電工與電子技術(shù)工程訓(xùn)練教學(xué)研究與實踐

石堅 柳建 董賈福 戴彥群

摘要：學(xué)院根據(jù)CDIO工程教育新理念對電工與電子技術(shù)訓(xùn)練部的實驗室進行了規(guī)劃設(shè)置，結(jié)合電子設(shè)計競賽構(gòu)建了工程訓(xùn)練教學(xué)體系，并把自制實驗設(shè)備作為訓(xùn)練部的特色來建設(shè)，取得了顯著成效，既有效提升了我院“教學(xué)質(zhì)量與教學(xué)改革工程”的內(nèi)涵，又展現(xiàn)了實驗教學(xué)示范中心的示范作用。

關(guān)鍵詞：CDIO工程教育電子設(shè)計競賽自制實驗設(shè)備

2004年美國MIT等提出CDIO工程訓(xùn)練教育理念，倡導(dǎo)現(xiàn)代工業(yè)產(chǎn)品從構(gòu)思、研制到運行、改良乃至終結(jié)廢棄的全過程為載體培養(yǎng)學(xué)生的工程能力。以此工程教育新理念為導(dǎo)向，我院結(jié)合實驗教學(xué)的實際情況，及時調(diào)整舊的教育觀念和教學(xué)思想，2009年成功申報“四川省實驗教學(xué)示范中心—工程訓(xùn)練中心”。兩年來中心建設(shè)取得長足進展，投入巨資進行實驗室基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)及儀器設(shè)備購置，同時進行了實驗教學(xué)機構(gòu)的調(diào)整，實現(xiàn)了實驗室統(tǒng)一管理和資源共享。在此實驗教學(xué)新理念深入人心、工程訓(xùn)練中心建設(shè)初見成效的大好時機，我院又傾全院之力，組織骨干教師對工程訓(xùn)練教學(xué)體系和教學(xué)內(nèi)容進行反復(fù)研討，基本確立了在新的框架下進行實驗課程的結(jié)構(gòu)優(yōu)化，按照層次化、模塊化、開放性的獨立實驗教學(xué)體系組織實驗教學(xué)的改革思路以及通過營造真實的工程情境開發(fā)工程訓(xùn)練產(chǎn)品，構(gòu)建完整的工程訓(xùn)練教學(xué)體系的目標[1]。

1、電工與電子技術(shù)工程訓(xùn)練部實驗室規(guī)劃設(shè)置

我院工程訓(xùn)練中心共包括電工與電子技術(shù)、通信與信息工程、自動化與電氣工程、機械與工業(yè)工程四個訓(xùn)練部，統(tǒng)一按照新的實驗教學(xué)理念對原實驗室進行調(diào)整。電工與電子技術(shù)訓(xùn)練部是在學(xué)院電子信息與計算機工程系11個實驗室的基礎(chǔ)上進行歸并后共設(shè)置電工電子應(yīng)用、單片機及電子設(shè)計仿真、電子產(chǎn)品工藝和電子創(chuàng)新四個實驗室，下設(shè)8個實驗分室，其中電工電子應(yīng)用實驗室下設(shè)兩個實驗分室，單片機及電子設(shè)計仿真實驗室下設(shè)兩個實驗分室，電子創(chuàng)新實驗室下設(shè)三個實驗分室。

電工與電子技術(shù)訓(xùn)練部主要開展電工電子工程基礎(chǔ)訓(xùn)練和綜合實踐訓(xùn)練，傾力提高學(xué)生的工程素質(zhì)和創(chuàng)新能力，該訓(xùn)練部下轄的各實驗分室主要負責(zé)工程認知、基本技能訓(xùn)練以及綜合創(chuàng)新等不同層次工程訓(xùn)練項目的開展。

電工與電子技術(shù)訓(xùn)練部工程認知項目面向全院所有專業(yè)的學(xué)生開設(shè)，基本技能訓(xùn)練和綜合創(chuàng)新項目面向具有電路分析和電子技術(shù)基本理論素養(yǎng)的工科專業(yè)學(xué)生開設(shè)。本訓(xùn)練部同時承擔(dān)電裝實習(xí)、電路原理圖與電路板設(shè)計、電子技術(shù)課程設(shè)計、數(shù)?；旌险n程設(shè)計、現(xiàn)代集成電路課程設(shè)計、電子系統(tǒng)課程設(shè)計、畢業(yè)實習(xí)、畢業(yè)設(shè)計等實踐課程的教學(xué)。

電工電子技術(shù)訓(xùn)練部所轄各實驗分室的主要儀器設(shè)備大部分為歸并前原實驗室所保留的，還包括新添置的功能更全、性能更佳的儀器設(shè)備以及最新引進的兩條先進工程生產(chǎn)線，對此我院進行了大量調(diào)研工作，參照了現(xiàn)代工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)條件來建立現(xiàn)代化工程訓(xùn)練平臺，在購置實驗設(shè)備上盡力與當前工業(yè)主流應(yīng)用一致，在此工程訓(xùn)練平臺的基礎(chǔ)上還可以完成實驗教學(xué)設(shè)備的自行研制，從而兼有工程訓(xùn)練和科研的雙重特性[2]。

2、結(jié)合電子設(shè)計競賽構(gòu)建電工與電子技術(shù)工程訓(xùn)練教學(xué)體系

全國大學(xué)生電子設(shè)計競賽是針對我國高等工科教育中存在的理論與實際聯(lián)系不緊，工程實踐環(huán)節(jié)薄弱，學(xué)生工程能力不強等問題提出的學(xué)科競賽。我院以CDIO工程教育理念為導(dǎo)向來建設(shè)工程訓(xùn)練中心，就是要將學(xué)生的學(xué)習(xí)由過去的“被動型”轉(zhuǎn)變?yōu)椤绊椖框?qū)動型”，使學(xué)生自主性地參加研究性創(chuàng)新性的項目訓(xùn)練，探索出一條以項目、設(shè)計為主線的工程教育創(chuàng)新模式。而全國大學(xué)生電子設(shè)計競賽正是以每一個賽題作為工程項目，這些工程項目可考查學(xué)生實實在在的工程能力和創(chuàng)新能力，來不得半點僥幸，正因為此，電子設(shè)計競賽得到了全國各高校和用人單位的重視和認可，也是我院工程訓(xùn)練教學(xué)改革的重要突破口。

我院電工電子技術(shù)訓(xùn)練部按照工程認知、基本技能和綜合創(chuàng)新三個層次共開設(shè)電工與電子技術(shù)工程認識、電子產(chǎn)品裝配工程訓(xùn)練、電路原理圖與電路板設(shè)計工程訓(xùn)練、電子電路計算機仿真工程訓(xùn)練、電子產(chǎn)品設(shè)計與工藝工程訓(xùn)練、單片機技術(shù)工程訓(xùn)練、現(xiàn)代集成電路應(yīng)用工程訓(xùn)練、嵌入式技術(shù)工程訓(xùn)練、虛擬儀器技術(shù)工程訓(xùn)練、電子系統(tǒng)綜合設(shè)計工程訓(xùn)練、全國大學(xué)生電子設(shè)計競賽培訓(xùn)共11門訓(xùn)練課程共91個訓(xùn)練項目。三個層次的訓(xùn)練具有有機結(jié)合并遞進提升的特點，綜合訓(xùn)練的17個項目有一部分是市場上的電子產(chǎn)品，其余基本都是電子設(shè)計競賽歷年的考題以及模擬練習(xí)題目，認知訓(xùn)練和技能訓(xùn)練的74個項目大部分是以電子競賽的綜合題目為基礎(chǔ)分解出來的。由于電子設(shè)計競賽題目具有與當前熱門技術(shù)接軌的特點，因此電工與電子技術(shù)訓(xùn)練部所開設(shè)的項目也就具有非常豐富的內(nèi)涵。

工程訓(xùn)練的教學(xué)運行模式也參照了被證明是行之有效的競賽培訓(xùn)模式，即“以教師為主導(dǎo)、學(xué)生為主體，學(xué)生自主實踐為主、教師指導(dǎo)為輔，集中教學(xué)與個別指導(dǎo)相結(jié)合”。訓(xùn)練組織形式和指導(dǎo)方法力求靈活多變，綜合運用基于問題的探索發(fā)現(xiàn)法、任務(wù)驅(qū)動教學(xué)法、示范設(shè)計教學(xué)法以及互動討論教學(xué)法，積極調(diào)動學(xué)生自覺學(xué)習(xí)的積極性，自行完成訓(xùn)練項目的方案設(shè)計工作并完成制作，激發(fā)學(xué)生大膽探索的興趣從而逐步提高動手能力[3]。

3、把自制實驗設(shè)備作為訓(xùn)練部的特色來建設(shè)

由于工程訓(xùn)練實驗教學(xué)體系和項目內(nèi)容的變化發(fā)展，現(xiàn)有實驗儀器和設(shè)備的配置也必須相應(yīng)地變化，只有這樣，才能真正貫徹工程訓(xùn)練中心的實驗教學(xué)新理念，目前市場上與本訓(xùn)練部相關(guān)的儀器設(shè)備產(chǎn)品水平并不能緊跟科技發(fā)展的需要，部分價格昂貴、功能單一且更新較慢，已經(jīng)無法適應(yīng)目前工程訓(xùn)練實驗教學(xué)體系和項目內(nèi)容的變化，一定程度上阻礙了培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的需要。因此我們提出把自制實驗設(shè)備作為訓(xùn)練部的特色來建設(shè)，把教師的科研、實驗室建設(shè)的實際需求和學(xué)校人才培養(yǎng)的目標很好地結(jié)合起來，既能提升省級實驗教學(xué)示范中心建設(shè)的內(nèi)涵，又可滿足綜合性、設(shè)計性、創(chuàng)新性等實訓(xùn)項目的要求；通過教師主導(dǎo)、學(xué)生參與的方式，不但能夠打造高水平的實驗教師隊伍，而且能夠豐富、活躍學(xué)生的科學(xué)思維，加強理論和實踐的聯(lián)系，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維和創(chuàng)新潛能。

我院自主研制實驗設(shè)備的開發(fā)設(shè)計流程和工程訓(xùn)練教學(xué)體系中的訓(xùn)練項目的設(shè)計流程基本相同。在我們設(shè)置一部分工程訓(xùn)練項目時，首先組織實驗教師對市場產(chǎn)品進行充分調(diào)研后購置成品、半成品及相關(guān)材料，然后對產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)、原理、功能進行詳盡分析和論證，再仿照真實產(chǎn)品完成設(shè)計和制作并形成產(chǎn)品樣機，最后進行文檔歸納，制訂項目設(shè)計報告，最終提煉出電子產(chǎn)品型的工程訓(xùn)練項目。由此可見，按照工程訓(xùn)練的流程完成項目實訓(xùn)的過程本身也是產(chǎn)品研制的過程，因此完全可以借助工程訓(xùn)練平臺進行實驗設(shè)備的自主研制[4]。

4、結(jié)語

電工與電子技術(shù)訓(xùn)練部在成立短短兩年多時間，由于堅持了正確的工程教育理念，經(jīng)過工程訓(xùn)練的學(xué)生在參加全國及四川省大學(xué)生電子設(shè)計競賽等活動中報名涌躍，成績斐然，2009年以來獲省獎8隊次，個人獎2人次，部分優(yōu)秀學(xué)生簽約國內(nèi)知名IT及單片機企業(yè)。由于本訓(xùn)練部多次帶隊參加具有較大影響的競賽活動，實驗教學(xué)改革緊跟競賽導(dǎo)向，促進了教學(xué)內(nèi)容的調(diào)整與完善，部分課程的教學(xué)改革取得重大突破，2010年實踐課程“電子產(chǎn)品設(shè)計與工藝”獲四川省精品課程立項，其工程教學(xué)新理念在全省得到推廣。

同時電工與電子技術(shù)訓(xùn)練部在自主研制實驗設(shè)備的過程中實現(xiàn)了教學(xué)、科研、工程實踐相結(jié)合，本部6名教師參加院級教學(xué)改革項目、大部分實驗教師和部分優(yōu)秀高年級學(xué)生參與了實驗教學(xué)設(shè)備的研制開發(fā)工作，目前結(jié)合“電子系統(tǒng)綜合設(shè)計工程訓(xùn)練”和“單片機技術(shù)工程訓(xùn)練”兩門訓(xùn)練課程的項目，已開發(fā)出“多處理器實驗開發(fā)裝置”、“FPGA實驗開發(fā)平臺”、“語音信號控制實驗系統(tǒng)”等幾套實驗教學(xué)設(shè)備，通過自制設(shè)備不僅實實在在提高了工程訓(xùn)練質(zhì)量，實驗設(shè)備還直接反哺教學(xué)，從而進一步改善了工程訓(xùn)練條件。

參考文獻

[1]教育部.關(guān)于開展高等學(xué)校實驗教學(xué)示范中心建設(shè)和評審工作的通知[Z].教高,[2005]8號,2005-05-12.

[2]陳褒丹等.通過電子設(shè)計競賽促進CDIO工程教學(xué)體系改革[J].高等學(xué)校電工電子實驗教學(xué)改革與

電子設(shè)計競賽工作經(jīng)驗交流研討會,2009,5:1-6.

[3]劉樹郁,林明河.開拓進取促進專業(yè)課實驗室建設(shè)[J].實驗室研究與探索,2005,24(6):116-119.

[4]王瑋.理工科大學(xué)工程訓(xùn)練教學(xué)改革的探索與實踐[J].南京航空航天大學(xué)學(xué)報（社會科學(xué)版）,2009，11(4):89-91.