅对某一具体的课程或知识点做简单应用,要么是脱离专业背景做纯粹软件工具学习。按照这两种思路组织的教学难以在电子类专业课程体系中拥有独立的地位。考虑到对电子类专业主干课程融合的要求和现有Matlab教学的困难,我们对电子科学与技术专业(专业代码080606,电子信息类专业的典型代表)开设了《Matlab电路与系统实践》课程。将Matlab定位为融合各专业课程(不限于电路与系统)的桥梁。在课程中对Matlab在电子材料、电子器件、电子电路、电子系统等各方向的应用做出探讨,加深学生对主干课程知识的理解,并培养其融会贯通、综合应用的能力。
二、融合专业主干课程的Matlab教学探索
在以Matlab为平台融合电子类专业主干课程的教学过程中,对教学内容和教学方法进行了探索和拓展,并取得了良好的教学效果。其中的一些心得体会列出如下,供相应的教学科研参考。
1.教学内容的安排。一方面,作为在科学研究及工程应用各领域都有着广泛应用的工具,Matlab涵盖的内容很广;但另一方面,能安排的教学学时又是有限的。因此教学内容的选择就十分关键。为此,我们从以下三个方面出发做出安排:①基本方法教学和专业方向应用教学的分配。为融合专业主干课程,Matlab基本方法集中的以“Matlab语言基础”和“Simulink仿真技术”两章的形式出现,其余章节内容按电子类专业知识脉络体系展开,如表一所示:
从表一可以看出,除去基本原理的讲授外,大部分章节的内容和电子类专业的主干课程相对应,在授课中结合相应课程的主体知识点设置Matlab实例和分析。这种内容安排方式使学生体会Matlab与该课程知识领域的联系,解决了传统教学中Matlab工具讲授与专业主干课程脱节的问题,并为学生今后在该领域开展科研应用打下基础。②理论教学和实践教学的分配。对Matlab基本方法和专业主干课程应用这两个主体内容的讲授,在以实践为主导的基础上,适当补充相应理论知识,保证学生既能将学到的知识投入应用,又能具有一定的理解深度。如在第四章“Simulink仿真技术”对Simulink这一Matlab基本方法做讲解的过程中,以Simulink仿真算法选择和仿真参数配置为切入点,展开介绍Simulink的工作原理,使学生深入理解其仿真过程,确保仿真的正确性。③课堂教学和课外自学的分配。受教学方案总课时数的限制,本门课程只有36个学时。在有限的时间内完成Matlab基础知识和其在电子类专业主干课程应用的讲授,必需向课堂外要时间,把部分内容安排在课外,依靠学生自学。考虑到课堂外的自学对学生学习的主动性和自觉性要求较高,在内容上做了以下两类知识的安排。一类是提高性知识,是在课堂讲授内容上的进一步发展。为方便学生自学,以课件的形式给出这些内容的讲解,并做到比课堂讲授内容的课件更加详细。如,第二章“Matlab语言基础”中布置了一个“查阅并总结Matlab与其他电子设计工具结合使用的文献资料”的习题。通过这种方式,一方面达到了掌握知识的目的,另一方面也培养了学生的文献查阅和分析的能力。
2.教学手段的探索。为达到良好的教学效果,在教学手段上也做出了相应的探索,列举如下:①理清知识脉络,向学生展示并强调本课程与电子类专业主干课程的联系、本课程内各章节之间的联系、以及每章内各知识点之间的联系。将这些联系作为经纬线,串接起讲授内容。学生在理解了知识点之间的内在逻辑关系后,纲举目张,加深了对专业主干课程的理解。②重视课堂实例的演示,让学生理解实践训练的重要性。相较于自学等其他教学方式,课堂教学对学生的影响最为深刻。因此,在课堂上安排了大量的演示实例,通过现场演示,加深学生对应实践技巧的感性认识。整个课程的36个课堂教学学时中,总共提供了基于电子类各主干课程的54个可运行的实例,所有实例均给出了Matlab代码或Simulink仿真模型,方便学生在课堂演示外自行验证和体会。③探索新的习题讲授方式,激发学生学习兴趣。传统的习题讲授,往往是教师直接给出标准答案,学生的参与度较低。为激发学生兴趣、提高课堂外的学习质量,在习题作业方面做出了探索。一方面,在内容上将一些扩展性的知识以习题的形式安排(已在“教学内容的安排”中讨论);另一方面,在习题的讲授上,引导学生积极参与。具体而言,在习题批阅中,挑选完成情况优秀和具有普遍代表性的两类样本。讲授习题时,不是单纯给出标准答案,而是对这两种样本进行分析。通过这种新方法的实践,学生的积极性被成功调动,课程上建立了良性竞争的氛围,作业质量大为提高。④拓展教学反馈途径,激发学生沟通热情。教学反馈是教学中不可或缺的环节,通过它能了解学生对教学内容的掌握,并据此对教学方法做出调整,以保证良好的教学效果。但教学反馈又是教学中的难点,往往难以得到良好的落实。为破解这一难题,我们从拓展教学反馈途径和激发学生沟通热情这两方面做出了探索。缺乏反馈途径是直接约束教学反馈的瓶颈。为拓展教学反馈途径,构建了多个与学生交流的平台。首先在课堂上,鼓励学生对教学内容和方法提出意见和建议,这种面对面的交流方式最为直接;其次,通过电话、电子邮件等通讯手段,和学生进行课下沟通,对具体学术内容和个体问题进行讨论。学生缺乏沟通热情往往是教学反馈效率不高的另一个重要原因。为调动学生的积极性,尝试对教学反馈给出一定的激励。一方面在制度上鼓励交流,对良好的交流沟通,给出一定的平时成绩;另一方面,教师也积极投入,充分利用反馈渠道。通过一系列步骤,激发了学生的热情,提高了反馈的效率。本课程网站也得到了学生和学校的认可,在首届武汉大学“课程中心”优秀网站评选中获得了二等奖。
三、教学效果
通过上述探索,《Matlab电路与系统实践》课程取得了良好的教学效果。在最近一轮的包括“教学态度”、“教学内容”、“教学方式”、“教学管理”、“教学效果”等内容的武汉大学课堂教学质量评价中,学生对课程给出了较高的评价,课程综合评分达到了97.39(100满分)。除了对课程本身的评价外,更值得关心的是学生在学习了这门课程后能否加深对主干课程知识的理解并将其融合到实践应用之中。通过调查,我们欣喜的发现,不少学生已经在电子专业各主干方向的科研工作中将Matlab作为一项重要工具来使用。例如,2011级硕士生邓雄彰将Matlab选做其对纳米碳基器件进行器件建模的工具;电子科技系EDA实验室将Matlab确定为其FPGA电路设计的算法验证平台;2008级本科生田彩霞在Matlab上展开毕业论文,设计和分析闪电信号定位系统。从以上举例中可看出,Matlab在电子材料、电子器件、电子电路、电子系统等电子类专业主干课程领域均得到了应用,践行了设立这一课程的初衷,达到了课程定位的要求。
参考文献:
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【关键词】“成就式”教学模式 成就感 电子类专业
笔者通过近几年的调研与观察发现,电子类专业学生对本专业“厌学”现象比较普遍,且有逐年递增的趋势。部分学生的专业知识学习过程是“被动”学习,学习态度也极不认真,没有钻研精神;部分学生虽然会“主动”学习,学习态度认真刻苦,但其对自己未来的专业职业前途感到迷茫且没有自信。文章就产生这些心理状态的原因进行了分析,提出了“成就式”教学模式,以期激发学生对专业学习的兴趣及对专业知识的好奇心。以“数字电子钟逻辑电路”为例
一、设计思路
数字电子钟是一种日常生活中学生常接触的一种电子产品,人们使用的比较频繁,把数字电子钟作为练习项目,容易调动学生的学习积极性。数字电子钟利用数字电路来显示时、分、秒的计时装置,它具有显示直观、走时准确、无机械传动装置等优点,因而比传统的机械钟更实用,得到广泛应用。
二、学情分析
(一)学生已经熟悉了数字电子钟的电路组成图以及具备了石英晶体振荡器和分频器组成的秒脉冲发生器的工作原理。
(二)学生熟练校时电路;清零装置;六十进制的秒、分计数器及二十四进制的时计数器;以及秒、分、时的译码显示部分等的应用与安装。
三、教学目标
(一)知识目标
1.会用中小规模集成电路设计一台能显示时、分、秒的数字电子钟。2.掌握秒、分为00――59 六十进制计数器,时为00――23 二十四进制计数器使3.掌握由晶体振荡电路产生1Hz的标准脉冲信号使用方法。
(二)能力目标
培养学生动手能力,可手动校准。只要将开关置于校准位置,即可对分别对分、时进行手动脉冲输入校准或连续脉冲校准调整。
四、项目教学过程
(一)第一阶段:确定项目
确定项目的课题是该专业课程的关键知识模块,并且能体现课程的重、难点。以完成该课程的教学任务及学生掌握一定的技能为目标。
1.主项目:数字电子钟逻辑电路
2.子项目:(1)1Hz标准脉冲电路;(2)(单次脉冲,连续脉冲电路;(3)秒、分、时计数电路;(4)译码、显示电路;(5)整点报时电路
(二)第二阶段:项目的准备:
1.项目计划准备:教师要公布教学计划及项目任务,并负责辅导学生解惑答疑,有需要时要对任务进行示范;学生要根据自身特点选择项目任务。2.实施计划准备:教师负责人员分配,分成小组,每组6-7人,确定一名组长,并负责一个子项目的任务;学生的任务成员分工、任务分解、查阅资料、搜集数据、研究学习方法。3.知识技能准备:教师要与学生一起学习数字电路结构框图设计方法,学生要积极配合。
(三)第三阶段:项目的实施
1.振荡电路的设计与制作;本振荡器由集成电路定时器555与RC组成的多谐振荡器,1MHz的振荡器经6次10分频得到1Hz的标准脉冲,供时钟计数器使用,学生自行完成电路连接,R为可调电阻,微调R1可以调出1MHz。
2.分频电路的设计与制作:先对时钟信号进行14级分级,选用CD4060,然后再进行二级分频,二级分频器可采用中规模集成电器74Ls390就得到1Hz的时钟信号。有学生完成电路的连接。
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作者简介:
关键词:地方;本科院校;开放实验室;管理
中图分类号:TM1-4 文献标识码:B 收稿日期:2016-01-20
1.前言
实验教学是高等学校教学体系的重要组成部分,它对学生科学精神和创新思维的培养以及实际动手能力的提高都起着重要的作用。利用开放实验室的契机,充分整合与创造性地应用实验教学资源,可以提高地方本科院校电子类专业教师的实验教学能力,丰富实验教学内容,拓展实验领域,降低成本和风险。
通过开放实验室,建立新型的实验管理模式,可以充分发挥地方本科学校电子类专业实验室资源,为更多的学生提供可靠、安全和经济的实验项目,为地方本科院校电子类专业“知识、能力、素质”三位一体应用型人才培养提供优质、高效、丰富的实践教学环境。
2.实验室全面开放的具体步骤
(1)开放模式。实验室应该根据其性质不同,在开放时间、空间以及实验内容方面有所侧重:基础实验室采取半开放时间,实验内容、项目相对固定;创新实验室条件允许时在时间、空间以及实验内容上全面开放。
(2)开放的具体内容。①原则上对于电路、模电、数电、高频等基础课教学实验室,全面实现时间上及部分内容上的开放。内容开放主要包括:第一,保留部分必开的实验教学项目,可占该实验课程总学时的20%~50%。第二,增加并改造一批综合性实验项目,每学期开学根据学生人数列出足够的综合性实验项目供学生选择,综合性实验项目占该实验课程总学时的30%~50%。第三,适当增加具有设计新颖性和创新性且由学生自主选题的实验项目,给学生留有一定的时间和学时空间,占该实验课程总学时的20%~30%。②专业实验室定期向学生一定数量的综合性、设计性的项目供学生选择,项目以各级电子设计竞赛题目、分解指导教师的科研课题为主,逐步锻炼学生掌握电子电路设计方法、电路故障检测方法、工程应用方法,以提高学生分析问题和解决问题的能力。③以“挑战杯”“科技文化周”活动为依托,引导、鼓励学生开展创新实验。创新实验项目以团队形式进行,参与学生不限年级,可自由组合;开放实验室时可结合实际条件, 安排实验场地和教师指导,培养学生的创新思维和团结协作精神,并通过高低年级学生的传帮带机制创新技术成果。④开发虚拟实验系统,遇到一些高成本、高消耗、大型或综合训练以及现有实验实训条件不足或学生自主开展实验与创新训练等情况时,采用虚拟实验,可以使学生获得大型和综合训练经验。
(3)开放实验项目课时分配。①电子电路综合实验,开设时间为第三学期。本课程中学生要求修读2项第一级实验项目(必修);要求修读1项第二级实验项目和1项第二级或第三级实验项目。②电子电路综合实验,开设时间为第四学期。本课程中学生要求修读2项第一级实验项目、1项第二级实验项目和1项第二级或第三级实验项目。③电子电路综合实验,开设时间为第五学期。本课程中学生要求修读1项第二级实验项目、1项第三级实验项目和1项第三级或第四级实验项目。
(4)管理模式及运行机制。①学生管理。在开放实验中重点突出学生的自主性。从方案设计、操作、实验结果的分析处理方面最大限度地发挥学生的作用,扩大学生独立思考、操作、分析的空间,充分调动学生的学习积极性和自主性。 ②成绩管理。第一,对于验证性实验成绩的评定,以学生的预习报告、实验报告和实验操作为评分依据。第二,对于综合性、设计性、创新型实验,以实验成果(包括实物、论文或实验报告)和指导教师评价或通过答辩的形式进行评价,作为学生成绩和学分的评定依据。③实验室人员管理。实验指导教师负责开放实验项目的建设与更新,负责指定开放实验项目的开题、过程指导、实物验收与答辩、成绩评定等全过程,并负责选取开放实验优秀项目,推荐参加各种比赛和申报评奖。
开放实验教学将逐渐成为实验教学的主流, 地方本科院校电子类专业要不断探索开放实验教学模式,深化实验教学内容改革,利用现代技术,探索实验管理方法,结合学校实际,走出一条实验室开放高效运行的新途径。
参考文献:
摘 要:在研究可供计算机与电子类专业学生随身携带的系列便携式实验教学设备的基础上,探讨一种新型的自主实验教学模式。介绍研发该系列设备的基本设想、便携式EDA实验板的设计以及该模式的理念与内容,在有限的资源下为学生提供充足的实验条件,营造良好的学习与课外科技创新氛围,并有效缓解实验场地、设备等资源不足的矛盾。
关键词:自主实验教学模式;计算机与电子类专业便携式实验设备;案例开发;考核评价体系
作者简介:徐成,男,博导,教授,研究方向为嵌入式系统。
1 研究背景
作为计算机与电子类专业教学体系的重要组成部分,实验教学在整个教学过程中是至关重要、不可缺少的环节[1],学生综合素质的提高及创新能力的培养更离不开实验教学[2]。近年来,国内外各高校高度重视实验教学,不断增加资金与师资力量的投入,推行实验教学改革,以提高教学质量。国外高校的计算机与电子类专业已实行“开放式”实验教学:实验室的场地、时间及设备全面开放,提供充分的条件,培养学生的个性与素质。而国内各高校的计算机与电子类专业近年也在不同程度上进行了实验教学改革,“开放性”、“设计性”、“综合性”等概念被引入,减少验证性实验,增加设计综合性实验的改革方式已被大家所公认。
当今计算机与电子技术的进步在给各行各业带来方便的同时也促进了实践教学的改革,其中集成电路的飞速发展使得实验设备的便携化与普及化成为可能且形成趋势。而传统的计算机实验教学已不能满足时代的要求,如何进行改革,加强学生的动手能力,成为教师共同探讨的话题[3]。基于上述原因,我们从实验教学设备的研制到实验案例开发,以及教材编写直至实验教学模式进行了全面改革,研究并探索出一种适合计算机与电子类专业的自主实验教学模式。
2 自主实验教学模式理念
自主实验教学模式,是指紧跟新技术自制系列便携式实验设备,并配备给学生人手一台,在此基础上学生可“自主”安排实验的内容、时间、空间,教师则集中管理、答疑和考核。
该模式通过研制供计算机与电子类专业学生可随身携带的系列便携式实验教学设备,实现实验设备的低成本、便携化和普及化,满足学生人手一台,将该专业学生系列硬件实验的传统实验环节延伸到学生宿舍等实验室之外的普通场所,改观了资源短缺的矛盾,为学生提供充足的实验条件,并使各层次学生在课余时间不受地点限制,充分利用实验设备,自主思考,主动参与,营造好的学习与课外科技创新氛围,以获取较好的实验教学效果。该模式以案例开发为驱动,精编涵盖认知型、设计型和综合型实验的指导教材,并以学生为主体,鼓励学生在实验内容上进行自主创新,而不局限于实验教材。该模式以教师为主导,集中管理,建立合理的评价体系,避免传统实验中过分关注实验报告和出勤率而造成学生不注重实验过程的单一考核方式,注重实验过程中学生的自主性、知识运用能力与探索思考能力,并从知识、能力和素质三方面对学生进行全面考核评价。
自主实验教学模式坚持的是以教师为主导,学生为主体,利用可供计算机与电子类专业学生可随身随带的系列便携式实验教学设备,让学生在时间、空间、内容等方面进行自主性实验与学习的教学理念。
3 自主实验教学模式研究内容
自主实验教学模式研究的内容包括研制可供计算机与电子类专业学生随身携带的系列便携式实验教学设备、设定硬件类课程体系、开发案例、编写实验教材、组织管理实验教学活动以及建立科学合理的考核评价体系。
3.1 自制便携式实验设备
目前,计算机与电子类专业实验教学存在一些问题与不足,内容如下。
1) 实验设备成本高,限于资金问题,只能满足多个学生共用一实验平台,并且只能在指定时间到指定实验室进行实验,无法实现开放与自主实验教学。
2) 现有同类教学设备没能很好针对我们计算机专业特定课程的教学需求而设计,系统复杂、冗余功能较多,使入门学生产生畏惧,对硬件学习缺乏信心。
3) 实验平台所用技术相对落后,需要多种附加配件,缺乏便携性,使学生实验的时间、地点和相关环境受到了限制。
基于以上问题,开发设计系列硬件类便携式实验设备,是加快教学改革步伐的关键。在自主实验教学模式的理念下,通过研究相关新技术,我们完成了研制便携式实验设备的方案设计与论证,并对其具体实施及完善。预计自制的系列硬件类实验设备有便携式EDA实验平台、便携式单片机开发板、便携式ARM开发板等,使主要硬件实验设备实现便携化和普及化,为自主实验教学提供硬件环境,推进自主实验教学模式的研究与探索。
目前,我们已研制出便携式EDA实验平台并投入实验教学。该平台可用于数字电路与逻辑设计实验、计算机组成原理实验、数字集成电路设计基础实验、USB串并通信实验、基于IP核的数字系统设计、CPU设计等实验课程。其资源布局和实物图分别如图1和图2所示。该平台集成当前新技术,其下载、通信与供电仅需一条UBS线,保持与时俱进的科技活力,方便笔记本电脑用户随时随地使用;平台小巧轻便,面积比2张银行卡还要小(约为12×8cm2),便于随身携带;平台操作简单、实用,成本低,可满足学生人手一台的需求,打破了传统EDA实验箱体积大,成本高,需购买配套电源线、下载线及通信转接卡,无法满足学生人手一台的格局,为学生学习数字逻辑、计算机组成原理、集成电路设计等系列硬件类课程提供了充分的实验条件,为实验教学改革增添了新的篇章。
图1 便携式EDA实验平台资源布局图 图2 便携式EDA实验平台实物图
3.2 计算机与电子类专业自主教学模式下的硬件类课程体系设置
目前,国内不同高校计算机与电子类专业硬件实验教学体系及内容各不相同。有的将实验贯穿于理论课程中;有的为主干课程的实验内容单列实验课;还有的是将基础实验与理论课程同步开设,另增设侧重于设计型、综合型、研究与探索型实验内容的综合与创新实验课程[4]。随着教学改革的推进,以“加强基础训练、注重能力培养、强调素质提高、突出创新意识”为基准和原则[5],从满足社会的需要,培养具备足够动手实践能力的学生出发,我们结合研制的系列硬件类便携式实验平台的技术特点,综合考虑该专业硬件类课程间的衔接等问题,重新构建了“理论教学的‘精讲多练’(基础)实验教学的‘做中学’(提高)创新工程设计训练(综合运用)”这种适合计算机与电子类专业硬件类课程教学的三级实验体系。
理论教学设置了相应的“课程实验”,学生利用仿真软件以及人手一台的针对不同硬件课程的自制便携式实验平台,学习基本专业软件的应用,搭建基本概念模型,达到理解基本概念,促进理论学习的目的。实验课程则在实验教师的指导下,进一步强化训练,系统学习实验技能与技巧,培养学生的综合实验技能。其中“做中学”是指学生充分利用人手一台的便携实验平台,在实践中摸索学习,进而启发创造思维的过程。工程设计训练是利用最新的平台和工具进行实际工程设计训练,注重专业知识的融合,诱导并培养学生的创新意识。
要实现自主实验教学模式这一目标,不仅要实现教育理念的转变,还要将最新的计算机知识带到课程体系中[6]。该专业的硬件类实验内容涉及数字逻辑、计算机组成原理、集成电路设计、单片机、接口技术、嵌入式系统应用等,不同课程配备不同种类的便携式实验平台。其中数字逻辑、计算机组成原理是该专业必修的硬件基础核心课程,设置了相应的课程实验、实验课程以及工程训练,其他硬件类课程则设置相应的课程实验,所有课程学完后有一综合设计训练,可综合运用所有硬件知识。
以上体系设置与内容安排使硬件类课程教学具有鲜明的层次性,实现了基础、提高与创新的教学目标,使实践教学递进化推进,培养的学生能满足社会需求。
3.3 针对自制便携式设备的案例开发
开发高品质的实验案例是实验教学有效开展的基础,一个设计型、综合型和研究型实验案例的开发具备两个要素:可操作性和创新性。基于此,我们在自制便携式实验平台的基础上,结合专业课程的特点,从设计性、综合性实验出发,组织学生参与开发适用于计算机与电子类专业实验教学的案例,激发学生的自主创新能力,引导学生迅速入门并顺利开展实验教学活动。
目前,我们已组织了部分具有创新精神的学生,对正处于试验阶段的便携式EDA实验平台进行案例开发。同时引入案例开发的其他有效途径,如将优秀毕业设计、优秀大学生创新训练项目、学科竞赛作品转化为案例,鼓励优秀学生自选题目,并将其转化为教学案例等。在我院2008-200年上学期的嵌入式系统应用课程中,学生所获全国嵌入式系统竞赛一等奖的作品“互动视窗”、学生的自选课题塔吊遥控器等,作为案例被引入课程教学中,有利于激发学生的学习自主性。
3.4 自主实验教学活动的组织开展
自主实验教学活动的内容包括实验教材的编写、实验过程、实验答疑及实验考核,并可延伸至创新训练项目与学科竞赛等活动。教师组织学生以所开发的实验案例为题材,编写涵盖认知型、设计型和综合型实验的适合计算机与电子类专业的硬件实验教材,以提高实验项目的综合性、应用性和探索性。实验的开展过程中,学生人手一台实验设备,实验内容、时间及空间可由其“自主”安排,实现随时、随地实验,教师则组织集中答疑,及时帮助学生解除疑惑,了解学生的实验自主性与思考问题的过程。学生完成实验后,撰写相应的实验报告,提交并参与实验检查、考核或答问,最后教师通过实验答疑环节中学生的表现、实验报告及考核问答过程,对学生的实验进行综合评价。
在便携式实验设备基础上,我们进行的一系列自主实验教学活动,探讨在案例教学方式下如何引导学生自主创新学习,激发学生的兴趣与潜力,以及在自主开放实验环境下如何引导学生进行创新性项目的开展,培养学生的创新思维与实践能力的新教学理念。同时实现对传统实验教学内容的扩展,即通过自主实验教学来引导部分优秀学生参加创新项目训练及学科竞赛,激发学生的潜能,培养学生解决实际问题的能力,提高综合素质。
3.5 自主实验教学模式下的考核评价体系
考核评价体系是自主实验教学的重要研究部分,前面做得再好,落实不到位,只能让少数学生受益而不能达到预期效果。引导、鼓励能对想学的自觉学生发挥作用,但很多学生仍缺乏主动性,惰性思想较重。而考核应在提高学生的创新能力上发挥积极的导向作用[7],因此如何落实实验教学各环节,如何监督到位、检查到位是一个重点研究内容,工作开展如下。
1) 在自主实验教学模式下,对学生日常实验活动开展调查,分析在实验教学活动开展过程中学生、教师所扮演的不同角色,组织教师和学生分别对实验教学的各个环节进行讨论,参考计算机与电子类专业的实验教学大纲,探讨在学生自主实验、教师集中管理的新模式下如何制定实验考核评价方案。
2) 通过针对性较强的教学案例的引导和自主实验教学活动的开展,从实验开展、答疑及考核问答等各个实验环节对学生的自主性和将知识运用于实践的能力进行综合评价,避免传统实验以实验报告和出
勤为主的单一考核方式,有利于培养学生解决实际问题的能力。
3) 研制一个人人过关的硬件语言应用的考核系统,为研究并建立自主实验教学模式下的综合考核评价体系增添砝码。
针对自主实验教学模式建立合理的评价体系,注重实验过程中学生是否正确运用基础知识及学生的探索思考能力,我们从知识、能力和素质三个方面对学生的自主实验进行全面的考核评价,尽可能以科学合理的考核评价体系考核学生的自主实验,从而最大化挖掘其潜能。
4 总结与展望
湖南大学信息科学与工程学院计算机与电子类专业实验教学改革与创新取得了佳绩:实验载体“便携式通用数字逻辑设计与EDA综合实验板”申请了国家专利,硬件课程计算机系统组成与系统结构2009年成为国家精品课程;硬件实验室“湖南大学信息技术实验室”2006年获湖南省普通高校实践教学示范实验室建设资格,2009通过合格验收并得到评估专家的一致好评。
实验教学改革尽管有了好的开端,但仍有很大的提升空间。除实验教学外,创新训练、学科竞赛、毕业论文等环节的作用亦不可忽略。该自主实验教学模式将传统实验环节延伸到实验室之外的普通场所,改善了学习条件和氛围,促进了实验教学改革、创新训练及学科竞赛活动的开展,有利于培养学生的创新思维与实践能力,将推广应用于我院的计算机科学与技术、通信工程、电子及人工智能等其他一级学科的专业。
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Research on Self-determination Experiment Teaching Mode in Computer and Electronics Specialty
XU Cheng, LI Renfa, ZENG Juanli, FANG Kaiqing
(Information Science and Engineering Institute, Hunan University, Changsha 410082, China)
【论文关键词】 电工电子 仿真 实验室建设
【论文摘要】电工电子类实验是职业中学电工电子类专业课程的重要组成部分,教学的质量高低在很大程度上取决于专业课演示实验和学生分组实验的实际开出率。由于电子技术的飞速发展,学校在实验设备的配备上很难跟得上实验教学的要求。在这种情况下,如何寻找实验教学的突破口,直接影响了实验教学任务能否顺利完成。通过教学实践和探索,发现利用虚拟仿真软件可以很好地解决这个问题。
电工电子类实验是职业中学电工电子类专业课程的重要组成部分,教学的质量高低在很大程度上取决于专业课演示实验和学生分组实验的实际开出率。本文以中等职业教育电工电子实验在教学中的作用为基础、结合目前中等职业教育电工电子类实验课开出率的现状和原因分析,以及仿真实验在实验教学中的优势等方面,探讨利用仿真软件组建电工电子仿真实验室的可行性和实用性。
一、实验课对教学的重要性
教师的演示实验对学生起着潜移默化的直接示范作用,为学生学习电子技术概念和规律提供了直观的环境,通过指导学生观察和分析实验现象,使学生获得直观的感性认识,从而更好地理解和掌握电子概念和规律。成功的演示实验可以引起学生浓厚的学习兴趣,而学生的分组实验是最具体的,需要学生开动脑筋,动手操作,比用其他方法更能有效地激发学生的学习兴趣,更有利于学生观察现象,并从中发现问题而获取知识,更能加深学生对知识的理解和掌握。所以,加强实验教学是学习电工电子技术,推行职业教育,掌握技能的重要措施。
二、实验教学现状及主要原因分析
现实中,总有很多实际情况影响教师演示实验和学生分组实验的开出率,从而直接影响了教学效果。究其原因主要还是因为学校已有实验设备陈旧落后,或者数量跟不上学生规模的发展,使分组实验难以组织和进行。学校经费不足,对损耗损坏的仪器设备无力及时补充。实验设备管理有难度,仪器设备人为损坏或学生操作失误损坏多。
三、中等职业教育电子类专业实验课程简介
1.电工基础实验:常用电工仪器仪表的使用 、晶体管简易测量等。
2.数字电子技术实验:基本逻辑门电路、组合逻辑电路等。
3.模拟电路实验:电子仪器实验、晶体管的简易测试、整流、滤波和稳压、单级交流放大器、稳压电源制作等。
4.高频电子技术实验: 通频带展宽电路、LC振荡器 、调幅与检波系统 、非线性波形变换、调频与鉴频系统、FM 接收机组装等。
5.电子设计自动化实验:1位全加器输入设计 、多路选择器设计 、8位硬件加法器设计、7段数码显示译码器设计等。
6.C语言程序设计实验:C语言程序的运行环境和运行、C语言程序 、数据类型、输入与输出、综合程序设计等。
7.电子组装工艺与设备实验:波形合成法测频率、信号发生器的使用、频率特性测试仪的使用、元器件的识别与测量、检测等。
8.单片机原理与接口技术实验:清零程序 、MCS—51实验系统的使用、数据传送程序 、数据排序实验等。
9.电子CAD实验:PROTEL99软件的安装、基本操作、原理图编辑入门、原理图设计、元件库编辑 、印制电路板的编辑、PCB元件库编辑、电路仿真等。
四、仿真软件功能简介
根据上述电子类专业实验课程内容选择仿真软件。
1.电子仿真软件Multisim。它有十分丰富的电子元器件库,可供用户调用组建仿真电路进行实验;它提供18种基本分析方法,可供用户对电子电路进行各种性能分析;它还有多达17台虚拟仪器仪表和一个实时测量探针,可以满足一般电子电路的测试和实验。较新的版本NI Multisim10软件则不仅仅局限于电子电路的虚拟仿真,其在虚拟仪器、单片机仿真等技术方面都有更多的创新和提高。功能相当强大,能胜任各种电子电路的分析和仿真实验。
2.Proteus的ISIS。是一款Labcenter出品的电路分析实物仿真系统,可仿真各种电路和IC,并支持单片机,元件库齐全,使用方便,是不可多得的专业的单片机软件仿真系统。该软件的特点是可全部满足单片机软件仿真系统的标准,并在同类产品中具有明显的优势。具有模拟电路仿真、数字电路仿真、单片机及其外围电路组成的系统的仿真、RS-232动态仿真、C调试器、SPI调试器、键盘和LCD系统仿真的功能;有各种虚拟仪器,如示波器、逻辑分析仪、信号发生器等。该软件功能极其强大,可满足学校C语言程序设计实验和单片机实验教学仿真要求。
3.FX-TRN-BEG-C是三菱公司新推出的中文版PLC教学软件,是一个能提供各种控制要求、仿真运行各种控制程序的教学平台。它利用3D虚拟空间设计,模拟出各种真实场景,操作简单、效果明显。例如,交通信号灯控制、正反转控制、分拣和分配线控制、舞台装置控制、升降机控制等等,每一个场景都惟妙惟肖。学生可以在任何一个场景中按照控制要求进行编程,绘出梯形图,并对PLC进行仿真运行操作,观察运行结果是否符合设计要求,完全能胜任中等职业教育PLC实验教学要求。
五、仿真实验在实验教学中的优势
1.弥补了实验经费不足的缺陷
传统电工电子类专业实验需要有仪器设备和元器件的支持。有些实训器材价格昂贵,如单片机实训箱、PLC实训装置,有些实验耗材大,有些实验设备易损坏等等,都制约着学校实验项目和数量的开出。在这种情况下,仿真电子实验实训很好地弥补了因实验器材和经费不足造成的这种遗憾。而且,仿真实验一般不用考虑仪器的更新换代,只需通过软件的升级就能保证仿真设备的先进性。一些因需要价格昂贵或特殊设备而无法开展的实验,也可以通过仿真轻易实现。 2.投入少,几乎无损耗的实验过程,维护成本低
传统的电工电子实验中,如果因为人为原因或者别的因素造成短路或电压过高、仪器档位选择错误等,都很容易烧毁元器件,甚至烧毁贵重仪器。使用仿真技术可以从根本上避免实际仪器价钱高、易损坏、维护难的问题。甚至即使是人为地大幅度增大电源电压、人为选择错误量程,都不用担心仪器会损坏,把对仪器设备的投入转化成计算机软硬件的投入,把仪器设备的维护转变成对计算机软硬件的维护,极大地减少了投入成本和维护成本。更不用担心学生在实验过程中会触电造成人身安全事故。这些都是传统电工电子类实验不可能做到的。
3.丰富的测量仪器和元器件库
除了常规实验常用的万用表、双通道示波器、函数信号发生器、扫频仪等,还有逻辑分析仪、逻辑转换仪、失真分析仪、频谱分析仪、网络分析仪等。克服一般学校仪器品种、数量不足的问题。元器件库,包括基本元件、半导体器件、运算放大器、TTL和CMOS数字电路等,并且用户可以通过元件仿真编辑器自行创建或修改所需元件模型,还可以进行元件模型的扩充和更新。更重要的是不再需要购买实际元件,极大地减低了实验成本。
4.有利于学生开展探索性研究性实验
传统的电工电子实验教学,由于实验条件的局限性,实验老师在课前会把本节课所需的仪器设备和元器件准备好,然后学生按照实验的要求和步骤进行实验,这样的实验,学生很少有自我发挥的机会,这也不符合目前以学生为主体的教育理念。在仿真实验中,实验成本下降了,仪器仪表和元器件的选择范围扩大了,更利于以学生为主体,开展一些设计研究性实验和探索性实验,更有利于培养学生的创新能力。
六、结论
随着计算机技术的飞速发展,一般的电工电子实验都可以通过计算机辅助分析和仿真技术来完成。计算机仿真在实验教学中的应用,越来越体现出它相对于传统电工电子实验的优势。通过教学实践证明,用仿真软件进行实验教学是可行的,结合了目前计算机仿真最新技术组建而成的电子仿真实验室,为电工电子专业教学创设了良好的平台,能极大地激发学生的学习兴趣,完全可满足电工电子技术课程多层次实验教学的需要,使学生的创新、创造能力得到全面的锻炼和发挥,满足现代仿真教学的需要。
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摘要:全国大学生电子设计竞赛作为全国范围的面向大学生的群众性科技活动,在培养学生动手能力和综合素质方面发挥了极为重要的作用。文章通过对往届全国大学生电子设计赛题分析、归类,阐述了传统高职实践教学普遍存在内容陈旧,形式呆板,方法单一;共性训练及个性培养的突出问题;针对上述问题,文章提出了建立分层次实训教学模式、重视学生创新能力培养的高职电子类专业实践教学改革具体措施。
关键词:电子赛;高职;实践教学;改革
全国大学生电子设计竞赛作为全国范围的面向大学生的群众性科技活动,在培养学生动手能力和综合素质方面发挥了极为重要的作用。我院分别于05年、07年、09年和11年连续四届参加了全国大学生电子设计竞赛,并于09年获得了全国专科组二等奖、11年江西赛区三等奖的较好成绩。通过竞赛,培养了学生查阅资料能力、自学能力、分析问题与解决问题的能力、综合设计与调试能力、科技论文写作能力;培养了学生理论联系实际的工作作风、团结协作的精神和创新意识。同时,竞赛也对高职电子类专业实践教学也提出了更高的要求。
一、历届全国大学生电子设计竞赛赛题分析
综观前几届全国大学生电子设计竞赛的赛题,大致可以归纳为以下5大类:
(一)电源类:简易数控直流电源(第一届),直流稳压电源(第三届),数控恒流源(第七届),三相正弦波变频电源(第七届),开关电源模块并联供电系统(11年);
(二)信号源类:实用信号源的设计和制作(第二届),波形发生器(第五届),电压控制LC振荡器(第六届),正弦信号发生器(第七届),谐振放大器(11年);
(三)无线通信类:实用低频功率放大器(第二届),简易无线电遥控系统(第二届),调幅广播收音机(第三届),短波调频接收机(第四届),宽带放大器(第六届),单工无线呼叫系统(第七届);
(四)仪器仪表类:简易电阻、电容和电感测试仪(第二届),简易数字频率计(第三届),频率特性测试仪(第四届),数字式工频有效值多用表(第四届),简易数字存储示波器(第五届),低频数字式相位测量仪(第六届),集成运放测试仪(第七届),简易频谱分析仪(第七届),简易自动电阻测试仪(11年);
(五)数据采集与控制类:多路数据采集系统(第一届),水温控制系统(第三届),数字化语音存储与回放系统(第四届),自动往返电动小汽车(第五届),悬挂运动控制系统(第七届),帆板控制系统(11年),波形采集存储与回放系统(11年)。
试题的特点是:实用性强、综合性强、技术水平含量较高、发挥空间较大。
所涉及的电子类专业的课程有:低频电路、高频电路、数字电路、微机原理、电子测量、单片机、传感技术等。
实践性教学环节有:电子线路实训、微机原理实训、单片机实训、综合实训、生产实习等。
可选用的器件有:晶体管、集成电路、大规模集成电路、可编程逻辑器件等。
可以采用的设计手段:传统的,也可以采用现代电子设计工具,如Pspice辅助分析、ISP在系统可编程和EDA技术等。
不难看出,电子设计竞赛的试题既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。
二、传统的实训教学普遍存在的突出问题
目前,大多数高职院校仍然采用或部分采用传统的大学实训教学模式,该模式已无法适应竞赛和社会发展的需求,主要存在以下两方面的突出问题。
(一)内容陈旧,形式呆板,方法单一。
在传统的电子类专业实训教学[1]中,一般是根据基础理论的进程分电路基础实训、电子技术实训和专业课程实训等几个层次进行的,这种层次符合人的认知过程。但在每个层次的实验内容及实训方法上所存在的内容陈旧、形式呆板、方法单一的问题与当今对人才培养的要求却极不适应,尤其在知识更新愈来愈快的今天,培养学生猎取知识的能力,显得更加重要。因此,如何在实训课学习中处理好理论课与实训课的关系是需要进一步研究解决的问题。
(二)共性训练及个性培养。
在传统的实训中由于内容陈旧和方法的单一,在教学中,着重的是达到某一实训目的的共性训练,而没有时间、空间和条件加强对学生的个性培养。创新需要个性,在实训教学中在共性训练的同时,加强个性培养,就需要在实训的内容,方法和形式上进行改革,提供的实训平台就要具备分层次可操作的特点,在空间和时间上就不能是封闭的,而应是开放的。
三、高职电子类专业实践教学改革具体措施
综上所述可以看出,高职电子类专业实践教学在课程体系和教学内容上应破陈出新,应突出学生工程实践能力和创新能力的特点,使学生的知识和能力达到电子设计竞赛的水平和现代信息产业发展的需要。
近三年,我院电子系在专业实践教学课程体系、教学内容等方面进行了以下改革,并取得了良好效果。
(一)建立分层次实训教学模式[3]。
建立分层次的现代实训教学模式,即:基础实训,创新实训,综合实训。
1.基础实训:实训内容依据教学大纲要求预先设计好,只要求学生按照已知的方法和步骤进行操作即可,这种实训方式在基础训练阶段是必不可少的。目的是加深学生对电子技术基本理论的理解,提高学生对基础实验的兴趣。
2.创新实训:实训内容为基础课、专业课中各单元电路的设计及小系统设计,电路由学生自行安装与测试。采用积木式、模块化结构,将设计的单元电路组合成小系统电路,完成应用电路系统的设计。旨在培养学生学习的主动性和积极性,培养学生电子器件基本应用电路的安装与测试及各种电子电路设计、装调与测试的能力,培养学生理论联系实际的能力与书写设计性实训报告的能力。
3.综合实训:实训内容包括电子类专业的信号获取、检测、控制、传输与处理等应用性较强的综合设计性实训。采用中大规模集成电路、专用集成电路与可编程逻辑器件。目的是培养学生进行高频、低频、数字电路、传感器和单片机等进行综合设计、装调与测试的能力,强调各种设计方案的实现与创造性思维能力的发挥,鼓励创新与突破,要求学生自拟设计方案并自行设计电路,应用新技术、新器件,书写综合性实训报告,可2-3人1组。目的是培养学生创新设计能力、团结协作精神及新技术、新器件应用的能力。
(二)重视学生创新能力培养[5]。
1.因材施教,鼓励创新,培养拔尖人才。
在创新实训和综合实训等实践教学环节中,对有创新设计思想,能力较强的优秀学生,可以免做普通实训的内容,安排难度较大的实训课题或学生自定课题,要求他们自拟设计方案,实训室提供所需的特殊器件。对实训课题完成较好的学生可以免考,并给予较高的成绩。
2.建立有效的激励机制。
学校设立“学生创新设计基金”,制定奖励政策。“创新设计基金”主要资助运用新思想,新技术,新器件的电子设计与制作的课题,学生每年可以申请;鼓励学生进行课外科技活动,将课外科技活动取得的成果与综合测评挂钩。
3.成立电子科技活动小组。
电子科技活动小组主要由课外科技活动积极分子和优秀学生干部组成。活动小组所需的仪器设备由系实训室资助,由学生管理。他们利用课余、节假日时间到社区、学校和“三下乡”到农村义务为群众、师生和农民修理家电,充分运用自己所学的知识为社会服务,在能力得到进一步提高的同时,也得到了社会的高度评价。
四、结束语
高职教育在我国起步较晚,经过了近几年的快速发展,取得了一些成果,但在实践教学方面还有很多课题要做,如何将全国电子设计竞赛给予我们的启示,带到实践教学改革中去,使高职教育在体系、方法和手段上进一步完善和提高,做到质和量的和谐统一,是一件长期而艰巨的系统性任务。
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关键词 CDIO理念;电子类专业;课程设计
中图分类号:G642 文献标识码:B
文章编号:1671-489X(2016)10-0092-03
为提高人才培养质量和就业竞争力,很多高校采取一些措施来进行教学改革。对于电子类专业的教学改革之一就是通过加大教学实践环节的比重来培养学生的实践能力和创新能力,而课程设计作为其中重要的一个实践环节,它要求注重学生综合运用知识能力的培养。然而,传统的课程设计由于存在许多问题,严重制约了学生能力的培养,因此,对其改革势在必行。
1 传统课程设计存在的弊端
时间安排不合理 传统的课程设计一般安排在该课程结束之后的两个星期内,要求学生完成某个课题的设计任务。由于课程结束之后的时间已接近于期末考试时间,学生一方面要准备考试,另一方面要进行课程设计,为了保证期末考试取得好的成绩,很多学生对待课程设计的态度不是积极主动,而是为了获得成绩来进行课程设计。因此,通过这种被动式的学习方式来达到学生能力的培养几乎是不可能的。
此外,有的学校为了不让期末考试影响到学生的课程设计,甚至将课程设计安排在期末考试完之后再进行。这种方式看似更加合理,但由于考完之后,许多参与课程设计的学生看到其他学生都离校了,难免回家心切,导致无法安心完成设计任务。
指导教师单一 有些高校电子类专业开设的课程设计中,有数字电子技术、模拟电子技术和单片机原理及应用等课程设计,这些课程设计分别由该课程的任课教师承担。对于数字电子技术和模拟电子技术的课程设计,虽然与其他课程之间的联系较少,但是如果从培养高质量人才的角度出发,课程设计不能只有一个仿真结果,而应做出实物。因此,这样一个课程设计就涉及多门课程,仅由该门课程的任课教师承担,难以做到对学生的全面指导。
对于单片机原理及应用这样一门综合性课程设计来说,是一个很好的锻炼学生硬件设计、软件设计、团队合作等能力的平台。如果单片机原理及应用课程设计既要仿真,又要将元器件焊接在电路板上,除本课程知识之外,还可能涉及电路理论、数字电子技术、模拟电子技术、传感器原理、自动控制原理、Keil C、Proteus等课程的知识。因此,仅由单一的该课程任课教师来承担课程设计,显然不能对学生进行很好的指导。
设计题目简单 考虑到学生要在两个星期内完成课程设计,为了使学生能顺利完成设计任务,指导教师只能提供一些简单的、容易完成的设计题目。这种简单的课程设计题目虽然要求学生做成实物,但是由于时间关系,大多数学生只能进行仿真,即使做出实物,也可能调试不出正确的结果。此外,为了激发学生的学习热情,允许学生根据个人的兴趣爱好自选设计题目,但是在短时间内即使基础很好的学生也难以完成相对难的课题。因此,学生顺利完成课程设计的条件并不是让学生设计一个简单课题就能实现的,更重要的是一个简单的课程设计不能很好地促进学生能力的培养。
缺乏团队精神 有些学校要求课程设计一人一题,这种方式不仅有利于培养学生独立解决问题的能力,而且可以避免学生之间相互抄袭的问题,然而这并不利于学生团队合作精神的培养。实际上,学生在大学学习阶段,要求通过同学之间的合作来共同解决某个问题的教学环节几乎没有,像平时的课堂作业、课程实验、毕业论文或毕业设计、产品组装、毕业实习、生产见习等实践环节几乎都要求学生独立完成,因此,学生独立解决问题能力的培养得到很好的锻炼。然而,在今后的实际工作中,学生常常要依赖于团队的力量才能解决问题。如果学生在大学期间的团队能力能得到相应的培养,那么学生将更能胜任今后的工作。所以,为了培养学生的团队合作精神,可以通过课程设计这一环节来实现。
考核方式的唯一性 目前,一些高校考核课程设计的方式仍然只根据学生的课程设计报告书来进行评定,这种只重结果忽略过程的考核方式很难体现公平性,因为仅凭结果很难判断学生是抄袭的还是自己设计的。如果能够增加一些考核环节,特别是像答辩这样的考核方式,不仅能够判断学生是否抄袭,而且能锻炼学生的语言表达能力和临场应变能力。可以说,如果学生在大学期间不主动去参与一些社团活动,仅通过日常教学,通过上台进行语言表达能力锻炼的机会是非常有限的。因此,课程设计中有必要引入答辩这种考核方式。
2 CDIO工程教育模式
目前,CDIO(Conceive-Design-Implement-Operate)工程教育模式得到国内外许多高校的认可。这一模式旨在通过加强学生工程实践训练来培养学生的各种能力,它体现了现代工程师对工业产品从构思、设计、实现到运行的全过程所必须具备的基本能力[1-2]。由于CDIO工程教育模式解决了当今高校应如何培养适应现代企业所需的工程人才问题,因此,国内许多学者也开始开展有关CDIO工程教育模式的研究,特别是将CDIO理念引入各学科专业的各教学环节的改革已成为当前教学改革研究的一个热点[3-5]。
鉴于电子类专业传统的课程设计对人才培养存在诸多问题,基于CDIO理念来进行改革,成为解决这些问题的有益探索。
3 基于CDIO理念改革电子类专业课程设计的措施
修改教学大纲与计划,合理安排课程设计时间 CDIO工程教育模式的标准之一就是根据需求分析来制定教学大纲[2]。为了让学生有充足的时间完成一个高质量的课程设计,将教学大纲和教学计划的课程设计时间安排在该课程结束后的下一个学期的第一周到第十六周:第一到第三周确定课程设计题目以及下达任务书;第四到第九周完成硬件设计及制版;第十到第十四周完成软件设计及软硬件调试;第十五到第十六周撰写课程设计报告书。对于数字电子技术和模拟电子技术的课程设计,由于不需要软件设计,因此第四到第十四周用于完成硬件设计、制版及硬件调试。
提高指导教师的能力,不同任课教师共同指导 CDIO工程教育模式其中的一个标准是加强教师的CDIO能力,这种能力包括教师个人自身能力、团队合作能力、建造产品和系统的能力[2]。目前,国内很多高校注重教师的科研成果,而许多高水平的科研成果都需要深入理论研究,这就导致高校教师重理论而轻实践,以致CDIO能力不强。为使教师能很好地指导学生,需要加强教师的CDIO能力。同时,由于一个课程设计涉及多门课程的知识,采用多门课程的任课教师共同指导,要比单一的一门课程任课教师指导效果更好。
实现选题途径多样化,确保设计题目难易并存 为了从一开始就激发学生的兴趣,首先要使课程设计题目丰富多彩。因此,课程设计的题目可以是各种来源,包括教师自拟题目和学生自选题目。学生自选题目可以来源于学生自拟题目、大学生科研项目、大学生研究性学习和创新性实验计划项目、教师科研项目和电子设计大赛题目。对于教师自拟的题目,需要全体指导教师共同来拟定,并且说明题目的难易程度,以便于学生进行选择。对于学生自选题目,由相应的指导教师和学生共同商定来确定题目的可行性。
制订合理的实施方案,培养学生团队合作精神 为了发挥学生各自的长处,根据题目的难易程度,每一个题目由3~4名学生组成,每个学生根据自身的特点分别负责不同的任务,这些任务具体包括查找资料、确定设计方案、硬件设计、制版、软件设计、撰写课程设计报告书。由于不同的学生负责不同的任务,只有每位学生完成了自己的任务才能完成整个课程设计,这种既分工又合作的方式不仅能够培养学生的责任心,而且有利于培养学生的合作能力。为确保学生得到良好的指导,如果某个课程设计涉及某门课程的知识,那么就分配一个担任该门课程的任课教师作为其中的一位指导教师。在整个设计过程中,虽然学生可以向指导教师请教一些专业问题,但是每个环节都必须由学生自己去完成,因此,学生必须经历从设计到制作的实践过程。这种设计制作实践也是CDIO工程教育模式中的一个标准[2]。
利用多形式考核方式,实现公平公正考核学生 CDIO工程教育模式将CDIO能力评价作为其中的一个标准,它是对学生个体在CDIO教学方法中获得成效的具体衡量[2]。为了公平公正评价学生,课程设计成绩由四部分组成:平时成绩、实物制作成绩、课程设计报告书成绩和答辩成绩。
1)平时成绩是反映学生在课程设计过程中工作态度、个人能力和完成情况等方面的一个评价,由指导教师分别对所指导的学生进行打分,然后计算每位学生所得的平均分,以平均分作为学生的平时成绩。这部分成绩占整个课程设计成绩的30%。
2)实物制作成绩打分由所有指导教师中硬件制作方面的教师负责,主要从实物制作的外观和功能两个方面评价学生。这部分成绩也是取所有教师评价结果的平均分,占整个成绩的20%。
3)课程设计报告书成绩由一位教师负责所有报告书的成绩评定,主要对学生的写作水平和格式是否规范等方面进行评价。这部分成绩占整个成绩的20%。
4)答辩成绩由所有指导教师分成多个答辩小组,每个答辩小组给每位学生进行打分,每位学生所得分数为其答辩成绩。这部分成绩占整个成绩的30%。为保证答辩成绩评定的公平,学生不能安排在其指导教师所在的答辩小组。
4 结语
为使高校培养的人才符合当今社会发展需求,需要改革传统的教学环节以促进学生实践能力的培养。课程设计作为高校电子类专业中一个重要的实践教学环节,目前一些高校还存在时间安排不合理、指导教师单一、设计题目简单、学生团队精神培养不足以及考核方式不公平合理等问题。本文针对上述问题,提出基于CDIO理念的电子类专业课程设计改革措施,取得了很好的实践效果。
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论文摘 要 :《电工基础》是中等职业学校电子类专业基础电学理论课程。学生学习时普遍感到抽象难懂,枯燥无味,教师感到难教,教学效果差。《电子技能与训练》则是电子类专业实训操作较多,学生较为喜欢的课程。本文旨在对专业教学中,相关联课程的有机结合教学提供参考。
我国职业教育课程是按照科学门类划分各分支学科内容的,在课程设置上具有很强的学科性和系统性, 造成我国职业教育专业基础理论在内容上的重复。在这方面,很多专业教师都有发现,实际教学中如何处理好这样的矛盾呢?
一、《电工基础》课难上的反思
学生因素:①知识基础因素。就目前全国职业中专生源来看,就读生的知识基础普遍不够扎实,偏科现象较为突出。初中物理电学知识不过关的学生占有较大比重,其中女生更为突出。②学习习惯养成因素。没有良好的学习习惯,不会合理安排学习时间,学习意志力差。③学习兴趣因素。部分学生由于初中成绩差,教师没有给予足够的关注,因此,对学习本身不感兴趣。
教师因素:①业务能力因素。教师对教材把握能力有差别,尤其是青年教师,对《电工基础》教学大纲没有进行认真彻底的学习、研究,对《电工基础》各章节在教学中的处理不能很好地把握一个度,造成知识讲授得过深过难。这样必然会造成教学的盲目性,缺乏针对性。②教学方法因素。“以教师讲授为重心”的教学方法仍然存在于现实教学中,这种单一教学方法不利于学生学习热情的激发,加上学生知识基础差,使原本直观、具体的问题变得抽象,难于理解。③其他因素。目前,职业学校的学制多数为三加一或二加一,甚至是一加一(前者是学生在校学习年数,后者为见习、实习年数),学生的在校学习时间大大缩短,这也使各专业课程要压缩授课时间,《电工基础》自然也不例外。
二、如何才能提高学生对《电工基础》的学习兴趣,并结合《电子技能与训练》把理论知识有效地运用到技能的训练中
1.努力钻研本专业关联课程知识,开拓视野
专业课教师要加强学习,不断地更新自己的知识结构,拓宽知识面,丰富自身的专业知识。教师更要注重相关联专业课程的学习,专业教师对所教课程理解得越透彻、越深刻、越全面,拥有相关、相近的专业知识越多,知识的讲解就越简洁、越精彩、越轻松。
2.吃透教学大纲,协调制订教学计划
要认真学纲。《电工基础》课程的授课内容,要侧重基础性、实用性、实践性。相关课程任教老师要互相了解对方的教学进度及教学内容,根据实际的需要进行调整,两者有机结合。
3.创新教学方法,理论与实践紧密结合
职校生最大的特点是文化基础差,分析问题和解决问题的能力较差,而定性的理解能力和模仿能力较强。《电工基础》纯理论只会增加他们的痛苦和厌学情绪。因此,教师基础理论教学中要善于采用重复、停顿以及抑扬顿挫等多种方式的讲解,努力使学生在听的过程中产生到实践中去尝试应用的强烈愿望。从这个角度来看,在教学过程中应多讲解定性的内容,多让学生了解和掌握元器件、电路的基本性质和使用特点,少做定量的分析计算。
4.尊重个性差异,努力实践“因材施教”
教学中充分尊重学生个性,尊重学生差异,因材施教。尽可能做到使每一位同学的积极性和潜能都发挥到极致,让每一位学生都能愉快地学习,主动地探索。
5.重视理论与实训操作相结合,做到评价方法多元化
更新传统评价标准。专业教师在平时教学中应多方面、有针对性地对学生进行能力训练,而在进行考评时则要把学生的学习态度、进取精神、课堂协作、实训实操能力、自主探索能力等列入评价标准之中,做到评价方法多元化。
专业相关联课程若能做到有机结合,特别是理论课程与实践课程的有效结合,既能提高学生学习兴趣和学习效率,也将提高教育教学过程的实效性,值得我们去做更多更加深入的探究。
参考文献:
周南星.电工基础[M].北京:中国电力出版社,2006(9).
[关键词]综合性大学 电子信息 实验教学模式 立体交叉
一、引言
实践教学是高等教育人才培养的重要环节,对提高学生综合素质,培养学生创新能力,贯彻国家本科教学质量工程起着重要作用[1-2]。进入21世纪后,随着信息技术的飞速发展,电子信息学科所包含的知识体系内涵和外延不断扩大,如何实现电子信息类实践教学体系和内容的吐故纳新,适应学科发展要求和复合型人才培养需要,是目前实验教学面临和需要探索的一个关键问题。当今,科学技术综合化、整体化的发展趋势日益明显,学科交叉与融合成为了优势学科的发展点、新兴学科的生长点、重大创新的突破点,人才培养的制高点。电子信息学科与其他学科之间的交叉集成越来越突显,学科交叉成为一个重要发展趋势[3]。由于综合性大学各专业为完成培养计划规定的教学任务“单兵作战”,实践教学模式缺少宏观性和整体性,实践教学方法陈旧单一,学生思维训练路径程式化、同质化。因此,构建立体交叉的电子信息实践教学模式和平台,对培养具有“厚基础、宽口径、强能力”的研究型、应用型和复合型创新人才具有重要意义。
立体交叉实践教学培养模式充分利用了综合性大学的学科优势,依据学科专业的相关度、知识的交叉性以及综合性大学的特点,使不同专业学生在本专业知识的基础上,开展超越专业界限的具有综合性、实践性、自主性和创造性的实践教学模式,为培养复合型创新人才提供有效途径。
二、构建实验教学新体系
依据学科专业定位和培养目标,按照“基础综合研究”循序渐进的教学理念,优化实践教学内容,构建“分层次、模块化、多元性”电子信息实验教学培养体系[4-5]。
分层次体现在:基础训练层,采用问题设置与背景反思模式,转变实验辅导为实验引导启发。综合设计层,加强模拟仿真实验技能,构建软件仿真和硬件实验相融合的实践教学模式。应用研究层,采取自主、开放、研讨相结合的模式,以科研实践为主题,以学生小组为组织形式,让学生直接参与到教师的各类科研课题当中。
模块化体现在:根据不同专业培养目标要求,按照模块化的方式组建实验教学内容,每个模块中设置必做实验、选做实验,不同专业背景的学生可以选择不同模块实验,不同水平的学生也可以按照实验的难易程度来选择模块,达到因材施教的效果。
多元性体现在:第一,实验课形式的多样性,实验教学由课堂实验、开放实验和校外工程应用实践等多种实验课形式组成;第二,实验要求的多样化,针对电子类、信息类、非电类不同专业实践要求存在差异,在实验不同阶段,包含了必做实验、选做实验、教师科研成果转化实验和自选实验。第三,人才培养的多元化,培养具有“厚基础、宽口径、综合性、强能力”的研究型、应用型和复合型创新人才。对电类学生进行前瞻性、应用性、创新能力的培养,对非电类学生进行厚基础、综合性、高素质培养。
三、整合实验教学内容
按照基础实验、专业综合实验、研究性实验的架构,主要开设电子电路类、通信技术类、计算机应用类、新技术与创新研究类实验课。紧紧围绕电子信息技术应用领域的广泛性、与其它学科的交叉性、技术发展的快速性等特点,优化实验教学内容[6]。
(一)整合不同学科专业的电子类公共实验教学模块
根据电子信息产业对创新人才能力和素质要求,对电子类公共实验教学内容整合优化,形成1个工程基础训练模块、2条学科基础主线实验模块、3个EDA实践模块和4种嵌入式系统应用模块。其中,工程训练模块是理工科类学生应具备的基本电子技能,它包括电路组装调试、电子仪器测量和电子工艺训练,这一模块是所有电类和非电类专业都应熟练掌握的。2个学科基础主线模块即电子电路基础实验、微机软硬件基础实验。电子电路实验包括模拟、数字电路设计和电路综合课程设计;微机软硬件实验主要涉及微机原理与接口设计、C语言程序设计、Matlab应用程序设计。3个EDA实践模块,包括电路仿真与PCB板设计、EDA硬件描述语言设计和集成电路版图设计。4个嵌入式系统应用模块,包括单片机、DSP、FPGA/CPLD和ARM系统应用。这四种集成芯片在智能控制、消费电子、航天国防和移动设备等领域应用广泛,对不同专业可以在四种嵌入式系统中选择其一或其二作为必修实验,使学生掌握嵌入式系统的开发方法,达到触类旁通的效果。
(二)强化电子信息新技术实验
随着现代通信技术发展,不断调整、扩充和更新专业实验内容。在电子信息类专业开设程控交换、移动通信、光纤通信、天线设计等实验基础上,跟随移动通信和网络技术的发展,开设移动业务数据平台分析、物联网应用、虚拟仪器技术实验。实验内容体现模拟与数字结合、软件仿真与硬件实现结合,实验教学与教师科研结合,让学生体会和掌握现代电子技术设计方法学革命带来的变化――科学化和高效化,搭建学生在校学习到就业的衔接平台。
(三)加大交叉创新研究实验力度和覆盖广度
根据山西大学学科优势,依托“量子光学与光量子器件”国家重点实验室,在电子信息与物理交叉学科,开展量子保密通信的交叉研究实验,开展全光纤分离调制的连续变量量子密钥分发设计的创新实验,开展基于光电联合检测的煤质检测仪和痕量气体检测的研究性实验,实现实验教学与科学研究的有机结合。依托“智能信息处理”教育部重点实验室,在电子信息与计算机学科交叉方向,开展脑-机交互与机器人运动系统的交叉研究实验。在电子信息与生物医学交叉方向,开展细胞生物电信号检测、人体生命体征实时监测系统和医学物联网应用等创新研究实验。创新实验覆盖范围从电子类、信息类专业扩展到一些非电类专业的优秀学生,创新研究实验小组由不同专业学生交叉构成,可以起到学科专业互补和广泛交流的作用。
(四)加强综合课程设计、科研训练和工程实习
山西大学为了加强学生的实践教学环节,从2007年实行三学期制,学生在小学期可以完成各类实践活动。根据不同专业课程群体系要求,小学期在非电类专业开设电子技能工程训练,在非电类专业开设电子电路综合课程设计,在电子类专业开设嵌入式系统综合课程设计,在信息类专业开展校外工程应用实习。通过课程设计和工程训练,达到课程内的综合、课程群落间的综合、学科应用的综合,使学生对所学知识更加融会贯通。
四、优化实验教学平台
(一)建设服务地方产业发展的工程应用实践平台
电子类与信息类专业是工程应用较强的专业,同时,与信息产业、煤炭产业、电力产业、环保产业、新能源产业等发展密切关联。为适应地方经济建设和产业发展,着力打造电子工程应用实验平台,建设太阳能光伏发电、煤质在线分析、痕量污染气体检测等应用性较强的工程应用实践教学平台。
(二)建设学科交叉集成的创新研究实验平台
为了更好的服务于学生的研究性实验,结合教师的各类科研项目,建设创新研究实验平台。基于电子信息学科与生物医学交叉集成,建设脑电事件相关电位测量系统、肌电信号检测与机器人开发系统、细胞膜片钳测量实验系统,从事脑-机交互、细胞生物电测量、生物医学信息检测的实验研究。
五、改革实验教学方法和手段
(一)采用导师负责制,全过程开展研究性实验
通过将基础实验、综合设计实验、应用研究实验与科研训练、大学生创新训练紧密结合,从基础到前沿,全过程实施研究性实验教学[5]。将提出问题作为切入点,建立以“问题为驱动”的实验研究思路和方法,把学生的实践活动引入问题之中,并不断扩展问题意识,让学生自然而然走上提出问题、解决问题的研究实践之路,提高学生创新思维意识。
在实验的各个环节中,指导教师充分利用实验中心的教学资源因材施教,给予学生个性化教育与指导。通过组建不同专业学生实验小组,引导学生选题、开展小组讨论、研讨实验方案、撰写研究论文等教学环节,使学生了解科学研究的方法和要求,初步培养科学研究能力。
(二)利用网络化资源平台,拓宽实验教学范围
建设网络化的实验教学平台,向学生提供多媒体实验课件、网络课件、电子教案、EDA软件工具、仪器使用手册、元器件手册、芯片设计应用资料、教学案例录像、电子产品生产工艺录像等网络教学资源。在网络交互平台上,实时实验疑难问题、学生反馈意见、教学情况调查、实验室利用情况等教学辅助工作。通过网络化实验教学平台为学生提供全方位、开放性的实验环境,拓宽实验教学范围和空间。
(三)以学生为实践主体,力求共性与个性培养相结合
教师设计的所有教学活动最终要以学生的掌握为落脚点,转变实验辅导解答为实验引导启发,教师不直接解答学生在实验中遇到的问题,而是给予原理性或方法性的引导与启发,让学生通过动手实践,自行找到问题的答案,变被动学习为主动实践。对于综合应用实验和研究性实验,既要突出实验的共性问题,又要能够与教师的科研背景相结合,让学生既达到基本要求,又开拓眼界,激发学生自主实验和探究的积极性,激励学生的个性发展。
六、结束语
构建科学合理的“四纵三横”立体交叉实验教学新模式,在宽口径专业教育引导下,夯实基础、注重实践、引导创新、实现多学科交叉、软硬件并重、教学与科研有机结合。该实践教学模式已在山西大学2010级、2011级和2012级本科相关专业实践教学中得到实施应用,取得了较好的成效,极大的调动了学生实践的积极性和主动性,实验教学在学生评教中获得了好评,学生获国家和省级大学生创新创业训练项目明显增多,在全国大学生电子设计大赛、挑战杯科技竞赛等各类学科竞赛中取得成绩显著,可为综合性大学电子信息类实践教学改革提供良好的借鉴。
基金项目:山西省高等教育教学改革项目资助(J2011005);山西大学本科教学改革项目
[参考文献]
[1]于卫.综合性大学卓越工程师培养实践教学模式研究[J].扬州大学学报(高教研究版),2012,16(1):91-96.
[2]王秋华.电子信息类专业实验教学体系改革[J].高等理科教育,2008,77(1):64-66.
[3]刘宏.构建创新创业特色的电工电子实验教学体系[J].实验技术与管理,2011,28(1):137-140.
[4]邓婉玲.电子信息类专业实践性创新人才培养体系的研究和探索{J}.武汉大学学报(理学版),2012,58(S2):41-46.
[5]肖卫初.地方本科院校电子信息工程专业学生实践能力培养体系研究[J].中国电力教育,2010,(6):126-128.
论文关键词:实验教学,教学改革,开放式放学,创新能力
2006年教育部《关于全面提高高等职业教育教学质量的若干意见》指出:“高等职业教育作为高等教育发展中的一个类型,肩负着培养面向生产、建设、服务和管理第一线需要的高技能人才的使命。”人才培养模式改革的重点是教学过程的实践性、开放性和职业性,实验、实训、实习是三个关键环节。电子类基础实验要向综合性、设计性、研究性方向发展,提高学生分析问题、处理问题的能力,加强培养学生的创新能力和实际操作能力。高职电类专业的《电路分析》、《模拟电子技术》和《数字电子技术》是学生从理论走向实践,以及到创新培养的必由之路,如何搞好三门课程的实验教学,对于培养学生动手能力、创新能力等起着理论教学无法替代的作用。
一、改革前实验教学状况
近年来,高校不断扩招,在校人数不断增加,受师资力量、实验仪器设备、场地及资金等限制,实验教学中存在以下问题:
1.实验从属于理论课设置,学生存在重理论,轻实验的现象,对后续课程特别是实训环节的学习不利。
2.实验项目中,多为验证性和演示性实验创新能力,而设计性实验太少,无法充分调动学生的主观能动性,锻炼其综合运用能力。
3.实验教学方式陈旧化,知识传授按部就班进行,学生无思维和发展空间,不利用学生自主学习和创新能力的培养。
4.与当前计算机技术的迅猛发展不协调,计算机辅助教学、辅助设计手段运用不足。
以上几个方面的现状对培养具有创新意识和创造能力的高技能型人才极不相称,必须开展实验教学改革。
二、实验教学改革措施
1.建立完善的实验硬件条件,科学设置各实验室
实验硬件是实验教学的先决条件,必须加大相关教学设备的投入,同时科学设置各实验室,使实验教学合理高效运行。为此,实验室可按以下原则设立,如表1所示。
表1 实验室设置及功能表
实验室名称
主要硬件设备
功能
目的
电工电子实验室
电工电子实验装置、仪器仪表
完成电类基础实验
培养学生基本实践能力
EDA实验室
计算机、EDA实验箱、相关仿真软件
完成实验功能仿真
初步掌握现代电子设计自动化技术
电子工程实践室
印制板制作设备、仪器仪表等
完成电子产品制作、调试、总装
培养学生的专业综合能力
创新实验室
计算机,智能仪器表等