時間:2023-09-26 09:49:51
序論:寫作是一種深度的自我表達。它要求我們深入探索自己的思想和情感,挖掘那些隱藏在內心深處的真相,好投稿為您帶來了七篇電子電路基礎學習范文,愿它們成為您寫作過程中的靈感催化劑,助力您的創作。
關鍵詞:CDIO;電子電路技術與實驗;改革;實踐
作者簡介:周童(1981-),男,江蘇南通人,南通大學電子信息學院,講師;周晶(1976-),女,江蘇南通人,南通大學電子信息學院,講師。(江蘇 南通 226019)
基金項目:本文系南通大學教學研究課題(課題編號:2011B43)的研究成果。
中圖分類號:G642.0 文獻標識碼:A 文章編號:1007-0079(2013)27-0117-02
CDIO(Conceive Design Implement Operate)[1]教育理念近年來在國際工程教育界十分流行,它的基本方法是以工程產品的研發到實際產品運行這一過程為載體,讓學生以主動的、實踐的、課程之間有機聯系的方式學習工程。CDIO的培養大綱將工程畢業生應具備的能力按工程基礎知識、個人能力、人際團隊能力和工程系統能力這四個層面加以劃分,大綱要求通過綜合培養的方式使學生在這四個層面上均衡地達到預定培養目標。
自2003年,周立功教授在江西理工大學首次以3+1教育模式率先開展了CDIO性質的教育試點以來,已經過去十個年頭了。其間,中國教育部多次組織會議與國內外著名高校的專家學者討論了中國進行工程教育改革的緊迫性與必要性,并制訂了一些工程教育改革方案。迄今為止,國內已有近四十所高校先后被定為CDIO教育模式的研究與實踐試點單位,并均已獲得不同程度的教育成果。
一、關于“電子電路技術與實驗”
1.課程的基本設置
“電子電路技術與實驗”是南通大學(以下簡稱“我?!保┯嬎銠C科學與技術學院下計算機科學與技術、軟件工程和網絡工程專業的一門十分重要的專業基礎課,由電路基礎和模擬電子技術綜合而成。原先的課程設置與課時分配如下:電路基礎部分共10章40學時,模擬電子技術部分共10章40學時,實驗部分共4次試驗16學時,總共96學時,其中實驗部分安排在期末進行。教材的使用情況為:電路部分使用普通高等教育“十五”國家級規劃教材《電路》第5版,模擬電子技術部分使用面向21世紀課程教材《電子技術基礎——模擬部分(第五版)》。
學生的期末總評成績按平時表現30%,期末考試70%的比例計算,期末考試為閉卷筆試,實驗部分不計入最終的總評成績評定。
2.課程存在的問題
從前幾輪的教學情況來看,筆者認為我校該課程在改革前存在以下問題:
(1)教材選取并不十分合適?!峨娐贰泛汀峨娮蛹夹g基礎——模擬部分》這兩本教材內容廣泛、講解詳盡、思維縝密,對于電類專業的學生而言十分合適。但是,對于總共只有80學時的“電子電路技術與實驗”而言,這兩本教材的內容顯然太多、太細、太深,結果只能是某些大章被舍棄不講,而保留的大章中也要對其中的小節有所取舍。即便如此,每一大章所能分得的平均學時數也只有4個學時,老師講解得很匆忙,學生聽起來也吃力。如此大量地削減書本中原有的知識點,會給學生的自學增加難度,多數有課前預習和課后復習習慣的學生都反映因知識不連貫造成了理解上的困難。
(2)電路基礎部分的講授過程過于抽象。電路基礎部分是“電子電路技術與實驗”課程中最先講解的部分,從電路模型開始講到頻率響應,前后涉及10個大章。其中絕大部分都是在做電路的等效變換和相關的數學計算,講授過程也是按傳統的順序講解。對于電類的學生而言,他們有整個學期的時間去不斷實踐和強化相關的知識。然而,對于憧憬著自己未來成為計算機硬、軟件或者網絡技術方面人才的計算機專業的學生而言,大學里第一門專業基礎課就如此抽象、枯燥,而且里面的知識似乎也跟計算機沒什么太大聯系,多數的學生都表現出了反感和厭學的情緒,從而直接影響了后續的模電部分的學習。
(3)模擬電子技術部分的講授內容過多。從現有教學大綱來看,《電子技術基礎——模擬部分》教材中除了最后一章SPICE輔助分析設計不講以外,其余大章基本一個不落。這些內容雖然都有實際的器件和實用電路作為支撐,但由于電路結構多變,設計參數眾多,計算過程繁瑣,對于之前已經對該課程產生了厭惡情緒的學生來說,更繁更難的模電內容無疑是雪上加霜。而對于有較好學習方法的學生,要在短時間內掌握如此多的內容,也是不小的挑戰。
(4)實驗部分安排不合理。實驗課安排在學期末進行,時間上跟理論課脫節,往往是做實驗的時候,相關的理論知識已經遺忘殆盡了;同時,實驗部分不計入最終的總評成績評定,這就使得實踐環節的重要性再次降低,學生根本不認真對待。
(5)考核方式與工程教育的理念不相符合。傳統的閉卷筆試,以各自獨立的分析計算題為主,配以選擇、填空題。學生為了通過考試而海量做題,整個課程學完,學生說不出學過什么,學的知識有什么用,當然也就無法應用于實際的工程實踐。
二、基于CDIO的課程改革構想
對“電子電路技術與實驗”課程引入CDIO教育模式進行改革,主要是為了增強學生電子電路技術的興趣度、認知度和實踐能力。從電路的宏觀功能入手,對項目的組成模塊逐一分解,各個擊破,讓學生從“做中學”。筆者在研究了相關課程[2,3]的改革思想之后,針對本課程的CDIO模式改革提出了以下構想:
1.選用更合適的教材
針對之前的教材理論性強、內容多的問題,我校反復比較,仔細斟酌,選擇了“十一五”國家教材《電路與模擬電子技術(第二版)》一書。該書專門針對計算機專業的學生編寫,壓縮了傳統教材中電路基礎部分,重新整合了模電部分,更加適合計算機專業這樣既需要較熟練地掌握電工電子技術的方法而又不要求作深入研究的學生使用。
2.適當改變授課順序
以往的授課順序都是自下而上,這樣雖然起步時較為輕松,但對于現學的知識在整個課程體系中的作用,學生幾乎都是一頭霧水。建議可以從一個具有綜合性但又不太復雜的實際系統入手,反過來自上而下地講解相關知識點。例如通過單相小功率直流穩壓電源,用圖1的講解方式逐漸引出各個相關的知識點。
3.弱化電路基礎與模擬電子技術之間的課程界線
采用圖1的講解方式之后,電路基礎和模電中各自的知識點不再涇渭分明,而是需要什么就講什么。實際器件、電路和抽象的定理、方法互相穿插,相互支撐,可以降低學生學習的疲勞度,激發學習的興趣和信心。
4.實驗課程的改革
增加實驗課的課時量,將實驗課平行于理論課進行,甚至可以直接進入理論課的教學環節。實驗內容的選取須緊密結合理論課內容,借助EWB或者SPICE仿真軟件,在理論課堂上就可以直接向學生展示電路的仿真原理圖和結果。同樣,某些理論課上的知識點也可以在實驗課上通過實驗的方式提出并呈現給學生。另一方面,實驗課不能局限于軟件仿真,應該在條件允許的情況下多進行實物實驗,通過在面包板上搭建實物電路并運行,不僅鍛煉了學生個人操作能力,還能培養其人際團隊合作能力。
5.考核方式的改革
純粹的理論閉卷筆試必須被理論結合實踐的考核方式所替代。建議只把最基本的理論分析和計算作為筆試內容,如電阻電路的基本分析方法和定理,基本共射極放大電路的計算等。實踐考試則以在規定時間內,按小組劃分,完成隨機抽取的項目設計題的方式進行。實踐考試中允許翻閱相關資料或在組內互相討論。實踐部分的評分方式可以參考模糊層次分析法,[4,5]按成果、口試和團隊三個方面綜合評分。最終的考核成績中,理論筆試占50%,實踐考試占40%,平時表現占10%。
三、已實施的改革步驟
由于得到我校教學研究課題的基金支持,“電子電路技術與實驗”課程的CDIO模式改革已經初見成效:
第一,在更換教材的同時,重新分配了電路基礎與模電部分所占的課時比例,增加了實驗課的課時量。電路基礎調整為28學時,模擬電子技術為36學時,實驗32學時??紤]到原先的課后作業多有抄襲現象發生,現將平時作業從課后作業改為課堂練習,題目也精選極具代表性的題型。
第二,理論課內容進一步精簡。新教材的理論內容已經較原來的教材有所壓縮,但由于課時所限,有些知識點在實際授課時必須做弱化處理。例如二極管、三極管和運算放大器只強調外特性而不細究內部工作原理,交流電路只涉及單相正弦穩態電路的一般分析而對三相電路和相量圖分析法不做要求。
第三,實驗課不再放到學期末進行,而是有機地穿插在理論課當中。在某些理論課的授課過程中加入SPICE軟件的仿真演示,很好地提高了學生對抽象知識點的認知度,提高了學習積極性,降低了思維疲勞度。在實驗機房中完成的實驗課,則讓學生自愿組合成固定的實驗小組,一般3至5人一組,每個人選取大項目中不同子項目進行設計與實驗。
第四,期末考核方式由原先的閉卷筆試改為筆試和實踐相結合。筆試部分只占總評成績的50%,主要是考查學生最基本的概念和基礎的分析與計算。實踐能力考核占總評的40%,考核時依然以平時實驗課的實驗小組為單位,完成當場抽取的設計項目,最終按子項目的難易程度與完成度評出個人能力成績,按大項目的完成度及優劣評出人際團隊能力成績。平時表現占10%,包括理論課上課堂練習完成的情況和實驗課上口頭問答的情況。
四、結束語
CDIO是一種先進的教育模式,本文將CDIO理念引入到“電子電路技術與實驗”課程中,在教學理念、教學手段和考核方式等方面提出了改革構想,并在校教學研究課題基金的支持下完成了部分改革,取得了一定的效果。同時,也為近電類專業中的電類課程的改革提供了新的思路。
參考文獻:
[1]Edward Crawley,Johan Malmqvist,Soren Ostlund,等.Rethinking Engi-
neering Education:The CDIO Approach [M].Berlin:Springer-Verlag,2007.
[2]張國平,付貴陽,馬永力.基于CDIO教育模式的電路課程教學研究與實踐[J].中國電力教育,2010,(22):93-94.
[3]王照平,李文方,王玉巧,等.基于CDIO模式的《模擬電子技術》課程改革與實踐[J].電子測試,2013,(3):198-199.
[4]唐有文.模糊層次分析法[J].青海師范大學學報(自然科學版),
關鍵詞:項目教學法;學習情境;課程評價
作者簡介:王彬(1985-),男,湖南湘鄉人,湖南水利水電職業技術學院電力工程系,助理實驗師。(湖南 長沙 410131)
中圖分類號:G712 文獻標識碼:A 文章編號:1007-0079(2013)23-0058-02
新時代下,新生代高職學生具有他們所特有的學習特點:對于感興趣的東西學習積極性較高,對于枯燥的理論知識則學習效率低,對于實踐性環節的學習興趣明顯高于理論課程的學習。因此在教學過程中要求教師必須注意理論與實際的結合。而把項目教學更好地融入課程當中,能使理論與實際結合緊密。
一、定義項目教學法
項目教學法,是教師與學生一起完成一個完整的“項目”工作而展開的教學活動。在高職教學中,項目一般指的是以生產完成一件具體的、在實際當中有用途的產品為目的的學習任務,它一般具有以下幾個條件:學生能學習到一定的教學內容,并具有一定的教學意義;可以在某一個學習情境中將理論與實際技能相結合;項目的設定要與企業實際生產過程具有直接關聯;學生具有獨立完成項目的機會,能在一定框架范圍內自行組織和安排學習行為;項目實行中以及項目最終需具有能具體展示的成果;項目實施者能克服并處理實際困難和問題;項目應具有適當的難度,其中包含已學知識、技能的應用,還必須包含新知識、能力、技能的拓展;項目完成后需教師與學生共同對項目成果進行評價。
二、課程特點
“電子電路分析與制作”課程是電力系統自動化、供用電、小型水電站及電子等專業的基礎課程。學生在學習本課程之前,必須先學習電路基礎、高等數學等課程,具備學習本課程所要求的專業基礎知識和文化基礎知識。本課程為培養電力系統自動化、供用電技術、電子技術從業人員提供必備的理論知識和基本技能。
企業或是實習單位要求這些專業的從業人員具備一定的知識目標,故必須通過本課程的教學,讓學生掌握電子電路的基礎知識;各種基本電路的組成、工作原理、性能特點及主要參數;掌握常用電子電路的分析和設計方法。企業及實習單位還要求這些專業的從業人員具備一定的能力目標,所以在設計課程時必須把本課程的理論教學和實踐教學相結合,使學生具有使用常用電子儀器儀表的能力,具有查閱電子元器件手冊并合理選用元器件的能力,閱讀和應用常見電子電路的能力,測試常用電子電路功能,設計簡單電路及制作的能力,排除簡單故障的能力。
在“電子電路分析與制作”課程中實施項目教學法,既能很好地引導90后的高職學生的學習積極性,又能更好地讓學生掌握電子電路中的基礎知識,更能使學生具備一定的相關崗位所需基本能力。
三、利用項目教學法設定學習情境及學習型工作任務
高職教育課程的本質屬性上具備職業性,故利用項目教學法設定學習情境時需考慮行業、企業、崗位的職業需求以及學生的自身需求。根據各專業從業者的培養目標和從業崗位分析,應具備的職業能力大致可分四個部分:以弱電部分的生產制造為基礎,從業者必須掌握電子產品的裝配、檢測、調試、維修、生產工藝路線的制定、生產管理等能力;以電力弱電部分開發為基礎,從業者應掌握電子線路的分析、仿真、印制電路板設計等能力;以電力弱電設備銷售為引導,從業者應掌握電力設備的銷售、安裝、現場調試、售后維護等能力;以電力電子設備的運行維護為引導,從業者應具備常用及專用弱電設備的使用、維護及保養等方面的知識。所以根據培養目標與崗位的需求,必須打散并重組電子電路分析與制作的知識點,并構成不同的網絡知識結構。而利用項目教學法使并構的知識網絡包含在設定的學習情境中。筆者根據崗位需求以及課程知識點調整的網絡知識結構,為這門課程設定了三個學習情境。情境設定如表1所示。
經過上述設定后,又對每個情境設定了學習型子情境即學習工作任務,以學習情境一:LED燈板的分析與制作為例,學習型工作任務如表2所示。
課程應用項目教學法設定了學習情境后,教學過程嚴格按照設定的學習情境進行教學,利用子情境—任務的形式讓學生發揮自己的主觀能動性,在不知不覺中掌握知識及技能。
四、課程評價
課程應用項目教學法進行學習情境及學習型工作任務的設定,而整個教學過程為了準確地評價本課程的教學質量和學生的學習效果,體現學生職業能力培養的要求,必須對本課程的各個環節進行考核,以便對學生學習評價盡可能地做到公平公正和標準化,所以對以往的考核內容及考核形式進行了修改。整個課程評價以過程考核法進行考核,制定流程如下表3所示。
每個學習情境由個人評價(20%)、小組評價(20%)、指導老師評價(60%)三個部分組成。
指導老師評價,是指導老師對學生完成的每個學習型工作任務的階段性成果進行評價。并針對學生完成每個產品的功能、技術指標、經濟指標及產品工藝等內容進行評價。
小組評價,是各小組集體討論后對本班各小組就相互合作與交流、完成產品的功能與工藝等內容進行評價。
個人評價,是學生對自己和組內其他同學在工作中的表現進行評價。
每種考核形式應制定相應的評價單,如以指導老師評價單(見表4)為例。
五、實施后總結
第一,必須做好充分的準備。項目教學法運用到課程教學中會產生比傳統教學方法更多的工作量,過程中評價需制定好相應的考核標準及評價表。
第二,必須選擇好合適的項目。要有目的去挑選項目,使它與崗位需求、課程知識點相結合。要保證項目的完整性,從設計、制板、安裝到調試,使子任務中完成的各級產品最終能夠安裝成一個完整的產品。
第三,要調動學生的積極性。項目教學法的核心對象是學生,所以調動學生的積極性尤為重要,整個教學過程必須有激勵方法進行學生興趣的激勵。
第四,因材施教,根據每個學生素質設定任務難度,并做好評價。每個高職學生的素質有所不同,如果任務難度選擇不好,或考核評價做得不好,反而會打消學生的積極性,致使整個項目教學法不能更好地實施。故設定每個學生任務難度并做好評價尤為重要。
總而言之,在“電子電路分析與制作”課程中實施項目教學法,只要準備充分,應用得當,會在課程教學中取得非常好的效果。
參考文獻:
[1]吳言.項目教學法[J].職業技術教育,2003,(7).
【關鍵詞】模擬電子技術;CDIO;教學改革;差動變壓器
0 引言
模擬電子技術是電類專業重要的具有入門性質的技術基礎課,扎實的理論基礎和過硬的實踐能力對于電類學生后續專業課的學習有著重要的作用。但是隨著電子技術的發展,數字電子電路大行其道,使一部分學生產生了模擬電子電路不再重要的錯誤認識。加上課程的學時數越來越少,傳統的教學模式存在著如教材重分析輕設計,驗證性實驗多綜合性實驗少,單一強調理論知識的考核方式等,嚴重影響了模擬電子技術課程的學習效果。本文以我校自動化專業進行的卓越工程師計劃為契機,以CDIO教育理念為指導,全面改革模擬電子技術課程教學,并在各種學生參加的電子大賽中得到了檢驗,取得了優異的成績,教學效果顯著。
1 以CDIO教育理念優化教學內容
模擬電子技術課程教學的內容繁多,模擬電子電路經典教材篇幅都很大,特別是在教學學時數大量壓縮的情況,如何優化教學內容是教學改革首要任務。同時模擬電子技術課程與數學、物理、甚至電路課程的學習都有著明顯的區別,即它的工程性和實踐性,因此如何將模擬電子技術學習有機地融合到工程背景中,是教學改革的關鍵問題。為此我們以CDIO教育理念為指導,對模擬電子技術課程教學內容的優化做了積極的探索。
1.1 CDIO教育理念
CDIO工程教育模式是近年來國際工程教育改革的重要成果。CDIO教育模式是90年代末由美國麻省理工學院航空航天系首先創立的,在2000 年聯合3 家瑞典大學完善了這一模式,并建立了12 條標準,于2004 年正式成立了國際組織。CDIO 是構思(Conceive)、設計(Design)、實施(Implement)和運行(Operate)四個英文單詞的首字母,它涵蓋了產品開發的完整過程[1-4]。
CDIO教育模式以產品開發的全過程為載體,讓學生以主動的、實踐的方式進行工程開發學習,建立起完整的課程體系,并培養學生的專業基礎知識、終身學習能力、團隊交流協作能力和工程系統能力。CDIO教育模式的關健是如何根據學習內容確定一個實際的開發案例,通過這個案例的開發逐步培養學生的工程能力以及其他能力。
1.2 確定工程開發實例
如何把模擬電子技術教學內容完美地融合到一個工程開發實例中,是個不小的挑戰。隨著電子技術的發展,模擬電子技術應用領域絕大多數都集中在傳感器信號調整電路中。通過對大量傳感器調理電路的研究,發現用傳感器調理電路作為開發實例可以很好包含模擬電子電路絕大部分核心教學內容。實際教學過程中,選擇差動變壓器式位移傳感器(螺管式)的調理電路設計和制作作為模擬電子電路學習的工程案例,通過多年的教學實踐,效果顯著。
差動變壓器式位移傳感器是用來檢測物件移動的位移量,在工業中應用非常廣泛。其調理電路原理框圖可以用圖1表示。其中正弦波或方波產生電路的功能是產生一定頻率的正弦波或方波激勵傳感器的初級線圈;檢波電路的功能是將差動變壓器次級線圈輸出的電壓,轉換成一個既能反映位移的大小,又能反映位移的方向的電壓信號;放大電路的功能是將檢波電路得到的小信號放大成合適的大信號;濾波電路的功能是將放大信號的高頻分量濾掉,獲得一個純凈的直流電壓信號;轉換電路的功能是將電壓信號轉換成電流信號,以便適應信號的遠距離傳輸;直流電源電路的功能是對整個電路進行供電,一般情況下供電電壓為24VDC。
整個調理電路基本上包括了模擬電子電路課程教學的所有內容。下面以我校選用的童詩白主編的《模擬電子技術基礎》[5]教材為例,將調理電路的各組成電路對應教材相應章節整理成圖2。需要說明的是,設計調理電路必須有兩個重要的基礎,即熟悉運算放大器內部結構和外部特性,以及反饋的概念。從圖中可以看出,調理電路中的各組成電路基本上包含《模擬電子技術基礎》教材的所有章節,也就是說選擇差動變壓器式位移傳感器(螺管式)的調理電路研發作為工程案例是恰當的。
1.3 優化教學內容
圖2已經非常清楚地概括了模擬電子技術課程教學內容,其大致可以歸納為三個方面:一個器件,即集成運算放大器;一個概念,即反饋;六種電路,即信號產生、檢波、放大、濾波、轉換和直流電源電路。
1.3.1 一個器件――集成運算放大器
調理電路中的核心器件是集成運算放大器,學習模擬電子技術的第一個任務就是如何認識和正確使用集成運算放大器。為此可以將教材的前5章整合成一個模塊,即集成運算放大器模塊。集成運算放大器的學習可以再細化為以下三個方面。
第一是學習集成運算放大器的外部電壓傳輸特性。運放作為調理電路中的核心器件,必須要掌握它的作用和功能,即放大作用。
第二是學習集成運算放大器內部組成電路。首先要弄清楚二極管和三極管的特性;其次以單管共射放大電路為基礎學習運放的中間級;再次差分放大電路為基礎學習運放的輸入級;最后以單管共集放大電路為基礎學習運放的輸出級。
第三是學習集成運算放大器性能參數。不同的運放其性能指標差異較大,在理解這些參數的基礎上,根據需要合理地選擇運放。
1.3.2 一個概念――反饋
\算放大器在電路中一般有三種狀態,即開環、正反饋和負反饋,根據需要正確選擇不同的反饋類型。學習反饋概念時要注意以下幾點。
第一,根據集成運算放大器的電壓傳輸特性,理解開環、正反饋和負反饋的作用。
第二,理解負反饋的四種組態,以及引入負反饋后對電路性能的影響。
第三,根據電路需要,要能夠正確選擇合適的負反饋組態,以滿足電路設計要求。
1.3.3 六種基本單元電路
學習了集成運算放大器和反饋這兩個重要內容以后,就可以分析和制作實際電路了。但是實際電路多如牛毛,功能和電路結構各不相同,那又如何學習呢?分析傳感器調理電路的組成,可以歸納為六種基本的單元電路,即信號的產生電路、信號的檢波電路、信號的放大電路、信號的濾波電路、信號轉換電路和直流電源電路。
熟悉了這六種基本單元電路后,就可以根據需要設計具體的電路了。
2 更新教學手段
在確定了學習的工程案例和相應的教學內容以后,接下來的任務就尋找更好的教學手段,提高學習效率。
2.1 善于吸收最新研究成果
在模擬電子電路的教學過程中,前人做了大量的探索,也取得了很多研究成果。在教學過程中要善于吸收最新的研究成果,提高教學效果,下面以實用的三極管共射放大電路為例加以說明,圖3(a)為該電路的原理圖。
國內教材在分析這個電路時,都是首先把三極管用微變等效模型替代,然后求解放大電路的各項指標。這種方式應該說是比較繁瑣的,學生對三極管的微變等效模型也不易掌握,求解電路的性能指標時費時費力。日本作者鈴木雅臣的《晶體管電路設計》[6]一書中已經提出了另外一種分析方法,這種分析方法簡單明了,易于掌握。這種分析方法是將三極管的發射結等效成二極管的交流小信號模型,該部分內容在康華光主編的《電子技術基礎?模擬部分》[7]一書中已經作了詳細的分析。再利用圖3(b)中的交流通路分析放大電路的放大倍數。
由于發射結可以等效為一個小的動態電阻,所以輸入電壓能夠順利達到三極管的發射極上,所以,而,則輸出電壓,因此放大倍數。相比傳統的微變等效法,該方法概念清晰,直觀明了,因此善于利用最新的研究成果,可以提高教學效果。
2.2 采用軟件仿真計算手段
仿真計算已經與理論分析和科學實驗一道,成為當代科學研究的三大支柱。目前,學生基本上人手一臺筆記本電腦,因此仿真計算也為教學提供了理論和實踐結合的完美平臺。在模擬電子技術教學過程中,應當把仿真計算提到突出的地位上,必須在教學過程中形成“理論分析仿真計算實驗驗證”的完整流程。仿真計算可以不受實驗室條件的影響,對電路的分析更加的直觀、形象,同時也可以節省大量的實驗經費。利用Cadence軟件的PSpice A/D組件對上述實用三極管共射放大電路進行時域和頻域仿真計算,仿真結果如圖4所示。
從圖4(a)中可以計算出(時域分析時輸入激勵信號源振幅為0.5V)。從圖5(b)中可以計算出(頻域分析時輸入激勵信號源幅值為1V)。
仿真計算可以非常直觀地看到結果,可以幫助學生提高系統的分析和設計能力,以及故障診斷和排除能力。
2.3 拓寬課外學習渠道
電子技術是一門實踐科學,要想真正對所學電路融會貫通,必須動手制作電路,如制作差動變壓器調理電路。這就要求學校必須提供開放式的學習環境,以滿足部分學有余力的學生得到個性發展。我校自動化專業為實施卓越工程師計劃專門創建了創新實驗室,并整合學校原有的電子協會資源,為我校自動化專業的學生提供了良好的實踐環境,拓寬了學生的課外學習渠道。
3 教學效果
以CDIO教育理念為指導,優化了模擬電子電路課程的教學內容,并采用最新的教學手段,培養了學生的動手能力、團隊協作能力和創新精神,取得了較為顯著的效果。
3.1 學生理論基礎明顯扎實
以前學生在學習模擬電子電路時,很多概念學的不是很扎實,自從課堂教學中使用了仿真計算后,特別是我校自動化專門開設Cadence軟件的PSpice A/D組件的學習課程,學生的學習興趣明顯提高。利用仿真軟件可以對學習的每一個電路都進行仿真計算,這樣可以很好地檢驗理論學習效果。
3.2 學生的創新能力得到明顯提高
自從教學改革以來,學生參加各類電子設計大賽的人數大幅度提高,也取得了很好的成績。截止2016年4月,我校電氣學院學生參加的各類電子設計大賽中獲得國家級特等將1個,國家級一等級3個,國家級二等獎18個,國家級三等獎3個,省級將項100多項的好成績。特別是在2015年全國電子大賽,一舉獲得2個全國二等獎,3個全國三等獎。
4 結論
以CDIO教育理念為指導,對模擬電子技術教學進行了全方位的改革,結合實際的開發項目,優化教學內容,革新教學手段,形成了完善的課程體系。通過多年的教學實踐,該體系能夠有效地調動學生的主動性和興趣,提高學生的實踐創新能力,教學效果顯著,發揮了良好的示范和輻射作用。
【參考文獻】
[1]丁桂芝.CDIO12個標準本土化應用專題之1-背景環境[J].計算機教育,2012(5):106-109.
[2]丁桂芝.CDIO12個標準本土化應用專題之2-學習的目標效果[J].計算機教育,2012(7):100-105.
[3]丁桂芝.17、CDIO12個標準本土化應用專題之4-工程導論[J].計算機教育,2012(15):104-106.
[4]丁桂芝.19、CDIO12個標準本土化應用專題之6-工程實踐場所[J].計算機教育,2012(19):107-110.
[5]童詩白,華成英.模擬電子技術基礎(第4版)[M].北京:高等教育出版社,2006.
電子信息工程技術專業主要課程 電路基礎、電子電路基礎、計算機組成原理、C語言程序設計、單片機技術、傳感器與檢測技術、電子產品制作與維修、電子產品制圖與制版、電子儀器測量技術、計算機網絡技術、嵌入式(ARM)技術、DSP技術、智能儀表技術、表面貼裝(SMT)技術、電子設計自動化、電子產品營銷、電子工藝實習、電子設備裝接實訓、電子信息綜合實習、機械工學等。
電子信息工程技術專業就業方向 本專業學生畢業后從事電子類產品的生產、開發、銷售,電子信息系統的開發、應用、維護等。也可從事網絡與信息產業及相關崗位的工作。
從事行業:
畢業后主要在電子技術、新能源、建筑等行業工作,大致如下:
1 電子技術/半導體/集成電路;
2 新能源;
3 建筑/建材/工程;
4 儀器儀表/工業自動化;
5 互聯網/電子商務;
6 計算機軟件;
7 其他行業;
8 通信/電信/網絡設備。
電子信息工程技術專業培養要求 1.具備對新知識、新技能的學習能力和創新創業能力;
2.具備使用通用電子儀器完成電子產品調試、測試的能力;
3.具備實施弱電工程和網絡工程的綜合布線能力;
4.具備工程制圖和識圖能力;
5.具備識讀技術文件、工程文件的能力;
6.具備系統集成產品調試和測試能力;
7.具備典型系統運行與維護能力;
8.掌握電子技術的基本知識;
關鍵詞:模擬電路;講一練二考三;教學改革
中圖分類號:G642.0 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2015)07-0077-02
2011年,南開大學開始推行《素質教育實施綱要》,提升辦學理念,根據綱要中提出的“公能”素質教育培養目標,南開大學在國內高校中率先提出了大學生也要全面發展,提倡從“學科為本”轉變為“學生為本”。堅持“以學生為主體,以教師為主導”,在教學中推行啟發式、討論式等教學方法,加強教學互動,引導學生主動學習知識并發現問題,開展自主研究。探索以“講一練二考三”為特點的教學組織與課程考試方式,即精講、多練、廣考,強化“學習、實踐、協作、創新”能力訓練,激發學生自主學習。以此為宗旨,大力開展教學改革,加強基礎課程建設,積極調整課程內容,提高教學質量,提高學生的學習能力,培養創新思維?!赌M電子技術》(以下簡稱模電)是面向電子信息類專業二年級本科生開設的一門重要的專業基礎課程,是一門理論性和實踐性都很強的課程,在電子信息類本科教學中起著非常關鍵的作用。模電課程要求學生對模擬電子電路的基本概念、基本電路和基本分析方法有一個清晰的了解,并能夠對電路進行定性分析和定量計算,培養學生分析問題和解決問題的能力,為后續電子信息類專業課程的學習打下必要的基礎[1,2]。對于模電課程而言,由于教學知識點較分散,僅僅通過相應的課堂學習是不夠的。激發學生的興趣,讓學生主動學習非常重要。
本文根據多年的模電教學經驗,深入貫徹“講一練二考三”的本科教學指導思想,對模電課程的教學改革進行探討,對教學方法進行設計與創新,提出體現“講一練二考三”要求的教學組織形式與課程考核方式,并在課程教學實踐中檢驗改革成果。
一、模電教學改革的必要性
模電課程是一門與實際應用緊密結合的課程,它既有自身的理論體系,又有很強的實踐性,是后續電子信息類專業課程的基礎。并且,隨著電子技術深入到國民經濟的各個領域,這門課程也越來越多地成為非電子類專業本科生的必修課,其教學質量的好壞將直接影響到本科教學質量。但是在目前的理論課教學過程中,存在著以下問題:教學大綱內容多,授課時理論課占時過多。教學內容涵蓋范圍廣,知識點相對分散。模電課程是學生第一次真正接觸電子電路,缺乏感性認識,進而影響了相關知識的理解與運用。雖然有模電實驗課與理論課配合,但實驗課內容仍較為基礎,無法滿足學生日益增長的電子設計的需求。且考試形式相對單一。
本文結合學校自身的情況和要求以及電子類專業的特點,深入貫徹“講一練二考三”的本科教學指導思想,通過對模電課程教學組織與教學方式和考核方式的有益的改革與探索,解決模電實踐教學中遇到的問題。使學生在獲得了模擬電子技術方面的基本理論、基本知識和基本技能的同時,培養了其分析問題和解決問題的能力,提高了實踐能力,為以后深入學習電子技術某些領域中的內容,以及為電子技術在專業中的應用打下良好的基礎。
二、凝練教學內容,提高教學水平
模電課程主要講授模擬電子器件和電路方面的基本理論、基本知識和基本技能。包括半導體器件和典型集成電路的工作原理、特性和參數,放大器、比較器、穩壓器等電路的組成原理、性能特點、基本分析方法和工程計算及應用技術,等等。課程涉及內容較多,知識點較為分散,概念抽象,內容理解起來較為困難[3,4]。為此,在理論教學中,要凝練教學內容,突出重點,引入教學主線,做到精講多練,啟發引導,留有余地,歸納總結。兼顧必要的理論知識講解,重視實際應用的同時不拘泥于教材內容,適當引入新知識。在覆蓋電子專業要求的基本內容上,同時要根據我校學生“起點高”的實際情況,在深度和廣度上可以高于基本要求,適當地加深和拓寬教學內容,這符合因材施教的原則,并且適應當前科學技術的發展及經濟建設的需要。教師授課前廣泛查閱國內外相關教材,對教材的總體框架和教學內容進行深入透徹的研究。在此基礎上全面梳理,對課程內容進行合理調整,挖掘重點、難點,精心遴選教學內容。在授課過程中,避免進行煩瑣的數學公式的推導,重點突出對電子電路概念的物理含義的理解和電路工作基本原理的理解以及電路實際應用的學習,從而達到事半功倍的授課效果。同時,重視教師的理論教學水平和實踐教學能力,將科研實踐與理論教學相結合,用科研經驗豐富教學內容,在課堂講授的過程中,能夠吸引學生的注意力,激發學生對模擬電路的興趣和對電子設計的強烈需求。
通過本課程的講授與引導,要讓學生不但能夠掌握電子技術的基本概念、基本電路、基本分析方法和基本實驗技能,而且初步建立“系統觀念、工程觀念、科技進步觀念和創新觀念”,這對學生綜合素質的培養起著重要作用。
三、引入“課程設計主線”,加強課程練習比重
針對模電課程本身的課程特點,在保持原教學大綱的基礎上,通過引入“課程設計主線”,由教師綜合模電教學大綱結合當前信息技術的發展,尤其是與學生日常生活密切相關的電子信息技術,提出模電課程設計內容。在學期初始即引導學生感性認識,制定設計目標。在后續教學過程中,調整講授學時比例,增加與該設計相關的練習。在學期中結合課程進度,向學生提出不同階段的設計要求,加強電路系統設計練習。從而使學生的每一章節的理論學習內容都能夠與設計主線聯系起來,形成統一完整的知識體系。通過引導學生主動進行與課程內容相關的系統設計與實現,加強課程練習的比重。通過練習深化對知識的理解,培養學生的科學精神和創新意識,并逐步轉化為能力。讓學生不僅親身體驗到從實踐中學習知識,更可貴的是學會如何學習。從而使理論與實踐相互促進,實現學生的理論與系統設計能力的雙贏。在綜合考慮了模電教學內容、技術發展動態以及學生能力的基礎上,我們提出了模電教學課程設計的內容,要求學生在所學的模擬電路的基本原理和基本單元電路的基礎上,緊密聯系實際,自己動手設計單通道電壓測量的模擬示波器。在課程設計過程中,堅持以學生為本,教師指導,鼓勵分組完成任務,3~5人為一個團隊,采用自頂向下的設計方法,建議學生按照系統分析、原理框圖設計、各模塊分解原理及設計等結構,進行電路設計和性能的分析。引導有能力的學生進行電路的軟件仿真,并鼓勵學生使用元器件搭建相應的硬件電路,最終實現模擬示波器的功能。
通過模擬電路課程設計,學生能夠系統掌握所學的各章節知識,同時具備模擬電路的分析和設計能力,從元件到電路,最終達到了系統級的認識,提高了分析問題和解決問題的能力。通過課程設計的反饋結果,學生接受了這種課程教學的新方式,并且希望能夠繼續推廣,因為學生在整個課程設計過程中受益匪淺,真正把模電知識運用到實踐中,也激發了他們學習電路、設計電路的興趣和熱情,達到了非常好的學習效果,并且鍛煉了團隊合作能力和溝通能力。同時,教師通過與學生共同解決遇到的實際問題,也加強了教師的指導能力,實現了教學相長。
四、改革教學組織及考核方式
1.教學組織的改革。以課程設計為基礎,充分利用學院已有的開放實驗室資源和社團管理資源,將模電理論課程與社團相結合,教師與學生相合作,即促進了學生理論知識的學習,又可為學生的進一步發展提供基礎。以學生感興趣的電子設計競賽、國創、百項等為合作目標,利用開放實驗室資源,組織學生形成研發設計小組。授課過程中鼓勵學生利用這些資源進行系統設計、電路焊接調試等動手練習,并組織專業教師指導,充分發揮學生的主動能動性,進一步加強學生實驗動手能力的培養,為電子競賽等項目的開展打下良好的基礎。
2.考核方式的探索??荚嚤旧聿⒉皇墙虒W的目的,而是一種有效地促進教學的手段??荚嚨哪康氖菣z測學生對知識點掌握的熟練程度以及獲得知識并靈活應用的能力,促進學生寺┎谷保煌時,也是教師檢測教學效果,反思教學得失,進而改進提高的重要依據。這就要求我們在教學過程中常用多種形式、多次考核,全面評價學生的學習能力和學習的主動性。
本文對課程考核方式進行探索,綜合學生筆試、練習和設計報告等評價,對學生進行多方面的考核,形成模電課程考核評價新方法。通過筆試和習題,考察學生掌握理論知識的程度,掌握學生汲取知識的情況,反饋到課堂教學任務中,培養學生的理論素養。通過提交課程設計報告,考察學生對知識的運用能力、分析問題和解決問題的能力,培養學生的專業技能和表達溝通能力以及團隊精神。這樣不僅能夠考核學生記憶性、認知性的知識,還能全面考察學生綜合分析能力、質疑能力、獨立思考能力和創造性思維能力,等等。
五、結語
本文針對模擬電路課程教學過程中遇到的問題,圍繞著“講一練二考三”的本科教學指導思想,進行了模擬電路課程的教學改革與實踐。文中提出了幾點改革措施,真正做到了精講、多練、廣考,將教學的各個環節組成有機的整體,讓學生成為教學過程中的主體,取得了預期目標和良好的效果。學生們在掌握了模擬電路理論知識的同時培養了專業實踐能力,激發了學生對電子電路的學習熱情與興趣,發揮了學生的主觀能動性。
參考文獻:
[1]清華大學電子學教研組.模擬電子技術基礎簡明教程[M].北京:高等教育出版社,2006.
[2]秦世才,賈香鸞.模擬電路基礎[M].天津:南開大學出版社,1997.
關鍵詞 電子技術綜合設計;實踐能力;創新思維
中圖分類號:G642.3 文獻標識碼:B
文章編號:1671-489X(2017)02-0113-02
Reform and Practice of Integrated Design of Electronic Techno-logy//ZHOU Tao, ZHANG Ruimin, LIU Qiao, LI Shuanming, ZHONG Furu
Abstract This article introduces the curriculum reform and practice from the aspects of teaching goal, teaching content, teaching imple-mentation, teaching method, examination method and teaching effect. The reform of the integrated design course of electronic tech-nology will be beneficial to the improvement of students’ practical ability, and to cultivate the students’ innovative thinking.
Key words integrated design of electronic technology; practical ability; innovative thinking
1 引言
隨著石河子大學人才培養模式的不斷改革,以及社會對高等教育培養具備實踐能力、創新思維人才目標要求的提出,實踐教學環節作為工科專業人才培養體系中的重要組成部分[1],成為當下大學生創新思維和創新能力培養的重要環節。電子技術綜合設計是一門實踐性非常強的實訓類課程,是電子技術人才培養成長的必由之路。由學生自行設計、自行制作和自行調試電子電路,旨在培養學生掌握綜合模擬、數字、高頻電路知識,解決電子信息方面常見實際問題的能力,培養學生電子電路設計與EDA(Electronic Design Automation)調試工具的使用方法,以及開展項目管理的基本方法。
2 現狀
以往的教學安排中主要側重電子電路的設計和仿真,留給學生自己用于思考和設計的時間有限,設計基本停留在紙上和計算機上。因此,教學效果很難達到預期的教學目的。雖然W生在參加接下來的相關課程的課程設計、大學生訓練計劃、全國大學生電子設計大賽、畢業設計時理論分析能力得到提高,但實際設計和調試時卻出現大量問題很難得到快速解決的現象。所以,這種教學模式不再適應目前新的人才培養方案對于電子信息工程專業提出的要求以及創新人才的培養。
3 課程改革探索與實踐
電子技術綜合設計課程的改革與探索主要從課程教學目標、課程教學內容、課程教學實施、教學方法、考核方法和教學效果等幾個方面進行。
課程目標 電子技術綜合設計將學生已學過的電路基礎、模擬電路、數字電路以及高頻電路等課程的知識綜合運用在該課程中[2],從而培養學生具備電子元器件的識別和選擇,電子電路仿真和電路設計軟件的使用,電子電路的分析和設計以及實際應用電路項目的開發、管理等綜合能力,使學生切實經歷從原來課本上的電路到EDA軟件的仿真電路再到實際看得到、摸得著的電路的實現過程。該課程是對現有課程體系的完善和補充[3],幫助學生拓展視野,提升學生參加課外科技活動、校級SRP(Student Research Project)活動、國家大學生創新計劃以及全國電子設計競賽等專業競賽的興趣和畢業設計的質量與水平。
教學內容 課程的主要內容按照基本知識驗證、專業知識綜合、創新設計能力培養的原則進行安排,主要包括:常用電子元器件基礎知識;常用電子測量儀表的使用;電路仿真軟件的使用;印刷電路板的設計與實現;電子電路系統設計方案提出、論證、設計、元件焊接、系統調試;撰寫總結報告、答辯等。
1)常用電子元器件基礎知識:主要講解電阻、電容、電感、電位器、變壓器等常用元件的區分,還包括一些電子常用術語,比如單面板、雙面板、焊盤、焊接面、虛焊、橋接等。
2)常用電子測量儀表的使用:包括萬用表、示波器、函數發生器、直流穩壓電源的基本使用方法。
3)電路仿真軟件的使用:主要講解電路仿真軟件Multisim的使用。
4)印刷電路板的設計與實現:Altium Designer軟件中電路原理圖的繪制和PCB圖的繪制方法。
5)電子電路系統設計方案提出、論證、設計、元件焊接、系統調試:對全班學生進行分組,四個人一組,每組一個設計題目,每組經過方案的提出、討論、修改、教師審核、論證后設計出電路仿真圖,仿真沒有問題后設計PCB圖,然后制成單面板進行元件焊接、調試。
6)撰寫總結報告、答辯:系統設計完成后,每組撰寫總結報告,提出系統的優點和設計不足,以及設計過程中自己的心得體會,最后制作幻燈片進行課程匯報答辯。
教學實施 在完成各個教學內容時,課程采用項目驅動的方式使學生在掌握理論知識的同時,實踐能力也得到不同程度的提高。整個教學過程分為4個項目進行,通過項目的完成,學生逐步完成課程的學習,綜合能力也在不知不覺中得到鍛煉。
1)基本元件及電路測試項目。教學內容的前兩部分講解完成后,要求每個學生進行基本元件參數的測試、電路虛焊、雙面板線路測試等。通過該項目,學生掌握電子元件與電路測試的基本方法和常用測量儀器的使用方法。
2)電子電路設計和仿真項目。在該項目中,教師首先講解電路仿真軟件Multisim的使用方法,然后以實例設計一個兩級晶體管放大電路。在此過程中,教師從元件參數的選取、放大倍數的計算、系統測試和修改等方面給學生進行講解。講解完成后,學生參考實例設計一個放大倍數不同的晶體管放大電路作為練習。練習完成后,全體學生設計一個波形發生電路用來產生方波、三角波信號。學生設計過程中可相互交流,碰到問題可詢問教師,最終完成項目預期目標。該項目完成后,學生可以掌握電路仿真軟件的使用方法和電路設計的基本原則。
3)電子電路制板與焊接調試項目。前兩階段的項目完成后,教師講解電路制板軟件Altium Designer的使用方法和手工腐蝕法制作單面電路的流程,講解和制作過程以上一個項目中的兩級晶體管放大電路為例,講解的過程中學生如果有問題可隨時提出,教師進行解答。最終要求學生自己實現一個兩級晶體管放大電路的印刷電路板的繪制,以及電路的腐蝕、焊接、通電調試。通過該項目,學生掌握了電子電路從書本的理論知識到實物實現的過程。
4)C合設計與總結項目。學生按學號進行隨機選題,題目內容涵蓋模擬電路(如連續可調直流穩壓電源)、數字電路(如循環彩燈控制器)、高頻電路(如小信號阻容耦合放大電路設計)。題目選定后,題目相同的學生分成一組,組建項目小組。項目組成員提出設計方案,經過理論論證,設計完成仿真電路和PCB電路,然后采用手工腐蝕法實現電路系統的板面布線,最后進行元件焊接和調試。系統完成后,整個課程基本接近尾聲,每組學生要對自己的設計方案進行匯報答辯。通過該項目,學生掌握了復雜電路的設計與實現,以及團隊合作完成項目設計、管理、總結的過程。
教學方法 課程的教學方法,打破傳統理論課程完全靠教師講授以及實驗課程以學生動手為主的模式,采用教師講授、項目訓練、學生參與設計和討論、分析講解和答辯的形式。學生有機會表達自己的觀點和設計思路,充分調動積極參與的興趣。
考核方法 課程的總評成績由5個部分組成:考勤10%+課程表現10%+項目完成情況30%+課程答辯情況20%+課程報告30%。新的考核標準打破原來課程總評成績主要由平時成績、設計成績兩部分組成的模式,主要以學生在教學實踐活動中的參與度和完成度作為考量,注重學生實踐能力和綜合能力的培養。
教學效果 經過兩周的項目驅動訓練和實踐環節的總結,學生對于測量儀器的使用更加熟練,對常用電子元器件的選用和封裝了解得更為清楚,對電子電路的設計和實現更加有信心,分析問題、解決問題的能力得到了很大的提高。
4 結論
課程改革和實踐在石河子大學電子信息工程2012級、2013級和2014級為期兩周的電子技術綜合設計課程中進行,學生對于課程內容安排和各個環節的設計比較歡迎,加大了學生創新思維和創新能力的培養。課程實施的整個過程側重基礎能力培養,將項目管理理念貫穿整個課程的始終,加大創新能力的培養。學生在后續的畢業設計和課外科技活動中凸顯了較強的實踐和創新能力?!?/p>
參考文獻
[1]吳大鵬,黃沛昱.“電子系統綜合設計”課程建設探索[J].電氣電子教學學報,2014,36(6):41-43.
關鍵詞:電子科學與技術;本科培養方案;課程設置;辦學特色
中圖分類號:G642.0 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2015)30-0070-02
21世紀被稱為信息時代,電子科學與技術在信息、能源、材料、航天、生命、環境、軍事和民用等科技領域將獲得更廣泛的應用,必然導致電子科學與技術產業的迅猛發展。這種產業化趨勢反過來對本專業的鞏固、深化、提高和發展起到積極的促進作用,也對人才的培養提出了更高的要求。因此,本文從人才的社會需求出發,結合我校實際情況,進行了本科專業培養方案的改革探索,并詳細介紹了培養方案的制定情況。
一、人才的社會需求情況
目前,我校電子科學與技術專業的本科畢業生主要面向長三角地區龐大的微電子、光電子、光伏和新能源行業,市場對專業人才的需求基本上是供不應求的。但是也應該注意到電子科學與技術產業的分布不均,分類較細,且發展變化較快。另外,電子科學與技術產業結構具有多樣性,既有勞動密集型的大型企業、大公司,更多的是小公司和小企業;既有國有企業和私營企業,更有合資、獨資的外企。因此,社會需求與本專業畢業生的供需矛盾還會繼續存在。
二、專業的培養目標和定位
本專業培養具備微電子、光電子領域的寬厚專業基礎知識,熟練實驗技能,能掌握電子材料、電子器件、微電子和光電子系統的新工藝、新技術研究開發和設計技能,有較強的工程實踐能力,能夠在該領域從事各種電子材料、元器件、光電材料及器件、集成電路的設計、制造和相應的新產品、新技術、新工藝的研究、開發和管理工作工程技術人才。并且結合我?!按蠊こ逃^”人才培養特色,依據“卓越工程師”教育理念下工程技術型人才培養的原則,培養適應微電子和新興光電行業乃至區域社會經濟建設需求的工程技術型人才。
三、本科培養方案制定的思路
電子科學與技術專業培養方案參照工程教育認證的要求,以及專業下設微電子、光電子材料與器件兩個本科培養方向的思路制定。注重培養學生的專業基礎知識和實踐工程能力,使畢業生能滿足長三角地區微電子、光電子和新能源行業發展的需求。微電子方向的課程設置專注于電子材料與電子器件、集成電路與系統設計方面,光電子材料與器件方向則偏向于光電信息、光電材料與光電器件方面。
四、本科培養方案的改革探索
要實現電子科學與技術專業的培養目標,適應電子信息產業的不斷發展,并結合我校學科發展方向和特色,對電子科學與技術專業本科人才培養方案進行了研究,并對省內外幾所高校電子科學與技術專業的培養方案進行調研,最終形成了富有特色的電子科學與技術專業人才培養方案,主要內容如下:
1.培養方案的模塊化設計。在設計電子科學與技術專業本科培養方案的整體框架時,根據“加強基礎、拓寬專業、培養能力”和培養工程技術型人才的辦學理念下,專業培養方案分人文與社會科學、專業基礎和專業課三個模塊,下設微電子和光電子材料與器件兩個專業方向。學生在前兩年學習相同的課程,到大三時根據自己的興趣選擇專業方向,選修各自方向的專業課。由于兩個方向的不同培養要求,因此在專業基礎選修課、專業必修課和專業選修課方面設置限選模塊,每個專業方向必須修滿相應的學分才能畢業。
2.改革專業基礎課程。專業基礎課程是為專業課程奠定基礎,因此,在保留了原有電子信息類專業通常所開設的電子類課程外,增加了與專業相關的課程,如EDA技術、通信原理、數字信號處理、物理光學、應用光學、激光原理與技術等課程,刪減了原先與物理類相關的一些課程,如物理學史、原子物理、熱力學與統計物理學等,并刪減了一些計算機軟件類課程,如C++程序設計、計算機在材料科學中的應用等。專業基礎選修課程分方向限選模塊,兩個專業方向對應有不同的專業基礎選修課程。
3.優化專業課程。專業課程是整個專業教育中的主干部分,微電子方向的課程設置緊緊圍繞半導體和集成電路設計方向,開設有集成電路設計、微電子工藝原理與技術、工藝與器件可靠性分析、半導體測試技術、現代電子材料及元器件、集成電路工藝與器件模擬等課程。光電子材料與器件方向圍繞光電材料和光纖通信方向,開設光電子材料與器件、光電檢測原理與技術、太陽能電池原理與技術、光纖傳感原理與技術、光纖通信技術等課程。另外專業課程里面還設置有專業實驗,通過加強實驗環節,訓練學生的動手操作能力,增強學生的理論知識。
五、與省內外專業人才培養的區別
具有電子科學與技術專業的各大高校分布在不同的地區,服務于不同的區域經濟,這就要求專業學生的培養具有區域化、差異化。我們分析了杭州電子科技大學、浙江工業大學、蘇州大學、南京理工大學和徐州工程學院這五所不同地區、不同層次高校的電子科學與技術專業的培養方案。不僅使我們能學習到其他高校的先進辦學理念、合理的課程設置體系,也可以發現與其他高校之間的差異。具體表現為以下幾個方面:
1.專業定位。各個學校的電子科學與技術專業依據自身的師資力量、辦學條件、區域經濟要求確定專業的發展定位。杭州電子科技大學的電子科學與技術專業依托1個教育部重點實驗室、2個國家級實驗教學示范中心、3個省部級重點實驗室,人才培養定位于能從事電子元器件、電子電路乃至電子集成系統的設計和開發等方面工作的工程技術人才。浙江工業大學的電子科學與技術專業主要培養光通信、電子電路系統、集成電路設計等方面的人才。蘇州大學的電子科學與技術專業定位在培養能夠在電路與系統、集成電路與系統等領域從事各類系統級、板級和芯片級研發工作的高級工程技術人才。南京理工大學的電子科學與技術專業主要是突出光電技術和微電子與信息處理學科的交叉和融合,以光電成像探測理論與技術及微電子理論與技術為專業特色。徐州工程學院的電子科學與技術專業主要定位在培養能從事光電子材料與器件開發的工程技術人才。而我校的電子科學與技術專業定位于服務長三角地區半導體和新能源行業,培養能從事集成電路設計與開發、光電子材料與器件的研發等工作的工程技術人才。
2.課程體系。杭州電子科技大學的電子科學與技術專業培養學生設計、開發電子元器件、電子電路系統、電子集成系統的能力,在課程設置上開設了通信電子電路、EDA技術、薄膜物理與技術、電子材料與電子器件、電子系統設計與實踐、集成電路設計、嵌入式系統原理和應用、現代DSP技術及應用等專業課程。浙江工業大學的電子科學與技術專業培養學生設計、開發電子電路系統、集成電路系統的能力,開設了電路原理、模電數電、通信電子線路、集成電路設計、光纖通信原理、光網絡技術、數字信號處理等專業課程,以及電子線路CAD實驗、單片機綜合實驗、通信原理實驗、通信電子線路大型實驗、微電子基礎實驗、半導體器件仿真大型實驗、集成電路設計大型實驗等實驗類課程。蘇州大學的電子科學與技術專業培養學生設計與開發電路與系統、集成電路與系統,從事各類系統級、板級和芯片級研發工作的能力,開設了信號與系統、電磁場與電磁波、高頻電路設計與制作、電子線路CAD、CMOS模擬集成電路設計、VLSI設計基礎等專業課程,以及電子技術基礎實驗、信號與電路基礎實驗、電子線路實驗、電子系統綜合設計實驗等實驗類課程。南京理工大學培養學生從事光電子器件、光電系統和集成電路的設計、開發、應用的能力,開設了信號與系統、光學、光電信號處理、光輻射測量、光電子器件、光電成像技術、超大規模集成電路設計、光電子技術、顯示技術、光電檢測技術、數字圖像處理、半導體集成電路、集成電路測試技術、微電子技術、光電子線路、電視原理等專業課程。徐州工程學院的電子科學與技術專業培養學生設計與開發光電子材料與器件的能力,開設有信號與系統、光電子學、光電子技術、激光原理與技術、光伏材料等專業課程,以及模擬電路課程設計、數字電路課程設計、單片機原理課程設計等實踐性課程。我校的電子科學與技術專業主要培養學生集成電路設計、光電子材料與器件的設計與制備能力,開設有半導體物理學、半導體器件原理、MEMS技術、微電子工藝原理與技術、薄膜材料及制備技術、工藝與器件可靠性分析、集成電路工藝與器件模擬、EDA技術、通信原理、數字信號處理、光電子材料與器件、光電檢測原理與技術、太陽能電池原理與技術、光纖通信技術等專業課程,以及近代物理實驗、專業實驗等實驗類課程。
3.人才培養特色。杭州電子科技大學的電子科學與技術專業的人才培養特色是注重集成電路設計、系統集成方面能力的培養。浙江工業大學的人才培養注重光纖通信、集成電路設計方面能力的培養。蘇州大學的人才培養注重電路與系統設計、集成電路與系統設計方面能力的培養。南京理工大學的人才培養注重光電技術和微電子與信息處理學科的交叉和融合,以光電成像探測理論與技術及微電子理論與技術為專業特色。徐州工程學院的人才培養注重光電材料與器件方面能力的培養。我校的人才培養注重電子材料與電子器件的設計與開發、集成電路設計方面能力的培養。
參考文獻:
[1]陳鶴鳴,范紅,施偉華,徐寧.電子科學與技術本科人才培養方案的改革與探索[A]//電子高等教育年會2005年學術年會論文集[C].17-20.