发布时间:2023-09-18 16:09:37
序言:作为思想的载体和知识的探索者,写作是一种独特的艺术,我们为您准备了不同风格的5篇本科电子工程专业,期待它们能激发您的灵感。
关键词:电子信息工程;本科专业;培养方案修订
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2015)30-0194-02
两院院士王越教授曾说过:“人类是否可以有统一的教育模式?不可能,原因在于,教育效果的发挥是在‘未来’的时空中,而‘未来’是无法详细预测和提前采取行动措施的。教育,尤其是高等教育,只能不断讨论和不断永无止境地改革发展。”为了提高电信专业学生素质教育,培养专业性人才,做好电子信息工程人才储备目标,培养出的学生可以与市场直接接轨是目前各高校电子信息工程专业面临的最现实的问题。专业培养方案是人才培养目标、基本规格以及培养过程和模式的总体设计,是保证专业教学质量的纲领性教学文件[1]。因此,针对国内电子信息类人才需求情况的分析,在借鉴和总结国内外电信专业课程设置的基础上,结合自身的特点及加强与工程背景紧密结合的思想,开展专业培养方案的修订,研究适合电子信息工程专业与不断发展的就业市场紧密接轨的课程体系具有重要意义。
一、国内外高校电信专业课程设置分析
1.国外高校。电子信息工程专业,国外大都划分在电工类,也有归在计算机科学类当中。以美国麻省理工学院为例,其电信专业基础课的设置可以分为电路、电子线路、信号与系统及电磁场4大类。(1)电路类。电路类的体系结构以苏联和欧美体系最具代表性。其中,苏联体系注重理论基础,重视分析方法,授课内容强调其系统性和完整性。而欧美体系注重课程的实验教学及其工程应用性。国外的电路类课程教学体系多,教学内容涵盖面广,教学安排具有层次性,强调实验教学和学生的自我动手能力,以工程应用为背景。同时,注重电路的工程应用背景、注重计算机技术在电路中的应用、注重电路问题的电磁场基础。(2)电子线路类。美国麻省理工学院开设了“电路和电子学”、“微电子器件与电路”、“模拟电路”等课程及相关实验。英国剑桥大学通过本科前两年的基础理论知识学习,在之后的专业课程设计中,更强调实践类课程的比例,开设了“电气和纳米材料”、“先进远程通信”、“电子传感器和检测”、“微电子机械系统设计”、“图像处理和图像编码”等课程及相关实验。(3)信号与系统类。国外信号系统类课程的建设在注重数字技术发展对体系的影响的同时,注意协调理论与实践的关系并及时跟踪未来技术及其可能对课程产生的影响。(4)电磁场类。欧美大学的电磁学类课程的教学主要分为三步走:基础课程教学阶段、核心课程教学阶段和扩展课程教学阶段。基础课程教学阶段主要讲授电磁现象最基本的物理规律和特性;核心课程教学阶段主要讲授电磁场与电磁波的基本特性;扩展课程注重的是与工程实践的接口。
2.国内高校。国内有442所高校设有电子信息工程专业,其中辽宁省有29所。主要开设电路分析理论、信号与系统、模拟电子线路基础、数字电路及系统设计、通信电路、计算机语言程序设计、微机原理与系统设计、数字信号处理、信息论与编码、电磁场理论、随机信号分析、通信原理、自动控制原理等专业主干课13门。
二、我国电子信息类人才需求情况分析
近年来,国内市场电子类发展方向主要有信息服务,电子元器件及集成电路,视听产业数字化转型,新型显示和数字电子及“三网融合”,第三代、第四代移动通信产业及计算机提升和下一代互联网应用。2014年1月,国内就业市场对电子信息工程类方向的职位需求占总需求人数5.7%左右,到2014年7月,电子信息工程类方向的职位需求增长到总需求人数的1/5。可以看出,电子信息类人才,在国内市场的需求量非常大,且呈现逐月递增的趋势。
三、培养目标的确定
1.基本定位。电子信息工程专业是一个将电子类和信息类紧密结合的宽口径工程专业。学生主要学习信息的获取、变换、传输、存储、处理、显示和利用等技术,接受电子与信息工程实践的基本训练。培养信息技术及其设备、系统与网络的软硬件开发及管理能力的高层次应用型人才。基于该基本定位,在制定大连大学信息工程专业培养方案时,注重理论与实践相结合,分别建设了理论类与技术实践类两大课程群,在强化理论类课程的同时,依托工程背景,突出实践应用,形成理论和实践并重、分析和综合并重的专业特色,具体做法是:厚基础――加大主要专业基础课学时,确保学生的专业基础知识牢固扎实,为今后继续深造打下良好基础;宽口径――加开“随机信号处理”、“现代通信技术”、“数据通信”、“DSP技术及应用”和“EDA技术及应用”、“卫星通信”等任选课,以拓宽学生的知识结构,扩大学生的知识面;重应用――增加实验比例,特别是增大综合性/设计性实验比例,同时将电子系统设计、创新项目等与课堂教学有机结合。
2.培养目标。培养具备电子技术和信息系统的基础知识,掌握信号与信息处理、传输、交换及控制技术,具有良好的外语能力,能从事各类电子设备和信息系统的研制、生产与应用和开发能力,可在信息产业及国民经济各部门就业的德、智、体、美全面发展的技术应用型工程技术人才。
四、课程体系构建
根据培养大纲制定的厚基础、宽口径、重工程实践和应用的能从事各类电子设备和信息系统的研制、生产与应用和开发能力的技术应用型工程技术人才的要求,确立了理论类和技术类两条专业课程主线。
1.理论类课程群建设。专业性和综合性是当今科学技术发展的主要趋势,为了适应这个发展,我们高等教育的教学体系也应该朝着专业化和综合化的方向开展改革,也就是在保证理论教学效果的基础上,将理论知识与实践知识相互渗透、相互交叉是现阶段高等教育工科类专业的发展方向。结合我们的自身特点及优势,制定了大连大学电子信息工程本科专业理论教学体系结构和实践类教学体系结构。理论类课程体系除公共基础课外,在专业课程设置上将课程分为基础课、专业必修课、专业选修课三大模块,信息与系统和信息与通信两大课程群。信号与系统课程群包括:电路原理(含实验)、信号与系统(含实验)、自动控制原理、数字信号处理(含实验)和信号检测与处理;信息与通信课程群包括:信息论与编码、通信原理(含实验)、通信电子线路(含实验)及电磁场与电磁波。
2.技术类与实践类课程群建设。确定了理论体系结构之后,我们又开展了技术与实践教学体系论证,以专业培养目标为基础,以市场需求为指向,形成了具有一定特色的与理论体系结构紧密结合的实践教学体系结构,完成了计算机四年不断线计划,建立了以课程实验、课程设计、认识实习、生产实习、创新实践、毕业设计等为主要内容的五大技术与实践类课程群建设。高级语言程序设计课程群包括:高级语言课程设计和高级语言编程课程设计;电子技术课程群包括:模拟电子技术(含实验)、数字电子技术(含实验)、电子技术课程设计、电子工艺实习;EDA技术及应用课程群包括:EDA技术及应用(含实验)和EDA技术课程设计;微机与单片机课程群包括:微机原理与接口(含实验)、单片机原理与应用(含实验)、电子系统课程设计、印制电路板设计;创新实践课程群包括:工程项目实践、大学生创新创业计划、大学生机器人擂台赛、大学生电子设计大赛等。
五、培养方案的特点
经过多次调研、分析、修改完善及研讨,并经有关专家审核,最后形成大连大学电子信息工程专业2014年的培养方案。其特点如下:
1.提出课程群建设的思想,完善课程体系结构。整个培养方案共分为两大类(理论类、技术类与实践类)、7小类(信息与系统、信息与通信、高级语言程序设计、电子技术、EDA技术及应用、微机与单片机、创新实践)课程群。课程群思想的提出使得电信专业的课程体系结构变得十分清晰,相关课程之间的衔接关系一目了然,便于师生理解和执行。
2.增加实践环节提高学生工程实践能力。为了进一步加强学生与就业市场的直接接轨,必须对现有电信专业的技术实践类课程进行改革。在实践能力的培养方面,注重以工程背景为实践类课程设置的核心思想,力求建立完整的专业实践教学课程体系。加强电子技术、计算机软硬件及应用、电子系统综合设计、EDA技术、DSP技术、嵌入式技术等相关课程建设,采取稳扎稳打、稳步推进的原则。
3.计算机四年学习不断线。为了加强学生的计算机应用水平,以适应不断发展的就业市场的需求,在课程设置中还注意设计了四年计算机学习连续化,实现计算机四年不断线学习[2]。
大连大学电子信息工程专业2014整个培养方案的修订贯彻人才战略的培养目标,注重知识、能力、素质协调发展,并获批辽宁省“工程人才培养模式改革试点专业”。增加实践教学环节的同时加强理论教学拓展,保持综合性、专业性的专业教学优势。坚持本科教育与工程教育接轨的教育思想,建设校企联合培养新模式,编写注重工程应用的教材,加强双师型教师的引进和培养。实现分类施教、差异培养的人才培养目标。学生在学习过程中,对就业市场的适应能力更强,系统观念、整体观念和分析能力都得到较好的培养,并且对自身的认识和发展方向更加明确,形成了独特的专业优势。
参考文献:
关键词:本科院校;电子信息工程专业;教学改革
中图分类号:G420
文献标志码:A
文章编号:1002-0845(2013)04-0020-02
教育部电子信息科学与工程类专业教学指导分委会制定的专业规范中明确指出,“电子信息工程专业是培养掌握电子技术和信息系统基础知识,具有较强的自学能力和工程实践能力,能从事各类电子设备和信息系统的研究、设计、开发、应用和集成的高等工程技术人才”。但是,从目前我国高校电子信息工程专业来看,大多本科生的理论基础良好,但动手实践能力不强,缺乏探究精神与创新意识。因此,结合电子信息工程专业知识结构和特点,从理论和实践两方面,推动电子信息工程专业的教学改革,是新形势下高等工程本科院校的一项紧迫任务。
一、明确教学目标
通过学习电子电路的基本理论知识和实验技术,掌握信号的获取与处理、电子设备与信息系统等方面的基本理论知识及应用技术,掌握计算机软件和硬件的理论知识和操作方法;通过电子与信息工程实践的基本训练,具备分析、设计、开发、集成和应用电子设备和信息系统的基本能力。具有科学的思维方式和良好的职业素养,了解关于电子信息工程产业的政策和法规、理论前沿、发展趋势,具有研究、开发新系统、新技术的初步能力。
二、教学内容改革
1 理论教学内容
本科院校电子信息工程专业应根据市场人才需求宽口径招生,强化公共基础,培养综合素质,拓展专业方向,按社会所需,动态调整学生专业走向,不断优化课程体系,可以将课程设置成基础、核心、提高三个模块。基础课程主要培养学生对电子电路系统的操作使用与维护维修技能,重点开设的课程有电子产品生产工艺与管理课程、电子测量技术课程等;核心课程主要用于培养学生对电子系统电路原理图的识读与分析技能以及对电子元器件的识别与检测能力,重点开设的课程有电工基础课程、电力电子技术课程等;提高课程主要用于培养学生应用模拟数字集成电路进行电子系统的应用开发设计能力,重点开设的课程有单片机原理与应用课程,模拟、数字集成电路系统应用设计课程等。为突出课程教学中的实用性与综合性,应加大跨学科课程、也就是所谓的通识课程的比例,以适应专业宽口径的要求。如开放“电路综合设计应用”课程等。
2 实验教学内容
(1)开放性实验
教师应积极改进原有的实验教学模式,采取开放性方法,包括时间、内容、元器件等诸多方面的开放。一是给学生更多参与实践的机会,并可以根据自身实际情况选择实验时间。实验室实行开放式管理,公布开放时问,学生可以通过上网预约实验,灵活完成实验并撰写实验报告。二是学生除了完成教师规定的实践任务以外,还可以结合自己的专业、兴趣爱好,进一步扩展实践内容,由任课教师提供相关实验课题或由学生自主选择实验课题,学生自行独立设计方案和实验完成时间表。三是元器件的开放是指要把与实验相关的所有元器件发给学生,学生有统一的元器件库,在杜绝浪费的情况下,提交领物单,经培训老师签字确认后可以免费领取元器件。
(2)分层次实验
一是基础操作环节。该环节的教学内容主要以技能基础层实验为主,以电工基本技能、模拟电路实验、基本电子器件的应用开展有效的实验教学,学生自行安装并测试电路,以此增强学生应用电子器件的能力,同时书写规范的实验报告。在该环节中,要强化基础实验课所必须掌握的各项训练内容,让学生们用实验验证相应的理论知识,培养学生的基本实践技能,掌握常用电子仪器设备的使用方法和科学实验的基本方法。
二是设计实验环节。该环节的教学内容主要以综合设计性实验为主,教师只需要给出实验的要求,学生就可以根据教师的要求进行实验资料的搜集和整理,进行方案的制订,通过应用大中规模的集成电路、可编程逻辑器件、系统仿真及虚拟实验、单片机应用实验、DSP技术完成应用电路系统的设计。综合设计性实验强调各专业实验之间的纵向与横向联系、强调多门课程与实际生活结合,强调关键知识点在不同实验中的灵活应用,鼓励学生大胆创新与突破进取,通过这一环节培养学生综合设计能力,提高学生创新能力和工程应用能力。
三是研究性实验环节。该环节的教学内容涉及到电子信息学科的科研课题或者学生自主研究的课题等,要求学生跟踪电子信息工程的发展方向进行研究,既可巩固理论知识基础,又可以获得更多教材以外的学习内容,并提高学生动手操作能力。
三、实践教学改革
1 电子工艺实训
所谓电子工艺实训,主要指在学生完成了基本的模拟电子课程和数字电子课程之后开展的实践活动。在过去的电子工艺实训教学中,由教师统一发放电路图、印制电路板或元器件等,学生只要将各个元器件连接起来既可,操作过程非常简单,没有挑战力,难以激发学生的参与热情或提高实践能力。因此,加强对电子工艺实训课程的改革,将基本的电子电路原理图交给学生,提出明确的标准、要求等,由学生自主选题,在充分了解原理图的基础上进行设计,经过教师认可之后即可进入制作印刷电路板、焊接电子元件和调试电路的环节。若完成了既定的电路设计基本功能实训任务,则要求学生写出自己的制作说明书。通过这一训练过程,增强了学生对电路设计的模拟实践水平,将所学的数字电路知识应用到具体实践中,并可自主动手进行电路操作,增强了实践技能。
2 建立大学生实习基地
应按照工业园区实习公司的要求,修改部分教学大纲,着重培养学生的工程实施能力。校内的实习可以和利用各类实验室建设紧密结合在一起,既节约成本,又可保障学生安全,利于管理;积极建立“产、学、研”校外实习基地,学生可以直接到实习基地进行实习,将所学知识运用到生产岗位,使学生得到真实的工程训练。
3 课外教学活动
可以依据科研项目的性质和需要,鼓励学生参与全国大学生电子设计竞赛。为他们提供实验室,配置仪器设备,推荐指导教师,以竞赛激励学生动手实践的积极性,提高其竞争、合作意识;引导高年级优秀学生进入专业实验室,以开放实验与科研项目相结合的形式,鼓励学生适当参与科研活动,达到扩展学生专业知识面、提升实践问题的解决能力、养成团队合作意识的目标。可聘请著名专家、教授对学生举行学术讲座,活跃学术氛围;还可组织学生开展课外基础知识与技能培训,如网页制做、计算机辅助设计等电子科技活动。
四、教学手段改革
1 制作高质量的CAI课件
应当在课堂中努力营造一种教与学的和谐教学环境,全面调动学生的学习积极性,可凭借CAI课件的生动、形象、大容量等优势,以动画演示的方式将课本中的内容呈现出来,吸引学生注意力,提高学习兴趣和积极性。
2 充分利用专业的仿真软件
我们可以通过使用计算机软件来完成电路设计,这样可以大大减轻方案验证阶段的工作量,各种实验参考数据也能实时进行保存。在实验教学中,可以采用Multisim电路仿真平台。还可以在EWB技术基础上,运用专业化的仿真软件进行电路工作模拟,它的功能非常强大,既提供了电路的多种仿真分析技术,如交流频率特性、参数扫描分析、直流扫描分析、傅里叶分析、瞬态分析等,又提供了虚拟仪表和仪器,如直流电压表、直流电流表、数字万用表、函数信号发生器、功率表、示波器、扫频仪、数字信号发生器、逻辑分析仪和逻辑转换仪等。还可以由学生自主设计各种仿真电路,进一步巩固所学的知识内容,激发学生的学习兴趣。
3 实现网络资源共享
教师应在教学过程中充分利用网络资源,注重课程网站的开发与应用,建立网络资源共享平台,以此习题、补充相关资料等,学生可以很方便地利用网络下载课件。也可以通过网络作为交流的园地,实现在线答疑、教学互动,提高教学效果。还可以介绍电子工程网站、著名电子技术网站等,通过这些网络资源调动学生学习的积极性,培养学生搜集信息的能力,促进与专业电子工程师的学术交流与合作,使学生拓宽视野,随时了解电子行业的未来发展趋势。
五、加强师资队伍建设
学校要积极组织教师参加由国家教育主管部门主办、由各企业协办的新技术培训。教师分期分批到电子行业类公司挂职锻炼(半年以上),可以拓宽教师视野,更新教育理念,提高教师的实践动手能力和知识更新能力。鼓励青年教师积极参加指导电子设计大赛等活动,积累指导及工程实践经验。同时,要引进兼职教师,在电子行业类企业的专家和工程师中招聘兼职教师,充实到教学团队中,参与校内实际的人才培养方案制订、课程开发、实际教学等活动。
关键词: 实践教学 电子信息 工程改革
应用型本科院校的办学目标是培养创新型、应用型技术人才。学校教学质量和学生社会适应能力在很大程度上决定了学生的就业率。实践教学是学生从学校理论学习走向社会专业领域的重要环节,在人才培养方案中占有重要地位。学生只有经过实践,才能将所学知识转化为自身的专业素质。培养专业素质高的技术型人才,改革实践教学体系,对应用型本科院校发展具有重要意义。
一、实践教学现状
目前很多高校开设电子信息工程专业,但不少学生实践应用能力不强,不能很好地适应社会发展需要。最常见问题就是学校理论学习和社会实际生产脱节[1]。
目前我院电子信息工程专业实践教学存在的主要问题有:课内实验学时偏低,验证性实验占的比例较多,综合创新性实验较少;课程设计、科研实践内容比较单一,容易造成学生抄袭;电子实习内容陈旧;实习环节内容不明确,指导教师缺乏经验,实习地点少且不稳定;毕业设计的选题和指导需进一步规范。实践教学环节的层次性、连续性、实用性没有做到协调统一。
二、实践教学改革的必要性
电子信息工程专业作为目前发展最迅猛的专业之一,对高校人才方案构成很大冲击。应用型院校必须与时俱进制订实践教学规划,以满足社会对毕业生实践能力和工程素质的需要。应用型院校培养出来的学生要求有更强的动手能力和工程观念,更好地解决实际问题的能力[2]。因此,有必要对现有实践教学体系进行改革创新。
三、实践教学改革方案
1.优化实践教学体系。实践教学环节在很大程度上影响了人才培养质量。实践教学的目的是通过实践促进知识学习,掌握专业技能。因此,必须克服轻实践、重理论的现象。实践能力培养包括多方面,应有针对性、分阶段、分层次地实施实践教学,改革实践教学体系,有效地将实践环节贯穿整个教学过程。根据学生学习具有的循序渐进的特点,实践教学改革从内容到目标逐步深入,最终达到培养学生具有一定科研能力和较强实践能力的目的。
2.制订实践教学计划。根据专业培养计划,对实践教学环节进行改革,保证实践内容的层次性、实用性、先进性和日常化。
层次化,主要表现为基础实验、专业实验、综合能力、专题设计等。实验内容要跟上产业的发展,结合应用型院校的专业特色,积极与企业合作,共同修订人才培养方案,将企业需求和实践教学相融合,确保实践内容具有先进性和实用性,让学生学到切实有用的技术。实践教学要融入学生的日常生活,使之走向日常化,如成立电子科技协会、开展电子竞赛、开放创新实验室等。
3.加强实践教学队伍建设。理论水平高、实践能力强的老师是培养高素质技术性人才的重要保证。优化指导教师的层次,提高年轻教师的专业知识和实践能力。同时聘请校外基地有技术经验的专家担任指导教师,改善师资结构,提高实践教学质量。
4.建立固定实习基地。建设实践教学体系的一个重要模式就是校企共建,这种途径能使学生的实践能力满足企业生产要求。“培养学生创新精神和实践能力的关键在于使学生建立热爱专业的思想并激发其兴趣。因此一般要求合作企业的类型、生产开发计划及主导产品与学生专业基本对口;实践教学活动的主要内容与企业生产经营活动内容基本一致”[3]。
5.改革考核方法。建立实践环节的跟踪管理机制。对每次实践过程实施动态监控,及时总结,并根据学生反馈意见,对实践方案进行完善。采用多元化考核方式,对认识实习、课内试验、课程设计、电子实习、生产实习、毕业设计等采用灵活多变的考核方法,对知识掌握、创新能力、分体问题、解决问题的能力等综合考核[4]。
四、实践教学改革内容
1.社会实践与技能训练。社会调查实践、学科认知实习等环节主要是让学生多接触社会,了解本专业在生产实际中的需求,锻炼学生交际能力及观察社会、分析问题的能力。技能训练包括金工实习、电子元件的辨识、电路板制作、电子产品安装与调试等。
2.课内实验与课程设计。课内实验以基础实验为主,多为验证性的,以培养学生基本操作技能、加深理解和运用理论知识为主。改革课内实验,将集中式改为开放式,包括时间上的开放和内容上的开放[5]。程设计是对课程理论知识的综合运用。电子系统的设计经过方案论证、设计与实现、系统调试、文字报告等环节,使学生充分发挥主观能动性、创造力及协调能力。
3.综合实验与创新实践。课程实践改革的重点是减少演示性、验证性实验,加大综合性、设计性实验的比例。建立创新实验室,让有兴趣的学生有实践环境。积极参加各类电子设计竞赛或者大学生创新实践项目,逐渐形成自主学习的风气,提高实践动手能力。
4.实习环节与毕业设计。建立一定数目的校外实习基地,规范实习内容,编写指导书,制定考核标准,是毕业设计实践教学最重要的环节。鼓励学生与指导老师协商课题,支持学生在实习单位做毕业设计,由校内外导师共同指导。编写毕业设计指导书,规范毕业设计的各个环节,强化考核标准。
五、结语
实践教学环节的改革最终目的是提高学生的动手实践能力,实现理论学习与生产实际的良好过渡。围绕人才培养目标,根据行业发展形势,对实践教学环节进行改革,提高学生创新能力,培养实践能力较强的应用型技术人才。
参考文献:
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[3]王天利,等.实践教学基地建设的认识与探索[J].辽宁工业大学学报,2008,10(1):89-91.
[4]王艳松,等.电气工程及其自动化专业实践教学改革与探索[J].电气电子教学学报,2007,29(2):86-88.
关键词 CDIO模式;电气工程及其自动化专业;课程设置
中图分类号:G642.3 文献标识码:B
文章编号:1671-489X(2016)24-0132-03
Study of Major Undergraduate Course System of Electrical En-gineering and Its Automation based on Concept of CDIO//LU Min,
GONG Lijiao, ZHAO Mi, CAI Xinhong
Abstract Based on CDIO model analysis, found the Shihezi Univer-
sity in electrical engineering and its automation major undergraduate curriculum problems through compared with electrical science and
engineering at the Massachusetts institute of technology, according to the CDIO mode and the specific data analysis to build the electri-cal engineering and its automation major undergraduate course system.
Key words CDIO mode; electrical engineering and its automation major; curriculum provision
1 CDIO背景介绍
电气工程及其自动化专业隶属于电气类,目标是培养具有电气工程领域相关的基础理论、专业技术和实践能力,并且能在电气工程领域从事设计、研发、运行等工作的专业技术人员[1-2],具有典型的工科学科特征,即理论与工程实践相结合的学科[3-4]。
CDIO分别指Conceive(构思)、Design(设计)、Im-
plement(实现)、Operate(运作),是由美国麻省理工学院、瑞典查尔姆斯工业大学、皇家技术学院和林雪平大学在2000年提出的一种工程教育改革模式,经过十几年的发展和不断完善,目前已有全球97所相关工程类高校加入,代表了新世纪国际工程教育改革的优秀成果(IET: Engi-neering and Technology Skills & Demand in Industry Annual Survey)。CDIO这一理念的核心是强调工程师的工程能力必须在真实的工程实践和解决工程问题的过程中取得,4个步骤代表了一个工业系统或过程的整个生命周期的所有环节[5]。
2 案例研究与比较
本文以提出CDIO理念的工程高校之一的麻省理工学院电子电气类专业本科最新设置为例,分析该校电气专业培养方案的特点,并与石河子大学电气工程及其自动化专业培养方案作对比,提出新的专业课程设置方案。
麻省理工学院电气与计算机科学系核心课程设置 麻省理工学院电气科学与工程专业最新的核心基础课由2门学科入门课、3门基础课(4选3)和3门专业课(4选3)组成,其中2门入门学科为实验课,结构如图1所示。
从图1可以看出,不同于传统授课形式,该专业的课程设置采用实验理论实验的授课方式。以实验课程入门,可以使学生参与理论模型推导、归纳和验证环节,加强基础概念认知,提倡和鼓励学生自主探索,并且通过后续的专业实验课程能够再来验证前期形成的理论,这样就构成整个学习与实践的循环。
麻省理工学院的电气科学与工程专业在长期的工程实践教育中逐渐形成具有鲜明工程培养特色的课程体系。通过分析麻省理工学院电气科学与工程专业课程的设置特点,对比目前正在实施的石河子大学电气工程及其自动化2013级培养方案的专业课程设置,发现目前石河子大学的电气工程及其自动化的专业设置存在“重理论、轻实践,重专业、轻人文,重必修、轻选修”的现象,具体表现为:
1)培养计划中工程实践课程所占比例较小,理论与实践课程教学相互独立,课程衔接性较差,课程内容较少涉及工程实际;
2)培养计划中工程科学和基础科学课程较少,专业技术课程比例过高,导致学生对于基础的科学知识没有了解;
3)轻视人文社科类课程教学,忽视学生个性的培养,课程计划中人文社科类课程所占比例较小,工科学生的人文素养较差;
4)必修课程和选修课程比例分配不平衡,选修课程数量不足,必修课比例过高,学生自主选择的范围有限。
表1中列出具体的数据,并且给出调整的方向和大小。
3 我国电气工程及其自动化专业本科课程体系模型重构
数据分析与结论 通过表1可以看出,与CDIO模式下的培养计划中各类课程在总学分中的比重相比,石河子大学电气工程及其自动化专业本科课程计划的课程结构模块存在偏高或偏低的比例差距。这不仅反映了课程比例设置不合理,更重要的是反映了电气工程专业在教育理念、培养模式等根本性问题上的差距。因此,想要实现电气工程及其自动化专业本科课程体系模型的重构,不仅仅是对课程结构比例的调整,更重要的是对工科教育的指导思想和教育理念的改革。
在课程体系设计方面,目前石河子大学电气工程专业本科课程体系还是采用传统的公共基础课程、专业基础课程和专业课程的模式,这种模式下课程虽然是循序渐进的,但是各个课程之间关联性较差,理论和实践环节的联系不够紧密,导致学生理论和实践脱节,实际工程能力较差。所以,基于CDIO理念重新设计电气工程及其自动化专业本科课程体系,就要改变目前的课程设置模式和授课方式,将整个学科看作一个整体,按照知识接受程度规划课程进度,并将能力训练或项目设计交叉其中,达到理论与实践相互结合,知识、能力和创新培养一体化。
基于CDIO理念的电气工程及其自动化专业本科课程体系模型 分析目前培养计划不足,借鉴CDIO理念,提出电气工程及其自动化专业本科课程体系,如图2所示。
从图2可以看出,该课程体系模型中,从左到右是按课程或项目的时间进度安排,从下到上表示可以同时开展的课程。整个课程体系模型清楚地显示了电气工程及其自动化专业课程结构和课程组织形式,理论与实践知识相互支撑的一体化课程体系。具体来说,体现在以下两个方面。
1)项目培养为主线。课程体系模型中按照系统化理念分为三级项目,其中,―级项目用以提供基础工程的经验和能力;二级项目为学期项目,主要围绕主题内容进行课程群学习,并以课程群为基础,推动课程计划中―级项目的开展;三级项目属于课程群内课程间或课程内的小规模设计实践活动,可以根据课程自身的内容和特点灵活安排,其目的是强化学生对理论知识的认知和理解,提高学生实践和创新能力,促进二级项目的开展。
2)围绕核心课程的课程群。在课程组织方面,为了推动和促进二级项目的实施,将电气工程及其自动化专业的课程按照不同的主题内容进行组织,形成相关核心学科课程群。
4 总结
本文首先探讨CDIO理念下课程结构组织原则,并具体分析石河子大学机械电气工程学院电气工程及其自动化专业本科课程计划与CDIO标准专业课程计划相比存在的差距。通过差距分析,认为石河子大学电气工程及其自动化专业课程体系应该在课程设计、课程计划的顶层设计和课程体系结构要素设计三个方面进行教学改革。在CDIO理念的指导下,本文重新构建电气专业的课程体系模型,以系统化的三级项目为主线,与理论教学紧密结合,并按照核心课程构建课程群,实现知识、能力和创新培养的一体化,理论与实践的融合。
参考文献
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服务地方经济,开展多行业的人才培养定位
大量的地方性本科院校人才培养定位不准导致了本科阶段职业教育的缺位,从而使得高等职业教育成为“终结性教育”,也导致了当前我国高等教育人才培养结构与社会需求结构性的矛盾。随着国家《现代职业教育体系建设规划(2014-2020年)》的出台为地方性本科院校指明了方向。
根据我校专业教师对浙江省10多家企业的调研分析,综合考虑本专业已有建设条件及学生生源特点,打造专业特色,并且提供给学生主动选择专业方向的权利,因此,本专业的人才培养主要定位于在制造业、汽车行业、建筑业等多个行业的电气技术与服务人员。
制造业对电气技术人才的需求
浙江省是世界重要的新型制造业基地之一,制造业已成为浙江省的支柱产业,产值占全省GDP的46%,提供的就业岗位占1/3,财政收入占58%,出口额占93%;浙江省将围绕先进制造业建设三大产业带、十个全国制造业中心和二十个重要产业基地,实施打造先进制造业强省战略。宁波市是一个经济发展非常迅速的城市,存在着大量的生产制造型企业,生产设备大多是进口的、由计算机进行控制的机电一体化设备。在企业技术岗位中,蓝领层(承担机床具体操作的技术工人)约占70%,是目前需求量最大的技术工人。企业对蓝领层的技术工人有很大的需求,并且对他们的知识和能力要求越来越高;灰领层(承担编程的工艺人员和机床维护、维修人员)约占25%,随着企业进口大量的设备,灰领层人才需求明显增加。电气工程及其自动化专业毕业生可从事电气自动化工程的安装、调试、运行、维护、维修和管理工作。
汽车行业对电气技术人才的需求
近几年,我国的汽车市场发展很快,汽车保有量直线上升,汽车售后维修保养服务市场也迅猛发展。但是目前,汽车服务行业从业人员的职业素质、技术水平及数量远不能满足汽车行业发展的要求。随着汽车技术的发展,汽车的电子化水平越来越高,汽车保养维修越来越复杂,大批高科技检测与维修设备应用于汽车维修行业,对从业人员的素质和技能要求也越来越高。汽车保有量的增加需要大量的汽车检测与维修人才,汽车新技术的迅速推广使用也需要高端技能型应用人才支撑。各级汽车维修保养企业急需掌握汽车电控应用技术,具备相应检测、诊断、维修、维护与保养的高端技能型人才。
建筑行业对电气技术人才的需求
一直很热门的建筑行业中,电气设计人才需求增加明显,未来市场依然看好。据知名分行业专业人才招聘网站英才网联旗下建筑英才网统计数据显示,建筑电气工程师需求连续三年保持高速增长态势。与建筑电气行业直接紧密相连的工业化、城镇化、信息化、市场化、国际化将更加深入发展,这不仅为建筑电气行业的发展蕴藏着广阔的发展空间和巨大的市场潜力,更为中国建筑电气行业的发展带来丰富的内涵和重要意义。可以预见,在未来建筑电气设计人才的需求将持续增加。
从职场行情看,制造业仍然是电气工程及其自动化专业人才的需求大户,其需求还将进一步增长,重点发展领域人才的需求特点是:高层次研发人才需求呈现旺势;具有一线操作和管理经验的高技能工人呈现供不应求的态势;复合型、实用型、经验型人才是需求重点。
通过对地方行业的调研分析,本专业的定位及人才培养目标是培养德、智、体全面发展,系统掌握电气自动化基础理论,具有较强的工程实践与应用能力,具有电气系统技术应用、运行维护、分析测试、客户服务和销售的能力,能够在制造业、汽车电器、建筑电气等领域从事工程技术工作和产品服务等工作,具有多元人文背景,有道德、善学习、勤思考、富有创新意识、团队合作精神、社会责任感高素质应用型人才。
重构人才培养方案
理论教学课程体系
围绕着上述人才培养定位与目标,人才培养方案的重构以“培养企业需要的人”为主导思想,进一步完善理论教学、实践教学和素质拓展三大课程体系,以“应用能力和专业技能培养”为核心,校企合作,共同构建课程体系,建立起“电气控制、汽车电器、建筑电气”为专业方向的模块课程群。图1为以多方向人才培养为特点的理论课程教学体系。第一层为普通教育课程,第二层为专业基础教育课程,第三层为专业核心课程,第四层为专业方向课程。
普通教育课程与传统高校一样,设置专业论证所需的各门课程。专业基础课程主要包含电路分析、模拟电子技术、数字电子技术等课程,主要整合的思路是“理论与实验一体化”。如传统的课程体系中,设置有模拟电子技术理论课程4学分,模拟电子技术实验课程1.5学分,还有模拟电子技术设计课程1学分,现在整合成模拟电子技术及实践1门课程,总学分为6,开展项目驱动式教学,全程在实验室小班化教学,做中学,学中做,理论与实践融合教学。专业核心课程主要包含单片机原理及应用、电力电子技术、自动控制原理、可编程控制器、传感器与检测技术、变频调速系统等,开设的课程为成为电气技术人员必备的课程,理论性太强不适合应用型人才培养的课程大胆删去。第四层即根据人才培养定位而设计的方向课程,设计“电气控制”“汽车电器”及“建筑电气”三个专业方向。
实践教学体系
实践教学体系如图2所示。结合“卓越工程师计划”培养理念和本科职业教育改革特点,经过五年的探索和努力,构建了基本技能训练、专业基础实践训练、专业实践能力训练、行业技能训练、毕业综合设计5个层次的实践教学体系,开放创新及沟通交流、团队合作等综合素质训练贯穿整个实践教学体系。第一层是基本实践技能培养层。其教学目标为培养学生的电子基本技能、电工基础认知、程序编程思想及计算机基础。相关的课程有金工实习、电工基本技能实习、电子基本技能实习、计算机应用软件实习、C语言程序设计、电子线路辅助设计等。第二层是基本专业基础实践能力培养层。其教学目标为全面培养工科学生应具有的扎实的专业实践能力、科学有序的实践素质和进行科学实践研究的兴趣,具有分析问题和解决问题的能力。通过相关实验的操作,使学生懂得电子电路原理,掌握数字电路设计、模拟电路设计与制作、基于单片机的软硬件的设计,具备基本读图能力、电路设计能力、电子系统初步设计能力等,提高学生理论与实践相结合的能力、软硬件测试能力。第三层是专业实践能力培养层。其教学目标使学生掌握电气技术核心专业实践能力,如电机特性测试、电机速度自动控制方法、电力电子电路的设计与测试能力、非电信号的检测能力、工厂电气设备控制电路分析及排故能力、基于PLC与触摸屏、变频器的系统设计及分析能力。相关的实验实践课程有维修电工实训、电机拖动实验、可编程控制器实践等。
专业方向模块课程
人才培养方案最大的特色是专业方向模块课程的构建。这些课程群的设计需要行业人士的参与,而且基本上以行业专家的意见为主。三个专业方向课程设置参见表1。
表1 三个专业模块课程设置
专业模块方向 课程设置 学分
电气控制
(15学分) 交流调速系统 3.0
计算机控制技术 3.0
DSP及应用 3.0
可编程逻辑器件应用 3.0
控制电机实训 3.0
汽车电器
(15学分) 汽车构造 4.0
汽车电子技术 4.0
汽车技术服务与营销 3.0
汽车综合实训 4.0
建筑电气
(15学分) 智能建筑概论 2.0
建筑安防与消防工程 3.0
建筑供配电及照明技术 2.0
综合布线技术 4.0
电气识图与绘制 4.0
模块课程细分就业市场,课程设计与行业需求对接,产教融合,学生可根据自己的兴趣特长及将来喜爱的就业方向选择一个模块学习,把学习的主动权交给学生。课程在第6学期全程在实验室开展教学,理论与实践结合,重点对学生进行行业能力训练。
教学内容与方法改革
在理念上,提升实践教学体系的地位,明确实验教学在工科教育中的主导地位,使之重要性不亚于理论教学体系。在课堂教学中大力提倡“做中学、学中做”,把理论教学和实践教学有机结合。在维修电工实训、可编程控制器中融入维修电工考证与PLC设计师考证内容。方向课程由企业专家参与建设。目前本专业学生的实验课时数已经占总课时数的70%左右。在教学方法上,采用小班化、合作探究式教学方法,培养学生学习兴趣,提高学生自主学习能力及实践动手能力,使学生在实践过程中掌握理论知识并学会应用。
电路分析、自动控制原理等理论性较强的课程则尝试将部分时间安排在实验室,基于Matlab/Simulink等仿真软件,通过虚实结合的仿真实验项目实现“做中学,学中做”的教学。
单片机原理及应用等实践性较强的课程实施全程在实验室的“以任务为主线、教师为主导、学生为主体”的教学。教学内容围绕着“单灯闪烁、键控灯亮、流水彩灯、简易电子琴、竞赛抢答器、双机串行通信、温度计、简易信号发生器、人机交互设计”等9个任务进行课堂的学习与课外的项目化练习。