林 倩

(青海民族大學 物理與電子信息工程學院，青海 西寧 810007)

0 引言

近年來，隨著時代的發(fā)展和社會的快速進步，整個社會對人才知識結構的綜合性和創(chuàng)新性的要求逐漸提高，各行業(yè)對應用型和創(chuàng)新型人才的需求也越來越大.因此，如何培養(yǎng)創(chuàng)新人才和應用人才是大學教育面臨的一個嚴峻挑戰(zhàn)，也已經(jīng)成為當前高等教育的頭等重任[1-2].然而，培養(yǎng)創(chuàng)新和應用人才的關鍵就是提高大學生的實踐能力和創(chuàng)新能力.電子信息科學與技術專業(yè)的實踐能力的詳細內(nèi)容如圖1所示[3-4]，主要包括通用能力和專業(yè)能力.其中通用能力包括常規(guī)的關鍵能力(包括邏輯思維能力、獲取和處理信息的能力、判斷能力、創(chuàng)造能力、解決問題的能力、與人溝通和合作能力)和職業(yè)能力(包括對社會、專業(yè)、單位、團隊的責任)；專業(yè)能力包括知識運用能力(包括知識層次、知識相關性、知識素養(yǎng))和技術運用能力(包括通用技能、專業(yè)技能和綜合能力).這里的實踐能力主要指的就是專業(yè)能力的培養(yǎng).因此，綜合素質(zhì)的提高就是培養(yǎng)人才的最終目的.這就需要通過實踐將理論內(nèi)容融匯貫通，再將理論知識的相互聯(lián)系深入實踐進而完成一個系統(tǒng)的構建.然而，課程設計恰好可以實現(xiàn)這樣的目的.課程設計法不但強化對理論知識的理解，還可以將學到的理論應用于實踐完成一個系統(tǒng)的構建.

為了研究如何培養(yǎng)和提高學生的實踐能力，進而全面提高學生的綜合素質(zhì)，這里提出了以課程設計法為主導，進行深入的探索和研究，搭建了一個電子信息科學與技術專業(yè)實踐能力培養(yǎng)系統(tǒng).另外，通過對本校近四年電子科學與技術專業(yè)學生的各個專業(yè)課程的實驗教學的設計、畢業(yè)設計、就業(yè)情況、電子設計競賽、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目等方面的統(tǒng)計和分析，對本專業(yè)學生的實踐能力的培養(yǎng)進行了深入分析和研究.這些為本專業(yè)的實踐教學可提供重要的指導.

1 課程設計法的介紹

對于電子信息科學與技術這樣理論性和實踐性較強的專業(yè)，實踐素養(yǎng)是必備的專業(yè)素養(yǎng)[5].其中，課程設計是把理論運用到實踐中的必要環(huán)節(jié)，也是對理論知識檢驗的重要手段.通過系統(tǒng)的課程設計可以使抽象的理論知識更具體化、實用化，能切實加強工程實踐思維方法的訓練和實踐能力的提高.這里首先需要在理論課上充分將實踐知識和典型案例講解清楚，之后通過實驗操作和觀察使學生加深理論知識的理解，從而提高學習興趣和自信心.這種課程設計法可以把系列相關的理論知識點有機地聯(lián)系到一起，形成完整的一套系統(tǒng).

1.1 課程設計的概念和特點

課程設計(Practicum or Curriculum Design)是某一課程的綜合性實踐教學環(huán)節(jié)，一般是完成一項涉及某個課程主要內(nèi)容的綜合性、應用性的開發(fā)題目[5].它是一個有目的、有計劃、有結構的系統(tǒng)化活動，是促使學生全面發(fā)展的教育性經(jīng)驗的計劃，不僅可以突破傳統(tǒng)課堂教學的局限性，而且更加注重理論知識的系統(tǒng)應用.

在此基礎上提出的課程設計法就是把專業(yè)的系列理論知識通過課程設計串成一個完整的體系，主要通過各個環(huán)節(jié)的設計和驗證，根據(jù)理論依據(jù)將各個環(huán)節(jié)連接起來，完成一個具有特定功能的系統(tǒng)活動[7].這里課程的組織形式要產(chǎn)生于學生的需要、興趣和目的.課程設計就是以學科中心設計的方式來預先計劃，規(guī)定查閱的資料，計劃實施的活動以及安排從事的評定程序來形成課程結構.而且，課程設計的主要目的是重在解決問題.在尋找解決辦法時，就體現(xiàn)著課程設計的主要價值，包括真實性、直接性、主動性以及經(jīng)驗相關性.

1.2 課程設計的原則

課程設計的基本原則是從簡單到復雜、從特殊到一般、從一般到細節(jié)、從一般分類到更細的分類.這里的設計是為了通過需求分析來確定課程目標，再根據(jù)這一目標選擇某一個課程或多個課程的教學內(nèi)容和相關教學活動，從而進行計劃、組織、實施、評價、修訂以最終達到課程目標的整個工作過程.

2 基于課程設計法的實踐能力培養(yǎng)

為了適應應用型人才的教育趨勢，培養(yǎng)學生的專業(yè)實踐能力，在本校2014級電子信息科學與技術專業(yè)學生的教學中，學院改變以往的教學模式，在多門課程中都采取了課程設計的方法來對學生進行期末考核.這里課程設計的時間是從每學期末的第17周到20周，持續(xù)一個月.這樣可以更好地將理論知識與實踐能力有效地聯(lián)系起來，加深學生對理論知識的理解和掌握.

課程設計法主要包括課程設計和課程設計考核兩個階段.課程設計階段要求學生選定題目后首先分析系統(tǒng)的設計要求，進行系統(tǒng)方案的比較和選擇，接著在相關的專業(yè)軟件里進行系統(tǒng)設計和仿真.之后就可以進行電路系統(tǒng)的制作，包括確定元器件、焊接電路和電路電氣檢查.最后對電路進行測試，確定其是否滿足系統(tǒng)的設計要求.如果滿足就進行系統(tǒng)的測試和數(shù)據(jù)記錄；否則就需要查找問題并進行修正，進入重新設計和仿真，重復上述步驟，直到滿足系統(tǒng)設計要求為止.接下來，課程設計的考核階段主要是進行課程設計的預答辯、撰寫課程設計報告、系統(tǒng)設計的答辯講解、實物功能演示和綜合問答.以電子課程設計為例的課程設計法的流程圖如圖2所示.

圖2 課程設計流程圖

除此之外，還需考慮以下幾個方面：

2.1 課程設計題目多元化

為了最大程度激發(fā)學生的學習積極性，同時綜合考慮不同學生群體的需求，我們?yōu)閷W生設計了原理簡單的基本設計型、偏重理論分析的提高設計型和綜合性訓練的綜合設計型三類設計課題.學生可以根據(jù)自己的實際情況進行選題，這樣可以使大家對課程設計建立充分的自信.另外，為了實現(xiàn)在教學細節(jié)上的多元化，針對學生個性化的差異，我們對每個課題安排了基本設計內(nèi)容外，還設計了一定的擴展性和創(chuàng)新性的可選內(nèi)容.

2.2 項目教學法的應用

課程設計中每個課題都是一個獨立的項目，整個完成過程都按照項目教學法來推進.教師在整個指導過程中全程指導，具體實施細節(jié)由學生分工完成.一個項目的所有成員組成一個團隊，分工完成資料查閱、方案確定、單元電路設計與仿真、系統(tǒng)調(diào)試等任務.整個過程可以讓大家充分認識電子系統(tǒng)設計的過程和步驟，切實地增強了學生的實踐能力、溝通協(xié)作能力和團隊合作能力.為今后其他專業(yè)課的學習和適應工作崗位的能力奠定堅實的實踐基礎.

2.3 嚴格考核環(huán)節(jié)

為了讓團隊成員實實在在地參與每一個環(huán)節(jié)，課程設計的考試嚴格按照各自的任務分工進行打分.整個課程設計的考核環(huán)節(jié)主要包括預答辯、答辯、實物演示、設計報告和綜合評定五個環(huán)節(jié).通過整個項目的實施，使學生掌握了規(guī)范的系統(tǒng)設計方法和技巧，為今后的專業(yè)學習提供有效的方法指導.

1) 預答辯主要是通過學生對課題的設計要求的理解、設計原理、可選設計方案等的闡述來了解項目的準備情況.這個階段要求學生必須充分了解對課題的設計原理，提出合理的設計思路和方法，合理地規(guī)劃設計步驟和分工.同時，通過與同學、老師的討論，及時糾正不正確的設計思路和想法，為后面的工作提供正確的指導.如預答辯未通過，說明學生對課題的設計原理理解不夠或者設計方案不合理，需要扣掉相關分數(shù)，以此懲戒學生的不認真，責令其認真研究設計原理并修改設計方案.

2)待課題設計完成，就要進行正式答辯.這里要求每個團隊以PPT的形式簡要匯報課程設計的主要原理和內(nèi)容，包括設計思路、設計方法、設計內(nèi)容、測試結果和任務分工.講解結束后，再進行實物的功能演示，最后由專業(yè)老師進行針對性的提問，需要團隊成員積極應答.這個過程能切實地鍛煉學生制作PPT，講解PPT和方案答辯的能力，這正是以后學生在求職、工作匯報中欠缺的工程素養(yǎng).

3)講解結束后就需要進行實物演示.這也是課程設計的關鍵環(huán)節(jié)之一，通過演示可以驗證設計是否正確.因為制作實物的過程就是將自己的設計方案轉化為實物的實踐過程.在這個過程中可能會出現(xiàn)各種各樣的問題，如實物與仿真無法統(tǒng)一、誤操作帶來的電路性能變化、制作工藝及手法不正確造成的硬件損傷等.如果按照正確的設計方案制作出了完整的電路實物，并可以實現(xiàn)正確的功能，代表整個課程設計已經(jīng)成功了一大半.

4) 設計完成后需要撰寫規(guī)范而完整的設計報告，將整個課程設計的過程記錄下來.報告里需詳細寫明系統(tǒng)的設計要求、設計目標、設計原理、設計方案對比和選擇、系統(tǒng)仿真、實現(xiàn)步驟、系統(tǒng)調(diào)試、測試結果及分析、收獲和體會、參考文獻和附錄(包括電原理圖和程序清單).

5)最后，由指導教師就答辯的情況進行綜合評定.其中預答辯占20%、實物演示占30%、答辯占30%、撰寫設計報告占20%.每個部分都根據(jù)具體的情況分為不及格(<60)、及格(60～70)、良好(70～80)、優(yōu)秀(80～90)、優(yōu)異(90～100)五個等級，由答辯專家當場給予評定，最后根據(jù)比例核算總成績.

3 需要改進的措施

3.1 加強理論聯(lián)系實踐

在課程設計的指導過程中我們發(fā)現(xiàn)有的學生對于理論分析和計算比較擅長，而欠缺從工程實踐出發(fā)去設計電路、估算參數(shù)的能力.正是由于這種工程估算的概念不清晰，很多學生選定題目后就顯得措手不及.這也反映出我們的理論講授與實際應用有脫節(jié)的現(xiàn)象.因此，今后的理論教學中就需要從工程實踐的需求出發(fā)，充分強調(diào)工程估算的概念，從每個項目入手來訓練電路的設計和分析能力.在理論講授時注意對實踐的內(nèi)容的引導和鋪墊，然后再通過實踐加深理解，這樣學生接觸到相關問題時的思路會更清晰.

除此之外，在理論考核和實驗考核中應該密切聯(lián)系實踐，側重學生工程思維的引導和訓練.例如，可以舉例說明各類功率放大器應用在實際通信系統(tǒng)的性能比較.

3.2 注重收集實踐素材

通常，在課程設計的指導過程中會遇到各種各樣的電路故障，教師可以將這些問題的原因和解決方法作為理論教學的素材，使抽象的理論概念和計算更加具體和實用.這就需要教師在平時的指導中要處處留心，注意觀察，多收集和積累這些實踐經(jīng)驗.

3.3 改革實驗教學體系

針對電子信息科學與技術這樣的對實踐能力要求高的專業(yè)而言，這里可以將每一個實驗都看成是一個“微型課程設計”，包括實驗預習、實驗操作、實驗報告和實驗考核四個主要步驟[8].為平衡各部分測試比例，這里采用2∶4∶4的比例來進行實驗成績的評定.

3.3.1 實驗預習

為了讓學生充分理解理論知識，很多課程都要設計相關的實驗來指導教學.一般教師會提前給學生布置實驗的預習任務.實驗前要求學生提前撰寫預習報告，通過預習學生可以充分地了解本次實驗的實驗原理、實驗方法、實驗條件及實驗內(nèi)容[9].預習報告也是實驗報告的雛形，應該包括實驗名稱、實驗目的、實驗條件、實驗原理、實驗步驟、實驗內(nèi)容和思考題等.通過預習，增強學生對實驗的重視程度，預知學生在實驗過程中可能出現(xiàn)的問題.實驗預習最后占總分數(shù)的20%.

3.3.2 實驗操作

預習好后就可以進實驗室進行實驗.作為整個實驗過程中的最重要環(huán)節(jié)，實驗操作時要求學生嚴格遵守操作流程，在教師的指導下獨立操作，按步驟完成實驗內(nèi)容，認真詳實地記錄實驗結果.這個過程中要注重培養(yǎng)學生良好的實驗習慣、規(guī)范的實驗操作.這部分占總分數(shù)的40%.特別是，在學生遇到問題時，教師不要馬上解答，而是應該注重教會學生檢查和分析故障的方法，并積極引導其尋找解決方法.

3.3.3 實驗報告

實驗報告是以書面的形式對實驗的系統(tǒng)總結，因此要實事求是、規(guī)范地撰寫實驗報告.除了實驗過程的記錄，實驗報告中的討論部分一定要重視.這是對實驗原理和內(nèi)容的延伸和擴展.同時也要切實地記錄實驗中遇到的反?，F(xiàn)象和各種故障，其重點是記錄解決問題的方法，為今后的實驗操作提供有效的指導.

撰寫實驗報告的主要目的就是培養(yǎng)和鍛煉學生以書面的形式總結實驗結果的能力.規(guī)范的實驗報告應該由實驗目的、實驗原理、實驗器材、實驗方法、實驗步驟、實驗數(shù)據(jù)與結論、討論等6部分組成.成績評定時，主要從實驗數(shù)據(jù)判斷整個實驗的操作效果和掌握程度，從實驗數(shù)據(jù)及結論判斷學生的綜合能力，從實驗討論部分看學生的創(chuàng)新能力.實驗報告最后占總分數(shù)的40%.

3.3.4 實驗項目改革

傳統(tǒng)的實驗教學中主要以簡單的驗證性實驗為主，這只需要學生按照預先設計好的電路進行電路的連接和功能驗證.然而，隨著社會對創(chuàng)新型人才的迫切需求，就需要對傳統(tǒng)的實驗項目進行改革.可以以實驗教學的層次化為改革思路，將實驗設計為基礎實驗、綜合實驗、創(chuàng)新實驗三個類型[10-11].減少驗證性實驗，適當?shù)卦黾泳C合性和創(chuàng)新性實驗的比例.

3.4 重視課程設計、專業(yè)實習和畢業(yè)設計

為了全面提高學生的綜合素質(zhì)與實踐應用能力，就需要重視學生的系統(tǒng)和工程觀念的培養(yǎng).例如電子信息科學與技術專業(yè)的課程設計法是一個系統(tǒng)的工作，包括了設計選題、方案論證、硬件設計、軟件設計、系統(tǒng)調(diào)試及撰寫設計報告等多個環(huán)節(jié).課程設計需要與實踐技能訓練、實際應用、新技術相結合.經(jīng)過課程設計的開展，學生可以掌握電子電路的設計和制作方法，有效地增強學生對電子系統(tǒng)設計的興趣和綜合實踐能力.

專業(yè)實習是學生在大四階段的必經(jīng)階段，通過在專業(yè)對口單位的短期實習，將自己的專業(yè)知識和能力學會應用于實踐，實現(xiàn)專業(yè)技能的實踐和應用.

另外，畢業(yè)設計也是大學學習中非常特殊而重要的一個環(huán)節(jié)，是貫穿整個大學學習的綜合設計成果，可以初步檢驗一個本科生研究能力的高低.也就是說，畢業(yè)設計或畢業(yè)論文可以是專業(yè)的某一方向的研究性論文或者綜合性的課程設計.畢業(yè)設計的質(zhì)量也直接反映出本科人才培養(yǎng)的質(zhì)量和大學的綜合教學水平，也是畢業(yè)生質(zhì)量和素質(zhì)高低的重要表現(xiàn).通過畢業(yè)設計也可以有效地檢驗學生專業(yè)知識的掌握程度，切實地增強學生的專業(yè)實踐能力.

4 現(xiàn)階段取得的成效

如前所述，課程設計法極大地激發(fā)了學生的學習熱情，鍛煉了學生的綜合實踐能力，通過這個環(huán)節(jié)已經(jīng)在很多方面取得了一定的成效，主要體現(xiàn)在以下幾個方面：

4.1 提高積極性

通過課程設計的開展，使學生親眼看到采用自己所學的理論知識與實際應用多方面結合，做出來的電子系統(tǒng)可以完成特定的功能，為人們的生產(chǎn)生活帶來更多的便利.這不僅使學生對所學專業(yè)樹立了堅定的信心，增強了專業(yè)的歸屬感，同時也深刻地體會到理論知識對實踐的支撐作用，更加有效地激發(fā)了學生理論學習的熱情.

通過課程設計，學生學習積極性被充分地調(diào)動起來，很多同學更愿意主動深入理論的學習，同時也愿意主動采用專業(yè)仿真軟件進行電路設計，自覺利用課余時間進實驗室進行電路制作和調(diào)試，充分發(fā)揮了仿真工具和實驗室第二課堂的作用.

4.2 增強團隊協(xié)作

課程設計時，一般都是2～3人自由組合為一個團隊來完成一個課題的設計任務.每個課題都指定一名項目負責任人來負責整個項目的全盤工作，包括任務分工、進度安排、實時監(jiān)督等.每個團隊成員都根據(jù)自己的特長負責一部分設計任務(如搜集資料、電路設計與仿真、硬件調(diào)試等).這就需要學生在整個設計過程中學會溝通協(xié)調(diào)、相互配合，具備較強的責任感和團隊合作精神.每個團隊成員都能從自己的任務分工中學到知識并掌握一定的能力.通過大家的團結協(xié)作，最終完成了一個設計實物的制作，同時也深刻理解了與所設計題目相關的所有理論知識，是理論結合實踐的最快途徑.

4.3 構建實踐能力培養(yǎng)系統(tǒng)

圖3 電子信息科學與技術專業(yè)實踐能力培養(yǎng)系統(tǒng)

綜合上述內(nèi)容，我們構建了如圖3所示的電子信息科學與技術專業(yè)實踐能力培養(yǎng)系統(tǒng).從中可以看出電子信息科學與技術專業(yè)實踐能力的培養(yǎng)主要從基本技能和能力、綜合應用能力和工程創(chuàng)新能力三個層次來進行培養(yǎng)[12]. 每個層次的實踐內(nèi)容詳見圖3.實踐中主要通過電子課程設計、電子設計大賽、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目、畢業(yè)設計和專業(yè)實習來逐級落實實踐內(nèi)容，分階段分層次地培養(yǎng)學生的實踐操作能力，將實踐能力的培養(yǎng)滲透到各個環(huán)節(jié)和各個階段.

4.4 提高專業(yè)實踐能力

為了深入研究本專業(yè)實踐能力的培養(yǎng)效果，這里對近年來各屆畢業(yè)生的就業(yè)情況進行了統(tǒng)計，具體情況如圖4所示.根據(jù)本專業(yè)學生最終就業(yè)崗位的性質(zhì)將就業(yè)情況分為本專業(yè)就業(yè)和非本專業(yè)就業(yè)兩大類.其中2014年本專業(yè)畢業(yè)生共37人，其中27人非本專業(yè)就業(yè)，10人本專業(yè)就業(yè)，本專業(yè)就業(yè)率達27%；2015年本專業(yè)畢業(yè)生共35人，其中24人非本專業(yè)就業(yè)，11人本專業(yè)就業(yè)，本專業(yè)就業(yè)率達31%；2016年本專業(yè)畢業(yè)生共33人，其中14人非本專業(yè)就業(yè)，19人本專業(yè)就業(yè)，本專業(yè)就業(yè)率達58%；2017年本專業(yè)畢業(yè)生共29人，其中14人非本專業(yè)就業(yè)，15人本專業(yè)就業(yè)，本專業(yè)就業(yè)率達52%.從中可以看出，本專業(yè)就業(yè)比例逐年上升，并且連續(xù) 2年超過總人數(shù)的50%.這說明本專業(yè)學生的專業(yè)素養(yǎng)有很大幅度的提高，在人才市場上具有一定的競爭力，從事本專業(yè)的人數(shù)相比前幾屆顯著增加.其中，每年本專業(yè)的學生人數(shù)一般由本校該年度的招生人數(shù)決定，所以每年該專業(yè)的人數(shù)都不同.

圖4 本專業(yè)近4年就業(yè)情況分布

另外，近四年本專業(yè)學生已經(jīng)參加過各類各級別的電子競賽達108組，獲獎83項，其中獲一等獎8項，二等獎15項，三等獎41項，優(yōu)秀獎11項.其中國家級2項，省部級41項，校級12項，其他類28項.具體各年的分布如圖5所示.從圖中可以看出，雖然在2015—2016年有些許波動，但是總體呈現(xiàn)顯著增長的趨勢，并且獲獎總數(shù)在2017年均達到最多.

圖5 電子競賽獲獎等級分布

本專業(yè)學生共主持本校大學生科技創(chuàng)新項目12項和大學生挑戰(zhàn)杯項目10項，其中18項已結項，4項在研.同時，從2014年開始本專業(yè)學生的實習也越來越正規(guī)化和專業(yè)化，已經(jīng)從以前的大范圍的非專業(yè)實習逐漸轉化為對口單位的專業(yè)實習，從自由實習轉化為統(tǒng)一的專業(yè)實習，為后續(xù)的對口就業(yè)奠定了重要的實踐基礎.

總之，通過參加各類比賽、主持各類創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目、對口專業(yè)實習及本專業(yè)就業(yè)等措施，本專業(yè)學生的專業(yè)技能近年來得到了一定程度的提高，學生對專業(yè)知識和技能的掌握越來越好，專業(yè)素養(yǎng)顯著提升，專業(yè)信心也越來越增強.

5 結論

以上分析表明，課程設計法可以有效地激發(fā)學生的學習興趣，切實地提高學生的設計能力和實踐能力，極大地增強了學生的團隊協(xié)作的能力和專業(yè)就業(yè)的信心.通過研究，初步實現(xiàn)了電子信息科學與技術專業(yè)實踐能力培養(yǎng)系統(tǒng)的搭建，并通過對近四年本專業(yè)學生的畢業(yè)設計、參賽獲獎、參加創(chuàng)新項目和本專業(yè)的就業(yè)情況進行了統(tǒng)計和分析.可以看出，通過課程設計法的教學方法的實施，本專業(yè)學生的專業(yè)實踐能力得到了顯著的提高.也就是說，課程設計法已經(jīng)成為培養(yǎng)電子信息科學與技術專業(yè)綜合實踐能力的科學的有效的方法之一.