多學(xué)科融合的電子設(shè)計(jì)類工程訓(xùn)練實(shí)踐教學(xué)模式探索

艾偉 郭亮 楊偉 周秀梅

摘 ?要 以多學(xué)科融合為主導(dǎo)，改革電子設(shè)計(jì)類工程訓(xùn)練教學(xué)模式，提高實(shí)踐教學(xué)水平，貫徹學(xué)校綜合性人才培養(yǎng)體系。闡述電子設(shè)計(jì)類工程訓(xùn)練實(shí)踐教學(xué)多學(xué)科融合的必要性，提出電子設(shè)計(jì)類工程訓(xùn)練開課擬解決的關(guān)鍵問(wèn)題及解決方法。

關(guān)鍵詞 電子設(shè)計(jì);多學(xué)科融合;工程訓(xùn)練;實(shí)踐教學(xué);實(shí)驗(yàn)室;教學(xué)設(shè)備

中圖分類號(hào)：G642.0 ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：1671-489X（2020）20-0132-03

Abstract Under the guidance of multi-disciplinary integration， the?teaching mode of electronic design engineering training was reformed?and the practical teaching level was improved further promote the construction of comprehensive talent training system in colleges and?universities. This paper analyzed the necessity of multi-disciplinary integration in the practical teaching of electronic design engineering training， and put forward the key problems to be solved in the courseof electronic design engineering training.

Key words electronic design; multidisciplinary integration; engi-neering training; practical teaching; laboratory; teaching equipment

1 前言

新工科背景下，基于多學(xué)科融合的課程受到學(xué)生的廣泛歡迎，這也是當(dāng)代高校培養(yǎng)復(fù)合型人才的需要。目前，很多高校都在致力于多學(xué)科融合課程建設(shè)，并且取得良好效果[1]。三峽大學(xué)大學(xué)生素質(zhì)教育中心基于全校所有專業(yè)的工程實(shí)踐類課程主要有工程基礎(chǔ)訓(xùn)練，文科類學(xué)生完成工程基礎(chǔ)訓(xùn)練I課程，理工類學(xué)生完成工程基礎(chǔ)II課程，兩門課的差異主要體現(xiàn)在項(xiàng)目數(shù)量多少。這種按文理科分類的課程體現(xiàn)了工程實(shí)踐教學(xué)在設(shè)置時(shí)考慮了專業(yè)性的差異，但是對(duì)于專業(yè)性的結(jié)合及融合程度不夠?，F(xiàn)在的課程設(shè)計(jì)主要是按項(xiàng)目，學(xué)生只需要完成課程中規(guī)定的項(xiàng)目即可，項(xiàng)目之間的關(guān)聯(lián)性不強(qiáng)，更重要的是對(duì)學(xué)生的自主設(shè)計(jì)和創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力的引導(dǎo)及培養(yǎng)不夠，大部分還是實(shí)訓(xùn)和驗(yàn)證性的項(xiàng)目。

為了盡可能體現(xiàn)大學(xué)課程開設(shè)的與時(shí)俱進(jìn)，充分考慮就業(yè)市場(chǎng)的綜合性需求，培養(yǎng)有競(jìng)爭(zhēng)力的綜合性人才 [2-3]，強(qiáng)調(diào)以任務(wù)或項(xiàng)目為驅(qū)動(dòng)，考核學(xué)生知識(shí)的運(yùn)用能力和創(chuàng)新動(dòng)力，增強(qiáng)學(xué)生工程訓(xùn)練的自主性，培養(yǎng)學(xué)生的多學(xué)科融合意識(shí)，健全工程訓(xùn)練教學(xué)體制，提高工程訓(xùn)練實(shí)踐教學(xué)水平。

2 多學(xué)科融合的工程訓(xùn)練實(shí)踐教學(xué)必要性

現(xiàn)在三峽大學(xué)開設(shè)的工程訓(xùn)練課程內(nèi)含20多個(gè)實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目，各項(xiàng)目各司其職，通過(guò)講解其操作的核心要領(lǐng)和詳細(xì)操作步驟，讓學(xué)生按部就班完成既定實(shí)訓(xùn)任務(wù)。這種上課的模式以教師為主，學(xué)生的自主性不強(qiáng)，而且項(xiàng)目?jī)?nèi)容之間并未做到有機(jī)聯(lián)系，學(xué)生未能將各項(xiàng)技能的應(yīng)用融會(huì)貫通，造成學(xué)生在實(shí)訓(xùn)實(shí)踐課堂只是埋頭操作，并未真正體會(huì)每項(xiàng)技能的活學(xué)活用，對(duì)技能的應(yīng)用領(lǐng)會(huì)不夠深刻，因此，多學(xué)科融合的實(shí)踐非常有必要。

培養(yǎng)綜合性人才的需要 ?現(xiàn)在的電子產(chǎn)品種類繁多，功能強(qiáng)大，人機(jī)交互性強(qiáng)，開發(fā)這些產(chǎn)品所需的知識(shí)面廣度增加，電子類產(chǎn)品公司需要綜合性人才。在電子產(chǎn)品研發(fā)過(guò)程中，充分借助多學(xué)科知識(shí)開發(fā)的產(chǎn)品系統(tǒng)性和完整性更強(qiáng)[4]。高校作為人才培養(yǎng)的重要陣地，在電子類工程實(shí)踐教學(xué)課程設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)充分考慮市場(chǎng)需要，以學(xué)生就業(yè)為導(dǎo)向，制定與時(shí)俱進(jìn)的電子設(shè)計(jì)類實(shí)踐教學(xué)模式，將多學(xué)科實(shí)踐技能融合至工程訓(xùn)練課堂，提高學(xué)生運(yùn)用多學(xué)科及發(fā)散思維解決實(shí)際問(wèn)題的能力。

實(shí)踐類課程發(fā)展的需要 ?現(xiàn)在的實(shí)驗(yàn)課程都提倡以項(xiàng)目和作品為導(dǎo)向，將實(shí)踐操作具體到項(xiàng)目和作品，促進(jìn)實(shí)踐操作的成果轉(zhuǎn)化[5]。這種模式強(qiáng)調(diào)實(shí)踐的完整性和功能性，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)，鼓勵(lì)學(xué)生將自己的創(chuàng)意通過(guò)實(shí)踐操作變成現(xiàn)實(shí)。但現(xiàn)在的工程基礎(chǔ)訓(xùn)練項(xiàng)目是獨(dú)立的，每節(jié)課學(xué)生根據(jù)教師所講解的步驟進(jìn)行驗(yàn)證式操作，作品功能單一，無(wú)法通過(guò)課堂完成綜合性項(xiàng)目或作品，學(xué)生成就感不高。而在進(jìn)行課程設(shè)計(jì)時(shí)將多學(xué)科融合，然后將各學(xué)科所需要重點(diǎn)培養(yǎng)的技能融入項(xiàng)目和作品，有效促進(jìn)實(shí)踐類項(xiàng)目的有機(jī)結(jié)合，為實(shí)踐類課程的改革發(fā)展提供了新的方向。

增強(qiáng)學(xué)生的自主性 ?在進(jìn)行多學(xué)科融合電子類課程設(shè)計(jì)過(guò)程中，學(xué)生自主性意識(shí)更強(qiáng)，圍繞自選題的項(xiàng)目或者作品來(lái)完成實(shí)踐課程，通過(guò)可行性分析與需求分析，結(jié)合教師的意見，將實(shí)踐操作訓(xùn)練融入作品的開發(fā)與設(shè)計(jì)。通過(guò)這種實(shí)踐教學(xué)模式，在項(xiàng)目和作品設(shè)計(jì)過(guò)程中，團(tuán)隊(duì)協(xié)作與自主創(chuàng)新協(xié)同工作，通過(guò)全程參與作品構(gòu)思、作品設(shè)計(jì)及完成的整個(gè)環(huán)節(jié)，培養(yǎng)學(xué)生的電子產(chǎn)品開發(fā)能力，增強(qiáng)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)意識(shí)。工程訓(xùn)練實(shí)踐課程將為創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)發(fā)展提供堅(jiān)實(shí)有力的基礎(chǔ)[6]，以后學(xué)生參加創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽時(shí)不必臨時(shí)去培訓(xùn)電子類產(chǎn)品開發(fā)流程，因?yàn)樵诠こ逃?xùn)練實(shí)踐課程中已經(jīng)熟悉了電子產(chǎn)品從創(chuàng)意、元件選型、原理圖繪制、PCB布局，到印制電路板制作、電子元件焊接與調(diào)試、連接件打印、零部件機(jī)械加工、軟件編程、外觀模型打印、作品測(cè)試等整個(gè)設(shè)計(jì)流程。

3 多學(xué)科融合的工程訓(xùn)練開課的關(guān)鍵問(wèn)題

課程設(shè)計(jì)及組織的合理性及有效性 ?目前，工程訓(xùn)練課程還是以獨(dú)立項(xiàng)目為主，每個(gè)項(xiàng)目培養(yǎng)一種技能，比如電子制圖設(shè)計(jì)主要培養(yǎng)學(xué)生原理圖設(shè)計(jì)和PCB布線的能力，電子工藝培養(yǎng)學(xué)生手工錫焊技術(shù)，3D打印培養(yǎng)學(xué)生制圖及3D模型設(shè)計(jì)能力，車削加工和數(shù)控技術(shù)培養(yǎng)學(xué)生的工件加工能力。那么，現(xiàn)在涉及多學(xué)科知識(shí)的相關(guān)技能融合至一個(gè)項(xiàng)目或作品中，可以通過(guò)電子制圖完成電路設(shè)計(jì)，通過(guò)電子工藝完成電子元件焊接，通過(guò)3D打印制作作品外殼或連接件，通過(guò)車削加工完成機(jī)械零件，通過(guò)軟件編程實(shí)現(xiàn)復(fù)雜功能。在課程設(shè)計(jì)時(shí)充分挖掘項(xiàng)目或作品的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)合理有效的課程模式，形成一種重點(diǎn)技能重點(diǎn)培養(yǎng)，多學(xué)科融合難度與力度適中，自主實(shí)踐與課堂輔導(dǎo)協(xié)同的實(shí)踐教學(xué)模式。

教學(xué)團(tuán)隊(duì)及配套教材的準(zhǔn)備 ?在工程訓(xùn)練實(shí)踐教學(xué)中，教師需要參與學(xué)生的作品指導(dǎo)，基于多學(xué)科融合的設(shè)計(jì)類實(shí)驗(yàn)，教師的經(jīng)驗(yàn)儲(chǔ)備及知識(shí)儲(chǔ)備必須全面。相比于驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，學(xué)生在設(shè)計(jì)過(guò)程中遇到的問(wèn)題更多，教師需要在開課前期進(jìn)行充分備課，特別是學(xué)科間的交叉融合部分知識(shí)點(diǎn)應(yīng)熟練掌握。教材方面，因?yàn)樯婕岸鄬W(xué)科的融合，需要將各專業(yè)知識(shí)進(jìn)行精煉提取，合適選取有助于電子設(shè)計(jì)類實(shí)踐教學(xué)融合的內(nèi)容進(jìn)行優(yōu)化組合，以培養(yǎng)實(shí)踐技能為核心，將基礎(chǔ)知識(shí)與創(chuàng)新拓展相結(jié)合，真正做到學(xué)科之間的有機(jī)結(jié)合。

教學(xué)設(shè)備資源及實(shí)訓(xùn)耗材的保證 ?基于多學(xué)科融合電子設(shè)計(jì)類實(shí)踐教學(xué)，提倡學(xué)生自主完成項(xiàng)目或作品設(shè)計(jì)，項(xiàng)目或作品的差異導(dǎo)致電子類實(shí)驗(yàn)室設(shè)備及耗材種類提升。在實(shí)驗(yàn)室建設(shè)及改造過(guò)程中應(yīng)將實(shí)驗(yàn)室資源詳細(xì)分類，根據(jù)電子設(shè)計(jì)類教學(xué)特點(diǎn)，優(yōu)選實(shí)驗(yàn)設(shè)備及耗材。設(shè)備方面，對(duì)于能夠入網(wǎng)并遠(yuǎn)程控制的測(cè)試或者仿真設(shè)備，可以采用線上實(shí)踐的方法;對(duì)于暫不能入網(wǎng)的設(shè)備，采取開放性使用的策略，不限于僅在工程訓(xùn)練課堂的使用。耗材方面，積極向?qū)W校申請(qǐng)耗材經(jīng)費(fèi)，盡量保證實(shí)訓(xùn)耗材的充足，提倡節(jié)約耗材;對(duì)于實(shí)驗(yàn)室實(shí)在提供不了的耗材，建議學(xué)生自行購(gòu)買。

4 對(duì)策和建議

鑒于當(dāng)前多學(xué)科融合的工程訓(xùn)練開課所面臨的問(wèn)題，結(jié)合工程訓(xùn)練實(shí)踐教學(xué)特點(diǎn)及三峽大學(xué)當(dāng)前工程訓(xùn)練實(shí)驗(yàn)課程排課模式，順利實(shí)現(xiàn)電子設(shè)計(jì)類工程訓(xùn)練實(shí)踐教學(xué)課程改革。在實(shí)驗(yàn)室建設(shè)及開課之前應(yīng)充分梳理開課所遇到的問(wèn)題，然后逐一解決?，F(xiàn)就開課所面臨的問(wèn)題提出三點(diǎn)建議。

基于電子類專業(yè)調(diào)研結(jié)果組織課程設(shè)計(jì) ?在進(jìn)行多學(xué)科融合的電子類工程訓(xùn)練課程設(shè)計(jì)之前，至少需要進(jìn)行兩方面的調(diào)研：

一是在電氣學(xué)院調(diào)研，充分征求電子類學(xué)生關(guān)于實(shí)踐技能的需求，包括電子設(shè)計(jì)裝備實(shí)踐技能種類、技能深度、學(xué)生的興趣度，同時(shí)與學(xué)院實(shí)踐教學(xué)教師充分溝通，了解學(xué)院實(shí)踐技能的培養(yǎng)方式及運(yùn)行情況，將工程訓(xùn)練實(shí)踐教學(xué)與學(xué)院實(shí)踐課程互補(bǔ)，課程設(shè)計(jì)時(shí)遵循不重復(fù)培養(yǎng)單一技能，重要技能重點(diǎn)強(qiáng)化，多學(xué)科融合技能重點(diǎn)培養(yǎng);

二是在校外高校調(diào)研，充分借鑒校外電子類工程訓(xùn)練課程的組織形式及設(shè)計(jì)特點(diǎn)，特別是關(guān)于多學(xué)科融合的工程訓(xùn)練模式，取長(zhǎng)補(bǔ)短。

根據(jù)兩方面調(diào)研結(jié)果，結(jié)合大學(xué)生素質(zhì)教育中心工程實(shí)踐教學(xué)體系與電子類實(shí)驗(yàn)室實(shí)際運(yùn)行情況，合理地設(shè)計(jì)課程方案。

團(tuán)隊(duì)培訓(xùn)與教學(xué)資料的項(xiàng)目化 ?在多學(xué)科融合的電子類工程訓(xùn)練課程教學(xué)團(tuán)隊(duì)建設(shè)方面，組織中心參與電子設(shè)計(jì)類教學(xué)的實(shí)驗(yàn)教師外出參加培訓(xùn)，學(xué)習(xí)當(dāng)前與電子設(shè)計(jì)類緊密結(jié)合的技能及應(yīng)用點(diǎn)，掌握多學(xué)科融合的重要知識(shí)點(diǎn)及方式方法，形成一支能勝任多學(xué)科融合的電子設(shè)計(jì)類實(shí)踐教學(xué)隊(duì)伍;同時(shí)，鼓勵(lì)學(xué)校各學(xué)院相關(guān)專業(yè)的教師結(jié)合自身專業(yè)所長(zhǎng)，加入電子設(shè)計(jì)類工程訓(xùn)練實(shí)踐教學(xué)團(tuán)隊(duì)，共同完成多學(xué)科融合的電子設(shè)計(jì)類實(shí)踐教學(xué)。在教學(xué)資料方面，充分考慮實(shí)驗(yàn)教材的特點(diǎn)，以項(xiàng)目化為導(dǎo)向，強(qiáng)調(diào)電子設(shè)計(jì)類實(shí)踐技能的多學(xué)科融合的成果轉(zhuǎn)化，將教材和實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書的制作以多學(xué)科融合的項(xiàng)目為單位或章節(jié)，契合多學(xué)科融合的實(shí)踐教學(xué)特點(diǎn)。

統(tǒng)籌運(yùn)用學(xué)校設(shè)備資源 ?在教學(xué)設(shè)備及教學(xué)資源方面，學(xué)校實(shí)驗(yàn)資產(chǎn)管理處已實(shí)現(xiàn)學(xué)校實(shí)踐教學(xué)設(shè)備的共享，學(xué)生在進(jìn)行創(chuàng)新實(shí)踐或者課程實(shí)踐過(guò)程中可以預(yù)約申請(qǐng)各學(xué)院和實(shí)驗(yàn)中心設(shè)備，結(jié)合大學(xué)生素質(zhì)中心現(xiàn)有設(shè)備及多學(xué)科融合電子設(shè)計(jì)類實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)備所需設(shè)備調(diào)研情況，充分考慮學(xué)校各實(shí)驗(yàn)室可用于預(yù)約實(shí)驗(yàn)的電子設(shè)計(jì)類實(shí)踐教學(xué)設(shè)備存量之外，然后根據(jù)開課需要申請(qǐng)購(gòu)買必要的新設(shè)備。同時(shí)，對(duì)于部分易損壞且數(shù)量受限的實(shí)驗(yàn)設(shè)備，考慮采用線上實(shí)踐教學(xué)的共享設(shè)備模式，以提高電子設(shè)計(jì)類實(shí)踐教學(xué)設(shè)備利用率。在耗材方面，實(shí)驗(yàn)室提供常用的電子設(shè)計(jì)類實(shí)驗(yàn)耗材，考慮到多學(xué)科融合的特點(diǎn)，為了滿足學(xué)生在制作作品過(guò)程中的差異化耗材需求，建立大學(xué)生素質(zhì)教育中心基地實(shí)驗(yàn)耗材超市供學(xué)生選購(gòu)。

5 結(jié)語(yǔ)

總之，以多學(xué)科融合為主導(dǎo)，改革電子設(shè)計(jì)類工程訓(xùn)練教學(xué)模式，在課程設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)充分考慮工程實(shí)踐教學(xué)體系結(jié)構(gòu)及能力培養(yǎng)需要，在電子類設(shè)計(jì)課程中結(jié)合電子產(chǎn)品市場(chǎng)開發(fā)需求，將需要培養(yǎng)的能力和熟悉的技能融入電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)的項(xiàng)目或作品中，融合方法過(guò)程摒棄簡(jiǎn)單的拼接，著重培養(yǎng)學(xué)生將多學(xué)科知識(shí)和多種實(shí)踐技能靈活應(yīng)用至電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)和開發(fā)的能力，提高電子類學(xué)生的綜合能力。

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