电子信息专业综合实训教学研究

电子信息专业综合实训教学研究

针对电子信息专业实训教学难度大的问题,提出了一种理论结合实践的微项目驱动实训教学法并付诸实施,此教学法具有系统性、工程性和易实现性等特点,更强调工程项目意识和团队协作意识,此教学法的实施有效提升了学生的操作技能和创新思维,推动了电子信息专业实训教学内容及方式的改革。应用型本科教育培养的是有创新创业精神的应用型技能型的专业人才,在学科教育上侧重于知识、应用能力和素质的综合培养。应用型人才培养的基本原则是遵循以市场为导向,满足多元化的市场需求,有效实现人才与市场相结合,有针对性地开展教学内容和实践活动,从本质上促进和提升应用型人才的教育和培养。实践教学已成为高校教育中培养发展型、复合型和创新型技术人才的重要环节,大学生创新创业能力和素质的培养离不开实践教学,如今各高校都在结合自身办学特色、师资队伍和生源状况,着力培养学生实践动手能力。电子信息工程专业实践教学的关键是通过培养计划的制定,有目的的对学生进行实践训练,培养学生的实践操作能力,并在教学中强化学生创新意识,增强创新创业能力的训练。综合实训教学是专业教学的重要环节,其教学内容主要是将学生前期所学的多门专业主干课程的核心知识内容整合到一起进行教学,是高校实践教学中最重要的部分。目前在电子信息专业综合实训教学中普遍存在着思想认识不足,综合型、设计型和创新型实训项目欠缺,传统实训教学模式不利于发挥学生的主动性、积极性和创造性等问题,本文提出了针对电子信息专业综合实训教学的微项目驱动教学法。经过四年对本专业学生的教学实践和不断改进与完善,在提髙整体教学质量方面卓有成效,学生的操作技能和创新思维得到显著提高,推动了我校电子信息专业综合实训教学内容及方式的改革。

1综合实训教学

当今培养出具有鲜明的时代特征,能够紧跟行业技术新趋势及新动向发展的一大批电子信息类专业人才尤为重要,社会需要的是基础知识扎实、学业结构全面、实践经验丰富、创新能力突出、能够较好解决实际工程项目的高素质人才。实训教学将学生的知识讲授、能力培养及专业素质有机结合起来,通过有效实施综合实训培养方案和计划,由教师指导学生完成一定的实训任务,是学生对前几个学期所学专业知识的运用、理解和融会贯通,并着力提升学生的独立工作和认知能力,使毕业生具备良好的实践能力和创新创业潜能。实训教学内容的设计和规划尤为重要,教学内容不仅要承接理论知识、融入工程实际,还要提升学生参与创新实践项目的积极性,加强学生的创新精神和意识。如果仅注重专业基础知识教育,势必会造成学科知识面不开阔、不具备创新意识和能力,使得学生难以满足所面临的社会对创新型人才的需求。因此,综合实训教学要从在课程中引入大量的实践项目出发,着重培养学生运用知识、独立解决和处理实际问题的能力,充分发挥学生的主动性和能动性。改变通常理论教学的教学模式,以讨论和任务型教学为主,授课时将实践应用融入理论基础知识教学中,力求实践内容的时代性、创新性,课堂上还要兼顾教学内容的可实施性、工程性及师生互动,调动全体项目组成员的积极性。综合实训教学要根据市场和学生就业导向因材施教,并确定实训目标和要求,调动学生的积极性主动性、增强参与度和互动性;通过对项目人员分工和责任分配,从每一个环节着手培养学生良好工程意识;通过项目分阶段研讨,使师生融洽合作,达到培养学生创新能力的目的;带领学生去创新性高科技企业参观,深入工程一线,让学生对优秀企业的团队协作精神和科研攻关过程有所了解;最后基于项目进展、实践成果,及时给出中肯鼓励性评价,激发学生创新意识和解决难题的吃苦耐劳精神,实现项目创新实践的良性循环与发展。我校电子信息专业在2014年专业培养方案中将综合实训安排在第七学期进行,已作为一门独立开设的课程纳入培养计划,学分为4分,为期4-8周总学时数为120学时。专业核心能力的培养应贯穿于整个本科四年培养过程中,我专业在第七学期新设这一环节,主要是基于以下两个方面原因:首先,学生实践能力的训练与强化需要安排在一个学业相对轻松且完整的时间段,学生可以长时间全身心投入到实训项目中,这个时间段在前几个学期都不具备;其次,学生要具备专业核心能力训练与强化的条件必须要以前三年的基础与专业课程的学习作为积淀,核心能力只有通过综合实训阶段才能达到知识从模糊到清晰、由表及内、从零散到系统的转化。综合实训的内容不是对培养方案中前期所学知识的简单重复,而是对系统知识的一种整合和提升。落实到具体教学实施和课程设计方面,要求每位学生较好掌握一门电子信息专业常用硬件和软件开发工具,如Multisim电路仿真设计软件和AltiumDesigner电路设计和制版软件,熟练运用一种本专业常用开发编程语言C语言,掌握一种比较前端的仿真软件如IAR软件。学生选择自己感兴趣的项目进行综合实训任务,利用之前学过的这些软件进行项目的电路设计、仿真及硬件测试等。

2微项目驱动教学法

2.1含义和特点

项目驱动教学法是把理论知识模块凝练为若干项目,以建构主义学习理论为基础,学生作为项目的主体,以项目为导向加深对知识的理解和掌握。教师成为引导者和组织者,从培养学生实践操作、分析确定项目方案和解决具体问题的能力出发,从项目实施到完成的每一个步骤和过程,让每一位学生主动通过独立和小组合作相结合的方式,来验证理论知识,加深理解,锻炼工程意识,以达到培养和提升专业实践能力的目的。微项目驱动实训教学法以工程应用为引领,提倡以学生为主,教师为辅的原则,以锻炼实践能力为导向,把实践工程能力和创新能力作为培养的主要目标。微项目驱动的综合实训教学要始终把工程项目意识贯穿于整个教学过程中,微项目选择是关键,前期要进行一定的调研和评估,选用含有具体需求的任务、可操作性强的微项目来替代传统单一的实训任务。微项目主要来源是项目指导老师在调研中收集到的企业在设计和生产中遇到的难题,或企业创新性的想法,也可以是学生自己的有价值创意,这样不仅可以尽快解决企业生产的需求,也有效激发了学生的实践兴趣,在项目训练中潜移默化地培养学生的创新思维和能力。微项目的实施要与理论教学内容有密切的联系和补充,要适时对项目的考核指标进行改进、逐步细化和完善,把培养和提高学生周密、严谨的科学工程项目意识作为首位;在微项目实施过程中人员、地点和时间等因素都可以适当灵活安排,发挥学生主观能动性,学生自由组合成立微项目组,各项目组成员协作完成实训项目。虽然各项目组承担的任务不同但难易程度基本一致,在实训结束时各项目组一起参加评比和总结,通过微项目驱动法的实训教学有利于激发学生的竞争意识,锻炼和提高学生独立自主分析和解决实践问题的能力,增强学生团队协作精神。

2.2实施过程

实施过程包括:确定微项目、方案设计与组织、实施与管理、考评与总结等部分。(1)确定微项目。首先要通过调研设计合适的微工程项目,项目要具有综合性、系统性和易操作性。一个好的微项目是保证实训教学顺利实施的基础,项目设计要遵循难度适宜、由易到难、合理分工、先局部再整体的逐层深入原则。微项目选题必须抓住几个要点:项目设计过程运用到的学科知识要符合学生的基础水平,实践操作难度要让大部分学生能独立完成,工作量适中,项目内容要紧跟市场和企业需求,体现一定的创新性和易操作性。(2)方案设计与组织。微项目驱动实训教学法的组织和设计必须依据最新制定的综合实训教学大纲。新版的教学大纲是实训教学的指导和规范性文件,在实施微项目驱动教学法之前必须对教学大纲有充分了解,遵照教学计划结合学生实际合理安排和调整时间,保障微项目驱动法能够在正常的教学时间里完成实训教学任务。微项目驱动实训教学法要提倡以学生为主导,教师辅助指导的原则,实训过程由学生自我管理,放手让他们自主设计和研发,教师不干预项目组的管理和人员分配,学生担任项目工程师,推选有突出能力的同学担任工程项目经理。首先,按照本学期课时安排在进行综合实训之前,教师要先充分了解所带班级的实际情况,大致掌握本班学生的特点,然后根据本班学生情况和特点并遵照学生自愿组合的原则,将全体学生分成若干个项目组。在各组成员搭配合理的前提下,指导教师分配项目任务和项目指标给各项目组。在项目实施过程中教师要起引领作用适时给予技术指导,抓好实训项目的主线并监督各组项目的进展。项目组长一定要由理论知识扎实且动手能力强有责任心的学生担任,可通过项目组成员推荐、自荐或教师委任的方式进行选举。组长要具有前瞻性,对项目任务和实施计划要有足够的了解,然后根据各同学的专长将项目任务分解成多个更小的项目任务给成员。设计方案的确定是项目组实施实训任务首先要面临的难题,这个过程要充分体现项目经理各方面的组织和管理能力,要明确各项目组成员的分工,有效查阅和调研相关项目的资料是很重要的环节;通过对调研资料的整理和分析拿出调研报告并组织研讨会,团队成员一起讨论项目的需求分析和实施方案,最终通过集体分析论证得出合理的初步设计方案。项目组要具体写出需求分析文档并提交系统电路总体设计方案,方案包括项目的意义和目的、设计的思路和实施过程、涉及到的基本专业知识和原理、关键元器件的选型、软件编写的流程和算法、项目组成员各自担任的工作、项目进度等。指导教师对提交的初步设计方案进行认真审核和检查,并提出改进意见和具体解决方案,以保证方案正确实施。学生通过分步骤、分模块的方式按照计划逐步完成该项目。实施过程要注重学生每一阶段的设计问题和完成情况,及时指导和跟进,促使学生在软硬件设计以及调试与排查故障和错误等方面的技能均有显著的提升和优化。通过“理论学习―实践操作―共同讨论―再实践”的方法,保证项目组各成员都参与项目实施的各个环节。(3)实施与管理。我院综合实训教学课程总共为120个学时,选用2014级电子信息工程专业20名学生为实施对象,以微项目《基于单片机的U盘和SD卡数据读写设计》作为实例。首先,将学生分为5个项目组,各项目组成员进行为期一周的单片机知识和应用的资料查阅和市场调研,分工协作确定实施方案并进行元器件选型和购买,然后按照计划有条不紊地实施项目。各项目组独立完成U盘和SD卡数据读写系统原理图的绘制、PCB版图的封装设计和制版,以及程序流程图的设计、程序代码的编写等。然后进行项目的调试、焊接及问题排查,直至各项目组提交的成果能够较好地完成单片机对U盘和SD卡数据的正确读写。实施过程中,项目组组长委任一名成员对项目每天的实施情况做详尽记录,教师定期检查进度完成情况,要对各项目组实施过程实时掌控,选择性地参与项目组各环节的讨论,放手让学生进行设计和测试,恰如其分地提供相应的技术指导,适度让学生经历从失败到成功的磨练。通过一系列的微项目驱动教学法的实施,一方面学生增强了对所学理论知识的理解和掌握,达到了学以致用、融会贯通的目的;另一方面也较好地提高了学生适应企业项目工程实践的能力,为学生今后进入企业开展工作提供了有力的保障。(4)考评与总结。项目验收时,项目组长要提交各组项目设计方案、项目实物和实训报告,指导老师组织各组进行答辩和验收。实训报告内容包括项目的任务要求和目的、总体设计方案和思路、电路板设计原理图、电路结构设计硬件连接图和PCB版图、软件算法和流程图、单片机控制程序源代码、系统调试和成果演示视频、实施过程出现的故障分析和改进意见、项目总结和展望等。教师对提交的成果进行验收,并进行分析给出具体改进意见,最后全体项目成员对项目进行总结。教师依据综合实训大纲统一标准进行验收评比并采用百分制评分,评定出各组成绩,完成整个综合实训环节。

3结束语

本文提出并实践了一种基于微项目驱动的综合实训教学模式,通过对微项目驱动教学模式的探索和实践,为每一位同学创造了一次很好的工程实践机会,学生普遍反应对专业相关课程有整体的认知,创新意识有所提升,实践操作能力加强,分析问题的能力得到提高。近年来,我院电子信息专业学生在全国大学生电子设计大赛中,共荣获大学生电子设计竞赛一等奖1项,二等奖4项,江苏省大学生科技创新项目11项,蓝桥杯及其他省级以上比赛获奖68人次。可以看出,微项目驱动法不仅锻炼了学生独立自主完成项目的能力,也激发了学生的竞争意识和团队协作精神,培养了学生的创新创造能力,有效提升了学生的工程项目意识和思维,为学生独立分析和解决问题等能力的发展奠定了基础。微项目驱动实践教学模式不仅适用于工科专业,也可以推广到其他学科的实践教学,具有广泛的适用性和可操作性,为相关课程的实训教学提供了一定的借鉴和参考。

作者:马湘蓉 胡申华 徐伟业 唐闺臣 单位:南京工程学院