我院電類(lèi)電子設(shè)計(jì)論文

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1我院電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽存在的問(wèn)題

從我院參加歷屆大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽情況來(lái)看，存在以下5個(gè)比較突出的問(wèn)題．1)前期培訓(xùn)實(shí)踐時(shí)間較短．我院參賽選手歷年來(lái)均是從大三學(xué)員中選拔，集中培訓(xùn)一般是從大三下學(xué)期5月份開(kāi)始，學(xué)員要在短短的4個(gè)月內(nèi)掌握電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽要求的如單片機(jī)、可編程門(mén)陣列(FPGA)、傳感器、自動(dòng)控制等相關(guān)知識(shí)，并且能夠在實(shí)踐中熟練應(yīng)用，對(duì)輔導(dǎo)教員與參賽學(xué)員來(lái)說(shuō)都是難以做到的．2)理論知識(shí)掌握不夠扎實(shí)．如模擬電子技術(shù)、數(shù)字電路、單片機(jī)原理等，學(xué)員對(duì)一些常用的知識(shí)點(diǎn)沒(méi)有學(xué)深悟透，無(wú)法將理論知識(shí)進(jìn)行靈活應(yīng)用，所以分析電路功能時(shí)常常覺(jué)得無(wú)法下手，對(duì)電路功能的進(jìn)一步改進(jìn)和創(chuàng)新更加困難．3)工程實(shí)踐能力有待提高．學(xué)員在完成相應(yīng)電類(lèi)理論課程學(xué)習(xí)后，如果平時(shí)沒(méi)有大量的時(shí)間去投入實(shí)踐，理論知識(shí)無(wú)法得到有效鞏固，就難以具備一定的工程實(shí)踐能力，例如有些學(xué)員在連接電路時(shí)，布局布線不規(guī)范，電路的模塊之間不夠清晰；有些學(xué)員對(duì)常用儀器如示波器、頻譜儀等操作不熟練，基本的焊接技能也不夠扎實(shí)；有些學(xué)員對(duì)調(diào)試過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題，難以準(zhǔn)確快速地判斷故障點(diǎn)；部分學(xué)員的作品制作完成后，在現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試時(shí)出現(xiàn)失誤，甚至出現(xiàn)作品燒毀的情況，影響比賽的成績(jī)．4)缺乏綜合分析能力．大部分學(xué)員缺乏一定的系統(tǒng)綜合分析能力，不能按照競(jìng)賽題目的指標(biāo)要求，經(jīng)過(guò)全面深入分析并設(shè)計(jì)合理方案，只是單純地按照查閱的資料將參考電路原模原樣地拼接在一起，缺乏系統(tǒng)性，這樣完成的作品，其技術(shù)指標(biāo)往往難以達(dá)到題目的要求．5)缺乏相應(yīng)獎(jiǎng)勵(lì)激勵(lì)機(jī)制．軍隊(duì)院校與地方院校相比有其自身的特殊性，地方院校學(xué)生由于存在就業(yè)壓力，參加電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽獲獎(jiǎng)后會(huì)對(duì)今后就業(yè)有一定的幫助，所以學(xué)生的參賽積極性較高．而軍隊(duì)院校學(xué)員沒(méi)有就業(yè)壓力，而目前獎(jiǎng)勵(lì)激勵(lì)機(jī)制又不明確，從而導(dǎo)致指導(dǎo)教員與參賽學(xué)員積極性不高．

2以電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽促進(jìn)實(shí)踐教學(xué)改革

電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽不僅能夠反映參賽學(xué)員的綜合能力，也基本上能反映出學(xué)校的電類(lèi)課程教學(xué)質(zhì)量，特別是培養(yǎng)學(xué)員工程實(shí)踐能力的教學(xué)水平．針對(duì)我院電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽目前存在的一系列問(wèn)題，確立了以培養(yǎng)學(xué)員實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力為主線的培養(yǎng)模式，通過(guò)加強(qiáng)電類(lèi)相關(guān)專(zhuān)業(yè)課程和實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)，促進(jìn)教學(xué)模式及人才培養(yǎng)模式改革，切實(shí)提升學(xué)員電子設(shè)計(jì)綜合能力．

2.1教學(xué)模式機(jī)制改革

1)優(yōu)化整合教學(xué)內(nèi)容．根據(jù)電類(lèi)專(zhuān)業(yè)課程體系改革要求，對(duì)電類(lèi)課程的所有知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行了梳理，將重復(fù)講授的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行了整合，將銜接不緊的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行了補(bǔ)充，目的是完成電類(lèi)專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課理論教學(xué)內(nèi)容之間、電類(lèi)專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)理論和實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)內(nèi)容之間、電路專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課程與專(zhuān)業(yè)課教學(xué)內(nèi)容之間的融匯貫通，重構(gòu)教學(xué)內(nèi)容，建設(shè)與之相適應(yīng)的教材體系．2)實(shí)踐研討式教學(xué)．2013年開(kāi)始嘗試在每門(mén)課程中增加綜合性實(shí)驗(yàn)，即在相應(yīng)理論課程之后集中一周左右時(shí)間，通過(guò)教員出題、學(xué)員自擬題目等方式，圍繞與理論課程相關(guān)的設(shè)計(jì)題目進(jìn)行的工程實(shí)踐訓(xùn)練，以團(tuán)隊(duì)合作、各自分工等方式來(lái)鞏固強(qiáng)化所學(xué)知識(shí)點(diǎn)，提高學(xué)員工程實(shí)踐能力和團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力．針對(duì)綜合實(shí)驗(yàn)小班化的特點(diǎn)，在選題和方案論證過(guò)程中倡導(dǎo)研討式教學(xué)，通過(guò)學(xué)員之間激烈的思維碰撞，提高了學(xué)員的學(xué)習(xí)興趣，增強(qiáng)了學(xué)習(xí)的自主性[3]．3)引入示教系統(tǒng)．電類(lèi)理論課程與其他理論課程相比，其實(shí)踐性較強(qiáng)，目前電類(lèi)課程還是以課堂理論講授為主，雖然一直強(qiáng)調(diào)教員要在課堂中注重引導(dǎo)學(xué)員如何將理論知識(shí)與實(shí)踐結(jié)合，如何與現(xiàn)有裝備結(jié)合，并貫穿到課堂中，但學(xué)員依然只是了解局部電路，對(duì)系統(tǒng)電路理解不深，不知道在實(shí)際裝備中電路為什么要這樣連接，真正到用的時(shí)候就不知道如何下手了．通過(guò)在電類(lèi)課程中大量引入軍民應(yīng)用實(shí)例，制作了5門(mén)主干理論課程的虛擬與實(shí)物示教系統(tǒng)，增強(qiáng)課程的針對(duì)性和實(shí)用性，使學(xué)員不僅看到了裝備中的實(shí)際電路，還學(xué)會(huì)分析現(xiàn)實(shí)裝備的電路圖，從而提高了學(xué)員理論分析能力及動(dòng)手操作能力．4)選拔實(shí)驗(yàn)小助手．在每次上課前根據(jù)上次實(shí)驗(yàn)課的表現(xiàn)，指定1-2名實(shí)驗(yàn)最快做完并且實(shí)驗(yàn)報(bào)告寫(xiě)得規(guī)范的學(xué)員作為實(shí)驗(yàn)小助手，讓這些小助手提前預(yù)習(xí)并做一遍實(shí)驗(yàn)，在上課的時(shí)候就可以幫助其他學(xué)員解決實(shí)驗(yàn)過(guò)程中遇到的問(wèn)題，并且?guī)椭虇T檢查部分學(xué)員的實(shí)驗(yàn)結(jié)果．對(duì)這些實(shí)驗(yàn)小助手，因?yàn)槠綍r(shí)動(dòng)手能力較強(qiáng)，所以可以給予更高層次的實(shí)驗(yàn)鍛煉．通過(guò)選拔實(shí)驗(yàn)小助手，可以有效激發(fā)他們對(duì)電類(lèi)知識(shí)的學(xué)習(xí)熱情，鍛煉他們獨(dú)立實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Γ趲椭渌瑢W(xué)排故過(guò)程中也可以增進(jìn)相互交流，更有利對(duì)于實(shí)驗(yàn)相關(guān)知識(shí)的理解與掌握，培養(yǎng)團(tuán)結(jié)協(xié)作精神，同時(shí)也減輕了教員的部分工作量[4]，提高了實(shí)驗(yàn)教學(xué)效率．5)改革實(shí)驗(yàn)成績(jī)?cè)u(píng)價(jià)方案．我院之前電類(lèi)課程的成績(jī)?cè)u(píng)價(jià)方案是：在學(xué)期末只統(tǒng)計(jì)理論考試成績(jī)與平時(shí)成績(jī)，實(shí)驗(yàn)課的成績(jī)沒(méi)有計(jì)入總成績(jī)，導(dǎo)致部分學(xué)員對(duì)實(shí)驗(yàn)課不重視，影響實(shí)踐能力的提高．現(xiàn)在對(duì)原有的成績(jī)?cè)u(píng)價(jià)方案進(jìn)行了修改，使得現(xiàn)在的實(shí)驗(yàn)與理論課無(wú)縫銜接，將原有的實(shí)驗(yàn)成績(jī)與理論課程成績(jī)進(jìn)行了合并，即“總成績(jī)=理論成績(jī)(60%)+平時(shí)實(shí)驗(yàn)成績(jī)(25%)+綜合實(shí)驗(yàn)成績(jī)(15%)”．這樣更能突出體現(xiàn)學(xué)員的工程實(shí)踐能力(更加突顯實(shí)驗(yàn)成績(jī)比重)．同時(shí)在實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)中，采用了全程跟蹤式的多方面的評(píng)價(jià)體系，摒棄了單純依靠實(shí)驗(yàn)報(bào)告和期末考試的做法，將每一個(gè)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行分解，分階段給予評(píng)分，對(duì)學(xué)員學(xué)習(xí)狀況和實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ臋z驗(yàn)也更加客觀、有效，也減少了學(xué)員抄襲實(shí)驗(yàn)報(bào)告的現(xiàn)象[4]．

2.2實(shí)驗(yàn)室管理模式改革

1)實(shí)驗(yàn)室體系化建設(shè)．實(shí)驗(yàn)室總體上按照四類(lèi)五層進(jìn)行建設(shè)和管理，具體內(nèi)容如圖1所示．改建后的實(shí)驗(yàn)室功能劃分更加清晰合理，總體上采用階梯式實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ剑趯?shí)驗(yàn)室為學(xué)員設(shè)計(jì)構(gòu)造一個(gè)能夠充分自主、不受制約地運(yùn)用知識(shí)科學(xué)研究、工程實(shí)踐和自主創(chuàng)新的場(chǎng)景與條件,進(jìn)行通過(guò)項(xiàng)目需求分析、知識(shí)學(xué)習(xí)補(bǔ)充、理論推導(dǎo)計(jì)算、實(shí)現(xiàn)方法選擇、電路設(shè)計(jì)仿真、實(shí)驗(yàn)步驟設(shè)計(jì)、參數(shù)測(cè)試方案、實(shí)驗(yàn)總結(jié)分析等環(huán)節(jié)，全面培養(yǎng)學(xué)員自主學(xué)習(xí)、科學(xué)研究、規(guī)劃管理、工程實(shí)踐、團(tuán)隊(duì)合作、交流溝通等科學(xué)研究基本素質(zhì)和工程實(shí)踐綜合能力[5]．⑤科技創(chuàng)新層圖1電類(lèi)專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)體系示意圖2)實(shí)驗(yàn)室管理信息化建設(shè)．引入實(shí)驗(yàn)室綜合信息化管理軟件系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)教學(xué)資源、課程資源、實(shí)驗(yàn)過(guò)程、教員考核與設(shè)備器材的信息化管理．目的是實(shí)現(xiàn)對(duì)實(shí)驗(yàn)資源的精細(xì)化管理，提高儀器儀表的使用效率，全面提升實(shí)驗(yàn)教學(xué)的質(zhì)量[5]．3)開(kāi)放型實(shí)驗(yàn)室建設(shè)．通過(guò)信息化系統(tǒng)中門(mén)禁與實(shí)驗(yàn)臺(tái)位電源管理，學(xué)員通過(guò)預(yù)約系統(tǒng)可以在課余時(shí)間進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室．在開(kāi)放型實(shí)驗(yàn)室中教員會(huì)預(yù)先一些與生活聯(lián)系比較緊密的、學(xué)員比較感興趣的小型實(shí)驗(yàn)題目，這些實(shí)驗(yàn)題目需要采取多種技術(shù)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，例如防盜報(bào)警器、鎳鎘電池充電器、水溫控制系統(tǒng)等，題目也可以是學(xué)員自己通過(guò)查閱資料、調(diào)查研究選擇的,其目的是鼓勵(lì)學(xué)員選擇感興趣的題目進(jìn)行實(shí)驗(yàn)．學(xué)員有了目標(biāo)以后會(huì)查找資料并確定實(shí)驗(yàn)方案，通過(guò)仿真實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行設(shè)計(jì)方案驗(yàn)證到最終實(shí)現(xiàn)．通過(guò)開(kāi)放型實(shí)驗(yàn)可以有效提高實(shí)驗(yàn)室的使用效率，深化學(xué)員對(duì)所學(xué)理論知識(shí)的理解，強(qiáng)化學(xué)員的綜合性實(shí)驗(yàn)技能，激發(fā)學(xué)員的求知欲望和學(xué)習(xí)動(dòng)力，培養(yǎng)學(xué)員獨(dú)立發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，通過(guò)有趣的實(shí)驗(yàn)使原本枯燥的理論學(xué)習(xí)變得有趣和具有挑戰(zhàn)性．同時(shí)鼓勵(lì)并引導(dǎo)學(xué)員參與電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽俱樂(lè)部，積極參加學(xué)院的創(chuàng)新杯與大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽[6-7]．4)加強(qiáng)現(xiàn)代電路設(shè)計(jì)課程比重．為鍛煉學(xué)員使用現(xiàn)代電路設(shè)計(jì)與仿真工具的能力，在教學(xué)中引入了EWB、Multisim、Matlab、Pspice及Quartus等目前主流的電路分析、現(xiàn)代數(shù)字電路設(shè)計(jì)與仿真軟件．計(jì)算機(jī)仿真使學(xué)員有了更加靈活的時(shí)間進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，同時(shí)電路結(jié)構(gòu)與元件參數(shù)可以靈活修改，計(jì)算過(guò)程簡(jiǎn)單，對(duì)于電路分析結(jié)果還可以以圖形的方式展現(xiàn)，有利于學(xué)員對(duì)電路有更深層次的認(rèn)識(shí)．通過(guò)計(jì)算機(jī)仿真實(shí)驗(yàn)的開(kāi)展，可拓展學(xué)員的視野，便于學(xué)員課余進(jìn)行電路分析和設(shè)計(jì)．同時(shí)注重強(qiáng)化學(xué)員在單片機(jī)、FPGA、ARM等創(chuàng)新設(shè)計(jì)平臺(tái)和高頻實(shí)驗(yàn)平臺(tái)開(kāi)展實(shí)驗(yàn)的能力，將理論、虛擬實(shí)驗(yàn)與實(shí)際實(shí)驗(yàn)進(jìn)行無(wú)縫結(jié)合，提升學(xué)員從理論分析到驗(yàn)證仿真到最終實(shí)現(xiàn)的整體能力[6-7]．

2.3電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽組織方式的改革

電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽的根本目的在于以競(jìng)賽為平臺(tái)和牽引，培養(yǎng)學(xué)員的創(chuàng)新能力、實(shí)踐動(dòng)手能力和團(tuán)結(jié)協(xié)作精神．通過(guò)借鑒華中科技大學(xué)、海軍工程大學(xué)、空軍工程大學(xué)等院校的一些做法，結(jié)合我院實(shí)際，對(duì)目前電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽的培訓(xùn)對(duì)象和參賽人員、資源利用、培訓(xùn)內(nèi)容進(jìn)行了如下調(diào)整．1)學(xué)員從大二開(kāi)始進(jìn)入電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽準(zhǔn)備．學(xué)員在大二下學(xué)期末基本學(xué)完了電類(lèi)大部分理論課程，具備了一定的相關(guān)電路知識(shí)．從2013年開(kāi)始，我們嘗試從大二學(xué)員開(kāi)始培養(yǎng)，在前期培訓(xùn)中，與大三學(xué)員一起進(jìn)行集中培訓(xùn)，如果個(gè)別學(xué)員能力突出，可以與大三學(xué)員一起參加比賽，在比賽時(shí)我們專(zhuān)門(mén)為大二學(xué)員安排房間進(jìn)行模擬比賽，并有教員進(jìn)行輔導(dǎo)，這樣做的目的在于延長(zhǎng)學(xué)員的培訓(xùn)時(shí)間，增加學(xué)員參加比賽的經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)還可以指導(dǎo)下一級(jí)學(xué)員的實(shí)驗(yàn)開(kāi)展．2)參賽資源循環(huán)多次利用．每年電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽結(jié)束后，實(shí)驗(yàn)室會(huì)有部分的剩余器件，而電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽的部分器件針對(duì)性較強(qiáng)，價(jià)格昂貴，一般很難在普通的實(shí)驗(yàn)中用到，難免造成一定的浪費(fèi)．從2013年開(kāi)始，我們將歷年電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽題目和器件通過(guò)開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室定期，供有興趣的學(xué)員或者教員通過(guò)信息系統(tǒng)進(jìn)行預(yù)約實(shí)驗(yàn)，一方面學(xué)員可以按照自己的興趣將歷年的題目進(jìn)行實(shí)現(xiàn)，提高學(xué)員的工程實(shí)踐能力，另一方面也可以提高實(shí)驗(yàn)室的器材使用效率，使部分器材的功能發(fā)揮最大作用．3)培訓(xùn)內(nèi)容從廣到專(zhuān)的轉(zhuǎn)變．目前的培訓(xùn)方式是學(xué)員按照統(tǒng)一的培訓(xùn)計(jì)劃，所有的課程與實(shí)驗(yàn)統(tǒng)一進(jìn)行，要在極短的培訓(xùn)時(shí)間內(nèi)將所有相關(guān)知識(shí)統(tǒng)一講授，對(duì)學(xué)員來(lái)說(shuō)難以接受．而歷年電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽的題目一般分為如電源類(lèi)、控制類(lèi)、通信類(lèi)等幾個(gè)方向，學(xué)員可以按照自己的興趣確定一個(gè)方向，使培訓(xùn)內(nèi)容聚焦，在有限的時(shí)間內(nèi)學(xué)員的精力會(huì)投入到一個(gè)方向，并能迅速地積累在某個(gè)方向上的豐富經(jīng)驗(yàn)．

作者：李凱張金林張容劉瀟工作單位：空軍預(yù)警學(xué)院