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開篇:寫作不僅是一種記錄,更是一種創造,它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感,將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇大學生電子設計競賽,希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友,陪伴您不斷探索和進步。
電路原理是我校電氣工程及其自動化的一門重要的基礎課,教材中所講述的電路模型和基本定律比較抽象,學生在學習的過程中往往只會利用理論知識分析電路圖,本文以大學生電子設計競賽為導向,對電路原理課程進行教學改革,通過競賽中的一個具體任務提高學生的創新能力和實踐能力,不僅有利于教學和科研的相互促進,同時也讓學生充分了解電氣工程專業發展的最新動態。
1引言
全國大學生電子設計競賽(趙妮娜,競賽式教學在電工電子技術課程設計中的應用[J].電子設計工程,2013(15):44-46)作為四大競賽之一,是教育部和工業和信息化部共同發起的大學生學科競賽之一,競賽的主要特點是與高等學校相關專業的課程體系和課程內容改革密切結合,從而推動課程教學、教學改革和實驗室建設等相關工作。蘇州大學建校歷史悠久,機電工程學院自2003年以來組隊參加了歷年的大學生電子設計競賽,經過長期的積累和沉淀,近年來取得了質的突破,取得了多個江蘇省一、二等獎的好成績,該比賽有助于電氣工程及其自動化學科教學內容的改革以及相關實驗室的建設,對專任教師提出了更高的要求,同時也提高了學生的創新能力和實踐能力。
2大學生電子設計大賽任務和要求
全國大學生電子設計大賽每年8月份舉辦,賽期四天三夜,早上8點在網站統一公布題目,主要分為7大類,涉及電源類、信號源類、高頻無線電類、放大器類、儀器儀表類、數據采集與處理類以及控制類。為了更好的說明電子競賽(陳東,謝發琴,電子設計競賽與深化實踐教學改革[J].實驗技術與管理,2005:86-88)對電路理論教學的促進作用,我們經過仔細對比,選取了一道典型的無線電腦傳輸裝置題目。該題目的任務是設計并制作一個磁耦合諧振式無線電能傳輸裝置(趙爭鳴,張藝明,陳凱楠,磁耦合諧振無線電能傳輸技術新進展[J].中國電機工程學報,2013,33(3):1-13),具體要求分為四部分,一二部分為基本要求。第三部分為自主發揮,第四部分為最終的設計報告。該競賽題目和電路知識密切聯系,同時也是當下的一個熱點,無線電能傳輸將進一步得到普及。
3以競賽任務為驅動的課程設計教學的實施
3.1系統方案。根據所學電路理論知識,我們選擇了電磁感應方案,諧振式強磁耦合方案以及電磁波輻射方案。就題目來說,電磁感應方案最大的缺點是它的傳輸效率低,而電磁波輻射方案對設備的要求很高。因此綜合來說,諧振式強磁耦合方案(吳嘉迅,吳俊勇,張寧,等.基于磁耦合諧振的無線能量傳輸的實驗研究[J].現代電力,2012,29(1):24-28)最合理。在此方案中有三大難點需要解決:(1)傳輸效率很難提高。距離越大,傳輸功率越低。(2)系統諧振頻率難達到期望值。(3)諧振頻率和RC振蕩電路的固有頻率難匹配。3.2系統總體框圖。在對題目要求進行理論分析與計算后,我們將學生分成八個小組,提出各自的方案,其中具有代表性的系統總體框圖如圖1所示。為了充分體現學生的創新能力,我們采取了兩種方案去完成。一個典型方案是由MSP430F149單片機輸出3.3V高頻PWM方波信號,控制驅動電路,產生15V高頻方波信號。經LC振蕩電路,將電能傳輸出去。在諧振點,能量效率最高。經過橋式整流穩壓,得到8V穩定的直流電壓。另外一個方案由純電路來完成,主要分為發射端電路、接收端電路以及測試用的LED燈,由于我們的課程應用對象是電路原理,因此我們重點介紹這個方案。3.3發射端電路原理圖。發射端是Royer振蕩器回路,具有自啟動功能,取決于輸入的直流電壓,接通電源后,考慮到兩個晶體管的特性的差異性,我們做如下分析,如果Q1先導通,此時電感線圈產生感應電動勢,通過一組線圈產生反饋,從而Q1處于導通狀態,Q2處于截止狀態,當電感磁芯達到飽和時,電動勢為零,Q1變成截止狀態,于是電動勢反向,從而導致Q2導通。由于逆變震蕩器產生正弦信號,通過線圈將能量發送出去。高頻輸出級用大功率場效應管時需加上面積足夠大的散熱器。輸入端采用場效應管Rover高頻逆變元件,逆變震蕩器產生正弦信號,并用線圈將能量發送出去,雙管推挽電流饋電,當發射和接收線圈處于同一頻率時會產生共振現象,從而實現無線電能的傳輸。電容組成的并聯諧振回路輻射出去.發射機是一級振蕩一對推挽輸出的電磁波感應發射器,將直流電變成脈沖交流用電感線圈幅射出去,為接收部分提供能量。具體電路如圖2所示。3.4接收端電路原理圖。LA為發射線圈、LB為接收線圈、fr是電容調諧后達到一致的固有頻率,其中需要注意的問題是高頻傳輸(1~20M)。具體電路圖如圖3所示:圖3接收端電路原理圖其中的輸出整流濾波電路選用了全波整流電路,全波整流變壓器輸出功率的利用率為100%,輸出直流電壓中的紋波較低。具體選擇輸出整流二極管時和電容要充分考慮其特性值,其中重點需要留意的是耐壓值。3.5系統測試。利用可變電源作為輸入端的輸入電源,從9V電源開始增加一直到15V,在增加電壓的過程中首先保證兩個串聯的1W的LED燈能夠保持一定的亮度,然后在增加距離的時候找一個大概超過十厘米的位置進行測試,在輸入直流電壓為15V時,測量接收端的直流電流I的大小。再測量直流電壓。然后在輸入直流電壓15V的條件下,不斷加大LED燈與發射端的距離,然后測量燈直到不亮時的距離。測試結果,我們初步測得最大的距離為50厘米左右,此時燈都是亮的,輸出的電流可達到505毫安,電壓超過8V。
4結束語
通過從競賽的選題到理論分析,再到具體的電路設計以及元器件選購,直到完成最終的調試,并寫成相應的競賽式課程設計報告(徐振方,孟艷花,王艷,從電子設計競賽看電子信息類專業的教學改革[J].安徽工業大學學報(社會科學版),2010,27(I):35-36),為后續的畢業設計提供了很好的素材。同時我們將抽象的書本知識應用于具體的任務,為后續的專業課的學習打下了堅實的基礎,電路原理課程的教學改革還需要不斷的探索和研究,與大學生電子設計競賽相結合提供了一條切實可行的思路,在此基礎上我們可以進一步改革相關課程(王越,韓力,大學生電子設計競賽的開展與學生創新能力的培養[J].中國大學教學,2005,10:4-6)的教學,讓學生學以致用,更好的適應社會的需要。
作者:呂勇余雷羅力恒葉萍單位:蘇州大學機電工程學院
關鍵詞:電子設計競賽;單片機;實踐教學改革
中圖分類號:G712 文獻標識碼:A 文章編號:1672-5727(2013)12-0158-03
電子競賽是國家教育部發起的全國普通高校四大大學生群眾性科技競賽活動之一,具有非常廣泛的影響力和號召力。大學生電子競賽不僅全面推動了創新型人才的培養,而且促進了全國普通高校電子類專業教育教學內容的改革和課外實踐教學改革。從2005年參加電子競賽以來,我校大力鼓勵和支持學生積極參與全國性和地方性的比賽,盡管取得了一定的成績,但仍反映出一些問題,最明顯的是理論教學與實踐環節脫節問題。
我校電子類理論教學和實踐教學現狀
在參加大學生電子設計競賽中,參賽學生暴露了高校在電子類專業教育中的存在的共性問題。如專業基礎知識不夠扎實;系統綜合運用開發能力不強;硬件偏弱而軟件編程能力較強;實踐動手設計電路能力不足;新技術新器件應用能力不高等,這就對傳統電子理論教學內容和方法提出了挑戰。同時,也反映了在實踐教學方面的兩個問題:一是設計性綜合性實驗偏少,在所開設的電子類實驗課程中,基本都是課程相對獨立,缺乏課程與課程之間的緊密聯系。我校應少開一些單科性實驗,多開一些綜合性實驗,使設計性綜合性實驗比例占實驗總數的20%。在選擇設計性綜合性實驗項目的同時,應多開設與工程實際問題相結合的實驗內容,這有利于增強學生專業學習應用能力的提高。二是在完成驗證性實驗的過程中,現有的實踐教學模式內容單一、枯燥,學生在有限的90分鐘里僅能完成實驗規定的內容,無法充分體現學生作為教學主體的作用, 使學生無法思考理論教學與實踐教學的脫節,導致學生缺乏獨立思考的能力,抑制了學生動手能力的提高,違背了學生創新能力的培養。我們應該增加綜合性、設計性、創新型實驗,且實驗內容應及時更新,使得實驗項目與市場需求緊密接軌。這就要求教師積極參與各項教學改革和科研項目,不斷積累經驗,不斷將新內容、新技術、新方法充實于電子理論和實踐教學中。
提高電子類實踐課程的教學質量,
在教學中探索理論與實踐的完美結合點
造成電子類專業理論與實踐教學脫節現狀的重要原因就是在教學中沒有引入實際項目教學,在實踐中忽視了理論的指導。幾年來,我校對學生的培養定位為應用型人才,專業團隊申請了福建省教育廳“卓越工程師”項目,采取與企業聯合辦學的模式,培養企業真正需要的實踐型、應用型、創新型人才。我校對電子專業培養方案采取一年一小修訂,兩年一大修訂的原則,對專業方向課程進行全面討論、審核、修改,加強新課程、新內容、新方法、新技術、新器件與實踐教學環節,同時以專業方向課程為體系,以培養學生能力和提高全面素質為目的,對所有課程的教學大綱進行審核、修改。另外,根據培養目標對教學內容的要求,在選用專業課程教材方面,優先選用高等教育出版社、電子工業出版社等高質量、權威且實用的教材,力求教學內容與電子發展方向緊密聯系。
加強理論與實踐的完美結合。第一,教師應充分利用大學生電子競賽為契機加強理論聯系實際,積極開展產學研科研項目,將項目中的新技術、新電路應用于教學,拓展學生的知識面。第二,加強設計性與綜合性實驗的比重,嚴格要求獨立完成實驗項目,強調對實驗數據分析、總結能力的培養,積極引導學生在“課程設計”、“學年設計”等綜合實踐環節中大膽采用新方法、新器件設計,突出表現創新、實用能力,力爭在教學中探索理論和實踐的完美結合。
加強實踐教學環節的軟硬件建設
首先,在實踐課程教學過程中,組織教師聽課、評課、研討,協助教師制定實踐課程教學計劃,定期召開各班“教”與“學”專題班務會、座談會,及時掌握學生學習動態、交流學習心得,聽取學生對實踐課程教學工作的意見和建議,對于學生的評教快速響應并及時通報,各任課教師及時落實整改,努力提高實踐教學質量。其次,建立電子創新實驗室。為了培養學生的創新設計能力,為學生提供一個良好的學習與研究環境,展現新思維、新設計的舞臺,在學院和物理系領導的支持、關心下,我系建立了電子創新實驗室。實驗室的設備配置均在完善中。創新實驗室面向提高班學生、課外活動骨干、參加電子設計競賽學生等優秀本科生開放。再次,我院開展了形式多樣的第二課堂活動。為了配合各類競賽的開展,學院還每年舉辦電腦節、科技文化周、創新大賽、院級電子設計競賽等,積極組織學生參與省部級和國家級的各類科技競賽,加強與兄弟院校的學習交流,培養學生的團隊精神和溝通協作能力。
單片機實踐教學改革實例
在《單片機應用技術》課程教學中講授外部總線串行擴展章節時,很容易出現以下問題:介紹知識過多,學生感覺學習內容枯燥;各部分內容相對獨立,缺乏整體概念;應用技術介紹較少,學生應用能力培養不足;軟件編程介紹過多,硬件設計強調不夠,這就使得學生碰到實際問題時,缺乏構建硬件系統的思路和能力。
在不改變教學內容的情況下,可以嘗試在課堂教學中引入大學生電子競賽題目,讓學生強化實踐,培養實際操作能力。下面以“LED點陣電子顯示屏制作”(2010年福建省電子競賽作品)項目為例,闡述如何完成從課堂教學到電子設計實踐的順利轉型。
LED點陣電子顯示屏實現了LED大屏幕顯示系統,以STC89C52單片機為核心,由鍵盤控制、顯示、溫度采集、LED大屏幕顯示等功能模塊組成。基于任務要求,本系統對漢字詞組顯示和大屏幕顯示進行了重點設計。此外,擴展了單片機接口、溫度采集、滾動屏幕顯示、旋轉屏不變,掉電保護等功能。
競賽選題之初,參賽學生沒有學過LED電子屏的設計,面對這些性能指標茫然無措。指導教師則根據系統設計的要求和設計思路,首先確定該系統的設計框圖(見圖1),該系統主要由STC89C52控制器、角度傳感器電路、溫度傳感器電路、掉電保護存儲芯片、矩陣鍵盤控制電路、24×24 LED顯示模塊等組成。
根據系統框圖對角度傳感器及掉電保護存儲芯片進行選型。這時,可以聯系本書當前講授內容I2C總線。在掉電保護存儲芯片的選擇上采用AT24C04;在角度傳感器方面采用TILT-03-I2C-90雙軸傾角傳感器,重要原因是這兩款芯片都具有I2C總線,即使沒有使用過這兩款芯片,只要嚴格遵守總線的時序要求和通信協議,一樣可以快速實現芯片的數據存儲和角度測量功能。然后,根據系統方案的要求及芯片的選擇,設計掉電顯示和角度測量的流程圖,并利用Proteus 7.8完成電路軟件級仿真(見圖2),最終實現電路硬件級設計。本系統具備屏幕旋轉漢字顯示、AT24C04實現掉電保護、DS18B20溫度采集顯示等性能,其調試與測試過程如圖3、4、5所示。本作品獲得了福建省大學生電子競賽一等獎。
通過以上理論聯系實踐的教學改革,使學生明白了即使競賽之前沒有設計過LED點陣,但是對于比賽采用的單片機理論包括單總線、I2C總線,以及74HC595串入并出芯片,74LS138譯碼器,4×4矩陣鍵盤等都是平時實驗必備的基礎。這些內容都是《單片機應用技術》實驗教學大綱必做的項目,如LED動態掃描顯示實驗、4×4矩陣鍵盤輸入實驗、AT24C04數據讀寫實驗、基于51單片機的DS18B20數字溫度計的設計等。我校教師在日常實踐教學中嚴格要求學生掌握單片機的基本性能、如何配置SFR實現單片機第二功能,以及時序圖、單總線、I2C串行總線、SPI串行總線、Microwire總線等,同時要求學生了解單片機整體系統開發思想,舉一反三,觸類旁通,使學生在枯燥的基礎學習中體會到理論與實踐的完美結合。
綜上所述,電子設計競賽是一項理論競賽與實驗競賽相統一的活動,有助于學生培養工程實踐素質,提高學生針對實際問題進行電子設計制作的能力。它既強調理論設計,又強調系統實現;既考核學生綜合運用基礎知識的能力,又注重考察學生的創新意識。這與高校培養人才的初衷不謀而合,從而成為推動我校理論教學和實踐教學改革的最大動力。始終注重在理論教學中通過虛擬電子仿真實驗室來將項目教學法引入課堂,使電子專業理論學習更加生動活潑,而在實踐中各個環節都需找到相應的理論支撐。這是對傳統教學方法的挑戰,改革傳統教學方法,加強對電子類課程實踐教學質量的監控建設,才能培養出務實、創新的高素質應用型人才。
參考文獻:
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關鍵詞:高職教育 電子設計大賽 訓練 創新能力
課 題:湖北省教育科學“十二五”規劃2012年度立項課題,課題編號:2012B397。
全國大學生電子設計競賽已成為一個交流辦學經驗、培養電子專業創新人才、推動教學改革的重要平臺,也是人才培養水平、專業辦學實力比拼的重要平臺。在歷年比賽中,筆者學校派出的競賽小組均取得了優秀成績,每年都獲得湖北省一等獎,特別是在2011年的大賽中一舉奪得了高職高專組全國一等獎。筆者作為指導教師,親歷了從組織比賽到大賽結束的整個過程,現將歷年以來競賽指導培訓工作的點點滴滴進行分析、整理、總結,供大家參考。
一、組織策略
1.克服困難,統一思想
電子大賽的困難首先在于組織工作非常復雜,第一次參賽往往會感覺無從下手;其次,大賽投入大,一般需要十多萬元,學校領導是否支持心中沒底;第三,大賽培訓任務重、要求高。尤其對指導教師的要求高,教師要達到能指導大賽的水平必須經過自我學習、外界培訓的艱苦學習過程。
鑒于此,筆者學校派出四名骨干教師到大賽經驗豐富、成績突出的武漢職業技術學院、黃岡職業技術學院、湖北職業技術學院等兄弟院校學習,了解參賽內容,學習組織經驗。特別是了解到黃岡職業學院最初參加大賽時,很多教師甚至都不會應用單片機開發系統,條件非常艱苦,但他們說干就干并且取得了較好成績,這一點也使筆者學校下定決心,從領導到教師統一思想,上下一心,迅速走入正軌。
2.統籌規劃,科學安排
全國電子大賽培訓工作是一個系統工程,從第一階段基礎培訓到第二階段綜合實訓,再到第三階段實戰訓練,要循序漸進,參賽隊員選拔、教練員分工、項目選取、訓練日程編排要科學合理。
一是教師要根據專業發展需要并結合自身特長分配合適的任務,同時要安排青年教師參與培訓組織和學習,提升他們的實踐能力和雙師素質。二是要把大賽期間所需顯示驅動模塊、直流伺服控制模塊、開關電源模塊、模數轉換模塊、功率放大模塊的制作列為前期訓練項目,在前期訓練的同時完成后期大賽所需的功能模塊。三是大賽協辦單位提供原件、集成芯片、開發系統,這些大賽命題一般會有所涉及,所以訓練期間要盡可能選用。四是項目安排要有一定的針對性。全國電子大賽每年的命題基本可以劃分為六個類型:電源類、信號源類、放大器類、高頻無線電類、儀器儀表、控制類。學校應根據自身實際情況和專業發展方向初步預定未來選題方向,瞄準此方向并作針對性訓練。否則面面俱到,沒有重點、沒有針對性,訓練就不會深入,就達不到好的效果。五是學生的訓練要有重點。比賽期間,為了保證學生在規定時間內完成比賽的全部任務,一個隊三個學生要按“電路設計、程序編制”“電路搭建、電路調試與指標測試”“設計報告的撰寫”進行分工協作。三個方面都直接影響大賽的成績,不可偏廢。六是科學編排日程,保證訓練效率。大賽訓練難度大、強度大、周期長、任務重,要松緊有度、勞逸結合,要一個一個項目有序推進,訓練、交流、總結要有機結合,特別是在假期訓練期間要安排一定的休息時間,安排一些體育活動,讓學生身心得到放松,提高訓練效果,切忌打疲勞戰。
3.合理選拔,重在培養
學生是比賽的主體,學生的素質、基礎、態度是影響比賽成績的關鍵因素。教師可以在學生報名、輔導員推薦的基礎上,組織理論考試和技能操作考核選拔隊員。
第一,將學生的基本功(模電、數電)考查放在首位。電子大賽培訓的內容很多都超出學習范圍,需要學生進行拓展學習,因此學生的基本功不僅能客觀反映學生的素質和功底,同時也是學生能否不斷進行拓展學習的基石。第二,在注重學生理論功底的同時,要注重考查學生的動手能力和學生的綜合素質,尤其是學生的思維品質和學習習慣非常重要。因為大賽對學生學習能力、實踐操作能力、歸納分析能力、交流溝通能力、總結評價能力都有較高要求。第三,注重考查學生吃苦耐勞的精神。很多學生剛開始時興趣濃厚、熱情滿懷,隨著學習訓練難度、強度的增加,部分學生會喪失信心,打退堂鼓。這樣的學生不僅自己會放棄,而且會在隊員中產生消極影響,從而影響到整個大賽隊伍的穩定。因此,教師在選拔隊員時,要適度地讓學生了解大賽的難度,要充分考查學生的毅力和精神。第四,分階段逐步挑選。采取 “金字塔”式的末位淘汰,對參加培訓學生分階段進行考核,考核通過者進入下一輪的培訓,要根據情況逐步淘汰一部分確實不具備參賽能力的學生。
二、培訓方法
1.抓基礎
基礎是一切創新和實踐活動的基石。在基礎培訓中,筆者學校一手抓元器件的典型應用,一手抓單元電路的模塊化設計與制作。
(1)元器件的典型應用。電子元器件是組成實際電路的基本部件,只有熟練掌握了各種元器件的性能及典型應用,才能設計出高質量的實用電路。筆者學校從品類繁多的電子元器件中精選了大賽中常用到的各種元器件,系統地介紹了它們的型號、種類、結構特點、主要參數以及選用方法等實用知識,并讓學生對它們的典型應用進行深入學習。
(2)單元電路的模塊化制作。如果把元器件比做細胞,那么單元電路就是器官,單元電路的培訓采用模塊化的方式進行。筆者學校將培訓內容分成穩壓電源模塊、電壓放大電路模塊、功率放大電路模塊、運算比較電路模塊、信號發生器模塊、脈沖開關電路模塊、計數器模塊、編碼電路模塊、定時器模塊、傳感器電路模塊、顯示電路模塊、控制電路模塊等,加以分析和訓練。通過對這些典型單元電路模塊的逐一分析、設計、制作, 使學生形成相對固定的規范。這種方式的培訓使學生掌握了知識并能夠靈活應用,保證了比賽中設計作品的質量和制作效率。
2.重實戰
要想在比賽中取得理想成績,學生還必須具備應戰自如的能力。為此,筆者學校采用實戰模擬教學法,即模擬比賽時的真實狀況,例如舉辦一次模擬大賽。大賽給出真實的電子設計比賽背景,要求學生在規定的時間內,完成某一作品的審題、設計、制作并完成設計制作報告,有時甚至可以給出一些干擾因素,以提高學生在復雜的環境中分析問題、解決問題的能力。動態環境能很好地鍛煉學生的綜合素質和能力,增強他們的實踐經驗。
3.加強團隊合作
筆者學院特別邀請有豐富一線設計經驗的企業工程師加入指導團隊,教練組成員相互交流、相互學習。不僅教練組所有成員相互合作,學生們也是如此。電子設計大賽要求三人組成一個隊,組員們在順境中要相互提醒,保持冷靜,在逆境中要相互鼓勵,共渡難關,出現問題時不能相互埋怨。這樣不但提高了設計課題層次和學生的整體設計水平,同時培養了學生的整體觀念,增強了學生們的責任心和團隊合作精神。
參考文獻:
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[2]徐健,劉瑞娟.高校學生電子設計大賽訓練方法談[J].九江職業技術學院學報,2009(2).
關鍵詞:電子設計競賽;高職院校;學生興趣;激發
中圖分類號:G71文獻標識碼:A
目前,全國大學生電子設計競賽成為比較成功的大學生學科競賽之一,競賽的規模和影響力越來越大,越來越多的高職院校認識到了這項競賽的積極作用。同時,通過競賽,激發了高職院校電子類專業學生對本專業的學習興趣。
一、對“全國大學生電子設計競賽”的認知
全國大學生電子設計競賽是教育部倡導的大學生學科競賽之一,是面向大學生的群眾性科技活動,目的在于推動高等學校促進信息與電子類學科課程體系和課程內容的改革。全國大學生電子設計競賽的特點是與高等學校相關專業的課程體系和課程內容改革密切結合,以推動其課程教學、教學改革和實驗室建設工作。競賽的特色是與理論聯系實際學風建設緊密結合,競賽內容既有理論設計,又有實際制作,以全面檢驗和加強參賽學生的理論基礎和實踐創新能力。競賽的組織運行模式為:“政府主辦、專家主導、學生主體、社會參與”十六字方針,以充分調動各方面的參與積極性。
二、高職院校學生參加全國大學生電子設計競賽的意義
1、電子設計競賽培養高職學生的創新意識。電子設計競賽為學生實踐動手能力的培養搭建了一個平臺,利用這個平臺學生能理論聯系實際,電子競賽培養了學生的創新能力、協作精神、動手能力并使學生得到了工程訓練,提高學生針對實際問題進行設計、制作的能力,激發了學生學習專業課程的興趣和積極性。
2、電子設計競賽推動實踐教學體系改革和實驗室建設。電子設計競賽與高等學校相關專業的課程體系和課程內容密切相關,組織電子設計競賽可以推動高職院校電子類專業課程體系的構建、教學內容的更新、教育教學改革和專業實驗室建設。競賽的教學采用開放式實驗教學模式,既有時間開放,又有內容開放,有助于學生學習的靈活性和主動性的提高,有助于學生創新能力的培養和增強。
3、電子設計競賽提高老師的業務能力。電子設計競賽培養學生的同時,教師也受益匪淺。由于競賽命題范圍廣,涉及多門課程,既有硬件又有軟件,并鼓勵新技術的應用,所以要求指導教師要有更寬的知識面和更豐富的實踐經驗。為此,老師必須相互學習,共同提高,并要求老師自覺地涉及新知識、新技術。知識和經驗的相互滲透和補充使得指導教師的業務素質提高很快,這無疑使教師能夠在日常的教學和科研中發揮更重要的作用。
凡參加過電子設計競賽的畢業生都普遍受到社會的廣泛歡迎和用人單位的青睞,尤其是那些參賽獲獎的同學更是得到企業的高薪聘用。因為他們是在當前建設創新型國家的背景下,最具有活力、最具有朝氣、最富有發散思維、最具有發明創造力和發展潛力的主力軍。
三、電子設計大賽在激發高職院校學生學習興趣中的作用
愛因斯坦有句至理名言:“興趣是最好的老師”,古人亦云:“知之者不如好之者,好之者不如樂之者”。興趣是學習的原動力、是學習的催化劑,它對學生的學習有著神奇的內驅動作用,能變無效為有效,化低效為高效。
1、電子設計競賽就是一種競技,競技本身就充滿期待,帶給人快樂。參加競賽的學生從選題(或自擬)、教師指導、完成作品,學生自己感覺到每一點進步,都會覺得離勝利更近一步,每一天的努力都是積攢力量,都是為最后決戰做著準備,整個過程都充滿著艱辛付出后所收獲的那份快樂。另外,電子設計競賽快樂還來自于一種共同戰斗的友誼。學生之間,老師之間,師生之間,相互協作、相互鼓勵、相互幫助,都在為最后勝利而努力。
2、電子設計競賽讓學生積極期望。積極期望就是從改善學習者自身心理狀態入手,對自己喜歡的專業充滿信心,自己對本專業產生信心,想象中的興趣會推動學生認真學習本專業知識和技能,從而導致對本專業真正感興趣。學生通過參加競賽,期望獲得名次,為求職添彩。
3、滿足電子類專業學生和電子愛好者的心理需要。學生參加電子設計競賽,創新和設計能力大大提高,大開了眼界,并且與外校參賽選手進行交流,從中獲取了寶貴的經驗。對于拿了獎的學生,獲得名次就是一種肯定,對于沒拿獎的學生,更是一種動力。
4、電子設計競賽是一個循序漸進的過程。對參賽學生實踐、設計能力的培訓是有組織、有計劃進行的,基本有一個培訓周期,循序漸進地提高學生的各項能力,逐步激發學生的學習興趣。
四、通過設計競賽平臺,激發高職院校電子類專業學生興趣
興趣是最好的老師,有了興趣,學生學習起來就會感覺到比較輕松,學習由被動變為主動、由消極對待變為自覺探索,學習效率得到有效提高。全國大學生電子設計競賽就是一項特別能激發學生學習興趣的學科競賽。
1、設立“電子設計創新基地開放日”。高職院校在電子類專業新生入學初和學習過程中,定期開放電子設計創新基地,能夠幫助電子類專業大一、大二的學生以及電子愛好者了解電子類學科發展趨勢與行業發展方向。開放日活動主要包括基地參觀、作品展示和電子設計競賽介紹等。通過大三電子類專業的學生向學弟學妹們介紹和演示了基地的各項電子類作品,如MP3音樂播放器、收音機、客流量計數器、家用電器GSM控制、GPS衛星定位系統、無線傳輸模塊、自動水位控制、自制示波器等多項作品,使參觀的學生對這些作品表現出了濃厚的興趣。活動不僅加深了低年級同學對專業的認識,同時也展示了本校大學生在電子領域的實踐成果,很好地激發了學生參加電子設計競賽和電子類科研項目的熱情。
2、組織和動員電子類專業學生踴躍報名參加競賽。電子設計競賽應由學校電子類專業所屬教學單位專業教師組成教師指導小組,教學職能部門、電子協會積極加以宣傳。學生自愿報名參加,經過公平、公正、激烈地選拔,落實最佳人選。這一活動,無疑吸引了一群想施展自己才華的學生,被選上的學生斗志昂然,顯示出一定的綜合實力,而對落選的學生是一種動力,學好本專業、提高水平的動力,激發了學生學習專業的興趣。參加全國大學生電子設計競賽獲得成功的學生的學習經歷、參賽經歷對低年級學生學習興趣的激發以及增強他們能力意識等方面有良好的輻射作用。
3、成立電子設計興趣小組。電子設計競賽與課外科技活動相結合,以電子設計興趣小組為依托,探索開展科技創新活動的新模式,為學有余力的電子類專業學生和電子愛好者提供創新設計的舞臺,培養和提高學生的創新實踐能力,為全國大學生電子設計競賽活動的開展打下良好的基礎。利用電子設計興趣小組這個平臺,大力組織開展一些跟電子設計競賽有關的選修課、講座、技能訓練等活動。
4、鼓勵學生積極加入學校社團組織――電子協會。電子協會是學生的一個社團組織,是電子愛好者交流心得和切磋技藝的平臺,是選拔學生參加全國大學生電子設計競賽的搖籃。組織電子協會成員到街道、社區、企業為廣大人民群眾進行家電義務維修,將所學到的知識回報社會的同時,學生的理論知識得以鞏固、技能得以提高、經驗不斷豐富積累,盡情享受學以致用的樂趣,使愛好和興趣不斷加深。
5、高職院校教師應注重提高自身實踐能力。提高實踐能力是高職院校教師尤其是青年教師克服自身弱點、提高教學水平、實現自我發展的必然途徑。電子類專業教師要積極參與學生電子設計競賽的帶隊指導工作,通過組織學生參加全國大學生電子設計競賽,不僅鍛煉了參賽學生的綜合能力,而且對指導教師的教學水平和實踐能力的提高也有極大的促進作用。高職院校教師只有提高了自身實踐能力,具備更高的教學水平、科研能力,學生才能在與其學習中,有一個良好、正確的導向,有實質性的提高與進步,教師的人格魅力才能吸引學生,使學生對本專業產生濃厚的興趣。
五、結束語
1.學校重視,為參賽創造良好條件
為了使競賽的各項工作高效率進行,我校在每次競賽前都成立領導小組。其職責是對競賽活動進行整體協調以及制定相關政策,組建教師指導組,選拔優秀參賽隊員,制定并實施競賽培訓計劃等。在組織競賽方面,從學校領導到各部門領導都十分重視大學生電子設計競賽。每次都會撥出專款用于電子設計競賽,同時還制定了相應鼓勵政策,以調動師生的參與積極性。各職能部門都積極配合電子設計競賽工作,為學生提供一切可能的條件。
2.電子設計競賽促進實踐能力的培養
電子設計競賽是對學生的創新實踐能力的一次綜合測試。它不同于學校傳統的課程考試,不是單憑一張考卷來評定一個人的綜合素質。對參賽學生來說,他們是電子設計競賽最直接的考驗者,從對題目的分析到選題、方案設計、元器件的確定、設計裝配制作、調試、最后完成作品并寫出論文。這對學生的理論聯系實際能力、實踐動手能力、軟硬件綜合應用能力、論文書寫能力是一個很好的考驗。參加比賽的學生都有這樣的感慨,通過這樣的比賽,自己的動手能力得到了很大的提高,對原來書本上的知識點有了更深入的理解,也發現自己的知識還遠遠不夠,需要大面積的充電。競賽同時也提高了學生解決、分析問題的能力。學生事先的設計方案并非是最優的,也并非完全正確,在實踐的檢驗中,大部分學生都會碰到這樣那樣的問題,器件的參數選擇不對、連錯一個管腳、一根導線走錯,都會影響整個電路。這就要求學生在競賽中必須有耐心,時刻保持清醒的頭腦,對故障原因加以分析,找出故障點,有的學生方案設計不合理,要經過多次的改動,在反復的實踐中,他們取得了最后的成功,積累了寶貴的經驗。通過競賽,每一位參賽隊員都從中學到了許多知識,受益匪淺。
3.電子設計競賽培養學生市場及工程意識
3.1注重團隊精神的培養
團隊精神對于企業而言具有相當重要的作用,可以說,在一定程度上,它決定了企業的前途,因此,企業在招人時也很注重人員的團隊意識。在電子設計競賽的培訓過程中,我們很注重培養學生的團隊精神,在比賽中,三人一組,分工明確,一人負責硬件的搭建,一人負責軟件程序的編寫,一人負責整理和書寫設計報告,對全局要有所把握,三個人需要緊密團結、相互合作、齊心協力,這是最后獲得成功的重要因素,任何的不協調都將導致功敗垂成。學校采取自愿搭配的原則。由于培訓學生來自不同專業,不同班級,每個學生的知識結構、學業特長、個性特征差別較大,不宜盲目地強行組合;而大學生往往具有獨立意識,所以采取讓他們自愿搭配,自由組合的辦法,并在培訓過程中注意觀察、適時調整,最終確定小組成員。
3.2借鑒公司項目開發的管理模式組織培訓,采用工程概念進行設計制作
在學習了一定的基礎知識的前提下,采用項目導向的培訓模式。這需要指導教師根據歷年電子設計競賽的出題類型,結合本學校的實際情況,為學生選擇合適的項目,在規定的時間內讓學生完成規定的任務。讓學生從分析題目,去圖書館、上網查找資料,確定幾套方案,到實踐解決問題有一個全面的認識。引入模塊化的概念,硬件模塊化、軟件模塊化等,比如,電源模塊、單片機最小系統、顯示模塊、A/D、D/A模塊等等,事先都可以做好備用。在培訓過程中關注新器件的使用,申請一些樣片嘗試其使用情況。
4.給學生帶來積極的“副作用”
全國大學生電子設計競賽極大地激發了參賽學生的積極性和主動性,無論成績如何,參賽者都感觸頗多,收獲很大。學生普遍認為工程實踐能力得到了極大的提高,對電子制作的興趣更濃,自愿從虛擬的網絡游戲中回到了實驗室,針對參賽的學生,實驗室是開放的,只要是沒課時間,學生們都愿意在實驗室里,從被動學習變成了主動尋求方法解決實際問題。因此,我們在選拔參賽人員時也從原來的主要是大三的學生擴展到大一、大二優秀的學生也可參加比賽,或與大三的學生進行組合成隊,激發他們的學習熱情,為以后的比賽培養好的苗子。參加過競賽的同學在后續的課程中都表現出特有的專注和投入,也有了很多想法,開始認真思考今后的人生打算。這也正是競賽精神的延續與擴展,筆者覺得也是最有意義的一點。電子設計競賽的參與有利于學生的就業,很多用人單位提出將參加過電子設計競賽作為選擇條件之一,對參加電子設計競賽并獲獎的學生優先錄用。我校參賽的學生目前在上海、廈門、深圳等地都有非常好的工作及豐厚的薪水,比有些本科學校的學生體現出更強的動手能力。
【關鍵詞】電子設計競賽;創新思維;動手能力
一、引言
自1994年開始舉辦的全國大學生電子設計競賽已成為我國電子信息領域舉辦時間最長、規模最大、最具影響力的大學生學科競賽活動,已成為教育發展和教學改革的一種良好的輔助和促進手段,通過競賽培養了大批學生團隊合作精神和克服困難的創新精神[1]。這項競賽得到了絕大多數設有電子信息類專業學校的積極響應,通過大學生電子設計競賽,旨在為更多的學生營造參與科技和創新活動的環境,培養和提高大學生的創新意識和創新能力。
在近幾年來的電子設計競賽培訓過程中,在參賽學生選拔、培訓內容選擇、培訓方式及具體措施等方面做了一些有益的嘗試,總結其中的體會與大家共享。
二、參賽學生的選拔
在參賽小組的選拔中,首先由學生自由組隊報名,要求組隊后的3個隊員各自具有較強的能力且隊員之間能配合默契,在單片機系統設計與應用,模擬和數字電路的應用,硬件焊接與調試,計算機編程以及撰寫設計報告論文等方面要有所分工;然后組織報名參賽隊進行選拔考試,內容包括模擬電路、數字電路、單片機、傳感器等方面的基本知識及應用,典型測量系統的設計方案,對電子競賽的了解,參加競賽的優勢自述等;最后指導老師根據各參賽隊成員選拔考試的結果、面試表現以及綜合考慮各參賽隊在團隊合作、硬件制作、軟件編程、報告撰寫能力等方面的實力,確定參加競賽的5個組和各組成員。
三、參賽學生的培訓
從歷年的競賽題目中確定各參賽小組的第一次訓練題目,盡量做到各參賽小組選擇不同的訓練題目,按照電子競賽的要求,規定在一個適當的時間內完成實物的制作、性能指標的測試、總結報告的撰寫。
在第一個實際系統設計后,協商電子設計競賽第二次訓練題目,要求盡可能多地涉及未曾接觸的知識點,在規定的時間內完成設計任務,然后各小組演示實物的功能,測試電子系統的各項指標,注重測試方法是否正確,測試性能指標是否符合設計要求,對于差異較大的需要認真分析其原因,找出合理的解決方案并實施。
最后,要求各參賽小組認真整理前一階段培訓完成的實物,單元電路要求注明電源要求、詳細且清楚的輸入輸出接口信息,達到的性能指標并形成文字,軟件要求有整體的說明,需要占用的資源說明、語句有詳細的注釋。輔導老師對培訓中出現的問題向學生做詳細的介紹,對競賽中容易出現的問題也需要提醒學生。在參賽的前一天不安排具體的工作,保證學生能休息好,以極佳的狀態參加電子設計競賽。
四、輔導中幾點體會
作為指導過多屆電子設計競賽的教師,談談輔導電子競賽的一些體會。
(一)充分發揮學生的主觀能動性
培養具有創新能力的高素質人才是高校教學追求的目標,參加電子競賽的主體是學生,因此學生的積極性至關重要。參加電子競賽的目的要求學生在競賽中能做得最好,能全身心地投入到訓練和競賽中去,參賽學生的理論知識和實踐動手能力要能得到充分的結合,在電子競賽中能創造性地完成命題的要求,往往能取得較好的競賽成績。參加電子設計競賽培訓的學生,通過電子設計競賽后,個人的能力方面能得到很大的提高,與其他學生相比在畢業設計階段能更好更快地進入課題的研究,因而深受教師的歡迎。
(二)注重創新思維及團隊合作能力的培養
大學生電子競賽為具有創新能力的學生提供了一個展示才能的舞臺,教師在培訓中應結合實際擬定電子系統設計題目,鼓勵學生進行多個方案的設計,特別是對具有創新思維的設計方案應引起足夠的重視,教師和學生共同分析討論,比較其優缺點,對方案進行細化和優化,進行電路分析計算,有可能就要進行軟件仿真,減少不必要的失誤,在此基礎上完成電路的制作。在培訓中既要向學生傳授知識,還要刻意培養學生的團隊精神,鼓勵大組合作,高低年級合作,充分調動每位學生的積極性,同時指導教師也應該具備必要的專業技能和奉獻精神,并通過不斷學習新知識來提高自己。
(三)培養學生系統能力
在大學生電子競賽輔導中,不僅要培養單元電路的設計安裝調試能力,更要培養學生根據某一設計任務的技術指標細化每一個單元電路的功能和技術指標,對任務在總體上有一個明確的認識。如溫度控制系統:就應從溫度傳感器的選用(Pt電阻、Cu電阻、熱電偶、半導體集成溫度傳感器等),小信號放大濾波、單片機數據采集顯示、控制算法程序的編寫、執行機構控制電路等方面來考慮各個部分的性能指標,只有各個部分設計合理,才能以較低的價格設計出整體性能達標具有實用價值的系統。
五、結束語
2009年9月參加由中華人民共和國教育部高等教育司和信息化部人教司主辦的全國大學生電子設計競賽,07級學生王輝、程偉、游俏俊組成的參賽隊設計制作完成的“智能模擬恒流源路燈控制系統”一路過關斬將,最終榮獲全國一等獎,學生代表王輝赴北京人民大會堂領獎。實踐表明我們采取的參賽學生選拔方式,培訓內容的選擇,培訓方式在大學生電子設計競賽培訓輔導過程中收到很好的成效,在較短的時間內學生的工程實踐能力和創新意識得到了很大的提高。
參考文獻
[1]王越,韓力,沈伯弘,趙顯利,俞信,胡克旺.大學生電子設計競賽的開展與學生創新能力的培養[J].中國大學教學,2005(10).
[2]全國大學生電子設計競賽章程[EB/OL].http://.cn 2007.
作者簡介:
全國大學生電子設計競賽由教育部高教司和信息產業部人事司共同主辦[1],從1994年到現在,先后舉辦了近十屆全國競賽和四屆專題競賽。大賽從一開始就確立了“推進教育教學改革,為人才培養服務”的宗旨,不斷推進高校教育教學的改革與發展[1][2]。我校從1997年開始面向全校召集優秀學生參加全國大學生電子設計競賽,成績斐然,先后獲得國家一等獎三項,國家二等將五項,山東省一、二等獎勵多項。這些成績對學生的鼓舞很大,要求參賽的學生逐年增多,參與的專業范圍也不斷擴大。參加過電子設計競賽的學生在系統設計、方案論證、整機調試、選用新器件及創新能力與合作精神等方面得到了全面提高,也增強了他們的自信心。他們在畢業設計和以后的科研工作中,獨立工作的能力較強,受到了教師和用人單位的歡迎和好評。我們從以下幾個方面,談談通過組織大學生電子設計競賽,對程體系改革與創新能力培養的促進作用。
1大學生電子設計競賽促進了電子技術相關課程教學體系的改革與完善
通過組織參加全國大學生電子設計競賽及賽前選拔與培訓,發現我校本科生存在理論基礎較好而動手能力較差、參與意識較強而工程素養不足等缺點。這反映出教學過程重理論輕實踐、重軟件輕硬件,也說明現有的教學內容和課程體系急需改革,如:在平時實驗課中,驗證性實驗多而自主設計的實驗少,單科性實驗多而綜合性實驗少,采用傳統的方法多而應用最新的技術少,反映電子技術應用的前沿課程少。針對這些問題,我們對電子類課程體系進行了一些調整和改革。首先在教學內容上,由于新技術、新器件應用范圍越來越廣和電子技術的飛速發展,我們開出了“可編程邏輯器件及其應用”、“電子設計自動化”、“現代電子系統設計”、“條形碼與IC卡技術”等新課程,編寫了教學大綱,經過多年實踐,效果良好,豐富和完善了電子技術課程體系。配合課程體系和電子技術競賽編寫了新的理論教材“電子設計自動化”和實驗教材“電子技術測量與實驗”。在新教材中,舍棄了過時陳舊的內容,引入新的內容,增加了電子線路軟件仿真的內容,使硬件軟件相結合,豐富了實驗手段。新教材還增加了大量的設計性和綜合設計性實驗內容,滿足不同程度學生的需要。實驗教學環節已由單純的“驗證”實驗向“單元驗證、分析設計、系統綜合”實驗相結合的方向轉變。根據新教材構建了模塊化的EDA實驗教學內容體系,具體框圖如圖1所示。其次從教學目的和教學內容上,明確了實驗課的目的是讓學生通過實際動手,掌握一般的實驗方法和技巧,鞏固已有的理論知識,提高其分析和解決實際問題的能力,培養其創新精神和實事求是的作風。我們將實驗教學內容分為驗證性實驗和非驗證性實驗兩種,并逐步加大了非驗證性實驗的比例。驗證性實驗是依據教學大綱要求預先設計好的,只要求學生按照已知的方法和步驟進行操作即可,這種實驗方式在基礎訓練階段是必不可少的,但因為其本身在時間、空間和內容上的局限性,不利于學生自由發揮,也不利于學生創新能力的培養。而非驗證性實驗因可讓學生自主設計和拓展實驗,從而提高了其挑戰性,也極大地激發了學生的創新欲望,對培養學生的實際動手能力和創新精神是非常有利的。同時對教學方法也進行了改革。教學方法改革是與教學內容的改革相輔相成的[1][3],競賽促進教學內容的更新,新的內容迫使有相應的教學方法與之適應,以達到理想的教學效果。我們的新課程體系和教材給學生更多獨立學習、獨立思考的空間,教學方法上也應留給學生更多時間,因此,我們將原來的集中實驗教學方法,改為集中實驗與開放實驗、虛擬實驗、分布實驗等多種實驗教學模式相結合的方式,實驗模式由過去的單一模式向多元化的實驗教學模式轉變。我們的開放式教學包含兩方面的含義,即時間開放和內容開放。時間上的開放即在規定了學生的實驗內容以后,學生可以在相當大范圍內選擇完成實驗的時間,這樣學生可以在時間上有較大的靈活性,提高學生學習的主動性。內容上的開放是指學生在實驗中除了可以進行規定的實驗內容,還可以根據自己的專業和愛好,選擇規定以外的實驗內容,這樣有助于學生創新能力的培養和提高。通過教學體系、方法的改革與不斷完善,在平時的學習中就能給有興趣有能力的學生提供實踐實習的條件和空間,逐步培養他們的實際動手能力和創新能力。同時,通過實際動手設計可以讓學生更好的消化課本上的知識,理論聯系實際,激發大學生的學習積極性和主動性。
2全國大學生電子設計競賽促進了實驗室硬件水平和綜合適應能力的不斷提高
電子設計競賽的場地是由參賽學校自己提供的。能否適應電子設計競賽各種題目的要求,體現了該實驗室的應變能力和綜合適應能力。長期以來,由于電子技術各類實驗室的裝置基本上是老三樣(電壓表、信號源、示波器),學生在實驗中接觸不到先進的實驗手段和先進的儀器設備,這個缺陷在常規實驗中的表現并不明顯,但在電子設計競賽惜時如金的場合下就顯得非常突出。誰采用的儀器工具先進、自動化程度高,誰就會在其它條件相同的情況下贏得更多的時間,從而取得更好的成績。比如我們在競賽中使用的先進的數模混合型示波器以及數字示波器,受到學生的一致認可,通過多年的競賽,在學校的大力支持下,電工電子學教學中心的實驗室建設起點高,設備先進,為電子競賽提供了一個良好的環境。
3全國大學生電子設計競賽推動了電子技術課程設計內容和體系的不斷發展
課程設計是學生相對集中,實踐功能較強,比較能真實反映一個學生實踐動手能力的一項教育教學內容[4]。因此,為了不斷適應電子技術發展的要求,同時也為初步選拔電子設計競賽學生做一個基本參考,整個課程設計體系也要不斷發展與完善。首先從設計內容上,設計的內容不斷更新,難度也不斷增加;其次從軟件設計工具上,隨著電子設計開發工具的不斷發展,通過各種渠道將ispExpert、ispLever、ModelSim、Synplicity等各種流行的仿真軟件及開發工具逐一介紹給廣大學生使用;再次從軟件編程語言上,Able、VHDL、Verilog等多種流行的硬件編程語言都被廣大學生所逐漸熟悉;最后從硬件設計和測試工具上,自主設計制作了小型的“SZD-III型PLD實驗開發系統”、大型PLD課程設計演示儀器、電子競賽系統開發板等。
4全國大學生電子設計競賽使優秀學生脫穎而出,促進了教師業務水平的提高
電子設計競賽使那些具有良好的理論基礎、實踐動手能力強,特別是具有創新意識和協作精神的學生有了施展自己才能的空間。他們不循規蹈矩,不死讀書本,而是積極進取,學以致用,理論密切聯系實際,通過賽前的培訓以及大賽的洗禮,使他們在各方面更加成熟。參賽的學生報考研究生時也受到碩士生導師的青睞,而沒有上研究生的同學在聯系工作時也極受歡迎,不少公司在招聘時深有感觸的說“:像這樣的學生有多少我們要多少”。這些學生的成才,也在低年級學生中產生了良好的輻射作用。對于教師而言,由于我們的課程是面向全校學生的專業基礎課,教學任務比較重,為提高效率,施行的是模擬、數字、電工電子學三門課程教學人員相對固定的方法。每位老師基本上只負責其中一門課程。這樣一來,雖然教師能夠對所負責的這一門課程內容比較熟練,但時間長了對其它兩方面的知識,缺乏必要的聯系,從長遠看,不利于教師業務水平的提高,不利于學生的培養,因為學生將來面對實際的電路系統,所需要考慮的問題是綜合性的,如果教師在教學過程中不能幫助學生樹立一個綜合考慮問題的思想,這是教學上的一個遺憾。而通過組織教師參加電子設計競賽的培訓工作,一定程度上改善了這一狀況。教師們在輔導參賽學生訓練的過程中,不但提高了業務素質,而且認識到在教學中貫穿綜合考慮解決問題的思想對學生能力培養的重要性。
5創立了一種實踐中較為成功的大學生學科競賽的培訓內容體系和組織運行模式
經過多屆全國、山東省、學校競賽,根據歷屆電子設計競賽所涉及到的領域,目前已經形成較為合理的培訓體系,培訓內容涉及電子系統設計、EDA、單片機、制作與安裝工藝、功率電子、軟件設計等內容,經過多年實踐,效果良好。同時也創立了一種實踐中較為成功的大學生學科競賽的組織運行模式。
5.1平時積累通過電子技術相關課程體系的改革與完善,使得有興趣和能力的學生在平時的學習中就能夠獲得一定的經驗積累和實踐機會,使得動手能力、創新能力、設計水平得到一定程度的提高。
5.2擇優選拔在電子設計競賽開賽前,通過報名、筆試、實物制作、面試、推薦等方式擇優選出30-50名學生參加培訓和比賽。
5.3強化訓練培訓開始時,根據歷屆電子設計競賽所涉及到的領域邀請相關教師為學生進行授課,讓學生在短時間內能夠對相關領域知識有較深入的理解,打好設計基礎,然后由負責老師帶領參賽學生在現有硬件條件下對學生的軟件、硬件綜合設計能力進行強化訓練。
5.4模擬競賽根據現有的硬件設備和條件,盡量節約開銷,選擇合適的可以完成的設計題目,把培訓學生進行分組,讓學生在限定的時間內利用現有的器件和設備完成一次設計,強化鍛煉并檢驗參賽學生的設計水平和動手能力,并讓學生對真正的競賽有初步的認識和體驗。
5.5合理組合在培訓和模擬競賽期間,不同的學生在不同的方面可能會有各自突出的表現,比如有的學生硬件水平很好,有的學生軟件水平很高,有的學生綜合設計能力很強,教師要善于發現學生的特點,并把突出的學生有機的組合成一個整體,保證參賽隊伍的質量和水平。
1.創新實踐教育必須把電子信息技術作為主導內容
理論上講高校的創新實踐教育內容應該涵蓋該校的所有學科,但必須以高新技術為主導,這一點是必然的,否則就談不上創新。而在高新科學技術中,電子信息學科則應是首當其沖的龍頭學科,這也是毋庸置疑的,我校在開展創新實踐教育中,無論是起步階段,還是現已成立“大學生創新院”全面展開的今天,電子信息技術一直是創新實踐教育的主導內容,以其為龍頭學科帶動其它相關學科,共同提高和發展。究其原因不外有兩點:
第一,電子信息技術在諸多高新技術中是發展最快、最具活力、而且對自然科學的其它領域、對人類社會的發展乃至人們的日常生活影響最大的學科。作為在高校學習的大學生們,無論是電類的,還是非電類的,也無論理科的還是工科的,都必須對電子信息技術(包括模擬技術及數字技術、電子視聽技術、電子測量技術、自動控制技術、近代通信技術、計算機科學及應用技術、光電技術等等)有一定程度的了解,都必須掌握和具有一定的電子信息技術方面的應用能力。我們所說的創新能力,當然而且必須包括電子信息方面的應用能力。
第二,21世紀既是電子信息時代,同時也是自然科學各個領域(學科)相互交叉滲透、相互融合的時代。這是當今科學技術發展最鮮明的特點之一。當前,電子信息學科已成學科相互交叉滲透的焦點,幾乎找不到不采用電子信息技術為本學科服務的學科,這已是不爭的事實和規律。很多非電學科都在大量采用電子信息技術來提高本學科的自動化程度,以電測技術來提高本學科的測量速度、范圍和精度,從而促進本學科的發展。很多學科已把采不采用電子信息技術作為衡量其是否先進,是否接近現代化的尺度。因此,將其列為創新教育的主導內容也就是理所當然的事了。
經驗證明,以電子信息技術為主導內容的創新實踐教育對大學生有著強烈的吸引力,那些學有余力的非電專業學生大都渴望獲取這方面的知識和能力。我校除各院系設有創新教育分中心外,還成立了面向全校的“大學生創新院”。在創新院下設的三個創新教育實踐班中,其中兩個屬于電子信息學科,即“機電實踐強化班”和“軟件實踐強化班”,而另一個“數模強化班”也以計算機為寫作工具。而參加這三個中心活動的學生中,非電專業學生占65%,可見這些非電專業學生對學習電子信息技術的渴望程度。這些學生通過在中心的活動,創新實踐能力顯著提高。我院在2003年的全國大學生電子設計大賽中獲得E題全國一等獎的三個學生,其中兩個是校機械學院的學生。這些學生通過中心的培訓,使本專業與電子信息技術緊密結合,從而顯著地提高了創新實踐能力。
2.全國電子設計競賽活動為高校的創新實踐教育活動提供了一個好平臺
近年來,全國各地舉辦了很多大型的科技競賽活動,如“挑戰杯”全國大學生課外學術科技作品競賽和索尼杯全國電子設計大賽。我院的學生都積極參與了這些賽事。從效果看,確實起到了促進和深化創新教育實踐活動的作用。筆者作為多次競賽的指導教師,感受頗深。
(1)以競賽為契機開展創新實踐活動 自1994年始,全國電子設計競賽已成功舉辦6屆。從學生參賽就可看出電子設計大賽對創新實踐教育的影響力,各高校均把參賽作為創新實踐活動的重要內容。為參加競賽,我校組成了多個技術專題組,圍繞技術專題開展創新實踐活動。學校主管部門則為這些活動提供各種條件,并舉辦校內的電子設計競賽,參賽師生都顯現出極大的熱情,從而推動了創新實踐教育活動。
(2)以競賽來檢驗創新實踐教育效果 開展創新實踐教育,根本目的在于激發學生的創新實踐意識并提高其創新實踐能力。創新實踐教育與學校傳統的課內教育不同,不能通過一張考卷來評定其教學效果。但各種科技大賽,則是對學員創新實踐能力的綜合考評尺度。比如電子設計競賽,從拿到考題后,選題、查閱資料、設計計算、備件、實際動手實施、調試、最后完成作品并寫出論文,這些都要在短短的幾天內完成,而且這期間可能還要不斷修改方案,反復調試。這是對參賽者綜合素質的全面檢驗和考核,是對學員的理論水平、理論聯系實踐能力、實際動手能力、軟硬件綜合應用能力、論文書寫能力及品質意志、團結協作精神等的大測驗。這些能力是實實在在的創新能力,來不得半點僥幸。這也是各高校為什么如此重視這個賽事的主要原因。
3.全國電子設計競賽有力地促進了高校的電子信息類專業的教學改革和實驗室建設
關鍵詞:創新實驗室;實踐能力;自主學習和管理
作者簡介:符運良(1964-),男,海南臨高人,海南師范大學物理與電子工程學院,教授;羊大立(1974-),男,海南儋州人,海南師范大學物理與電子工程學院,講師。(海南 海口 571158)
基金項目:本文系海南師范大學實踐教育基地建設研究項目“物理與電子工程學院電子學實踐教育基地”(項目編號:201215)的研究成果。
中圖分類號:G482?????文獻標識碼:A?????文章編號:1007-0079(2012)34-0112-02
高校實驗室在培養學生實驗、實踐能力,提高大學生的創新能力和創新意識方面具有重要的不可替代的作用,因此,在高等教育教學改革中,創新實驗室的建設以及如何發揮其應有的作用,是當前高校普遍探索的問題。[1-5]另外,為了推動大學生創新實踐活動的廣泛開展,教育部每年都會舉辦各類設計競賽實踐活動,如大學生挑戰杯競賽、數學建模競賽、大學生電子設計競賽、大學生智能汽車設計競賽等。此外,各地區部門也會舉辦各種競賽活動,如計算機應用設計競賽等。海南師范大學從2000年起一直參加全國大學生電子設計競賽,2006年起參加全國大學生智能汽車設計競賽。在參加競賽的過程中,建設了創新實驗室。學院不斷總結實踐活動經驗,積極開展電子課程體系實驗教學內容的改革,學生不但可以利用創新實驗室進行電子設計競賽、智能汽車設計競賽的準備工作,還可以進行電子類單獨開設的課程設計,進行國家大學生創新計劃項目的研究,進行教師科研課題的研究。實踐證明,創新實驗室建設有效推動了海南師范大學電子設計競賽活動的開展,建立了學生自主學習和自主管理的模式,營造了學生獨立思考、自由探索、勇于創新的良好學習環境,創新實驗室已成為學生自主向往的地方。
一、電子設計創新實驗室的建設
在傳統實驗室進行的實驗項目基本上是驗證性的實驗項目,是基礎性的實驗。而要系統地培養創新型人才,必須建立起良好的實驗環境,為此,學院投入100多萬元,建設了電子創新開放實驗室,實驗室里有新的實驗儀器設備,如通用的直流電源、信號發生器、數字存儲示波器、萬用表、電腦、打印機、小型電鉆機、電烙鐵、制板機、電子設計實驗箱等。此外,實驗室里的木柜還放置了多年來電子設計競賽和智能汽車設計競賽中學生制作的實物,以提供給低年級學生參觀學習。創新實驗室實行的是開放的教學模式和管理模式,學生在傳統的實驗室完成了教學大綱規定的實驗項目后,如果學有余力,還可利用開放實驗室的儀器和設備,進行更深一步的實驗研究或電路設計,而且實驗研究不受時間限制。
二、電子設計創新實驗室完善了創新人才培養體系
1.促進校內實踐基地的建設
在海南,由于電子工業基礎較薄弱,電子及相關工廠企業較少,因此,電子信息專業學生要找到對口的工廠、企業進行實習較困難。為此,電子設計創新實驗室也成為學院重要的校內實踐基地。學生在校外實習之前,已在實驗室經過了2~3年的技能和工程訓練,學生的實踐動手能力、分析和解決問題的能力都已有所提高,同時學生也養成了嚴格、細致、實事求是的科學作風以及愛護公物的品質,養成了講究科學實驗方法、遵守操作規則、注意安全的良好習慣,為到校外順利實習提供了保證。
2.促進電子專業學科建設
創新實驗室建設目的在于培養學生的實踐動手能力、分析和解決問題的能力,培養學生的信息收集和處理能力、團結協作和創新思維能力。為此,實驗室的儀器設備不但要滿足單一性質的實驗,更重要的是滿足電子綜合實驗、設計性實驗。由此,學院在硬件建設方面,投入100多萬元,用于購買電子儀器設備,如電源、信號源、示波器、萬用表、邏輯分析儀、電路仿真設備、單片機、PCB板制作工具等。學生在實驗室可進行電路設計、仿真實驗、制板、焊接、編程、調試,最后制作出電子器件。另外,學生利用實驗室的儀器設備直接參與科研活動,完成國家大學生創新計劃項目、完成教師課題的子課題、完成企業的攻關項目,促進了電子專業學科的發展。
3.促進學生學科競賽活動的開展
創新實驗室促進了學生學科競賽活動的開展,學科競賽活動培養了學生的實踐能力和創新思維。[6-7]多年來,學院積極利用創新實驗室開展校級電子設計競賽和智能汽車設計競賽活動,通過選拔成績好的學生參加全國大學生電子競賽海南賽區的比賽,以及全國智能汽車競賽華南賽區的比賽,學生利用創新實驗室的優越條件,在競賽中,均設計出性能優良的電子實物,曾獲得海南賽區的一、二、三等獎和智能汽車設計競賽華南賽區的二、三等獎。對于在電子設計競賽中獲獎的學生,可以讓其免修電子課程設計,期末成績直接定為優秀。
4.促進教學特色形成
在創新實驗室的實踐教學活動中,要求大一新生可隨時進入實驗室,由高年級的學生對一年級的學生傳授技術和知識,以對一年級學生在做人、團隊合作等方面進行言身傳教。一年級的學生在高年級學生和教師的傳授下,辯識各種類型電子元器件,購買、焊接、設計和制作簡單功能電路。在這種互相幫助、互相帶動的良好氛圍中,培養了學生的綜合素質,培養了同學之間的感情,提高了學生的實踐能力,為今后的一年級學生參加電子競賽、畢業論文設計或參加教師的研究課題等打下了堅實的基礎。
5.促進實踐課程培養體系的建設
在培養計劃的修訂中,在總課時不變的情況下,要增加創新實驗及其所占課時的比例,增加課程設計的門數及選修實驗的項目。選修實驗是設計性實驗、綜合性實驗,通過選修實驗可以讓學生有更多的機會參加實踐活動。如電子專業在新的培養計劃中,增加了“單片機原理與應用”課程設計、“傳感器技術”課程設計、“PLC原理與應用”課程設計等。在課程設計的教學中,讓學生自己選擇題目,獨立思考、獨立設計電路、獨立完成實驗、獨立解決碰到的實際問題,教師只起著引導作用。這種自主學習模式,調動了學生的學習主動性、積極性,提高了實踐教學效率以及學生獨立分析和解決問題的能力。[8-12]而對于學生畢業論文(設計)實踐教學,也可由校外相關企業出題,校外工程師也可作為學生的論文指導教師,與校內教師共同指導學生。學生利用創新實驗室的優越條件完成畢業論文。通過對實踐教學培養方式的改革,培養學生的專業技能、動手能力和創新開發能力。
6.促進教師隊伍的建設
學生在參加創新實踐活動或智能汽車設計競賽活動時,學院都安排相關的教師定期給參賽學生進行輔導,而輔導學生實踐活動的教師,要求具有較高的工程實踐能力和創新實踐能力。為此,為了提高這部分教師的理論水平和工程實踐能力,學院定期安排相關教師在省內參加電子或相關學科的學術交流活動,或到國內名校參加工程實踐的培訓等。
7.提高畢業論文(設計)的水平
畢業論文(設計)是高等學校培養學生把知識與實際應用相結合,檢驗學生實踐能力的一個重要的實踐環節,是學生綜合運用所學知識進行科學研究和工程設計、解決實際問題的重要環節。往年的論文題目由教師出題,學生根據自己的能力水平選擇題目,學生可選擇指導教師,指導教師也可以根據學生的實際能力,以及能否完成畢業論文任務而選擇學生,但學生用于做畢業論文(設計)的時間較少,論文的質量難以提高。而利用創新實驗室,學生或參加教師的科研,或參加大學生創新計劃項目,或參與校外企業的科研項目,或參加各種競賽活動,實際上也相當于為畢業論文(設計)工作進行了較早的準備。學生的論文可以是其參加教師科研項目的一部分研究工作,也可以是參加競賽活動時設計制作研究的部分工作,這樣,學生用于畢業論文的研究時間較充足,可以做出更高質量的畢業論文。
三、電子設計創新開放實驗室的管理方法
1.制訂規章制度
制訂創新實驗室管理各項規章制度,以保障創新實驗室的正常運行,管理制度有日常衛生管理制度、安全管理制度、儀器設備使用管理制度、圖書資料使用管理制度和電子元器件使用申請制度等。
2.以學生自主管理為主、教師管理為輔的管理模式
創新實驗室建立了教師與學生共同管理的模式,以學生自主管理為主,教師管理為輔,教師為專職實驗管理人員,主要負責實驗室的日常管理,而學生主要開展自主管理。實驗室的衛生和安全由學生負責,實驗室建立值日生制度,值日生負責當日實驗室的衛生。最后離開實驗室的學生要關好門窗、電源、水龍頭,以避免出現安全事故。
3.對實驗室實行監控
創新實驗室內有各種儀器設備,如實驗箱、萬用表、示波器、信號源、電腦、打印機等,還配有手電鉆、臺鉆、小砂輪機等,且實驗室實行24小時開放,由學生自己掌握鑰匙,學生自由進入實驗室,進行各種電路的設計與制作。因此,實驗室內應安裝監控視頻設備,對實驗室內的電子設備進行全面的監控。
4.創新實驗室的電子元器件使用管理
學院在創新開放實驗室內建立了一個電子元器件倉庫,存放各種常用的電阻、二極管、三極管、集成塊等,學院每年均從教學維持費中拿出近十萬元,用于購進各種電子元件,供給學生進行各種實踐活動。另外,器件倉庫存放的都是在海口市難以買到的,而在本地易于買到且價格便宜的電子器件,由學生自己去選擇購買,然后拿回發票,集中在學院報帳。為了規范學生使用倉庫中的電子元器件,以避免出現浪費器件的現象,學院開設了電子元器件選用申請網上管理系統,[13]網上管理主要由學生自主管理,管理員為學生。進行課程設計、競賽活動或課題研究等實踐活動所需要的電子元器件,如二極管、三極管、各種型號的集成電路等,學生先上電子元器件管理庫網進行查詢,申請登記所需的電子元器件的種類、型號、數量等,而后經過指導教師確認同意,由元器件使用管理小組到倉庫進行領取,并進行登記。這種元器件使用網上管理的目的是在統計各種電子元器件使用的頻率,同時也避免學生隨意使用電子元器件,出現浪費器件的現象。
四、結束語
創新實驗室建設以來,學院成功地申報了1項省級教學改革項目,5項大學生創新計劃項目,1項校級教學成果獎。學生利用創新實驗室,開展電子實踐設計活動,發表學術論文20篇,實驗室濃厚的學習氛圍和良好的條件,使得學院每年舉辦的電子設計競賽和智能汽車設計競賽,吸引了大批的電子和自動化專業的學生參加。越來越多的學生通過創新實踐活動,得到了創新能力的培養,在各種學科競賽中獲得了優異的成績,如在全國大學生電子設計競賽中,學院電子和自動化專業學生連續十年獲得海南省賽區的一、二、三等獎,在全國大學生智能汽車設計競賽中,學院學生連續三年獲得華南賽區的二等獎。學生經過創新實踐活動,綜合能力得到了明顯的提高,多數學生畢業后,進入國內知名企業工作。另外,通過創新實踐活動的自主學習和自主管理模式,不僅培養了學生的創新實踐能力,也推動了學院的學風建設和發展。
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【關鍵詞】電子設計競賽;課程改革;創新能力
一、電子設計競賽內容與意義
教育部倡導的大學生學科競賽之一―全國大學生電子設計競賽是面向大學生的群眾性的科技活動,該項競賽與高等學校相關專業的課程內容和課程體系改革密切結合,以推動信息、電子類學科課程教學改革及創新能力培養。競賽的特色是培養當代大學生的實踐創新意識能力、團隊協作的人文精神和理論聯系實際的學風,競賽內容中既有對理論知識的要求,又有培養動手能力的實際制作,可以全面檢驗、加強參賽隊伍的理論基礎和實踐創新能力。
近年來,我校代表隊在電子設計競賽中取得了驕人戰績。帶隊老師和參賽學生提高了動手實踐能力并收獲了參賽經驗,與此同時也暴露出傳統教學模式的不足。因此借助電子設計競賽的平臺,進一步改革教學和實驗手段,對于學生實踐能力和創新能力的培養具有重要的現實意義和深遠影響。
二、傳統電子信息課程體系的不足
目前,傳統電子類專業理論和實踐教學模式存在的主要問題如下:
1.教學內容相對比較陳舊、與當代科學前沿的知識和市場需求或是相脫離,或是距離不斷拉大;電子技術是發展最快、應用最廣的一門技術,而我們目前的教學內容的更新速度慢,導致老師在課堂上所講授的內容,與當今迅速發展的電子技術的實際有較大差距;
2.過多的強調專業教育,學科分得過窄過細,忽視了學科之間的交叉和專業知識之間的相互融合,造成了學生知識面相對狹窄,所學的知識可能用不上,著急用的知識還沒來得急學。在人才需求上暴露出這種教育的缺陷。
3.專業課教師相對缺乏,缺少經驗豐富的實驗教師,專業知識和專業實踐教學經驗不足,急需補充和知識更新。現在需要有一支年齡結構合理、高中初級水平層次布局全面的專業課教師隊伍。
4.驗證性的實驗內容多,開放性、設計性和創新型的實驗內容少,不利于學生實踐創新能力的發展;單科性實驗內容較多而綜合性實驗內容相對較少,實驗課程中,缺少與實際問題相結合的綜合性實驗內容,學生綜合能力培養有待提高。
三、電子信息類課程體系改革
根據我國的實際國情,在全國各地存在大量中、小國企、三資企業、民辦企業,中國的經濟發展將來最終要依靠這些企業的發展,這些企業每年對電子信息工程方面的人才有著大量的需求,而國內很多重點院校的畢業生還只是著眼大企業和從事研發工作,為此,我們十分重視對人才培養目標、培養規格、培養方案、課程體系及教學過程等高校教育人才培養模式的重要要素進行優化改革,明確了人才培養目標,探索實踐型、應用型高等學校教育人才培養模式,努力實踐“三個零距離”,即:學科專業設置與行業的發展和社會經濟的零距離貼近,專業教學內容與社會需求零距離配合,實踐教學內容與職業崗位要求零距離接觸,為社會的需要和經濟的發展培養實用性人才。
在人才培養方案的制訂上,我們將創特色作為立足點,強調以崗位所要求的基礎知識、專業知識、職業技能的培養為主線,圍繞知識、能力、素質和個性的協調發展,培養電子信息工程專業高級應用型人才。教學計劃體現能力和素質培養為中心,把培養計劃規劃成如下幾個功能模塊:公共課功能模塊、專業基礎課程功能模塊、專業課程功能模塊、實踐性(就業)課程專用模塊。
在這幾個大的模塊當中,專業基礎功能課程模塊、專業課程功能模塊是用于完成本專業最基本的課程要求,通過這些課程的學習,使學生系統的掌握電子信息工程專業的基礎知識,掌握基本技能,了解學科發展前沿;就業課程模塊是結合專業和社會需求完成在學生就業之前,為適應社會需求進行的基本訓練,如《過程檢測與儀表技術》、《EDA技術與應用》和《單片機原理與應用》等課程。
四、創新能力的培養
在教學方法和手段方面,從培養學生創新能力和實踐能力入手,調動學生學習的積極性和主動性,有針對性地更新教學方法,積極實踐啟發式、探究式、研究式等教學模式。同時,在教學實踐中根據市場需求和學生個性特征,重視學生自主學習、獨立進行科研等能力的培養和提高,給學生自主的學習時間和空間,以利于其個性和才能的全面發展。如2012級部分同學通過老師啟發,自學單片機課程,在全國大學生電子大賽中,通過自己努力,取得較好成績。現在,2013級很多學生開始先修單片機技術,準備參加2015年的全國大學生電子大賽和飛思卡爾智能車比賽。在鼓勵學生參加各種國家競賽的同時,針對部分學生感興趣的單片機技術,成立了單片機開發與應用課外活動小組,為將來工作打好基礎。
五、總結
我系以參加競賽為切入點,以提高實踐動手能力為最終目標,建立了創新平臺,組建了高水平的競賽隊伍,實行了“實驗人員輔助、指導教師負責、學生自主創新”的競賽模式,在競賽具體實施過程中,從團隊成員之間的設計思想交流與工作協調,到作品調試及最后的競賽答辯,學生們創新所需的實踐能力得到了全方位的訓練,是一種寶貴的創新實踐體驗。
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1全國大學生電子設計競賽
該賽事有助于高等學校實施素質教育,團隊協作的人文精神和理論聯系實際的學風;有助于學生工程實踐素質的培養,提高學生針對實際問題進行電子設計制作的能力;有助于吸引、鼓勵廣大青年學生踴躍參加課外科技活動,為優秀人才的脫穎而出創造條件[1]。這樣的運作機制便于活動的組織協調和強力推進,因此它得到了全國各大學的高度重視。同時也有助于推動目前高等教育改革,對指導教育改革工作具有較強的針對性和可操作性。
2全國大學生電子設計競賽在實施過程中折射出的弊端
1教師指導競賽過程中凸顯“非工化”趨勢。工科教師的非工化趨向主要是指工科教師隊伍中存在的越來越明顯的缺乏工程實踐背景的趨向[2]。作為一名工科院校的教師,實踐能力是極為重要的。由于近些年來國家對大學的不斷擴招政策,地方高校在師資匱乏的情況下引進了一批具有較高學歷的年輕教師。這些青年教師雖具有較高的理論知識水平,但大部分是從學校到學校,接觸社會少,雖然受到過實踐教學的學習與訓練,還是缺乏到工礦企業參加工程設計、技術改造等經歷;另一方面,我國高校教師評價體系是重理論研究、輕工程實踐,致使工科教師的非工化趨向在工作中進一步加劇。目前高校考核教師科研能力的重要指標是看文章發表情況,考核文章是否被SCI、EI收錄,導致工科教師熱衷于實驗室數據,熱衷于計算機模擬等理論研究,選題和試驗偏離工程實際需要,部分文章和成果完成后就束之高閣,僅在申報職稱時發揮作用,對教師參加進行了多少工程實踐并沒有什么具體的要求[2]。這些導致部分年輕教師在指導學生實驗、實習或畢業設計時,通常是理論上講得頭頭是道,但實踐能力卻表現得較差。教師能力的強弱直接影響工科院校人才培養的質量以及高校為社會服務的能力,加強高校青年教師工程實踐能力的培養已顯得十分迫切[3]。2學生參加競賽折射功利色彩與精英理念。很多人會有這個想法:“全國大學生電子設計競賽”是為挖掘和培養一批有創新能力的人才而設立的賽事,在高等教育大眾化時代,社會需要的人才更多的是具有創新意識的從事普通工作的人才,對拔尖人才、創新人才的需求畢竟是少數。因此,參加“全國大學生電子設計競賽”只是少數優秀拔尖學生的事情,與自己無關[6]。其實不然,培養創新人才是結果,但培養創新意識是根本。不管是培養創新人才還是創新意識,這兩者都必須緊密結合,不管學生將來是從事科研工作還是走上普通工作崗位,創新意識都是不可或缺的。所以,“全國大學生電子設計競賽”是激發大學生走創新之路的一種很好的方式,但這不是成就創新人才的捷徑,更不是唯一途徑,需要放大的是“全國大學生電子設計競賽”所提倡的創新精神。
3思考與對策
安徽工程大學(原安徽工程科技學院是一所省屬多科性高等工科院校和安徽省重點建設院校。近年來,該校電氣工程學院始終把對學生的創新精神和實踐能力的培養放在特別重要的地位,高度重視學生創新精神和實踐能力的培養,以參加“全國大學生電子設計競賽”為契機,探索人才培養與教育創新的新模式。1積極創建一支結構合理可持續發展的大學生課外科技活動指導教師團隊。培養創新人才,首先要有創新型教師。要努力建設一支具有較強的創新教育意識和創新教育觀念、具有廣博的知識修養和合理的知識結構、具有較高的教學科研創新能力的年輕的創新型師資隊伍[7],并使這些教師具有引導學生研究問題、幫助學生解決創新活動中遇到的問題的能力。2探索以實踐動手能力為基礎的電類專業大學生創新型人才培養模式。在工科專業本科培養的過程中,包含著大量的實踐動手環節,例如課程實驗、綜合性大實驗、課程設計、畢業設計等[8-9]。這些教學實踐環節,在學生的培養過程中占有重要的作用,能很好地提高學生的學習興趣和動手實踐能力。將科研成果及工程實際適當引入課堂,使理論緊密聯系生產實際,這種教學環節能拉近理論知識與實際工程的距離,學生進入工作崗位后上手較快[9]。
本文作者:陳孟元郎朗工作單位:安徽工程大學
關鍵詞:電子設計大賽 新建本科院校 實踐教學改革
中圖分類號:G642 文獻標識碼:A 文章編號:1673-9795(2014)02(b)-0011-02
隨著大眾化教育的普及新建應用型本科院校應運而生,實踐教學成為應用型本科教育的重要組成部分。新建本科院校都非常重視實踐教學在應用型高級專門人才培養中的重要作用,大力加強開展實踐教學工作,但從近幾年參加全國大學生電子設計大賽的情況來看,新建本科院校實踐教學存在著諸多的問題,這些問題嚴重制約著實踐教學功能的發揮,影響著人才培養質量。本文對照電子設計大賽的要求,查找出新建本科院校實踐教學中存在的問題,針對實踐教學理念、實踐教學課程體系、實踐教學師資隊伍、實踐教學實驗室建設、校外實踐教學基地群的建立等方面提出實踐教學改革的措施,以供參考。
1 全國大學生電子設計競賽的目的和特點
全國大學生電子設計競賽是教育部倡導的大學生學科競賽之一,是面向大學生的群眾性科技活動,目的在于促進高等學校對實踐教學課程體系和課程內容的改革。其特點是與高等學校相關專業的實踐教學密切結合,競賽內容既有理論設計,又有實際制作,可以全面檢驗參賽學生的理論與實踐相結合的綜合能力。
2 新建本科院校實踐教學存在的問題
2.1 實踐教學理念存在誤區
很多新建本科院校前身是師范專科學校,重理論課輕實踐課。近幾年,隨著學校升本和社會對人才規格需求的變化,人才培養目標才轉向以培養應用型人才為主。由于受傳統辦學模式的影響,部分主管領導和一線教師的教學觀念仍未轉變,即使是新辦的應用型專業,也反映出重理論課輕實踐課的教學觀念。課堂教學很規范,有嚴格的制度保障體系、質量監督體系和考核程序,而對實踐課的教學就很不規范,缺乏制度保障體系、質量監督體系和考核程序;在排課時依然依據理論課為主實踐課為輔的模式,把綜合素質高的教師安排上理論課,把綜合素質相對較差的老師安排帶實踐課,這些認識的錯位在很大程度上限制了實踐教學的順利開展。
2.2 實踐教學體系設計不合理
對照電子設計競賽的要求,新建本科院校的實踐教學課程體系設計不夠合理,主要表現在實踐教學內容不能相互銜接、相互配套,相對比較雜亂;實驗教學與理論教學不能有機的結合,沒有形成系統地對學生實踐能力培養的課程體系,不能成為各門課程的有機聯系體,制約了學生創新精神的培育和實踐能力的提升。
2.3 實踐師資力量不足
新建本科院校目前的師資從整體上看缺乏實踐經驗,因為目前新建本科院校幾乎所有的實踐教學環節都是由一線任課教師兼任,理論課教師一般很少具有實踐經驗,因為很多老師基本上都是在學科型人才培養模式下造就出來的,從學校到學校,一畢業就從事教學工作,理論知識淵博,但實踐經驗缺乏,指導學生進行實踐的能力欠缺。
2.4 實踐基地建設不到位
新建本科院校由于經費不足,對實踐教學基地的建設不到位,數量嚴重不足,不能滿足本科教學的需要。原有的實踐教學基地主要是初級中學,只能滿足教育類專業專科學生的教育實習。學校升格為本科的院校后,新建的非師范類的工科專業實踐教學基地嚴重缺乏,根本不能滿足教學的需要,有的院校為了減輕負擔,讓學生自主實習,影響了學生實踐能力、創新能力的培養。
2.5 實驗課教學內容和方法陳舊
以電子技術實驗課為例,傳統的電子技術實驗教學一般是根據理論課的課程進度,分為模電和數電技術基礎實驗、電工基礎實驗、電子電工綜合實驗三個層次。各層次的實驗內容和實驗方法陳舊、呆板、單一,所有實驗都是統一模式:實驗目的、實驗原理、實驗方法與步驟、實驗結果、注意事項等。實驗內容嚴格按照理論教材設計,都是驗證性實驗,主要研究由分立元件組成的各種電路,學生對此類固定模式的實驗不感興趣,對實驗課程產生了厭煩情緒,經常應付了事,達不到提升實踐能力的目的。
3 電子設計大賽促進新建本科院校實踐教學改革的對策
3.1 樹立正確的實踐教學理念
作為新建本科院校,必須明確自身發展定位和人才培養目標及服務面向,必須轉變思想觀念,要充分認識到實踐教學是實現應用型人才培養目標的重要途徑。新建本科院校要符合大眾化教育的要求,不搞精英式教育,而搞大眾化教育,為社會培養適應生產、建設、管理、服務一線或崗位群的高級應用型專門人才。將實踐教學納入人才培養方案,使實踐教學與理論教學并重,加強理論教學與實踐教學的有機融合,真正發揮實踐教學環節的實踐育人作用。
3.2 加強實驗室的建設
大多新建本科院校實驗教學條件較差,部分專業實驗設備過少,尤其有的新建工科專業根本沒有實驗設備,嚴重缺乏實踐性教學環境。全國大學生電子設計競賽的實驗室是由參賽學校自己提供的,競賽實驗室如果具有應變能力和綜合適應能力的功能,才能滿足電子設計競賽各種題目的要求。建議通過電子設計競賽的培訓以及參賽,查找出已有實驗室的建設差距,學校要加大實驗室投入,根據專業需要購買先進的儀器設備,充實與電子專業相關實驗室,建設滿足電子競賽需要和滿足學生進行課外科技活動的創新實驗室。
3.3 科學設計實踐教學體系
電子設計競賽內容不同于一般的實踐教學,它強調理論與實踐的有機結合,競賽內容既包括系統的設計和實際制作,又包括報告的撰寫,特別注重學生綜合能力的培養。由于學生在競賽前所學的各門課程知識比較分立,設計制作中學生們普遍缺乏各學科之間的綜合應用能力。這就要求改革原有的課程體系,科學設計實踐教學體系,加大實踐教學的力度,增加實驗課程比例。
3.4 更新教學內容、改革教學方法
教學中不僅要考慮到大多數同學的需求,還要滿足參加電子設計競賽學生的愿望,使電子設計競賽的內容成為課堂教學的案例,及早傳授給學生,提高學生對競賽的興趣。要更新教學內容,舍棄過時陳舊的知識,比如數字電子技術實驗中過多的小規模集成電路實驗就可以舍棄;引入CPLD、FPGA以及SOC芯片的應用等新的內容。
電子設計大賽要求給學生更多獨立學習、獨立思考的空間,傳統的“滿堂灌”式的教學方法必須改革。留給學生更多時間和自主學習的空間,可以將傳統的集中實驗教學改為開放式實驗教學,學生可以根據自己的專業和愛好,選擇課程規定以外的實驗內容,使學生在時間上和空間上有較大的靈活性,提高學生學習的主動性和自主性。對那些積極參與競賽的同學采取因材施教的方法,鼓勵學生參與教師的科研課題研究,根據學生的實際情況指派指導教師專人指導,這樣有助于培養學生的創新能力,提高實踐能力,使他們能在競賽中脫穎而出。
3.5 加強實踐指導教師隊伍建設
打造一批具有扎實的理論知識和動手操作技能的實踐教師隊伍,應該成為新建本科院校提高實踐教學質量的重中之重。由于電子設計競賽命題范圍廣,涉及的課程多、主要體現新技術的應用,要求指導教師要有很寬的知識面和豐富的實踐經驗。新建本科院校的教師層次不同,年輕教師熟悉新技術,但缺乏實踐經驗;老教師有豐富的經驗,但對新技術和計算機應用又不熟悉。建議賽前成立教師指導小組,將不同學科、不同年齡、不同特長的教師進行組合,指導教師在指導學生競賽的過程中相互學習,共同提高。
學校可以分批次選派教師到一些企事業單位短期實踐學習,激勵教師考取相關專業的職業資格證書。積極引進有豐富實踐教學經驗的工程師、技師,改善實踐教學師資結構,這樣才能加速新建本科院校應用型專業的實踐教學的師資隊伍建設,會盡快改變應用型專業的實踐教學師資匱乏的困境。
3.6 建立校內外實踐基地群
培養應用型人才必須有足夠的實踐教學基地,因為實踐教學基地是實現應用型人才培養目標的基本保證,只有在實踐基地中才能完成對大學生的技能訓練,培養實踐動手能力。新建本科院校要充分利用和有效融合社會資源,積極加強實習基地建設工作,克服地域、經濟上的重重困難,投入資金全面保障實踐教學條件,逐步形成校內外相互結合、相互補充、分布合理的實踐教學基地群。
總之,全國大學生電子設計大賽是對高校實踐教學的一種有效檢驗手段,競賽的成功舉辦推動和深化了高校實踐教學的發展。同時,高校實踐教學的發展,也有力促進了全國大學生電子設計大賽的成功舉辦。新建本科院校應當以電子設計競賽為契機,不斷總結、改進和推廣這些經驗,從而使實踐教學更上一個臺階,為社會培養更多的應用型人才。
參考文獻
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