課程系統(tǒng)革新與能力培養(yǎng)

課程系統(tǒng)革新與能力培養(yǎng)

0引言

全國大學(xué)生電子設(shè)計競賽由教育部高教司和信息產(chǎn)業(yè)部人事司共同主辦[1]，從1994年到現(xiàn)在，先后舉辦了近十屆全國競賽和四屆專題競賽。大賽從一開始就確立了“推進教育教學(xué)改革，為人才培養(yǎng)服務(wù)”的宗旨，不斷推進高校教育教學(xué)的改革與發(fā)展[1][2]。我校從1997年開始面向全校召集優(yōu)秀學(xué)生參加全國大學(xué)生電子設(shè)計競賽，成績斐然，先后獲得國家一等獎三項，國家二等將五項，山東省一、二等獎勵多項。這些成績對學(xué)生的鼓舞很大，要求參賽的學(xué)生逐年增多，參與的專業(yè)范圍也不斷擴大。參加過電子設(shè)計競賽的學(xué)生在系統(tǒng)設(shè)計、方案論證、整機調(diào)試、選用新器件及創(chuàng)新能力與合作精神等方面得到了全面提高，也增強了他們的自信心。他們在畢業(yè)設(shè)計和以后的科研工作中，獨立工作的能力較強，受到了教師和用人單位的歡迎和好評。我們從以下幾個方面，談?wù)勍ㄟ^組織大學(xué)生電子設(shè)計競賽，對程體系改革與創(chuàng)新能力培養(yǎng)的促進作用。

1大學(xué)生電子設(shè)計競賽促進了電子技術(shù)相關(guān)課程教學(xué)體系的改革與完善

通過組織參加全國大學(xué)生電子設(shè)計競賽及賽前選拔與培訓(xùn)，發(fā)現(xiàn)我校本科生存在理論基礎(chǔ)較好而動手能力較差、參與意識較強而工程素養(yǎng)不足等缺點。這反映出教學(xué)過程重理論輕實踐、重軟件輕硬件，也說明現(xiàn)有的教學(xué)內(nèi)容和課程體系急需改革，如：在平時實驗課中，驗證性實驗多而自主設(shè)計的實驗少，單科性實驗多而綜合性實驗少，采用傳統(tǒng)的方法多而應(yīng)用最新的技術(shù)少，反映電子技術(shù)應(yīng)用的前沿課程少。針對這些問題，我們對電子類課程體系進行了一些調(diào)整和改革。首先在教學(xué)內(nèi)容上，由于新技術(shù)、新器件應(yīng)用范圍越來越廣和電子技術(shù)的飛速發(fā)展，我們開出了“可編程邏輯器件及其應(yīng)用”、“電子設(shè)計自動化”、“現(xiàn)代電子系統(tǒng)設(shè)計”、“條形碼與IC卡技術(shù)”等新課程，編寫了教學(xué)大綱，經(jīng)過多年實踐，效果良好，豐富和完善了電子技術(shù)課程體系。配合課程體系和電子技術(shù)競賽編寫了新的理論教材“電子設(shè)計自動化”和實驗教材“電子技術(shù)測量與實驗”。在新教材中，舍棄了過時陳舊的內(nèi)容，引入新的內(nèi)容，增加了電子線路軟件仿真的內(nèi)容，使硬件軟件相結(jié)合，豐富了實驗手段。新教材還增加了大量的設(shè)計性和綜合設(shè)計性實驗內(nèi)容，滿足不同程度學(xué)生的需要。實驗教學(xué)環(huán)節(jié)已由單純的“驗證”實驗向“單元驗證、分析設(shè)計、系統(tǒng)綜合”實驗相結(jié)合的方向轉(zhuǎn)變。根據(jù)新教材構(gòu)建了模塊化的EDA實驗教學(xué)內(nèi)容體系，具體框圖如圖1所示。其次從教學(xué)目的和教學(xué)內(nèi)容上，明確了實驗課的目的是讓學(xué)生通過實際動手，掌握一般的實驗方法和技巧，鞏固已有的理論知識，提高其分析和解決實際問題的能力，培養(yǎng)其創(chuàng)新精神和實事求是的作風(fēng)。我們將實驗教學(xué)內(nèi)容分為驗證性實驗和非驗證性實驗兩種，并逐步加大了非驗證性實驗的比例。驗證性實驗是依據(jù)教學(xué)大綱要求預(yù)先設(shè)計好的，只要求學(xué)生按照已知的方法和步驟進行操作即可，這種實驗方式在基礎(chǔ)訓(xùn)練階段是必不可少的，但因為其本身在時間、空間和內(nèi)容上的局限性，不利于學(xué)生自由發(fā)揮，也不利于學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。而非驗證性實驗因可讓學(xué)生自主設(shè)計和拓展實驗，從而提高了其挑戰(zhàn)性，也極大地激發(fā)了學(xué)生的創(chuàng)新欲望，對培養(yǎng)學(xué)生的實際動手能力和創(chuàng)新精神是非常有利的。同時對教學(xué)方法也進行了改革。教學(xué)方法改革是與教學(xué)內(nèi)容的改革相輔相成的[1][3]，競賽促進教學(xué)內(nèi)容的更新，新的內(nèi)容迫使有相應(yīng)的教學(xué)方法與之適應(yīng)，以達到理想的教學(xué)效果。我們的新課程體系和教材給學(xué)生更多獨立學(xué)習(xí)、獨立思考的空間，教學(xué)方法上也應(yīng)留給學(xué)生更多時間，因此，我們將原來的集中實驗教學(xué)方法，改為集中實驗與開放實驗、虛擬實驗、分布實驗等多種實驗教學(xué)模式相結(jié)合的方式，實驗?zāi)Ｊ接蛇^去的單一模式向多元化的實驗教學(xué)模式轉(zhuǎn)變。我們的開放式教學(xué)包含兩方面的含義，即時間開放和內(nèi)容開放。時間上的開放即在規(guī)定了學(xué)生的實驗內(nèi)容以后，學(xué)生可以在相當(dāng)大范圍內(nèi)選擇完成實驗的時間，這樣學(xué)生可以在時間上有較大的靈活性，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性。內(nèi)容上的開放是指學(xué)生在實驗中除了可以進行規(guī)定的實驗內(nèi)容，還可以根據(jù)自己的專業(yè)和愛好，選擇規(guī)定以外的實驗內(nèi)容，這樣有助于學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)和提高。通過教學(xué)體系、方法的改革與不斷完善，在平時的學(xué)習(xí)中就能給有興趣有能力的學(xué)生提供實踐實習(xí)的條件和空間，逐步培養(yǎng)他們的實際動手能力和創(chuàng)新能力。同時，通過實際動手設(shè)計可以讓學(xué)生更好的消化課本上的知識，理論聯(lián)系實際，激發(fā)大學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主動性。

2全國大學(xué)生電子設(shè)計競賽促進了實驗室硬件水平和綜合適應(yīng)能力的不斷提高

電子設(shè)計競賽的場地是由參賽學(xué)校自己提供的。能否適應(yīng)電子設(shè)計競賽各種題目的要求，體現(xiàn)了該實驗室的應(yīng)變能力和綜合適應(yīng)能力。長期以來，由于電子技術(shù)各類實驗室的裝置基本上是老三樣，學(xué)生在實驗中接觸不到先進的實驗手段和先進的儀器設(shè)備，這個缺陷在常規(guī)實驗中的表現(xiàn)并不明顯，但在電子設(shè)計競賽惜時如金的場合下就顯得非常突出。誰采用的儀器工具先進、自動化程度高，誰就會在其它條件相同的情況下贏得更多的時間，從而取得更好的成績。比如我們在競賽中使用的先進的數(shù)模混合型示波器以及數(shù)字示波器，受到學(xué)生的一致認(rèn)可，通過多年的競賽，在學(xué)校的大力支持下，電工電子學(xué)教學(xué)中心的實驗室建設(shè)起點高，設(shè)備先進，為電子競賽提供了一個良好的環(huán)境。

3全國大學(xué)生電子設(shè)計競賽推動了電子技術(shù)課程設(shè)計內(nèi)容和體系的不斷發(fā)展

課程設(shè)計是學(xué)生相對集中，實踐功能較強，比較能真實反映一個學(xué)生實踐動手能力的一項教育教學(xué)內(nèi)容[4]。因此，為了不斷適應(yīng)電子技術(shù)發(fā)展的要求，同時也為初步選拔電子設(shè)計競賽學(xué)生做一個基本參考，整個課程設(shè)計體系也要不斷發(fā)展與完善。首先從設(shè)計內(nèi)容上，設(shè)計的內(nèi)容不斷更新，難度也不斷增加；其次從軟件設(shè)計工具上，隨著電子設(shè)計開發(fā)工具的不斷發(fā)展，通過各種渠道將ispExpert、ispLever、ModelSim、Synplicity等各種流行的仿真軟件及開發(fā)工具逐一介紹給廣大學(xué)生使用；再次從軟件編程語言上，Able、VHDL、Verilog等多種流行的硬件編程語言都被廣大學(xué)生所逐漸熟悉；最后從硬件設(shè)計和測試工具上，自主設(shè)計制作了小型的“SZD－III型PLD實驗開發(fā)系統(tǒng)”、大型PLD課程設(shè)計演示儀器、電子競賽系統(tǒng)開發(fā)板等。

4全國大學(xué)生電子設(shè)計競賽使優(yōu)秀學(xué)生脫穎而出，促進了教師業(yè)務(wù)水平的提高

電子設(shè)計競賽使那些具有良好的理論基礎(chǔ)、實踐動手能力強，特別是具有創(chuàng)新意識和協(xié)作精神的學(xué)生有了施展自己才能的空間。他們不循規(guī)蹈矩，不死讀書本，而是積極進取，學(xué)以致用，理論密切聯(lián)系實際，通過賽前的培訓(xùn)以及大賽的洗禮，使他們在各方面更加成熟。參賽的學(xué)生報考研究生時也受到碩士生導(dǎo)師的青睞，而沒有上研究生的同學(xué)在聯(lián)系工作時也極受歡迎，不少公司在招聘時深有感觸的說“：像這樣的學(xué)生有多少我們要多少”。這些學(xué)生的成才，也在低年級學(xué)生中產(chǎn)生了良好的輻射作用。對于教師而言，由于我們的課程是面向全校學(xué)生的專業(yè)基礎(chǔ)課，教學(xué)任務(wù)比較重，為提高效率，施行的是模擬、數(shù)字、電工電子學(xué)三門課程教學(xué)人員相對固定的方法。每位老師基本上只負(fù)責(zé)其中一門課程。這樣一來，雖然教師能夠?qū)λ?fù)責(zé)的這一門課程內(nèi)容比較熟練，但時間長了對其它兩方面的知識，缺乏必要的聯(lián)系，從長遠(yuǎn)看，不利于教師業(yè)務(wù)水平的提高，不利于學(xué)生的培養(yǎng)，因為學(xué)生將來面對實際的電路系統(tǒng)，所需要考慮的問題是綜合性的，如果教師在教學(xué)過程中不能幫助學(xué)生樹立一個綜合考慮問題的思想，這是教學(xué)上的一個遺憾。而通過組織教師參加電子設(shè)計競賽的培訓(xùn)工作，一定程度上改善了這一狀況。教師們在輔導(dǎo)參賽學(xué)生訓(xùn)練的過程中，不但提高了業(yè)務(wù)素質(zhì)，而且認(rèn)識到在教學(xué)中貫穿綜合考慮解決問題的思想對學(xué)生能力培養(yǎng)的重要性。

5創(chuàng)立了一種實踐中較為成功的大學(xué)生學(xué)科競賽的培訓(xùn)內(nèi)容體系和組織運行模式

經(jīng)過多屆全國、山東省、學(xué)校競賽，根據(jù)歷屆電子設(shè)計競賽所涉及到的領(lǐng)域，目前已經(jīng)形成較為合理的培訓(xùn)體系，培訓(xùn)內(nèi)容涉及電子系統(tǒng)設(shè)計、EDA、單片機、制作與安裝工藝、功率電子、軟件設(shè)計等內(nèi)容，經(jīng)過多年實踐，效果良好。同時也創(chuàng)立了一種實踐中較為成功的大學(xué)生學(xué)科競賽的組織運行模式。

平時積累通過電子技術(shù)相關(guān)課程體系的改革與完善，使得有興趣和能力的學(xué)生在平時的學(xué)習(xí)中就能夠獲得一定的經(jīng)驗積累和實踐機會，使得動手能力、創(chuàng)新能力、設(shè)計水平得到一定程度的提高。

擇優(yōu)選拔在電子設(shè)計競賽開賽前，通過報名、筆試、實物制作、面試、推薦等方式擇優(yōu)選出30－50名學(xué)生參加培訓(xùn)和比賽。

強化訓(xùn)練培訓(xùn)開始時，根據(jù)歷屆電子設(shè)計競賽所涉及到的領(lǐng)域邀請相關(guān)教師為學(xué)生進行授課，讓學(xué)生在短時間內(nèi)能夠?qū)ο嚓P(guān)領(lǐng)域知識有較深入的理解，打好設(shè)計基礎(chǔ)，然后由負(fù)責(zé)老師帶領(lǐng)參賽學(xué)生在現(xiàn)有硬件條件下對學(xué)生的軟件、硬件綜合設(shè)計能力進行強化訓(xùn)練。

模擬競賽根據(jù)現(xiàn)有的硬件設(shè)備和條件，盡量節(jié)約開銷，選擇合適的可以完成的設(shè)計題目，把培訓(xùn)學(xué)生進行分組，讓學(xué)生在限定的時間內(nèi)利用現(xiàn)有的器件和設(shè)備完成一次設(shè)計，強化鍛煉并檢驗參賽學(xué)生的設(shè)計水平和動手能力，并讓學(xué)生對真正的競賽有初步的認(rèn)識和體驗。

合理組合在培訓(xùn)和模擬競賽期間，不同的學(xué)生在不同的方面可能會有各自突出的表現(xiàn)，比如有的學(xué)生硬件水平很好，有的學(xué)生軟件水平很高，有的學(xué)生綜合設(shè)計能力很強，教師要善于發(fā)現(xiàn)學(xué)生的特點，并把突出的學(xué)生有機的組合成一個整體，保證參賽隊伍的質(zhì)量和水平。

6總結(jié)

競賽是對學(xué)生綜合能力的全方位考核，既有理論分析，又有實踐動手，是全面素質(zhì)的培養(yǎng)[1][2][5]。在專題競賽中既培養(yǎng)了學(xué)生面對眾多社會需求選擇最佳實施方案的能力，又使學(xué)生經(jīng)歷了由策劃、設(shè)計、制造、調(diào)試、試用全