時間:2023-08-15 17:24:00
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篇電子實訓實驗報告,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。
關鍵詞:Multisim;LabVIEW;電子實訓實驗;聯合仿真;數據交互
DOI:10.16640/ki.37-1222/t.2017.12.155
0 引言
對高等工科院校來講,實驗室起著相當重要的作用,實踐教學是學生教育發展中不可缺少的教學環節,對幫助學生理解授課內容起著非常重要的作用[1-2]。在實踐教學中,儀器設備缺乏和學生人數多是一個突出的矛盾,為了解決這個問題,虛實結合的教學手法應用到很多高校的教學當中。本項目不僅可以幫助教師在課堂上更好的表述所傳授的內容,展現電子實訓項目中的基本電路,方便教師的講解和現場演示,突破現有實驗狀態的束縛[3],而且實現了“實驗室”走進課堂,“儀器”搬上講臺,學生能更直觀地了解儀器操作和電路原理,對電路實現過程細節進行放大,加深實驗的理解和消化。本項目還可以實現線上教學,學生可以通過局域網訪問實驗網站,對相關電路進行自學,可以與教師的線上溝通,師生交互更加方便,更及時的反饋當堂學習情況。這樣大大提高了教師的授課效率和學生學習效率,新穎的形式也能提高學生的學習興趣,使W生加深對課程的理解,從而達到更好的學習效果。
1 實驗平臺的設計思路
本文采用兩種軟件進行設計。Labview2012的圖形化設計能夠提供簡單的操作界面和使用平臺。Multisim2013自身提供各種電路元件,方便對電路進行設計和仿真,同時具有與labview通信的功能[4-6]。本系統使用兩款軟件,建立了集用戶登錄與管理,實驗仿真、報告提交與修改、線上自測、網絡等諸多功能于一體的電子技術實訓實驗系統,實現了Labview與Multisim的聯合仿真[7]。
2 實驗平臺的設計與實現
2.1 用戶管理及登錄
本文將用戶登錄界面作為主界面,其余部分作為子程序進行嵌套。主界面主要實現對用戶的安全管理,即需要用戶名和密碼方可查看個人信息和使用系統。登錄界面分為教師登錄和學生登錄,不同人員的登錄顯示不同的操作模塊。
2.2 提交報告和修改報告
學生在完成實驗操作后,可以將自己的數據和實驗的結果寫入提交報告的模塊中,被提交的實驗報告存入數據庫;同時,教師則可以在修改報告模塊中調用數據庫中的實驗報告,實現對報告的閱讀和修改。
2.3 實驗操作
學生實驗部分主要是針對在電子實習中的基本模塊電路,這些電路也是模電中的經典電路。該項目中,主要涉及4個電路實驗,主要是采用labview中的選項卡的思路,配套的有該電路的原理介紹,參數設計要求等。使學生在實驗操作時不僅僅是做實驗而做實驗,更加是做到懂實驗而去做實驗。
2.4 線上自測
本系統所述的實驗系統還具有線上自測的功能。學生在自測時,隨機抽取規定數目的測試題形成一份試卷最終統計成績并存入數據庫。
2.5 網絡
本系統還采用WEB技術搭建仿真實驗平臺,用戶可在客戶端通過瀏覽器輸入網頁網址來訪問服務器上的應用程序,這樣可以實現學生學習不受場地和時間的限制,學生可以在需要的時候登錄網頁網址,學習相應的知識。
2.6 數據庫的建立和使用
該系統涉及到數據量很大,所以需要建立數據庫[8],本系統中采用的數據庫連接工具是labview中的LabSQL功能,它能很好地將數據庫中的內容與系統實現數據交互。在用戶管理和登錄模塊,自測題模塊等都用到了數據庫。
3 結論
系統以LabVIEW為開發平臺,結合Multisim仿真軟件,將電子實習的內容從電路板搬到計算機上,學生對課程的理解和掌握起到一定的作用。該系統集合了學生信息管理和作業報告的功能,方便老師在上課時對學生信息的掌握和對課堂效果的實時反饋,學生實習報告可以直接在計算機上進行批閱和點評,實現無紙化教學的轉變;系統加入網絡訪問的功能,課堂教學資料以及教學實驗,方便學生隨時的預習和復習;增加學生自測題系統,簡化考核方式。
參考文獻:
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[關鍵詞]實踐教學 電子實訓 仿真 教學改革
不論是從國際比較的角度看,還是從培養過程的具體分析看,在各種質量衡量指標中,我國高校畢業生實踐能力差的問題都相當突出[1]。而電子實訓,作為提高學生工程實踐能力的主要途徑[2-3],學生通過該課程以獲得電子制造工藝的基礎知識,掌握電子產品的生產過程。該課程旨在培養學生的工程實踐能力和工程素質,為大三、大四階段的專業課程的學習、課程設計、畢業設計打下基礎,更為畢業后從事實際相關工作奠定扎實的基礎。
EDA仿真技術是從事電子設計的工程師必須掌握的基本技術之一,很多課程如電路、模擬電子技術、數字電子技術和單片機技術等都通過引入或加強EDA仿真技術的應用來提高學生的創新能力和綜合能力[4-6]。但是,傳統的電子實訓教學過程卻忽視了仿真技術,學生的綜合能力不能進一步提高。在過去的一學年,中國計量學院工程訓練中心推行教學改革實踐,將EDA仿真技術引入電子實訓教學過程,大大提高了課程的教學質量。
一、課程教學改革的背景介紹
電子實訓課程采用集中教學的組織方式,教學內容安排如圖1所示,實習前期安排了基本技能實訓,包含焊接訓練、儀器儀表的使用訓練及基本電子元件的識別、檢測及使用訓練;中后期階段采用項目化實習的方式[7-9],培養學生的實踐、創新能力,提供多個實訓項目供學生選擇;對學有余力的學生,實訓中又增加了設計環節[10],鼓勵他們對現有的項目進行優化和改進,比如設計一個有源濾波器,并在電路板上實現以取代項目中的原有的無源濾波器,或者重新設計電路中的元件的參數來改變放大器的放大倍數,或者改進單片機中的已有的程序等等,以上是開展教學改革的背景和基礎;學生也可以自立課題,自行查找資料、購買元器件,裝配、焊接與調試直到完成自立項目。
圖1:改革之前的教學內容
雖然電子實訓課程多年來受到了學生的熱烈歡迎和廣泛好評,但目前的教學過程仍存在一些不足之處:⑴實訓過程尤其是在設計環節,存在元器件浪費嚴重的現象,學生用錯元器件的情況時有發生;⑵學生只關注了“動手”,而忽視了“動腦”,對項目的理論理解不夠深入,在電子產品調試過程中沒有很好地把理論和實踐結合起來,出現問題后,只看到表象,沒有通過現象看本質,不會從原理層面上分析和解決問題,學生的綜合素質沒有得到充分提高;⑶實訓課程對后續課程不能更好地鋪墊和支持。為解決這些問題,我們進行了教學改革,將EDA軟件仿真技術引入到電子實訓教學中。
二、教學改革的基本原則、實施和心得體會
1.教學改革的基本原則
⑴遵循“電子實訓為主,EDA仿真為輔”的原則。不能把改革理解為兩門課程的簡單合并,由于課時所限,這在教學實踐中也行不通。引入EDA仿真教學是為了更好地進行電子實訓教學,所以在教學內容、教學難度及教學質量的評價等方面,都要分清主次關系,不能喧賓奪主;⑵對EDA仿真教學內容在難度和深度上不作太高要求,要緊密結合電子實訓的教學內容,能夠滿足電子實訓的要求即可。
此外,教學過程中,結合兩門課程的特點,根據學生的實際情況,改革現有的教學模式。合理安排教學內容和實驗內容,改進教學方法,豐富教學手段,從而調動學生學習積極性,提高和增強學生學習的主動性和實踐動手能力,很好地實現教學目標,提高教學質量。
2.教學實施
(1)教學內容的安排和實施
在總課時不變,教學內容有所增加的情況下,如何才能保證電子實訓的教學順利完成,并能取得良好的教學效果,這是電子實習指導教師應該考慮的首要問題。
電子實訓的課時總量不變,引入的EDA仿真教學和實訓占用其中10個課時左右,教學內容上要“精”而非“全”。兩者在教學進度和教學內容的安排交叉進行、有機、有序地融合在一起的。
圖2:改革之后的教學內容
在項目化實習之前,教師先指導學生對所選的項目進行EDA仿真實訓,用軟件設計和仿真,待仿真結果達到預期目標后,再動手焊接、安裝與調試該電子產品。以實訓項目“紅外心率計”為例,學生先在計算機房用軟件Multisim或Proteus對該項目進行仿真成功后,再到電子實習實驗室進行該項目的實際制作,包括電子元器件的安裝、焊接,并對電路板上的各個功能模塊進行調試,最終完成實訓項目,真正做到理論與實踐結合。
此外,對于涉及項目設計環節以及自立課題的學生,也都要求他們先用EDA軟件設計并仿真成功后,再在電路板上實現。
這項教改課題開展以來,雖然增加了實訓內容,但電子實訓的課時和之前相比不但沒有感覺緊張,反而更顯寬松。學生在EDA實訓階段對項目的理解更深入了,掌握了其工作原理,熟悉了產品中所用的各元器件的型號和參數,在動手去裝配時出錯的幾率降低了,調試中出現問題之后,也會主動從原理角度去分析問題、解決問題了,節省了很多實訓時間。
(2)改革教學方法
在不同的實訓階段,指導教師采用不同的教學方法,尤其是對于EDA軟件仿真部分的教學,結合軟件教學的特點改進教學方法,比如,利用屏幕錄像軟件將軟件的使用方法、要點提前錄制好,并配以講課音頻;將教學中學生常見的問題以問答的形式集中編入電子文檔中。把這些教學資源連同教學課件都存放在教學網站上,實現資源共享,供學生隨時查閱,大大減少了學生對教師的依賴,同時也培養了學生的自學能力及解決問題的能力。
(3)改革原有的考核與成績評定方式,將EDA的考核成績納入其中
圖3:改革前后成績評定對比
在考核部分,EDA仿真考核與電子實訓的實踐動手考核不是相互獨立的,而是同一考核項目不同的考試形式,前者是在計算機上設計、繪圖、仿真后,再到實驗室把該考核項目的實際電路板焊接、調試成功,完成后者的考試內容。改革前后各部分成績在電子實訓總成績中所占比例如圖3所示,其中EDA考核成績占10%。
3.改善教學環境
(1)加強師資隊伍的建設
由于歷史原因,指導教師的隊伍存在師資力量參差不齊的現象,部分教師對EDA軟件不熟悉,整體教學水平有待進一步提高,安排教師定期外出參加相關培訓,提升教學人員的整體專業素養。
(2)大力推進實驗室硬件、軟件建設
及時更新計算機并定期維護和保養,升級EDA仿真軟件。
(3)改版已有教材,豐富并改進教學課件和學習資源
改進原版教材,增加EDA軟件仿真的內容,并編制相應的實驗報告指導書;整理EDA軟件仿真方面的學習資料,保證實習順利進行。
三、教學改革取得的成效
實施這項教學改革以來,取得了一舉多得的效果:
1.降低了實驗成本
學生在計算機上通過電路參數的調整來達到較好的仿真結果之后,再在電路板上來實現,減少了之前沒有引入EDA軟件仿真時學生經常需更換電子元器件的現象,從而大大節省了實驗成本,對于實訓中的設計性環節,效果更加顯著。
2.提高了學生的學習積極性,鞏固了理論知識
在實際動手搭建電路之前,學生還沒有見到電子產品的實物,而引入EDA軟件仿真之后,學生在電腦上通過繪制電路圖,仿真后就能看到電子產品的運行效果,對于后續的動手實驗充滿了極大興趣,加深了學生對電路原理的理解,鞏固了相關理論知識。
3.拓寬學生的思路和眼界,培植了學生的EDA的概念
按照教學計劃安排,電子實訓是在第三或第四學期,在該階段引入EDA仿真軟件的教學,可以將EDA的概念提早植入學生心中,對于大三、大四階段后續相關課程的學習打下基礎。
4.提高了電子實訓的教學質量
針對某個具體實訓項目,學生已經在電腦上設計、仿真通過了,對電路的工作原理,電路中涉及到的電子元器件的型號、類型及參數都非常了解,可以高效地完成實際電路的焊接、裝配及調試,出現問題及錯誤的幾率大大降低,即使出現問題,很多學生也能很快地獨立解決。在規定的教學課時里,雖然教學內容增加了,但教學質量卻提高了。
5.能把工程訓練中心的計算機房很好地利用起來,提高了現有資源的有效利用率
6.教學評價
通過對已參加過實訓的學生進行追蹤問卷調查,并溝通后續相關課程的任課教師,均表示學生能很快適應后續EDA課程的教學。
四、結束語
此項教學改革在中國計量學院實施已有一學年,取得了較好的教學效果,但仍存在一些不足和需要完善的地方,比如針對不同專業,在教學中沒有區別對待,應進一步深化改革,實施分類、分級教學。
項目:中國計量學院2012年校級教改課題(實驗專項)
編號:HEX2012083
項目名稱:電子實習EDA教學改革與實踐
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關鍵詞:電工電子技術;實驗;教學;探討
中圖分類號:G640 文獻標識碼:A 文章編號:1007-0079(2014)33-0104-02
由于“電工電子技術”實驗在教學中占有很重要的地位,它在培養學生分析問題和解決問題的能力方面,有著其它教學環節不可替代的作用。然而“電工電子技術”實驗在教學中學生普遍反映實驗儀器操作按鈕多、操作面板連接導線多,概念抽象,基本理論難學、難懂,難以快速掌握,因此,學生對“電工電子技術”實驗沒有積極性,學習主動性低。但“電工電子技術”實驗是電類專業學生的必修課,是培養應用性人才的一個重要環節。該課程的主要重點放在培養學生運用“電工電子技術”的基本理論、基本知識和基本操作來解決科研和生產實際問題的能力,特別是新產品研制和開發能力上。因此,實驗課程的教學的效果直接影響著對理論知識的理解和掌握。然而,由于知識結構和文化程度不同、基礎理論水平的薄弱,面對復雜儀器操作面板,枯燥的理論推導以及難記的公式,學生往往缺乏學習熱情。因此,在實驗教學過程中應改變實驗教學的方式方法。
一、實驗教學模塊化
實驗教學模塊化,它在一定程度上能解決不同能力、層次學生的需求,也是實驗教學的基礎。“電工電子技術”的實驗課程包含著“電路原理”、“模擬電子技術”、“數字電子技術”三大課程的內容,該課程實踐應用性較強,在教學中的許多電子電路都是成熟的實用電路,只要將實驗項目模塊化,在內容上分層次,通過使用實驗電路模塊,調整和設計做成應用較強的裝置。以此加強學生的實踐環節和動手能力,從而激發學生的學習熱情,并通過實踐掌握理論,理論在實踐中的整合,用理論指導實踐,從而達到更好的掌握知識,提高實踐與創新能力。
合肥學院(以下簡稱我院)基礎教學與實驗中心的電工電子實驗室,主要是面向全校各工科系、部的電類工科學生的實驗與實訓教學工作,同時也承擔著部分成教學生的實驗教學任務,為了提高教學質量的問題,我們對實驗教學的項目進行了模塊化的嘗試,在形式上項目模塊化,在內容上分層次,根據各系部的人才培養方案的要求及實驗室的具體情況,針對專科、本科、專升本的學生的不同要求而設置的,這就如同飯店的菜單形式一樣列出實驗項目供顧客選擇,學生就是“顧客”,實驗室教師就是“廚師”。為了幫助學生全面掌握“電力電子技術”的基本理論和操作技能以及提高學習興趣,在教學過程中,我們使用“自助和輔助”,“開放和集中”的預覽方式,并配有網絡視頻和Multisim2001仿真軟件以及各種實驗教學方法進行教學。通過“課余時間”給他們做一些簡單實用電路,并規定學生在指定的時間內完成任務。學生利用Protel軟件設計PCB板,制作穩壓電源,信號發生器,功率放大器,聲光控制電路,組件(SMT)收音機,增加學生在實驗課的興趣,這些內容納入總成績的考核中。
二、實驗訓練基礎化
“電力電子技術”實驗的作用是使學生有機會參加科研活動,培養了競爭意識和團隊意識,鍛煉了學生自我管理能力。滿足我院的“地方性、應用型、國際化”辦學定位要求。
首先,我們利用學生的“求知欲”,解析電子器件,從感性和理性上增加學生對事物的認識。引進一些新設備,對實驗中所用器件如:貼片三極管,二極管,電阻,電容,電感器,紅外器件,光敏,發光裝置等器件逐一介紹,使學生從基本的訓練開始,把書上抽象的概念與原理同實際生活中的現象相結合。
其次,通過組裝、解剖七管(分立元件)超外差半導體收音機電路中放大電路為例,通過半導體收音機的工作原理得出放大的概念和本質,理解微弱信號的放大及信息的傳遞,使學生真正掌握三極管的放大作用,以實驗實踐改變以往學生為完成實驗任務而學習的被動狀況,引導學生完全投入到實驗探索和研究中去,真正體會到實驗所帶來的樂趣和成就感。讓學生認識到沒有理論的實驗是盲目的實驗,沒有實驗的理論是空洞的理論。
第三,通過一些簡單實用的電路,為學生參加電子競賽鋪墊基礎。適當的時候還與企業進行校企合作教學模式,讓學生進入企業,根據企業項目進行模塊化研發,從電路原理設計、畫PCB板、焊接、實驗調試到完成產品所需的功能要求,這個過程中教師起指導作用。通過這種企業實踐的鍛煉方式,讓學生得到了較多的實際設計經驗,學會對各種電子電路的正確分析,鞏固對理論知識理解。另外,通過創造條件允許學生積極參與實踐設計過程,體會到實驗設計者的思想,輔之以精心策劃的實驗過程,努力改變以往實驗呆板無趣的狀況。
第四,剖析分立元件電路的同時,更注重集成電路的應用。強調集成電路的外特性,注重實際應用的效果。強調單元電路和整體電路相結合,理論電路與實際電路相結合的指導思想,并利用觸發器、集成電路芯片的邏輯運算、計數器等設計一些實用強的電路,注重各單元的作用及相互關系的外特性,各參數的調整、測量,最終完成實驗所要求的內容。培養學生“興趣、學會、完成”。同時結合學生的課程設計,逐年更新實驗指導書,完善實驗器材,使得實驗課程與時俱進,不斷完善。
“電工電子技術”實驗要達到使學生看懂電路圖、會選擇需要的電子元器件、計算、確定電路基本參數的目的。“學會”分析問題解決問題的方法,培養團結合作的精神,對實驗結果獨立分析、判斷和評價。“做到”會查閱工具書,參考文獻,尋找答案,掌握常用基本電路調試的一般規律,具備初步的安裝、焊接、調整、測試、修理等操作技能。另外,教師對學生所做的實驗項目嚴格把關。要求學生對預做的實驗項目要擬定實驗方案和詳細的實驗步驟,并寫好實驗報告與總結。使學生在實驗中提高學習積極性、積極開動腦筋、獨立思考。
三、實驗考核多元化
以往的電工電子的實驗考試只作為理論考試的輔助課程,考試成績不納入總成績,只是理論成績的一個參考,而理論課老師在課程結束后一般是按照“兩頭尖”(即成績突出的和最差的兩端)的方法計算平時成績,其中中間的成績則是估計或者通過理論考試考核,從而嚴重影響了學生做實驗的積極性。如果學生學習態度不夠重視,教學質量也就自然難以提高。因此,將實驗考試和理論考試分開,并將實驗考試結果作為期末的總成績。將會提高學生實驗的積極性,重視程度。而且能夠加強學生分析問題和解決問題的能力以及綜合運用所學理論知識的技能。
實驗報告也是實驗考核的一個重要環節,是反映學生實驗效果的重要部分。是學生對實驗內容進行總結和提高的一個關鍵環節,如果學生在實驗報告只是原封不動的抄寫實驗指導書,缺少應有的思考環節,那么學生的綜合實驗能力很難得到提高。只有通過自己動手做實驗后,發現在實驗中出現的問題,結合理論進行分析,得出結果,或者驗證理論的計算,使學生綜合能力得到提升,同時可以培養學生書寫技術文檔的能力。為以后書寫技術文檔奠定基礎。在寫實驗報告時應該真實、客觀、準確的反應實驗內容,要求原理正確、表達準確、紋理清晰、圖表完備、數據真實。實驗報告應該包括六個部分:實驗目的、實驗原理、實驗器材、實驗步驟、實驗結果和數據的記錄分析及實驗總結。其中,前面四個部分可以參照理論教案和實驗指導書,而實驗結果和數據的分析記錄是試驗最為關鍵的部分,實驗數據是實驗的第一手資料,在實驗過程中根據實驗要求,清晰準確的記錄實驗過程和數據是分析實驗結果及對實驗進行總結的基礎,不能捏造和隨意填寫實驗數據。而實驗總結也是實驗環節重中之重,是實驗課程的精髓,是學生可以從感性認識到理性認識,從理論到實踐再上升到理論的過程,實驗總結是學生技能得到提升的表現,沒有總結分析就達不到實驗的效果,不能分析試驗數據,驗證實驗結果的正確性。
四、結束語
教學實踐證明,通過上述教學方法和組織手段,可以鍛煉學生的動手能力,提高學生分析問題的能力和綜合實驗能力,加強對實驗原理、規則和實物實驗操作要領的認識,提高學生的學習興趣。我們通過《電工電子技術》實驗教學探討的不斷深化,完善實驗教學的改革和考核制度,把實驗改革和考核制度有機的結合起來,激發了學生的學習興趣,調動了學生的學習積極性。在培養大學生創新能力中收到了明顯的效果。如,2012年12月在北京,由教育部教育管理信息中心聯合各省教育廳舉辦的,七屆“中國航信杯”全國信息技術應用水平大賽決賽,我校學生獲國家團體一等獎1項,和國家個人二等獎3項。這也能說明通過對實驗課程的教學改革,為國家輸送了一批又一批的綜合素質高、專業基礎知識扎實、動手操作能力強、具有創新意識的合格人才。
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【關鍵詞】電工電子;實驗教學;現狀;對策
1.引言
隨著新課程改革的不斷深化和實施,中等職業學校的教育和教學問題越來越受人關注。在所倡導的新課程理念下,中等職業教育取得了一些成就,為社會輸送了大量的技術型人才,但期間也暴露出了很多漏洞和不足。電工電子作為中等職業教育中一門理論與實驗相結合的基礎性課程,隨著科技、經濟、社會的不斷發展和變化當前實驗教學的弊端日漸突出,亟待采取恰當措施加以完善。
2.電工電子實驗教學的現狀
2.1 實驗教學缺乏創新性,學生學習興趣低
目前,我國中等職業的實驗教學中各位任課教師普遍缺乏對教學的創新性研究,而學生們也相對的學習興趣較低,缺乏學習主動性。因而,這樣就導致了中等職業院校的實驗教學效率低下的現狀。任課教師缺乏對教學的創新主要表現在實驗教學設計猶如“走過場”。各任課教師在上課前將實驗的內容和各個步驟流程都設計的很詳細,以致于學生們去做實驗時只需要經過簡單的操作就能得出結果。這樣所謂的實驗教學也就成了理論課程的簡單驗證和補充,一來實驗教學的作用和地位被忽視,一來學生們的實際操作水平得不到有效鍛煉,也無法培養他們的動手能力和解決問題能力。以上種種都與新課程所倡導的教學理念都是相違背的。另外,中等職業學校的學生學習基礎普遍較差,綜合素質不高,加之電工專業本來就讓很多學生心里犯怵,實驗教學又設置的如此枯燥和程序化,因而學生們的學習興趣普遍不高,甚至出現部分的厭學情況。
2.2 相關經費不足,實驗教學基礎條件有待提高
就中等職業學校的辦學經費來說,目前,各學校普遍存在經費緊張的現象。因而,電工電子的實驗教學基礎設施也不盡完善,各種基礎條件也有待提高。究其原因,造成目前這種現狀的主要是源自我國不斷增長的對電工人才的需求和各中等職業學校不斷擴大的招收學生人數。近些年來,中等職業學校的實驗場地、教學設備和實驗儀器,甚至是實驗課任課教師都出現不同程度的滯后和短缺。這種現狀亟待改善,否則將質量難以提高電工電子的實驗教學。
2.3 實驗教學無差異性,難以做到因材施教
另外,當前的中等職業教育中還普遍存在著實驗教學無差異性,難以滿足每個學生的知識發展要求,不能切實做到因材施教的現象。相對與各個學生來說,他們的入學基礎條件及目的都不盡相同,有的學生可能是為了參加對口高考,有的則單純是為了就業,因而中等職業學校的學生的中考入學成績可能差很多,基礎知識水平也是參差不齊。但進入學校后,分配班級時卻不能有效的進行區分。因而,在電工電子課程的實驗教學中相對同一個實驗有的學生可能會覺得偏簡單,基本不用動什么腦筋就會了,有的學生則會覺得難以理解和掌握。
3.完善電工電子實驗教學的措施
3.1 更新教學理念,借助多媒體技術,不斷創新實驗教學
各任課教師要提高電工電子的實驗教學效率就必須根據學生情況和實際的教學目標結合教學內容不斷的更新教學理念,借助多媒體技術等手段不斷創新實驗教學,逐漸培養學生對電工電子課程的學習興趣。具體來說,首先任課教師要改變實驗教學枯燥乏味的現狀,可以適當結合多媒體借助多媒體的幫助,對抽象難以理解的實驗進行直觀的模擬。這樣一方面課以幫助學生理解,提高學生的空間想象能力,另一方面可以活躍課堂氣氛,激發學生們的好奇心,有助于培養學生們的學習興趣。其次任課教師應將新課改的教學理念真正融入到實際的實驗教學中。
3.2 加強實驗教學基礎設施建設,不斷提高教學條件
面對當前社會對技工人才需求不斷增長的趨勢和中等職業院校不斷擴招所導致的學校基礎設施落后或不足的現狀,各中等職業學校應加大對學校實驗教學基礎設施建設的投入,不斷提高教學條件。具體來說,各中等職業學校應加大對基礎設施的資金投入,不斷完善實驗場地使其標準規范化,努力培養更多高水平的電工人才。結合目前電工電子實驗教學的體系和主要內容,各學校應主要建設電工基礎實驗室、電子綜合實驗室、工廠電器與電機拖動實驗室、制冷實習室、PLC實驗室、音視頻實驗室、多媒體應用實驗室、電工電子實訓基地等。[5]
3.3 科學分配各項比重,完善實驗課程成績考核制度
最后,完善電工電子實驗教學,各任課教師還應致力于科學分配實驗課程內部各項所占比重的研究,以期完善實驗課程成績的考核制度。這樣,既凸顯了實驗課程的重要性,也使學生們認識到動手實踐做實驗的重要性,督促其端正態度認真對待實驗課。具體來說,當學生們學完電工電子實驗課要為他們評定成績時,任課教師應極力改變以預習和實驗報告作為主要評定依據的現狀而應以實驗教學中學生們的表現和記錄等作為主要依據。因為預習和實驗報告都是在課下完成的,并不能很好的測評學生對實驗的掌握程度。比如,任課教師可提升平時成績在總成績中的所占比例,比如70%,剩下的30%成績可通過期末最終考核來完成。
4.結語
總而言之,在新課程理念下作為中等職業教育的基礎學科,提高當前電工電子的教學有效性顯得非常必要。直面電工電子實驗教學的現狀,各位任課教師應結合新課程所倡導的教學理念,在實際的教學過程中結合各班級實際情況,時刻做到以學生為本,以就業為導向,重視對學生綜合職業能力的鍛煉和培養。相信在各任課教師的不斷鉆研與改革之下,一定能全面系統的提高電工電子的實驗教學水平,為社會培養更對業務能力精湛的技術人才。
參考文獻
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隨著高等教育改革的不斷深入,我國高等教育人才培養模式正趨向多樣化,強調素質教育、通識教育、基本技能、技術培養,回歸工程教育(工程教育已經列入我國職業化教育重點發展方向),在加強人文素質培養,提高工程實踐教育方面愈加重視,但沒有比較成功的模式,還處于由過去的專業教育向通識教育、基本技能、技術培養教育轉型的過程中。怎樣在強調通識(才)教育的同時,解決好專業教育與實際工作應用能力培養的矛盾,實驗室開放實踐教學是高等學校特別是地方工科院校今后在人才培養模式改革上著重研究和實踐的課題。
1 創“新”觀念,明確目的
創“新”觀念就是以學生為本,樹立適合新形勢下的實驗教學理念,并積極地與國家的發展、新形勢下的教學任務相輔相成,不斷改革與更新。
(1)在工程教育中,如何培養綜合性、創新型人才是我們高校教育工作者的一項重要工作。在歐美一些發達國家工程教育是很重要的課題,培養學生的實踐及創新能力放在教學的首位,培養學生的綜合能力貫穿整個本科教學之中;給學生提供實踐、動手的實驗平臺,使學生們能夠在學校期間就初步具備工程實踐技能和經驗。
(2)在教學大綱中明確提出對創新精神和實踐能力培養的目的要求,明確指出培養學生的實踐能力是素質教育的重點之一,確定培養學生創新精神和實踐能力的實施途徑。根據一些新課程實驗的經驗,吸收國內外課程改革的成果,進行多元的實驗教學模式。確定培養創新精神和實踐能力的主要“載體”,即“開放實驗儀器設備等教學資源、開放的實驗內容”就是工程實踐活動的內容,積極地引導學生到實驗室來開展實踐活動;增加研究性,創新型實驗課題,使學生在實踐活動中提高綜合能力。
2 實驗室開放的目的
衡量高校對社會的貢獻不是科研搞了很多,學生招了不少,重要的是高校如何育人,培養人才服務社會的能力。實驗室開放實驗教學是高校實踐教學的重要環節,也是培養應用型、綜合型人才的良好過程。
實驗室開放實踐教學,是高等學校堅持以知識傳授、學生能力培養、學生素質提高三者協調發展的教育理念,堅持以實驗知識創新、實驗技術和手段創新、培養學生創新能力為教學宗旨。實驗室對學生進行綜合性開放是教學理念和教學觀的深入和發展,也是實踐教學手段的進步和提高,同時對培養高素質的理工科工程型人才具重要意義。
3 電工、電子實驗室開放是電工電子實踐教學的深入
長春工業大學電工電子實驗教學(省級示范)中心自從2010年以來,致力于進行實驗教學改革,深入開展了電工原理、模擬電子技術、數字電子技術等相關內容的實驗室開放教學,這種開放式實踐教學得到了同學們的認可,特別是在電源設計、紅外線無線收發電路制作等綜合實驗方面豐富了同學的理論水平,極大地增強了同學們的動手能力,也為同學們的專業學習打下了堅實的基礎。
(1)電工、電子實踐教學的改革是教學內容與教學方式的改革。多年來電工電子實踐教學內容陳舊、形式單一。隨著經濟的發展,在新形勢下開展多種形式的實驗室開放實踐教學給學生進行興趣愛好、工程實訓、科技制作等活動建立了平臺,并與社會實際接軌,為社會保障服務。
(2)在新形勢下,國家加大教育投入力度,特別是吉林省高校強省政策實施,高校實驗教學設備得到充分的保障,開展實驗室開放教學活動,使這些設備得到了充分有效的利用,為學生提供了創新型的實踐平臺。
(3)加強實踐教學師資隊伍建設。新形勢下的實驗教師,應是素質高、能力強的綜合型實驗人員。優化實踐教學師資結構是當今高等教育改革前行的方向,也是必然趨勢。
(4)實驗室開放效果的進一步拓展
1)是對長春工業大學“十二五”發展規劃綱要的發展及深入;
2)是以“學生為本”的具體實踐,也是因材施教更好的方式;
3)充分利用了實驗室的各項資源,為同學們所應用;
4)能夠提高同學們發現問題、分析問題、解決問題的能力;
5)培養同學們的科學思維觀,提高科學技術創新意識。
4 培養工程型人才,建立實驗室開放的良好機制
4.1 實驗室開放實踐教學的總體規劃
(1)面向全學校的本本科生進行驗證實驗教學;
(2)面向電子信息專業的本科生進行綜合性實驗、開放性實驗;
(3)面向電氣、電子專業的本科生、碩士研究生進行學科競賽、創新實驗;
(4)面向學科建設,學生參與教師的科研活動。
4.2 制度保障
(1)遵守具體的開放實驗時間和完成的實驗內容;
(2)遵守實驗室的各項規章制度和實驗操作規程;
(3)實驗前必須進行具體實驗項目的預習;
(4)實驗室要填寫實驗記錄和設備使用情況記錄;
(5)認真完成實驗項目的實際操作和實驗報告。
4.3 組織形式
(1)在規定時間內公布具體的實驗項目內容和實驗進行的時間;
(2)確定參與實驗的學生信息并發放實驗指導書;
(3)按照開放的時間和實驗內容組織指導實驗,并批改實驗報告;
(4)負責實驗設備的日常維護。
5 實驗室開放內容的總體設計
5.1 實驗室開放實踐教學方法
按照基礎型實驗、應用型實驗、綜合型實驗、設計型實驗和創新型實驗的多層次立體式實踐教學體系,采取“基礎型實驗,應用型實驗統一式管理、細致式教學;綜合型實驗,設計型實驗集中式管理、引導式教學;創新型實驗開放式管理,啟發式教學”等管理模式,合理安排實驗內容,學生獨立完成綜合實驗等系列實踐環節,增強學生的實踐能力和創新能力。
(1)基礎實驗:教學內容為基本電子器件的應用性實驗,電路由學生自行安裝與測試,培養學生電子器件基本應用電路的安裝與測試能力,培養正確書寫實驗報告的能力。同時運用多媒體教學手段,演示電路的規范安裝與測試方法,授課與訓練結合,從而加深學生對電子技術基本理論的理解,提高學生對基礎實驗的興趣。
(2)設計性實驗:教學內容為低頻、高頻、數字電路中各單元電路的設計及小系統設計。采用積木式、模塊化結構,將設計的單元電路組合成小系統電路,完成應用電路系統的設計。采用CAI課件,適當壓縮理論課學時,增加實驗課學時,以中大規模器件為主,培養學生進行各種電子電路設計、裝配與測試的能力和理論聯系實際的能力。
(3)綜合設計性實驗:教學內容包括電子信息類專業的信號檢測、控制、傳輸與處理等應用性較強的綜合設計性實驗。采用中大規模集成電路、專用集成電路與可編程邏輯器件,強調各種設計方案的實現與創造性思維能力的發揮,鼓勵創新與突破。
(4)設計研究性實驗:教學內容包括與電子信息學科相關的科研課題或學生自擬的課題。要求學生自擬設計方案并自行設計電路,應用新技術、新器件,培養學生創新設計能力、科學研究能力與新技術、新器件應用的能力,要求學生發表研究論文。
5.2 實驗室開放具體實踐教學科目的建立
第一部分:電工原理類。實驗內容安排如下:(1)疊加定理研究;(2)受控源的外特性及其轉移參數測定;(3)直流雙口網絡傳輸參數的測量;(4)負阻抗變換器測試方法研究;(5)電源等效變換及最大功率傳輸特性研究;(6)互感電路的耦合系數測量;(7)單相鐵心變壓器特性的測試;(8)三相電路功率的測量;(9)Y/變換電路研究。
第二部分:模擬電子技術類。實驗內容安排如下:(1)三極管特性測試;(2)射極跟隨器;(3)二階有源低通濾波器;(4)基本運算放大器的應用;(5)波形發生器;(6)OTL功率放大器;(7)直流穩壓電源的設計;(8)八直流穩壓電源的組裝;(9)直流穩壓電源的調試。
第三部分:數字電子技術類。實驗內容安排如下:(1)移位寄存器及應用實驗;(2)并、串行數模轉換實驗;(3)數據選擇器及多路開關實驗實驗;(4)并、串行模數轉換實驗;(5)555時基電路綜合應用;(6)節日流水燈的設計與制作;(7)電子秒表實驗;(8)紅外線無線收發電路制作;(9)搶答器實驗。
關鍵詞:CDIO工程教育;實驗設備;航空電子專業;實驗體系
中圖分類號:G642 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2013)40-0167-03
一、引言
航空機務維修工程是應用多學科知識,從事復雜系統的運行、維護的工作,內容涵蓋相關理論、工程技術、技能、規范、流程、人為因素等,維修質量的好壞直接關系到飛行安全及航空公司的經濟效益。隨著民用航空技術的飛速發展,我國要實現從民航大國向民航強國的轉變,高素質人才的培養無疑是重要的因素之一。這要求學生不僅應具有堅實寬廣的基礎理論知識,而且更應注重對綜合能力和創新能力的培養。對航空機務維修人員而言,工程技術應用能力的培養顯得尤為重要和緊迫,傳統實驗教學體系已越來越難以滿足現代人才培養的需求。因此,根據民航發展對航空工程機務維修人員的實際需要,建立適合民航專業人才培養模式的實踐教學體系、教學內容、教學方法、教學手段、考核方式是一項亟待研究和解決的課題。
二、建設背景
目前,民航院校人才培養的主要問題是與航空企業的實際脫節,不能很好地滿足企業需要,為企業提供滿意的“產品”。中國民航大學作為國內民航特色專業門類齊全的唯一高校,在硬件設施及專業教師等方面有一定的優勢,但也存在實踐課程體系、教學內容、教學方法手段等方面不能很好地滿足民航對專業人才培養的要求[1-5]。因此,電子信息工程專業實驗教學綜合改革借鑒CDIO工程教育理念,構造集系統性思維養成、工程實現意識鍛造、創新精神激勵為一體的人才培養模式,在實訓環節探索國際合作、企業參與的工程訓練模式,建立了天津市航空電子電氣實驗教學示范中心。
中國民航大學歷來重視實驗教學改革,2011年,學校了《中國民航大學教育教學改革與發展規劃綱要(2011—2020)》,到2020年基本形成凸顯中國民航大學特色的以工程應用型為主的人才培養體系。以樹立“大工程觀”為理念,以創新人才培養模式為主線,深化高等工程教育改革,著力提高學生工程實驗能力。多項舉措從不同的側面與角度促進實驗教學改革和建設,對提升實驗教學質量,培養學生的實驗能力、綜合素質與創新精神均起到了重要的作用。
三、建設思路
遵循“面向機務工程實際,以學生為主體,教師為主導,知識、能力、素質全面發展”的教學理念,基于CDIO工程教育的航空電子專業實驗體系的建設思路,是構建層次完善、結構合理的基于“大工程觀”教育理念的航電一體化實驗體系。以學生為主體,加強對學生人文素養、工程能力、創新能力、社會責任、團隊協作、環境意識的綜合培養,加強學科交叉和特色專業綜合,借助航空機務專業科研成果轉化,推動實驗教學和科研協同發展。新的實驗體系體現了以下特征。
1.構建航電一體化的專業實驗教學體系。完善實驗教學層次和類型,以飛機系統基本構成和原理—飛機電子電氣設備單元設計—飛機電子電氣系統測試、維護與綜合應用為主線,建立由淺入深、由表及里、由單元到系統,涵蓋知識、能力、素質,航電一體化的專業實驗教學體系,在學科專業設置綜合化的條件下,探索提高實驗課程體系的科學性和柔性適應能力的有效途徑。
2.基于“大工程觀”,以學生為中心,加強學生工程實驗能力和創新能力的培養。積極探索實驗教學模式改革,以學生為主體,以教師為主導,提高學生綜合工程能力為宗旨,調動學生實驗過程中的積極主動性。轉變教學理念,在教學理念上淡化理論教學與實驗教學的界限,將理論教學與實驗教學有機的結合,融知識傳授、能力培養、素質教育于一體,實現原理、方法、應用的有機結合。
3.加強學科交叉和特色專業綜合,借助航空機務專業科研成果轉化,推動實驗教學和科研協同發展,建設國內領先的航電實驗室。加強實驗教學的系統性和綜合性,使跨專業知識在天津市航空電子電氣實驗教學示范中心各實驗平臺上完成系統性實驗教學。將科研成果與特色實驗教學緊密結合,研發先進系統性特色專業實驗實訓裝置,構建航空電子維修模擬環境。充分開放和共享專業實驗實訓資源。凝聚校內外各方力量,建立航空維修專業校外實習基地。
4.建立以培養綜合能力為目標的考核機制和管理體系。建設系列課程下的實驗技能綜合評價機制,按逐級達標要求,建立多元實驗考核方法,統籌考核實驗過程與實驗結果,對學生的實驗理論、基本技能、設計能力及創新能力進行更為客觀的評價。將個人能力考核與團隊成績相結合。
四、建設內容
1.實驗教學體系建設。航電一體化的專業實驗教學體系如圖1所示。該體系面向一個人才培養目標、基于一條主線、集成四大類實驗。
人才培養目標服務和服從專業培養目標,體現在專業教學計劃之上的實驗教學任務。該任務緊密圍繞飛機系統基本構成和原理—飛機電子電氣設備單元設計—飛機電子電氣系統測試、維護與綜合應用這一主線,并依托控制科學與工程學科基礎。航電一體化專業實驗教學內容歸為專業基礎實驗、專業實驗、創新實驗和行業實踐四大類。按照實驗階梯型層次規劃和設計,配置了課程基礎性實驗、設計性實驗、創新性實驗和行業綜合維修實訓。航電系統綜合實驗和綜合維修實訓則建立在網絡互連的平臺基礎之上,打破專業壁壘,構建的開放式實驗項目。
突出實驗教學與理論教學之間的密切關系,構建了以實驗目標為導向、實驗內容為載體、創新能力為核心的實驗教學體系。該體系層次清晰、目標明確。實驗內容與科研和工程應用緊密結合,并注重其趣味性、工程性和探究性。突出系統級實踐訓練和新技術實驗,實驗體系設計如下:(1)層次一:專業基礎實驗。專業基礎實驗包括電子專業基礎課程中各課程對應的實驗環節,是專業基礎性實驗,一般作為驗證專業基礎理論的實驗階段,如模擬電子技術、數字電子技術、自動控制原理等。(2)層次二:專業實驗。從這一層次開始逐步體現了CDIO工程教育思想。專業實驗包括航空電子、特色專業課程的課程實驗和設計性實驗,以及涵蓋航空電子、電氣、機械和發動機的綜合維修實訓。通過綜合性強的實驗項目設計,培養學生在理論學習過程中的實地構思、設計、實現與操作的工程實踐應用與團隊合作創新能力。專業實驗教學注重工程實踐訓練,特別設計了綜合維修實訓,從制作電子鐘、飛機防撞燈控制等小系統的基本工程技能訓練到特色專業課程實驗,再到綜合維修實訓。(3)層次三:創新實踐實驗。創新實踐實驗主要給學生提供第二課堂活動,有助于學生創造和創新能力的提高。在創新實踐實驗室,學生開展創造、創新活動,積極參加全國大學生電子制作競賽和智能車競賽等活動,并參加科研課題的申報及研究。通過加大對實驗室的開放,建立科學的課外活動體系,與課內緊密結合,培養學生的綜合素質。引導學生以工程觀學習專業知識,從系統觀的角度引導學生了解、掌握專業知識體系。由課題需求引導學習、激發學生探求知識的主動性和積極性,能良好地掌握相關的課程知識,提高分析問題、解決問題的能力。(4)層次四:行業實習基地。行業實習基地利用校外機務維修資源,建立天津航大雄英行業實習基地,其內容涵蓋從飛機電子、電氣各系統原理、構造、運行性能及其維護技能實習等多個環節,其中尤其強化了特色專業基本技能訓練和有效的專業維修基礎實習和系統維修實習環節。
將工程實際貫穿于學生的教育培養,促使學生帶著工程問題進入針對性的學習,增強學習的興趣。在學生的入學階段樹立工程創新意識,對他們整個培養階段的創新能力和成就極為重要。民航機務工程師維修技能的高低關系到維修人員能否盡快上崗,能否達到維修質量,是盡量減小維修差錯的關鍵。在認識實習階段,要強化行業及對人才需求的綜合能力要求,除了有很重要的工程實踐技能之外,還要學生了解航空法規和人為因素等方面對機務工程綜合能力培養的作用。
《機務維修實踐》課程是與民航維修聯系最緊密的實踐課程。同時,《機務維修實踐》課程的培訓內容按照民航局CCAR-147法規技能培訓標準制訂。具體實驗室建設如圖2所示。
2.考核方法與實驗成績評定。(1)實驗過程結構比例考核方法。為使綜合性實驗的考核環節貼近工程實際,嘗試改變以往以實驗態度和實驗過程為主,評定實驗成績的方法。在考核的過程中,注重對學生的課程專長加以考核和評價,依據學生的興趣進行綜合評價。通過實驗項目報告、設計評估等形式,學生也可以自評、互評等方式實質性地提出實驗過程考核結構比例,目的是讓學生通過實驗成績評定,自主建立起對學習和生活的品格的塑造,實現育人的目標。(2)團隊(與個人貢獻)加權考核方法。由團隊共同協作完成的實驗教學項目,采用新型的答辯考核方式,由課程教學團隊成員組成課程考核委員會,對學生的課程進行加權考核。考核委員會對團隊角色貢獻予以評價,得出每個學生實驗的總評成績。實驗實訓項目和開發創新實踐項目的階段工作研究報告,亦可以作為課程考試部分成績或設計性實驗、綜合維修實訓成績等。
總之,評價方式的改革和教學模式改革是相配套的。大部分課程的成績應由理論知識掌握的程度和做實驗的質量、實驗報告等幾部分組成,合理和綜合安排實驗實訓整個過程的各項成績所占的比例,突出考核學生的綜合能力,鼓勵學生勤于思考,克服困難完成實驗。實驗中既提倡小組合作,又鼓勵他們獨立研究。
五、結束語
在天津市航空電子電氣實驗教學示范中心的良好環境下,經過三年多來中心教師的不懈努力,形成了具有鮮明時代特征的實踐教育教學思想,重構了實驗課程體系,更新了教學內容,主持了9項省部級教研項目,發表了多篇論文,獲得了多項省部級科技進步獎和教學獎。高素質的師資隊伍,已有的建設成果及優良的天津市航空電子電氣實驗教學示范中心,為課程建設的可持續發展奠定了堅實的基礎。
實驗體系建設歷時三年,實踐證明在下列方面具有明顯的效果。
1.學生獲取信息和知識的能力普遍提高。例如:學生利用本校“大學生科技創新基金”的資助,在指導教師的指導下,借助創新實驗室提供的條件完成多項科技項目制作,設計方案新穎實用、富有創意,說明實驗教學體系改革后的大學生思想活躍、有進取心,綜合應用已學知識,實踐能力得到明顯提高。
2.學生自主選擇開發課題的意識和能力有明顯的提高。如學生參與的自行研制的教學設備,已用于本專業綜合課程實驗中。
3.優秀學生自愿參加老師科研活動的人數明顯增多。在近年舉行的飛思卡爾智能車大賽、“挑戰杯”全國大學生課外學術科技作品競賽、全國大學生電子設計競賽中,本專業學生獲得多項全國和賽區的獎項。
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關鍵詞:電子專業 現狀 教學改革
電子技術是一門實踐性很強的學科, 涉及面廣, 普遍應用于各行各業。目前, 傳統教育方法已難以適應現代社會高速發展的需要, 電子職業技術教育面臨著嚴峻的挑戰。隨著當前電子技術突飛猛進的發展, 電子類知識和電子產品更新換代的速度不斷加快。計算機技術高速發展, 數字產品廣泛應用, 數字電路逐漸替代模擬電路走進了普通人的生活, 因而社會對技術型人才的要求也越來越高。這也為職業類學校的學生就業帶來了新的發展契機, 同時也增加了不少的壓力。改進當前中職學校電子專業課的教學, 引入新的教學方法和技術已刻不容緩。
一、中職電子專業課程教學存在的問題
1.專業課程設置欠缺合理性。從當前的中職電子專業課程設計現狀來看,其合理性有待增強。目前中職電子專業課程設置過于注重對枯燥的理論課程的設置,干澀難懂的理論課導致學生學習興趣不斷降低,課堂學習效率低下,致使學生的理論知識不夠扎實,當他們走出校門,便會難以適應社會生產的需要。另外,關于與理論課相對應的技能課,其課程設置也多是多年前的老課題,對電子技術的新發展、新動態的關注不夠,無法體現電子專業課程的應用性和技術性,學生的知識技能與社會發展相脫節。
2.課堂教學方法科研缺乏創新性。一方面,從目前的中職電子專業課教學來看,傳統的應試教學思維仍有較大影響,授課方法老套、教學方式缺乏創新性等問題較大程度地存在,使得課堂教學不能適應新模式下電子教學形勢和學生的學習需要,教學效率不高。教師在教學中仍傾向于“粉筆、教案、黑板”的傳統照本宣科式教學模式,“滿堂灌”、“填鴨式”教學泛濫,對中職學生的心理需求缺乏研究,學生在學習中大多處于被動地位,課堂上昏昏入睡的情況時有發生。另一方面,教師對自身的知識結構更新不夠及時。不少中職教師在對電子科技新知識和新理念的接受上存有惰性,對于企業對電子職業技能人才需求的最新特點了解不夠。
3.學生的主體地位有待增強。中職生是特殊的群體,大部分中職學生是在沒有升入普通高中的情況下進入中職學校的。進入中職學校后,這些學生一方面心存不甘,消極接受進入中職學校學習的現實;另一方面,由于中職學生學習基礎薄弱、學習能力不強,對中職的電子專業課程學習往往存有顧慮,在學習中存有一定的自卑心理,對教師的課堂講授不夠主動積極。因此,中職學生在課堂中的學習主體地位沒有充分發揮。加之教師對學生教學主體地位的作用不夠重視,導致學生學習熱情發揮較低,厭學情緒較為普遍地存在。
4.電子專業師資力量嚴重不足。在教師配備方面還很缺專業電子教師、電子實驗員。譬如,我校電子專業的教師不但擔任多門電子專業課程教學工作, 還擔任電子實驗室的管理工作, 兩頭都忙不過來。在設備配備方面,實驗儀器和器材不足,而工科教學投入很大,很多學校都是有心無力, 到現在很多學校的實驗設備、教學設備不是舊的就是壞的,很難進行電子實操教學。
5.實驗、實訓課無法理論聯系實際,動手意愿不強。學生對實踐課程的目的和重要性認識不足,同時由于理論知識掌握不好,難以理論聯系實際,因而對實驗、實訓課不注重過程只注重結果,往往只是完全機械、被動地按照教師的要求進行操作、記錄數據,很少從整體上理解實驗過程、主動鉆研其中的問題,出現的各種故障也不會動腦筋分析排除,而是等著老師來解決。部分動手能力較差的學生干脆坐等別人做完實驗后抄寫別人的實驗報告,有的則漫無目的地把玩、損壞器材。
二 新形勢下中職電子專業教學改革策略
1.改革教學課程體系。中職教學的目的應當具有針對性,其主要的教學目的是為社會提供優秀的技術人才,因此,其教學改革的方向應當和社會的實際需求相一致。對于中職電工電子專業的教學而言,首先要做的是改革課程的設置,調整實踐課程和理論課程的比例,使其課程設置和社會需求相一致。隨著科學技術的發展,在課程的設計上要摒棄傳統的模式,重點突破課程死板的問題。同時課程的設計要以時代為背景,實行多元化的課程設置,提高學生的綜合能力。此外要明確教學目標,對中職學生而言,要掌握電工等操作技能,能獨立完成線路的安裝和維修,以及變壓器、電機、儀器儀表、電子線路的安裝調試等工作,因此教學課程體系要和教學目標相一致。
2.提升電工電子專業教師的水平。中職電工電子教學的關鍵是教師,因為中職學生的年齡較小,一些技能操作不能獨立完成,在學習的過程中也沒有養成良好的學習習慣,同時中職學生對社會需求不了解,因此教師應具備良好的專業水平,能為學生提供幫助,同時也可以指導學生了解就業要求。教師要熟練掌握電工電子專業的相關知識和操作,使知識和實踐相結合,提高實踐教學的能力。
3.設定目標,引發動機,樹立自信。
(1)樹立專業學習目標,引發學習動機。學生是教學的主體,要有良好的教學效果,首先必須調動學生的學習積極性。學生只有認識到學習的意義,才能有強烈的學習動機。因此,教師不僅要熟悉本專業教學計劃、專業課程設置、專業培養目標、各課程的特點及課程之間的關系,還必須主動了解電子信息行業的專業就業形勢、產業市場需求的信息,了解企業對本專業勞動者和應用型技術人才的技能要求等等,以便給予學生有針對性的專業學習指導,幫助學生明確學習目的、設定學習目標、熱愛所學專業。
(2)傳授專業學習方法,增強學習信心。由于學生對課程學習普遍感到困難,教師必須引導他們樹立克服困難的信心。要了解學生的家庭生活背景、社會階層背景和學習習慣,針對他們的心理特點,引導他們掌握專業學習方法,養成良好的學習習慣;同時,要了解學生的知識基礎和知識結構,以自身的專業學習和工作經歷,為他們提供借鑒經驗,幫助他們克服困難,培養學生的專業自信心。
4.借助靈活多樣的教學手段,激發學生專業興趣。
(1)通過直觀教學,吸引學生的注意力。由于學生基礎差,難以長時間專注聽課,教師在講授專業基本理論時,要善于借助實驗教具進行演示,以吸引學生注意力,活躍課堂氣氛,促進學生對電路功能的理解。
(2)運用多媒體教學手段。在教學中可應用多媒體制作電子教案,借助多媒體技術,用生動的畫面和動聽的音樂效果,把抽象的內容具體化、復雜的過程簡單化、枯燥的內容形象化。例如,講解555定時器的功能時,可以在電子教案中用一張張圖片來演示對應不同的輸入觸發電平電路的輸出狀況,用不同顏色的0、1和箭頭區別定時器內部RS觸發器所處的狀態以及三極管的工作狀態,幫助學生理解555的功能原理。多媒體教學手段還可以應用在實驗課中,如三極管的測量,教師講解如何從外形上確定三極管e、b、c三極的方法時,用多媒體教案展示各種型號三極管的外觀,可以縮短學生識別實物的過程,較多的時間用于實際測量,將注意力集中在測量方法及原理上,提高了實驗的效率與效果。
5.創新課程實踐教學方法,提升學生整體素質。電子技術基礎課程除了理論、實驗課外,還包括課程實踐。為更有效地培養學生理論聯系實際和互相合作解決實際問題的能力,提升學生的綜合素質,可以在課程實訓教學環節引入行為導向教學模式,采用模擬教學法、案例教學法、項目教學法、角色扮演法等方法開展教學活動。教學環節設計上要注重搭建師生互動的平臺,營造一種師生共生共長的和諧狀態,讓教師、學生共同去研討、探究、學習,使得師生都能及時反饋學習情況,便于調整、補充、矯正,以創新教學模式有效開展課程實踐。
參考文獻
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關鍵詞:電工實訓;教學方式;組織形式
中圖分類號:G4
文獻標識碼:A
doi:10.19311/ki.1672-3198.2016.29.133
1 引言
隨著科學的進步,人們要求各行各業的技術人員要盡多的掌握電工技能。而高校學生獲得電工技能知識主要是通過課堂教學和實訓教學來完成的。同時,學生在學習知識的時候要求速成,那么通過電工實訓教學就可以快速達到這種效果,所以電工實訓教學在當今教學體系中占據的位置是越來越重要了。學校開設的電工實訓,其主要作用是盡可能為學生提供綜合性、設計性、創新性的實踐環境,通過學生自己動手的形式,將課本所學的知識與實際生活緊密地結合在一起,從而提高他們的電工技能水平,培養他們堅固的理論知識和實踐技能,讓他們逐漸成為國家的棟梁之才。
2 電工實訓現狀分析
傳統的電工實訓教學形式比較單一。實訓課上,學生按照教師的要求做實訓項目,整個過程中學生收獲不多。學生的動手能力、思路也沒有得到充分的展示,從而學生的創新能力沒有體現出來。
指導學生排除電路故障的方法不合理。對于學生實訓過程中出現的問題,有些教師不是讓學生自己去分析,去解決,而是直接替他們解決,這樣就消減了學生運用已有知識去分析問題的積極性。
實訓內容缺乏吸引力有可能導致學生對實訓教學失去興趣。我們不但要保留經典實訓項目,但也要及時增加能夠反映當代科學技術的實訓內容。如果我們的實訓項目一成不變,那么學生了解和學習新知識、新技術的機會將會嚴重受到阻礙,從而,他們對實訓教學的興趣將會慢慢消失。因此,為了跟上社會進步的步伐,電工實訓教學必須做出相應的改革。
3 電工實訓教學改革的內容和方法
3.1 教學方法靈活多樣
在電工實訓中,要把培養學生動手能力這個觀念放在第一位置,要改變傳統的教學形式和手法,運用靈活多樣的教學形式,鼓勵學生積極學習。
3.1.1 因材施教
擯棄傳統的“一視同仁”教學模式,采取以專業性質為標準來確定學生實踐項目的教學方式。例如對于電類、機電類、非電類等專業,我們要依據電工實訓教學大綱的要求,設計適合相應專業的一系列實訓項目,按照要求組織實訓。根據每個班級多數學生掌握知識的情況確定教學方法和教學進度。再按照“基礎實訓、綜合實踐、開拓創新”分層次實訓的方法,引導學生循序漸進地進入相應的模塊,完成相應的實訓內容。
3.1.2 引導式教學
在實訓教學中教師通過授課,提出問題,知道學生利用已掌握的知識擴展電路,找到解決實訓項目的新思路、新方法,從而培養了學生的創新能力。例如,在做電機自鎖運行實訓項目時,學生通過教師的講解,完成本項目后,教師可以引導學生在此項目基礎上自己設計加一個指示燈,要求電機運行時,指示燈亮,停止運行時,指示燈滅,然后教師要讓學生自己在課堂上講解原理,這種雙向互動的教學形式,既可以充分展現他們的創新能力,又可以鼓舞他們的學習熱情和學習動力,從而改變了過去照貓畫虎的老模式。
3.1.3 利用多媒體
多媒體是現代教學手段中必不可少的重要手段。一些靜態的、抽象的和比較繁瑣的實訓電路,我們可以通過借助多媒體來解決。例如電路通電后,電流的動態走向在電路圖里是看不到的,如果我們把圖做成動畫的形式,這樣電流的走向就一目了然了。再例如在回憶和鞏固原有的知識時我們可以通過多媒體課件把一些實訓項目重現出來,每一次的重現,學生的領悟程度也會相應的提高,所以,我們要充分發揮多媒體的優勢,讓其為課堂服務。
3.2 組織形式豐富多彩
3.2.1 由被動變為主動
由于部分學生很容易有懶惰心理,所以我們可以在某一個實訓項目完成后,現場進行一次實操競賽,然后將前幾名同學的名單公布出來,讓他們接受現實,明白自己與別人的差距,這樣即可以激勵學生的競爭意識,還可以使學生的學習狀態由被動變為主動,充分調動學生學習的積極性。
3.2.2 培養學生團隊合作精神
考慮到有些學生的專業基礎相對薄弱,獨立完成復雜項目的難度較大,我們可以采用分組合作的教學方法,即學生通過自由組合或由教師指定的方式組成團隊小組,共同完成實訓項目。在實訓過程中,學生們通過相互間的交流和談論,取長補短,明白了1+1絕對大于2的團隊精神,同時也提高了學生的社會適應能力。
3.2.3 綜合應用實訓
我們要學會把所學知識應用到實際工程中,擺脫“紙上談兵”的魔咒,真真正正的進行實訓訓練,全方面檢測學生的專業理論和專業技能。例如用PLC程序通過變頻器實現三相異步電動機七步段速控制,這就要求學生尋找相關材料,選擇合理方案,設計、安裝并調試電路,填寫報告等等,從而系統的進行電氣工程綜合應用實訓。
3.2.4 課堂總結與成績評定
課堂總結是電工實訓的重要環節。每次做完項目,教師應準確、概括地總結本次實訓項目。總結時要抓住學生課堂表現中的亮點,還應指出大家普遍存在的問題,然后分析原因,提出修改問題的辦法,這樣有助于增加學生的實踐經驗。同時,教師應該讓學生自己對本次課進行總結,這樣學生就可以進一步鞏固所學的理論知識,加深操作技能的印象。最后,教師應制定公平合理的實訓成績評定方法,對每一次實訓課進行考核,從上課聽講到實際連線,從實訓過程的規范熟練程度到填寫實驗報告冊的正確率等,都要進行公平合理的評定,并表揚實訓中成績突出的同學,激發學生的成就感和榮譽感。
4 結語
通過電工實訓改革,我們發現,本實訓課極大地帶動了學生選修電工實訓的積極性,同時對電工實訓產生了濃厚的興趣,拓寬了學生的眼見和思維,培養了學生的團隊友愛精神,提高了學生的自主創新能力。
參考文獻
[1]趙建文.高級電工實訓教學改革探討[J].科教導刊,2013,(16):163-164.
關鍵詞: 寧夏理工學院 電子技術實驗教學改革 創新能力 實踐能力
1.引言
電子技術是高等學校電類學科的一門重要的技術基礎課,其實驗課程的根本任務是培養具有工程實踐和創新能力的高素質人才。改革舊的教學模式,建立新的實驗教學體系,從整體上提高實驗教學質量是電子技術實驗教學中培養學生創新能力的主要內容。
寧夏理工學院電氣信息工程學院成立于2012年2月,前身為電氣信息工程系。經過二十多年的建設和發展目前擁有自動化系、電氣信息工程及其自動化系、電子信息工程系、計算機科學與技術系、網絡工程系等五個系,下設自動化、電氣信息工程及其自動化、電子信息工程、計算機科學與技術、網絡工程等五個本科專業。目前隨著學校基礎設施建設的逐步推進和“升本”工作的順利進行,伴隨著校園環境的改善,教學條件的提高,以及本科標準的教學要求,都需要對以前的教學體系、教學內容和教學方法進行改革,而作為工科高校理論教學的重要實踐環節——電子技術實驗教學,也必須進行相應的改革。
2.目前實驗教學的現狀及存在的問題
電氣信息工程學院經過二十多年的建設和發展,在實踐教學方面積累了豐富的經驗。但隨著微電子技術和信息技術的迅猛發展以及經濟建設對人才需求的導向,傳統的實驗教學方法慢慢顯現出不足,主要體現在如下方面:(1)電子技術作為電氣信息工程學院五個專業的通識課程,在實驗設置上未作區分,重點不突出。(2)傳統的實驗教學中存在簡單重復的內容多,反映科學技術新知識、新成果的內容少的問題。實驗教學普遍存在的問題是驗證性實驗多,綜合性、設計性實驗少,教學內容基本上依附于理論課。這樣就使學生錯誤地認為理論知識比實踐知識重要,因此做實驗時敷衍了事,造成許多學生的實驗技能和動手能力差,不利于學生創新能力的培養。(3)教師為學生準備的多,而學生自己獨立思考、動手的機會少。學生主要是按照教師設置好的設備和儀器,根據實驗指導書上規定的方法和步驟,按部就班地進行實驗,學生的學習主動性和積極性不高,不利于學生創新思維的培養。(4)實驗設置沒有能力區分,不利于有能力的學生在更高層次上發揮。(5)實驗教學的開展,目前還是主要專職的實驗教師,雖然也有部分任課教師參與,但總體來說,實驗教學的師資力量仍然緊缺,特別是高職稱、高學歷的教師更加缺乏。(6)由于并沒有從具體的專業教學計劃和行政功能配置中進行改革,實驗教學的條件仍有待改善。
3.實驗教學改革的方法和途徑
(1)針對不同的專業,實驗設置側重點不同:電子技術作為電氣信息工程學院五個專業的通識課程,專業分流后自動化、電自、電信三個專業模擬電子技術和數字電子技術分兩個學期開設,計算機和網工兩個專業模擬電子技術和數字電子技術統一為電子技術僅一個學期開設。因此,在實驗設置上計算機和網工專業實驗設置可偏重基礎性實驗,自動化、電自、電信專業實驗設置可偏重創新性實驗。
(2)改革實驗內容:在實驗內容上淘汰一些驗證性實驗,增加一些綜合性、設計性實驗,并充分應用CAI、CAD等計算機輔助教學手段。融入本學科領域的最新知識成果,開闊學生視野,力求思路創新。
(3)改革授課方式:在授課方式上,要采用多樣化的實驗課組織方式,摒棄灌輸式的方式,運用啟發式、研究交流式的教學方法,營造主動、協作、進取的科學氛圍。在設計性實驗教學中,教師提供一些小型的設計題目,主要由學生自主完成,教師僅作適量輔導。
(4)按照“基礎、提高、綜合、創新”四個層次設計實驗模塊,鼓勵有能力的學生參加校內外各類科技社團、科研項目及大賽。
從基礎、綜合、提高到創新的層次化平臺實驗,可使學生具備基本實驗技能、熟悉儀器設備的操作與使用、了解常用元器件特性、實驗數據的分析與處理方法,掌握各種軟、硬件平臺的設計工具與調試環境、設計方法與手段以及實驗報告與設計報告的撰寫等。在此過程中學生的電子設計和工程應用能力、分析問題與解決問題的能力以及工程素質等均會得到全面的培養和提高,教學過程由淺入深,循序漸進,符合認知規律和教學規律。
另外,對于特別有能力或者對科研活動有興趣愛好的同學,積極鼓勵其參加校內外的各類科技社團,參與老師申請的各類科研項目及各類科技大賽,通過感受良好的科研氛圍,學習實際的項目開發技能和管理知識,增長見識,培養實踐能力、協作精神和理論聯系實際的學風,同時也為這些同學提供了展示的平臺。
(5)加強師資隊伍建設,提高實驗教學教師的綜合素質,引進高職稱、高學歷的實驗教師,或者聘請公司高級工程師作為兼職實驗教師。
加強師資隊伍建設,可以通過一系列提高實驗教師素質、穩定教師隊伍的措施和方法,比如:制訂年輕實驗教師的培養計劃;建立獎勵機制,提高實驗教師和實驗管理人員的待遇,吸引高水平教師加入實驗隊伍,從而加速高素質隊伍的建設,增強實驗教學的活力。
(6)形成有特色的管理模式:完善自我約束機制及競爭機制;注重研究高校實驗教學管理、器材管理、實驗人員技術檔案管理等方面的規律;設立實驗教學項目。
4.目前實驗教學改革的現狀和效果
針對目前實驗教學中存在的各種問題,學院采取了各項措施進行改進,如實驗內容設置上減少了驗證性實驗,增加設計和綜合性實驗,實驗教學中引進Proteus仿真軟件,增強學生的實際開發能力;成立了電子協會,對科研有興趣及動手能力較強的同學借助此平臺可提高其科研和動手能力。同時,學校鼓勵學生積極參加各類電子設計大賽,如目前正舉辦的第七屆全國電子信息技術大賽和學院組織的第一屆科技活動月,老師也積極申請大學生創新項目,為學生提供實際的項目開發平臺;針對有些專業,如電信專業,課程設置體現出層次,如模電、數電實驗為基礎層,EDA、DSP技術實驗作為提高層,電子實訓作為綜合層,最終的畢業設計作為創新層,教學內容循序漸進,效果良好。
5.結語
電子技術實驗教學改革,是一項長期而復雜的系統工程,任重而道遠,需要學校領導的大力支持,相關部分的通力配合,實驗教學人員的不懈努力,才可以順利進行。我們會在實踐和理論上不斷探索,使教學改革不斷深入,為培養具有創新能力和實踐能力的高素質人才做出貢獻。
參考文獻:
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隨著信息技術在經濟社會各領域的應用,信息技術對生產力和人類文明發展的巨大作用越來越明顯。信息與通信技術專業是培養信息類人才的主要專業之一,是一門學科前沿性強、理論與應用結合緊密、學科交叉性特點突出的學科。在缺乏政策、資金和地域優勢,教學手段和實驗設備相對落后、師資力量相對薄弱的情況下,構建面向區域經濟、行業經濟的創新型、應用型、工程型人才培養體系是地方高校信息與通信類專業建設的重要目標;建立“素質、知識、能力”有機結合的實踐教學體系是該專業學生實踐能力培養的根本途徑,具體措施如下:
一、加強學科實驗課教學
學科實驗課教學既是對理論教學的驗證、補充,又是培養學生理論聯系實際、增強動手能力和創新能力的重要措施。目前,各高校實驗教學大都使用現成的綜合實驗臺或實驗箱等設備,雖然提高了實驗效率,但是學生卻失去了動手參與的機會。實踐教學要求在實驗課中要努力變驗證性實驗為綜合性和創新設計性實驗。如模擬電子技術、數字電子技術、微機原理與接口技術、數字信號處理通信原理、數字圖像處理、數字語音處理、移動通信、光纖通信、交換技術、信息論與編碼、計算機通信與網絡等專業課程的實驗不能單純地開展驗證性實驗項目,綜合創新性實驗項目也要占有一定的比例;而電子線路cad(一體化課程)、數字邏輯系統設計、電信儀器儀表(一體化課程)、單片機原理與應用(一體化課程)、sopc技術及應用、c++編程、java語言程序設計、matlab通信系統仿真(一體化課程)、dsp技術及應用、dsp高級語言開發等課程要求設計性、開發性實驗或編程題目達到80%以上;并且每門課程的實驗都要求學生要完成實驗報告,實驗成績按一定比例計入學科總成績。
二、實施學科綜合課程設計
課程設計是學習某一專業學科過程中,對課程的基本分析、計算和設計方法的過程。實施學科綜合課程設計就是面對當前通信系統的復雜性、硬軟件結合的緊密性以及必修課與選修課的相關性,對學科課程進行分類組合和構建課程群的課程設計過程。
1.電子技術綜合課程設計
電子技術基礎課程是信息與通信技術類專業的重要專業基礎課。通過模擬、數字、數模混合電路的綜合設計,通過使用電路開發板、計算機設計和本文由收集整理實際制作相結合的手段,可以使學生進一步掌握電子線路設計的基本理論和方法。
2.單片機課程的綜合設計
單片機課程設計過程是和其他學科緊密結合,不斷實踐、創新的過程。在完成電子技術基礎、數模電、通信線路、單片機等課程后,學生已具備了較多的通信電子方面的知識。在此基礎上,讓學生完成一個與單片機應用相關的項目,設計出一個實際產品,可培養學生的電子信息系統觀和工程意識,提高學生的專業實踐能力,使課程設計更接近實際產品設計。
3.信息處理類課程的綜合設計
信號處理課程是重要的專業課程,包括信號與系統、數字信號處理、通信原理、數字圖像處理、語音信號處理等。但是,由于本課程概念比較抽象,許多理論是基于煩瑣的數學理論和數學推導而產生的,學生學起來比較枯燥吃力,也與實際聯系不夠,教學效果不夠理想。考慮到實際硬件制作的難度和成本,根據學校學生的實際情況,在課程設計和教學中,我們主要采用matlab/simulink軟件,按照仿真的方法進行課程設計。這種課程的教學重點并不在于提高學生的軟件編程能力,而主要是讓學生掌握信號處理課程的基本概念、方法、技能及應用。
4.應用軟件編程課程的綜合設計
信息與通信專業軟件類課程包括基礎層次的“c語言程序設計”和高層次的“數據結構與算法設計(c++版)”“java語言程序設計”“dsp高級語言開發”等課程。計算機語言系列的課程實踐性非常強,為此在綜合設計中我們重點突出實用性。我們指導學生用所學的一門或幾門計算機語言對一些小型項目進行模擬編程開發,目的在于訓練學生綜合應用所學編程知識獨立完成項目設計開發的能力,加深對軟件系統的理解,提高其編程水平。實際教學中主要指導學生進行通信網絡編程、網站的開發設計、開發網絡小游戲和dsp課程設計等。
三、強化校內外實踐實習
強化學生校內外的實踐實習,就必須建立健全校內外實踐實習基地,密切與企業和科研單位的合作,共同承擔應用型和技能型人才的培養。校內實踐實習主要包括金工實習(校內金工實訓基地)、電子工藝實習(印刷板制作、收音機組裝等)、現代通信網基礎實訓(學校建立電子實訓中心);校外實習實踐主要包括現代通信網方面的實訓(資金不足可與外校共享現代通信網設備)。要與社會上的電子、信息、通信類的相關企業、公司密切合作,每年有計劃地組織學生到這些公司企業進行實地參觀實習、實訓、生產勞動和頂崗實習等。這些實習不僅增加了學生與社會接觸的機會,擴大了學生的視野,而且有效地提高了學生的實踐能力。此外,畢業前夕也可以讓學生進行畢業實習,可由學生自由選擇單位見習或學校幫學生聯系單位實習。
四、設置課外學分,開展專業能力拓展活動
1.開放實驗室
設立開放性實驗室,設立大學生創新性實驗項目,鼓勵參加電子協會組織以及電子興趣小組的活動。要對學生在開放性實驗室的實踐活動進行跟蹤記錄并納入相應學分制考核。
學生在校期間能夠自覺地到開放實驗室進行實踐活動,并有記錄可查,經開放實驗室指導老師認定,可每學期給與相應課外學分。學生每學期到實驗室完成專業基礎實驗、設計性和綜合性實驗、在開放實驗室完成設計性項目開發等活動,也可以獲得相應分值的學分。
2.開展各類競賽活動
要組建大學生創新中心,配備完善的實驗設備,設立多種產品設計和研究課題,由專業教師全天指導,并邀請相關企業的經驗豐富的高級工程師作為兼職輔導老師協同指導學生,學生業余時間可以隨時去學習、交流、做實驗,鼓勵學生根據自己的特長、興趣和愛好進行研發。同時,每年可有計劃地組織學生參加全國、全省的大學生電子設計、制作大賽、全國大學生挑戰杯大賽、物聯網大賽等;也可經常組織一些中小型的校內競賽活動。在各類電子競賽中,積極參加并按要求完成任務者可以獲得相應學分;在全省及全國電子設計大賽中獲得名次的,要給予物質和精神獎勵并記錄相應學分。
3.開展專題學術講座
學校要定期為學生開展學術講座。可由本校高學歷、高職稱的人員舉辦講座,也可以邀請外校的知名學者、教授來學校舉行專業學術講座。講座內容涉及到電子、信息、通信、計算機等最前沿的理論與應用技術,使學生更加深入地了解信息與通信技術的最新發展動態。
4.畢業綜合技能測試
在畢業前夕,要求每個學生參加畢業綜合技能測試并獲得相應學分。內容涉及常見電子元器件的識別與使用、儀器儀表的使用、通信電子線路設計、移動通信、程控交換、光纖通信、通信系統仿真、計算機網絡、數字信號處理、數字圖像處理、dsp開發設計、程序開發等,幾乎涵蓋了大學四年期間所學的所有專業基礎課和專業課。這樣做的目的是為了在學生即將畢業走向工作崗位之際,對學生進行一次全面的專業知識與動手能力的考查,使學生更好地適應將來的工作崗位。此外,發表學術論文、協助教師進行科研項目研究、參加暑期“三下鄉”社會實踐、參加各類專業資格考試的學生也應獲得相應的學分。
五、突出畢業設計
畢業設計是大學本科生在校期間一次系統、全面和綜合性的實踐教學環節。它既是對學生在校期間所學知識和技能的復習、鞏固和提高,又是將所學基礎知識、專業知識和相關知識綜合運用并解決實際問題的一次實踐,是培養學生獨立分析和解決實際問題能力的一個重要過程,對培養學生的工程實踐能力具有重要意義。因此,畢業設計的選題應盡可能結合生產、科研、實驗室建設、教學建設等任務,要有一定的先進性和實用性,目的在于強化學生的專業基礎知識,增強學生的專業應用能力。畢業設計選題應力求有益于學生綜合運用多學科的理論知識和技能,以培養學生的綜合能力、自學能力、鉆研探索能力和創新能力等。
畢業設計的課題類型主要有理論研究型、應用型和工程設計型三類。理論研究型畢業設計屬于分析仿真研究范疇,其領域包括現代通信、信息技術、電子技術、電子商務等新技術所涉及的最新理論、系統設備部件設計方面的研究、數學模型的建立以及軟件仿真與技術分析等。應用型課題包括軟件開發型和硬件開發型。軟件開發型畢業設計項目屬軟件技術范疇,其領域包括通信技術、信息技術、電子商務、數據庫等所涉及的應用軟件及系統軟件、協議、信令、網站、cai課件的開發等;硬件開發型畢業設計項目屬電路設計開發范疇,其領域包括實現數據、語音、圖像等業務所涉及的信號處理、傳輸等技術所應用的電路部分、設備部件、控制電路和實驗板開發等。工程設計型畢業設計項目屬系統方案設計范疇,其領域包括數據、語音、圖像等業務的傳輸網絡設計和優化、各種通信方式的組網技術、電子商務系統的構建與組織等。
六、多渠道加強師資隊伍建設
【關鍵詞】信息技術 電工電子 教學
【中圖分類號】G71 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089(2013)12-0130-02
運用信息技術輔助職業學校課堂教學,提高課堂的教學效率,已經成為現代職業教育的一種有效輔助手段。電工電子課程的內容比較抽象,我們職業學校的學生比較難以理解,而信息技術可以將抽象的教學內容形象化,并且能從幾個不同的方面向學生傳遞教育信息,在某種程度上彌補了以往傳統教學的不足。職業學校注重培養學生的職業操作能力,但職業能力離不開理論基礎知識的支持,憑學生原有的理論知識和理解能力,如果只通過傳統的聽課模式就要求他們理解那些比較復雜的專業知識,困難比較大。這就要求我們老師從提高課堂教學效率和學生的學習熱情出發,將傳統的教學方法和信息技術融合起來。信息技術環境下的教學資源豐富、教學情境生動形象,它彌補了傳統教學的枯燥與乏味,提高了學生的學習興趣和熱情,有利于培養學生主動探索和創新的能力,大大提高了課堂的有效性。
一、電工電子課程中運用信息技術的優勢
1.增強興趣,提高教學質量
電工電子課程概念多,公式比較繁雜,各單元之間相對比較獨立,在傳統的教學方式下,老師在黑板前講,學生坐在下面聽,這種傳統教學模式已經很難提高學生的學習興趣,對于職業學校的多數學生來講,特別是那些枯燥的專業理論,他們根本提不起興趣,更別說認真聽講,致使課堂的學習效率很低,而信息技術可用生動的畫面、動聽的聲音來展現書本上教學的內容,可以加強教學的形象和生動性,激發學生產生濃厚的學習興趣,使他們產生強烈的求知欲。優秀的多媒體教學課件可以大大提高學生的興趣,改善教學效率,使原本比較枯燥的教學過程變得有趣生動。
2.運用動畫,解決教學難點
電工電子課程中有好多理論概念和基本原理比較抽象,在傳統的教學方法下學生難以掌握和理解,而運用信息技術則可以有效的解決這些問題。比如講解三極管放大電路時,教學的難點是電流如何分配及放大作用原理,在學習這些內容時好多學生感覺難以理解,老師講好幾遍,學生還不一定明白其中的原因。用模擬動畫則能比較好的解決這一問題,當學生看到老師制作的模擬動畫,模擬電流在三極管的輸入回路中以很小的電流量慢慢流動,而在輸出回路里卻形成了很大電流量,電流量的比例和電流流動的方向給學生留下了深刻的印象,那時我們再講解電流分配和放大問題就會比較容易。又如講授基爾霍夫定律的時候,可以運用多媒體課件,用圖片和動畫的形式來演示各條支路的電流,用不同的顏色箭頭分別區別流入和流出的電流,這樣的話學生對基爾霍夫電流定律內容就一目了然,從而比較容易的理解該定律。在課堂上靈活運用信息技術,可使學生從更簡單的角度去理解那些枯燥難懂的專業理論,提高課堂教學效果。
3.放大細節,提高教學效率
在電工電子教學中,有一門職業學校學生必修的課――電子電工實訓。我們學校是讓學生組裝一個穩壓電源。現在的電子產品元件都比較小,為了讓學生掌握電子工藝的基本要求,要介紹那些微小的電子元件,如果采用傳統的教學方法則比較為難,因為東西太小,拿在手里后面的同學根本看不清。我們運用信息技術,把它們拍攝成照片,然后投影到大屏幕上,這樣學生觀察的效果就好了很多。我們安排學生邊看投影邊從散件中尋找正確的電子元器件,這樣就保證了每個同學都能按教學要求正確的識別電子元器件。電工電子實訓課要求很強的操作性,教學中大部分的內容,常常需要通過具體的操作演示才能達到教學上的要求,而且好多工藝的具體操作也很難用語言來表達清楚。比如實踐操作演示焊接、安裝和調試工藝的時候,由于操作的地方太小,一般只有老師前面的幾個學生能夠看清楚操作的細節,遠處的學生根本看不清,所以以往一個班的學生就必須要分好幾組,老師在每一組進行重復演示,工作量太大,而且效率也實在太低,現在我們把操作的過程拍攝成錄像投在大屏幕上給學生看,就很好的解決了這一問題。
4.虛擬仿真,增加實驗模式
在以往傳統教學模式中,教學手段比較落后,常常很難將理論與實踐恰當融合起來。而運用信息技術則可以實現虛擬實驗,借助相關的電子仿真軟件,學生可以在電腦上隨時重現實驗的過程。這樣不但可以節省一部分實驗經費,而且實驗不受時間、空間的限制。教師在運用多媒體仿真進行教學時,可以一邊講解基礎理論知識一邊演示具體實驗步驟,指導學生或者讓他們親自動手做仿真虛擬實驗。這樣學生在多媒體仿真課中,既學到了理論知識又掌握了部分實驗技能。以單管放大電路為例,這個實驗的目的是:掌握放大電路靜態工作點的測試;掌握放大器電壓增益的測試方法;學習怎樣測量放大器的輸入及輸出電阻;進一步掌握常用電子儀器設備的使用。通過這個基本放大電路的實驗,學生可以更好地去理解基本放大電路的原理與特性。實驗中,同學們需搭建電路,并同時選擇電子元件的參數,同時,還要通過修改電子元器件的參數,來分析放大電路的失真情況。另外,還要測量放大電路的電壓增益,并把參數和理論值進行比較。這些實驗現在可以利用電子仿真軟件在機房虛擬實驗室里完成,我們可以從電子仿真軟件的元件庫中取出需要的電子元器件和實驗儀器,搭建成一個“真實”的電路,而電子仿真儀器上的數據則可以直接用于實驗報告,獲得幾乎“真實”電路的理論分析。如果某個學生對某一實驗儀器不太了解,還可以直接點擊仿真軟件的幫助說明,查看有關儀器的使用方法。
5.活躍氣氛,鞏固教學內容
在電子電子教學中靈活運用信息技術,可把微觀抽象的事物通過宏觀的現象展示出來,把枯燥的理論知識變成靈活的知識體系,這樣不僅可以活躍課堂氣氛,學生也更易于接受知識。利用信息技術,收集或制作優秀的多媒體課件,可以改變老師講,學生聽的單向教學方式,使老師與學生的互動變得更符合教學規律,課堂氣氛也更活躍,最終增強學生理解復雜知識的能力,鞏固課堂教學內容,提高教學質量。
二、電工電子課堂利用信息技術進行教學需要注意的問題
1.不要太過依賴信息技術,忽視老師在教學過程中的主導地位
現代教學采用信息技術,在一定程度上可以提高課堂教學效率,但信息技術畢竟只是教學過程中的一種輔助手段,作為老師,首先應該把握住自己在教學過程中的主導地位,課堂教學的效果在很大程度上還是取決于老師組織教學的個人能力及教學技巧。教師的面部表情、肢體語言、手勢、語氣等匯成了豐富的教授信息,對學生有很大的暗示、誘導作用,這些東西都是現代化的教學手段所無法替代的。教學的主導者是老師,不管多么先進的設備和手段都只能對教學活動起一個輔助的作用,所以在信息化教學的背景下,老師的主導作用不僅不應該被削弱,而且還應該得到不斷加強。
2.多媒體教學要與傳統的教學方式恰當結合
教學領域采用信息技術,提高了學生的學習興趣,而且同時也減輕了老師的壓力。現在多媒體投影基本上取代了傳統的標本、實物、掛圖等形式,現代的教學方式,提高了教學效率。但傳統的教學形式,師生間的情感溝通及互動等情況是現代多媒體技術所無法取代的,所以在日常教學過程中,要通過多媒體教學與傳統教學方式相結合的教學方法,在老師的引導下,活躍課堂氣氛,提高學生學習興趣,最終達到提高課堂教學質量的目的。
3.防止信息超量,留足學生理解與思考的時間
對于教學課程課件的制作及使用要根據學生對書本知識的掌握程度進行合理的取舍和搭配。首先,在課件的教學內容呈現方面,要善于抓住教學的重點、難點,通過活潑、生動的課件形式,言簡意賅的表達給學生,使學生能夠比較容易的理解;其次,要根據學生對書本知識的理解程度進行多媒體課件的優化教學,要留足夠的時間給學生理解思考和做筆記,盡量讓同學們能夠多動手,多動腦,并將課堂上學習到的電工電子課程知識運用到現實生活中。而不要純粹將多媒體投影代替黑板,把超量的教育信息直接強壓給學生,那樣的話效果只會適得其反。
總之,利用信息技術進行教學是實現電工電子教學過程優化的一種手段,有著重要的作用,它不僅能激發學生的學習興趣,有利于突破教學難點,而且運用仿真技術可在一定范圍內解決學校存在的教學設備相對緊張的問題,彌補實驗條件不足,擴充實驗內容,最終提高教學質量和效率,提升學生的專業素養,為培養優秀的技術人才打好基礎。
參考文獻:
關鍵詞:卓越計劃;實踐教學體系;通信工程;工程實踐;創新能力
中圖分類號:G642.423 文獻標識碼:A 文章編號:1007-0079(2014)11-0181-02
當前我國在高等工程教育人才培養數量上居世界前列,但教育創新、培養質量等指標仍與世界發達國家存在差距。對于高等工程教育質量,業界的共同反映是畢業生工程實踐能力較弱,崗位適應慢,缺乏團隊合作與創新精神。[1]
針對高等工程教育培養現狀,2010年6月國家啟動了“卓越工程師教育培養計劃”(以下簡稱“卓越計劃”),提出了高等工程教育的改革方向:[2]一是行業企業深度參與培養過程;二是學校按通用標準和行業標準培養工程人才;三是強化培養學生的工程能力和創新能力。從國家發展策略上可以看出,重視高等工程教育,提高工程人才培養質量是我國高等教育的重要工作,而其中的核心就是工程實踐,應當將培養學生的工程實踐能力貫穿于整個本科階段。
中北大學通信工程專業于2012年2月獲批成為第二批卓越工程師教育培養計劃高校學科專業(教高廳函[2012]7號),作為中北大學重點建設的優勢學科專業,在學科建設和本科教育方面積累了豐富的教學經驗,形成了自己的人才培養特色。但不可否認,在工程教育方面還有所欠缺,特別是在實踐教學方面還存在一些不足,限制了學生創新思維與實踐動手能力的培養。因此,將以此次“卓越工程師教育培養計劃”實施為契機,以實踐教學改革為工作核心,對適應“卓越計劃”要求下的實踐教學體系進行研究探索,改革和創新通信工程人才教育理念,培養一批工程技術應用能力強、能夠快速適應社會需求的高等工程技術人才。
一、高等本科院校實踐教學現狀分析
目前我國高等本科院校通信工程專業普遍存在“培養目標不太明確,重理論輕實踐”等問題。具體體現在以下幾個方面:[3-5]第一,相對于“卓越計劃”的培養目標,工程教育偏離工程實踐,實驗課程設置與工程實際脫節,教學過程重視理論知識學習,卻忽視了對學生實踐動手能力的培養,致使學生分析、解決實際工程問題的能力較差,創新意識薄弱。第二,實踐教學大綱陳舊,驗證型實驗內容較多,設計型實驗與多學科知識綜合性實驗相對較少,各類實習環節相對固定,留給學生的動手與思考空間有限,無法有效調動學生的積極性,難以適應卓越工程師對工程創新人才培養的要求。同時,由于對實驗教學的重要性認識不足,學生存在不動腦思考、僅是按實驗步驟機械進行、抄襲實驗報告等現象,實驗效果不理想。第三,由于高等學校與企業之間沒有國家層面的學生實習制度的規范與保障,也沒有相關的鼓勵政策,使得生產實習、畢業實習等重要實踐環節流于形式。第四,畢業設計環節效果較差。由于指導教師缺少工程經歷以及學習設計場所和投入經費的不足,選題受到諸多限制,并且大多與工程實際聯系不夠緊密。同時,由于復習考研、各類資格考試、找工作等原因,很多學生無法投入足夠精力完成畢業論文,論文質量較差。
因此,如何解決上述問題,將對學生工程實踐能力的培養造成巨大影響。本文將以中北大學通信工程專業為對象,研究探索適合于通信工程“卓越工程師”人才培養的專業實驗教學體系。
二、“卓越計劃”模式下通信工程實驗教學體系的探索
1.建立適應“卓越計劃”要求的實驗教學體系
實驗教學體系的構建要為學生創新意識、工程能力的培養提供保障。根據“卓越計劃”工程應用型人才的培養要求,結合專業實際,將實踐能力培養劃分為三個層次:基本技能層、綜合應用能力層、工程實踐與創新能力層。
(1)基本技能層。該階段主要是培養學生扎實的專業基礎知識以及學生對各種電子儀器與性能參數的測量方法和實驗技能。主要包括以下兩個方面:一是大學物理、工程制圖、電路分析、數模電子技術、程序設計語言C++、MATLAB基礎、單片機原理與應用、專有集成電路設計、嵌入式系統設計等通識教育與專業基礎課程實驗;二是認知實習、專業發展科普講座、電子工藝實習等。
(2)綜合應用能力層。主要為專業實驗、課程設計與專業綜合實驗,目的是強化學生的系統思維方法和提高學生的綜合設計應用能力。主要包括以下四個方面:一是信號與系統、通信原理、電磁場與微波、高頻電子線路、計算機通信網、現代交換技術、光纖通信、移動通信等;二是電子線路與系統設計、軟件設計實踐、通信系統仿真及大型實驗、VHDL項目設計、嵌入式系統項目設計等;三是專業綜合實踐周;四是計算機通信網技術工程實訓、程控、傳輸通信綜合技術工程實訓。
(3)工程實踐與創新能力層。主要培養學生的創新思維、工程實踐能力、團隊協作意識等。主要包括以下兩個方面:一是課外科技創新活動(大學生電子設計競賽、“挑戰杯”課外科技作品競賽、物聯網創新應用設計大賽等);二是“3+1”培養模式的實施(包括頂崗實習、產品研發項目訓練等)。
按照上述三個層次,實踐教學由簡單到復雜,能力培養由弱到強的方式實施,同時圍繞工程教育理念,進一步突出“卓越工程師”人才培養特色。融傳授知識、培養能力和提高素質為一體;融人文精神、工程素養和創新能力培養為一體;融教學、科研和生產實踐為一體。
2.更新實驗課程內容,改革實踐教學方法,培養學生的工程實踐能力和創新精神
在實驗課程內容上,融入工程教育理念,以培養學生的工程實踐能力與創新意識為核心,結合現有實驗教學平臺,更新實驗教學內容與訓練重點,增加綜合性、設計性、創新性實踐動手環節;同時,加大實驗室的開放力度,使學生結合自己興趣自主選題實驗,全面優化提升學生的實踐動手能力。
在實踐教學方法上,改變傳統的“知識灌輸型”教學模式,引入先進的教學手段(如多媒體教學、動畫設計等),增加互動環節,提高授課的感染力;同時,采取必修實驗與選修實驗相結合的操作模式,減少必修實驗,增加選作實驗的綜合性與工程性,并逐步向創新型的實驗教學模式轉變;此外,積極吸引學生參與教師的科研項目,在科研項目中提煉轉化實驗內容,增加實驗的應用性與學生參與的積極性。總之,要以工程教育理念為主線,以學生興趣為動力,通過多種實踐教學手段,充分發揮學生的主觀能動性,全面提高學生的工程實踐能力與創新能力。
3.整合校內實踐資源,加強校企合作,逐步完善校內外實習基地建設
在校內實習基地建設上,通過整合校內實踐資源,充分發揮校內現有實踐實訓場所的作用,可以實現優質資源共享,促進專業的建設和發展。中北大學通信工程專業的校內實習基地建設以國家級電工電子實驗教學示范中心、工程訓練中心為支撐,不斷完善工程實踐訓練內容,加大工程訓練與企業的結合力度,逐步形成了多層次、分階段、模塊化的工程訓練模式,實現了將工程訓練貫穿于整個培養過程中。同時,校內實習基地由專職教師負責管理,實施全天12小時開放管理模式,學生可以根據自己的興趣和時間網上預約實習,以此提高學生主動實習鍛煉的積極性,為培養學生的實踐動手能力提供了保障。
在校外實習基地建設上,多方拓展渠道與企業建立合作關系,形成了一批產學實踐基地,并與企業技術專家共同組建了產學合作教育領導小組,吸引了產業資深技術人員全面參與實踐教學人才培養模式改革工作。采取的措施包括以下幾個方面:一是設立新生校內本科生“導師制”,從入學開始就對學生開展學業規劃和指導,根據學生的興趣與專業培養目標合理制定實習訓練計劃,指導學生開展工程科研訓練;二是為每位學生配備校內與校外導師,對學生全程跟蹤與學業規劃,形成“雙導師”制,依托實習基地現有條件開展畢業實習和畢業設計等工作;三是充分利用校友、科研合作單位等多種資源,積極走出去與知名通信企業進行合作洽談;四是組織學生定期進行實踐總結,開展技術交流,逐步培養學生的工程實踐能力。
此外,在應對“生產實習時間過短,企業不愿接納,學生實習流于形式”等問題上,也進行了深入研究,認為通過一系列行之有效的措施可以改善上述情況。首先,教育部已經聯合多個有關部門研究制訂了實習安全與保險政策、聯合培養企業的財稅政策等,提高了企業參與“卓越計劃”的積極性。[6]在國家政策不斷完善下,校方層面應該出臺關于“卓越計劃”下的校企合作相關激勵與保障政策,包括成立專門的“卓越計劃”領導工作小組,制訂校內教師參與卓越計劃的職稱評定與績效考核激勵政策,并積極聘請經驗豐富的工程師作為校外指導教師,提供教學、實踐、科研場所和設備以及可能的參與實踐的機會,安排好學生在企業的學習生活、實踐場所,并提供充足的安全和勞動保護等。[7,8]其次,學生在實習之前應做好準備工作,根據實習計劃認真查閱相關資料,打下扎實的理論基礎,以保證實習效果。最后,為解決企業無法接納大量學生現場實習的實際情況,可以采用集中學習、分散跟崗的模式。“集中學習”主要是指集中培訓與實習相關的理論知識和生產流程、操作注意事項等共性內容。“分散跟崗”主要是指將實習學生分成多個小組,每組配備1~2名企業技術人員,這樣可以保證實習質量。
4.優化課程設計、畢業設計等綜合實踐環節,提高培養質量
課程設計、畢業設計要融入CDIO(構思―設計―實施―運行)工程教育理念,[9]讓學生經歷產品研發的全過程,從產品需求分析、方案論證到系統設計實現、運行測試等的全程參與可以使學生理論聯系實踐,掌握工程思維與研發手段,培養學生的綜合知識應用能力和解決工程實際問題的能力。在時間安排與組織管理上,可以通過在學期初布置設計任務、在學期中定期檢查與指導、在期末驗收互評的方式進行,給學生充足的時間認真審核設計方案與不斷完善系統功能,使學生深入體會整個設計過程,建立自信心,不斷發揮他們的潛能。同時,鼓勵學生自擬題目,通過多人共同參與的方式,鍛煉學生的創新思維與團隊協作能力。此外,將以實施“卓越計劃”為契機,遴選教師到企業工程鍛煉,形成一支“雙師型”的指導隊伍,與企業導師聯合培養學生。在選題方面,要選取學生在企業中參與完成的工程項目作為選題內容,讓學生能夠真正結合實際工程問題完成課程設計、畢業設計。[10]
5.積極開展學生課外創新實踐,培養學生的實踐創新能力
以提高學生的實踐創新能力和培養學生的綜合素質為目標,積極開展學生課外創新實踐活動,盡最大努力為廣大學生提供科技創新平臺。具體措施主要包括以下幾個方面:一是投入專項資金,成立學生電子通信技術實踐創新基地,配備相關儀器設備,由學生自主管理,為學生開展實踐創新活動提供了良好的場所。同時,建立學生課外科技成果陳列室,營造濃郁的實踐創新氛圍。二是借助學校相關政策對學生立項項目進行資助,設立學生科研基金,支持學生設計研發;配備一支指導經驗豐富、樂于奉獻的指導教師隊伍參與學生課外科技活動的指導工作。三是建立完整的學生科技創新組織管理辦法,并制訂《課外能力學分制度》、《科技標兵評選辦法》等制度和相關獎勵政策,定期舉辦電腦節、電子設計競賽等活動,并組織學生參加國內外舉辦的包括“挑戰杯”、全國大學生電子設計競賽等在內的各類科技競賽等。四是通過校企合作與教師科研項目開展大學生科技創新活動,吸引學生參與教師科研與校企合作項目,并在經費上予以保障,充分調動學生的積極性。五是鼓勵學生成立各種學生社團,如“科技創新協會”、“電子技術愛好者協會”、“Android軟件開發協會”等大學生創新組織,由教師及高年級會員定期培訓與技術交流,發揮學生的傳幫帶作用,更好地培養學生的團隊精神、創新精神,提高學生的綜合素質。
三、結束語
基于“卓越計劃”的通信工程專業實驗教學體系的科學構建,有利于培養學生的工程素質與實踐能力,激發學生的創新意識,進而提高通信工程技術型人才的培養質量。
本文對“卓越計劃”背景下的實驗教學體系科學構建、實踐教學方法改革、實習基地建設等方面的內容進行了積極探索實踐,相關方法措施在其他專業實施卓越計劃的過程中具有很好的指引作用和借鑒價值。總之,“卓越計劃”的有效實施是一個長期的過程,只有全體專業教師積極探索與思考,不斷實施教學改革與創新教育思路,才能全面完成“卓越計劃”提出的人才培養要求,提高我國工程技術人才的培養質量。
參考文獻:
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