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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篇電子技術課程設計論文,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。
中圖分類號:G642.0 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2015)51-0075-03
電子技術課程設計是一門集基本理論、工程設計于一體的專業基礎課程,是電子、信息類本科專業的基礎必修課程。該課程是對電路分析基礎、模擬電子技術、數字電子技術等前期課程所學內容的消化、鞏固、總結和提高。該課程的教學不僅要求學生掌握扎實的相關課程基本理論知識,更在于通過對學生進行綜合訓練,培養和提高學生在電子系統方面的工程設計能力、元器件裝配能力、綜合調試能力。同時,也為后續課程,如單片機系統課程設計、嵌入式系統課程設計及電子系統課程設計等實踐課程的開展打下良好的基礎,為學生今后從事相關專業技術工作提供了必要、專業的實踐技能。
一、電子技術課程設計教學的不足
根據過去幾年對電子技術課程教學情況的分析,結合相關企業對電子類人才的要求,我們認為該課程在教學設計上應從下面幾個問題上重點改革。
(一)課程內容與社會需求差距較大,設計題目偏少
電子技術課程主要由理論和實踐兩部分構成,其中實踐又分為實驗和課程設計。理論是基礎、實驗是深入、課程設計是提高,它們相輔相成構成這門課程完整的教學體系。針對課程設計,一般本科院校的教學方式較為保守,沿用傳統模式,忽視了相關行業、企業所采用的新技術、新軟件,不能與社會同步,學生走出校門口不能立即勝任崗位工作,而是需要通過進一步的崗前培訓才能滿足崗位對人才的需求。同時,設計題目和類型偏少,內容相對陳舊,學生可選擇的范圍也不大,導致部分學生對本門課程學習的積極性不高,也影響了本課程的教學效果。
(二)教學方法較為單一落后
本門課程的教學時間為32學時(合計不到一周的教學時間),時間較短,為了在較短的時間讓學生完成設計任務,教師總是詳細講解并指定相應的資料,將學生限制在指定的范圍和實驗元件內,不利于培養出具有競爭意識和創新能力。且在實驗講義中,編寫教師對設計題目的電路實現方案編寫得較細,學生可發揮的空間較小,導致部分學生不會自己獨立思考,直接采用設計提示電路,或者直接抄襲其他學生的設計方案,不能更好地調動學生獨立設計的積極性。
當前我們大部分老師都采用了多媒體授課,在教學過程中,教師過分地依賴電子課件,而忽略了其他的教學方法,如課堂演示、學生上臺實操等。在涉及電子設計軟件的操作時,學生需要實際動手訓練,邊聽邊做效果會更好。而用電子課件進行授課時,加快了課堂授課的節奏,學生對某些知識點來不及消化,教與學缺少良好互動,學生很難與老師保持同步,使得授課效果大打折扣。
(三)實踐缺乏工程化思想
在電子信息和儀器儀表領域從事電路設計基本上是以工程化的方式進行的,將一個工程分成若干個模塊,再由不同的項目團隊分頭完成。將現代電子領域里設計公司的理念融入課堂,讓學生以設計團隊為單位開展實訓,能夠使學生走出校門后更快地適應自己的崗位,但從目前大多數學校開設的課程來看,除了畢業設計會有幾個學生一起合作完成外,實驗、課程設計等幾乎都是學生獨立完成的,很多學生抱著應付的心態隨大流,沒有主動思考的意識,缺乏創新思維。大多數學生只是按照老師所給電路圖像搭積木一樣連線,不能真正弄懂電路的意圖,因此在未提供電路圖時往往束手無策。嚴重缺乏創新思維,使得學生在走出校門后不能從事完整的工程設計,面對很多簡單的項目也會缺乏信心,無法在已有的崗位基礎上實現更高的突破。
(四)成績評定體系不夠完善
目前的考核制度,雖然提升了平時成績所占比例,但仍然是應試教育模式。在成績評定時,往往根據調試結果以及撰寫的設計報告給出成績,學生在設計、制作、調試過程中遇到的問題以及解決方案等具體實施過程沒有體現出來,評定的標準不能具體量化,不能很好地反應學生在本門課程中的收獲和真實水平。
二、電子技術課程設計教學的改革
(一)結合專業的社會行業需求,豐富設計題目
設置合適的設計題目是提高電子技術課程設計教學效果的關鍵。隨著電子技術的迅速發展,新器件不斷涌現,將其與課程教學緊緊結合,才能跟上時代的步伐。因此,課程設計教學改革的第一步就是結合專業的社會行業需求,根據學生的實際情況,提供足夠的課程設計選題,同時保證設計課題的內容具有綜合性、實用性、先進性。
首先,本設計課程為學生提供了72個設計題目(課題內容統計情況見表1),保證學生具有較大的選擇空間;每一個題目具有基本功能和擴展功能,從而滿足具有不同實踐能力的同學的要求。其次,大部分課題的設計要求盡量使用現有的能夠實現該設計的新器件,設計并完成的小電子系統實用性較強,具有相當的使用價值,可以作為電子系統課程設計和儀器儀表課程設計的基本模塊,也可以作為電子競賽和創新項目的單元電路。再次,設計題目新穎,能激發學生的設計調試興趣;大部分課題的設計內容與專業密切結合,從而增強學生的學習積極性。最后,每個設計題目都能夠盡量訓練前期課程中的相關知識點,比如:鞏固電路分析基礎中的分壓電路、電容元件特性、變壓器工作原理等;模擬電子技術課程中的基本共射、共基放大電路、功率放大器、比較器電路、波形發生電路等;數字電路中各種邏輯門電路、顯示譯碼器、數據選擇/分配器、觸發器、寄存器、計數器、555電路和蜂鳴報警電路的應用等。教師在布置設計任務時,針對每個設計題目,以系統框圖形式給出2~3個總體設計參考方案,以高集成芯片為核心,由中規模集成電路構成各單元電路,然后組合出系統的設計方案。
課程設計除了提供5個類型72項常用的備選設計題目之外,還引入了與學科相關的科研項目的子課題作為課程設計題目,選拔一些優秀學生參與這部分課題的設計。同時結合每年的本科生創新項目,每年更新一些設計課題。以教學、科研及競賽項目為電子技術課程設計題目,為學生創造了研究性學習的機會,提高了其實踐技能。通過項目開發過程的工程磨煉,提高了學生的實踐技能,激發了學生的自主創新意識,對于學生工程素質的培養發揮了較大的作用。同時,學生參與教學科研活動,可以解決創新實踐活動開展中的一系列問題,促進了創新實踐活動的開展。
(二)豐富課題設計內容,合理安排教學進度
電子技術課程設計一般安排在大三上下學期進行分散教學。教學學時共32學時,每周3學時,共11周。教學進度和時間安排統計情況見表2。
本著培養學生獨立設計、創新實踐的理念,我們改變了傳統的“老師講,學生做”的方式,少講甚至不講理論知識,僅是提綱挈領地給學生指引一下他們設計所要查找資料的方向,在設計的過程中,學生遇到了實際問題再進行單獨答疑。
在組織方式上,參照電子競賽的方式進行,2名學生一組。每組學生可在指定的選題中任選一個設計題目,在11周內協力完成課程設計任務。學生在課程設計期間,不僅要共同討論設計課題和選擇設計方案,還必須落實自己具體的設計任務,以達到了解和熟悉整個設計課題全過程的目的。同時由于引入了競賽機制,不但可以增強學生的團隊精神,還能發掘他們創新的潛能。
在課程設計前期,課程設計的任課教師可提前兩周布置課程設計的教學任務,在這期間,完成學生的分組,兩人一組自愿組合,提供課程設計題目供學生自行選擇。學生選定題目后根據課題的設計要求和參數獨立查閱相關資料,完成電路的初步設計。
課程設計第一階段,完成方案設計。方案設計包括電路方框圖、詳細的電路原理圖、電路工作原理的說明和元器件清單。完成電路設計后,學生還要使用Multisim軟件完成對設計的電路進行仿真。通過軟件仿真可以發現設計中存在一些的問題,進一步改善設計方案。學生掌握了電子仿真軟件的使用方法,也為以后的課程學習打下基礎。實驗室將元件清單匯總,盡快完成元器件的準備工作。
課程設計第二階段,完成電路原理圖和PCB板繪制,并且完成PCB的制作。學生通過學習使用Protel軟件,熟悉了電路布局、布線、電路板的制作過程,增強了對電子系統工程設計過程的認識。
課程設計第三階段,完成元器件的焊接及整個系統的聯調,測試技術指標。學生在教師指導下較好地完成元器件的焊接。焊接過程由低到高,分模塊完成。確認安裝無誤后進行通電調試。在調試階段,采用由前至后的順序,從輸入端開始逐模塊調試。若存在故障,應該分模塊檢查,按照從大到小的范圍進行排查,最終找到故障的確切地點并加以解決。學生通過對電路的調試可加深對電路工作原理的認識,學會調試、檢查電路的方法。調試過程中教師要注重啟發學生,自己分析查找故障位置和原因,并獨立找到解決的方法。要求學生在測量完成技術指標后與理論結果進行分析比較,進一步了解電子電路學習過程中理論與實踐的區別。通過課程設計為學生提供鍛煉的平臺,提高了學生的理論與實踐能力。
課程設計第四階段,完成并提交設計報告。設計報告包括以下部分:①系統方案論證;②各單元電路詳細設計;③電路的仿真及仿真結果;④調試中出現的問題及解決方法;⑤系統測試結果;⑥心得體會。設計報告是對課程設計全過程的總結,學生要嚴格按規定的格式進行書寫。設計報告的撰寫可提高學生的表達、論證能力、科技寫作能力等基本素質,為后續課程設計報告及畢業論文的撰寫打下基礎。
(三)改進教學方法,提高課程教學效果
在電子技術課程設計中,利用視頻、圖片等多媒體手段展示相關內容,可以激發學生對所選課題的興趣。利用教學網站,提供一些跟學生課程設計題目相關的資料,學生可以隨時進行查閱。同時加大實驗室開放力度,課程設計的時間不局限于課堂。實行開放式管理模式,時間開放和資源開放。學生可以根據需要通過網上自由預約的形式,課余時間自行到實驗室進行課程設計,實驗室提供自主學習環境。由于帶著任務,學生雖然沒有教師時刻管理也會很自覺地進行學習。同時由于帶著問題去學習,學習的效率也更高,而且這樣也可以更節省實驗室的教學資源。采用這種形式,增加了學生的實驗時間,增強了學生進度安排的靈活性,有助于學生自主設計能力、工程能力、創新能力的培養。
(四)完善成績評定體系
驗收考核環節采取硬件實現情況、軟件調試情況及考核答辯的方式。相同題目之間的小組,根據所完成項目的性能、指標及完成速度進行評定。
從電子技術課程設計這門課程的設置目的出發建立成績評定體系(見表3):①方案設計的合理性、科學性,電路設計的正確性;②對Multisim、Protel等電路設計、仿真軟件的熟練掌握程度、制作效果;③元件安裝、焊接的工藝質量;④電路調試、故障排除、結果分析及回答問題的情況;⑤課程設計報告撰寫。
在進行成績評定時,注重調試效果正確的同時,應強調整個設計實施的整體情況,若部分同學的設計電路調試結果不盡如人意,只要學生能找出其中的原因,并提出相應的方法進行改進,仍可獲得不錯的成績。另外,注重學生是否已掌握設計方法、制作工藝、儀器使用、調試方法、論文撰寫等不同的環節,即使同組同學根據不同的表現也可給出不同的成績。
三、結束語
電子技術課程設計是學生進行的第一個專業基礎課程的課程設計。在課程改革中突出了學生創新意識及工程素質的養成,體現了“內容綜合、面向工程”的特征,促進了電子技術創新教育體系的不斷完善和可持續發展。通過本門課程的教學改革,豐富設計題目,且與實際聯系,調動了學生的學習熱情,培養了學生對設計性實驗的興趣。由于合理安排教學環節,學生經過自主查找資料和小組討論,完成電路方框圖、電路原理圖、電路布線圖的設計;完成對電路系統進行安裝、焊接、調試、檢查解除故障、測試參數;掌握了相關軟件的應用。充分發揮了學生的主動性和創造性,提高了分析和解決電子電路中各種問題的能力。較為完善的課程成績評價體系也較好地保證了課程設計的教學質量。通過后續的課程學習,學生的綜合設計能力不斷提高。
參考文獻:
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關鍵詞:數字電子技術;產學研用;創新能力;工程實踐能力
作者簡介:周來秀(1969-),女,湖南益陽人,湖南城市學院通信與電子工程學院,副教授;蔣練軍(1966-),男,湖南安化人,湖南城市學院通信與電子工程學院,教授。(湖南 益陽 413000)
基金項目:本文系2011年湖南城市學院教學改革研究項目的研究成果。
中圖分類號:G642.0 文獻標識碼:A 文章編號:1007-0079(2013)30-0132-02
數字電子技術是電類工科的專業基礎課程,對學生后續專業課程的學習有直接的決定性作用,在歷屆電子競賽中也少不了數字電子技術的基礎知識。該課程不僅具有自身的理論知識體系,同時也是一門實踐性很強的課程。[1]
根據湖南城市學院“立足行業,面向基層,強化實踐,突出城市主題,‘產學研用’結合,培養為城市和區域經濟社會發展服務的應用型高級專門人才”的辦學特色,學院壓縮了該課程的理論課時。但考慮到該課程的重要性,有必要探索新的教學方法,使學生能在較少的課時里大幅度提高學習效率。要達到這一目標,最有效的方法是提高學生學習該課程的興趣,變被動學習為主動學習。為此,教學組必須對傳統教學模式進行必要的改革,將數字電子技術課程的理論教學、實驗教學和課程設計統籌安排,在理論教學過程中穿插實驗教學、理論指導實驗,實驗鞏固理論,進而在課程設計階段實現創新性設計。
一、面向“產學研用”,改革理論教學
1.明確知識目標,學習價值清晰
教師在理論授課時主要運用項目教學法[2]和Multisim結合的教學模式,[1]且明確每堂課的知識點中哪些內容在設計實用電路時將要運用,在具體電子系統中又將完成何種功能等,讓學生認識到本課程確實學有所用。譬如計數器是用得最多的一種時序邏輯器件,主要功能有計數、分頻、定時控制、產生節拍脈沖和脈沖序列、數字運算等。在講授計數器內容時,其功能的應用可以舉大家熟悉的產品,如交通燈控制器的綠燈時間、紅燈時間及黃燈時間的控制就用到了計數器的定時控制功能。又如數字鐘的核心器件是計數器,其時、分、秒的累加及轉換就用到了計數器的計數功能;其秒脈沖是石英晶體振蕩器產生的高頻脈沖經計數器分頻后得到的,這里又用到了計數器的分頻功能。
2.激發學生熱情,學習高效可期
為了充分發揮學生的主觀能動性,在教學設計中必須安排一兩次讓學生上臺講授的機會,講授內容應是學生通過自學能夠講好的內容。如加法器內容可安排學生講授,因為加法運算在學計算機基礎時已學過,學生對這部分內容較為熟悉,只是沒有接觸具體電路。在具體操作之前可以先安排自學,然后請學生上講臺把加法器的特點、邏輯功能等講述清楚。嘗試這種方法布置任務后,學生課前課后都在討論自學內容,并且越主動的學生,其學習效果也越好。
另外,安排兩至三次以學生為主導的習題課。先布置幾個具有代表性和綜合性的作業,要求課后完成,課堂上請幾位學生上臺把解題思路告訴大家,這樣能檢驗作業是否真正經過自己的思考完成,也能發現完成過程中的知識缺陷。通過這種方式,學生學習的積極性大大提高了,多數學生希望能上臺講述解題思路。經過自學和習題研討,師生之間、生生之間必然形成積極互動的局面,學生的學習主動性得到極大提高,學習興趣得以充分激發,同時表達等方面的能力也提高了。
二、落實“產學研用”,強化實驗教學
1.針對實際運用,優化實驗內容
針對現有的實踐技能培養側重于理論驗證性實驗問題,在設計數字電子技術課程實驗時采用硬件和軟件結合的實驗模式,對于驗證性實驗選擇在Multisim平臺上完成原理電路及實驗內容的仿真。而對于較復雜的設計性、綜合性實驗,則要求學生利用Multisim設計出原理電路,仿真結果正確后再進行實驗。
2.設計實驗陷井,體會活學活用
在設計實驗項目時,有必要設計一些具有陷井特征的綜合性實驗,即根據設計原理設計出來的電路,在實驗時其功能卻實現不了的實驗。如在學完計數器內容后要求學生用雙時鐘十進制可逆計數器通過反饋清0的方法構造一個四進制加法計數器。因該計數器的清0端CR為高電平有效,且為異步清0,故要構造四進制加法計數,理論上在Q2端用一根導線與CR直接相聯就可以了。實驗時用芯片74LS192的學生實驗成功,而用芯片CC40192的學生實驗失敗。原因是反饋清0信號停留的時間太短,芯片中的觸發器在動作時間上存在微小差別,使得動作慢的還沒來得及清0,CR端上的清0信號就消失了。學生首先懷疑任意進制計數器構造方法的可行性,根本沒聯想到上理論課時提到的異步清0信號為什么要鎖存,經過提示后,利用與非門二次取非來延長清0信號停留時間,最終解決了問題。又如同樣用雙時鐘十進制可逆計數器,通過反饋置數的方法構造一個初態為8的五進制減法計數器。學生設計的電路如圖1所示,從圖中可看出,計數器減到7(0111)時,在置數端會馬上得到一個置數信號0,由于CC40192是異步置數,因此不會顯示7,學生觀察到的實驗現象是輸出一直顯示8。為什么減不下去了呢?筆者要求學生畫出狀態轉換圖,并觀察譯碼狀態3(0011)的特點及8以后的數的特點,發現7(0111)和譯碼狀態0011后兩位相同,而學生在設計電路時只注意了譯碼狀態,通過提示,學生修改后的電路如圖2所示,最后成功實現了初態為8的五進制減法計數器功能。通過計數器這個實驗,學生更加深刻地體會到:在利用所學知識指導實踐時,應根據具體問題具體分析,活學活用,不能生搬硬套。
另外,在數電技術實驗教學中,排除故障是提高學生分析、解決實際問題能力的最有效途徑。[3]在學生實驗過程中,可能會出現這樣或那樣的故障,有些是設備或元器件的問題,有些是人為因素。當學生實驗出現故障時,指導老師應啟發學生思維,讓學生自己發現故障原因并排除故障。
三、貫徹“產學研用”,創新課程設計
經過系統的理論學習和實驗之后,學生的理論水平和動手能力提高了,為進一步培養綜合能力和創新能力打下了基礎。于是,在結課之后再集中兩周時間進行數字電子技術課程設計,以“產學研用”結合的形式完成該課程最后的學習環節。具體流程:第一周在學校完成,主要是確定設計方案和Multisim仿真,要求仿真結果符合設計要求。第二周在產學研實習基地制作實物。課程設計時將學生按20人一組分組,每組指派一個老師全程指導,指導老師為負責組的學生每人提供一個設計項目,每個項目都有設計要求和指標。項目一般來自生產實際和生活,是大家熟悉的產品。學生選題后,可拓展設計內容,也可以選自己更有興趣的題目,但一般必須每人一個題目,或者相同題目有不同實現方法。另外,課程設計期間,要求不同組的學生在不同實驗室上機查資料及仿真,指導老師則跟蹤在相應實驗室。
1.基于Multsim的電路設計過程
學生選題后,老師要引導學生查閱文獻資料,并要求學生在四天之內確定設計方案。在設計過程中遇到問題時可與同學和老師討論。在課程設計過程中,學生由于設計經驗不足,一次性成功概率不高,因而可能經歷反復修改電路的情況。如果按照傳統的電路設計方法,項目原理電路一畫出來就進行實物的制作,可能出現這種情況:做好實物后驗證時卻發現電路有錯,最后只得修改設計,然后又重新制作。這樣不僅容易損壞元器件,浪費資源,還會耽誤許多時間。且課程設計時學生多,會用到很多芯片,讓學生都在實驗室完成電路的設計制作與驗證不現實,因學院一般可做實物的實驗室有限,而能上機的實驗室較多。如果借助Multisim軟件(因EDA課程是下學期開課,此次課程設計不用EDA輔助設計)對設計電路先仿真,發現有錯時可輕而易舉地修改電路,也不需用實物,因而可節約硬件資源,縮短設計時間,提高效率。因此,課程設計過程中,方案初步確定后先用Multisim軟件搭建電路,然后針對每一條設計要求和指標進行仿真,如仿真結果不正確,就在Multisim平臺上修改電路。
2.制作實物及上交材料
設計電路經Multisim仿真無誤后,組織學生去實習基地制作實物。在實習基地主要學習制板、練習焊接以及調試,直到實驗結果正確。實物做好后,緊接著寫課程設計報告,并于第二周星期五時學生上交課程設計材料:實物及課程設計報告。實物驗收時,學生應根據設計任務要求和指標進行實驗。課程設計報告則按照工科論文格式書寫,要求有電路原理框圖、單元電路設計及工作原理介紹、總電路及工作原理介紹、仿真(或實驗)結果與分析、總結及參考文獻等。
四、結論
在數字電子技術課程教學過程中,為找到一種適合培養為城市和區域經濟社會發展服務的應用型高級專門人才的教學方法,以“產學研用”為指導,以提高學生學習興趣、激發學生主動學習的欲望、提高學生工程實踐和創新能力為目標,最終達到提高教學質量和應用水平的目的,對該課程理論、實驗、課程設計等環節進行教學改革,取得了良好的教學效果,并為后續專業課程的學習、畢業論文的撰寫和科研開發奠定了基礎。
參考文獻:
[1]周來秀,蔣練軍.項目與Multisim結合,探索數字電子教學新模式[J].電腦知識與技術,2011,7(25):6288-6289.
【關鍵詞】Proteus 電子 虛擬實驗 EDA
一、引言
在電子技術理論和實驗教學中,經常需要設計出電路,并連接實物進行原理分析和驗證,在電子線路設計過程中,不僅需要考慮各種元器件的參數、性能、功耗、封裝等多種因素,而且在電路的實現過程中還需要經過大量多次的電路焊接、調試和實驗,費時費力,這種傳統的設計方法很難適應現代電子電路設計的規?;?、低成本、短周期的設計要求,當然,也不能很好的適應現代化電子技術的教學。隨著EDA(電子設計自動化)技術的發展,電子線路設計過程可以通過計算機軟件,搭建仿真實驗電路,靈活調整元件參數進行動態仿真,進而能顯著提高設計效率,降低成本,縮短設計周期。
Proteus是英國Lab Center Electronics公司出版的EDA工具軟件,它不僅具有其它EDA工具軟件的仿真功能,還能仿真單片機及器件??梢詮脑韴D布圖、代碼調試到單片機與電路協同仿真,一鍵切換到PCB設計,真正實現了從概念到產品的完整設計。不僅對科研開發,而且對于電子技術課程教學、學生實驗、課程設計、畢業論文設計、電子技能競賽等都提供便捷的輔助功能,對培養電子技術創新型復合人才提供了最便捷的實驗條件。
二、Proteus在電子技術虛擬實驗教學中的優勢
(一)Proteus軟件的資源豐富
1.Proteus可提供的仿真元器件資源:仿真數字和模擬、交流和直流等數千種元器件,有30多個元件庫。
2.Proteus可提供的仿真儀表資源 :示波器、邏輯分析儀、虛擬終端、SPI調試器、I2C調試器、信號發生器、模式發生器、交直流電壓表、交直流電流表。理論上同一種儀器可以在一個電路中隨意的調用。
3.除了現實存在的儀器外,Proteus還提供了一個圖形顯示功能,可以將線路上變化的信號,以圖形的方式實時地顯示出來,其作用與示波器相似,但功能更多。這些虛擬儀器儀表具有理想的參數指標,例如極高的輸入阻抗、極低的輸出阻抗。這些都盡可能減少了儀器對測量結果的影響。
4.Proteus可提供的調試手段 Proteus提供了比較豐富的測試信號用于電路的測試。這些測試信號包括模擬信號和數字信號。
(二)Proteus支持電路仿真
1.Proteus不僅可將許多單片機實例功能形象化,也可將許多單片機實例運行過程通過多媒體展示,這在相當程度上替代了傳統的單片機實驗教學的功能。
2.Proteus提供了實驗室無法相比的大量的元器件庫,提供了修改電路設計的靈活性、提供了實驗室在數量、質量上難以相比的虛擬儀器、儀表,因而也提供了培養學生實踐精神、創造精神的平臺。
(三)Proteus應用領域廣泛
Proteus軟件是一個巨大的教學、仿真、開發資源庫,不僅可以用于:模擬電路與數字電路、單片機、嵌入系統、微控制器系統的教學、實驗與考評,也可以用于真實的項目設計與產品開發過程。
三、Proteus在電子技術虛擬實驗教學中的應用案例分析
(一)Proteus在電路分析課程中應用案例
應用Proteus進行電路分析時,通過如下設置:點擊system――set Animation options――在對話框的Animation options 區域選擇show wire current with Arrows,即可以箭頭的方向表示電流的流向,幫助學生理解。同時,可以將電流表、電壓表、功率表等連接到電路中,對電路參數進行測試,快速得到仿真結果。
(二)Proteus在數字、模擬電子技術課程中應用案例
應用Proteus還可以進行數字、模擬電路的仿真分析,例如用譯碼器74LS138搭建的仿真電路,當控制信號E1接電源,E2、E3接地時,通過單刀雙擲開關選擇ABC三個輸入端子的不同組合,即可在八路輸出端子產生相對應的譯碼輸出,控制相應的發光二極管點亮。將抽象的高低電平用發光二極管和單刀雙擲開關形象的表示出來,從而更好地幫助學生理解數字邏輯器件74LS138的譯碼功能,同時也使枯燥的理論內容變得生動形象。
(三)Proteus在單片機技術課程中應用案例
單片機技術作為電子專業課程,一直以來都是學生們反映較難理解的課程,因為其內容綜合性強、實踐性強、且比較抽象。單片機課程的實踐教學以往多采用驗證性實驗,學生按照實驗指導書,將所需的器件在單片機實驗箱上進行連線,下載程序并調試。但是這種方法必須在實驗室內依托硬件完成,對實驗室的設備數量要求較高,且對于一些綜合性實驗,需要較多的元器件支撐。為了提高實踐教學效率、改善教學效果、降低教學成本,在單片機理論、實踐教學過程中引入Proteus軟件。例如在矩陣按鍵控制實驗中,就只需將元器件從元器件庫中拖放到圖紙上,按照電路圖將元件連接,再將keil編譯好的程序下載到單片機中,按下play鍵即可進行仿真。需要修改電路只需在圖紙上進行,快捷方便。
四、結語
在電子技術課程教學中,利用仿真軟件將理論教學、實驗和課程設計有機結合,提高了電子技術課程的教學效果,開發了學生自主學習的潛在能力,激發了學生的學習興趣和創新意識,開拓了學生的視野,增強了學生綜合運用知識的能力和實際動手能力,為后續高頻電路、單片機等專業課程的學習以及參加電子設計競賽等奠定了夯實的基礎。
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[3]周靈彬.單片機系統的proteus設計與仿真[m].北京:電子工業出版社,2007.
根據項目研究內容和“任務驅動、項目導向”工程素質培養模式[5-9]的實踐探索目標進行了有計劃、有步驟的研究活動。派專人深入相關企業、院校,廣泛調研,認真分析,確定電子信息類各專業工程素質要求;咨詢企業專家、高教專家,確定實踐教學課程體系構架;按工程素質要求修改各專業實踐教學課程體系;修(制)訂實踐教學計劃;項目組教學組織形式和項目編制的合理性和適用性進行審定并付諸實踐。具體研究過程與活動如下圖1。
(一)工作過程分析深入相關企業、院校,廣泛調研,認真分析,確定電子信息類專業職業素質要求。利用2011級學生見習之機,走向專業對應的工作崗位——陜西黃河機械廠、達內軟件公司、富士達等企業通過現場觀摩、交談、及管理人員報告,對崗位工作任務進行分析,歸納出行動領域的綜合能力要求:(1)專業技能方面需要具備:應用相關材料、設備、工具、過程或產品的思維能力和工作能力;車間和實驗室實踐的知識和思維能力;與工程相關的背景知識,即經營與管理,技術的應用和開發等;有從技術文獻獲得信息,并加以應用的能力;有應用合適的實踐規范和工業標準的能力;具有工程過程管理原理的思維能力;知曉質量問題及其在持續改進中的應用。(2)自我情感調節與職業態度方面應具有:樂觀、自信、勇氣、感恩、欣賞等正確的非智力情緒。
(二)教學過程分析根據認知規律和專業的培養目標以及分層分級分類訓練的原則,為培養學生的基本實踐能力與操作技能、專業技術應用能力與專業技能、綜合實踐能力與綜合技能,設計、建立了與本專業培養目標相適應的、循序漸進的實踐課程教學體系,結合我校特點形成“課程實驗注重知識點、課程設計連點成線、綜合設計跨課成面”的實踐教學體系。將電子信息工程和通信工程的教學計劃作了相應的調整和補充,把工業見習感性認識的實踐環節由第五學期提前到第三學期、增加了金工實習環節;在原有課程實驗的基礎上,重新布局、規劃了接近實際應用的課程設計和綜合設計實踐教學項目40余項。結合我校電子信息類實驗條件并充分考慮課時的限制和學生基礎差異,使這些項目具有相對的穩定性和可更新的特點。完成了從行動領域素質要求到學習領域中學習任務(項目載體)的轉換。使實踐教學體系更完備、更科學、更有利于學生技術應用能力的培養和適用性、競爭力的提高。
(三)教學實踐研究與教學模式形成通過“走出去、請進來”的方式進行廣泛的學習與交流。曾于2013分別參加了清華大學電工電子技術實訓中心組織的“FPGA骨干教師考查培訓班”、教育部“高校電子電氣課程教學系列報告會”、“西北地區電子技術與線路課程教學改革研討會”。于2014年參加了陜西省教育廳組織的“高等學校MOOCS時代的教學創新與改革報告會”、“視頻公開課研討會”;走訪參觀了西安交通大學信息工程學院和培華學院;2014年8月承辦了“西北地區電子技術與線路課程教學改革研討會”。通過廣泛的學習與交流,對兄弟院校的經驗進行了適切性取舍,形成了具有自身特點的教學模式。
二、“任務驅動、項目導向”工程素質培養模式的內涵
1.創設項目式教學情境。強調教學內容和素材盡可能來自實際應用需求,創造工程實際環境,將項目論證、組織實施、階段任務落實、產品性能測試分析、技術報告撰寫等項目完成的整個過程貫穿于教學過程中,讓學生身臨其境地參與工程實踐項目。2.采用答辯式的項目方案論證和設計成果驗收。突出了教學工程中學生的主體地位和教師的主導作用。針對項目任務要求,以答辯方式組織課堂,讓每個學生拿出自己設計方案進行單個方案匯報,然后又師生集體評議——即由設計學生對自己設計方案向全班匯報,老師和其他同學就相關問題進行提問、再由匯報者做出解答。要求同學們不但知己而且知彼,使每個學生了解多個項目的實現思路,明確每一個項目多種實現途徑。從不同角度對各組選定題目的內容獲得更全面、更具體、更深入的理解和認識,力求收到舉一反三的教學效果。設計成果驗收環節中也采用了邊演示、邊解說、邊提問、邊解答,設計結果優劣一目了然,成果驗收環節的成績由師生共同評出等次。通過這種形式互動教學促使學生不斷地思考,提高他們發現問題、解決問題能力。同時,對考查課成績的形成融入民主成分[6],增加了透明度和說服力。3.階段任務完成情況的驗收檢查。通過下達項目工作任務讓學生明確要去做什么,做到什么程度,完成工作任務需要哪些知識和技能,怎樣去查找有關的資料,怎樣去制定項目實施計劃之后,指導小組長根據同學的特長進行項目任務分工。在分工協作基礎上,限定功能設計、電路設計、PCB板的制作、焊接組裝、電路調試、電路作品展示等階段任務完成的時限。一方面,督促學生的學習進度,另一方面對階段性學習任務的完成情況作出評判,作為最終考查成績合成的依據。在教學方法上實施“教、學、做”合一原則,以項目驅動法組織教學,注重實踐性教學,所有課程設計和綜合實訓內容完全產品化。4.課程體系建設重點放在“兩個核心專業能力課、一個優質核心課程”上。以“重點打造核心專業能力,重點建設優質核心課程”為目標,圍繞核心專業能力培養,開發“電子技術課程設計”與“電路綜合設計”兩門項目教學型課程構建了專業優質核心課程體系,申請獲批“模擬電子技術”省級網絡精品資源共享課程一項。充分利用現代教育技術,實現教育信息上網、專業資源共享。5.凝聚了各有側重設計專長的中、青年教師投身于實踐教學。用項目經費資助了具有實踐教學熱情的教師外出研討交流、發表教學研究論文、有組織地指導青年教師提高教學技能,初步形成一支項目式教學師資團隊,其中,3人已獲得“雙師證”。
三、教學模式應用效果
新模式在電子信息工程和通信工程兩個專業的09、10、11、12級中10個教學班的“電子技術課程設計”、“電路綜合設計”試行推廣,成效較為明顯。收回設計作品100多件,部分獲得實用新型專利?;陧椖渴浇虒W,組織我院學生參加全國大學生電子設計競賽、“未來伙伴杯”中國智能機器人大賽、全國大學生工程訓練綜合能力競賽、延安市大學生科技創新創意大賽等賽事,獲獎60余人次,顯性受益學生達50余人。特別是在“2014年TI杯電子設計競賽”中,我校學生獲得陜西賽區二等獎兩項、三等獎一項,打破了我校電子設計競賽最好成績——二等獎一項的記錄。
四、總結
關鍵詞:研究性教學;電子技術;創新能力
中圖分類號:G647 文獻標識碼:A 文章編號:1007-0079(2014)33-0073-02
“電子技術”是一門理論性和實踐性較強的非電類專業學科基礎課程,包含模擬電子和數字電子兩部分,既強調知識的綜合性、實用性,又強調創新能力、綜合分析和解決生產實踐問題的能力,但是在教授“電子技術”課程的過程中,存在以下幾個問題:
對于非電專業學生,模擬電子部分的非線性思維的建立需要一定時間,求解問題在工程上不需要像數學計算那樣嚴密的精確。
對于數字電子,學生缺少對實用電路的綜合認識,缺乏對能完成實際功能的數字電路的設計調試的能力。
為此結合模擬電子和數字電子兩部的不同特點,分別開展了模擬電子和數字電子部分研究型教學的實踐與探索工作。
一、研究型教學的總體思路
研究性教學的理念是在教學過程中不斷引導學生進行研究性學習,讓學生在掌握知識的同時培養學生的研究能力和創新能力。研究性教學的目的不僅是使學生掌握系統的科學知識,更重要的是使學生綜合運用知識去發現、分析和解決問題,得到思維訓練,學會知識的應用,學會研究與探索。
對于電子技術,開展研究型教學的總體思路是將科學研究的基本要素(提出問題、查閱文獻、猜想與假設、方案設計、分析論證、科學思想和交流與合作等)結合課程核心的教學內容,包括基本概念、重要的分析方法和實際電路的仿真實現以及拓展環節以研究型獨有的教學模式(論文研究、基于問題的學習、案例分析研究和實際電路仿真訓練等)進行教學。通過研究性的探討形式將課程內容內化構建到自身的認知結構中;使得學生除了掌握課程的核心框架和知識體系之外,還可以獲得學習過程本身的價值,經歷并體驗開展科學研究的規律,同時達到提升各方面能力目標。[1,2]
研究型教學體系應十分強調學生的主體性地位。學生不僅是文化知識的被動接受者,而且是知識的積極探索者,師生共同參與知識的研究與傳播,科學的發現與發展,共享探索的成果與經驗。因此,設計的研究型教學體系應該寓學于研,在課堂教學中為學生創造探究式學習的機會,提供參與科研的條件,使學生在自主學習、研究活動中逐步建立基于教師指導下的探索研究的學習模式,訓練基本研究能力,學會提出問題特別是有創見的問題。
在電子技術課程中進行了研究性教學的探索和實踐中把分成三個階段:準備階段是教師提煉合適的研究型專題;學習階段是使學生獲取知識,訓練思維和培養能力;第三階段是實施階段。
二、研究型教學的模式的準備
根據電子技術大規模集成技術發展現狀,“電子技術”課程教學中理論性逐漸弱化,實踐性不斷增強,由此對現代電子技術課程教學模式提出了新要求[3]。
準備階段是研究型教學模式的關鍵環節,要提出合適的研究探討專題,并選擇合適的教學模式,既能把要研究的課題突出,又能把培養學生的特定能力融入其中。
針對模擬電子部分,根據各章節掌握的內容重點可以提出以下專題:
(1)半導體器件:針對基于三極管輸入、輸出特性曲線,介紹線性元件與非線性元件、線性電路與非線性電路理論。
培養目標:通過查閱文獻、分析討論的形式使學生順利地從線性思維過渡到非線性思維。并在研究性的學習中力圖培養學生:發掘、梳理和分析有關信息資料的能力;提煉或提出有價值問題的能力。
(2)基本放大電路:以分壓偏置式靜態工作點穩定電路的數學解析與工程近似解為例進行計算復雜度對比。
培養目標:幫助學生建立工程思維,實際應用中,如果使用工程近似的方法,將快速獲得近似解,扭轉他們從精確、嚴謹到粗略、估算的思維習慣。
(3)集成運算放大器:通過實際運放到理想運放的對比,介紹從實際器件到理想器件簡化問題的方法。
培養目標:通過查閱文獻、分析討論的形式使學生通過運放各個實際參數理想化的過程,培養學生從實際到理想的思維,簡化問題的能力。
(4)放大電路中的反饋:通過Multisim仿真各種正反饋和負反饋放大電路的對比。
培養目標:不同仿真電路的對比分析,使學生探究放大電路中的反饋的實質,自己總結分析負反饋和正反饋具有的不同能力,對放大電路的不同的影響。
(5)直流穩壓電源:直流穩壓電源的歷史發展與現狀,可以結合日常實用的電器,例如目前手機電池的歷史發展與現狀的調查報告。
培養目標:通過查閱文獻、分析討論的形式使學生探究科技發展中發現問題解決問題再發現問題再解決問題的發展歷程,培養發現問題解決問題的思維方式。
針對數字電子部分,融合組合邏輯電路和時序邏輯電路可以提出以下專題:
(1)元器件的市場調研,列如74LS00兩輸入與非門芯片的市場調研。
培養目標:可以讓學生通過網絡和市場上親自購買芯片,培養學生在實踐中探究器件的分類和挑選,內部結構和參數性能探究和好奇,提高學生極大的興趣和自主動手能力。
(2)多個實用性數字電路設計,例如數字電子鐘的設計,通過分析問題,發現問題,解決問題最終實現設計電路的完成。
培養目標:培養了學生的調查研究、查閱文獻、分析論證、制定方案、設計或實驗、分析總結等方面的綜合能力;
以上各種專題的設置引導學生在掌握電子技術課程的知識體系的基礎上融入自己獨有特點,把學習過程中的變被動接受轉變為主動探究性學習。
三、研究型教學的模式的學習
要想把以上的專題進行順利,達到學生的培養目標,可以采用多種教學模式。
1.采用任務驅動模式教學過程
教學是知識獲取建立在真實事件或者真實問題之上。具體的教學過程是由教師提出預先設計好的、發生在身邊的真實問題,用一根主線將問題的解決過程以及課程的知識點融入其中,學生在教師的引導下、自主地探索中循序漸進地引出相關的知識,使學生置身在提出問題、思考問題和解決問題的動態過程中進行研究和學習[4]。
2.采用啟發模式教學過程
在教學中注意充分發揮教師的引導作用和學生的主體作用,不采用傳統的“灌輸”式教學方法,而是采用教師啟發、引導的方式,循序漸進地誘導、啟發、鼓勵學生對問題和現象進行思考、討論,再由教師總結、答疑。對于一些容易混淆的概念,一些知識點在個案中的運用分析,都可以采用啟發式的教學方法。既有利于提高學生學習的積極、主動性,又有利于培養學生分析、解決問題的能力。
3.采用討論模式教學過程
在教學中,對于一些有爭議的疑難問題、一些可能有所創新或具有獨特見解的新課題等,都可以采取討論式教學方法。討論式教學形式,既可以是小組討論、專題匯報、小組辯論、也可以通過小組討論后派代表在全班演講,并且作為平時成績的一部分,以激發學生的積極性。討論式教學法使學生變被動聽課為主動學習,既有利于提高學生學習的積極性、主動性,又有利于學生分析問題、解決問題能力的提高和表達能力、團隊合作能力的培養。
4.采用互動式教學法
教學中強調采用互動式教學,克服學生被動學習的局面。課堂上不僅僅是教師提問學生,同時鼓勵學生向教師提問。一改往日教師滿堂灌的傳統授課方式,在講課中通過提問問題,激發學生參與討論和積極思考的主觀能動性,形成教學互動,同時實現寓教于樂。
授課教師還要注意將最新的學術研究成果轉化到教學中,培養學生的創新能力,這里的學術研究成果有兩種:一是學術界的最新研究成果,二是課程教師的學術研究成果。講授前者,能夠使學生了解電子技術及相關領域的研究現狀與前沿;后者則授以學生分析方法,把教學內容提升到研究性的程度。
四、研究型教學的模式的實施
實施方法。首先,教師更新教學內容,實施大課堂精講,使學生獲得本學科基本的理論知識。其次,按照自由結合或特長優勢等原則,將人數眾多的班級學生分為不同的小組,并從每個小組中抽取一位學生組成一個團隊,以這些小組和團隊為單位開展接下來既需要合作又相對獨立的學習活動。接著,精心提供覆蓋面廣、難度適宜的科研項目,供各小組選擇進行課程設計。然后,各小組成員進行文獻搜集、方案制定、軟件實現、模擬仿真、設計優化、研究總結、成果展示等工作,在充分發揮自己主觀能動性、教師必要指導以及研究生團隊的幫助下,自主完成項目設計。最后,從研究報告、多媒體演示、源程序及效果四個方面對各小組的項目設計進行綜合評價。
通過實際的電路設計與仿真,也加強了學生的工程意識,培養了創新思維和設計能力,還讓學生體會到理論與實際應用的聯系與區別。有的學生做完一個題目還不過癮,自己又加大難度要求多做題目;還有不少同學由課程設計題目中找到了科技創新點和完成科技創新的信心。近三年的本科生科技創新項目申請中我們課堂的學生申請非常踴躍;由課程設計延伸出的1組校級項目,5組院級項目均已順利結題,現還有一組正在申請國家級項目支持。
五、總結
研究性教學模式本質上是以科學研究主導教學過程的教學方法,該方法能夠通過科學研究的知識應用過程,讓學生在科學探索中獲得知識、提高專業技能,實現理論教學與實踐檢驗并重的教學理念,達到高校高素質應用型人才培養的目的。“電子技術”課程中研究性教學模式的應用,能夠有效提高該課程的教學效果,為電學類應用型人才培養奠定良好的專業基礎。
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“電路分析基礎“”模擬電子技術“”數字電子技術”作為電子信息工程專業的專業基礎課,它不僅為后續專業課程打基礎、提供知識儲備,更為重要的是使學生具有本學科領域內扎實的專業基礎知識、合理的知識結構、終身自我發展和開拓的能力,培養學生進行科學研究的基本素質、科學的思維方法及創新能力。在傳統的課程設置中“,電路分析基礎”被定義為“電路”理論的入門課,與“電子技術”課程的界限劃分嚴格,課時分配上更重視其獨立理論完整性和系統性,而較少考慮其實踐性和如何為后續課程服務;傳統的“電路分析基礎”課程內容都不涉及與電子器件有關的內容,只研究理想化元件模型構成的電路,不討論其建模背景,課程重點過多集中于“列電流電壓方程求解”;導致學生在學習完該課程后宏觀層面沒有模塊端口特性、子電路抽象和分層分析處理的概念,微觀層面并不知道具體的理想器件和實際電路中的元件如何對應(例如受控源和開關)?!澳M電子技術”“數字電子技術”課程在大多數應用型本科院校的培養方案中設置為第三四學期開設,根據后續課程開設順序前后次序有所調整。從三門課程內容的前后承接關系考慮,課程開設順序依次為“電路分析基礎“”模擬電子技術“”數字電子技術”,若考慮為“微機原理與接口技術”等第四學期開設的課程服務,課程開設順序依次亦可調整為“數字電子技術”在前“模擬電子技術”在后;但不同程度上均存在課程內容前后銜接不緊密,部分知識點重復覆蓋,理論與實驗內容不協調的問題。為保障教學質量,培養學生的工程應用和創新意識,將“電路分析基礎“”模擬電子技術”“數字電子技術”三門課程納入“電子電路”課程體系進行優化改革是解決現有問題的有效途徑。
2基于課程體系建設的調整優化
“電路分析基礎”、“模擬電子技術”和“數字電子技術”三門課程的內容前后聯系緊密,考慮課程之間的相互銜接,從課程體系角度對課程內容進行優化和整合是目前較為有效的解決方案。
2.l課程銜接設置與內容整合
課程內容改革要從整體考慮,即應著眼于課程體系建設為目標,對教學內容進行優化、整合和改革。如何在有限的學時內保證課程的完整性和系統性避免重復性,將最基本的知識、技能傳授給學生是必須面對并設法解決的問題。為保持課程體系的銜接和緊密聯系,陜西理工學院電子信息工程專業采用“電路分析基礎“”模擬電子技術”“數字電子技術”課程開設順序,為保證該課程體系與后續“微機原理與接口技術”等課程的前后銜接關系,將原培養計劃中的開設時間前移?!半娐贩治龌A”設置為第二學期第三學期開設,第二學期講授“電路模型和電路定律“”電阻電路的等效變換“”電阻電路的一般分析”“電路定理”“儲能元件“”一階電路和二階電路的時域分析”等基礎知識,并適當引入二極管、三極管、集成運放等電子元器件的介紹,且在課程中以例題形式說明其基本的模型和分析方法,同時加強非常重要的戴維南定理的內容,以便為第三學期開設的“模擬電子技術”打下堅實的基礎。在學生學習完“模擬電子技術”后第四學期前十四周開設“數字電子技術”課程,“微機原理與接口技術”設置為第四學期第四周開設。通過優化理順課程間的相互關系,此方案的實施不僅解決了課程理論學時壓縮的困境,而且有助于教學質量的提高。
2.2理論與實踐教學相互補充與加強
“電子電路”課程體系中課程的共同特點是兼有理論和實驗兩個環節,二者相輔相成,相互補充。為保證內容進度上的協調,增強實驗促進理論知識理解和工程實踐動手能力提高的效果,從課程體系建設角度出發,制定了統一的教學大綱。為了幫助學生更快地將實際電子電路與理論教學建立直接的聯系和對比,更好地掌握教學內容,強化知識點,提高學生的動手能力和工程應用的素養,實驗環節按照理論教學的重點、難點設置實驗內容,為了加強理論與實驗知識傳授的標準化,減少雙方知識的重疊,對實驗環節的時間和任務以及任務量做合理的調整和安排。
2.3層次型實驗體系建設
從培養工程系創新型人才的角度出發,基于“電子電路”課程體系建設的思想,建立“以人為本,激勵創新,目標驅動,融合貫通”的實驗教學體系。將實驗內容分為驗證性、綜合性、設計性、創新性四個層次,并在第三學期末和第四學期末增加“電工電子工藝實習”“電子技術課程設計”實踐環節。基礎驗證性、綜合性實驗重點培養學生的基本實驗技能和方法,學會正確記錄數據,科學分析處理數據,規范撰寫實驗報告;設計性、創新性實驗要求學生根據具體的應用問題,從實際工程應用角度完成設計、仿真、安裝調試的全部過程,以提高學生的實驗興趣,培養學生分析問題、解決問題的能力和工程創新意識。
3教學方法和手段的改革
3.1轉變教學觀念和授課方式
從過去的以教師為中心,課堂為中心、傳授知識為目的的傳統教育觀念,轉變成以學生為中心,學生學到和如何利用知識的新觀念,引導學生主動學習。在教學過程中增加主動學習和動手實踐,強調分析問題和解決問題的能力。采用多媒體結合板書授課的同時引入演示實驗,用投影儀展示實驗的實物和實驗的波形、結論,激發學生的學習興趣,增加對知識的理解。
3.2開放課堂教學,培養仿真設計能力
課堂教學與工程教育新模式“構思—設計—實現—運作”進行有機結合,精心設計課堂引導問題,在課堂教學中與學生實時互動。“電路分析基礎”從基本電路階段就開始引入EWB仿真軟件,結合電路對EWB的功能和使用加以介紹;“模擬電子技術”講授模擬電子基礎知識的同時引入Multisim等仿真軟件的使用介紹;“數字電子技術”課程講授的同時引入VHDL語言,利用ALTERA公司的QUARTUS軟件綜合訓練學生進行數字電子技術綜合設計。
3.3加強實驗教學,培養歸納總結能力
實驗教學中通過驗證性、綜合性、設計性、創新性四個層次實驗項目的設置豐富實驗內容,通過“電工電子工藝實習”和“電子技術綜合課程設計”強化了學生對知識體系的理解應用,把“電路分析基礎”“、模擬電子技術”和“數字電子技術”相關聯的知識點有機結合起來。培養學生以工程問題為背景來分析計算具體的電子電路。實驗指導中教師的指導形式采用自然分層分流,因材施教的方案,營造人人可以成才、人人都能成才的育人環境。分流分層,因材施教思想的核心是根據具體實驗項目類型指導形式明確化,驗證性、綜合性對全體學生開設,采用集體輔導和講解的形式進行,所有學生必須掌握基礎知識、常用工具和基本分析技能。對學有余力的學生開放創新實驗室,通過專題講座的形式開出設計性、創新性實驗,重點講解與實驗項目相關的設計方法和調試手段,鼓勵學生自主提出不同的設計方案。從而實現分流分層培養,達到因材施教,個性化培養的目的。實驗考核與測試科學規范化,根據實驗項目類型不同安排多次階段考核與交流答辯,幫助學生鞏固實驗內容,提高工程實踐水平。重視學生實驗報告的撰寫,每個實驗項目均要求學生按照正式論文格式撰寫實驗報告,必須重點處理實驗測試數據,嚴謹分析得出實驗結論。
4結束語
第一屆全國大學生電子設計競賽于1994年在北京、四川和陜西3個省市開展試點;1995年在9個省市開展了第二屆競賽活動,全國有60多個代表隊參賽;到1997年,第三屆競賽活動已擴大到18個省市,有200多所高校1000多個代表隊參賽。原國家教委高教司決定,以后每兩年競賽一次。這說明電子設計競賽越來越被全國高等院校和有關部門重視。電子設計競賽是全國范圍的一種內容全面、要求較高的綜合能力考試,既考理論知識,又考設計、安裝、調試、相互協作、論文撰寫等多方面的能力。現將前三屆競賽試題作一分析。第一屆競賽有2個題目,第二、三屆競賽各有4個題目,大致可歸納為6類:(1)電源類。如簡易數控直流電源,直流穩定電源。除此之外,其他題目所需電源也要自己設計;(2)信號源類。如實用信號源的制作;(3)測控類。如多路數據采集系統,水溫控制系統;(4)儀器儀表類。如簡易電阻、電容和電感測試儀,簡易數字頻率計;(5)放大器類。如實用低頻功率放大器;(6)無線電類。如簡易無線電遙控系統,調幅廣播收音機。分析以上試題有下列特點:(1)試題涉及的課程多。包括模擬電子電路、數字電子電路、高頻電子電路、功率電子技術、微機原理、單片機接口技術、PLD在系統編程技術、電工電子測量、自控原理;(2)綜合性強。每個題目必須依靠多學科知識才能解決問題,僅有理論水平是不夠的,還應具有較強的設計能力、實驗技能、計算機應用能力以及隊員之間的協作能力等;(3)實用性強。上述題目都是工業、科研、實驗室等方面經常用到的電路或儀器。
二、電子類課程存在的問題
通過分析以上試題,發現電子類課程目前存在著如下問題:(1)教學內容與科技發展不相適應。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與當今迅速發展的電子技術有較大差距,正像有些畢業生所說:“學的用不上,有用的沒有學”;(2)教學方法與能力培養要求不相適應。主要體現在我們的教學方式仍然是以知識傳播為主,以教師講為中心,學生的內在動力沒有充分發揮出來,不利于學生能力的培養;(3)理論與實際不相適應。所講內容與現場應用中的實際問題有一定距離,不利于調動學生學習的積極性;(4)考核方法與素質提高不相適應。目前我們實行的考試方法仍然是以書本知識為主,以閉卷筆試為主,注重死記硬背,不利于提高學生素質。
三、培養大學生電子設計能力的幾點措施
1.更新教學內容,重構課程體系
盡管電子技術的發展日新月異,新的器件層出不窮,但電子技術課的基礎地位不能動搖。因此,模擬和數字電路中的放大、振蕩、反饋、頻率特性、邏輯函數、組合邏輯電路的設計、時序邏輯電路的設計等基礎內容不能削弱。在此基礎上要更新教學內容,著重分析由功能單元構成的通用集成電路(如集成運放、集成功放、集成A/D、D/A變換器等)和計算機應用集成電路(RAM、EPROM等),同時還要加強ASIC教學內容(如PLD、FPGA等)。電子技術基礎是工程設計性很強的課程,在教學改革中必須用系統的觀念重構課程體系,建議將模擬和數字電路學完后,再開一門“現代電子系統設計”。
2.加強EDA教學,提高大學生電子設計自動化水平
國際電子技術的發展動態顯示出,ASIC與EDA是電子器件與電子設計發展的技術潮流。ASIC的開發必須借助于EDA工具,因此掌握EDA技術是對當今電子工程師的最基本要求。目前,美國等西方發達國家,全部都開展了EDA教學,其大學生在校期間就能用EDA技術開發出先進的電子產品。而我國在EDA教學方面還比較落后,只有一些重點院校才剛剛起步,多數院校還沒有將EDA納入教學中。從參加全國大學生電子設計競賽的獲獎作品看,凡利用了EDA技術用ASIC芯片實現的題目,均做得比較完善,關鍵是它大大節省了設計時間。因此,必須盡快建立EDA實驗室,積極開展EDA教學,提高大學生電子設計自動化水平。
3.改變教學方法,激發學生學習的動力
我們在培訓參加電子設計競賽隊員的過程中受到很大的啟發,盡管培訓時間短,但收效很大,關鍵是有一種非常強的學習動力在支持著他們,他們是在興趣中學習,主動性和積極性得到了很好的發揮。同時,這一經驗也給我們提出了一個新的問題,在我們平時的教學過程中,學生有沒有動力?他們學習的主動性、積極性是否完全發揮出來了呢?這是值得深思的問題。在當今教學改革的大潮中,應大膽改革教學方法和教學手段,給學生確立一個明確目標,通過該課程的學習,讓學生達到什么標準、完成什么任務,然后,圍繞該目標,采取多方位的教學模式,啟發學生動腦設計、動手制作,最終達到該目標。目前應特別注意學生對計算機、因特網感興趣這一特點,充分利用現代化的教學資源(校園網絡、計算機、多媒體教室),開發一些學生感興趣的課件,最大限度地激發他們學習的動力。
4.加強實踐環節,使理論能夠聯系實際
電子技術課程的特點是實踐性強,因此,必須加強這一環節,使他們學以致用,理論聯系實際。加強實踐環節可以采取多種方式,應根據本校特點確定自己的最佳模式。我們目前采取了如下幾種形式:①課內實驗。一般占課程總學時的1/4~1/3;②課外實驗。我們研制了180套微型數字電路實驗箱,給每個學生發一臺,讓他們帶回宿舍,自己隨時都可以做;③虛擬實驗。由于經費緊張,器件品種和數量少等現實問題,有些不能實現的復雜實驗,可以利用EWB、Pspice等軟件進行仿真實驗;④課程設計;⑤實習基地;⑥開設以實驗為主的“電子系統工程設計”選修課;⑦優異生參加老師的科研活動。
關鍵詞:電工電子;實驗教學;開放創新
中圖分類號:G4文獻標識碼:A文章編號:16723198(2013)16012701
1實行開放式實驗教學,充分發揮實驗室的作用,提高學生的綜合素質
傳統的電工電子實驗教學內容,基本都是為理論教學服務的驗證性實驗。實驗儀器、實驗步驟都是固定的。實驗課上,教師講解實驗原理,實驗步驟,實驗要求,有時連線路的接線方法,儀器設備的量程選擇都要交代的一清二楚。學生的學習是被動的,循規蹈矩的,不利于開拓學生的創新思維和實際動手能力。開放實驗,應當是適應現代高科技的全景式開放,實驗場地,實驗器件,實驗時間,實驗方式以及實驗評價,實驗考核等諸多方面的全方位的創新改革,探索出開啟學生的想象空間,科學興趣,培養學生的動手能力的開放空間,使實驗室的作用發揮到極致。具體我們從以下幾個方面做了大膽的嘗試。
1.1實驗教學場地的開放
實驗場地開放的前提是要實行對學生進行全責任管理,安全教育,儀器設備的規范使用,場地的整潔等諸多方面提出要求,有始有終,確保實驗室的功能秩序。其次確保實驗器材,實驗器件等豐富飽滿。我校有數量足夠的電工電子實驗臺,每個實驗臺配備一套必備的工具(萬用表,起子,鑷子,剪刀,電烙鐵等),而且本學期電工電子技術課程設計課題所需元器件如電阻電容集成芯片等都配備好裝在元件盒內。學生不但能在實驗室完成所有課程內的電工電子實驗,還可以采用多種方案實現電路,擴展電路的功能。測量觀察參數,以及電路改變引起的參數變化,參數改變對電路性能的影響。這樣不但提高了實驗室的利用率也對學生的自我管理,思索質疑等綜合能力有所提升。
1.2實驗教學時間的開放
實驗教學是指實驗室柔性開放時間,即學生根據實驗項目性質和實施過程安排時間。只要學生提供合理的實驗報告,經實驗老師審核后就可以到實驗室做實驗。鼓勵一些對電工電子課程比較感興趣且基礎知識扎實、動手能力強的學生課余時間進入實驗室,實行“導師制”。任課教師作為指導教師,指導他們開展綜合性、創新性實驗,從資料收集、方案擬訂、實驗到撰寫實驗報告,主要由學生自行完成,強調學生實驗過程的“自主性”,給予學生最大的發揮空間,培養了學生分析問題與解決問題的能力。再讓他們指導班級其他同學的學習和實驗,以此來帶動整個班級的學習氛圍和學習興趣。甚至可以參與實驗室的管理,簡單的儀器設備維護和保養,器件的整理,配合實驗老師指導低年級的學生實驗。
1.3實驗教學內容的開放
是基于教學場地和時間開放的基礎上,結合電工電子課程的學科特點,在有限的時間內讓學生完成規定的教學必修的內容以后提供更多的設計性綜合味性強的設計實驗性項目例如:“振蕩器電路的制作”,實驗老師向學生講明實驗要求提供相應的實驗器具(發光二極管、電容、導線等),學生開動腦筋,畫出電路圖,然后親自動手焊接電路完成實驗。
“安裝穩壓電源”,學生同樣根據要求,自己設計電路圖,然后進行焊接裝配最終完成穩壓電源的工藝組裝?!把b配萬用表”項目由學生構思電路圖,焊接電路到組裝器件成品,都親力親為。此外,還安排“工藝品制作”,制作“數字閃光圣誕樹”,“會唱歌的工藝狗”等,這些項目主要訓練學生電路焊接技術。
2開發設計基于工作過程的電工電子實驗課程
對于我校多數工科專業,《電工電子技術》課程在電子方面內容無法得到教學時數的保障。為了保證教學目標的實現,我們采取項目教學的形式,對電子技術內容進行重構、序化及整合,構建了容易實施的典型工作任務,以趣味的電子產品為載體,將學習活動有機地融入到工作過程中。如模擬電子方面的內容,重點是突出器件識別與選擇,信號放大、產生與處理,所以我們選擇了應急信號燈電子產品貫穿于教學過程中。電路如圖1所示。
圖1應急照明燈電路通過半導體器件和基本放電路的引導文學習,使學生掌握了必需的理論知識,然后在實踐中完成元件的檢測,在“洞洞板”上要求學生有合理的元件布局和布線,具備相應的崗位工藝能力,經過焊接調試,最終實現了電子產品的功能。在“教”中體現任務驅動,在“學”中體現項目導向,在“做”中體現工學結合。真正實現了實驗課程的開放性、職業性和實踐性。
3新的教學思路靈活多樣的教學方法收到了極佳的教學效果
(1)充分發揮了實驗室的作用,學生的理論知識得到了鞏固和加深,實驗技能,實際操作能力得到培養,學生的學習興趣,求知欲望,學習積極性及解決實際問題的能力都有明顯的提高。
(2)在開放的實驗室中,學生受到設計思維,設計技巧和實驗研究技能的訓練。對后續專業課程的學習,完成畢業論文,職業習慣養成等方面得到全面提升。
總之,電工電子的實驗教學是一項豐富多彩的工作,各個學校具體情況不同、學生的基礎不同,工作方法和具體手段也會不盡相同。然而,因地制宜、因材施教,圍繞高職教育培養技術,技能型人才的目標,積極投入教學改革,勇于實踐,不斷創新,逐步深入,只有建立一套完善的適應電工電子技術基礎實驗教學的體系,才能培養出符合社會需要的創新人才。
參考文獻
關鍵詞:M電力電子技術;網絡;教學
中圖分類號:G434,G640 文獻標識碼:A 論文編號:1674-2117(2015)13/14-0194-03
我國《國家中長期教育改革和發展規劃綱要(2010-2020年)》明確指出:“信息技術對教育發展具有革命性影響,必須予以高度重視。”近年來,網絡教學作為一種信息化教學模式,以其獨特的優勢,在我國高校教學中得到了廣泛應用,對提高教學質量、創新教學模式起到了積極作用。但在教學觀念、內容、資源等方面,網絡教學仍存在一定的發展瓶頸。如何更新教學觀念,優化網絡教學環境,有效地組織教學資源和內容,更好地發揮網絡教學的優勢,是教學信息化的重要環節。因此,筆者結合電力電子技術課程,對以上幾個關鍵問題進行了分析,希望能帶給大家一些啟示。
信息化網絡教學是課程教學的內在需求
開發式環境是網絡教學帶來的明顯優勢。網絡教學可以借助網絡平臺,實現資源共享,把學習時間、地點、進度的控制權交還學生,徹底改變傳統課堂教學中教師講學生聽的單一教學模式,形成主動、開放、交互式的,以學習者為中心的學習環境。不僅如此,豐富的學習資源更彌補了傳統教學的短板。而電力電子技術正處于急速發展階段,新器件、新電路層出不窮。網絡教學可廣泛涉獵、積累資料,隨時更新本學科的發展動態、應用成果,更便于學生全面了解電力電子技術的應用領域和發展方向,自主學習、自主研究能力也能得到鍛煉和提高。此外,電力電子技術這門課程涉及的器件、電路種類多,電路的工作原理,工作過程以及器件的靜、動態特性等是學生學習的重點和難點,網絡多媒體具備集圖、文、聲、像并茂的優勢,可采用動態演示、在線式仿真、交互式學習手段,形成一個多維立體式學習平臺,充分激發學生的學習興趣,增強其對相關知識的感知能力。網絡教學基本模式如下頁圖1所示。
信息化網絡教學模式下對教學主體的要求
1.合理設計教學內容
網絡教學與傳統課堂教學的區別,不僅僅體現于教學環境的不同。網絡教學不能替代傳統教學,但也不是課堂教學的簡單重復。針對基于信息網絡的教學環境,我們需要合理設計教學內容,使網絡教學對傳統課程教學形成有力補充。目前,大多數高校將網絡課程教學平臺作為第二課堂,對傳統課堂教學進行輔助和拓展,二者相輔相成,互為促進。一方面,面對課時緊縮,教學內容與要求日益提高的形勢,教師可以有選擇地將教材的部分內容做提示性講解甚至不講,讓學生通過網絡學習平臺自主學習,這樣既可以培養學生學習的能動性,又能激發學生的求知欲。另一方面,電力電子是應用性極強的學科,教師在授課中對教材內容進行更深層次拓展,是培養創新型、實用型人才的必然要求。而在傳統教學模式下,學校安排的教學課時只能滿足教材基本內容的教學,對電力電子電路的應用、新器件、新技術等內容往往只能一帶而過。網絡教學平臺則突破了時空限制,教師可以將學生應該掌握的教材之外的內容,通過網絡第二課堂來完成教學,這樣,既拓展了學生的知識面,又為學生應用與研究電力電子技術打下了基礎。
2.教師在網絡教學中的角色
網絡教學的優勢,是可以創造一個學生自主、時空不限、資源豐富、靈活自由的學習環境。但現實中,有的學生自我約束力不足,學習狀態松散;學習目標不明,一味求新求多;鉆研精神欠缺,深入探究不夠,往往導致網絡教學平臺優勢得不到充分釋放。因此,在網絡教學環境下,教師要更新角色,既不能像傳統課堂教學那樣,以自己為中心進行“一言堂”式教學,把學生置于“被動式”學習狀態,也不能因為強調學生的自主性,而對其網絡學習管理過于松散。教師應在網絡教學過程中對學生給予必要的整體引導,針對網絡教學的特點,有針對性地提出學習目標和要求,組織教學活動,調控教學過程,調動學生的主動性和創造性,促進學習目標的實現。同時,教師還要發揮實時指導作用,為學生細化階段性學習任務和目標,同步跟蹤,掌握學生的學習動態和效果反饋。對學生提出的疑難問題,可指明解決的大體思路,引導其借助平臺資源和互聯網資源學習,自己尋求解決方法;對學生提出的具有普遍性的問題,教師可以專題形式進行講解。授人以魚不如授人以漁。在整個學習過程中,教師主要是起到引導和指導的作用,有效利用網絡教學平臺,發揮學生學習的主動性,激發他們的求知欲,培養他們學習新知識的能力,建立一個“目標―學習―發現問題―再學習―解決問題―樹立新目標”的循環模式,真正形成以學習者為中心的學習環境。
3.學生在網絡教學中的角色
網絡教學要發揮教師的主導作用,更要充分體現學生的認知主體作用。在傳統課堂教學中,學生主觀能動性的發揮空間很小,很多知識都是由教師直接傳送,學生對知識內容的掌握其實就是完成信息的存儲,并沒有參與信息的處理和再加工,無形中養成了學生思維的惰性。而網絡教學就是要充分發揮學生學習的自主性和能動性,引導其在網絡平臺學習過程中去主動發現問題、思考問題、解決問題。學生將慢慢摒棄遇到問題坐等教師解決的習慣,積極地、有目的地主動探究、發現、搜索、分析、歸納各種信息,慢慢成長為創新型人才。同時,在網絡環境下學習,學生也必須隨之轉變思維,學會自我管理,合理確定學習目標,摸索學習方法,調配學習時間。學生將根據各自不同的實際特點,制定適合自己的階段性的學習計劃,撰寫學結,完成一個特色化、自主化、高成效的學習設計。
網絡教學對信息化教學資源的要求
網絡教學資源主要是指基于網絡教學的信息化資源。網絡教學的優勢之一,就體現在資源豐富、傳播存儲靈活快捷、更新速度快。合理編寫、搜集、組織信息化教學對提高網絡教學效果起到至關重要的作用。以電力電子技術課程為例,網絡教學資源組織結構如下頁圖2所示。
1.基本教學素材應適合網絡教學特點
目前來看,多數網絡教學平臺都是將課堂教學的素材直接搬到網絡平臺上,并沒有針對網絡教學平臺注重學習自主性、學習內容可拓展性強等特點對傳統教學素材做相應調整、修改和補充。這種照搬,使得網絡教學與傳統教學的優勢互補得不到體現。同時,這些資源內容本是有機聯系在一起的,但在課程平臺上往往都被單獨列出、彼此獨立,不利于學習的整體性和連貫性。因此,我們應結合開放式網絡教學平臺的特點,對素材進行針對性修改和補充,使之不僅在內容上能有機聯系,也在形式上有效融合,并通過教學內容這根主線合理串聯起來,從而更有效地提升學生的學習效果。
2.信息化教學資源應注重有效性
信息化技術在教學活動中的應用,在極大擴展學生視野、拓展知識面的同時,也難免帶來追求數量、不顧質量的弊端,使得資源混亂重復,影響了學習效果。網絡教學資源的組織應兼顧合理性、系統性和有效性。資源的組織者不能將資源簡單堆砌,要充分考慮課程的特點,結合學生的認知需求,從浩瀚的網絡資源中搜集有價值的資源,根據教學規律對其進行整合,才能使其更好地服務于網絡教學。
3.信息化教學資源要形成有機融合
教學資源是服務于教學內容的,而教學內容本身是一個有機的融合體,因此,網絡教學資源應遵從教學內容,在形式上與之形成有機聯系。教師應按照教學需求去管理這些資源。具體應做到:①對基本的教學元素進行有機融合。例如,電力電子技術第三章整流電路的教學,教師可以將該章節的內容簡介、學習目標與要求、學習方法、重難點解析等元素與教學課件在形式和內容上融合到一起,構建一個綜合性教學課件。②將理論與實踐教學內容進行有機融合。從本質上看,理論教學與實踐教學是一個有機統一體,理論教學是實踐教學的基礎,實踐教學是對理論教學的鞏固和再認識。例如,電力電子技術內容主要涉及變流電路及其應用,在理論學習環節就應引入實踐內容,形成“理論―仿真―實驗―課程設計”的多維學習內容,使得學生在學習該章節內容的同時就樹立一個理論聯系實際的學習意識。③將教材內容與學科新發展進行有機融合。電力電子技術日新月異的發展趨勢,要求學生通過課程網絡教學平臺,更大范圍了解和掌握最新發展動態,注重理論創新和實踐創新,以適應新形勢下的人才培養的要求。④將理論與工程應用相融合。電力電子技術既是一門技術基礎課程,也是應用性很強的一門技術,因此課程教學將理論知識與應用技術相結合是很有必要的。平臺資源管理者和組織者可以將電力電子技術典型應用相關知識與技術通過網絡平臺傳遞給學生,使學生在學習新知識的同時,了解其應用領域,掌握典型的應用電路及電路,了解常規的控制與驅動芯片的性能與應用,對傳統課堂教學內容形成有力補充,以便為培養初步的工程應用能力創造條件。
結束語
信息化背景下的網絡教學新常態,對教學觀念、教學內容、教學形式、信息化教學資源等多方面均提出了新的要求。更新教學觀念,有針對性、選擇性地組織教學資源,合理設計教學內容,都將推動網絡教學平臺發揮更大的作用。而如何構建高效的信息化網絡學習和教學環境,充分發揮網絡教學的優勢都值得我們研究。
參考文獻:
[1]王兆安.電力電子技術(第五版)[M].北京:機械工業出版社,2013.
[論文摘要]計算機網絡技術是高校計算機類專業的主干技術基礎課程,涉及電子技術、計算機軟件技術、計算機硬件技術等多個學科領域,,在整個教學過程中占有極其重要的地位。本文從高校計算機網絡技術課程的現狀出發,探討了優化該課程教學的一些措施。
一、計算機網絡技術課的教學現狀
隨著現代通信技術和計算機技術的飛速發展,信息技術正在給人類帶來一場新的產業革命,信息已成為人類賴以生存的最重要資源。而信息的社會化、網絡化、全球經濟的一體化,都受到計算機網絡技術的巨大影響,這對高校計算機網絡技術專業的教育提出了更高的要求。“計算機網絡技術”專業是信息技術通信領域的重要支柱,然而,調查發現目前在計算機網絡技術課程的教學中,網絡技術飛速發展與師資老化的矛盾日益嚴重,這將從根本上制約教育質量的發展。另外,一些學校的現行教材中教學內容滯后,以學科為體系的痕跡明顯,教學內容偏多偏深,實踐與能力培養不夠突出,教學要求與培養“以能力為本位”的教學目標存在一定的差距,而且專業實習、實訓的設備與計算機技術的發展有一定的差距,學生實驗教學往往不能按要求進行,從而對教學改革的進程起到消極影響。
二、計算機網絡技術課程教學的優化
1.優化課程體系
在課程設置上,學校應當堅持應用能力“寬窄”結合的方針,使學生逐步深人全面地掌握網絡知識,培養學生各個方面的網絡應用能力,同時適當兼顧計算機其它應用能力的培養,使學生畢業后能適應多種職業崗位群的需要,按照網絡集成、網絡管理和網絡軟件開發三個方向成組設課,強化這三個方面的應用能力。讓學生根據自己的興趣、發展方向和接受能力自主選擇相應課程。學校在制定教學計劃時應該根據實際情況和社會需求安排四大類課程的教學內容和學時比例。技術基礎課以教會學生掌握從事職業崗位所必須的科學原理、方法和使用這些原理和方法去分析、判斷、解決生產第一線或工作現場實際問題的能力,技術技能課是以行業的職業技能為目標,將職業理論知識應用于實際崗位操作能力的訓練,這兩類科目的學時數可以適當減少;公共基礎課應滿足學生學習和應用職業崗位技能所必備的基本概念、基本原理和基本方法的需要,培養學生掌握科學思維及解決實際問題的方法,課程的學時數比例可以適當加大;而選修課是以跨專業或高新技術等課程為主,以培養學生的就業適應能力、專業技能綜合能力,門數盡可能多、范圍要廣些。
2.豐富教學內容
計算機網絡技術主要是關于計算機網絡的基本理論,比如有網絡的拓撲結構、網絡體系、網絡設備以及網絡應用等,重點是相關內容的理論闡述,網絡設備中的網卡主要介紹網卡的結構及工作原理、分類情況以及性能指標等純理論的知識。教師在教學過程中要注重理論與實踐的互相結合,可以結合網卡的性能指標以及分類情況介紹網卡的選型以及網卡的安裝等實用知識,將網卡相關的理論與實際結合起來,激發學生的學習動力和學習興趣。網絡應用技術主要介紹電子郵件系統的工作原理、使用的協議等枯燥難懂的內容,教師則可以結合電子郵件的收發工具進行教學,這樣既有助于學生對基本原理的理解,提高對實際應用的認識,又能結合相應的社會實踐活動。在實驗、實訓教學中,教學目的是驗證理論知識,培養學生的動手操作能力和解決實際工作問題的能力,這就更需要將理論教學和實踐教學結合起來,培養學生面對具體問題獨立分析、解決的能力,教師應該適當增加專業基礎課的實驗比例,加強學生的職業技術、技能培養,加強技能實驗和設計型實驗,擴充專業實訓科目,使課堂教學與社會實踐有機結合,要求學生獨立理解實驗、實訓任務,自選儀器材料,自行設計方案,獨立完成,從而培養學生的創造力。
3.優化教學方法
傳統的教學往往是以教師為主,學生則是處于被動學習的狀態,整個教學過程體現為學生聽、老師講的單方面交流,學生的認知主要表現為記憶的形成,教師和學生之間缺乏交流。這種學生被動接受的方式是一種靜態的教學方式,阻斷教師在教學過程中的激情和創造,而使授課平淡、乏味、呆板,嚴重影響教學效果。因此,現在應采取現代化教學手段進行交互式的教學,采用項目設計制作、現場模擬、社會調查、案例分析等多種多樣的教學方式,比如組建網絡教室的組建、建設小型校園網的建設、改造小型辦公室網絡改造等等實踐活動,從而豐富整個教學過程,發揮網絡通信及網絡資源共享的特征,進行網上教育,包括電子教案、電子閱覽、電子作業,這將有效縮短教師與學生的距離,加強教學交流,提高教學效果。4.改革考核方式
考核方式應該可以充分發揮考試的教學功能、教育功能、督促和引導功能、檢測、鑒定與評價功能等,使教學內容、教學方法與人才培養模式相一致,促進人才培養質量的提高。在對學生進行考核時,可以沿用傳統的試卷考核與社會實踐相結合,要求學生完成社會調研報告、市場調研分析等。在考核內容上,要堅持以知識的應用、技能與能力的掌握為主,注重檢測學生創新意識和思維水平。確立考試是重要教學環節,充分發揮考試的多種功能,摒棄一次考試下定論的不科學做法,堅持平時考核與期末的總結性、鑒定性考試相結合。而且對于不同的課程可以采用不同的考核方式,如采用職業技能鑒定、完成課程項目、編寫項目計劃等形式代替課程的考核。這樣既有利于提高學生的綜合素質,又可以培養學生適應不同的需求,增加工作經驗。比如程序設計課,可以要求學生既熟練掌握數據庫管理系統的基本知識與使用方法,又具有熟練使用一種中文平臺及相應數據庫管理系統進行數據處理工作的能力,采用平時考核(如作業與實習報告、階段測驗、課程設計等)和鑒定性考試并用,主要考核基本知識、概念的掌握程度和簡單的應用能力等??傊淖儐我恢笜嗽u價學習效果為多次考核綜合評定成績,樹立高職高專實用型人才的素質教育思想,樹立全面考核的思想,構建考核方式多樣化。
參考文獻:
[1]蔡開裕.計算機網絡[M].機械工業出版社,2001.
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論文關鍵詞:電子信息科學與技術;教學改革;課程建設
質量工程建設是教育部為實現加快我國高等教育建設和發展,提高我國高等教育水平所采取的重要舉措;而精品課程建設是高等學校質量工程建設和教學改革的重要內容之一,是提高教學質量的基礎。精品課程建設的標準是“一流教師隊伍,一流教學內容,一流教學方法,一流教材,一流教學管理”。這就要求在師資隊伍建設、教學內容和方法、教學過程管理模式等諸多方面嘗試課程教學改革和實踐模式的創新。傳統的教學模式是以教師傳授書本知識的課堂為中心的單一教學模式,課堂教學缺乏靈性與活力。由于電子信息類專業課程的嚴謹性和邏輯性,課堂教學顯得猶為沉悶。因此,電子信息類本科專業課程的教學改革和教學模式的創新,已成為各個高校急需解決的重要課題。湖南文理學院作為地方本科院校,電子信息類專業辦學歷史較短,在開辦電子信息科學與技術專業時主要參照國內重點大學來制訂自己的方案。由于學校實驗室條件、師資力量、生源等諸多方面的差異,在學生培養過程中不可避免地遇到了許多困難和疑惑。經過10余年的教學實踐,該專業的辦學思想與理念有了比較成熟的想法和特色。湖南文理學院為加強課程建設,全面打造特色專業,把2011年定為“課程建設年”。2011年,湖南文理學院物電學院在課程體系改革、教學內容、教學方法與理念等方面對電子信息科學與技術專業進行了全面打造和升級,取得了豐富的成果。
一、課程體系改革與創新模式
電子信息科學與技術是綜合電子技術、信息技術與計算機技術的交叉學科。從專業特點和專業培養目標上,構建了“基礎理論課程體系”、“實踐技能課程體系”及“創新實驗課程體系”一系列互相聯系又相對獨立的課程體系。
1.建立新的學科課程體系,完善人才培養方案,擴展專業技能的課程體系
湖南文理學院是教學科研型大學,傾向于教學。在新的課程體系中,學校根據培養目標,設置了學校及大類專業課程平臺模塊、學科基礎互通課程平臺模塊、專業共性課程平臺模塊及專業個性課程平臺模塊等四個課程體系平臺模塊。學校及大類專業課程平臺模塊主要是公共基礎課程、相關學科基礎課程(如高等數學、大學物理等)、文化素質創新能力課程。學科基礎互通課程平臺模塊主要是學科基礎課程,如電路、模擬與數字電路等。專業共性課程平臺模塊主要是專業課程、專業基礎課程和專業集中實踐。專業個性課程平臺模塊主要是專業方向課程和專業任選課程。新的培養方案注重培養學生職業技能和創新思想,針對社會職業需求,更新設置相應課程,基礎課程課時分配強調“基礎與新穎”。專業基礎與專業課程和企業需求對接進行甄選,重在技能訓練和創新精神的培養,建立以培養學生實踐能力和創新能力為核心的課程體系。加大了實踐教學課程的比例,制訂完善的實踐教學環節教學計劃,強化實踐教學與課程教學的銜接。
2.調整課程結構,增強實踐能力與創新精神
根據專業建設需要和學校實際,學校調整了課程設置,修訂教學大綱,整合、更新教學內容,加強教學過程的檢查督促;建立實踐教學基地模式,實現與企業合作培養的對接。近年來,物電學院光學學科獲得了湖南省重點建設學科和湖南省重點實驗室“光電信息集成與光學制造技術”,建立了一系列光電信息技術專業實驗室;并計劃申請籌建光電信息工程本科專業,為打通相關專業培養模式,與物理學、現代教育技術專業一起構建了專業方向課程平臺。學校建立多門校級精品課程,設立完善的課程建設標準和完整的課程建設文檔,要求優質課程有完整的教學大綱、考試大綱、教案、教學手冊、試題庫;實現教考分離,從主講教師、隊伍結構、教學活動等全方位提升教學質量;強化實踐教學,建立實踐教學大綱,并納入教學計劃。實踐教學分為校內進行的綜合課程實踐和專業綜合設計課程訓練,以及校外進行的企業和社會實踐課程。校內基本專業基礎實踐教學提高學生的基本專業技能和專業素養;校外實踐教學提升和強化專業綜合應用技能,并與廣東、江蘇等地多家電子企業達成實習、就業以及人才培養等意向。
3.構建科學實踐教學體系,提升實踐綜合能力
理論教學與實踐教學是相輔相成的。學校按照實踐教學功能的基本能力、專業能力、綜合應用能力培養目標,構建實踐教學內容和技能與創新思想相融的實踐課程,精心設計實踐教學課程體系,實現基礎實踐課程、專業實踐課程、綜合設計實踐課程的人才培養融合。為強化培養學生創新能力,優質課程的實驗教學環節,三分之二以上的實驗是創新和綜合設計性實驗。學校設立項目導師制,讓創新和實踐能力較強的學生參與教師的一些項目研發,或者申請學校的質量工程立項和產學研項目,師生共同參與項目建設,激發學生的學習興趣愛好,擴展視野。學校還通過設立創新實驗室,鼓勵學生積極參與項目實踐,提高學生的綜合能力,取得了良好的效果。通過多年辦學實踐,物電學院逐步形成了充分發揮和發展學生的興趣特長的人才培養理念,在要求學生具備本專業較扎實基礎的前提下,十分注重學生的興趣特長發展。近幾年來,學生獲得各種省級以上電子競賽(包括電子設計競賽、科技制作競賽)獎勵數十項;獲得三項國家專利,發表科研論文十余篇。學校進一步改革評價方式,成績評定與考核包括理論、操作實驗、實踐報告等多方式的能力考核。 二、教學內容改革與創新模式
課程體系建設是以知識服務社會經濟發展為宗旨,以校企合作培養人才需求為導向,走專業知識適應企業科技實踐的專業發展道路。按照電子信息專業人才培養目標的要求,通過改革與創新課程體系、構建理論課程教學體系與實踐課程教學體系、改革與創新教學方法,建立了培養學生在電子信息專業實踐與創新能力突出的、有特色的、科學合理的人才培養模式。為強化培養學生的創新精神和實踐能力,學校對教學內容修訂與改革作了明確的要求,要求教學內容要添加前沿性、實用性等新的專業知識;更新舊教材內容,把最新的電子信息類教學科研成果納入到教學內容之中,以滿足新的教學需求;理論課程的實驗課時增加,實驗課以創新性和綜合性實驗為主,減少驗證性實驗,激發學生對理論課程的學習動力,也強化了教師不斷獲取新知識的責任和思想活力,從而促進了學與教適應科技發展的步伐。
實踐教學的目的是提高學生的動手能力和創新能力,實踐課程的教學內容,也作了全面的改革與創新,采取分階段實踐的辦法。課程實踐主要是系統建模、電子裝配、計算機程序應用設計、電子電路課程設計、電子技術課程綜合設計以及到企業實踐訓練實習等一系列專業課程實踐。從基礎硬件設計到軟件設計,再到綜合課程實踐,實踐教學分階段貫穿于整個人才培養全過程,使學生實踐能力和創新精神得到不斷提升與發展。課程設計實踐按照項目要求模式安排課題,讓學生自己思考問題、解決問題,使學生成為實踐的主導,教師只做服務性的指導。這樣學生實踐能力循序漸進、逐層提高,培養了學生的創新能力和可持續發展能力,擴展了理論知識的應用。
三、教學方法改革與創新模式
電子信息專業課程體系和教學內容的改革與創新,突出了電子信息專業特色,優化了基礎理論與實驗技能、強化了實踐能力與創新意識、拓寬融合了專業口徑;實現寬口徑、厚基礎、實踐能力與創新思想好、理工結合的高素質應用創新型人才培養目標;使學生專業基礎理論與知識構架更加科學合理,實踐能力與創新思想明顯提高;擴寬了學生在光、電、計相關行業的就業機會;也為教學方法改革與創新指明了方向。
教學方法改革首先是教學思想的改革。由于教學內容豐富,教學課時緊張,學生接受能力不一,致使課堂教學大都是以教師的教為中心的單向教學模式。這種教學模式使學生在知識獲取過程中是一種被動獲取,嚴重阻礙學生解決問題能力與創新意識的發展。因此,針對不同課程特點,實行以學生為主體的現代教學模式是提高教學水平和教學方法的重要課題?;A理論課程的教學方法改革,主要采用啟發式、情景教學法、動態顯示法、引導討論等課堂教學模式。實踐課程的教學采取項目課題教學法與企業頂崗實訓法為主要教學模式,不斷優化教學過程,充分借助現代教學技術手段和多媒體課件,把抽象的電子信息課程知識具體形象化,使學生更容易理解接受。在實施課堂教學過程中,倡導課堂討論與師生的交流,通過交流觸發學生的思想和創新能力。課堂教學方法的改革是教學方法改革的主題,除此之外,改革和完善課堂外的教學工作也很重要。教師課前精心準備教案,課程多人參與備課的討論;精心布置與批閱作業;改革考試考核的方法;采取基礎知識與實踐考核并重的系統考核評價模式;對教師的教學過程與教學效果也進行系統的評介。教學方法的改革與創新,既提高了教師的教學水平和教學質量,也更好地培養了學生的實踐能力和創新精神。
論文關鍵詞:通信工程;本科專業;新疆;塔里木
目前新疆維吾爾自治區普通本科院校共計11所,其中綜合類院校3所,即新疆大學、石河子大學和塔里木大學。新疆大學、石河子大學是新疆維吾爾自治區的“211工程”本科院校,位于新疆維吾爾自治區的北疆。塔里木大學是排位僅次于這兩所大學的在新疆維吾爾自治區綜合實力排名第三的本科院校,也是新疆維吾爾自治區南疆地區唯一的一所綜合性大學。
塔里木大學原名塔里木農墾大學,位于塔里木河畔的阿拉爾市,創建于1958年,2004年5月經教育部批準更名為塔里木大學。塔里木大學原為農業部直屬院校,現為中央和新疆生產建設兵團共建。塔里木大學信息工程學院成立于2003年9月,現有教職工76人,專任教師65人,副高以上職稱占17%,碩士學位的教師占64%。學院包括5個教研室:計算機應用基礎教研室、計算機軟件教研室、計算機硬件教研室、通信工程教研室、數學教研室以及1個計算機實驗室。目前該學院有計算機科學與技術及通信工程2個本科專業。其中通信工程本科專業于2009年開始招生,每屆兩個班,每班30余人,該專業現有專業任課教師7人。
一、專業課程設置
1.專業必修課
塔里木大學信息工程學院通信工程專業人才培養方案中所設置的專業必修課有:高等數學、大學物理、線性代數、概率論與數理統計、大學計算機基礎、c語言程序設計、電路分析、現代電子技術、信號與系統、通信原理、通信電子線路、微波技術與天線、信息論與編碼技術、單片機與外圍電路、計算機網絡、數字信號處理、光纖通信、移動通信、現代交換原理與技術、嵌入式系統原理及應用等。
與中央民族大學通信工程本科專業培養方案(2010年版)相比,其多開設的專業必修課有大學計算機基礎(由于中央民族大學生源較好,因此沒必要開設該門課程)。中央民族大學按照專業選修課開設、塔里木大學按照專業必修課開設的課程有:計算機網絡、光纖通信、移動通信、現代交換原理與技術、嵌入式系統原理及應用等(由于中央民族大學通信工程本科專業是按照兩個主要專業方向培養學生,即無線通信和通信網絡,因此這種設置是合理的)。塔里木大學通信工程本科專業未開設的專業必修課有:機械制圖、數學物理方法、電磁場與電磁波、通信網理論基礎等。
2.專業選修課
塔里木大學通信工程本科專業大一上學期開設的專業選修課:通信工程專業導論。大二?上學期開設的專業選修課:數據庫原理。大二下學期開設的專業選修課:通信仿真技術eda。大三上學期開設的專業選修課:matlab及仿真應用、綜合布線技術。大三下學期開設的專業選修課:web系統與開發技術、現代傳輸技術、dsp原理與應用。大四上學期開設的專業選修課:通信工程專業英語、多媒體通信技術、前沿技術專題講座、寬帶無線通信、圖像處理與通信。四學年開設的專業選修課共計13門。
中央民族大學通信工程本科專業所開設的專業選修課分布如下:大二下學期開設專業選修課3門,大三上學期開設專業選修課5門,大三下學期開設的專業選修課8門,大四上學期開設的專業選修課16門(由于大部分學生專業選修課的學分在前三學年已選夠,且到了大四很多學生要考研究生、找工作、忙著聯系出國等,故大四上學期能夠真正開設的專業選修課寥寥無幾)。四學年開設專業選修課共計32門。
通過以上數據可看出,中央民族大學通信工程本科專業所開設的專業選修課數量遠遠多于塔里木大學通信工程本科專業所開設的專業選修課數量。但在塔里木大學通信工程本科專業所開設的專業選修課中也不乏頗具特色的課程,如綜合布線技術就是一門實用性很強的課程。
二、其他專業教學環節
1.實驗與實踐教學
塔里木大學信息工程學院的實驗教學樓建筑面積8800平方米,擁有10個多媒體教室、10個公共機房和8個專業實驗室(計算機組成原理、計算機硬件、計算機軟件、計算機網絡、自動控制、通信工程、數學建模、計算機創新)。通信工程專業所開設的實驗課有:電路分析實驗、現代電子技術實驗、信號與系統實驗、單片機與外圍電路實驗、c語言程序設計實驗、通信電子線路實驗、通信原理實驗、matlab及應用實驗、數據庫原理實驗、通信仿真技術實驗、現代交換原理與技術實驗、計算機網絡實驗、光纖通信實驗、移動通信系統實驗、嵌入式系統原理及應用實驗等。專業實踐性教學環節包括信號與系統課程設計、現代電子技術課程設計、通信原理課程設計、通信電子線路課程設計、嵌入式系統課程設計、專業認知實習、計算機網絡實習等。
2.專業實習
塔里木大學信息工程學院通信工程專業的專業實習安排在第六學期暑假進行,時間為8周(4學分)。塔里木大學信息工程學院十分重視學生的專業實習,為學生聯系了多個新疆維吾爾自治區與通信工程專業有關的實習單位,如新疆阿克蘇移動通信公司在通信工程專業建設、實習基地建設、教師實踐鍛煉、實驗通信機房建設等方面都給予了塔里木大學信息工程學院大力支持。為了保證專業實習的效果及真實性,每個實習點都有學院專業教師帶隊,發現問題隨時解決,并保持和學院的經常聯系。這種保質保量的專業實習為學生們畢業后走向社會并盡快融入企業打下了良好的基礎。
3.畢業設計
塔里木大學的畢業設計安排在第8學期進行,時間為12周(6學分)。為了保證畢業設計質量,塔里木大學信息工程學院嚴把開題關,提倡畢業設計內容與實際工程相聯系,避免學生在畢業設計中弄虛作假。為了鼓勵教師搞好畢業設計工作,帶一個本科生畢業設計給10個課時的工作量;若所帶的學生畢業設計成績優秀,則工作量加倍。為了使學生的畢業設計成績公平、公正,塔里木大學信息工程學院制定了一系列嚴格的畢業設計成績評定程序與標準。
4.學科競賽
塔里木大學信息工程學院非常鼓勵與支持學生參加新疆維吾爾自治區及全國舉辦的各項學科競賽,并取得了不錯的成績。如在2011年的全國大學生數學建模競賽中,通信工程專業有兩名同學分別獲得了國家的二等獎,一名同學獲得了新疆維吾爾自治區的一等獎,三名同學分別獲得了自治區的二等獎,還有兩名同學獲得了自治區的三等獎。全國大學生數學建模競賽由教育部高等教育司和中國工業與應用數學學會共同主辦,是教育部重點支持的全國大學生四大競賽之一,目前已成為全國高校規模最大的基礎性學科競賽,也是世界上規模最大的數學建模競賽。作為創辦時間很短的塔里木大學信息工程學院通信工程本科專業,能在這樣的大賽上取得如此成績實為不易。
此外,為了使學生能夠較早地對所從事職業有所認知并做好就業準備,塔里木大學信息工程學院為學生還安排有職業規劃與就業指導課程。