電子實踐教學(xué)與設(shè)計競賽改革探究
時間:2022-01-06 03:46:48
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1改革實踐教學(xué)內(nèi)容,體現(xiàn)實踐“教”“學(xué)”新貌
在電子設(shè)計競賽培訓(xùn)中最大的特點和成功就是在于以學(xué)生為主體,以興趣為導(dǎo)師,以項目實踐為主、教師輔導(dǎo)為輔的學(xué)習(xí)鍛煉模式。在電子設(shè)計競賽培訓(xùn)實驗室經(jīng)常可見學(xué)生自主學(xué)習(xí)自由討論,學(xué)生在“做中學(xué)”“學(xué)中做”,真正提高了學(xué)習(xí)能力和創(chuàng)新實踐意識。這種模式下學(xué)生學(xué)習(xí)主動刻苦,學(xué)生的自信心、實踐能力得以提高;創(chuàng)新實踐意識得以建立和培養(yǎng)。本科實踐教學(xué)環(huán)節(jié)的課程設(shè)置和實驗教學(xué)內(nèi)容相對比較老化,缺乏靈活性,且書本知識與實踐環(huán)節(jié)的聯(lián)系相對單一,實踐內(nèi)容多為課本理論知識的測試性、驗證性、模仿性內(nèi)容,學(xué)生對理論知識的融會貫通能力幾乎沒有,學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性及積極性相對比較差;同時,大學(xué)本科學(xué)院由于經(jīng)費有限,實驗條件、實驗技術(shù)更新能力不夠,對實踐教學(xué)環(huán)節(jié)重視度不夠,在傳統(tǒng)實踐教學(xué)理念缺乏對學(xué)生工程實踐素質(zhì)和實際解決問題能力的培養(yǎng)。借鑒電子設(shè)計競賽培訓(xùn)模式,在本科實踐教學(xué)中實現(xiàn)本科實踐教學(xué)內(nèi)容的融合。以工程實踐素質(zhì)培養(yǎng)為主線,改革原有的基礎(chǔ)實踐課程電工電子技術(shù)實驗,如電路與電子技術(shù)實驗、微機(jī)原理實驗、單片機(jī)實驗、EDA實驗以及電子綜合設(shè)計實驗等,在內(nèi)容體系上實現(xiàn)工程實踐訓(xùn)練培養(yǎng)模式。電子專業(yè)類本科實踐教學(xué)經(jīng)過多年的改革基本大多形成了電子基礎(chǔ)類實驗—電子專業(yè)類實驗—電子綜合類實踐三個層次。為充分調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)積極性,在課程內(nèi)容和實踐手段上跟進(jìn)新思維新技術(shù)新發(fā)展,從基礎(chǔ)類實驗環(huán)節(jié)開始就建立學(xué)生工程實踐鍛煉的思路,引導(dǎo)學(xué)生工程實踐創(chuàng)新意識和實踐動手能力的培養(yǎng)。1在基礎(chǔ)類實踐教學(xué)中,以內(nèi)容多樣實用性實驗代替內(nèi)容單一驗證性實驗,減少驗證型實驗內(nèi)容,增加與工程實踐緊密相關(guān)聯(lián)的實驗內(nèi)容,如電源設(shè)計、濾波電路、選頻網(wǎng)絡(luò)實驗等。對理論性驗證實驗如戴維南定理疊加定理等實驗進(jìn)行刪減,增加變壓器的實驗。簡化理論推導(dǎo)計算,強(qiáng)化學(xué)生安裝、調(diào)試能力,同時加強(qiáng)實驗方法重要性的指導(dǎo)和實驗報告書寫規(guī)范的指導(dǎo)。2在專業(yè)類實踐教學(xué)中,加強(qiáng)理論對實驗的指導(dǎo)作用,強(qiáng)調(diào)參數(shù)對實驗結(jié)果的影響,加強(qiáng)專業(yè)技術(shù)術(shù)語參數(shù)的含義講解。同時為貫通學(xué)生軟硬件設(shè)計和軟件編程能力,將專業(yè)類實踐教學(xué)課程進(jìn)行融合,如微機(jī)原理實驗課程與C語言課程的融合、單片機(jī)實驗課程與傳感器技術(shù)課程的融合、實現(xiàn)軟硬件聯(lián)合調(diào)試與分析,還可以進(jìn)行功能擴(kuò)展,指引學(xué)生“學(xué)中做”。3在綜合性實踐教學(xué)中,借鑒電子設(shè)計大賽的模式與內(nèi)容,在原有基礎(chǔ)上增加綜合性、應(yīng)用性較強(qiáng)的實踐環(huán)節(jié)(課程設(shè)計、實訓(xùn)、電子綜合實驗等,加強(qiáng)工程項目實踐的鍛煉。以提升實驗內(nèi)容的綜合性、實用性、系統(tǒng)性為前提,實時融入當(dāng)前最新技術(shù)新知識,不但能增加學(xué)生學(xué)習(xí)興趣,同時增強(qiáng)學(xué)生工程實踐意識,提高學(xué)生工程實踐素質(zhì)和解決實際問題的能力,指引學(xué)生“做中學(xué)”。與電子設(shè)計大賽培訓(xùn)相比,本科實踐教學(xué)環(huán)節(jié)側(cè)重點是引發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)能力,教師的“教”更多是“引導(dǎo)、誘導(dǎo)”學(xué)生主動學(xué)習(xí),學(xué)生才能更好地“學(xué)”。在實踐教學(xué)環(huán)節(jié)中加強(qiáng)與工程實際相結(jié)合,與應(yīng)用相結(jié)合,可以使得更多的學(xué)生受益,同時也為電子設(shè)計大賽類的學(xué)科競賽活動提供更多的優(yōu)秀學(xué)生。
2采用多種教學(xué)模式,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣
在電子設(shè)計競賽培訓(xùn)模式中,學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣是學(xué)生實踐的原動力。在電子設(shè)計競賽培訓(xùn)實驗室,開放的實驗環(huán)境,良好的實驗條件和設(shè)備,優(yōu)秀的教師輔導(dǎo),使學(xué)生的學(xué)習(xí)能力和實踐能力得以更好地提高。本科實踐教學(xué)的條件和設(shè)備就相對受限了,而且本科實踐教學(xué)時間內(nèi)容空間也是有限的。采用多種教學(xué)模式,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣是本科實踐教學(xué)的第一任務(wù)。
2.1建設(shè)虛擬實驗教學(xué)平臺
將Multisim、Proteus仿真軟件引入實踐教學(xué)是激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和跟進(jìn)技術(shù)發(fā)展的第一步。基于Multisim軟件建立電子技術(shù)仿真實驗教學(xué)平臺,克服電子技術(shù)課程教學(xué)內(nèi)容理論化難于理解的問題,能很好地解決學(xué)生學(xué)習(xí)興趣學(xué)習(xí)引入的問題;基于Proteus仿真軟件建立單片機(jī)、ARM虛擬實驗教學(xué)平臺,能提升學(xué)習(xí)興趣同時加強(qiáng)工程實踐鍛煉。利用互聯(lián)網(wǎng)和校園網(wǎng)設(shè)施和條件,建設(shè)虛擬實驗教學(xué)平臺,將數(shù)據(jù)資源共享、內(nèi)容開放、實驗信息交互;讓學(xué)生隨時進(jìn)入虛擬實驗平臺獲取實驗學(xué)習(xí)的資料,自己動手配置、連接、調(diào)節(jié)和使用虛擬儀器進(jìn)行各種實驗;降低學(xué)生面對教師產(chǎn)生壓力和依賴情況,實現(xiàn)學(xué)生遠(yuǎn)程自主實驗教學(xué);還能解決實驗場地、實驗設(shè)備沖突和緊缺等情況,營造網(wǎng)絡(luò)教學(xué)和移動學(xué)習(xí)的氛圍.
2.2采用多種教學(xué)方法
相同的教學(xué)內(nèi)容不同的教學(xué)方法,可以獲得不一樣的教學(xué)效果。在實踐教學(xué)中引入項目案例講解并實踐,以工程實踐設(shè)計模塊化教學(xué),加強(qiáng)教學(xué)內(nèi)容的實用性,注重對學(xué)生的引導(dǎo),鍛煉和培養(yǎng)學(xué)生的工程實踐素質(zhì)。例如,在單片機(jī)實驗教學(xué)中采用最小系統(tǒng)模塊、定時中斷模塊、液晶控制顯示模塊、ADC/DAC模塊等實際應(yīng)用范例,不僅有利于提升學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,還有助于培養(yǎng)學(xué)生的主動性創(chuàng)造性思維,有助于提高學(xué)生的學(xué)習(xí)方法和學(xué)習(xí)效果,更是為后續(xù)學(xué)生參加電子設(shè)計大賽等活動進(jìn)行創(chuàng)新實踐能力綜合培養(yǎng)做好充分的知識儲備。
2.3建設(shè)綜合性開放式實驗室
開放的含義有兩層:設(shè)備管理開放,能為學(xué)生提供所需的所有實驗設(shè)備和元器件;在時間上開放,學(xué)生可以根據(jù)自己的時間安排。綜合性開放式實驗室也是自主創(chuàng)新性實驗室,學(xué)生可以自己設(shè)計實驗方案和實驗步驟,實驗室能夠滿足學(xué)生自主選做實驗內(nèi)容,可以是單一性質(zhì)的實驗項目,也可以是設(shè)計性應(yīng)用性的實驗項目。實驗室為學(xué)生提供常用的信號源、示波器、電源、萬用表等常用儀器,以及各類單片機(jī)最小系統(tǒng)和開發(fā)板、EDA實驗箱、仿真器、PCB制作臺、調(diào)試臺等設(shè)備。同時實驗室還配有輔導(dǎo)教師,指導(dǎo)學(xué)生正確進(jìn)行實驗項目。學(xué)生通過自主設(shè)計應(yīng)用性實驗內(nèi)容,不僅將所學(xué)書本理論知識融會貫通,增進(jìn)實踐動手能力,更是有助于學(xué)生學(xué)習(xí)自主性和主體性的培養(yǎng)。
2.4開展各種專題培訓(xùn)講座
電子設(shè)計大賽題目大多具有綜合性、實用性特點,題目涉及專業(yè)知識理論多,涉及工程實際問題多。經(jīng)過多年深入研究分析各類電子設(shè)計大賽的題目,電子設(shè)計大賽題目范圍主要分為信號源、電源、放大器、智能儀器儀表、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、發(fā)射接收系統(tǒng)和控制系統(tǒng)7大類型。涉及電路、電子技術(shù)、高頻電路、通信電路原理、單片機(jī)原理及其應(yīng)用、電子測量、可編程邏輯期間、電子線路設(shè)計等多門課程[3]。在本科實踐教學(xué)中有意識地結(jié)合每年的電子設(shè)計大賽題目,有針對性地開展各類專題實踐培訓(xùn)講座。例如,電源設(shè)計、單片機(jī)應(yīng)用電路、放大器電路設(shè)計、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計等;同時,提出同一設(shè)計題目的不同實現(xiàn)方案對比,不同設(shè)計問題的解決思路差異等;結(jié)合學(xué)生平時的學(xué)習(xí)問題展開各種專題討論。有針對性地引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)解決工程實際問題的思路和方法,展開知識點,拓寬視野,有助于學(xué)生工程實踐素質(zhì)的培養(yǎng),有助于學(xué)生解決實際問題能力的培養(yǎng)。
3拓展課外科技活動,培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新實踐能力
豐富多彩的課外實踐活動,是培養(yǎng)學(xué)生實踐能力與創(chuàng)新精神和發(fā)展學(xué)生個人興趣的有效途徑[4]。課外活動不僅能開闊學(xué)生的眼界,引發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,盡力縮短書本知識與工程實踐之間的距離,促進(jìn)學(xué)生自主完善知識結(jié)構(gòu),提高學(xué)生的自學(xué)能力,還可以培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和科研精神,增進(jìn)學(xué)生的工程實踐素質(zhì)培養(yǎng)。課外科技活動的形式多種多樣,除了各種全國性地方性的各類電子設(shè)計比賽,如全國電子設(shè)計競賽、“挑戰(zhàn)杯”“TI電子設(shè)計競賽杯”“盛群杯”等大學(xué)生課外科技活動,還有校內(nèi)的各種科研訓(xùn)練,例如,參加老師的科研項目或?qū)W生自己申請的實驗創(chuàng)新項目等學(xué)生科研項目。參與各種課外科技活動,不僅能夠考驗學(xué)生實踐能力、創(chuàng)新思維、團(tuán)隊合力和臨場應(yīng)變能力,而且每次活動經(jīng)驗對每個學(xué)生的心理和能力成長也很重要,在參與活動的同時更是鍛煉培養(yǎng)學(xué)生的溝通能力和團(tuán)隊協(xié)作精神的好機(jī)會。學(xué)生通過參與各種科技活動開闊了視野,增強(qiáng)了競技心理與承受能力,通過“實踐—問題—解決—實踐—成功”,能鍛煉學(xué)生的構(gòu)思能力、設(shè)計能力,提高團(tuán)隊的合作能力和運作效率。此外,課外的各類科技競賽活動所涉及知識的深度和廣度,不僅能培養(yǎng)學(xué)生實踐創(chuàng)新能力,也是對學(xué)生電子設(shè)計基礎(chǔ)知識及實踐能力的綜合檢驗。
4結(jié)束語
電子設(shè)計競賽培養(yǎng)模式能夠有效地增強(qiáng)學(xué)生的綜合專業(yè)素質(zhì)和創(chuàng)新實踐意識以及實踐動手能力。將這種培訓(xùn)模式的理念融合到本科實踐教學(xué)改革中,虛實結(jié)合,項目案例教學(xué),加強(qiáng)實踐能力培養(yǎng),有效地提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)主動性。在實踐中加強(qiáng)理論學(xué)習(xí),在實踐教學(xué)中加強(qiáng)學(xué)生工程實踐意識的培養(yǎng),使學(xué)生在具有基礎(chǔ)理論和基本實踐技能的同時,創(chuàng)新意識和工程實踐能力也得以很好地提高和鍛煉。
本文作者:何莉張里工作單位:重慶理工大學(xué)
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