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[摘要]文章探讨了在电子信息工程专业基础课程教学中融入工程教育理念,通过加强学生实践环节的训练来培养学生的实践能力、创新精神和创新能力,训练学生对知识的获取、拓展能力和工程设计能力。
[关键词]工程教育 实践训练 专业基础课
[作者简介]曹瑞(1968- ),女,河南郑州人,郑州轻工业学院,副教授,硕士,主要研究方向为信号处理;沈高峰(1978- ),男,河南开封人,郑州轻工业学院,讲师,硕士,主要研究方向为C语言教学、数据库应用。(河南 郑州 450002)
[中图分类号]G642.423[文献标识码]A[文章编号]1004-3985(2010)09-0164-02
一、引言
我院(郑州轻工业学院)坚持积极探索创新型、应用型人才培养模式,重视工程训练、社会实践、生产实习、课程设计、毕业设计(论文)等教学环节,培养学生的实践能力和科研能力。通过开设综合性、设计性实验,鼓励和组织学生开展多种形式的课外科技活动、创业活动、社会调查和实践活动,使学生在工程基础实践方面得到了扎实的锻炼。通过构建由课程设计、专业实习、社会实践、毕业设计等实践教学环节组成的梯次递进、相对独立的实践教学体系,为所有专业课、专业基础课和部分基础课设定实践环节,并按照实践教学大纲的要求予以落实,取得了良好的效果。
二、加强电子信息专业基础课程的实践训练,培养学生理论联系实际的能力
1.以工程应用为主要目的,讲授“EDA技术与VHDL语言”课程。该课程的重点是对EDA开发平台的设计输入、分析综合、时序仿真、编程下载等工具的使用技巧的掌握和对硬件描述语言的深刻理解,难点是硬件描述语言的语句及语义与具体硬件电路的对应关系。解决课程中重点和难点的最有效办法是工程实践,在教学过程中,树立以工程应用为目的,理论教学围绕工程应用进行。
我们对应一个或多个知识模块,设计了若干个实验,每个实验分成若干部分,每个部分都是一个独立的工程,按照由易到难、由浅入深的顺序安排,前一个部分是后一个部分的子系统或部件,使每个实验最终构成一个完整的有实用性的电子系统。
我们认为,实验教学应注重围绕提高学生的工程实践能力进行,为此,我们将全部实验设计为综合性或涉及性实验,以实验实现的功能和达到的性能指标及工程文档的规范性与完整性作为教学的主要内容。学生以自然班为单位组织实验教学,班内3~5名同学组成一个开发组,通过分工合作的方式完成实验,理论课后和实验课前,作为作业,各开发小组撰写工程文档完成仿真验证,实验课中进行调试和通过硬件验证,课后撰写设计(实验)报告。主讲教师和实验师在课前布置实验任务,课中进行随堂指导,课后批改实验报告。这样的实验教学过程能激发学生的想象力和创造力,能够将理论课中学习的知识体系与实验教学有机结合,使理论与实践达到统一。
通过对几届学生的教学效果比较证明,在理论课教学中以工程问题为导向,将理论融入其中,探讨硬件描述语言的表达和编程器件的选择使用,将抽象的理论具体化,通过提问、分析、实例验证等方式进行教学,易于使学生掌握数字系统的知识体系和EDA技术应用方法。在实验的设计上基于消化、吸收理论课的知识体系和重要知识点,培养学生的工程意识,将学生引导到努力提高工程实践能力和技能上来,从而将数字系统设计理论与EDA技术和应用相结合,最终使学生能够应用EDA技术设计实用的电子产品,真正达到工科培养目标。
2.坚持理论教学与实践教学并重的原则,激发学生学习“数字电子线路”课程的兴趣。在“数字电子线路”课程讲授中,我们通过列举现实生活和实际工程中的应用实例,加深学生对基本概念的理解,激发学生学习数字电子线路知识的兴趣,取得了较好的教学效果。同时,辅以大量精心设计的实验环节,充分调动学生钻研、自学的热忱,使学生在知识结构、动手能力、技术实践能力、综合素质诸方面得到了全面的发展。
数字电子技术课程的主要教学内容为数字电路的分析与设计,在教学过程中,我们加入更多的实例,让学生有更多的机会接触实际应用。数字系统的设计面向工程实际,既要考虑技术问题又要考虑经济问题,还要考虑可靠性问题等。所以,本课程要求培养学生的综合分析及设计能力,在功能要求确定的前提下,用尽可能少的器件设计出尽可能简单的电子电路。为此,除课堂教学外,还辅以数字电子技术实验和课程设计。通过授课教师参与实验教学的工作,与实验人员共同编制实验指导书,亲自带学生实验,将实验过程中发现的问题与课堂教学相结合,知识互补,取得了良好的实验和教学效果。
在实践教学过程中,除进行验证性的实验外,我们结合理论课的教学,要求学生自己设计实验电路,进行验证,给学生发挥的空间、创新的空间。通过课程设计,学生能够综合应用所学的电子技术知识模拟工程设计,实践证明可促进学生的创新能力、实际动手能力和实事求是科学精神的培养。
经过理论和实践两方面的教学,学生掌握了数字电路的基本概念、基本理论和逻辑电路基本的分析及设计方法,掌握了常用的MSI组件的应用,为后续课程学习以及将来的实际工作打下了坚实的基础。通过训练,学生主动学习,自觉动手,专业兴趣与专业素养逐步形成,实际应用效果良好。
此外,在实验室老师们的积极配合下,我们尝试了开放性实验活动,采取学生预约的方式,教师随时为学生进行指导。让学生在确定目标的同时,独立思考,制订实验计划和实验手段,最后以项目验收的形式进行总结和陈述。这种方法可以大大激发学生们的学习积极性和创新意识,进一步提高学生的综合素质。
3.启发式教学与实验环节相辅相成,培养学生对“模拟电子线路”课程学习的主动性。“模拟电子线路”课程对实践教学环节做了较大的编排,学生除了完成实验课给出的实验内容外,还要完成一定数量的计算机仿真练习。即学生根据实验结果,利用所学理论知识,通过分析找出内在联系,从而对电子电路参数进行调整,使之符合技术性能要求。在课程最后,我们专门用一周时间进行“小型音频功率放大器制作”课程设计教学实践活动。该项目涵盖了模拟电子技术课程的单级共射放大电路、集成运算放大电路、负反馈放大电路、功率放大电路等主要内容,对学生来说是一次综合性训练。整个过程由学生独立完成PCB制板、腐蚀、打孔、焊接组装、调试等各项工序,使学生在该项实践活动中得到系统的训练。理论教学侧重于在讲清概念的基础上,强化应用。故在理论教学中,我们通常以实例引出所要讲授的内容,并且利用教学课件、实验设备等进行辅助教学,积极运用多媒体等现代化教学手段,进行启发式教学。利用创造性实验环节,充分调动学生运用新器件、新技术、新方法的主观能动性,并努力提高学生的动手能力。我们尝试以提高学生能力与素质为重点,对教学思想、教学内容、教学手段与方法进行了系统改革,将理论教学、实验与多媒体课内外实践相结合,构建“知识、能力、素质”的教学模式,达到了提高学生能力与素质的目的。
三、结束语
“EDA技术与VHDL语言”“数字电子线路”“模拟电子线路”是电子、信息专业的三门较重要的基础课程,对学生后续课程的学习及就业后的发展均非常重要。针对我院的实际情况,在多年的专业基础课的教学过程中,我们一直在积极探索如何在教学中融入工程教育的理念,体现课程的实践性、工程性和应用性。多年来,我们通过高度重视实验、课程设计、实习等实践性教学环节,在利用好现有资源的情况下,完善了电子实验室的硬件环境。根据专业基础课程的特点,我们从改革和完善实验教学大纲入手,综合考虑知识的难点和重点,对原有的实验内容进行筛选和整合,不断优化实验教学内容,除改进原有的部分验证与设计性实验外,还开发、设计出了在基本教学要求基础上的综合性实验、创新性实验和研究型实验,并且利用学校现有的开放实验室资源设计开放性实验,以培养和提高学生的创新能力。实践证明,通过形式多样的实践环节,我们不仅能够培养学生分析问题和解决问题的能力,而且可以提高学生的综合素质和创新能力。
[参考文献]
[1]张建荣.工科学生实践能力培养的探索和实践[J].辽宁教育研究,2007(7).
[2]王强.在互动式教学的实践中培养创新型人才[J].辽宁教育研究,2004(8).
[关键词]工程教育 实践训练 专业基础课
[作者简介]曹瑞(1968- ),女,河南郑州人,郑州轻工业学院,副教授,硕士,主要研究方向为信号处理;沈高峰(1978- ),男,河南开封人,郑州轻工业学院,讲师,硕士,主要研究方向为C语言教学、数据库应用。(河南 郑州 450002)
[中图分类号]G642.423[文献标识码]A[文章编号]1004-3985(2010)09-0164-02
一、引言
我院(郑州轻工业学院)坚持积极探索创新型、应用型人才培养模式,重视工程训练、社会实践、生产实习、课程设计、毕业设计(论文)等教学环节,培养学生的实践能力和科研能力。通过开设综合性、设计性实验,鼓励和组织学生开展多种形式的课外科技活动、创业活动、社会调查和实践活动,使学生在工程基础实践方面得到了扎实的锻炼。通过构建由课程设计、专业实习、社会实践、毕业设计等实践教学环节组成的梯次递进、相对独立的实践教学体系,为所有专业课、专业基础课和部分基础课设定实践环节,并按照实践教学大纲的要求予以落实,取得了良好的效果。
二、加强电子信息专业基础课程的实践训练,培养学生理论联系实际的能力
1.以工程应用为主要目的,讲授“EDA技术与VHDL语言”课程。该课程的重点是对EDA开发平台的设计输入、分析综合、时序仿真、编程下载等工具的使用技巧的掌握和对硬件描述语言的深刻理解,难点是硬件描述语言的语句及语义与具体硬件电路的对应关系。解决课程中重点和难点的最有效办法是工程实践,在教学过程中,树立以工程应用为目的,理论教学围绕工程应用进行。
我们对应一个或多个知识模块,设计了若干个实验,每个实验分成若干部分,每个部分都是一个独立的工程,按照由易到难、由浅入深的顺序安排,前一个部分是后一个部分的子系统或部件,使每个实验最终构成一个完整的有实用性的电子系统。
我们认为,实验教学应注重围绕提高学生的工程实践能力进行,为此,我们将全部实验设计为综合性或涉及性实验,以实验实现的功能和达到的性能指标及工程文档的规范性与完整性作为教学的主要内容。学生以自然班为单位组织实验教学,班内3~5名同学组成一个开发组,通过分工合作的方式完成实验,理论课后和实验课前,作为作业,各开发小组撰写工程文档完成仿真验证,实验课中进行调试和通过硬件验证,课后撰写设计(实验)报告。主讲教师和实验师在课前布置实验任务,课中进行随堂指导,课后批改实验报告。这样的实验教学过程能激发学生的想象力和创造力,能够将理论课中学习的知识体系与实验教学有机结合,使理论与实践达到统一。
通过对几届学生的教学效果比较证明,在理论课教学中以工程问题为导向,将理论融入其中,探讨硬件描述语言的表达和编程器件的选择使用,将抽象的理论具体化,通过提问、分析、实例验证等方式进行教学,易于使学生掌握数字系统的知识体系和EDA技术应用方法。在实验的设计上基于消化、吸收理论课的知识体系和重要知识点,培养学生的工程意识,将学生引导到努力提高工程实践能力和技能上来,从而将数字系统设计理论与EDA技术和应用相结合,最终使学生能够应用EDA技术设计实用的电子产品,真正达到工科培养目标。
2.坚持理论教学与实践教学并重的原则,激发学生学习“数字电子线路”课程的兴趣。在“数字电子线路”课程讲授中,我们通过列举现实生活和实际工程中的应用实例,加深学生对基本概念的理解,激发学生学习数字电子线路知识的兴趣,取得了较好的教学效果。同时,辅以大量精心设计的实验环节,充分调动学生钻研、自学的热忱,使学生在知识结构、动手能力、技术实践能力、综合素质诸方面得到了全面的发展。
数字电子技术课程的主要教学内容为数字电路的分析与设计,在教学过程中,我们加入更多的实例,让学生有更多的机会接触实际应用。数字系统的设计面向工程实际,既要考虑技术问题又要考虑经济问题,还要考虑可靠性问题等。所以,本课程要求培养学生的综合分析及设计能力,在功能要求确定的前提下,用尽可能少的器件设计出尽可能简单的电子电路。为此,除课堂教学外,还辅以数字电子技术实验和课程设计。通过授课教师参与实验教学的工作,与实验人员共同编制实验指导书,亲自带学生实验,将实验过程中发现的问题与课堂教学相结合,知识互补,取得了良好的实验和教学效果。
在实践教学过程中,除进行验证性的实验外,我们结合理论课的教学,要求学生自己设计实验电路,进行验证,给学生发挥的空间、创新的空间。通过课程设计,学生能够综合应用所学的电子技术知识模拟工程设计,实践证明可促进学生的创新能力、实际动手能力和实事求是科学精神的培养。
经过理论和实践两方面的教学,学生掌握了数字电路的基本概念、基本理论和逻辑电路基本的分析及设计方法,掌握了常用的MSI组件的应用,为后续课程学习以及将来的实际工作打下了坚实的基础。通过训练,学生主动学习,自觉动手,专业兴趣与专业素养逐步形成,实际应用效果良好。
此外,在实验室老师们的积极配合下,我们尝试了开放性实验活动,采取学生预约的方式,教师随时为学生进行指导。让学生在确定目标的同时,独立思考,制订实验计划和实验手段,最后以项目验收的形式进行总结和陈述。这种方法可以大大激发学生们的学习积极性和创新意识,进一步提高学生的综合素质。
3.启发式教学与实验环节相辅相成,培养学生对“模拟电子线路”课程学习的主动性。“模拟电子线路”课程对实践教学环节做了较大的编排,学生除了完成实验课给出的实验内容外,还要完成一定数量的计算机仿真练习。即学生根据实验结果,利用所学理论知识,通过分析找出内在联系,从而对电子电路参数进行调整,使之符合技术性能要求。在课程最后,我们专门用一周时间进行“小型音频功率放大器制作”课程设计教学实践活动。该项目涵盖了模拟电子技术课程的单级共射放大电路、集成运算放大电路、负反馈放大电路、功率放大电路等主要内容,对学生来说是一次综合性训练。整个过程由学生独立完成PCB制板、腐蚀、打孔、焊接组装、调试等各项工序,使学生在该项实践活动中得到系统的训练。理论教学侧重于在讲清概念的基础上,强化应用。故在理论教学中,我们通常以实例引出所要讲授的内容,并且利用教学课件、实验设备等进行辅助教学,积极运用多媒体等现代化教学手段,进行启发式教学。利用创造性实验环节,充分调动学生运用新器件、新技术、新方法的主观能动性,并努力提高学生的动手能力。我们尝试以提高学生能力与素质为重点,对教学思想、教学内容、教学手段与方法进行了系统改革,将理论教学、实验与多媒体课内外实践相结合,构建“知识、能力、素质”的教学模式,达到了提高学生能力与素质的目的。
三、结束语
“EDA技术与VHDL语言”“数字电子线路”“模拟电子线路”是电子、信息专业的三门较重要的基础课程,对学生后续课程的学习及就业后的发展均非常重要。针对我院的实际情况,在多年的专业基础课的教学过程中,我们一直在积极探索如何在教学中融入工程教育的理念,体现课程的实践性、工程性和应用性。多年来,我们通过高度重视实验、课程设计、实习等实践性教学环节,在利用好现有资源的情况下,完善了电子实验室的硬件环境。根据专业基础课程的特点,我们从改革和完善实验教学大纲入手,综合考虑知识的难点和重点,对原有的实验内容进行筛选和整合,不断优化实验教学内容,除改进原有的部分验证与设计性实验外,还开发、设计出了在基本教学要求基础上的综合性实验、创新性实验和研究型实验,并且利用学校现有的开放实验室资源设计开放性实验,以培养和提高学生的创新能力。实践证明,通过形式多样的实践环节,我们不仅能够培养学生分析问题和解决问题的能力,而且可以提高学生的综合素质和创新能力。
[参考文献]
[1]张建荣.工科学生实践能力培养的探索和实践[J].辽宁教育研究,2007(7).
[2]王强.在互动式教学的实践中培养创新型人才[J].辽宁教育研究,2004(8).