电工电子实践教学目前形式多样, 特别是与工程实践相结合, 使实践教学更具先进性, 起到培养学生创新能力的作用。但也存在一些问题, 要加以预防, 以免走入误区。
1 实践教学的作用与地位
实践教学就专业基础课而言包括实验、实训、课程设计、综合性的系统设计等课程。这些课程对于理论课程的学习起到深化理解, 变抽象为直观的作用;同时它把理论所学的知识用之于实践, 为未来实际应用所学专业知识打下必要的基础。实践教学就理论学习和未来应用而言起到承上启下的作用, 其在教学体系中的地位至关重要。
2 实践教学形式多样化需注重与工程背景相结合
当前实践教学的形式已呈多样性, 例如传统硬件实验与仿真软件相结合, 与公司建立联合实验室等。但多样性中尤其要注意实践教学环节与工程背景相结合。
2.1 国外实验环节与工程背景相结合
在实验教学中, 部分实验内容可以适当引入电路的实际应用的范例, 以体现工程训练的素质。国外, 有些院校是直接与公司相联系, 聘请公司工程技术人员来开设实验, 组建实验室, 甚至直接到企业去做实验。因此有些实验内容可以与实际单位相结合, 由它们的工程师们来指导学生实验, 以解决如何体现工程背景的问题。
2.2 国内实验室建设与工程实践相结合
北京联合大学信息学院成立了工程中心, 工程中心是在全院实验室的基础上成立的。实验室的建设与工程实践结合在一起, 充分利用实验室的先进设备开展工程项目的实践, 反过来在工程实践中取得的成果与利润进一步用之于专业课程实验室的建设及开设相关实验与实践课程。投资于工程实践的设备与研究环境均与专业课程的实验室建设与实验的开设紧密结合, 既又可以用之开展工程实践, 又可以开展专业课程的实验教学。目前我院工程实践研究小组与台湾掌宇公司合作已成功开发出一套S O P C教学设备, 已有多家高校订购, 同时也更新了我院的系统设计内容和系统设计实验室。工程中心的多项成果获得国家专利, 并服务于我院专业课程的实验。
工程中心还与台湾掌宇公司等多家公司合作, 建立联合实验室及联合研究中心。院微电子研究所和工程中心也紧密结合, 资源共享, 成果共享, 同时向全院教师开放, 为教师从事科研活动提供了有效的平台。
我院工程技术中心根据培养应用型人才和学院发展规划的要求, 着手设计了“通信网络技术”、“通信电子技术”、“移动通信技术”、“光通信技术”、“嵌入式与单片机应用”、“SOC与EDA技术”、“DSP与信号处理技术”和“智能电子技术”等八个实验室, 作为规划中的工程中心的基础, 把工程实践与专业实验室建设及其实验内容融合在一起是我院的一项创新性实验室建设和实验项目开发的模式。3年来, 在实验室建设过程中, 不仅构建了进一步学科建设的平台, 同时也培养和锻炼了高水平的师资队伍。部分专业教师带领研究生进入实验室参与工程实践的研发, 并把研发结果撰写成高水平论文, 在国际、国内学术会上交流, 并在E I和I S T P检索源收录的核心期刊上发表, 大大锻炼了教师的工程项目研发能力, 同时教师在参与工程实践的背景下, 再来指导学生的实验、课程设计、毕业设计、各类大赛等, 不仅自身游刃有余, 而且也培养了学生的工程实践素质。
在工程中心实验室建设的基础上, 与台湾掌宇公司等企业合作建立了联合研发中心, 这就进一步为师资队伍学习和掌握高新技术应用提供了重要的资金和应用领域。与台湾掌宇公司的联合研发小组成功地完成了“多功能综合数字实验系统”的设计与研发工作;完成了单片机、嵌入式系统、DSP和SOPC联机系统实验, 同时还完成了手机编成实验系统的设计。这套系统包括M C U、A R M、D S P、S O P C各自独立的实验子系统, 有一个共享的主板, 该系统完全按照ISO9001标准进行项目开发。工程中心开发小组已将该系统各子系统的设计、制作、调试、运行, 及实验内容项目开发和实验指导书的编写等工作于2006年底完成。在2007年成功地用之于学院的系统设计实践课程中, 实现了嵌入式综合系统设计的高新技术实践应用教学。同时整套设备已有多所岛内外大学定购, 取得了相当的经济效益, 这些经费反过来进一步支持院高新技术实验室的建设工作。2006及2007年, 工程中心实验室, 完成了CMOS集成电路等多项集成电路设计与流片的生产, 申请集成电路设计专利多项。2007年又开发出传感器等一批工程实践成果, 并用之于实验室的实验项目开发, 这种实验设备及其实验项目自给自足兼顾市场推广工程实践成果的模式将科研与实验环节紧密结合, 是一种实验室建设的创新模式。
3 实践教学多样性中存在的误区
实践教学多样性提高了学生的动手能力, 但在软件仿真实验方面也存在着误区。例如以软件实验带替硬件实验, 以低功能仿真软件代替工程上使用的国家工业标准软件, 有些实验教材一半内容都变成了仿真实验, 这些软件实验完全重复硬件实验。实际上实验中加一些软件实验是必要的, 但并不等于要把硬件实验完全照搬重复一遍。这样做既费时也没必要, 实际上在时间学时上也是不可操作的。向学生介绍仿真软件的使用主要目的是让学生知道未来工程设计上必须要使用仿真软件, 因此有必要对仿真软件的使用加以训练, 故一些难以实现的硬件实验和难以理解的抽象问题可以用仿真软件来完成, 这样既可以解决实际问题, 又可以锻炼仿真软件的使用, 而不必占用太多的硬件实验时间, 更不必重复硬件实验的内容。
就专业基础课而言, 把硬件实验与软件实验有机结合, 目前有非常好的条件来帮助教师实现这一目标。由于很多学校实验室已对学生开放, 例如我校实训中心各实验室就已对学生按时间段开放, 这样教师对于在实验课上由于各种原因没能达到要求的学生, 可要求他们到实训中心, 用业余时间继续完成。也可动员鼓励条件好的同学利用实训中心实验室开放的条件, 到那里进一步深化自主实验, 包括设计性实验, 创新性实验, 应用性实验。同时学生可以把硬件电路的设计内容先在电工电子EDA机房仿真软件平台上进行设计、调试, 然后再到硬件实验室最终实现, 锻炼现代电路设计的方法, 如此可以培养学生的应用能力及创新能力。
实践教学的多样性提高了学生的实践能力, 但也要注意因材施教。由于学生的能力和学习的态度不同, 因此教师应当采取不同的教学方法, 不可过于单一。对于能力强和学习积极性高的学生, 实践教学应鼓励学生提高, 引导学生在实验内容方面增加数量与难度。例如, 引导学生在设计性实验和应用性实验方面适当增加数量或比例, 引导学生到开放实验室去深入自助完成, 写出实验报告, 并计入最后的考核成绩, 这部分学生成绩应以优秀为主。一些基础和能力比较差的学生, 可以适当降低要求, 以验证性实验或基础实验为主, 以达到基本教学要求为目的, 不应统一要求难易程度, 否则这部分学生跟不上将造成放样式教学, 这部分学生的成绩应以中良为主。还有部分学习积极性不高的学生, 这部分学生应以严格要求为主, 不可放任自流, 凡在规定的课堂实验上完不成实验任务的均应要求到开放实验室去继续完成, 而不应以简单的不及格来惩罚, 教师的任务就是引导学生完成教学任务, 达到教学目标, 这部分学生的成绩应最大限度地使他们达到及格或以上水平。在实验的考试环节, 有些题目也应在设计上就是鼓励式的而不是惩罚式的, 也就是说应引导学生最终做出为好, 即便是考试题也是为达到锻炼和掌握的目的, 而不是做不出或做不好就扣分完事。对于一些内容较复杂的实验, 学生需要更多的指导, 应该增加辅导教师的人数, 有些难度大的实验, 可增加到两名教师共同指导实验。实践教学要达到理想的效果, 最基本的一点是学生要能够完成实验内容, 通过实验进一步消化理解理论知识, 同时又把理论知识初步用之于实际, 为今后实际应用这些理论打下基础。因此判断学生实验课合格不合格不在于给学生打多少分, 更不在于简单地给予不及格来惩罚, 而是教师要以极大的责任感和热情来鼓励、督促引导学生完成实验内容, 并严格管理把关, 以使绝大部分学生能够在实验课上有较大的收获, 并能真正地通过实验课的考核, 部分条件好的学生在创新能力和应用能力上能够得到较大的提高。
4 电路、电子技术专业基础课程实验的具体实践模式
4.1 电路、模拟电路实验
像计算机专业的小学时电路与模拟电路课程采取实验与课程融合在一起的方式 (可参见《实用电路基础》教材, 王源编著) , 各14学时。除传统验证型实验外, 还适当增加仿真实验, 在仿真平台上完成设计型实验。像电子与通信专业的电路与模电课程学时稍多, 采取实验单独设课的方式。电路30学时 (可参见《实用电路基础》教材, 王源编著) , 模拟电路30学时, 课程中包含测量技术。在传统验证型实验的基础上增加工程应用型实验、设计型实验、电路仿真实验、自主开发实验。除在教务处安排的正式实验课时间完成外, 还指导学生利用课外时间在开放实验室完成自主设计型实验和应用型实验。可以采取实验室硬件设备与器件实现, 也可以采取EDA机房软件平台实现, 或实验室与机房软硬件混合实现。
4.2 数字电路实验
数字电路实验采取和模拟电路一样单独设课模式, 课时30学时。包含传统实验箱实验, C P L D或F P G A器件数字系统实验、PSPICE仿真实验。具体实验内容包括:验证型实验, 设计型实验, 自主学习型实验, 应用型实验等, 并在课内外完成这些实验项目, 并撰写相关实验报告。
5 结语
近10年来, 国内外实践教学已呈多样化, 多样化带来实验教学方法、手段与内容的改革。同时针对具体的教授对象要注意因材施教, 即注重实验形式的多样性又注重培养学生的效果和效率。以学生为实践训练的主体, 以教师为主导, 注重培养学生现代电路设计的方法, 特别是工程应用能力的培养, 因此要不断总结经验教训, 展开教学研究, 从而进一步使实践教学这一环节成为培养创新型及应用型人才的重要平台。
摘要：实践教学是理论教学的继续, 是未来理论应用的基础, 起到承上启下的作用。实践教学要起到这一重要作用就必须落实到实处。目前尽管实践教学的形式越来越丰富, 但实践教学从效果来看, 在某种程度上还没有起到它应有的作用。主要原因是扩招后入学的学生的学习基础和学习的态度以及教师的教学方法与管理措施上。本文从工程背景谈当前国内外实践教学形式的多样性, 同时列举出存在的各种问题, 并给出改进措施。
关键词：实践教学,国外实验工程背景,国内实验工程实践,多样性,问题,措施