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我院电类电子设计论文

1我院电子设计竞赛存在的问题

从我院参加历届大学生电子设计竞赛情况来看,存在以下5个比较突出的问题.1)前期培训实践时间较短.我院参赛选手历年来均是从大三学员中选拔,集中培训一般是从大三下学期5月份开始,学员要在短短的4个月内掌握电子设计竞赛要求的如单片机、可编程门阵列(FPGA)、传感器、自动控制等相关知识,并且能够在实践中熟练应用,对辅导教员与参赛学员来说都是难以做到的.2)理论知识掌握不够扎实.如模拟电子技术、数字电路、单片机原理等,学员对一些常用的知识点没有学深悟透,无法将理论知识进行灵活应用,所以分析电路功能时常常觉得无法下手,对电路功能的进一步改进和创新更加困难.3)工程实践能力有待提高.学员在完成相应电类理论课程学习后,如果平时没有大量的时间去投入实践,理论知识无法得到有效巩固,就难以具备一定的工程实践能力,例如有些学员在连接电路时,布局布线不规范,电路的模块之间不够清晰;有些学员对常用仪器如示波器、频谱仪等操作不熟练,基本的焊接技能也不够扎实;有些学员对调试过程中出现的问题,难以准确快速地判断故障点;部分学员的作品制作完成后,在现场测试时出现失误,甚至出现作品烧毁的情况,影响比赛的成绩.4)缺乏综合分析能力.大部分学员缺乏一定的系统综合分析能力,不能按照竞赛题目的指标要求,经过全面深入分析并设计合理方案,只是单纯地按照查阅的资料将参考电路原模原样地拼接在一起,缺乏系统性,这样完成的作品,其技术指标往往难以达到题目的要求.5)缺乏相应奖励激励机制.军队院校与地方院校相比有其自身的特殊性,地方院校学生由于存在就业压力,参加电子设计竞赛获奖后会对今后就业有一定的帮助,所以学生的参赛积极性较高.而军队院校学员没有就业压力,而目前奖励激励机制又不明确,从而导致指导教员与参赛学员积极性不高.

2以电子设计竞赛促进实践教学改革

电子设计竞赛不仅能够反映参赛学员的综合能力,也基本上能反映出学校的电类课程教学质量,特别是培养学员工程实践能力的教学水平.针对我院电子设计竞赛目前存在的一系列问题,确立了以培养学员实践能力、创新能力为主线的培养模式,通过加强电类相关专业课程和实验室的建设,促进教学模式及人才培养模式改革,切实提升学员电子设计综合能力.

2.1教学模式机制改革

1)优化整合教学内容.根据电类专业课程体系改革要求,对电类课程的所有知识点进行了梳理,将重复讲授的知识点进行了整合,将衔接不紧的知识点进行了补充,目的是完成电类专业基础课理论教学内容之间、电类专业基础理论和实验课程教学内容之间、电路专业基础课程与专业课教学内容之间的融汇贯通,重构教学内容,建设与之相适应的教材体系.2)实践研讨式教学.2013年开始尝试在每门课程中增加综合性实验,即在相应理论课程之后集中一周左右时间,通过教员出题、学员自拟题目等方式,围绕与理论课程相关的设计题目进行的工程实践训练,以团队合作、各自分工等方式来巩固强化所学知识点,提高学员工程实践能力和团队协作能力.针对综合实验小班化的特点,在选题和方案论证过程中倡导研讨式教学,通过学员之间激烈的思维碰撞,提高了学员的学习兴趣,增强了学习的自主性[3].3)引入示教系统.电类理论课程与其他理论课程相比,其实践性较强,目前电类课程还是以课堂理论讲授为主,虽然一直强调教员要在课堂中注重引导学员如何将理论知识与实践结合,如何与现有装备结合,并贯穿到课堂中,但学员依然只是了解局部电路,对系统电路理解不深,不知道在实际装备中电路为什么要这样连接,真正到用的时候就不知道如何下手了.通过在电类课程中大量引入军民应用实例,制作了5门主干理论课程的虚拟与实物示教系统,增强课程的针对性和实用性,使学员不仅看到了装备中的实际电路,还学会分析现实装备的电路图,从而提高了学员理论分析能力及动手操作能力.4)选拔实验小助手.在每次上课前根据上次实验课的表现,指定1-2名实验最快做完并且实验报告写得规范的学员作为实验小助手,让这些小助手提前预习并做一遍实验,在上课的时候就可以帮助其他学员解决实验过程中遇到的问题,并且帮助教员检查部分学员的实验结果.对这些实验小助手,因为平时动手能力较强,所以可以给予更高层次的实验锻炼.通过选拔实验小助手,可以有效激发他们对电类知识的学习热情,锻炼他们独立实验能力,在帮助其他同学排故过程中也可以增进相互交流,更有利对于实验相关知识的理解与掌握,培养团结协作精神,同时也减轻了教员的部分工作量[4],提高了实验教学效率.5)改革实验成绩评价方案.我院之前电类课程的成绩评价方案是:在学期末只统计理论考试成绩与平时成绩,实验课的成绩没有计入总成绩,导致部分学员对实验课不重视,影响实践能力的提高.现在对原有的成绩评价方案进行了修改,使得现在的实验与理论课无缝衔接,将原有的实验成绩与理论课程成绩进行了合并,即“总成绩=理论成绩(60%)+平时实验成绩(25%)+综合实验成绩(15%)”.这样更能突出体现学员的工程实践能力(更加突显实验成绩比重).同时在实验评价中,采用了全程跟踪式的多方面的评价体系,摒弃了单纯依靠实验报告和期末考试的做法,将每一个实验进行分解,分阶段给予评分,对学员学习状况和实验能力的检验也更加客观、有效,也减少了学员抄袭实验报告的现象[4].

2.2实验室管理模式改革

1)实验室体系化建设.实验室总体上按照四类五层进行建设和管理,具体内容如图1所示.改建后的实验室功能划分更加清晰合理,总体上采用阶梯式实验模式,在实验室为学员设计构造一个能够充分自主、不受制约地运用知识科学研究、工程实践和自主创新的场景与条件,进行通过项目需求分析、知识学习补充、理论推导计算、实现方法选择、电路设计仿真、实验步骤设计、参数测试方案、实验总结分析等环节,全面培养学员自主学习、科学研究、规划管理、工程实践、团队合作、交流沟通等科学研究基本素质和工程实践综合能力[5].⑤科技创新层图1电类专业基础实验教学平台体系示意图2)实验室管理信息化建设.引入实验室综合信息化管理软件系统,实现对教学资源、课程资源、实验过程、教员考核与设备器材的信息化管理.目的是实现对实验资源的精细化管理,提高仪器仪表的使用效率,全面提升实验教学的质量[5].3)开放型实验室建设.通过信息化系统中门禁与实验台位电源管理,学员通过预约系统可以在课余时间进入实验室.在开放型实验室中教员会预先发布一些与生活联系比较紧密的、学员比较感兴趣的小型实验题目,这些实验题目需要采取多种技术实现系统设计,例如防盗报警器、镍镉电池充电器、水温控制系统等,题目也可以是学员自己通过查阅资料、调查研究选择的,其目的是鼓励学员选择感兴趣的题目进行实验.学员有了目标以后会查找资料并确定实验方案,通过仿真实验室进行设计方案验证到最终实现.通过开放型实验可以有效提高实验室的使用效率,深化学员对所学理论知识的理解,强化学员的综合性实验技能,激发学员的求知欲望和学习动力,培养学员独立发现问题、分析问题和解决问题的能力,通过有趣的实验使原本枯燥的理论学习变得有趣和具有挑战性.同时鼓励并引导学员参与电子设计竞赛俱乐部,积极参加学院的创新杯与大学生电子设计竞赛[6-7].4)加强现代电路设计课程比重.为锻炼学员使用现代电路设计与仿真工具的能力,在教学中引入了EWB、Multisim、Matlab、Pspice及Quartus等目前主流的电路分析、现代数字电路设计与仿真软件.计算机仿真使学员有了更加灵活的时间进行实验,同时电路结构与元件参数可以灵活修改,计算过程简单,对于电路分析结果还可以以图形的方式展现,有利于学员对电路有更深层次的认识.通过计算机仿真实验的开展,可拓展学员的视野,便于学员课余进行电路分析和设计.同时注重强化学员在单片机、FPGA、ARM等创新设计平台和高频实验平台开展实验的能力,将理论、虚拟实验与实际实验进行无缝结合,提升学员从理论分析到验证仿真到最终实现的整体能力[6-7].

2.3电子设计竞赛组织方式的改革

电子设计竞赛的根本目的在于以竞赛为平台和牵引,培养学员的创新能力、实践动手能力和团结协作精神.通过借鉴华中科技大学、海军工程大学、空军工程大学等院校的一些做法,结合我院实际,对目前电子设计竞赛的培训对象和参赛人员、资源利用、培训内容进行了如下调整.1)学员从大二开始进入电子设计竞赛准备.学员在大二下学期末基本学完了电类大部分理论课程,具备了一定的相关电路知识.从2013年开始,我们尝试从大二学员开始培养,在前期培训中,与大三学员一起进行集中培训,如果个别学员能力突出,可以与大三学员一起参加比赛,在比赛时我们专门为大二学员安排房间进行模拟比赛,并有教员进行辅导,这样做的目的在于延长学员的培训时间,增加学员参加比赛的经验,同时还可以指导下一级学员的实验开展.2)参赛资源循环多次利用.每年电子设计竞赛结束后,实验室会有部分的剩余器件,而电子设计竞赛的部分器件针对性较强,价格昂贵,一般很难在普通的实验中用到,难免造成一定的浪费.从2013年开始,我们将历年电子设计竞赛题目和器件通过开放实验室定期发布,供有兴趣的学员或者教员通过信息系统进行预约实验,一方面学员可以按照自己的兴趣将历年的题目进行实现,提高学员的工程实践能力,另一方面也可以提高实验室的器材使用效率,使部分器材的功能发挥最大作用.3)培训内容从广到专的转变.目前的培训方式是学员按照统一的培训计划,所有的课程与实验统一进行,要在极短的培训时间内将所有相关知识统一讲授,对学员来说难以接受.而历年电子设计竞赛的题目一般分为如电源类、控制类、通信类等几个方向,学员可以按照自己的兴趣确定一个方向,使培训内容聚焦,在有限的时间内学员的精力会投入到一个方向,并能迅速地积累在某个方向上的丰富经验.

作者:李凯张金林张容刘潇工作单位:空军预警学院

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