光电子技术专业课程设计的实践研究与探索

陆蓉 杨祎 梁猛

[摘要] 本文针对高等教育中的专业课程设计进行改革与研究，使其充分发挥培养创新型人才的重要作用。通过理论课引导、改善实验环境、合理设计题目激发学生兴趣，通过考核方式的改革促使学生独立认真完成设计内容，通过自由选题、设计、实现系统培养学生的创新意识和科研素质。

[关键词] 创新 实践 能力 人才

中图分类号：G 423.07

引 言

随着社会的快速发展，人们对通信的要求越来越高，社会对人才的需要也就不断增加。信息的发展体现了光电子技术存在的重要性，光电子技术已经成为国家的经济支柱。新世纪的竞争是人才的竞争[1]。培养出实践能力强、具有创新意识的人才是目前高等学校的教育方向[2,3]。

培养创新型人才要特别注重实践动手能力的训练[4]。在大学四年的教学安排中，实践类课程所占比重偏少，内容陈旧，特别是专业课程设计缺乏特色性、针对性、循序渐进性和实效性。为此我们进行了深入的思考和探索，希望能够有效地提高学生对专业课程设计的重视力度，从而使专业课程设计在创新人才培养中起到它应有的重要作用[5-7]。

探索专业课程设计的教学意义

专业课程设计是理工科的学生在进入到专业知识学习阶段后，能够把理论知识和实践结合到一起，进行综合设计的一门实践类课程。通过专业课程设计中的各个环节：查阅参考资料—熟悉原理—方案设计—仿真模拟—搭建系统—调试—数据分析—报告总结，培养学生科学研究的综合素质。专业课程设计不但使学生能够将理论知识学以致用，还能培养学生动手能力、分析解决问题的能力、正确的思维方法及严谨的工作作风，同时还能培养学生团队合作的精神以及创新的意识[9-10]。专业课程设计在大学生的培养中起到举足轻重的作用。

1.促进理论实践相结合

对于理工科学生，尤其是光电子技术专业来说，一旦进入专业课的学习，学生会觉得知识面一下拓宽了，要学的内容很多，有时候相互之间也很难看出联系；学习起来枯燥无味，不容易理解，会有很强的畏难情绪。通过实践环节对理论知识进行强调和理解，在具备了感性认识之后更容易掌握理论知识，同时学会运用理论知识分析和解决实际问题的方法，是理论知识与实践知识的一种互动。

2.培养专业兴趣

学生在课程设计中通过努力实现一个小系统，会因为成功带来很大的喜悦和成就感，从而对专业产生兴趣，提升自信心。

3.提高学生综合素质

课程设计内容以综合性和设计性为主，题目具有连贯性，从浅到深，实验体系逐渐完善，能够培养学生动手能力、分析解决问题的能力、正确的思维方法及严谨的工作作风，同时还能培养学生团队合作的精神以及创新的意识。通过专业课程设计，学生可以掌握软硬件的模块化设计和调试方法，以及对专业仪器仪表的认识和熟练应用，为其走向就业岗位打下扎实的基础。

4.增强就业竞争力

现在本科生找工作难，不仅仅是因为就业人数的逐年增加，还因为用人单位现在更注重学生的动手能力和创新能力。由于专业课程设计的内容与实际应用紧密结合，通过专业课程设计的训练，积极参加各种专业竞赛，这些丰富的实践经历可大大提高学生的就业机会，增加就业竞争力。

光电子技术专业课程设计建设方案

我们对光电子技术专业课程设计的实践研究与探索，主要从以下几个方面进行建设：

1.加强前期引导，提高设计效率

理论教学引导：理论教学方面注重提高学生的思想觉悟，明确学习目的，激发学生的主观能动性和研究兴趣，将课程设计中的实际问题融会贯穿到理论教学中，不但极大地激发学生的学习兴趣，而且也使学生对课程设计产生了一种期待，获得良好的教学效果。

良好的实验环境：针对于部分对实践感兴趣的学生，提供开放的实验环境，老师给予一定的指导，让学生可以在实验室内自由做实验，从基础实验做起逐渐加大难度，让学生不断地获得成功的喜悦感，提升学生的专业兴趣和自信心，并增强学生的动手实践能力。同时也为后续的课程设计积累经验，产生新想法、新思路，具有一定的创新意识。

合理设计题目：根据学生的层次和兴趣，设计出适合不同学生的题目，让学生根据自己的能力自由选题和组队。学生也可从前面开放性实验的新思路中继续深入题目，实现功能更加完整和性能优良的系统。

根据学生的兴趣，把题目分为软件设计和硬件设计实现两大部分，题目中还包含了现在不断普及的单片机、FPGA、ARM的模块，使学生在学习光电专业课程的基础上，把单片机、FPGA、ARM作为一种工具或手段，从而实现光电真正结合的目标。这种方法不但帮助学生扩展了知识面，还扩大学生的就业方向。例如：数字光发送接收系统要求学生做出数字信号源、光发送、光接收三大部分，可以采用分立元件、单片机、光源、光检测器等来共同实现这一系统；光时域反射仪的设计与实现也包括窄脉冲发生、光发送、弱光检测三大部分，除了分立元件、FPGA/ARM、光源、光检测器，还有光环行器等无源器件的应用。

根据学生所具备的理论知识基础，把题目难度划分为三个层次：较为简单的综合设计类题目，让基础差的学生能够在老师和同学的帮助下，通过努力实现题目的基本要求，增加自信心，学习如何分析问题和解决问题；一般难度的综合设计类题目，让处于中间部分的学生能够理论结合实际，通过老师指导和团队合作，较好地完成题目要求，并对其加以一定的完善；具有一定难度的题目由理论基础扎实、动手能力较强的学生来完成，他们对题目有浓厚的兴趣，本身有较好的分析、解决问题能力，在老师的引导下能够自主地完成题目要求，并且有一定地深入。

2.优化实践过程，提高实践能力

自由选题：由学生根据自己的能力和兴趣，选择自己喜欢的题目，并自由组成2～3人的小组。

查阅资料：学生根据所选题目，分析题目要求，查阅相关文献资料，熟悉题目的基本原理，有了较为明确的设计思路和实现方法，给出原理框图或流程图。

方案设计和仿真：在清楚原理的基础上，根据题目要求，结合实验室提供的实验条件，开始设计方案，并借助现有的各种仿真软件先进行理论分析，初步证明方案的可行性，再进行成本分析，证明方案的可实现性，最终给出详细的设计图和设计说明。

搭建系统和调试：根据所设计的内容，选择合适的器件和仪器仪表，搭建系统，通过不断的调试，达到基本的题目要求。

数据分析和完善：测试所搭建的系统性能，进行各类数据分析，和同类系统进行比较，分析所存在差别以及导致因素，进行新一轮的调试，从而进行功能完善，争取达到最佳的效果。

报告总结：在完成题目要求、实现设计内容后，必须要写一份详细的专业课程设计报告，报告中给出题目要求、分析过程、方案设计、调试过程，最终实现方案和系统性能，并分析其中的不足和可进一步改善的内容。总结报告也是专业课程设计中不可或缺的一部分，它是学生对所有工作的陈述，原理是否清楚、思路是否清晰、方法是否正确、结果能否符合要求从中可以一目了然，学生在整个工作的态度和能力也能看出来，这是进行科学研究必不可少的一项练习。

在专业课程设计的过程中，打破以前限定实验器件的要求，除了实验室提供的常用器件、芯片及耗材，还给出一定经费，对于实现特殊功能的芯片或器件由学生自己去购买，这样有更多的选择余地，充分发挥学生的潜力和主观能动性，给设计带来 “闪光点”，还间接锻炼学生的考虑成本、选材和采购的综合设计能力。专业课程设计以小组的形式进行，让学生结合自身的优势进行分工合作，不但有利于学生发掘自身的优点，还能够培养学生的团队合作精神，通过互相帮助加强同学间的沟通；指导老师在整个过程中密切关注着每个小组的设计进展，给予合理地引导和及时地督促，帮助学生解决难以跨越的问题，提醒学生合理地安排时间，可以按期完成设计要求。

3.改革考核方式，提高教学效果

我们把专业课程设计考核分三阶段进行考核。

第一阶段考核—理论设计阶段，经过查阅大量的文献资料后，清楚基本原理和题目要求，结合现有条件，设计方案并通过仿真论证方案可行性。此时考核，使小组的每个成员本都要清楚基本原理、设计思路和方法。

第二阶段考核—系统调试阶段，选择合适的器件、耗材，搭建系统，能否成功关键在于不断的调试。调试过程需要学生的认真操作、细心观察、 详细记录、仔细分析、查找原因，并找到合理解决的方法。本阶段考核有利于学生总结调试过程中出现的问题和解决的方法，如果出现方向性的错误，老师及时纠正，可帮助学生锻炼分析、解决问题的能力。对于进展较慢又较为胆怯的小组，老师也可以及时地发现问题并解决，增加小组克服困难的信心。

第三阶段考核—验收阶段，各小组完成系统调试并符合题目设计要求，可申请老师验收。本阶段考核，要求各小组展示设计内容，测试系统性能，数据收集与分析，并总结理论设计和最终结果之间的关系。通过本次考核学生能够从中找出不足，积累经验，为系统的性能完善提出新想法。

实践表明，分阶段考核使学生开始熟悉科学研究的过程，培养学生具有良好的科学研究习惯。分阶段考核给学生一定的紧迫感，督促学生抓紧时间完成阶段任务，不至于拖延时间。分阶段考核能够有效地避免学生蒙混过关的现象，使专业课程设计具有好的教学效果。分阶段考核有利于老师掌控课程设计的时间安排，控制整体进度；有利于老师及时发现学生中存在的问题，给予纠正；有利于老师明确小组成员的区别，给出合理的考核成绩；有利于老师发现能力强的学生，进一步给学生提供更优良的环境发挥自己的特长。

结束语

专业课程设计是高等教育里面一门重要的实践类课程，专业课程设计教学改革通过理论教学引导、合理的题目设计，让学生进行自由选题、方案设计、系统调试和实现、数据分析和完善，并采取分阶段的考核方式；做到突出重点，分类指导，充分体现专业课程设计的目的，有效地改善专业课程设计的教学效果。

通过这样的改革与实践能够真正地让学生做到学以致用、理论与实践相结合。不但锻炼学生分析问题、解决问题的能力，提高学生的综合设计能力，培养学生自主学习和创新意识，还可以养成学生进行科学研究的良好习惯。通过专业课程设计还能够加深学生对专业知识的理解，提升学生对专业知识的学习兴趣。带动学生参与教师项目，参加各类学科竞赛，申请学校的学生科技立项课题，推动创新型人才的培养。

参考文献：

[1]黄建钢.培养模式创新与创新人才培养[J].中国高等教育，2010， 9:41-42.

[2]周燕，郑晓齐.首都高校人才培养竞争力研究[J].清华大学教育研究，2010，3:90-94.

[3]顾秉林，王大中，汪劲松等.创新性实践教育-基于高水平学科建设的创新人才培养之路[J].清华大学教育研究，2010，31(1):1-5.

[4]杨学义.提升大学创新能力服务国家战略大局[J].中国高教研究，2010，3:60-61.

[5]林健.工程师的分类与工程人才培养[J].清华大学教育研究，2010，31(1):51-60.

[6]马继刚.综合性大学创新人才培养理论研究与实践探索[M].成都：四川大学出版社，2006.

[7]武高辉，杨韬.本科生创新精神与实践能力培养体系的构建与实践[J].高等工程教育研究，2002(3):21-23.

[8]黄品梅，黄道平.开发综合设计性实验促进创新人才之培养[J].实验室研究与探索，2010，29(6):93-95.

[9]蒋毅坚.地方工科院校应用型创新人才培养的研究与实践[J]. 中国高等教育，2010，第13、14期:30-32.

[10]于萍，于平.改革专业实验教学培养创新型人才[J].首都师范大学学报(社会科学版)，2009(增)：29-32.

作者单位：西安邮电学院电子工程学院光电子技术系陕西西安