電子系統設計論文范文
時間:2023-03-24 14:02:48
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篇1
一、EDA技術的定義及構成
所謂EDA技術是在電子CAD技術基礎上發展起來的計算機軟件系統。它是以計算機為工作平臺,以硬件描述語言為系統邏輯描述的主要表達方式,以EDA工具軟件為開發環境,以大規模可編程邏輯器件PLD(ProgrammableLogicDevice)為設計載體,以專用集成電路ASIC(ApplicationSpecificIntegratedCircuit)、單片電子系統SOC(SystemOnaChip)芯片為目標器件,以電子系統設計為應用方向的電子產品自動化設計過程[J]。在此過程中,設計者只需利用硬件描述語言HDL(HardwareDescriptionlanguage),在EDA工具軟件中完成對系統硬件功能的描述,EDA工具便會自動完成邏輯編譯、化簡、分割、綜合、優化、布局、布線和仿真,直至特定目標芯片的適配編譯、邏輯映射和編程下載等工作,最終形成集成電子系統或專用集成芯片。盡管目標系統是硬件,但整個設計和修改過程如同完成軟件設計一樣方便和高效。
現代EDA技術的基本特征是采用高級語言描述,具有系統級仿真和綜合能力。EDA技術研究的對象是電子設計的全過程,有系統級、電路級和物理級各個層次的設計。EDA技術研究的范疇相當廣泛,從ASIC開發與應用角度看,包含以下子模塊:設計輸入子模塊、設計數據庫子模塊、分析驗證子模塊、綜合仿真子模塊和布局布線子模塊等。EDA主要采用并行工程和“自頂向下”的設計方法,然后從系統設計入手,在頂層進行功能方框圖的劃分和結構設計,在方框圖一級進行仿真、糾錯,并用VHDL等硬件描述語言對高層次的系統行為進行描述,在系統一級進行驗證,最后再用邏輯綜合優化工具生成具體的門級邏輯電路的網表,其對應的物理實現級可以是印刷電路板或專用集成電路。
二、EDA技術的發展
EDA技術的發展至今經歷了三個階段:電子線路的CAD是EDA發展的初級階段,是高級EDA系統的重要組成部分。它利用計算機的圖形編輯、分析和存儲等能力,協助工程師設計電子系統的電路圖、印制電路板和集成電路板圖。它可以減少設計人員的繁瑣重復勞動,但自動化程度低,需要人工干預整個設計過程。
EDA技術中級階段已具備了設計自動化的功能。其主要特征是具備了自動布局布線和電路的計算機仿真、分析和驗證功能。其作用已不僅僅是輔助設計,而且可以代替人進行某種思維。
高級EDA階段,又稱為ESDA(電子系統設計自動化)系統。過去傳統的電子系統電子產品的設計方法是采用自底而上(Bottom-UP)的程式,設計者先對系統結構分塊,直接進行電路級的設計。EDA技術高級階段采用一種新的設計概念:自頂而下(TOP-Down)的設計程式和并行工程(ConcurrentEngineering)的設計方法,設計者的精力主要集中在所設計電子產品的準確定義上,EDA系統去完成電子產品的系統級至物理級的設計。此階段EDA技術的主要特征是支持高級語言對系統進行描述。可進行系統級的仿真和綜合。
三、基于EDA技術的電子系統設計方法
1.電子系統電路級設計
首先確定設計方案,同時要選擇能實現該方案的合適元器件,然后根據具體的元器件設計電路原理圖。接著進行第一次仿真,包括數字電路的邏輯模擬、故障分析、模擬電路的交直流分析和瞬態分析。系統在進行仿真時,必須要有元件模型庫的支持,計算機上模擬的輸入輸出波形代替了實際電路調試中的信號源和示波器。這一次仿真主要是檢驗設計方案在功能方面的正確性。仿真通過后,根據原理圖產生的電氣連接網絡表進行PCB板的自動布局布線。在制作PCB板之前還可以進行后分析,包括熱分析、噪聲及竄擾分析、電磁兼容分析和可靠性分析等,并且可以將分析后的結果參數反標回電路圖,進行第二次仿真,也稱為后仿真,這一次仿真主要是檢驗PCB板在實際工作環境中的可行性。
可見,電路級的EDA技術使電子工程師在實際的電子系統產生之前,就可以全面了解系統的功能特性和物理特性,從而將開發過程中出現的缺陷消滅在設計階段,不僅縮短了開發時間,也降低了開發成本。
2.系統級設計
系統級設計是一種“概念驅動式”設計,設計人員無須通過門級原理圖描述電路,而是針對設計目標進行功能描述。由于擺脫了電路細節的束縛,設計人員可以把精力集中于創造性概念構思與方案上,一旦這些概念構思以高層次描述的形式輸入計算機后,EDA系統就能以規則驅動的方式自動完成整個設計。
系統級設計的步驟如下:
第一步:按照“自頂向下”的設計方法進行系統劃分。
第二步:輸入VHDL代碼,這是系統級設計中最為普遍的輸入方式。此外,還可以采用圖形輸入方式(框圖、狀態圖等),這種輸入方式具有直觀、容易理解的優點。
第三步:將以上的設計輸入編譯成標準的VHDL文件。對于大型設計,還要進行代碼級的功能仿真,主要是檢驗系統功能設計的正確性,因為對于大型設計,綜合、適配要花費數小時,在綜合前對源代碼仿真,就可以大大減少設計重復的次數和時間,一般情況下,可略去這一仿真步驟。
第四步:利用綜合器對VHDL源代碼進行綜合優化處理,生成門級描述的網表文件,這是將高層次描述轉化為硬件電路的關鍵步驟。綜合優化是針對ASIC芯片供應商的某一產品系列進行的,所以綜合的過程要在相應的廠家綜合庫支持下才能完成。綜合后,可利用產生的網表文件進行適配前的時序仿真,仿真過程不涉及具體器件的硬件特性,較為粗略。一般設計,這一仿真步驟也可略去。
第五步:利用適配器將綜合后的網表文件針對某一具體的目標器件進行邏輯映射操作,包括底層器件配置、邏輯分割、邏輯優化和布局布線。:
第六步:將適配器產生的器件編程文件通過編程器或下載電纜載入到目標芯片FPGA或CPLD中。如果是大批量產品開發,通過更換相應的廠家綜合庫,可以很容易轉由ASIC形式實現。
四、前景展望
21世紀將是EDA技術的高速發展時期,EDA技術是現代電子設計技術的發展方向,并著眼于數字邏輯向模擬電路和數模混合電路的方向發展。EDA將會超越電子設計的范疇進入其他領域隨著集成電路技術的高速發展,數字系統正朝著更高集成度、超小型化、高性能、高可靠性和低功耗的系統級芯片(SoC,SystemonChip)方向發展,借助于硬件描述語言的國際標準VHDL和強大的EDA工具,可減少設計風險并縮短周期,隨著VHDL語言使用范圍的日益擴大,必將給硬件設計領域帶來巨大的變革。
參考文獻:
[1]譚會生,張昌凡.EDA技術及應用[M].西安:西安電子科技大學出版社,2001.
篇2
1電梯控制系統設計的基本情況
國民經濟的迅速發展直接催生了房地產開發的熱潮,因此電梯行業也從中受益。面臨巨大的市場機遇,如何在已趨成熟的電梯行業里獨樹一幟獲得更多的消費者,使公司更好更快的發展。在電梯自動控制系統研究方面應該主抓三個方面:
(1)了解電梯自動系統的控制要求,在研制初期首先要明確該電梯的使用環境、容積、載重等基本情況。
(2)電梯自動控制系統的配置。根據配置的不同在控制系統設計時應該有相應的區別,配置是整個控制系統的核心部件,確保電梯能夠正常的工作。
(3)軟件的設計。在要求和配置都明確之后就是要對該系統的軟件開發以及研制,軟件程序的開發主要有三個內容:圖紙設計、核心程序的設計、電梯運行靈活性的設計等,該軟件所要考慮的問題趨于全面,應能解決在使用過程中遇到的問題。
2電梯運行原理
在電梯的設計中最底層和最高層均會有信號傳遞按鈕,在中間樓層內均由兩個信號傳遞按鈕,這四個按鈕在電梯正常運行時是有明確分工的,最高層的信號傳遞按鈕在接到信號時將信號向下傳遞,而當電梯在最底層時若高層或者中間層有信號輸入時,那么底層的信號按鈕把信號向上傳遞,而當電梯位于中間樓層時,有信號輸入后,兩個信號傳遞按鈕會一個向下傳遞信號,一個向上傳遞信號。當乘客進入轎廂之后通過內選信號來選擇樓層,在通過指定或者轎廂內部的關閉按鈕將廂門關閉,在即將達到目標樓層時減速裝置開始啟動,在電梯運行過程中接受到正向的呼叫信心時則會在相應的樓層時開門等待,若接收到反向的呼叫時,電梯仍按照目前的運行方向繼續工作直至此項任務完成之后再去響應呼叫指令。
3電梯控制系統的主要結構和內容
可編程控制器(簡稱PLC),它的特點是運用起來很靈活,同時數字語言也比較清晰,因此廣泛應用于電梯自動控制系統。電梯的運行指令主要是由兩個控制程序來實現,其一是自身內部運行控制程序,其二是外部呼叫信號,外部呼叫信號具有隨機性,因此在控制的過程中不能單純的依靠順序或者邏輯控制方法,應該由邏輯和隨機相結合的控制系統設計方案。
3.1系統的控制要求
電梯自動控制模擬系統由機械裝置和PLC控制系統組成,對于電梯的基本運行采用順序邏輯控制模式進行,電梯的運行控制是根據電梯目前的運行狀態和隨機信號狀態進行控制的。在電梯的運行控制中,每一個樓層都要設置一個接近開關其目的是檢測當前轎廂的準確位置,還有就是能明確知道轎廂的運行方向。電梯運行的狀態、承載的情況、所到達的樓層均通過LED顯示屏顯示出來。另外還要設置電梯運行方向的互鎖功能以及電梯的安全保障措施,確保電梯在運行過程中安全穩定可靠。
3.2PLC與系統的配置
在進行硬件配置時我們選用了FXIN型可編程控制器,主要是考慮其具有幾個獨特的優點:(1)FXIN的控制器非常靈活,除過主機單元還可以進行擴展,比如A/D模塊、D/A模塊、I/0模塊,這些模塊的都具有一些特殊功能。在I/0模塊中需要設計30個點,分別是14個輸入點和16個輸出點,主機方面一般采用FX1N-40MR等小型的基本單元即可。(2)FX1N型號的控制器指令方面的功能相對較多,包括有27個基本指令附加有89條功能性指令,在指令的執行速度方面也較快。(3)FX1N型號的控制器內部設有狀態繼電保護器、輔助繼電保護器、寄存器、定時器和計數器,直接能夠滿足電梯控制系統的需要。(4)該種控制器的編程可以使用第三方編程軟件,在編程的過程中可以使用相關指令或者梯形圖語言來進行。
3.3軟件設計的主要特點
(1)在進行軟件的設計時在同方向運行應優先考慮就近原則,這個原則在設計的過程中依據的電梯的運行方向以及具體的位置,若轎廂的運行方向是向上,但是在轎廂目前位置上方有外部呼叫信息,那么呼叫樓層所對應的繼電保護器此時的狀態顯示為開,直到電梯到達所呼叫的樓層,繼電保護裝置隨之關閉,就這樣反復操作的過程中,繼電器保護裝置和呼叫開關相互合作可以完成電梯運行的所有操作。
(2)隨機+邏輯控制方式。如果電梯在想某一個樓層運行時,那么所要達到的樓層有檢測系統的開關,它的作用就是準確無誤的對這一樓層實施判斷,判斷的主要內容包括該樓層的之前的呼叫信號,如果檢測有呼叫信號,那么應該減速運轉停止運行,如果沒有檢測到呼叫信號,那么轎廂將繼續沿著原先的目標樓層運行。
(3)軟件顯示技術。通過軟件顯示技術可以清楚的判斷轎廂的運行樓層載重情況,并將這些情況轉化成SCD碼然后實行數據輸出,再通過硬件設備和軟件系統將具體的數字顯示在LED顯示屏上。如果電梯在運行過程中發生故障,那么可編程控制器能夠對電機實施有效的控制,將所有指令瞬時終止。
4結束語
篇3
關鍵詞:電子元器件;工程實踐能力;網絡教學平臺;教學改革
作者簡介:李紅(1984-),女,山東肥城人,蘭州交通大學自動化與電氣工程學院,講師;趙峰(1966-),男,上海人,蘭州交通大學自動化與電氣工程學院,教授。(甘肅 蘭州 730070)
基金項目:本文系自動化與電氣工程學院本科教學改革項目(ZDH2013011)的研究成果。
中圖分類號:G642.44 文獻標識碼:A 文章編號:1007-0079(2014)03-0143-02
工程實踐能力培養是大學本科教育的重要內容,對提升工科人才培養質量、未來促進工程教育和工程師的認證具有重要意義。[1]通過電子元器件市場調研與系統設計課程實踐的學習,使學生初步掌握電子元器件市場調研與電子系統設計的方法、過程,培養學生的實踐動手能力和本專業學習的興趣,提高學生對電子技術、自動控制系統相關知識學習的積極性,為后續課程打下良好的基礎。電子元器件市場調研與系統設計課程一般安排在大二第二學期,通過確定調研問題與目標、實地調查、信息整理、分析,調查報告的撰寫的基本步驟來組織實施,電子系統設計則通過查找資料、確定選題、根據選題給出設計方案、分析、驗證電路的基本步驟來組織實施。
通過前幾年的教學實踐獲得了不少有益成果,但如何在2周的有限時間內完成眾多培養環節,更有效地對學生選題、老師答疑、給定成績三個方面進行全過程監控,對培養具有很強實踐創新能力的卓越工程師[2]有重要意義。
一、時間組織改革
前期培養方案中,本課程按2周時間分兩個階段分別實施:
1.電子元器件調研
(1)確定調研問題與目標。初步形成對自己所欲設計的電子系統的電子元器件名稱、型號、規格、參數、尺寸的基本評價。
(2)實地調查。到電子市場確定相關電子元器件市場供應品牌、價格、需求情況、主要替代品情況。
(3)信息整理。對數據、資料有重點地進行整理、分析,運用所學知識對結果進行分析得出判斷和結論。
(4)調查報告的撰寫。把整個調查過程以報告的形式呈現出來,并能依據調查的結論給出合理化建議和意見,作為調查的成果。
2.電子系統設計
(1)查找資料,確定選題。通過在圖書館、網上查閱所欲設計的電子系統的相關書籍、論文資料,確定選題。
(2)根據選題給出設計方案。針對所選題目設計電路原理圖、編寫程序、繪制原理圖。
(3)分析、驗證電路。先借助專業軟件進行仿真驗證,再購買相關元器件進行焊接后實際測試。
上述實施方案所涉及的培養環節較多,在實際教學過程中發現存在時間難以控制,各環節之間有重疊或跨越的現象。經老師分析和學生反映的意見綜合,主要原因在于調研與設計環節分開,時間浪費較多。
經研究,本課程的2周時間內統一為一個過程按五個環節進行實施:
(1)查找資料,確定選題。針對老師提供的備選題目,學生通過在圖書館、網上查閱欲選題目的相關書籍、論文資料,確定選題。
(2)根據選題給出設計方案。針對所選題目,搜集相關資料,設計電路原理圖,學習Altium Designer軟件[3]并繪制電路原理圖。
(3)電子元器件調研。對自己所欲設計的電子系統的電子元器件名稱、型號、規格、參數、尺寸等進行網上調研,了解相關電子元器件市場供應品牌、價格、替代品情況,對數據、資料有重點地進行整理、分析,到電子市場采購部分元器件。
(4)制作、驗證電路。先借助Proteus軟件[4]進行仿真驗證,再進行焊接后實際測試。
(5)撰寫總結報告。把整個實踐過程以報告的形式呈現出來,并依據測試數據給出合理化建議和意見,作為成績評定的重要參考。
改革前后各培養環節時間分配對比如表1所示,由表可知,改革后電子元器件調研環節可以占用第一周的周六、周日機動時間,且制作、驗證電路環節可以增加到3天,給學生更充足的動手時間。
二、實踐環節的教學改革
1.學生選題
因本課程的功能定位不同于大三的專業課課程設計以及畢業設計,且考慮到學生未學課程較多的實際情況,將原有的“每組同學在指導教師的指導下自行選擇設計題目,指導教師不限題目,只要每個指導教師指導的各組不重復即可”的選題標準具體化,統一給出選題目錄,如表2所示。
2.老師答疑
為了利用網絡技術及培養學生正確利用網絡,[5]我們將原有的“每天固定2小時,機動2小時”的當面答疑時間調整為“每天網絡2小時,每周當面2小時”。網絡答疑提供2種途徑:利用QQ群和QQ群空間實現網絡互動,利用本校網絡教學平臺上的課程交流區在線互動。
實踐中發現,多數師生更喜歡利用QQ群進行交流,網絡教學平臺上的課程交流區則相對而言人氣較差,師生發帖的積極性不高。這也意味著有必要進一步研究網絡教學平臺的在線答疑模塊的改進與優化,提高使用的便捷性與信息共享的快捷性。
3.給定成績
為了提高學生的積極性,減輕總結報告書寫工作量,在給學生提供報告模板及格式要求的基礎上,將原有的五級制評分標準改為按表3制定的百分制標準進行評定。
三、教學效果
1.學生的積極性及自我滿意度
經在本校電氣工程專業2011級本科生4個班中進行教學實踐,通過選題方式、老師答疑模式、給定成績標準等三個方面的改革,學生在選題時表現出更大的主動性和時效性,且選題范圍較寬;網絡答疑也降低了學生的拘束感,幾乎都能提出一些問題,且網絡資源的便捷共享優點極大地提高了電子元器件調研與選型效率。
相對于前幾屆學生在本課程結束后對自己智能等方面提高程度的自我滿意度而言,本屆學生多數反映經過本課程的實踐練習,自己對如何利用網絡獲取最新的元器件資料及典型應用案例、網絡提問與回答、Altium Designer軟件、Proteus軟件的使用等方面都有了極大的提高,而對于后續電子技術、單片機等課程的學習也有了明確目標。
2.教師的工作量及教學效果
經時間組織與具體實施方案的改革,尤其是選題目錄、網絡答疑、評分標準的實施,老師們感覺自己在該課程的投入時間較以前可以減少30%左右,同時,從學生們的作品及報告來看教學效果則較以前反而有了極大提高。
參考文獻:
[1]鐘永彥,陳娟,張蔚.從電子系統綜合設計談學生工程實踐能力的培養[J].中國教育技術裝備,2012,267(9):112-115.
[2]高有華,翟慧萍,卲岳,等.面向卓越工程師培養的“電工學”課程改革[J].電氣電子教學學報,2012,S1(34):74-76.
[3]宋瑾.基于Altium Designer的仿真技術在電子技術教學中的應用[J].信息與電腦(理論版),2012,(6):136-137.
篇4
針對“大學生過剩”與“技工嚴重缺乏”的就業結構型矛盾,解決問題的核心是教學方法和培養目標的改革。今后,中國將以建設現代職業教育體系為突破口,對教育結構實施戰略性調整,加大技術技能型人才的培養。從國家層面,本次高校改革調整的對象是1999年大學擴招后“專升本”的600多所地方本科院校。這些高校將率先從培養學術型人才向職業教育轉變。嘉應學院于2001年升為本科院校,在改革院校之列,應做好規劃應對學校即將到來的人才培養目標和辦學定位的轉型。
2電子信息工程專業培養方案改革目標
廣東省高端新型電子信息產業發展方向包括了軟件和集成電路、數字家庭以及高端消費類電子產品。本次電子信息工程專業培養方案改革應契合產業發展方向,針對智能家電、智能家居、智能醫療和智能安防領域,培養應用型本科人才。此次電子信息工程專業培養方案改革的目標是培養學生動手能力,強調與產業的對接,強化學生的就業能力。為實現該目標,需要對目前電子信息工程專業培養方案進行修訂。
3電子信息工程專業培養方案改革思路
3.1培養學生的職業定位
以電子信息工程專業為例,研究型高校中電子信息工程專業的學生參加工作后主要從事系統軟硬件底層開發。硬件相關工作方面:學生通過傳感器、變送器和執行元件等基本原理的學習,能夠從事相關基礎元器件的研發工作。軟件相關工作方面,學生通過操作系統、處理器內部體系結構和接口電路工作原理的學習,能夠編寫硬件的底層接口程序,從事一些基礎的研究工作。高職高專學校培養的電子信息工程專業學生,需要熟悉生產設備的工作過程,能夠應用和操作設備生產出合格的產品。應用型高校中電子信息工程專業的學生層次處于上述兩種類型學校學生的中間,必須要實現差異化培養,具有自身不同于研究型和高職高專學生的特色,在產業結構中尋找自己的定位,這樣才能保證在未來的就業競爭中取得優勢。應用型高校培養的電子信息工程專業學生應該熟悉傳感器、變送器和執行元件的工作原理,了解元器件的性能參數以及影響其工作的因素,能夠根據客戶提出的設備的性能指標和不同要求,“選擇”傳感器、變送器和執行元件,通過合理的組合連接,形成生產設備,或是能夠測量某些物理參數的儀器和儀表,或者是智能家居中的控制系統、安防系統等等。該類型學生主要從事的是系統集成工作。從目前我國產業發展結構來看,大部分企業還是生產型的,從事研發的企業和研發方面提供的工作崗位相對較少,所以對從事底層設備研發的人才需求有限,而對系統集成人才需求較大。
3.2工作崗位分析
根據以上分析,確定嘉應學院電子信息工程專業的改革思路。智能化是電子信息技術發展的一個必然的趨勢。未來的儀器設備會根據預先設定的程序和算法運行,脫離人的控制,具有一定的智能性。基于此,確定培養的學生的未來的職業定位為智能電子產品設計工程師。廣東省電子行業發達,提供的相關產業崗位較多,95%以上的學生會在廣東省內就業。就業的學生主要從事智能電子產品的設計、調試和安裝工作。作為智能電子產品設計工程師,就業之初可以做為企業研發部門的軟件、硬件工程師,隨著相關經驗和技術的積累,以及自己本人的不斷努力和學習,有部分優秀的智能電子產品設計工程師可以成長為產品的項目工程師。如果掌握企業的核心技術,則可以成為企業的技術負責人,只要努力,職業提升空間較大。
3.3課程模塊設置
學生要想在將來能夠勝任智能電子產品設計和系統集成工作,需要掌握的知識要點包括信息采集、數據處理、信號轉換變換、總線接口和軟件編程等方面的知識。需要學習的模塊設置為基礎模塊、提高模塊和產業對接模塊。針對學生將來從事的智能電子產品設計工作,要求學生學習的課程體系如下:基礎模塊包括了電路分析基礎、模擬電子技術、數字電路與數字邏輯、信號與系統、傳感與檢測、數字信號處理、虛擬儀器設計和C語言程序設計。提高模塊包括了應用電子設計自動化、嵌入式系統、微機與單片機原理和數字信號處理技術及應用。產業對接模塊含有數據采集與智能儀器、電子產品設計與實踐和智能家居等課程。基礎模塊電子系統工作的基本原理和基本的分析方法,為提高模塊的學習打下基礎。提高模塊中的課程主要學習由8位,16位和32位處理器內部體系結構和編程方法和系統硬件描述語言,這些是智能電子產品的核心。而產業對接模塊開設的課程主要要求學生能夠根據所學知識設計滿足生產和人民生活需要的智能電子產品系統。
4電子信息工程專業培養方案框架
4.1通識教育課程模塊
該模塊包括國防教育、思想政治理論課、語言與技能課、體育和全校性公共任選課,總計57學分,1004學時。具體課程為軍事理論與訓練、思想道德修養與法律基礎、廉潔修身、基本原理概論、思想和中國特色社會主義理論體系概論、中國近現代史綱要、形勢與政策、大學英語I-IV,含口語與寫作)、大學計算機基礎、健康與心理教育、大學語文(含應用寫作)、大學生職業發展與就業指導、創業教育、體育(含選修),公共任選課。通過通識教育課程的教授使學生掌握一定的外語、法律和國學知識,具有一定的人文情懷,成為一個道德和人格上成熟的人。
4.2專業課程教育模塊
該模塊包括專業必修課、專業選修課、畢業實習和畢業論文(設計),總計105學分,1498學時。其中專業必修課包括學生必須了解的本專業的一些基礎知識。其中學科基礎課電子類工科學生必須學習的本學科的基礎知識,含30學分,總計548學時,主要課程有:大學物理及實驗、高等數學、工程數學、概率論與隨機過程、工程制圖與AutoCAD、電子工藝訓練、電路分析基礎、電路分析基礎實驗。專業基礎課是學生學習后續專業課程的基礎,是本專業不同于其他專業的基礎課程組合,通過專業基礎課程的學習學生可掌握本專業的基礎知識。含18學分,總計287學時,主要課程有:C語言程序設計、數字電路與數字邏輯、數字電路與數字邏輯實驗、通信電子線路、模擬電子技術、模擬電子技術實驗、電子技術課程設計及見習。專業課程組合則是本專業的一些較為重要的課,按照不同專業方向開設不同的專業課,總計13學分,204學時。智能電子系統方向主要專業課程有智能電子系統方向、信號與系統、微機與單片機原理、嵌入式系統。專業選修課是本專業的一些特色課程,包括專業限選課18學分,28時,課程主要課程有:數據采集與智能儀器、數字信號處理原理及技術、傳感與檢測、電子產品設計與實踐、虛擬儀器設計與應用。專業任選課10學分,170學時,主要課程有計算機網絡、印刷電路板設計、Matlab程序設計、電子設計自動化、智能家居系統設計等。畢業設計是本科教學最為重要的環節,需要學生應用所學知識設計符合生產實際的能夠實現一定功能的智能電子系統。畢業實習是學生畢業前進行的直接參與企業生產實踐的活動,相當于入職前的崗前培訓,均為8學分,8學時。
4.3職業教育模塊
該模塊均為選修課程,包括心理學2學分,32學時;教育學2學分,32學時;教師職業技能2學分,32學時;教育實習4學分,4周。學生可以在修完此模塊后申請教師資格證,擴大就業面,從而拓寬就業途徑。
5電子信息工程專業培養方案改革內容
5.1調整專業方向,強調產業對接
緊密結合廣東省十二五規劃中高端新型電子信息產業發展規劃內容和專業的發展方向,根據專業技術技能型人才培養需要,將專業方向調整為智能電子系統方向。為實現專業調整和改革的最后一公里,最終擺脫學生所學知識與到企業工作后所需能力相脫節的現狀,開設與企業生產實際相近的課程,如數據采集與智能儀器、電子產品設計與實踐和智能家居等課程。提高學生的學習興趣的同時,真正做到與企業生產實際的對接,讓學生到企業工作后可以盡快進入角色,找到自己在企業的一席之地。
5.2突出專業基礎課和專業方向課的核心地位
針對學生到企業工作后主要從事智能電子系統設計相關技術的工作,專業基礎課中的核心課程設置為:數字電路與數字邏輯、通信電子線路、模擬電子技術、電子技術課程設計及見習、C語言程序設計。專業方向課中的核心課程設置為:數據采集與智能儀器、數字信號處理原理及技術、傳感與檢測、電子產品設計與實踐、虛擬儀器設計與應用、嵌入式系統課程設計及見習。強化學生在智能電子系統設計方面的專業技術知識,為學生將來在本行業從事技術工作打下堅實的基礎。讓學生在此基礎上,能夠有較大程度的職業上升空間,使開設的專業課程更有利于學生將來在專業技術方面的成長和發展。由于專業選修方向的調整,增加了相應課程,如數據采集與智能儀器、電子產品設計與實踐和智能家居系統設計。刪除了理論性較強的相應課程,如信息論基礎和數字圖像處理。
5.3進一步強化實踐教學環節
根據應用型本科教學工作面臨的形勢和特點,提出加強和改進實踐教學工作的幾項措施:一是加強實踐教學師資隊伍建設,鼓勵教師從事實踐教學工作;二是推進科學研究與實踐教學的有效結合,不斷提高教師的實踐教學水平;三是加大經費投入,通過優化、整合加強實驗教學示范中心和工程訓練中心等實踐教學平臺建設;四是推進產學研合作,建設好大學生實習和實踐基地;五是實施好卓越工程師計劃,培養和造就高層次工程型人才。實踐教學是學校進行人才培養的重要組成部分,可以有效提高人才培養質量,是與課堂教學相輔相成和互相促進的重要方面。
6結語
篇5
基金項目:本文系教育部第三批國家級精品資源共享課立項項目的研究成果。
中圖分類號:G642.0 文獻標識碼:A 文章編號:1007-0079(2014)15-0040-02
一、教材建設的背景及目標
電子技術基礎課程是電類各專業極其重要的專業基礎課和技術基礎課,隨著市場經濟對高等學校人才素質的要求,它也成為部分非電類專業的必修課。電子技術基礎課程有兩個任務:一是使學生在學習的過程中,獲得電子技術方面的基本知識、基本理論、基本技能;二是培養學生兩方面的能力:分析問題和解決問題的能力,為今后進一步學習、研究、應用電子技術打下基礎。
中北大學(以下簡稱“我校”)電子技術基礎課程2007年被評為國家級精品課程,2013年該課程中的模擬電子技術基礎申請為國家級精品資源共享課立項項目,同時,數字電子技術申請為山西省精品課程資源共享課。按照教育部頒布的高等學校電子技術基礎課程教學基本要求,多年來,教學內容不斷更新,采用的基本原則是:保證基礎、加強集成、聯系實際、體現先進、便于教學。與傳統教學內容相比,主要教學內容、教學方法和教學手段都有很大的更新,教師教學經驗的積累,迫切希望對教材進行改革和建設。教材建設目標:以現代教育思想為指導,借鑒國內外高校編寫教材的精華,結合實際,吸收更新的科技與教學成專業提供論文寫作和寫作論文的服務,歡迎光臨dylw.net果,以及本校教學改革的經驗,借助網絡技術、多媒體技術等現代化的教學手段,打造一套系列化、立體化的教材。為學生提供一套系列化的教材、一個立體化的自主學習空間,使以往的單一的課堂教學或者學習方式向多方式、多途徑發展。目前,已經取得了階段性的成果。[1]
二、教材體系與結構
本教材的特點是系列化、立體化。教材結構如表1所示,它是教學實踐改革的產物,也是教學實踐改革的載體。
表1 教材結構
紙質教材 電子教案或者課件
模擬電子技術基礎 模擬電子技術電子教案與課件
數字電子技術基礎 數字電子技術電子教案與課件
模擬電子技術基礎學習指導及習題詳解 電子教案
數字電子技術基礎學習指導及習題詳解 電子教案
電子技術實驗與課程設計 教學課件、實踐課件與EDA軟件
1.系列化
如表1所示,本教材共有5本紙質教材,自成體系。基本上包含了本課程的所有教學環節、實踐環節和教學內容,與模塊化、層次化的教學體系相配套,其中:
(1)本教材的第一層次分為兩個主模塊編寫:《模擬電子技術基礎》和《數字電子技術基礎》。編寫時,在保證傳統內容的基礎上,做了如下改進:1)教材內容以集成電路為主,適當保留作為電子電路基礎的分立元件電路內容。模擬電子技術的重點放在討論各種基本放大電路及分析方法、放大電路中的反饋、模擬集成電路及其應用;數字電子技術的重點放在討論組合邏輯電路和時序邏輯電路的分析及設計方法、脈沖信號的產生與整形、大規模集成電路的分析應用、ADC和DAC的分析及應用、VHDL語言及其應用;2)為了激發學生的興趣,并與所學專業相結合,引入了工程方面的內容,如信號檢測中的儀表放大器、精密整流電路、以及采樣保持電路等;3)增加了MEMS等新器件和微電子等新技術的教學內容,適當引入新概念、新技術,新器件,做到了經典與現代融合,與實驗融合,與工程應用融合,與EDA仿真融合,有利于學生更好地理解電路的基本概念、基本理論知識和基本分析方法;有利于培養學生實踐能力、創新能力、分析問題和解決問題的能力;有利于大學生創新和卓越工程師培養計劃的實施;4)為解決學生學習電子專業提供論文寫作和寫作論文的服務,歡迎光臨dylw.net技術基礎入門難的問題,在教學內容安排上,先介紹章節內容、要討論的主要問題以及要達到的目的,然后進行正文敘述、對本章內容進行小結、最后對應章節內容列出自測題和習題。在內容編寫上,做到知識點與例題有機結合,自測題、習題便于學生通過練習鞏固本章所學知識。內容安排上,達到循序漸進、有的放矢、前后呼應的目的。
這些方面的改進,既體現了基礎,又反映了電子技術的最新發展成果,提高了學生的學習興趣。
(2)《模擬電子技術基礎學習指導及習題詳解》和《數字電子技術基礎學習指導及習題詳解》是對應兩本主教材配套的輔導書,為更適合學生參考學習,做到了以下兩點:1)對《模擬電子基礎》和《數字電子基礎》兩本主教材中的全部自測題、習題給出了詳盡的全解。對學生來說,一冊在手,即可全面了解本課程知識結構,課程內容重點、難點和考點,通過詳細的習題分析和解答來提高學生分析問題、解決問題的能力,并直接起到檢查學習效果的作用;2)在選材上,力求做到由淺入深、循序漸進。“典型例題和考研試題解析”部分圍繞主要知識點、重點、難點來選材而非面面俱到,既與主教材有機結合,又對主要知識點進行了更加深入透徹的剖析。“自測題及解答、習題及解答”部分提供了大量豐富的題型及精解。“本科生和研究生試題及答案”部分給出了詳盡的參考答案,并在研究生試題保持原有風貌的前提下,在答案中也采用原題邏輯符號,既滿足了本科生復習和備考需求,又為碩士研究生入學考試提供了一個復習平臺。
(3)《電子技術實驗與課程設計》是實驗指導教材、課程設計參考書兼各類電子設計競賽參考書。1)在實驗方面,引入仿真實驗內容。通過計算機仿真實驗,增強學生計算機應用能力以及電路分析、設計和測試能力。[2]模擬電子技術虛擬實驗用Multisim軟件實現,數字電子技術虛擬實驗用QuarterⅡ軟件實現。硬件實驗保持傳統實驗的精華,分成驗證性、提高性、設計性和綜合性四個層次,提高學生動手能力、分析和解決硬件電路中問題的能力;軟件實驗采用軟件測試仿真,提高學生編程、軟件分析和解決問題的能力,為學生進行研究開發性實驗打下良好的基礎。2)課程設計的 內容涵蓋了模擬電子系統設計、數字電子系統設計和綜合電子系統設計,做到了常規電路設計與EDA技術相結合的設計方法。設計題目新穎,具有實用性。題目給出了設計思路、原理框圖,有必做和選做內容。實現了課程設計與設計性實驗有機結合,既滿足了課程設計的需要,又為學生進行課外科技活動及全國大學生電子設計競賽奠定了基礎。歷年來,我校在全國大學生電子設計競賽中都取得優異的成績,這本教材功不可沒。
2.立體化
對現代教學來說,過去那種“一本教材、一支粉筆”的教學模式早已不適用。我校電子技術基礎課程作為國家級精品課程、國家級精品資源共享課和山西省精品資源共享課,在教學中有多樣性的特色,體現在教學方法的多樣性、教學手段的多樣性和教學內容的多樣性。每本教材都制作了與之相配套的電子課件、網絡電子教案、多媒體資源庫等,并引入了現代化的網絡教學。
多媒體教材除具有直觀形象、信息量大、網絡教學便捷的特點外,更因為其趣味性濃、個性色彩強、互動效果好而吸引學生。因此,筆者充分利用多種媒體,建設網絡課堂,在已經完成的“模擬電子技術基礎”、“數字電子技術基礎”、“電子技術實驗”等課程的網絡電子教案的基礎上,根據教學改革經驗和實踐教學經驗,不斷完善和更新,建立了多媒體資源庫,內容涵蓋電子教案、多媒體課件、全程教學錄像、案例庫、學專業提供論文寫作和寫作論文的服務,歡迎光臨dylw.net科知識檢索、例題分析、試題庫、在線自測、考試系統、學習軟件、虛擬仿真、學生作品、專家講座等。
為了配合課堂教學,解決內容多、難度大、學時少的矛盾,筆者制作了一套網上學習輔導系統——電子技術學習系統。在該系統內,創建師生互動平臺,便于師生交流。
通過網絡教學,創建師生互動平臺,教師隨時可以答疑解惑,利于學生個性化學習和自主學習,可以激發學生學習電子技術的熱情,培養學生在電子技術方面的創新思維能力;通過網絡教學,實現優質資源共享,緩解了教學資源不足的矛盾;通過網絡教學,便于教師之間的交流學習,有利于中青年教師的快速成長;通過網絡教學,可以大大提高教學管理效能。
三、電子課件的組織形式
由于與紙質教材配套的課件是教學型課件,要求課件文字簡練、條理清晰、提綱挈領、能體現教師在教學中的主導地位。[2]所以,為了設計出高質量的電子技術基礎多媒體課件,筆者做了如下努力:
第一,充分了解本課件在教學中適用的內容。設計者要熟悉本課程的教學內容,掌握知識結構,掌握各部分內容之間的內在關系及每個知識點之間的內在規律。只有對教學內容的重點和難點有了充分理解,才能設計出恰當的多媒體課件。[3]為此,由教研室一位教師制作,其他教師在此基礎上再根據自己的需求和教學風格進行多次修改,才得以在教學中展示應用。
第二,文字簡捷,采用文本分時顯示。如果在屏幕上出現大段的文字反而會降低講課效果,為此,制作過程中,多媒體課件上只出現標題、概念、定理、公式、知識點的結論等內容,采用文本分時顯示方式逐次顯示,用鼠標單擊對應參數或鍵盤控制響應的解釋部分。[4]
第三,圖形分解演示。電子技術基礎課程以分析設計電路圖為主,因而電路圖多、波形圖多。在課件制作中,對于基本電路和重要電路,筆者都對電路進行了拆分。對于最基本的簡單電路,一個一個元件加入,介紹各個元件的作用;對于新的重要電路,總是從已經熟知的簡單電路入手,采取“提出問題——分析問題——解決問題”的方法,刪除或者添加一個個元件,改動一條條線,直到得到目標電路。
第四,在電子課件中添加仿真軟件。“模擬電子技術”和“數字電子技術”兩門課程中分別選用Multisim和QuarterⅡ仿真軟件,對課程中的實例進行動態演示。只要參數設置適當,就可以得到幾乎與硬件電路實驗相同的結果,具有相當高的可信度。[5]為此,事先在軟件上編制調試好電路分析程序存入課件中。在需要演示時,點擊“仿真演示”鍵,即可鏈接進已調試好的相應軟件中,進而進行仿真演示。
例如在講RC橋式振蕩電路時,點擊“演示”鍵,就進入了用軟件編制好的對應電路,點擊“運行”鍵,即可看到起振、穩幅的過程和波形。這種動態的模擬電路變化過程和仿真效果,使學生對電路的正常工作條件及變化過程有很清晰的理解,是任何動畫都不能比擬的。
四、教材的應用效果
該教材的紙質教材和電子課件已使用多年。電子課件在使用過程中,還在不斷地制作、改進。由于使用多媒體課件的種種優勢,教師對課件制作積極性都很高。大家常常一邊討論、提意見和建議,一邊修改,使課件內容越來越完善,也越來越精美。課程組所有教師均采用多媒體上課,電子課件利用率100%。
紙質教材使用多年,受到了教師與學生的一直好評:第一,該教材在編寫過程中緊緊圍繞課程體系,各層次、各模塊都有配套教材與之對應,使用方便。第二,電子課件在制作過程中,講授內容、順序、思路等都與紙質教材保持一致。學生在聽課過程中,只需要在老師講授的重點、難點內容上做標記即可,而不會在課堂專業提供論文寫作和寫作論文的服務,歡迎光臨dylw.net上因為記筆記影響專心聽講。第三,由于課件由一位教師為主制作,其他教師根據個人授課習慣和經驗進行修改、創作,之后才應用于教學,所以教研室教師人手一個課件,卻又各有不同、各具特色。課件為教師提供一個廣闊的創作空間,減輕了教師的勞動強度,提高了教學效率,卻沒有限制老師,更沒有抹殺老師的講課特色,這正是筆者追求的課件存在的意義。第四,教材中,加強學生創新性實踐環節教學與實踐,把最新的科研成果和最新的器件與技術反應到教材和教學當中,開闊了學生眼界,提高學生對電子設計的興趣和提高了學生的動手能力、綜合素質。
這5本紙質教材均已由電子工業出版社和機械工業出版社出版,其中,2005年出版的“十五”國家級規劃教材《電子技術實驗與課程設計》(第三版),該書已被全國50多個高校使用,年出版量上萬冊。《模擬電子技術基礎》 被評為“十五”國家級規劃教材,《數字電子技術》被評為“十二五國家級規劃教材”。兩本教材均已多次印刷,均有10多所普通高等院校使用,一致認為該教材是聯系實際、體現先進、指導創新、便于教學的優秀教材。
五、結束語
立體化教材的建設對課程教學改革具有至關重要的作用。我校電子技術基礎立體化教材的建設,雖然已取得較好的成績,但還有許多不足和不完善之處正在不斷改進,期待達到更滿意的效果。
參考文獻:
[1]范愛平,周常森.電子技術基礎課程系列立體化教材建設[J].電氣電子教學學報,2003,25(5):42-45.
篇6
論文摘要:本文以數字電路的精品課程建設、教畢內容、教學方法、教學手段探討教畢改革。
《數字電路》是高等職業技術學院電子信息技術類專業的一門重要基礎課,是學習其它專業課程的前提條件。它的任務是使學生掌握現代電子技術基礎的有關知識,提高專業知識水平、職業技能和綜合素質,增強適應職業變化能力和繼續學習能力,把握“以能力為本位”的課程特征。課程建設與改革的最終目標,就是培養學生的職業能力和關鍵能力。職業能力是指從事職業活動所需要的知識和技能,它是勞動者勝任職業工作、賴以生存的核心能力。關鍵能力指那些與具體的職業和專業無直接關系,但對于一個人在現代社會中的生存和發展起著關鍵作用的能力,其目的在于填補學校教育與產業界實際之間的斷層與空白。培養具有創新精神和較強實踐能力的,掌握必要的基本文化知識和專業知識的,具有扎實的電子信息技術基本技能和綜合職業能力的,在生產、管理、銷售及服務第一線工作的高級技術應用性人才。
我院自建校以來,《數字電路》一直是骨干課程,也是學生的必修課程,因此教研室始終重視教學內容和課程體系改革。對課程內容進行了優化整合,引人最新的數字電子技術。將經典內容與新技術內容有機結合,使課程內容既具有基礎性,又具有時代性。該課程已被評為山東省省級精品課程。
1、建設二以學生為中心”的新型課程模式
數字電路課程歷來是學生感到難學的課程,“化難為易”是本課程改革的基本原則之一。我們針對當前高職高專學生的知識能力和學習特點,強調課程的基礎性和應用性。無論是介紹常用電子器件,還是研究性能參數、測試技術、使用方法等以基礎問題為主,而沒有像傳統的電子技術課程那樣,對電子線路進行較深的理論分析。本課程避免了較為煩瑣的數學推導和計算,目的是使學生易于接受和掌握現代電子技術的基礎知識和實用技術,體現高職高專教育培養職業技能的特點。課程改革充分體現“以學生為中心”的主要特點包括:“學”重于“教”,教師的作用是評估、判斷、建議和指導而不僅僅是信息與知識的傳遞。課程改革積極探索教學活動的多樣化和考核方式的多樣化,考核形式包括筆試、課程設計、綜合性作業、小制作和實踐操作等。該課程的考核包括五個部分:①期末的筆試,考核基本知識、理論占70%;②課程設計項目制作占10% ;③平時成績占5%;④單項考核10% ;⑤課外電子制作占5%。
2、開發‘’任務驅動”的學習進程
課程改革倡導開發“任務驅動”的學習進程,在教學活動中實踐“以學生為中心”的課程思想。學生通過完成“項目任務”進而完成課程的學習,同時將其“成果”用作學生評價的主要依據。這種采用“任務驅動”的學習進程,能夠有效地促進教學過程中的師生互動,有利于培養學生自主學習的能力和方法。在數字電路教學中、首先介紹數字信號的特點、數字系統的組成、數字電路在電子系統中的作用,使學生建立一個對數字邏輯電路的系統的概念。然后是數字邏輯電路的主要內容,包括門電路、組合邏輯電路、觸發器、時序邏輯電路、半導體存礙著儲器、可編程邏輯器件(PLD)、脈沖波形的產生和整形、模/數和數/模轉換電路。在此基礎上我們把教學的重點放在數字電路的基本概念、基本原理、基本的分析方法和設計方法以及常用電子器件的使用方法上。
3、建設豐富多樣的教學資源
教學資源的種類豐富,包括教學計劃、課程標準、教學指導書、課件、教案、教學器材、參考資料、圖書、期刊以及在線資源等。課程改革充分應用現代化的教育技術和設施,在教學的活動中最大限度地運用包括計算機技術、網絡技術、多媒體技術等在內的現代技術手段,將“課堂教學、實驗教學、EDA教學和網路教學”有機地結合。新的課程內容系統科學、先進實用,保證了教學資源的先進性和課程建設的可持續發展性,在培養高素質人才中發揮著重要的作用。課堂教學主要采用多媒體電子課件授課,解決了教學信息量大、課時有限的矛盾;同時結合傳統的黑板粉筆,更好地進行師生的交流討論。
4、實踐課程的任務和創新
本課程的實踐教學環節在提高學生的技術素質方面所承擔的任務是相當重要,課程實驗作為課程教學的一部分,起著鞏固所學理論知識、提高理論與實際相結合、培養動手能力的重要作用,實驗教學改變了以驗證理論實驗為主的模式,開設了從EDA虛擬實驗、硬件電路、基礎實驗到電子系統設計實驗和創新實驗的不同層次的實驗。將電子設計競賽等課外科技活動與實驗教學緊密結合,注重培養學生的綜合應用能力、工程實踐能力和創新能力。
(1)實踐環節以設計性為主,較好地培養了學生的動手能力與創新意識。通過更新實驗內容、使實驗和課程設計向綜合性、設計性和開放性發展。課程設計題目多樣性和自創性,針對不同層次的學生,提供多個可選擇的設計題目,鼓勵學生自創課題。
(2)課堂教學與課外教學相結合。利用我校多個實習基地,帶學生到現場考察利用數字技術生產的各種通信和家電產品,通過對現場工藝文件和圖紙資料的學習,進一步理解數字技術的應用,并引導學生提出自己的電路改進措施和方案。
篇7
關鍵詞 電子信息 畢業設計 工程實踐 課程體系
中圖分類號:G642 文獻標識碼:A
應用型本科院校電子信息類專業的畢業設計一般要求學生獨立完成課題的方案設計、電路設計、原理圖與PCB圖設計、實物制作與調試、撰寫論文以及答辯等多個環節,是對電子信息類畢業生工程實踐技能和科學研究能力的綜合考核。但是,近年來由于高校擴招和生源質量的下降,以及畢業生就業壓力增大的影響,導致電子信息類專業畢業論文(設計)的質量出現明顯的下降。因此,如何提高畢業設計(論文)的質量已成為高校教學改革研究的一個重要課題。
1 畢業論文(設計)中的主要問題
1.1 學生缺乏工程實踐能力
我校工程實踐教育中始終存在著“重理論、輕實踐”的認識傾向,忽視了大學生實踐能力的培養,因此學生在做畢業設計時,有的不會做方案設計;有的缺乏研究思路和方法;有的儀器操作不熟練,不會排除在實物制作與調試中遇到的故障和問題,導致實物沒調試成功;這些極大地挫傷了學生的積極性,影響了畢業設計的質量。
1.2 學生投入的時間、精力嚴重不足
我校的畢業設計安排在第8學期的1~16周,正是企事業單位招聘的高峰時刻,由于如今經濟轉型,大學生就業壓力巨大,尋找一個好單位,需要花費大量的時間去參加招聘會和面試,如果面試成功,用人單位希望學生馬上頂崗實習,使得學生在畢業設計中實際投入的時間和精力不足,當然還有極少數學生忙于補考等遺留問題的解決也牽扯了大量的精力,影響了畢業設計的質量。
1.3 學生對畢業設計認識上有誤區
我校大多數學生認為畢設對尋找工作單位沒有影響,同時認為畢業設計總是可以通過的,沒有將畢業設計看成是大學實踐活動中最重要的綜合實習,是對自己工程實踐能力和創新能力的培養,是自己清晰了解設計過程的學習,是自己論文撰寫能力的培養,對自己在以后的實際工作中盡快適應社會,影響巨大。
2 提高畢業論文(設計)的措施和建議
2.1 合理設置課程體系,優化教學內容
我校作為應用型本科院校,為培養學生的工程實踐能力,對人才培養方案和教學大綱進行了修改,突出學生實踐能力的培養,使學生有進行系統設計、實驗分析和數據處理的能力。課程體系改革中進行了如下修改:(1)將課程體系分為公共基礎課、專業基礎課、專業必修課、專業選修課、實踐教學五個模塊。(2)重視專業基礎課程平臺建設,對電路分析基礎、模擬電子技術、數字電子技術等教學內容優化,主要強調電路理論的基本理論和概念,電子器件的外部特性,突出實踐運用,加強實驗教學,在實驗性教學中增加設計性實驗。(3)對一些實踐性較強的課程,如單片機,將其由專業基礎課調整為選修課,考核方式為項目設計,突出學生的實踐能力。(4)針對應用型本科的特點,調整專業選修課程內容,突出實踐運用,將一些理論性較強的選修課進行調整,如模式識別、圖像處理等,調整為射頻電路及CAD技術、FPGA通信設計基礎、ARM原理與應用等。(5)優化實踐教學內容,增加了電子技術課程設計,專業實踐課程體系更加合理有序,符合認知規律,學生在一、二年級注重專業基礎訓練,培養學生的儀器操作能力和建立基本的系統概念,掌握基本的設計流程和動手制作實物的能力;三、四年級則是專業工程設計的培養,使學生具備獨立設計一個完整電子系統的能力。(6)為提高學生實踐能力,建立實驗室開放機制,電子工藝實驗室全天開放,學生自主管理,其他專業實驗室由學生申請,系部批準后對申請學生開放,盡可能提供實驗室給學生使用,提高學生的工程實踐能力。(7)改革教學方法和教學手段,在課堂教學和實驗教學中引入仿真工具和軟件,如MATLAB,MULTISIM,PROTELL等。尤其是單片機教學采用CDIO模式取得了較好的效果。(8)校企合作,與企業合建實驗室,如與TI公司合建單片機實驗室,將最新的電子技術引入教學中;并設立大學生創業創新基地,鼓勵大學生自主學習、探索和開展科研活動。(9)開設科技講座,擴展學生的知識面,激發學生的創新意識和興趣。
2.2 對畢業論文(設計)的時間、模式進行調整
(1)由具有中級職稱以上的有責任心的中青年教師組成畢業論文(設計)選題小組和指導小組,對選題的綜合性、實用性、創新性和時效性進行評價和篩選,強調選題以設計類題目為主,要求軟硬件相結合。(2)學生的選題時間可靈活調整,我校鼓勵學生參加各種學科競賽。如大學生電子設計競賽,在做畢業設計時可選取與學科競賽相近的題目;參加飛思卡爾的可選取智能車的題目;還有一些學生可在第6學期單片機實踐時就選取自己感興趣的題目作為選題,如有學生在單片機實習時做的是電子搶答器,畢設時做的是無線搶答器,學生完成得非常好。(3)對學生加強教育,認真開好畢業設計動員大會,提高學生的主觀能動性,畢業設計是一個自主學習、實踐、探索和創新的過程,是學生參加實際工作的一個預演,對學生很重要,消除學生的認識誤區,提高學生的積極性。(4)嚴格畢業論文(設計)考核制度,對在畢業設計中期檢查中不合格的給予警告,如在畢業設計中確實不合格的要求二次答辯,二次答辯還不合格的則畢業設計判定不合格。
3 總結
近年來我校通過不斷地探索和調研,借鑒其他學校的一些經驗并結合本校的實際情況,科學設置課程體系,優化突出應用型教學內容,合理安排畢設時間和組織機構,整合學校實驗室教學資源,與企業合建實驗室,充分調動學生的主觀能動性,達到提高畢業設計質量的目的,從實施的效果來看,已初步扭轉質量下滑的趨勢。
參考文獻
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高校電類本科專業指通信工程專業、電子與信息工程專業、電子科學與技術專業、電子信息科學與技術專業、計算機科學與技術專業、自動化專業、電氣工程和自動化專業等.這些電類專業在專業基礎理論課、實踐教學體系方面有許多共同之處,是參加電子設計競賽的主力軍.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,有助于高等學校實施素質教育,培養大學生的實踐創新意識與基本能力、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.
2高校電子設計競賽的組織
全國大學生電子設計競賽由教育部高等教育司和信息產業部人事司共同主辦,負責領導全國范圍內的競賽工作.各地競賽事宜由地方教委(廳、局)統一領導.為保證競賽順利開展,組建全國及各賽區競賽組織委員會和專家組.以高等學校為基本參賽單位,參賽學校應成立電子競賽工作領導小組,負責本校學生的參賽事宜,包括組隊、報名、賽前準備、賽期管理和賽后總結等.高校在組建成立電子競賽工作領導小組時,如果學校電類專業單一,可設常設機構,由具體電類專業所在院系負責、教務處、學生處、團委、后勤集團等單位參與;若學校電類專業較多,可由電類專業相關院系輪流擔任理事,按屆組織,其它院系積極參與,教務處、學生處、團委、后勤集團等單位參加,適當引入競爭機制.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;最后指導教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,確定參加競賽的組數和各組成員.電子設計競賽的命題范圍廣,涉及到電子技術(模擬電路、數字電路)、高頻電子線路、通信原理、單片機技術、可編程器件等多門課程,并鼓勵新技術的應用.這就要求賽前指導老師要有更寬的知識面和更豐富的實踐經驗.年青教師對新技術、新軟件上手快,但實踐經驗缺乏,老教師經驗豐富但計算機應用和新技術的掌握上又有不足.為了發揮特長,實現互補,在賽前指導上成立賽前指導小組,在小組中注意年齡和特長的結合,注意學科的結合.教師在指導學生的過程中相互學習,共同提高.知識和經驗的相互滲透和補充促進指導老師的業務素質的提高,這使教師能夠在日常的教學和科研中發揮更大的作用,推動師資隊伍建設.
3參賽學生的培訓
3.1參賽學生的現狀參加電子設計競賽的學生一般是大學二、三年級的學生,已學習了很多相關課程的理論知識,也具有一定的實踐能力,特別是在外語能力、計算機能力、單片機編程能力、查閱文獻能力方面.但是在模擬電路,單片機硬件,電路安裝工藝,如何根據系統性能指標設計電路方案和確定單元電路的性能指標,單元電路調試排錯能力,系統的聯調方面卻存在著一定的不足.學生在此前的課程中,雖然學習過一些電子設計制作中常用的軟件,如Protel電子原理圖的設計,印刷電路板設計繪制,以及電子邏輯分析仿真等,但是缺乏一定的深度,其熟練程度需加強.常規電子儀器(如示波器、信號發生器、仿真器、掃頻儀、萬用表等)的使用不夠熟練.雖然學生在電工電子、電子線路等實驗課中使用過常規電子儀器,但是往往更換型號后就不能很快地熟練使用,影響電路的調試速度.另外學生的“單片機原理與技術”課程實驗通常采用普通的51單片機,而電子競賽往往會使用一些功能強大的單片機,因此在開發工具和仿真器方面存在差異.學生在培訓期間,要加強理論與實踐的結合,使學生在電子競賽中涉及的知識點的深度和實踐動手能力方面能得到很快的提升,這樣才能確保在電子競賽期間順利完成競賽的設計任務.為了鼓勵電類大學生積極參加電子設計競賽培訓全部過程(包括前期課程與后期競賽培訓),可在完成競賽訓練作品設計與設計報告后,由指導教師給出相應成績,可替代相應一門課程或實踐環節的成績,如“電子系統設計”、“認識實習”、“電子技術課程設計”等.
3.2培訓內容選擇、方案討論及實際制作如何在一個相對短的時間內盡快地提高參賽學生的設計開發和實踐動手能力是培訓階段要解決的關鍵問題,在輔導中采用實戰訓練的方法,即模擬進行一次次的競賽過程.包括給各組布置不同的設計題目、限時提交設計方案、全體隊員集中由各組分別介紹設計方案并進行交流討論、指導教師點評、各組分別實際制作、撰寫設計總結報告,最后進行實物演示和總結答辯,這樣盡管每個組只具體設計制作了一個系統,但是通過互相交流,對其它組所涉及的技術也有較系統的了解,在以后類似技術的實際設計制作過程中能起到事半功倍的效果.在培訓開始時,向參賽學生詳細介紹大學生電子競賽的競賽規則、競賽命題、評審和評獎等方面的情況,邀請已參加過電子競賽的高年級學生介紹參賽期間的注意事項及參賽體會;對歷年的大學生電子競賽題目、實現的方案、獲獎小組的總結報告等進行深入的破析和討論;讓參賽學生對競賽及要求有一個全面的了解.引導學生既要重視困難又不能畏懼困難,在充分認識本小組的優勢與弱勢的情況下,心理上充分地做好艱苦訓練的準備.
組織責任心強、具有相當專業技術水平和經驗豐富的老師,針對電子競賽的特點,在模擬電路、數字電路、單片機應用技術方面進行講解,講解中對基本電路的原理,實現的方法,相關電路的主要性能指標及測試方法、設計及調試中需要注意的事項作簡明的介紹,對涉及的電子元件進行實物展示,對一些輔助設計軟件、查閱科技論文的方法及常用的電子元器件及應用的網站作一些推薦性的介紹.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.然后由各小組對訓練情況進行詳細的介紹,各小組之間展開廣泛的討論,商討是否有更好的實現方案,設計的電路及測試的結果是否合理,撰寫的報告是否嚴謹,盡可能地發現訓練中的不足之處,輔導老師根據各組的完成情況進行講評.要求各小組根據討論情況在1~2天時間內完善制作的實物及報告,同時要求各小組對另外小組的實物進行測試,通過相互交流在相對短的時間內能掌握更多的知識.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.
4競賽過程中的注意事項
4.1注意競賽紀律全國電子設計競賽采用全國統一命題、分賽區,“半封閉、相對集中”的組織方式.競賽題目在競賽開始時打開(如2009年全國大學生電子設計競賽是9月2日8:00正式開始).每支參賽隊限定在提供的A、B、C、D、E、F等題中任選一題;要求認真填寫《登記表》內容,填寫好的《登記表》由賽場巡視員暫時保存.參賽者必須是有正式學籍的全日制在校大學生,應出示能夠證明參賽者學生身份的有效證件(如學生證)供隨時備查.每隊嚴格限制3人,開賽后不得中途更換隊員.競賽期間,可使用各種圖書資料和網絡資源,但不得在學校指定競賽場地以外進行設計制作,不得以任何方式與他人交流,包括教師在內的非參賽隊員必須回避,對違紀參賽隊取消評審資格.競賽開始后,為保證競賽工作順利進行,參賽學校應組織專人負責提供競賽所需設備、元器件、后勤保障等工作.競賽結束后(如2009年全國大學生電子設計競賽是9月5日20:00競賽結束),上交設計報告、制作實物及《登記表》,由專人封存,并在指定時間前送到指定地點.
4.2競賽題目分析及方案設計參賽隊員應仔細閱讀所有競賽題目,根據自己組3個隊員的訓練情況,選擇相應的題目進行參賽制作.選擇題目應注意題目中不應該有知識盲點,即要能夠看懂題目要求.如果不能看懂題目要求,原則上該題目是不可選擇的.設計制作分基本要求和發揮部分,一般各占50分,設計總結報告30-50分(2009年30分,以前50分).應注意的是基本要求的各項分值題目中沒有給出,但在發揮部分給出了各小項的分值,選擇題目時應仔細分析各項要求.確定競賽題目的時間原則上不要超過兩小時,題目一旦選定,中途不要隨意更改.確定競賽題目后,參賽小組的3個隊員應認真討論設計方案,設計方案應考慮制作的可行性,包括元器件是否能夠采購到都必須考慮.設計方案可以提出一到兩個,或者確定一個方案,對有些部分作出兩個或者兩個以上方案.同時應盡快提出元器件清單,確定元器件庫中沒有的元器件,提出采購清單.元器件采購清單應提供元器件名稱、型號、規格、數量、替代型號及規格.確定方案的時間應不超過6小時.
4.3元器件的采購和設計裝配制作元器件采購是保證競賽順利進行的基礎,沒有元器件,作品是不可能制作成功的.因為競賽題目事先不知道,學生作出的設計方案也是各不相同,需要的元器件也是多種多樣的,可以事先準備一些元器件,但不可能完全備齊.競賽中采購是必須的.不同的院校在不同的城市,要保證能夠采購到競賽所需要的元器件,應在競賽開始前兩天,派1-2名老師到比較大的電子市場去采購,找好元器件供應商.競賽開始后,競賽學生不斷的提出需要的元器件清單,由教師去購買,并以最快的速度運送給競賽學生.在競賽中,各隊學生可以按照在訓練中的分工,按照軟件編程、硬件制作、設計總結報告寫作三部分分頭進行,每個隊員各有側重,注意分工合作.設計制作過程中,可以分模塊設計、安裝、調試,一步一步進行.3人之間要注意多溝通,多交流.遇到問題,要冷靜處理,不要慌張.在設計、安裝、調試的每一步,都需要兩人以上進行核對和檢查.特別是到總調試階段,一定要格外小心,通電前一定要兩人以上進行核對和檢查,不要急于通電,否則通電燒掉作品而前功盡棄.作品應該在第四天的下午全部完成,到第四天下午沒有完成的功能和指標,也就不要再做了.很有可能的是,為了追求更好的指標和功能,結果將已完成的部分弄壞了.負責設計總結報告寫作的隊員,要根據軟件和硬件設計隊員提供的電路圖紙、程序清單等設計資料,按照設計總結報告寫作要求進行整理.到第四天上午,除測試數據外,應全部完成.測試數據可以在作品調試完畢,競賽結束前補充到設計總結報告中去.競賽一般在第四天下午8點結束,上交設計報告、制作實物及《登記表》,由賽場巡視員封存.封存時應注意文件完整,符合競賽要求.作品要妥善包裝,要能防止運輸和搬運過程中的沖擊和振動.整個競賽時間是四天三夜,要注意競賽時間的合理安排,注意休息和飲食,參賽學校應組織專人負責提供飲食后勤保障,使參賽學生保持充沛的精力,圓滿完成競賽.
篇9
關鍵詞:電子電路仿真;研究案例;任務驅動
中圖分類號:G642 文獻標識碼:A 文章編號:1004-4329(2016)02-127-04
隨著電子技術及計算機技術的發展,電子電路仿真已成為現代電子系統設計與分析的重要手段和環節,電子電路仿真技術已成為電氣電子工程師必備的專業技術與技能,電子電路仿真教學已成為電子信息類專業電子電路課程教學的重要組成部分[1-4]。然而,當前的電子電路仿真教學多局限于對電子電路理論的驗證,及對電子電路實驗的預演,仿真案例一般針對于某門課程某些具體知識點,缺乏綜合性、工程性及創新性,從而難以培養學生的綜合實踐能力和創新意識。教學和科研是高校教師必須承擔的兩大任務,二者之間復雜的非線性關系頗受學界爭論,然而“以研助教、研教相長”的觀點得到了廣大一線教師的認可[5,6]。“以研助教”的教學探索與實踐表明:科研設施運用于教學可以提升教學條件;科研成果滲透于教學可以豐富教學內容;科研方法貫穿于教學可以革新教學方法。將研究案例應用于教學,是“以研助教”的重要途徑之一,能有效提高教師的專業涵養和教學水平,提高學生的綜合實踐能力和創新意識[7,8]。因此,為提高學生解決復雜電子系統分析與設計問題的能力,在電子電路仿真教學中有必要引入一些教師所熟知的研究案例。本文將以非線性電路與系統研究為例,探討基于研究案例的“任務驅動”教學法在電子電路仿真教學中的應用。
1基于研究案例的“任務驅動”教學法的實施路徑
研究案例一般具有綜合性、探索性,對學生而言具有較大難度,研究案例的實施與完成需要學生遵循科研思維和方法、主動探究、分工協作,傳統的以知識傳授為主的教學方法并不能有效達成教學目標,而基于建構主義學習理論的“任務驅動”教學法恰能滿足要求。因此,我們提出基于研究案例的“任務驅動”教學法,即以教師所熟知的研究案例作為學習任務,在“教、學、做”一體化開放式教學環境中,按照圖1所示的路徑與流程組織教學。具體而言,教師作為研究案例的研究者、教學任務的者、教學過程的引導者、教學評價的組織者,主要負責研究案例的精選、任務的布置、學生活動的啟發誘導、任務的組織評價及總結反饋;學生作為任務實現的主體、任務執行的探究者、任務評價的參與者,主要完成任務的分解與分工、資源與方法的探究、模型的建立與仿真、成果的展示與評價。
1.1任務的實施環境
基于研究案例的電子電路仿真“任務驅動”教學,需要在“教、學、做”一體化開放式教學環境中進行。“一體化”指的是教學環境集多媒體教學、電子仿真等多功能于一體,既要滿足教師的“教”與“導”,更要滿足學生的“學”與“做”。“開放式”有兩層含義:其一,網絡資源的開放性,即學生應能方便快捷地搜集、使用網絡資源,以實現資源建構;其二,師生、生生之間交互的開放性,即學生在分組探究學習、執行任務過程中,小組成員間深入交流、分工協作,小組成果展示與交流面向全體學生,整個過程中師生交流無障礙,從而確保任務完成的可行性及任務評價的客觀性。
1.2任務的設置
精選研究案例,科學設置學習任務是基于研究案例的“任務驅動”教學法實施的前提。研究案例的選取應遵循針對性、拓展性、可行性等原則。“針對性”指所選研究案例應符合電子電路仿真教學目標要求,與教學內容具有一定的關聯性,比如在信號運算電路教學時,引入非線性系統電路仿真研究案例,考察學生綜合運用比例、加減、積分、乘法等多種運算電路解決問題的能力。“拓展性”指所選研究案例是對現有教學內容的拓展,具有一定的探索性,比如在學習電阻、電容、電感三種基本電路元件的基礎上,引入新型電路元件憶阻器的研究案例,通過仿真分析其性能及應用。“可行性”指所選案例屬于教師的研究方向,難度適中,學生通過分組探究式學習、分工協作、教師引導可以完成任務,比如在開關電源的教學中,引入DC-DC硬開關變換器的非線性研究案例較為合適,而軟開關變換器的非線性研究對本科生而言難度過大。以研究案例作為學習任務,教師在任務時,應交代案例的研究背景,明確任務要求。
1.3任務的執行
任務的執行過程,是學生自主探究學習、建模仿真的過程,教師不直接參與任務,僅充當激勵者、引導者的角色,協助學生進行資源構建、方法構建。學生在領受任務后,應進行分組討論,確定任務實施方案,劃分子任務,明確人員分工,各小組成員應充分發揮自身學習積極性和主動性,分工協作,共同完成電子電路的建模、仿真分析、報告撰寫、成果展示等任務。
1.4任務的評價
任務評價堅持教師評價與學生評價相結合、過程評價與結果評價相統一的原則。根據各小組成果的展示、匯報、答辯情況,學生在小組活動中的表現及發揮的作用,綜合教師評價、學生自評、小組內成員互評、小組間互評等多種形式,對每個學生的學習態度、學習能力、專業水平、實踐技能、協作意識、科研素養、創新思維等進行全方位的考核與評價。
2基于研究案例的“任務驅動”教學法的教學實踐
為了拓寬學生視野,使學生認識開關電源中可能存在的分諧波、混沌現象,了解電路參數對電源性能的影響,在直流穩壓電源仿真教學中引入開關變換器非線性動力學仿真研究案例,并以圖2所示電壓模式Buck變換器非線性仿真分析作為任務,要求學生為其建立Multisim仿真模型(如圖3),并仿真得到不同輸入電壓Vin情況下變換器的動力學行為(如圖4)。相關電路參數為:L=20mH,C=47μF,R=22Ω,T=0.4ms,Vref=11.3V,A=8.4,Vramp=VL+(VU-VL)(t/Tmod1),VL=3.8V,VU=8.2V[9]。圖2電壓模式Buck變換器原理圖圖3電壓模式Buck變換器的Multisim仿真模型教師在布置任務時,向學生簡要介紹變換器非線性研究的意義、內容、方法、成果等,激發學生自主完成任務的動機和興趣,協助學生實現知識構建與資源構建。學生接到任務后,以小組為單位進行討論,將任務分解為熟悉原理、建立模型、仿真分析、總結報告等多個階段,其中建立模型涉及到電路元件選擇及參數設置、斜坡信號的產生、加減運算及比較運算電路的實現、電壓電流信號的采集與檢測等,并在此基礎上進行任務分工,各小組成員分別完成各自子任務,最終實現變換器模型的建立及仿真分析。任務完成后,以小組為單位進行成果展示、匯報和答辯,師生共同完成對每個小組每個學生的考核評價。教師對任務完成情況及學生表現進行總結、點評,并對研究案例進一步拓展,引導部分學生在課外進一步探索開關變換器中非線性動力學行為的控制與應用問題。
3結論
在電子電路仿真教學中實施基于研究案例的“任務驅動”教學法,以案例選取、任務設置為前提,以學生自主探究、協作完成任務為根本,以多元綜合評價、“教、學、做”一體化開放式教學環境為保障,有效激發了學生學習的動機與興趣,提高了學生學習的主動性和成就感,開拓了學生的科學視野,提升了學生綜合實踐能力,增強了學生的創新意識、團隊協作意識。部分學生以此為基礎,成功獲批國家級、省級大學生創新創業訓練計劃項目多項;參加相關專業競賽,并獲國家級、省級獎項20余項;撰寫畢業論文,獲安徽省計算機學會、阜陽師范學院優秀本科畢業論文10余篇。
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篇10
關鍵詞:地方本科院校;電子信息類專業;復合型工程技術人才;培養機制
社會的發展與我國大眾化高等教育的不斷推進,促進了復合型工程技術本科院校的誕生與前進。在社會對人才需求種類不同的背景下,在復合型工程技術本科學校同傳統本科學校的交叉前行間,地方本科院校要把人才培養方向定在:造就具備較好技術基礎理論、兼具實踐技能,為產、管、建最前戰線做貢獻的高技能人才。《國家中長期教育改革與發展規劃綱要(2010-2020年)》提出,“促進高校辦出特色,建立高校分類體系,實行分類管理,建立現代職業教育體系”是未來教育改革戰略。總理強調:加速推進新時代的職業教育,其策略之一是創新職業教育模式,打通中職、專科、本科至研究生的前進管道,促成一些普通本科學校轉軌至應用技術類學校,而普通本科學校數量龐大,問題繁雜,參差不齊,決定了分流轉型改革是必然的,且地方高等學校是轉軌的重點分子,“轉型方向就是現代職業教育,社會需要大量高素質的應用技能型人才,轉型就是要改變傳統的人才培養模式,填補這個缺口”。地方院校順應社會形勢,服務地方經濟,培養高素質專業技術技能型人才是其不二的選擇。現階段高等教育體系與勞動力市場結構失衡,造成電子信息類人才的培養與用人單位的需求出現明顯錯位,使地方本科院校出現輸出的人才與社會需求的人才脫節現象。復合類工程技術本科教育究竟要造就什么樣的人才?它與其他教育有什么區別?它的人才培養目標應如何定位?它的課程體系、育人程序如何滿足其人才培育目的?怎樣評議其教育的好壞?地方性本科院校電子信息類專業人才的培養機制該如何布局呢?
一、地方本科院校電子信息類復合型
1.工程技術人才培養課程體系的構建
根據當前電子信息類工程技術技能型人才培養目標定位,地方本科院校要著重培養具有堅實的專業知識及技能基礎、系統的工程概念和工程知識、創新意識與創新能力、能將知識轉化為實踐成果的專門性技術技能人才,應在課程建設體系方面實施變革。(1)課程體系的構建應符合社會市場的需求課程建設方面應重點建設電子信息類專業核心課程體系,使學生具備扎實的專業基礎知識,通過基礎課程的教學,培養學生的興趣與愛好。學校根據學期課程安排,在相應的學期選修方向課程,有針對性地開展相關課程的建設與教學安排,增強師資隊伍建設,尤其是注重“雙師型”教師的教學任務安排。學校要強化實踐實驗課程教學,彰顯“重能力、能創新”的培養理念,增加實習實訓和集中實踐的課時比例和學分比例。為提高學生的實踐動手能力,增強學生的學習積極性與主動性,充分調動學生的興趣,重點學生的培養團隊合作與創新意識,學校可結合創新設計競賽組織,提高學生參與創新研究與創新能力培養的熱情。筆者所在學校電子信息工程專業在課程體系構建方面,先后邀請了校友、省內外相關兄弟學校、用人單位等人通過座談,征求人才培育計劃的修訂稿,就電子信息工程專業人才培育計劃前后共修訂6次之多。2015年10月31日,學校利用在本校承辦《湖南省電子信息技術研究會學術年會》的機會,請國防科技大學、湖南大學、中南大學、湘潭大學等相關兄弟院校把脈電子信息工程專業人才培養方案。(2)課程教學內容的調整、新增、刪除。教學內容調整:《智能電子系統設計》課程名改為《電子綜合設計》(主要講解經典硬件電路設計與制作)和《智能電子系統軟件設計》(主要講解針對電子系統的程序設計與編寫)兩門課程,課時由純理論64課時改為理論32+24課時、實驗32+16課時。理由:加強實踐環節,提高實踐能力。新增課程:《電磁場與電磁波》《信息論》。原因:教育部要求的專業核心課程。智能機器人方向增加了《PLC原理與應用》《機器人學》,刪除《數字圖像處理》和《電子測量技術》課程。理由:根據專業調研和已畢業學生反饋的就業市場需求。
2.注重電子信息類行業需求,密切結合地方經濟建設
學校在現有的基礎上,繼續開發校企合作項目,密切聯系地方經濟建設,注重將課程教學和實踐實訓環節移步至企業一線,加強學生的動手操作和適應社會需求的能力。為適應社會企事業單位對電子信息類專業人才的需求,學校從一開始的人才培養方案和課程設置方面予以考慮,設定相應的課程與學分。相關措施還包括邀請地方企事業單位的專家參與人才培養方案的修訂與論證,尤其是根據當前企事業單位生產、服務的需要,學校結合生產一線技術與流程建構、技術技能體系的具體要求,將企事業單位的行業內課程設置進入人才培養方案,結合當前發展的前沿與技術革新,結合學生的興趣與發展方向,選修行業內課程。
二、地方本科高校電子信息類專業復合型
1.工程技術人才培養管理改革的策略設計
筆者所在學校堅持國家需求導向、服務地方經濟的教育理念,結合地方本科高校轉型發展的要求,緊緊圍繞創新驅動發展、中國制造2025、“互聯網+”、大眾創業萬眾創新等國家重大戰略,建立有地方、行業、用人單位參與的專業綜合改革指導委員會制度,樹立教學內容與工作內容相結合、教學過程與工作過程相結合的“工學結合、知行合一”人才培養模式觀,重點進行優化人才培養方案、改革專業課程體系、加強教師教學能力建設等內容的改革。學校打造以提升學生實踐能力為導向的產教一體化機制,與培養人的育人模式相和諧,實現專業鏈與產業鏈、課程內容與職業標準、教學過程與生產過程對接。學校充分挖掘學生的學習主動性,推行把學生作軸心的合作型、啟發型、參與型教學,一步一步推廣學生主動選課的空間。學校以企業技術創新課題當作人才培育的首要平臺,以行業企業的當務急需成為畢業論文選題的源泉,廣泛推進案例式教學、項目式教學。學校全面使用現代信息技術,充分推行教改,通過校校合作、校企合作聯合開發在線開放課程。學校憑借專業管理建設試驗點的改革,促進本校電子信息工程專業的辦學特點愈加有特色,期望在國內外同類學校里噴發推介力與榜樣力。具體如下:(1)學校成立“校企用”專業綜合改革委員會,全程參與人才培養方案的制定、教育、評價過程,將社會人才需求跟蹤和畢業生質量跟蹤常態化、制度化。(2)全面創新人才培養模式學校探索“以人才培養為中心,以掌握專業核心課程群知識結構為基礎,以實踐性教學為主線”的“三元”互動的人才培養方案,采用學校與行業聯合培養,教學、生產、科研三方面緊密結合的人才培養模式;構建深化學校與行業合作進行學生工程實踐鍛煉,細化實踐教學環節完成學生工程能力培養,優化科技創新環境,以此形成“三化”相連的實踐教學體系,實踐教學的學分(學時)比例大于30%。(3)大力改進教學方法手段學校強化師生雙向交流,培養學生自主學習能力和良好的學習研究習慣,開設多種形式的討論課。學校利用已有的數字化校園平臺,充分發揮現代信息技術在教育教學中的作用,促進教學效果的提升。學校積極開展學校與行業共建的“多維課堂”。學校整合課程內容、優化實踐教學內容,加強實驗實訓實習基地建設,強化現代信息技術與教學方法的融合,討論課總學時達120學時以上,形成一種以培養應用型技術技能型人才為目標的“4112”人才培養新模式。
2.采用培養與引進并舉、專職與兼職并存、教學與科研并立的方式
改革教師配置,調整教師聘任機制與評議方法,踴躍調進行業一致認可的專業能才,聘用企業出色的專技人才、高管才俊與高技才俊當專業發展的領路人、專兼職教師筆者所在學校加強學科帶頭人和專業帶頭人建設,發揮其在學科專業建設中的方向引領作用,努力建成一支符合“三并”原則的“雙師雙能型”師資隊伍,使電子信息工程專業專職教師中具有高級職稱和具有博士學位教師比例達到50%以上,具有工程背景的老師比例達到60%以上。學校聘任9~10人以上的企業高水平工程技術人員作為本專業兼職教師,每年為學生開設工程實踐類型課程,專心打造在省內學校具備些許號召力的教育團體,培育1至2個在省內電子信息工程范疇擁有較高認可度的學科領路人,3至4個取得博士學位的中青年教研核心人。
3.夯實制度設計,不斷完善校、院、教研室三級教學管理
與質量監控體系,不斷規范日常教學管理制度,形成健全的教學管理和教學質量監控筆者所在學校堅持“以學生為本、為學生服務、對學生負責”的工作理念,構建“學校督導檢查、教務處質量監控與評價中心日常檢查、學院教學檢查(教務秘書、學生輔導員)的日常檢查、學生信息員的檢查、隨機教學檢查和教學專項檢查”六位一體的教學管理和質量監控體系。4.通過政府引導與經費支持、校企實驗班、校企聯合實驗室和實驗班等方式,重點建設一批能有效培養學生工程實踐能力和創新能力的實踐教學平臺與基地筆者所在學校對專業實驗室進行整合,最大限度地優化實驗室資源配置;抓好校內電子信息工程綜合實訓平臺建設;加強校企合作,建立一批由企業主導、教師參與的校外實習、實訓基地。學校創建一種“政用校企產學研”的協同育人機制,建設開放的電子信息工程專業綜合實驗室,建設一批一流的校企人才培養平臺和實踐教學基地。
5.通過組織學生參加國際行業認證考試、學生就業拓展到
國際市場、引進海外名師授課、引進國際學術前沿課程和教材,實現教育國際化。學校努力建設并形成一種對接國標、國際專業認證的地方高校國際化專業建設范例。
6.對接地方經濟產業轉型,建立協同職業培養機制,強化職業綜合素養
當前,地方本科院校正面臨轉型期,經濟與產業結構的調整、轉型方向的變革無疑是促進產業間流轉與產業內升級的一大策略。地方本科院校應突出“地方性”特點,根據其地方性特質,密切注重地方經濟社會發展的需要,實現地方經濟發展與地方本科院校人才培養的“雙贏”機制。
三、筆者所在學校的電子信息工程專業復合型
1.工程技術人才培養機制實踐
(1)確定培養目標,構建“工學結合”“產學結合”的“4112”人才培養新模式人才培養目標的確定,學校應充分考慮國家與地方發展戰略以及區域經濟發展,充分考慮學校辦學條件與特色。學校應該走訪行業內相關企事業單位,了解社會對電子信息工程人才的專業知識、技能等的實際需求,按照普通高等院校對本科生培養“厚基礎、寬口徑”的基本要求,以培養應用型、創新型人才為目的,以學生為本,注重創新精神和實踐能力培養,促進學生德智體美勞全面協調發展。筆者所在學校以原來專業設計為根基,按照新時期電子信息工程專業教育要求,構建“工學結合”“產學結合”的“4112”人才培養模式,提高學生的專業質量和就業水平。在大學教育的前4個學期,學校進行素質教育和必需的專業基礎知識教育,第5個學期分專業方向進行專業知識教育,第6個學期開始與企業展開深度合作,第7、8個學期學生到合作企業進行頂崗實習或項目實訓。其中最后1學期的畢業論文或畢業設計對大部分學生來說,可以作為企業項目實訓的延伸。在新的人才培養模式中,學校實施“考證結合”的“雙證制”。在人才培養過程中,學校按卓越人才培養計劃的要求,做到“兩個滲透”。
2.采用培養與引進并舉、專職與兼職并存、教學與科研并立的方式,建成一支“雙師雙能型”師資隊伍
(1)加強師資隊伍培養筆者所在學校對青年教師實施“助教—導師”制度,在教研能力等方面加大培養和訓練力度,使他們盡快成熟,以促進教學質量的提高。學校支持教師攻讀學位,參加學術會議、國內訪學、外單位進修等,重視“雙師雙能型”教師的培養。(2)加大人才引進力度在完善師資隊伍學歷、職稱等梯隊結構的基礎上,筆者所在學校充分考慮專業教學團隊建設與學科團隊建設,與學校人事部門協調,引進數量充足的、高質量、高層次師資隊伍。(3)實行教學人才隊伍的校校合作與校企合作學校對一些專業核心課程或實踐性強的課程,在找不到本校合適的教師的情況下,開展校校合作與校企合作,特別是核心的實踐性教學環節,盡量做到有合作企業技術人員作為兼職教師參與。
3.打造用“多維課堂”,豐富教學模式
筆者所在學校踴躍探究電子信息工程應用類才俊的培育模式,建設實習、生產、論壇、合作、模擬等多彩別致、規模豐富、分合協調的“多維課堂”,形成豐富多彩的教學模式。(1)學術前沿的論壇課堂針對電子信息的熱點問題,《電子信息工程導論》課的一種創新形式是專題講壇,由學校教師同行業兼職教師所采取的探討式教育方略,和學子一起探究專業熱點問題。(2)真題亦真作的生產課堂“畢業式實習”課需要學校與企業的生產課題相聯系。學校要把學生帶進企業的生產基地,開展“參與型”教學模式,深入生產一線,與企業工程師一起探究現實疑問。(3)由專家評議的模擬教室“課程設計”課常使用“真題而假作”,使用“集體式評議”教模式。學校教師、行業兼職教師或專家團體對學生開展模擬評議。(4)攜手努力,協同創新《電子全面設計》課與生產目標“真題亦真作”的結合,采取“合作型”教育模式。人人參與,公共材料共用。教師與學生依據多重而全面的評議完結一個優秀預案以成就生產碩果,齊心協力成就初評預案或者正規成品,團結一致成就一套合適而簡便的設計成品并參與答疑辨析。
4.強化實踐,突出應用,創建“政用校企產學研”的協同育人機制
筆者所在學校通過高校服務地方經濟、校企聯合實驗室和實驗班等方式,創建一種“政用校企產學研”的協同育人機制,打造一流的實踐教學平臺和實踐教育系統,充分提升學生的創造技能與工程踐能。學校建設校外高質穩定的實習實訓基地,以企業的實際工程項目作為實習與實訓內容,建設省級產學研基地,以學生學習、科研、生產的全過程參與,提高學生的學習、應用、創新能力。
5.創新教學管理,完善教學質量監控,構建一套全過程、立體化的“多位一體”教學管理和質量監控體系
(1)教學計劃的安排要與新的人才培養模式相適應近年來,電子信息工程行業快速發展,電子信息工程專業領域新技術層出不窮,該專業本科教育出現學科內容膨脹快、課程門數增長快、總課時反彈快的“三快”現象,這不符合應用型人才的培養理念。所以,教學管理改革需要修改教學計劃,整合課程內容,削減課堂教學學時,以與“4112”人才培養新模式相適應。(2)提高對教育進程的管制工作學校采用“4112”人才培養新模式,學生在課堂之外的開放性學習環節大大增加,因此教管尤為重要。學校加強教管工作,有利于學校盡快找到教學的不足之處,且馬上予以修正,能規避教學的偏差。學校依據多種途徑掌握教育情勢,收集各方建言,以此推動教育工作的創新,促進教育工作取得實際成效。(3)對教育質量監控系統的改善“4112”人才培養新模式的教育質量監控系統首要改善的是對教師教育的調查與考核策略。因為,校外教學環節增多,如果教師不認真組織教學,許多實踐環節會流于形式,新人才培養目標的實現就成為一句空話。(4)建立一種符合專業特點的評價考核機制傳統的卷面考試形式已與“4112”新人才培養模式不相稱,學校需要改變單一的“一考定乾坤”和“分數定高低”的現象。根據專業特點,學校采用“ETSR”(即考試、測試、仿真和答辯)和專業認證相結合的方式,對學生的課程和實踐環節進行評測。根據學生參加各類學科競賽的獲獎成績,給予其一定的學分。筆者所在學校電子信息工程專業復合型工程技術人才綜合改革實踐證明,該培養機制是行得通的,能解決課程建設系統改革的問題,提升人才培育的質量,有利于電子信息類專業的學生在電子設計比賽上贏得優異成績。學校依據采取“4112”人才培養新模式培養學生,提升了他們的踐履能力與創新水平,促進了學校同企業的彼此認識,加強了實習基地建設,便于產學研一條龍式的實施運行,推進了雙方在產學研諸多內容上的綜合協作。該路徑有不足之處,如某些課程在具體實施時如何取舍、課時設置的量、先后怎樣設置等。它們需要在以后的教育工作中不斷改善,使該路徑日益合理、科學。
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