電子設計競賽的實(shí)踐教學(xué)的創(chuàng )新優(yōu)秀論文
電子設計競賽的實(shí)踐教學(xué)的創(chuàng )新優(yōu)秀論文
【摘要】我校以“培養學(xué)生的技能，提升教學(xué)質(zhì)量”為宗旨，積極構建并實(shí)踐了常規教學(xué)和學(xué)科競賽相結合的實(shí)踐教學(xué)模式。實(shí)踐表明，該模式促進(jìn)了學(xué)生的創(chuàng )新能力和科研能力的提高，并極大地促進(jìn)了教學(xué)改革的進(jìn)展。分析應用電子類(lèi)各專(zhuān)業(yè)課和實(shí)踐課程教學(xué)的基本情況，指出教學(xué)過(guò)程中存在的主要問(wèn)題，提出基于電子設計競賽的綜合實(shí)踐教學(xué)改革的思路及實(shí)施方法，使學(xué)生有很大收獲，收到良好的效果。
【關(guān)鍵詞】電子設計；學(xué)科競賽；綜合實(shí)踐；教學(xué)改革
全國職業(yè)院校技能大賽是由國家教育部發(fā)起，聯(lián)合國務(wù)院有關(guān)部門(mén)、行業(yè)和地方共同舉辦的一項全國性職業(yè)教育學(xué)生競賽活動(dòng)。經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，現已在全國多地設立賽區，2012年大賽的主辦單位達到22個(gè)，共設置18個(gè)專(zhuān)業(yè)類(lèi)別的96個(gè)競賽項目，承辦地也由天津市擴展到了10個(gè)省份，參賽選手預計超過(guò)6000人。全國職業(yè)院校技能大賽是中國職業(yè)教育學(xué)生切磋技能、展示風(fēng)采的舞臺，也是總覽中國職業(yè)教育發(fā)展水平的一個(gè)窗口。同時(shí)它也為各高職院校面向社會(huì )培養高素質(zhì)人才，向社會(huì )展示自我提供了一個(gè)有較高影響力的重要舞臺，并日益成為全國各高職院校相關(guān)專(zhuān)業(yè)開(kāi)展學(xué)生科技活動(dòng)的重要組成部分。其規模和影響力不斷擴大，為優(yōu)秀人才的脫穎而出創(chuàng )造了更多機會(huì )，進(jìn)一步推動(dòng)了高職院校相關(guān)課程的教學(xué)改革。
我校秉承“厚德強能、求實(shí)創(chuàng )新”的校訓，堅持“以服務(wù)為宗旨，就業(yè)為導向，走產(chǎn)學(xué)結合發(fā)展道路。學(xué)校將比賽看成推動(dòng)學(xué)校辦學(xué)理念創(chuàng )新，引領(lǐng)教育教學(xué)改革的重要手段。在去年的全國技能大賽中，我校榮獲兩個(gè)一等獎和一個(gè)三等獎，突破了重慶市在全國技能大賽中一等獎零的紀錄。今年我校代表重慶隊參賽，獲得2個(gè)團體一等獎，4個(gè)團體二等獎。其中計算機學(xué)院代表隊在“信息安全管理與評估”賽項中獲團體一等獎，并且是該賽項的全國第一名。另外，計算機學(xué)院與應用電子學(xué)院組成的代表一隊也在“電子產(chǎn)品檢測與維修”賽項上獲得團體一等獎。
隨著(zhù)各種學(xué)科競賽的不斷舉辦和開(kāi)展，我校專(zhuān)門(mén)為各相關(guān)專(zhuān)業(yè)的學(xué)生開(kāi)設了相關(guān)培訓課程，主要從知識和能力的角度綜合電子設計相關(guān)理論及實(shí)踐環(huán)節，提高學(xué)生電子設計的理論及應用水平。培訓課吸引了廣大學(xué)生踴躍參加課外科技活動(dòng)，為提高學(xué)習興趣及優(yōu)秀人才的脫穎而出創(chuàng )造了條件。通過(guò)幾輪培訓課程的實(shí)施，我校師生在技能大賽上取得了傲人的成績(jì)，同事我們也深刻感受到：培訓已經(jīng)不再是單純的為競賽而為，它的過(guò)程效應已經(jīng)輻射到電子信息類(lèi)專(zhuān)業(yè)實(shí)踐教學(xué)的改革中。
基于培訓積累的實(shí)踐經(jīng)驗，本文對應用電子類(lèi)專(zhuān)業(yè)課程教學(xué)計劃中制定的相關(guān)專(zhuān)業(yè)和基礎課程教學(xué)實(shí)施情況進(jìn)行探討，分析其中實(shí)踐教學(xué)開(kāi)展存在的問(wèn)題，提出作為輔助手段的基于電子設計競賽的綜合實(shí)踐教學(xué)。讓學(xué)生在相當長(cháng)的連續時(shí)間內，在有相當規模及難度的項目任務(wù)驅動(dòng)下體驗完整的電子系統設計及實(shí)現過(guò)程。最終通過(guò)綜合實(shí)踐，有效提高學(xué)生的學(xué)習能力、實(shí)踐能力和創(chuàng )新能力，充分彌補常規課程實(shí)踐教學(xué)的不足，促進(jìn)相關(guān)專(zhuān)業(yè)及課程的建設。
一、專(zhuān)業(yè)、基礎課程實(shí)踐教學(xué)體系現狀分析
應用電子類(lèi)相關(guān)專(zhuān)業(yè)教學(xué)計劃中常規的基礎及專(zhuān)業(yè)課程主要有以下幾門(mén)：電路分析、模擬電路、數字電路、電子測量技術(shù)、傳感器技術(shù)、微機接口技術(shù)、單片機原理與應用、可編程器件、FPGA、智能電子產(chǎn)品設計等。以上課程使學(xué)生對電子系統有了基本理解，也可以進(jìn)行初步應用，為更高層面的實(shí)際應用系統設計作了必要鋪墊。下面對我校與此類(lèi)課程相關(guān)的實(shí)踐教學(xué)現狀作一個(gè)客觀(guān)分析。
教學(xué)計劃中基礎和專(zhuān)業(yè)類(lèi)課程實(shí)踐教學(xué)的開(kāi)展對相關(guān)專(zhuān)業(yè)課程體系的實(shí)施起重要作用。教學(xué)實(shí)施有兩種形式，基本情況是：
1.常規課程實(shí)踐教學(xué)
課程從大一到大三。以傳感器技術(shù)課程為例，通常實(shí)踐課的要求是：在理論教學(xué)指導下，在實(shí)驗環(huán)境中培養學(xué)生的動(dòng)手能力、理解能力、想象與創(chuàng )造能力。在教學(xué)計劃中，該課程的理論與實(shí)踐課的學(xué)時(shí)分配基本為2：1，其中1/3個(gè)學(xué)時(shí)的實(shí)踐教學(xué)主要是一些驗證性實(shí)驗及個(gè)別簡(jiǎn)單的設計性實(shí)驗，以加強學(xué)生對理論課知識點(diǎn)的理解與掌握。在此基礎上還需完成一個(gè)小型的綜合性實(shí)驗，讓學(xué)生初步體驗電子及檢測系統設計的樂(lè )趣。
2.專(zhuān)業(yè)實(shí)習與畢業(yè)設計
專(zhuān)業(yè)實(shí)習與畢業(yè)設計安排在大三完成。以我院應用電子專(zhuān)業(yè)為例，按照人才培養方案的要求，專(zhuān)業(yè)實(shí)習的主要內容是：了解實(shí)習單位對學(xué)生的要求，了解電子類(lèi)相關(guān)專(zhuān)業(yè)崗位群對學(xué)生能力的要求，應用電子在各相關(guān)領(lǐng)域中的應用情況；學(xué)習工業(yè)生產(chǎn)線(xiàn)安裝、調試與維護的相關(guān)技術(shù)；學(xué)習現場(chǎng)工程技術(shù)人員的工作內容和工作方法，觀(guān)察安裝調試過(guò)程，模仿工程技術(shù)人員，進(jìn)行技術(shù)分析、故障原因查找以及提出解決、改進(jìn)辦法；學(xué)習相關(guān)電子產(chǎn)品售后服務(wù)知識，了解應用電子技術(shù)的發(fā)展，掌握各種操作技能，學(xué)習電子類(lèi)產(chǎn)品的先進(jìn)知識，提高和培養自學(xué)能力。以上實(shí)習內容涉及到許多相關(guān)的專(zhuān)業(yè)課程和相關(guān)的知識，是一種最實(shí)在的綜合實(shí)踐教學(xué)輔助形式。
畢業(yè)設計屬于一門(mén)專(zhuān)業(yè)必修課，是完成教學(xué)計劃、實(shí)現培養目標的重要環(huán)節，是與專(zhuān)業(yè)實(shí)習同等重要的培養學(xué)生綜合素質(zhì)與工程實(shí)踐能力的有效方式。該課程培養學(xué)生綜合應用三年所學(xué)知識，同時(shí)完成畢業(yè)設計需要自學(xué)新知識來(lái)完成一項綜合型設計型項目的開(kāi)發(fā)與研究工作。該課程要求學(xué)生選擇一項具有現實(shí)應用背景、綜合多門(mén)所學(xué)課程知識的綜合性項目進(jìn)行獨立研究與設計，研究設計過(guò)程應涉及文獻檢索與翻譯、數據與信息的采集與處理、軟件或硬件設計、理論分析、綜合與歸納過(guò)程等工程實(shí)踐環(huán)節，鼓勵研究設計過(guò)程中的創(chuàng )新。應用電子類(lèi)專(zhuān)業(yè)每年的畢業(yè)設計選題都有不少偏重應用型系統的設計，是學(xué)生大學(xué)三年中最后一次也是最為重要的一次綜合實(shí)踐機會(huì )。
二、專(zhuān)業(yè)、基礎課程實(shí)踐教學(xué)體系存在的問(wèn)題
根據以往的教學(xué)經(jīng)驗，基礎及專(zhuān)業(yè)課程實(shí)踐教學(xué)實(shí)施過(guò)程普遍存在以下3個(gè)主要問(wèn)題：
1.前面提到的兼顧專(zhuān)業(yè)學(xué)習必備的常規的基礎課程實(shí)驗較為系統，有利于學(xué)生打好基礎，為以后的知識拓展作好準備。但這樣的實(shí)驗安排，使得涉及整門(mén)課程重要知識點(diǎn)的基礎性驗證實(shí)驗占了實(shí)驗教學(xué)的大部分時(shí)間。綜合性實(shí)驗需要基礎實(shí)驗的支撐，一般的實(shí)驗時(shí)間接近期末，由于時(shí)間緊張，往往規模受限，實(shí)驗效果不理想。各門(mén)課程實(shí)驗開(kāi)設內容各自獨立，有限的實(shí)驗時(shí)間只能滿(mǎn)足本課程的主要教學(xué)內容，即便到了大三，綜合多門(mén)專(zhuān)業(yè)課程的有較好應用價(jià)值的實(shí)驗基本無(wú)法開(kāi)展。
2.開(kāi)設在高年級的專(zhuān)業(yè)實(shí)習，是一類(lèi)使學(xué)生有較大收獲的專(zhuān)業(yè)綜合實(shí)踐培訓，對學(xué)生專(zhuān)業(yè)技能的培養非常重要。但是，由于接收專(zhuān)業(yè)實(shí)習單位工作性質(zhì)的差異，真正能涉及相關(guān)專(zhuān)業(yè)系統設計內容的機會(huì )有限。在畢業(yè)設計這個(gè)環(huán)節中，如果能按質(zhì)按量完成教師給出的選題，學(xué)生會(huì )得到較大鍛煉。而實(shí)際情況是：學(xué)生花大量時(shí)間尋求就業(yè)機會(huì )，或者在實(shí)習單位做其他與本專(zhuān)業(yè)跨度較大的工作，畢業(yè)設計的初衷難以實(shí)現。
遵循教學(xué)計劃的執行順序，前面所列的課程基本是從大一延續到大三，這樣的安排主要考慮專(zhuān)業(yè)知識的循序漸進(jìn)及構架的系統性。由于課時(shí)數及關(guān)聯(lián)知識的限制，學(xué)生無(wú)法在單門(mén)課程的日常教學(xué)中完成較大規模及較高層次的綜合應用系統設計，設計成果難以從規模、難度、精度、適用性、可靠性及安全性等多方面達到一個(gè)應用系統的要求。最終的結果是：由于缺乏有一定規模的應用系統設計的早期引導，學(xué)生的學(xué)習目的模糊，學(xué)習興趣缺失，學(xué)習能力的培養也受到限制。所以，必須探尋一種輔助的實(shí)踐模式，彌補常規教學(xué)的不足：為學(xué)生提供時(shí)間，提供機會(huì )，這就是解決問(wèn)題的關(guān)鍵。
三、實(shí)踐教學(xué)體系改革方案
教學(xué)計劃是按人才培養規格來(lái)定位知識體系結構和專(zhuān)業(yè)技能組成的，而專(zhuān)業(yè)技能的培養實(shí)施對知識體系結構的搭建起著(zhù)重要作用。針對以上提出的基礎及專(zhuān)業(yè)課程實(shí)踐體系存在的問(wèn)題，我們在保留傳統實(shí)踐教學(xué)體系的基礎上，從低年級引入輔助常規教學(xué)的綜合實(shí)踐內容。
1.基本專(zhuān)業(yè)技能培養
在常規教學(xué)計劃中，基本專(zhuān)業(yè)技能培養主要從以下兩個(gè)方面體現：
一是貫穿三年的與相關(guān)課程理論教學(xué)配合開(kāi)設的實(shí)驗課程教學(xué)。在上面的討論中我們提到，教學(xué)計劃中這類(lèi)課程的教學(xué)安排基本都是完整的一個(gè)學(xué)期，每周幾個(gè)學(xué)時(shí)的理論及實(shí)踐教學(xué)。這樣的教學(xué)模式對學(xué)生較為系統的、循序漸進(jìn)的學(xué)習是科學(xué)的，但學(xué)生在這樣的教學(xué)模式中難以完成有相當規模的綜合訓練任務(wù)。所以我們可以考慮有些驗證型的實(shí)驗，我們可以利用多媒體教學(xué)以演示實(shí)驗的方式進(jìn)行。多媒體教學(xué)的課堂信息量大、節約教學(xué)時(shí)間、生動(dòng)直觀(guān)、可實(shí)現虛擬實(shí)驗，因此在教學(xué)中被廣泛使用。采用多媒體教學(xué)，可以將一些元件或模擬電路進(jìn)行直觀(guān)的演示，電路的搭建也可以通過(guò)演示來(lái)完成，使學(xué)生對所學(xué)習的內容有個(gè)直觀(guān)的認識，既提高學(xué)生們的學(xué)習興趣，又節約了基礎性驗證實(shí)驗所需要的時(shí)間。
二是開(kāi)設在大三的專(zhuān)業(yè)實(shí)訓和頂崗實(shí)習。這是一類(lèi)使學(xué)生有較大收獲的專(zhuān)業(yè)綜合實(shí)踐培訓，對學(xué)生專(zhuān)業(yè)技能的培養非常重要。但由于知識貯備和就業(yè)的要求，主要開(kāi)設在高年級，分布不是十分合理�？梢栽诖蠖䲡r(shí)候先進(jìn)入社會(huì )認知實(shí)習，讓學(xué)生對以后的就業(yè)環(huán)境有個(gè)初步的認識，這樣既可以明確以后專(zhuān)業(yè)學(xué)習的方向，同時(shí)也為大三即將進(jìn)行的頂崗實(shí)習打好基礎。
2.綜合性實(shí)踐的引入
鑒于基本專(zhuān)業(yè)技能培養形式存在不足，我們需要在教學(xué)計劃中補充課程設置，并在教學(xué)實(shí)踐中不斷優(yōu)化。主要的做法是：從大二開(kāi)始，在教學(xué)計劃中加入具有選修性質(zhì)的綜合實(shí)踐環(huán)節——電子設計競賽培訓，為有興趣、有能力的學(xué)生提供更多的機會(huì )，使其進(jìn)入主動(dòng)學(xué)習的狀態(tài)。具體實(shí)施時(shí)，最好將這樣的課程安排在假期，以保證有充足的實(shí)踐時(shí)間，進(jìn)而獲得滿(mǎn)意的實(shí)踐效果。
四、實(shí)踐教學(xué)改革方案的實(shí)施
教學(xué)計劃是為培養學(xué)生制定的，要達到培養方案中的培養目標，需要學(xué)生的積極配合，因此教學(xué)計劃應該有較好的操作性。通過(guò)多次電子設計競賽培訓實(shí)施，我們不斷總結經(jīng)驗，摸索出了一套行之有效的實(shí)踐教學(xué)方法，為作為輔助手段的專(zhuān)業(yè)課程綜合實(shí)踐開(kāi)展打下了良好的基礎。以下對實(shí)施過(guò)程作具體說(shuō)明。
1.實(shí)訓方法
電子設計競賽試題的特點(diǎn)是：實(shí)踐性強、綜合性強、技術(shù)水平發(fā)揮余地大。所涉及的專(zhuān)業(yè)課程有：電路基礎、數電、模電、單片機、電子測量、傳感器技術(shù)等；實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節有：電子線(xiàn)路實(shí)驗課、單片機原理實(shí)驗課、課程設計、生產(chǎn)實(shí)習、實(shí)訓等；可選用的器件有晶體管、集成電路、大規模集成電路、可編程邏輯器件等；設計手段可采用傳統，也可以采用現代電子設計工具，如EDA輔助設計和PLC可編程邏輯控制器等。電子設計競賽反映了電子技術(shù)的先進(jìn)水平，注重培養學(xué)生的工程實(shí)踐能力和創(chuàng )新設計能力。難度系數與平時(shí)相比大得多。因此，在實(shí)訓教學(xué)過(guò)程中，我們采取了循序漸進(jìn)的教學(xué)模式，將實(shí)訓過(guò)程分兩個(gè)層次進(jìn)行，內容如下：
�。�1）模擬電子設計競賽出題形式，擬定一個(gè)容易入手的題目，作為共同的實(shí)訓內容。教師給出一個(gè)具體的設計范例，從方案選擇、系統設計、系統制作、系統測試以及最終設計報告書(shū)寫(xiě)等各個(gè)環(huán)節作詳細指導，讓學(xué)生得到一個(gè)全程訓練。在模仿的基礎上，學(xué)生可以在多個(gè)環(huán)節自由發(fā)揮。由于是同樣的題目及要求，學(xué)生可以在完成過(guò)程中展開(kāi)討論，相互學(xué)習。這一方法的實(shí)施取得了較好效果，使那些平時(shí)動(dòng)手能力偏弱的學(xué)生在訓練過(guò)程中得到提高，增加自信心，從而增強了整個(gè)團隊合作作戰的信心，提高了學(xué)習興趣。
�。�2）有了第一個(gè)層次的模仿項目實(shí)施經(jīng)驗，第二個(gè)層次的實(shí)訓便要鍛煉學(xué)生獨立工作的能力了。具體實(shí)施時(shí)，讓學(xué)生分組選題，每組的題目及難度系數都不一樣。學(xué)生在項目的各個(gè)實(shí)施環(huán)節中獨立工作，充分發(fā)揮聰明與智慧，鍛煉耐力，提高能力，最終完成項目工作。這一階段的學(xué)習使學(xué)生有了真正的工作體驗，在面對自己獨立完成的作品時(shí)，真正體會(huì )到了“成就感”。
2.過(guò)程管理
在實(shí)訓的具體實(shí)施中，過(guò)程管理非常重要，主要涉及的問(wèn)題是教師的指導、學(xué)生團隊成員的分工與協(xié)作、實(shí)驗室管理等3個(gè)方面的問(wèn)題。
�。�1）鑒于我校學(xué)生的實(shí)際情況，雖說(shuō)實(shí)驗的主體是學(xué)生，但如果沒(méi)有教師的具體引導，面對實(shí)際項目，學(xué)生將無(wú)所適從。為此，我們按參賽要求，將學(xué)生分組，針對具體訓練題目安排指導教師，實(shí)行導師負責制，為學(xué)生步入實(shí)訓創(chuàng )造良好的條件。近年來(lái)，全國大賽題目難度逐年加大，對我校培訓教師隊伍的水平也提出了挑戰，對師資隊伍專(zhuān)業(yè)素質(zhì)的整體提升也起到了一個(gè)良好的推動(dòng)作用。
�。�2）依據參賽要求，項目實(shí)施需按小組進(jìn)行。那么小組的成員搭配就要合理，按主攻的選題方向，進(jìn)行不同的分配。項目中電路設計比重大的小組一般配備2名電子專(zhuān)業(yè)的學(xué)生，1名計算機專(zhuān)業(yè)的學(xué)生；而程序設計比重大的小組則配備2名計算機專(zhuān)業(yè)的學(xué)生，1名電子專(zhuān)業(yè)的學(xué)生，這樣才能保證取長(cháng)補短，充分發(fā)揮各自專(zhuān)業(yè)的優(yōu)勢。項目實(shí)施過(guò)程中，除了每一個(gè)學(xué)生自身能力的發(fā)揮之外，小組成員間的組織與溝通、協(xié)作與互動(dòng)，是培訓過(guò)程中另一個(gè)不可忽視的重要環(huán)節。因此，我們在分配成員時(shí)，除老師統籌安排外，還應盡量尊重學(xué)生的意愿。
�。�3）實(shí)驗室是實(shí)訓的主要場(chǎng)所，而有效的實(shí)驗室管理對實(shí)訓的實(shí)施起著(zhù)至關(guān)重要的作用。在開(kāi)展實(shí)訓的過(guò)程中，我院實(shí)訓中心的教師應該具備指導教師及管理人員的雙重身份，這樣才有利于實(shí)訓的正常實(shí)施。在實(shí)驗室管理方面，因該實(shí)施完全的開(kāi)放實(shí)驗室制度，除了專(zhuān)職的實(shí)驗管理教師外，還應吸收部分優(yōu)秀學(xué)生參與管理，使學(xué)生得到了更多層面的鍛煉。
通過(guò)連續幾屆學(xué)生的電子設計競賽綜合實(shí)訓，我們得到了很大收獲。學(xué)生對從未體驗過(guò)的實(shí)訓過(guò)程表現出極大的熱情，通過(guò)運用所學(xué)知識，付出艱辛勞動(dòng)，取得了讓自己為之自豪的成績(jì)，獲得了難能可貴的自信！
五、結語(yǔ)
電子設計競賽對電子專(zhuān)業(yè)的大學(xué)生來(lái)講，是一個(gè)提高自己實(shí)踐水平、培養創(chuàng )新能力的平臺，參賽不僅僅可以獲獎，有利于畢業(yè)后的就業(yè)問(wèn)題；更重要的是通過(guò)參賽可以提高自身能力和各項素質(zhì)，為今后的發(fā)展打下堅實(shí)的基礎。
基于學(xué)科競賽的實(shí)踐教學(xué)模式體現了以學(xué)生為主體、促進(jìn)學(xué)生素質(zhì)的綜合發(fā)展、教學(xué)相長(cháng)的教育理念，全面提高了學(xué)生的動(dòng)手能力和實(shí)踐能力，提升了教學(xué)質(zhì)量，提高了學(xué)生的就業(yè)率，具有較高的推廣價(jià)值。
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課題項目：本文系中國電子教育學(xué)會(huì )2011年教學(xué)研究課題“基于學(xué)科競賽的電子信息工程專(zhuān)業(yè)課程體系改革和實(shí)踐教學(xué)模式研究”（課題編號：Cese2011—21）的成果之一。
作者簡(jiǎn)介：彭華（1979—），女，陜西漢中人，重慶電子工程職業(yè)學(xué)院應用電子學(xué)院講師，主要研究方向：應用電子技術(shù)。
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