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电子设计综合实践教学环节的创新与改革

  中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2017)23-0118-02
  随着科学技术的不断发展和大学本科毕业生就业压力的不断加大,用人单位更注重毕业生的动手实践能力和科技创新能力。因此,注重培养学生分析问题和解决问题的能力,培养适应新形势下综合素质高、复合型及应用型的人才,成为当前的迫切需求。在大多数的理工院校,会开设工艺性和实践性较强的教学环节,以培养学生的动手能力和创新意识[1]。
  一、完善电子设计综合实践教学体系,采用模块化、多层次的教学模式
  广东工业大学自动化学院以往开设的实践性教学环节,主要以电子CAD实训和电子综合设计与实践为主。该实践课程主要是针对自动化、电气类专业大三学生开设的,一般先修课程为《模拟电子技术》和《数字电子技术》。其中,电子CAD实训主要以熟悉电子工艺为主[2],设置16个学时,内容包括熟悉PCB电路板的制作工艺和流程,熟悉普通电工电子仪表的使用,熟悉手工焊接的技巧和方法,焊接、组装和调试一些简单的电子小套件,如直流稳压充电器、机器狗、收音机等。这种传统的实训内容单一,所做的电子小套件是购买的已印制好的电路及相应的配套元器件,限制了学生的动手能力和创新思维[3,4]。另外一门电子综合设计与实践是熟悉与掌握设计仿真软件为主,课程设置为16个学时。教师通过设置好多组题目,由学生自由选择设计与仿真项目,利用EDA?件设计和仿真数字电路系统,最后下载到DE2板加以验证。该实践课程可以充分发挥学生的设计与仿真能力,但缺少动手制作电路板及焊接和调试电路的练习,使理论和实践发生脱节。
  鉴于两门课程的侧重点不同,本学院进行了实践环节的创新和改革,将两个实践环节合二为一,设置了48个学时,涵盖采用EDA软件进行电路设计与仿真、PCB图设计与绘制、电路制作、焊接与调试等综合性内容,学时上更充足,教学环节更全面。本课程是对电工和电子技术理论教学的深化和补充,既可以加深学生对理论知识的理解,提高综合运用所学理论知识分析问题、解决问题的能力,也可以培养学生的动手实践能力和科技创新能力,为后续课程的学习与日后工作奠定基础[5]。
  电子设计综合实践采用渐进式PBL教学方式(即在常规PBL教学模式的基础上,增加“过渡问题引导”和“教师课内辅导”等环节),通过解决电子电路设计与制作调试的实际问题,来提升学生综合设计与时间能力及科技创新能力。本课程的教学目标,主要包括以下三点。
  1.能够针对具体电子电路系统设计目标,设计多种解决方案,对复杂工程问题的设计方案进行综合和评价。
  2.在理解多种解决方案的基础上,能够通过建模与仿真,对不同方案进行分析、比较和评价,选择适合的方案,尝试进行改进和优化。
  3.能够将理论设计实现,使学生具备电子产品的设计、制作、安装、调试及性能测试的能力,并能够借助于口头和课程设计报告等书面方式与外界进行交流。
  二、结合培养目标和毕业要求,充实电子设计综合实践的内容
  在总结以往实践教学环节经验和充分调研的基础上,我们制定了最新的电子设计综合与实践教学大纲[6],对实践环节的教学目标和毕业要求指标点提出明确要求。工程类专业的毕业要求,最重要的一点是能够将专业知识用于解决复杂的工程问题,使用现代工具对复杂工程问题进行预测和模拟,能够基于工程相关背景进行合理分析,评价专业工程实践和复杂工程问题解决方案对社会、健康、安全、法律及文化的影响。
  依据电子设计综合与实践教学大纲,课程设计具体内容和安排如表1所示。
  三、注重学生的动手能力和创新能力,完善电子设计综合实践考核机制
  本实践课程的考核与成绩评定方法,采用全面和创新开放式的考核指标要求,其中包括三大内容:平时成绩、实践报告成绩、项目设计考核成绩。平时与实践报告部分,按照通用的标准进行评定,而项目设计考核部分,包括创新与开放式的评定指标、扩展功能的实现及创新性,所占比例为30%,更注重学生动手能力和创新能力的培养。
  四、电子设计综合实践的发展方向与创新探索
  对自动化和电气相关专业的培养目标,涵盖培养学生具有健全人格、正确价值观、良好职业素养及社会责任感,具有对相关领域复杂工程问题进行分析、设计与开发的专业能力,具有组织和实施相关领域工程项目的团队合作和管理能力,并在实际工作中不断追求自主学习、终身学习与创新意识,主动适应技术、经济与社会的持续发展。通过对电子设计综合实践教学环节的改革和探索,其发展方向和创新教学模式应重点体现以下几个方面。
  1.加强理论基础,注重培养动手能力。保证一定课时的理论课教学,再通过一定学时的综合实践,使学生能够将专业知识应用于实践,不断提高动手能力和创新能力。
  2.建立模块化、多层次的创新型教学模式。针对不同专业的学生和培养目标,采用多层次的创新型教学模式,设置开放式的设计项目,学生可以自行选择感兴趣的题目。通过建模和仿真,分析和比较多种解决方案,利用电子产品和设计方案的多样性,避免学生出现重复、抄袭现象,极大提高自主学习和创新能力。
  3.营造自主创新与合作氛围,创建开放式实验基地。鼓励并指导学生积极参与丰富的电子设计竞赛,让学生有更多的展示自己潜力和创新能力的平台,培养团队合作意识,提高综合素质。学院建立了多个创新实验室,并提供课余实践场地,采用门禁系统,学生可自助进出实验室,形成良好的开放式实践氛围。   ?子设计综合实践教学环节,旨在培养学生能够理解并掌握专业知识,将其用于分析工程问题,设计复杂工程问题的解决方案和满足特定需求的系统、单元,并使用现代化的工具进行仿真和验证,最后为解决复杂工程问题得出有效结论。因此,对实践课程进行创新与改革,构建完善和丰富的实践教学体系,是为社会培养高素质复合型人才的充足保障。

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