电子设计竞赛的实践教学的创新优秀论文
电子设计竞赛的实践教学的创新优秀论文
【摘要】我校以“培养学生的技能，提升教学质量”为宗旨，积极构建并实践了常规教学和学科竞赛相结合的实践教学模式。实践表明，该模式促进了学生的创新能力和科研能力的提高，并极大地促进了教学改革的进展。分析应用电子类各专业课和实践课程教学的基本情况，指出教学过程中存在的主要问题，提出基于电子设计竞赛的综合实践教学改革的思路及实施方法，使学生有很大收获，收到良好的效果。
【关键词】电子设计；学科竞赛；综合实践；教学改革
全国职业院校技能大赛是由国家教育部发起，联合国务院有关部门、行业和地方共同举办的一项全国性职业教育学生竞赛活动。经过多年的发展，现已在全国多地设立赛区，2012年大赛的主办单位达到22个，共设置18个专业类别的96个竞赛项目，承办地也由天津市扩展到了10个省份，参赛选手预计超过6000人。全国职业院校技能大赛是中国职业教育学生切磋技能、展示风采的舞台，也是总览中国职业教育发展水平的一个窗口。同时它也为各高职院校面向社会培养高素质人才，向社会展示自我提供了一个有较高影响力的重要舞台，并日益成为全国各高职院校相关专业开展学生科技活动的重要组成部分。其规模和影响力不断扩大，为优秀人才的脱颖而出创造了更多机会，进一步推动了高职院校相关课程的教学改革。
我校秉承“厚德强能、求实创新”的校训，坚持“以服务为宗旨，就业为导向，走产学结合发展道路。学校将比赛看成推动学校办学理念创新，引领教育教学改革的重要手段。在去年的全国技能大赛中，我校荣获两个一等奖和一个三等奖，突破了重庆市在全国技能大赛中一等奖零的纪录。今年我校代表重庆队参赛，获得2个团体一等奖，4个团体二等奖。其中计算机学院代表队在“信息安全管理与评估”赛项中获团体一等奖，并且是该赛项的全国第一名。另外，计算机学院与应用电子学院组成的代表一队也在“电子产品检测与维修”赛项上获得团体一等奖。
随着各种学科竞赛的不断举办和开展，我校专门为各相关专业的学生开设了相关培训课程，主要从知识和能力的角度综合电子设计相关理论及实践环节，提高学生电子设计的理论及应用水平。培训课吸引了广大学生踊跃参加课外科技活动，为提高学习兴趣及优秀人才的脱颖而出创造了条件。通过几轮培训课程的实施，我校师生在技能大赛上取得了傲人的成绩，同事我们也深刻感受到：培训已经不再是单纯的为竞赛而为，它的过程效应已经辐射到电子信息类专业实践教学的改革中。
基于培训积累的实践经验，本文对应用电子类专业课程教学计划中制定的相关专业和基础课程教学实施情况进行探讨，分析其中实践教学开展存在的问题，提出作为辅助手段的基于电子设计竞赛的综合实践教学。让学生在相当长的连续时间内，在有相当规模及难度的项目任务驱动下体验完整的电子系统设计及实现过程。最终通过综合实践，有效提高学生的学习能力、实践能力和创新能力，充分弥补常规课程实践教学的不足，促进相关专业及课程的建设。
一、专业、基础课程实践教学体系现状分析
应用电子类相关专业教学计划中常规的基础及专业课程主要有以下几门：电路分析、模拟电路、数字电路、电子测量技术、传感器技术、微机接口技术、单片机原理与应用、可编程器件、FPGA、智能电子产品设计等。以上课程使学生对电子系统有了基本理解，也可以进行初步应用，为更高层面的实际应用系统设计作了必要铺垫。下面对我校与此类课程相关的实践教学现状作一个客观分析。
教学计划中基础和专业类课程实践教学的开展对相关专业课程体系的实施起重要作用。教学实施有两种形式，基本情况是：
1.常规课程实践教学
课程从大一到大三。以传感器技术课程为例，通常实践课的要求是：在理论教学指导下，在实验环境中培养学生的动手能力、理解能力、想象与创造能力。在教学计划中，该课程的理论与实践课的学时分配基本为2：1，其中1/3个学时的实践教学主要是一些验证性实验及个别简单的设计性实验，以加强学生对理论课知识点的理解与掌握。在此基础上还需完成一个小型的综合性实验，让学生初步体验电子及检测系统设计的乐趣。
2.专业实习与毕业设计
专业实习与毕业设计安排在大三完成。以我院应用电子专业为例，按照人才培养方案的要求，专业实习的主要内容是：了解实习单位对学生的要求，了解电子类相关专业岗位群对学生能力的要求，应用电子在各相关领域中的应用情况；学习工业生产线安装、调试与维护的相关技术；学习现场工程技术人员的工作内容和工作方法，观察安装调试过程，模仿工程技术人员，进行技术分析、故障原因查找以及提出解决、改进办法；学习相关电子产品售后服务知识，了解应用电子技术的发展，掌握各种操作技能，学习电子类产品的先进知识，提高和培养自学能力。以上实习内容涉及到许多相关的专业课程和相关的知识，是一种最实在的综合实践教学辅助形式。
毕业设计属于一门专业必修课，是完成教学计划、实现培养目标的重要环节，是与专业实习同等重要的培养学生综合素质与工程实践能力的有效方式。该课程培养学生综合应用三年所学知识，同时完成毕业设计需要自学新知识来完成一项综合型设计型项目的开发与研究工作。该课程要求学生选择一项具有现实应用背景、综合多门所学课程知识的综合性项目进行独立研究与设计，研究设计过程应涉及文献检索与翻译、数据与信息的采集与处理、软件或硬件设计、理论分析、综合与归纳过程等工程实践环节，鼓励研究设计过程中的创新。应用电子类专业每年的毕业设计选题都有不少偏重应用型系统的设计，是学生大学三年中最后一次也是最为重要的一次综合实践机会。
二、专业、基础课程实践教学体系存在的问题
根据以往的教学经验，基础及专业课程实践教学实施过程普遍存在以下3个主要问题：
1.前面提到的兼顾专业学习必备的常规的基础课程实验较为系统，有利于学生打好基础，为以后的知识拓展作好准备。但这样的实验安排，使得涉及整门课程重要知识点的基础性验证实验占了实验教学的大部分时间。综合性实验需要基础实验的支撑，一般的实验时间接近期末，由于时间紧张，往往规模受限，实验效果不理想。各门课程实验开设内容各自独立，有限的实验时间只能满足本课程的主要教学内容，即便到了大三，综合多门专业课程的有较好应用价值的实验基本无法开展。
2.开设在高年级的专业实习，是一类使学生有较大收获的专业综合实践培训，对学生专业技能的培养非常重要。但是，由于接收专业实习单位工作性质的差异，真正能涉及相关专业系统设计内容的机会有限。在毕业设计这个环节中，如果能按质按量完成教师给出的选题，学生会得到较大锻炼。而实际情况是：学生花大量时间寻求就业机会，或者在实习单位做其他与本专业跨度较大的工作，毕业设计的初衷难以实现。
遵循教学计划的执行顺序，前面所列的课程基本是从大一延续到大三，这样的安排主要考虑专业知识的循序渐进及构架的系统性。由于课时数及关联知识的限制，学生无法在单门课程的日常教学中完成较大规模及较高层次的综合应用系统设计，设计成果难以从规模、难度、精度、适用性、可靠性及安全性等多方面达到一个应用系统的要求。最终的结果是：由于缺乏有一定规模的应用系统设计的早期引导，学生的学习目的模糊，学习兴趣缺失，学习能力的培养也受到限制。所以，必须探寻一种辅助的实践模式，弥补常规教学的不足：为学生提供时间，提供机会，这就是解决问题的关键。
三、实践教学体系改革方案
教学计划是按人才培养规格来定位知识体系结构和专业技能组成的，而专业技能的培养实施对知识体系结构的搭建起着重要作用。针对以上提出的基础及专业课程实践体系存在的问题，我们在保留传统实践教学体系的基础上，从低年级引入辅助常规教学的综合实践内容。
1.基本专业技能培养
在常规教学计划中，基本专业技能培养主要从以下两个方面体现：
一是贯穿三年的与相关课程理论教学配合开设的实验课程教学。在上面的讨论中我们提到，教学计划中这类课程的教学安排基本都是完整的一个学期，每周几个学时的理论及实践教学。这样的教学模式对学生较为系统的、循序渐进的学习是科学的，但学生在这样的教学模式中难以完成有相当规模的综合训练任务。所以我们可以考虑有些验证型的实验，我们可以利用多媒体教学以演示实验的方式进行。多媒体教学的课堂信息量大、节约教学时间、生动直观、可实现虚拟实验，因此在教学中被广泛使用。采用多媒体教学，可以将一些元件或模拟电路进行直观的演示，电路的搭建也可以通过演示来完成，使学生对所学习的内容有个直观的认识，既提高学生们的学习兴趣，又节约了基础性验证实验所需要的时间。
二是开设在大三的专业实训和顶岗实习。这是一类使学生有较大收获的专业综合实践培训，对学生专业技能的培养非常重要。但由于知识贮备和就业的要求，主要开设在高年级，分布不是十分合理。可以在大二时候先进入社会认知实习，让学生对以后的就业环境有个初步的认识，这样既可以明确以后专业学习的方向，同时也为大三即将进行的顶岗实习打好基础。
2.综合性实践的引入
鉴于基本专业技能培养形式存在不足，我们需要在教学计划中补充课程设置，并在教学实践中不断优化。主要的做法是：从大二开始，在教学计划中加入具有选修性质的综合实践环节——电子设计竞赛培训，为有兴趣、有能力的学生提供更多的机会，使其进入主动学习的状态。具体实施时，最好将这样的课程安排在假期，以保证有充足的实践时间，进而获得满意的实践效果。
四、实践教学改革方案的实施
教学计划是为培养学生制定的，要达到培养方案中的培养目标，需要学生的积极配合，因此教学计划应该有较好的操作性。通过多次电子设计竞赛培训实施，我们不断总结经验，摸索出了一套行之有效的实践教学方法，为作为辅助手段的专业课程综合实践开展打下了良好的基础。以下对实施过程作具体说明。
1.实训方法
电子设计竞赛试题的特点是：实践性强、综合性强、技术水平发挥余地大。所涉及的专业课程有：电路基础、数电、模电、单片机、电子测量、传感器技术等；实践性教学环节有：电子线路实验课、单片机原理实验课、课程设计、生产实习、实训等；可选用的器件有晶体管、集成电路、大规模集成电路、可编程逻辑器件等；设计手段可采用传统，也可以采用现代电子设计工具，如EDA辅助设计和PLC可编程逻辑控制器等。电子设计竞赛反映了电子技术的先进水平，注重培养学生的工程实践能力和创新设计能力。难度系数与平时相比大得多。因此，在实训教学过程中，我们采取了循序渐进的教学模式，将实训过程分两个层次进行，内容如下：
（1）模拟电子设计竞赛出题形式，拟定一个容易入手的题目，作为共同的实训内容。教师给出一个具体的设计范例，从方案选择、系统设计、系统制作、系统测试以及最终设计报告书写等各个环节作详细指导，让学生得到一个全程训练。在模仿的基础上，学生可以在多个环节自由发挥。由于是同样的题目及要求，学生可以在完成过程中展开讨论，相互学习。这一方法的实施取得了较好效果，使那些平时动手能力偏弱的学生在训练过程中得到提高，增加自信心，从而增强了整个团队合作作战的信心，提高了学习兴趣。
（2）有了第一个层次的模仿项目实施经验，第二个层次的实训便要锻炼学生独立工作的能力了。具体实施时，让学生分组选题，每组的题目及难度系数都不一样。学生在项目的各个实施环节中独立工作，充分发挥聪明与智慧，锻炼耐力，提高能力，最终完成项目工作。这一阶段的学习使学生有了真正的工作体验，在面对自己独立完成的作品时，真正体会到了“成就感”。
2.过程管理
在实训的具体实施中，过程管理非常重要，主要涉及的问题是教师的指导、学生团队成员的分工与协作、实验室管理等3个方面的问题。
（1）鉴于我校学生的实际情况，虽说实验的主体是学生，但如果没有教师的具体引导，面对实际项目，学生将无所适从。为此，我们按参赛要求，将学生分组，针对具体训练题目安排指导教师，实行导师负责制，为学生步入实训创造良好的条件。近年来，全国大赛题目难度逐年加大，对我校培训教师队伍的水平也提出了挑战，对师资队伍专业素质的整体提升也起到了一个良好的推动作用。
（2）依据参赛要求，项目实施需按小组进行。那么小组的成员搭配就要合理，按主攻的选题方向，进行不同的分配。项目中电路设计比重大的小组一般配备2名电子专业的学生，1名计算机专业的学生；而程序设计比重大的小组则配备2名计算机专业的学生，1名电子专业的学生，这样才能保证取长补短，充分发挥各自专业的优势。项目实施过程中，除了每一个学生自身能力的发挥之外，小组成员间的组织与沟通、协作与互动，是培训过程中另一个不可忽视的重要环节。因此，我们在分配成员时，除老师统筹安排外，还应尽量尊重学生的意愿。
（3）实验室是实训的主要场所，而有效的实验室管理对实训的实施起着至关重要的作用。在开展实训的过程中，我院实训中心的教师应该具备指导教师及管理人员的双重身份，这样才有利于实训的正常实施。在实验室管理方面，因该实施完全的开放实验室制度，除了专职的实验管理教师外，还应吸收部分优秀学生参与管理，使学生得到了更多层面的锻炼。
通过连续几届学生的电子设计竞赛综合实训，我们得到了很大收获。学生对从未体验过的实训过程表现出极大的热情，通过运用所学知识，付出艰辛劳动，取得了让自己为之自豪的成绩，获得了难能可贵的自信！
五、结语
电子设计竞赛对电子专业的大学生来讲，是一个提高自己实践水平、培养创新能力的平台，参赛不仅仅可以获奖，有利于毕业后的就业问题；更重要的是通过参赛可以提高自身能力和各项素质，为今后的发展打下坚实的基础。
基于学科竞赛的实践教学模式体现了以学生为主体、促进学生素质的综合发展、教学相长的教育理念，全面提高了学生的动手能力和实践能力，提升了教学质量，提高了学生的就业率，具有较高的推广价值。
参考文献
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课题项目：本文系中国电子教育学会2011年教学研究课题“基于学科竞赛的电子信息工程专业课程体系改革和实践教学模式研究”（课题编号：Cese2011—21）的成果之一。
作者简介：彭华（1979—），女，陕西汉中人，重庆电子工程职业学院应用电子学院讲师，主要研究方向：应用电子技术。
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