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淺談基于EDA的電子信息類創(chuàng)新能力培養(yǎng)體系的構(gòu)建與實(shí)踐
論文關(guān)鍵詞：信息 創(chuàng)新能力 人才培養(yǎng) EDA工具 課程體系
論文摘要：創(chuàng)新能力的培養(yǎng)已成為高校人才培養(yǎng)的共同目標(biāo)，在電子信息類課程教學(xué)中應(yīng)用EDA工具建立創(chuàng)新能力培養(yǎng)體系，營(yíng)造和完善運(yùn)行機(jī)制，敷設(shè)和優(yōu)化基本內(nèi)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力塑造。
隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，對(duì)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(yǎng)已成為高校人才培養(yǎng)的共同目標(biāo)。面對(duì)電子信息技術(shù)的飛速發(fā)展，大學(xué)教學(xué)必須結(jié)合地方建設(shè)的特色，積極穩(wěn)妥地開展教學(xué)綜合改革的探索與實(shí)踐，強(qiáng)化課堂教學(xué)創(chuàng)新。目前電子技術(shù)已進(jìn)入大規(guī)模集成電路時(shí)代，然而就電子信息類課程教學(xué)而言，其理論根本并無本質(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基礎(chǔ)課程的質(zhì)量、培養(yǎng)電子信息類高素質(zhì)創(chuàng)新型人才，委實(shí)是一件值得探究的課題。
一、構(gòu)建培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的教學(xué)系統(tǒng)
1.利用EDA 工具構(gòu)建了創(chuàng)新人才培養(yǎng)課程體系
圍繞培養(yǎng)“適應(yīng)時(shí)代、服務(wù)社會(huì)”高素質(zhì)人才的目標(biāo)，以電子信息類大學(xué)科為基礎(chǔ)，根據(jù)“厚基礎(chǔ)、寬專業(yè)、強(qiáng)實(shí)踐、重融合”的人才培養(yǎng)要求，修訂教學(xué)計(jì)劃。課程體系利用EDA工具實(shí)現(xiàn)三“打通”，即：綜合基礎(chǔ)課全校打通；電子信息類學(xué)科基礎(chǔ)課全院打通；專業(yè)課通過“融合”部分打通。在各層次均增設(shè)了選修課，可跨系、跨專業(yè)選課，根據(jù)不同專業(yè)方向選修課程，為學(xué)生的自主學(xué)習(xí)、個(gè)性化培養(yǎng)提供了空間。特別是在專業(yè)課中設(shè)立“融合”類專業(yè)選修課，動(dòng)態(tài)地形成IT企業(yè)定制、工程應(yīng)用、合作交流、學(xué)科前沿、競(jìng)賽創(chuàng)新、技術(shù)認(rèn)證和綜合設(shè)計(jì)等方向課程模塊，既滿足了不同專業(yè)對(duì)課程知識(shí)結(jié)構(gòu)的不同要求，又從根本上整合了電子信息類大學(xué)科課程體系，更好地適應(yīng)了信息技術(shù)交叉融合與不斷創(chuàng)新的發(fā)展趨勢(shì)。該體系突出加強(qiáng)了實(shí)踐環(huán)節(jié)，增設(shè)相應(yīng)的課程設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)；將學(xué)生自主實(shí)踐引入到培養(yǎng)計(jì)劃的范疇之內(nèi)，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力。專業(yè)基礎(chǔ)課、專業(yè)課實(shí)驗(yàn)時(shí)數(shù)占到總學(xué)時(shí)的15%左右，專業(yè)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)占到25%左右。
2.適應(yīng)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、專題研討、案例分析等多種形式，充分開發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造潛能。加強(qiáng)綜合性、實(shí)際性強(qiáng)的電路分析和設(shè)計(jì)，適應(yīng)時(shí)代要求，加強(qiáng)現(xiàn)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(tái)EWB實(shí)現(xiàn)了教學(xué)與實(shí)驗(yàn)仿真；加強(qiáng)了電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化手段；拓寬學(xué)生思維，培養(yǎng)學(xué)生獲取新知識(shí)的能力。
在教學(xué)過程中注重調(diào)動(dòng)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)的積極性，研究各門課程的知識(shí)點(diǎn)及其相互關(guān)系，明確課程難點(diǎn)及其相應(yīng)的啟發(fā)手段。應(yīng)該如何提問，學(xué)生回答不出來，應(yīng)如何再提問啟發(fā)；如果學(xué)生回答出來，又應(yīng)該如何繼續(xù)深入提問；在提問中設(shè)置陷阱等等。
積極開展多媒體教學(xué)，研制電子實(shí)驗(yàn)教學(xué)的多媒體課件，注意教與學(xué)的規(guī)律，課件制作精益求精，動(dòng)畫、交互式例題、示波器波形、圖片等多種媒體有機(jī)組合，力求分層動(dòng)態(tài)展現(xiàn)課程內(nèi)容。在數(shù)字電子技術(shù)現(xiàn)有課時(shí)的情況下，將課程內(nèi)容進(jìn)行提煉并引入 EDA 工具，加強(qiáng)實(shí)踐環(huán)節(jié)的內(nèi)容。同時(shí)，在畢業(yè)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)增加基于FPGA/CPLD 實(shí)現(xiàn)數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)的題目，以期推廣增加EDA 工具和基于FPGA/CPLD 實(shí)現(xiàn)數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)知識(shí)的應(yīng)用。
3.著力優(yōu)秀教材建設(shè)
適應(yīng)課堂教學(xué)創(chuàng)新系統(tǒng)的需求，在選用國(guó)內(nèi)外優(yōu)秀教材的同時(shí)加強(qiáng)電子信息工程專業(yè)的教材建設(shè)，融入課程改革的最新成果，編寫出版一批高質(zhì)量、系列化的優(yōu)秀教材。
在大工程觀的下，教材著眼于電氣信息類各專業(yè)本科教學(xué)的需要，著重概念的分析和電路的應(yīng)用，以此打好課程基礎(chǔ)。同時(shí)，不盲目講述課程的基本原理，對(duì)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(jù)電子技術(shù)課程的特點(diǎn)，應(yīng)把它視為基礎(chǔ)課與專業(yè)課之間搭橋性質(zhì)的課程，同時(shí)根據(jù)整個(gè)教學(xué)計(jì)劃的調(diào)整，將原課程內(nèi)容重新組合為基礎(chǔ)電子技術(shù)和集成電子技術(shù)兩部分，實(shí)行模擬和數(shù)字交叉進(jìn)行的方式，有利于整體教學(xué)計(jì)劃的優(yōu)化。
4.強(qiáng)化教師隊(duì)伍建設(shè)
增強(qiáng)教師育人意識(shí)，規(guī)范教學(xué)過程，建立課程群教學(xué)團(tuán)隊(duì)，重視中青年教師的培養(yǎng)，開展教學(xué)法和教改研究，進(jìn)一步優(yōu)化教學(xué)隊(duì)伍，形成既有明確分工又精誠(chéng)合作的教學(xué)團(tuán)隊(duì)；進(jìn)一步改善教師結(jié)構(gòu)，加強(qiáng)師資進(jìn)修與培訓(xùn)，提高團(tuán)隊(duì)職稱水平、學(xué)歷水平，優(yōu)化團(tuán)隊(duì)結(jié)構(gòu)。組織青年教師參加校和院組織的青年教師課堂教學(xué)技藝大賽等各類教學(xué)競(jìng)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)，開闊視野，增長(zhǎng)見識(shí)。
二、形成培養(yǎng)學(xué)生工程實(shí)踐創(chuàng)新能力的機(jī)制
以提高學(xué)生創(chuàng)新思維和實(shí)踐能力為目標(biāo)，改革現(xiàn)有的實(shí)踐教學(xué)體系和，構(gòu)建了較完善的“以基本實(shí)踐教學(xué)為主體、知識(shí)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(jī)制。該機(jī)制“一體兩翼”各有側(cè)重，互補(bǔ)互動(dòng)，形成實(shí)驗(yàn)和實(shí)訓(xùn)相結(jié)合、校內(nèi)和校外相結(jié)合、教學(xué)和科研相結(jié)合、面向工程應(yīng)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(yàn)、課程設(shè)計(jì)、和畢業(yè)設(shè)計(jì)等環(huán)節(jié)，分四個(gè)層次：第一層次以演示性實(shí)驗(yàn)和認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)為主；第二層次以綜合型、選擇型實(shí)驗(yàn)、生產(chǎn)實(shí)習(xí)、工程實(shí)踐為主；第三層次以課程設(shè)計(jì)、創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)，畢業(yè)實(shí)習(xí)、項(xiàng)目實(shí)踐為主；第四層次為畢業(yè)設(shè)計(jì)，培養(yǎng)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(qiáng)左右兩翼的建設(shè)，并充分發(fā)揮其作用。將工程實(shí)訓(xùn)作為第一層次實(shí)踐教學(xué)的延伸；第二、三層結(jié)合大學(xué)生創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)計(jì)劃在校外企業(yè)實(shí)習(xí)基地完成；60%的畢業(yè)設(shè)計(jì)題目來自工程應(yīng)用、實(shí)驗(yàn)室建設(shè)、企業(yè)科研開發(fā)、學(xué)科競(jìng)賽等項(xiàng)目。
2.建立實(shí)驗(yàn)室管理新模式
采用以學(xué)院實(shí)驗(yàn)中心為主的集中管理新體制，優(yōu)化資源配置，實(shí)現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)教師、經(jīng)費(fèi)、任務(wù)和設(shè)備等的統(tǒng)一科學(xué)管理與合理配置。制定了實(shí)驗(yàn)室開放規(guī)程等文件，實(shí)驗(yàn)室面向?qū)W生開放，給學(xué)生提供了更多的自主實(shí)踐的空間。
3.廣泛開展課外科技學(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(shè)計(jì)、飛思卡爾智能汽車、機(jī)器人等興趣小組；支持學(xué)生在課余時(shí)間利用現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)條件進(jìn)行科技創(chuàng)新自主實(shí)驗(yàn)或參加教師的科研項(xiàng)目，舉辦科技節(jié)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(yàn)計(jì)劃、學(xué)科競(jìng)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(yǎng)提供了廣闊的平臺(tái)，提高了學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐能力和綜合素質(zhì)。
三、內(nèi)涵建設(shè)需要與時(shí)俱進(jìn)
加強(qiáng)基礎(chǔ)知識(shí)的課堂教學(xué)，重點(diǎn)加強(qiáng)新知識(shí)、新技術(shù)的自主學(xué)習(xí)，同時(shí)對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)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(shè)的基本思路。內(nèi)涵建設(shè)主要體現(xiàn)在以下幾方面：
第一，圍繞信息化對(duì)電子信息類創(chuàng)新型人才的需求，構(gòu)建以課堂教學(xué)創(chuàng)新系統(tǒng)為核心，以工程實(shí)踐創(chuàng)新機(jī)制為重點(diǎn)，以教學(xué)管理創(chuàng)新平臺(tái)為基礎(chǔ)的電子信息類大學(xué)生創(chuàng)新體系。
第二，以“厚基礎(chǔ)、寬專業(yè)、強(qiáng)實(shí)踐、重融合”為原則，建立跨系、跨專業(yè)的選課制，建成并實(shí)施能滿足電子信息工程專業(yè)創(chuàng)新人才培養(yǎng)需要的課程體系。
第三，通過完善實(shí)踐教學(xué)體系、與企業(yè)聯(lián)合共建實(shí)驗(yàn)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(yǎng)新模式及教師與工程師聯(lián)合指導(dǎo)大學(xué)生科技活動(dòng)，構(gòu)建實(shí)驗(yàn)和實(shí)訓(xùn)相結(jié)合、校內(nèi)和校外相結(jié)合、教學(xué)和科研相結(jié)合、面向工程應(yīng)用的立體化工程實(shí)踐創(chuàng)新機(jī)制。
第四，建立教學(xué)管理創(chuàng)新平臺(tái)，圍繞教學(xué)質(zhì)量再提高工程，以教師隊(duì)伍建設(shè)為關(guān)鍵，積極開展教學(xué)研究，堅(jiān)持對(duì)教學(xué)方法的研究和探討，通過組織教師進(jìn)行教學(xué)方法的交流、互相聽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(dá)到激發(fā)學(xué)生的興趣、喚醒學(xué)生思維、挖掘?qū)W生潛能的效果。
內(nèi)涵建設(shè)必須以現(xiàn)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(qiáng)基礎(chǔ)，拓寬教學(xué)口徑，及時(shí)更新和優(yōu)化電子信息類課程內(nèi)容結(jié)構(gòu)，樹立以學(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(yǎng)結(jié)合起來，力圖構(gòu)筑一個(gè)融知識(shí)、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(yǎng)學(xué)生實(shí)際應(yīng)用能力的培養(yǎng)，為社會(huì)培養(yǎng)能適應(yīng)21世紀(jì)需要的具有創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力的高級(jí)應(yīng)用人才，從構(gòu)建系統(tǒng)電子技術(shù)理論框架和培養(yǎng)能力的角度來審視現(xiàn)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(nèi)容在相對(duì)穩(wěn)定中求變革和發(fā)展，處理好經(jīng)典理論與現(xiàn)代技術(shù)之間的關(guān)系，以適應(yīng)智能化為代表的現(xiàn)代技術(shù)的知識(shí)需求。
四、應(yīng)用效果
利用EDA工具提升基礎(chǔ)課程教學(xué)質(zhì)量，完善電子信息類大學(xué)生創(chuàng)新教育體系，是一個(gè)涉及辦學(xué)規(guī)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(yǎng)了學(xué)生開展學(xué)術(shù)研究與探索的學(xué)習(xí)習(xí)慣，加強(qiáng)了科技創(chuàng)新意識(shí)、創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，促進(jìn)了理論知識(shí)學(xué)習(xí)和創(chuàng)新教育的有機(jī)結(jié)合，為大學(xué)生綜合能力培養(yǎng)創(chuàng)造更好的條件，加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)和動(dòng)手能力的培養(yǎng)。
第二，激發(fā)了學(xué)生對(duì)理論課的學(xué)習(xí)興趣，促進(jìn)了課內(nèi)學(xué)習(xí)與課外學(xué)習(xí)的有機(jī)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(shè)計(jì)技能等幾個(gè)層面，構(gòu)筑模塊，敷設(shè)內(nèi)容，潛移默化中化解了學(xué)生對(duì)模電等較難課程學(xué)習(xí)的恐懼心理。
第三，培養(yǎng)了學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度、團(tuán)結(jié)合作的團(tuán)隊(duì)精神，促進(jìn)優(yōu)秀人才和優(yōu)秀成果的出現(xiàn)，為在省級(jí)、國(guó)家級(jí)和國(guó)際各類大學(xué)生科技創(chuàng)新大賽中取得優(yōu)異成績(jī)奠定良好的基礎(chǔ)。
第四，使得學(xué)生更加善于觀察、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，并能在將來激烈競(jìng)爭(zhēng)的人才中顯得更加從容自信。
第五，為了緊跟國(guó)內(nèi)外科技水平的發(fā)展和社會(huì)對(duì)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)開發(fā)等方面的實(shí)驗(yàn)測(cè)試平臺(tái)，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(jí)以上精品課程創(chuàng)造了必要條件。
可以肯定，隨著教學(xué)綜合改革的深入和信息技術(shù)的發(fā)展，經(jīng)過進(jìn)一步研究并在實(shí)踐過程中不斷完善，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。
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