科研项目结题报告修.pdf

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1、科研项目 电子设计竞赛的开展与学生创新能力培养的研究 结题报告 前 言 课题研究的背景与意义 进入二十一世纪，知识经济已现端倪，国力竞争日趋激烈。知识经济呼唤素质教育，实施素质教育的重点是要培养学生的创新精神和实践能力。高等教育法第五条也规定：“高等教育的任务是培养具有创新精神和实践能力的高级专门人才”，可见高等学校在国家创新体系中有着非常重要的地位。创造力是创新人才的根本标志。正如哈佛大学校长陆登庭认为：“一个人是否具有创造力，是一流人才与三流人才的主要区别”。创新人才除应具备一般人才的特征外，还应具有强烈的创新意识、创新精神和创新能力，也就是要具备创新素质的人才。创新人才不但要在知识、能力

2、和素质诸方面要协调发展，还需具有丰富的想象、敏锐的思维、鲜明的个性、敢于批判、勇于开拓的精神、强烈的责任感等。实践是创新的源泉，历史上重大的科技创新成果大多来源于实践。心理学研究和教育实践证明，创新精神和创造能力是人的素质中最重要、最有活力且最具有社会价值的那一部分，也是人类共同和普遍具有的潜能。但不当的教育往往会使人长大之后失去创造性。正如马洛斯曾指出的：“创造性是任何儿童都具有而大多数人长大以后又会失去的”。因此，如何充分激发学生的创新意识、努力培养他们的创新精神和创新能力，并使他们保持良好的创新欲望，是高等院校实施创新教育应着重解决的问题。实施创新教育必须要“手脑并用”、“知行合一”，要

3、在实践中培养创新意识与创新能力，从而提高综合素质。通过实践和训练，不仅能牢固掌握已学过的知识，而且也锻炼了运用知识分析、解决问题的能力，培养了创新思维和创新能力。实践证明，学科竞赛是培养学生创新精神，提高学生动手能力的有效形式。全国大学生电子设计竞赛作为国家教育部倡导的四项学科竞赛之一，在培养学生动手能力和综合素质方面发挥了极为重要的作用。竞赛为参赛学生提供了综合运用所学过的知识、发挥想象力和创新能力的机会和思维空间。学生通过参加竞赛，可以培养他们查阅资料能力、自学能力、分析问题与解决问题的能力、综合设计与调试能力、科技论文写作能力，可以培养了他们理论联系实际的作风、团结协作精神和创新意识。因

4、此，受到了大学生的普遍欢迎，报名参赛的学校和参赛的学生人数呈逐年递增的趋势。1、项目研究的预期目标 1.1.以电子信息学科为依托，进行机构调整与课程的整合与优化；1.2.调整电子技术实验系列课程，建立现代电子技术实验课程教学体系；1.3.建立四个层次的实验教学模式：基础实验；设计性实验；综合设计性实验；设计研究性实验。1.4.组织课题成员和系部老师参加全国、全区大学生电子设计竞赛力争获奖以检验课题的实战效果。2、项目研究所采用的主要方法与组织的相关活动 2.1研究所采用的主要方法 将以实践教学改革为推力，创新实践教学体系；以条件建设和政策激励为保障，探索开放实验教学之路；以学科竞赛活动为载体，

5、营造良好的实践教学氛围。具体办法：2.1.1建立现代电子创新设计实验室 为了培养学生的创新设计能力，给优秀学生提供一个良好的学习与研究的环境，展现新思维、新设计的舞台，应建立现代电子创新设计实验室。实验室的设备要求先进，配置比较齐全。计算机能联网，应具有单片机开发系统、可编程逻辑器件开发装置、通用电子仪器、数字存储示波器、频谱分析仪等。创新设计实验室应面向提高班学生、二课活动骨干、参加电子设计竞赛学生等优秀生开放。因材施教，鼓励创新，培养拔尖人才 在电子线路实验课和课程设计等实践教学环节中，对有创新设计思想，能力较强的优秀学生，可以免做普通实验的内容，安排难度较大的实验课题或学生自定课题，要求

6、他们自拟设计方案，实验室提供所需的特殊器件。对实验课题完成较好的学生可以免考，并给予较高的成绩。成立电子课外科技活动中心 电子课外科技活动中心主要由课外科技活动积极分子和优秀学生干部组成。活动中心的仪器设备由系实验室资助，由学生管理。他们利用课余时间和节假日到兄弟学校、周边社区、农村修理家电，运用所学的知识为社会服务。如我院“青协”已成立多多，他们的活动一直在开展，他们为社会服务的精神得到了社会的高度评价。设立创新设计基金，制定奖励政策 学院领导应重视和鼓励学生创新能力的培养，应设立校创新设计基金，制定了多项奖励政策。创新设计基金主要资助运用新思想，新技术，新器件的电子设计（电子类）与制作的课

7、题。为调动师生的积极性，应制定多项奖励政策。鼓励学生进行课外科技活动。设立校、系教学改革课题，应计入工作量。教学改革成果、教学研究论文与科研成果、科研论文同等对待。2.2、组织的相关活动 进行机构调整与课程的整合与优化。建立四个层次的实验教学模式。根据第一阶段的改革思路，项目组制定了以下改革方案：3、该项目研究具体实施过程 项目组承担本项目之后，上网查阅了国内外着名高校的实验教学情况，走访了多家兄弟院校，听取了一些电子信息企业对大学毕业生的能力要求，查阅了大量的相关资料，和系里资深教授讨论，与毕业生进行座谈。对当前大学电子技术实验教学中存在的问题进行了深入分析，并提出教学改革的主要思路。3.1

8、.改革前电子技术实验教学体系面临问题的分析 通过广泛调查研究，结合大家多年来的教学与科研实践的体会，大家一致认为旧的实验实训教学模式和实验室管理模式已不适应培养 21 世纪所需电子信息技术高质量人才的需要，其主要表现有：教学模式过时，现存的电子技术实验模式主体上还是沿袭了 20 世纪 50 年代苏联的教育模式。实验在理论课指导下进行，以验证理论和让学生熟悉仪器操作为主，缺乏学生创新能力培养的有效机制。实验课的效率很低；实验内容陈旧，实验设备落后，尤其缺乏反映当前电子信息技术发展水平的教材、仪器和相应软硬件设备；管理封闭，课程之间的沟通、设备共享等方面存在障碍，资源利用率不高；实验考核手段不利于

9、学生创造能力的培养，不利于发掘学生的潜力和积极性。3.2.提出改革的思路与方法 在分析电子技术实验教学存在的主要问题后，大家明确了项目的目标：通过改革，探索和建立适合现代电子技术实验的教学模式、管理模式；注重应用型人才的培养，强化实践环节的训练，使实验室成为学生动手能力和技术创新的主要基地之一，培养具有知识更新意识和创新能力的毕业生；通过改革，编写与完善一些实验教学的新教材；培养和锻炼一支高素质的师资队伍。在此基础上，确定了本项目对现代电子技术实验教学模式进行研究与实践的思路如下：3.2.1全面修订本学科教学计划和实验教学大纲 根据教育部对电子信息科学技术专业教学的基本要求和我系对课程改革的思

10、路，应对本学科教学计划和实验教学大纲进行了全面修订。教学内容的更新也是一个与时俱进的过程，改革的基本目标是减轻学生负担；压缩必修课学时，增加选修课门数，给学生以比较大的自主选择空间，有利于学生个性的发展。加强实践教学环节，突出综合应用能力的训练，培养学生的创新能力。3.2.2提出实验教学改革的整体思路 按注重基础、综合应用、提高创新三个层次的培养目标组织实验教学，将实验课分为基础实验、综合应用实验和创新实验三种类型。压缩原有大量验证性的基础实验的比例，增加设计性、系统性为主的实验内容，将反映当前电子科学技术发展趋势的内容充实到实验教材和教学环节中去。强化对学生创新能力的训练功能，提高他们应用新

11、技术、新器件解决系统问题的能力。根据学生的不同类型，贯彻“基本要求、需求选择”两种不同的教学要求，即对大部分学生的教学执行基本教学大纲的要求，对部分学有余力、有进一步需求的同学，创造各种条件培养人才，以满足学生的个性发展需求。3.2.3改进教学模式 改革传统的以教师和课堂教学为主的教学模式，按不同的层次采用不同的教学模式：基础实验以教为主导，强调学生掌握扎实的基础；综合实验教师与学生并重，教师着重指导；创新部分以学生为主。3.2.44改革实验考核体制 （1）将实验考核方式逐渐从封闭模式向开放模式过渡。（2）建立新的学生实验能力评估方法。充分调动学生进行科学实践和创造性学习的积极性。3.2.5改

12、进管理模式，行政管理和学术管理并重，设备人员统一，资源共享 为了体现规模效应，提高实验室和实验指导队伍的工作效率，在项目实施期间将电子系现有十几个验室改建成统一的电子信息技术实验中心，统一管理，师资和设备共用。并向全校相关院系师生开放。3.3.新实验体系的顶层设计与总体构架 新的电子技术实验教学分为 4个层次，即：基础实验层、提高设计层、综合应用开发层、科技活动层。整个系统呈金字塔结构。影响面最大、最广、最深。包括低频电子线路实验、数字逻辑电路实验、高频电子线路实验、微机原理及接口实验。包括：大规模可编程器件应用实验、Internet 应用基础实验、系统仿真及虚拟实验、DSP 技术及应用实验、

13、电子技术课程设计。包括：综合应开发实验、现代电子技术系统实验、ASIC 设计实验、生产实习彩色电视机装配、调试和校外实习、毕业设计。包括：全国大学生电子设计竞赛、全国大学生机器人竞赛等。3.4.规划了现代电子技术实验各层次教学目标（1）学生必须掌握基础仪器使用与基本的测试技术；（2）熟识 1 2 种 EDA 工具的仿真技术；（3）熟识中小规模常用模拟器件和数字器件的选择原则、工作原理；（4）掌握基本电子电路的组成、性能及其参数测试方法；（5）每位学生必须完成一个基础层综合实验和一个 PCB 图设计。新实验体系 科技活动 综合应用 提高设计 基础实验（1）.学生必须熟识可编程逻辑器件和 DSP

14、芯片的原理和使用；（2）.学生必须掌握 1 2 种 EDA 设计工具，利用 CPLD 或 FPGA 设计和实现 1 3 个数字电路系统；（3）学生必须掌握一种典型的 DSP 芯片和开发工具，实现 FFT、数字滤波器或其他应用；（4）学生必须学会互联网的有关知识和应用。通过该层次的实验，学生初步学会综合应用开发设计电子系统的基本程序和要素，这个系统包括单片机、CPLD(FPGA）或 DSP。使学生的知识结构和设计素质方面大踏步地提高，将比较分散的知识能综合应用到实际中去。（1）使大部分学生吸收到教师的科技研究活动中；（2）使 30 左右的学生（优异生）能参加省、国家级的各种科技竞赛，使学生受到最

15、好的锻炼。3.5.实验教学新模式、新方法 针对四个层次的不同实验采取不同的教学模式：（1）基础层实验采用“独立设课”模式。（2）提高设计层实验采用“实验课与理论课融合、以实验为主”的模式。（3）综合应用开发层和科技活动层采用“学生自主组队、自选或自定题目，完全开放的、以研究创新为主线”的模式。（1）.大力提倡“Project（项目）”方式，设计“多样化、综合性、研究型”题目，让学生带着问题，带着任务，并为解决问题而实验。（2）大量引进 EDA 技术，淡化软件和硬件设计界线，让学生体会和掌握设计方法学革命所带来化和高效率。（3）全部实验室配套多功能投影仪和计算机，全面实行多媒体教学方法；建立电子

16、技术实验室网站，研制网上自动选课系统，新技术实验室实现了全面开放（时间、内容）基础实验室也逐步实现了开放。三种不同的实验教学模式、以“任务”带实验，多媒体教学方法、实验室开放等举措，充分体现教师为主导，以学生为主体的教学原则，可以极大地调动了学生的主动性和创新性。6、项目研究取得的标志性成果和自我评价 6.1.项目研究取得的标志性成果 2007年指导三位学生在全区大学生电子设计竞赛大赛中获得了全区一等奖的好成绩 2008年指导三位学生在全区大学生电子设计竞赛大赛中获得了全区一等奖的好成绩同时获团队优秀组织奖。2009年指导三位学生在2009年全国大学生电子设计竞赛大赛中获得了全国一等奖的好成绩

17、同时获团队优秀组织奖。2010年指导三位学生在全区大学生电子设计竞赛大赛中获得了全区一等奖的好成绩.同时获团队优秀组织奖。6.2.在国内公开刊物上发表竞赛相关学术论文：模拟路灯控制系统分析 6.3.自我评价：实践证明，学科竞赛是培养学生创新精神，提高学生动手能力的有效形式。我们正是通过指导学生参加全国大学生电子设计竞赛大赛，不断的完善我们的创新思维，又能够在实践中培养学生的创新意识与创新能力，从而可以迅速提高学生的综合素质。通过实践和训练，不仅能牢固掌握已学过的知识，而且也锻炼了运用知识分析、解决问题的能力，培养了创新思维和创新能力。促进了电子类专业实践教学体系的改革。大学生电子竞赛实质上是一

18、种特殊形式的教学改革实践载体，其目的在于推动实践教学改革，有助于直接或间接地、程度不同地逐步改革实践教学中许多存在的弊病。竞赛使大学生们第一次得以自主地学习，其锻炼的广度和强度是任何教学环节无法比拟的，对学生实践能力的培养效果是有目共睹的。因此，本研究无疑从某些侧面触动了原有的课程教学体系，尤其促进了实践教学体系、内容、方式改革以及实训室建设工作。7.课题开展以来效果分析 7.1.以电子信息学科为依托，进行机构调整与课程的整合与优化 预计将电子系应用电子类实验室合并，成立电子教学基地。基地开出的课程有：电子技术、低频、高频、单片机技术基础、电子线路实验课等。这些课程的改革与建设工作纳入我校电工

19、电子实训基地的建设中。目前，电工电子基地有3 间基础实验室，6 间综合设计实验室、1 间竞赛创新设计实验室，1 间 EDA实验室。7.2.调整与合并电子技术实验系列课程，建立现代电子技术实验课程教学体系将电子技术基础实验、电子线路实验、微机实验及课程设计等系列实验课进行整合与优化，归并为电子技术基础实验、电子线路设计实验及课程设计三大实验课程。其中电子技术基础实验主要面向电子与电气类或非电类专业的学生。电子线路设计实验主要面向电子与信息类专业的学生，课程设计分为硬件和软件课题或软、硬结合的综合性设计课题。7.3.建立四个层次的实验教学模式 基础实验：教学内容为基本电子器件的应用性实验，电路由学

20、生自行安装与测试，仪器 1人 1组，元件 1 人 1套，旨在培养学生电子器件基本应用电路的安装与测试能力，培养正确书写实验报告的能力。运用多媒体教学手段，演示电路的规范安装与测试方法，授课与训练结合。目的是加深学生对电子技术基本理论的理解，提高学生对基础实验的兴趣。设计性实验：教学内容为低频、高频、数字电路中各单元电路的设计及小系统设计。采用积木式、模块化结构，将设计的单元电路组合成小系统电路，完成应用电路系统的设计。采用 CAI课件，适当压缩理论课学时，增加实验课学时，以中、大规模器件为主，引入 EDA。仪器 1 人 1 组，元件 1 人1 套，实行实验室开放。目的是培养学生进行低频、高频、

21、数字电路中各种电子电路设计、装调与测试的能力，培养学生理论联系实际的能力与书写设计性实验报告的能力。综合设计性实验：教学内容包括电子信息类专业的信号检测、控制、传输与处理等应用性较强的综合设计性实验。采用中大规模集成电路、专用集成电路与可编程逻辑器件。实验室开放，仪器 1人 1 组，元件 1人 1 套。目的是培养学生进行低频、高频和数字电路综合设计、装调与测试的能力，强调各种设计方案的实现与创造性思维能力的发挥，鼓励创新与突破。要求书写综合性实验报告。设计研究性实验：教学内容包括与电子信息学科相关的科研课题或学生自拟的课题（向学校申请的创新设计基金课题）。要求学生自拟设计方案并自行设计电路，应

22、用新技术、新器件。可 1人 1组也可多人 1组，在现代电子创新设计实验室与 EDA机房进行实验。目的是：培养学生创新设计能力，科学研究能力与新技术、新器件应用的能力。8、开展本项目研究对学校、师生所产生的作用和影响 全国电子设计竞赛对推动我校的教学改革起到了促进作用。对我们的教学改革成果进行了检验与肯定。在广泛吸引学生参加，发现优秀人才方面起到了独特作用。通过电子设计竞赛，我校有一批优秀人才脱颖而出。我系参加的五届电子设计竞赛中，有 3 人获得国家级一等奖，24 人获得省级一等奖，这些学生正在国民经济建设中发挥重要作用。当然，获奖不是最终目的，深入持久地进行教学改革，培养学生的实践能力，培养创造性的人才，全方位调动学生学习的积极性，吸引更多的学生参加，这才是我们参加全国电子设计竞赛的最终目的。9、项目研究存在的不足与今后打算 课题实施过程中，我们碰到最大的困难是学校的资金不足，一些硬件设备无法落实；第二个问题是师资队伍力量不均衡，在应用信息技术方面难以独立承担，所以课题的推广应用有一定的难度。今后我们的努力方向：并将本课程进一步作为院级科研项目加以完善，并把我们的研究成果推广到其它所有学科，进一步跟新课程全面接轨，与校本课程开发相结合；开展网络环境下的绩效教育技术评价方面的研究等等。