課賽訓(xùn)結(jié)合的電類工程實踐平臺建設(shè)探索

陳新兵 龍曉莉 謝斌盛

摘 要 針對制造強國對人才的需求，提出高校電子實習(xí)中心的改革方向，介紹以智能硬件開發(fā)為主題，通過課賽訓(xùn)結(jié)合模式整合電類學(xué)科共性元素，進(jìn)而構(gòu)建電類工程實踐平臺的總體思路與關(guān)鍵措施。實踐表明，一體化平臺的建設(shè)解決了實習(xí)教學(xué)的對接設(shè)計問題，提升了工程人才培養(yǎng)質(zhì)量。

關(guān)鍵詞 電子實習(xí)中心；智能硬件開發(fā)；電類工程實踐平臺；電子工藝實習(xí)；工程教育；STEAM

中圖分類號：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

文章編號：1671-489X（2018）14-0134-03

Construction of Electrical Practice Platform by Course Contest and Training//CHEN Xinbing， LONG Xiaoli， XIE Binsheng

Abstract According to the talent requirements for manufacturing power， the direction of electric practice center reform is suggested for universities. Focusing on intelligent hardware development， how

to build an electrical practice platform is presented in the paper， which integrates electrical common resources by means of course， contest and training combining. As a result， an integrated platform forms， problem for sustainable development is solved， the quality of compounded talents training is promoted.

Key words electronic practice； manufacturing power； talents culti-vating； practice platform； intelligent hardware； electrical practice platform； engineering education； STEAM

1 前言

“中國制造2025”是我國從制造大國邁向制造強國的行動綱領(lǐng)，短期內(nèi)實現(xiàn)產(chǎn)品質(zhì)量與創(chuàng)新的雙提升，亟待工程人才培養(yǎng)取得重要突破[1-2]。目前高校在人才培養(yǎng)規(guī)模方面取得階段成就，但人才素質(zhì)與行業(yè)實際需求尚有較大差距，成為制造業(yè)發(fā)展的瓶頸。各高校通過完善人才工作機制、創(chuàng)新人才培養(yǎng)方式、深化工程教育改革、破除人才培養(yǎng)壁壘和培養(yǎng)拔尖人才等措施，在提高人才培養(yǎng)質(zhì)量方面取得較大進(jìn)展。其中電子實習(xí)中心（或稱“實訓(xùn)中心”），作為落實素質(zhì)教育的實踐基地，承擔(dān)全校電子工藝實習(xí)教學(xué)任務(wù)，在規(guī)?；こ虒嵺`能力速訓(xùn)方面發(fā)揮了重要作用，成為探索工程教育改革的試驗田[3-5]。

近年興起的工匠精神與創(chuàng)客精神，逐漸成為工程師的基本素養(yǎng)，反映了行業(yè)對復(fù)合型人才的實際需求。其中工匠精神代表了制造業(yè)的質(zhì)量追求，以及敬業(yè)、專注、創(chuàng)新等內(nèi)涵；創(chuàng)客精神源于跨界DIY文化，注重在實踐中學(xué)習(xí)新東西，并加以創(chuàng)造性地使用，兩種理念為工程教育改革提供了新思路[6-7]。廣州大學(xué)電子實習(xí)中心（下稱“中心”）負(fù)責(zé)全校電子工藝實習(xí)，在解決實習(xí)課時偏少、部分學(xué)生實習(xí)后并未進(jìn)入實踐創(chuàng)新狀態(tài)等問題的過程中，結(jié)合制造強國戰(zhàn)略需求與先進(jìn)教育理念，從提高學(xué)生持續(xù)發(fā)展能力出發(fā)，加強后續(xù)對接設(shè)計，構(gòu)建了課賽訓(xùn)結(jié)合的電類工程實踐平臺，探索出一條電子實習(xí)中心發(fā)展之路。

2 工程實踐平臺構(gòu)建

中心以硬件工程實訓(xùn)為定位，根據(jù)復(fù)合型工程人才的培養(yǎng)需要，以智能硬件開發(fā)為主題，整合了電子工藝實習(xí)、跨學(xué)科賽事及其工程技術(shù)類通選課等電類學(xué)科共性元素，注入?yún)f(xié)同發(fā)展理念，構(gòu)建了一體化工程實踐平臺，如圖1所示。據(jù)此制訂最簡捷的分階段漸進(jìn)式培養(yǎng)計劃，工程教育回歸工程實踐，使學(xué)生獲得較為系統(tǒng)的工程訓(xùn)練，具備解決較復(fù)雜工程問題所需的動手實踐能力、自主學(xué)習(xí)能力、設(shè)計開發(fā)能力、個人團(tuán)隊能力，以及質(zhì)量意識與創(chuàng)新意識。下面分別介紹實習(xí)、競賽和課外培訓(xùn)在平臺中的職能與建設(shè)措施。

改革電子工藝實習(xí) 電子工藝實習(xí)是電類相關(guān)學(xué)科大學(xué)生工程訓(xùn)練的入門級課程，主要內(nèi)容為電子制作與硬件設(shè)計，訓(xùn)練基本的實踐動手能力與工程素養(yǎng)。為系統(tǒng)性地提升學(xué)生的工程能力，中心將實習(xí)納入工程實踐平臺整體規(guī)劃，承擔(dān)硬件工程實訓(xùn)職能，結(jié)合長期指導(dǎo)實習(xí)教學(xué)與全國大學(xué)生智能汽車競賽的優(yōu)勢，將賽車成果轉(zhuǎn)化為實習(xí)教學(xué)工程案例，如圖2所示，解決了實習(xí)教學(xué)與課外實踐的關(guān)聯(lián)設(shè)計問題。

整車采用模塊化設(shè)計，根據(jù)初學(xué)者特點融入對稱式設(shè)計、人機交互設(shè)計與可靠性設(shè)計思想，按功能劃分為電源模塊、傳感模塊、顯示模塊、驅(qū)動模塊與核心模塊，對應(yīng)各項教學(xué)內(nèi)容及其能力達(dá)成指標(biāo)，通過“平臺+模塊”方式滿足不同專業(yè)的需求。實習(xí)教學(xué)采用課內(nèi)課外相結(jié)合的貫通式教學(xué)設(shè)計，課內(nèi)偏重單片機外圍電路，學(xué)生兩人一組進(jìn)行實習(xí)，電路規(guī)劃設(shè)計、焊接質(zhì)量及其調(diào)試策略，都將直接決定其未來發(fā)展順利與否。在教學(xué)過程中落實質(zhì)量意識等工程素養(yǎng)的訓(xùn)練，嚴(yán)格驗收環(huán)節(jié)，務(wù)必做到階段任務(wù)階段解決。單片機編程在大學(xué)生科技活動中占有重要地位，這部分通過課外培訓(xùn)或選修方式完成，解決了課內(nèi)學(xué)時有限的問題，提升了學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力，學(xué)生在動手實踐過程中建立起工程系統(tǒng)概念，獲得較為完整的工程體驗，初步具備解決工程領(lǐng)域電類問題的能力。

開展跨學(xué)科賽事 中心人員長期指導(dǎo)跨學(xué)科賽事，如“全國大學(xué)生智能汽車競賽”“中國機器人大賽”“廣東省計算機設(shè)計大賽”“廣東省工科大學(xué)生實驗技能大賽”“廣州市3D打印創(chuàng)意設(shè)計大賽”，在組織校內(nèi)選拔賽的過程中不斷探索擴大基礎(chǔ)培訓(xùn)規(guī)模與覆蓋面，使更多學(xué)生獲得工程歷練的方法[8]。

為解決普及教育問題，中心將跨學(xué)科賽事納入工程實踐平臺整體規(guī)劃，承擔(dān)競技場職能，以智能硬件相關(guān)賽事為發(fā)展重點，提升學(xué)生創(chuàng)意變?yōu)樽髌返哪芰?。實?xí)結(jié)束后，有興趣的學(xué)生即入駐創(chuàng)客基地，組成跨學(xué)科團(tuán)隊備戰(zhàn)相應(yīng)賽事[9]，以智能硬件開發(fā)為主題，通力合作完成作品的規(guī)劃、設(shè)計、制作與聯(lián)調(diào)，具備解決較復(fù)雜工程問題的能力，鼓勵學(xué)生以解決問題為導(dǎo)向進(jìn)行實踐創(chuàng)新。階段工作檢查采用現(xiàn)場競技并提交技術(shù)報告方式，學(xué)生通過賽事檢驗成果、發(fā)現(xiàn)差距，在實踐創(chuàng)新與交流分享中逐步成長，形成“實踐為先、寬容失敗、鼓勵創(chuàng)新、勇于探索”的實踐文化氛圍。學(xué)生在工程實踐中持續(xù)探索，不少學(xué)生通過科研項目或考研深造，贏得更廣闊發(fā)展空間。

中心結(jié)合STEAM培養(yǎng)理念，成立跨學(xué)科導(dǎo)師團(tuán)隊，實行導(dǎo)師負(fù)責(zé)制，每個導(dǎo)師提供科研項目，組建跨學(xué)科學(xué)生團(tuán)隊，協(xié)助制訂發(fā)展計劃，跟進(jìn)項目進(jìn)展，一起分析解決遇到的工程問題，實現(xiàn)協(xié)同發(fā)展。為了提高基礎(chǔ)培訓(xùn)效率，中心將賽車成果轉(zhuǎn)化為模塊化設(shè)計的實習(xí)教學(xué)車，提升實習(xí)教學(xué)培訓(xùn)的系統(tǒng)性，解決課外實踐的入門問題；同時，圍繞賽事創(chuàng)建配套的課外培訓(xùn)體系，解決學(xué)生課外實踐創(chuàng)新中的共性問題。

加強課外培訓(xùn) 一體化平臺將課外培訓(xùn)定義為練兵場，重點提升學(xué)生的工程化能力。圍繞智能硬件類的跨學(xué)科賽事，中心創(chuàng)設(shè)系列通選課，學(xué)生也可選擇參加相應(yīng)的課外專題培訓(xùn)，在掌握開發(fā)工具的基礎(chǔ)上，通過實踐將創(chuàng)意轉(zhuǎn)化為作品，最終以專題賽事檢驗學(xué)習(xí)成果，選拔有潛質(zhì)的學(xué)生代表學(xué)校參加高級別賽事，形成課賽訓(xùn)結(jié)合的人才培養(yǎng)模式，如圖3所示。

一體化平臺采用漸進(jìn)式培訓(xùn)方案，以智能硬件開發(fā)為主題，劃分為三個階段，每階段開設(shè)1～2門工程技術(shù)類通選課，開課方式靈活，采用項目驅(qū)動法教學(xué)，引導(dǎo)學(xué)生從循跡車出發(fā)，進(jìn)行智能硬件設(shè)計創(chuàng)新。教學(xué)過程中對現(xiàn)象表述、問題定位/故障診斷、需求分析、解決方案的制訂與技術(shù)報告的書寫有明確要求，持續(xù)提升學(xué)生的專業(yè)度，達(dá)到課賽結(jié)合、以賽促學(xué)的效果。其中，電子工藝實習(xí)或其培訓(xùn)承擔(dān)硬件設(shè)計普及教學(xué)任務(wù)；“智能車入門”或其培訓(xùn)承擔(dān)軟件設(shè)計普及教學(xué)任務(wù)，以“繽紛流水燈”比賽方式結(jié)束課程；“智能車設(shè)計”承擔(dān)電子系統(tǒng)設(shè)計普及教學(xué)任務(wù)，以“極速智能車”比賽方式結(jié)束課程；“機器人設(shè)計”與“Android應(yīng)用開發(fā)”聯(lián)合承擔(dān)智能硬件設(shè)計普及教學(xué)任務(wù)，跨學(xué)科分組，以“創(chuàng)意機器人”比賽方式結(jié)束課程。

3 建設(shè)成效

經(jīng)過三年的探索，電子實習(xí)中心在工程實踐平臺建設(shè)方面取得突破，建成課賽訓(xùn)結(jié)合的一體化工程實訓(xùn)體系，培養(yǎng)方式更為靈活，人才培養(yǎng)水平得以提高，實現(xiàn)由工程技術(shù)人員向工程師培養(yǎng)目標(biāo)的躍升，在完成普及教育工作的同時，為學(xué)生提供了各種形式的工程歷練機會，其工程實踐能力得以普遍提升。根據(jù)廣州大學(xué)本科專業(yè)人才培養(yǎng)方案統(tǒng)計，現(xiàn)有七個學(xué)院的14個工科專業(yè)選用，年人機時數(shù)約為五萬。

中心實現(xiàn)協(xié)同發(fā)展目標(biāo)。每位教師皆分配有實習(xí)教學(xué)和課外競賽指導(dǎo)任務(wù)，智能硬件開發(fā)中遇到的工程問題促進(jìn)了師生的科研，研究成果轉(zhuǎn)化為實踐教學(xué)內(nèi)容，促進(jìn)了課程建設(shè)與教學(xué)研究，工程能力培養(yǎng)質(zhì)量穩(wěn)步提升。2016年成立并入駐智能車協(xié)會，學(xué)生在競賽組織宣傳、課外培訓(xùn)、教學(xué)套件維護(hù)、方案測試、氛圍營造與對外交流方面發(fā)揮巨大作用，教師提高了工作效率，投入教學(xué)科研的精力更為充足。在競賽之外，積極組織師生申報各類項目資助，發(fā)展校企合作，不斷拓展經(jīng)費來源，持續(xù)擴大工程實訓(xùn)層次與規(guī)模，支持更多學(xué)生將創(chuàng)意轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品，取得階段成果?，F(xiàn)已建成校級MOOC在線課程一門，出版教材三部，發(fā)表論文60余篇，競賽獲獎60余項，專利授權(quán)50余項，2017年獲得校級教學(xué)成果一等獎，成為省教學(xué)成果獎重點培育項目。

4 結(jié)語

工程實踐平臺及其培訓(xùn)體系的建設(shè)，解決了當(dāng)前實習(xí)教學(xué)面臨的窘境，突破了電子實習(xí)中心的原有格局，促進(jìn)了復(fù)合型工程人才的培養(yǎng)，為同類實訓(xùn)基地建設(shè)提供了參考案例。工程素質(zhì)的訓(xùn)練是一個長期探索的過程，如何將速成培訓(xùn)與系統(tǒng)培養(yǎng)結(jié)合起來，將是未來工程教育改革的重要任務(wù)。

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