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浅谈基于EDA的电子信息类创新能力培养体系的构建与实践
论文关键词：信息 创新能力 人才培养 EDA工具 课程体系
论文摘要：创新能力的培养已成为高校人才培养的共同目标，在电子信息类课程教学中应用EDA工具建立创新能力培养体系，营造和完善运行机制，敷设和优化基本内涵，实践表明可以有效提升课程质量，高素质创新型人才也能得到着力塑造。
随着科学技术的发展，对人才的需求发生了很大的变化，高素质创新型人才的培养已成为高校人才培养的共同目标。面对电子信息技术的飞速发展，大学教学必须结合地方建设的特色，积极稳妥地开展教学综合改革的探索与实践，强化课堂教学创新。目前电子技术已进入大规模集成电路时代，然而就电子信息类课程教学而言，其理论根本并无本质的变化，如果占用大量时间在理论大课课堂中讲授新的电子器件和EDA 软件不仅舍本取末，还会使介绍的器件和技术有局限性，限制了学生的视野。因此，如何利用EDA 工具提升电子信息类基础课程的质量、培养电子信息类高素质创新型人才，委实是一件值得探究的课题。
一、构建培养学生创新能力的教学系统
1.利用EDA 工具构建了创新人才培养课程体系
围绕培养“适应时代、服务社会”高素质人才的目标，以电子信息类大学科为基础，根据“厚基础、宽专业、强实践、重融合”的人才培养要求，修订教学计划。课程体系利用EDA工具实现三“打通”，即：综合基础课全校打通；电子信息类学科基础课全院打通；专业课通过“融合”部分打通。在各层次均增设了选修课，可跨系、跨专业选课，根据不同专业方向选修课程，为学生的自主学习、个性化培养提供了空间。特别是在专业课中设立“融合”类专业选修课，动态地形成IT企业定制、工程应用、合作交流、学科前沿、竞赛创新、技术认证和综合设计等方向课程模块，既满足了不同专业对课程知识结构的不同要求，又从根本上整合了电子信息类大学科课程体系，更好地适应了信息技术交叉融合与不断创新的发展趋势。该体系突出加强了实践环节，增设相应的课程设计环节；将学生自主实践引入到培养计划的范畴之内，培养学生的实践动手能力和创新能力。专业基础课、专业课实验时数占到总学时的15%左右，专业实践教学环节占到25%左右。
2.适应时代要求，实施课堂教学和课程改革
贯彻启发创新思维的原则，在教学中推行启发式、讨论式、研究式、案例式教学方法，采取课堂讨论、专题研讨、案例分析等多种形式，充分开发学生的创造潜能。加强综合性、实际性强的电路分析和设计，适应时代要求，加强现代化教学方法和手段，逐步采用EDA技术和多媒体辅助教学，利用电子工作平台EWB实现了教学与实验仿真；加强了电子设计自动化手段；拓宽学生思维，培养学生获取新知识的能力。
在教学过程中注重调动学生主动学习的积极性，研究各门课程的知识点及其相互关系，明确课程难点及其相应的启发手段。应该如何提问，学生回答不出来，应如何再提问启发；如果学生回答出来，又应该如何继续深入提问；在提问中设置陷阱等等。
积极开展多媒体教学，研制电子实验教学的多媒体课件，注意教与学的规律，课件制作精益求精，动画、交互式例题、示波器波形、图片等多种媒体有机组合，力求分层动态展现课程内容。在数字电子技术现有课时的情况下，将课程内容进行提炼并引入 EDA 工具，加强实践环节的内容。同时，在毕业设计环节增加基于FPGA/CPLD 实现数字系统设计的题目，以期推广增加EDA 工具和基于FPGA/CPLD 实现数字系统设计知识的应用。
3.着力优秀教材建设
适应课堂教学创新系统的需求，在选用国内外优秀教材的同时加强电子信息工程专业的教材建设，融入课程改革的最新成果，编写出版一批高质量、系列化的优秀教材。
在大工程观的下，教材着眼于电气信息类各专业本科教学的需要，着重概念的分析和电路的应用，以此打好课程基础。同时，不盲目讲述课程的基本原理，对工程实际中常用的处理电子电路的方法也给予必要的介绍。根据电子技术课程的特点，应把它视为基础课与专业课之间搭桥性质的课程，同时根据整个教学计划的调整，将原课程内容重新组合为基础电子技术和集成电子技术两部分，实行模拟和数字交叉进行的方式，有利于整体教学计划的优化。
4.强化教师队伍建设
增强教师育人意识，规范教学过程，建立课程群教学团队，重视中青年教师的培养，开展教学法和教改研究，进一步优化教学队伍，形成既有明确分工又精诚合作的教学团队；进一步改善教师结构，加强师资进修与培训，提高团队职称水平、学历水平，优化团队结构。组织青年教师参加校和院组织的青年教师课堂教学技艺大赛等各类教学竞赛；选派教师参加学术和教学会议、短期进修和研讨会，开阔视野，增长见识。
二、形成培养学生工程实践创新能力的机制
以提高学生创新思维和实践能力为目标，改革现有的实践教学体系和，构建了较完善的“以基本实践教学为主体、知识技能拓展和创新能力提升为两翼”的工程实践创新机制。该机制“一体两翼”各有侧重，互补互动，形成实验和实训相结合、校内和校外相结合、教学和科研相结合、面向工程应用的多层次实践教学体系。
1.完善基本实践教学
基本实践教学包括课程实验、课程设计、和毕业设计等环节，分四个层次：第一层次以演示性实验和认识实习为主；第二层次以综合型、选择型实验、生产实习、工程实践为主；第三层次以课程设计、创新性实验，毕业实习、项目实践为主；第四层次为毕业设计，培养具有创新能力的人才。在完善基本实践教学主体的同时，加强左右两翼的建设，并充分发挥其作用。将工程实训作为第一层次实践教学的延伸；第二、三层结合大学生创新性实验计划在校外企业实习基地完成；60%的毕业设计题目来自工程应用、实验室建设、企业科研开发、学科竞赛等项目。
2.建立实验室管理新模式
采用以学院实验中心为主的集中管理新体制，优化资源配置，实现了实验教师、经费、任务和设备等的统一科学管理与合理配置。制定了实验室开放规程等文件，实验室面向学生开放，给学生提供了更多的自主实践的空间。
3.广泛开展课外科技学术活动
建立大学生科技创新实践基地，成立了设计、飞思卡尔智能汽车、机器人等兴趣小组；支持学生在课余时间利用现有实验条件进行科技创新自主实验或参加教师的科研项目，举办科技节和学术讲座，使学生及时了解最新的科技发展动态；组织学生参加创新性实验计划、学科竞赛等不同层次的课外科技活动，采取教师与工程师联合的新方法，为学生的个性化培养提供了广阔的平台，提高了学生创新实践能力和综合素质。
三、内涵建设需要与时俱进
加强基础知识的课堂教学，重点加强新知识、新技术的自主学习，同时对实验内容进行改革，逐步培育学生的创新实践能力将是体系建设的基本思路。内涵建设主要体现在以下几方面：
第一，围绕信息化对电子信息类创新型人才的需求，构建以课堂教学创新系统为核心，以工程实践创新机制为重点，以教学管理创新平台为基础的电子信息类大学生创新体系。
第二，以“厚基础、宽专业、强实践、重融合”为原则，建立跨系、跨专业的选课制，建成并实施能满足电子信息工程专业创新人才培养需要的课程体系。
第三，通过完善实践教学体系、与企业联合共建实验室、在企业建立大学生科技创新实践基地、探索并实践“企业定制”等人才培养新模式及教师与工程师联合指导大学生科技活动，构建实验和实训相结合、校内和校外相结合、教学和科研相结合、面向工程应用的立体化工程实践创新机制。
第四，建立教学管理创新平台，围绕教学质量再提高工程，以教师队伍建设为关键，积极开展教学研究，坚持对教学方法的研究和探讨，通过组织教师进行教学方法的交流、互相听课和组织试讲等多种形式掌握启发式教学、交互式教学要点，达到激发学生的兴趣、唤醒学生思维、挖掘学生潜能的效果。
内涵建设必须以现代教育思想为根本出发点，跟踪时代脉搏，与时俱进，加强基础，拓宽教学口径，及时更新和优化电子信息类课程内容结构，树立以学生为主体的教育思想，把思想素质、文化素质、业务素质和身体素质的培养结合起来，力图构筑一个融知识、能力、素质为一体的教育体系，注重学生个性发展、培养学生实际应用能力的培养，为社会培养能适应21世纪需要的具有创新精神和实践能力的高级应用人才，从构建系统电子技术理论框架和培养能力的角度来审视现有课程状况，决定取舍和纳新，形成比较科学的课程体系，教学内容在相对稳定中求变革和发展，处理好经典理论与现代技术之间的关系，以适应智能化为代表的现代技术的知识需求。
四、应用效果
利用EDA工具提升基础课程教学质量，完善电子信息类大学生创新教育体系，是一个涉及办学规模、效益和质量的综合性研究课题。目前，经清华大学、北京大学、南京大学、浙江大学、天津大学、东北大学和常州大学等学校初步实践，已经取得了一定成效。
第一，培养了学生开展学术研究与探索的学习习惯，加强了科技创新意识、创新思维和创新能力的培养，促进了理论知识学习和创新教育的有机结合，为大学生综合能力培养创造更好的条件，加强实践教学和动手能力的培养。
第二，激发了学生对理论课的学习兴趣，促进了课内学习与课外学习的有机融合，使得学生真正成为教学活动的主体。以基本技能—综合技能—设计技能等几个层面，构筑模块，敷设内容，潜移默化中化解了学生对模电等较难课程学习的恐惧心理。
第三，培养了学生严谨的科学态度、团结合作的团队精神，促进优秀人才和优秀成果的出现，为在省级、国家级和国际各类大学生科技创新大赛中取得优异成绩奠定良好的基础。
第四，使得学生更加善于观察、善于思考、善于分析、善于动手、善于合作、善于交流、善于创造和善于，并能在将来激烈竞争的人才中显得更加从容自信。
第五，为了紧跟国内外科技水平的发展和社会对人才的新需要，并为广大教研人员提供了一个比较前沿的教学、科研和技术开发等方面的实验测试平台，进一步提高了教学水平，同时也一定程度上彰显了办学和科研特色，为进一步获得省级以上精品课程创造了必要条件。
可以肯定，随着教学综合改革的深入和信息技术的发展，经过进一步研究并在实践过程中不断完善，使用信息技术工具改造课程体系，更为令人振奋的成果必将接踵而来。
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