電子設計創(chuàng)新實踐能力提高班人才培養(yǎng)模式的探索

劉銀萍， 杜宇上， 陳 安， 趙楚豪

(廣東工業(yè)大學 實驗教學部， 廣東 廣州 510006)

0 引言

當前，正值我國經濟發(fā)展轉型升級與競爭力全面提升的重要階段，面對激烈的國際科技挑戰(zhàn)，培養(yǎng)造就一大批具有濃厚學術造詣、自主創(chuàng)新能力強、適應社會經濟發(fā)展需要的高素質創(chuàng)新應用型工程技術人才，是增強我國核心競爭力、建設創(chuàng)新型國家、走新型工業(yè)化道路的必然選擇。2009年初，國務院審議通過和正式批復由國家發(fā)展和改革委員會牽頭編制的《珠江三角洲地區(qū)改革發(fā)展規(guī)劃綱要(2008年-2020)》，標志著珠三角的改革開放和經濟發(fā)展邁向新一頁，廣東省的產業(yè)經濟結構發(fā)生了較大的變革, 由原來的“勞動密集型” 向技術含量高的高新產業(yè)快速過渡，廣東對高素質創(chuàng)新應用型工程技術人才需求更加旺盛。

我校是地方工科學校，擔負著為地方經濟建設培養(yǎng)人才的重任。學校始終堅持“與廣東崛起共成長，為廣東發(fā)展作貢獻”的辦學理念，秉承“育人為本，以學為重”的教育理念。在五十多年的辦學歷程中，形成了“學以致用、創(chuàng)新為魂”的本科生培養(yǎng)特色。學校強調“重基礎、強能力、寬視野、多模式、個性化”的人才培養(yǎng)理念。自 2013 年起，開設了多種類型的特色化的實踐能力提高班(如“機器人”、“電子設計創(chuàng)新”、“機械類”、“物理創(chuàng)新”等)，為拔尖學生拓展自主性和個性化成長空間創(chuàng)造條件。其中，我校電工電子實驗中心承擔“電子設計創(chuàng)新實踐能力提高班”培養(yǎng)方案的制定及具體教學，進行了創(chuàng)新人才培養(yǎng)的有益嘗試。

1 創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式的實踐探索

1.1 組建跨專業(yè)的班級

目前，我國本科階段仍舊執(zhí)行以單一專業(yè)定向的人才培養(yǎng)方案，但社會實際問題的解決往往需要跨學科、多專業(yè)的協同，需要不同學科專業(yè)的學生共同參與到實踐中。隨著我國經濟發(fā)展轉型升級與競爭力全面提升要求，社會對人才需求的多元化、個性化特點日益明顯，過分剛性的以單一專業(yè)為框架的傳統人才培養(yǎng)模式已經受到極大的沖擊。通過對廣東江門及珠三角其他城市的企業(yè)進行考察、調研發(fā)現，企業(yè)對各類專業(yè)人才都有強烈需求，但是對同一專業(yè)的人才需求數量卻有限，呈現需求的專業(yè)多元性和同類人才有限性特點[1]。因此，作為地方本科高校承擔著為地方培養(yǎng)應用型人才的重要任務，應積極適應社會的這種需要，創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式，提升人才培養(yǎng)質量。

電子設計創(chuàng)新實踐能力提高班作為大眾化教育中探索精英化教育的一種創(chuàng)新教學模式，目的在于讓學生以本專業(yè)為基礎，拓寬知識視野，淡化專業(yè)的“專一性”，加深學生對主修專業(yè)與相關專業(yè)之間關系的認識，突出學生創(chuàng)新能力和實踐能力的培養(yǎng)，為撥尖人才脫穎而出和繼續(xù)發(fā)展創(chuàng)造適合的培養(yǎng)模式。靈活的教學組織形式是多樣性、個性化人才培養(yǎng)的重要途徑。電子設計創(chuàng)新實踐能力提高班打破了通常自然班界限，進行學生學習組織形式創(chuàng)新，將來自多個學科類專業(yè)(或同一學科多個專業(yè))的同年級學生編制成一個班級[2]。該班的成員分別來自自動化學院的電氣工程及其自動化、自動化、電力系統及其自動化專業(yè)，物理與光電工程學院的電子科學技術、光電信息科學與工程專業(yè)，信息工程學院的信息工程、通信工程專業(yè)等電子類相關專業(yè)的優(yōu)秀學生。學校每年從一年級全體本科生中選拔30名優(yōu)秀的學生進入電子設計創(chuàng)新實踐能力提高班進行集中重點培養(yǎng)，對優(yōu)秀學生進行優(yōu)才優(yōu)育，拓展學生的專業(yè)視角，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新實踐能力，進一步彰顯其特長和個性。

1.2 設計“課內+課外”的項目化教學內容

電子設計創(chuàng)新實踐能力提高班來自電子類相關專業(yè)的優(yōu)秀學生，他們對專業(yè)有進一步學習的意愿，有拓展自主實踐、主動創(chuàng)新的意識，因此，教學內容的設置應有獨特之處。應根據電子設計創(chuàng)新實踐能力提高班的培養(yǎng)目標以及學生由不同專業(yè)學生組成的特點，教學內容的設計以項目作為結構框架中的節(jié)點元素，重視學科結構交叉、知識點關聯和共性知識的有機銜接，構建“工程實踐與科技創(chuàng)新”的系列教學活動。通過以項目驅動來鏈接、貫通知識模塊，開設了3個階梯的能力訓練規(guī)劃，緊密結合課內和課外兩個課堂，大力提升學生的動手能力和創(chuàng)新能力[3～5]。

以項目為驅動，將“學中做”和“做中學”有機結合，構造的3個階梯的能力訓練模式是：

(1)項目訓練的基本技能培養(yǎng)階段。在這一階段，通過 “組裝萬用表”、“STM8單片機最小系統制作”等項目制作，重點培養(yǎng)學生的印刷電路板制作技能、錫焊技能、元器件的識別與檢測技能、儀器儀表的使用技能、單片機最小系統的構成技能等。

(2)項目綜合的設計能力培養(yǎng)階段。在這一階段，通過“基于STM8單片機數字鐘電路的實現”、“基于UC3843的BOOST升壓模塊制作”等項目制作，重點培養(yǎng)學生的仿真軟件應用能力、電路參數計算能力、系統構成能力、元器件選型能力、部件調試能力、系統調試能力等工程能力[6]。

(3)項目研究的協同創(chuàng)新能力培養(yǎng)階段。在這一階段，主要以企業(yè)工程項目、全國或省大學生電子設計競賽命題等為研究內容開展科技創(chuàng)新活動，如“智能電飯煲設計與應用”、“ 數控開關電源設計與實踐”等。由于該階段設計工作涉及面廣，任務繁重，因此要求3個學生自主組隊領取項目任務，并鼓勵以不同專業(yè)背景組隊，以小組形式分工協作，學生需要從調研方案提出、論證、電路設計、電路制板、元件焊接、電路仿真與現場調試、撰寫報告等多個環(huán)節(jié)來完成任務[7]。讓不同專業(yè)的學生共同完成一個跨專業(yè)綜合項目，學生需要相互進行交流討論，從而促成了創(chuàng)新型復合人才的培養(yǎng)。以“循跡避障智能車”為例，智能車是一個集控制、模式識別、傳感技術、電子、電氣、計算機、機械等多個學科交叉的綜合系統，是典型的高新技術綜合體[8]。對“循跡避障智能車”這個典型工作任務進行分析，將其劃分為車體設計與加工、智能車主控板驅動板設計與制作、循跡避障傳感器設計與制作、智能車裝配與調試等 4 個部分，如圖1所示。通過不同專業(yè)學生發(fā)揮各自專業(yè)應用能力來協同解決實際問題，重點培養(yǎng)學生工程系統化的思維方式和綜合設計能力、不同專業(yè)間的融通能力、團隊交流與協作能力等協同創(chuàng)新研究能力。

圖1 智能車任務分解圖

開展大學生科技活動，延伸提高班課外教學平臺。通過開設學術專題講座，讓學生了解本專業(yè)前沿，擴大學生知識視野，增強學生獲取知識的技能。如科技文獻檢索、科技論文寫作、應用技術研究進展專題等。例如“專利及論文撰寫基礎講座”，讓學生盡早了解專利申請中的新穎性和創(chuàng)造性以及如何撰寫高水平科技論文。積極組織學生參加挑戰(zhàn)者杯競賽、全國大學生電子設計競賽、省大學生電子設計競賽、校大學生電子設計競賽、校電子實驗技能競賽五大賽事，鼓勵學生申報大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練項目，以科技競賽和學生科技立項為驅動全面提高學生的實踐能力、創(chuàng)新意識和團隊協作精神。注重學生協同創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，讓不同專業(yè)的學生組隊參加競賽或在同一項目中進行協同訓練，促進了不同專業(yè)背景的學生在知識、技能方面的交叉融合、分享和提升，以及團隊合作精神養(yǎng)成，為優(yōu)秀人才成長奠定了基礎。

1.3 建立跨專業(yè)的教師團隊

電子設計創(chuàng)新實踐能力提高班的教學內容涉及的知識面廣，對各種知識的融會貫通要求高，安排的實驗和各種探究活動也比較多，為保證教學的有效實施，指導模式由單一指導轉變?yōu)閳F隊指導，其特點是由多個專業(yè)的教師組成指導教師團隊，彌補單一教師指導的知識層面、技術層面、專業(yè)層面不足，實現師資的整合與共享[9]。

我校電工電子實驗中心成立了由中心主任領銜擔綱的電子設計創(chuàng)新實踐能力提高班課程指導教師團隊，團隊由理論教師系列和實驗系列的教師構成，他們來自通信工程、自動化、電氣、電子等多個專業(yè)、有著不同的職稱和年齡結構、不同的知識層次和專業(yè)特長，各位教師之間既緊密合作又分工明確，合作設計課程的整體框架，共同制定教學計劃，各自承擔不同的指導任務，彼此發(fā)揮各自的專長[10]。這種不同于傳統單一的學科教師指導的教學組織形式通過團隊的力量發(fā)揮教師多方位的指導效能，從多維度、多角度提高學生的專業(yè)視野、實踐能力和創(chuàng)新精神，使學生獲得個別化的指導與群性陶冶，適應學生個體化發(fā)展，滿足學生個別差異的需要，增強了課堂教學的實效性，提高了教學質量。

1.4 構建靈活的課程考核型式

為了確保電子設計創(chuàng)新實踐能力提高班的教學質量，建立了一套與課程相匹配、促進能力提高的考核模式。由于學生來自學校不同學院、不同專業(yè)，為方便教學，同時不影響學生的正常學習，提高班課內教學時間一般安排在18:00～21:00，并開放創(chuàng)新實驗室供學生進行課外創(chuàng)新實踐活動。學生通過電子設計創(chuàng)新實踐能力提高班的課程學習并成功結業(yè)后便可獲得相應的學分并計入學生的選修課程學分中。另外，建立尊重和呵護學生個性發(fā)展的教學運行管理制度，引入退出機制，允許不適應這種教學模式的學生退出，學生退出后不能獲得相應的學分。為鼓勵提高班的學生積極參與各類創(chuàng)新實踐活動，激發(fā)學生的進取心和求知欲，在課程考核的方式上引進新機制。學生獲得下列其中一項成果并通過考核即可結業(yè)：①獲得1項校級以上競賽獎勵；②獲得1項大學生創(chuàng)新訓練項目；③申請1項專利成功；④在正規(guī)雜志發(fā)表1篇論文；⑤經過實踐操作的考核，還需撰寫實踐報告并答辯。

根據所獲成果、平時表現、報告和答辯情況綜合評定總成績，按總成績給予優(yōu)秀、良好、合格和不合格四種評價。其中，成果占50%、平時表現和報告各占20%、答辯占10%。

2 結語

我校電子設計創(chuàng)新實踐能力提高班的建立，為撥尖人才的脫穎拓展了一個自主性和個性化的學習空間，經過實踐能力提高班的培訓，進一步彰顯優(yōu)秀學生其個性和特長，促進實踐能力和創(chuàng)新能力的提高。目前，電子設計創(chuàng)新實踐能力提高班的學生已經在廣東省大學生電子設計競賽、全國大學生電子設計競賽以及全國挑戰(zhàn)杯競賽中中取得了優(yōu)異成績，還成功申請了多項校級、省級和國家級大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練項目以及正式發(fā)表論文多篇。這一切充分說明了電子設計創(chuàng)新實踐能力提高班創(chuàng)新人才的培養(yǎng)模式是成功的。今后，我們將進一步探索與完善電子設計創(chuàng)新實踐能力提高班的培養(yǎng)模式，使之能更符合高素質創(chuàng)新應用型人才的培養(yǎng)需求，更符合教育規(guī)律，為撥尖人才脫穎而出創(chuàng)造更加完善的實踐環(huán)境和氛圍。