基于學(xué)生自制設(shè)備的電子信息類(lèi)專(zhuān)業(yè)實(shí)踐教學(xué)改革

一、引言

目前，在校大學(xué)生實(shí)踐能力普遍偏低，這種狀況很難適應(yīng)當(dāng)前人才競(jìng)爭(zhēng)、擇業(yè)上崗的需要，更難適應(yīng)未來(lái)知識(shí)經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)高素質(zhì)創(chuàng)新人才的要求。與此同時(shí)，社會(huì)發(fā)展對(duì)大學(xué)本科教學(xué)水平的要求也越來(lái)越明確，由于市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈，用人企業(yè)對(duì)本科畢業(yè)生的要求提高，這對(duì)高等學(xué)校的教學(xué)培養(yǎng)模式提出了很高的要求。在相應(yīng)地推進(jìn)教學(xué)體制改革，完善師資建設(shè)，加大教育投入等各項(xiàng)措施的同時(shí)，培養(yǎng)大學(xué)生的實(shí)踐能力日益成為高校人才培養(yǎng)的最突出矛盾，并且從該問(wèn)題入手，可以很清晰地看到目前高校教育體制改革各種問(wèn)題的集中體現(xiàn)。

二、電子信息類(lèi)專(zhuān)業(yè)實(shí)踐教學(xué)現(xiàn)狀

電子信息科學(xué)是一個(gè)典型的理論實(shí)踐相互支撐、相互促進(jìn)的學(xué)科，實(shí)踐能力培養(yǎng)格外重要，是體現(xiàn)人才培養(yǎng)質(zhì)量的重點(diǎn)。國(guó)內(nèi)各高校均十分重視實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)的作用，然而隨著招生規(guī)模的擴(kuò)大，由于各種主客觀原因，逐步暴露出一些矛盾和問(wèn)題。

1.實(shí)踐課程體系缺乏整體性和連續(xù)性

各種課內(nèi)實(shí)驗(yàn)與獨(dú)立實(shí)踐課程，仍然處于從屬于理論性課程的教學(xué)輔助環(huán)節(jié)，沒(méi)有整體性的思想。授課教師由于多專(zhuān)攻于少數(shù)課程，不同教師授課內(nèi)容交叉就已不夠，實(shí)踐教學(xué)之間的聯(lián)系就更加孤立，必然導(dǎo)致學(xué)生對(duì)實(shí)踐課程的理解較為膚淺，難以融會(huì)貫通，學(xué)習(xí)效果不佳。

2.教學(xué)方法不能與時(shí)俱進(jìn)，實(shí)踐性課程的實(shí)用性無(wú)法體現(xiàn)

目前高校教師大量從學(xué)校畢業(yè)直接走上講臺(tái)，理論水平較高，具備一定的科研能力，但實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)技能仍非常欠缺，授課實(shí)例與學(xué)生實(shí)際動(dòng)手接觸到的問(wèn)題相差太大，實(shí)踐性環(huán)節(jié)的實(shí)用性有很大欠缺。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容多利用實(shí)驗(yàn)箱，學(xué)生被動(dòng)驗(yàn)證已知確定性理論，普遍反映所學(xué)內(nèi)容用不上或不知如何去用，實(shí)踐與實(shí)際脫節(jié)嚴(yán)重。

3.實(shí)驗(yàn)室資源高價(jià)低效，學(xué)生使用門(mén)檻太高

電子類(lèi)實(shí)驗(yàn)室設(shè)備昂貴，管理困難，無(wú)論投入多么巨大，總沒(méi)辦法保證分?jǐn)偟矫恳粋€(gè)學(xué)生都能有足夠的學(xué)習(xí)與使用時(shí)間。雖然設(shè)立了開(kāi)放性實(shí)驗(yàn)室制度，但資源有限，主要針對(duì)優(yōu)秀學(xué)生的提高型學(xué)習(xí)，對(duì)提高整體學(xué)生素質(zhì)，改善整體學(xué)風(fēng)，收效意義不大。

4.科研型項(xiàng)目制實(shí)踐課程改革難以從根本上提高學(xué)生整體動(dòng)手能力

通過(guò)近年來(lái)將優(yōu)秀學(xué)生盡早納入到教師科研實(shí)驗(yàn)環(huán)境中，帶動(dòng)學(xué)生主動(dòng)從事科研學(xué)習(xí)，已經(jīng)取得了很好的成績(jī)。但是教師科研任務(wù)繁重，科研實(shí)驗(yàn)室容量極為有限，難以容納眾多本科學(xué)生的實(shí)踐訓(xùn)練，個(gè)性化培養(yǎng)局限性較高，推廣難度大。

5.學(xué)生學(xué)習(xí)主動(dòng)性較差，學(xué)習(xí)風(fēng)氣亟待改善

當(dāng)前社會(huì)的浮躁氣息不可避免侵染到學(xué)校的學(xué)風(fēng)教風(fēng)。學(xué)生慣于以學(xué)校實(shí)驗(yàn)資源不足給自己的惰性找借口，輕視動(dòng)手實(shí)踐。

針對(duì)以上問(wèn)題，如何找到化解矛盾的辦法，培養(yǎng)學(xué)生興趣、促進(jìn)教學(xué)質(zhì)量特別是提高學(xué)生實(shí)踐動(dòng)手能力，對(duì)培養(yǎng)學(xué)生素質(zhì)、滿(mǎn)足用人需要這一基本教學(xué)目標(biāo)具有特別重要的意義。因此，許多學(xué)者就“如何開(kāi)展好實(shí)踐教學(xué)，讓教學(xué)效果特別是學(xué)生的能力、素質(zhì)要有較大的提高”的課題進(jìn)行了深入細(xì)致的研究，提出許多有益的建議和切實(shí)可行的方法，這些文獻(xiàn)總體來(lái)說(shuō)可以分為三大類(lèi)：一是對(duì)國(guó)外大學(xué)實(shí)踐教學(xué)理念及措施的研究；二是對(duì)實(shí)踐教學(xué)在高等教育中的地位和作用的研究；三是我國(guó)高校實(shí)踐教學(xué)中出現(xiàn)的問(wèn)題及對(duì)策研究。例如，比較歐美發(fā)達(dá)國(guó)家根據(jù)社會(huì)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展需求而制訂出新的應(yīng)用型人才培養(yǎng)計(jì)劃，并針對(duì)目前我國(guó)實(shí)踐教學(xué)中存在的問(wèn)題提出改進(jìn)措施；提出實(shí)踐教學(xué)改革需從頂層設(shè)計(jì)入手，優(yōu)化人才培養(yǎng)方案，構(gòu)建科學(xué)合理的實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容體系，并提出利用第二課堂提高學(xué)生的創(chuàng)新能力和綜合素質(zhì)；提出了由基礎(chǔ)型、提高型和創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)構(gòu)成的三層次實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系；以學(xué)生的實(shí)際情況為主要依據(jù)，結(jié)合學(xué)科性質(zhì)與課程組織結(jié)構(gòu)把整個(gè)實(shí)踐教學(xué)體系按照由淺入深、由簡(jiǎn)單到綜合、課內(nèi)外結(jié)合的方式分為四個(gè)實(shí)踐教學(xué)層次；提出利用開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室，組織開(kāi)放性實(shí)驗(yàn)，因材施教，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和積極性；提出利用電子競(jìng)賽、校企合作，促進(jìn)實(shí)踐教學(xué)改革；提出通過(guò)開(kāi)拓校外實(shí)習(xí)基地，利用實(shí)習(xí)基地實(shí)習(xí)模式提高學(xué)生實(shí)踐動(dòng)手能力；提出將部分重要理論課程的課內(nèi)實(shí)驗(yàn)單獨(dú)設(shè)置成一門(mén)獨(dú)立的實(shí)驗(yàn)課程，從而提升實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和質(zhì)量。

三、以學(xué)生自制設(shè)備為導(dǎo)向的電子信息類(lèi)專(zhuān)業(yè)實(shí)踐教學(xué)新模式

針對(duì)電子信息類(lèi)專(zhuān)業(yè)實(shí)踐教學(xué)現(xiàn)狀，我們提出通過(guò)將各種實(shí)驗(yàn)常用儀器設(shè)備的知識(shí)點(diǎn)分解到各實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容中進(jìn)行教學(xué)，并通過(guò)課程設(shè)計(jì)完成萬(wàn)用表、開(kāi)關(guān)電源、單片機(jī)開(kāi)發(fā)系統(tǒng)等常用實(shí)驗(yàn)設(shè)備。該教學(xué)模式強(qiáng)調(diào)實(shí)踐教學(xué)的整體性和連續(xù)性，使學(xué)生分層次、逐步接受由簡(jiǎn)單至復(fù)雜的電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)訓(xùn)練，同時(shí)將制作好的電子開(kāi)發(fā)設(shè)備贈(zèng)與學(xué)生所有，學(xué)生可依托這些設(shè)備搭建起初步的個(gè)人開(kāi)發(fā)平臺(tái)，支持其進(jìn)一步自主研究，從而創(chuàng)造實(shí)驗(yàn)條件，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，提升實(shí)踐教學(xué)質(zhì)量。

本實(shí)踐教學(xué)模式可以將目前教學(xué)計(jì)劃中的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)串聯(lián)起來(lái)，每一個(gè)實(shí)踐環(huán)節(jié)內(nèi)容都有很明確的實(shí)用價(jià)值，每一個(gè)電子信息類(lèi)專(zhuān)業(yè)學(xué)生完成了這些實(shí)踐環(huán)節(jié)內(nèi)容，就為自己建立起了“個(gè)人實(shí)驗(yàn)室”，從而基本保障了學(xué)生自主實(shí)踐學(xué)習(xí)的硬件調(diào)試環(huán)境；在此基礎(chǔ)上教師進(jìn)一步引導(dǎo)學(xué)生自主創(chuàng)新和布置課余實(shí)踐項(xiàng)目作業(yè)，學(xué)生在進(jìn)一步學(xué)習(xí)的過(guò)程中，會(huì)由于個(gè)人實(shí)驗(yàn)條件的不足而主動(dòng)進(jìn)入開(kāi)放專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)室，從而實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室從低效到高效的轉(zhuǎn)變。通過(guò)強(qiáng)調(diào)針對(duì)每個(gè)學(xué)生的實(shí)踐訓(xùn)練，對(duì)專(zhuān)業(yè)學(xué)生的整體素質(zhì)將獲得普遍提高，為同時(shí)開(kāi)展的學(xué)生科研項(xiàng)目制、個(gè)性化培養(yǎng)等教學(xué)改革創(chuàng)造有利條件。

本實(shí)踐教學(xué)模式的具體做法為：強(qiáng)化數(shù)電、模電與電路三門(mén)基礎(chǔ)課程的課內(nèi)實(shí)驗(yàn)，具體方式為將數(shù)字萬(wàn)用表、開(kāi)關(guān)電源等后期要做的產(chǎn)品分拆為實(shí)用電路，在授課與課內(nèi)實(shí)驗(yàn)中逐步引入介紹；在第三學(xué)期設(shè)立《電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)》，在這門(mén)獨(dú)立實(shí)踐課程中，以數(shù)字萬(wàn)用表的設(shè)計(jì)與制作為內(nèi)容，同時(shí)配合模擬電子技術(shù)理論課，其中大量用到的運(yùn)放電路對(duì)模電的教學(xué)起到加深理解的作用；在第四學(xué)期設(shè)立《電子設(shè)計(jì)培訓(xùn)》獨(dú)立實(shí)踐課程，在該課程中集中講授開(kāi)關(guān)電源的基礎(chǔ)理論知識(shí)，設(shè)計(jì)制作一個(gè)常用開(kāi)關(guān)電源，功率為30W，規(guī)格為5V、5A和±12V、0.2A；在第四學(xué)期《單片機(jī)原理與接口技術(shù)》課程中，為每位學(xué)生提供一個(gè)教師自制的MCS-51簡(jiǎn)易仿真器和少許實(shí)驗(yàn)板、杜邦線(xiàn)以及三極管元器件等，學(xué)生在完成課內(nèi)基本實(shí)驗(yàn)的前提下，需繼續(xù)完成一課外設(shè)計(jì)作為考核重點(diǎn)，目前我校該設(shè)計(jì)項(xiàng)目為L(zhǎng)ED數(shù)字鐘，今后將逐步擴(kuò)充設(shè)計(jì)選題；在第五學(xué)期《可編程器件》課程中，為每位學(xué)生提供一個(gè)教師自制的FPGA實(shí)驗(yàn)板，在完成基本課內(nèi)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)的前提下，需與之前完成的單片機(jī)實(shí)驗(yàn)板，組合設(shè)計(jì)一個(gè)復(fù)雜電子系統(tǒng)，例如簡(jiǎn)易示波器，這樣學(xué)生將基本掌握電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要技能；通過(guò)前述由淺入深不同階段的電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)培訓(xùn)，每個(gè)學(xué)生都將獲得自制的最常用電子開(kāi)發(fā)設(shè)備與調(diào)試環(huán)境，在這個(gè)人基礎(chǔ)電子實(shí)驗(yàn)室搭建過(guò)程的同時(shí)，每個(gè)學(xué)生都將獲得大量的實(shí)踐鍛煉和調(diào)試訓(xùn)練，可實(shí)現(xiàn)對(duì)基礎(chǔ)理論知識(shí)的融會(huì)貫通，從而可以進(jìn)一步完成更深層次的嵌入式、DSP系統(tǒng)等專(zhuān)業(yè)課程的學(xué)習(xí)與研究。

在上述實(shí)踐環(huán)節(jié)中一般不需要太多復(fù)雜、高檔的實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備支持，但同時(shí)，這種課程設(shè)計(jì)思路又督促學(xué)生進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室，學(xué)生在設(shè)計(jì)過(guò)程中不可避免地碰到少許硬件調(diào)試問(wèn)題需要用到各種高檔儀器，或迸發(fā)出興趣想完成較深層次的電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)，就會(huì)主動(dòng)尋求實(shí)驗(yàn)室教師與資源的幫助，從而逐漸形成從事科學(xué)研究的興趣和習(xí)慣。

通過(guò)上述實(shí)踐教學(xué)培養(yǎng)，學(xué)生具有基本實(shí)踐技能后，才可進(jìn)一步對(duì)學(xué)生進(jìn)行嵌入式系統(tǒng)和DSP系統(tǒng)的教學(xué)。因?yàn)檫@部分教學(xué)內(nèi)容，如果學(xué)生沒(méi)有良好的前期基礎(chǔ)，是不可能學(xué)好的，而有了前期的基礎(chǔ)，學(xué)生就可以根據(jù)自己的愛(ài)好、特長(zhǎng)選擇適合自己的專(zhuān)業(yè)實(shí)踐課程進(jìn)一步學(xué)習(xí)。

在完成上述基本實(shí)驗(yàn)課題的基礎(chǔ)上，還可以把學(xué)生科研項(xiàng)目制、電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽等已開(kāi)展的提高型、創(chuàng)新型活動(dòng)引入到實(shí)踐教學(xué)體系中，鼓勵(lì)有興趣且學(xué)有余力的學(xué)生進(jìn)一步參加各種培訓(xùn)與實(shí)踐創(chuàng)新活動(dòng)，從而使得本實(shí)踐教學(xué)新模式在提高全體學(xué)生整體水平的同時(shí)，大量發(fā)現(xiàn)有潛質(zhì)的學(xué)生，大力培養(yǎng)感興趣的學(xué)生，為創(chuàng)新人才培養(yǎng)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

四、結(jié)論

實(shí)踐教學(xué)是本科人才培養(yǎng)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，是培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力和創(chuàng)新精神的重要途徑。本文提出以學(xué)生自制儀器設(shè)備為導(dǎo)向，構(gòu)建實(shí)踐課程的整體性與延續(xù)性，激發(fā)和培養(yǎng)學(xué)生興趣，增強(qiáng)學(xué)生產(chǎn)品開(kāi)發(fā)基本技能的教學(xué)新模式已在我院電子信息科學(xué)與技術(shù)專(zhuān)業(yè)得到實(shí)施，并已取得良好的實(shí)際效果。

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