葛瑜

【摘要】電子工業(yè)的高速發(fā)展對電子類人才的創(chuàng)新應(yīng)用能力提出了更高的要求。電子類大學(xué)生創(chuàng)新應(yīng)用能力的培養(yǎng)是目前電子學(xué)科教育亟待解決的重點問題。首先對我國本科電子類創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的現(xiàn)狀進行了分析；其次借鑒國外電子類人才培養(yǎng)模式，從優(yōu)化人才培養(yǎng)流程、設(shè)計課程體系、改革教學(xué)方法等提出了構(gòu)建本科電子類大學(xué)生創(chuàng)新應(yīng)用培養(yǎng)模式的框架。。

【關(guān)鍵詞】 本科電子類；創(chuàng)新型應(yīng)用人才；培養(yǎng)模式；研究與實踐

引言

為適應(yīng)21世紀(jì)新時期我國社會主義現(xiàn)代化建設(shè)的對高素質(zhì)電子創(chuàng)新人才的迫切需要，急需培養(yǎng)出高質(zhì)量的電子創(chuàng)新技術(shù)人才，但傳統(tǒng)的人才培養(yǎng)模式存在教學(xué)方法落后，教學(xué)模式陳舊；長期以來，國內(nèi)本科應(yīng)用電子類專業(yè)的教學(xué)體系上原本就存在重理論研究輕實踐應(yīng)用的現(xiàn)象，僅有比重不高的實踐技能的教學(xué)內(nèi)容絕大多數(shù)都集中在完成學(xué)生初次就業(yè)所需的成熟知識和技能等“門檻”培訓(xùn)，缺少著眼于學(xué)生職業(yè)拓展能力的中級層次技能和高級層級創(chuàng)新技能的培養(yǎng)；在實踐教學(xué)形式和方法上，基本依靠計算機教學(xué)軟件開展單純的演練式、驗證式實驗教學(xué)，缺乏對創(chuàng)新能力的培養(yǎng)；教學(xué)活動學(xué)生按照專業(yè)設(shè)定的限制分別按照各自所屬專業(yè)的教材和實踐內(nèi)容學(xué)習(xí)及訓(xùn)練，各專業(yè)互相獨立，未能按照實際工作和業(yè)務(wù)需要相關(guān)聯(lián)，使學(xué)生技能呈現(xiàn)條塊割裂狀態(tài)，不利于學(xué)生技能水平的綜合提升。另外仍有相當(dāng)一部分教師沒有做過真正意義上的科研，沒有直接參與過產(chǎn)品的研發(fā)和改進，沒有經(jīng)歷過實際工作的鍛煉，自然難以適應(yīng)創(chuàng)新教育工作，培養(yǎng)出的學(xué)生電子工程實踐能力較差，難以適應(yīng)社會需求等弊端。

1.國外本科電子類創(chuàng)新型應(yīng)用人才的培養(yǎng)及啟示

為了適應(yīng)電子技術(shù)和信息技術(shù)的發(fā)展需要，更好地培養(yǎng)學(xué)生采用新知識、新技術(shù)、新方法和新手段分析問題、解決問題的能力，我們的高等教育迫切需要在教學(xué)過程中精選教學(xué)內(nèi)容，引進新技術(shù)、新方法，重組知識結(jié)構(gòu)，架構(gòu)合理的系列課程體系，完善課程設(shè)置，同時經(jīng)常性地，優(yōu)化人才培養(yǎng)方案。2006年，MIT（麻省NT學(xué)院）針對高等工程教育的特點，提出了CDIO工程項目教育理念，CDIO的含義是C（coneeive）構(gòu)思、D（Design）設(shè)計、I（Implement）實現(xiàn)和O（Operate）運作，旨在培養(yǎng)具備較高素質(zhì)的實用型和創(chuàng)新應(yīng)用型人才。20世紀(jì)80年代，美國啟發(fā)性教育和探究式教育得到廣泛應(yīng)用，并出現(xiàn)多種模式，代表性教育模式有“蘇格拉底式”、“案例教學(xué)式”、“基于基本問題的學(xué)習(xí)”、“探究性學(xué)習(xí)式”等。日常教育活動中，教師教授課程的首要目的是啟發(fā)學(xué)生主動尋求知識的本質(zhì)而不是單純的以知識轉(zhuǎn)移為目的。課堂上教師注重課題氣氛的活躍及學(xué)生的互動性，賦予學(xué)學(xué)生更多的思考空間，社會實踐環(huán)節(jié)在教學(xué)中是不可缺少的。

美國高等教育對創(chuàng)新型應(yīng)用人才的培養(yǎng)不僅僅局限于校園內(nèi)，同時也延伸到社會實踐領(lǐng)域，開拓大學(xué)生創(chuàng)新應(yīng)用實踐能力。首先，鼓勵學(xué)生參與科學(xué)研究，構(gòu)建學(xué)校、社會企業(yè)之間合作橋梁。從學(xué)生步入校園之日起為學(xué)生制定科研計劃，注重學(xué)生特別是經(jīng)管類學(xué)生知識層面及實踐層面的多元化發(fā)展，關(guān)注學(xué)生交叉性學(xué)科的學(xué)習(xí)，為創(chuàng)新能力的培養(yǎng)奠定基礎(chǔ)。從教學(xué)計劃中，學(xué)生能有效的把教學(xué)資源和校外資源相結(jié)合，積累專業(yè)技能和經(jīng)驗的基礎(chǔ)上提升職業(yè)素養(yǎng)。學(xué)生課堂教學(xué)與開展社會實踐活動時要與社會需求相結(jié)合。課堂教學(xué)中以“學(xué)生為中心”，注重發(fā)展學(xué)生個性，提倡因材施教，強調(diào)多元化，案例教學(xué)中以具有前沿性實際性案例為主。社會實踐活動中，鼓勵學(xué)生參與與時俱進的社會實踐活動。

3.本科電子類創(chuàng)新型應(yīng)用人才培養(yǎng)模式框架構(gòu)建

3.1課程體系建設(shè)

電子創(chuàng)新人才必須具備堅實的數(shù)理基礎(chǔ)、電子技術(shù)和計算機應(yīng)用技術(shù)基礎(chǔ)，掌握最新的電子技術(shù)、信息及其處理技術(shù)和計算機技術(shù)。在此基礎(chǔ)上，制定了科學(xué)規(guī)范的培養(yǎng)計劃，改革了課程設(shè)置、教學(xué)內(nèi)容。堅持素質(zhì)教育和實踐教學(xué)齊頭并進，滿足新時期對高素質(zhì)的應(yīng)用型人才的需求。具體體現(xiàn)在以下方面：

（一）優(yōu)化課程設(shè)置，加強重點課程建設(shè)

在原培養(yǎng)方案下，電路、模擬電路、數(shù)字電路和單片機原理的開設(shè)時間分別在第三、第四、第五學(xué)期，而第五學(xué)期又是專業(yè)課的最佳修學(xué)時期，導(dǎo)致這個學(xué)期要有7門左右的課程，所以學(xué)生的壓力很大，直接影響了后續(xù)的專業(yè)課的學(xué)習(xí)。經(jīng)過調(diào)整后，把模擬電路、數(shù)字電路和單片機原理分別提前了一個學(xué)期，為學(xué)生提供了充足的專業(yè)課的學(xué)習(xí)時間。

另外原來的電子類課程很多，但是卻很泛泛，導(dǎo)致多而不精。為了改變這種狀況，我們加強了重點課程的建設(shè)。例如重點加強了電路、單片機原理、EDA（FPGA）技術(shù)等三門課程的建設(shè)。這三門課之前實驗課時少，又沒有課程設(shè)計，所以學(xué)生修過后掌握得并不好。改革后這三門課程都加設(shè)了課程設(shè)計，這樣讓學(xué)生能夠?qū)W以致用，收到了良好的教學(xué)效果。

（二）以專業(yè)方向為導(dǎo)向建設(shè)特色課程

根據(jù)電子類課程體系現(xiàn)狀和社會發(fā)展對電子創(chuàng)新人才的要求，結(jié)合專業(yè)方向，建設(shè)特色課程：

1）加強對相關(guān)課程的教學(xué)大綱研究和修訂

加深對國家教委相關(guān)課程教學(xué)指導(dǎo)委員會制定的課程基本要求的理解，并處理好課程學(xué)科的系統(tǒng)性與服務(wù)性的關(guān)系。例如：電路理論是電類專業(yè)的基礎(chǔ)，它應(yīng)為各專業(yè)的學(xué)科方向服務(wù)。在教學(xué)內(nèi)容的選取上應(yīng)以本專業(yè)后續(xù)課程必需、夠用為度，不應(yīng)過于強調(diào)電路基礎(chǔ)課程學(xué)科理論體系的完整性，可刪去部分過深和過于嚴(yán)謹?shù)膬?nèi)容。應(yīng)在充分理解基本要求的前提下，修改和制定出各專業(yè)電路課程的教學(xué)大綱。在教學(xué)活動中要認真加以執(zhí)行，并不斷改進。

2）合理設(shè)置相關(guān)課程的教學(xué)內(nèi)容

過去電子類平臺課的課程設(shè)置，基本上是本科各專業(yè)的教學(xué)內(nèi)容完全類同，沒有區(qū)別。經(jīng)過改革，將相關(guān)課程根據(jù)專業(yè)要求的深度不同、側(cè)重點不同，科學(xué)的研究并合理的設(shè)置相關(guān)課程的教學(xué)內(nèi)容，加強與各專業(yè)后續(xù)專業(yè)課程內(nèi)容的銜接。

3）研究新時期相關(guān)課程的教學(xué)重點與難點

如何對教材內(nèi)容進行選取，增加什么，刪去或少講什么，應(yīng)明確精講多練的目標(biāo)。首要問題是在不增加教學(xué)時數(shù)前提下，突出重點，并適當(dāng)?shù)卦鰪妼W(xué)生的練習(xí)。我們應(yīng)著眼現(xiàn)階段系統(tǒng)學(xué)科的發(fā)展，并結(jié)合實際，穩(wěn)步地改革教學(xué)內(nèi)容。此外，新形勢要求教師在傳授學(xué)什么的同時，必須強調(diào)和突出如何學(xué)。教學(xué)重點的轉(zhuǎn)移，除了要求任課教師注意學(xué)生牢固掌握基本的理論知識、具有熟練的分析計算能力和掌握基本的實驗技能這些傳統(tǒng)的教學(xué)要求外，還必須在引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會怎樣學(xué)習(xí)、培養(yǎng)創(chuàng)新能力以及加強工程計算的基本訓(xùn)練、培養(yǎng)嚴(yán)謹?shù)目茖W(xué)作風(fēng)等方面下功夫。

（三）加強實驗課程建設(shè)

實驗課是課程的一個非常重要的環(huán)節(jié)，它不僅是學(xué)生獲得知識的重要手段，而且是培養(yǎng)學(xué)生實踐技能、動手能力、理論聯(lián)系實際能力以及觀察、分析和解決實際問題能力的主要途徑。以單片機原理與接口技術(shù)為例，介紹實驗課程教學(xué)改革。

單片機是一門技術(shù)應(yīng)用型課程，實踐性很強，學(xué)生不通過有效的實踐環(huán)節(jié)的訓(xùn)練，掌握單片機應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計調(diào)試是不可能的。我院現(xiàn)有的實踐教學(xué)環(huán)節(jié)不能滿足教學(xué)要求。只有充分認識實踐性教學(xué)環(huán)節(jié)的作用，才能有效提高學(xué)生動手和解決問題的能力；只有通過實踐教學(xué)才能幫助學(xué)生深刻理解理論知識.把抽象、零散的書本知識系統(tǒng)化、實際化。

1）發(fā)揮現(xiàn)有實驗的作用。按照教學(xué)大綱，單片機課程都配有實驗環(huán)節(jié)，但是都沒有發(fā)揮應(yīng)有的作用。有些是課程基本完成后，再集中做實驗。有些是實驗的源程序交給學(xué)生，到時學(xué)生只要敲入程序即可，這些做法使實驗沒有起到應(yīng)有的作用。要發(fā)揮現(xiàn)有實驗的作用，應(yīng)要求學(xué)生提前預(yù)習(xí)實驗內(nèi)容，編寫實驗程序。實驗時加強指導(dǎo)，教學(xué)生調(diào)試程序的方法。

2）增加課外實驗的機會。課內(nèi)提供的大部分實驗是驗證性的，且實驗課時是固定的。若是讓學(xué)生自己編寫實驗程序，在兩個實驗課時內(nèi)不一定能調(diào)試通過。為了取得好的實驗效果，就要增加課外的實驗課時。比如可以增加開放實驗，可以在課內(nèi)安排的實驗以外，再設(shè)計一些附加的實驗，供學(xué)得好的有余力的學(xué)生自行選做。還可以指導(dǎo)學(xué)生動手制作一些簡單的實驗板，可以與上位機聯(lián)機調(diào)試程序，交給

他們自己使用，對學(xué)習(xí)單片機很有益。

3）用軟件仿真彌補實驗設(shè)備的不足。目前單片機原理課程。用于實驗的設(shè)備多采用實驗箱或硬件仿真器配目標(biāo)實驗板為主。這種配置方式直接導(dǎo)致了實驗臺套數(shù)有限，不能做到人手一臺，使實驗效果大打折扣。實驗項目有限、實驗時間固定、設(shè)備維護工作量大等現(xiàn)實問題也對實驗產(chǎn)生不良影響，更新設(shè)備又受到資金的約束。解決實驗設(shè)備不足的問題可以借助于軟件仿真技術(shù)。

4）切實安排好單片機課程設(shè)計。單片機課程學(xué)完后。學(xué)生的感覺是掌握了一些零碎的知識.會看一些獨立的程序段，但是對一個單片機應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)卻不行，安排一個課程設(shè)計將會改變這一狀況。在國外的大學(xué)，課程設(shè)計是單片機課程的重要組成部分。參考國外院校的經(jīng)驗，我們應(yīng)該在單片機課程開始就布置課程設(shè)計，3～4人一組完成一個小項目，由于時間分散了，學(xué)生有充分的時間做項目，項目內(nèi)容可以適當(dāng)多一點。這樣帶著問題帶著壓力，學(xué)生會在課程學(xué)習(xí)中發(fā)揮主觀能動性，邊學(xué)理論邊實踐，很快會入門，掌握相應(yīng)的技能。經(jīng)過這樣的課程設(shè)計的鍛煉.對學(xué)生參與后期的畢業(yè)設(shè)計以及電子競賽都是有好處的。

3.2教學(xué)方法改革

教學(xué)改革的組織者、實施者是教師，學(xué)校自身必須要采取有效措施激發(fā)起教師改革的積極性與主動性。

（一）教師主講與引導(dǎo)學(xué)生自學(xué)相結(jié)合

在教學(xué)過程中，不但要講授教材內(nèi)容，更重要的是努力提高學(xué)生的自學(xué)能力，注重培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)自覺性及思維靈活性，鼓勵學(xué)生之間進行學(xué)習(xí)交流和討論，形成良好的學(xué)習(xí)氛圍，從而提高學(xué)習(xí)效率。

（二）提高學(xué)生分析問題和解決問題的能力

在教學(xué)實踐中，應(yīng)多總結(jié)，多交流，并積極改革實踐教學(xué)方式，例如針對主干課程開設(shè)相應(yīng)的課程設(shè)計，在制定課程設(shè)計的訓(xùn)練內(nèi)容時，應(yīng)遵循循序漸進、由易到難的原則，分為基本技能訓(xùn)練、綜合技能訓(xùn)練兩個階段進行改革。

1）基本技能訓(xùn)練。為了考察學(xué)生的基本知識以及基本的技能，保留了部分基礎(chǔ)性的電子設(shè)計題目。通過基礎(chǔ)性設(shè)計使學(xué)生掌握各種元器件的工作原理和相關(guān)測試儀器的使用方法，從而使他們基本具備設(shè)計、調(diào)試和測量簡單電路的能力。選擇采用獨立設(shè)課的教學(xué)形式學(xué)習(xí)電路和電子技術(shù)，完成系列電工、電子技術(shù)實驗。該層次要求學(xué)生理論聯(lián)系實際，完成嚴(yán)格的電工、電子實驗技能訓(xùn)練。該層次中增加設(shè)計型、綜合型實驗內(nèi)容的比例，有利于培養(yǎng)學(xué)生分析問題、解決問題的能力，提高創(chuàng)新能力，為后續(xù)拓展層的實驗教學(xué)打下堅實的理論和實踐基礎(chǔ)。基本技能訓(xùn)練的要求是：培養(yǎng)學(xué)生基本工程素質(zhì)、基本實驗技能和分析問題、解決問題的能力。

2）綜合技能訓(xùn)練。綜合技能訓(xùn)練是學(xué)生實驗和小型設(shè)計環(huán)節(jié)的核心層。學(xué)生要完成嚴(yán)格的專業(yè)課程的實驗技能訓(xùn)練和設(shè)計能力鍛煉。綜合技能訓(xùn)練基本要求是：掌握扎實的專業(yè)實驗技能，具有系統(tǒng)分析、設(shè)計、應(yīng)用的能力，特別是綜合運用所學(xué)知識的能力和創(chuàng)新能力，強調(diào)自主學(xué)習(xí)、自主實驗。

另外，實踐教學(xué)是學(xué)生從理論知識到實踐知識，最后到實踐能力的認知過程。

1）電子技術(shù)是發(fā)展最快、應(yīng)用最廣的一門技術(shù)。由于電子工業(yè)發(fā)展迅猛，產(chǎn)品更新?lián)Q代周期越來越短，新元件和器件不斷涌現(xiàn)，新技術(shù)、新的設(shè)計方法和手段層出不窮。為了讓學(xué)生跟上時代的發(fā)展，掌握新知識、新器件和新技術(shù)，在設(shè)計中盡量淘汰比較陳舊的器件和落后的技術(shù)。定做一些成套的單片機開發(fā)裝置，這些新型實驗裝置既要保留部分傳統(tǒng)的模塊，如模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊、中斷模塊、鍵盤顯示模塊等，同時為了與實際應(yīng)用相結(jié)合，還要增加一些特定的接口，如GPS、紅外、GPRS，USB口等，這些模塊之間相互獨立，并且將其管腳信號引出，從而方便測試和連接。以便學(xué)生根據(jù)設(shè)計要求進行課程設(shè)計。

2）EDA技術(shù)的開發(fā)和應(yīng)用，強烈沖擊了傳統(tǒng)的教學(xué)觀念和教學(xué)模式。就當(dāng)前而言，EDA技術(shù)更多的是指可編程邏輯器件的設(shè)計技術(shù)，即芯片內(nèi)的電路設(shè)計自動化?？删幊唐骷LD具有設(shè)計靈活、仿真調(diào)試方便、體積小、容量大、I/O口豐富、成本低廉、易編程和加密的特點。采用EDA技術(shù)可以提高實驗效率并能進行大型綜合性和設(shè)計性實驗，引導(dǎo)學(xué)生主動學(xué)習(xí)和個性化發(fā)展。因此在設(shè)計中引入了EDA技術(shù)，加強新技術(shù)的運用，真正達到從軟件設(shè)計到硬件的實現(xiàn)。

3）在測試儀方面，不僅向?qū)W生提供傳統(tǒng)的儀器，如萬用表、信號發(fā)生器、示波器，還向?qū)W生提供了邏輯筆、邏輯分析儀、芯片測試儀、仿真示波器和任意信號發(fā)生器等比較先進便捷的儀器，從而方便了學(xué)生故障的排除，加快設(shè)計的進度。

（三）采用項目驅(qū)動法培養(yǎng)學(xué)生的職業(yè)能力和創(chuàng)新能力

所謂的項目驅(qū)動法，也稱為項目教學(xué)法，是師生通過共同實施一個完整的項目工作而進行的教學(xué)活動。應(yīng)該滿足以下條件：1）該工作過程用于學(xué)習(xí)一定的教學(xué)內(nèi)容，具有一定的應(yīng)用價值。2）能將某一教學(xué)課題的理論知識和實際技能結(jié)合起來。3）學(xué)生有獨立制定計劃并實施的機會，在一定時間范圍內(nèi)可以自行組織、安排自己的學(xué)習(xí)行為。4）項目工作具有一定的難度，要求學(xué)生運用新學(xué)習(xí)的知識、技能，解決過去從未遇到過的實際問題。

在項目教學(xué)中，學(xué)習(xí)過程成為一個人人參與的創(chuàng)造實踐活動，注重的不是最終的結(jié)果，而是完成項目的過程。學(xué)生在項目實踐過程中，理解和把握課程要求的知識和技能，體驗創(chuàng)新的艱辛與樂趣，培養(yǎng)分析問題和解決問題的思想和方法。

在項目的教學(xué)中，項目的設(shè)計、編排非常關(guān)鍵，直接影響教學(xué)效果。選取項目要以教學(xué)的內(nèi)容為依據(jù)，以現(xiàn)實的對象為材料，既要包含基本的教學(xué)知識點，還要注意根據(jù)學(xué)生的特點，盡可能設(shè)計一些帶有趣味性、實用性、可行性的任務(wù)，使學(xué)生愿學(xué)、愛學(xué)、樂學(xué)，才能調(diào)動學(xué)生解決問題的積極性。例如，在電力電子技術(shù)課程中，結(jié)合晶閘管整流電路知識和觸發(fā)電路知識的學(xué)習(xí)，設(shè)計了“調(diào)光燈”的設(shè)計和制作。通過這個項目的驅(qū)動學(xué)習(xí)，學(xué)生不僅學(xué)習(xí)了現(xiàn)行教材中晶閘管電路的相關(guān)知識，同時還接觸到許多教材中沒有的新知識、新技術(shù)，例如PROTEL工具軟件的應(yīng)用。教師和學(xué)生可共同參與項目的選取，教師要注意啟發(fā)學(xué)生去主動發(fā)現(xiàn)身邊的素材，選擇難度適合的工程項目。

項目驅(qū)動法教學(xué)的實施主要包括：項目導(dǎo)入→項目剖析→任務(wù)分解→知識點應(yīng)用→目標(biāo)搭建→目標(biāo)組合→項目完成。以“調(diào)光燈”設(shè)計為例，教師導(dǎo)入項目時，把總目標(biāo)分成實驗內(nèi)容和實訓(xùn)內(nèi)容兩個模塊：將實驗?zāi)K細分為晶閘管的測量及判斷、晶閘管可控整流電路以及晶體管觸發(fā)電路三個實驗項目；將實訓(xùn)模塊細分為調(diào)光燈電路的分析、調(diào)光燈電路的安裝和調(diào)光燈電路的調(diào)試三個實訓(xùn)項目。通過這樣的目標(biāo)分解，進入當(dāng)前知識點學(xué)習(xí)，學(xué)習(xí)中注重引導(dǎo)學(xué)生獨立思考，對知識點自行理解和消化，在此基礎(chǔ)上，鼓勵學(xué)生獨立探索解決問題的方法，即如何應(yīng)用知識點及其組合來完成一個個目標(biāo)任務(wù)，再將各目標(biāo)任務(wù)按照邏輯關(guān)系組合起來，形成此項目完整的解決方案。

項目學(xué)習(xí)評估是項目驅(qū)動法教學(xué)模式的一個重要環(huán)節(jié)。項目驅(qū)動法教學(xué)的評價注重學(xué)生在項目完成的期間能力發(fā)展的過程，測評內(nèi)容包括學(xué)生參與活動各環(huán)節(jié)的表現(xiàn)以及作業(yè)質(zhì)量。教師應(yīng)根據(jù)項目的形式設(shè)置評估標(biāo)準(zhǔn)，客觀公正地評價學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。學(xué)生在完成項目的過程中可能會存在各種各樣的問題，教師在評估中要指出問題的所在及解決方法，使學(xué)生的各種能力在評估中得到提高。在評估方法上，主要評價學(xué)生是否達到項目的目標(biāo)要求，關(guān)注學(xué)生在完成項目中的進步程度，這樣有利于學(xué)生職業(yè)能力、實踐能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。