淺談基于EDA的電子信息類(lèi)創(chuàng )新能力培養體系的構建與實(shí)踐
論文關(guān)鍵詞：信息 創(chuàng )新能力 人才培養 EDA工具 課程體系
論文摘要：創(chuàng )新能力的培養已成為高校人才培養的共同目標，在電子信息類(lèi)課程教學(xué)中應用EDA工具建立創(chuàng )新能力培養體系，營(yíng)造和完善運行機制，敷設和優(yōu)化基本內涵，實(shí)踐表明可以有效提升課程質(zhì)量，高素質(zhì)創(chuàng )新型人才也能得到著(zhù)力塑造。
隨著(zhù)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，對人才的需求發(fā)生了很大的變化，高素質(zhì)創(chuàng )新型人才的培養已成為高校人才培養的共同目標。面對電子信息技術(shù)的飛速發(fā)展，大學(xué)教學(xué)必須結合地方建設的特色，積極穩妥地開(kāi)展教學(xué)綜合改革的探索與實(shí)踐，強化課堂教學(xué)創(chuàng )新。目前電子技術(shù)已進(jìn)入大規模集成電路時(shí)代，然而就電子信息類(lèi)課程教學(xué)而言，其理論根本并無(wú)本質(zhì)的變化，如果占用大量時(shí)間在理論大課課堂中講授新的電子器件和EDA 軟件不僅舍本取末，還會(huì )使介紹的器件和技術(shù)有局限性，限制了學(xué)生的視野。因此，如何利用EDA 工具提升電子信息類(lèi)基礎課程的質(zhì)量、培養電子信息類(lèi)高素質(zhì)創(chuàng )新型人才，委實(shí)是一件值得探究的課題。
一、構建培養學(xué)生創(chuàng )新能力的教學(xué)系統
1.利用EDA 工具構建了創(chuàng )新人才培養課程體系
圍繞培養“適應時(shí)代、服務(wù)社會(huì )”高素質(zhì)人才的目標，以電子信息類(lèi)大學(xué)科為基礎，根據“厚基礎、寬專(zhuān)業(yè)、強實(shí)踐、重融合”的人才培養要求，修訂教學(xué)計劃。課程體系利用EDA工具實(shí)現三“打通”，即：綜合基礎課全校打通；電子信息類(lèi)學(xué)科基礎課全院打通；專(zhuān)業(yè)課通過(guò)“融合”部分打通。在各層次均增設了選修課，可跨系、跨專(zhuān)業(yè)選課，根據不同專(zhuān)業(yè)方向選修課程，為學(xué)生的自主學(xué)習、個(gè)性化培養提供了空間。特別是在專(zhuān)業(yè)課中設立“融合”類(lèi)專(zhuān)業(yè)選修課，動(dòng)態(tài)地形成IT企業(yè)定制、工程應用、合作交流、學(xué)科前沿、競賽創(chuàng )新、技術(shù)認證和綜合設計等方向課程模塊，既滿(mǎn)足了不同專(zhuān)業(yè)對課程知識結構的不同要求，又從根本上整合了電子信息類(lèi)大學(xué)科課程體系，更好地適應了信息技術(shù)交叉融合與不斷創(chuàng )新的發(fā)展趨勢。該體系突出加強了實(shí)踐環(huán)節，增設相應的課程設計環(huán)節；將學(xué)生自主實(shí)踐引入到培養計劃的范疇之內，培養學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力和創(chuàng )新能力。專(zhuān)業(yè)基礎課、專(zhuān)業(yè)課實(shí)驗時(shí)數占到總學(xué)時(shí)的15%左右，專(zhuān)業(yè)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節占到25%左右。
2.適應時(shí)代要求，實(shí)施課堂教學(xué)和課程改革
貫徹啟發(fā)創(chuàng )新思維的原則，在教學(xué)中推行啟發(fā)式、討論式、研究式、案例式教學(xué)方法，采取課堂討論、專(zhuān)題研討、案例分析等多種形式，充分開(kāi)發(fā)學(xué)生的創(chuàng )造潛能。加強綜合性、實(shí)際性強的電路分析和設計，適應時(shí)代要求，加強現代化教學(xué)方法和手段，逐步采用EDA技術(shù)和多媒體輔助教學(xué)，利用電子工作平臺EWB實(shí)現了教學(xué)與實(shí)驗仿真；加強了電子設計自動(dòng)化手段；拓寬學(xué)生思維，培養學(xué)生獲取新知識的能力。
在教學(xué)過(guò)程中注重調動(dòng)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習的積極性，研究各門(mén)課程的知識點(diǎn)及其相互關(guān)系，明確課程難點(diǎn)及其相應的啟發(fā)手段。應該如何提問(wèn)，學(xué)生回答不出來(lái)，應如何再提問(wèn)啟發(fā)；如果學(xué)生回答出來(lái)，又應該如何繼續深入提問(wèn)；在提問(wèn)中設置陷阱等等。
積極開(kāi)展多媒體教學(xué)，研制電子實(shí)驗教學(xué)的多媒體課件，注意教與學(xué)的規律，課件制作精益求精，動(dòng)畫(huà)、交互式例題、示波器波形、圖片等多種媒體有機組合，力求分層動(dòng)態(tài)展現課程內容。在數字電子技術(shù)現有課時(shí)的情況下，將課程內容進(jìn)行提煉并引入 EDA 工具，加強實(shí)踐環(huán)節的內容。同時(shí)，在畢業(yè)設計環(huán)節增加基于FPGA/CPLD 實(shí)現數字系統設計的題目，以期推廣增加EDA 工具和基于FPGA/CPLD 實(shí)現數字系統設計知識的應用。
3.著(zhù)力優(yōu)秀教材建設
適應課堂教學(xué)創(chuàng )新系統的需求，在選用國內外優(yōu)秀教材的同時(shí)加強電子信息工程專(zhuān)業(yè)的教材建設，融入課程改革的最新成果，編寫(xiě)出版一批高質(zhì)量、系列化的優(yōu)秀教材。
在大工程觀(guān)的下，教材著(zhù)眼于電氣信息類(lèi)各專(zhuān)業(yè)本科教學(xué)的需要，著(zhù)重概念的分析和電路的應用，以此打好課程基礎。同時(shí)，不盲目講述課程的基本原理，對工程實(shí)際中常用的處理電子電路的方法也給予必要的介紹。根據電子技術(shù)課程的特點(diǎn)，應把它視為基礎課與專(zhuān)業(yè)課之間搭橋性質(zhì)的課程，同時(shí)根據整個(gè)教學(xué)計劃的調整，將原課程內容重新組合為基礎電子技術(shù)和集成電子技術(shù)兩部分，實(shí)行模擬和數字交叉進(jìn)行的方式，有利于整體教學(xué)計劃的優(yōu)化。
4.強化教師隊伍建設
增強教師育人意識，規范教學(xué)過(guò)程，建立課程群教學(xué)團隊，重視中青年教師的培養，開(kāi)展教學(xué)法和教改研究，進(jìn)一步優(yōu)化教學(xué)隊伍，形成既有明確分工又精誠合作的教學(xué)團隊；進(jìn)一步改善教師結構，加強師資進(jìn)修與培訓，提高團隊職稱(chēng)水平、學(xué)歷水平，優(yōu)化團隊結構。組織青年教師參加校和院組織的青年教師課堂教學(xué)技藝大賽等各類(lèi)教學(xué)競賽；選派教師參加學(xué)術(shù)和教學(xué)會(huì )議、短期進(jìn)修和研討會(huì )，開(kāi)闊視野，增長(cháng)見(jiàn)識。
二、形成培養學(xué)生工程實(shí)踐創(chuàng )新能力的機制
以提高學(xué)生創(chuàng )新思維和實(shí)踐能力為目標，改革現有的實(shí)踐教學(xué)體系和，構建了較完善的“以基本實(shí)踐教學(xué)為主體、知識技能拓展和創(chuàng )新能力提升為兩翼”的工程實(shí)踐創(chuàng )新機制。該機制“一體兩翼”各有側重，互補互動(dòng)，形成實(shí)驗和實(shí)訓相結合、校內和校外相結合、教學(xué)和科研相結合、面向工程應用的多層次實(shí)踐教學(xué)體系。
1.完善基本實(shí)踐教學(xué)
基本實(shí)踐教學(xué)包括課程實(shí)驗、課程設計、和畢業(yè)設計等環(huán)節，分四個(gè)層次：第一層次以演示性實(shí)驗和認識實(shí)習為主；第二層次以綜合型、選擇型實(shí)驗、生產(chǎn)實(shí)習、工程實(shí)踐為主；第三層次以課程設計、創(chuàng )新性實(shí)驗，畢業(yè)實(shí)習、項目實(shí)踐為主；第四層次為畢業(yè)設計，培養具有創(chuàng )新能力的人才。在完善基本實(shí)踐教學(xué)主體的同時(shí)，加強左右兩翼的建設，并充分發(fā)揮其作用。將工程實(shí)訓作為第一層次實(shí)踐教學(xué)的延伸；第二、三層結合大學(xué)生創(chuàng )新性實(shí)驗計劃在校外企業(yè)實(shí)習基地完成；60%的畢業(yè)設計題目來(lái)自工程應用、實(shí)驗室建設、企業(yè)科研開(kāi)發(fā)、學(xué)科競賽等項目。
2.建立實(shí)驗室管理新模式
采用以學(xué)院實(shí)驗中心為主的集中管理新體制，優(yōu)化資源配置，實(shí)現了實(shí)驗教師、經(jīng)費、任務(wù)和設備等的統一科學(xué)管理與合理配置。制定了實(shí)驗室開(kāi)放規程等文件，實(shí)驗室面向學(xué)生開(kāi)放，給學(xué)生提供了更多的自主實(shí)踐的空間。
3.廣泛開(kāi)展課外科技學(xué)術(shù)活動(dòng)
建立大學(xué)生科技創(chuàng )新實(shí)踐基地，成立了設計、飛思卡爾智能汽車(chē)、機器人等興趣小組；支持學(xué)生在課余時(shí)間利用現有實(shí)驗條件進(jìn)行科技創(chuàng )新自主實(shí)驗或參加教師的科研項目，舉辦科技節和學(xué)術(shù)講座，使學(xué)生及時(shí)了解最新的科技發(fā)展動(dòng)態(tài)；組織學(xué)生參加創(chuàng )新性實(shí)驗計劃、學(xué)科競賽等不同層次的課外科技活動(dòng)，采取教師與工程師聯(lián)合的新方法，為學(xué)生的個(gè)性化培養提供了廣闊的平臺，提高了學(xué)生創(chuàng )新實(shí)踐能力和綜合素質(zhì)。
三、內涵建設需要與時(shí)俱進(jìn)
加強基礎知識的課堂教學(xué)，重點(diǎn)加強新知識、新技術(shù)的自主學(xué)習，同時(shí)對實(shí)驗內容進(jìn)行改革，逐步培育學(xué)生的創(chuàng )新實(shí)踐能力將是體系建設的基本思路。內涵建設主要體現在以下幾方面：
第一，圍繞信息化對電子信息類(lèi)創(chuàng )新型人才的需求，構建以課堂教學(xué)創(chuàng )新系統為核心，以工程實(shí)踐創(chuàng )新機制為重點(diǎn)，以教學(xué)管理創(chuàng )新平臺為基礎的電子信息類(lèi)大學(xué)生創(chuàng )新體系。
第二，以“厚基礎、寬專(zhuān)業(yè)、強實(shí)踐、重融合”為原則，建立跨系、跨專(zhuān)業(yè)的選課制，建成并實(shí)施能滿(mǎn)足電子信息工程專(zhuān)業(yè)創(chuàng )新人才培養需要的課程體系。
第三，通過(guò)完善實(shí)踐教學(xué)體系、與企業(yè)聯(lián)合共建實(shí)驗室、在企業(yè)建立大學(xué)生科技創(chuàng )新實(shí)踐基地、探索并實(shí)踐“企業(yè)定制”等人才培養新模式及教師與工程師聯(lián)合指導大學(xué)生科技活動(dòng)，構建實(shí)驗和實(shí)訓相結合、校內和校外相結合、教學(xué)和科研相結合、面向工程應用的立體化工程實(shí)踐創(chuàng )新機制。
第四，建立教學(xué)管理創(chuàng )新平臺，圍繞教學(xué)質(zhì)量再提高工程，以教師隊伍建設為關(guān)鍵，積極開(kāi)展教學(xué)研究，堅持對教學(xué)方法的研究和探討，通過(guò)組織教師進(jìn)行教學(xué)方法的交流、互相聽(tīng)課和組織試講等多種形式掌握啟發(fā)式教學(xué)、交互式教學(xué)要點(diǎn)，達到激發(fā)學(xué)生的興趣、喚醒學(xué)生思維、挖掘學(xué)生潛能的效果。
內涵建設必須以現代教育思想為根本出發(fā)點(diǎn)，跟蹤時(shí)代脈搏，與時(shí)俱進(jìn)，加強基礎，拓寬教學(xué)口徑，及時(shí)更新和優(yōu)化電子信息類(lèi)課程內容結構，樹(shù)立以學(xué)生為主體的教育思想，把思想素質(zhì)、文化素質(zhì)、業(yè)務(wù)素質(zhì)和身體素質(zhì)的培養結合起來(lái)，力圖構筑一個(gè)融知識、能力、素質(zhì)為一體的教育體系，注重學(xué)生個(gè)性發(fā)展、培養學(xué)生實(shí)際應用能力的培養，為社會(huì )培養能適應21世紀需要的具有創(chuàng )新精神和實(shí)踐能力的高級應用人才，從構建系統電子技術(shù)理論框架和培養能力的角度來(lái)審視現有課程狀況，決定取舍和納新，形成比較科學(xué)的課程體系，教學(xué)內容在相對穩定中求變革和發(fā)展，處理好經(jīng)典理論與現代技術(shù)之間的關(guān)系，以適應智能化為代表的現代技術(shù)的知識需求。
四、應用效果
利用EDA工具提升基礎課程教學(xué)質(zhì)量，完善電子信息類(lèi)大學(xué)生創(chuàng )新教育體系，是一個(gè)涉及辦學(xué)規模、效益和質(zhì)量的綜合性研究課題。目前，經(jīng)清華大學(xué)、北京大學(xué)、南京大學(xué)、浙江大學(xué)、天津大學(xué)、東北大學(xué)和常州大學(xué)等學(xué)校初步實(shí)踐，已經(jīng)取得了一定成效。
第一，培養了學(xué)生開(kāi)展學(xué)術(shù)研究與探索的學(xué)習習慣，加強了科技創(chuàng )新意識、創(chuàng )新思維和創(chuàng )新能力的培養，促進(jìn)了理論知識學(xué)習和創(chuàng )新教育的有機結合，為大學(xué)生綜合能力培養創(chuàng )造更好的條件，加強實(shí)踐教學(xué)和動(dòng)手能力的培養。
第二，激發(fā)了學(xué)生對理論課的學(xué)習興趣，促進(jìn)了課內學(xué)習與課外學(xué)習的有機融合，使得學(xué)生真正成為教學(xué)活動(dòng)的主體。以基本技能—綜合技能—設計技能等幾個(gè)層面，構筑模塊，敷設內容，潛移默化中化解了學(xué)生對模電等較難課程學(xué)習的恐懼心理。
第三，培養了學(xué)生嚴謹的科學(xué)態(tài)度、團結合作的團隊精神，促進(jìn)優(yōu)秀人才和優(yōu)秀成果的出現，為在省級、國家級和國際各類(lèi)大學(xué)生科技創(chuàng )新大賽中取得優(yōu)異成績(jì)奠定良好的基礎。
第四，使得學(xué)生更加善于觀(guān)察、善于思考、善于分析、善于動(dòng)手、善于合作、善于交流、善于創(chuàng )造和善于，并能在將來(lái)激烈競爭的人才中顯得更加從容自信。
第五，為了緊跟國內外科技水平的發(fā)展和社會(huì )對人才的新需要，并為廣大教研人員提供了一個(gè)比較前沿的教學(xué)、科研和技術(shù)開(kāi)發(fā)等方面的實(shí)驗測試平臺，進(jìn)一步提高了教學(xué)水平，同時(shí)也一定程度上彰顯了辦學(xué)和科研特色，為進(jìn)一步獲得省級以上精品課程創(chuàng )造了必要條件。
可以肯定，隨著(zhù)教學(xué)綜合改革的深入和信息技術(shù)的發(fā)展，經(jīng)過(guò)進(jìn)一步研究并在實(shí)踐過(guò)程中不斷完善，使用信息技術(shù)工具改造課程體系，更為令人振奮的成果必將接踵而來(lái)。
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