论文部分内容阅读
摘要：针对电子系统设计相关课程教学中存在的问题进行了分析，通过教学改革，更新了理论和实践教学内容，教学方法和教学模式有所创新，理论和实践教学内容能够符合电子技术的发展趋势和企业需求。通过二年的教学实践，毕业生的工程应用能力和专业素质有明显提高，提升了就业水平，在各类科技竞赛中均取得了优异的成绩。
关键词：工程应用能力；电子系统设计；教学改革
作者简介：吴平（1970-），男，辽宁铁岭人，温州大学物理与电子信息工程学院，副教授；
杨卫波（1977-），男，湖北天门人，温州大学物理与电子信息工程学院，讲师。
基金项目：本文系温州大学2012年系列教改项目（项目编号：12jg04A）的研究成果。
中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）14-0069-02
高等教育提出朝着“宽口径、厚基础、重能力”的方向发展，培养适应能力强、发展潜力大的复合型人才是高等教育追求的目标。电子信息类专业主要培养具有宽厚电子技术和信息系统的基础理论、较强的电子信息系统设计实践能力、科学的思维方法、独立分析问题和解决问题的能力，能从事各类电子设备和智能仪器的研究、设计、制造、应用和开发的应用型工程技术人才。
电子系统设计主要是指基于微处理器控制的完整应用系统的设计，为使学生掌握基本的电子系统设计技术和方法，在学生已经学习了电子信息学科专业基础课的前提下，开设了“电子设计自动化”、“单片机原理与应用”、“电子系统设计”、“电力电子技术”、“电子设计综合实践”等课程，目的是使学生能够综合运用学过的专业理论知识，提高电子系统硬件电路设计和软件编程的能力，并通过综合性设计实验使学生的实际动手能力和调试手段得到提高。[1，2]
一、改革前教学存在的主要问题
第一，课程之间相对孤立，各门课的知识未能进行有机结合和相互贯通。
第二，教学内容比较陈旧，与工厂实际应用相脱节，比如单片机是重要的教学内容，可是学生到企业工作后，几乎不会用8051进行电子系统设计。
第三，开设的实践教学项目缺少工程应用背景，不能激发学生的学习兴趣，学校不具备充分的电子系统综合设计实验条件和实践环境。
第四，学生的专业学习兴趣和自主学习能力、学习的主动性不够，毕业生的综合电子系统设计水平不能满足企业要求，影响了学生的就业和专业认可度，主要反映在以下几个方面：
（1）大学生电子竞赛。大学生电子设计竞赛作为国家教育部倡导的四项学科竞赛之一，可以综合考查学生的动手能力和综合素质，对学生的就业、考研复试都很有帮助。从温州大学（以下简称“我校”）的历届参赛成绩上看，取得高级别奖项的都是电源设计类题目，这得益于物理与电子信息工程学院部分教师的指导和个人专长，竞赛中的其他方向题目如仪器仪表、智能控制、通信类等题目均未获得过国家级奖项，反映出学生以控制器为核心的综合电子系统设计能力非常薄弱。
（2）学生就业情况。从电子信息类历届毕业生的就业情况看，达到专业培养要求、具备电子产品研发和工程应用能力水平的学生比例为班级人数的1/4～1/3，这部分学生或者去读研究生，或者到企业从事研发工作，待遇都比较高。其余的毕业生多数从事售后、销售或者改行到其它行业。
（3）专业认可度。由于专业特点和就业情况等诸多方面的影响，学生转专业到学校其他学院的比较多，反映出学生对电子信息类专业的认可度不够，实际上已经形成了恶性循环。
针对以上问题，学院相关领导、专业负责人和教师对存在的问题进行了深入的分析，查找原因，研究了相关课程教学改革的方向和方案，并于2010年9月开始实施，取得了明显的教学改革效果。
二、改革理念和教学内容
1.改革理念
围绕工程应用型人才培养目标，加强电子系统设计相关课程理论教学和实践教学内容的改革，图1为教学改革的理念和目标效果示意图。
学生经过“单片机原理及应用”、“模拟电子技术”、“数字电子技术”、“感测技术”、“电子设计自动化”、“C语言程序设计”等课程的学习，通过教师教学和随课的验证性实验，对电子信息领域的相关理论知识有了了解和掌握，基本能够进行单元电路的设计和调试，但验证性实验多数是教材内容的演示和再现，学生基本没有进行系统级的设计和实训，综合实践能力有待提高，学生没有发挥自己的主观能动性，不利于创新性人才的培养。
“电子系统设计”和“电子设计综合实践”是培养学生工程应用能力的关键环节，通过理论教学和系统设计实践使学生能够较系统地掌握电子系统设计的全过程，从选题、文献查阅、方案论证、器件选择、电路设计、电路实现、软件编程到装配调试、系统测试、总结报告、文档整理，学生完成由单元设计向系统设计的过渡，充分发挥学生的主观能动性和创造力，培养学生的独立工作能力以及协作精神。
2.教学改革内容
二年来主要进行了以下改革：
（1）研究、总结以往课程教学效果，广泛听取教师、学生意见，了解企业对毕业生能力和知识的需求，对电子系统设计相关课程更新理论课教学内容，如“单片机原理与应用”，根据课程特点和企业产品开发实际需求，对教学内容及方式进行改革，将以前的8051单片机更新为C8051F410进行教学，并更新对应的实验、实践教学内容。在教学实施中，采用以任务为驱动的教学方式，先确定一个总任务，然后将总任务分解成一个个具体的子任务，子任务包括单片机的各功能模块、基本接口电路和编程训练，分散重点和难点，循序渐进地完成各个子任务，从而完成对于单片机知识及各功能模块的学习。
（2）在“电子系统设计”理论课程教学中，将主流的运算放大器、AD转换器、串行通信技术和协议、电子设计竞赛的题目和企业实际产品案例介绍给学生，提高学生的学习兴趣，并可以通过竞赛检验教学效果。 （3）充分采用EDA软件进行电路分析和辅助电子系统设计，通过软件仿真和调试，为真正的硬件系统设计服务。在“电子设计自动化”的实验安排上，充分对“模拟电子技术”、“数字电子技术”、“电力电子”、“单片机原理与应用”等课程的教学内容进行复习和巩固，通过EDA软件进行电路分析、演示器件的使用和程序控制方法，改善教学效果。[3]
（4）加强与地方产业、实习基地的联系，寻求更多的贴近企业实际需要的学生科研项目和实践教学项目，使项目从教师的科研项目中来、从实习基地和公司的产品开发中来，鼓励学生自主设计实践项目，充分发挥学生学习的主动性。如2010年和2012年分别立项的浙江省大学生科技创新项目“配电电路功率因数测量方法与现场总线通信技术研究”、“基于Modbus/TCP通信协议的上位机软件设计”就来自于教师与企业合作的科研项目。通过该项目的研究既可以解决企业的技术难题，又为学生就业提供机会，学生毕业后可以直接融入企业的相关产品研发。再如2012年立项的浙江省大学生科技创新项目“珍珠计件工资结算智能管理系统的研究与开发”是学生根据自己家乡（诸暨）企业的需求自行选题申报的，该项目设计的“珍珠计件工资结算系统”既可以将养殖户的工作量保存在养殖户自己的智能卡中，又同时存储在企业的计算机数据库中，在进行工资结算时可以进行数据比对，避免出现差错，体现公正、公平、公开的原则。智能卡还包括加密和验证技术，提高安全性，节省了人力开支，提高了效率，增加了透明度。
（5）提高综合性、设计性、创新性实验所占比例，将学生科研成果作为教学实例和实践题目，充分挖掘历届浙江省大学生科技创新项目、温州大学学生科研项目、三科基金项目的成果，鼓励学生将自己的项目作为实践教学内容进行演示和介绍。
（6）加强与企业的联系和交流，聘任企业优秀工程师作兼职指导教师，对学生的毕业设计和学生科研项目进行指导，使学生的学习内容和实践项目与企业的需求相一致，既可提高学生对专业知识学习的兴趣，又有利于学生就业，改变学校教学与企业实际需求相脱节的局面。
（7）改革教学评价方式。改变以往的简单理论课书面考试加实验成绩的方式，取而代之的是针对学生实际能力的考核，体现素质教育的内涵。如对实践项目进行作品考核，增加报告与答辩环节，学生介绍自己设计的方案、调试结果和数据分析，接受教师和同学的提问，进行答辩，这能够反映学生的真实能力和水平。[4]
三、教学效果
教学改革从2010年9月开始，主要在我校物理与电子信息工程学院09、10两个年级电子信息科学与技术和电子信息工程专业进行了教学实践，学生总数为221人。具体教学效果如下：
第一，形成科学的理论与实践相结合的课程体系结构和实践方案，理论课内容安排合理，实践项目设置有利于提高学生动手能力。
第二，指导学生参加2010年浙江省电子设计竞赛，获一等奖二个队，二等奖和三等奖各一个队。2010年获浙江省“挑战杯”大学生创业大赛特等奖，全国“挑战杯”大学生创业大赛金奖。参加2011年全国大学生电子设计竞赛获国家二等奖、省级一等奖、省级二等奖（二支队伍）、省级三等奖（二支队伍）。
第三，进行产学研结合，将企业技术难题转化为合作科研项目，将区域特色产业的相关技术与技能融入专业培养方案、课程设置和实际教学中，开设相应的实践教学内容，实现教学与区域经济的紧密结合。
第四，通过本教改项目，切实提高学生的实际动手能力，提高学生的就业水平和待遇情况，本科生一次就业率年均在90%以上，多数毕业生到企业从事研发工作，少数毕业生独立创业进行电子产品的设计与开发。
四、 结束语
通过对电子系统设计相关课程的教学改革，取得了明显教学效果，建立了科学合理的课程教学体系、理论教学实际案例和实践教学项目，发挥了实习基地的主导作用，加强了与温州地方企业的联系，学生在各方面都有受益和收获。
参考文献：
[1]成军.高职教育工学结合人才培养模式的价值判断、困境及对策[J].中国高教研究，2012，（2）：89-92.
[2]张学洪.地方性理工类院校本科人才培养体系探析[J].中国高教研究，2012，（8）：71-74.
[3]吴平，吴桂初，郑崇伟.通过实践课提高学生的电子系统设计能力[J].现代教育技术，2010，（4）：132-134.
[4]袁剑波，郑健龙.工程实践能力：培养应用型人才的关键[J].高等工程教育研究，2002，（8）：35-37.
关键词：工程应用能力；电子系统设计；教学改革
作者简介：吴平（1970-），男，辽宁铁岭人，温州大学物理与电子信息工程学院，副教授；
杨卫波（1977-），男，湖北天门人，温州大学物理与电子信息工程学院，讲师。
基金项目：本文系温州大学2012年系列教改项目（项目编号：12jg04A）的研究成果。
中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）14-0069-02
高等教育提出朝着“宽口径、厚基础、重能力”的方向发展，培养适应能力强、发展潜力大的复合型人才是高等教育追求的目标。电子信息类专业主要培养具有宽厚电子技术和信息系统的基础理论、较强的电子信息系统设计实践能力、科学的思维方法、独立分析问题和解决问题的能力，能从事各类电子设备和智能仪器的研究、设计、制造、应用和开发的应用型工程技术人才。
电子系统设计主要是指基于微处理器控制的完整应用系统的设计，为使学生掌握基本的电子系统设计技术和方法，在学生已经学习了电子信息学科专业基础课的前提下，开设了“电子设计自动化”、“单片机原理与应用”、“电子系统设计”、“电力电子技术”、“电子设计综合实践”等课程，目的是使学生能够综合运用学过的专业理论知识，提高电子系统硬件电路设计和软件编程的能力，并通过综合性设计实验使学生的实际动手能力和调试手段得到提高。[1，2]
一、改革前教学存在的主要问题
第一，课程之间相对孤立，各门课的知识未能进行有机结合和相互贯通。
第二，教学内容比较陈旧，与工厂实际应用相脱节，比如单片机是重要的教学内容，可是学生到企业工作后，几乎不会用8051进行电子系统设计。
第三，开设的实践教学项目缺少工程应用背景，不能激发学生的学习兴趣，学校不具备充分的电子系统综合设计实验条件和实践环境。
第四，学生的专业学习兴趣和自主学习能力、学习的主动性不够，毕业生的综合电子系统设计水平不能满足企业要求，影响了学生的就业和专业认可度，主要反映在以下几个方面：
（1）大学生电子竞赛。大学生电子设计竞赛作为国家教育部倡导的四项学科竞赛之一，可以综合考查学生的动手能力和综合素质，对学生的就业、考研复试都很有帮助。从温州大学（以下简称“我校”）的历届参赛成绩上看，取得高级别奖项的都是电源设计类题目，这得益于物理与电子信息工程学院部分教师的指导和个人专长，竞赛中的其他方向题目如仪器仪表、智能控制、通信类等题目均未获得过国家级奖项，反映出学生以控制器为核心的综合电子系统设计能力非常薄弱。
（2）学生就业情况。从电子信息类历届毕业生的就业情况看，达到专业培养要求、具备电子产品研发和工程应用能力水平的学生比例为班级人数的1/4～1/3，这部分学生或者去读研究生，或者到企业从事研发工作，待遇都比较高。其余的毕业生多数从事售后、销售或者改行到其它行业。
（3）专业认可度。由于专业特点和就业情况等诸多方面的影响，学生转专业到学校其他学院的比较多，反映出学生对电子信息类专业的认可度不够，实际上已经形成了恶性循环。
针对以上问题，学院相关领导、专业负责人和教师对存在的问题进行了深入的分析，查找原因，研究了相关课程教学改革的方向和方案，并于2010年9月开始实施，取得了明显的教学改革效果。
二、改革理念和教学内容
1.改革理念
围绕工程应用型人才培养目标，加强电子系统设计相关课程理论教学和实践教学内容的改革，图1为教学改革的理念和目标效果示意图。
学生经过“单片机原理及应用”、“模拟电子技术”、“数字电子技术”、“感测技术”、“电子设计自动化”、“C语言程序设计”等课程的学习，通过教师教学和随课的验证性实验，对电子信息领域的相关理论知识有了了解和掌握，基本能够进行单元电路的设计和调试，但验证性实验多数是教材内容的演示和再现，学生基本没有进行系统级的设计和实训，综合实践能力有待提高，学生没有发挥自己的主观能动性，不利于创新性人才的培养。
“电子系统设计”和“电子设计综合实践”是培养学生工程应用能力的关键环节，通过理论教学和系统设计实践使学生能够较系统地掌握电子系统设计的全过程，从选题、文献查阅、方案论证、器件选择、电路设计、电路实现、软件编程到装配调试、系统测试、总结报告、文档整理，学生完成由单元设计向系统设计的过渡，充分发挥学生的主观能动性和创造力，培养学生的独立工作能力以及协作精神。
2.教学改革内容
二年来主要进行了以下改革：
（1）研究、总结以往课程教学效果，广泛听取教师、学生意见，了解企业对毕业生能力和知识的需求，对电子系统设计相关课程更新理论课教学内容，如“单片机原理与应用”，根据课程特点和企业产品开发实际需求，对教学内容及方式进行改革，将以前的8051单片机更新为C8051F410进行教学，并更新对应的实验、实践教学内容。在教学实施中，采用以任务为驱动的教学方式，先确定一个总任务，然后将总任务分解成一个个具体的子任务，子任务包括单片机的各功能模块、基本接口电路和编程训练，分散重点和难点，循序渐进地完成各个子任务，从而完成对于单片机知识及各功能模块的学习。
（2）在“电子系统设计”理论课程教学中，将主流的运算放大器、AD转换器、串行通信技术和协议、电子设计竞赛的题目和企业实际产品案例介绍给学生，提高学生的学习兴趣，并可以通过竞赛检验教学效果。 （3）充分采用EDA软件进行电路分析和辅助电子系统设计，通过软件仿真和调试，为真正的硬件系统设计服务。在“电子设计自动化”的实验安排上，充分对“模拟电子技术”、“数字电子技术”、“电力电子”、“单片机原理与应用”等课程的教学内容进行复习和巩固，通过EDA软件进行电路分析、演示器件的使用和程序控制方法，改善教学效果。[3]
（4）加强与地方产业、实习基地的联系，寻求更多的贴近企业实际需要的学生科研项目和实践教学项目，使项目从教师的科研项目中来、从实习基地和公司的产品开发中来，鼓励学生自主设计实践项目，充分发挥学生学习的主动性。如2010年和2012年分别立项的浙江省大学生科技创新项目“配电电路功率因数测量方法与现场总线通信技术研究”、“基于Modbus/TCP通信协议的上位机软件设计”就来自于教师与企业合作的科研项目。通过该项目的研究既可以解决企业的技术难题，又为学生就业提供机会，学生毕业后可以直接融入企业的相关产品研发。再如2012年立项的浙江省大学生科技创新项目“珍珠计件工资结算智能管理系统的研究与开发”是学生根据自己家乡（诸暨）企业的需求自行选题申报的，该项目设计的“珍珠计件工资结算系统”既可以将养殖户的工作量保存在养殖户自己的智能卡中，又同时存储在企业的计算机数据库中，在进行工资结算时可以进行数据比对，避免出现差错，体现公正、公平、公开的原则。智能卡还包括加密和验证技术，提高安全性，节省了人力开支，提高了效率，增加了透明度。
（5）提高综合性、设计性、创新性实验所占比例，将学生科研成果作为教学实例和实践题目，充分挖掘历届浙江省大学生科技创新项目、温州大学学生科研项目、三科基金项目的成果，鼓励学生将自己的项目作为实践教学内容进行演示和介绍。
（6）加强与企业的联系和交流，聘任企业优秀工程师作兼职指导教师，对学生的毕业设计和学生科研项目进行指导，使学生的学习内容和实践项目与企业的需求相一致，既可提高学生对专业知识学习的兴趣，又有利于学生就业，改变学校教学与企业实际需求相脱节的局面。
（7）改革教学评价方式。改变以往的简单理论课书面考试加实验成绩的方式，取而代之的是针对学生实际能力的考核，体现素质教育的内涵。如对实践项目进行作品考核，增加报告与答辩环节，学生介绍自己设计的方案、调试结果和数据分析，接受教师和同学的提问，进行答辩，这能够反映学生的真实能力和水平。[4]
三、教学效果
教学改革从2010年9月开始，主要在我校物理与电子信息工程学院09、10两个年级电子信息科学与技术和电子信息工程专业进行了教学实践，学生总数为221人。具体教学效果如下：
第一，形成科学的理论与实践相结合的课程体系结构和实践方案，理论课内容安排合理，实践项目设置有利于提高学生动手能力。
第二，指导学生参加2010年浙江省电子设计竞赛，获一等奖二个队，二等奖和三等奖各一个队。2010年获浙江省“挑战杯”大学生创业大赛特等奖，全国“挑战杯”大学生创业大赛金奖。参加2011年全国大学生电子设计竞赛获国家二等奖、省级一等奖、省级二等奖（二支队伍）、省级三等奖（二支队伍）。
第三，进行产学研结合，将企业技术难题转化为合作科研项目，将区域特色产业的相关技术与技能融入专业培养方案、课程设置和实际教学中，开设相应的实践教学内容，实现教学与区域经济的紧密结合。
第四，通过本教改项目，切实提高学生的实际动手能力，提高学生的就业水平和待遇情况，本科生一次就业率年均在90%以上，多数毕业生到企业从事研发工作，少数毕业生独立创业进行电子产品的设计与开发。
四、 结束语
通过对电子系统设计相关课程的教学改革，取得了明显教学效果，建立了科学合理的课程教学体系、理论教学实际案例和实践教学项目，发挥了实习基地的主导作用，加强了与温州地方企业的联系，学生在各方面都有受益和收获。
参考文献：
[1]成军.高职教育工学结合人才培养模式的价值判断、困境及对策[J].中国高教研究，2012，（2）：89-92.
[2]张学洪.地方性理工类院校本科人才培养体系探析[J].中国高教研究，2012，（8）：71-74.
[3]吴平，吴桂初，郑崇伟.通过实践课提高学生的电子系统设计能力[J].现代教育技术，2010，（4）：132-134.
[4]袁剑波，郑健龙.工程实践能力：培养应用型人才的关键[J].高等工程教育研究，2002，（8）：35-37.