CDIO理念下電子信息專業(yè)實踐淺析
時間:2022-12-30 03:40:58
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一、實踐教學(xué)現(xiàn)狀分析
專業(yè)理論知識是一切工程實際應(yīng)用的源頭,但是電子信息類專業(yè)課程多數(shù)具有較強的理論性和抽象性,學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中面對抽象的概念和復(fù)雜的理論公式會有畏懼感,容易失去專業(yè)學(xué)習(xí)的積極性。在教學(xué)環(huán)節(jié)中,針對每門專業(yè)課程開設(shè)實驗、課程設(shè)計和實習(xí)可以使教學(xué)內(nèi)容更形象,增強學(xué)生對理論知識的理解,因此實踐教學(xué)必不可少。目前我校電子信息類專業(yè)根據(jù)專業(yè)課程的類別,在信號與信息處理、電子系統(tǒng)設(shè)計、通信系統(tǒng)設(shè)計、測控與監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計等方向都開設(shè)了配套的實踐環(huán)節(jié)。為了充分發(fā)揮這些實踐教學(xué)的作用,在一定程度上對理論學(xué)時進行了壓縮,在每學(xué)期的課程理論教學(xué)后,分配了更多的學(xué)時給予專業(yè)教育實踐環(huán)節(jié),以提高學(xué)生的動手和實踐能力。但是這種實踐教學(xué)形式在某種程度上也存在一些局限性。首先,每個實驗或?qū)嵙?xí)都僅是針對一門或兩門課程而設(shè)計的,例如對于單片機課程開設(shè)了單片機應(yīng)用實習(xí),對于通信原理和移動通信課程開設(shè)了通信系統(tǒng)仿真實習(xí),對于微波技術(shù)與天線課程開設(shè)了天線仿真與設(shè)計實習(xí),對于數(shù)字信號處理課程開設(shè)了DSP應(yīng)用實習(xí)等等,這種實踐設(shè)計方法可以提高學(xué)生對于該門課程或該方面涉及到的專業(yè)知識的理解,但是對于一個完整的工程實踐需要的是多方面課程的綜合體現(xiàn),所以此實踐教學(xué)方式還具有一定的局限性。其次,由于信息科學(xué)技術(shù)屬于IT產(chǎn)業(yè),發(fā)展極其迅速,新技術(shù)、新方法不斷涌現(xiàn),因此需要對電子信息類專業(yè)教師提出更高的標準和要求,要對專業(yè)實踐教學(xué)內(nèi)容及時更新,才能達到課程教學(xué)內(nèi)容新穎,與實際聯(lián)系緊密的特點,充分體現(xiàn)cdio工程教育模式對人才的培養(yǎng)。
二、CDIO實踐教學(xué)改革思路
1.案例式綜合教學(xué)
在CDIO工程教育背景下,為體現(xiàn)出工程應(yīng)用性的特點,擬采用案例式綜合教育方式作為實踐教學(xué)的新嘗試,即在學(xué)生掌握了一定的專業(yè)基礎(chǔ)知識后,將多門專業(yè)課程知識融合,以工程案例的形式作為實踐題目。學(xué)生們以團隊的方式從案例整體構(gòu)思開始,通過查閱相關(guān)文獻資料,初步確定工程系統(tǒng)框架,在此環(huán)節(jié)中學(xué)生們需要結(jié)合多門課程所涉及到的知識點才能確定整體流程。以學(xué)期或是學(xué)年為研究時限,根據(jù)興趣選擇案例題目,在整個設(shè)計和實施環(huán)節(jié)中學(xué)生們可以帶著問題來選擇與學(xué)習(xí)專業(yè)相關(guān)課程,從而有效提高學(xué)習(xí)積極性,鍛煉團隊間的分配和協(xié)作能力。該案例式教學(xué)方式的實現(xiàn)也需要學(xué)校能在制度上給予大力配合,如實踐地點實驗室的開放使用,學(xué)生可以更寬范圍的自主選課,同時實踐過程轉(zhuǎn)化為專業(yè)課程學(xué)分的有效性等。以射頻識別系統(tǒng)(RFID)的設(shè)計作為案例進行教學(xué)分析:在構(gòu)思階段要自學(xué)射頻識別系統(tǒng)的基本原理和整體架構(gòu),它是由電子標簽、讀寫設(shè)備和應(yīng)用系統(tǒng)三大部分組成。在設(shè)計階段,為了進一步具體實現(xiàn)射頻識別系統(tǒng)的各功能模塊,必須要設(shè)計系統(tǒng)的控制器、編碼器、調(diào)制器、本地振蕩器、發(fā)射器、接收器、存儲器、天線等,因此一個完整的系統(tǒng)實際包含了很多個微單元。在實施階段,根據(jù)所設(shè)計電路圖,利用電子元器件搭建實物射頻識別系統(tǒng),焊接、測試、調(diào)試電路,實現(xiàn)系統(tǒng)功能指標。在運行階段可以將實現(xiàn)的射頻識別系統(tǒng)應(yīng)用于指定的工程案例環(huán)境中,設(shè)計上位機應(yīng)用系統(tǒng)軟件,例如射頻門禁卡、小區(qū)物業(yè)管理、學(xué)生上課簽到、圖書館借閱圖書等系統(tǒng)中。此工程案例涵蓋的專業(yè)課程內(nèi)容包括“高頻電子線路”、“單片機原理應(yīng)用”、“數(shù)字信號處理”、“微波技術(shù)與天線”、“信息論與編碼”、“通信原理”、“監(jiān)控系統(tǒng)軟件設(shè)計”等。這樣的案例式綜合教學(xué)方式既貼近工程設(shè)計實例,又能涵蓋多門專業(yè)課程的相關(guān)知識內(nèi)容,可以提高學(xué)生在專業(yè)學(xué)習(xí)中的學(xué)習(xí)興趣和動手能力,解決學(xué)習(xí)過程中學(xué)生不知專業(yè)知識用在何處的彷徨和迷茫。理論與工程案例的結(jié)合充分體現(xiàn)了工程教育的實踐教學(xué)模式。
2.創(chuàng)新思維教學(xué)
所謂創(chuàng)新能力是指人們產(chǎn)生新認識、新思想,發(fā)現(xiàn)新問題,提出新概念、新方法,建立新理論和發(fā)明新技術(shù)、新產(chǎn)品的創(chuàng)建性、發(fā)展性和開拓性能力。對于CDIO工程教育模式下的創(chuàng)新能力培養(yǎng),即是把創(chuàng)新教育貫穿于工程科技人才培養(yǎng)的全過程中,培養(yǎng)出適應(yīng)現(xiàn)代社會發(fā)展需要的創(chuàng)新型工程技術(shù)人才。為培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維,需要改革教學(xué)模式。傳統(tǒng)的教學(xué)模式多以講授為主,以考試結(jié)果作為衡量標準,采取的多是被動式教學(xué)。而創(chuàng)新思維的培養(yǎng)基礎(chǔ)是學(xué)生要具有獨立的、主動的學(xué)習(xí)和思考能力,在此基礎(chǔ)上才能具有創(chuàng)造能力。在教學(xué)中不能以固定模式對全部學(xué)生做整體的培養(yǎng),要根據(jù)學(xué)生們的不同興趣,鼓勵多元化的學(xué)習(xí)和發(fā)展方向,例如:對實物制作感興趣,可以注重培養(yǎng)其硬件電路的動手能力;對語言編程感興趣,可以注重培養(yǎng)其系統(tǒng)的軟件編程能力;對理論研究感興趣,可以注重培養(yǎng)其系統(tǒng)算法方面的設(shè)計能力等等。同時我校依托大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃項目和各類電子信息專業(yè)相關(guān)的學(xué)科競賽、科技競賽,通過參與過程可轉(zhuǎn)化為綜合素質(zhì)學(xué)分的政策,鼓勵學(xué)生積極參與,營造了濃厚的校園創(chuàng)新氛圍。自實施創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃項目以來,在專業(yè)導(dǎo)師或企業(yè)導(dǎo)師的指導(dǎo)下,學(xué)生們以團隊的形式,根據(jù)興趣自由選擇創(chuàng)新訓(xùn)練項目或創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練項目,充分激發(fā)了學(xué)生參與創(chuàng)新的積極性和主動性,過程中通過獨立設(shè)計、或申請專利等項目,培養(yǎng)了學(xué)生的科研創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力。廣泛開展大學(xué)生學(xué)科競賽,近些年電子信息專業(yè)學(xué)生積極參與各類學(xué)科競賽,其中包括全國大學(xué)生電子設(shè)計競賽、“挑戰(zhàn)杯”全國大學(xué)生系列科技學(xué)術(shù)競賽、大學(xué)生物聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽、大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競賽、“TRIZ”杯大學(xué)生創(chuàng)新設(shè)計大賽等,通過競賽學(xué)生們不斷的發(fā)現(xiàn)問題并獨立解決問題,該過程不僅可以學(xué)習(xí)到更多的課堂外的專業(yè)知識,鍛煉學(xué)生們理論聯(lián)系實際的實踐能力,還可以激勵學(xué)生積極創(chuàng)新的能力。
三、結(jié)束語
CDIO工程教育是為了培養(yǎng)學(xué)生的工程實踐能力,具有綜合運用理論和技術(shù)手段設(shè)計系統(tǒng)和過程的能力?;贑DIO理念,對于電子信息類專業(yè)而言,需要教師投入足夠的時間和精力用于教學(xué)與指導(dǎo)學(xué)生,大力開展學(xué)生的工程實踐活動和創(chuàng)新活動,同時電子信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速,教師要緊隨該專業(yè)的發(fā)展方向?qū)嵺`教學(xué)進行持續(xù)改革,才能有效地培養(yǎng)學(xué)生的工程應(yīng)用能力。
作者:朱曉明王司王巖劉柏森單位:黑龍江工程學(xué)院
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