導(dǎo)語(yǔ)：電子信息工程課程設(shè)計(jì)教學(xué)研究一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

摘要：“專業(yè)課程設(shè)計(jì)”設(shè)置是高等教育教學(xué)實(shí)踐環(huán)節(jié)的一項(xiàng)重要改革，為了能夠培養(yǎng)出適應(yīng)社會(huì)發(fā)展需要，具有兼顧軟硬件基礎(chǔ)、較強(qiáng)的工程實(shí)踐和學(xué)習(xí)新事物能力的學(xué)生。文章從電子信息工程專業(yè)的“專業(yè)課程設(shè)計(jì)”的教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法以及考核方式四個(gè)方面進(jìn)行討論，結(jié)合作者的虛擬儀器課程的實(shí)際教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，針對(duì)新工業(yè)形勢(shì)下的需求，對(duì)該課程進(jìn)行研究和探討?？偨Y(jié)出學(xué)生要了解企業(yè)需求，多動(dòng)手，多實(shí)踐，努力成為能適應(yīng)“新工業(yè)”形勢(shì)下的人才。

關(guān)鍵詞：電子信息工程；教學(xué)研究；新工業(yè)；專業(yè)課程設(shè)計(jì)

高校擴(kuò)招以來，我國(guó)高等教育得到了跨越式發(fā)展。同時(shí),隨著國(guó)際化進(jìn)程的加快，在新工業(yè)時(shí)代的影響下，工科教育也在發(fā)生變化。經(jīng)過近十年的教育建設(shè)，學(xué)校的學(xué)科、專業(yè)和學(xué)生規(guī)模都得到了較大的發(fā)展。但是另一方面，幾乎所有高校教育都遇到了同樣的新問題：培養(yǎng)出來的本科人才和社會(huì)需求的人才相差較遠(yuǎn)，特別是實(shí)踐能力方面。過去我們主要強(qiáng)調(diào)對(duì)學(xué)生理論知識(shí)的培養(yǎng)，這已經(jīng)不能滿足培養(yǎng)具有競(jìng)爭(zhēng)力的復(fù)合型人才這一需求。這體現(xiàn)了探索新工業(yè)形勢(shì)下電子信息工程專業(yè)教學(xué)升級(jí)之路的必要性和迫切性[1-2]。在電子信息工程專業(yè)高年級(jí)設(shè)置“專業(yè)課程設(shè)計(jì)”課程，是基于“新工科”創(chuàng)新理念對(duì)電子信息類專業(yè)實(shí)踐教學(xué)進(jìn)行改革，主要從加強(qiáng)專業(yè)基礎(chǔ)課認(rèn)識(shí)、教學(xué)模式、理論課程和實(shí)踐教學(xué)的連接等幾個(gè)方面進(jìn)行多學(xué)科交叉融合的創(chuàng)新嘗試[3-5]。在本篇論文中，筆者結(jié)合自己在上海理工大學(xué)光電學(xué)院針對(duì)電子信息工程專業(yè)本科生“專業(yè)課程設(shè)計(jì)”課程的教學(xué)體會(huì)，從教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和考核方式等四個(gè)方面展開對(duì)該課程的教學(xué)研究與探索。

1教學(xué)目的

社會(huì)對(duì)于信息專業(yè)人才需求的多面性及現(xiàn)階段學(xué)校專業(yè)基礎(chǔ)課程設(shè)置的矛盾，針對(duì)電子信息工程類專業(yè)學(xué)生實(shí)踐能力的培養(yǎng)提出了新的課題。即如何打破傳統(tǒng)的培養(yǎng)模式，利用現(xiàn)有的教學(xué)資源，提出改進(jìn)的教學(xué)方案，培養(yǎng)學(xué)生具有適應(yīng)時(shí)代需要的知識(shí)結(jié)構(gòu)和實(shí)踐能力，是擺在我們面前急需解決的問題。信息獲取、信息處理、信息傳輸和控制是信息技術(shù)及系統(tǒng)的重要組成部分[6-7]。虛擬儀器則是儀器技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)深層次結(jié)合的產(chǎn)物，電子信息工程專業(yè)的專業(yè)課程設(shè)計(jì)是在虛擬儀器的標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、模塊化的硬件和軟件平臺(tái)上，利用數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)、傳感器技術(shù)等基礎(chǔ)理論及專業(yè)知識(shí)，指導(dǎo)學(xué)生完成建立一個(gè)具有信號(hào)采集、處理與分析數(shù)據(jù)采集回放系統(tǒng)，旨在訓(xùn)練和培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用專業(yè)知識(shí)的基本技能及工程實(shí)踐能力，鞏固和進(jìn)一步理解基礎(chǔ)理論知識(shí)，初步形成和掌握信息系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、應(yīng)用和開發(fā)能力。

2教學(xué)內(nèi)容

新工科教育建設(shè)背景下電子信息工程以電路與系統(tǒng)、信號(hào)與信息處理、傳感器技術(shù)等理論為基礎(chǔ)，“研究”各種信息如語(yǔ)音、文字、圖像、遙感信息等處理和交換，以及無線、電纜、光纜等傳輸[8-10]。作為大三、大四學(xué)生的綜合實(shí)踐性的課程，旨在結(jié)合專業(yè)基礎(chǔ)課程所學(xué)的理論知識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用知識(shí)的能力和動(dòng)手能力，在課程學(xué)習(xí)過程中建立系統(tǒng)集成的基本思維，提高學(xué)生分析問題解決問題的能力。本文專業(yè)課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容為設(shè)計(jì)一個(gè)雙通道數(shù)據(jù)采集回放系統(tǒng)，內(nèi)容如下。⑴首先是實(shí)現(xiàn)基本波形模擬發(fā)生、數(shù)據(jù)采集記錄、其次是對(duì)記錄數(shù)據(jù)進(jìn)行回放、分析處理。以下就每一個(gè)部分進(jìn)行原理介紹。一個(gè)虛擬的波形發(fā)生器，它能實(shí)現(xiàn)基本波形的發(fā)生，用循環(huán)來控制波形發(fā)生的頻率。頻譜分析是信號(hào)處理中一個(gè)非常重要的分析手段。一般的頻譜分析都依靠傳統(tǒng)頻譜分析儀來完成，價(jià)格昂貴，體積龐大。虛擬頻譜分析改變了原有頻譜分析的整體設(shè)計(jì)思路，用軟件代替了硬件。使工程技術(shù)人員可以用一部筆記本電腦到現(xiàn)場(chǎng)就可輕松完成信號(hào)的采集、處理及頻譜分析。⑵課程設(shè)計(jì)編程工具的掌握。LabVIEW(Labo-ratoryVirtualInstrumentEngineeringWorkbench)是美國(guó)NI公司研制的一個(gè)功能強(qiáng)大的儀器系統(tǒng)開發(fā)平臺(tái)，用來進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)分析和數(shù)據(jù)表達(dá)[11-12]。LabVIEW是一種圖形程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言，它采用了工程人員所熟悉的術(shù)語(yǔ)、圖標(biāo)等圖形化符號(hào)來代替常規(guī)基于文字的程序語(yǔ)言，把復(fù)雜繁瑣、費(fèi)時(shí)的語(yǔ)言編程簡(jiǎn)化成簡(jiǎn)單、直觀、易學(xué)的圖形編程，同傳統(tǒng)的程序語(yǔ)言相比，可以節(jié)省約80%的程序開發(fā)時(shí)間。這一特點(diǎn)也為那些不熟悉C、C++等計(jì)算機(jī)語(yǔ)言的開發(fā)者帶來了很大的方便[13-14]。LabVIEW還提供了調(diào)用庫(kù)函數(shù)及代碼接口節(jié)點(diǎn)等功能，方便了用戶直接調(diào)用由其他語(yǔ)言編制成的可執(zhí)行程序，使得LabVIEW編程環(huán)境具有一定的開放性?？焖賹W(xué)習(xí)一門新的編程語(yǔ)言同時(shí)運(yùn)用開發(fā)系統(tǒng)，不但可以使學(xué)生在短期內(nèi)掌握一門新的編程語(yǔ)言，也可以使學(xué)生提高自身學(xué)習(xí)新知識(shí)的能力，對(duì)自身的學(xué)習(xí)能力做個(gè)定位。⑶虛擬儀器技術(shù)基本概念的掌握。虛擬儀器系統(tǒng)的概念是測(cè)控系統(tǒng)的抽象。不管是傳統(tǒng)的還是虛擬的儀器，它們的功能都是相同的。它們之間的不同主要體現(xiàn)在靈活性方面。虛擬儀器的功能由用戶自己定義，不強(qiáng)調(diào)每一個(gè)儀器功能模塊就是一臺(tái)儀器，而是強(qiáng)調(diào)選配一個(gè)或幾個(gè)帶共性的基本儀器硬件來組成一個(gè)通用硬件平臺(tái)，通過調(diào)用不同的軟件來擴(kuò)展或組成各種功能的儀器或系統(tǒng)。本課程需要學(xué)生設(shè)計(jì)一個(gè)雙通道數(shù)據(jù)采集回放系統(tǒng)，需要學(xué)生綜合運(yùn)用前期知識(shí)，具有系統(tǒng)集成的概念，體驗(yàn)系統(tǒng)需求分析、系統(tǒng)方案確定、軟硬件詳細(xì)方案、硬件搭建、軟件編程、調(diào)試等一個(gè)完整的系統(tǒng)開發(fā)過程，是對(duì)學(xué)生綜合能力的一種培養(yǎng)。

3教學(xué)方法

首先，本課程的教學(xué)采用多媒體化的授課方式。跟傳統(tǒng)的編程語(yǔ)言教學(xué)方式不同，直接在教學(xué)中用軟件界面作為教學(xué)的主界面，課件PPT只是提綱挈領(lǐng)的作用，通過在課堂上講解一個(gè)個(gè)實(shí)際的軟件程序，來講解編程語(yǔ)言中特色點(diǎn)和重點(diǎn)。比如在講解LabVIEW語(yǔ)言的基本結(jié)構(gòu)語(yǔ)句綜合運(yùn)用過程中，引用軟件本身所帶的例子庫(kù)中的一個(gè)例子進(jìn)行全面分析圖如圖1及圖2所示。圖2程序框圖從人性化的交互軟件界面、嚴(yán)密的邏輯結(jié)構(gòu)、軟件語(yǔ)句的正確選擇及程序防錯(cuò)機(jī)制的設(shè)置等幾個(gè)方面詳細(xì)的講解這個(gè)例子，讓學(xué)生學(xué)習(xí)這個(gè)例子，不但掌握最基本的編程語(yǔ)言，而且了解系統(tǒng)整體架構(gòu)的概念。其次，運(yùn)用網(wǎng)絡(luò)時(shí)代事物，建立專業(yè)課程設(shè)計(jì)群。課程群的建立，不但使得教師有一個(gè)資料存放的平臺(tái)，把課堂上所講的案例資料及課件及時(shí)的上傳至群，上傳相關(guān)資料對(duì)課堂講解做一定補(bǔ)充，同時(shí)更給師生之間，同學(xué)之間建立一個(gè)課程學(xué)習(xí)交流的平臺(tái)。學(xué)生可以在此平臺(tái)上提出問題，教師判斷學(xué)生的問題，如果問題具有普遍性，應(yīng)及時(shí)在平臺(tái)上解答，同時(shí)上傳相關(guān)資料供學(xué)生查閱。這樣可以增加學(xué)生對(duì)本課程學(xué)習(xí)的興趣，學(xué)習(xí)氛圍變得濃厚，課程學(xué)習(xí)效果得到很大提升。第三，本課程在上海理工大學(xué)光電信息與計(jì)算機(jī)學(xué)院開設(shè)為32學(xué)時(shí)（或在兩周的短學(xué)期內(nèi)完成）。每部分的教學(xué)安排如表1所示。編程語(yǔ)言授課的三天里，對(duì)傳統(tǒng)理論教授方法做了一定改革：一個(gè)理論點(diǎn)，一個(gè)實(shí)踐環(huán)節(jié)，即對(duì)每個(gè)理論點(diǎn)都開設(shè)一個(gè)相關(guān)的上機(jī)實(shí)踐，讓學(xué)生隨時(shí)學(xué)習(xí)，及時(shí)通過實(shí)踐環(huán)節(jié)消化理論知識(shí)，在實(shí)踐環(huán)節(jié)中發(fā)現(xiàn)問題，帶著問題上理論課，在課堂上自主的抓住老師上課的知識(shí)重點(diǎn)，加深對(duì)知識(shí)點(diǎn)的認(rèn)識(shí)，很大程度上提高了對(duì)編程語(yǔ)言的學(xué)習(xí)的效率。第四，除由任課老師講解課程內(nèi)容和指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)外，為了增加與學(xué)生之間的團(tuán)隊(duì)合作，專業(yè)課程設(shè)計(jì)的設(shè)置了小組討論演示環(huán)節(jié)，具體形式為每3-4位學(xué)生分成一個(gè)小組，以小組為單位對(duì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的某個(gè)程序算法方案進(jìn)行討論、資料和文獻(xiàn)的查找、程序設(shè)計(jì)中的分工合作，同時(shí)需要以小組的形式對(duì)他們的工作向所有同學(xué)進(jìn)行公開演示講解，這種分組合作的方式可培養(yǎng)和鍛煉學(xué)生的調(diào)研和表達(dá)能力，也可增強(qiáng)學(xué)生之間的團(tuán)隊(duì)合作精神。

4考核方式

具體的考核方式由三個(gè)方面來綜合確定：①課堂表現(xiàn)；②系統(tǒng)程序及設(shè)計(jì)報(bào)告；③一對(duì)一驗(yàn)收答辯。這三個(gè)方面占最終考核成績(jī)的比重分別為：30%、30%、40%。具體而言，課堂表現(xiàn)主要由出勤率和課堂及上機(jī)實(shí)踐的表現(xiàn)。其中出勤率是學(xué)習(xí)時(shí)間的保證，因此是考核的最基本要素之一。作為實(shí)踐類課程，課堂及上機(jī)實(shí)踐中互動(dòng)的表現(xiàn)反映了學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度和最終成果中的實(shí)際參與度。本專業(yè)課程設(shè)計(jì)最終需要學(xué)生提交系統(tǒng)的軟件及設(shè)計(jì)報(bào)告的內(nèi)容包括：設(shè)計(jì)目的和意義、設(shè)計(jì)任務(wù)分析、設(shè)計(jì)思路和程序結(jié)構(gòu)分析（說明文字和程序設(shè)計(jì)報(bào)告的情況是對(duì)學(xué)生專業(yè)知識(shí)的理解能力、動(dòng)手查找資料的能力、專業(yè)寫作和總結(jié)能力的體現(xiàn)）。最后要進(jìn)行師生一對(duì)一驗(yàn)收答辯，學(xué)生首先要對(duì)自己的設(shè)計(jì)進(jìn)行演示及講解，教師對(duì)學(xué)生的設(shè)計(jì)作品進(jìn)行提問，教師能直觀的看到學(xué)生的作品，同時(shí)通過與學(xué)生一對(duì)一交流，準(zhǔn)確地掌握學(xué)生的設(shè)計(jì)思路，也能相對(duì)清楚學(xué)生完成設(shè)計(jì)的程度，一定程度上杜絕了以往設(shè)計(jì)類作業(yè)相互抄襲的現(xiàn)象，相對(duì)客觀的反映學(xué)生的真實(shí)學(xué)習(xí)成果。這個(gè)過程雖然耗時(shí)比較多，教師花費(fèi)的精力和投入也很大，卻能給學(xué)生一個(gè)比較客觀的評(píng)判，還能讓教師在跟學(xué)生溝通的過程中及時(shí)獲知教學(xué)的薄弱點(diǎn)，為以后教學(xué)積累參考數(shù)據(jù)，從而進(jìn)一步改革課程教授，提高教學(xué)效率。通過上面三個(gè)方面的評(píng)估、打分、統(tǒng)計(jì)并加權(quán)，可得到學(xué)生該門課程的最終成績(jī)。這種綜合性的考核方式避免了傳統(tǒng)僅以卷面成績(jī)來評(píng)價(jià)的弊端，也避免了僅提交程序可能存在拷貝復(fù)制的問題，可較好地提高學(xué)生進(jìn)行課程設(shè)計(jì)的積極性，也較為客觀地反映了學(xué)生課程學(xué)習(xí)情況。

5結(jié)束語(yǔ)

與傳統(tǒng)工科相比，本課強(qiáng)調(diào)學(xué)科的實(shí)用性、交叉性與綜合性，尤其注重信息通訊、電子控制、軟件設(shè)計(jì)等新技術(shù)與傳統(tǒng)工業(yè)技術(shù)的緊密結(jié)合，是“新工科”典型特征。本文對(duì)“專業(yè)課程設(shè)計(jì)”的教學(xué)進(jìn)行了深入的研究與探索。本文從教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和考核方式四個(gè)方面進(jìn)行了研究，主要目標(biāo)是培養(yǎng)學(xué)生適應(yīng)社會(huì)發(fā)展需要，在電子信息領(lǐng)域掌握扎實(shí)的基礎(chǔ)理論和基本技能；具有兼顧軟硬件基礎(chǔ)、較強(qiáng)的工程實(shí)踐能力；具備學(xué)習(xí)新事物的能力，能夠在信號(hào)與信息處理、信息獲取與檢測(cè)等領(lǐng)域從事設(shè)計(jì)與開發(fā)。今后將進(jìn)一步深入探索該課程在教學(xué)中值得改進(jìn)的方面，例如在該課程的學(xué)習(xí)和設(shè)計(jì)的內(nèi)容中引入最新的人工智能和深度學(xué)習(xí)技術(shù)；將實(shí)際案例引入專業(yè)課程設(shè)計(jì)中來。真正的在專業(yè)課程設(shè)計(jì)這門課程上做到校企合作，最終培養(yǎng)出符合企業(yè)需求的新工業(yè)形勢(shì)下的新興人才。

作者:金晅宏 單位:上海理工大學(xué)光電信息與計(jì)算機(jī)工程學(xué)院