CDIO理念下電子信息專業實踐淺析

時間:2022-12-30 03:40:58

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CDIO理念下電子信息專業實踐淺析

一、實踐教學現狀分析

專業理論知識是一切工程實際應用的源頭,但是電子信息類專業課程多數具有較強的理論性和抽象性,學生在學習過程中面對抽象的概念和復雜的理論公式會有畏懼感,容易失去專業學習的積極性。在教學環節中,針對每門專業課程開設實驗、課程設計和實習可以使教學內容更形象,增強學生對理論知識的理解,因此實踐教學必不可少。目前我校電子信息類專業根據專業課程的類別,在信號與信息處理、電子系統設計、通信系統設計、測控與監控系統設計等方向都開設了配套的實踐環節。為了充分發揮這些實踐教學的作用,在一定程度上對理論學時進行了壓縮,在每學期的課程理論教學后,分配了更多的學時給予專業教育實踐環節,以提高學生的動手和實踐能力。但是這種實踐教學形式在某種程度上也存在一些局限性。首先,每個實驗或實習都僅是針對一門或兩門課程而設計的,例如對于單片機課程開設了單片機應用實習,對于通信原理和移動通信課程開設了通信系統仿真實習,對于微波技術與天線課程開設了天線仿真與設計實習,對于數字信號處理課程開設了DSP應用實習等等,這種實踐設計方法可以提高學生對于該門課程或該方面涉及到的專業知識的理解,但是對于一個完整的工程實踐需要的是多方面課程的綜合體現,所以此實踐教學方式還具有一定的局限性。其次,由于信息科學技術屬于IT產業,發展極其迅速,新技術、新方法不斷涌現,因此需要對電子信息類專業教師提出更高的標準和要求,要對專業實踐教學內容及時更新,才能達到課程教學內容新穎,與實際聯系緊密的特點,充分體現cdio工程教育模式對人才的培養。

二、CDIO實踐教學改革思路

1.案例式綜合教學

在CDIO工程教育背景下,為體現出工程應用性的特點,擬采用案例式綜合教育方式作為實踐教學的新嘗試,即在學生掌握了一定的專業基礎知識后,將多門專業課程知識融合,以工程案例的形式作為實踐題目。學生們以團隊的方式從案例整體構思開始,通過查閱相關文獻資料,初步確定工程系統框架,在此環節中學生們需要結合多門課程所涉及到的知識點才能確定整體流程。以學期或是學年為研究時限,根據興趣選擇案例題目,在整個設計和實施環節中學生們可以帶著問題來選擇與學習專業相關課程,從而有效提高學習積極性,鍛煉團隊間的分配和協作能力。該案例式教學方式的實現也需要學校能在制度上給予大力配合,如實踐地點實驗室的開放使用,學生可以更寬范圍的自主選課,同時實踐過程轉化為專業課程學分的有效性等。以射頻識別系統(RFID)的設計作為案例進行教學分析:在構思階段要自學射頻識別系統的基本原理和整體架構,它是由電子標簽、讀寫設備和應用系統三大部分組成。在設計階段,為了進一步具體實現射頻識別系統的各功能模塊,必須要設計系統的控制器、編碼器、調制器、本地振蕩器、發射器、接收器、存儲器、天線等,因此一個完整的系統實際包含了很多個微單元。在實施階段,根據所設計電路圖,利用電子元器件搭建實物射頻識別系統,焊接、測試、調試電路,實現系統功能指標。在運行階段可以將實現的射頻識別系統應用于指定的工程案例環境中,設計上位機應用系統軟件,例如射頻門禁卡、小區物業管理、學生上課簽到、圖書館借閱圖書等系統中。此工程案例涵蓋的專業課程內容包括“高頻電子線路”、“單片機原理應用”、“數字信號處理”、“微波技術與天線”、“信息論與編碼”、“通信原理”、“監控系統軟件設計”等。這樣的案例式綜合教學方式既貼近工程設計實例,又能涵蓋多門專業課程的相關知識內容,可以提高學生在專業學習中的學習興趣和動手能力,解決學習過程中學生不知專業知識用在何處的彷徨和迷茫。理論與工程案例的結合充分體現了工程教育的實踐教學模式。

2.創新思維教學

所謂創新能力是指人們產生新認識、新思想,發現新問題,提出新概念、新方法,建立新理論和發明新技術、新產品的創建性、發展性和開拓性能力。對于CDIO工程教育模式下的創新能力培養,即是把創新教育貫穿于工程科技人才培養的全過程中,培養出適應現代社會發展需要的創新型工程技術人才。為培養學生的創新思維,需要改革教學模式。傳統的教學模式多以講授為主,以考試結果作為衡量標準,采取的多是被動式教學。而創新思維的培養基礎是學生要具有獨立的、主動的學習和思考能力,在此基礎上才能具有創造能力。在教學中不能以固定模式對全部學生做整體的培養,要根據學生們的不同興趣,鼓勵多元化的學習和發展方向,例如:對實物制作感興趣,可以注重培養其硬件電路的動手能力;對語言編程感興趣,可以注重培養其系統的軟件編程能力;對理論研究感興趣,可以注重培養其系統算法方面的設計能力等等。同時我校依托大學生創新創業訓練計劃項目和各類電子信息專業相關的學科競賽、科技競賽,通過參與過程可轉化為綜合素質學分的政策,鼓勵學生積極參與,營造了濃厚的校園創新氛圍。自實施創新創業訓練計劃項目以來,在專業導師或企業導師的指導下,學生們以團隊的形式,根據興趣自由選擇創新訓練項目或創業訓練項目,充分激發了學生參與創新的積極性和主動性,過程中通過獨立設計、或申請專利等項目,培養了學生的科研創新思維和創新能力。廣泛開展大學生學科競賽,近些年電子信息專業學生積極參與各類學科競賽,其中包括全國大學生電子設計競賽、“挑戰杯”全國大學生系列科技學術競賽、大學生物聯網創新創業大賽、大學生數學建模競賽、“TRIZ”杯大學生創新設計大賽等,通過競賽學生們不斷的發現問題并獨立解決問題,該過程不僅可以學習到更多的課堂外的專業知識,鍛煉學生們理論聯系實際的實踐能力,還可以激勵學生積極創新的能力。

三、結束語

CDIO工程教育是為了培養學生的工程實踐能力,具有綜合運用理論和技術手段設計系統和過程的能力。基于CDIO理念,對于電子信息專業而言,需要教師投入足夠的時間和精力用于教學與指導學生,大力開展學生的工程實踐活動和創新活動,同時電子信息產業發展迅速,教師要緊隨該專業的發展方向對實踐教學進行持續改革,才能有效地培養學生的工程應用能力。

作者:朱曉明王司王巖劉柏森單位:黑龍江工程學院