電子科技創(chuàng)新能力實(shí)踐教學(xué)新平臺(tái)的研究與實(shí)踐

郭杰榮 王先春 蔡劍華

摘要：對(duì)電子信息課程的建設(shè)提出建立一套完整的平臺(tái)，從理論（利用計(jì)算機(jī)模擬方法）和實(shí)驗(yàn)兩方面配合開(kāi)展電信技術(shù)實(shí)驗(yàn)的研究，并希望建立一個(gè)完整的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)系統(tǒng)。結(jié)合開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室促進(jìn)學(xué)生將上課學(xué)到的基礎(chǔ)知識(shí)和自己的靈感創(chuàng)作結(jié)合起來(lái)，設(shè)計(jì)、制作自己想要實(shí)現(xiàn)的各種各樣的電子產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)了理論與實(shí)踐、課內(nèi)與課外的有機(jī)結(jié)合。

關(guān)鍵詞：實(shí)踐教學(xué)；平臺(tái)；模式；創(chuàng)新

電子工程項(xiàng)目實(shí)踐教學(xué)是電子專業(yè)實(shí)施創(chuàng)新教育、提高學(xué)生創(chuàng)新思維的重點(diǎn)，是學(xué)生樹(shù)立工程意識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生實(shí)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(jì)能力的工程項(xiàng)目實(shí)踐活動(dòng)中，通過(guò)設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生獨(dú)立完成從查找資料、擬定實(shí)驗(yàn)方案，直至設(shè)計(jì)編寫(xiě)實(shí)驗(yàn)報(bào)告的全過(guò)程。培養(yǎng)學(xué)生在“工程”設(shè)計(jì)、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(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)綜合平臺(tái)。

一、電子系統(tǒng)集成開(kāi)發(fā)環(huán)境通用軟硬件平臺(tái)

通常，選擇優(yōu)秀的電子設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)工具有如下幾個(gè)約束條件：

1.電子設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)工具的使用授權(quán)限制

2.設(shè)計(jì)語(yǔ)言、設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)、設(shè)計(jì)格式的兼容性

3.電子設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)工具與計(jì)算機(jī)及其操作系統(tǒng)的兼容性問(wèn)題

4.設(shè)計(jì)項(xiàng)目實(shí)際需要的限制

不同的設(shè)計(jì)對(duì)象，其電子設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)集成開(kāi)發(fā)環(huán)境架構(gòu)有很大的差別。例如，在經(jīng)典的板級(jí)電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，通常是將許多專用集成電路（ASIC）芯片、通用的門(mén)電路芯片設(shè)計(jì)在一塊印刷電路板（PCB）上來(lái)完成整個(gè)電子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，其設(shè)計(jì)的基本素材是集成電路芯片；在現(xiàn)代的芯片級(jí)電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，通常是將許多的軟、硬知識(shí)產(chǎn)權(quán)（IP）核或電路模塊設(shè)計(jì)在一個(gè)超載規(guī)模集成電路芯片上來(lái)完成整個(gè)電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)，將設(shè)計(jì)流程中各個(gè)階段所需要的不同的電子設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)工具軟件集成在一個(gè)硬件平臺(tái)上，進(jìn)行項(xiàng)目設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)的軟硬工作環(huán)境。在此環(huán)境中，項(xiàng)目的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)通過(guò)文件方式在各個(gè)電子設(shè)計(jì)開(kāi)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(dòng)一樣，直到產(chǎn)品生產(chǎn)全過(guò)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(kāi)發(fā)環(huán)境通用軟硬件平臺(tái)。

各類不同的電子設(shè)計(jì)工具之間數(shù)據(jù)共性參數(shù)的提取轉(zhuǎn)換不僅是實(shí)現(xiàn)減少電子組裝生產(chǎn)準(zhǔn)備時(shí)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(jì)軟件之間的鴻溝，做到了存儲(chǔ)格式上的統(tǒng)一，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了對(duì)不同類型的設(shè)計(jì)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(jì)級(jí)、電路設(shè)計(jì)級(jí)到物理實(shí)現(xiàn)級(jí)整個(gè)過(guò)程分析設(shè)計(jì)的能力，能熟練使用新器件，新的開(kāi)發(fā)工具，并不斷更新觀念，只有這樣，才能適應(yīng)時(shí)代發(fā)展，才能把握現(xiàn)在，創(chuàng)造未來(lái)!

二、培養(yǎng)模式

對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生工程應(yīng)用能力來(lái)說(shuō)，我們針對(duì)以下方面實(shí)施：

1.以“電子創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室”為依托，培養(yǎng)學(xué)生綜合的動(dòng)手實(shí)踐能力

實(shí)驗(yàn)室是高等學(xué)校實(shí)施素質(zhì)教育、培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神與實(shí)踐能力的重要基地。為鼓勵(lì)和支持學(xué)生在課余時(shí)間參加開(kāi)放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)，加強(qiáng)學(xué)生第二課堂的建設(shè)，我們專門(mén)成立了“電子創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室”，制訂了《電子創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室管理辦法》，并提供了專項(xiàng)經(jīng)費(fèi)支持。以創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室為依托成立學(xué)生科技活動(dòng)社團(tuán)，為電子實(shí)踐活動(dòng)提供自由活動(dòng)空間和必需實(shí)驗(yàn)設(shè)備。并且每年積極申報(bào)科研項(xiàng)目經(jīng)費(fèi)用于實(shí)驗(yàn)元器件的購(gòu)買(mǎi)和學(xué)生課外科技活動(dòng)項(xiàng)目的支持。

為了更好地利用開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室，電子創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室全天候?qū)W(xué)生開(kāi)放，并安排專門(mén)的老師值班和輔導(dǎo)答疑。有了創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室，電子科技協(xié)會(huì)的會(huì)員們便可在這里把上課學(xué)到基礎(chǔ)知識(shí)和自己的靈感創(chuàng)作結(jié)合起來(lái)，設(shè)計(jì)、制作自己想要實(shí)現(xiàn)的各種各樣的電子產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)了理論與實(shí)踐、課內(nèi)與課外的有機(jī)結(jié)合。

2.以“工程項(xiàng)目實(shí)踐活動(dòng)”為手段，樹(shù)立學(xué)生工程設(shè)計(jì)的思想

工程項(xiàng)目實(shí)踐活動(dòng)是我院電子專業(yè)實(shí)施創(chuàng)新教育、提高學(xué)生創(chuàng)新思維的重點(diǎn)，是學(xué)生樹(shù)立工程意識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。我院電子工程項(xiàng)目實(shí)踐活動(dòng)包括兩個(gè)方面的內(nèi)容：一是以培養(yǎng)學(xué)生的設(shè)計(jì)能力的工程項(xiàng)目實(shí)踐活動(dòng)，二是以培養(yǎng)學(xué)生研究能力的工程項(xiàng)目實(shí)踐活動(dòng)。在培養(yǎng)學(xué)生設(shè)計(jì)能力的工程項(xiàng)目實(shí)踐活動(dòng)中，我們要求學(xué)生自己組織成課題小組，自己獨(dú)立設(shè)計(jì)工程實(shí)踐項(xiàng)目的實(shí)驗(yàn)方案，然后交給指導(dǎo)老師審閱，對(duì)其可行性作出分析和指導(dǎo)，然后讓學(xué)生自己動(dòng)手去完成整個(gè)工程項(xiàng)目，最后由指導(dǎo)老師進(jìn)行評(píng)估。這是一個(gè)在教師間接指導(dǎo)下的學(xué)生自我設(shè)計(jì)工程項(xiàng)目、實(shí)驗(yàn)方案的實(shí)踐教學(xué)層次，目的在于通過(guò)設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生獨(dú)立完成從查找資料、擬定實(shí)驗(yàn)方案，直至設(shè)計(jì)編寫(xiě)實(shí)驗(yàn)報(bào)告的全過(guò)程。學(xué)生可以利用課余時(shí)間，也可以在每年寒、暑假集中時(shí)間參與教師的科研項(xiàng)目，使學(xué)生初步掌握科學(xué)研究方法，為將來(lái)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(huì)

通過(guò)近幾年的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，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(huì)的創(chuàng)建主要從以下兩個(gè)方面進(jìn)行了考慮：一方面，電子科技協(xié)會(huì)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(qiáng)電子科技協(xié)會(huì)的指導(dǎo)，我們挑選了一批教師作為電子科技協(xié)會(huì)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(duì)電子科技協(xié)會(huì)會(huì)員培訓(xùn)的任務(wù)，完成對(duì)學(xué)生所不能勝任的、系統(tǒng)的、全面的基礎(chǔ)知識(shí)和實(shí)驗(yàn)技能的培訓(xùn)，輪流負(fù)責(zé)對(duì)學(xué)生釋疑解惑。

平臺(tái)建立后可以應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)習(xí)、認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)、課堂演示、課程設(shè)計(jì)等教學(xué)環(huán)節(jié)，在應(yīng)用中不斷發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，不斷改進(jìn)和完善。應(yīng)采用各類形式進(jìn)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(shí)充分發(fā)動(dòng)學(xué)生參與各類創(chuàng)新性活動(dòng)與競(jìng)賽，進(jìn)行技術(shù)研究，以獲獎(jiǎng)、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）