電子科技創(chuàng)新能力實踐教學(xué)新平臺的研究與實踐

郭杰榮 王先春 蔡劍華

摘要：對電子信息課程的建設(shè)提出建立一套完整的平臺，從理論（利用計算機模擬方法）和實驗兩方面配合開展電信技術(shù)實驗的研究，并希望建立一個完整的設(shè)計開發(fā)系統(tǒng)。結(jié)合開放實驗室促進學(xué)生將上課學(xué)到的基礎(chǔ)知識和自己的靈感創(chuàng)作結(jié)合起來，設(shè)計、制作自己想要實現(xiàn)的各種各樣的電子產(chǎn)品，實現(xiàn)了理論與實踐、課內(nèi)與課外的有機結(jié)合。

關(guān)鍵詞：實踐教學(xué)；平臺；模式；創(chuàng)新

電子工程項目實踐教學(xué)是電子專業(yè)實施創(chuàng)新教育、提高學(xué)生創(chuàng)新思維的重點，是學(xué)生樹立工程意識，培養(yǎng)學(xué)生實踐能力和創(chuàng)新能力的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。在培養(yǎng)學(xué)生的電子設(shè)計能力的工程項目實踐活動中，通過設(shè)計性實驗，讓學(xué)生獨立完成從查找資料、擬定實驗方案，直至設(shè)計編寫實驗報告的全過程。培養(yǎng)學(xué)生在“工程”設(shè)計、制作和組織管理等方面的創(chuàng)新能力。這就要求在現(xiàn)有的條件下，建立新的電子開發(fā)設(shè)計綜合平臺。

一、電子系統(tǒng)集成開發(fā)環(huán)境通用軟硬件平臺

通常，選擇優(yōu)秀的電子設(shè)計開發(fā)工具有如下幾個約束條件：

1.電子設(shè)計開發(fā)工具的使用授權(quán)限制

2.設(shè)計語言、設(shè)計數(shù)據(jù)、設(shè)計格式的兼容性

3.電子設(shè)計開發(fā)工具與計算機及其操作系統(tǒng)的兼容性問題

4.設(shè)計項目實際需要的限制

不同的設(shè)計對象，其電子設(shè)計開發(fā)集成開發(fā)環(huán)境架構(gòu)有很大的差別。例如，在經(jīng)典的板級電子系統(tǒng)設(shè)計中，通常是將許多專用集成電路（ASIC）芯片、通用的門電路芯片設(shè)計在一塊印刷電路板（PCB）上來完成整個電子系統(tǒng)的設(shè)計，其設(shè)計的基本素材是集成電路芯片；在現(xiàn)代的芯片級電子系統(tǒng)設(shè)計中，通常是將許多的軟、硬知識產(chǎn)權(quán)（IP）核或電路模塊設(shè)計在一個超載規(guī)模集成電路芯片上來完成整個電子系統(tǒng)設(shè)計，將設(shè)計流程中各個階段所需要的不同的電子設(shè)計開發(fā)工具軟件集成在一個硬件平臺上，進行項目設(shè)計開發(fā)的軟硬工作環(huán)境。在此環(huán)境中，項目的設(shè)計數(shù)據(jù)通過文件方式在各個電子設(shè)計開發(fā)工具之間流轉(zhuǎn)，就像工廠里生產(chǎn)流水線上的產(chǎn)品流動一樣，直到產(chǎn)品生產(chǎn)全過程結(jié)束。我們擬采用ORCAD/Pspice、ProtelDXP、QuarterII構(gòu)建的電子系統(tǒng)集成開發(fā)環(huán)境通用軟硬件平臺。

各類不同的電子設(shè)計工具之間數(shù)據(jù)共性參數(shù)的提取轉(zhuǎn)換不僅是實現(xiàn)減少電子組裝生產(chǎn)準(zhǔn)備時間、提高產(chǎn)品的導(dǎo)入率的關(guān)鍵技術(shù)，更主要的意義是它填平了設(shè)計軟件之間的鴻溝，做到了存儲格式上的統(tǒng)一，進而實現(xiàn)了對不同類型的設(shè)計文件及其工藝流程的模擬仿真。作為一名電子信息專業(yè)的學(xué)生，必須掌握從系統(tǒng)設(shè)計級、電路設(shè)計級到物理實現(xiàn)級整個過程分析設(shè)計的能力，能熟練使用新器件，新的開發(fā)工具，并不斷更新觀念，只有這樣，才能適應(yīng)時代發(fā)展，才能把握現(xiàn)在，創(chuàng)造未來!

二、培養(yǎng)模式

對于培養(yǎng)學(xué)生工程應(yīng)用能力來說，我們針對以下方面實施：

1.以“電子創(chuàng)新實驗室”為依托，培養(yǎng)學(xué)生綜合的動手實踐能力

實驗室是高等學(xué)校實施素質(zhì)教育、培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神與實踐能力的重要基地。為鼓勵和支持學(xué)生在課余時間參加開放式實驗教學(xué)，加強學(xué)生第二課堂的建設(shè)，我們專門成立了“電子創(chuàng)新實驗室”，制訂了《電子創(chuàng)新實驗室管理辦法》，并提供了專項經(jīng)費支持。以創(chuàng)新實驗室為依托成立學(xué)生科技活動社團，為電子實踐活動提供自由活動空間和必需實驗設(shè)備。并且每年積極申報科研項目經(jīng)費用于實驗元器件的購買和學(xué)生課外科技活動項目的支持。

為了更好地利用開放實驗室，電子創(chuàng)新實驗室全天候?qū)W(xué)生開放，并安排專門的老師值班和輔導(dǎo)答疑。有了創(chuàng)新實驗室，電子科技協(xié)會的會員們便可在這里把上課學(xué)到基礎(chǔ)知識和自己的靈感創(chuàng)作結(jié)合起來，設(shè)計、制作自己想要實現(xiàn)的各種各樣的電子產(chǎn)品，實現(xiàn)了理論與實踐、課內(nèi)與課外的有機結(jié)合。

2.以“工程項目實踐活動”為手段，樹立學(xué)生工程設(shè)計的思想

工程項目實踐活動是我院電子專業(yè)實施創(chuàng)新教育、提高學(xué)生創(chuàng)新思維的重點，是學(xué)生樹立工程意識，培養(yǎng)學(xué)生實踐能力和創(chuàng)新能力的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。我院電子工程項目實踐活動包括兩個方面的內(nèi)容：一是以培養(yǎng)學(xué)生的設(shè)計能力的工程項目實踐活動，二是以培養(yǎng)學(xué)生研究能力的工程項目實踐活動。在培養(yǎng)學(xué)生設(shè)計能力的工程項目實踐活動中，我們要求學(xué)生自己組織成課題小組，自己獨立設(shè)計工程實踐項目的實驗方案，然后交給指導(dǎo)老師審閱，對其可行性作出分析和指導(dǎo)，然后讓學(xué)生自己動手去完成整個工程項目，最后由指導(dǎo)老師進行評估。這是一個在教師間接指導(dǎo)下的學(xué)生自我設(shè)計工程項目、實驗方案的實踐教學(xué)層次，目的在于通過設(shè)計性實驗，讓學(xué)生獨立完成從查找資料、擬定實驗方案，直至設(shè)計編寫實驗報告的全過程。學(xué)生可以利用課余時間，也可以在每年寒、暑假集中時間參與教師的科研項目，使學(xué)生初步掌握科學(xué)研究方法，為將來從事科學(xué)研究打下基礎(chǔ)。

3.以“學(xué)生為中心”，精心組織電子科技協(xié)會

通過近幾年的實踐經(jīng)驗，我們初步建立起學(xué)生課外科技創(chuàng)新培養(yǎng)體系。電子科技協(xié)會的創(chuàng)建主要從以下兩個方面進行了考慮：一方面，電子科技協(xié)會的組織，要擺脫傳統(tǒng)教育中“以教師為中心”的教學(xué)模式，建立以“學(xué)生為中心”的管理體制，充分體現(xiàn)大學(xué)生的主體作用。另一方面，為了加強電子科技協(xié)會的指導(dǎo)，我們挑選了一批教師作為電子科技協(xié)會的指導(dǎo)教師，要求指導(dǎo)教師創(chuàng)新教學(xué)方法，他們的任務(wù)一是擔(dān)負(fù)起對電子科技協(xié)會會員培訓(xùn)的任務(wù)，完成對學(xué)生所不能勝任的、系統(tǒng)的、全面的基礎(chǔ)知識和實驗技能的培訓(xùn)，輪流負(fù)責(zé)對學(xué)生釋疑解惑。

平臺建立后可以應(yīng)用于生產(chǎn)實習(xí)、認(rèn)識實習(xí)、課堂演示、課程設(shè)計等教學(xué)環(huán)節(jié)，在應(yīng)用中不斷發(fā)現(xiàn)問題，不斷改進和完善。應(yīng)采用各類形式進行反饋研究，逐步形成具有特色、效果明顯的教學(xué)體系。同時充分發(fā)動學(xué)生參與各類創(chuàng)新性活動與競賽，進行技術(shù)研究，以獲獎、作品及論文形式體現(xiàn)成果。

（作者單位 湖南文理學(xué)院物理與電子科學(xué)學(xué)院）