以软硬教学法打造电类应用型工程人才

胡万里，范秋凤，马金元

（安阳工学院电子信息与电气工程学院，河南安阳455000）

0 前言

在高等教育大众化和就业竞争日益激烈的今天,如何使更多的普通高校毕业生适应社会需求,提高自己的竞争能力,在就业市场上找到自己的合适位置,是当代大学生面临的严峻考验,也是普通高等院校应用型人才培养需进一步研究的重要课题[1]。随着经济社会的快速发展,教育与生产劳动和社会实践之间正在全方位地走向结合,高校的实践能力培养是大学生适应当今经济社会发展的需要。电类专业的学生更应该强调从实践中学习。

注重大学生实践能力的培养是顺应我国高等教育的发展形势,也是培养应用型人才的内在需求。应用型人才培养,就是以培养具有创新精神和实践能力的“宽口径、厚基础、强能力、高素质”的人才为培养目标。

但总体上看,目前高校大学生实践能力培养的效果还不尽如人意。用人单位对大学生的要求是希望他们在拥有扎实的理论基础上具备较强的综合分析能力、思维判断能力等,但目前国内大学教育的现实恰恰表现为过分强调书本知识学习和系统理论讲授,实践教学环节薄弱,学生参与程度差,造成毕业生表达能力欠缺,动手能力不足[2],创新意识薄弱。尽管许多学生专业成绩优异,对理论知识掌握较全面,但如何运用这些理论来解决问题却不知如何下手。这些现象使大学生难以适应社会的需要。

分析原因，存在的主要问题有：一是师生对教学实践环节重视不够,实践教学时间短,不深入,实践教学的效果不理想；二是理论教学与实践教学相脱节,理论课程过于偏重知识性,实践教学又脱离理论知识,使理论教学与实践教学形成了两张皮现象[3];三是实验单一，多为验证性实验，简单的接线连线，学生无法看到底层的东西；四是学生被动学习，缺乏主动性。

针对以上问题，必须有针对性地对教学方法进行改革和创新。根据电类人才专业培养目标，笔者在大学教育实践中推行了软硬教学法，即让电类专业的学生在低年级自己做硬件，做开发，然后再以硬件作为开发平台学习软件，通过软硬件的开发学习主动学完大学的核心专业课程。该方法效果明显，提高了学生的动手能力和实践能力。

1 软硬教学法

软硬教学法就是让学生在大学一二年级的时候学习相关课程时设计一种硬件或者一种开发系统，在随后其他相关课程的学习中，在此硬件基础上学习软件。纵观电类各专业的专业课学习，无非贯穿软件和硬件的学习。因此软硬教学法分两个阶段，第一个阶段是硬件设计与制作阶段，第二个阶段是软件学习与开发阶段。

这样学生在开发硬件时，需要配合，需要选择，需要表达自己的想法，需要论证。无形中培养了分析问题、发现问题和解决问题的能力，培养了合作精神，提高了合作能力和科研实践能力。

在后期相关课程学习时，可以在此硬件开发平台上进行验证，使学习更接近实际，可接近于现实生活，每一次学习都是一次项目的开发，都是一次实践能力的提高。

不论在硬件的设计时期还是在后期的软件联系开发过程中，学生都会遇到不同的各种各样的问题，为了解决问题，他们会想方设法寻找答案，去图书馆，去上网，去问师长。他们的学习会变得很有趣，而不是枯燥无味，他们的学习是主动的而不是被动的，他们的学习是高效的。

这样当毕业时，学生已经具备了基本的开发能力和解决问题的能力，对一些实际工作也不再感到陌生了。

2 具体实施方案

2.1 自动化专业的实施方案

第一阶段以开发CT-10款实验开发系统为硬件平台，此开发平台由三部分组成：模拟板，人机和PLC配置，软件设计。模拟板由PCB板做成，如图1所示，上边有几个实验模块组成，留有接线端子。可以做各种实验，验证程序的对错，看到实际运行结果。下面板有PLC和人机界面以及按钮开关组成，如图2所示。

图1 上面板(模拟板)示意图

图2 下面板示意图

通过模拟板的设计与制作，学生可以很好地学习DXP、PROTEL软件，通过元件选择和电路设计可以更好地学习模拟电子技术、数字电子技术、电路和微机原理等课程。通过人机界面和PLC的配型，可以更好地了解工控厂家的各种信息及产品的各种特性。

第二阶段以硬件平台为基础进行各种工控软件的学习。在此基础上根据所选PLC和人机界面产品的不同学习的软件也不一样，以CT10款为例，选择西门子214XP作为主控制器，选择西门子TP170和MD204文本作为人机界面。这样的话学生可以学习西门子的S7-200编程软件、PROTOOL编程软件和TP204编程软件，并可以验证程序对错。在此基础上与上位机连接还可以学习组态软件，如KINGVIEW或MCGS等等。通过这样的学习，学生基本上掌握了程序的编写、调试、下载、上载、在线监控以及接线。学生加深了PLC、组态软件和电气控制与PLC等课程的学习。

2.2 电子信息专业实施方案

第一阶段以开发CT-11款实验开发系统为硬件平台，此开发平台包含三部分：模拟板、单片机开发板和软件设计。模拟板由PCB板做成，如图1所示，上边有几个实验模块组成，留有接线端子，可以做各种实验，验证程序的对错，看到实际运行结果。下面板有单片机开发板组成，如图3所示。

图3 下面板示意图

第二阶段以硬件平台为基础进行各种软件的学习。在此基础上，学生可以学习keil c编程软件、汇编软件，并可以验证程序对错。通过这样的学习，学生基本上掌握了程序的编写、调试、下载、上载、在线监控以及接线。学生加深了单片机原理等课程的学习。

2.3 其他专科实施方案

第一阶段以开发CT-12款实验开发系统为硬件平台，此开发平台由三部分组成：模拟板、主控制器1和主控制器2、软件设计。模拟板由PCB板做成，如图1所示，上边有几个实验模块组成，留有接线端子。主控制器1是一个单片机开发板，主控制器2是一个单片机做成的PLC，只不过功能比较简单，如图4所示。可以做各种实验，验证程序的对错，看到实际运行结果。

图4 下面板示意图

第二阶段以硬件平台为基础进行各种软件的学习。在此基础上以主控制器1为学习CPU可以学习KEIL编程软件，更好地学习单片机。以主控制器2为学习CPU可以学习三菱PLC的编程软件，更好地学习PLC，并可以在模拟板上验证程序对错。在此基础上与上位机连接还可以学习组态软件，如KINGVIEW或MCGS等等。通过这样的学习，学生基本上掌握了程序的编写、调试、下载、上载、在线监控以及接线。学生加深了单片机、PLC、组态软件、电气控制与PLC等课程的学习。

3 实施步骤与方法

该方法分两个阶段进行，第一阶段可以在大一大二时期开展，不宜过早，太早学生基础太薄弱容易丧失信心；也不易太迟，太迟学生容易对大学丧失企望，一定要在老师指导下开展。第二阶段可以在大三时期开展，各种专业课已经开始，或即将开始，这时候实际上是学生自己在学习，老师起辅助作用。

由于涉及硬件的设计，会产生很多费用，这就跟普通的学习不一样。可以采用以下方式：一是兴趣小组的形式；二是采用部分缴费部分补助的形式；三是采用多人一组全班参与的形式。

4 结论

通过软硬教学法的实施,提高了学生的创新和科研能力、实践动手能力及解决实际问题的能力,增强了学生的创新和研究意识,使学生开阔了视野、拓宽了思路、丰富了知识、激发了兴趣、经受了锻炼,培养了科研和科学作风,激发了学生的学习兴趣与成才动力。

该方法采用兴趣小组的形式，在安阳工学院2009级机电一体化专业做了实践推行，其中参加该方法学习的10名学生，都已顺利找到工作，而且在工作中上手很快，能很快地胜任工作。

[1]衣淑娟.普通高校大学生实践能力培养初探[J].边疆经济与文化，2008（10）：125-126.

[2]胡玉叶，李高建，朱秀斌.适应技能型教学构建实践教学体系[J].中国成人教育，2007，12（24）：131-132.

[3]吴庭锋.大学生实践能力培养途径探索[J].广西大学学报:哲学社会科学版，2008，30（4）：112-114.