前言:一篇好文章的诞生,需要你不断地搜集资料、整理思路,本站小编为你收集了丰富的集成电路与设计专业主题范文,仅供参考,欢迎阅读并收藏。
关键词:教学改革;铁路特色专业;电气工程及其自动化
作者简介:苏宏升(1969-),男,甘肃靖远人,兰州交通大学自动化与电气工程学院电气工程系副主任,教授;董海鹰(1966-),男,陕西临潼人,兰州交通大学自动化与电气工程学院副院长,教授。(甘肃 兰州 730070)
中图分类号:G642.0?????文献标识码:A?????文章编号:1007-0079(2012)33-0027-03
一、历史沿革
兰州交通大学电气工程及其自动化专业的前身是1958年由姜嘉猷教授等一批电机工程专家组建的电力机车专业和1959年组建的电力机车供电专业。1999年,学校根据国家新的本科专业目录,设立了电气工程及其自动化本科专业,并于同年开始招生。2000年,该专业被教育部列入国家管理的专业点名单,并于2004年获得了财政部的中央与地方共建高校专项资金资助。[1]
电气工程及其自动化专业自成立以来,沿袭兰州交通大学(兰州铁道学院)多年优良的办学传统,本着服务铁路和面向地方电力系统领域进行人才培养的原则,已为国家培养了1000多名铁道电气化工程领域的专业技术人才,为国家建设,特别是西部铁路建设作出了重要贡献。
二、专业定位
随着高等教育教学改革的发展,我国高校高等教育已从精英教育时期转变为大众化教育时期,而大众化教育所面临的最大问题是毕业生的就业分配问题。严峻的就业形势已经演变成一个备受关注的社会问题,而这仅仅通过提升教学质量,狠抓教学水平的努力是难以办到的。因此必须从社会分析做起,正确定位,找好高校人才培养和社会需求的结合点,做好高等教育的专业教学改革,完成高校肩负的三项主要职能:人才培养、科研转化和服务社会。
电气工程及其自动化专业是我国工科院校普遍设立的一个专业,专业规模相对庞大,就业竞争异常激烈。如前所述,兰州交通大学如何能够培养出适应时代需求的学生,在当前诸多高校中占有一席之地,是关系到该专业生存发展的重要问题。为此,兰州交通大学电气工程系在对当前该专业深入分析的基础上,结合原铁路院校类特色,进行了大胆的尝试和改革,即将兰州交通大学电气工程及其自动化专业定位于铁路特色专业,在原电气工程及其自动化专业原有方向的基础上设立了电气化铁道牵引供电和接触网工程两个特色专业方向,一方面拓展了学生的就业渠道,进一步明确了教学目标,另一方面兼顾了学生的学习兴趣。经过两年的专业尝试,证明电气工程系将电气工程及其自动化专业定位于铁路特色专业的实践是完全正确的,出现了毕业生供不应求的局面,不少人已在本职岗位上取得了良好成绩,深受用人单位欢迎。
三、特色专业方向的设立
教育部《普通高等学校专业设置的规定》明确规定:“普通高等学校根据社会特殊需要及自身优势和特点,可在完成基础课教学后,在现设专业范围内自主审定专业方向”。在此规则指导下,兰州交通大学电气工程系开展了在电气工程及其自动化专业下设立特色专业方向的探讨和研究工作。
1.电气专业宽口径下的问题分析
纵观当前电气工程及其自动化专业的状况,所存在的问题主要表现在:一是人才培养目标不够明确。部分高校沿袭着我国高等教育中重理论、轻知识传授的教育理念,忽略了人自身的教育,又缺乏明确的专业定位,导致培养目标过大而无法适应时代需求,也不能适应社会对人才的多层次需求。二是人才培养模式落后,缺乏创新。教学以具体专业为导向,将相应的专业知识灌输给学生,较少考虑学生是否能将所学知识完全消化,是否形成了合理的知识结构,是否能够运用这些专业知识解决实际问题。随着信息技术的高速发展,技术专业化日益突出,培养更加专业的电气方面人才是社会发展的必然。
2.铁路特色专业方向建立的可行性和必然性
我国能源资源分布的不均衡以及越来越多的外出务工人员,决定了我国铁路交通运输在未来国民经济发展中仍将占据十分重要的地位,而铁路电力牵引相比其他牵引方式在高速、重载、环保等方面具有很大的优越性,因而是未来铁路交通运输行业主要发展的牵引模式。“九五”后期,随着一批时速超过200km的客货共线铁路和200~350km的客运专线铁路的建成,我国铁路进入高速发展期,加上这些铁路多采用信息技术控制和管理,客观上决定了对铁路牵引供电专业的更高要求:要求电气专业对铁道知识有深入的理解和掌握;要求作为铁路自动化、现代化和科技化代表的牵引供电系统要从可靠性到先进性满足高速铁路建设的要求;要求现代的电力牵引供电要向专业化、科技化和信息化的方向发展。
目前我国铁路建设掀起了新一轮,且正在向新疆、等边远地区渗透,而这些铁路建设的特点是高起点和高标准,急需大量掌握现代科学知识的铁路供电和接触网方面的人才,从事与牵引变电所与接触网有关的运营维护工作,确保大动脉的安全畅通。另外,由于兰州交通大学电气专业培养目标不够明朗或培养计划满足不了高速铁路发展的要求,致使人才培养与社会需求脱节,毕业生就业困难。
根据我们在乌鲁木齐、呼和浩特、哈尔滨、武汉、郑州、兰州等铁路局和青藏铁路公司,以及南车、北车等铁路机车车辆制造企业的调查而得出的结论来看,这些企业每年对牵引供电专业毕业生的人才需求是学校能够提供的三分之一,缺口达一半以上,而且这些铁路企业对牵引供电的人才需求还将继续增长。
一方面是宽口径下电气专业学生由于技能欠缺和诸多高校学生人数日益增多带来的就业压力;另一方面是铁路牵引供电专业的人才匮乏,出现了多家用人单位提前到学校争抢人才而无法满足人才需求的局面。鉴于此,根据兰州交通大学原铁路类院校特色,兰州交通大学电气工程系决定在电气工程及其自动化专业下开辟牵引供电专业方向。同时,考虑到接触网是电力牵引必不可少的载体,与运营维护工作往往纠结在一起,密不可分,因此又设立了接触网工程方向。这样和原来的电力系统自动化专业方向一起,兰州交通大学电气工程及其自动化专业共有三个专业方向,即两个铁路特色专业方向和一个传统专业方向,较好地满足了用人单位的需求,也给学生提供了更多的选择空间。
四、铁路特色专业方向改革的具体措施
电气工程系铁路特色专业方向一经确定就成为兰州交通大学的一个重要专业方向,这也是甘肃省乃至西北地区唯一的一个有该方向的本科院校。为了满足铁路特色专业方向(即铁道供电和接触网方向)的教学要求,院系两级在人才培养模式、课程设置、教材选取和平台建设等方面成立了专门的课题研究小组,并得到了学校的大力资助。
1.教学计划的修订和课程设置的完善
电气工程系原有的教学计划和大纲是针对电气工程及其自动化本科专业而设置的,具有课程门类比较齐全,覆盖面广的特点。缺点是缺乏特色,定向模糊,培养目标不清晰,导致毕业生就业困难。为了能和铁路特色专业培养目标相匹配,必须对现有的教学计划进行调整,使之既能符合电气工程及其自动化专业的培养计划,又能体现铁路特色供电专业的培养目标。为此,研究小组认为:新教学计划的制定应该体现知识的完整性和连贯性;充分反映本课程方向的新技术和发展前景;删减就繁,除旧布新,突出重点;理论联系实际,注重实践能力的培养。正是基于这样的原则,结合大纲对原教学计划从公共基础课程教学平台、专业基础课程教学平台、专业课程教学平台以及工程实践能力教学平台四个方面进行了修订。[2]
(1)公共基础课程教学平台的修订。除执行全校公共基础课程体系外,学院还构建了由14门课程组成的计算机应用能力平台:“程序设计基础”、“数据结构”、“离散数学”、“微机原理”、“单片机原理及系统设计”、“数值计算与MATLAB方法”、“嵌入式系统设计”、“计算机导论”、“DSP技术及应用”、“数字信号处理”、“软件开发技术基础”、“数据库技术及应用”、“Web技术及应用”、“计算机网络”,为学生今后的发展奠定了基础。
鉴于铁路特色专业方向对数学有较高的要求,因此在修订计划时增加了工程数学教学方面的内容,包括“数学物理方程”、“矢量分析与场论”、“概率与数理统计”、“复变函数与积分变换”课程,为学生专业方向课程的学习中打下厚实的基础。
这样学生既能在大电类基础课程教学平台的宽口径下学习,又能掌握特色专业方向课的基础课教学内容,为以后分专业方向学习奠定了坚实的基础。
(2)专业基础课程教学平台的修订。电气工程及其自动化专业基础课程教学平台包括“电路分析”、“电路实验”、“电子技术”、“电子技术实验”、“工程电磁场”、“自动控制原理”、“电机学”、“电气工程导论”、“电力系统分析”、“电力系统通信与网络技术”10门课程,与公共基础课程共同构成大电类基础课程教学大平台。
由于接触网专业对机械和力学知识有较严格的要求,因此在专业基础平台中增加了“机械设计基础”和“工程力学”课程,丰富了学生的专业知识面,也为以后学好接触网专业方向奠定了基础。
(3)专业课程教学平台的修订。电气工程及其自动化专业课程教学平台主要涉及“高电压技术”、“电力电子技术”、“电力系统继电保护原理”、“电气测试技术”、“电器控制与可编程控制器”、“电力系统自动化”、“专业英语阅读与写作”、“电气设备状态监测与故障诊断”、“配电网络自动化”等课程,与毕业设计、课程设计一起构建专业技能获取平台。
专业课程教学平台的修订对确保铁路特色专业方向成功至关重要,因此做了较大的调整。针对电气化铁道牵引供电专业方向,增加了“电气化铁道供电系统与设计”、“电气化铁道供电系统及装备”、“城市轨道交通供电系统”、“牵引供电所设计与施工”课程以及这些课的课程设计。针对接触网工程专业方向,增加了“接触网工程与设计”、“接触网规程与规则”、“接触网施工”、“接触网检测”以及“接触网工程与设计课程设计”。上述两个特色方向除必修课外,均有9个学分的选修课。表1是调整后电气工程及其自动化铁路特色专业方向课程教学计划。
(4)工程实践能力教学平台的修订。工程实践能力教学平台的调整主要基于两方面:一是调整工程实践平台本身的实训内容,如认识实习由参观刘家峡水电站改为参观兰州铁路局供电段兰东牵引变电所,生产实习由原来的兰州电机厂实习改为兰州铁路局职工培训站陇西分站接触网实训基地实习。二是开辟新的实训内容或实训基地,如增加了有关牵引供电系统和接触网专业方向的零部件拆装实习,以及开辟了兰州铁路局供电段电调中心实习基地。此外,学院还定期聘请各大铁路局、设计院、中铁电气化公司、青藏铁路公司等现场专业人员来学院任课或作报告,使得学生们不出校门就能学习到现场的知识。
2.师资队伍建设的研究
电气工程及其自动化专业铁路特色专业方向是一个崭新的方向,师资力量的配备直接影响到专业建设的成败。在优化师资配置资源的基础上,必须加大师资培训,提高教师的专业水平。具体措施:一是安排教师到相关院校进行实习培训,加强学习交流。如2008年安排张廷荣、李红两位青年教师去华东交通大学学习,安排李亚宁教师去铁道部第一设计院学习,2009年安排张廷荣、李红去铁道部第一设计院兰州分院学习,2010年安排闵永智教师去西南交通大学学习,提高了教师的理论水平。除了每年安排相关教师进修实习外,学院还着力出台了“1+2”研修计划和“1+1”帮带计划。二是鼓励教师利用暑、寒期到工厂或铁路建设现场实地考察,与现场工人、技师交流学习,做到真正实践学习。三是在院内积极开展铁路特色专业方向方面的科研工作,加大对科研方面的投入。通过承担和参与科研项目,提高教师发现和解决工程实际问题的能力,丰富教师的工程实践经验。四是强化教师专业队伍,引进高水平人才,要特别加强从企业引进具有较高学术水平和丰富工程实践经验的高级专业技术人才,提高师资队伍的整体工程实践能力和水平。
3.实验室建设和实习基地的建立
实验是教学的重要环节,相应的实验室建设对于专业发展尤为重要。铁道电力牵引供电系统和接触网专业方向建立之前,我们就对实验室建设进行了大量的考察和论证工作,一经专业方向确立就开始了实验室建设工作。由于铁路特色专业方向的特殊性和庞大性,所需建设资金缺口较大,研究如何利用有限的资金完成有代表性的实验设备从而完成实验室建设,满足日常教学需求,帮助学生理解和接受所学专业知识提高学生学习主动性异常重要。学校采取了以自我建设为主的方式,同时加强外来资金的引入。一方面,学校利用日元贷款大力建设铁路特色专业方向实验室,先期建成电气化铁道供电系统模型实验室,包括一个电力系统沙盘及一个牵引供电系统沙盘;全部偿、半补偿及接触网简单悬挂模型;断路器、隔开关、互感器、避雷器等牵引变电所电力设备模型;AT、BT及接触网直供方式下的挂板模型;牵引所二次回路、直流操作电源的挂板模型,满足铁路特色专业方向学生学习的基本需求。另一方面,利用财政部与地方共建实验室和特色办学机会,争取国家财政支持。通过各方积极努力,获得财政部数百万元建设基金,建立了远动及综合自动化实验室。最后利用现有的实验设备,学校投入配套资金进行二次开发,展开对遥测、遥信和遥控系统的深入研究,完善实验室设备和技术。[3]
关于实习基地的建设问题,接触网专业方向要求学生必须通过相应的安全规程测试,合格后方能上岗,其特殊性决定了实习的重要性。利用现有条件和依托相关企业单位建设新的实习基地是我们必须思考的问题。学校利用兰州铁路局职工培训站接触网实习基地的优势,在实习阶段将学生送到接触网实习基地进行接触网零部件拆装练习,并设法考取上岗证。另外,和企业积极联合,建立新的实习基地。如与兰州铁路局兰东供电段达成就业实习协议,给学生一个熟悉和实习的机会,做到理论和实践相结合。
4.教学方式多样化,注重学生能力培养
为了增加学生的学习兴趣,电气工程及其自动化专业铁路特色专业方向的课程从内容到形式上都进行了不断地尝试,目的是寻求利于学生学习和能力提高的最佳结合点。
教学内容上不再采取单纯的灌输式教学,而是丰富教学内容。首先在教材的选取上采用“三位一体”的教材,再经过大量的比对,选取最好、最先进的教材。对不恰当的教材经过教师和专业技术人员的共同努力进行修正;课堂采取不同的教学方法,利用多媒体课件教学,一方面从交流单位引进录像,另一方面根据需要去现场实地制作教学录像,提高了学生的学习兴趣。
课堂教学注重能力培养。为了提高学生能力,充分发挥学生的学习主动性,一些课程采取了教师讲授、学生参与的方式。例如,对于轨道交通概论,任课教师讲完部分课件后,布置学生课后通过资料查取完成一定任务,并让学生们课堂讲解。由于学生查阅的知识多种多样,不仅丰富了学生的视野,而且教师在其中也可以学到不少知识,共同受益。提高了学生的学习主动性、自学能力。
五、铁路特色专业方向取得的实效
兰州交通大学电气工程及其自动化专业铁路特色专业方向一经开始就显示了极其强大的生命力和发展潜力。在校内受到领导和广大教师的支持,为学生提供了一个新的就业机会和选择。经过两年的建设和发展,得到了铁路局、设计院、中铁电气化局、中铁建和机车车辆制造企业的认可和好评。目前除部分毕业生考取研究生外,大部分学生已走上工作岗位,总体呈现出供不应求的局面。在最近连续三届的毕业生就业分配中,无1人待业。在最近连续两年的高考中,报考该专业学习的学生数量大大增加。该专业与铁路信号、机车控制两个专业配套,构造了“三位一体”的学科优势,填补了学科专业建设的空白。
六、结束语
自1999年电气工程及其自动化专业恢复招生以来,历经10年有余。在校、院两级领导的支持下,电气工程系教师孜孜不倦、呕心沥血,建立了国家特色专业和省级实验示范中心两个平台,设立了电气工程一级硕士学位授权点和一个工程硕士学位授权点,并吸引了大连交通大学、西南交通大学、华东交通大学、宁夏大学、兰州理工大学、兰州工业专科学校、河西学院、陇东学院、甘肃工业职业技术学院、酒泉工业职业技术学院、乌克兰克列门丘格国立大学和斯洛伐克马捷贝尔大学等院校教师来中心参观、学习,取得了令人瞩目的成绩。
参考文献:
[1]苏宏升.电气工程及其自动化铁路特色专业建设的研究与实践[J].中国科教创新导刊,2011,(5):193-195.
[STHZ]1[STBZ]专用集成电路设计重点实验室的实验教学改革实践 江苏省专用集成电路设计重点实验室(后简称“实验室”)有专职教师20人,承担南通大学杏林学院集成电路与集成系统专业实验课程12门,实验室近三年承担各级各类科研项目75项,79篇,其中SCI、EI论文43篇,有着良好的科研基础和科研成果。实验室老师在实验教学过程中,注重结合自身的科研方向向学生介绍集成电路相关新技术和新方法,并将计算机建模和仿真的新技术贯穿于专业实验教学中。比如,在“模拟电路”实验教学中引入Spice仿真软件,在“数字电路”实验教学中引入Quartus软件等。在设置的探索性实验课程中,只给学生引出若干思路,学生利用相关软件可在课堂内外自主练习,在互联网上查找相关技术资料,设计实验方案和实验步骤。通过这种引导,该专业学生对新技术掌握较快,在探索过程中遇到不懂的环节能相互进行探讨,主动向教师请教,逐步培养了自主式、合作式的学习习惯。
集成电路设计与集成系统专业培养掌握集成电路基本理论、集成电路设计基本技能,掌握集成电路设计的EDA工具,熟悉电路、计算机、信号处理、通信等相关系统知识,从事集成电路研究、设计、开发及应用,具有一定创新能力的应用型高级集成电路和电子系统集成技术人才。围绕该培养目标,实验教学内容上进行了与时俱进的改革。比如将LQFP64封装建模与仿真分析这一科研案例应用于实验教学中。实际科研案例的使用使得理论知识变得生动形象,加深了学生对基本理论知识的理解,学生学习兴趣和学习动力有了显著提高,能独立完成封装建模、仿真到最后优化的整个流程,为后续专业学习和就业打下牢固的基础,适应了我校独立学院“厚基础,强应用”的人才培养目标[2]。此外,教师紧密结合教学和科研实例编写教材,根据电路设计相关工作编写的《电路PSpice仿真实训教程》被列为教育部高等学校电子电气基础教学指导分委员会推荐教材。
从2009年承担集成电路与集成系统专业课程起,实验室鼓励高级职称人员承担实验课程,指导学生开展创新性实验项目。实验室教师指导本科生积极参加省级、校级大学生实践创新训练计划、校大学生课外学术科技作品等科技活动,获批“江苏省高校大学生实践创新训练计划”2项、南通大学“大学生实践创新训练计划”3项。所指导的集成电路设计与集成系统专业学生的参赛作品入围第三届 “华大九天杯”大学生集成电路设计大赛,荣获三等奖。“华大九天杯”大学生集成电路设计大赛是针对微电子及相关专业在校生的一次专业实践性赛事,是对我国集成电路设计领域人才培养的一次交流和检阅。
实验室成立于2002年,拥有集成电路工艺和器件仿真、集成电路电路仿真与版图设计、集成电路封装设计等先进的EDA软件工具,以及高性能工作站、网络分析仪、矢量信号发生器、微电材料与器件的光电测试系统、数模混合集成电路测试仪等硬件设备,仪器设备总值达1 000多万。这些仪器设备均属于科研仪器设备,由于场地紧、管理人员少,这些科研仪器设备目前还未对本科学生全面开放,主要为教师及研究生使用,仅有少量学生在参与教师的科研项目过程中能接触使用到部分科研仪器设备,重点实验室的仪器设备资源优势在本科实验教学改革中的作用发挥远远不够。
实验室围绕科研发展方向,三年多来先后邀请了中国科学院、北京大学、复旦大学、南京邮电大学、澳大利亚国立格里夫斯大学、美国密西根大学、新加坡南洋理工大学、日本富山县立大学等国内外知名科研学府的20多位专家学者来校进行讲学和交流,实验室教师也积极准备为学生举办专题讲座,此外还邀请了企业技术专家来校与师生进行面对面的交流。
2进一步加强科研与实验教学融合的探索
“授之以鱼不如授之以渔”,这要求教师与时俱进的将科研与实验教学紧密结合,使实验教学内容更贴近现代科研水平,让学生掌握有应用价值的知识和方法,培养符合社会实际应用需求的人才。
2.1加强科研新方法新技术在实验教学中的引入
以培养学生实践能力、科研能力和自主创新能力为目的进行的实验教学改革,必须与科研紧密结合,减少验证性实验项目,增加综合性实验项目,增设创新实验课程。将科研用到的新方法、新技术逐步引入到实验教学中,更新实验教学方法与手段,设置探索性实验项目来模拟科研全过程。引导学生自己去思考并寻找合理解释,鼓励学生查阅相关的参考资料,探索问题产生的真正原因,训练他们主动分析和独立解决问题的能力,实现实验教学与科研新技术、新方法训练的有机结合。
2.2加强科研内容与实验教学内容的结合
在实验教学内容中,除了加强科研新方法、新技术的引入,还需要精选科研中的实际案例,让学生能真正地体验科研。依托科研项目来设置综合性实验,将成熟的科研成果及时转化为创新实验项目,使得实验内容兼具新颖性和探索性,有利于学生开阔视野,扩展知识面,激发专业热情。增加科研实例在实验教学内容中的灵活运用,提高综合性、设计性、创新实验的比重,让学生现在所学所练真正成为日后实际工作中的基础,学有所得,学有所用。
2.3加强对学生科研创新活动的引导
科技活动作为一种探索性的实践过程,具有科技性、实践性和探索性的特点,是培养学生创新素质的最佳切入点。吸收对科研感兴趣的学生参与到教师的科研活动中,承担一部分力所能及的科研课题,通过科研实践氛围的熏陶,激发学生的科学研究兴趣,引导学生积极探索[3]。鼓励学生积极申报大学生创新性实验计划项目,并为学生进行创新性实验研究提供条件,如设立“大学生创新基金”。组织学生参加竞赛,将本科学生科研创新实验与竞赛结合起来,培养学生的科学精神和创新能力。
2.4加强科研仪器设备在实验教学中的应用
为了挖 掘科研仪器设备利用的潜力,实现科研与教学资源共享,科研实验室需要在时间、空间、设备和实验课题等多方面进行开放。制定相关的规章制度,对本科学生的准入条件、经费支持和科研管理等多个方面加以规范,使得科研仪器设备在教学中也能发挥其优势,充分拓展现有科研仪器设备的使用范围,提高仪器设备利用率,同时为学生提供开展科研创新实验的环境,高质量、高效率地为科研与教学服务。通过优化资源配置,建立资源共享机制,为创新人才的培养提供良好的教学平台[4]。
2.5加强科研学术讲座在本科学生中的普及推广
学术讲座是进行学术交流,提高教学和科研水平的有效手段;是一场师生共赢的集会,有利于营造良好的的学术氛围。学术讲座向师生展示新观点、新知识和学科最新研究成果,有利于互通有无,开阔学术视野,提升学术层次,传达团队协作、学科间联合创新的重要性,对师生未来的学习工作都有一定的激励作用,也为学生的职业规划指引方向。本科学生即使暂时无法理解讲座中的高深内涵,但专家学者们思想的潜移默化以及通过后期的学习和钻研,对个人综合能力的发展影响深远。
3结束语
教学和科研是互促的,只有多角度加强双方的融合,构建教学与科研良性互动的实验教学模式,才能从根本上实现双方的可持续性发展,顺应高素质创新性人才培养的要求。
参考文献:
论文关键词:集成电路,特点,问题,趋势,建议
引言
集成电路是工业化国家的重要基础工业之一,是当代信息技术产业的核心部件,它是工业现代化装备水平和航空航天技术的重要制约因素,由于它的价格高低直接影响了电子工业产成品的价格,是电子工业是否具有竞争力关键因素之一。高端核心器件是国家安全和科学研究水平的基础,日美欧等国均把集成电路业定义为战略产业。据台湾的“科学委员会”称未来十年是芯片技术发展的关键时期。韩国政府也表示拟投资600亿韩元于2015年时打造韩国的集成电路产业。
集成电路主要应用在计算机、通信、汽车电子、消费电子等与国民日常消费相关领域因此集成电路与全球GDP增长联系紧密,全球集成电路消费在2009年受金融危机的影响下跌9%的情况下2010由于经济形势乐观后根据半导体行业协会预计今年集成电路销售额将同比增长33%。
一、我国集成电路业发展情况和特点
有数据统计2009年中国集成电路市场规模为5676亿元占全球市场44%,集成电路消费除2008、2009年受金融危机影响外逐年递增,中国已成为世界上第一大集成电路消费国,但国内集成电路产量仅1040亿元,绝大部分为产业链低端的消费类芯片,技术落后发达国家2到3代左右,大量高端芯片和技术被美日韩以及欧洲国家垄断。
我国集成电路产业占GDP的比例逐年加大从2004年的0.59%到2008年的0.74%.年均增长远远超过国际上任何一个其他国家,是全球集成电路业的推动者,属于一个快速发展的行业。从2000年到2007年我国集成电路产业销售收入年均增长超过18%毕业论文提纲,增长率随着经济形势有波动,由于金融危机的影响2008年同比2007年下降了0.4%,2009年又同比下降11%,其中集成电路设计业增速放缓实现销售收入269.92亿元同比上升14.8%,由于受金融危机影响,芯片制造业实现销售收入341.05亿元同比下降13.2%、封装测试业实现销售收入498.16亿元同比下降19.5%。我国集成电路总体上企业总体规模小,有人统计过,所有设计企业总产值不如美国高通公司的1/2、所有待工企业产值不如台积电、所有封测企业产值不如日月光。
在芯片设计方面,我国主流芯片设计采用130nm和180nm技术,65nm技术在我国逐渐开展起来,虽然国际上一些厂商已经开始应用40nm技术设计产品了,但由于65nm技术成熟,优良率高,将是未来几年赢利的主流技术.设计公司数量不断增长但规模都较小,属于初始发展时期。芯片制造方面,2010国外许多厂商开始制造32nm的CPU但大规模采用的是65nm技术,而中国国产芯片中的龙芯还在采用130nm技术,中芯国际的65nm技术才开始量产,国产的自主知识产权还没达到250技术。在封装测试技术方面,这是我国集成电路企业的主要业务,也是我国的主要出口品,有数据显示我国集成电路产业的50%以上的产值都由封装产业创造,随着技术的成熟,部分高端技术在国内逐步开始开展,但有已经开始下降的趋势杂志网。在电子信息材料业方面,下一代晶圆标准是450mm,有资料显示将于2012年试制,现在国际主流晶圆尺寸是300mm,而我国正在由200mm到300mm过渡。在GaAs单晶、InP单晶、光电子材料、磁性材料,压电晶体材料、电子陶瓷材料等领域无论是在研发还是在生产均较大落后于国外,总体来说我国新型元件材料基本靠进口。在半导体设备制造业方面毕业论文提纲,有数据统计我国95%的设备是外国设备,而且二手设备占较大比例,重要的半导体设备几乎都是国外设备,从全球范围来讲美日一直垄断其生产和研发,台湾最近也有有了较大发展,而我国半导体设备制造业发展较为缓慢。
我国规划和建成了7个集成电路产业基地,产业集聚效应初步显现出来,其中长江三角洲、京津的上海、杭州、无锡和北京等地区,是我国集成电路的主要积聚地,这些地区集中了我国近半数的集成电路企业和销售额,其次是中南地区约占整个产业企业数和销售额的三分之一,其中深圳基地的IC设计业居全国首位,制造企业也在近一部壮大,由于劳动力价格相对廉价,我国集成电路产业正向成都、西安的产业带转移。
二、我国集成电路业发展存在的问题剖析
首先,我国集成电路产业链还很薄弱,科研与生产还没有很好的结合起来,应用十分有限,虽然新闻上时常宣传中科院以及大专院校有一些成果,但尚未经过市场的运作和考验。另外集成电路产品的缺乏应用途径这就使得研究成果的产业化难以推广和积累成长。
其次,我国集成电路产业尚处于幼年期,企业规模小,集中度低,资金缺乏,人才缺乏,市场占有率低,不能实现规模经济效应,相比国外同类企业在各项资源的占有上差距较大。由于集成电路行业的风险大,换代快,这就造成了企业的融资困难,使得我国企业发展缓慢,有数据显示我国集成电路产业有80%的投资都来自海外毕业论文提纲,企业的主要负责人大都是从台湾引进的。
再次,我国集成电路产业相关配套工业落后,产业基础薄弱。集成电路产业的上游集成电路设备制造的高端设备只有美日等几家公司有能力制造,这就大大制约了我国集成电路工艺的发展速度,使我国的发展受制于人。
还有,我国集成电路产成品处于产品价值链的中、低端,难以提出自己的标准和架构,研发能力不足,缺少核心技术,处于低附加值、廉价产品的向国外技术模仿学习阶段。有数据显示我国集成电路使用中有80%都是从国外进口或设计的,国产20%仅为一些低端芯片,而由于产品相对廉价这当中的百分之七八十又用于出口。
三、我国集成电路发展趋势
有数据显示PC机市场是我国集成电路应用最大的市场,汽车电子、通信类设备、网络多媒体终端将是我国集成电路未来增长最快应用领域. Memory、CPU、ASIC和计算机外围器件将是最主要的几大产品。国际集成电路产业的发展逐步走向成熟阶段,集成电路制造正在向我国大规模转移,造成我国集成电路产量上升,如Intel在2004年和2005年在成都投资4.5亿元后,2007年又投资25亿美元在大连投资建厂预计2010年投产。
另外我国代工产业增速逐渐放缓,增速从当初的20%降低到现在的6%-8%,低附加值产业逐渐减小。集成电路设计业占集成点设计业的比重不断加大,2008、2009两年在受到金融危机的影响下在其他专业大幅下降的情况下任然保持一个较高的增长率,而且最近几年集成电路设计业都是增长最快的领域,说明我国的集成电路产业链日趋完善和合理,设计、制造、封装测试三行业开始向“3:4:4”的国际通行比例不断靠近。从发达国家的经验来看都是以集成电路设计公司比重不断加大,制造公司向不发达地区转移作为集成电路产业走向成熟的标志。
我国集成电路产业逐渐向优势企业集中,产业链不断联合重组,集中资源和扩大规模,增强竞争优势和抗风险能力,主要核心企业销售额所占全行业比重从2004年得32%到2008年的49%,体现我国集成电路企业不断向优势企业集中,行业越来越成熟,从美国集成电路厂商来看当行业走向成熟时只有较大的核心企业和专注某一领域的企业能最后存活下来。
我国集成电路进口量增速逐年下降从2004年的52.6%下降为2008年的1.2%,出口量增速下降幅度小于进口量增速。预计2010年以后我国集成电路进口增速将小于出口增速,我国正在由集成电路消费大国向制造大国迈进。
四、关于我国集成电路发展的几点建议
第一、不断探索和完善有利于集成电路业发展的产业模式和运作机制。中国高校和中科院研究所中有相对宽松的环境使得其适合酝酿研发毕业论文提纲,但中国的高端集成电路研究还局限在高校和中科院的实验室里,没有一个循序渐进的产业运作和可持续发展机制,这就使得国产高端芯片在社会上认可度很低,得不到应用和升级。在产业化成果推广的解决方面。可以借鉴美国的国家采购计划,以政府出资在武器和航空航天领域进行国家采购以保证研发产品的产业化应用得以实现杂志网。只有依靠公共研发机构的环境、人才和技术优势结合企业的市场运作优势,走基于公共研发机构的产业化道路才是问题的正确路径。
第二、集成电路的研发是个高投入高风险的行业是技术和资本密集型产业,有数据显示集成电路研发费用要占销售额的15%,固定资产投资占销售额的20%,销售额如果达不到100亿美元将无力承担新一代产品的研发,在这种情况下由于民族集成电路产业在资金上积累有限,几乎没有抗风险能力,技术上缺乏积累,经不起和国际集成电路巨头的竞争,再加上我国是一个劳动力密集型产业国,根据国际贸易规律,资本密集型的研发产业倾向于向发达国家集中,要想是我国在未来的高技术的集成电路研发有一席之地只有国家给予一定的积极的产业政策,使其形成规模经济的优势地位,才能使集成电路业进入良性发展的轨道.对整个产业链,特别是产业链的低端更要予以一定的政策支持。由政府出资风险投资,通过风险投资公司作为企业与政府的隔离,在成功投资后政府收回投资回报退出公司经营,不失为一种良策。资料显示美国半导体业融资的主要渠道就是靠风险基金。台湾地区之所以成为全球第四大半导体基地台就与其6年建设计划对集成电路产业的重点扶植有密切关系,最近湾当局的“科学委员会”就在最近提出了拟扶植集成电路产业使其达到世界第二的目标。
第三、产业的发展可以走先官办和引进外资再民营化道路,在产业初期由于资金技术壁垒大人才也较为匮乏民营资本难于介入,这样只有利用政府力量和外资力量,但到一定时期后只有民营资本的介入才能使集成电路产业走向良性化发展的轨道。技术竞争有利于技术的创新和发展,集成电路业的技术快速更新的性质使得民营企业的竞争性的优势得以体现,集成电路每个子领域技术的专用化特别高分工特别细,每个子领域有相当的技术难度,不适合求小而且全的模式。集成电路产业各个子模块经营将朝着分散化毕业论文提纲,专业化的方向发展,每个企业专注于各自领域,在以形成的设计、封装、测试、新材料、设备制、造自动化平台设计、IP设计等几大领域内分化出有各自擅长的专业领域深入发展并相互补充,这正好适应民营经济的经营使其能更加专注,以有限的资本规模经营能力能够达到自主研发高投入,适应市场高度分工的要求,所以民间资本的投入会使市场更加有效率。
第四、技术引进吸收再创新将是我国集成电路技术创新发展的可以采用的重要方式。美国国家工程院院士马佐平曾今说过:中国半导体产业有着良好的基础,如果要赶超世界先进水平,必须要找准方向、加强合作。只有站在别人的基础上,吸取国外研发的经验教训,并充分合作才是我国集成电路业发展快速发展有限途径,我国资金有限,技术底子薄,要想快速发展只有借鉴别人的技术在此基础上朝正确方向发展,而不是从头再来另立门户。国际集成电路产业链分工与国家集成电路工业发展阶段有很大关系,随着产业的不断成熟和不断向我国转移使得我国可以走先生产,在有一定的技术和资金积累后再研发的途径。技术引进再创新的一条有效路径就是吸引海外人才到我国集成电路企业,美国等发达国家的经济不景气正好加速了人才向我国企业的流动,对我国是十分有利的。
【参考文献】
[1]卢锐,黄海燕,王军伟.基于技术学习的台湾地区产业链升级[J].河海大学学报(哲学社会科学版),2009,(12):57-60,95.
[2]莫大康.新形势下的世界半导体业及中国半导体业的前景(上)[J].电子产品世界,2008,(5):24,26,32.
[3]莫大康.新形势下的世界半导体业及中国半导体业的前景(下)[J].电子产品世界,2008,(6):32-33,36.
[4]叶甜春.中国集成电路装备制造业自主创新战略[J].中国集成电路,2006,(9):17-19.
[5]杨道虹.发达国家和地区集成电路产业技术创新模式及其启示[J].电子工业专用设备,2008,(8):53-56.
[6]李珂.2008年中国集成电路产业发展回顾与展望[J].电子工业专用设备,2009,(3):6-10.
[7]庞辉,裴砜.我国集成电路产业发展中存在的问题及对策[J].沈阳大学学报,2009,(8): 9-12.
[8]翁寿松.中国半导体产业面临的挑战[J].电子工业专用设备,2009,(10):13-15,45.
[9]尹小平崔岩.日美半导体产业竞争中的国家干预――以战略性贸易政策为视角的分析[J].现代日本经济,2010,(1):8-12.
[10]李珂.2009年中国集成电路产业回顾与2010年发展展望[J].电子工业专用设备,2010,(3):5-6.
【关键词】电子综合技术;任务驱动;项目化;课程设计
一、《电子综合技术》课程定位
1.《电子综合技术》课程是电类相关专业的核心基础课程
在电子信息专业的课程体系中,《电子综合技术》是核心职业基础课程和特色课程之一。它将原有课程体系中的模拟电路、数字电路、电子课程设计、模电数电实验、电子仿真以及电测和电子技能初级中的相关内容进行有机的整合,通过该课程的学习和技能训练,一方面了解电子技术的基础知识、手段、应用及发展,使学生获得必要的电子技术通用知识和通用技能;另一方面也为学生学习后续的专业知识和专业技能打下扎实的基础。
2.《电子综合技术》是电子类专业岗位资格证书“PCB设计”、“电装中高级工”、“电调中高级工”考证的对口课程
电子信息专业的学生,要求毕业前必须获得电子组装与调试、PCB设计、电子维修等岗位资格证书中的一种。本课程所讲授的主要知识都与专业职业资格技能鉴定有着密切的联系,通过本课程的学习,学生能初步形成从工程实际中提出问题、以科学手段分析和解决问题的实践、创新能力。
3.《电子综合技术》是培养学生职业素养的重要课程
通过电子技术课程的学习和技能训练,有利于学生职业能力的提高和职业习惯的养成,通过严格执行考勤制度、进出实训或实际工作场地制度,不定期进行的设备整理测试训练;以及由分组讨论、任务分析、设计、组织实施、汇报点评等教学环节的教学做一体化教学实施,培养了学生的创新精神,同时使学生亲身体会了团队合作的重要性,提高了职业素养。
二、课程设计的理念
本课程设计的理念是淡化课程之间的界限,采用理论教学与实训操作相结合的"理实一体化"的模式,将模拟电路、数字电路、电子课程设计、模电数电实验、电子仿真以及电测和电子技能初级中的相关内容进行有机的整合,在教学过程中锻炼学生应用所学知识分析问题和解决问题的能力,培养科研素质和创新意识,注重学生综合应用能力的培养。
三、课程设计思路
1.根据专业培养目标和岗位能力要求,确定课程内容
以电子与信息技术专业领域职业岗位群的职业素质、职业能力培养为目标,将国家职业资格培训、技能鉴定与人才培养方案有机地结合起来,基于工作过程,分析行动领域、转化学习领域、开发学习情景和项目载体,突显“基础类课程综合化、技术类课程理实一体化、技能训练类课程项目化”的特点。根据人才培养目标,结合相关课程内容以及经济产业特点及学生的生源条件,确定课程标准。
2.课程知识和技能目标与典型电子产品生产工作过程相结合
结合符合企业、岗位要求的课程知识和技能目标,分析工程实际,得出典型电子产品生产工作过程包括:电子线路设计、PCB设计制作、元器件筛选、电子工艺技术、电子测量技术、调试排故技术、产品包装技术、技术文件准备及销售维护,并通过维护反馈对原设计进行改进,进一步提高产品质量,进入良性循环。
3.项目内容注重选取基础和特色典型电子产品
将来自于生产实际、常见典型产品及教师科研项目进行提炼,作为载体引入到电子技术的课程教学。典型电子产品注意选取基础电子产品和特色电子产品,并适当引入高端电子产品,以期通过电子综合技术课程教学,既保证基本知识、通用技能的获取以满足岗位基本要求,又学习先进的技术和时代倡导的发展理念,培养学生的创新精神,同时兼顾岗位性质不同涉及具有一定特色的电子产品。
4.采用多种教学方式,以技能训练带动课程知识学习
采用灵活多样的学习情景设计,如:元器件筛选、电子工艺、功能电路设计安装与调试等,均可设计为课程技能训练任务;考虑学生的认知规律和课程特点,采用多种教学方式,如:项目教学法、演示法、互动教学法、答辩式、演讲式、分组讨论法等,并通过来自生产实际的项目训练和安全用电知识传授,达到课程标准提出的职业能力要求。基础学习情境以训练主要知识点、基本技能和基本工艺能力为主,应用学习情境以训练学生综合应用能力、安装测试能力为主,综合学习情境以训练简单设计能力、创新能力和解决实际问题能力为主。每一个学习情境都包括了资讯、计划与决策、实施、检查与评估等环节,相当于进行了一个完整的工作过程。
四、课程目标
1.知识教学目标
(1)基本器件方面:了解常用半导体二极管、三极管、线性集成电路和常用数字集成电路的基本工作原理、特性和主要参数,并能合理选择和使用这些器件。
(2)基本电路原理及结构方面:熟悉共射、共集放大电路,差动放大电路,互补对称功率放大电路,负反馈放大电路,集成运算放大电路的结构、理解它们的工作原理、性能及应用。会用各种表示方法描述数字电路逻辑功能,能分析较复杂数字逻辑电路的逻辑功能。
(3)应用电路方面:整流滤波电路的结构、工作原理、性能及应用;熟悉三端稳压器件的应用;了解正弦和非正弦信号产生电路;运算放大器做比较器的应用;模拟信号的取样及放大电路。
2.技能教学目标
(1)掌握常用电子电路元器件、半导体器件的识别、使用和测试方法。
(2)掌握常用工具的使用方法;掌握手工焊接技能;掌握常用测试仪器的操作;掌握数字电路中常用仪器仪表的使用;学会电路的搭建和电路板的的制作。
(3)能够按照原理测试电路;能够独立按照要求调试电路;能够排除电路简单故障。
(4)了解单级放大电路的分析方法。能估算单级放大电路的电压放大倍数、输入和输出电阻,了解多级放大电路的分析方法。在深度负反馈条件下,掌握利用虚短或虚断估算电路电压放大倍数的方法。串联型稳压电路的计算。掌握理想运放的基本运算规则。能根据工作要求,完成简单数字逻辑电路的设计。能通过对数字集成电路芯片资料的阅读,了解数字集成电路的逻辑功能和使用方法;能分析和排除数字逻辑电路中出现的故障。
3.素质目标
(1)通过电子综合技术课程的学习,了解电子世界,了解电子电路的实际应用,激发同学们的学习兴趣,促使其加深认识所学专业,培养专业归属感。
(2)通过学习,加深学生对行业的认知,初步了解电子产品生产的工艺规范,提高实际操作技能,学会主动地学习,达到能够独立进行任务操作的水平。
(3)通过亲自动手制作和测试,加深对电子电路的了解,学习电子电路的设计与分析方法,培养独立思考、勤于思考、善于提问的学习习惯,进一步树立崇尚科学精神,坚定求真、求实和创新的科学态度。
(4)通过任务的完成,增强学生的自信心,加深对电子技术理论的理解与应用,培养学生的成就感、荣誉感和团结合作精神及纪律观念。
五、课程结构
本课程分两大模块——模拟电路、数字电路。每个模块由诺干项目,每个项目由3-5个任务。模拟电路部分有:半导体器件研究、稳压电源的研究、低频电压放大电路的研究、音频功率放大电路的研究和正弦振荡电路的研究等五个项目;数字电路部分有:门电路与组合逻辑电路的研究、触发器与时序逻辑电路的研究、脉冲信号的产生与整形电路的研究、集成数/模转换器与集成模/数转换器的研究等四个项目。并在课程最后设计综合项目:家用设备定时控制电路的制作。将基础知识、基本技能和综合素质的掌握贯穿于教学项目。
1.模拟电路模块
项目一:半导体器件研究 (8学时)(如表1所示)
项目二:稳压电源的研究 (8学时)(如表2所示)
项目三:低频电压放大电路的研究 (8学时)(如表3所示)
项目四:音频功率放大电路的研究 (20学时)(如表4所示)
项目五:正弦振荡电路的研究 (12学时)(如表5所示)
2.数字电路模块
项目一:门电路与组合逻辑电路的研究 (8学时)(如表6所示)
项目二:触发器与时序逻辑电路的研究 (16学时)(如表7所示)
关键词:教学创新 实践 创业
《电子线路》是一门实践性很强的学科,它应用于各行各业,传统教学方法已难以适应现代社会高速发展的需要,电子专业职业教育面临着严峻的挑战。
一、在教学中仍要贯穿思想教育
教学离不开教育,职业学校的教育思路“先成人后成才”正是体现了这一原则,实践证明这一思路是正确的。在教学中必须始终贯彻爱国主义教育、集体主义教育、中华传统美德教育、社会公德和职业道德教育等。受社会文化、家庭情况和自身素质的影响,职校毕业生就业观念呈多元化趋势,在《电子线路》教学过程中应注意培养学生的创业意识和创业技能,鼓励学生参与多种技能培训和考取技能合格证书,并结合课程的特点开展社会实践活动,如为社区修理电子产品、组织多种模拟实践等,这样一来既实现了个人价值与社会价值的完美结合,发挥自身潜能,又为社会做了贡献。
二、在教学内容上要实现结构更新
1、增加集成电路的分析
目前,电子产品的结构大都是以集成电路为核心,分立元件的数量大大降低,且集成规模不断扩大,新技术、新器件、新工艺不断涌现,而职业学校学生将来要直接面对社会,要求他们必须尽快适应新技术的发展和社会的进步,所以在学校里只有加强集成电路方面知识的学习,才能保证本课程的教学适应技术创新的基本要求,才能培养出实用型的技术人才。
2、增加器件外部特性和应用方面的分析
随着新器件的不断涌现、集成元件规模的不断扩大及功能逐步完善,芯片内部集成的元件愈来愈多,电路愈来愈复杂,中等职业学校学生在分析集成芯片内部电路方面还不具备理论基础,因而突出集成电路外部特性和功能应用的分析是符合职业学校的教学实际的。
3、增加单元电路与系统模块相互接口的分析
《电子线路》教学历来比较侧重于研究某一单元电路的电路形式、元件作用、工作原理、主要特性,而忽视其在整个电路系统中的功能、与其它模块的衔接及信号处理的流程,这不利于培养学生对工程整机电路的阅图和识图能力。因此,许多专家认为有必要加强系统和工程方面的概念和基础,这将十分有利于后续专业课程的学习。
4、增加对数字电路的分析
近年来,数字化电子技术快速发展,移动通信设备、高清晰度彩色电视机、卫星电视等数字技术的含量越来越高,特别是高智能化的自动控制设备、发展迅猛的计算机已广泛采用了数字技术,由此可见数字电子技术在整个电子线路课程中的地位和作用日益显得重要。而目前《电子线路》中的数字电路部分只是介绍了一些基本的电路,如触发器、寄存器、计数器等,教学与实际不相符,这样更显得增加数字电路分析的迫切性。
三、在教学方式上要进行创新
《电子线路》课程的教学要打破以传授知识为主的传统模式,突出对实践能力、创新能力和创业能力的培养,全面提高学生的综合职业素质。
创新能力是当代社会对人才素质的客观要求,也是《电子线路》课程教育改革与发展的一个重要主题。教师应采用各种形式的启发式教学方式,由被动接受式教育向自主创新式教育转变,为学生今后从事职业技术工作奠定牢固的基础。启发式教学提倡学生多提问,以利于开动学生思维并激发其创造性,并能灵活应用所学专业知识提高其处理实际问题的能力。
例如:现在的许多书上在判断某一放大电路是否工作正常时,往往只教人采用测集成电路各引脚的静态工作电压与书上所标值是否一致的方法。这种方法是一种较死板而又费时的方法,只适合于没有仪器设备的场合。在教学上如果完全按照书上所说方法照搬,虽然也能完成教学任务,做起来也省事,但这样培养出来的学生思维单一、不灵活,更谈不上能发挥他们创造力,往往只适合于搞搞维修之类工作,却难以适应社会上各行各业的不同要求。因为在工厂的实际操作中只要用仪器检查几个关键引脚的信号的波形、幅度或指标是否达到要求,即可说明电路工作正常与否,既简单又快捷准确。并不采用这种耗时又费力的方法。因此,应注重培养他们的思维分析能力,即能根据不同场合、不同条件对同一问题应有相应较优的解决问题方案,这样有利于培养的自学能力。自学能力对于每个学生来说都非常重要,因为学校中所学知识毕竟有限,学生离开学校后主要依靠自学来获取知识,在碰到新情况时才不会茫然不知所措,才能举一反三,开拓思维。
综上所述,中等职业学校的《电子线路》课程要适应知识经济和市场经济发展的需要,课程教学更强调对学生的实践能力、创新能力、创业能力的培养,注重提高学生的综合素质,课程改革应朝着“新”(新知识)、“用”(重应用)、“浅”(浅理论)、“宽”(宽基础)、“活”(活模块)的方向发展,从而全面提高职业学校《电子线路》课程的教学质量和水准。
参考文献
[1]闵亨锋.论职业活动导向课程结构与课程内容的开发[J].职教论坛,2007.1.
[2]曾建忠.模块教学的设计和实践[J].中国职业技术教育,2005(3)
[3]黄克孝.职业和技术教育课程概论[M].上海:华东师范大学出版社,
关键词:数字电路教学方法教学目标教学要求
“数字电子技术”是高职高专电类专业的一门专业基础课程,是一门理论性和实践性都较强的课程。它的任务是通过学习数字电路的基本概念、基本原理和基本技能使学生在数字电路方面具有一定的理论水平和实践技能,它是《微机原理与应用》、《单片机原理与应用》和《PLC原理与应用》等主要专业课程必不可少的基础知识。该课程对于学好后继专业课程以及提高学生的工程实践能力都有着极其重要的作用。
1立足于教学目标,展开教学
1.1知识目标
熟悉布尔代数的基本定律,掌握卡诺图与公式化简法;掌握数字电路中常用的基本单元电路和典型电路构成、原理与应用;掌握常用的中小规模集成电路功能。
1.2能力目标
具有查阅集成电路器件手册,合理选用集成电路器件的能力。对集成芯片,重点分析电路的外特性和逻辑功,以一些典型集成电路为例介绍如何查阅集成电路手册、资料等,使学生学会在实际应用中正确选择和使用集成芯片。
具有识读和分析一般典型应用电路的能力。增强电路分析的内容,弱化电路设计。传统数字电路教学往往注重电路设计内容的教学,好像只有电路设计的能力,才能代表水平,而电路分析代表技能,是低技术的。不过技能却正符合了高职高专的教学目标,所以在教学过程中,应注重电路分析方法的教学,让学生学会分析较复杂电路,能修改已有电路服务于自己的设计目标。
具有逻辑分析问题与解决问题的方法。随着数字技术的广泛普及,数字化社会已经到来,大规模、超大规模数字集成电路以其低功耗、高速度等特点,应用越来越广泛。因此如何在有限的时间内使学生扎实掌握数字电路基础知识理论和基本操作技能,培养分析问题、解决问题的能力,是教师在教学过程中需要认真思考的问题。并使学生在传统的数字电路逻辑分析、逻辑设计思维训练的基础上进一步建立起现代数字电路的应用与设计思想,掌握现代电子技术的新技术和新器件,在专业学习中适应当代硬件技术与信息技术的发展,为走向实际工作岗位打下坚实的基础,为拓宽就业市场寻求一条全新之路。
1.3思想教育目标
(1)树立热爱科学、实事求是的学风和创新精神、创新意识。(2)具有一定的自学能力和获取新知识、新技术的基本素质。(3)提高逻辑思维能力、养成认真细致的工作作风。
总之,专科教学不同于本科教学,专科教学注重于学生能力和综合素质的培养,教学过程中突出培养学生应用知识,分析解决实际问题的能力,以学生为主体,以教师为主导,以教学为主线,树立能力培养目标为重中之重的思想。
2选择合适的教材,以教学要求分层、考核形式分类的方式评价教学
2.1教材的选择
目前我校选择的教材充分体现了高职高专教育的特点,以应用为宗旨,强调理论与实践相结合。编写原则遵循由浅入深,通俗易懂,便于自学,力争做到“讲,学,做”统一协调,重点和难点采取阐述与比喻相结合,例题与习题相结合,实例与实验相结合,针对数字电路课程实践性强的特点,增加了与教材相应的实践环节教学内容。
针对数字电路教学过程中存在教学内容与学时数的矛盾,根据国家教委课程指导委员会的提议:EDA技术是电子技术类课程教学改革的重要方向。我校及时修订课程大纲、调整教学内容。把EDA技术和PLD器件纳入教学计划。将教学内容分为数字逻辑基础、组合逻辑电路、时序逻辑电路、可编程逻辑器件和脉冲信号的产生与整形五大模块。
2.2教学要求分层
教学要求分为五个层次A.知道、了解。学生对教学内容有感性的、初步的认识或只要能识别它B.领会、理解。学生对概念、规律、基本操作等有理性的认识,即能自述、解释和举例说明,并在教师的指导下能顺利地完成基本操作C.掌握、运用。学生在理解教学内容后,通过练习,形成技能;运用概念、方法、规则进行常规运算求解、论述和简单运用、自主操作等D.熟练掌握、灵活运用。学生能综合运用某个知识解决问题,综合运用某项技能进行熟练操作或小规模技术设计等,从而形成某种能力E.思想素质的提高。如态度、意识、精神、毅力等的培养。
同时,采取了以创新能力的培养为核心的“四位一体”教学法,即旨在通过学生自学、讨论、答辩、考查四个阶段,培养学生的自学能力以及分析问题和解决问题的能力,彻底解决传统教法中“满堂灌”的现象。
2.3考核形式分类
考核形式分为五种:笔试:传统的拟卷考试;操作:通过学生动手操作来考核;答辩:教师出题或学生自拟题,经一段时间的实践,学生以报告形式完成答卷并根据需要答辩;社会化考核:参加由国家有权部门认定的考试考核机构或组织进行的考试考核;社会评判:由社会评定结果如实习鉴定等。
通过多种考核形式达到综合评价学生的效果。
3采取传统和现代化教学手段结合方式,运用实例灵活教学
3.1传统和现代化教学手段相结合
教学课件是教材内容的提升和精炼,是将教材中的概念、定律及应用内容转化为形象逼真的映像展示给学生。多媒体教学进入课堂是对传统教学方法的改革,它是教学过程的一个有力工具,但决不能成为课堂教学的主宰,过于详细的课件使学生上课注意力不集中,一些学生觉得课程内容包含在课件中,便在课堂上不记笔记、注意力分散、交头接耳、甚至逃课。可以想象,教学中教师盯着显示器,学生盯着大屏幕,这样的教学情景很难调动教学气氛、影响教师配以肢体语言等的热情发挥,更谈不上师生间的互动。只有将多媒体教学方法和传统教学方法有机的结合起来,相互补充,并在教学实践中不断完善,才能取得完美的效果。
EDA是电子设计自动化(ElectronicDesignAutomation)的英文缩写,将EDA技术引入数字电路课程教学,可以使教师在讲述理论的同时,利用EDA技术软件进行仿真、演示,使学生消除“抽象感”,增加学习的兴趣。使课堂教学更生动、直观,使数字电路课程中一些基本理论和基本概念更加容易理解。
3.2运用实例灵活教学
数字电路的授课可以结合生活中的应用举例,如目前多媒体PC机里的显示卡、声卡是用数电中的数——模(D/A)转换实现图像显示和声音播放的;制造业中的数控机床,交通信号灯的转向时间显示,家电产品中的CD、VCD、DVD等也都应用了数电技术。通过这些实例的介绍,可以使学生真正了解数字电路课程的重要性,从而能更加主动的去掌握所学知识。
培养创新型人才,就要实施创新教育,重视实验教学,改变以教师为主导的教育模式,充分发挥实验教学的作用,使之成为引导学生从实践来获取和应用理论知识的主要渠道,在完成验证性实验的基础上,实验大纲中安排智力竞赛抢答器和电子秒表等一系列的综合性实验,使学生在由简到繁的设计过程中了解设计工作的思路、方法,通过让学生实际制作,使学生懂得如何进行理论和实践相结合,加深对知识点的理解。
4结语
总之,我们只有立足于教学目标,选择合适的教材,采取传统和现代化教学手段结合方式,运用实例灵活教学,培养学生的创新能力,才能搞好教学,才能为学生走向实际工作岗位打下坚实的基础。
参考文献:
为适合高职教学的特点,合理安排教学内容。《电子技术》是一门基础学科,其内容必须与后续专业课相符合,其理论知识部分涵盖内容广泛,包括模拟电路,数字电路,集成电路等等。所以在教学内容的选取上应以必要够用为度,减少数理论证,以掌握概念,突出应用培养技能为教学重点。重点介绍电子器件的外部特性与功能及电子电路的定性分析与应用,而对其工作原理的分析则可以简略介绍即可。对于电子测量部分,主要介绍常用电工测量仪表的基本原理和应用及实验,可以放到实测中去讲解和应用。在数字电路部分,一般教材在集成电路与最新的电子技术的发展和应用上内容很少,这部分内容尤其对非电类专业的学生用处较大。这就需要通过阅读大量的电子类读物,及时了解本专业中的先进科技和技术应用,为学生弥补教材老化过时所造成的知识上的断层。
采取适合的教学方法与手段
采用传统的先理论后实践的教学方法,在以知识学科体系为中心的理论教学过程中由于学生逻辑分析能力较弱、造成部分学生上课听不懂,作业不会做,通常学习积极性不高,从而对实践动手也失去了应有的积极性。
应用新的教育教学手段,增加学生的学习兴趣。学习兴趣是学生主动学习的动力之一,学生对学习的追求往往来源于兴趣。有兴趣的东西可以激发学生的学习热情,引起学生思考。如果可以让学生在学习过程中带着兴趣去学习,可以说教学就成功了一半。以往在《电子技术》这门课程的讲授中,教学方法单一,只能通过传统的粉笔加黑板的教学模式讲解课程,尤其对于许多重点难点内容更是如此,这也是造成学生对本课程无法产生学习兴趣,觉得知识难懂,厌学的重要因素。《电子技术》这门课程中理论知识多,许多概念抽象,难以理解。在许多重点、难点内容上即使教师和学生花了足够的经历在上面也难以达到预定的教学目的和效果。现在有了多媒体技术,可以化抽象为具体。
用多媒体技术把文字、动画、图像的一体化效果制作成图文并茂的课件,用生动丰富的画面和音效吸引学生的注意力,激发学生的学习兴趣。同时也便于增强学生对所学知识点的理解和记忆。此外,此种形式的使用,还可以解决在课堂上板书所花的时间多的问题,使学生有更多的思考时间,可以大大提高教学效率。
采用仿真教学与实际操作的实践教学
传统的实验教学方式和手段也比较单一,实验教学要求学生在指定的时间内完成教师指定内容的实验,而且大多数实验还必须严格按照规定好的操作步骤进行。为了培养学生对《电子技术》课程的学习兴趣,同时强化学生的动手能力,我们压缩理论课时,大大增加实践学时的比例,在理论学习后,让学生自行设计小电路,实现电路的基本功能。学生设计好电路后,先在仿真实训室中,按照自己设计的电路选好电子元件,在连接好电路,进行仿真,以实现电路功能。这样不但可以节省原材料,还可以使学生在电脑上反复的设计、验证理论知识,增强学生的学习兴趣。在仿真实训后,在进入实际操作实训室,按照自己设计的电路,对元器件进行识别、检测,让学生先制作相应的实用小电路,这样在很大程度上培养学生学习兴趣,提高学生的动手技能。
采取灵活的考核方式
考核、评价学生成绩是教学过程的一个重要环节。如何通过考试全面反映每个学生掌握知识及各种技能的程度,如何充分发挥考核在学生综合能力培养中的作用,就必须对学生成绩评定方式的改革。好的考核方法能给学生一个正确的学习导向,合理的项目的评价体系也是项目教学的重要环节,改革后课程的实践内容大大增加,那么相应的总评成绩中技能分值比例也要同步增加。
学生成绩可以由期末成绩、平时成绩和实践成绩按一定比例构成,这样可以较公正地、全面地衡量一个学生对该课程的学习情况。项目成绩也可以采用单独计量方式,对项目制作像课程设计一样单独设一门课,可以更好地调动学生的积极性,使他们认真对待每一次项目制作,并通过一套自评、互评和教师测评合理的评价体系可使各小组、个人看到自己的成功之处和不足之处,有利于以后项目的改进和提高。还应鼓励学生课外进行创新小电路制作,并采用弹性考核的方式把学生课外制作作为附加分纳入考核的范围。
一、传统电子产品设计中遇到的问题
1、传统的电子产品,从设计、调试到验证完成,一般采用面包板或专门的焊机板,通过手工装配,再进行电路的反复测量、评估电路性能。当电路设计非常复杂时,采用这种传统的设计方法,极易产生连线错误、器件损坏等人为错误,常会造成人力、财力、时间的浪费。尤其是设计集成电路时,传统的设计方法无法模拟集成电路的真实特性。
2、电子产品的各项性能的分析,特别是消耗和破坏性的分析与测试。
3、设计过程中的大量的复杂的计算。
二、电子设计自动化的发展过程及解决的问题
在20世纪70年代到80年代中期,计算机技术和电子技术的发展促进了计算机雇主设计(CAD)理论的研究和应用,是CAD技术成为电子设计领域的新兴学科。20世纪80年代中期开始,随着高性能计算机技术的发展,尤其是微型计算机技术的发展,CAD技术迈向了其高级阶段,出现了电子设计自动化(EDA)。电子设计自动化技术(EDA)是指以计算机为工作平台,融合应用电子技术、计算机技术、信息处理技术、及智能化技术,进行链子线路与系统的功能设计、逻辑设计、性能分析、系统优化直至印制电路板的自动设计,它可以完成电子工程设计的全过程。利用EDA工具,电子设计工程师可以从概念、算法等开始设计电子系统,大量工作可以通过计算机完成,并可以将电子产品从电路设计、性能分析到设计出IC版图或PCB版图的整个过程在计算机上自动处理完成。其基本特征是以计算机硬件和相关软件为工作平台、最大限度地提高电子线路或系统的设计质量和效率,从而节省人力、物力和开发城本,缩短开发周期。
三、电子设计自动化的主要特点
1、设计过程自动化
在EDA的应用中,可以利用EDA应用软件,实现由系统层到电路层再到物理层的整个设计过程的自动化。在设计过程中,设计人员可以按照电子线路或系统的指标要求,采用完全独立于芯片厂商及其产品结构的描述语言,在功能级对设计产品进行定义,并利用应用软件提供的仿真技术验证设计结果。具体地讲,设计人员可以从概念、算法、协议等开始设计电子系统通过计算机机上自动完成。2、高度开发的集成环境利用计算机技术的支持,在计算机平台上安装功能不同的软件,形成一个功能强大的EDA设计环境。在这个环境中,可以控制和管理设计方案、设计过程和设计数据,甚至可以让这些软件共享设计资源。这种高度开放的集成环境,包含了电路设计开发过程,而且其文件类型在不同的EDA软件中是可以共享的。
3、高度智能化的操作
在EDA技术中,由于应用软件的智能化设计,各种设计向导和提示十分完备,使电子设计人员不必学习更高深的专业理论知识,更不必进行手工运算,在应用软件环境中,就可以完成线路或系统的设计,并得到精确的仿真结果。
关键词:教学改革;实践环节;电子信息工程.
中图分类号:F407文献标识码: A
l 引言
集成电路的飞速发展使电子科学技术的面貌日新月异。电子产品在50年代以前是以电子管为核心器件,60-70年代逐步由晶体管代替,80-90年代则是以集成电路为主,并由全模拟电路转为兼有模拟、数字信号电路且以数字信号电路为主的信号系统。计算机科学的兴起及其广泛应用深人到国民经济的各个领域。计算机技术已成为实现现代化必不可少的手段,没有哪个行业有电子工业这么快速的惊人变化。为适应科技高速发展的形势,适应社会主义市场经济的需要,必须转变我们过去在计划经济休制下形成的教育思想,使教育真正面向社会主义市场经济,面向世界,面向21世纪。
2 电子信息工程类大学本科生培养目标及必备的知识结构和基本素质
2.1 专业教育培养目标
面对当前这一新的形势,新的教学改革大潮,世界上一些发达国家普遍认为大学生的工程教育不可能什么都学,也不可能学得太专,工程教育只能是基础性教育,培养通用的适应能力强的人才。
国家教委结合我国实际情况,提出了高等教育要进一步拓宽专业面,加强基础教育,加强计算机教学,加强实践性环节教学的教学目标。我们认为电子信息工程类核心技术基础课程的设置可以分为3大模块,即:①电路理论、电磁场理论、信号与系统;②线性电子线路、非线性电子线路、数字逻辑电路;③计算机科学与工程。所涉及的内容是电工学、电子学技术中已经成熟的并带有普遍意义的基本理论、基本分析方法和基本技能。它提供了电子信息工程类专业人员所必备的知识结构和基本素质,这些课程的内容是今后学习专业课的基本知识。
2.2.1 电路、电磁场与电磁波、信号与系统模块
① 电路分析、信号与系统课程是电工类各专业的重要技术基础课,它是核心技术的基础与核心。电路分析基本内容是:电路与磁路、交流电路、动态电路的分析等。参考学时为90-100学时。
信号与系统基本内容是线性连续时间系统、线性离散时间系统分析、线性系统的状态变量分析、随机过程和信号处理等。参考学时为80-90学时。
② 电磁场与电磁波课程是核心技术课的组成部分,同时是一些新兴边缘学科的理论基础,基本内容是:电磁场、电磁波、传输线和天线等。参考学时为80-100学时。
2.2.2 线性、非线性电子电路、数字逻样电路模块
线性、非线性电子电路、数字逻辑电路课程是电子信息工程教育中重要基础课,是一门应用性很强的技术学科。线性、非线性电子电路课程的主要内容是:半导体器件、放大器、信号波形变换、功率电路、频率变换等。参考学时为150-160学时。
数字逻辑电路课程的基本内容是:逻辑门电路、数字电子学理论基础、组合逻辑与时序逻辑电路、大规模集成电路、模一数接口电路等。参考学时为70-80学时。
2.2.3 计算机科学与工程模块
由于计算机科学的蓬勃发展及其广泛应用,计算机系列课程是电子信息工程技术教育中的核心课程。根据中国计算机学会“93大纲”的规定,它包括9个领域、3个进程、12个基本概念,按照循序渐进的原则,我们认为包含以下基本内容:计算机数据录入技术、编程语言和基本算法、数据结构与程序设计方法、计算机原理与体系结构、操作系统与软件工程、人工智能、计算机网络等。
2.3 实践环节的改革在培养学生能力中的作用
实践环节的重要性不仅在于加强对理论的理解,而且在学生的工程能力训练和科研能力的培养方面有特别重要意义。实践环节包括实验课、综合专题实习和毕业设计等。
实验是实践的主要环节之一,实验课是综合理论和实验技术应用的联合体,它为学生掌握知识和发展能力的统一提供了最佳条件,是全面培养学生的实践能力(如动手能力、思维创造能力、自学能力、分析问题和解决问题的能力等)的基本环节。对培养学生的基本技能、探索精神、坚强毅力和求实作风等方面都有积极作用。综合专题实习的主要任务是培养学生的工程设计能力,建立正确的工程设计观点和经济观点。
毕业设计是对学生专业知识和能力的综合实践和考查,是学生在校期间受到的工程师素养和科学方法训练的最重要的环节,根据我们的经验,这一环节应当加强而不是削弱。
3 改革实践环节的方案
3.1 基础实验教学应突出能力培养使学生达到如下要求:
① 熟悉常用的元器件的性能及使用。
② 熟悉各种常用电子仪器的使用及各种测试方法。
③ 能设计、组装和调试常用电子电路, 检查和排除常见故障。
④ 具有一定的工程设计能力, 建立正确的工程观点和经济观点。
⑤ 能正确处理实验数据, 进行误差分析和撰写科学实验报告。
⑥ 能应用计算机进行工程设计和数据处理, 能利用计算机进行产品的辅助设计、分析等。
3.2 关于实验教学课程体系的初步设想
3.2.1 体系结构框图
根据原来按技术基础课分别开设实验课所存在的问题,为优化能力结构,设想将电路分析、信号与系统、电子线路、数字电路等课程的基础实验部分合并开设一门“基础电工实验”,内容安排由易到难,由简单到综合,覆盖整个电子技术基础学科的前两个模块。再开设一门课程设计性质的综合实验与综合实习,突出培养工程设计能力。将计算机能力的训练贯穿整个大学学习过程中,并与有关学科的教学环节相结合。考虑到计算机学科能为其它学科提供非常先进的工具,计算机学科的成果能为其它学科的发展创造前所未有的条件,因此在综合实习阶段和毕业设计阶段要尽可能地运用计算机学科的成果。
3.2.2 关于各实验模块的说明
(1) 课程设计性质的电路综合实验
电路综合实验要求设计、安装和调试一个电子电路或一个简单装置,检查并排除实验过程中出现的故障。设计题目有:多级放大器、OTL功放、直流稳压电源、调制器、解调器、计数器、分频器及数字钟等。本实验安排在3年级分段进行。参考学时为60-70学时。
(2) 综合专题实习
综合专题实习使学生得到工程设计中的方案论证、工程计算、安装调试及撰写论文等方面的基本训练。综合专题实习应是电子信息工程系统的一个分机,或一个较小的设备,在技术上已较成熟,在设计与调试方面有典型性与先进性。例如:电视机安装与调试、音响系统安装与调试、数字调谐器、各类报警系统、电子裁判系统、家用电器的电脑控制等。本实验可安排在第7学期进行,可在校内进行,也可在工厂进行,可与生产实习、勤工俭学结合起来,实习期约为3-4周。
(3) 计算机能力训练
计算机能力训练包括计算机操作训练、编程训练、计算机辅助分析与设计、计算机接口实验等。根据由浅入深的原则,全面贯彻中国计算机学会“93大纲”的要求,根据目前大多数高中毕业生的现状,可在第一学期安排计算机操作训练,然后是计算机编程训练;在此基础上可在数学、物理、电路与信号、电子线路等课程中应用计算机进行辅助分析和设计。另一方面,在电子电路、数字逻辑电路课程的基础上可以进行计算机接口实验,从而为利用计算机开发产品,进行综合专题实习作好准备。
围绕计算机学科的发展而进行的综合专题实习应在计算机应用的典型系统选题,如数据库管理系统、多路自动监测系统、综合业务数字网(ISDN)通信系统、人工智能系统等。上机时数为150-200小时。
4 结束语
本文在东南大学教改的基础上,根据学校的实际情况提出了实践环节教改的实施方案它将国内外教改指导思想的先进性与国内的实际情况的可行性结合起来,可以为绝大多数院校所接受。写作本文目的也在于抛砖引玉,以求加快教改的步伐。
参考文献