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淺談基于EDA的電子信息類創(chuàng)新能力培養(yǎng)體系的構建與實踐
論文關鍵詞：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，在電子信息類課程教學中應用EDA工具建立創(chuàng)新能力培養(yǎng)體系，營造和完善運行機制，敷設和優(yōu)化基本內涵，實踐表明可以有效提升課程質量，高素質創(chuàng)新型人才也能得到著力塑造。
隨著科學技術的發(fā)展，對人才的需求發(fā)生了很大的變化，高素質創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)已成為高校人才培養(yǎng)的共同目標。面對電子信息技術的飛速發(fā)展，大學教學必須結合地方建設的特色，積極穩(wěn)妥地開展教學綜合改革的探索與實踐，強化課堂教學創(chuàng)新。目前電子技術已進入大規(guī)模集成電路時代，然而就電子信息類課程教學而言，其理論根本并無本質的變化，如果占用大量時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，還會使介紹的器件和技術有局限性，限制了學生的視野。因此，如何利用EDA 工具提升電子信息類基礎課程的質量、培養(yǎng)電子信息類高素質創(chuàng)新型人才，委實是一件值得探究的課題。
一、構建培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力的教學系統(tǒng)
1.利用EDA 工具構建了創(chuàng)新人才培養(yǎng)課程體系
圍繞培養(yǎng)“適應時代、服務社會”高素質人才的目標，以電子信息類大學科為基礎，根據(jù)“厚基礎、寬專業(yè)、強實踐、重融合”的人才培養(yǎng)要求，修訂教學計劃。課程體系利用EDA工具實現(xiàn)三“打通”，即：綜合基礎課全校打通；電子信息類學科基礎課全院打通；專業(yè)課通過“融合”部分打通。在各層次均增設了選修課，可跨系、跨專業(yè)選課，根據(jù)不同專業(yè)方向選修課程，為學生的自主學習、個性化培養(yǎng)提供了空間。特別是在專業(yè)課中設立“融合”類專業(yè)選修課，動態(tài)地形成IT企業(yè)定制、工程應用、合作交流、學科前沿、競賽創(chuàng)新、技術認證和綜合設計等方向課程模塊，既滿足了不同專業(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大學科課程體系，更好地適應了信息技術交叉融合與不斷創(chuàng)新的發(fā)展趨勢。該體系突出加強了實踐環(huán)節(jié)，增設相應的課程設計環(huán)節(jié)；將學生自主實踐引入到培養(yǎng)計劃的范疇之內，培養(yǎng)學生的實踐動手能力和創(chuàng)新能力。專業(yè)基礎課、專業(yè)課實驗時數(shù)占到總學時的15%左右，專業(yè)實踐教學環(huán)節(jié)占到25%左右。
2.適應時代要求，實施課堂教學和課程改革
貫徹啟發(fā)創(chuàng)新思維的原則，在教學中推行啟發(fā)式、討論式、研究式、案例式教學方法，采取課堂討論、專題研討、案例分析等多種形式，充分開發(fā)學生的創(chuàng)造潛能。加強綜合性、實際性強的電路分析和設計，適應時代要求，加強現(xiàn)代化教學方法和手段，逐步采用EDA技術和多媒體輔助教學，利用電子工作平臺EWB實現(xiàn)了教學與實驗仿真；加強了電子設計自動化手段；拓寬學生思維，培養(yǎng)學生獲取新知識的能力。
在教學過程中注重調動學生主動學習的積極性，研究各門課程的知識點及其相互關系，明確課程難點及其相應的啟發(fā)手段。應該如何提問，學生回答不出來，應如何再提問啟發(fā)；如果學生回答出來，又應該如何繼續(xù)深入提問；在提問中設置陷阱等等。
積極開展多媒體教學，研制電子實驗教學的多媒體課件，注意教與學的規(guī)律，課件制作精益求精，動畫、交互式例題、示波器波形、圖片等多種媒體有機組合，力求分層動態(tài)展現(xiàn)課程內容。在數(shù)字電子技術現(xiàn)有課時的情況下，將課程內容進行提煉并引入 EDA 工具，加強實踐環(huán)節(jié)的內容。同時，在畢業(yè)設計環(huán)節(jié)增加基于FPGA/CPLD 實現(xiàn)數(shù)字系統(tǒng)設計的題目，以期推廣增加EDA 工具和基于FPGA/CPLD 實現(xiàn)數(shù)字系統(tǒng)設計知識的應用。
3.著力優(yōu)秀教材建設
適應課堂教學創(chuàng)新系統(tǒng)的需求，在選用國內外優(yōu)秀教材的同時加強電子信息工程專業(yè)的教材建設，融入課程改革的最新成果，編寫出版一批高質量、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)本科教學的需要，著重概念的分析和電路的應用，以此打好課程基礎。同時，不盲目講述課程的基本原理，對工程實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)電子技術課程的特點，應把它視為基礎課與專業(yè)課之間搭橋性質的課程，同時根據(jù)整個教學計劃的調整，將原課程內容重新組合為基礎電子技術和集成電子技術兩部分，實行模擬和數(shù)字交叉進行的方式，有利于整體教學計劃的優(yōu)化。
4.強化教師隊伍建設
增強教師育人意識，規(guī)范教學過程，建立課程群教學團隊，重視中青年教師的培養(yǎng)，開展教學法和教改研究，進一步優(yōu)化教學隊伍，形成既有明確分工又精誠合作的教學團隊；進一步改善教師結構，加強師資進修與培訓，提高團隊職稱水平、學歷水平，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技藝大賽等各類教學競賽；選派教師參加學術和教學會議、短期進修和研討會，開闊視野，增長見識。
二、形成培養(yǎng)學生工程實踐創(chuàng)新能力的機制
以提高學生創(chuàng)新思維和實踐能力為目標，改革現(xiàn)有的實踐教學體系和，構建了較完善的“以基本實踐教學為主體、知識技能拓展和創(chuàng)新能力提升為兩翼”的工程實踐創(chuàng)新機制。該機制“一體兩翼”各有側重，互補互動，形成實驗和實訓相結合、校內和校外相結合、教學和科研相結合、面向工程應用的多層次實踐教學體系。
1.完善基本實踐教學
基本實踐教學包括課程實驗、課程設計、和畢業(yè)設計等環(huán)節(jié)，分四個層次：第一層次以演示性實驗和認識實習為主；第二層次以綜合型、選擇型實驗、生產(chǎn)實習、工程實踐為主；第三層次以課程設計、創(chuàng)新性實驗，畢業(yè)實習、項目實踐為主；第四層次為畢業(yè)設計，培養(yǎng)具有創(chuàng)新能力的人才。在完善基本實踐教學主體的同時，加強左右兩翼的建設，并充分發(fā)揮其作用。將工程實訓作為第一層次實踐教學的延伸；第二、三層結合大學生創(chuàng)新性實驗計劃在校外企業(yè)實習基地完成；60%的畢業(yè)設計題目來自工程應用、實驗室建設、企業(yè)科研開發(fā)、學科競賽等項目。
2.建立實驗室管理新模式
采用以學院實驗中心為主的集中管理新體制，優(yōu)化資源配置，實現(xiàn)了實驗教師、經(jīng)費、任務和設備等的統(tǒng)一科學管理與合理配置。制定了實驗室開放規(guī)程等文件，實驗室面向學生開放，給學生提供了更多的自主實踐的空間。
3.廣泛開展課外科技學術活動
建立大學生科技創(chuàng)新實踐基地，成立了設計、飛思卡爾智能汽車、機器人等興趣小組；支持學生在課余時間利用現(xiàn)有實驗條件進行科技創(chuàng)新自主實驗或參加教師的科研項目，舉辦科技節(jié)和學術講座，使學生及時了解最新的科技發(fā)展動態(tài)；組織學生參加創(chuàng)新性實驗計劃、學科競賽等不同層次的課外科技活動，采取教師與工程師聯(lián)合的新方法，為學生的個性化培養(yǎng)提供了廣闊的平臺，提高了學生創(chuàng)新實踐能力和綜合素質。
三、內涵建設需要與時俱進
加強基礎知識的課堂教學，重點加強新知識、新技術的自主學習，同時對實驗內容進行改革，逐步培育學生的創(chuàng)新實踐能力將是體系建設的基本思路。內涵建設主要體現(xiàn)在以下幾方面：
第一，圍繞信息化對電子信息類創(chuàng)新型人才的需求，構建以課堂教學創(chuàng)新系統(tǒng)為核心，以工程實踐創(chuàng)新機制為重點，以教學管理創(chuàng)新平臺為基礎的電子信息類大學生創(chuàng)新體系。
第二，以“厚基礎、寬專業(yè)、強實踐、重融合”為原則，建立跨系、跨專業(yè)的選課制，建成并實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，通過完善實踐教學體系、與企業(yè)聯(lián)合共建實驗室、在企業(yè)建立大學生科技創(chuàng)新實踐基地、探索并實踐“企業(yè)定制”等人才培養(yǎng)新模式及教師與工程師聯(lián)合指導大學生科技活動，構建實驗和實訓相結合、校內和校外相結合、教學和科研相結合、面向工程應用的立體化工程實踐創(chuàng)新機制。
第四，建立教學管理創(chuàng)新平臺，圍繞教學質量再提高工程，以教師隊伍建設為關鍵，積極開展教學研究，堅持對教學方法的研究和探討，通過組織教師進行教學方法的交流、互相聽課和組織試講等多種形式掌握啟發(fā)式教學、交互式教學要點，達到激發(fā)學生的興趣、喚醒學生思維、挖掘學生潛能的效果。
內涵建設必須以現(xiàn)代教育思想為根本出發(fā)點，跟蹤時代脈搏，與時俱進，加強基礎，拓寬教學口徑，及時更新和優(yōu)化電子信息類課程內容結構，樹立以學生為主體的教育思想，把思想素質、文化素質、業(yè)務素質和身體素質的培養(yǎng)結合起來，力圖構筑一個融知識、能力、素質為一體的教育體系，注重學生個性發(fā)展、培養(yǎng)學生實際應用能力的培養(yǎng)，為社會培養(yǎng)能適應21世紀需要的具有創(chuàng)新精神和實踐能力的高級應用人才，從構建系統(tǒng)電子技術理論框架和培養(yǎng)能力的角度來審視現(xiàn)有課程狀況，決定取舍和納新，形成比較科學的課程體系，教學內容在相對穩(wěn)定中求變革和發(fā)展，處理好經(jīng)典理論與現(xiàn)代技術之間的關系，以適應智能化為代表的現(xiàn)代技術的知識需求。
四、應用效果
利用EDA工具提升基礎課程教學質量，完善電子信息類大學生創(chuàng)新教育體系，是一個涉及辦學規(guī)模、效益和質量的綜合性研究課題。目前，經(jīng)清華大學、北京大學、南京大學、浙江大學、天津大學、東北大學和常州大學等學校初步實踐，已經(jīng)取得了一定成效。
第一，培養(yǎng)了學生開展學術研究與探索的學習習慣，加強了科技創(chuàng)新意識、創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，促進了理論知識學習和創(chuàng)新教育的有機結合，為大學生綜合能力培養(yǎng)創(chuàng)造更好的條件，加強實踐教學和動手能力的培養(yǎng)。
第二，激發(fā)了學生對理論課的學習興趣，促進了課內學習與課外學習的有機融合，使得學生真正成為教學活動的主體。以基本技能—綜合技能—設計技能等幾個層面，構筑模塊，敷設內容，潛移默化中化解了學生對模電等較難課程學習的恐懼心理。
第三，培養(yǎng)了學生嚴謹?shù)目茖W態(tài)度、團結合作的團隊精神，促進優(yōu)秀人才和優(yōu)秀成果的出現(xiàn)，為在省級、國家級和國際各類大學生科技創(chuàng)新大賽中取得優(yōu)異成績奠定良好的基礎。
第四，使得學生更加善于觀察、善于思考、善于分析、善于動手、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)展和社會對人才的新需要，并為廣大教研人員提供了一個比較前沿的教學、科研和技術開發(fā)等方面的實驗測試平臺，進一步提高了教學水平，同時也一定程度上彰顯了辦學和科研特色，為進一步獲得省級以上精品課程創(chuàng)造了必要條件。
可以肯定，隨著教學綜合改革的深入和信息技術的發(fā)展，經(jīng)過進一步研究并在實踐過程中不斷完善，使用信息技術工具改造課程體系，更為令人振奮的成果必將接踵而來。
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