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《電子設計自動化(EDA)》是應用電子技術(shù)、汽車電子技術(shù)等專業(yè)的專業(yè)核心能力課程,也是電氣自動化技術(shù)等專業(yè)的專業(yè)拓展能力課程,在通信工程、自動控制系統(tǒng)和機電一體化等領域占有舉足輕重的地位。課程內(nèi)容分為三個模塊,即:電子CAD技術(shù)(Protel電子電路原理圖與PCB設計)、電子電路仿真技術(shù)(EWB、Multisim仿真調(diào)試與分析)和EDA綜合應用開發(fā)技術(shù)。課程本身既是一門綜合應用專業(yè)課程,對前面所學的電子電路進行電路繪圖、制版、測試、仿真等綜合內(nèi)容,同時又學習電子電路的設計、仿真及開發(fā)方法,跟蹤現(xiàn)代電子技術(shù)的發(fā)展、應用潮流與趨勢,為后續(xù)課程的學習及畢業(yè)后能迅速適應專業(yè)工作需要打下堅實的技術(shù)基礎,起著承前啟后的重要樞紐作用。課程的學習,選擇恰當?shù)能浖到y(tǒng)至關重要。一般要求所選擇的軟件系統(tǒng)是國際主流應用系列,具有強大的功能與兼容性,還應該較為簡單易學,操作簡便,符合高職高專人才培養(yǎng)目標的要求。本著“必需、夠用”的原則,選擇了澳大利亞Altium公司的ProtelDXP和美國NI公司的Multisim12這兩款業(yè)界公認的優(yōu)秀的EDA軟件,內(nèi)容難易適度,符合人才培養(yǎng)目標,對學生學習、掌握電子設計自動化相關技能是切合實際和行之有效的。
二、教學改革與建設
教學改革與建設在課程教學改革與建設中,深刻領會教育部[2012]4號、教職成[2011]12號等文件精神,借鑒吸收兄弟院校的優(yōu)秀成果和寶貴經(jīng)驗,引入校企合作的開發(fā)機制,著力構(gòu)建基于工作過程的課程改革模式。
(一)基于企業(yè)應用需要,架構(gòu)課程核心。通過企業(yè)調(diào)研、掛職頂崗等形式,針對電子類專業(yè)畢業(yè)生從事的崗位群(包括電子產(chǎn)品裝接技師、調(diào)試維修技師、檢驗服務技師和電子設計工程師等)進行深層調(diào)研分析,確定了崗位群對職業(yè)能力的要求。同時,以山東半島制造業(yè)基地為背景,以黃河三角洲地區(qū)引進發(fā)展急需人才項目為載體,大力加強與山東五洲電氣有限公司、濰坊華彤電氣有限責任公司等校外實訓基地的交流與合作,校企雙方共同探討以職業(yè)能力培養(yǎng)為導向開展課程改革的新模式,架構(gòu)了《電子設計自動化(EDA)》的課程核心。
(二)基于典型工作過程,設計課程結(jié)構(gòu)。近年來,德國基于工作過程的職業(yè)教育課程開發(fā)方法代表著世界職業(yè)教育課程發(fā)展的方向,比較成功地解決了職業(yè)教育課程改革中的難題。其參照系是工作過程,但并非所有的、原生態(tài)的工作過程,而是從職業(yè)群中歸納整合出的典型的職業(yè)工作過程。根據(jù)工作崗位與工作任務的調(diào)研結(jié)果,進行歸納匯總,得到了電子電路原理圖設計、電子電路PCB設計、電子電路仿真調(diào)試、EDA綜合應用等分解工作任務,將相互關聯(lián)的任務歸類,得到了《電子設計自動化(EDA)》的具體行動領域。實際教學過程中采取由易而難、循序漸進的方式,將單管放大電路、射極跟隨器等基本電路,單片機最小系統(tǒng)等中等集成電路,智能手機拆解電路等實際復雜電路逐層展開,層層融入課程結(jié)構(gòu),收到了非常好的效果。
(三)基于企業(yè)發(fā)展前沿,提升教學標準。鼓勵學生考取職業(yè)資格證書,以便有能力在激烈的市場競爭中搏風擊浪。在繼續(xù)開展維修電工職業(yè)技能鑒定的同時,也在嘗試將電子制圖員、助理電子設計師等職業(yè)標準和電子設計自動化新器件、新技術(shù)、新工藝等融入課程內(nèi)容,全面提升教學標準,以滿足企業(yè)需要,實現(xiàn)與崗位零距離對接。將PCB設計軟件由舊的Protel99SE升級為更為完備的ProtelDXP,將電子仿真軟件由舊的EWB5.12升級為功能更強的Multisim12。在教學過程中,將深圳華為技術(shù)有限公司等知名電信電子公司的設計規(guī)范標準介紹給學生,既開闊了學生的眼界,同時又激發(fā)了學生的學習興趣和熱情。
三、教材選用與處理
根據(jù)最新的教學大綱,選用教育部高職高專規(guī)劃教材,以提高學生的動手及工程實踐能力為目標,以電子技術(shù)基礎為背景,以計算機為工具,全面培養(yǎng)學生的工作和實踐能力。根據(jù)需要,把教材內(nèi)容分為兩大部分:第一部分是電子電路原理圖與PCB設計,包括設計的一般方法、元件庫與封裝庫的編輯、手工布局與手工布線、自動布局與布線等內(nèi)容;第二部分是電子電路仿真,包括仿真軟件的基本操作、分析方法及實際應用等內(nèi)容。在此基礎上,又將兩者有機融合,單獨開辟了EDA綜合應用這一環(huán)節(jié)作為第三部分。另外,結(jié)合現(xiàn)代信息技術(shù),突出實用性、時代性,以自主、設計和創(chuàng)新為重點,強調(diào)學生的綜合素質(zhì)教育,培養(yǎng)學生初步的科研和產(chǎn)品開發(fā)能力,選拔優(yōu)秀學生參加全國大學生電子設計競賽、山東省職業(yè)院校技能競賽及機電產(chǎn)品創(chuàng)新設計競賽等活動,“走出去———以賽帶練”不失為一條培養(yǎng)高素質(zhì)人才的好路子。
四、教學方法與手段
借鑒行動導向教學法的先進理念,注重實踐活動,充分調(diào)動學生學習的主動性、積極性。在教學方法上,不拘泥形式,而是根據(jù)學生的個性特征及教學的實際需要,綜合設計,推陳出新,以達到教學的目的。如在電子電路分析方法的選擇上,采用頭腦風暴法,讓學生各抒己見,充分調(diào)動其學習興趣;在PCB板的設計中,采用角色扮演法,根據(jù)設計流程讓學生在規(guī)范確定、PCB規(guī)劃、封裝選擇、布局布線、DRC檢測等環(huán)節(jié)擔任不同角色,合理分工,提高其工作責任心和學習效率,讓學生在學習過程發(fā)現(xiàn)問題、思考問題、解決問題,變被動學習為主動學習。在教學手段上,綜合應用現(xiàn)代教學技術(shù),充分利用電子課件等多種電子資源進行多媒體教學。課件內(nèi)容形式多樣,充分發(fā)揮多媒體的特點,把文字、圖像、聲音、動畫及視頻等信息進行有機結(jié)合,使得講授更加生動,演示更加直觀,上機練習更加充分,輔導答疑更加全面。
五、教學過程與評價
在教學過程中,努力營造活躍開放的課堂氛圍,引導學生積極主動思考。鼓勵學生提問,因為每一個疑問都是智慧火花的碰撞,每一個疑問的解決都是能力升華的結(jié)晶。以積極心態(tài)去引導,對提出問題的學生加以表揚,給予平日成績加分的獎勵。在“傳道、授業(yè)、解惑”的過程中,老師起了一個傳幫帶的作用,與學生拉近了距離,是學生學習上的良師,更是生活中的益友。謙遜的態(tài)度使人受用終生,在老師的平易近人面前,學生也學會了彬彬有禮,這便是一個和諧的教學氛圍。在授課過程中,還堅持一個理念,即高職教育培養(yǎng)出來的學生不是只會干活的流水線機器,而是有思想、有內(nèi)涵的高素質(zhì)人才。教師要教給學生的,理論知識固然重要,做人的道理亦不可或缺?!峨娮釉O計自動化(EDA)》作為一門發(fā)展?jié)摿薮蟮膬?yōu)秀課程,教學考核與評價體系也應該先進實用,首先要與我國高等職業(yè)教育要求的通用能力相關聯(lián);其次要與對應職業(yè)領域的國家職業(yè)標準相關聯(lián)。為此,初步探索了基于能力評價的學生考評系統(tǒng),使之與基于工作過程的課程內(nèi)容改革相配套,具體包括作業(yè)完成情況、基本能力展示、實踐操作技能、工作與職業(yè)操守、學習態(tài)度、團隊合作精神等考核內(nèi)容。作為一門實踐性很強的專業(yè)課,在大力強化技能訓練的同時,并不忽略理論的重要性。重理論、輕實踐只是紙上談兵:而重實踐、輕理論則是匹夫之勇;只有理論與實踐相統(tǒng)一,那才是王者之道?,F(xiàn)代教育培養(yǎng)的學生不是一個個操作工人,而是具有深厚理論功底的能工巧匠。
六、結(jié)語
直觀的三維數(shù)字化設計能夠?qū)⒖赡艹霈F(xiàn)的錯誤及時暴露出來,從而降低工程建設的風險性。在三維可視化環(huán)境下,采用數(shù)據(jù)集中管理和對象關聯(lián)及參數(shù)驅(qū)動的方式,能夠確保不同階段及不同專業(yè)數(shù)據(jù)的唯一性惡化一致性,從而降低設計疏漏,有利于確保工程建設質(zhì)量。
二、Bentley 三維數(shù)字化軟件在電力工程設計中的應用
1 Bentley 三維數(shù)字化軟件
概述Bentley 公司的 AutoPLANT P&ID 是一種基于 AutoCAD 的程序,允許您創(chuàng)建智能管道和儀表圖、工藝流程圖和其他管道圖表。通過使用 AutoCAD 和外部關系數(shù)據(jù)庫環(huán)境,Bentley AutoPLANT P&ID可創(chuàng)建智能工藝流程圖。使用此產(chǎn)品,工程師可以在研究數(shù)百個布局工程圖或三維模型的同時,抽出少量時間來詳細了解電力工程設計。該應用程序可顯著縮短捕獲系統(tǒng)設計和工程研究(例如,HAZOP 研究)的流程信息所需的設計時間和文檔制作時間,確保符合 OSHA1910 和 ISO 標準。通過其可縮放的設計,AutoPLANT P&ID 適用于各大中小型工程公司和運營商,為過程處理工程的生命周期設計和文檔制作提供了一款重 要 工 具。Bentley AutoPlant Equipment使用與 Bentley Autoplant P&ID、Piping、Structural、Isometrics 和 Raceways 應用程序相同的項目結(jié)構(gòu),并將二維數(shù)據(jù)和三維數(shù)據(jù)保存在相同的數(shù)據(jù)庫中。如果使用其他應用程序集,那么當管道選路時,三維用戶將看到可從中選擇的完整線路編號列表。布置設備時,三維用戶可以從先前已布置在 P&ID 中的設備標簽中進行選擇,也可以從使用數(shù)據(jù)管理器輸入數(shù)據(jù)庫中的設備標簽中選擇。如果該用戶僅負責項目的詳細設計階段,那么數(shù)據(jù)管理器和數(shù)據(jù)表可以與三維數(shù)據(jù)結(jié)合在一起使用。您可以從二維或三維環(huán)境內(nèi)輸入的數(shù)據(jù)中生成線路列表報告或設備數(shù)據(jù)表。此外,還有一些二維 / 三維工具可以從三維應用程序內(nèi)瀏覽 P&ID,從P&ID 的組件中設置當前規(guī)格和大小等。
2 Bentley 三維數(shù)字化軟件在電力工程設計中的應用
(1)電力工程電氣設計
Bentley 包括一個基于 Bentley promise 控制系統(tǒng)設計軟件的電氣設計引擎。電線就作為電線而不作為圖形線處理;它們在放置或取消時會自動粘合和斷開。連接處由軟件辨認。電線編號可以自動指定,不同類型的電線分配到不同的層以更便于編輯。放置符號時,軟件會提示唯一 ID,并自動交叉參考相關符號。通過這種方式,可以迅速生成單線圖及保護和控制簡圖而不會出現(xiàn)錯誤。而且還可以自動生成電路原理圖。工作被組織為項目,使得許多圖可以鏈接在一起以便進行交叉參考、錯誤檢查和清單生成。項目中一個部分的更改便會立即反映在項目的其余部分,從而大大減少了編輯時間,并確保了準確性。組件標識符、頁面格式、標題欄等的項目級默認設置確保了與標準相符。此外,Substation 軟件還可以完成防雷、接地、照明、電纜敷設、端子接線圖等系統(tǒng)的設計,幫助設計人員高質(zhì)高效地完成電力工程有關電氣設計的部分。
(2)自動創(chuàng)建的平剖圖
BentleyAutoPlant Equipment 支持自動創(chuàng)建二維平剖圖。這些工程圖引用自模型,因此,對模型所做的任何更改都會更新平剖圖。Autoplant Equipment 提供了許多工具,支持使用從數(shù)據(jù)庫中提取的信息(例如:坐標系、立面圖和絕緣厚度等)來添加元素批注。XM Edition 引入了全新的“公文包模式”技術(shù)。使用這項技術(shù),只要稍加管理和設置,設計人員不需要項目協(xié)同工作功能,即可獨立開展工作。使用這項技術(shù)后,大型項目模型可以輕松在各個項目之間移動,亦可斷開與項目的聯(lián)系,或者從備份中恢 復 單 個 項 目 模 型。Bentley AutoPlantEquipment 以 AutoCAD 為基礎運行。它包括各種旨在創(chuàng)建并修改設備模型的菜單和命令工具欄。Equipment 菜單按級聯(lián)樣式排列,與 AutoCAD 中的菜單類似。此外,Equipment 還提供了許多輕松訪問 AutoCAD 的命令,并支持大多數(shù) AutoCAD 命令行鍵入操作。BentleyAutoPlant Equipment 模型并不僅僅只是工程圖。創(chuàng)建該模型時,系統(tǒng)還會維護外部項目數(shù)據(jù)庫中的組件數(shù)據(jù)。在工程圖會話過程中,隨時可以編輯組件數(shù)據(jù)。此外,還可以編輯最初為放置組件而定義的維度參數(shù)和位置參數(shù),并重新繪制相應圖形以反映所做更改。如果父設備基本工具的維度參數(shù)已修改,那么鏈接的子設備直徑也自動進行調(diào)整。采用Bentley 三維數(shù)字化軟件進行電力工程設計,具有較大的便利性。自動創(chuàng)建平剖圖。
(3)異地協(xié)同設計
電力工程項目往往需要多個專業(yè)協(xié)同設計完成。電力工程設計是多專業(yè)配合設計的成果,強調(diào)整體水平和相互協(xié)調(diào)配合,因此整個設計過程是各專業(yè)間反復配合的過程,最終設計成果不是簡單的疊加,而是有機結(jié)合。協(xié)同設計的目的不僅僅是數(shù)據(jù)設計,更重要的是注重對信息的交流和管理。PDMS 就是作為一體化多專業(yè)協(xié)同設計數(shù)據(jù)平臺,通過計算機網(wǎng)絡使不同專業(yè)設計者,分散的設計部門連為一體,改變了以電話、傳真、郵件和會議為基礎的傳統(tǒng)配合模式,從而設計效率達到最大化。對于 PDMS,通過多專業(yè)配合,建立整個項目的統(tǒng)一的數(shù)字化三維模型,不僅解決了管道、設備、土建、暖通、電纜橋架等各專業(yè)詳細設計的交叉配合問題,而且能以三維模型為基礎在平臺上實現(xiàn)各專業(yè)間的提資配合、工程圖紙和報表的提交等工程配合問題。
三、結(jié)語
論文摘要:電子線路CAD技術(shù)在高職的電子信息工程技術(shù)專業(yè)中是非常重要的一門課程,在電子設計以及畢業(yè)設計中都講用到該技術(shù)。電子線路CAD技術(shù)主要是用來繪制電路圖,并在計算機上利用該繪圖軟件對電路進行排列,從而讓設計出的電路更加的美觀。本文主要是針對電子線路CAD技術(shù)在高職電子設計中的應用進行研究。
對于高職學生而言,要學習的不僅僅是專業(yè)知識,動手能力是在學好專業(yè)知識的基礎上更高的一個層次,也是他們必須擁有的一種能力。在高職院校中,電子信息工程技術(shù)專業(yè)的學生經(jīng)常會遇到電子設計等問題,因此,在進行電子設計的時候需要用到的很多專業(yè)知識他們是必須掌握的。而電子線路CAD技術(shù)在電路板的制作方面的應用就必不可少了。下面我們將對電子線路CAD技術(shù)在電子設計中的應用進行研究與探索,說明電子線路CAD技術(shù)與電子設計的關系以及在電子設計中發(fā)揮的作用。
1、電子線路CAD技術(shù)與電子設計的關系
隨著電子技術(shù)的廣泛發(fā)展以及新型元器件和集成電路的廣泛應用,電路在設計方面也越來越復雜與集成化,因此,對電路的要求也越來越精密。而為了達到電路在復雜與集成化方面的要求,在制作電路的時候單靠手工的操作已經(jīng)不能完成設計的目的了。所以,就產(chǎn)生了現(xiàn)在我們所用到的電子線路CAD技術(shù)。我們在電子設計過程中利用它就能達到電路所要求的精密度。
2、電子線路CAD技術(shù)在電子設計中的應用
電子線路CAD技術(shù)是使用當前被廣泛應用的計算機輔助繪圖和設計軟件,然后結(jié)合學過的專業(yè)知識進行設計,以加快設計進程、縮短設計周期、提高設計質(zhì)量等。電子線路CAD技術(shù)在電子設計中的應用主要是一下幾個方面:
2.1 繪制電路圖
在進行電子設計的過程中,要實現(xiàn)電路的功能最重要的就是編程,但是只有編程并不能完善整個設計,還需要有一個完善的電路來承載這個程序,讓它實現(xiàn)它本該實現(xiàn)的功能。在電子設計中,我們一般運用的軟件是PROTEL,繪制電路原理圖的時候就會用到PROTEL的原理圖輸入功能。該繪圖軟件在電路原理圖輸入方面有著非常豐富的電子器件庫,能夠為我們電子設計的繪圖提供所需的各種電子器件。利用該軟件進行電子設計確保了電路原理圖的精密度,并且繪制過程也更為方便。比如:我們在畫好一個元器件后,覺得它應該放在其他的位置,則只要將它拖動到我們想要放置的位置即可。
2.2 計算機仿真
電子線路CAD技術(shù)在電子設計的應用過程中還具備運用其仿真的功能,檢查電路的功能是否達到了我們所預期的功能,并且能夠?qū)σ恍?shù)據(jù)進行仿真,可進一步對電路進行分析。對于PROTEL軟件而言,在它的MULTISIM中有很多種仿真功能,這些仿真功能可以進行直流工作電的分析、瞬態(tài)分析、溫度掃描分析、參數(shù)掃描分析、靈敏度分析、零極點分析、傅里葉變換分析、噪聲和失真度分析、最壞情況分析以及蒙特卡羅分析等。在進行仿真的時候,我們首先要進行一個功能仿真,大致了解一下該電路的功能是否達到了預期的功能,然后進行數(shù)據(jù)仿真,對該電路進行具體的分析,并改正錯誤的地方。在進行仿真過后,分析結(jié)果一般都是以數(shù)值或波形的方式顯示出來。
2.3 PCB板的設計
PCB板是PROTEL軟件將電路原理圖進行布線后的一種電路板。在進行PCB板的設計之前,首先要將電路原理圖導入,而導入的電路原理圖必須是通過仿真的,而且電路原理圖中各元器件的電器特性必須與PCB板相同元器件的電器特性相同。最后,設計者就可以利用PCB板自動布線以及手動布線的功能對其進行布線。采用該軟件對電路圖進行布線,設計者可以先采用自動布線功能對電路進行大致的布線,然后用手動布線功能對其進行美化。這樣的過程能夠讓電路的布線更加美觀。
2.4 三維視圖
在將PCB板設計好之后,在這樣的繪圖軟件上都有三維視圖的菜單,只要點擊三維視圖的菜單就可以觀看設計電路板的三維視圖。
3、讓學生更好地掌握電子線路CAD技術(shù)
如上所述,掌握了電子線路CAD技術(shù)對于學生而言,可以更好地進行電子線路方面的設計工作。但在學習這一項技術(shù)的過程中,我們往往會發(fā)現(xiàn)學生心有余而力不足。部分教材多以PROTEL軟件為藍本,介紹軟件的功能、菜單等,輔以一些應用的例子。學生學習后多呈現(xiàn)一種臨時性的記憶,即在課程中會用,考核結(jié)束后在不長的時間后就不再掌握的現(xiàn)象。
解決這一問題的方法以,通過實踐我們認為采用類似德國職業(yè)教育所推行的以行動為導向的項目教學法為好。其基本的思路是:
(1)先整體后具體:在學習CAD技術(shù)時,先期進行總體介紹,讓學生有全局的認識,打消畏難的情緒;而后開始進入各項目的的學習實踐。
(2)先低頻后高頻:總體而言學生進入學習后應從簡而繁,低頻的一些電子產(chǎn)品其電路較之高頻的簡單,學習應從其中入手。
(3)先規(guī)范后異型:突出異型電路板的設計制做,其目的是讓學生今后在實際工作中具有變通的能力,在CAD技術(shù)中也手工調(diào)整電路布局的精華所在。
(4)先單層后多層,先分立后貼片。此處不再綴言。
最后一點是,對于各個CAD制作的電路,不應僅停留于電腦的設計,在教學的過程中應讓學生的設計成為成品。這樣可使學習更為直觀,并更有成就感,隨之的效果是學生對學習到的技術(shù)彌久常新。當然,這種做法也會使教學的成本大幅上揚,但從人才培養(yǎng)的角度看,這樣的投入是值得的。
4、結(jié)語
在電子設計中運用電子線路CAD技術(shù),不僅解決了電子設計中電路原理圖繪制以及功能分析和布線方面的苦難。同時,讓學生通過在自主地進行一些電子設計,并在的過程中運用該技術(shù),適于鍛煉他們使用電子線路CAD技術(shù)的實際能力并有助于其真正了解和掌握這一技術(shù)。
參考文獻
[1]朱潔.電子線路CAD技術(shù)在高職電子信息工程專業(yè)畢業(yè)設計中的應用[J].中國現(xiàn)代教育裝備,2010,(15):55~57.
全國大學生電子設計競賽由教育部高等教育司和信息產(chǎn)業(yè)部人事司主辦。競賽要求參賽者在規(guī)定的4天時間里,在競賽組委會派出的專家全程監(jiān)控下,3人一組完成題目選擇、方案論證、電路設計、電路安裝、軟件設計、系統(tǒng)調(diào)試和論文寫作等一系列工作。全國大學生電子設計競賽試題實用性強、綜合性強、技術(shù)水平發(fā)揮余地大。所涉及的電子信息類專業(yè)的課程包括電路分析、高頻電路、數(shù)字電路、模擬電路、單片機原理、EDA、電子測量等;實踐性教學環(huán)節(jié)包括電子線路實驗課、單片機原理實驗課、課程設計和生產(chǎn)實習等;可選用的器件包括分立元件、集成電路、可編程邏輯器件和單片機等;設計手段可以采用傳統(tǒng)的,也可以采用現(xiàn)代電子設計工具,如Pspice輔助分析和CPLD在系統(tǒng)可編程。電子設計競賽試題既反映了電子技術(shù)發(fā)展的先進水平,又引導高校在教學改革中應注重培養(yǎng)學生的工程實踐能力和創(chuàng)新設計能力。
一、課程體系改革
課堂教學和實驗教學是相輔相成的,是學生學習與掌握知識的重要手段。學生在大學期間的學習,是一個認識、實踐、再認識、再實踐的過程。就認識而言,可以在課堂上認識,也可以在實驗室里認識;而就實踐而言,也同樣可以在課堂上實踐。主課程設置上可作如下安排:(1)一年級下學期開設《電路分析》課程并安排實驗課,讓學生掌握基本的分析電路和設計電路的知識;(2)二年級上學期開設《電子技術(shù)基礎》課程并安排實驗課,在學期末進行兩周的電子技術(shù)基礎課程設計,讓學生掌握模擬電路和數(shù)字電路的分析和設計知識,鍛煉工程實踐能力,使學生對電子專業(yè)產(chǎn)生濃厚的興趣;(3)二年級下學期開設《高頻電路》《EDA》和《電子電路設計(Protel)》課程并安排實驗,培養(yǎng)學生利用計算機設計電路的能力;(4)三年級上學期開設《單片機原理與接口技術(shù)》和《傳感器原理與應用》兩門課程并安排實驗,在學期末進行兩周的單片機課程設計,讓學生制作一個簡單實用的電子產(chǎn)品,充分調(diào)動學生的積極性,在設計過程中初步掌握程序編制及單片機電路的設計方法,了解電子產(chǎn)品的開發(fā)過程;(5)三年級下學期開設《電子測量》和《單片機應用設計》選修課,以單片機為控制核心并結(jié)合數(shù)字電路和模擬電路設計多個電子產(chǎn)品,使學生熟練掌握程序編制及單片機電路設計方法,熟練掌握各種儀器的使用方法,初步具備獨立開發(fā)電子產(chǎn)品的能力,為電子設計競賽培養(yǎng)后備人才。
大學生電子設計競賽分為全國性比賽和省級比賽,都是每兩年舉辦一次,單數(shù)年份為全國性比賽,雙數(shù)年份為省級比賽,通常在九月初舉行。參加競賽的同學主要為大三的學生,參賽前已系統(tǒng)地完成電子線路理論課和實驗課的學習,并掌握了一部分單片機和大規(guī)模可編程邏輯器件應用的知識,具有一定的理論基礎和動手能力。但是,由于所學各門課程比較獨立,同學們普遍缺乏解決實際工程問題和設計制作較大規(guī)模應用電路的工作經(jīng)驗。因此,在電子設計競賽前的暑假,需要對參賽隊員進行培訓。由于學生已經(jīng)在《單片機應用設計》選修課中得到鍛煉,培訓可以在此基礎上進行。重點提高學生分析和解決問題的能力、設計制作較大規(guī)模應用電路的工作經(jīng)驗和多學科知識的綜合應用能力。在培訓過程中仿照競賽要求將同學分組,從較簡單的應用電路開始,要求每組學生完成數(shù)個難度遞增的實驗電路設計、制作與調(diào)試,并寫出詳細總結(jié)報告。在制作每個電路的訓練過程中,鼓勵學生用不同的方案實現(xiàn),培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力。
二、師資隊伍建設
現(xiàn)行教育體制目前還存在一些問題,重知識傳授而輕素質(zhì)與能力的培養(yǎng),重理論研究而輕實踐環(huán)節(jié)的訓練,重對傳統(tǒng)的繼承而輕對現(xiàn)狀的突破和創(chuàng)新。認為實驗課只是一個輔助環(huán)節(jié),實驗課的老師可以隨意配備,任課老師只要會示波器、信號源和穩(wěn)壓電源等簡單儀表的使用就可勝任實驗課的教學任務,這種觀點是片面的。實驗課不單純是讓學生學會儀表的使用,學會測量幾個實驗數(shù)據(jù),更重要的是要幫助他們樹立一種系統(tǒng)觀念、培養(yǎng)他們系統(tǒng)分析問題、解決問題的能力,提高工程實踐能力和培養(yǎng)創(chuàng)新精神。這些不僅要求任課老師有深厚的理論基礎,而且還要有較高的業(yè)務能力。為此,實驗課應該配備一支綜合素質(zhì)高、業(yè)務能力強的實驗教師隊伍。我國現(xiàn)行高等院校大部分實驗教師是青年教師,他們理論基礎較好,但實踐經(jīng)驗缺乏。為了提高教學效果,一方面他們可以向有經(jīng)驗的老教師學習;另一方面,可以到電子企業(yè)考察學習,從實際的工作中獲取實踐經(jīng)驗。
三、培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力
(廣東交通職業(yè)技術(shù)學院 廣東 廣州 510650)
摘要:高職院校應基于人才需求調(diào)研和人才培養(yǎng)質(zhì)量評價情況,準確定位高職電子信息工程技術(shù)專業(yè)的人才培養(yǎng)目標,探索與實施“訂單引領、交替頂崗”的人才培養(yǎng)模式,構(gòu)建“能力核心、崗證課賽融合”課程體系,創(chuàng)新“崗證課賽”教學模式。據(jù)此不斷提高高職人才培養(yǎng)質(zhì)量,提升專業(yè)服務產(chǎn)業(yè)能力,使其符合電子信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展、升級的需要。
關鍵詞 :高職;電子信息技術(shù);人才培養(yǎng)模式;課程體系
中圖分類號:G718 文獻標識碼:A 文章編號:1672-5727(2015)04-0025-04
作者簡介:齊攀(1982—),男,博士,廣東交通職業(yè)技術(shù)學院電子與通信工程學院副院長,研究方向為光電檢測技術(shù)、高職教育與管理。
基金項目:廣東省高等職業(yè)教育教學改革項目“電子信息類專業(yè)校企共育人才培養(yǎng)模式研究與實踐”(項目編號:20120201018);廣東省高等職業(yè)教育教學改革項目“基于終身教育理念的電子信息工程技術(shù)專業(yè)中高職銜接的專業(yè)教學標準與課程標準研究與探索”(項目編號:20120202021);廣東省信息技術(shù)教指委教學改革項目“移動互聯(lián)時代下的電子信息工程技術(shù)專業(yè)課程開發(fā)研究與實踐”(項目編號:XXJS-2013—1014)
高職教育承擔著向社會輸送一線人才的重任,而高職人才培養(yǎng)模式尚不能與經(jīng)濟社會發(fā)展的需要相適應,不能很好地滿足產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整對人才的需求,特別是在電子信息產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級的大背景下,電子信息類高職人才培養(yǎng)模式還面臨著許多困難。具體體現(xiàn)在:人才培養(yǎng)定位與產(chǎn)業(yè)升級要求不適應;課程體系、教學設計與企業(yè)生產(chǎn)過程脫節(jié);課程標準與職業(yè)標準不銜接;專業(yè)培養(yǎng)與人文精神培養(yǎng)不協(xié)調(diào)等。
針對上述問題,廣東交通職業(yè)技術(shù)學院電子信息工程技術(shù)專業(yè)積極進行了校企深度融合的人才培養(yǎng)模式改革與實踐,旨在提高人才培養(yǎng)質(zhì)量,使高職培養(yǎng)的人才符合電子信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展、升級的需要。
一、專業(yè)培養(yǎng)目標定位
順應區(qū)域電子信息產(chǎn)品制造業(yè)改造升級方向,依托廣東省電子行業(yè)協(xié)會和國光電器股份有限公司等22家廣東省電子信息知名企業(yè),積極開展人才需求調(diào)研和培養(yǎng)質(zhì)量評價工作,形成了《電子信息工程技術(shù)專業(yè)人才需求報告》和《電子信息工程技術(shù)專業(yè)改革調(diào)研報告》?;趦蓚€報告,將本專業(yè)畢業(yè)生職業(yè)崗位主要定位于產(chǎn)業(yè)鏈中“產(chǎn)品生產(chǎn)”和“工程應用”兩個環(huán)節(jié),每一個環(huán)節(jié)與相應的職業(yè)領域?qū)鐖D1所示。
本專業(yè)緊緊圍繞珠三角地區(qū)重點發(fā)展的“電子產(chǎn)品生產(chǎn)制造”、“通信工程施工與項目管理”和“電子信息系統(tǒng)運行維護”等電子信息產(chǎn)業(yè)職業(yè)領域,培養(yǎng)具備電子信息職業(yè)素質(zhì),掌握電子信息崗位綜合技能,具有電子產(chǎn)品檢測與維修員、生產(chǎn)制造與設計技術(shù)員、電子信息系統(tǒng)維護工程師、通信工程項目管理工程師等崗位從業(yè)能力和創(chuàng)新精神的復合型技術(shù)技能人才,使人才培養(yǎng)定位與產(chǎn)業(yè)升級要求相適應。
二、“訂單引領、交替頂崗”人才培養(yǎng)模式改革與實踐
(一)人才培養(yǎng)模式改革
為了實現(xiàn)專業(yè)教學與崗位技能深度對接,學院依托專業(yè)校企合作理事分會平臺,通過與企業(yè)合作開展調(diào)研,校企共同制定專業(yè)人才培養(yǎng)方案,探索和實施“訂單引領、交替頂崗”的人才培養(yǎng)模式。
“訂單引領”是指依托專業(yè)校企合作平臺,以工學結(jié)合為基本育人方式,以學校、企業(yè)、學生多方共贏為基點,學校與企業(yè)簽訂訂單培養(yǎng)協(xié)議,成立校企合作領導小組(設辦公室、電子技術(shù)課題組),校企共同制定訂單班人才培養(yǎng)方案,明確第三學年教學(實習)安排、訂單班必修課程、授課教師資質(zhì)及酬金發(fā)放標準、畢業(yè)設計(論文)選題要求、教學組織形式等;校企共同管理和考核訂單班學生。充分利用校企雙方的優(yōu)質(zhì)資源,推進校企深度對接,提升人才培養(yǎng)質(zhì)量和就業(yè)質(zhì)量,使所培養(yǎng)的人才適用、能干。
“交替頂崗”是指根據(jù)電子信息企業(yè)生產(chǎn)規(guī)律和復合型技術(shù)技能人才的特點,在人才培養(yǎng)過程中主動適應企業(yè)生產(chǎn)需要,實施“交替頂崗”分段式教學組織形式,如圖2所示,將校內(nèi)學習與企業(yè)生產(chǎn)實習、頂崗實習交替進行,實現(xiàn)教學過程與生產(chǎn)過程對接,崗位職業(yè)能力進階提升?!敖惶骓攳彙迸囵B(yǎng)的崗位職業(yè)能力與職業(yè)素質(zhì)提升對照如圖3所示。
校內(nèi)課程學習期間,實踐性強的部分課程結(jié)合企業(yè)生產(chǎn)情況,充分利用企業(yè)資源,安排在校內(nèi)實訓基地(廠中校)進行。企業(yè)現(xiàn)場教學由校內(nèi)教師和企業(yè)技術(shù)人員或管理人員共同授課,依托工作現(xiàn)場的環(huán)境和設備,結(jié)合實際生產(chǎn)開展教、學、做一體化教學,實現(xiàn)校企共育。校內(nèi)教學重在培養(yǎng)學生的基礎知識和專業(yè)基本技能、基本職業(yè)素質(zhì),主要包括校內(nèi)課程學習(含企業(yè)現(xiàn)場教學)、校內(nèi)實踐與考證、校內(nèi)生產(chǎn)性實訓、職業(yè)資格證書考證等。校外教學側(cè)重崗位應用技能訓練和崗位職業(yè)素質(zhì)的提高,主要包括生產(chǎn)實習和頂崗實習,結(jié)合實習工作任務完成畢業(yè)論文與答辯。
通過“交替頂崗”分段式教學組織安排,校內(nèi)與校外教學相結(jié)合,實現(xiàn)校企雙方協(xié)同管理、聯(lián)合教學、共同育人;融入優(yōu)秀電子企業(yè)作風,培養(yǎng)學生職業(yè)道德和職業(yè)精神。
(二)課程體系構(gòu)建與教學模式
在專業(yè)教學指導委員會指導下,本專業(yè)緊跟電子信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展對人才的需求,對接企業(yè)崗位,融入電子設計工程師等職業(yè)資格標準,嵌入全國大學生電子設計競賽項目,構(gòu)建了“能力核心、崗證課賽融合”課程體系,由公共基礎、職業(yè)基礎、職業(yè)能力、職業(yè)拓展、職業(yè)技能訓練、考證、訂單特色等7個課程平臺組成,如下頁圖4所示。
1.將國賽項目融入課程教學,創(chuàng)新“崗證課賽”教學模式
將全國大學生電子設計大賽的競賽項目嵌入課程教學,以競賽項目為導向,設計教學內(nèi)容及訓練環(huán)節(jié),最后以作品競賽形式進行課程考核,創(chuàng)新“崗證課賽”教學模式。如“智能電子產(chǎn)品設計”課程選取全國電子設計大賽的常規(guī)比賽題目“電動玩具車”為主要教學項目,課程教學全過程模擬產(chǎn)品開發(fā)運作模式進行(如下頁圖5所示),最后通過競賽形式進行總結(jié)和考核,實現(xiàn)學生競賽覆蓋面100%,培養(yǎng)了學生的團隊協(xié)作能力和創(chuàng)新精神。我院學生在全國大學生電子設計競賽等省級以上比賽中取得了優(yōu)異成績。
課程以虛擬企業(yè)的模式開設,先成立虛擬企業(yè)部門,企業(yè)的主要機構(gòu)設置如下:
行政部門——主講教師任總經(jīng)理,企業(yè)兼職教師任副總經(jīng)理;采購部門——設部門經(jīng)理1名(學生),成員1名(學生);后勤部門——設部門經(jīng)理1名(學生),成員1名(學生);質(zhì)檢部門——設部門經(jīng)理1名(學生),成員1名(學生);監(jiān)管部門——設部門經(jīng)理1名(學生),成員1名(學生);產(chǎn)品開發(fā)生產(chǎn)部門——每個產(chǎn)品開發(fā)生產(chǎn)部門由四五名學生組成,共有七八個產(chǎn)品開發(fā)生產(chǎn)部門,涉及的職位分別為軟件工程師、硬件工程師、產(chǎn)品造型設計師、部門經(jīng)理。
各部門職責如下:行政部門——主持企業(yè)的生產(chǎn)經(jīng)營管理工作,擬定公司的基本管理制度,擬定公司內(nèi)部管理機構(gòu)設置方案,制定公司的具體規(guī)章;采購部門——按照上級批準的采購方式組織采購活動,并向上級報告;后勤部門——聯(lián)系產(chǎn)品設計生產(chǎn)工作場地,安排工具等資源的分配;質(zhì)檢部門——檢驗產(chǎn)品的安全性及質(zhì)量,對檢驗中發(fā)現(xiàn)的問題及時向產(chǎn)品設計部門反映,并跟蹤改正過程;監(jiān)管部門——負責每次工作的考勤情況,向總經(jīng)理匯報,監(jiān)督和管理資源的合理利用,監(jiān)督和管理工作場地的安全情況;產(chǎn)品開發(fā)部門——負責產(chǎn)品技術(shù)開發(fā),設計與生產(chǎn)。
課程的教學實施模擬企業(yè)運作方式,行政部門與開發(fā)部門協(xié)同合作,最后借鑒競賽的評分標準評價學生的作品作為本課程的成績。整個過程中兩位教師擔任總經(jīng)理和副總經(jīng)理的職位,對其他行政部門和開發(fā)部門起到引導、技術(shù)指導和部分監(jiān)管的作用,教師的地位弱化,而學生則逐漸處于課程的主導地位,采購、后勤、監(jiān)管、質(zhì)檢和產(chǎn)品開發(fā)都由學生完成。整個教學過程是開放式的,具體體現(xiàn)在:第一,學習時間開放,學生上課時間不再局限于課內(nèi),課余時間也在進行產(chǎn)品的設計、制作與調(diào)試,教師可根據(jù)學生的情況即時安排輔導時間;第二,學習地點開放,學生上課地點不再局限于課室,學習制作活動可以在圖書館、機房、創(chuàng)新實驗室甚至宿舍開展;第三,學習內(nèi)容開放,學生上課內(nèi)容以自編教材《玩具電動避障車設計指南》為參考,但不局限于教材內(nèi)容,除了規(guī)定的三個基本功能外,學生可以在教師的指導下,在基本功能上添加拓展功能;第四,教學資源開放,學生在產(chǎn)品設計、制作與調(diào)試過程中遇到問題或需要使用設備時,可以通過教師統(tǒng)籌解決。該課程開放式的改革實施受到了學生的一致好評,獲得了較好的教學評價。
2.“任務驅(qū)動、項目導向”,實施“教學做”一體化
根據(jù)課程特點及高職學生學習認知規(guī)律,本專業(yè)核心課程全部進行項目化設計,以學生為中心,“教學做”一體,提高了學生的學習興趣和教學效果。如“單片機技術(shù)”課程的“單片機最小系統(tǒng)的制作”項目教學(如下頁圖6所示),整個教學過程分為“教中學”、“學中做”、“做中學”三個階段。在“教中學”階段,教師主要講授理論知識,學生學習;在“學中做”階段,教師指導學生開展實訓項目,學生掌握實踐技能;在“做中學”階段,學生通過查閱資料、小組討論、實際測量完成學習任務,同時鍛煉自學能力和協(xié)作能力。
三、人才培養(yǎng)模式改革與實踐的效果
近三年來,我院本專業(yè)畢業(yè)生職業(yè)資格證書獲取率達到100%;學生在全國大學生電子設計競賽等省級以上比賽中取得了優(yōu)異成績,有37人次獲省級以上獎項14項,其中,6人獲國家級二等獎3項、9人獲省級一等獎3項;畢業(yè)生就業(yè)率均為100%,就業(yè)對口率近90%;畢業(yè)生月收入高于全國高職院校平均水平,畢業(yè)生三年內(nèi)六成以上得到職位晉升;用人單位對本專業(yè)畢業(yè)生總體評價優(yōu)良率達90%,合格率為100%;訂單班學生比例達70%。本專業(yè)的綜合實力和水平躍上新臺階,媒體紛紛報道本專業(yè)人才培養(yǎng)的做法與成果,社會關注度不斷上升?!吨袊嗄陥蟆?、《廣州日報》、高職高專教育網(wǎng)站、廣東省教育廳網(wǎng)站、《今日花都報》、花都電視臺等媒體公開報道了我院校企合作、人才培養(yǎng)模式改革、學生技能競賽和學生綜合能力培養(yǎng)的成效。
在國家“高等職業(yè)學校提升專業(yè)服務產(chǎn)業(yè)發(fā)展能力項目”驗收中,《廣東省高等學校提升專業(yè)服務產(chǎn)業(yè)發(fā)展能力項目驗收報告》提到:“廣東交通職業(yè)技術(shù)學院電子信息工程技術(shù)專業(yè)與國光電器股份有限公司緊密合作,校企聯(lián)姻,共筑平臺,共育人才,共同發(fā)展?!蓖瑫r,我院電子信息工程技術(shù)專業(yè)校企共育人才培養(yǎng)案例入選了“廣東省高等學校提升專業(yè)服務產(chǎn)業(yè)發(fā)展能力項目”驗收十大最佳案例,這是對我院人才培養(yǎng)模式改革的充分肯定。
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