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作者简介:张保军(1960-),男,三门峡职业技术学院电气工程系助理实验师,从事实验实训教学及仪器管理。
高等职业教育是高等教育的重要组成部分,是培养具有必要的理论知识和较强的实践能力,生产、建设、管理、服务第一线需要的应用性高级专门人才。因此,实践教学在高职教育中占有重要的地位。
一.实践教学的目的是培养学生的技术应用能力
1.认识在实践中深化和发展
首先是转变教育思想、更新教育观念, 坚持以服务社会主义现代化建设为宗旨,以就业为导向,以行业为依托,以加强职业院校学生实践能力和职业技能的培养为核心,充分发挥国家职业教育改革试验区先行先试的功能,坚持改革创新,突破发展瓶颈,创造新鲜经验,提升服务能力。肯定了培养德智体全面发展,掌握必须基础知识和专业理论知识,具有胜任各个行业第一线专业技术岗位的实践技能和初步经营管理能力的应用型技术人员的培养目标。 确定了以胜任职业岗位要求为目标,以能力培养为主线,以用人单位的要求为质量标准的制定高职教学计划的指导思想,并按照“拓宽口径、重在应用、强化技能、适应需要”的思路,设计知识结构框图、技能训练项目体系。
随着《职业教育法》、《高等教育法》的正式实施,确立了高等职业教育的法律地位,明确规定了“高等教育的任务是培养具有创新精神和实践能力的高级专门人才”; 高职教育要“使学生掌握本专业必备的基础理论,具有从事本专业实际工作的基本技能和初步能力。” 第三次全教会《关于深化教育改革全面推进素质教育的决定》的发表,高职教育的定位更准确了,使我们进一步认识到高职教育要以素质教育为基础,以能力培养为主线,融掌握知识、强化能力、提高素质于一体。新开发的教学计划由理论教学和实践教学这两个平行的互为支撑的体系构成。理论教学体系的核心是构建课程和教学内容体系。实践教学体系由操作技能、实验技能、工艺设计技能、岗位见习、英语训练、计算机应用、毕业设计和社会综合实践共8大类3O余项构成。实践环节占总周数的比例达到45%,扣除部分无实践环节的文化课课时,实践教学与理论教学之比为 1:1。其次在六点共识基础上探索和实践。在全国高职院校改革实践的基础上,教育部对高职教育人才培养模式的基本特征归纳了六点共识。这六点共识就是:(1)以培养适应生产、建设、管理、服务第一线需要的高等技术应用性人才为根本任务;(2)以社会需求为目标、技术应用能力的培养为主线设计教学体系和培养方案;(3)以“应用”为主旨和特征构建课程和教学内容体系,基础理论教学以应用为目的,以必需够用为度;专业课加强 针对性和实用性;(4)实践教学的主要目的是培养学生的技术应用能力,在教学计划中占有较大比例;(5)“双师型”师资队伍的建设是高职高专教育成功的关键;(6)产学结合、校企合作是培养技术应用性人才的基本途径。在六点共识的基础上,全国高职院校正在继续探索和实践。
2.实训教学是实践教学的重要组成部分
实践就是人类为了自己的生存和发展所进行的能动地改造世界的一切社会性的客观物质活动。实践具有客观实在性、自觉能动性、社会历史性等特点。实践是认识的来源,实践是认识发展的动力, 实践是检验认识的真理性的唯一标准, 实践是认识的最终目的。
实训教学是实践教学的形式之一,是实践教学的组成部分 。所谓实训教学是以培养学生的能力为目的,学生在教师的指导下运用所学的理论知识,在实际操作中提高实际能力的教学活动。高职教育的培养目标一般而言是“技术型”人才。因此,高职实训教学不仅仅是提高学生的动手技能,更重要的是智力技能、创造技能,提高学生的技术应用能力。
二、我院电工电子实训教学的实施情况
实践是理论联系实际的最佳结合点,是知识转化为能力的桥梁。随着电子信息产业的迅猛发展,电子信息类专业人才走俏,社会需求持续增长; 同时,社会也需要大批具有创新精神和较强实践能力的电类专业的应用性技术人才,为适应这一发展趋势,我院扩建了电工电子实训基地。并根据相关专业的实际教学情况分阶段安排 了相关的实训教学内容。在学生学习了《电工原理》课程,有了一定的专业基础知识 ,掌握了一定的实验技能后 ,安排了两周的电工实训。主要内容分为两部分,一是基本技能训练,学习搭接焊和穿孔焊两种常用基本焊接技术; 二是安装测试一台MF50型磁电武万用表。万用表是电专业技术人员的常备工具。因此,在安装调试达到万用表的精度后,学习用万用表正确地测试数据,检测常用元件也是实训的内容之一。
在学生学习了《低频电子线路》课程后,安排了一次电子实训,内容是设计制作一直流稳压电源。要求学生根据所给出的原理图,按老师讲授的印制电路板设计知识,自行设计并制作印制电路板,然后检测元件,安装调试电源。让学生对电子产品从提出设计方案到设计、安装 、调试,最后完成产品的整个过程有一个比较全面的了解,为相关的课程设计打下良好基础。
再次实训是黑白电视机的安装调试。它的原理比较复杂, 涉及到各类元器件几百个 ,是对学生以往所学知识的一次综合性的检验,使学生各种实践能力的综合体现。如识图能力、元件识别检测能力、动手能力、发现问题、分析问题和解决问题的能力等都能在这次实训中得到进一步的提高,为学生在不久的将来走上工作岗位垫好基础。
三、对加强实训教学的几点思考
1.为学生创造更多的动手机会
在实训中一些元器件的检测仅靠万用表是不行的,需要专门仪器设备。但由于价格比较贵 ,配置数量较少,再加上学生平时接触较少不会使用,因而有些关键元器件的测试是由老师代劳的。建议 能开设《常用电子仪器的使用》专题讲座,或编写印发《常用电子仪器使用手册》,使学生能在操作过程中做到心中有数,有规可依、有章可循。在经费允许的情况下增加仪器设备的台套数,为增强学生实践能力提供坚实的物质保证。
2.强化创新意识
产品的创新依靠设计的创新、技术工艺的创新。创新不是凭空产生的,它需要有良好的功底和基础,需要老师正确引导,给学生充足的空间发挥其主观能动性。如在电源实训中,原理图是由教师给出,印制电路板由学生设计,我们是否可以尝试由教师先讲授例题,然后给出设计指标,原理图也由学生自行设计完成,元件参数由学生自行计算。由学生设计的电路图可能存在着这样或那样的错误与不足,需要教师进一步指导。虽然学生和老师都会付出更多的时间与精力,但相信学生能够有更多的意想不到的收获。
3.增加技术含量,使产品跟上时代的步伐
当今电子产品迅速提升,向数字化、集成化发展,我们的产品也应紧跟时代的步伐 ,在产品的类别和型号的选择上有所变化。使学生实训完成后不仅学到了知识与技能,而且能够拥有一件美观实用又不落伍的产品。如果学院能够联系到销售渠道,还能够创造经济效益,补贴学校在实训费用上的开支。
4.积极开展产学结合、校企合作
结合实训的内容,聘请相关厂家的专家来校举行专题讲座,介绍新产品、新工艺、新技术。也可由院方联系相关厂家前往参观学习,开阔视野,拓宽知识面,还可与厂方紧密合作搞一些产品的开发。产学结合、校企合作是培养技术应用性人才的基本途径 。
5.完善考核方式
现今的实训考核一般采用的是:按分段考核成绩占60%,产品统调质量占 10%,实习报告占20%,其它表现占10%的比例来评分 。一旦在分段考核的某一环节出了问题,势必影响成绩,打击学生继续完成下面实训的积极性。 而那些一帆风顺, 一点错都不出的学生未必比出了错后反复思考、查资料找原因的学生收获大。 因此,应该给出了错的学生一个改正错误,提高成绩的机会。建议教师根据实际的进度分别安排几次讨论课,让出了故障的同学谈谈自己出错的原因和自己是如何排除故障的,如果说得透彻细致,可在分段考核成绩上加分。故障一定是五花八门的,通过讨论,也可以使那些没有出故障,或出不同的故障的学生增长见识。最后再由老师归纳总结 ,这样既提高学生发现问题、分析问题和解决问题的能力,又可以提高学生的学习兴趣。
6.加大力度提高教师的 “双师型”素质和能力
高职培养的是技术应用性的人才,动手能力、实践能力尤显重要,而以往的教育方式是理论课教师介绍理论,实训课教师辅导学生操作,在某种程度上造成了教师本身的理论与实践的相对脱节,不利于技术应用性人才的培养 。高职教育需要既有理论深度又有实践经验的“双师型”教师队伍。学校应为教师创造更多的到工厂企业参观、进修 、实践等学习机会,提供更好的锻炼动手能力的环境。“师高才能弟子强”,教师的能力与素质的提高必将带来学生的相关能力的优胜,高质量的具有创新精神和较强实践能力的应用性技术人才必将成倍涌现。
参考文献 :
1.高孟. 浅谈高校电工电子实训教学[J]. 科技信息,2012,(24).
[关键词] 职业教育 职业素质 职业技能 能力平台 实训模块
职业教育是教育的一种类型,是教育的重要组成部分。
富阳市职业高级中学是国家级示范学校,从事中等职业教育研究、教学基本建设、人才培养目标等有近五年的实践与探索,深刻体会到中等职业教育要培养一大批具有必要的理论知识和较强的实践能力,能工作在生产建设、管理、服务第一线的专门技术人才,必须以技术应用能力的实际训练为突破口,建立实训基地,这是培养和提高学生应用能力的有效途径。
一、电子工艺实训课程的人才培养目标
劳动者的素质和科技创新能力不高,已经成为制约我国经济发展和增强国际竞争能力的一个主要因素。我们需要培养一大批在生产第一线从事施工、制造等技术应用工作的专门人才。为此,我们将电子工艺实训课程的人才培养目标定位在提高职业素质和职业技能这两个方面。
1.电子工艺实训的职业素质培养目标
(1)培养学生遵纪守纪、操作规范的职业作风。
(2)培养学生团结合作、求实创新的职业意识。
为落实职业素质培养目标,实训中心结合每个实训模块制定和完善学生的行为规范,并结合技能培训题目,专门设计培养团结合作、求实创新意识的内容,将素质养成教育与技能培训有机地融合在一起。
2.电子工艺实训的技术基础能力培养目标
电子信息技术是一个涵盖多个技术领域、门类齐全、专业众多的产业。因此电子工艺实训的技术基础能力目标确定为:
(1)电子基本能力平台――从事电子操作技工必备的基本能力。
(2)电子专业能力平台――从事电子产品开发、制造,维护技术人员必须的基本能力。
(3)电子职业能力平台――从事高新技术进行实际应用和对高新技术设备进行操作的能力。
二、实训教学环境对实训课程起着重要的作用
为保证良好的实训教学环境和实际操作的效果,电工电子实训基地的建设均按照电子工厂的环境、氛围设计实施的。
1.实训场地
目前实训基地一期建有三个实训车间,每个车间建有两条生产线,每条生产线设有20个工位(每个工位配备一套工具和一只万用表,可供一个学生使用),总共120个工位,可同时接纳三个班120人的学生进行电工、电子基本能力、专业能力培训。实训基地二期建设已启动,主要对学生进行专业能力(提高技术水平和技术含量)和职业能力的培训。
2.实训车间工位的布局
由于电子工艺实训离不开手工焊接、装配、调试、总装等工艺流程,故将实训车间分成两个区域:装配区和调试区,装配区有40个工位,调试区有6个工位,这两个区域完成的功能、培训目标不同。装配区用于完成手工焊接练习、电子产品装配等过程,调试区用于完成电子产品的测试、调试等过程。
3.实训车间的环境布局
营造一种真实的生产环境和氛围对于实训教学起着至关重要的作用,为此,实训车间的墙面上悬挂实训基地的各项管理制度、规章制度等,并布置与电工、电子工艺实训相关的实物(各种电子元器件)展板。
三、实训教学管理
实训教学管理水平直接影响着实训的效果。
1.实训基地的组织管理。实训基地的管理模拟工厂的管理模式,设立拉长(Line)、总拉长负责制,即每条生产线配备一名拉长(指导教师),指导20名学生的实训工作,各拉长服从总拉长的统一管理。拉长和总拉长都设立了相应的岗位负责制度。
2.实训教学课程及内容。电子工艺实训属于电类各专业最基础的技术层面,也是学生动手操作需要掌握的最基本的能力,同时也为专业能力训练提供坚实的基础。为此已开设的实训教学课程有初级、中级电子工艺实训、实用电工实训、电气工程实训、计算机拆装实训等。将要开设的课程有:集成电路应用实训、彩电维修实训、表面贴装实训、印制电路板制作实训等。其中初级电子工艺实训内容包括三个模块:手工焊接技术、常用电子元器件识别与检测、简单电子产品――数字万用表的组装;中级电子工艺实训内容包括六个模块:手工焊接技术、常用电子元器件识别与检测、较复杂电子产品――调频调幅收音机的装配与调试、电路工作点的检测、计算机辅助设计――用PROTEL软件绘制电路原理图和印制电路板图、收音机故障分析排除能力等。在实训过程中,培养学生严谨的工作作风。
3.学生实训管理。为强化职业道德素质教育,养成良好的职业道德习惯,采取行之有效的措施和管理是十分必要的。学生首先要接受实训前的教育,内容有实训的目的、意义、要求及安全用电教育等,学生考勤要打卡,上下班各一次,学生进入实训车间必须穿工作服,佩带胸卡才能上岗,培养学生良好的职业习惯。其次,学生可以以小组形式进行讨论实训内容的实施、操作要点,设立一些实训内容专门训练学生团结合作的能力。
4.学生实训考核评定。学生实训成绩是学生综合能力的评定结果,采用模块考核与评分结合的方法,例如,电子工艺实训成绩100分包括职业道德素质和实际操作技能两部分,职业道德素质考核占30分,操作技能考核占70分。在教学内容的实施操作中,始终把职业素质的培养放在首位,并贯穿在实训的全过程中,培养出工科电类、非电类具有一定实际操作技能的应用性人才。
四、在实训教学中完善实训教学文件
通过几年的实践摸索,积累和总结了不少的教学经验,已形成了较为完整的教学体系,逐步完善了实训教学文件。
五、师资队伍的建设与实训基地的建设
培养应用技能型人才,这对教师提出了更高的要求―双师型。教师除了具备一定的理论水平,还应有实践经验,特别是动手操作的能力。为此,实训中心把教师分批送到电子工厂参加为期三个月到半年电子工艺生产实习,熟悉工厂生产程序及全面质量控制,掌握电子工艺的基本操作技能;从电子工厂引进技术人员加强实训教师队伍的建设。
六、取得技能资格认定,加强学生岗位能力的培养
电子工艺实训面向电子信息类各专业学生。随着电子技术日新月异的发展和生产设备的不断更新,岗位技术含量越来越高,对从事生产一线的应用型人才的素质要求也越高。因此,经过正规培训并获取相关的技能等级证书就显得尤为重要。目前,我们正在积极配合信息产业部进行相关的技能等级鉴定方面的工作,学生在毕业时除获取相应的毕业证书,经过培训考核后,还可获得相应的技能等级证书或上岗证书,这也为学生就业奠定了良好的职业技术基础。学生们普遍反映,经过短短两周的实训,学到了课本以外的许多东西,有岗前培训之意,这适应2l世纪人才培养的需要。
参考文献:
[1]郭静.高等职业教育人才培养模式――北京发展高等职业教育的探索与实践.北京:高等教育出版社,2000,5.
[2]陈桂珍等.加强实验室建设,培养高素质人才.实验技术与管理.
关键词: 电子电工学 教学内容 实验教学 教学方式 考核方式
随着时代的进步,各高校教育改革力度的加大,电子电工学的改革也在不断地进行。南京理工大学泰州科技学院作为一个新兴的理工科学院,本着高起点、高标准的方针,投入了大量资金用于添置新型实验设备,为实践性教学提供了良好的硬件环境,而且在理论教学的实施方面严格规范考核标准,将应用性人才的培养作为主要的目标。
在教学和实践的过程中,我们发现了一些问题,其主要表现在以下几个方面:理论课的内容相关性,实验的考核,以及如何提高学生实验热情。在进行理论和实践的教学进程中,我们通过和学生、教授、同行的交流,经过课群组讨论,总结出了以下改进建议,并将其应用于教学实践中,取得了较好的效果。
1.教学内容方面
进一步优化课程体系,适应当今教育的培养需要。
在我院,除了电子电气类专业开设传统的电子线路、数字电路、模拟电路课程之外,非电类专业基本上都是开设的电工类课程。由于各个专业对课程的要求不同,教师对教学进度的把握难度加大。电工学作为一门非电类专业的技术基础课程,它的主要任务是为学生学习专业知识和从事工程技术工作打好理论基础,并使他们接受一定的基础技能的训练。因此,在课程内容的设置上,针对不同专业,包括机械、工业、环境工程等的需要,我院开设了不同“版本”的电工学课程。具体调整措施如下:
(1)与时俱进地在课堂教学中引入电子技术学科发展的新技术、新器件、新产品等内容,特别是与学习、生活密切相关的电子新产品。如教师在讲解电路的作用时,除了讲述传统的放大器电路作为说明电路的传递和处理信号功能外,还加入比较贴近学生生活的MP3、手机等等,以此激发学生的学习兴趣,从而达到调动学生学习的积极性、开阔学生的视野、拓展学生的思路的目的。
(2)在电路的基础部分教学中,教师仍主要采用在课堂授课方式,而在习题课上尽量不给学生提供现成结论,而是首先提出问题,然后讲清思路,最后将本课程分析研究问题的方法展示给学生。针对我院生源的情况,我们对这一部分基础知识的讲授要慎之又慎。在课堂教学中讲授专业知识的同时,还应注重科学的思维方法的培养。这样可以逐渐启发学生的思维,使原来高中以学习文科为主的思维慢慢向理工科的思维过渡,从而激发他们学习本课程的兴趣。同时,教师应针对各章节的重点内容,设置典型的思考题和习题,让学生自行思考和解答,然后在课堂上采用教师、学生共同点评的方式,培养学生独立思考的能力,为后续课程的学习奠定坚实的基础。
(3)在模拟电路课程的讲解中主要以低频小信号为主,介绍集成元件以分立元件为辅,对于集成元件则主要介绍其外部特性,内特性仅做简单的说明。各章基本上按先介绍器件,后介绍应用电路的顺序展开分析讨论。而相对较大信号时也仅做简单的分析,不做进一步的讨论[1]。
在数字电路内容的编排上,采用从基础知识到综合认识,从系统了解到创新设计的思路。从最基本的逻辑函数、基本逻辑器件入手,再到由基本逻辑器件构成的数字电路,进一步深入到由基本数字电路构成的简单的数字电路应用系统等模块,每个模块处于不同的层次,只有在掌握了前面的模块的基础上,才能进行后面的模块的学习。
模拟电路与数字电路这部分,由于不同专业的侧重点不同,所以在讲授的重点上,应着重阐述各种电路的特点及其在不同工程上的实际应用,学生通过该课程的学习能掌握电子线路的基本理论和基本分析方法,从而能进一步解决以后遇到的工程实际问题。
2.实验教学方面
随着时代的发展,社会对大学生综合素质、创新能力的要求越来越高,我们对电工、电子实验在教学过程进行了一些改进,以适应应用性人才的培养需要。
由于传统的实验教学基本依附于课堂教学,学生要在规定的时间内去完成教师指定的实验内容,多数实验还必须严格按照规定好的操作步骤来进行,学生只要按照规定的操作步骤做,一般情况下就可能达到预定的结果。实验内容基本都是由教师自己设计实验完成的,在实验手册上已经明确地标出了注意事项和可能出现问题的解决方法,因此每次学生做实验时,表面上都能很顺利地完成,相应的定理、定律也得到了验证,但对学生来说这只是一种被动接受的过程,久而久之,学生会对实验失去兴趣,认为做实验就是接线、测数据,然后写个报告了事。
就如何激发学生的学习兴趣这一问题,我们一方面对实验的内容方面进行改进,增加设计性、综合性实验,并将其作为实验教学的重点。在利用现有的实验室资源的前提下,学生可以在教师的指导下,通过查阅相关资料,由学生自行设计实验电路、拟定实验步骤、数据表格,独立完成实验操作。这样就使学生在实验中的角色和地位由被动变为主动,成为了整个实验过程的主要参与者[2]。在这个方面,我们已经通过学生自主创新的电子设计大赛进行了实践证明,通过自行设计综合性实验,学生的动手能力、创新思维能力得到了明显的提高。另一方面,我们正在进行开放性实验室的尝试。传统的实验课,一般是由教师进行统一的安排,基本上是以班级为单位,并规定实验时间。时间结束,不论是否完成该实验,学生都得离开实验室,下次课做新的实验内容,这样对于那些基础较差、动手能力不强的学生来说,就无法完成整个实验,因而也就不能进行数据分析和得到正确结论,结果只能“借用”别人的测量结果。如此以往,学生就会失去兴趣,对做实验越来越没有信心。而相对的,开放性实验教学可以从实验时间、内容、次数上都具有可调性。学生可以通过网上预约或是实验室预约来自行选择实验时间做实验,这样既避免了上实验课程发生冲突,也使实验室资源得到充分利用。
3.教学方式方面
电工电子技术课程的内容涉及的知识面较广,信息量大。对于一些抽象的内容,教师难以用语言清楚描述,学生也不太容易理解。随着计算机的普及,多媒体课件教学已成为教学手段改进的必然趋势,与传统的教学方法相比,它具有形象生动、直观、信息量大、图形标准化、节省时间等优点。
相对传统教学而言,多媒体教学也有其自身的不足,比如信息量过大、部分画面一闪而过、不便于学生的记忆等等。因此,我院的电子课群组全体教师集思广益,在精心编制了本课程的配套的多媒体课件并应用于教学的同时,不断推敲如何才能将两者进一步地有机结合;在将原来抽象、复杂的内容用生动的图像和动画表现出来的同时,保留原有的传统板书的内容,这样可以更好地帮助学生理解难懂的知识点,向学生形象、直观地展示有关内容,并使学生对知识点的印象更加深刻。如:在电路中改变某个电阻的参数对电路工作状态的影响,在讲解这个问题时,我们可以先用推导的方法,在黑板上进行证明之后,结合应用型软件(如:EWB)进行仿真,直观地给出结果[3]。这样既可以增加课堂教学的信息量,培养学生的学习兴趣,又提高了教学效率,给学生留下更加深刻的印象。
4.考核方式方面
合理的考核方式是衡量教学改革成功的关键因素。在综合考虑了考核的出发点,并结合本专业的教学特点,充分体现素质教育和实践能力教学的情况下,我们对电工学整体课程的考核方式进行了改革,进一步规范了考核方式。从原来的基础理论占60%、实践能力占30%、平时成绩占10%的考核标准修改为基础理论占40%、实践能力占40%、平时成绩占20%,即在考核上加强实践能力的要求,以达到端正学生在实践课程上的学习态度,明确其学习的目标,引起学生对实践课程的重视的目的。学生自觉地加强在实践环节的学习力度,从而进一步提高动手能力。
实践证明,通过以上四点改革措施,学生的动手能力进一步加强,在求职应骋及生产实践中普遍获得了用人单位的好评。
参考文献:
[1]刘雅娴.电子线路课程教学改革的尝试[J].中国科教创新导刊,2008,09.
[关键词]教研统一 人才培养 方法与机制
[中图分类号] C961 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437(2015)07-0114-03
一、引言
关于大学高水平本科人才的培养,其影响因素很多,而围绕教学与科研相互关系的讨论或说争论长期以来一直是高等教育研究领域备受关注的重要课题。[1]大学最核心的任务是确保本科教育质量,如果科研除了有利于人才培养之外,不能很好地服务本科教育,将丧失可持续发展的潜力;而将知识创新与教授有机结合起来,有效发挥科研的人才培养功能,对高校教学水平提高、教师教研水平提升、学生学习效果改善具有积极甚至无可替代的作用。
综观世界一流大学,无不要求其教师教学科研水平。我校从顶层设计角度制订了“教研统一”的办学理念。[2]笔者长期从事集成电路设计领域的科研与教学工作,结合专业特点,将多年来在教学与科研相互促进融合方面的探索进行梳理,并对其中面临的困难与挑战进行了思考。
二、教研统一的探索
目前国内不少大学存在不同程度的“科研先行”发展理念,造成了教学的“短板”。为促进集成电路设计与集成系统专业工程应用型人才的培养,本专业一线教师长期积极探索科研促进和服务教学的方式方法,将先后承担的国家自然科学基金重点项目、国家“863”重大专项、国家自然科学基金项目、国家科技攻关项目,以及省部级、厅局级、横向项目等数十项科研项目及成果以多种方式融入本科教学,努力使科研引领教学水平的提升,整个教学科研团队先后于2010年和2012年被评为“陕西省省级教学团队”――通信专用集成电路设计核心课程教学团队和“陕西省首批重点科技创新团队”――西安邮电大学通信专用集成电路与集成系统重点科技创新团队,探索形成了“科研嵌入”理论教学内容、“科研反哺”实践教学环境、“科研提高”师资队伍建设和“科研启发”应用型人才培养的教研统一方案,努力提高科研对教学的贡献率。
(一)“科研嵌入”理论教学内容
为了践行“教研统一”,在理论教学方面,贯彻科研项目分模块进课堂、进实验、进毕业设计,落实前沿技术进讲义、进习题、进考试环节,同时根据科研项目开发实际,总结工程经验,凝练科研案例,编写系列教材。通过将科研子模块“嵌入”教学、“嵌入”教材,丰富了教学内容,拓宽了学生视野,提高了学生实践能力,实现了科研成果进课堂、教学水平上台阶的目标。近年来承担并以多种形式融入教学的主要科研项目有:
项目1:国家自然科学基金面上项目“三维视频处理系统芯片动态可重构可编程体系结构研究”,经费160万元;
项目2:陕西省科技统筹项目“北斗二号 / GPS双模接收机芯片组”,经费150万元;
项目3:陕西省重大创新专项“双网数字传真机开发”,经费75万元;
项目4:陕西省重大创新专项“SDH片上系统设计与实现”,经费50万元;
项目5:国家自然科学基金重点项目“新一代图形处理系统芯片体系结构及关键技术研究”,经费440万元;
项目6:某国防项目“图形处理器IP研发”,经费99万元;
项目7:陕西省“13115”创新专项“高速数据网络包交换芯片研制与开发”,经费135万元;
项目8:国家“863”重大专项“基于NOC的多处理器系统片上高性能互连技术研发”,经费200万元;
项目9:国家“863”项目“宽带交换高速交换芯片的研究开发”,经费360万元;
项目10:国家自然科学基金“无线通信自重构容错NOC研究”,经费60万元。
上述项目与理论教学、实践教学以及集中实践环节相结合的具体操作如下:
1.集成电路专业导论:将项目1“APU体系结构、计算模式统一等”作为内容;将项目2“北斗、GPS以及伽利略等”的对比研究作为内容;将项目8“片上网络NOC的项目”引入教学;将项目9“电路交换、分组交换的发展及研发现状”引入课堂。
2.数字集成电路设计:将项目1、5中“涉及的长线、功耗、缺陷问题引入教学”作为内容;将项目6、7中的模块作为案例用于新编教材;将项目9“PLL、CDR单元、全定制振荡器”作为教学案例。
3.集成电路工艺原理:将项目1、5中“红墙问题、三维工艺”引入教学;项目7、9、10成果引起企业关注,与航天某所建立工艺联合实验室;将项目9开发过程中针对工艺的比较引入教学。
4.EDA技术实验:以项目1“4×4可重构阵列”,项目3“将图像CIS扫描、热敏打印头以及步进电机控制电路”,项目4“字符重排、帧定位等单元设计”,项目5和6“命令处理器”作为教学案例;将项目7、8、9、10前端设计中积累的代码编写经验、综合脚本撰写方法引入教学,将设计后端的STA用于新编教材中。
5.SoC设计方法学:以项目7、8、9的研发流程作为典型的SoC设计流程进行对比讲解。
6.计算机组成与设计:将项目1、5“ILP、OLP、DLP的统一”作为课程的主题研讨内容。
7.Verilog HDL数字系统设计:将项目1、5“反馈环、命令处理器、存储管理器等”作为大型实验案例;将项目4、7、9“PRBS序列产生、字符重排、帧定位单元”作为实验内容;将项目8、9、10“将分配管理单元、虚通道路由器”作为案例,并将验证平台的搭建作为大型案例引入教学。
8.通信原理:依据项目3建议授课教师将传统传真协议T.30、网络传真协议等引入课程;依据项目4建议授课教师将SDH内容讲解与项目开发结合起来;依据项目4、9建议授课教师将世界上第一套符合ITU-T标准STM-256帧结构的40G SDH设备等引入课程。
9.基于FPGA的嵌入式系统设计:将项目1、5“如何在Micro Blazer上移植操作系统、如何与底层电路交互”作为案例;将项目3双网传真机作为典型的嵌入式系统引入教学。
10.FPGA课程设计:将项目1和5“反馈环、Cache开发、命令处理器”,项目9、10“队列管理、VC分配、交换分配”等简化后作为题目。
11.集成电路设计课程设计:将项目1和5“几何变换、三维剪裁、图元装配”,项目9、10“队列管理、VC分配、交换分配”等作为题目。
12.SoPC课程设计:将项目3、5、6、7电路验证转化为SoPC方式进行以作为课程设计题目,项目7、8“PRBS序列产生、字符重排、帧定位等单元的开发”作为题目。
13.毕业设计:将项目1、5、6“基于可重构阵列的DCT变换、2D加速器、命令处理器、像素染色器等”,项目3“传真机方案设计、模块电路设计、软件方案、通信协议等”,项目4、7、9“PRBS序列产生、字符重排、帧定位等单元增加基于C的验证”,项目9、10“队列管理、VC分配、交换分配、torus结构等”,项目8“验证涉及的基于SV的验证平台、PLI平台等”作为毕业设计题目。
(二)“科研反哺”实践教学环境
集成电路设计是一个工程实践性很强的领域,所需的仪器设备、工具软件、工作条件成本高昂,建立完善的设计实践环境常令学科建设经费捉襟见肘。而在承担各级各类科研项目的过程中,逐步建立起了较高水平的科研平台,如部级重点实验室、省级工程中心、校企联合实验室等,在这些科研平台上积累了丰富的硬件资源、空间资源和人才资源。通过探索“科研反哺”,对实践教学环境的建设和提升起到了积极的促进作用。具体措施包括:
1.共享科研平台的硬件资源,提升学生实践环节的物质基础:在高水平科研带动下,先后投入数千万元建立了集成电路设计环境、工艺生产线,并与Altera、Xilinx、Intel、TI、广州周立功、772所等建立了联合实验室,相关的仪器、设备、开发工具等通过合理共享逐步向本科生开放,向实践教学资源转化,提升了实践环境的物质基础。
2.利用科研平台的空间资源,为学生提供校外实习实训的机遇与环境:通过科研合作,先后与烽火、中兴、华为、兖矿、煤炭科学院、深亚等相关设计企业、终端用户等建立了校外实习基地,丰富了学生的实习实训环境。
3.发挥科研平台的人才优势,转化为第一、第二课堂的教学优势:主持和参与科研项目的高水平教授、中青年教师、硕士研究生等是科研平台的人才优势,强调实施教授年授课学时数不低于120学时、项目负责人至少承担一门本科生专业课、青年教师指导学生参加兴趣小组和学科竞赛、硕士研究生承担助教等一系列措施,对学生创新能力的培养起到了积极作用。
通过上述举措,先后建设了陕西省实验教学示范中心――“计算机与微电子学实验教学中心”和“电工电子实验教学中心”、陕西省人才培养模式创新实验区――“电子信息工程应用型人才培养模式创新实验区”和“集成电路设计与集成系统工程应用型人才培养模式创新实验区”。
(三)“科研提高”师资队伍水平
集成电路设计的工程性要求教师必须具备丰富的实践经验,而科研正是弥补经验“短板”的有效途径。在具体实践中采取的“科研提高”师资水平的措施主要有:
1.划拨科研经费资助青年教师攻读硕士、博士:为了培养青年教师,形成人才梯队,一线青年教师先后有6人都是在科研项目专门审批划拨的经费资助下攻读博士、硕士,毕业后先后承担了陕西省自然科学基金项目、教育部重点项目、陕西省教育厅专项项目等10余项;多名青年教师指导本科生、研究生参加学科竞赛,先后获得大学生电子设计竞赛陕西省一等奖第一名和全国二等奖多次、研究生电子设计竞赛西北赛区特等奖两次、全国二等奖和三等奖各一次以及全国优秀指导教师奖。
2.人才引进注重科研方向、优势互补:在师资队伍建设中,注重科研经历、工程能力、国际背景,如引进的美籍全职教授有Nvidia、贝尔实验室、犹他大学等国际知名企业、科研院所长达29年的开发经历,并被聘为陕西省“百人计划”特聘专家。
(四)“科研启发”应用型人才培养
通过科研融入教学,对启发学生潜力、培养学生工程应用能力起到了积极作用;同时选拔兴趣浓厚者作为科研助手参与项目研发,由高水平教授直接指导,这些学生有多名进入Intel、MTK、华为、中兴等知名企业,担任开发经理、技术骨干等关键岗位,或考取知名高校的研究生,并迅速成长为导师科研团队中的骨干成员。
总之,科研成果分模块进课堂,丰富了教学内容;前沿技术进教案,拓宽了学生视野;科研设备向教学资源转化,改善了教学条件;坚持高水平教授为本科生授课,保障了教学中心地位;总结科研和工程经验,更新了教学内容,出版了系列教材,提高了学生工程实践能力,形成了科研促进教学的良好局面。
三、教研统一的思考
尽管在多年的教学科研实践中摸索了一些“教研统一”的方式方法,但终究不是机制,无法形成长效。而“教师的薪水、晋升,最终是依据其科研成果,而不是其教学绩效,大学制订的教师学术奖励体系中几乎看不到教学的影子”[3],“教学和科研的统一正在随着科研的兴盛及二者之间激励机制的不平衡而受到破坏,科研正在越来越远离教学,甚至是毫不相干”。[4]那么,如何让教师发挥主观能动性,积极投身教研统一的探索?又如何让学生积极投身运用专业知识解决实际问题的实践,为学生实践能力培养与提高形成合力呢?
(一)倡导研究性教学
大学师资管理模式、绩效考核方式决定着大学教师的工作方式、工作效率和工作效果[5],毕竟对多数人而言,指挥棒在哪里,工作的方向就在哪里。因此对工程实践性强的专业,可从教学的要求上倡导研究性教学,从绩效考核上拉近、拉平教学与科研奖励,不仅让只灌输书本知识的现象得到改观,也让学术水平高的教师有意愿对学生倾囊相授。
同时,一个高效的科研团队必然也是一个优势互补的水平梯队,而一个专业的教学也是理论与实践、抽象与具体、构想与实现的结合。因此,可从校级层面上制订科研团队对专业教学的工作目标,再由科研团队细分任务与计划,并分解科研项目,组织教学活动,做到教师人尽其才,学生人尽其用,这样既可以调动教师积极性,又可以发挥学生能动性。
(二)强调教学中心地位
从教师角度看,教学过程中应着重关注学生的学习过程,以教学为中心,以学生为主体,以教师为主导,以学习为主线。在基础课、专业基础课的支持下,专业课教学可以按“问题驱动、案例驱动、项目驱动、前沿驱动”的节奏循序渐进,逐步提升。教学方式方法的改革将在一定程度上促进“教研统一”的践行。
(三)发挥学生科研潜力
从学生角度看,专业知识的掌握程度,除了卷面成绩外,还可以有多种表现形式,如:1.参加教师科研项目,独立运用专业知识或在教师指导下多方查阅、调研,完成相关模块的设计,并撰写小论文或申请国家发明专利,或录用或发表,或实审或授权;2.参加学科竞赛,竞赛题目可以从日常应用角度激发学生的灵感,也可是教师科研项目转化,通过自由组队,在省级及以上政府机构组织的装试性竞赛、国家级行业协会组织的装试性竞赛上获奖等。对诸如此类情形,从学校学院角度给以奖励、鼓励,也将在一定程度上促进“教研统一”的践行。
四、总结
本文结合集成电路设计专业工程实践性强的特点,在长期的教学科研实践中,探索出了一套“科研嵌入”理论教学内容、“科研反哺”实践教学环境、“科研提高”师资队伍建设和“科研启发”应用型人才培养的教研统一方案;同时为了实现科研促进教学、提高人才培养的效果,从学校角度、教师角度和学生角度思考了倡导研究性教学、强调教学中心地位、发挥学生科研潜力的“教研统一”长效机制。
[ 注 释 ]
[1] 梁林梅.国外关于本科教学与科研关系的探析[J].江苏高教,2010(3):67-60.
[2] 卢建军.深化高教改革要抓好顶层设计[N].光明日报,2014-06-17.
[3] Serow R C.Research and teaching at a research university[J].Higher Education,2000(4):449-463.