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本科电子类创新型应用人才培养模式的研究与实践 【摘要】电子工业的高速发展对电子类人才的创新应用能力提出了更高的要求。电子类大学生创新应用能力的培养是目前电子学科教育亟待解决的重点问题。首先对我国本科电子类创新型人才培养的现状进行了分析；其次借鉴国外电子类人才培养模式，从优化人才培养流程、设计课程体系、改革教学方法等提出了构建本科电子类大学生创新应用培养模式的框架。 下载 【关键词】 本科电子类；创新型应用人才；培养模式；研究与实践 引言 为适应21世纪新时期我国社会主义现代化建设的对高素质电子创新人才的迫切需要，急需培养出高质量的电子创新技术人才，但传统的人才培养模式存在教学方法落后，教学模式陈旧；长期以来，国内本科应用电子类专业的教学体系上原本就存在重理论研究轻实践应用的现象，仅有比重不高的实践技能的教学内容绝大多数都集中在完成学生初次就业所需的成熟知识和技能等“门槛”培训，缺少着眼于学生职业拓展能力的中级层次技能和高级层级创新技能的培养；在实践教学形式和方法上，基本依靠计算机教学软件开展单纯的演练式、验证式实验教学，缺乏对创新能力的培养；教学活动学生按照专业设定的限制分别按照各自所属专业的教材和实践内容学习及训练，各专业互相独立，未能按照实际工作和业务需要相关联，使学生技能呈现条块割裂状态，不利于学生技能水平的综合提升。另外仍有相当一部分教师没有做过真正意义上的科研，没有直接参与过产品的研发和改进，没有经历过实际工作的锻炼，自然难以适应创新教育工作，培养出的学生电子工程实践能力较差，难以适应社会需求等弊端。 1.国外本科电子类创新型应用人才的培养及启示 为了适应电子技术和信息技术的发展需要，更好地培养学生采用新知识、新技术、新方法和新手段分析问题、解决问题的能力，我们的高等教育迫切需要在教学过程中精选教学内容，引进新技术、新方法，重组知识结构，架构合理的系列课程体系，完善课程设置，同时经常性地，优化人才培养方案。2006年，MIT（麻省NT学院）针对高等工程教育的特点，提出了CDIO工程项目教育理念，CDIO的含义是C（coneeive）构思、D（Design）设计、I（Implement）实现和O（Operate）运作，旨在培养具备较高素质的实用型和创新应用型人才。20世纪80年代，美国启发性教育和探究式教育得到广泛应用，并出现多种模式，代表性教育模式有“?K格拉底式”、“案例教学式”、“基于基本问题的学习”、“探究性学习式”等。日常教育活动中，教师教授课程的首要目的是启发学生主动寻求知识的本质而不是单纯的以知识转移为目的。课堂上教师注重课题气氛的活跃及学生的互动性，赋予学学生更多的思考空间，社会实践环节在教学中是不可缺少的。 美国高等教育对创新型应用人才的培养不仅仅局限于校园内，同时也延伸到社会实践领域，开拓大学生创新应用实践能力。首先，鼓励学生参与科学研究，构建学校、社会企业之间合作桥梁。从学生步入校园之日起为学生制定科研计划，注重学生特别是经管类学生知识层面及实践层面的多元化发展，关注学生交叉性学科的学习，为创新能力的培养奠定基础。从教学计划中，学生能有效的把教学资源和校外资源相结合，积累专业技能和经验的基础上提升职业素养。学生课堂教学与开展社会实践活动时要与社会需求相结合。课堂教学中以“学生为中心”，注重发展学生个性，提倡因材施教，强调多元化，案例教学中以具有前沿性实际性案例为主。社会实践活动中，鼓励学生参与与时俱进的社会实践活动。 3.本科电子类创新型应用人才培养模式框架构建 3.1课程体系建设 电子创新人才必须具备坚实的数理基础、电子技术和计算机应用技术基础，掌握最新的电子技术、信息及其处理技术和计算机技术。在此基础上，制定了科学规范的培养计划，改革了课程设置、教学内容。坚持素质教育和实践教学齐头并进，满足新时期对高素质的应用型人才的需求。具体体现在以下方面： （一）优化课程设置，加强重点课程建设 在原培养方案下，电路、模拟电路、数字电路和单片机原理的开设时间分别在第三、第四、第五学期，而第五学期又是专业课的最佳修学时期，导致这个学期要有7门左右的课程，所以学生的压力很大，直接影响了后续的专业课的学习。经过调整后，把模拟电路、数字电路和单片机原理分别提前了一个学期，为学生提供了充足的专业课的学习时间。 另外原来的电子类课程很多，但是却很泛泛，导致多而不精。为了改变这种状况，我们加强了重点课程的建设。例如重点加强了电路、单片机原理、EDA（FPGA）技术等三门课程的建设。这三门课之前实验课时少，又没有课程设计，所以学生修过后掌握得并不好。改革后这三门课程都加设了课程设计，这样让学生能够学以致用，收到了良好的教学效果。 （二）以专业方向为导向建设特色课程 根据电子类课程体系现状和社会发展对电子创新人才的要求，结合专业方向，建设特色课程： 1）加强对相关课程的教学大纲研究和修订 加深对国家教委相关课程教学指导委员会制定的课程基本要求的理解，并处理好课程学科的系统性与服务性的关系。例如：电路理论是电类专业的基础，它应为各专业的学科方向服务。在教学内容的选取上应以本专业后续课程必需、够用为度，不应过于强调电路基础课程学科理论体系的完整性，可删去部分过深和过于严谨的内容。应在充分理解基本要求的前提下，修改和制定出各专业电路课程的教学大纲。在教学活动中要认真加以执行，并不断改进。 2）合理设置相关课程的教学内容 过去电子类平台课的课程设置，基本上是本科各专业的教学内容完全类同，没有区别。经过改革，将相关课程根据专业要求的深度不同、侧重点不同，科学的研究并合理的设置相关课程的教学内容，加强与各专业后续专业课程内容的衔接。 3）研究新时期相关课程的教学重点与难点 如何对教材内容进行选取，增加什么，删去或少讲什么，应明确精讲多练的目标。首要问题是在不增加教学时数前提下，突出重点，并适当地增强学生的练习。我们应着眼现阶段系统学科的发展，并结合实际，稳步地改革教学内容。此外，新形势要求教师在传授学什么的同时，必须强调和突出如何学。教学重点的转移，除了要求任课教师注意学生牢固掌握基本的理论知识、具有熟练的分析计算能力和掌握基本的实验技能这些传统的教学要求外，还必须在引导学生学会怎样学习、培养创新能力以及加强工程计算的基本训练、培养严谨的科学作风等方面下功夫。 （三）加强实验课程建设 实验课是课程的一个非常重要的环节，它不仅是学生获得知识的重要手段，而且是培养学生实践技能、动手能力、理论联系实际能力以及观察、分析和解决实际问题能力的主要途径。以单片机原理与接口技术为例，介绍实验课程教学改革。 单片机是一门技术应用型课程，实践性很强，学生不通过有效的实践环节的训练，掌握单片机应用系统的设计调试是不可能的。我院现有的实践教学环节不能满足教学要求。只有充分认识实践性教学环节的作用，才能有效提高学生动手和解决问题的能力；只有通过实践教学才能帮助学生深刻理解理论知识.把抽象、零散的书本知识系统化、实际化。 1）发挥现有实验的作用。按照教学大纲，单片机课程都配有实验环节，但是都没有发挥应有的作用。有些是课程基本完成后，再集中做实验。有些是实验的源程序交给学生，到时学生只要敲入程序即可，这些做法使实验没有起到应有的作用。要发挥现有实验的作用，应要求学生提前预习实验内容，编写实验程序。实验时加强指导，教学生调试程序的方法。 2）增加课外实验的机会。课内提供的大部分实验是验证性的，且实验课时是固定的。若是让学生自己编写实验程序，在两个实验课时内不一定能调试通过。为了取得好的实验效果，就要增加课外的实验课时。比如可以增加开放实验，可以在课内安排的实验以外，再设计一些附加的实验，供学得好的有余力的学生自行选做。还可以指导学生动手制作一些简单的实验板，可以与上位机联机调试程序，交给 他们自己使用，对学习单片机很有益。 3）用软件仿真弥补实验设备的不足。目前单片机原理课程。用于实验的设备多采用实验箱或硬件仿真器配目标实验板为主。这种配置方式直接导致了实验台套数有限，不能做到人手一台，使实验效果大打折扣。实验项目有限、实验时间固定、设备维护工作量大等现实问题也对实验产生不良影响，更新设备又受到资金的约束。解决实验设备不足的?题可以借助于软件仿真技术。 4）切实安排好单片机课程设计。单片机课程学完后。学生的感觉是掌握了一些零碎的知识.会看一些独立的程序段，但是对一个单片机应用系统的开发却不行，安排一个课程设计将会改变这一状况。在国外的大学，课程设计是单片机课程的重要组成部分。参考国外院校的经验，我们应该在单片机课程开始就布置课程设计，34人一组完成一个小项目，由于时间分散了，学生有充分的时间做项目，项目内容可以适当多一点。这样带着问题带着压力，学生会在课程学习中发挥主观能动性，边学理论边实践，很快会入门，掌握相应的技能。经过这样的课程设计的锻炼.对学生参与后期的毕业设计以及电子竞赛都是有好处的。 3.2教学方法改革 教学改革的组织者、实施者是教师，学校自身必须要采取有效措施激发起教师改革的积极性与主动性。 （一）教师主讲与引导学生自学相结合 在教学过程中，不但要讲授教材内容，更重要的是努力提高学生的自学能力，注重培养学生的学习自觉性及思维灵活性，鼓励学生之间进行学习交流和讨论，形成良好的学习氛围，从而提高学习效率。 （二）提高学生分析问题和解决问题的能力 在教学实践中，应多总结，多交流，并积极改革实践教学方式，例如针对主干课程开设相应的课程设计，在制定课程设计的训练内容时，应遵循循序渐进、由易到难的原则，分为基本技能训练、综合技能训练两个阶段进行改革。 1）基本技能训练。为了考察学生的基本知识以及基本的技能，保留了部分基础性的电子设计题目。通过基础性设计使学生掌握各种元器件的工作原理和相关测试仪器的使用方法，从而使他们基本具备设计、调试和测量简单电路的能力。选择采用独立设课的教学形式学习电路和电子技术，完成系列电工、电子技术实验。该层次要求学生理论联系实际，完成严格的电工、电子实验技能训练。该层次中增加设计型、综合型实验内容的比例，有利于培养学生分析问题、解决问题的能力，提高创新能力，为后续拓展层的实验教学打下坚实的理论和实践基础。基本技能训练的要求是：培养学生基本工程素质、基本实验技能和分析问题、解决问题的能力。 2）综合技能训练。综合技能训练是学生实验和小型设计环节的核心层。学生要完成严格的专业课程的实验技能训练和设计能力锻炼。综合技能训练基本要求是：掌握扎实的专业实验技能，具有系统分析、设计、应用的能力，特别是综合运用所学知识的能力和创新能力，强调自主学习、自主实验。 另外，实践教学是学生从理论知识到实践知识，最后到实践能力的认知过程。 1）电子技术是发展最快、应用最广的一门技术。由于电子工业发展迅猛，产品更新换代周期越来越短，新元件和器件不断涌现，新技术、新的设计方法和手段层出不穷。为了让学生跟上时代的发展，掌握新知识、新器件和新技术，在设计中尽量淘汰比较陈旧的器件和落后的技术。定做一些成套的单片机开发装置，这些新型实验装置既要保留部分传统的模块，如模数转换模块、中断模块、键盘显示模块等，同时为了与实际应用相结合，还要增加一些特定的接口，如GPS、红外、GPRS，USB口等，这些模块之间相互独立，并且将其管脚信号引出，从而方便测试和连接。以便学生根据设计要求进行课程设计。 2）EDA技术的开发和应用，强烈冲击了传统的教学观念和教学模式。就当前而言，EDA技术更多的是指可编程逻辑器件的设计技术，即芯片内的电路设计自动化。可编程器件PLD具有设计灵活、仿真调试方便、体积小、容量大、I/O口丰富、成本低廉、易编程和加密的特点。采用EDA技术可以提高实验效率并能进行大型综合性和设计性实验，引导学生主动学习和个性化发展。因此在设计中引入了EDA技术，加强新技术的运用，真正达到从软件设计到硬件的实现。 3）在测试仪方面，不仅向学生提供传统的仪器，如万用表、信号发生器、示波器，还向学生提供了逻辑笔、逻辑分析仪、芯片测试仪、仿真示波器和任意信号发生器等比较先进便捷的仪器，从而方便了学生故障的排除，加快设计的进度。 （三）采用项目驱动法培养学生的职业能力和创新能力 所谓的项目驱动法，也称为项目教学法，是师生通过共同实施一个完整的项目工作而进行的教学活动。应该满足以下条件：1）该工作过程用于学习一定的教学内容，具有一定的应用价值。2）能将某一教学课题的理论知识和实际技能结合起来。3）学生有独立制定计划并实施的机会，在一定时间范围内可以自行组织、安排自己的学习行为。4）项目工作具有一定的难度，要求?W生运用新学习的知识、技能，解决过去从未遇到过的实际问题。 在项目教学中，学习过程成为一个人人参与的创造实践活动，注重的不是最终的结果，而是完成项目的过程。学生在项目实践过程中，理解和把握课程要求的知识和技能，体验创新的艰辛与乐趣，培养分析问题和解决问题的思想和方法。 在项目的教学中，项目的设计、编排非常关键，直接影响教学效果。选取项目要以教学的内容为依据，以现实的对象为材料，既要包含基本的教学知识点，还要注意根据学生的特点，尽可能设计一些带有趣味性、实用性、可行性的任务，使学生愿学、爱学、乐学，才能调动学生解决问题的积极性。例如，在电力电子技术课程中，结合晶闸管整流电路知识和触发电路知识的学习，设计了“调光灯”的设计和制作。通过这个项目的驱动学习，学生不仅学习了现行教材中晶闸管电路的相关