電子設(shè)計實驗課程研究與實踐

1、電子設(shè)計實驗課程研究與實踐摘要:電子系統(tǒng)設(shè)計已經(jīng)深入到電子信息類、電氣工程、能源動力類、機械、醫(yī)電等工科專業(yè)學科，具備一定的電子系統(tǒng)設(shè)計能力可以幫助學生完成專業(yè)領(lǐng)域內(nèi)具有實際意義的綜合應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計，可以將理論知識與創(chuàng)新實踐結(jié)合，培養(yǎng)工程實踐和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力。針對跨學科學生電子系統(tǒng)設(shè)計能力的培養(yǎng)，考慮到各個專業(yè)的教學資源，很難在各個專業(yè)的教學方案中增設(shè)相關(guān)課程。通過全校選修，層次豐富的開放實驗實驗課程可取得良好的效果。針對學生基礎(chǔ)不同，需求不同，設(shè)計一系列概念突出、原理簡單、趣味性強、效果明顯的實驗項目，突出電子技術(shù)應(yīng)用的基本邏輯關(guān)系和對事物客觀規(guī)律的認識，使學生感興趣，從興趣轉(zhuǎn)換為能力培養(yǎng)。該實

2、驗課程的開設(shè)，滿足了跨學科專業(yè)學生電子系統(tǒng)設(shè)計實踐能力培養(yǎng)的問題，促進了跨學科綜合實踐能力培養(yǎng)，豐富了實踐教學體系。 關(guān)鍵詞:實踐教學;電子系統(tǒng)設(shè)計，開放實驗;教學體系;能力培養(yǎng) 中國現(xiàn)在急需進行產(chǎn)業(yè)升級，改變粗放式經(jīng)濟增長模式。國家號召“大眾創(chuàng)新、萬眾創(chuàng)業(yè)”，說明國家對創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的重視。21世紀是以創(chuàng)造為特征的時代，不同學科間的交叉、融合將更為深刻與廣泛。世界許多重大科學技術(shù)的突破都是從多學科的角度、運用多種知識、理論和方法才得以解決。因此，培養(yǎng)具有創(chuàng)新型的多學科交叉人才是實踐教學的一項重要任務(wù)1。電子系統(tǒng)應(yīng)用已經(jīng)深入到機械，能源動力，電氣，醫(yī)電等多個工科專業(yè)學科，具備一定的電子系統(tǒng)設(shè)計能力可

3、以幫助學生完成專業(yè)領(lǐng)域內(nèi)具有實際意義的綜合應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計。例如現(xiàn)在的機械創(chuàng)新大賽、機器人大賽、節(jié)能減排競賽、挑戰(zhàn)杯等科技競賽都離不開電子系統(tǒng)設(shè)計能力。 1跨學科專業(yè)融合的工程實踐能力培養(yǎng)，激發(fā)學生參與實踐創(chuàng)新興趣 隨著電子系統(tǒng)，人工智能廣泛應(yīng)用，很多非電類學科學生希望具備一定的電子系統(tǒng)設(shè)計能力，但很多專業(yè)電類專業(yè)課程較少，電子設(shè)計類實踐機會缺少。開設(shè)面向全校本科生開放的電子設(shè)計類實驗，可以滿足學生學習的要求。開設(shè)電子系統(tǒng)設(shè)計類開放實驗面臨很多挑戰(zhàn)。選修實驗的學生基礎(chǔ)不同，專業(yè)不同，每個學生學習的目標也不同。但是選修實驗的多數(shù)都是有興趣的學生，所謂“知之者不如好之者，好之者不如樂之者”，要想把開放

4、實驗開設(shè)好，必須要想激發(fā)和保持參與實踐創(chuàng)新的興趣。需要根據(jù)學生共性問題，盡可能設(shè)計一些基于項目的實驗，通過遞進式培養(yǎng)模式，在激發(fā)學生興趣的情況下，讓學生學習實踐，體驗成功，不斷增加學習成就感的實踐過程。另外，不同專業(yè)學生能夠產(chǎn)生很多有趣的想法，促進他們互相學習，共同組隊，協(xié)同完成電子系統(tǒng)的設(shè)計2。 2以生活工程模型為實驗內(nèi)容，設(shè)計遞進式的基于項目的實驗 課程面向全校學生，教學內(nèi)容需要在提高學生實踐能力和吸引學生參加上找到平衡點。教學內(nèi)容要抓住主線，通過簡明扼要介紹必須了解的理論知識，盡可能授之以漁，教會學生主動學習的方法3。在實驗內(nèi)容的設(shè)置上滿足不同學生的不同需要，促進學生的興趣愛好、專業(yè)特長

5、得到充分發(fā)揮。以“單片機入門實驗”為例，實驗內(nèi)容開始以生活中提取的模型，如七彩LED燈，可調(diào)光LED燈，遠程監(jiān)控的水位控制等等實驗內(nèi)容。從簡單的人機交互入手，遞進式增加實驗要求，學生通過圍繞“解決實際問題”這個基本點，設(shè)計一些綜合性應(yīng)用系統(tǒng)，讓學生理解工程問題，將知識用于實際工程問題，體驗成功的喜悅，提高實踐創(chuàng)新能力。對專業(yè)需要解決的問題和能夠解決什么問題更加清楚，提高實踐能力，感受成功的喜悅4。 3宣傳，教學，激勵相結(jié)合，建立有效的實驗組織方式 宣傳機制:與科技社團合作，通過做講座，鼓勵多學科學生參與。通過歷年的電子設(shè)計競賽培訓(xùn)，有電信、電氣、機械、能動、軟件、生命等學院，十多個專業(yè)的學生報

6、名參加，具備良好的學生基礎(chǔ)。利用學生口碑，可以向有興趣的學生宣傳。教學方式:不同專業(yè)學生，基礎(chǔ)不同，需要建立積極的反饋交流機制，耐心解答學生的疑惑，細心指導(dǎo)其完成基礎(chǔ)實驗內(nèi)容。合理分組，通過團隊協(xié)作共同解決問題，發(fā)現(xiàn)知識如何應(yīng)用，理解工程問題，體驗成功的過程。激勵機制:借助校企合作，申請免費芯片和開發(fā)板，設(shè)計完成的作品歸學生所有。對于一些優(yōu)秀的學生通過贈與一些實驗開發(fā)板作為獎勵。提高學生的積極性，使其參加工程實踐的積極性提高。 4研究以工程實踐能力培養(yǎng)的實驗考核辦法和激勵機制 在完成基礎(chǔ)實驗內(nèi)容的情況下，鼓勵學生自主選題，進行后續(xù)培養(yǎng)。通過選題報告，項目答辯，項目報告各個環(huán)節(jié)的表現(xiàn)，以及在實驗

7、中的工作量來進行考核。本項目主要是想通過設(shè)計綜合性的應(yīng)用系統(tǒng)，著重培養(yǎng)學生分析問題，解決問題，項目總結(jié)報告的撰寫能力。 5跨學科電子系統(tǒng)設(shè)計能力的培養(yǎng)具備可行性 根據(jù)這幾年面向全校開放實驗經(jīng)驗，學生從零基礎(chǔ)開始，在經(jīng)過電子系統(tǒng)設(shè)計類開放實驗后，參與各種科技活動學生比例大幅度上升。以“單片機入門開放實驗”為例，通過調(diào)查問卷得知，80%以上選課學生對于單片機都是零基礎(chǔ)，在選修了實驗后，都能夠完成一些自主性實驗。例如水位檢測，流量控制，遙控小車等系統(tǒng)性實驗。在選修了“PCB設(shè)計開放實驗”之后，都了解元器件的基本知識和選型，能夠設(shè)計原理圖，獨立完成PCB設(shè)計制作，具備調(diào)試電路的經(jīng)驗。選課學生中有1/3

8、的學生都參與了大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練項目。有37%的學生都參加了全國大學生電子設(shè)計競賽、“互聯(lián)網(wǎng)+”大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽、節(jié)能減排競賽、節(jié)能車大賽、全國大學生物聯(lián)網(wǎng)競賽等各類競賽活動，并取得了優(yōu)異的成績。多年來的本科教學實踐和指導(dǎo)本科生科技競賽以及科技活動的過程中，有些非電類學生從大一開始就介入科協(xié)、機器人隊等實踐環(huán)節(jié)，他們在具備良好的電子系統(tǒng)設(shè)計能力之后，并沒有荒廢本專業(yè)的學業(yè)，反而對本專業(yè)的實踐能力有了促進。很多在全國大學生機械創(chuàng)新競賽中獲獎的學生，電子系統(tǒng)設(shè)計能力很強，說明對跨院系學生在電子系統(tǒng)設(shè)計能力的培養(yǎng)是可行的。這些學生一般都對電子系統(tǒng)有著非常濃厚的興趣，或者受到了學長、家庭的影響。我們

9、希望通過幾方面問題的研究和實踐，使這類學生的比例大幅度增長，培養(yǎng)更多的綜合性創(chuàng)新人才。 6結(jié)語 現(xiàn)在國家號召“大眾創(chuàng)新、萬眾創(chuàng)業(yè)”，說明國家對創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的重視。為了適應(yīng)“扁平化、多樣性、快節(jié)奏”的社會，學生不可能僅僅從書本中找到答案，必須要有學習能力和工程實踐能力5。產(chǎn)業(yè)升級，高附加產(chǎn)業(yè)改革的需求，需要大量具備電子系統(tǒng)設(shè)計能力的高水平畢業(yè)生。西安交通大學在培養(yǎng)方案上降低了課程的學分要求，調(diào)動學生的主觀能動性，增加了學生創(chuàng)新實踐的時間。電子系統(tǒng)設(shè)計能力對于工科大多數(shù)專業(yè)學生都有幫助，在此背景下，設(shè)計適合跨院系學生電子系統(tǒng)設(shè)計能力培養(yǎng)的開放實驗項目很有意義。結(jié)合學生創(chuàng)新訓(xùn)練項目和學科競賽等環(huán)節(jié)，能夠有效的培養(yǎng)學生工程實踐創(chuàng)新能力。 參考文獻: 1朱科蓉，王彤，劉守合跨專業(yè)綜合實踐課程的探索J實驗技術(shù)與管理2014，31(9):210211 2張鵬輝，張翠翠，王中方完善實踐教學體系，加強大一學生的實踐能力培養(yǎng)C高等學校國家級實驗教學示范中心西北、西南管理組第五屆工作研討會論文集，西安:西安交通大學出版社，2014:21521