篇一

　　电子工程师实践能力培养模式探讨

　　摘要：为了加强工科大学生综合素质和工程实践能力的培养，以社会需求为导向，以工程实践为主线，探索培养学生的工程意识、工程素质和工程实践能力。为此，构建工程型人才培养的实践教学体系，构筑基础、设计、综合三个平台，以虚拟+现实双模式为依托的实训体系推进工程实践与创新教育实践的融合，夯实学生工程实践能力，由浅入深地提高他们在电子产品制作、设计与应用等方面的综合能力，从而适应现代电子信息技术的新发展和新需求。

　　关键词：工程实践;电子工程师;虚拟+现实双模式

　　作者简介：江友华(1974-)，男，江西南城人，上海电力学院电子与信息工程学院，教授;雷景生(1966-)，男，陕西韩城人，上海电力学院计算机科学与技术学院，教授。(上海 200090)

　　基金项目：本文系上海电力学院卓越计划教学改革立项项目(项目编号：20121607)、上海电力学院重点教改项目(项目编号：20121505)的研究成果。

　　中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1007-0079(2013)32-0032-03

　　本文以社会需求为导向，以工程实践为主线，探索培养学生的工程意识、工程素质和工程实践能力，构建实践教学与创新教育体系，着重从提高学生工程素质、工程意识和工程能力三方面入手进行教学改革，共同研究和确定培养方案，从软硬件理论设计、基本电路仿真、电子工艺实训、印刷电路板设计和加工、产品测试、系统仿真等由浅入深的分层递进培养模式，提高他们在电子产品制作、设计与应用等方面的综合能力，着力提升学生的工程素养、培养学生的工程实践能力、工程设计能力和工程创新能力，让每个学生都能够享受到实践教育的锻炼，从而适应现代电子信息技术的新发展和新需求，解决目前学历教育与企业实际需求相脱节的现状，也与国家中长期教育改革和发展规划纲要决定实施的卓越工程师教育培养计划指导思想吻合。

　　一、课题背景

　　本文针对社会普遍认为大学生理论与实践脱节、企业评价大学生实践能力偏弱等现状的基础上，并分析目前高校教育所存在的问题：

　　1.思想认识上对实践教学重视不够

　　不论是教育者还是受教育者都存在对实践教学的认识不够，严重制约了加强实践能力培养的具体实施。

　　2.教师的工程意识和工程实践能力偏低

　　在工科院校，中青年教师大都是从校门到校门的双门型教师，他们学到的理论知识很多，却很少走出校门接受工程训练，导致他们普遍缺乏现代工程意识、工程素养和工程实践经验。

　　3.实践类课程体系设置的不合理

　　目前理论课程一般是按照通识教育课程、学科基础课程、专业课程等分层递进模式，但实践课程体系没有同理论课程相对应，采用分层递进模式来实训使得学生跨越式接受，不能充分有效地吸收知识，实际动手能力没有得到锻炼和提高。

　　4.实验教学设置不够完善

　　实验教学资源通常是傻瓜式、封闭式试验箱，学生只需要接几根线或测试几个点的电平就可以了，甚至有的同学只要能背诵也可以顺利做出实验，学生被动学习、兴趣不高，根本就没有锻炼学生的工程实践能力。此外，实验教学的学时数也相对偏少，留给学生的自由实践时间也不多。

　　5.实习等工程实践环节流于形式

　　许多企业讲求经济效益和害怕影响生产秩序，不愿接收实习学生，使得工科院校的生产实习、毕业实习成了走马观花式的参观。

　　6.创新性、参与性的训练偏少

　　由于教学实施及学生参与度的不足，大多数学生不能全面地进行实践锻炼。

　　7.教学方法、教学理念、教学内容固化

　　大多数教师科研任务重，投入科研的时间大于教学时间，家庭压力大，没有足够精力投入教学，致使教师按部就班地采用原有的教学方法、教学理念及教学内容，不去思考和创新新的教学工具(如仿真软件)、课程内容(科研项目样机、控制板、科研项目模块内容)来加强学生工程实践能力，从而造成教学固化，不与时俱进。

　　二、培养模式及实施路线

　　1.以理论教学为引导，构建工程型人才培养的实践教学体系

　　制订合理的课程体系设置、专业计划和学期课程安排，加强专业课和基础理论课之间的联系与梯度，能够进行辩证施教，能够使学生有效、循序渐进地学习和掌握所学知识。下面以电子制作与设计平台为参考，阐述分层递进培养模式在现代工程师电子制作、设计能力的培养过程。

　　二年级上半学期的课程设计是电子设计自动化EWB，是为了配合学科基础课课程体系中设置的电路、模拟电路课程，使学生能够运用电子设计自动化EWB软件进行简单电路的仿真，巩固所学电路理论知识，其目的是培养学生电路理论与实践相结合的知识体系。

　　二年级下半学期的课程设计是电子工艺实训，是为了配合学科基础课课程体系中设置的电路、模拟电路、数字电路课程，使学生能够认识常用的电子元器件，学会如何查找电子元器件资料;认识线路板的加工生产工艺和过程，并能够进行线路板元件的手工焊接，然后利用万用表、示波器等仪器进行简单的电路调试。其目的是培养学生认识电路、分析电路、调试电路技能。

　　三年级上半学期的课程设计是PROTEL设计与仿真，是让学生对所学电路知识进一步升华。其目的是培养学生利用PROTEL软件根据给定的电路图进行原理图设计、PCB制作，使学生有电路系统概念及全局知识。

　　三年级下半学期的课程设计是电子系统设计与实践，是为了使学科基础课、专业基础课、专业必修课融入一体，形成系统知识。其目的是培养学生能够根据实际应用与需求进行电路设计，参数设置，软件编程与硬件制作等综合能力。

　　四年级上半学期的课程设计是大学生创新电子设计，是为了让学生能够根据其累计的电路知识及设计经验来设计电路，其目的是培养学生的创新意识。 　　四年级下半学期的课程设计是大型课程设计(毕业设计)，使学生能够综合应用所学的各种理论知识和技能，应用全面、系统、严格的技术能力去解决实际应用问题。其目的是培养学生的工程实践能力。

　　通过分层递进的课程体系，能够以电子设计自动化EWB、PROTEL设计与仿真、电子系统设计与实践、单片机原理及应用等课程为目标，将模电、数电、单片机等课程的关键知识点融合在一个典型的真实的电子工程系统中，使学生体会到电子产品设计、开发、改进、完善、提高的过程，初步建立起对工程系统的设计思路和实施方案。

　　2.以学科竞赛为目标，学生兴趣为动力，提高学生动手能力与创新能力的培养

　　以学生兴趣为动力、吸引一批、带动一片的模式，提高学生动手能力与创新能力，主要分三种形式来实施。

　　(1)开放实验室。为满足部分学习兴趣浓、学习动手能力强的学生需要，为学生开放了实践与创新应用实验室，并提供相应的实验设备及电子耗材，并实行开放式管理，学生只要有兴趣、有想法、有时间均可以进入实验室、体验电子制作过程，学生也可以根据自己想法、兴趣进行实验项目设计与制作。

　　(2)学科竞赛。通过开放实验室的锻炼、社团的准备以及社员的重点培养，挑选出优秀或拔尖学生参加学科竞赛。因为通过全国大学生飞思卡尔智能车竞赛以及电子设计大赛的参与和实践，同学能够学到多学科相结合的技能，包括电子技术、机械结构、算法处理、传感技术、控制理论等，同时在完成各类文档、协同作业等方面得到了充分的锻炼和培养，完成了一个个应用实例，真正达到学以致用，融会贯通，理论和实践能力得到了较好的提升。

　　(3)大学生科创。为了锻炼和培养大学生的创新能力和创新思维，鼓励大学生科技新秀人才脱颖而出，学校成立了大学生科技创新基金，用于支持大学生科技创新项目。这样，学生在实施项目的过程中能够不断提高自己的专业理论和动手能力，创新思维得到激活，探索精神得到发扬，并在较大程度上带动了整体的学风，起到了良好的科创效应。

　　3.构筑基础、设计、综合三个平台，推进工程实践与创新教育实践的融合，夯实学生工程实践能力

　　学生所必需的实践能力、工程能力和创新能力的提高同实践条件建设的好坏密切相关。为此，学校按照电子工程师培养的要求构筑基础、设计、综合三个平台，推进工程实践与创新教育实践的融合，构建创新型人才培养的实践教学体系。

　　(1)以学校工程实践平台为基础。此平台采用学校工程实践平台和企业现场相结合的方式。首先利用学校本身的电子工程实训进行集中工程实践培训，请企业辅导教师和本校教师一起授课和辅导，主要讲授电子元器件的识别、参数配置、电路板焊接电子工程师所需要掌握的基础知识。

　　(2)以企校混合实践平台为设计。企业和学校共同投资建立实践平台，合作企业开发人员常驻该平台并且合作企业有合适的项目。然后以项目为导向，选拔学生组成3～5人的开发实践小组，在校企合作实践平台上进行工程实践，企业教师和校内教师的指导下进行开发实践。在此平台实训环境下，学生可以亲自进行嵌入式硬件设计、软件设计、仿真调试、硬件测试，从而让学生直观、全面地了解嵌入式系统设计的各个步骤和方法，真正加深对电子产品的系统化认识，真正提高了学生的电路设计、制作、测试和软件调试的技能和实战能力，使得学生在信息技术方面具有扎实的理论基础和很强的实践动手能力，具有比较完备的技能，缩短大学生到工程师的距离。

　　(3)以企业基地作为设计平台。此平台利用企业基地及科研力量、环境等进行集中工程实践培训，请企业辅导教师和本校教师一起授课和辅导，让学生真实地进入企业，真实地感受电子产品的工业化实现，从而可以使学生从软硬件理论设计、印刷电路板设计和加工、产品测试和设计文档建立等不同的角度掌握相关知识，提高他们在电子信息产品设计、制作、测试技术等方面的综合能力，实现学习、工作无缝连接。

　　4.以虚拟+现实双模式为依托的电子工程师综合能力的工程实践体系，全方位提高学生工程实践能力

　　在高等教育大众化的情况下，如何满足本科生综合素质和实践能力、团队合作和创新精神的培养需要，以项目为引导的实践与实训将是一条途径。通过有效的、合理的实践与实训可以为电子信息类专业学生提供完全开放的实习和实训环境。远程虚拟实验中心可以为电子信息类实验提供不受场地限制、不受时间限制的仿真实验环境。学生可以根据自己的实际情况登记选择实习和实训时间段，提高实践学习的效率。实训基地训练概括了一般电子电路制作的全部过程，从理论到实践、从纸上谈兵到实际动手，循序渐进，逐步实现。让每位同学都亲身体验电子电路设计、制作的成功快乐。开放的目的既可以满足能力较强学生的发挥，多做一些内容;也可以满足能力较差的同学有时间完成要求的实训内容。该工程实践体系由基于Proteus的远程虚拟实验中心实践模块来完成与实施，如图1所示。

　　通过该实践平台可以有效解决实践能力提高过程中遇到的下列问题，如克服校外实训基地存在的不足、解决实习实训教学安排问题、提供开放性实践环境、提高实践教学效果、降低实践教学成本。

　　三、结论

　　在高等教育大众化的形势下，如何满足本科生综合素质和实践能力、团队合作和创新精神的培养需要，以企业工程实践为引导的学生实践与实训将是一条途径。本文从以理论教学为引导，构建工程型人才培养的实践教学体系;以学科竞赛为目标，学生兴趣为动力，提高学生动手能力与创新能力;构筑基础、设计、综合三个平台，推进工程实践与创新教育实践的融合，夯实学生工程实践能力;以虚拟+现实双模式为依托的电子工程师综合能力的工程实践体系，全方位提高学生工程实践能力等层次进行实施，由浅入深地提高他们在电子产品制作、设计与应用等方面的综合能力，着力提升学生的工程素养，培养学生的工程实践能力、工程设计能力和工程创新能力，让每个学生都能够得到实践教育的锻炼，从而适应现代电子信息技术的新发展和新需求。

　　参考文献：

　　[1]我国当代大学生创新实践能力培养方案探究[J].中国电力教育，

　　2013，(16)：26-27.

　　[2]崔智林.从系统工程视野思考创新型人才培养[J].中国高等教育，2009，(3)：66-67.

　　[3]宋之帅，赵金华.探索大学生科技创新能力培养的有效途径[J].合肥工业大学学报，2010，24(5)：142-145.

　　[4]张奇，唐奇良.高等工程教育CIO-CDIO培养模式研究[J].教育与职业，2009，(3)：32-34.

　　篇二

　　试析电子竞赛与高校电子学科卓越工程师培养

　　论文摘要：针对我国高校工 科学生普遍存在的高分低能、创新意识薄弱和缺乏实践能力等问题，结合高校卓越工程师 教育培养计划的要求，分析了大学生 电子竞赛对学生能力培养、造就卓越工程师的重要作用，提出了在高校电子学科中大力开展大学生电子竞赛，以满足未来创新性工程技术人才培养的需要。

　　论文关键词：电子设计竞赛;卓越工程师培养;实践能力;创新能力

　　为解决高校工科教育重理论、轻实践、毕业生工程能力缺乏的现实问题，培养一批适应产业 发展的创新型工程人才，教育部于2010年6月启动了卓越工程师教育培养计划(简称卓越计划)。卓越计划拟用10年时间培养数百万高质量的各类型工程技术人才，为建设创新型国家，实现 工业化和 现代化奠定人力资源优势。卓越计划具有三个特点：一是行业 企业深度参与培养过程，二是学校按通用标准和行业标准培养工程人才，三是强化培养学生的工程能力和创新能力。目前，教育部已在全国65所高校中开展了卓越计划的试点工作，郑州大学名列其中。

　　在当前高校学生普遍缺少工程实践环节、动手能力较差的情况下，如何突出专业特色，培养创新精神，提升学生的工程实践能力，造就社会所需的卓越工程师将是卓越计划实施的关键问题，也是工科高等教育发展需要探索的重要课题。

　　对于高校工科电子类学科来说，参加大学生电子竞赛，利用电子竞赛改革课程教学体系、完善实验设备、培养学生的专业兴趣、工程实践能力和创新能力，改变学生的工作方式、工作思维、工作效率、协作能力将是实施卓越计划的重要途径。

　　全国大学生电子设计竞赛是1993年由原国家教委倡导的在全国普通高校组织开展的四大学科竞赛之一，是培养学生创新能力和提升就业能力的一个有效手段和途径。在历年的比赛中，参赛学生数量巨大，受益匪浅，不仅加深了对专业知识的掌握能力，而且培养了创新精神和实践能力。

　　一、大学生电子竞赛概述

　　全国大学生电子设计竞赛每逢单数年的9月份举办，赛期4天，目前已主办九届。竞赛采用全国统一命题、分赛区组织，通过半封闭、相对集中的方式进行。竞赛以三人作为一队，以队为基本单位独立完成竞赛任务。

　　每届电子竞赛包括6～8道题。内容以模电和数电设计为主，涉及模-数混合电路、单片机、DSP、ARM、可编程器件、EDA软件和PC应用。题目包括理论设计和实际制作调试两部分，一般具有工程应用背景，实践性强、综合性强、技术水平发挥余地大。所涉及的专业课程包括：电路原理、模拟、数字电子技术、单片机原理、可编程器件设计、电子测量、 计算机控制等;实践性教学有：电子线路实验课、单片机原理实验课、课程设计、生产实习、实训等;可选用器件有晶体管、集成电路、大规模集成电路、可编程逻辑器件等;设计手段可采用传统，也可采用现代电子设计工具。电子设计竞赛反映了电子技术的先进水平，注重培养学生的工程实践能力和创新设计能力。而这正是卓越工程师培养过程中所必需的内容。

　　二、大学生电子竞赛实战

　　大学生电子竞赛需要在四天三夜的短暂时间内完成一套符合功能要求的电子设备。竞赛过程一般包括如下几步：题目选择、系统分析及整体方案设计、子系统设计与制作、系统综合、制版与装配、调试与测量、完成作品和设计报告等。

　　各部分完成的具体任务如下：

　　1.题目选择

　　主要是明确题目的设计任务、系统功能和指标，在此基础上选择最熟悉和最有条件完成的题目。题目选择需对题意仔细分析，主要包括题目需完成的任务、系统功能、性能指标等方面。

　　2.系统分析及整体方案设计

　　根据题目的具体功能需要对系统进行整体构建，采用层次分析法和模块化方法，划分系统的功能子模块。同时对各子模块之间的数据关系和接口进行定义、设计。在进行模块划分时，强度模块内部高的内聚性，模块之间低的耦合性。

　　3.子系统设计与制作

　　对每个子系统进行分析和设计。先通过查阅资料提出几种不同原理的方案;然后再从功能、技术指标、元器件、完成时间等几个方面进行综合，选择一个最优的方案。在方案确定以后，画出子系统的硬件设计电路图，并完成子系统的相应程序。

　　4.系统综合

　　在完成各个子系统的设计后，对系统整体进行综合实现，包括各个模块及其数据接口。绘制系统整体的硬件电路图，完成系统整体软件的编制。

　　5.制版与装配

　　即实际硬件的制作，包括绘制电路板图、腐蚀电路板，并进行装配等工作。对于模拟部分，特别是高频部分，制版时要考虑电磁干扰。因此，需通过覆铜、模地和数地分离等方法降低电磁干扰的影响。对于高频数电部分也要采取覆铜、避免环路等方法降低干扰。

　　6.调试与测量

　　先进行外观检查，用万用表检查是否短路，再进行通电检查。调试时应先调试各部件，然后整机调试，最后测试技术指标。先测部件或分机指标，再测整体指标。

　　三、电子竞赛对学生能力的培养

　　1.提升学生工程实践能力

　　目前，高等工科院校的教学以理论为主，一般采取先理论后实验的方式。实验以演示实验和简单连线居多，对学生实践能力提高帮助甚微。很多学生几乎未接触过任何专业电子设备。因此，工科学生不会用电烙铁和万用表等基本设备也就是很正常的事情。而参加电子竞赛必须要制作实际的电子设备，因此，要求学生能够使用常用的电子仪器设备进行元器件选型、电路板制作调试等各种复杂的工程实践。从某种意义上来说，电子设计竞赛可看作是高校电子类学科真正的工程实训。通过电子竞赛，学生对实际元器件和电子设备制作方法均有深刻认识，其动手能力明显提升，从而解决了卓越工程师培养过程中工程实践能力缺乏的难题。 　　2.加强学生创新能力培养

　　由于 电子学科是实践性非常强的学科，其与生产生活紧密结合。参加大学生电子竞赛将促使学生加深对本专业知识和技能的理解。同时，由于大学生电子竞赛题目均具有一定的复杂性和创新性，将促使学生迎难而上，开拓思维，不断创新。学生只有通过在现有知识基础上的不断创新，才有可能突破竞赛题目的瓶颈，取得满意的竞赛效果。因此，从某种意义上来说，大学生电子竞赛并不是简单的电子制作竞赛，而是对学生动手能力和创新能力的一次集中强化训练。其成功开展将极大激发学生的创新热情和能力，为卓越工程师培养提供取之不尽的创新源泉。

　　3.加强学生对专业知识和技能的掌握

　　目前，学生对所学理论普遍缺乏深刻的认识和理解，对理论的实际应用缺少直观的了解，学习积极性和兴趣一般不高。而大学生电子竞赛的准备和实战过程中将涵盖高校电子类专业的大部分专业基础课和专业课，是一次理论的集中运用，也是学生学以致用、检验所学知识的绝佳场合。电子竞赛也使学生加深了对专业知识的理解和认识，并提高了深入学习专业知识的积极性。即学生对专业知识的态度由无兴趣到有兴趣，发生了根本的改变。通过往届对参加电子竞赛学生的跟踪调查发现，参加电子竞赛的学生，其专业技能的熟练掌握程度明显高于未参加电子竞赛的学生，并且普遍成为本专业领域的技术能手。

　　4.加强理论联系实际的学风

　　目前，我国高等工科 教育的教与学两方面均存在重理论轻实践的风气。老师以理论讲解为主，对理论的实际应用只是简单描述。而学生学习以掌握理论、获得高分为目的，因此高分低能现象比较普遍。很多学生学完了单片机却连基本的跑马灯实验也不会，理论与实践严重脱节。而大学生电子竞赛试题内容涵盖了电子学科主要的专业课程，参赛者必须将所学理论全部应用到实际设计过程中才能圆满完成竞赛试题。理论与实际的紧密结合对于解决竞赛中的瓶颈问题将起到关键作用。

　　四、电子竞赛对卓越工程师培养的影响

　　1.工作效率

　　大学生电子竞赛将提高学生的工作学习效率。由于电子竞赛需在短短的4天3晚完成一套具有一定功能指标的设备，因此需要参赛者夜以继日、争分夺秒的工作。有些学生甚至每天只睡2个小时。而这种惜时如金的工作方式在高校的其他学科竞赛及教学活动中几乎没有，这对于提高学生工作效率、改变拖拉懒散的工作作风具有促进作用。众所周知，随着市场竞争日趋激烈，追求效率已成为各 企业提高竞争力的重要手段。实际工程项目工期一般较短，客观上要求工程设计人员具有较强的时间观念和较高的效率。而参加大学生电子竞赛将提高学生的时间观念和工作效率，使学生更好地融入工程实践中，为培养高效率的卓越工程师提供保障。

　　2.工作方式

　　学生通过参加大学生电子竞赛，将完成第二节所述竞赛实战全过程。而以上过程是电子信息领域实际工程项目的一个简单浓缩。通过以上过程的锻炼，学生不仅设计了符合功能要求的电子设备，也学习到电子信息领域的工程设计方法和实际工程的开展方式。这种竞赛驱动下的实践，相对于教科书枯燥的理论说教具有更深刻的意义，能够极大地提高学生的实际电子工程设计能力。参加过电子竞赛的学生到企业，只需简单培训即可上岗工作，这一点已被各高校和广大企业实践所证实。以至于有些企业在招聘中直接把参加大学生电子竞赛作为一个重要的聘用条件。因此，电子竞赛将改变学生工作设计方式，为造就卓越工程师提供技术保障。

　　3.工作思维

　　大学生电子竞赛试题不仅有基本功能，还有扩展功能。而扩展功能一般带有一定的性能指标。要想获得较高级别奖励，需要完成扩展的指标性功能。这种竞赛方式改变了高校电子类学科实验一般只重功能而忽略技术指标的现状。在真正的 工业电子产品中，功能只是基本，而稳定性、误差、精度等指标才是决定产品质量的真正因素。因此，电子竞赛以技术指标来要求竞赛者，将与电子行业的工程实际标准相吻合，使得学生的竞赛设计行为与未来的工程实际设计相符，将扭转电子类学生普遍重功能、忽略性能指标的现状，使得学生在未来的电子设计活动中更多地考虑性能指标，与实际工程接轨。大学生电子竞赛将改变学生的工作思维方式，使其与卓越工程师的培养目标相一致。

　　4.团队协作

　　大学生电子竞赛是以3人作为一个团队参加比赛。每一个参赛队就好比是一个工程项目组。因此，参赛选手需要紧密团结、共同努力、分工合作、互相协助才能较好地完成电子竞赛任务。在每个团队内部，需根据队员的特点和优势进行合理分工，包括总体软硬件设计者、分模块设计者等。总体软硬件设计者实际上相当于项目负责人，技术上需要具有项目的整体设计能力，同时要有团队的组织和领导能力。而其他两名队员将作为团队的技术骨干，配合负责人完成整个制作任务。这种团队协作的开发模式本质上与实际工程的项目团队制完全吻合。实际工程中，每个项目建立一个项目组，由项目经理领导并负责，按照既定的计划和分工开展项目实施工作。因此，以团队的形式参加大学生电子竞赛将改变学生以自我为中心的学习和工作模式，使学生提前适应未来的团队工作模式。因此，参加大学生电子竞赛将为卓越工程师的培养提供组织上的保障。

　　五、结束语

　　通过本院对多届参加大学生电子设计竞赛的学生进行跟踪调查发现，参赛学生普遍具有较强的工程实践能力和创新能力，已成为各用人单位和研究生培养的青睐对象。大学生电子竞赛已经为高校电子类卓越工程师的培养提供了一条重要途径。因此，需要在高校电子学科中大力开展大学生电子竞赛，以满足未来创新性工程技术人才培养需要。

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