培养和提高学生的工程设计能力的实践与思考
王保强巨军让
(成都信息工程学院成都610041)
摘要
关健词
本文结合电气类工科专业的工程特点.分析了在狠抓本科教学质量、推行素质教育培养开拓
型、应用型工程技术人才方面，基础实验室飞专业实验室、研究型实验室的地位和作用;阐述了科
研与教学之间的良性互动对干提高教育质量、提高学生的工程设汁能力、培养高素质应用型人
才的重要性
电子信意教学质量人才培养实验室建设科研
、引言
近几年来，随着我国加大对高等教育的投人，招生数量的不断扩大，教育制度的不断改革，
我国高等教育事业呈现蓬勃发展的大好局面。另一方面，随着扩大招生和人才市场需求结构
的变化，人们对高校本科教育的现实状况和教学活动的规律不得不进行重新认识。比如，对一
些专业的本科教学不能单纯强调研究型精英教育，而要强调应用型宽口径教育。特别对于普
通工科高等教育，应用型人才的培养已经引起了人们的关注。
面对市场需求，如何进行应用型人才培养，提高学生分析和解决问题的能力，提高学生的
创新意识和综合素质，是每个高校教师和管理者必须面对的现实问题。本文结合笔者多年来
在教学和科研中的实践和体会，针对如何帮助电子信息、自动化、测控技术与仪器等专业的本
科生，在高年级学习阶段，提高其综合运用理论知识和承担工程设计的才能，谈一点不成熟的
感受和思考。
二、高年级本科生分析问题和解决问题的能力巫待提高
近儿年来我们总感到遗憾的是，学生的实际动手能力总体呈下降趋势。大四学生毕业设
计质量的不断下滑具体反映为:①题目难易程度降低，与科技的飞速发展不协调;②实际完成
质量下降;③学生投人的有效时间大大减少等。究其原因，我们认为主要受如下几方面影响:
①由于扩大招生等原因，部分学生进校时起点偏低;②工程设计方面的教学环节薄弱;③学生
应聘工作与毕业设计的时间有冲突等。而主要原因应该是②，即学生与工程设计的接触太少。
经多次走出去调研，与兄弟院校进行交流，了解到上述问题在其他院校也程度不同地有所
反映。相比之下.我们在某些方面存在着明显差距，特别是专业课程教学的实践环节。回顾和
总结多年教学实践和教学改革，我们体会到，要抓好教学质量，提高学生综合素质，提高学生分
析问题和解决间题、运用知识和承担工程性实践工作的能力，必须重视和加强专业实验室建
设，加强研究型实验室的建设，同时注意吸引和培养学生参与实际科研工作的积极性和主动
性
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三、专业基础课的课堂教学中引入工程设计
专业基础课程.现用教材的内容体系以理论分析计算为主，缺乏工程设计方面的内容。我
们在课堂教学中，不失时机地引入一些工程设计的概念和方法。同时，在课程试题中也包括
20%左右的设计型试题，收到一定效果。例如这样一道简单试题:利用理想化运算放大器设计
一个电路，要求其每个输人端对地的输人阻抗为10 kD,
1们’21[,, 0) + u,,(t)_dt·画出相应电路，标明各元件参数
电路传输函数为u,(t)二
，并加以文字说明
参考答案根据题意，应该理解所要求设计的电路是一个有两路信号输人的反相积分电
路。
u}}In
10 kQ
u.2Rl“。(的
图1双路输人积分电路
该电路各元件参数如图1所示，是一个比较简单、典型的具有两路信号输人的积分电路，
能满足原题要求的各项技术指标。需要指出的是，综合设计型试题的正确答案可能不止一种，
可能会引起争议。然而，正是这种争议，却有助于启发学生运用所学知识来解决实际工程问题
的意识，激发学生的学习兴趣，培养其分析间题和解决问题的能力。通过争论，会加深人们对
一些问题的理解，促使答案的优化。
实际教学过程中，应注意循序渐进。上例所介绍的试题看似很简单，但却能起到抛砖引玉
的作用。设计型课外作业和试题不在于追求题目本身的复杂性和难度，而重在引导学生领会
如何运用理论知识，解决实际问题的思路和方法。
四、实验教学中加强设计型内容
在实验教学环节，适当减少验证性实验，增加设计型实验。即要求学生自行设计、选用电
子器件，自行安装、调试，最后达到技术要求。
本校开始重视以EDA软件工具和相应编程器为开发环境，可编程逻辑器件(PLD)为载
体，以ASIC,SOC芯片为目标器件的教学活动，也收到了很好的成效。实践证明，在教学环节.
不失时机地引人各种具有工程设计和实践意义的内容，对培养学生的动手能力有很大帮助。
五、芯片、仪表、系统在工程应用中的地位
芯片、仪表、系统级概念，分别体现了电子信息工程的不同层面。在本科教育阶段，必须让
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学生逐步建立这三个层面的概念，熟悉有关方法，使他们具有参加或承担电子信息不同层面项
目研发的基本技能。我校自1998年，先后安排教师去东南大学、北京理工大学、清华大学等高
校学习，引进和建立了以可编程器件应用为主的芯片级EDA实验室，在专业基础课教学中发
挥了很好的作用。
培养学生建立仪表、系统级的工程概念，对于培养高素质的工程技术人才是至关重要的，
相应的教学和实践环节是不可或缺的。例如，西南科技大学和电子科技大学组建的“基于现场
总线的分布式数据采集和信息控制实验室”等，比较典型地体现了仪表级、系统级两个层面的
工程概念。这类实验室不但为实验教学创造了条件，也为教师和学生参加工程设计和项目研
发提供了平台
实践证明，让学生在积极完成有关实验项目的教学活动中，逐步建立上述三个层次的工程
概念，对学生能力的培养是非常有用的。
六、专业实验室的建设
电子信息类工科专业的专业课程大致有二十多门，大多数课程都应该包括适量的实验内
容。然而.每门课程都单独配备相应的实验室是不可能的。解决问题的方法是，将几门相互联
系密切的课程的实践环节相综合，组建能同时满足几门课的实验要求的共用实验平台。例如，
为满足“传感器技术应用”、“自动检测”、“计算机过程控制”、“自动控制原理、“模糊控制”、“电
机控制”等课程的实践教学，可组建一个多功能、综合性实验室。基于上述考虑，我院正在利用
世界银行贷款，组建一个如图2所示的“基于以太网和现场总线的分布式系统实验室”。该综
合实验室由通用实验室、传感器与仪表实验室、电气控制实验室、计算机测控实验室等组成。
各部分既可独立运作，也可联网协同运用。实验系统组建与实际工程十分接近，利于教师和学
生进行实战演练。
计算机测控实验室
传感器与仪表实验室}!电气控制实，室
图2基于以太网和现场总线的分布式系统实验室
通用实验室:由通用计算机组成以太网络，进行“自动控制原理”、“过程控制”、“智能控制”
等控制类课程的计算机仿真实验。
计算机测控实验室:由工业控制计算机及相关模块组成工业现场总线网络，完成计算机测
控实验。同时实现与通用实验室和传感器与仪表实验室、电气控制实验的数据通信
传感器与仪表实验室:由各类传感器、控制器、执行器、指示仪表、远程110和相关装置构
成，完成传感器及仪器仪表类实验。同时当作现场仪器，作为其它实验系统集成的主要部件。
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电气控制实验室:由
成电气控制类课程实验
PLC、变频调速器、各类电器控制元件及电动机和拖动设备组成，完
另外该实验室可用于工业现场的实际仿真，为系统集成服务。
七、科研型实验室在应用型人才培养中的重要作用
在普通高校，以教学为中心是不争的事实。但以教学为中心并不是不用狠抓科研，而应把
科研实力和科研成果的多少作为衡量和评估教学质量的一个重要指标。根据多年的教学经验
和体会，我们感到，如果不能坚持不懈地常年从事科研活动，课堂教学的内容就很难反映科技
发展动态和最新成果，也很难吸引学生的兴趣。从整体上讲，科研队伍不健全，科研实力薄弱
的院校，教学质量和学生的综合素质就难以与兄弟院校相比，就会失去核心竞争优势
1.重视科研型实验室的建设
科研型实验室(或称科研室)表面似乎与教学无关，其实关系非常紧密。研究型实验室的
状况在一定程度上能反映教师队伍的科研实力和学科优势。当然，这类实验室的建设不能全
靠行政拨款.而主要
