强化实践教学，细化能力培养
章 轶 严迎建
摘 要 为了实现我院电子工程专业实践教学环节的进一步改革，本文首先分析了以往课程实验中所存在的不足，提出了强化实践教学、细化能力培养的教学思路，并从明确课程实验的能力培养目标;改进课程组织，加强实验的课前准备;改进指导方法，提高学员独立解决问题的能力;制定详细的能力培养计划四个方面举例说明了具体的实施方法。
关键词 课程实验;实践能力;能力培养
一、引言
随着我国教育改革的逐步深化，积极推进以创新能力和实践能力培养为重点的素质教育已成为高等教育改革主要方向。在培养方案、课程标准等中，关于创新能力、实践能力培养以及素质教育有了明确的体现，然而，由于受传统以知识为中心的教育理念影响，教员在教学实施过程中，关注焦点仍旧停留在书本知识的理解和深化上。关于能力培养的内容往往只体现在培养方案中，在课程教学实施过程中，尤其在实践教学环节中的体现明显不足。
为了将能力培养落实到具体教学过程中，必须将其细化分解到各个教学环节中，尤其是实践教学的各个环节。课程实验是实践教学的主要环节之一，对于后续的课程设计、实习演练、毕业设计等实践环节有着重要影响，对学员实践能力、创新能力的培养，以及提高学员任职能力等都有着不可替代的特殊作用。
二、以往课程实验中存在的不足
设置课程实验主要目的是加深学员对课堂教学内容的理解，同时为以提高综合知识应用能力为目标的课程设计打基础。过去在制定课程实验计划时，通常以促进学员对课堂学习内容的掌握和理解为主线，而对课程实验的另外一个主要任务“提高学员的实践能力、创新能力”却没有明确的体现。
也正是由于上述原因，在实践教学过程中，常常会出现:在实施课程实验时，教员主要关注学员对书本知识的掌握和理解，而对于学员的实践能力和创新能力则略显不足。这就导致，在课程实验过程中，学员只注重是否能完成教员设置的实验题目，而对题目中所蕴含的解决同类问题的方法则未能在教员的指导下(或是自己)进行进一步的思考和总结。因此，在课程实验结束后，很多学员在独立分析问题、解决问题的能力上依然存在很大的问题。其主要的表现是:遇到程序或电路板调试问题时，仍然手足无措，不能采取行之有效的方法解决问题，而是等待老师帮助解决。在这种状态下，当学员进入下一步的课程设计阶段时，大部分学员将主要忙于程序或电路调试的问题解决，真正的设计任务只能草草交差。从设置课程设计的能力目标而言，未能达到应有的效果。因此，为了全面提高学员的实践能力和创新能力，必须从加强课程实验入手。
三、强化课程实验，细化能力培养
为了改变上述局面，针对我院电子工程专业现有的课程实验，可以采用强化课程实验，细化能力培养的方法，通过对能力培养目标、课程组织、指导方法、能力培养计划和实验室管理及设置自主性实验等五个方面进行改革，全面提高学员独立分析和解决问题的能力。
(一)分析课程特点，明确课程实验的能力培养目标
为了使教员在课程实验实施过程中更加有意识地培养学员的动手能力和创新能力，必须在原有课程实验目标的基础上，为每门课程实验的制定一定的能力培养目标。首先，必须以培养方案和课程标准为依据，分析各门课程的特点。我院电子工程专业本科主要有“电子线路CAD”、“硬件描述语言”、“可编程器件原理及应用”三门课程包含实验学时。电子线路CAD课程实验主要帮助学员掌握基于EDA(电子设计自动化)软件(例如Protel)的印刷电路板设计方法，以及利用示波器、万用表等工具进行印刷电路板调试的方法;硬件描述语言课程实验主要帮助学员掌握利用EDA(例如Quartus II)软件进行数字系统设计与验证的方法;可编程器件课程实验则是两者的结合，首先利用电子线路CAD课程学习的知识，分析实验板上的FPGA电源、时钟、配置及应用电路，然后将采用硬件描述语言设计的数字系统，下载到电路板上的FPGA器件上予以具体实现。
在上述分析基础上，我们可以明确每门课程实验的能力培养目标。硬件描述语言课程实验主要培养学员在EDA软件使用、错误修改、程序调试及验证等方面独立处理问题的能力;电子线路CAD课程实验重点是培养学员熟练运用各种电路测试工具进行电路调试的能力;可编程器件课程实验包括软件、硬件在内的综合调试能力。
(二)改进课程组织，加强实验的课前准备
以往由于学员大部分没有计算机，课程实验过程中，学员有一大半的时间用于程序/原理图的输入和输入错误的修改。现在由于计算机的普及，大部分学员都拥有了自己的笔记本电脑。因此，为了充分利用有限的课堂实验时间，提高课程实验的效果，我们可以利用这一特点，加强学员的课前准备。以硬件描述语言课为例，具体实施方法为:首先，在实验课程开始的前3周，利用1次课讲解软件的使用方法。此后的每次课堂讲授都直接利用软件举例讲解课程内容，使学员熟悉软件的使用方法。同时，每次课的作业都要求学员在计算机上完成，并自己解决软件使用过程中的常见问题。在进入实验阶段后，要求学员在实验前完成实验程序/原理图的录入和拼写错误的检查，以减少实验中的程序、原理图录入时间，增加调试和验证时间。通过这种方法能够较快地使学员掌握软件的基本使用方法，充分利用实验课时，提高实验的效率。(www.xing528.com)
(三)改进指导方法，提高学员独立解决问题的能力
为了达到能力培养目标，教员必须改变过去一味帮助学员解决问题的辅导方式，重点指导学员如何自己解决问题。真正做到“授之以渔”而非“授之以鱼”。
例如，在我们的课程实验中所使用的大部分EDA软件都是全英文界面，学员又没有养成阅读英文提示或软件帮助的习惯，所以学员遇到问题时，总是先找教员帮助解决。为了改变学员这种有问题找教员的习惯，教员需要变“帮”学员解决问题，为“逼”学员自己解决问题。即要求学员在遇到问题时，首先自己阅读软件提示和帮助信息，努力解决遇到的问题，最后再请教教员。教员进行辅导时，不能仅仅帮学员解决问题，重点教会其解决问题的方法和思路，帮助学员养成勤于动脑的习惯。这样，一方面可以提高学员独立分析和解决问题的能力;另一方面，对学员熟悉本专业常用的专业词汇、提高专业英语水平也有很好的帮助。
(四)以知识理解为基础，以能力培养为中心，制定详细的能力培养计划
过去，课程实验主要以课堂教授知识为基础安排每次实验的内容，而对利用EDA软件或测试工具进行程序/电路板分析与调试等方面的动手能力培养，却没有明确的安排。
因此，为了能够达到课程实验的能力培养目标，除了改进指导方式外，教员还需要制定详细的能力培养计划，对每次实验课所要达到的实验效果进行规划，并在每次实验课后，对本次实验过程出现的主要问题及其解决方法进行总结。最后，通过具体实例进行分析讲解，使学员真正掌握分析和解决类似问题的能力。
例如，硬件描述语言的课程实验共10个课时上机，分成5次，每次上机和一次课堂讲授交叉进行。
第一次上机，重点进行语法错误定位、分析和修改能力的培养。由于有了充分的课前准备，教员只需花30%时间辅导软件的使用; 70%时间辅助学员修改语法错误以及传授利用软件辅助解决常见问题方法。实验结束后的课堂讲授时间中，教员再利用10～20分钟，总结学员上机中出现的主要语法错误，讲解具体的修改方法，重点讲解语法错误定位、分析、修改的基本方法和步骤。
第二次上机，重点进行程序逻辑错误发现、分析和修改能力的培养。大部分学员已能自主修改语法错误，并开始进行程序仿真验证。因此，教员只需30%辅助修改语法错误; 70%时间用于辅助学员修改程序中的逻辑错误，以及传授通过仿真验证分析程序逻辑错误的方法。实验结束后的课堂讲授时间，教员再利用10～20分钟，总结学员上机中出现的主要逻辑错误，并讲解具体的修改方法，重点讲解通过仿真进行逻辑错误定位、分析、修改的基本方法，从而提高学员今后自己解决逻辑错误的能力。
依次类推，第三次上机:设计错误的修改能力培养;第四次上机，设计缺陷发现和改进能力的培养;第五次上机:硬件设计能力培养。相信通过上述五次实验，大部分学员将能具备熟练使用EDA软件进行硬件描述语言程序的编写、语法错误修改、调试和设计优化的能力，少数尖子学员已完全掌握利用硬件描述语言独立进行硬件设计、仿真验证的能力。
四、结束语
实践教学是教学实施过程中不可忽略的一个重要环节，是培养应用型人才的根本措施，也是帮助学员树立工程意识、提高工程技术应用能力和创新能力的主要途径。其宗旨是强化学员的实践能力和创新能力。为此，我们只有不断推进教育改革，总结经验教训，才能培养出高质量的创新型人才。
［1］倪振文，王俊年，刘昆山.电子信息类专业实践教学体系改革的研究.实验室研究与探索，2004(2): 52-55.
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