電子信息專業(yè)實踐教學體系建設的研究*

張玉紅 劉航

(吉林建筑大學電氣與電子信工程學院，長春130118)

素質(zhì)教育是中國教育界基于對教育的新認識而提出的概念，推進素質(zhì)教育已成為我國教育界的共識.隨著我國高等教育事業(yè)的發(fā)展，高等學校在素質(zhì)教育方面具有重要責任，即教學.教學要具有前瞻性和高水準，更重要的是，培養(yǎng)的人才要具備成為國家和社會棟梁的能力和意識.

隨之而來的問題就是，究竟什么樣的畢業(yè)生具備成為國家和社會棟梁的能力和意識.要具備成為國家和社會棟梁的能力和意識，有三點是必不可缺的:①堅實的基礎;②廣博的知識;③也是最重要的，即勇于探索意識;即教學要培養(yǎng)學生提出問題和解決問題的習慣，培養(yǎng)學生的科學精神.現(xiàn)代科學技術發(fā)展日新月異，這對教學提出了新的挑戰(zhàn).電子信息是借助電子和光電子技術去獲取、傳遞、處理、存儲和使用信息的理論和技術，包含電子科學與技術和計算機科學與技術兩個主干學科.電子信息專業(yè)具有很強的實踐性，從實踐中學習會有更好的效果，應大力加強電子信息專業(yè)的實踐教學.因此，開展電子信息專業(yè)實踐教學體系建設的研究具有重要意義［1］.

1 實踐教學的目的和指導思想

從宏觀的角度看，實踐教學有著更為重要的意義.當代的高等教育，按其性質(zhì)可分為科學教育和技術教育兩大類，作為技術教育的工程類大學，培養(yǎng)的學生不僅要具有良好的科學素養(yǎng)，還需要具有良好的工程素養(yǎng).工程素養(yǎng)主要包括良好的理科素養(yǎng)和人文素養(yǎng)、扎實的技術科學基礎和工程技術知識、良好的工程訓練和全面解決實際問題的能力等，這就使得理論教學、實踐教學、科學研究在工程類高等院校中具有同等重要性.實踐教學絕不僅僅是理論教學的附屬品，它至少應具有與理論教學同樣的重要性.而且，實踐教學可以培養(yǎng)學生的實踐能力和創(chuàng)新精神，鮮明的創(chuàng)新意識來源于實踐.因此，實踐教學在培養(yǎng)學生創(chuàng)新性方面比理論教學具有更為重要的作用.

課程是高等學校教學的基本單元，確定課程體系，是制定教學計劃的主要內(nèi)容，是教學工作的重要環(huán)節(jié).基于實踐教學的重要性，在大學課程體系的制定過程中，一方面注重理論教學體系，另一方面還應有明確的實踐教學體系.

現(xiàn)代大學的實踐教學體系正向著綜合性、多樣化、分層次和重創(chuàng)新的方向發(fā)展.所謂綜合性，是指實踐的內(nèi)容從單一性到更加注重綜合性;所謂多樣化，是指實踐的形式多種多樣，包括各種實驗、實習、課程設計、大型作業(yè)、畢業(yè)設計、社會實踐、科研實踐、各種競賽及創(chuàng)新活動等;所謂分層次，體現(xiàn)在從低年級到高年級應循序漸進，由認識性、驗證性實踐開始，逐步增加設計性、開放性和綜合性.

電子信息專業(yè)的實踐教學體系建設的指導思想，是以高等信息工程教育的發(fā)展趨勢為導向，并轉(zhuǎn)變教育思想和教育觀念，樹立素質(zhì)教育觀、終生學習觀和大工程觀，以國際大環(huán)境為背景，加快高等工程教育的國際化、信息化進程;實踐教學的理念應是以學生為本，在傳統(tǒng)的驗證理論教學內(nèi)容、簡單實驗操作技能培養(yǎng)的基礎上，應培養(yǎng)學生綜合運用所掌握的理論知識，能通過自主學習與創(chuàng)新開展系統(tǒng)設計，培養(yǎng)實踐創(chuàng)新能力.改革實踐課程體系，從革新教學模式、教學內(nèi)容、教學方法、教學條件、教學管理、教學考核等方面，為學生的實踐和創(chuàng)新創(chuàng)造良好的外部環(huán)境［2］.

在組織形式上，建議集中相關教學資源，成立面向全校的電工電子實驗中心，選拔既有豐富的教學經(jīng)驗和較強的實踐能力，同時又有改革創(chuàng)新意識的教授作負責人，以一批教師和流動助教為骨干，并發(fā)動廣大任課教師，共同推動實踐教學改革.

在具體做法上，建議以電工電子系列實踐教學模塊和課外創(chuàng)新活動為載體;以開放和學生自主實踐為主要教學模式;以電子技術、計算機技術、EDA技術為主要工具，改善教學條件.通過基本認識、綜合設計及創(chuàng)新性設計等不同層次實驗，使學生的系統(tǒng)設計能力、創(chuàng)新能力和知識的綜合應用能力得以提高.實踐證明，這是一種有效的做法.

2 構建課內(nèi)外相結合的實踐教學體系

2.1 課內(nèi)

在課內(nèi)，電子信息實踐課程主要由“電工電子實踐課程”、“微機接口技術”、“單片機應用技術”、“信號檢測技術”、“通信技術”、“軟件工程”、“網(wǎng)絡工程”等教學模塊構成.其中，電工電子實踐課程體系中包含“常用電子儀器使用”、“電子元器件識別與性能測試”、“三相交流電與安全用電”、“電子電路的安裝與調(diào)試”、“電子電路實驗方法”、“數(shù)據(jù)處理與誤差分析”、“電子電路設計仿真與制作”、“在系統(tǒng)編程技術應用”、“電路基礎實驗”、“數(shù)字邏輯電路實驗”、“模擬電子電路實驗”、“電子系統(tǒng)綜合設計”等教學單元.電子信息實踐課程體系建設的工程中，一方面要充分考慮與理論課程的呼應銜接，并與理論課程相配合，提高理論課程的教學質(zhì)量;另一方面實現(xiàn)知識從基礎逐步提升到專業(yè)基礎，直至專業(yè);電子信息實踐課程體系的知識結構，應該由點及面到系統(tǒng)，實踐教學內(nèi)容要基于電子信息和計算機領域的新技術，做到先進、新穎、實用，理論聯(lián)系實際，反映電子信息時代對學生知識結構和能力的要求;在實驗層次上，合理匹配基礎性實驗、綜合設計型實驗及研究創(chuàng)新型實驗，通過基礎性實驗提高學生的實踐技能，通過設計性實驗和綜合性實驗提高學生的創(chuàng)新能力.

通過設立多個實驗項目，使學生有較大的選擇空間，實驗內(nèi)容應從易到難.在實驗的指導上，從詳細到簡單，先是實驗基本技能的培養(yǎng)，然后是實驗設計的指導.例如，在電子設計的實驗過程中，一般要經(jīng)過電路設計、參數(shù)設計、方案設計論證、模擬仿真、元器件選擇、電路實現(xiàn)、測試方法、數(shù)據(jù)處理、誤差分析及結果分析的過程.轉(zhuǎn)變設計思想和設計方法，將以搭試和焊接為主的實驗過渡到以系統(tǒng)設計、模擬分析和系統(tǒng)實現(xiàn)為主，強化EDA技能訓練和加強工程意識培養(yǎng)，讓學生逐步掌握自頂向下的數(shù)字系統(tǒng)設計方法，達到培養(yǎng)學生進行復雜系統(tǒng)設計與實現(xiàn)能力的要求.教學中實施因材施教，發(fā)展個性，培養(yǎng)創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力，發(fā)現(xiàn)和培養(yǎng)創(chuàng)新人才.

2.2 課外

電工電子實驗中心不僅是完成課內(nèi)實踐教學的基地，還應成為學生的創(chuàng)新實踐基地.中心要利用開放實驗室的資源，開展形式靈活多樣的創(chuàng)新性實驗，如實驗設計競賽、科技創(chuàng)新項目、學生科學訓練項目(SRPT)、電子設計大賽等系列化制度化的活動［3-4］.在各種各樣的創(chuàng)新性實驗活動過程中，大學生作為活動過程中的主體，能夠充分發(fā)揮學生的創(chuàng)造性、想象力和主觀能動性，激發(fā)其學習的熱情，學生的知識應用能力、信息獲取和選擇能力都能得到提高，學生的創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力也進一步提升.

2.3 構建課堂內(nèi)外相結合實踐教學體系的建議

IEEE TRANSACTION ON EDUCATION雜志2003年第3期上刊登了一組文章，介紹美國一些大學采用機器人TekBots(由美國Tektronix Corporation生產(chǎn))構建學生的學習平臺的做法，值得借鑒.這種機器人由廠家提供相關的組件，既可以用基本的模擬技術完成，也可以用數(shù)字技術，如CPLD完成，還可以用微處理器完成，因而基本上可以將學生所學的知識串起來，伴隨大學四年的學習生活，還可以不斷改進，使學生既有興趣，又有成就感.因其有較高的技術含量，能使學生所學的理論知識得到具體應用，是一種較好的實踐教學載體.因此，希望我國的電子信息專業(yè)或者引進，或者自己研制，用以將我國的電工電子實踐教學推上一個新的臺階.

3 電子信息專業(yè)實踐教學體系平臺建設

3.1 建設多媒體實驗教學課件和網(wǎng)絡管理平臺

根據(jù)開放式實踐教學的需要，應盡可能將實驗教學的內(nèi)容和要求制成多媒體課件.同時，利用互聯(lián)網(wǎng)這種現(xiàn)代化的教學手段，建設網(wǎng)絡化實踐教學平臺，這樣就可以打破傳統(tǒng)教學手段的不足，在網(wǎng)絡化平臺上，學生可以隨時隨地進行自主學習、交流討論，并可通過網(wǎng)絡平臺隨時掌握實驗安排.

(1)利用網(wǎng)絡化的教學平臺，指導教師可以將實踐課程的教學要求、教學計劃和基本考核要求向?qū)W生公布;

(2)利用網(wǎng)絡化的教學平臺可以為學生提供網(wǎng)絡課件、電子教案、電子書籍、設備使用手冊、網(wǎng)絡鏈接等網(wǎng)絡教學資源;

(3)在網(wǎng)絡交互平臺上，開展專題討論，教師隨時為學生進行網(wǎng)絡釋疑，幫助學生解決學習過程中遇到的疑難問題.同時還可以隨時對教師的教學情況做調(diào)查;

(4)教師可利用網(wǎng)絡平臺，對學生進行測試，學生可以在網(wǎng)上進行成績查詢;

(5)實現(xiàn)全過程監(jiān)控的實驗教學管理，包括實驗登錄、實驗派位、預習檢查、實驗方案提交、實驗過程信息采集、實驗數(shù)據(jù)提交、實驗問題回答和實驗報告提交等功能.

3.2 推進開放式實踐教學平臺建設

建立開放式實踐教學平臺，就要改變傳統(tǒng)的教學方法，不再是先前的輸入式教學，最好的方法就是建立開放式實驗教學環(huán)境.

(1)可以為學生提供進行開放式實驗的條件(如創(chuàng)新性實踐的時間和場所)，學生可以根據(jù)自己所學習的理論課程，自主設計實驗，解決學習中的問題，提高自主學習的能力;

(2)建立網(wǎng)絡化的教學平臺;

(3)因為進行開放式實驗的學生的數(shù)量和時間都是隨機，故要求教師能夠合理安排實驗時間，提高實驗室的使用效率;

(4)制定一系列的規(guī)章制度，包括實驗教師守則、學生守則、考核辦法和實驗室管理制度等;

(5)具有一套完整的質(zhì)量監(jiān)控體系，如“入室教育”、“定期見面”、“預習抽查”、“實驗驗收”、“期中檢查”、“期末考試”等.

按照實驗室建設集約化的思想，并根據(jù)電子信息專業(yè)人才的培養(yǎng)目標，可以建立一系列便攜式可移動實驗系統(tǒng).攜帶方便的系統(tǒng)包括:面包板自由搭建系統(tǒng)、單片機開發(fā)系統(tǒng)、FPGA實驗開發(fā)系統(tǒng)、DSP實驗開發(fā)系統(tǒng)等.這些便攜式實驗開發(fā)系統(tǒng)，可以讓學生不在實驗室也能夠自己動手開發(fā)一些創(chuàng)新性實驗，可最大限度地突破時間及空間的約束，極大地提高實驗及其他實踐活動的效果.

4 結語

電子信息學科是當今世界上發(fā)展最快的學科之一，縱觀30多年來的電子信息技術的發(fā)展，軟件規(guī)模越來越大;集成電路和電子系統(tǒng)的設計進入了系統(tǒng)芯片時代，我們需要的是大量有創(chuàng)新性的人才，因此，加強高等學校電子信息專業(yè)實踐性教學勢在必行.本文從高等學校實踐教學體系構建和實踐教學平臺搭建兩個方面，闡述了電子信息專業(yè)實踐教學體系建設方向，可為我們今后在課程建設和實驗室建設方面提供很好的參考.

［1］蒙樹森.培養(yǎng)電子信息工程技術專業(yè)創(chuàng)新型人才的探索與實踐［J］.中國電力教育，2008(6):110-111.

［2］劉泉，呂鋒.構建信息類專業(yè)實踐教學體系的思考［J］.理工高教研究，2008(3):115-117.

［3］謝自美，嚴國萍.從電子設計競賽談課程體系改革與創(chuàng)新能力的培養(yǎng)［C］.電子設計競賽論文選，2004.

［4］袁健.應用型人才實踐教學體系的構建［J］.黑龍江教育(高教研究與評估)，2009(7):164-164.