以軟硬教學(xué)法打造電類應(yīng)用型工程人才

胡萬里，范秋鳳，馬金元

（安陽工學(xué)院電子信息與電氣工程學(xué)院，河南安陽455000）

0 前言

在高等教育大眾化和就業(yè)競爭日益激烈的今天,如何使更多的普通高校畢業(yè)生適應(yīng)社會需求,提高自己的競爭能力,在就業(yè)市場上找到自己的合適位置,是當(dāng)代大學(xué)生面臨的嚴(yán)峻考驗,也是普通高等院校應(yīng)用型人才培養(yǎng)需進一步研究的重要課題[1]。隨著經(jīng)濟社會的快速發(fā)展,教育與生產(chǎn)勞動和社會實踐之間正在全方位地走向結(jié)合,高校的實踐能力培養(yǎng)是大學(xué)生適應(yīng)當(dāng)今經(jīng)濟社會發(fā)展的需要。電類專業(yè)的學(xué)生更應(yīng)該強調(diào)從實踐中學(xué)習(xí)。

注重大學(xué)生實踐能力的培養(yǎng)是順應(yīng)我國高等教育的發(fā)展形勢,也是培養(yǎng)應(yīng)用型人才的內(nèi)在需求。應(yīng)用型人才培養(yǎng),就是以培養(yǎng)具有創(chuàng)新精神和實踐能力的“寬口徑、厚基礎(chǔ)、強能力、高素質(zhì)”的人才為培養(yǎng)目標(biāo)。

但總體上看,目前高校大學(xué)生實踐能力培養(yǎng)的效果還不盡如人意。用人單位對大學(xué)生的要求是希望他們在擁有扎實的理論基礎(chǔ)上具備較強的綜合分析能力、思維判斷能力等,但目前國內(nèi)大學(xué)教育的現(xiàn)實恰恰表現(xiàn)為過分強調(diào)書本知識學(xué)習(xí)和系統(tǒng)理論講授,實踐教學(xué)環(huán)節(jié)薄弱,學(xué)生參與程度差,造成畢業(yè)生表達能力欠缺,動手能力不足[2],創(chuàng)新意識薄弱。盡管許多學(xué)生專業(yè)成績優(yōu)異,對理論知識掌握較全面,但如何運用這些理論來解決問題卻不知如何下手。這些現(xiàn)象使大學(xué)生難以適應(yīng)社會的需要。

分析原因，存在的主要問題有：一是師生對教學(xué)實踐環(huán)節(jié)重視不夠,實踐教學(xué)時間短,不深入,實踐教學(xué)的效果不理想；二是理論教學(xué)與實踐教學(xué)相脫節(jié),理論課程過于偏重知識性,實踐教學(xué)又脫離理論知識,使理論教學(xué)與實踐教學(xué)形成了兩張皮現(xiàn)象[3];三是實驗單一，多為驗證性實驗，簡單的接線連線，學(xué)生無法看到底層的東西；四是學(xué)生被動學(xué)習(xí)，缺乏主動性。

針對以上問題，必須有針對性地對教學(xué)方法進行改革和創(chuàng)新。根據(jù)電類人才專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)，筆者在大學(xué)教育實踐中推行了軟硬教學(xué)法，即讓電類專業(yè)的學(xué)生在低年級自己做硬件，做開發(fā)，然后再以硬件作為開發(fā)平臺學(xué)習(xí)軟件，通過軟硬件的開發(fā)學(xué)習(xí)主動學(xué)完大學(xué)的核心專業(yè)課程。該方法效果明顯，提高了學(xué)生的動手能力和實踐能力。

1 軟硬教學(xué)法

軟硬教學(xué)法就是讓學(xué)生在大學(xué)一二年級的時候?qū)W習(xí)相關(guān)課程時設(shè)計一種硬件或者一種開發(fā)系統(tǒng)，在隨后其他相關(guān)課程的學(xué)習(xí)中，在此硬件基礎(chǔ)上學(xué)習(xí)軟件?？v觀電類各專業(yè)的專業(yè)課學(xué)習(xí)，無非貫穿軟件和硬件的學(xué)習(xí)。因此軟硬教學(xué)法分兩個階段，第一個階段是硬件設(shè)計與制作階段，第二個階段是軟件學(xué)習(xí)與開發(fā)階段。

這樣學(xué)生在開發(fā)硬件時，需要配合，需要選擇，需要表達自己的想法，需要論證。無形中培養(yǎng)了分析問題、發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的能力，培養(yǎng)了合作精神，提高了合作能力和科研實踐能力。

在后期相關(guān)課程學(xué)習(xí)時，可以在此硬件開發(fā)平臺上進行驗證，使學(xué)習(xí)更接近實際，可接近于現(xiàn)實生活，每一次學(xué)習(xí)都是一次項目的開發(fā)，都是一次實踐能力的提高。

不論在硬件的設(shè)計時期還是在后期的軟件聯(lián)系開發(fā)過程中，學(xué)生都會遇到不同的各種各樣的問題，為了解決問題，他們會想方設(shè)法尋找答案，去圖書館，去上網(wǎng)，去問師長。他們的學(xué)習(xí)會變得很有趣，而不是枯燥無味，他們的學(xué)習(xí)是主動的而不是被動的，他們的學(xué)習(xí)是高效的。

這樣當(dāng)畢業(yè)時，學(xué)生已經(jīng)具備了基本的開發(fā)能力和解決問題的能力，對一些實際工作也不再感到陌生了。

2 具體實施方案

2.1 自動化專業(yè)的實施方案

第一階段以開發(fā)CT-10款實驗開發(fā)系統(tǒng)為硬件平臺，此開發(fā)平臺由三部分組成：模擬板，人機和PLC配置，軟件設(shè)計。模擬板由PCB板做成，如圖1所示，上邊有幾個實驗?zāi)K組成，留有接線端子。可以做各種實驗，驗證程序的對錯，看到實際運行結(jié)果。下面板有PLC和人機界面以及按鈕開關(guān)組成，如圖2所示。

圖1 上面板(模擬板)示意圖

圖2 下面板示意圖

通過模擬板的設(shè)計與制作，學(xué)生可以很好地學(xué)習(xí)DXP、PROTEL軟件，通過元件選擇和電路設(shè)計可以更好地學(xué)習(xí)模擬電子技術(shù)、數(shù)字電子技術(shù)、電路和微機原理等課程。通過人機界面和PLC的配型，可以更好地了解工控廠家的各種信息及產(chǎn)品的各種特性。

第二階段以硬件平臺為基礎(chǔ)進行各種工控軟件的學(xué)習(xí)。在此基礎(chǔ)上根據(jù)所選PLC和人機界面產(chǎn)品的不同學(xué)習(xí)的軟件也不一樣，以CT10款為例，選擇西門子214XP作為主控制器，選擇西門子TP170和MD204文本作為人機界面。這樣的話學(xué)生可以學(xué)習(xí)西門子的S7-200編程軟件、PROTOOL編程軟件和TP204編程軟件，并可以驗證程序?qū)﹀e。在此基礎(chǔ)上與上位機連接還可以學(xué)習(xí)組態(tài)軟件，如KINGVIEW或MCGS等等。通過這樣的學(xué)習(xí)，學(xué)生基本上掌握了程序的編寫、調(diào)試、下載、上載、在線監(jiān)控以及接線。學(xué)生加深了PLC、組態(tài)軟件和電氣控制與PLC等課程的學(xué)習(xí)。

2.2 電子信息專業(yè)實施方案

第一階段以開發(fā)CT-11款實驗開發(fā)系統(tǒng)為硬件平臺，此開發(fā)平臺包含三部分：模擬板、單片機開發(fā)板和軟件設(shè)計。模擬板由PCB板做成，如圖1所示，上邊有幾個實驗?zāi)K組成，留有接線端子，可以做各種實驗，驗證程序的對錯，看到實際運行結(jié)果。下面板有單片機開發(fā)板組成，如圖3所示。

圖3 下面板示意圖

第二階段以硬件平臺為基礎(chǔ)進行各種軟件的學(xué)習(xí)。在此基礎(chǔ)上，學(xué)生可以學(xué)習(xí)keil c編程軟件、匯編軟件，并可以驗證程序?qū)﹀e。通過這樣的學(xué)習(xí)，學(xué)生基本上掌握了程序的編寫、調(diào)試、下載、上載、在線監(jiān)控以及接線。學(xué)生加深了單片機原理等課程的學(xué)習(xí)。

2.3 其他?？茖嵤┓桨?/h3>

第一階段以開發(fā)CT-12款實驗開發(fā)系統(tǒng)為硬件平臺，此開發(fā)平臺由三部分組成：模擬板、主控制器1和主控制器2、軟件設(shè)計。模擬板由PCB板做成，如圖1所示，上邊有幾個實驗?zāi)K組成，留有接線端子。主控制器1是一個單片機開發(fā)板，主控制器2是一個單片機做成的PLC，只不過功能比較簡單，如圖4所示?？梢宰龈鞣N實驗，驗證程序的對錯，看到實際運行結(jié)果。

圖4 下面板示意圖

第二階段以硬件平臺為基礎(chǔ)進行各種軟件的學(xué)習(xí)。在此基礎(chǔ)上以主控制器1為學(xué)習(xí)CPU可以學(xué)習(xí)KEIL編程軟件，更好地學(xué)習(xí)單片機。以主控制器2為學(xué)習(xí)CPU可以學(xué)習(xí)三菱PLC的編程軟件，更好地學(xué)習(xí)PLC，并可以在模擬板上驗證程序?qū)﹀e。在此基礎(chǔ)上與上位機連接還可以學(xué)習(xí)組態(tài)軟件，如KINGVIEW或MCGS等等。通過這樣的學(xué)習(xí)，學(xué)生基本上掌握了程序的編寫、調(diào)試、下載、上載、在線監(jiān)控以及接線。學(xué)生加深了單片機、PLC、組態(tài)軟件、電氣控制與PLC等課程的學(xué)習(xí)。

3 實施步驟與方法

該方法分兩個階段進行，第一階段可以在大一大二時期開展，不宜過早，太早學(xué)生基礎(chǔ)太薄弱容易喪失信心；也不易太遲，太遲學(xué)生容易對大學(xué)喪失企望，一定要在老師指導(dǎo)下開展。第二階段可以在大三時期開展，各種專業(yè)課已經(jīng)開始，或即將開始，這時候?qū)嶋H上是學(xué)生自己在學(xué)習(xí)，老師起輔助作用。

由于涉及硬件的設(shè)計，會產(chǎn)生很多費用，這就跟普通的學(xué)習(xí)不一樣?？梢圆捎靡韵路绞剑阂皇桥d趣小組的形式；二是采用部分繳費部分補助的形式；三是采用多人一組全班參與的形式。

4 結(jié)論

通過軟硬教學(xué)法的實施,提高了學(xué)生的創(chuàng)新和科研能力、實踐動手能力及解決實際問題的能力,增強了學(xué)生的創(chuàng)新和研究意識,使學(xué)生開闊了視野、拓寬了思路、豐富了知識、激發(fā)了興趣、經(jīng)受了鍛煉,培養(yǎng)了科研和科學(xué)作風(fēng),激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣與成才動力。

該方法采用興趣小組的形式，在安陽工學(xué)院2009級機電一體化專業(yè)做了實踐推行，其中參加該方法學(xué)習(xí)的10名學(xué)生，都已順利找到工作，而且在工作中上手很快，能很快地勝任工作。

[1]衣淑娟.普通高校大學(xué)生實踐能力培養(yǎng)初探[J].邊疆經(jīng)濟與文化，2008（10）：125-126.

[2]胡玉葉，李高建，朱秀斌.適應(yīng)技能型教學(xué)構(gòu)建實踐教學(xué)體系[J].中國成人教育，2007，12（24）：131-132.

[3]吳庭鋒.大學(xué)生實踐能力培養(yǎng)途徑探索[J].廣西大學(xué)學(xué)報:哲學(xué)社會科學(xué)版，2008，30（4）：112-114.