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电子设计竞赛对CDIO体系革新的作用

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CDIO工程教育模式是近年来国际工程教育改革的最新成果。从2000年起,由麻省理工学院和瑞典皇家工学院等四所大学创立了CDIO工程教育理念,并成立了以CDIO命名的国际合作组织。以工程项目设计为导向、工程能力培养为目标的CDIO高等工程教育模式以构思、设计、实施及运作全过程为载体培养学生的工程能力;调动学生学习的主动性、积极性和创造性,同时使学生在项目实践中逐渐掌握思考问题、解决问题的方法,提高其创新实践能力[1]。

全国大学生电子设计竞赛是由教育部高等教育司和信息产业部人事司共同主办,面向电类专业大学生的科技活动,目的在于推动全国高等学校信息与电子类学科的课程体系和课程内容的改革。引导高校在教学中强化培养大学生的应用能力、创新能力、团队协作能力和理论联系实际的学风,以及训练动手能力和工程实践能力,鼓励广大学生踊跃参与课外科技活动,把他们的主要精力吸引到学习和能力培养上来,同时为优秀人才的脱颖而出创造条件。竞赛的特色是与高等学校相关专业的课程体系和课程内容改革密切结合,以推动其课程教学、教学改革和实验室建设工作。竞赛内容既有理论设计,又有实际制作,以全面检验和加强参赛学生的理论基础和实践创新能力[2-4]。

大学生电子设计竞赛赛期为四天三夜,在竞赛期间参赛学生要完成:选题立项、理论设计、器件选择、方案比较、实际制作、调试、测试、技术报告写作等诸多工程环节,在为参赛学生提供了综合运用所学知识、充分发挥想象力和创造力的空间同时,尤其突出工程实践中的自主性和创新性特点,填补了工程实践教育的空白,使参赛学生的工程实践能力得到了切实的提高[5]。我校是应用型本科院校,人才培养目标定位在以应用型人才培养为主,注重培养学生的综合素质,在确保具备专业知识能力的同时,强调实践、创新。自2001年第一次参加全国大学生电子设计竞赛至今已10年了,学校和系里十分重视全国大学生电子设计竞赛工作,在上下共同努力下取得了较好的成绩,历届学生的工程实践能力、创新实践能力得到的很大的提高。而在电子设计竞赛的集训、参赛过程中对教学改革的促进,特别是CDIO教育模式的改革起到了积极的作用。

1结合电子设计竞赛,制定符合CDIO教育模式的专业培养计划

大学生电子设计竞赛于每年的九月份举行,分为全国赛与省赛,其中奇数年是全国大学生电子设计竞赛,偶数年是福建省大学生电子设计竞赛,由于电子设计竞赛的时间安排在每学年的期初举行,使得参加竞赛的学生主体是刚进入大四的学生,过去的培养计划中四年级上学期才安排主要的专业方向课程,参加竞赛的学生往往还没有接受专业课程的学习和训练,若是刚进入三年级的学生参加竞赛,他们所学习的专业课程及受到的训练就更少了,这种按部就班的培养模式无法适应电子竞赛的要求,更不用说是以工程项目设计为导向的CDIO的教学模式了[7-8]。因此,针对电子设计竞赛及应用型人才培养的要求,我系从人才培养方案的变革上做了大胆的尝试,主要有以下几个方面:

(1)专业基础必修课中专业核心课程基本不变,只对部分课程中进行整合及增减,调整如下:①“电路”课程的授课内容进行整合,“电路(下)”中增加“复变函数与积分变换”的内容,课时由48学时增加到56学时,取消系级选修课“复变函数与积分变换”,增设针对电子设计竞赛的“电子系统设计与实现”系级选修课,分别在三、五、七学期的暑假进行。②增设“电机及应用技术”课程,该课程与电气专业的电机原理课程有很大的不同,电气专业的电机原理课程,课时较多,但内容以交、直流电机为主要对象,电子信息工程专业所开设的电机及应用技术,课时少,但介绍的电机种类较多,以电机基本原理学习为主,将其作为电子控制的元件来学习,以扩大学生的知识面,提高竞争力。③“PIC单片机技术”课程提前至第四学期,和“电路(下)”、“模拟电子技术”同步开设,确保暑期参加电子设计竞赛的二年级学生初步掌握单片机应用技术,为暑期集训打下基础,这门课程以CDIO模式进行教学,以工程项目设计为目的,引导学生自主学习相关知识,先建立工程概念,了解单片机的基本应用技术,边做边学。

(2)重视专项实践能力的培养,实践环节的设置做了如下调整:①原电子工艺与整机安装的项目内容改为PIC单片机工艺及安装,配合第4学期的PIC单片机技术课程,在PIC单片机技术课程中,可以直接使用学生自己安装的单片机开发板进行实验,通过自己安装调试的单片机开发板学习单片机技术,可以激发学生的学习兴趣,理论联系实际。②近年来,DSP技术的应用越来越广,具备DSP的应用能力是电子信息工程专业学生的必备能力之一,在实践教学中,增设2周的DSP应用技术的实践环节,希望通过实践课程的训练,提高学生应用该项技术的能力。

2以课题项目为基础的竞赛培训,培养学生的工程能力

每年暑期的竞赛培训阶段,根据历年来全国大学生电子设计竞赛的课题方向,如:电源类、电路类、无线电类、机电一体化类等,设计一些综合性项目供学生选择,要求学生自行组队,在规定的时间内完成软硬件设计,制作作品,并提交报告。在暑期培训过程中根据学生年级的高低采取不同的培养方法,一年级的学生以基本技能培训为主,指导教师提供基础技能的讲义,引导学生学习相关专业知识及技能,掌握手工印刷电路板的制作工艺,自主学习protel等EDA工具,要求学生在集训中掌握简单电子系统设计的硬件设计及制作能力。二、三年级的学生以项目培训为主,按照电子竞赛模式引导学生根据历届电子竞赛的课题方向,自主选项,完成立项、方案论证、电路设计与实现、安装调试、测试,到最终的总结报告等过程。在培训过程中,教师起指导作用,不直接参与项目设计,而是培养学生正确地查找资料、分析问题、解决问题的综合能力,鼓励学生小组独立讨论,互相交流,充分激发学生学习的主动性、积极性和创造性,同时在项目实践中逐渐掌握思考问题、解决问题的方法,提高其创新实践能力。

3电子设计竞赛为工程教育改革打下良好基础

(1)促进教师业务水平提高,为CDIO的项目管理积累经验在电子设计竞赛指导过程中需要指导教师具有扎实的理论知识和丰富的实践经验,通过指导竞赛,对教师业务水平的提高也有很大的促进作用。由于竞赛命题范围广,涉及多门课程内容,并且与新技术的应用紧密结合,要求指导教师要有很宽的知识面。刚走上工作岗位不久的青年教师往往只承担一两门课程教学,知识结构较单一,动手能力较薄弱,实践经验比较缺乏,但对新技术、前沿技术的接触较多;老教师经验丰富,但新技术的掌握上又略有不足。为发挥特长实现互补,指导教师队伍也进行整合,在指导小组中考虑学科互补,年龄和特长互补,教师在指导学生竞赛过程中相互学习,共同提高,知识和经验的相互渗透补充使指导教师的业务素质有了很大的提高。通过承担学生的电子设计竞赛培训任务,指导教师队伍特别是青年教师们在新技术新方法的应用上得到了很快的提高,动手能力得到了锻炼,知识结构和专业技术水平也更加全面[9]。另一方面,电子设计竞赛是一个系统工程,教师不仅仅要指导竞赛项目,四天三夜的竞赛时间中,还涉及到后勤保障、元器件采购、学生管理等方面工作,这些都为教师参与CDIO的项目管理积累了宝贵经验。

(2)促进实验室、实训中心硬件条件的改善为满足电子竞赛需要,实验室、实训中心设立了开放的电子设计竞赛专用实践基地,并提供相关仪器设备。近年来,陆续购置了PCB制版设备、频谱分析仪、数字扫频仪、数字电桥、功率开关电源、失真度测试仪等仪器,为拓宽学生的知识面,增强其动手能力和运用知识的能力提供了良好的条件。

(3)电子竞赛促进了人才综合能力的培养电子设计竞赛要求3人组队参赛,集体计算成绩,参赛同学在四天三夜中要完成一个课题项目,从选题、立项、方案论证、实施、设备调试、测试直至最后的论文总结,这对学生提出了相当高的要求,参赛的3名学生必须互相信任、互相配合、分工合作,对学生的协作组织能力提出了考验。只有相互提醒、相互鼓励、共度难关,出现问题时不互相埋怨,才有可能取得最后的成功。比赛过程中,作品不可能一次完成,很多作品都是在一次又一次的失败中,经过多次调试、查找故障并予以排除后才最终完成,只有具有锲而不舍的精神,才能在遇到困难时决不放弃,才能取得最后的成功,这也培养了学生肯吃苦、迎难而上的品质。同时电子设计竞赛时间紧迫,4天竞赛期间往往会出现各种意想不到的结果,对学生应变能力也是很好的锻炼和提高[10]。每年的竞赛的课题都是电子技术发展中较为先进的项目,在竞赛中时常要用到新的芯片、新的应用理论,这就要求学生查阅大量的文献资料,在竞赛培训中,加强了相关能力的训练,适当提供原版外文器件使用手册给学生阅读,提高专业阅读水平。同时竞赛的时间是有限的,这就要求参赛者要有较强的分析判断能力,必须在较短的时间内迅速、准确地找到自己所需的信息。通过培训和竞赛,学生查阅资料、获取信息的能力也得到了很大的提高。

4结束语

以大学生电子竞赛活动为依托,以工程项目设计为导向、工程能力培养为目标的CDIO工程教育模式与我校应用型人才培养的办学方向不谋而合,为满足社会对具有较强实践能力工程技术人才的需求,我校多年来在电类专业积极开展电子竞赛学生科技活动,在宣传动员、培训项目指导管理、系统培训等方面积累了经验,取得了了良好的效果。在该项竞赛引导下,我校电类专业不断优化基础知识、进行相关课程教学改革及试验室和学生创新基地的建设,为我校CDIO改革打下了良好基础,也取得了丰硕的成果,在近年的福建省大学生电子设计竞赛,全国大学生电子设计竞赛中取得优异成绩,参加过电子设计竞赛的学生在毕业后的就业中也给用人单位留下很好的影响,大大提高了我校的知名度。

电子设计竞赛对CDIO体系革新的作用责任编辑:陈老师    阅读:人次