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绪论:在寻找写作灵感吗?爱发表网为您精选了8篇电子设计应用论文,愿这些内容能够启迪您的思维,激发您的创作热情,欢迎您的阅读与分享!
2.听觉媒体。与网站主题相呼应的清新、悦耳的音乐,可心提高浏览者的观看兴趣,延长其在网站的停留时间,从而使更多的网站信息输送给网民。目前网上流行的音频文件主有MID、WAV、RM、MP3等格式。以前必须先将这段音乐或电影下载回本地机器,然后使用相应的程序来播放,由于音频或视频文件都比较大,需要较长的下载时间。流(stream)技术出现以后,网页设计者充分、巧妙地应用此技术,让浏览者在下载过程中就可以欣赏这段音乐增强了页面传播信息的表现力和感染力。
3.视听媒体。数字化的视频信息有利于存储、重放、特殊处理及高速传输,在多媒体信息中,它是最新和最有魅力的一种。网上流行的视频文件主有FLASH、VMW、ASF、RM、AVI、MPG等格式。
4.交互媒体。在Web环境下,人们不再是一个传统媒体方式的被动接受者,而是以一个主动参与者的身份加入到信息的加工处理和之中。利用ActiveXControl、VBScript、JAVA、FLSH等技术,网页设计人员根据网站各个阶段的经营目标,配合网站不同时期的经营策略,以及用户的反馈信息,经常地对网页进行调整和修改。
二、运用多媒体技术提高网页艺术性
网页艺术设计包含视听元素与版式设计两项内容;以主题鲜明、形式与内容相统一、强调整体为设计原则;多媒体具有交互性与持续性、多维性、综合性、版式的不可控性、艺术与技术结合的紧密性五个特点。由于多媒体自身的互动性、娱乐性,有创意的设计,自然会吸引浏览者的眼球。1.网页艺术设计与网站主题的关系。视觉设计表达的是一定的意图和要求,有明确的主题,并按照视觉心理规律和形式将主题主动地传达给观赏者。诉求的目的,是使主题在适当的环境里被人们即时地理解和接受,以满足人们的实用和需求,这就要求视觉设计不但要单纯、简练、清晰和精确,而且在强调艺术性的同时,更应该注重通过独特的风格和强烈的视觉冲击力,来鲜明地突出设计主题。设计是为主题服务的,设计是艺术和技术结合的产物,就是说,即要“美”,又要实现“功能”。在商务网站设计中,完成“功能”是艺术设计的最终目的,“美”是为“功能”服务的。如果在设计时只有“美”而没有“功能”,则失去了商务网站存在的意义。
2.多媒体技术与艺术设计的结合。任何设计都有一定的内容和形式。内容是构成设计的一切内在要素的总和,是设计存在的基础,被称为“设计的灵魂”;形式是构成内容诸要素的内部结构或内容的外部表现方式。设计的内容就是指它的主题、形象、题材等要素的总和,形式就是它的结构、风格或设计语言等表现方式。内容决定形式,形式反作用于内容。一个优秀的设计必定是形式对内容的完美表现。商务网站在建设时,要明确企业网站的内容,确定采用什么样的形式,从而明确主题,利用多媒体技术围绕它们展开设计。例如,设计类的个人站点与商业站点性质不同,目的也不同,所以评论的标准也不同。它的主题只有一个,就是美。而将音频、视觉完美融合的多媒体动画和影片能体现主题,清晰地传达出来这个站点的信息,表现了网站的艺术风格和别出心裁。一个好的多媒体网站设计不仅能吸引顾客的注意,而且能表达出这个产品或者服务的实质。为了能留住顾客,应该确定要有“跳跃信息”的连接。可以这样说,融合多媒体的网站设计就是网站信息加上图形、动画和声音等的一个集合。对于商务网站,要利用多媒体技术的优势,形象、具体、全方位地展现自己的商品与服务,这是传统、单一媒体无法实现的。
网络技术与艺术创意的紧密结合,使网页的艺术设计由平面设计扩展到立体设计,由纯粹的视觉艺术扩展到空间听觉艺术,网页效果不再近似于书籍或报刊杂志等印刷媒体,而更接近于电影或电视的观赏效果。技术发展促进了技术与艺术的紧密结合,把浏览者带入一个真正的虚拟世界。
随着多媒体技术的不断发展,网络传输速度的不断提高,艺术性受技术的限制不断减低。艺术与技术会更好的结合,商务网站因多媒体技术的大量应用而独具魅力和眩目,但它的首要功能是作为交流的一个工具,一个平台;更确切地说它是一个用户与网站一个交互的界面。多媒体技术与艺术的紧密结合在网页艺术设计中的优势非常明显,而它们的发展将推动网站提升到更高的层次和高度,会给公司企业的文化宣传、产品介绍、销售渠道带来更多的好处。而多媒体技术在网站上的应用也必将成为未来的发展方向,有着很广阔的前景。
参考文献:
[1]刘光然:多媒体技术与应用.人民邮电出版社,2005.09
[2]游泽清:多媒体画面艺术基础.高等教育出版社,2002.12
[3]丁龙:现代教育技术基础.哈尔滨地图出版社,2004.12
1电子信息工程
从当前的应用技术而言,电子信息工程在日常工作、生活当中的应用已经较为普及,其具备较大的影响力。电子信息工程主要包含数据的收集、处理以及储存,电子设备信息软件系统的应用等,就是手机、电脑在电话、短信、网络等过程都属于电子信息工程范围。同时,电子信息工程能够给人们的生活带来一定的便利性,提升人们的生活质量,降低人们的工作量等,在人们日常生活当中所使用的笔记本、平板、手机等设备当中都具备相应的电子信息工程技术,其内容包含信息技术、通信技术以及计算机网络技术等。
2电子信息工程在工业领域中的设计与应用
2.1射频识别技术的应用
射频识别技术主要是一种无线通讯技术,能够借助无线电讯信号识别特殊的信息目标并进行读写相关数据,从而无需识别系统和特定目标之间建立相应的机械或光学接触。快捷并且高准确性的射频技术在工业领域当中应用非常广泛,当前射频识别技术主要在航空包裹以及汽车生产方面应用较为先进,射频识别技术是一种全新的自动化识别技术,其能够显著提高读取信息的速度,并实现能携带大量信息的优势。在工业领域当中,射频识别技术有着显著的经济效益与社会利益。
2.2工程造价中的应用
工程造价主要是指在一个项目开始之前对该项目进行开支预算,并对实际开支的全部固定资产投资进行统计。应用套件软件编程工程预算和造价,应用数据库技术构建收集指标的能力。伴随着信息化技术的快速发展,电子信息技术在建筑行业当中的应用越发广泛。电子信息工程在工程造价等方面的主要应用在控制造价、制定造价而定、投标报价等多方面。在工程造价方面合理应用电子信息工程,能够实现对工程的信息化、电子化管理。
2.3交通建设中的应用
在交通建设方面,普遍会应用到许多的数据并需要对其进行处理,在交通设施的建设中,也会遇到许多的问题,在这些问题上必须有解决方式,仅仅是借助人为的力量,不仅会浪费大量的人力物力,还会发生无法规避的损失。当下,电子信息工程的应用也能够在交通建设当中进行,主要是负责解决施工当中存在的问题,例如预测施工中的风险以及设计施工风险规避措施,从而为交通施工的建设质量及效率提供基础性保障。
2.4机械领域的应用
针对电子信息工程在工业领域的发展及应用现状,很容易发现,电子信息技术在机械制造方面的应用非常广泛,例如,在日常生活中可以发现的手扶电梯中,便可以应用电子信息工程,实现自动化加速与减速。电子信息工程在机械领域当中的广泛应用,不仅可以实现智能化与自动化,还可以使机械的使用效率、能源消耗量得到明显优化,从而实现提升工业生产、工业服务的效率及质量。
3电子信息工程发展现状
3.1缺乏技术性人才
一直以来,我国电子元件都是依靠国外进口,这也导致我国电子信息产业的发展需要依靠国外,电子信息工程产业是一种人才密集的快速发展产业,通过模仿与守旧是无法体现电子信息工程的作用,再加上我国电子信息工程的发展起步时间比较落后,人才培养制度不完善等,导致我国电子信息工程专业的开设存在严重问题。虽然我国高校教育能够培养出一部分电子信息工程人才,但是大多数人才都是理论分析能力强、实践操作能力弱,这也导致真正能够应用于市场的电子信息工程技术性人才并不多,制约着行业的发展。对此,应当培养学生学习信息的处理及获取、电子设备和信息系统等多方面的理论性知识,促使培养出来的学生具备良好的科学素质,从而真正具备应用、开发、设计、创新电子设备及信息系统基本能力的人才。与此同时,这不仅仅是高校的任务,还是国家与企业的任务,国家应当重视人才的培养与市场的开发,企业应当重视人才的引进与人才的提高。
3.2缺乏合理的产业结构
在20世纪,电子信息工程便有了初步的發展,并且也为我国的经济发展提供了一定的支持。但是,电子信息工程在我国真正普及和应用是在21世纪,电子信息产业是一种持续发展和进步的产业,只有持续的创新,生产全新的电子产品,才能够真正地适应现代化经济的快速发展。对此,导致电子信息产业的结构发生了根本性的改变。例如,信息服务业和软件的比重部队称、数据库与产业规模较小等等。大多数关键性的技术仍然需要从国外的国家进行引进,缺乏自主性的发展与创新,这也导致我国当前的电子信息产业处于被动的趋势。对此,就应当针对我国实际情况,以国家管理部门为手段,有效的优化电子信息工程产业结构,促使电子信息工程继续发展。
3.3缺乏自主创新能力
当前我国电子信息工程发展中存在的主要问题是缺乏自主性创新能力。这一问题主要因素在于电子信息工程方面的人才不具备创新思维,一直以来关键性技术都是依靠国外进口,引进国外的技术与设备,会支出庞大的资金。因为自主创新能力的缺乏,专利意识方面也较为淡薄,对品牌的建设不够重视。例如,在实际领域中,经常出现企业因为缺乏自主创新能力,而导致忽略企业品牌意识的建立,最终导致企业在市场当中的综合竞争力不足。由此可见,电子信息工程的行业发展不仅需要资金的保障,还必须有大量的具备创新能力的人才。对此,国家应当首先完善知识产权的保护体系,然后强化产权保护的力度,并为电子信息企业提供良好的竞争环境。
关键词:全国大学生电子设计竞赛,教学改革,电子技术,本科
0.引言
作为全国最高规格的学生电子类竞赛,全国大学生电子设计竞赛一直引导高校在实验教学中注重培养大学生创新能力、协作精神和理论联系实际的学风。[1]每一届的竞赛都涌现出许多优秀的、动手能力强的电子人才,但另一方面,也暴露了现今高校电子类本科教学的许多不足之处。
在全国大学生电子设计竞赛中,参赛的大多是每所高校最具动手能力的学生。但从交作品的情况看,即便是优秀学生,某些学生的电子设计水平还是明显不足:有的学生拿不出一点成果,既没有硬件电路,也没有软件程序,甚至没有设计论文;有的参赛学生虽然把一些硬件电路板做出来了,却因为程序调试不通过,即使设计论文写得再好,也没有达到题目的基本要求。而从这些学生的参赛过程,可以分析其在电子设计方面存在的主要问题。
1.知识面窄
面对竞赛题目,方案选型、实际产品制作,学生表现出知识面非常狭窄,思维不够活跃,不能够提出多种设计方案来选择。根本原因在于学生甚至个别教师,在教与学过程中都过于注重教科书的个别经典案例,而对实际应用、设计思路却知之甚少,导致面对设计题目时不知所措。论文大全。
因此,电子专业教学中就要加入大量的关于电子设计、应用的内容。应该在保证基础知识的前提下,适当剔除对实际应用意义不大而偏重理论研究的内容,将这些内容留给考研学生或研究生学习。另外,集成技术和芯片封装飞速发展,要求我们在教学过程中强调基本原理、基本分析方法的同时,增加新器件和专用集成电路内容,使基本原理和实际应用有机结合,进而着重分析由功能单元构成的通用集成电路的应用。因此,应该根据社会的需求和电子设计竞赛的内容增加介绍一些新集成电路和可编程器件等教学内容。同时,还可以组织开展一些跟电子设计有关的选修课、讲座以及技能训练活动,以提高学生的专业水平、开拓学生的专业视野。
2.实践动手能力较弱
部分学生虽然做过相关课程的实验、实习,但制作实际产品时却不知从何做起,基本的电子制作技能较差,不能做到布线规范、焊接牢固、懂得排除故障等等。若一个电子设计者不掌握这些技能,那么他不可能把自己的设计成果做成实物来调试,也就不能验证其设计的合理性。论文大全。因此,这些都是把电子产品付诸实际的基础技能。而部分学生缺乏技能锻炼,能力亟待提高。
要解决这个问题,建议压缩纯理论的教学内容,把时间留给学生多做实验、多做实习、多做电子产品的设计,而且学生要有足够的时间把这些实践练习仔细做、重复做。譬如电子工艺实习时,制作电子产品的每一步骤都应该让学生操作:从电子元器件(包括贴片元件)的识别与检测,到印制电路板的设计、制作,再到电子元器件的安装、焊接(包括拆焊),整机调试、测试,最后写出总结报告。整个过程缺一不可,而且应该在实习中安排若干件电子产品,让学生通过这几件产品把每个步骤都重复几遍。只有这样,学生才会练就制作电子产品的功底,在真正设计电路的时候,就会减少因为制作上的失误而导致调试失败、产品完成不了的机会。
3.综合运用知识能力差
一个电子产品的开发,包括方案论证、器件选取、单元电路调试、电路图的设计、电路板的制作、程序编写、调试及系统测试等内容。这一方面要求设计者有很强的系统概念,对整个方案的选取有宏观的把握;另一方面,又要求设计者对每个单元电路有相当的把握。在电子系统的设计中,部分学生会因一个很小的细节问题而导致整个系统最终失败或开发停滞不前。而另外一些学生,虽然对每个知识点都熟悉,但是多个知识点结合起来,关系错综复杂,多个模块组合成一个系统的时候,驾驭能力明显力不从心,综合应用所学知识的能力不强。论文大全。
学生出现此问题,归根结底是因为他们缺乏电子设计的锻炼。所以,可以改变以理论带动教学的传统思维,尝试以典型产品来带动电子技术理论课程的教学,能使理论与实践结合,提高教学效果。譬如以电子时钟作为主题,当学生学习数字电子技术时,教师引导学生利用数字集成电路芯片设计一款电子时钟;当学生学习单片机技术时,教师引导学生采用软件和硬件相结合的思想重新设计一款电子时钟,用与之前完全不同的电路结构实现同样的功能;随着课程的继续,在基本的电子时钟的基础上逐步加入闹钟、整点报时、语音报时等等功能。用这种方法推广到以多个典型产品来带动教学,学生就既能掌握到理论知识,又能掌握到设计技术,更对基本的电子产品烂熟于胸,这不止对其比赛,对其以后的工作或深造也是极为有利的。
4.眼高手低
全国大学生电子设计竞赛极能检测学生的电子设计功底。若学生在课外不花大量时间浸在电子设计的世界中,很难锻炼出设计实际产品的能力。很多学生在校学习过程中,老师布置的作业、实验、实习、小设计等都能很好地完成,考试也能高分通过,就觉得自己能自如地参与竞赛。但实际上,在有限的四天三夜的竞赛时间里,真正能踏踏实实做出实物,调试成功的却凤毛麟角。这反映出学生缺乏对自身能力的审视,眼高手低。
针对此情况,可以开展校内电子设计大赛,这样既可形成学习气氛,提高学生的实际动手能力,让学生有审视自身能力的机会,也可为学生提供施展才能的空间,为更多的优秀学生脱颖而出创造条件,更能为全国大学生电子设计竞赛选拔优秀学生。其次,建立电子设计竞赛训练中心,定时开展课外活动,让学生在教师的指导下根据自己的兴趣,自己或组队选题、设计,进行电子制作,培养学生自主学习和合作能力。
5.结束语
“重理论轻实践”一直是高等教育中的问题。[2]大学生电子设计竞赛再一次证实了问题的存在,也正在促进各大高校的教学改革。而教学改革又会提高竞赛的水平。竞赛与教改,必将互相要求、互相促进,共同为培养优秀的电子人才而持续发展。
【参考文献】
[1]侯蕊,刘国通.电子设计竞赛对高职实践教学改革的启发[J].中国电力教育,2009,(147:145-146
[2]巩恩福,江兴盟.从全国电子设计大赛谈第二课堂与人才培养[J].电子制作,2008,1:7-9.
论文摘要:电子线路CAD技术在高职的电子信息工程技术专业中是非常重要的一门课程,在电子设计以及毕业设计中都讲用到该技术。电子线路CAD技术主要是用来绘制电路图,并在计算机上利用该绘图软件对电路进行排列,从而让设计出的电路更加的美观。本文主要是针对电子线路CAD技术在高职电子设计中的应用进行研究。
对于高职学生而言,要学习的不仅仅是专业知识,动手能力是在学好专业知识的基础上更高的一个层次,也是他们必须拥有的一种能力。在高职院校中,电子信息工程技术专业的学生经常会遇到电子设计等问题,因此,在进行电子设计的时候需要用到的很多专业知识他们是必须掌握的。而电子线路CAD技术在电路板的制作方面的应用就必不可少了。下面我们将对电子线路CAD技术在电子设计中的应用进行研究与探索,说明电子线路CAD技术与电子设计的关系以及在电子设计中发挥的作用。
1、电子线路CAD技术与电子设计的关系
随着电子技术的广泛发展以及新型元器件和集成电路的广泛应用,电路在设计方面也越来越复杂与集成化,因此,对电路的要求也越来越精密。而为了达到电路在复杂与集成化方面的要求,在制作电路的时候单靠手工的操作已经不能完成设计的目的了。所以,就产生了现在我们所用到的电子线路CAD技术。我们在电子设计过程中利用它就能达到电路所要求的精密度。
2、电子线路CAD技术在电子设计中的应用
电子线路CAD技术是使用当前被广泛应用的计算机辅助绘图和设计软件,然后结合学过的专业知识进行设计,以加快设计进程、缩短设计周期、提高设计质量等。电子线路CAD技术在电子设计中的应用主要是一下几个方面:
2.1 绘制电路图
在进行电子设计的过程中,要实现电路的功能最重要的就是编程,但是只有编程并不能完善整个设计,还需要有一个完善的电路来承载这个程序,让它实现它本该实现的功能。在电子设计中,我们一般运用的软件是PROTEL,绘制电路原理图的时候就会用到PROTEL的原理图输入功能。该绘图软件在电路原理图输入方面有着非常丰富的电子器件库,能够为我们电子设计的绘图提供所需的各种电子器件。利用该软件进行电子设计确保了电路原理图的精密度,并且绘制过程也更为方便。比如:我们在画好一个元器件后,觉得它应该放在其他的位置,则只要将它拖动到我们想要放置的位置即可。
2.2 计算机仿真
电子线路CAD技术在电子设计的应用过程中还具备运用其仿真的功能,检查电路的功能是否达到了我们所预期的功能,并且能够对一些数据进行仿真,可进一步对电路进行分析。对于PROTEL软件而言,在它的MULTISIM中有很多种仿真功能,这些仿真功能可以进行直流工作电的分析、瞬态分析、温度扫描分析、参数扫描分析、灵敏度分析、零极点分析、傅里叶变换分析、噪声和失真度分析、最坏情况分析以及蒙特卡罗分析等。在进行仿真的时候,我们首先要进行一个功能仿真,大致了解一下该电路的功能是否达到了预期的功能,然后进行数据仿真,对该电路进行具体的分析,并改正错误的地方。在进行仿真过后,分析结果一般都是以数值或波形的方式显示出来。
2.3 PCB板的设计
PCB板是PROTEL软件将电路原理图进行布线后的一种电路板。在进行PCB板的设计之前,首先要将电路原理图导入,而导入的电路原理图必须是通过仿真的,而且电路原理图中各元器件的电器特性必须与PCB板相同元器件的电器特性相同。最后,设计者就可以利用PCB板自动布线以及手动布线的功能对其进行布线。采用该软件对电路图进行布线,设计者可以先采用自动布线功能对电路进行大致的布线,然后用手动布线功能对其进行美化。这样的过程能够让电路的布线更加美观。
2.4 三维视图
在将PCB板设计好之后,在这样的绘图软件上都有三维视图的菜单,只要点击三维视图的菜单就可以观看设计电路板的三维视图。
3、让学生更好地掌握电子线路CAD技术
如上所述,掌握了电子线路CAD技术对于学生而言,可以更好地进行电子线路方面的设计工作。但在学习这一项技术的过程中,我们往往会发现学生心有余而力不足。部分教材多以PROTEL软件为蓝本,介绍软件的功能、菜单等,辅以一些应用的例子。学生学习后多呈现一种临时性的记忆,即在课程中会用,考核结束后在不长的时间后就不再掌握的现象。
解决这一问题的方法以,通过实践我们认为采用类似德国职业教育所推行的以行动为导向的项目教学法为好。其基本的思路是:
(1)先整体后具体:在学习CAD技术时,先期进行总体介绍,让学生有全局的认识,打消畏难的情绪;而后开始进入各项目的的学习实践。
(2)先低频后高频:总体而言学生进入学习后应从简而繁,低频的一些电子产品其电路较之高频的简单,学习应从其中入手。
(3)先规范后异型:突出异型电路板的设计制做,其目的是让学生今后在实际工作中具有变通的能力,在CAD技术中也手工调整电路布局的精华所在。
(4)先单层后多层,先分立后贴片。此处不再缀言。
最后一点是,对于各个CAD制作的电路,不应仅停留于电脑的设计,在教学的过程中应让学生的设计成为成品。这样可使学习更为直观,并更有成就感,随之的效果是学生对学习到的技术弥久常新。当然,这种做法也会使教学的成本大幅上扬,但从人才培养的角度看,这样的投入是值得的。
4、结语
在电子设计中运用电子线路CAD技术,不仅解决了电子设计中电路原理图绘制以及功能分析和布线方面的苦难。同时,让学生通过在自主地进行一些电子设计,并在的过程中运用该技术,适于锻炼他们使用电子线路CAD技术的实际能力并有助于其真正了解和掌握这一技术。
参考文献
[1]朱洁.电子线路CAD技术在高职电子信息工程专业毕业设计中的应用[J].中国现代教育装备,2010,(15):55~57.
一、机务专业学生动手能力、创新能力和英语能力的重要性
实践教学对于提高学生的综合素质、培养学生的创新精神与实践能力具有特殊作用。中国民航飞行学院航空工程学院主要培养民航飞机与发动机维修、航空电子电气设备维修等方向的应用型高级机务工程技术人才。结合机务维护行业需要和自身实际,提出了“学历+技能+英语”的培养模式,明确我院学生培养的目标,从中可以看出学生动手能力的重要性。随着我国“大飞机”项目的实施,可以预见,更多的高新科学技术将会用到“大飞机”的研发、试飞、运行和维护中,这也对未来的机务维护工作者提出了更高的要求,不但要求其具有很强的动手能力,而且还要求其具有很高的创新能力。
二、竞赛对机务专业学生动手能力的培养
电子设计竞赛对学生实践能力提出了高要求,全国大学生电子设计竞赛的形式是半开放模式。要求学生在四天三夜的时间里,根据题目给出的要求设计出方案,更重要的是该方案要切实可行,即理论上可行和实验室现有的条件能够实际制作出来,最后还要制作完成实物作品。这个过程对学生的实践动手能力提出了极高的要求,要求学生能够理论联系实际,并在电路设计、制作、调试等方面要积累相当的经验,这对传统的教学(理论教学和实验教学)提出了很高的挑战。针对电子设计竞赛的内容和特点,需要对学生进行以下训练,努力提高学生的动手能力以及理论联系实际的能力。
(一)基础知识训练
基础知识训练的目标是达到“六会一牢固”,即基本知识牢固,会看图,会画PCB板,会焊接安装,会测量,会查资料,会写文档。对于我院来讲,参赛队员主要是大三的学生,竞赛涉及的一些课程如模拟电子技术、数字电路、单片机、传感器与检测技术等已经修过。因此在暑假集中培训阶段,要求他们牢固巩固已学过的知识,同时注意与应用密切相关的基础知识。例如:对于模拟电路,要求学生在懂得基本的半导体知识后着重掌握各种基本放大器的工作机理及应用,运算放大器、比较器的原理及应用,各种振荡器的应用,电源等;对于数字电路,则要求学生切实巩固各种组合逻辑电路和时序逻辑电路的应用与基本的设计思想等。重视对参赛队员焊接知识的培训,学会使用常见的各种测量仪器,学会使用互联网进行查阅资料,学会写设计总结报告。设计总结报告是竞赛作品的一个重要组成部分,其内容体现参赛队员的设计思想、实现手段以及测试结果等方面。设计总结报告质量的高低反映参赛队员的写作能力优秀与否,同时也关系作品成功与否,因此要重视对文档写作的培训。
(二)实践模块训练
实践模块训练的内容和目标是由浅入深,循序渐进,有计划地进行培训,独立完成电子电路模块设计与制作,组织各种形式的学习讨论会,促进信息交流,优秀作品及时整理归档,达到建立相关硬件、软件、资料的“共享资源库”。结合电子设计竞赛常用到的模块,进行相应基本单元电路的设计与制作,其内容包含有单片机最小系统、A/D与D/A电路、集成直流稳压电源电路、信号放大电路、信号产生电路、信号处理电路、声音报警电路、压力、光电等传感器应用电路、功率驱动电路、显示电路等。
(三)综合强化训练
综合强化训练的目标是模拟实际竞赛,以往年的竞赛题目为模板,适当进行一些调整,尽量接近实际竞赛的难度,以达到模拟实战的目的,培养学生电子设计的综合实践能力。参赛队员存在的主要弱点是理论与实践结合不够,不具备综合运用所学知识进行设计的能力,创新及独立工作的能力较差,新器件、新技术应用能力差,因此在选手的赛前训练中紧密结合各个模块功能设置训练题目进行实训。对于同一个制作题目让两组参赛队员采用不同的设计方案实现,然后比较制作实物的性能参数,最后集中讨论总结经验,加深他们对不同器件、不同模块特性的认识。
三、电子设计竞赛对机务专业学生创新能力的培养
大学生电子设计竞赛题目涉及的内容涵盖了电子信息类大学本科的大部分课程,竞赛主要考察学生的创新意识。竞赛的每一道选题都经过千挑万选,题目的解决方法往往具有多样性,既能采用常规方法达到目的,又可用新方法新手段来实现,这为学生提供了足够的发挥空间。竞赛中,对于同一题目的多件作品,一种好的项目解决方案或一种比较新颖的解决思路往往更易吸引专家、评委的注意。竞赛题目的这种特点,无形中促使学生充分发挥主观能动性,广开思路,促进了学生创新意识和创新能力的形成。
(一)创新意识的形成
大学生电子设计竞赛在一个开放或半开放的环境中进行,学生根据自己的需要形成策划来满足社会上某一需求。根据策划进行设计制造,对某产品进行调试并参加全国或全省评比。评判组成员包括国内外的专家和提供开发环境的专家,学生要与评审专家进行交流、探讨、汇报。很多学生能用英语来报告,涉及的题目、环境也很具有前沿性。由策划到设计、制造、调试,到答辩、交流,通过介入当今电子技术领域的前沿,与国内外一些专家的交流,使竞赛成为一个互相交流、互相促进、互相学习的过程,实际上都是培养国际意识的过程,竞赛对学生自己今后在工作中的创新意识的培养是一个很大的提高。
(二)创新能力的提高
大学生电子设计竞赛的操作性很强,通过参加竞赛,学生的创新实践能力大幅度提高,一批优秀人才脱颖而出。竞赛使那些具有良好的理论基础、实践动手能力强,特别是具有创新意识和协作精神的学生有了施展才能的空间。他们通过赛前的培训以及竞赛的锻炼,在综合素质上有很大提高。王越院士说:“比赛既有理论分析,又有实践的动手能力,是全面素质的培养。在专题竞赛中既培养了学生面对众多社会需求发挥创新能力,自由选择满足需求的实施方案,又使学生经历了由策划、设计、制造、调试、试用全研制开发过程,很多学生反映这段特殊学习经历终生难忘。”四、电子设计竞赛有助于机务专业学生查阅利用文献能力、写作能力和英语水平的提高电子设计竞赛题目所涉及的内容很可能是参赛者从未接触过的全新领域,在短短的参赛时间内要查阅大量文献资料,利用有用信息。但竞赛时间有限,这就要求参赛者要有较强的分析判断力,能在较短时间内迅速准确地找到自己所需的信息。通过培训和竞赛,学生查阅资料、获取信息的自主学习能力将会得到有效提高。
由于历史的原因,我国的电子科学技术还比较落后,特别是竞赛中用到的芯片基本都是国外生产的,其数据手册都是英文的,要想利用该芯片就要求学生必须能够读懂其数据手册,这就要求学生有比较高的英语水平。在不断查阅英文资料的同时,其英语词汇量和阅读能力自然就提高了。书写论文和现场答辩能力也是现代大学生应具备的能力之一,自己做的产品不能只有自己明白,最终要清晰地表述给评委,电子设计竞赛非常注重大学生这种能力的培养。将题目的设计过程做成论文报告是电子设计竞赛中一个不可缺少的步骤,论文也是专家、评委进行评定的一个重要部分,而且要求写出相应的英文摘要,这就要求学生有一定的英文写作能力。
随着我国高等教育由“精英化”向“大众化”的发展,不少师范院校增设了电子信息类专业.在西部大开发战略的实施下,为适应社会对应用型人才的需求,我院也增设了电子信息类本科专业.我院地处祖国西部边陲,经济和文化比较落后,信息相对闭塞,加之专业开办较晚,所以专业基础相对薄弱.近年来,在院系的努力下,我院电子信息专业的建设取得了一定的进展,但和专业的培养规格要求相比,还有一定差距.尤其在实践教学体系和实践教学内容安排等方面,都与专业升为本科后的人才培养要求不太适应.主要表现在:电子信息科学与技术本科专业的实践教学体系尚未完全建立;实验课程体系不够合理,实验教学内容和手段落后;实验教师队伍梯队建设薄弱;实习基地建设相对滞后,除课堂教学外,课外缺乏提高学生专业能力的有效方法及手段,缺乏培养学生综合开发能力和创新能力的环境和条件;设计类教学环节、毕业设计(论文)环节还需进一步完善和规范;不够重视培养学生的综合设计能力和工程实践能力,学生的专业综合素质和实践能力得不到明显提高[1].实践教学环节在高等教育中是培养学生理论联系实际,增强动手能力和创新能力的重要手段.如何尽快实现从专科到本科的顺利接轨,提高实践教学质量,为下一次本科合格评估做准备,改革实践教学尤为重要.
2实践教学改革
2.1建立并完善科学的实践教学体系[2]
建立科学合理的实践教学体系,能充分利用实践教学资源,培养学生的动手能力、独立分析问题和解决问题的能力、创新能力,进一步提高实践教学质量.实践教学包括实验教学、课程设计、实习实训、工程实践、毕业设计(论文)等环节.
2.1.1在实验教学中,将实验课程进行单独设课,独立考核,并将实验课程划分为基础性实验、综合性性实验、提高设计性实验、应用开发性实验、创新性实验五个模块.不同模块在教学内容、方法等方面进行区别,保证实验教学的课时,提高学生实验学习的积极性和主动性,提高实验教学质量.
2.1.2将课程设计从实验教学中分离出来.课程设计是在实验教学的基础上进行的,但又不同于实验教学,学生要经过查阅资料、设计并论证方案、制作作品等过程,许多任务都是在课外完成的.课程设计从实验教学分离,单独教学,有利于灵活安排实验时间和实验场地,充分利用实验室资源,提高设备利用率.
2.1.3将实习实训、工程实践、毕业设计(论文)等环节与实验教学要区分开来,单独组织教学.我院地处祖国西部边陲,实习基地建设相对滞后,必须加大校内外实习基地建设力度,并将校内外实习基地充分结合起来.学生可以先在校内电子设计实验室和电子制作实验室进行初步实训,然后在到校外实习基地进一步实习实训、工程实践.校外实习不能流于形式,要让学生深入公司、工厂的研发及生产一线,了解电子产品的研发和生产工艺流程,锻炼学生的研发和生产操作能力.将毕业设计和实习实训、工程实践结合起来,使学生所学理论和实际结合起来,避免学生重理论轻实践、纸上谈兵,培养学生的科学研究能力和综合开发能力.
2.2优化实验教学内容,改革实验教学方法和手段
实验教学内容的改革,是实践教学改革的关键所在.实验教学内容的优化,必须与专业教学体系、实践教学体系相适应,按培养学生的实践能力、创新能力的要求进行.
2.2.1改革传统实验教学模式
实验教学是实践教学的基础,实验教学改革按照“厚基础、宽口径、重能力、重创新”的原则进行.传统实验教学主要存在实验教学内容陈旧、实验课程缺乏整体性和层次性、实验教学模式单一、实验项目和过程模块化等弊端[3].针对传统实验教学的弊端,我们从以下几个方面进行改革.
2.2.1.1修改实验教学大纲,自编实验教材
电子信息类专业发展速度快,知识更新周期短,因此为适应社会对人才的实践能力和创新能力要求,要不断修订人才培养方案和实验教学大纲.电子信息类专业实验统编教材较少,就现有的统编实验教材来看,其内容往往滞后于新知识和新技术的应用.各学校使用的仪器设备生产厂家不一样,也难于使用统编实验教材.虽然仪器设备生产厂家配套了实验指导书,但与实验教材的要求相比,差距很大,不能直接当教材使用.因此,应该结合我们自己的实验仪器设备和厂家配套的实验指导书,编写好与自己学生实际情况相符合的实验教材,这是培养学生实践能力的重要内容.
2.2.1.2改革实验教学内容
目前,我们所开设实验基本是验证性实验.虽然在每门专业课中都开设了一个综合性(设计性)实验,但基本是验证性实验的改版,并非是真正的综合性(设计性)实验.因此必须重新修改实验内容,真正增加综合性实验、提高设计性实验、应用开发性实验、创新性实验,重新划分它们的比例.突出综合性实验、提高设计性实验、应用开发性实验、创新性实验的位置,增加工艺操作性实践,培养学生的综合设计能力、工程实践能力和创新能力.针对验证性实验过程过于模块化的缺点,适当增加分立元件实验,培养学生的焊接能力和动手能力.我们验证性实验内容有些呆板,应该修改部分实验内容,增加培养学生独立思考、分析问题、解决问题能力方面的内容.
2.2.1.3改革实验教学方法和手段
现有的电子信息类专业实验教学,基本上是填鸭式的教学方式,是理论教学的补充,只适用于验证性实验.上实验课之前,学生按照实验讲义进行预习.上实验课时,为了完成教学任务,教师按实验目的、实验原理、实验仪器、实验内容以及实验步骤、数据处理等进行讲解,只要求学生按部就班地操作即可[4].最后,学生按照老师讲的去操作并记录数据,教师进行辅导,课后学生照抄实验讲义,完成实验报告.这种传统实验教学模式,培养了学生的动手操作能力,但没有考虑学生的个性差异,不能调动学生的积极性、主动性、创造性,显然与培养高素质应用型人才和创新型人才的战略目标不相适应.在实验教学中,我们引入EDA技术.EDA技术在实验教学中,特别是在综合电子设计实验教学中越来越发挥着重要作用[5].在上实验课前,可以让学生用EDA软件先做仿真实验.学生根据自己具体情况,可以反复进行多次仿真实验.仿真验证后,再让学生到实验室做实验.这样,学生做实验的时候会更有针对性,更容易发现问题和解决问题,实验更容易进行,从而大大提高了实验教学的效率.另外,利用EDA软件及开发平台,可以让学生做自选型实验和创新型实验,有利于培养学生的实践能力和创新能力.对于综合性实验项目,我们要求学生自己制订实验方案并选择仪器设备,独立进行实验并完成实验报告;对于设计性实验项目,我们要求学生自己进行需求分析和项目设计,自己进行仿真和实做实验,独立进行调试并完成实验报告.
通过开放实验室,充分利用课外时间,将仿真实验和实做实验相结合,有效地促进学生的自主学习和主动实践.例如在电数字电路实验教学中,学生按教师要求自主选择实验项目,在课外进行设计,在电子仿真实验室进行仿真,在课外制作作品,在课内调试并由实验教师验收,课外完成实验报告.通过这样的实验过程,学生实验的主动性、工程实践能力、专业综合素质提高了.大多学生反映实验难度大,但收获大,实验兴趣也得到相应提高[6].这种实验比验证性实验要花费更多的时间,根据我院学生实际情况,每门实验课程只安排1-2个此类实验,学生就会获益很多.在教学手段上,积极采用现代化教学手段,开展CAI软件多媒体教学、仿真实验教学,建立虚拟实验室进行虚拟实验,充分发挥校园网优势,开辟网络实验教学平台.
2.2.2加大实验室开放力度
开放实验室,是保证学生自主实验的重要措施.它使学生在把握整体实验时间的前提下,可以有充分的自由支配自己的实验进程.目前,虽然我们开放了实验室,但开放时间、开放范围很有限.今后应该在实验内容、实验时间等方面全方位开放实验室,实行开放式教学,打破时间、空间的限制.我院是民汉合校,民族学生多,他们相对专业基础较弱.大力开放实验室,可以使民族学生充分利用课余时间进一步提高实验能力,弥补课内学习的不足.实施实验室开放教学,允许学生根据自己的实际情况,在规定的实验时间内弹性地选择不同的实验内容.实验室开放后,可以给学生提供进行创新实验的环境,可以使学生真正成为学习的主体,身临其境,感受实验的乐趣.
2.2.3加强实验教师队伍建设
实验教学需要有一支业务能力过硬、结构合理的专职实验教师和实验技术人员.由于实验教学的从属地位,实验技术人员一直被看为教学辅助人员,这在一定程度上影响了实验技术人员的工作积极性,导致实验人员梯队不合理,队伍不稳定,直接影响了实验教学的质量.要提高实验教学质量,应该重视实验教师队伍建设,对实验指导教师提出更高的要求,他们要有很强的责任心和事业心,要不断学习提高业务能力和科研能力.实验指导教师除给学生授业与解惑上,更重要的是要培养学生分析问题与解决问题的能力,培养学生的创新思维能力.目前,我院实验课基本由理论课教师兼任,需要引进学历高且实验技术过硬的人员,形成一支结构合理、实验技术高的实验教学梯队,培养和稳定实验教学师资队伍.
2.3加强工程实践,提高学生综合素质
电子信息学科发展迅速,实践性很强,因此必须加强工程实践,培养学生工程意识和创新精神,提高学生综合素质.工程实践由课程设计、实习实训、毕业设计(论文)组成.电子信息科学与技术专业升为本科后,我们成立了电子设计实验室和电子制作实验室,开设了课程设计.但给学生的课程设计任务缺乏灵活性、综合性.针对专业特点,课程设计任务要增加灵活性,指导教师不再编制统一题目,只提出课程设计总体要求和预期效果,让学生结合自己的兴趣自拟题目,教师进行审核和指导,提倡设计方案的多样性,这样可以充分调动学生的积极性,使学生有较大的创造空间.对于实训,我们以电子设计实验室和电子制作实验室为工程训练基地,让学生进行两周左右的工程训练,让学生练习焊接、电路版的设计与制作等电子产品制作工艺.通过收音机、报警器等电子产品的组装和调试,对学生进行必要的职业技能培训.毕业实习(生产实习)是工程实践的重要环节.由于我院地处祖国西部边陲,校外实习基地建设相对滞后.目前,我们虽然建立了8个校外实习基地,但大部分是应用型实习单位,研发型、生产型单位很少.我们应该加强与内地的联系,争取在研发型、生产型单位多建立实习基地.我们制定了较为完善的实习制度,采用集中实习和分散实习相结合的方式,鼓励学生到研发型、生产型单位实习,取得了较好的实习效果.毕业设计(论文)是常重要的实践教学环节,它检验学生对专业理论和专业技能的掌握情况,培养学生的综合开发能力、科学研究能力和创新能力.以前,我们的毕业设计题目基本是教师出题,学生选题,理论性题目多,实际制作性题目少,造成学生纸上谈兵多,实际设计制作少,工程实践能力得不到进一步提高.为此,我们对毕业设计(论文)进行了积极的探索(.1)学生从实习单位或即将分配去的工作单位选题,选题要结合专业和单位实际需要,体现理论与实践的结合.学生到单位完成毕业设计(论文),参加实际项目研究与开发,单位工程师与学校教师共同指导,回校进行设计(论文)答辩(.2)教师从自己的科研课题或技术开发中选出题目,指导学生独立完成.有利于激励学生的独创精神,培养学生的创新能力.(3)结合实习实训内容,学生自主设计题目,教师修改审定,指导学生独立完成毕业设计(论文).这样调动了学生学习的积极性和创造性,使学生的知识和能力得到升华,创新能力得到提高,毕业论文设计(论文)质量逐步提高.
2.4以电子大赛为契机,培养学生的创新能力
全国大学生电子设计竞赛是教育部倡导的大学生学科竞赛之一,是面向大学生的群众性科技活动,目的在于推动高等学校促进信息与电子类学科课程体系和课程内容的改革[7].竞赛的特点是与高等学校相关专业的课程体系和课程内容改革密切结合,以推动其课程教学、教学改革和实验室建设工作.为了提高实践教学质量,培养学生的工程实践能力、创新能力,我们积极组织学生参加全国大学生电子设计竞赛,狠抓电子竞赛,促进教学改革,尤其是实践教学改革.对于参加全国大学生电子设计竞赛,在电子信息专业为专科时,我们就做了积极准备.一方面,建立了电子信息科学与技术专业各教学环节的质量标准,并严格执行.另一方面,本着“厚基础、强能力、高素质”的原则,制定了不间断的《电子信息科学与技术专业学生实践技能训练方案》,从大一开始,逐项培养学生电子信息科学与技术专业的基本技能,确保了人才培养的质量.同时,第二课堂科技创新实践活动成效显著.一是成立了电子设计创新协会,在教师的指导下,定期开展活动;二是成立了家电维修兴趣小组,举办“电子协会志愿者学雷锋,家电义务维修”活动,利用节假日走入社会,为喀什群众维修电器,为喀什的企事业单位、公司维修仪器设备,既锻炼了学生的专业实践能力,也受到了喀什各族群众和有关单位的一致好评.
专业升为本科后,我院高度重视电子设计竞赛,成立了竞赛领导小组,精心组织,集中领导,统一安排.精选了多位理论基础扎实、实践经验丰富、专业面广的教师组成指导和培训队伍,精心制订培训计划和竞赛方案.我们提供了培训和竞赛实验场地、实验仪器设备和元器件材料,为竞赛的成功提供了可靠的保证.大赛开始半年前,我们在学生中进行了广泛深入的动员,组织学生进行为期三个月初训,主要是基本知识、基本技能的训练.在此基础上选拔出30人左右进行为期二个月的第二期集训,主要进行单片机开发应用、FP-GA开发应用、嵌入式开发应用、电子系统集成与设计的培训.最后经过考试和考核从中选出20人左右进行为期一个月的第三期强化训练,进行实战模拟.培训结束后,组织4个队(12人)参加全国大学生电子设计竞赛.我们的宗旨是:“重在参与”,“勇于竞争”,培养学生理论联系实际的能力、动手能力、工程实践能力、创新能力和协作精神,鼓励广大学生积极参加课外科技活动.2009年9月与2011年9月,我们两次组队参加全国大学生电子设计竞赛,获得自治区二等奖、三等奖各二项的成绩.以后除参加全国大学生电子设计竞赛外,我们还要组织学生参加学院电子设计大赛、全国大学生嵌入式设计大赛、“毕昇杯”全国电子创新设计大赛,进一步提高学生的创新能力.
【关键词】电子竞赛 创新人才培养 探索与实践
【中图分类号】G71 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089(2016)31-0240-01
教育部在《高等职业教育创新发展行动计划(2015-2018年)》中,明确提出“将学生的创新意识培养和创新思维养成融入教育教学全过程”,“探索将学生完成的创新实验、、专利获取、自主创业等成果折算为学分,将学生参与课题研究、项目实验等活动认定为课堂学习;为有意愿有潜质的学生制定创新创业能力培养计划”[1] 。近年来,我校树立创新人才培养的指导思想,深入开展高职教育教学改革,打通创新人才培养渠道,在电子信息专业开展了“以电子设计竞赛为抓手,提升高职学生实践创新能力”的教育教学改革[2]-[4],建立了包含项目化课程、研究性课程、学生科技创新社团活动、大学生实践创新立项课题及大学生电子设计竞赛五部分组成的较为完善的学生创新能力培养体系,取得了可喜的实绩与显著的成效。
一、项目化课程
电子竞赛课题具有很强的综合性和实用性,其包含的知识点涉及到电子信息专业的所有课程。竞赛要求学生具有熟悉应用各种器件,能够采用各种软硬件技术综合设计,具备文献资料查阅能力、分析解决问题能力、报告梳理写作能力以及团结协作精神和创新意识等综合素质和能力。因此,我们以电子设计竞赛为抓手,开展了基于“项目引领、任务驱动、过程导向”的项目化课程改革和课程建设,将电子设计竞赛内容提炼内化为课程与教材改革项目,形成了有利于电子信息专业学生创新能力培养的项目化、综合化、设计性、研究性系列课程。通过实施以学生为主体的“项目教学”、“教学做一体化”教学,引导学生主动学习、主动实践、主动思考、分工协作来完成项目任务。推进了学生主动性的实践学习、应用性的技能学习、创新型的研究学习,提升了学生创新能力。
项目课程以电子电路系统或电子产品为载体,将电子设计竞赛内容提炼内化为课程与教材改革项目,如:《电工电路设计与制作》、《模拟电路设计与制作》、《数字电路设计与制作》、《电子工程制图》、《射频装置的制作与调试》、《单片机小系统的制作及应用》、《可编程器件原理与项目训练》、《电子设计与制作》、《电子技术综合应用》等。通过项目课程教学,学生的创新意识得到大大提升。
二、研究性选修课程
开设本学科领域或跨学科领域的具有综合性、开放性、可研究性的课程,系统训练学生掌握从事科研工作从理论到实践的方法。通过几年的实践积累,研究性选修课形成了“简单电路设计应用、处理器应用开发、复杂电子系统设计”三个层次,开发的主要课程有:《实用电子电路设计》、《技术报告和学术论文撰写》、《基于CPLD的数字系统设计》、《基于单片机的系统设计》、《系统综合设计应用》等,有效培养了学生的创新实践能力。
三、学生科技创新社团活动
成立学生电子制作兴趣小组、家电维修小组、电子设计科技创新社团,每个社团制定具体活动计划,学校提供一定的资助资金,且配有实践经验丰富的指导教师辅导,制定辅导计划。低年级学生侧重于电子小制作活动,高年级学生开展家电维修社区服务、参加电子设计科技创新社团。电子设计科技创新社团主要围绕电子设计竞赛要求开设模块化课程,进行从总体设计论证到分模块的软硬件设计制作、调试、撰写报告等一系列电子设计制作训练,保证了学生有理论有实践地在教师指导下完成电子设计制作项目的研究和学习。
四、学生科技创新实践立项课题
一部分动手能力较强、对项目开发有强烈兴趣爱好的学生3~5人组成小组,自主申报院级科技创新课题立项,优秀的课题申报省级大学生实践创新训练计划课题立项,科研骨干参加学校的实验室改造立项课题研究或教师的科研项目。三个层次的立项课题学校均提供一定的资金资助,学生在教师的指导下,利用课余开展科技创新研究。
按照电子信息专业高职学生实践创新能力培养体系开展的一系列实践活动,全面提高了学生的实践创新能力。学生在创新实践课题研究、和电子设计竞赛等方面取得丰硕的成果。
五、校内大学生电子设计竞赛
学校在每年十月举办为期1-2个月的科技创新节,本专业组织开展电子知识竞赛、电子技能竞赛、电子设计竞赛、创新成果展示会和新技术专题讲座等。常规化院级的电子设计竞赛活动为学生提供了较大的施展空间,学生参加的积极性越来越高,参加的人数越来越多,促进了学生实践创新能力的培养。参加省级、国家级的大学生电子设计竞赛,已连续获得五届全国一等奖,极大提高了学生的竞争力。
学校以大学生电子设计竞赛为契机,着眼于培养高素质创新人才,先后投数百万元,高起点规划和组织建设了学校大学生创新能力培养的硬件环境。通过几年的研究实践,课程改革和课程建设均取得了丰硕成果,获得国家教学成果奖一项,省级教学成果奖一项。
电子竞赛推动学生创新能力的培养,提高了学生学习的积极性,学生主动实践、主动研究,动手实践、综合应用能力和创新能力全面提高,促进了人才培养质量和专业内涵建设。毕业生深受用人单位的欢迎,就业质量逐年提高,企业满意率达95%以上,有些学生已成为企业的技术骨干。尤其是在大学生电子设计制作竞赛中的优胜学生,毕业后深受各用人单位的欢迎、好评与肯定。
参考文献:
[1]教育部关于印发《高等职业教育创新发展行动计划(2015-2018年)》的通知(教职成[2015]9号),2015年。
[2]刘春风.浅析科技创新活动对大学生创新意识和创新能力的培养. 中国科教创新导刊,2008年29期,97页。
[3]丁群燕.高职机电专业学生创新能力培养探索与研究. 黑龙江科技信息,2015年18期,143页。
[4]孙雷,占永宁.电子设计竞赛深化电子信息实验教学改革的探索. 科技信息,2013年4期,19页。
作为近年来组织与引导学生开展自主学习、科学研究与设计创新的第二课堂,大学生实践培训基地已逐渐引起国内各高校的关注,对于形成“课内外结合、全方位、立体化”的科技活动平台,提升学生工程实践能力起到了重要作用。近年来,桂林电子科技大学投资过百万创建了电子设计培训中心,该中心既是电子设计竞赛的学生培训基地,也是广西区电子设计竞赛的测评场所,更是桂林电子科技大学的电子信息科技活动平台。其建设思路定义为:以全国大学生电子设计竞赛为主线,整合电子信息类教学资源,以学生为中心,以创新思维和实践动手能力的训练为核心,以培养创新务实高素质的应用型人才为宗旨,以创新思维、基本科研技能及知识综合应用能力等多层次训练为目标的电子信息科技文化活动平台。中心根据学生科技活动特点及学科发展要求,除购置了电脑、示波器、信号发生器、稳压电源等常用仪器设备以外,还配置了EDA开发系统、DSP开发系统、单片机开发系统、德国“乐普科”自动制版系统等设备。中心网站定期公布一些题目,全校学生均可自愿参加制作,经培训中心指导教师验收合格后,即可进入中心学习。中心在时间、空间、资源、指导等方面对学生进行开放式管理,培养学生的自觉研究习惯。培训中心的主要功能包括:
1.1开展一系列分项目、分层次的讲座,包括有关电源、DDS信号源、扫频仪的原理,设计思路,高频电路,FPGA,单片机,控制理论,论文写作等专题以及电路调试中的实用方法和技巧。近三年来,电子设计培训中心在区内开出公开讲座2次,校内讲座10余次。
1.2编写《Protel设计与提高》、《FPGA实践与应用》等培训教材,面向电子设计爱好者组织经常性的培训,通过训练考核促进学生设计与制作能力的提高。同时,利用与电子行业相关企业建立的合作机制,由企业主动提供新产品、新设备,对师生开展进校集中培训,介绍行业的新知识、新理论、新技术。
1.3为有较强创新意识和实践动手能力的学生参与创新性实验项目、教师科研、毕业设计、课程设计等提供技术指导及设备支持。“小功率数控交直流电流源”、“基于FPGA的RFID实训平台”、“智能无线搜救系统”、“基于软件无线电的数字SSB无线收发机”等一批学生项目相继完成并通过测试。
1.4作为大学生电子设计竞赛广西赛区的测评基地,为整个广西赛区作品的测评提供全套设备和良好的测试环境。培训中心的管理采用教学改革项目模式,学校每年验收一次,根据中心当年的培训规模、参赛成果等划拨下一年度经费。电子信息类专业学生通过中心的活动扩大了知识面,同时学校也遴选出了一批参加区级和国家级竞赛的种子选手。
2注重兴趣培养,夯实入门基础
在学生入校之初,就宣传“先实践、后理论、再实践”的学习方式,鼓励学生及早参与竞赛培训、体验实践创新。通过获奖学生经验介绍会等形式,使新生深刻意识到:具有大赛经历的学生,会带着大赛中的许多实践问题学习理论课,迅速渡过认知阶段,加深对理论知识的理解。因此,并非要课程都学完才能参加大赛,要提前介入,介入得越早越好[4]20-22。参与培训的学生以自愿为基础,采用三人组队形式。组队时,提倡专业搭配、学科交叉,具有电路制作、软件仿真、单片机编程、机械设计等专长的学生合理分工,优劣互补。组队形式从一开始便基本固定下来,经过长期的磨合、磋商后,一旦有了赛事,小组成员之间即可默契配合、各司其职,为获取佳绩奠定了基础。对于刚接触竞赛培训的学生,组织参观演示性强的往届学生获奖作品,提高学生的参与兴趣。分别从数字电路、模拟电路、单片机、DSP及EDA等几个方面介绍基础理论知识,然后开设一些简单的单元制作项目,具体内容包括:信源电路、抢答器、计时器、放大器、传感器、滤波器等。这些单元电路既是各种通用电路的基础,又都具有趣味性和可欣赏性,可以作为独立的成果进行展示,从而激发学生学习电子信息类知识的热情和自信心,初步体验电子设计制作的基本流程,迈出实践创新的第一步。
3研究竞赛选题,推行层次化训练
全国大学生电子设计竞赛的选题范围“以电子技术(包括模拟电路和数字电路)的应用设计为主,可以涉及单片机、可编程器件及微机(微机主要作开发用)。题目尽可能考虑到教学的基本要求,并兼顾新技术的发展。”历年竞赛题目主要分为:(1)无线收/发信机;(2)数据采集、测量、传输与控制系统;(3)高、低频信号源;(4)交、直流放大器。细化到实际课程中,则涵盖模拟电子电路、数字电子电路、高频电路、传感器技术及应用、微机原理、单片机接口技术、PLD可编程技术、自动控制原理等多门课程[5-7]131-148,415-420,130-132。根据大学生电子设计竞赛的题型和内容倾向,针对需要掌握的基本知识、技术及技能,结合电子信息类应用型人才培养方案要求,开展层次化训练。
3.1分项训练对于具备一定设计制作基础的学生,根据模拟电路、数字电路和单片机电路模块分别进行分项专题训练。模拟电路部分主要训练项目为:音频功放(包括音调、功率放大)、电源(稳压、稳流)、程控放大器;数字电路部分包括:常规器件实现数字钟、方波的展宽与变窄、常规器件实现的频率计;单片机电路部分包括:单片机配合A/D转换器实现数字电压表、单片机与D/A转换器实现的波形发生器、单片机对电机的控制。
3.2综合训练融合基础层次的多个模块给出设计题目和参数要求,启发性地讲解设计要点,使学生建立起系统的概念并自主设计、制作作品。
3.3跨学科集成训练集中进行涉及自动化、机械、光学等多方面、跨学科的综合训练,包括:直流稳压源、信号发生器、无线收/发信机、信号检测与控制系统、数据采集与控制等。指导教师给出参数要求和大致参考方案,具体的设计和实施则通过学生查阅资料、教师答疑和学生自己的实践来完成[8]154-156。
3.4赛前冲刺在开赛前期,参照电子设计竞赛模式,采用模拟试题,要求学生以2-3人组队的形式,在设定的时间限度内完成资料查阅、方案选择、电路制作、程序调试、问题排查、论文写作等一系列工作,体验竞赛氛围和工作模式。同时,邀请有丰富竞赛经验的指导教师或企业工程师开设专题讲座,讲评电子制作作品,补充竞赛方法和技巧,开拓学生的知识结构,使学生的实战能力得到快速提高[9]120-123。为了能更真实地反映出学生电子设计制作的实际水平,当前在区级赛和国家级赛中,逐渐加设了全封闭式的制作类专项竞赛。由组委会提供仪器设备、电路元件、万能板等硬件设备,各参赛队只能携带参考书籍和未写入程序的单片机小系统板入场。参赛队员需自行查阅资料、设计电路方案、列出元件清单并领用元件、在万能板上布设元件、焊接电路、调试并测量数据。针对这一竞赛形式,反馈到赛前培训中,则更需要加强对学生基础知识、独立工作能力和拼搏精神的培养和锻炼。
4开展校级竞赛,提供练兵舞台
学科竞赛是考查学生基本理论知识和提高解决实际问题能力的重要途径,同时也是培养学生实战经验和良好心理素质,从而在电子设计竞赛中获取佳绩的重要保障。参照电子竞赛的题型设置和考核方式,结合学校电子信息类专业培养目标,定期举办多项校级竞赛。竞赛依托丰富的校企合作资源,多采用企业提供竞赛经费或器件设备的形式,在题目中引入企业生产的实际问题,使竞赛来源于实践、服务于实践。“TI杯”模拟电子设计赛、“柯蓝杯”电子设计竞赛、ARM嵌入式系统设计竞赛等各类赛事为学生提供了真刀真枪比能力的练兵平台,同时极大地丰富了校园科技文化的内容,营造出浓厚的创新实践学习氛围。在竞赛种类的安排上,贯彻“高低年级并行、基础与提高并重”的方针,注意涵盖各年级学生的需求。针对低年级学生,定期举办实验仪器操作技能大赛,鼓励学生熟练掌握仪器设备使用、数据读取及常见故障处理技能,为之后的电子设计制作训练奠定坚实的基础。