“光电通信”专业课程设计教学模式改革与实践

2019-05-19 版权声明 举报文章

[摘要]专业课程设计是高校实践教学的重要环节之一。根据本校“光电通信”专业的课程体系现状,对本专业的课程设计教学模式进行了改革与实践,将本专业课程设计的题目分为“应用型”与“设计型”两种,并在实践中充分调动学生的主观能动性,达到了较好的效果。

[关键词]专业课程设计 光电通信 教学模式 实践教学

[中图分类号]TN29

一、引言

目前,随着社会的发展与我国教育体系的逐渐完善,学生综合素质与能力的培养是当前高校人才培养的重点。能综合应用专业理论知识解决实际问题,具有较强的创造力和敏锐的观察力等都是能力的具体体现。实践教学是培养学生能力的重要环节,而注重从“应用型”向“设计型”人才培养的转变,已成为各大高校实践教学的指导思想。专业课程设计属于实践教学的主要环节之一,其旨在培养学生综合运用理论知识分析、解决实际问题的能力,也是对前期理论与实践教学效果的检验[1-3]。为实现“设计型”人才培养,在专业课程设计中同样需要加强学生的实践创新思维引导。

“信息工程(光电通信)”专业是本校电子信息工程学院新发展的本科专业方向之一,其相对应的教学体系还处于不断探索与发展的阶段。目前,专业课程设计安排在大四秋季学期,共3周时间。在过去几年,专业课程设计都采用“信息工程”大专业统一进行的模式,内容一般包括4次讲课、5个基本实验和1个完整的专题设计。其目标是通过几个基本实验使学生了解典型的电路或系统结构、分析方法和设计实现方法;通过专题设计是学生能够综合运用专业知识、EDA设计工具、新器件、新方法解决专业问题。因此,本专业过去的课程设计采用了传统的组织模式,学生的参与热情不高;专业课程设计的内容也没有体现“光电通信”专业的特点。

针对上述问题,我们对本专业的课程设计教学模式进行了改革,并根据学生已有的专业知识结构,设置具有“光电通信”专业特点的课程设计题目,使学生能应用现有理论知识解决一定的实际问题,在设计能力方面有所提高,为毕业设计及以后步入社会参加工作奠定基础。

二、课程设计的教学模式

为使学生在最短的时间内掌握尽可能多得知识,平时的课堂教学大多采用教师讲授,学生被动式获取知识的模式。专业课程设计的教学不同于平时的课堂教学,应采用学生为主、教师为辅的方式。借鉴校内外其它专业课程设计的组织模式,并结合本校“光电通信”专业现有的教学体系结构,将本专业的课程设计分为三个阶段,即准备阶段、实施阶段和验收阶段[4]。

1)准备阶段。指导教师以加深基础知识、增强综合应用知识能力和提高创新研究能力为主线,制定合理的教学大纲,根据学生已有的专业知识结构,设置课程设计题目,在此过程中尽量做到以下几点:①设计内容具有一定的实用价值;②在突出本专业课程重点内容的基础上所覆盖的知识面尽可能广;③有利于学生综合能力的培养;④难易适中,并具有一定的挑战性。针对设计内容中学生还未学到的理论,安排理论辅导课。

学生根据大纲提供的课程设计选题范围,并结合个人爱好及特长确定题目,为保证每个学生都有一定的工作量,需限制每个题目的选择人数。题目选定之后,组织小组内讨论,明确个人分工。

2)实施阶段。学生通过查阅文献,组内讨论,运用所学知识对选定的题目进行分析、设计,完成设计内容。在此过程中,学生要做到以下几点:①明确设计任务与要求;②提出设计方案,给出总体原理框图;③对所选方案进行理论分析、仿真或实验;④讨论设计结果的可行性。

在此环节,教师进行启发与引导,只讲解难点,充分尊重学生的设计思想,并在中期检查每组设计的进展情况,及时指出其中可能存在的原理错误及设计缺陷,对于细节上的小错误,可以由学生自己在实践中自己发现和修改。

3)验收阶段。学生进行总结,完成课程设计报告并进行结果演示与答辩。教师根据学生在课程设计过程中的总体表现、书面总结报告、设计结果演示及答辩情况评定最后的成绩。

在上述三个阶段中,学生是主体,教师的任务在于抓住关键环节组织教学,将启发式教学、讨论式教学和研究式教学融会其中,给学生最大的发挥空间,最大程度发挥学生的自主能动性,启发其创造性思维,培养其综合应用专业知识解决实际问题的能力及团队合作精神。

三、课程设计的实践

按照上述课程设计的组织模式,本专业的课程设计已完成了三次实践。下面分阶段总结实践情况。

1)在准备阶段,充分利用现有的资源和条件,并结合学生的知识结构,设置了9个专业课程设计题目,如表1所示。表中的设计内容以光通信及光信息处理中常用的光器件设计和光学成像原理应用为主,其中包括4个应用型和5个设计型题目,具体内容稍有难易差别,学生根据自己的专长和基础水平,选择相应的设计题目,每个设计题目由3名学生分工完成。此外,根据学生当前还缺少的专业知识,相应地安排了6学时的理论课及2学时的答疑时间。

2)在实施阶段,学生通过查阅文献和组内讨论完成设计内容,在中期检查中,每个学生进行阶段总结,汇报设计任务进展情况及存在的问题,教师引导学生多方位、多角度地分析问题,提示解决问题的思路与方法,学生进一步查阅文献资料,完成设计任务。

3)在验收阶段,学生总结课程设计内容,撰写报告,并进行结果演示和现场答辩。最后考核包括了平时表现、书面报告及答辩三部分成绩,分别占总成绩的20%、60%和20%。这样的考核方式将评价标准分解在了学生课程设计的三个阶段中,因而可以比较全面、公正地反映学生完成课程设计的情况。

四、实践效果及存在的问题

从最后的考核结果来看,80%以上的学生态度认真,能主动找老师答疑;每组都实现了课程设计的内容,有的组还进行了扩展;有半数以上的学生总结了自己在课程设计中遇到的问题、解决的方法和收获体会,还有学生指出了当前结果的不完善之处。同时,也存在个别学生自己不做,抄袭别人的情况。另外,在课程设计总结报告中要求对结果进行讨论,但从报告及最终答辩情况看,学生对设计结果,主要是结果曲线的讨论很少,大部分学生只是单纯得完成了设计任务,对结果所反映的物理意义及应用价值理解较浅。综合评定后有60%的学生成绩为“良好”以上,也有不到10%的学生为“及格”。

针对实践中存在的问题,今后还需进一步启发学生多查阅文献,了解每个设计题目的实际应用方向,使学生能体会到学有所用,认识到专业课程设计的重要性,尽可能消除个别学生完全不动手的情况,让每组所有的学生都参与到课程设计中来。

五、学生的体会

学生在书面总结报告中这样写道:“虽然在设计的过程中,由于各种各样的原因,在一开始并没有想象中的那么顺利,但是在不断地停滞不前中,发现问题,解决问题,与此同时大脑得到充实,知识得到丰富,思维更加敏锐,总之是受益匪浅。”

“通过这次课程设计,我认识到理论方面的知识也是比较有趣的,结合以往学到的一些知识,比较顺利地解决了课设中遇到的问题,更加激发起了我学习的热情。”

“对于知识,需要经常回顾,否则再熟悉的技术也会变得非常陌生。”

“通过这次课程设计,我加深了对专业知识的认识,学到了不少新的知识,也锻炼了我程序编写的能力。同时,小组的同学,相互协助,各司其职,也是我们能顺利完成这个设计题目的重要原因。”

从这些切身的体会可以看出,学生对本专业课程设计的积极性比较高,在专业知识应用与设计能力方面都得到了一定的锻炼,并对团队合作的重要性也有了更高的认识。

六、结束语

专业课程设计是学生大学教育期间各阶段所学知识回顾和提高的过程,是培养学生实践能力的重要环节。结合本校“光电通信”专业的教学体系现状,我们对本专业课程设计的教学模式进行了初步的改革与实践。在实践中注重从“应用型”向“设计型”人才培养的转变,尽可能调动学生的主观能动性,从课程设计的选题、查阅文献、任务分工,到设计内容的实现、调试与总结答辩,都由学生自己完成,取得了较好的实践效果。但仍然存在一定问题,在今后的实践教学中还需不断探讨本专业课程设计的内容和组织模式,从多方面激发学生的学习兴趣,进一步提高课程设计的质量,使学生在发现问题、分析问题和解决问题的过程中逐步提高综合应用专业知识创新设计的能力。

基金项目:北京航空航天大学本科教学改革立项项目

[参考文献]

[1]胡兵.信息工程专业综合课程设计教学改革探讨[J].高等教育研究, 2011, 28(2): 28-30.

[2]邹道生,黄光华.独立学院电子信息工程专业课程设计教学改革与实践[J].赣南师范学院学报,2011(6): 89-91.

[3]王少刚.课程设计是培养学生创新能力的重要途径[J].中国大学教学, 2007(8): 23-25.

[4]王琦.改革课程设计 提高创新能力[J], 中国科技信息, 2010(4): 217-218.

(作者单位:北京航空航天大学 电子信息工程学院北京)

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