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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篇电工电子设计论文,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。
关键词:实践教学 电子类竞赛 有效措施
中图分类号:G642 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2012)07(a)-0177-01
坚持教育教学与实践相结合是我党教育方针的重要内容,近年来,总书记就加强实践育人工作先后四次作出了重要指示。2012年1月,教育部又会同六个中央部门联合印发了《教育部等部门关于进一步加强高校实践育人工作的若干意见》,对高校实践育人工作的常态化、长效化建设具有重要而深远的指导意义。对于电子信息工程技术、应用电子技术、电气自动化技术等等电工电子类相关专业而言,电子类竞赛能够充分发挥学生主观能动性,促进学生将理论知识转化为电路分析、设计、组装和调试的能力,提高学生的专业技能和综合素质,是加强专业实践教学工作的一项重要措施。
1 实践教学在高职电工电子专业教学中的重要性
对于高职高专院校而言,人才培养的目标是培养适应行业企业实际岗位的高技能应用型人才,而高职院校中的各个电工电子专业作为典型的工科专业,实践教学环节更是重中之重。我院电子电气工程系的所有专业教学计划中,实践环节所占比重均在50%以上。
根据多年教学改革的经验总结,电工电子专业的实践教学应采用“理实一体化”的教学模式,将理论付之于实践之中,以贴近企业实际的校内外实训基地为场所,将课程中抽象的专业理论知识转化成具体的实践操作。在整个实践教学环节中,必须坚持以学生为学习主体,以专业实际岗位所需技能的培养为重点,通过实践尝试、基本技能应用和技术创新等环节,最终实现学生的专业技能、分析能力、创新能力、沟通能力和合作精神等方面的培养与提高。
2 电子类竞赛对高职电工电子专业人才培养的推动作用
高职院校积极参加电子类竞赛,不仅能够提高学生动手能力和创新能力,培养学生的协作精神以及工程实践素质,还有利于实践教学手段的创新,有利于今后持续进行教学改革和新的教学体系的形成,对于培养符合行业企业要求的应用型人才具有重要意义。
2.1 参与电子类竞赛有利于提高专业教师和学生的整体素质
学生在培训过程中巩固基础知识和基本技能,更重要的是掌握了实用技术,培养了科技创新能力这一核心竞争力。学生在竞赛过程中需要进行选题、分析、确定方案、查找资料、浏览文献、选择元器件、电路板设计加工、安装、调试、论文撰写、参加答辩等过程,心理素质和职业能力得到历练。更重要的是,在培训、调试、竞赛的过程当中,指导教师也能不断进步,不仅专业技能水平得到提高,还开阔了眼界,为以后的竞赛积累丰富经验。
2.2 参与电子类竞赛能够增强学生的就业竞争力
学生参加电子设计竞赛,不仅为学校争得了荣誉,提高了学校知名度,另一方面更是为自己争得了荣誉。参加竞赛有助于培养和锻炼高职高专学生的分析问题的能力、实践动手能力、获取新知识能力、创新能力、团队协作能力等,这些都是职业竞争力的几大要素。经过锻炼,他们在面对就业时的表现必定更加优秀。在日益激烈的就业环境下,根据我院近年来的就业情况反馈,用人单位特别是大型知名电子和IT企业在招聘毕业生时,往往会优先选择竞赛获奖的学生。
2.3 参与电子类竞赛将进一步促进电工电子专业教学改革
教师在带领学生参赛的过程中,能够发现学生知识和技能的一些欠缺,从而发现教学改革中的一些不足和问题。同时,教师在竞赛过程中总结得出的一些专业知识技能结构、培训方法和竞赛研究结论等也能够为电工电子类专业建设和教学改革提供可以参考的依据。
3 提高高职院校参加电子类竞赛实力的措施
3.1 做好竞赛培训平台的开发建设
培训平台是课题研究的硬件保证。通过课题组成员多年的分析研究,尤其是对全国大学生电子设计大赛的分析解读,结合多次参赛经验,最终总结出竞赛培训平台应该是集电子技术、单片机、可编程逻辑控制和嵌入式开发系统相结合、能够培养学生创新意识和职业综合素质的场所。我系在建设所主管的学院“十大文化阵地”之一“电子制作与维修中心”过程中,完全按照竞赛培训平台的需要进行软硬件搭建。我系竞赛教师团队在2010年、2011年多次在该平台上进行学生参赛前的指导和训练,取得了令人满意的效果。在2010年7月的“全国电子专业人才设计与技能大赛”中,我院学生获得全国二等奖、湖北省一等奖等多个奖项。在2011年9月的“全国大学生电子设计竞赛”中,学生获得湖北省三等奖。学院还利用本平台,多次成功举办“电子技能大赛”等电子类校内竞赛活动。这些竞赛成绩证明,电子维修与制作中心已经基本具备培养我院电工电子类学生职业素质的能力。
3.2 强化教师培训,提高指导能力
教师的设计制作能力是指导学生提高竞赛能力的前提条件。要提高教师竞赛指导能力,必须采用院系教师校内全员培训和校外重点培训两方面结合的措施。在校内培训过程中,我系聘请了“湖北省楚天技能名师”做培训教师进行指导,要求被培训教师按照往年竞赛题目进行项目实做。在校外重点培训过程中,选派实力较强的教师参加校外竞赛的相关培训,回校后传授经验。除此之外,还应加强校际交流,到具备参赛经验和成果的院校进行学习。在多项措施联合作用下,提高竞赛指导教师的整体专业技术水平。
3.3 重构竞赛所需的知识和技能结构
纵观这几年电子设计竞赛的题目可知,竞赛内容逐渐从以往单纯的模块电路搭建转向基本知识的拓展应用及创新,所需的知识和技能涉及光电技术电路、555电路专集电路、电源电路、控制电路、微机单片机应用以及PROTEL在绘图、制作封装库、画出PCB、布线方面的应用。在竞赛之前,竞赛组必须从竞赛需要出发,结合往年竞赛题目,从不同的课程中将这些具体知识点和技能点进行拆分、总结和重构,针对重要知识点和技能点进行重点培训。
参考文献
[1] 刘思远.2010年吉林省大学生电子设计竞赛实战经历[J].竞赛园地,2011(5):64-68.
关键词:自动化专业;实践教学体系;构建
0 引言
高等学校自动化专业教学指导分委员会将自动化学科专业分为“研究主导型”本科自动化专业、“工程研究应用型”本科自动化专业、“应用技术主导型”本科自动化专业和“技术技能型”专科自动化专业。而“应用技术主导型”本科自动化专业分布在地方非重点院校和新升本院校,相对于理论教学而言,实践教学是教学过程中最薄弱的环节。实践教学是整个教学体系中重要的组成部分,是“应用技术主导型”本科自动化专业教育中不可缺少的重要环节。
要改革人才培养模式,提高人才培养质量,增强毕业生的适应能力,教学内容和课程体系的改革是当前高等教育教学改革的重点和难点,通过对课程体系的整体优化来培养出“厚基础、宽口径、高素质、强能力”的创新人才,是高校所面临的一个重大理论和实践课题。高校要发展,必须以人才培养质量为生命线,而实践教学环节是影响当前高校人才培养质量的最突出的环节。因此,构建实践教学体系是高等院校教学基础建设的重点。实践教学体系建设的核心内容包括:系统科学的实践教学模块构建、内外结合的实践教学基地建设、实践教学教师队伍建设等等。
近年来,我校在切实加强实践教学体系建设方面进行了积极有益的探索与实践,效果明显。本文结合我校自动化专业教学内容和课程体系的整体优化,就实践教学环节进行了阐述。
1、构建科学合理的实践教学体系
根据自动化专业的培养目标,对实践教学环节作精心梳理和研究,使各个实践环节和相应的理论教学密切衔接。以培养学生实践能力和创新能力为目标,遵循实践教学先基础后应用、四年实践连成线的原则,加大实践教学的比例,增加集中实践周数,构建各个环节优化组合的新体系,实现实践教学的层次化。实践教学体系如图1所示。
1.1入门层。入门层大学物理实验是学生进入大学后接受系统实验方法和实验技能训练的开端,是对学生进行科学实验基本训练的重要基础,在激发学生的想象力、创造力,培养和提高学生独立开展科学研究工作素质和能力方面具有重要的奠基作用。电工电子实训安排在大学一年级结束后,在学生还没有学习专业技术基础课电工、电子技术前进行。通过有趣的且贴近生活的“电工电子实训”项目,如家用电器安装;简易电子产品焊接、制作及安装调试;计算机组装(DIY);继电控制柜装配等项目,建立对电工、电子元器件、工艺流程、电器设备、电子仪器等的初步认识,激发学生学习电子电路工作原理、设计技巧的热情,热爱所学的专业,对后续技术基础课和专业课学习有很强的促进作用。
1.2基础层。基础层以独立设课的教学形式学习电路和电子技术,完成系列电工实验、电子技术实验。该层次要求学生理论联系实际,完成严格的电工、电子实验技能训练。该层次中增加设计型、综合型实验内容的比例,有利于培养学生的分析问题解决问题的能力、创新能力,为后续拓展层的实验教学打下坚实的理论和实践基础。
基础层的基本要求是:培养学生基本工程素质、基本实验技能和分析问题解决问题的能力。
1.3拓展层。拓展层是学生试验和小型设计环节的核心层。学生要完成严格的专业课程的实验技能训练和设计能力锻炼。
本层实验系列主要包括:过程控制系统系列实验、、计算机应用技术系列实验。
过程控制系统系列实验完成《自动检测与仪表》、《过程控制工程》、《计算机控制技术》、《现场总线》、《自动控制系统》、《工业计算机网络》和《自动化综合实训》等主干课程和教学环节的基本课程实验和综合实验。
控制技术系列实验完成电机与拖动实验、电气控制实验、电力电子实验、自动控制原理实验、交流变频调速实验、检测技术实验、计算机控制技术实验等。
计算机应用技术系列实验完成单片机原理与应用实验、嵌入式系统实验、EDA实验、DSP实验、微机原理与应用实验、程序设计实验等等。
各课程的实验内容可分为基本型、设计型、综合型三种类型的实验,可以有机组合,满足实验学时增加和设计型、综合型实验比例增加的要求。
本层课程设计系列主要包括电子技术课程设计(小型电子系统、电子产品的设计与制作)、PLC综合设计、自动化技术综合实训、微机控制课程设计、控制系统课程设计、过程控制课程设计等。
拓展层的基本要求是:掌握扎实的专业实验技能,具有系统分析、设计、应用的能力,特别是综合运用所学知识的能力和创新能力,强调自主学习、自主实验。
1.4提高层。提高层是学生综合运用所学知识进行设计开发、技术应用研究的高层次实践教学环节。包括开放性设计项目、毕业实习、毕业设计,也包括学生课外科技活动,全国电子设计大赛的培训、参赛科技制作的实验研究等。
提高层基本要求:自主设计、设计实验、自主研究,培养学生的创新精神和创新能力,增强学生的工程设计和综合应用素质。
2、结语
自动化实践教学体系的建设是一项复杂的系统工程。随着自动化专业教学改革的进一步深入,自动化实验室的建设也在逐步前进。经过几年来的实践,培养了学生的实践能力、实践技能和创新能力,培养了学生的工程意识和创新精神,全面提高人才培养质量。有一批学生参加全国大学生电子设计竞赛活动且获奖,多位教师指导的毕业论文获湖北省优秀学士学位论文。电子技术协会获“全国高校甲等A级优秀社团”、湖北省大学生“优秀社团”荣誉称号。虽然我们已取得了一些阶段性的成果,但和我们制定的建设目标还有不小的差距,仍然需要不断总结经验,勇于进行新的探索和实践,才能圆满完成自动化实践教学体系的建设任务。
参考文献
[1] 李祖欣.电子信息工程专业实践教学体系的构建与实施[J].电气电子教学学报,2004年6月,第26卷第3期
[2] 谢克明.电子信息类大学生实验教学改革与实践[J].实验室研究与探索,2005,24.
[3]吴万荥. 实践教学体系建设的探察与实践[J].中国职业教育,2007年2月1日,总第260期
第一届全国大学生电子设计竞赛于1994年在北京、四川和陕西3个省市开展试点;1995年在9个省市开展了第二届竞赛活动,全国有60多个代表队参赛;到1997年,第三届竞赛活动已扩大到18个省市,有200多所高校1000多个代表队参赛。原国家教委高教司决定,以后每两年竞赛一次。这说明电子设计竞赛越来越被全国高等院校和有关部门重视。电子设计竞赛是全国范围的一种内容全面、要求较高的综合能力考试,既考理论知识,又考设计、安装、调试、相互协作、论文撰写等多方面的能力。现将前三届竞赛试题作一分析。第一届竞赛有2个题目,第二、三届竞赛各有4个题目,大致可归纳为6类:(1)电源类。如简易数控直流电源,直流稳定电源。除此之外,其他题目所需电源也要自己设计;(2)信号源类。如实用信号源的制作;(3)测控类。如多路数据采集系统,水温控制系统;(4)仪器仪表类。如简易电阻、电容和电感测试仪,简易数字频率计;(5)放大器类。如实用低频功率放大器;(6)无线电类。如简易无线电遥控系统,调幅广播收音机。分析以上试题有下列特点:(1)试题涉及的课程多。包括模拟电子电路、数字电子电路、高频电子电路、功率电子技术、微机原理、单片机接口技术、PLD在系统编程技术、电工电子测量、自控原理;(2)综合性强。每个题目必须依靠多学科知识才能解决问题,仅有理论水平是不够的,还应具有较强的设计能力、实验技能、计算机应用能力以及队员之间的协作能力等;(3)实用性强。上述题目都是工业、科研、实验室等方面经常用到的电路或仪器。
二、电子类课程存在的问题
通过分析以上试题,发现电子类课程目前存在着如下问题:(1)教学内容与科技发展不相适应。电子技术是发展最快、应用最广的一门技术,而我们目前的教学内容与当今迅速发展的电子技术有较大差距,正像有些毕业生所说:“学的用不上,有用的没有学”;(2)教学方法与能力培养要求不相适应。主要体现在我们的教学方式仍然是以知识传播为主,以教师讲为中心,学生的内在动力没有充分发挥出来,不利于学生能力的培养;(3)理论与实际不相适应。所讲内容与现场应用中的实际问题有一定距离,不利于调动学生学习的积极性;(4)考核方法与素质提高不相适应。目前我们实行的考试方法仍然是以书本知识为主,以闭卷笔试为主,注重死记硬背,不利于提高学生素质。
三、培养大学生电子设计能力的几点措施
1.更新教学内容,重构课程体系
尽管电子技术的发展日新月异,新的器件层出不穷,但电子技术课的基础地位不能动摇。因此,模拟和数字电路中的放大、振荡、反馈、频率特性、逻辑函数、组合逻辑电路的设计、时序逻辑电路的设计等基础内容不能削弱。在此基础上要更新教学内容,着重分析由功能单元构成的通用集成电路(如集成运放、集成功放、集成A/D、D/A变换器等)和计算机应用集成电路(RAM、EPROM等),同时还要加强ASIC教学内容(如PLD、FPGA等)。电子技术基础是工程设计性很强的课程,在教学改革中必须用系统的观念重构课程体系,建议将模拟和数字电路学完后,再开一门“现代电子系统设计”。
2.加强EDA教学,提高大学生电子设计自动化水平
国际电子技术的发展动态显示出,ASIC与EDA是电子器件与电子设计发展的技术潮流。ASIC的开发必须借助于EDA工具,因此掌握EDA技术是对当今电子工程师的最基本要求。目前,美国等西方发达国家,全部都开展了EDA教学,其大学生在校期间就能用EDA技术开发出先进的电子产品。而我国在EDA教学方面还比较落后,只有一些重点院校才刚刚起步,多数院校还没有将EDA纳入教学中。从参加全国大学生电子设计竞赛的获奖作品看,凡利用了EDA技术用ASIC芯片实现的题目,均做得比较完善,关键是它大大节省了设计时间。因此,必须尽快建立EDA实验室,积极开展EDA教学,提高大学生电子设计自动化水平。
3.改变教学方法,激发学生学习的动力
我们在培训参加电子设计竞赛队员的过程中受到很大的启发,尽管培训时间短,但收效很大,关键是有一种非常强的学习动力在支持着他们,他们是在兴趣中学习,主动性和积极性得到了很好的发挥。同时,这一经验也给我们提出了一个新的问题,在我们平时的教学过程中,学生有没有动力?他们学习的主动性、积极性是否完全发挥出来了呢?这是值得深思的问题。在当今教学改革的大潮中,应大胆改革教学方法和教学手段,给学生确立一个明确目标,通过该课程的学习,让学生达到什么标准、完成什么任务,然后,围绕该目标,采取多方位的教学模式,启发学生动脑设计、动手制作,最终达到该目标。目前应特别注意学生对计算机、因特网感兴趣这一特点,充分利用现代化的教学资源(校园网络、计算机、多媒体教室),开发一些学生感兴趣的课件,最大限度地激发他们学习的动力。
4.加强实践环节,使理论能够联系实际
电子技术课程的特点是实践性强,因此,必须加强这一环节,使他们学以致用,理论联系实际。加强实践环节可以采取多种方式,应根据本校特点确定自己的最佳模式。我们目前采取了如下几种形式:①课内实验。一般占课程总学时的1/4~1/3;②课外实验。我们研制了180套微型数字电路实验箱,给每个学生发一台,让他们带回宿舍,自己随时都可以做;③虚拟实验。由于经费紧张,器件品种和数量少等现实问题,有些不能实现的复杂实验,可以利用EWB、Pspice等软件进行仿真实验;④课程设计;⑤实习基地;⑥开设以实验为主的“电子系统工程设计”选修课;⑦优异生参加老师的科研活动。
【文章编号】0450-9889(2016)05C-0188-03
我国是人口大国,如何将众多人口转化成人力资源优势,是各级政府和人力资源开发工作者面临的重大课题。高职教育作为国家人力资源开发的重要基地,在实现科教兴国战略中具有十分重要的地位。高职实训基地是高职院校培养高素质应用型人才的重要基地,也是高职院校人力资源开发的重要平台。因此,探索高职实训基地开发人力资源模式,大力培养经济社会发展所急需的高素质技能型人才,实现人力资源开发与经济社会发展的良性互动具有十分重大的意义。本文试以自治区级示范实训基地――桂林师范高等专科学校“电工电子与自动化技术实训基地”为例,分析高职实训基地人力资源开发的指导思想和开发原则,并提出校企联动模式、工学一体模式、学研互动模式、技能竞赛模式和社会服务模式等五种人力资源开发模式,对利用高校实训基地开展人力资源开发进行了有益的探索。
一、高职实训基地人力资源开发指导思想
高职实训基地的主要功能是人才培养,承担着学生职业素质训练、职业技能培训与职业技能鉴定、科技开发和新技术推广应用、社会服务等四项任务。因此,高职实训基地人力资源开发指导思想可概括以行为主义、建构主义等人力资源开发理论为基础,以职业技能训练、科技开发和新技术应用推广能力开发为重点,为以提高受训者素质和能力为目标,紧密结合经济社会发展的需要,构建高素质技能型人力资源开发模式。
二、高职实训基地人力资源开发原则
为了形象直观地描绘制订的原则,作出高职实训基地人力资源开发原则模式图。如图1所示。
三、高职实训基地人力资源开发模式
(一)校企联动模式。紧紧围绕行业发展需求,以校企合作为抓手、以高职教育理念为指导、以专业课程体系和课程内容改革为切入点,以订单式培养为载体,积极探索与实践基于校企联动过程中的人才共育新模式的高职实训基地人力资源开发模式。主要做法有:
1.构建“两平台、三环节、四合一”人力资源开发实训模式。围绕电子信息工程技术等专业的人才培养目标,构建以紧密校企合作的“两平台、三环节、四合一”人力资源开发实训模式,即依托学校和企业两个平台,采取教师与师傅合一、学生与员工合一、教室与车间合一、作品与产品合一的人才培养方式,把职业岗位工作过程融入到基本技能实训、生产性实训和顶岗实习三个实训环节中去。学校先后与桂林、深圳等地的企业签订了实训基地共建协议书或校企合作协议书,基于企业和校园内的实训基地联合开展人力资源开发,共同提高学生的技能水平和职业素养。
2.构建“双师素质型”结构的师资队伍。一是通过“校企互聘”,学校聘请企业技术骨干和技术能手担任专业课兼职教师,2013年以来电子信息工程技术(太阳能光电子技术方向)已聘请桂林吉阳光伏应用有限公司等2家企业的4名企业工程师为学校专业课兼职教师,他们每年根据专业课程理论教学与专业实践教学需要,到校兼课和指导实验室建设及其实训基地建设。这两家企业则各聘请学校2名专业课教师担任企业的兼职工程师或技术负责人,参与校外实训基地建设、作为企业顶岗实习指导教师,还参与企业项目开发。二是通过“校企互培”,学校为桂林市3家大型企业27名技术骨干进行了技术培训,并为企业237名职工进行了职业资格培训和职业资格鉴定,为企业产品质量的提高发挥了重要的作用。得到了相关企业的好评。企业则为学校专业教师到企业挂职锻炼指定人员进行专项培训和指导。三是校企共同打造“双师素质型”教学团队,目前实训基地团队有20名成员,团队中正高职称有3人、副高有10人,他们中既有教师也有企业技术骨干,共同建设校内外实训基地、共同培育人才,联动人力资源开发之人才培养工作的教学各个过程。
(二)工学一体模式。多年来,学校物理与工程技术系电子信息工程技术专业及其方向为适应市场经济和社会发展进行了有效的教学改革,坚持“以服务为宗旨、以就业为导向、以市场为需求、以能力为本位”,始终注重在高职人力资源开发过程中围绕提高专业人才培养质量这一主线,并把实训基地打造成“教、学、做合一”的“工学一体”课堂,积累了高职实训基地人力资源开发模式之“工学一体开发模式”。
所谓“工学一体”课堂,就是按照专业人才培养要求,将企业要完成的生产“项目”作为实验和实训的项目,即把实验和实训课堂营造成企业 “车间”的氛围,把实验和实训的教学环境设计成如同到企业“车间”生产或作业环境,实验室和实训基地的教学设备如同企业生产设备,参加实验的学生如同企业的“职工”,教学的环境置身于职业的环境中,把工作和学习融成了一体。
自2010年来学校电子信息工程技术、电子信息工程技术(太阳能光电子技术方向)、机电一体化技术、建筑装饰材料及检测等专业的实验、实训项目依托“电工电子与自动化技术实训基地”的“工学一体”课堂有序地开展实践教学,基地先后与桂林长海科技有限责任公司、桂林吉阳新能源有限责任公司、桂林航天工业学院等七家企业和高校与学校签订合作协议,共建基地共育人才。目前校内实训基地已投入600多万元。传感器技术实验(实训)室、单片机EDA实验室、风光互补发电实训室、太阳能材料综合实训室、材料加工实验室和材料检测实验室等倾注了校企人员的心血,成为名副其实的“工学一体”课堂,也成为展示学校专业办学特色的窗口。陈列在“工学一体”课堂的仪器设备都是企业正在使用的,也是市场上最流行的。学生利用“工学一体”课堂并操作这些仪器设备进行学习和实训,企业的员工及社会人员也能来基地培训。实训基地的人力资源开发的群体就有教师、企业工程师、学生、企业职工和社会人员等。同时学校还与企业紧密合作,在6个校外实训基地也开设了“工学一体”课堂,通过聘请企业的工程师和技术能手作为专业兼职实践教学指导教师,与学校专业教师一起共同开展人才培养。随着人力资源开发模式之“工学一体”模式的推行,学生的实践能力和职业岗位能力得到了较大幅度的提高。“工学一体”开发模式的改革带来了高就业率,2010年以来电子信息工程技术专业及方向的毕业生一次就业率高达95%以上。
(三)学研互动模式。高职实训基地人力资源开发模式之学研互动模式包括以教师为主体的的学研互动和以学生为主体的学研互动。
1.以教师为主体的学研互动模式有下列几种方式。一是教师为了提高学历实施的学研互动。有3名教师为了提高学历报考了硕士研究生,他们结合硕士研究的方向依托实训基地申报项目立项,在开展项目中一边学习、一边研究,既完成了研究生学习,也完成项目研究的任务。二是教师为晋升职称开展的学研互动。几年来,有2名教师结合在学习和教学实践中遇到的问题,结合企业生产和地方经济发展需要解决的问题,以实训基地为平台开展教学专题和项目专题立项研究,并在项目的学习和研究中寻找解决问题的方法、途径,总结和撰写教学研究论文和学术研究论文在有关杂志上发表。三是结合课程教学和实践教学开展学研互动。利用实训基地搭建的平台,在教学中教师们实施了项目教学法、任务驱动教学法、合作教学法中的项目中的学研互动、完成任务的学研互动、合作学习的学研互动。四是专业人才培养过程中与企业间的学研互动。共同讨论专业设置、共同制订专业人才培养方案、共同建设校内外实训基地、共同培养人才,在专业人才培养工作过程中互相切磋、共育人才。五是教师与企业技术骨干联合申报项目的学研互动。如以企业委托的技术攻关项目、新产品的开发,或教师根据企业生产实际或自拟研究的项目为载体,依托实训基地和校企合作的平台,结合教学过程、生产实际和科技发展开展项目的学研互动,研究成果回馈教学、生产实际和企业生产应用中,既解决教学中的实际问题,也解决企业生产中的实际问题。
2.以学生为主体的学研互动模式有以下几种方式。一是结合课程学习和实验实训开展学研互动。根据学习的课程和实验实训内容,利用实训基地搭建的平台在教师和企业技术人员的指导下,以项目学习、任务驱动学习、合作学习开展课程和实验实训中的项目学研互动、任务学研互动、合作学研互动。二是在毕业论文和毕业设计教学中开展学研互动。毕业论文和毕业设计题目可由教师或者企业技术骨干拟题,也可由学生自拟,在这一教学过程中必须进行资料收集和分析整理、论文开题、论文撰写和修改、论文陈述和答辩等,这些工作需要自我学习和实验,需要与同学探讨交流,需要向老师请教。三是开展职业资格培训和考核的学研互动。对电子信息工程技术专业毕业的学生要求毕业时拿到毕业证和职业资格证“双证”。学生参加职业资格考核前必须参加考核前的培训和职业资格的模拟考核,培训和模拟考核的内容本身就是学习和实践,师生间探讨和同学间探讨本身就是学研互动的活动。四是开展技能竞赛的学研互动。全国电子设计大赛要求3人组成1队参赛,赛前训练和参加竞赛,就是队员合作学习、合作探究的学研互动过程。五是学生参与教师立项项目。通过参与项目研究,学生在选题立项、方法设计、外业调查、内业资料整理、项目结题等方面得到了学习,也得到了锻炼,拓展了知识,培养了科研素质。
学研互动模式是走校企合作、工学结合之路的具体表现,有效提升了教师的教学能力、协作能力和科技创新能力,也提高了学生的学习能力、合作能力和创造能力,为培养创新型人才、提高教学质量和人才培养质量奠定了基础。
(四)技能竞赛模式。技能竞赛是推动职业教育教学改革,促进职业院校学生个性发展,培养学生综合素质和职业技能,提高实践能力和创造能力的有效方式。技能竞赛是整合课内外实践育人的重要环节,是培养学生创新精神和职业素养的有效载体。2009年以来,依托实训基地,组织学生参加技能竞赛活动,取得好的效果。具体的做法是:一是成立技能竞赛领导小组和工作小组。工作小组具体负责竞赛活动的指导工作,负责人由专业负责人担任、小组成员由专业骨干教师和行企业技术骨干组成。二是制订竞赛活动计划。竞赛活动列入专业人才培养方案,如在制订电子信息工程技术专业人才培养方案时,把电子设计竞赛作为一门课程开设,由有经验的教师担任主讲和训练指导教师。竞赛工作小组与电子技术教研室教师一起讨论制定竞赛活动计划,以技能竞赛成绩作为课程学习成绩,构建并不断完善技能竞赛教学体系。三是合理安排竞赛活动训练时间、训练内容和训练形式。结合课程学习组织全体学生参与技能训练活动,通过技能竞赛完成课程学习。按照竞赛结果选拔和推荐参加校内、校外电子设计竞赛人选。四是校内竞赛活动采取以“自由探索、自主设计、自己动手”的形式,在教学活动中充分发挥学生的主体作用,促进学生的个性发展。五是积极参加全国大学生电子设计竞赛活动。从2009年以来依托实训基地每年暑期由竞赛工作小组组织“电子设计竞赛活动”,组织训练和选拔学生参加全国大学生电子设计竞赛。训练和竞赛采取以“合作探索、合并设计、合力动手”的形式,在训练和竞赛活动中拧成一股绳,调动集体力量积聚集体智慧。六是对每年参加全国大学生电子设计竞赛的成果进行宣传,展示竞赛成绩和作品,起到示范和辐射的作用。2009―2014年,共组织了19队(每队3人)参加全国大学生电子设计大赛广西赛区专科组比赛,共有5队获一等奖,12队获二等奖,2队获三等奖;有15人次学生获一等奖奖状,36人次学生获二等奖奖状,6人次学生获三等奖奖状;有38人次获指导教师奖。开展丰富多彩的技能竞赛活动,教师、学生齐上阵,有利于增强学习气氛,促进良好的学风;激发学生追求科学的热情和对创新的渴望,激励学生更好地学习和掌握专业知识和职业技能;培养学生的竞争意识和团队协作精神,相互学习、相得益彰,培养学生的实践能力和创新能力;有利于专业人才培养质量提高,促进学生综合素质的全面发展,更好地实现社会对人才的需求目标。实训基地构建了技能竞赛的人力资源开发模式,建立以培养学生应用能力和创新能力为目标的专业人才培养模式,取得了良好效果。
论文摘要:介绍了电子设计自动化(EDA)实验环境的建设与管理的经验,简要分析了由此给教学产生的实际影响。
由于集成电路技术和计算机技术的高度发展,设计自动化的观念和EDA工具的使用水平已成为度量工程师能力的一个重要方面。国内各高校都投入了大量的人力物力建立EDA实验室。EDA实验环境的硬件、软件和服务水平在某种程度上已成为衡量该校硬件水平、教学水平和办学水平的一个重要标志。我校在教育部电工电子教学基地的建设过程中,始终对EDA的教学和实验环境的建设给予了足够地重视,专门成立了EDA(实验)中心,旨在负责全校EDA实验教学,EDA项目开发和新技术推广工作。经过近两年的建设,EDA中心已初具规模,为全校的EDA教学提供了良好的实验环境,促进了我校电类现代化课程教育的发展。
1EDA实验环境的建设
EDA(实验)中心的建设起始于1998年初,学校先后投入资金近百万元,第一期工程建立起配备有40台Pentium166MMX微机的多媒体实验室和硬件实验室各一个;1999年进行了第二期工程,又建起了一个包含40台PentiumⅡ400微机和两台专用服务器的网络实验室和一个管理办公室。并进行了软件建设和有关实验项目的开发。到目前为止已建立起的软硬件环境如表1。
在EDA中心的建设中,我们遵循以下原则:
(1)创建一流具有EDA特色的实验环境。EDA的实验环境的好坏在某种程度上直接影响电类学生对现代化技术的掌握,同时EDA的实验环境也是一个窗口,代表了一个学校现代化教学的形象。EDA中心的建设不应等同于一般的计算中心或机房的建设,应该具有EDA特色,那就是要有丰富的EDA软硬件支持,要有得力的指导开发力量。为了建设好一流的EDA实验环境,我们成立了专家指导小组指导环境的建设,并多次派人到EDA教学较好的学校去参观学习。为了体现时代的特点,我们将中心80台机器内部互连,整个内部网络完全按照Internet技术规范设计,能提供全套Internet服务。中心内部网络还通过Linux网关与校园网相连。服务器采用WindowsNT4.0、Linux5.0、Net-ware3.12,工作站安装了DOS6.22、Win-dows98(中、英文)、WindowsNT、Linux等操作系统。
(2)严把质量关,高质量完成建设。EDA所有软硬件设备的引进都经过认真市场调查研究,并严格的检测,对不合格的产品坚决清除。如曾进一批微机,检测后发现配置与样机不符,立刻退货,重新购置。软件的建设对EDA来说是体现特色的关键性建设,尽管EDA软件投资较大,为保证实验质量,划出专项资金,引进许多最新的正版EDA软件。
(3)加强外联,寻求多方支持。EDA教学的开展需要许多方面的技术支持,为了做好这方面的工作,我们加强了校际之间的技术交流以及与EDA软硬件开发商家的联系,可以从中得到了许多必不可少的帮助,如东南大学赠送给我们不少非常有用的EDA软件和设备,美国Altera公司通过其大学项目赠送给我们专业版和网络版的Max+PlasⅡ软件开发工具等。
(4)鼓励师生开发EDA教学项目。我校EDA教学项目的开发进行得比较早,并已取得了不少成就,EDA中心成立后更加强了这方面工作的开展,目前已自行开发并用于教学有ISP和FPGA等实验装置,全定制的A-SIC实验环境也正在紧锣密鼓地准备中。
(5)勤俭节约,变废为宝。EDA的某些硬件实验对微机要求并不高并且有可能对微机产生伤害,为此我们从校计算中心等地方找来约20台淘汰了的386和486微机,建成了硬件机房,很好地解决了这类问题并节约了不少资金。
2EDA实验环境的管理
我校的EDA实验环境主要面向电子工程系和自动控制系学生,行政上挂靠电子工程系。为了便于协调管理,两系分别任命了兼职正副主任负责中心的建设和日常管理。
在EDA(实验)中心的日常管理中我们努力做到:
(1)全心全意为EDA教学服务。EDA(实验)中心建立的主要目的之一就是为全校师生的EDA教学实验提供方便。为了做好服务工作,我们尽力满足师生的要求。如有教师希望通过网络授课,我们引进了Lanstar网络教学系统软件。有教师需要提供语音教学服务,我们购买了无线话筒。有一些国外引进的EDA软件需要用英文操作系统,中心工作人员经过多次试验,使中英文操作系统能够方便地切换。中心的Internet网及打印机等设备也均向师生开发。
(2)开放式的实验环境。中心除正常设备维护日外,保持全日制开放。开放时除了安排一般值班人员外,还经常安排对EDA技术熟悉的教师或研究生进行现场指导,学生可以自由地上机实习。
(3)不断推广EDA新技术。EDA技术的发展速度非常快,我们利用中心与外界联系较多的优势,不断向师生推荐EDA新技术和新方法。如我们曾请经销商来介绍最新版本的PADS、EWB等EDA软件的特点和使用方法,与东南大学EDA实验中心合作举办了两期全国性的EDA研讨班。
3效果分析
(1)EDA中心自投入使用以来,已为电类专业的学生开设了“电路”、“电子线路”、“数字电路”、“信号与系统”等十多门课程的上百个实验,部分实验还延伸到非电类专业的“电工学”课程中;每年还有几十名本专科生和研究生在这里进行毕业设计和课题上机。总上机时数已达4万机时。
(2)EDA中心的构建,推动了我校多门类课程的教学内容、教学方法的改革。就数字电子课程而言,迫切需要充实现代化的设计思想和设计方法,EDA中心的服务为此创造的必要的条件。由于EDA中心的大量工作,使教师可以在课常上集中精力和时间与学生一起共同体验前人创造知识的途径与方法,而把一些繁琐的计算交给EDA工具,学生通过EDA工具的使用去实践他们在课堂上学到的方法和思路。对电路分析、模拟电子线路、数字系统设计等课也起到了同样的作用。
(3)开放式的管理,方便了学生,激发了学生的学习热情和求知欲。如有一位在给电类提高班讲课的教师发现,原拟定通过Lanstar授课系统对学生讲授EWB的使用方法,结果在现场却发现,不少学生已初步学会了EWB的使用,其原因是他们已主动地到EDA中心,通过自学,进入了EDA环境。这是一个学生主动学习的例子。通过这样的学习客观上提高了学生的自学能力,反映了他们高度的学习热情和求知欲,这也为他们将来自行掌握更现代化、更复杂的EDA工具打下了基础。
(4)EDA中心成为学生第二课堂的场地,培养学生从事科学研究的能力。如数字系统设计的老师利用EDA中心进行电子设计竞赛,取得很好的效果,受到了学生的欢迎。
参考文献:
电工电子课程是高校非电类专业的一门专业基础课,为更好地适应新形势下对地方本科院校人才培养的要求,针对不同学科的专业特点和需求,在加强应用、培养能力为原则的基础上,对电工电子教学内容设置、教学方法与手段、评价考核以及实践创新平台建设等方面进行深入探讨。
【关键词】
电工电子;模块化体系;多元化考评;人才培养
电工电子课程作为我校非电类专业重要的专业基础课,是研究电工电子技术理论和应用的一门学科,理论性和实践性都很强,涉及知识面广,信息量大,内容更加贴近工程实际。我院承担着全校电工电子教学工作,包括我院电气、新能源、测控、农机化4个本科专业和计算机学院、食品科学院的4个工科专业的电工电子的理论教学与实验工作。通过相关课程的学习,使学生掌握电工电子的基本知识,基本分析方法和基本实验技能,具有一定的分析问题、解决问题的能力,为后续课程和从事相关工作打下坚实基础。由于不同专业对于开设电工电子课程需求不同,同时更好地适应新形势下对地方本科院校人才培养的要求,在以提高学生的实践能力、创新能力、就业创业能力为目标,注重基础、加强应用、培养能力为原则的基础上,对电工电子教学内容设置、教学方法与手段、评价考核以及实践创新平台建设等方面进行深入系统改革,探索构建具有符合地方高校应用型人才培养目标的教学模式[1]。
1合理安排教学内容,建立逐层递进式模块化课程体系
非电类电工电子课程教学,应当遵循“以应用为目的”的原则,根据不同专业的特点,组织实施教学。针对不同专业对电工电子课程的不同需求,与各专业老师进行课程内容方面的研讨,同时从电工电子课程体系出发,将电工电子教学内容设置为5个教学模块,即电工基础、电动机及其控制、PLC、模拟电路与数字电路,每个教学模块设置不同层次的教学内容,按照专业需求选择适合本专业的教学模块和教学内容,确保各专业在规定的教学计划内,学到能满足本专业发展需要的相关知识。同时为将理论与实践相更好结合,提高学生实践能力,对长久以来形成的以验证理论为主的实验内容进行改革,将实验内容进行整合,提高综合性,设计性实验比例,实验内容设置上体现出不同专业对实践技能层次要求。此外,根据不同专业安排1-2周电工电子实训或综合课程设计,从电路设计、仿真、焊接到调试,使学生在知识的综合运用、实践技能、创新能力的培养方面得到加强,从而形成完整的逐层递进式模块化电工电子教学体系,如图1所示。
2改变传统教学模式,激发学生学习兴趣
传统的“填鸭式”、“满堂灌”的教学方式,常常会造成学生对学习缺乏兴趣,学习的积极性、主动性不高,导致学习效果、教学质量不高,不利于创新人才培养。现代教育理论认为,教学过程是主体的一种自主行为,教学方式应由学生被动接受转向主动探究,教师要充分发挥主导作用,运用讨论、案例、情景等多种教学方法来活跃课堂气氛,调动学习热情,提高独立思考的能力[2]。例如:基本放大电路是模拟电路的重要内容,也是组成复杂电子线路的基本单元,为了使学生深入理解静态工作点对放大电路的影响,以分压式偏置放大电路为案例,我们给出放大电路的实测数据,让学生分析电路的工作状态,有无失真现象,如果有失真,是什么原因造成,如何去解决。通过案例教学,不仅使学生的主观能动性得到充分发挥,而且可以帮助学生整合知识点,同时也培养了学生的思维能力。
3合理运用现代教学手段,提高教学效果
电工电子是理论性和实践性都很强的课程,有些教学内容十分抽象而又难于理解,仅凭教师口传心授,用粉笔在黑板上演示的传统板书已经无法满足教学要求,而多媒体具有良好的交互作用,通过声、光、色、动画等直接作用于学生的感官,从而获得最佳的教学效果。比如三极管的电流放大,理论性强、内容抽象,同学们很难理解,教学中通过采用动画演示,使同学清楚看到三极管内部载流子的运动规律,从而对三极管电流放大有更深入地理解。还有一些实践性强的教学内容需要借助于实验演示,借助于多媒体平台,充分利用计算机辅助教学优势,将Multi-sim电路仿真引入课堂,学生能直观形象看到从实验搭建到调试整个过程,大大激发学习兴趣,提高教学效果[3]。应当充分注意到,教学过程中应处理好多媒体和板书、语言表达等传统手段之间的关系,恰当、合理、适时地运用多媒体进行教学。
4改变考试制度,建立多元化考评体系
考试作为传统的评价方式,具有客观、公正的、高效的特点,但是却不能全面、科学地反映学生学习效果。为适应新形势下人才培养的要求,根据不同专业对于电工电子课程教学要求,从考试的内容、形式上进行改革,突出知识的实践性、应用性,建立多元化的考评体系[4]。对于以掌握电工电子的基本知识,了解电工电子在本专业发展现状为目的的少学时课程,可以采用开卷考试或写小论文的形式;对于电工电子理论及实践动手能力要求较高的多学时的课程,除了采用传统的笔试考试,实验技能测试外,还应注重知识的实际运用能力方面的考核,比如可以出一些贴近实际的设计型题目,以小组形式,每组不同题目,在一定时间内完成设计、仿真、调试,采用学生自评和教师点评相结合方式给予评价。通过这些灵活多样的考试方式和评价方法,务实科学的考试内容,使学生从以往被动应试转向主动获取,调动了学生学习的积极性。
5加强实践创新平台建设,注重能力培养
加强实践创新平台建设,建立面向学生开放的实践创新平台。实验室提供常用的电工电子仪表、仪器,如万用表、稳压电源、信号发生器、示波器等,常用的焊接工具、各种常用的电子元器件以及单片机、PLC实训系统等,学生们可利用课余时间走进实验室,提高自己实践技能、完成自己的科技小制作或是各种项目。鼓励学生积极申报国家、市级大学生创新训练项目、参加各种电子设计大赛、加入导师的研究项目,全方位地逐步培养学生的工程能力、创新创业能力。
6结束语
几年来在学院各级教学和管理工作者的重视下,电工电子教学体系得到了不断完善、实践创新平台也有了很大提升,教育教学效果日益显现,学生课程不及格率逐年减少,各类创新、创业项目以及电子设计大赛参赛、获奖人数逐年增多,学生的实践能力和就业率都有了很大提高。
参考文献
[1]孙立辉,王海,于军.地方本科院校电工电子实践教学体系的构建[J].实验室研究与探索,2016,11(35):213-216.
[2]张瑜,蔡立娟,韩春玲.新课程理念下电工电子教学改革初探[J].教育与职业,2012,2(5):114-115.
[3]朱颖莉.高校电工电子实验教学中仿真软件的运用分析[J].高教学刊,2016,24:98-99.
关键词:实验室建设;实验教学;示范中心;电工电子
一、实验中心建设的理念、思路、定位和目标
以高等工程教育、创新人才社会需求、电子信息科学发展的趋势为依据,在“科学人文环境”熏陶下,以开放实验教学为基础,培养学生的“两个基本”(基本的自主学习能力和基本的工程素质)和“三创”(创新的思维、创业的精神、创造的能力)。为了将学生培养成为“厚基础、宽口径、创新性、复合型”的高层次人才,实验中心提出从“重视基础、强化能力”出发,以“发展个性、因材施教”为基本原则,实行“分层培养、启发创新”的教育教学思路。
将实验中心建设成实验教学研究和改革的试验田,创新人才的训练场,建设成果的示范辐射源。构建国内一流,与国际接轨,集基础性、先进性、开放性为一体的,培养学生创新精神和工程实践能力的实践中心。
二、实验教学体系和内容的建设
1.构架塔式结构的实验教学新体系
为了有效地解决传统实验实践教学模式下学生知识面较窄、综合设计能力较弱等问题,我们构筑了一种实践教学新体系。该体系呈塔式结构,分为四个层次,即:基础实验层、提高设计层、综合应用开发层、科技活动层。四个层次均贯穿着研究设计型实验。实验中心为四个层次的实验教学确定了教学目标。
基础实验层培养学生的基本工程素质,基本实验技能,基本分析和处理问题的能力。提高设计层培养学生知识更新、独立分析处理问题的能力以及创新的思维。综合应用开发层培养学生自主学习、系统分析、应用、综合、设计与创新的能力。科技活动层培养学生的创新精神,增强学生的工程设计与综合应用素质。以上四个层次的实验教学有利于“保证大面积成才,强化优秀生培养,促进拔尖生脱颖而出”的分层次培养。
2.培养学生主动学习和创新意识,加强创新性、综合性、研究型的实验内容和项目
为了培养学生的主动学习意识,增强他们的知识获取、知识发现和创新能力,提高学生的综合素质,进一步引导学生深入学习,实验中心针对实验体系中不同层次,设计了一系列创新性、综合性、研究型的实验内容,其比例达到40%。
在基础实验层实行基本命题与扩展命题相结合。基本命题以单元电路为主;扩展命题是在其基础上,对单元电路的功能和性能要求进行扩展。在提高设计层设计了EDA、DSP、单片机、ASIC等领域的若干个专题项目,由学生自己选择。在综合应用开发层设计了涉及多个电子技术领域的若干个综合项目。到目前为止,已有3000名学生完成了近1000个自选题目。科技活动层中的实践题目有些来源于教师承担的科研项目,有些来自社会需求,还有一些来自各类科技竞赛和学生的兴趣及创新要求。我校每届本科生中,有10%学生参加教师的科研活动,20%左右的学生参加省、国家级的各种科技竞赛,80%左右的学生参与校级科技活动,使学生受到了不同层次、不同类别的锻炼。在以上各层次中,实验中心总共开设了23门电工电子类实验课程,供学生选修。
3.瞄准国际水平,组建了新技术实验平台作为提高设计层、综合应用层和科技活动层的支撑平台,实验中心分期组建了11个新技术实验室。这些实验室涵盖了当前电子信息技术的新领域,做到了实验内容及采用的实验技术与当前新技术同步更新。新技术实验室采取集中规划、集中投资、集中建设、集中管理的方式组建,实验室的负责人来自各学院,不脱离所依托的学科,不脱离理论教学和科研,具有比较高的学术水平和工程实践能力,保证了高层次实践教学人员的稳定,有效地实现了理论课程与实践课程的互通和结合。新技术实验室技术先进,创新氛围浓厚,与技术进步合拍,因而深受学生的欢迎,也引起了国内外许多著名企业的兴趣,目前已成为学校本科教学对外联系和展示的窗口。实验中心已经与十多家国际著名公司进行了多项合作,保证了技术和设备的先进性。新技术实验平台使学生不仅有长久的后劲, 而且具有一定的工程素质,能比较快地进入到研究和设计角色中。
三、实验教学方法与手段的改革
1.基本原则
实验中心确立了“保证大面积成才,强化优秀生培养,促进拔尖生脱颖而出”三个层次的分类培养目标,大力提倡教学方式由知识传授型向知识发现和知识创造型的转变;重视设计方法学变革,引入EDA技术,着力培养学生运用现代化设计工具的能力;加强数字化、综合化、系统化实验,对实验教学进行一系列的改革,注重提高学生的实践能力,培养学生的创新、创造精神。在实践教学过程中实现了“四个结合”,即:理论与实践相结合;观察型、验证型实验与综合型、研究型实验相结合:软件仿真与硬件实验相结合;课内与课外相结合。
2.实验教学的模式与方法
实验中心针对不同层次的实验采用了三种不同的实验教学模式:基础层实验――采用“独立设课”的模式;提高设计层实验――采用“理论课与实验课融合”的模式;综合应用开发层和科技活动层――采用“学生自主组队、自选或自定题目,完全开放,以研究创新为主线”的模式。这三种不同的教学模式体现了实验的三性,即观察认知性、设计综合性和研究创新性。
实验教学方法采用多种形式示教与学生实验验证相结合的方式,以夯实基础;大力提倡项目方式,提供一批创新性、综合性、研究型题目,让学生带着问题、带着任务并为解决问题而实验;系统引进了EDA技术,淡化软件和硬件设计的界限,让学生体会和掌握设计方法学的革命所带来的变化――科学化和高效率;各实验室全面实行多媒体教学;建立实验中心网站,设有网上选课系统。新技术实验室已经实现了时间和实验内容的全面开放,基础实验室也正在逐步实现开放。实验中心采取以任务带实验、多媒体教学方法、实验室开放等措施,充分体现了以教师为主导、以学生为主体的原则,调动了学生的主动性和创新性,取得了很好的效果。
基础层实验是塔式结构的底座,主要采用独立设课、必修的方式来实施。在完成仪器设备全面更新、规模扩大后,基础实验的改革重点转向实验内涵,主要表现在实验内容和实验方法的改革与创新。对于一部分实验以任务书取代实验指导书。学生要根据任务书自行设计电路和测试方案,以培养学生分析问题和解决问题的能力。增加设计和综合性实验,将实验题目分为“基本命题”和“扩展命题”两部分。“基本命题”部分是观察认知性质的;“扩展命题”部分则是带有一定探索性的,给学生发展个性、开拓思维留有一定的空间。将计算机仿真技术引入基础实验,引导学生以虚拟仿真与硬件实验相结合的方式进行实验,先做虚拟仿真,后做硬件实验。拓
展实验的时间和空间,实验中心为学生提供了移动式实验箱,该实验箱内装有万用表、烙铁、工具和常用元器件,学生可以带回宿舍、教室做实验,同时也为学生课外实验和科技活动提供了条件。
提高设计层采用“理论课与实验课融合”的模式,引导对比分析,边学边练。
综合应用层和科技活动层采用“学生自主组队、自选或自定题目,完全开放,以研究创新为主线”的模式。实验中心建立了综合实验题库,供学生选择,题库中的项目多数来源于科研和各类科技竞赛。学生也可以自主命题,但需经教师审核。
3.实验考试制度的改革
实验考试制度是保证实验质量的重要环节。针对实验体系中各层次的特点,实验中心制定了相应的实验考试制度,并建立了实验试题库。基础层实验采取平时实验与期终考试相结合。平时占30%,期终考试占70%。笔试和实际操作相结合。在期终考试中,笔试一小时,内容是基本测试原理和测试方法;实际操作一小时,题目由学生抽签而定,并当场搭建电路、演示效果。笔试占40%,实际操作占60%。如果实验成绩不及格,必须重修。提高设计层和综合应用层采取考试与项目作品、报告、论文以及竞赛结果相结合。凡获奖者可免相应实验课程考试。按参加不同级别的科技活动获奖等级确定成绩。获省级三等奖以上,成绩评为85分以上;获校二等奖以上,成绩评为80分以上;其他按项目评定方法给出成绩。项目作品的成绩评定方法:题目合理性,10分;题目难度,20分;设计完整性,20分;作品完成质量,30分;作品工艺界面及可操作性,10分;作品设计与测试报告,10分。
四、实验教材建设
教材是教学内容的载体,是教学水平、教学质量的基本保证,也是课程体系和教学内容改革成果的核心体现。为提高学生的综合设计与工程实践能力,引入新型实践教学理念和模式,实验中心专门组织编写出版了两本实验教材:《现代电子线路与技术实验简明教程》和《电子设计指南》。这两部实验教材均被列入国家级“十五”规划教材,由高等教育出版社出版。近年来,实验中心还由高等教育出版社和西安电子科技大学出版社出版了5本新技术类和2本基础实验类教材。另外,实验中心还编写了10本实验讲义。除了上述教材外,每门实验专题都有相应的多媒体课件,学生可在网上下载。
五、师资队伍建设
培养一支高素质的实验教学队伍是实验室建设的关键。多年来,学校十分重视实验教学队伍的建设,在人才引进、进修、培训、晋升和业绩考核等方面,出台了一系列政策,提升了实验教学教师的地位,极大地调动了实验教学教师的工作能动性和积极性。
实验中心采取以专为主,专兼结合,一人多职。以专为主就是通过学校的政策引导,稳定专职实验教学队伍;专兼结合就是要聘用一部分理论课教师和专业技术人员为实验教学服务;一职多用就是要充分发挥实验教学教师工作的积极性和能动性,使其能够承担几门相关课程的实验教学工作。
目前实验中心教师承担教学研究项目共25项近5年在国内外刊物和会议上发表教学研究论文共100余篇,其中正式刊物上发表教学研究论文85篇;担任主讲的国家级精品课程(实验部分)有4门,省级精品课程有8门:有6人次在英、美、日等国家留学进修,10人次出国参加国际会议。实验中心教师近5年主持和主要参与的科研项目共30项,共获得6项省部级奖励,所完成的项目多数达到了国内先进水平。在核心刊物上发表学术论文200余篇。
六、网络信息化管理平台建设
在实验中心的建设初期,就制定了网络信息化管理的目标,逐步建立了以数字化校园网络为基础的开放实验室综合管理信息平台,服务于实验中心的诸多环节。开放实验综合管理系统的主要特点是:良好的开放性;学生的自主性;提高了实验管理的效率;提高了实验设备的利用率。
七、开放管理运行模式建设
为了激励学生的创新意识,实验中心采用开放运行管理模式,开放的形式表现为六方面:
教学内容的开放。围绕所建立的实验教学新体系,设计了具有“创新性、综合性、研究型”特点的实验内容,开设“工程设计”和“系统综合”的必修实验课。各实验小组(1-3名学生组成)根据教学大纲要求,可以在实验题库中自主选题或自定题目。管理形式开放。实验室的资源在网络上公布,每一个实验只规定最后完成的时间,学生可根据资源空闲状况和自身的条件安排实验时间。通过采取开通中心网站、建立电子教学资源、网络选课、网上预约/申请、身份确认、智能监控、师生交流和设备管理等网络信息技术手段,实现了开放式实验教学管理。实验器材开放。对于基础实验,为每一个学生免费发放一个实验箱,内备有基本的仪表、工具、实验用多功能PCB板或面包插件板、元器件和材料等。对于提高类、系统综合类等实验,实验中心建立了元器件库,实验小组可根据需要申领或经批准后到电子市场购买。实验场地的开放。实验中心的新技术实验室全天开放,基础实验室在完成必需的基本实验后、部分开放。对创新型科技活动开放。学生可利用中心的新技术实验室进行科技创新活动,每年学校进行选拔。对校内外交流培训的开放。实验中心与国际著名电子信息技术的公司企业合作,开设新技术培训,对校内外交流与开放教学。
八、示范中心建设促进学生校园科技活动氛围的形成
关键词:EWB仿真软件,电子时钟,设计
1.引言
随着电子技术和计算机技术的发展,电子产品已与计算机紧密相连,电子产品的智能化日益完善,电路的集成度越来越高,而产品的更新周期越来越短。电子设计自动化技术,使得电子线路的设计人员能在计算机上完成电路的功能设计、逻辑设计、性能分析、时序测试直至印刷电路板的自动设计。EDA是在计算机辅助设计(CAD)技术的基础上发展起来的计算机设计软件系统。与早期的CAD软件相比EDA软件的自动化程度更高、功能更完善,而且操作界面友善,有良好的数据开放性和互换性。
EWB仿真软件是常用的EDA软件之一。它是 Electronics Work Bench的简称,中文名称为“电子工程师仿真工作室”,是一种虚拟的电子工作平台。其仿真功能十分强大,能接近100%地仿真出实际电路的结果,它就像实验室桌面那样,提供示波器、信号发生器、扫频仪、逻辑分析仪、数字信号发生器、逻辑转换器、万用表等实验室必备仪器、仪表等。EWB软件具有以下特点:(1)采用直观的图形界面创建电路。,EWB仿真软件。。它在计算机屏幕上模仿真实实验室的工作台,绘制电路图需要的元器件和电路仿真需要的测试仪器均可直接从屏幕上选取。(2)软件仪器的控制面板外形和操作方式都与实物相似,可以实时显示测量结果。(3)带有丰富的电路元件库,提供多种电路分析方法。器件库没有的元器件还可以由外部模块导入,因此元器件选择范围很广,参数还可以十分方便的修改,不用像实际操作那样,因多次把原件焊下而损坏元器件和电路板,从而使电路调试变得方便快捷。,EWB仿真软件。。(4)可同其它流行的电路分析、设计和制版软件交换数据。(5)EWB是一个优秀的电子技术训练工具,利用它提供的虚拟仪器可以用比实验室中更灵活的方式进行电路实验,可以仿真电路的实时运行情况,有助于使用者熟悉常用的电子仪器测量方法。
随着EDA技术的发展,利用电脑辅助设计进行电路模拟与分析,并进行输入与输出信号响应的验证,可有效地节省产品开发的时间与成本。本文采用电子设计平台EWB9.0,设计了可实现24小时制的功能可扩展的电子时钟。
2. 设计方案
24小时制的功能可扩展的电子时钟主要由时钟模块、显示模块、基准信号模块和功能扩展模块几部分组成。,EWB仿真软件。。其结构示意图如图1所示。首先通过基准信号模块产生标准的秒信号,然后通过六十进制计数器实现秒信号和分信号,通过二十四进制计数器实现时信号,而每种计数器又都是利用74ls160芯片的异步清零端实现。最后通过译码显示电路加以显示。在此基础上可以适当增加一些模块如调时、闹钟等,使得该时钟电路的功能进一步完善,
图1 电子钟表的设计框图
3. 时钟电路设计和仿真
(1)时间基准电路
时间基准电路主要用于实现电子时钟的秒输入信号,其频率为1HZ,其主要原理是首先石英晶体振荡器产生震荡信号,然后通过分频最终产生标准的秒信号,供时钟模块中的计数器使用。其原理如图2所示
(2)时钟+显示模块
时钟模块包括时信号、分信号和秒信号的实现,可以通过六十进制计数器实现秒信号和分信号,通过二十四进制计数器实现时信号。分信号和秒信号的实现如图3所示,分信号和秒信号的十位信号是利用异步十进制计数器74ls290芯片的异步清零端(R01和R02)实现六进制,个位信号利用异步十进制计数器74ls290芯片直接输出产生;时信号是利用十进制计数器74ls160芯片的异步清零(CLR)功能实现二十四进制;最后将秒信号、分信号和时信号连接到一起,就组成了一个基本的电子时钟电路。如图4所示。
图3 电子时钟表分、秒计数器模块
图4 电子时钟电路
(3)功能扩展模块
以上电路的实现了一个基本的数字电子时钟,但是其功能比较单一,只实现了电子时钟的显示,为了使该电路的功能更加完善,可以增加调时、闹钟、整点报时等模块来增加该电子时钟的功能。,EWB仿真软件。。
4.结束语
使用EWB软件,可方便地在计算机上进行电路设计、仿真,其电路结构及设计观念可以很容易地被修正;也可方便地更换所需要的元件。,EWB仿真软件。。通过模拟可快速地反映出所设计电路的性能。,EWB仿真软件。。本文给出利用仿真软件EWB进行数字电子时钟设计的实例,该电子时钟的设计无需编程语言,利用了基本的集成芯片及电路元件,具有设计简单、使用方便、性能可靠、成本低的特点,实现了电子手表的计时功能,在此基础上增加一些简单的模块,即可实现一个功能完善的电子手表,具有很强的实用性。
参考文献
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关键词 电力电子学 教学改革 教学手段
Abstract The teaching reform of power electronic technology is explored in the following aspects as classroom instruction, tutorship after school, experiment and practice, examination and effect after teaching practice in this paper.
Key words power electronic technology teaching reform teaching method
一、前言
《电力电子学》是电气工程及自动化、工业自动化和其他相关专业的一门重要的专业基础课,属必修课。该课程的特点是基础性强,体现了弱电对强电的控制;又具有很强的实践性,和生产生活联系紧密。
二、教学改革
随着现代电力电子学的日新月异,《电力电子学》课程的内容也不断更新、发展,越来越丰富。但由于专业课程的不断增加,电力电子学课程的教学学时却越来越少。这一矛盾对课程的教学质量和教师的教学水平提出了严峻的考验。为解决这一问题,实现把大学生培养成为基础厚、知识博、能力强、口径宽和适应性强的高素质人才这一教学目标,我们《电力电子学》课程组在以下几个方面进行了教学改革实践。
1、课堂教学。课堂教学是整个教学活动的主体部分,也是我们教学改革的重点。为了高质量、高水平地完成教学任务,我们从教学内容、教学手段、课堂教学组织几个方面入手,借鉴其它学科的先进经验,大胆革新,形成了自己内容丰富形式灵活的教学特色。
在教学内容上,我们按照教学大纲的要求进行了梳理、精选和更新。根据各位授课老师多年的教学经验,在教学目标分类法的指导下,我们将课程分为八个教学单元,每个单元确定一两个重点内容授课时,以重点内容把所学单元中的基本概念、原理、方法和过程讲清讲透,强调基本概念和分析问题的思路,非重点内容则在此基础上进一步扩展。这样既避免了重复讲述,又体现了知识的层次性和扩展性。精讲必须多练。我们从能力培养着眼,对每一个重点单元精选例题和习题,注重讲、练结合,保证练的比重,加强综合训练,培养学生自主学习、增强分析问题和解决问题的能力。在教学大纲以外,授课老师增加了电力电子电路的部分仿真技术内容。实践证明,这部分内容的引入对促进学生主动学习,更好地理解基本原理、概念,提高设计应用能力起到事半功倍的作用。在实际授课时,我们还注重教学内容的不断更新,及时将本学科领域的最新科技成果引入教学,保证了课程内容的基础性和先进性。
在教学手段上,我们采用了电化教学和多媒体教学的方式,并配合教材开发了一套多媒体 CAI课件。动画和多媒体方式的引入,使电力电子电路中比较抽象的电特性变得直观,使得原本难以理解的问题,如电路在不同时刻的不同等效形式,输入输出波形的产生等,变得比较容易。学生容易建立起相关电路的清晰概念。此外,电化教学和多媒体教学可以在有限的时间内立体化、直观化地展现大量的教学信息,避免授课老师将大量时间用到在黑板绘图上,提高了课堂教学的效率和质量。同时,多媒体课件的开放式结构也方便把最新技术不断加入到课程的教学中来,以满足学生对新技术的追求。
在教学内容和手段上进行改革后,课堂教学信息量增大,要求学生更加认真积极地参与教学活动,否则可能出现“坐飞机”的情况。因此授课教师的课堂教学组织能力非常重要。为提高这一能力,我们授课组的教师一方面努力提高语言表达能力,采用生动幽默的语言激发学生兴趣,另一方面精心组织教学,设计出提问,讨论,课堂调查、小测验,写小论文等多种形式,及时掌握学生学习情况,调动每个学生都参与到教学中来,让整个教学过程既充实又有趣。
2、实践教学。实验教学侧重于对思维方式和动手能力的培养,是理论教学的主要补充,它在整个教学环节中具有重要地位。因此实验教学改革是教学改革这一系统工程中的重要一环。我们把实践教学分为基础实验、选做实验、仿真实验、课程设计等多个层次,结合课外科研训练实践、四川省和全国大学生电子设计竞赛等高水平的实践环节,从而将综合设计能力、创新设计能力和工程实践能力的培养贯穿于整个教学过程,形成多层次、立体化的实践教学特色。
为了开好基础实验和选作实验,电气信息学院投入实验建设经费,购买了十套浙江天煌公司的“电力电子与自动控制系统”实验平台,同时增加了一些新的器件样品,使学生有更好的硬件条件开展实验。另外我们还自己动手开发出一个模拟实验的软件平台。学生可以自由地调用仿真环境中的各种电力电子器件搭建各种电路,模拟实际装置的全程动作情况。通过该仿真软件平台,我们可以实现EDA教学。 对于实践教学,我们始终坚持理论与实践的统一,一方面在学时安排上,实验课与理论课紧密衔接,实验内容与教学内容互相渗透,另一方面采用台阶式教学,教学目的层次分明,即采用验证型、设计型、综合型三个层次的实验教学,这样不仅延伸了教学内容,而且培养了学生的创新能力和综合应用能力。
在教学过程中,我们把课堂教学、实验教学和EDA教学相互融合起来。课堂教学突出课程的基础性,实验教学强调课程的实践性、应用性, EDA教学贯穿于课程的各个环节,体现课程的先进性。不同的教学环节各司其职,相辅相成,相互交融,有机结合,实现 “加强基础,注重实践,促进创新”的同一个目标。
为了进一步提高学生发现问题、分析问题和解决问题的综合性实践能力,作为立体化实践教学的扩展,课程组把培养学生实践创新能力固化在教学任务中,建立了《电力电子学》系列课程本科生导师体系,在学生中建立学研小组,由授课教师指导学研小组。注意引导和鼓励学生积极参加各种科技竞赛活动,积极组织学生参与校级、四川省和全国大学生电子设计大赛,取得了良好效果。
3、课外辅导。为进一步提高教学质量,我们开展了一系列有效的课外辅导活动。这些活动主要有:利用校园网进行网上讨论、网上答疑、网上批改作业等;指导学生课外阅读与电力电子学有关的学术期刊,鼓励学生写小论文;开展与课程知识内容相关的设计及创新活动;在适当的时候,组织学生到校外参观实习等。通过这些活动引导学生进入一种有意识的主动学习状态中,提高学习兴趣,调动学习积极性,使学生的学习效率大大提高。
4、考核方式。为克服应试教育带来的弊端,我们也改革了考试制度。考题除了深度、广度和难度符合教学大纲要求外,我们更着重对分析问题和解决问题的能力进行考核。近年来我们在《电力电子学》课程的笔试考试中,采用半开卷考试,即学生可以带一张A4纸正反面笔录,便于学生在复习中进行自我总结,考试时不用死记硬背公式。笔试考试的组织严密、规范,试卷规范,评分客观、公正,并建立了对考试结果进行教学质量分析的制度。成绩中,除了笔试成绩外,将作业、实验、小论文和答疑情况也记入总成绩,使成绩考核更全面、客观。
三、教学改革成效
《电力电子学》课程教学改革得到了上至学院领导下至选课学生的大力支持。学院鼓励和支持课程组的教师以各种形式参加科研开发项目或进行理论研究,以便及时了解和掌握与本课程相关的科技发展最新动态和成果,并且将其融汇到课堂教学中去,使我们的教学工作既源自大纲,又不局限于大纲。以高水准的科研能力保证了教学质量的提高。同学们也提出了很多非常中肯的建议。在大家共同努力下,《电力电子学》课程自开始进行教学改革以来,课程组教师先后主持和参与完成4项教学改革项目,发表了数十篇教学改革论文,取得了四川省和学校的教学成果奖励。
课程组教师改革工作取得了较好的教学效果,得到了广大学生和同行的好评。在每学期课程结束前,请听课同学提的意见中,都能看到感谢的话语和鼓励支持;督导教师的多次听课也表示了对我们教学方法和效果的肯定;每学期的教学检查和学生评教,我们的课程均得到高出平均值的得分。近三年学生对本课程评教的无记名投票结果为:优占71.5%,良占28.5%。学生的实践能力和创新能力也得到了较大的提升,在第三、第四、第五、第六届全国大学生电子竞赛中连续获得国家一、二等奖。学生在相关后续课程的学习、课程设计和毕业设计中也表现出较好的能力。随着综合素质的提高,毕业生的一次就业率也得到提高。一些进入研究生阶段学习的学生也表示《电力电子学》课程给他们打下了较好的基础,有助于他们进一步深造。校外专家也认为,尽管我校是四川省属高校,但《电力电子学》课程在省内的学术地位和教学质量是靠前的。
四、课程后续建设
今后两年课程建设着重于两方面内容。一是总结多年来《电力电子学》课程教学改革和教学研究课题的经验,不断深化教学改革,进一步提高教师的英语水平,扩大双语教学的学生比例。二是在学校适当增加电力电子与电力传动实验装置的基础上,全面实行开放性实验,增加设计性和综合性实验的比例,进一步提高学生实验技能和工程实践能力。同时,建立以《电力电子学》课程为基础的电工技术实习基地,开展学研小组的设计和创新活动。
我们今后会继续努力,本着保持特色,扩大范围,深化内涵,提高质量的原则,争取把课程建设成省级精品课程,迈上更高层次,以适应21世纪高素质工程技术人才培养的需要。
参考文献
1.王兆安,黄俊.电力电子学[M].第四版.机械工业出版社,2000
[关键词]卓越工程师 课程体系优化 实践教学
[中图分类号] G642 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437(2013)24-0042-02
一、研究背景
沈阳航空航天大学电子信息工程学院“电子信息工程”专业是辽宁省较早开设的电子信息类专业之一,主要为航空企事业单位培养无线电、电子工程、信息工程应用方面的人才,90年代后,及时调整面向地方经济建设。本专业具有较强的航空航天行业背景,面向国防建设和辽宁省地方经济建设主战场,几十年来为航空部门、地方等行业和部门培养了大批电子信息工程类应用型高级技术人才。“电子信息工程”专业2009年被评为辽宁省普通高等学校本科示范性专业,2010年被评为普通高等学校国家级本科特色专业。
但一直以来,与培养航空电子工程师后备人才所需条件、要求相比较[1],本专业还存在一些亟待改革和完善的地方,如专业教学内容体系的学科化倾向较重;行业背景特别是航空电子方向课程设置相对滞后;学生工程学习与工程实践所需实际环境条件不足;工程型教师队伍建设与管理机制创新不足。
以上种种问题导致培养出的学生上岗适应慢,动手能力差,缺乏团队精神,缺乏创新能力及敬业精神等问题,不能适应新形势下航空电子产业的需求。本文针对应用型卓越工程师,从课程体系设置、实践教学改革等方面介绍本专业目前的教学改革成果,以期为卓越工程师这项计划的推进做出一份贡献。
二、厚基础、宽口径的课程体系调整
航空电子涉及的面非常广,为了厚基础、宽口径[2],提高学生的就业点,本专业的基础课、学科基础课占了绝大部分,学生掌握这部分知识后,可以在较宽的范围内择业,从事信息处理、传输、变换等方面的研究工作和电子设备与系统的研制开发与应用、计算机技术应用与开发等方面的工作。到2009年,基础课和学科基础课在理论教学中的比例分别达到了42.5%和33.7%。2012年重修修订的课程计划中二者的比重达到了77.74%。
以“大工程观”为指导,整合、重组课程体系。[3]着力改变单纯以学科的系统性为标准构建课程体系的观念,密切结合现代工程技术发展和企业需要,以提高学生的创新能力、职业素养、工程实践能力和工程素质为目标的设计课程体系。压缩课堂讲授学时,为学生课外自主学习和企业学习留出更多时间和空间。减少必修课学时,增加选修课学时;精简课堂讲授内容,开阔学生的课外学习和思考空间,把学习的主动权、自还给学生。专业基础课与专业课设置思路如下:
(一)工程实践基础
1.电路分析与模拟电子线路的初步设计能力。2.数字逻辑与数字系统的初步设计能力。3.微处理器与DSP系统应用的初步设计能力。4.信号、系统与信号处理的初步设计能力。
(二)电子信息工程方向专业理论与实践能力
1.掌握电子信息系统的基本概念、基本理论以及基本的分析方法。2.掌握现代通信系统的基本概念、基本理论以及基本的分析方法。3.熟悉通信系统的组成和工作原理,如无线通信系统、光通信系统等。4.了解电子对抗技术的基本原理与方法。5.熟悉数字图像处理的基本原理与方法。6.熟悉航电系统信号检测与估计的理论与方法。7.了解雷达系统的工作原理与方法。8.掌握嵌入式系统的设计技术。9.了解航电系统的综合设计及实现方法。
在通识教育课程建设方面[4],有针对性地加强职业道德、人文关怀和社会伦理责任的教育,加强写作、表达与计算机应用等基本技能的训练,加强团队合作精神和人际沟通交流能力的培养。在学科基础课程建设方面,强化数学、物理、化学知识在工程中的应用,同时拓宽学生在组织管理、工程经济学和财务等方面的知识面。
在专业课程建设方面,适当加强多学科交叉的综合性课程建设,同时要特别强化面向工程实际构建课程体系、改革教学内容和编制课程标准。同时,试点专业根据工程人才培养国际化的必要性和可能性,通过模块化的教学安排,实现产学合作教育的国际化。
三、实践教学的多层面、阶梯式设置
(一)多层面创新实践平台搭建
结合工程实际,进一步完善“以实验与工艺基本操作技能训练为基础,以设计为主线,以提高学生的学习能力、工程实践能力、系统思考和研究能力、团队合作能力、交流能力为目标”的实践教学体系。在校内实践教学过程中,积极开展研究型、项目型学习和设计性、综合性、创新性实验,帮助学生发现、发展各自的志趣、潜力和特长。
开设多种实验课程,计算机综合训练、工程训练、电子工艺实习、电子认识实习、电子设计应用软件训练、专业教学实习、生产实习、课程设计、毕业设计等实践教学环节,做到8个学期实践环节不断线,在每个学期均有相应的实践教学环节。2012年实践性教学环节学时已达44周。加大综合性课程设计和毕业设计的考核力度,将理论教学与实践教学相结合,完成从选题、方案论证、理论设计、器件选择、实际制作、指标测试、结果分析、论文写作、市场调研等一系列工作,培养学生的综合实践能力。
通过推进实验教学体系的改革,构建一个模块化、分层次的实验教学体系,不仅满足电类专业人才培养的需求,而且也强化对非电类工科专业电工电子实践教学,既要保证知识结构的完整性又要体现不同专业的不同需求。构建课内外教学互动的“结构化、多层次、开放式”实验教学课程体系。通过推进实验教学内容的改革,优化验证性实验,加强综合性、设计性和创新性实验,融入趣味性实验,强化学生工程实践能力和创新能力的培养,并在教学内容上突出实验多元化和系统性。协调实验内容“虚(仿真)”、“实(动手)”的结合。
(二)校企合作新机制
采取切实措施,加强校外实践教学过程管理,确保学生累计在企业学习一年时间的质量。各试点专业毕业设计环节与相关实习环节统筹安排。一部分实习实践环节利用寒暑假时间进行,重要的实习利用整个学期。
本专业本科阶段实行“2.5+0.5(企)+0.5+0.5(企)”模式,强调与企业的联合培养。前5个学期为基础课和部分专业基础课实施阶段,第6学期为校企联合培养第一环节,第7学期为专业课实施阶段,第8学期为校企联合培养第二环节(含毕业设计)。其中,第6学期在企业实施8学分的课程,主要由企业教师承担,课程教学与实践内容着力发挥企业的技术和设施优势,其他时间为企业实习,目的主要是使学生体验企业实际环境和基本要求,明确自己的专业发展目标,实习结束为每位学生出具一份职业素质评估报告,协助学生确定自己的职业发展规划。
有计划地建设具有一定工程经历的高水平专、兼职师资队伍。专职教师要具备工程实践经历,有计划地参与企业实际工程项目或研发项目,并与自己的教改教研项目相融合;兼职教师从企业聘请具有丰富工程实践经验的工程技术人员担任。遵循先易后难的原则,校企合作开展课程建设和教材建设,首先对学生在企业实习的课程及其教材进行改革和创新,最终实现由企业界全面参与课程体系和教学内容等方面的改革工作。
(三)学科竞赛与教学相辅相成
专题社会实践、学科竞赛或科技实验项目等是教学的必要和有益补充[5],学院大力倡导此类“第二课堂”活动的开展,进行了合理规划和有效实施。学院多次承办学校电子设计大赛、飞思卡尔智能汽车大赛、电子鼠竞赛等学科竞赛,调动了广大学生参与科研活动的积极性,锻炼了学生的能力和素质,并为参加全国大学生电子科技大赛打下坚实基础。还组织了电子设计创新协会,现有会员500余人,该协会不定期地举办各种经验交流、比赛、讲座等活动。这些活动的举办既丰富学生业余文化生活,又锻炼学生的能力,提高综合素质。
[ 参 考 文 献 ]
[1] ,訾芳,李华星. 通用航空工程师培养模式与途径研究[J]. 航空工程进展, 2012, 3(4): 505-510.
[2] 邓丽曼, 王娜, 成舸. 宽口径厚基础按信息大类培养人才[J]. 中国大学教育, 2005, (1): 34-35.
[3] 林健. 工程师的分类与工程人才培养[J].清华大学教育研究, 2010, 31(1): 51-60.
关键词:智能科学与技术;毕业生情况;北京科技大学
从2004年国内开始招生至今,全国已有不少高校设立了智能科学与技术专业。我校是较早设置该专业的院校,于2007年在信息工程学院设置其为第7个本科专业,并开始招生。2009年9月,学生进入相关专业课程的学习,第一届学生于2011年7月毕业。日前,该专业学生已经完成本科阶段的学习。
在专业开设过程中,我们完成的主要工作如下。
1) 调研国内外相关院校智能科学与相关专业的培养目标和培养方案。
2) 形成智能科学与技术学科的知识体系和能力要求。
3) 制定2010版智能科学与技术专业的教学大纲。
同时,在办学过程中,我们选择了脑科学与认知科学概论,人工智能基础,微机原理及应用、课程设计(微机原理),可视化程序设计、智能计算与应用四个课程组进行教学模式改革。
1首届毕业生知识结构
因为是首届学生,我校大多数课程安排参考了国内兄弟院校的课程设置,也参考了我校自动化专业的部分课程设置。学生的知识结构主要由5个方面组成[1],如图1所示。
1) 数理基础课程群:工科数学分析、高等代数、复变函数与积分变换、概率与数理统计、数学实验、大学物理、物理实验、应用力学基础、离散数学等。
2) 电工电子技术课程群:电路分析基础、电路实验技术、模拟电子技术、模拟电子技术实验、数字电子技术、数字电子技术实验等。
3) 机电技术基础课程群:工程制图基础、程序设计基础、信号处理、计算机网络、微机原理及应用、嵌入式系统、数据库技术及应用、面向对象程序设计、现代检测技术、电机控制技术、现代通讯技术、DSP处理器及应用、机械设计基础等。
4) 专业主干课程群:信息论与编码、控制工程基础、脑科学与认知科学概论、人工智能基础、机器人组成原理、计算智能基础、模式识别基础、虚拟现实技术、智能控制及其应用。
5) 实践创新课程群[2]:计算机应用实践、电子技术实习、MATLAB编程与工程应用、Linux系统与程序设计、自动控制系统设计与实现、微机原理课程设计、嵌入式系统设计与实现、专业(生产)实习、毕业设计(论文)等。
除了专业课程的学习,学生还参与了很多课外科技活动和竞赛,并取得了良好成绩,内容如下。
1)“基于Matlab的智能五子棋人机博弈系统”在北京科技大学第十一届“摇篮杯”课外学术作品竞赛中获三等奖。
2) 第八届校机器人队队员在第八届亚太机器人大赛国内选拔赛中获十六强。
3) 在全国大学生电子设计大赛中获成功参赛奖。
4) 在智能车校内赛中获二等奖。
5) 在北京市机械创新大赛中获三等奖。
6) 在北京市大学生电子设计大赛中获二等奖。
7) 在“飞思卡尔”智能车竞赛的校级赛中获三等奖。
8) 在校级机器人竞赛中获季军。
9) 在全国大学生节能减排大赛科技类中获三等奖。
10) 在北京科技大学计算机博弈锦标赛中获最佳程序设计奖。
11) 在北京科技大学“闪我风采”Flash大赛中获最佳细节奖。
在参加课外竞赛及各种活动之余,首届智能班还自组织了以小组为单位的指纹识别考勤计时系统编程比赛,历时一个月,比赛结束后评出了最优编程奖。然后返回给每个小组,再讨论再修改,最终确定了最优版,申请了国家软件著作权,于2010年5月份获得审批。此次比赛成果是全班学生辛苦劳动的果实,凝聚了24位学生的智慧和努力。图2展示了该系统的计算机软件著作权登记证书。
2首届毕业生毕业设计情况
2010年底,首届学生进入本科毕业设计环节。在大家的共同努力下,全部学生通过了本科毕业设计。毕业设计的题目如表1所示。
3首届毕业生去向
智能科学与技术专业首届24名学生是2009年9月进入大三学习专业课的。目前,我们统计的毕业生去向,专业第1名放弃了保研指标,选择出国留学,另外有4人保送本校读研究生。选择考研的学生还有12人,另外有3人选择出国留学,还有2人选择就业,如表2所示。
4经验和教训
我们对2007级智能科学与技术首届毕业生的总体情况还是比较满意,通过一系列教学改革,取得一定的成效,内容如下。
1) 人工智能基础。此课程为智能科学与技术专业的理论基础性课程,具有涉及的面比较广、内容较多、变化较快的特点。我们结合人工智能学科的发展,在保证课程完整性的同时,尽可能增加学科发展的前沿内容。
2) 微机原理及应用、课程设计(微机原理)。微机原理及其应用是一门实践性很强的课程,特点是计算机软硬件结合非常紧密,需要经过大量的实践环节学习。在充分分析本门课程特点的基础上,我们对该课程作了如下教学改革:自行研制开发了一套实验装置,开发了配套的实验项目,编写了相应的实验讲义。图3是我们使用的微机原理与单片机实验装置。
在教学方法上,教师让学生在学习已有实验项目的基础上,做一些由简单到复杂的新改动,直至最后设计出新的应用电路,并用相关器件实现。为了鼓励学生亲自动手制作电路板,教学团队花费近3 000元,购买了各种电子元器件和电路制作工具,包括单片机芯片、集成稳压电路芯片、各种传感器、小键盘、电阻电容、印刷电路板、万用表、电烙铁等,保证每位学生都能设计并制作完成一个单片机控制系统。在课堂管理方面,我们实行小班授课,每班不超过30人。学生都很遵守课堂纪律,几乎没有迟到早退现象,为该门课程的学习营造了良好的学习氛围。
3) 可视化程序设计。小班在实验机房上课,课程将讲解部分与上机练习结合起来,教师对每一个知识点进行讲解后,让学生立刻练习,提高学生的动手实践能力。通过教师的课堂讲解和学生的课堂练习,使学生达到融会贯通的程度。
4) 数据结构与算法分析。针对智能科学与技术专业对计算机软件能力要求高的特点,我们压缩了计算机专业的数据结构和算法分析两门课程的学时,保证学生应用能力的培养,并编写了相应教材。
5) 根据国内外高等教育的最新发展,我们对研究思路、内容、方法进行必要调整。英国、美国、马来西亚等国近几年开设了AI相关专业,并且多数与机器人结合。在2010版教学计划中,我们也将机器人作为学生学习过程中的实验平台和设计实现对象,为此探讨设立机器人组成原理课程[3],并在准备教材。我们还与南开大学、河北工业大学合作开发智能科学与技术专业的系列教材[4]。
另一方面,我们在办学过程中也感觉到一些问题,和南开大学[5]的问题较为类似。
1) 专业宣传方面的问题。
2) 没有形成统一的教学指导委员会,各学校还处于单兵作战阶段。
3) 学校的重视程度不够,经费投入有待加强。
4) 师资结构对其他学科的依赖程度较大,还未形成完整的师资队伍,多数教师来自其他专业。
5结语
通过两年的专业课学习,首届智能科学与技术专业的全体学生在各方面都取得了不错成绩。多门基于专业课程开设的课程设计不仅增强了学生的动手实
践能力,还加深了学生对专业知识的理解及掌握程度,很好地将理论学习与实践教学结合起来。特别是在毕业设计阶段,学生的论文题目都很有新意,充分体现出智能科学与技术专业的“智能”特点,而且学生在论文答辩环节全部顺利通过。首届毕业生中,出国和保研率达到54.17%,就业率达到45.83%,有很好的发展前景。通过研究首届毕业生情况,我们认为智能科学与技术专业是一个很有发展潜力的专业,能够将人工智能科学、计算机技术、智能控制等专业性较强的学术领域综合起来,培养出具有综合能力的优秀毕业生。
总结首届毕业生情况,我们将在随后的教学过程中进行如下改进:结合人工智能学科的发展,尽可能增加学科发展前沿的内容;针对学有余力的学生,布置学科前沿的自学内容;在教学中尝试以作业的形式安排实验内容[6]。同时,我们继续保持小班授课方式,营造出良好的学习氛围。在考核方面,结合平时、考试和答辩3种形式,来客观、公正地评定学生,促进学生的全面发展。通过总结已有的教学经验,吸取教训,发展优势,我们相信智能科学与技术专业一定会一步一步成为更加完备的、更有优势的、更具时代特征的新型专业。
参考文献:
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The Situation of the Major in Intelligence Science and Technology
in University of Science and Technology Beijing
LIU Jiwei, SHI Zhiguo, WANG Zhiliang
(College of Information Engineering, University of Science and Technology Beijing, Beijing 100083, China)
关键词:教学基地;实践教学;示范中心
北京工业大学是一所以工科为主,理、工、经、管、文、法、艺术相结合的多科性北京市属重点大学,是国家面向21世纪重点建设的百所高校之一。2003年学校在教育部本科教学工作水平评估中取得了“优秀”的成绩,我校“知行结合、重在创新的实践教学”的办学特色得到了充分肯定。
我校在“九五”和“十五”期间,重视以实践教学为核心内容的教学基地建设,并以此为契机,深化实践教学改革,全面推进实践教学发展,作为其标志性成果的实验教学示范中心的建设工作取得了长足进步:2005年,电工电子实验教学中心被评为北京市实验教学示范中心;2006年,工程力学实验中心、化学实验教学中心被评为北京市实验教学示范中心,而且工程力学实验中心还被评为国家级实验教学示范中心。
1、教学基地的建设思路及建设情况
“九五”期间,我校集中投资建设了面向本科生实践教学的10个教学基地、1个现代教育技术中心,实际投资近6000万元。“九五”教学基地的建设基本上满足了办学规模扩大后基础实践教学与专业实践教学的需要,有力地提高了学校的办学能力与办学水平。
“十五”期间,我校以培养“基础厚、口径宽、素质高、能力强”的应用型、复合型人才为宗旨,坚持“立足北京、服务北京”的办学定位和“知行结合、重在创新的实践教学”的办学特色,认真贯彻“实践教学一条线”的教改思路与模式,建设有利于培养学生创新精神、创新能力和实践能力的教学条件。所谓“实践教学一条线”,即把各实践教学环节作为一个整体进行考虑,以构建学生实践能力的整体培养目标体系。
我校在“十五”期间投入大量人力、物力和财力(近1亿元)进行教学基地建设,共计45个项目,建设内容涵盖公共基础实践教学平台、专业基础实践教学平台、专业实践教学平台、实习基地、公共教学平台(教室环境与设备、现代教育技术教学平台、外语教学平台、体育教学平台)等方面。
我校教学基地建设项目实行校院两级管理体制,采取“过程与结果并重”的管理措施,从立项规划到中期检查和末期验收,都制定了科学、严格的评价体系,评价体系坚持以学生为本、强化质量意识,将学生的收益情况作为衡量教学基地建设成功与否的关键指标。“十五”末期,2005年至2006年初,对校内教学基地进行了严格的考核和验收,从中发现先进、树立典型、总结经验、导引方向,结合国家和北京市实验教学示范中心的建设工作,积极组织其中优秀的实验教学中心进行申报工作。
2、教学基地建设为实践教学改革提供了有力的保证
“十五”期间,以教学基地建设为基础,我校在“实践教学一条线”的教改思想的指导下,坚持“以学生为主体、以教师为主导”的原则,全面推进实践教学环节改革,取得了明显成效。
学校越来越多的实验课程及实验项目具有工程背景。例如:工程力学实验中心,吸收学生参加教师的科研项目,提供来自于实际的综合性和创新性实验项目,学生直接参与并主要完成了机车车轮的残余应力系统测试,为制定相关国家标准提供了实验依据。各学院日益重视将科研成果转化为本科教学实验项目,如数理学院的“光纤光栅温度传感实验”、环能学院的“间歇式活性污泥法实验”等。
学校积极推广实验单独设课,增加“设计性、综合性、创新性”实验的比例。据统计,2005年我校含有实验的课程数为162门,其中独立设课的实验课程数为83门,占总数的51.23%,含有综合性、设计性、创新性实验的课程数为153门,占总数的94.45%。
专业课程设计很多来自于教师的科研项目或科技竞赛中的实际题目。例如:电控学院在总结电子设计竞赛成功参赛经验及电子信息类本科生教学经验后,开出了“电子工程设计训练”的课程设计,学生必须完成从方案制定、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、答辩等全部设计过程。
毕业设计选题大多结合生产、科研中的热点问题,80%左右是真实课题,许多毕业设计成果最终都应用到实际工程中。例如,建规学院建筑学专业的毕业设计“北京延庆县千家店中心广场设计”,所作方案一举中标并且完成了全套施工图;数理学院的本科生毕业设计成果“无线鼠标试验”已经转化为实验项目。
“十五”期间我校实验室开放重点向内涵方向发展,依靠实验教学内容将学生“吸引”进实验室。一是各实验室尽量提供多个综合性、设计性实验,由学生自由选择;二是鼓励学生自主学习、自我研究和自我发展,自己带着问题进入实验室。例如:电工电子实验教学中心建设了电工电子自主创新实验平台,面向学生开放,为学生参加大学生电子设计竞赛等课外科技活动提供了优良的条件。物理实验中心开发了“物理实验教学网络管理系统”,通过网上预约方式,学生可自主地选择实验内容和实验时间;同时还开设了仿真实验项目并且挂到校园网上,学生可以利用仿真实验进行预习。化学实验教学中心在完成校内实验教学任务的同时,承担了北京地区其他高校47个班次1389人的实验课程,为我校赢得了良好的社会声誉。
3、利用教学基地构建实践平台,智力和非智力因素培养并重,提高大学生的综合能力
“十五”期间,我校除了在教学计划内重视学生的创新能力与创新意识的培养外,还积极利用科技竞赛、兴趣小组等课外科技活动来培养学生的个性,挖掘学生的潜力、发展学生的特长。
我校本科生参与科技竞赛活动的多方位、立体性网络已经建立。我校参加或举办的科技竞赛不仅有国际级和国家级的精英式竞赛,也有面向广大学生、使尽量多的同学体验竞赛魅力的各类校级赛事,如北京工业大学电子设计竞赛和“智慧三人行”数学建模竞赛。“十五”期间,我校共有295队获省部级以上的奖项,获奖近600人次,其中:国际奖10项,全国一等奖30项,二等奖53项,三等奖67项。
我校重视校内实习基地建设,使校内实习基地与校外实习基地形成优势互补,充分保证了实习教学质量。例如:机械工程训练中心建成了网络环境下的先进制造技术与传统加工技术相结合的综合型实践教学平台,学生可通过校园网自主选择上课(机)时间和内容、自主学习电子教案、随时上传作业或加工程序、随时查询各子课程成绩,教师可对实习全过程进行动态管理。中心建立了创新制作室,学生可以根据指导教师或科技竞赛的要求或自己的想法,在此独立地制作创新作品。
学校大力支持与倡导试行本科生“导师制”,把本科教育从批量化培养转变为个性化、创新型教育。例如:
材料学院根据本身的科研优势,较早地实行了“导师制”和“育才计划”,实验室对学生开放,尽早吸引学生参与教师科研活动。“十五”期间,材料学院本科生与教师合作公开发表学术论文66篇,其中被SCI收录29篇,被EI收录30篇;与导师一道获国家发明专利2项;其中学生以第一作者14篇。
4、实验教学示范中心重在建设过程,是实践教学改革成果的重要体现
在全校范围重视教学基地建设和实践教学改革的大氛围下,为国家级和市级实验教学示范中心的培育和成长提供了沃土,工程力学实验中心便是其中的典型代表之一。
“十五”期间,工程力学实验中心在学校各方共投资1773.55万元进行建设的前提下,积极推进实践教学改革。根据循序渐进的学习规律和力学学科的特点,实验中心将工程力学实验分成三类:基本型、综合设计型和研究创新型实验。基本型实验在排课上与课堂教学同步进行,保证基础理论在先,基本实验操作随课紧跟,“讲”与“做”连贯进行。综合设计型实验是在教学计划之外由学生自己选择和设计的力学实验,主讲教师给予必要的指导。研究创新型实验是由学生结合所学专业,综合运用各门课程的知识,由学生自主选择、自行设计、自己完成的实验。
在实验教学与科研、工程和社会应用实践结合方面,工程力学实验中心一直坚持以下原则:
(1)实验教学研究和理论教学研究相结合
强调所有教师都要开展教学研究,强调理论教学研究和实验教学研究并举。从事理论教学的教师必须参与该课程的实验指导,亲自制定并不断完善实验内容,改进实验方法,研制试验仪器,引导学生完成“实践-认识-再实践-再认识”过程。
(2)教学研究与科学研究相结合
引导学生利用实验方法研究实际工程问题和力学学术问题。实验室开设的提高性、创新性综合实验全部具有工程背景,与教师的学术研究有着密切的联系。
(3)实验教学与学生课外科技活动相结合
工程力学实验中心已经成为大学生参加课外科技活动的重要场所。学生利用实验室的仪器和软件完成了多项研究课题,部分被列入校本科生科研项目(星火基金)。
(4)实验室建设与科技服务相结合
实验中心对内面向全体学生,对外面向教学、研究和工程单位开放。中心利用北京高校强度检测具有的计量认证资质和学校工程数值模拟中心的优势,承接大量科研课题为社会服务。近几年来,先后有多家工程单位和国际知名高技术公司与学校建立了科技协作关系。
5、实验教学示范中心应具有鲜明的特色,而特色在于长期的积累
实验教学示范中心应当具有鲜明的特色,只有如此,才具备示范性和先进性。特色在于长期不懈的坚持和积累,而非一朝一夕之功。我校工程力学实验中心在长期建设与发展过程中,所形成的实验教学特色如下:
(1)多层次、多来源、多效益的精细型实验的打磨
多层次指基本型、综合设计型和研究创新型3种试验。研究创新型实验必须体现在学生的自主设计上:学生自主制定试验题目、方案、步骤,写出计划书,经批准后,实验中心提供适当的工具和材料,学生自己动手做出某种装置并进行试验。注意“试验”而不是“实验”。“试验”更多带有探索的色彩,学生也将面临更多的困难,因此更具有挑战性,从而有利于培养学生的综合能力。
多来源指实验群除了来自材料力学、理论力学和流体力学固有的实验,还有从科研、技术开发中提炼出来的实验,以及学生从校园、宿舍等耳闻目睹的现象中发掘出的实验。
多效益指上述多层次、多来源的实验对学生们培养的效果,不仅使他们掌握了各专业所需的基本的力学实验技能,掌握了数值模拟著名软件的使用,也为他们以后的发展打下坚实的基础。
精细型的实验指采用导师制的办法,使对学生的指导摆脱以往粗放式的状态,向精耕细作发展,使实验教学有一个很大的提高,师生互动中使广大学生受益。
(2)时空开放、氛围宽松、主动探索的实验环境营造
时空开放包括时间与空间的两个内容,时间上,实体实验室从周一至周五对学生全天开放,数值实验室每周7天全部开放。空间上,实验场地从实验室延伸到操场、教师的开发项目现场。
宽松的氛围是独立自主、分散进行的开放式实验教学方式的直接结果。让每位学生独立安排各自的实验,允许实验失败的同学重做实验,鼓励有兴趣的同学尝试创新,既充分发挥了学生的主观能动性使其能够更好的完成实验,又充分利用了实验设备和实验场地。
由于实验中心为学生提供实验设备和场地,并安排有丰富经验的实验教师或研究生值班,对学生进行辅导,尽量帮助学生将构思变为现实,学生可以随时与值班教师或研究生讨论问题,这种宽松自由的学术交流环境有利于学生主动地进行探索。
(3)实体实验与数值实验比翼齐飞,使工程力学实验内涵得以扩充和丰富