基于電子設(shè)計競賽的實踐教學(xué)改革

重慶電子工程職業(yè)學(xué)院 彭 華

基于電子設(shè)計競賽的實踐教學(xué)改革

重慶電子工程職業(yè)學(xué)院 彭 華

我校以“培養(yǎng)學(xué)生的技能，提升教學(xué)質(zhì)量”為宗旨，積極構(gòu)建并實踐了常規(guī)教學(xué)和學(xué)科競賽相結(jié)合的實踐教學(xué)模式。實踐表明，該模式促進了學(xué)生的創(chuàng)新能力和科研能力的提高，并極大地促進了教學(xué)改革的進展。分析應(yīng)用電子類各專業(yè)課和實踐課程教學(xué)的基本情況，指出教學(xué)過程中存在的主要問題，提出基于電子設(shè)計競賽的綜合實踐教學(xué)改革的思路及實施方法，使學(xué)生有很大收獲，收到良好的效果。

電子設(shè)計；學(xué)科競賽；綜合實踐；教學(xué)改革

全國職業(yè)院校技能大賽是由國家教育部發(fā)起，聯(lián)合國務(wù)院有關(guān)部門、行業(yè)和地方共同舉辦的一項全國性職業(yè)教育學(xué)生競賽活動。經(jīng)過多年的發(fā)展，現(xiàn)已在全國多地設(shè)立賽區(qū)，2012年大賽的主辦單位達到22個，共設(shè)置18個專業(yè)類別的96個競賽項目，承辦地也由天津市擴展到了10個省份，參賽選手預(yù)計超過6000人。全國職業(yè)院校技能大賽是中國職業(yè)教育學(xué)生切磋技能、展示風(fēng)采的舞臺，也是總覽中國職業(yè)教育發(fā)展水平的一個窗口。同時它也為各高職院校面向社會培養(yǎng)高素質(zhì)人才，向社會展示自我提供了一個有較高影響力的重要舞臺，并日益成為全國各高職院校相關(guān)專業(yè)開展學(xué)生科技活動的重要組成部分。其規(guī)模和影響力不斷擴大，為優(yōu)秀人才的脫穎而出創(chuàng)造了更多機會，進一步推動了高職院校相關(guān)課程的教學(xué)改革。

我校秉承“厚德強能、求實創(chuàng)新”的校訓(xùn)，堅持“以服務(wù)為宗旨，就業(yè)為導(dǎo)向，走產(chǎn)學(xué)結(jié)合發(fā)展道路。學(xué)校將比賽看成推動學(xué)校辦學(xué)理念創(chuàng)新，引領(lǐng)教育教學(xué)改革的重要手段。在去年的全國技能大賽中，我校榮獲兩個一等獎和一個三等獎，突破了重慶市在全國技能大賽中一等獎零的紀(jì)錄。今年我校代表重慶隊參賽，獲得2個團體一等獎，4個團體二等獎。其中計算機學(xué)院代表隊在“信息安全管理與評估”賽項中獲團體一等獎，并且是該賽項的全國第一名。另外，計算機學(xué)院與應(yīng)用電子學(xué)院組成的代表一隊也在“電子產(chǎn)品檢測與維修”賽項上獲得團體一等獎。

隨著各種學(xué)科競賽的不斷舉辦和開展，我校專門為各相關(guān)專業(yè)的學(xué)生開設(shè)了相關(guān)培訓(xùn)課程，主要從知識和能力的角度綜合電子設(shè)計相關(guān)理論及實踐環(huán)節(jié)，提高學(xué)生電子設(shè)計的理論及應(yīng)用水平。培訓(xùn)課吸引了廣大學(xué)生踴躍參加課外科技活動，為提高學(xué)習(xí)興趣及優(yōu)秀人才的脫穎而出創(chuàng)造了條件。通過幾輪培訓(xùn)課程的實施，我校師生在技能大賽上取得了傲人的成績，同事我們也深刻感受到：培訓(xùn)已經(jīng)不再是單純的為競賽而為，它的過程效應(yīng)已經(jīng)輻射到電子信息類專業(yè)實踐教學(xué)的改革中。

基于培訓(xùn)積累的實踐經(jīng)驗，本文對應(yīng)用電子類專業(yè)課程教學(xué)計劃中制定的相關(guān)專業(yè)和基礎(chǔ)課程教學(xué)實施情況進行探討，分析其中實踐教學(xué)開展存在的問題，提出作為輔助手段的基于電子設(shè)計競賽的綜合實踐教學(xué)。讓學(xué)生在相當(dāng)長的連續(xù)時間內(nèi)，在有相當(dāng)規(guī)模及難度的項目任務(wù)驅(qū)動下體驗完整的電子系統(tǒng)設(shè)計及實現(xiàn)過程。最終通過綜合實踐，有效提高學(xué)生的學(xué)習(xí)能力、實踐能力和創(chuàng)新能力，充分彌補常規(guī)課程實踐教學(xué)的不足，促進相關(guān)專業(yè)及課程的建設(shè)[1]。

一、專業(yè)、基礎(chǔ)課程實踐教學(xué)體系現(xiàn)狀分析

應(yīng)用電子類相關(guān)專業(yè)教學(xué)計劃中常規(guī)的基礎(chǔ)及專業(yè)課程主要有以下幾門：電路分析、模擬電路、數(shù)字電路、電子測量技術(shù)、傳感器技術(shù)、微機接口技術(shù)、單片機原理與應(yīng)用、可編程器件、FPGA、智能電子產(chǎn)品設(shè)計等。以上課程使學(xué)生對電子系統(tǒng)有了基本理解，也可以進行初步應(yīng)用，為更高層面的實際應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計作了必要鋪墊。下面對我校與此類課程相關(guān)的實踐教學(xué)現(xiàn)狀作一個客觀分析。

教學(xué)計劃中基礎(chǔ)和專業(yè)類課程實踐教學(xué)的開展對相關(guān)專業(yè)課程體系的實施起重要作用。教學(xué)實施有兩種形式，基本情況是：

1.常規(guī)課程實踐教學(xué)

課程從大一到大三。以傳感器技術(shù)課程為例，通常實踐課的要求是：在理論教學(xué)指導(dǎo)下，在實驗環(huán)境中培養(yǎng)學(xué)生的動手能力、理解能力、想象與創(chuàng)造能力。在教學(xué)計劃中，該課程的理論與實踐課的學(xué)時分配基本為2：1，其中1/3個學(xué)時的實踐教學(xué)主要是一些驗證性實驗及個別簡單的設(shè)計性實驗，以加強學(xué)生對理論課知識點的理解與掌握[2]。在此基礎(chǔ)上還需完成一個小型的綜合性實驗，讓學(xué)生初步體驗電子及檢測系統(tǒng)設(shè)計的樂趣。

2.專業(yè)實習(xí)與畢業(yè)設(shè)計

專業(yè)實習(xí)與畢業(yè)設(shè)計安排在大三完成。以我院應(yīng)用電子專業(yè)為例，按照人才培養(yǎng)方案的要求，專業(yè)實習(xí)的主要內(nèi)容是：了解實習(xí)單位對學(xué)生的要求，了解電子類相關(guān)專業(yè)崗位群對學(xué)生能力的要求，應(yīng)用電子在各相關(guān)領(lǐng)域中的應(yīng)用情況；學(xué)習(xí)工業(yè)生產(chǎn)線安裝、調(diào)試與維護的相關(guān)技術(shù)；學(xué)習(xí)現(xiàn)場工程技術(shù)人員的工作內(nèi)容和工作方法，觀察安裝調(diào)試過程，模仿工程技術(shù)人員，進行技術(shù)分析、故障原因查找以及提出解決、改進辦法；學(xué)習(xí)相關(guān)電子產(chǎn)品售后服務(wù)知識，了解應(yīng)用電子技術(shù)的發(fā)展，掌握各種操作技能，學(xué)習(xí)電子類產(chǎn)品的先進知識，提高和培養(yǎng)自學(xué)能力。以上實習(xí)內(nèi)容涉及到許多相關(guān)的專業(yè)課程和相關(guān)的知識，是一種最實在的綜合實踐教學(xué)輔助形式。

畢業(yè)設(shè)計屬于一門專業(yè)必修課，是完成教學(xué)計劃、實現(xiàn)培養(yǎng)目標(biāo)的重要環(huán)節(jié)，是與專業(yè)實習(xí)同等重要的培養(yǎng)學(xué)生綜合素質(zhì)與工程實踐能力的有效方式。該課程培養(yǎng)學(xué)生綜合應(yīng)用三年所學(xué)知識，同時完成畢業(yè)設(shè)計需要自學(xué)新知識來完成一項綜合型設(shè)計型項目的開發(fā)與研究工作。該課程要求學(xué)生選擇一項具有現(xiàn)實應(yīng)用背景、綜合多門所學(xué)課程知識的綜合性項目進行獨立研究與設(shè)計，研究設(shè)計過程應(yīng)涉及文獻檢索與翻譯、數(shù)據(jù)與信息的采集與處理、軟件或硬件設(shè)計、理論分析、綜合與歸納過程等工程實踐環(huán)節(jié)，鼓勵研究設(shè)計過程中的創(chuàng)新[3]。應(yīng)用電子類專業(yè)每年的畢業(yè)設(shè)計選題都有不少偏重應(yīng)用型系統(tǒng)的設(shè)計，是學(xué)生大學(xué)三年中最后一次也是最為重要的一次綜合實踐機會。

二、專業(yè)、基礎(chǔ)課程實踐教學(xué)體系存在的問題

根據(jù)以往的教學(xué)經(jīng)驗，基礎(chǔ)及專業(yè)課程實踐教學(xué)實施過程普遍存在以下3個主要問題：

1.前面提到的兼顧專業(yè)學(xué)習(xí)必備的常規(guī)的基礎(chǔ)課程實驗較為系統(tǒng)，有利于學(xué)生打好基礎(chǔ)，為以后的知識拓展作好準(zhǔn)備。但這樣的實驗安排，使得涉及整門課程重要知識點的基礎(chǔ)性驗證實驗占了實驗教學(xué)的大部分時間。綜合性實驗需要基礎(chǔ)實驗的支撐，一般的實驗時間接近期末，由于時間緊張，往往規(guī)模受限，實驗效果不理想。各門課程實驗開設(shè)內(nèi)容各自獨立，有限的實驗時間只能滿足本課程的主要教學(xué)內(nèi)容，即便到了大三，綜合多門專業(yè)課程的有較好應(yīng)用價值的實驗基本無法開展。

2.開設(shè)在高年級的專業(yè)實習(xí)，是一類使學(xué)生有較大收獲的專業(yè)綜合實踐培訓(xùn)，對學(xué)生專業(yè)技能的培養(yǎng)非常重要。但是，由于接收專業(yè)實習(xí)單位工作性質(zhì)的差異，真正能涉及相關(guān)專業(yè)系統(tǒng)設(shè)計內(nèi)容的機會有限。在畢業(yè)設(shè)計這個環(huán)節(jié)中，如果能按質(zhì)按量完成教師給出的選題，學(xué)生會得到較大鍛煉。而實際情況是：學(xué)生花大量時間尋求就業(yè)機會，或者在實習(xí)單位做其他與本專業(yè)跨度較大的工作，畢業(yè)設(shè)計的初衷難以實現(xiàn)。

遵循教學(xué)計劃的執(zhí)行順序，前面所列的課程基本是從大一延續(xù)到大三，這樣的安排主要考慮專業(yè)知識的循序漸進及構(gòu)架的系統(tǒng)性。由于課時數(shù)及關(guān)聯(lián)知識的限制，學(xué)生無法在單門課程的日常教學(xué)中完成較大規(guī)模及較高層次的綜合應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計，設(shè)計成果難以從規(guī)模、難度、精度、適用性、可靠性及安全性等多方面達到一個應(yīng)用系統(tǒng)的要求。最終的結(jié)果是：由于缺乏有一定規(guī)模的應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計的早期引導(dǎo)，學(xué)生的學(xué)習(xí)目的模糊，學(xué)習(xí)興趣缺失，學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng)也受到限制。所以，必須探尋一種輔助的實踐模式，彌補常規(guī)教學(xué)的不足：為學(xué)生提供時間，提供機會，這就是解決問題的關(guān)鍵。

三、實踐教學(xué)體系改革方案

教學(xué)計劃是按人才培養(yǎng)規(guī)格來定位知識體系結(jié)構(gòu)和專業(yè)技能組成的，而專業(yè)技能的培養(yǎng)實施對知識體系結(jié)構(gòu)的搭建起著重要作用。針對以上提出的基礎(chǔ)及專業(yè)課程實踐體系存在的問題，我們在保留傳統(tǒng)實踐教學(xué)體系的基礎(chǔ)上，從低年級引入輔助常規(guī)教學(xué)的綜合實踐內(nèi)容。

1.基本專業(yè)技能培養(yǎng)

在常規(guī)教學(xué)計劃中，基本專業(yè)技能培養(yǎng)主要從以下兩個方面體現(xiàn)：

一是貫穿三年的與相關(guān)課程理論教學(xué)配合開設(shè)的實驗課程教學(xué)。在上面的討論中我們提到，教學(xué)計劃中這類課程的教學(xué)安排基本都是完整的一個學(xué)期，每周幾個學(xué)時的理論及實踐教學(xué)。這樣的教學(xué)模式對學(xué)生較為系統(tǒng)的、循序漸進的學(xué)習(xí)是科學(xué)的，但學(xué)生在這樣的教學(xué)模式中難以完成有相當(dāng)規(guī)模的綜合訓(xùn)練任務(wù)[4]。所以我們可以考慮有些驗證型的實驗，我們可以利用多媒體教學(xué)以演示實驗的方式進行。多媒體教學(xué)的課堂信息量大、節(jié)約教學(xué)時間、生動直觀、可實現(xiàn)虛擬實驗，因此在教學(xué)中被廣泛使用。采用多媒體教學(xué)，可以將一些元件或模擬電路進行直觀的演示，電路的搭建也可以通過演示來完成，使學(xué)生對所學(xué)習(xí)的內(nèi)容有個直觀的認(rèn)識，既提高學(xué)生們的學(xué)習(xí)興趣，又節(jié)約了基礎(chǔ)性驗證實驗所需要的時間。

二是開設(shè)在大三的專業(yè)實訓(xùn)和頂崗實習(xí)。這是一類使學(xué)生有較大收獲的專業(yè)綜合實踐培訓(xùn)，對學(xué)生專業(yè)技能的培養(yǎng)非常重要。但由于知識貯備和就業(yè)的要求，主要開設(shè)在高年級，分布不是十分合理?？梢栽诖蠖r候先進入社會認(rèn)知實習(xí)，讓學(xué)生對以后的就業(yè)環(huán)境有個初步的認(rèn)識，這樣既可以明確以后專業(yè)學(xué)習(xí)的方向，同時也為大三即將進行的頂崗實習(xí)打好基礎(chǔ)。

2.綜合性實踐的引入

鑒于基本專業(yè)技能培養(yǎng)形式存在不足，我們需要在教學(xué)計劃中補充課程設(shè)置，并在教學(xué)實踐中不斷優(yōu)化。主要的做法是：從大二開始，在教學(xué)計劃中加入具有選修性質(zhì)的綜合實踐環(huán)節(jié)——電子設(shè)計競賽培訓(xùn)，為有興趣、有能力的學(xué)生提供更多的機會，使其進入主動學(xué)習(xí)的狀態(tài)。具體實施時，最好將這樣的課程安排在假期，以保證有充足的實踐時間，進而獲得滿意的實踐效果。

四、實踐教學(xué)改革方案的實施

教學(xué)計劃是為培養(yǎng)學(xué)生制定的，要達到培養(yǎng)方案中的培養(yǎng)目標(biāo)，需要學(xué)生的積極配合，因此教學(xué)計劃應(yīng)該有較好的操作性。通過多次電子設(shè)計競賽培訓(xùn)實施，我們不斷總結(jié)經(jīng)驗，摸索出了一套行之有效的實踐教學(xué)方法，為作為輔助手段的專業(yè)課程綜合實踐開展打下了良好的基礎(chǔ)。以下對實施過程作具體說明。

1.實訓(xùn)方法

電子設(shè)計競賽試題的特點是：實踐性強、綜合性強、技術(shù)水平發(fā)揮余地大。所涉及的專業(yè)課程有：電路基礎(chǔ)、數(shù)電、模電、單片機、電子測量、傳感器技術(shù)等；實踐性教學(xué)環(huán)節(jié)有：電子線路實驗課、單片機原理實驗課、課程設(shè)計、生產(chǎn)實習(xí)、實訓(xùn)等；可選用的器件有晶體管、集成電路、大規(guī)模集成電路、可編程邏輯器件等；設(shè)計手段可采用傳統(tǒng)，也可以采用現(xiàn)代電子設(shè)計工具，如EDA輔助設(shè)計和PLC可編程邏輯控制器等。電子設(shè)計競賽反映了電子技術(shù)的先進水平，注重培養(yǎng)學(xué)生的工程實踐能力和創(chuàng)新設(shè)計能力。難度系數(shù)與平時相比大得多。因此，在實訓(xùn)教學(xué)過程中，我們采取了循序漸進的教學(xué)模式，將實訓(xùn)過程分兩個層次進行，內(nèi)容如下：

(1)模擬電子設(shè)計競賽出題形式，擬定一個容易入手的題目，作為共同的實訓(xùn)內(nèi)容。教師給出一個具體的設(shè)計范例，從方案選擇、系統(tǒng)設(shè)計、系統(tǒng)制作、系統(tǒng)測試以及最終設(shè)計報告書寫等各個環(huán)節(jié)作詳細(xì)指導(dǎo)，讓學(xué)生得到一個全程訓(xùn)練。在模仿的基礎(chǔ)上，學(xué)生可以在多個環(huán)節(jié)自由發(fā)揮。由于是同樣的題目及要求，學(xué)生可以在完成過程中展開討論，相互學(xué)習(xí)。這一方法的實施取得了較好效果，使那些平時動手能力偏弱的學(xué)生在訓(xùn)練過程中得到提高，增加自信心，從而增強了整個團隊合作作戰(zhàn)的信心，提高了學(xué)習(xí)興趣。

(2)有了第一個層次的模仿項目實施經(jīng)驗，第二個層次的實訓(xùn)便要鍛煉學(xué)生獨立工作的能力了。具體實施時，讓學(xué)生分組選題，每組的題目及難度系數(shù)都不一樣。學(xué)生在項目的各個實施環(huán)節(jié)中獨立工作，充分發(fā)揮聰明與智慧，鍛煉耐力，提高能力，最終完成項目工作。這一階段的學(xué)習(xí)使學(xué)生有了真正的工作體驗，在面對自己獨立完成的作品時，真正體會到了“成就感”。

2.過程管理

在實訓(xùn)的具體實施中，過程管理非常重要，主要涉及的問題是教師的指導(dǎo)、學(xué)生團隊成員的分工與協(xié)作、實驗室管理等3個方面的問題。

(1)鑒于我校學(xué)生的實際情況，雖說實驗的主體是學(xué)生，但如果沒有教師的具體引導(dǎo)，面對實際項目，學(xué)生將無所適從。為此，我們按參賽要求，將學(xué)生分組，針對具體訓(xùn)練題目安排指導(dǎo)教師，實行導(dǎo)師負(fù)責(zé)制，為學(xué)生步入實訓(xùn)創(chuàng)造良好的條件。近年來，全國大賽題目難度逐年加大，對我校培訓(xùn)教師隊伍的水平也提出了挑戰(zhàn)，對師資隊伍專業(yè)素質(zhì)的整體提升也起到了一個良好的推動作用。

(2)依據(jù)參賽要求，項目實施需按小組進行。那么小組的成員搭配就要合理，按主攻的選題方向，進行不同的分配。項目中電路設(shè)計比重大的小組一般配備2名電子專業(yè)的學(xué)生，1名計算機專業(yè)的學(xué)生；而程序設(shè)計比重大的小組則配備2名計算機專業(yè)的學(xué)生，1名電子專業(yè)的學(xué)生，這樣才能保證取長補短，充分發(fā)揮各自專業(yè)的優(yōu)勢。項目實施過程中，除了每一個學(xué)生自身能力的發(fā)揮之外，小組成員間的組織與溝通、協(xié)作與互動，是培訓(xùn)過程中另一個不可忽視的重要環(huán)節(jié)。因此，我們在分配成員時，除老師統(tǒng)籌安排外，還應(yīng)盡量尊重學(xué)生的意愿。

(3)實驗室是實訓(xùn)的主要場所，而有效的實驗室管理對實訓(xùn)的實施起著至關(guān)重要的作用。在開展實訓(xùn)的過程中，我院實訓(xùn)中心的教師應(yīng)該具備指導(dǎo)教師及管理人員的雙重身份，這樣才有利于實訓(xùn)的正常實施。在實驗室管理方面，因該實施完全的開放實驗室制度，除了專職的實驗管理教師外，還應(yīng)吸收部分優(yōu)秀學(xué)生參與管理，使學(xué)生得到了更多層面的鍛煉。

通過連續(xù)幾屆學(xué)生的電子設(shè)計競賽綜合實訓(xùn)，我們得到了很大收獲。學(xué)生對從未體驗過的實訓(xùn)過程表現(xiàn)出極大的熱情，通過運用所學(xué)知識，付出艱辛勞動，取得了讓自己為之自豪的成績，獲得了難能可貴的自信！

五、結(jié)語

電子設(shè)計競賽對電子專業(yè)的大學(xué)生來講，是一個提高自己實踐水平、培養(yǎng)創(chuàng)新能力的平臺，參賽不僅僅可以獲獎，有利于畢業(yè)后的就業(yè)問題；更重要的是通過參賽可以提高自身能力和各項素質(zhì)，為今后的發(fā)展打下堅實的基礎(chǔ)。

基于學(xué)科競賽的實踐教學(xué)模式體現(xiàn)了以學(xué)生為主體、促進學(xué)生素質(zhì)的綜合發(fā)展、教學(xué)相長的教育理念，全面提高了學(xué)生的動手能力和實踐能力，提升了教學(xué)質(zhì)量，提高了學(xué)生的就業(yè)率，具有較高的推廣價值。

[1]劉韻,余魅.開展電子設(shè)計競賽 培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力[J].實驗科學(xué)與技術(shù),2007(4):121-122.

[2]李澤光,張玉霞,李曉梅,等.電子設(shè)計競賽與創(chuàng)新人才培養(yǎng)體系建設(shè)[J].大連大學(xué)學(xué)報,2005(6):29-31.

[3]趙又新,夏建全,等.電子設(shè)計競賽與高職專學(xué)生電子技術(shù)應(yīng)用能力培養(yǎng).http://www.lzptc.edu.cn/zhqq/no4/zhaoyouxin/y.doc.

[4]石玉梅.淺談電子線路教學(xué)中創(chuàng)新能力的培養(yǎng)[J].科技文匯.2007,3(120):27-30.

[5]姜春華,劉長宏.試論教學(xué)改革與電子設(shè)計競賽的多元雙向互動[J].http://jxcgsb.lnnu.edu.cn/02/fblw/gkfb/26.doc,39-41.

[6]敖思軍,代云韜.推進創(chuàng)新教育必須進行教學(xué)模式的創(chuàng)新[J].遼寧行政學(xué)院學(xué)報,2005,(4):196-197.

課題項目：本文系中國電子教育學(xué)會2011年教學(xué)研究課題“基于學(xué)科競賽的電子信息工程專業(yè)課程體系改革和實踐教學(xué)模式研究”（課題編號：Cese2011-21）的成果之一。

彭華（1979—），女，陜西漢中人，重慶電子工程職業(yè)學(xué)院應(yīng)用電子學(xué)院講師，主要研究方向：應(yīng)用電子技術(shù)。