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摘要:區(qū)別于傳統(tǒng)的電子信息類專業(yè),針對(duì)計(jì)算機(jī)類專業(yè)的特點(diǎn),在其電子工程訓(xùn)練實(shí)習(xí)課程中引入開源硬件Arduino的設(shè)計(jì)、制作和開發(fā),在傳統(tǒng)的教學(xué)方法上加入實(shí)例教學(xué)和項(xiàng)目式教學(xué)方法,構(gòu)建公平合理的多元化全面考核評(píng)價(jià)體系,旨在通過(guò)虛實(shí)結(jié)合的方式培養(yǎng)學(xué)生的工程意識(shí)和創(chuàng)新能力。
關(guān)鍵詞:電子工程訓(xùn)練;專業(yè)特點(diǎn);Arduino
教育部啟動(dòng)的“卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃”,要求持續(xù)深化工程教育改革,加快培養(yǎng)適應(yīng)和引領(lǐng)新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革的卓越工程科技人才。順應(yīng)社會(huì)的發(fā)展趨勢(shì),計(jì)算機(jī)專業(yè)也增設(shè)了電子工程訓(xùn)練課程,旨在培養(yǎng)學(xué)生的工程意識(shí)、實(shí)踐能力和創(chuàng)新精神。因此,針對(duì)桂林電子科技大學(xué)計(jì)算機(jī)專業(yè)的特點(diǎn)和學(xué)科優(yōu)勢(shì),通過(guò)完善、豐富教學(xué)內(nèi)容,優(yōu)化課程安排,建設(shè)一種以教師為主導(dǎo)、學(xué)生為主體的創(chuàng)新實(shí)訓(xùn)模式,對(duì)培養(yǎng)具有較強(qiáng)的創(chuàng)新能力、能夠適應(yīng)市場(chǎng)要求和社會(huì)發(fā)展需要的卓越工程師具有重要的意義。
1教學(xué)現(xiàn)狀
目前,我校電子工程訓(xùn)練中心開設(shè)的《電子工程訓(xùn)練》課程是一門綜合性較強(qiáng)的實(shí)踐課程,是專門面向計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院的計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)大三的學(xué)生而開設(shè)的,實(shí)訓(xùn)的主要內(nèi)容為:51單片機(jī)電路設(shè)計(jì)、電路板制作和調(diào)試;手工焊接練習(xí);收音機(jī)的焊接、裝配與調(diào)試。通過(guò)此次實(shí)習(xí),學(xué)生能掌握基本的電子技術(shù)知識(shí),了解電子產(chǎn)品的制作流程,實(shí)踐動(dòng)手能力得到進(jìn)一步提高?!峨娮庸こ逃?xùn)練》課程在前期教改的基礎(chǔ)上,雖然取得一定的效果,但是還是存在一系列問(wèn)題:第一、實(shí)訓(xùn)內(nèi)容陳舊。首先,收音機(jī)的焊接、裝配、調(diào)試和檢測(cè)等內(nèi)容已延續(xù)很多年,學(xué)生機(jī)械式的進(jìn)行實(shí)驗(yàn),對(duì)產(chǎn)品的原理、設(shè)計(jì)無(wú)法理解。學(xué)生的思維活動(dòng)完全限制在教師預(yù)先安排好的軌道上運(yùn)行,缺乏獨(dú)立思考的機(jī)會(huì),創(chuàng)新精神和獨(dú)立獲取知識(shí)的能力得不到培養(yǎng),不能激發(fā)學(xué)生的積極性和創(chuàng)新性,學(xué)生難以形成工程設(shè)計(jì)的整體概念。其次,51單片機(jī)電路設(shè)計(jì)、電路板制作和調(diào)試等內(nèi)容在一定程度上可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣并發(fā)揮其創(chuàng)新能力,但是,51單片機(jī)功能單一,可擴(kuò)展性差,開展實(shí)驗(yàn)有限,學(xué)生的創(chuàng)新力得不到充分展現(xiàn),而且,使用51單片機(jī)還需要了解單片機(jī)內(nèi)部硬件結(jié)構(gòu)和寄存器的設(shè)置,這對(duì)于計(jì)算機(jī)專業(yè)的學(xué)生來(lái)說(shuō),在短短幾天的時(shí)間里掌握并應(yīng)用是有一定難度的;第二、實(shí)訓(xùn)各項(xiàng)目間聯(lián)系不大,收音機(jī)和單片機(jī)是兩個(gè)完全不一樣的產(chǎn)品,除去焊接練習(xí)、考核驗(yàn)收的時(shí)間外,剩下的7天里要完成這兩個(gè)聯(lián)系不大的項(xiàng)目,時(shí)間有點(diǎn)緊張,只能完成基本的內(nèi)容,導(dǎo)致學(xué)生自己發(fā)揮的機(jī)會(huì)較少,學(xué)生得不到創(chuàng)新訓(xùn)練的體驗(yàn);第三、實(shí)習(xí)方式不夠靈活,學(xué)生人數(shù)較多?;诖耍瑢?duì)現(xiàn)有的《電子工程訓(xùn)練》教學(xué)內(nèi)容和模式進(jìn)行改革,構(gòu)建培養(yǎng)工程科技人才的教學(xué)模式勢(shì)在必行。
2教學(xué)改革與實(shí)施
2.1根據(jù)專業(yè)特點(diǎn),為學(xué)生量身打造教學(xué)內(nèi)容
桂林電子科技大學(xué)《電子工程訓(xùn)練》課程是一門綜合性較強(qiáng)的實(shí)踐課程,是專門面向計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院的計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)(含卓越班)大三的學(xué)生而開設(shè)的,學(xué)生已先學(xué)習(xí)了電工電子類課程,特長(zhǎng)是編程,只是還未形成工程理念,把它們聯(lián)系起來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)應(yīng)用。因此,針對(duì)計(jì)算機(jī)專業(yè)的特殊性和學(xué)生個(gè)人能力的高低,為學(xué)生量身打造與專業(yè)緊密相關(guān)的綜合性實(shí)習(xí)內(nèi)容,把軟硬件結(jié)合起來(lái),在硬件平臺(tái)上,學(xué)習(xí)能力強(qiáng)的學(xué)生可設(shè)計(jì)出較復(fù)雜的項(xiàng)目,創(chuàng)新能力和個(gè)人水平可得到充分發(fā)揮。傳統(tǒng)的51單片機(jī)功能單一,擴(kuò)展性差,開展實(shí)驗(yàn)有限,與之相比,開源硬件Arduino是一款便捷靈活、方便上手的開源電子原型平臺(tái),軟硬件完全開放,從Arduino相關(guān)網(wǎng)站、博客、論壇里可獲得大量的共享資源,學(xué)生可以不需要了解其內(nèi)部硬件結(jié)構(gòu)和寄存器設(shè)置,就可發(fā)揮自己的編程特長(zhǎng)快速應(yīng)用。因此,可以把Arduino的設(shè)計(jì)開發(fā)引入《電子工程訓(xùn)練》,老師在Arduino網(wǎng)站上為學(xué)生挑選某個(gè)電路圖,學(xué)生用DXP軟件進(jìn)行PCB設(shè)計(jì),隨后制板、焊接、裝配、調(diào)試,最后編寫程序下載到自己調(diào)試好的Arduino電路板上,水平層次不同的學(xué)生可實(shí)現(xiàn)不同難度的項(xiàng)目。學(xué)生從硬件設(shè)計(jì)到軟件調(diào)試,獨(dú)立完成了一個(gè)電子產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、制作、調(diào)試、開發(fā),既培養(yǎng)了學(xué)生的工程意識(shí),又使學(xué)生的創(chuàng)新能力、實(shí)踐能力、自己解決問(wèn)題的能力得到進(jìn)一步提高,而且,還讓學(xué)生接觸到了科技的前沿。
2.2建立基于Arduino開發(fā)平臺(tái)的實(shí)驗(yàn)室
在強(qiáng)化課堂教學(xué)的同時(shí),面向?qū)W生建立基于Arduino開發(fā)平臺(tái)的實(shí)驗(yàn)室。實(shí)習(xí)課程結(jié)束后,學(xué)生自己完成的Arduino電路板會(huì)讓學(xué)生帶走,為了能讓學(xué)生在課程結(jié)束后還能學(xué)以致用,甚至強(qiáng)化,工程訓(xùn)練中心可以開設(shè)一個(gè)實(shí)驗(yàn)室,給學(xué)生提供Arduino實(shí)驗(yàn)開發(fā)板、面包板、面包板連接線和電子元器件,并配備穩(wěn)壓電源。學(xué)生可以利用面包板搭建外設(shè)電路,與學(xué)生自己的Arduino主控板進(jìn)行連接,實(shí)現(xiàn)各種各樣的功能,進(jìn)一步強(qiáng)化學(xué)生的實(shí)踐和創(chuàng)新能力,為學(xué)生參加科技競(jìng)賽打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
2.3完善教學(xué)方法,引導(dǎo)學(xué)生向創(chuàng)新能力方向發(fā)展
不同的教學(xué)內(nèi)容應(yīng)用不同的教學(xué)方法,例如,在硬件電路設(shè)計(jì)環(huán)節(jié),可采用統(tǒng)一授課的方式,對(duì)于制板環(huán)節(jié),可通過(guò)學(xué)生組隊(duì)的方式來(lái)完成,焊接裝配則以視頻和演示為主,軟件編程環(huán)節(jié),實(shí)施案例教學(xué)、項(xiàng)目式教學(xué)方法,注重綜合性項(xiàng)目訓(xùn)練,老師以引導(dǎo)為主,鼓勵(lì)學(xué)生獨(dú)立完成創(chuàng)意,預(yù)留一定空間讓學(xué)生自由發(fā)揮,引導(dǎo)學(xué)生向創(chuàng)新能力方向發(fā)展,強(qiáng)化學(xué)生工程意識(shí)。
2.4構(gòu)建公平合理的多元化全面考核評(píng)價(jià)體系
評(píng)價(jià)教學(xué)效果很難采用統(tǒng)一的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn),對(duì)于實(shí)踐性教學(xué)而言,更應(yīng)側(cè)重實(shí)習(xí)過(guò)程而不是結(jié)果,構(gòu)建“過(guò)程體驗(yàn)、平時(shí)表現(xiàn)、創(chuàng)新意識(shí)、個(gè)性發(fā)展、團(tuán)隊(duì)合作、個(gè)人貢獻(xiàn)”的多元化評(píng)價(jià)理念。基礎(chǔ)階段注重學(xué)生對(duì)工程概念和實(shí)踐技能的掌握程度;綜合應(yīng)用階段突顯知識(shí)綜合運(yùn)用和創(chuàng)新意識(shí)的考核;創(chuàng)新實(shí)踐環(huán)節(jié)偏重于創(chuàng)新能力、團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力及個(gè)人貢獻(xiàn)程度的綜合考核;對(duì)自主設(shè)計(jì)實(shí)踐項(xiàng)目、重點(diǎn)突出、思路清晰、方案合理、創(chuàng)新意識(shí)強(qiáng)團(tuán)隊(duì)給予適當(dāng)加分獎(jiǎng)勵(lì)。
3總結(jié)
對(duì)計(jì)算機(jī)專業(yè)電子工程訓(xùn)練現(xiàn)有的教學(xué)模式進(jìn)行改革,改變目前教學(xué)內(nèi)容過(guò)于陳舊、單一、與專業(yè)結(jié)合不緊密的局面,并完善該課程的教學(xué)體系,在以后的教學(xué)過(guò)程中不斷總結(jié)提高,及時(shí)補(bǔ)充新的教學(xué)內(nèi)容。全面落實(shí)“學(xué)習(xí)工藝知識(shí)、提高綜合素質(zhì)、增強(qiáng)工程實(shí)踐能力、培養(yǎng)創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力”的實(shí)踐教學(xué)內(nèi)涵,培養(yǎng)大批創(chuàng)新能力強(qiáng)、適應(yīng)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展需要的高質(zhì)量、多類型的卓越工程師。
作者:廖秋麗 譚新德 白雁力 吳姝芹 范勇 單位:桂林電子科技大學(xué)
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