電子設計競賽的實踐教學的創新優秀論文
電子設計競賽的實踐教學的創新優秀論文
【摘要】我校以“培養學生的技能，提升教學質量”為宗旨，積極構建并實踐了常規教學和學科競賽相結合的實踐教學模式。實踐表明，該模式促進了學生的創新能力和科研能力的提高，并極大地促進了教學改革的進展。分析應用電子類各專業課和實踐課程教學的基本情況，指出教學過程中存在的主要問題，提出基于電子設計競賽的綜合實踐教學改革的思路及實施方法，使學生有很大收獲，收到良好的效果。
【關鍵詞】電子設計；學科競賽；綜合實踐；教學改革
全國職業院校技能大賽是由國家教育部發起，聯合國務院有關部門、行業和地方共同舉辦的一項全國性職業教育學生競賽活動。經過多年的發展，現已在全國多地設立賽區，2012年大賽的主辦單位達到22個，共設置18個專業類別的96個競賽項目，承辦地也由天津市擴展到了10個省份，參賽選手預計超過6000人。全國職業院校技能大賽是中國職業教育學生切磋技能、展示風采的舞臺，也是總覽中國職業教育發展水平的一個窗口。同時它也為各高職院校面向社會培養高素質人才，向社會展示自我提供了一個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專業開展學生科技活動的重要組成部分。其規模和影響力不斷擴大，為優秀人才的脫穎而出創造了更多機會，進一步推動了高職院校相關課程的教學改革。
我校秉承“厚德強能、求實創新”的校訓，堅持“以服務為宗旨，就業為導向，走產學結合發展道路。學校將比賽看成推動學校辦學理念創新，引領教育教學改革的重要手段。在去年的全國技能大賽中，我校榮獲兩個一等獎和一個三等獎，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個團體一等獎，4個團體二等獎。其中計算機學院代表隊在“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，計算機學院與應用電子學院組成的代表一隊也在“電子產品檢測與維修”賽項上獲得團體一等獎。
隨著各種學科競賽的不斷舉辦和開展，我校專門為各相關專業的學生開設了相關培訓課程，主要從知識和能力的角度綜合電子設計相關理論及實踐環節，提高學生電子設計的理論及應用水平。培訓課吸引了廣大學生踴躍參加課外科技活動，為提高學習興趣及優秀人才的脫穎而出創造了條件。通過幾輪培訓課程的實施，我校師生在技能大賽上取得了傲人的成績，同事我們也深刻感受到：培訓已經不再是單純的為競賽而為，它的過程效應已經輻射到電子信息類專業實踐教學的改革中。
基于培訓積累的實踐經驗，本文對應用電子類專業課程教學計劃中制定的相關專業和基礎課程教學實施情況進行探討，分析其中實踐教學開展存在的問題，提出作為輔助手段的基于電子設計競賽的綜合實踐教學。讓學生在相當長的連續時間內，在有相當規模及難度的項目任務驅動下體驗完整的電子系統設計及實現過程。最終通過綜合實踐，有效提高學生的學習能力、實踐能力和創新能力，充分彌補常規課程實踐教學的不足，促進相關專業及課程的建設。
一、專業、基礎課程實踐教學體系現狀分析
應用電子類相關專業教學計劃中常規的基礎及專業課程主要有以下幾門：電路分析、模擬電路、數字電路、電子測量技術、傳感器技術、微機接口技術、單片機原理與應用、可編程器件、FPGA、智能電子產品設計等。以上課程使學生對電子系統有了基本理解，也可以進行初步應用，為更高層面的實際應用系統設計作了必要鋪墊。下面對我校與此類課程相關的實踐教學現狀作一個客觀分析。
教學計劃中基礎和專業類課程實踐教學的開展對相關專業課程體系的實施起重要作用。教學實施有兩種形式，基本情況是：
1.常規課程實踐教學
課程從大一到大三。以傳感器技術課程為例，通常實踐課的要求是：在理論教學指導下，在實驗環境中培養學生的動手能力、理解能力、想象與創造能力。在教學計劃中，該課程的理論與實踐課的學時分配基本為2：1，其中1/3個學時的實踐教學主要是一些驗證性實驗及個別簡單的設計性實驗，以加強學生對理論課知識點的理解與掌握。在此基礎上還需完成一個小型的綜合性實驗，讓學生初步體驗電子及檢測系統設計的樂趣。
2.專業實習與畢業設計
專業實習與畢業設計安排在大三完成。以我院應用電子專業為例，按照人才培養方案的要求，專業實習的主要內容是：了解實習單位對學生的要求，了解電子類相關專業崗位群對學生能力的要求，應用電子在各相關領域中的應用情況；學習工業生產線安裝、調試與維護的相關技術；學習現場工程技術人員的工作內容和工作方法，觀察安裝調試過程，模仿工程技術人員，進行技術分析、故障原因查找以及提出解決、改進辦法；學習相關電子產品售后服務知識，了解應用電子技術的發展，掌握各種操作技能，學習電子類產品的先進知識，提高和培養自學能力。以上實習內容涉及到許多相關的專業課程和相關的知識，是一種最實在的綜合實踐教學輔助形式。
畢業設計屬于一門專業必修課，是完成教學計劃、實現培養目標的重要環節，是與專業實習同等重要的培養學生綜合素質與工程實踐能力的有效方式。該課程培養學生綜合應用三年所學知識，同時完成畢業設計需要自學新知識來完成一項綜合型設計型項目的開發與研究工作。該課程要求學生選擇一項具有現實應用背景、綜合多門所學課程知識的綜合性項目進行獨立研究與設計，研究設計過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、綜合與歸納過程等工程實踐環節，鼓勵研究設計過程中的創新。應用電子類專業每年的畢業設計選題都有不少偏重應用型系統的設計，是學生大學三年中最后一次也是最為重要的一次綜合實踐機會。
二、專業、基礎課程實踐教學體系存在的問題
根據以往的教學經驗，基礎及專業課程實踐教學實施過程普遍存在以下3個主要問題：
1.前面提到的兼顧專業學習必備的常規的基礎課程實驗較為系統，有利于學生打好基礎，為以后的知識拓展作好準備。但這樣的實驗安排，使得涉及整門課程重要知識點的基礎性驗證實驗占了實驗教學的大部分時間。綜合性實驗需要基礎實驗的支撐，一般的實驗時間接近期末，由于時間緊張，往往規模受限，實驗效果不理想。各門課程實驗開設內容各自獨立，有限的實驗時間只能滿足本課程的主要教學內容，即便到了大三，綜合多門專業課程的有較好應用價值的實驗基本無法開展。
2.開設在高年級的專業實習，是一類使學生有較大收獲的專業綜合實踐培訓，對學生專業技能的培養非常重要。但是，由于接收專業實習單位工作性質的差異，真正能涉及相關專業系統設計內容的機會有限。在畢業設計這個環節中，如果能按質按量完成教師給出的選題，學生會得到較大鍛煉。而實際情況是：學生花大量時間尋求就業機會，或者在實習單位做其他與本專業跨度較大的工作，畢業設計的初衷難以實現。
遵循教學計劃的執行順序，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業知識的循序漸進及構架的系統性。由于課時數及關聯知識的限制，學生無法在單門課程的日常教學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，學生的學習目的模糊，學習興趣缺失，學習能力的培養也受到限制。所以，必須探尋一種輔助的實踐模式，彌補常規教學的不足：為學生提供時間，提供機會，這就是解決問題的關鍵。
三、實踐教學體系改革方案
教學計劃是按人才培養規格來定位知識體系結構和專業技能組成的，而專業技能的培養實施對知識體系結構的搭建起著重要作用。針對以上提出的基礎及專業課程實踐體系存在的問題，我們在保留傳統實踐教學體系的基礎上，從低年級引入輔助常規教學的綜合實踐內容。
1.基本專業技能培養
在常規教學計劃中，基本專業技能培養主要從以下兩個方面體現：
一是貫穿三年的與相關課程理論教學配合開設的實驗課程教學。在上面的討論中我們提到，教學計劃中這類課程的教學安排基本都是完整的一個學期，每周幾個學時的理論及實踐教學。這樣的教學模式對學生較為系統的、循序漸進的學習是科學的，但學生在這樣的教學模式中難以完成有相當規模的綜合訓練任務。所以我們可以考慮有些驗證型的實驗，我們可以利用多媒體教學以演示實驗的方式進行。多媒體教學的課堂信息量大、節約教學時間、生動直觀、可實現虛擬實驗，因此在教學中被廣泛使用。采用多媒體教學，可以將一些元件或模擬電路進行直觀的演示，電路的搭建也可以通過演示來完成，使學生對所學習的內容有個直觀的認識，既提高學生們的學習興趣，又節約了基礎性驗證實驗所需要的時間。
二是開設在大三的專業實訓和頂崗實習。這是一類使學生有較大收獲的專業綜合實踐培訓，對學生專業技能的培養非常重要。但由于知識貯備和就業的要求，主要開設在高年級，分布不是十分合理。可以在大二時候先進入社會認知實習，讓學生對以后的就業環境有個初步的認識，這樣既可以明確以后專業學習的方向，同時也為大三即將進行的頂崗實習打好基礎。
2.綜合性實踐的引入
鑒于基本專業技能培養形式存在不足，我們需要在教學計劃中補充課程設置，并在教學實踐中不斷優化。主要的做法是：從大二開始，在教學計劃中加入具有選修性質的綜合實踐環節——電子設計競賽培訓，為有興趣、有能力的學生提供更多的機會，使其進入主動學習的狀態。具體實施時，最好將這樣的課程安排在假期，以保證有充足的實踐時間，進而獲得滿意的實踐效果。
四、實踐教學改革方案的實施
教學計劃是為培養學生制定的，要達到培養方案中的培養目標，需要學生的積極配合，因此教學計劃應該有較好的操作性。通過多次電子設計競賽培訓實施，我們不斷總結經驗，摸索出了一套行之有效的實踐教學方法，為作為輔助手段的專業課程綜合實踐開展打下了良好的基礎。以下對實施過程作具體說明。
1.實訓方法
電子設計競賽試題的特點是：實踐性強、綜合性強、技術水平發揮余地大。所涉及的專業課程有：電路基礎、數電、模電、單片機、電子測量、傳感器技術等；實踐性教學環節有：電子線路實驗課、單片機原理實驗課、課程設計、生產實習、實訓等；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的先進水平，注重培養學生的工程實踐能力和創新設計能力。難度系數與平時相比大得多。因此，在實訓教學過程中，我們采取了循序漸進的教學模式，將實訓過程分兩個層次進行，內容如下：
（1）模擬電子設計競賽出題形式，擬定一個容易入手的題目，作為共同的實訓內容。教師給出一個具體的設計范例，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寫等各個環節作詳細指導，讓學生得到一個全程訓練。在模仿的基礎上，學生可以在多個環節自由發揮。由于是同樣的題目及要求，學生可以在完成過程中展開討論，相互學習。這一方法的實施取得了較好效果，使那些平時動手能力偏弱的學生在訓練過程中得到提高，增加自信心，從而增強了整個團隊合作作戰的信心，提高了學習興趣。
（2）有了第一個層次的模仿項目實施經驗，第二個層次的實訓便要鍛煉學生獨立工作的能力了。具體實施時，讓學生分組選題，每組的題目及難度系數都不一樣。學生在項目的各個實施環節中獨立工作，充分發揮聰明與智慧，鍛煉耐力，提高能力，最終完成項目工作。這一階段的學習使學生有了真正的工作體驗，在面對自己獨立完成的作品時，真正體會到了“成就感”。
2.過程管理
在實訓的具體實施中，過程管理非常重要，主要涉及的問題是教師的指導、學生團隊成員的分工與協作、實驗室管理等3個方面的問題。
（1）鑒于我校學生的實際情況，雖說實驗的主體是學生，但如果沒有教師的具體引導，面對實際項目，學生將無所適從。為此，我們按參賽要求，將學生分組，針對具體訓練題目安排指導教師，實行導師負責制，為學生步入實訓創造良好的條件。近年來，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，對師資隊伍專業素質的整體提升也起到了一個良好的推動作用。
（2）依據參賽要求，項目實施需按小組進行。那么小組的成員搭配就要合理，按主攻的選題方向，進行不同的分配。項目中電路設計比重大的小組一般配備2名電子專業的學生，1名計算機專業的學生；而程序設計比重大的小組則配備2名計算機專業的學生，1名電子專業的學生，這樣才能保證取長補短，充分發揮各自專業的優勢。項目實施過程中，除了每一個學生自身能力的發揮之外，小組成員間的組織與溝通、協作與互動，是培訓過程中另一個不可忽視的重要環節。因此，我們在分配成員時，除老師統籌安排外，還應盡量尊重學生的意愿。
（3）實驗室是實訓的主要場所，而有效的實驗室管理對實訓的實施起著至關重要的作用。在開展實訓的過程中，我院實訓中心的教師應該具備指導教師及管理人員的雙重身份，這樣才有利于實訓的正常實施。在實驗室管理方面，因該實施完全的開放實驗室制度，除了專職的實驗管理教師外，還應吸收部分優秀學生參與管理，使學生得到了更多層面的鍛煉。
通過連續幾屆學生的電子設計競賽綜合實訓，我們得到了很大收獲。學生對從未體驗過的實訓過程表現出極大的熱情，通過運用所學知識，付出艱辛勞動，取得了讓自己為之自豪的成績，獲得了難能可貴的自信！
五、結語
電子設計競賽對電子專業的大學生來講，是一個提高自己實踐水平、培養創新能力的平臺，參賽不僅僅可以獲獎，有利于畢業后的就業問題；更重要的是通過參賽可以提高自身能力和各項素質，為今后的發展打下堅實的基礎。
基于學科競賽的實踐教學模式體現了以學生為主體、促進學生素質的綜合發展、教學相長的教育理念，全面提高了學生的動手能力和實踐能力，提升了教學質量，提高了學生的就業率，具有較高的推廣價值。
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課題項目：本文系中國電子教育學會2011年教學研究課題“基于學科競賽的電子信息工程專業課程體系改革和實踐教學模式研究”（課題編號：Cese2011—21）的成果之一。
作者簡介：彭華（1979—），女，陜西漢中人，重慶電子工程職業學院應用電子學院講師，主要研究方向：應用電子技術。
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