基于卓越工程師教育培養(yǎng)的電工電子實習(xí)教學(xué)改革與實踐

趙文兵 高志敏 柴旺興

摘 要：本文主要介紹湖北汽車工業(yè)學(xué)院電工電子實驗教學(xué)中心適應(yīng)卓越工程師教育培養(yǎng)計劃的要求，積極探索與實踐，在電工電子實習(xí)教學(xué)改革中獲得的一些有益經(jīng)驗和認(rèn)識。

關(guān)鍵詞：卓越工程師;電工電子實習(xí);實踐教學(xué)

隨著教育部“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”的實施，如何進一步提升教學(xué)質(zhì)量，強化培養(yǎng)學(xué)生的工程能力和創(chuàng)新能力，對校內(nèi)實踐教學(xué)平臺的建設(shè)以及實踐教學(xué)環(huán)節(jié)的開展都提出了更高的要求。2011年起，電工電子實驗教學(xué)中心以工程實踐能力的提高、創(chuàng)新意識的培養(yǎng)為指導(dǎo)思想，對電工電子實習(xí)教學(xué)進行了行之有效的改革，探索出一條在新形勢下實踐教學(xué)的新路，取得了一定的成績。

一、教學(xué)改革的思路

在夯實原有的基本技能應(yīng)用訓(xùn)練的基礎(chǔ)上，借鑒CDIO（構(gòu)思一設(shè)計一實現(xiàn)一運作）的教學(xué)理念，結(jié)合本課程教學(xué)目標(biāo)定位來制定和建立相應(yīng)教學(xué)培養(yǎng)大綱和工程教育環(huán)境，開展基于項目設(shè)計的實踐教學(xué)。其目的旨在通過本階段的學(xué)習(xí)，力求使學(xué)生得到具有明顯工程應(yīng)用背景的系統(tǒng)訓(xùn)練，初步具備工程師所應(yīng)有的知識、能力和素質(zhì)，為將來的長久發(fā)展和真正成為一名“卓越工程師”打下良好基礎(chǔ)。

二、教學(xué)模式的構(gòu)建

教學(xué)模式的構(gòu)建應(yīng)遵循由淺入深、循序漸進的普遍認(rèn)知規(guī)律以及實踐、認(rèn)識、再實踐、再認(rèn)識的實踐教學(xué)規(guī)律，在扎實基礎(chǔ)，加強基本能力訓(xùn)練的同時，將提高綜合素質(zhì)和培養(yǎng)創(chuàng)新能力這一核心理念融會其中。因此，電工電子實習(xí)的整個教學(xué)包括基本技能訓(xùn)練和創(chuàng)新設(shè)計訓(xùn)練兩大模塊。

⑴學(xué)生在電工電子實習(xí)中所接受的工程訓(xùn)練，首先是基本工藝知識和基本操作技術(shù)的綜合應(yīng)用訓(xùn)練。萬丈高樓重在基礎(chǔ)，在整個教學(xué)安排中基本技能訓(xùn)練必須占有較大的比重。

⑵實習(xí)教學(xué)的延續(xù)性和系統(tǒng)性，需要以項目設(shè)計（產(chǎn)品化）為載體，既可以提升和加大教學(xué)的層次和深度，也可進一步拓展學(xué)生的經(jīng)驗領(lǐng)域，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，使學(xué)生有學(xué)有所獲的成就感。

三、教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法的設(shè)計

工程訓(xùn)練不同于任何一門課程實驗，是以學(xué)生為主體的實踐性活動。一方面教學(xué)內(nèi)容應(yīng)由基礎(chǔ)到前沿、由知識的學(xué)習(xí)到綜合能力的提高，即充分涉足到學(xué)生的已有經(jīng)驗和知識領(lǐng)域，又要有適當(dāng)?shù)某?，對學(xué)生有適度的挑戰(zhàn);另一方面教學(xué)方法要有針對性和可行性，應(yīng)以豐富的教學(xué)模塊和實踐項目做平臺，充分考慮其實施模式的體驗性、實踐性和訓(xùn)練性，并在高層次階段的訓(xùn)練中體現(xiàn)內(nèi)容的綜合性、設(shè)計性和探索性。

（一）不同訓(xùn)練階段的教學(xué)安排側(cè)重點不同

1.基本技能訓(xùn)練著重于操作性技能的學(xué)習(xí)以及大工程意識觀的養(yǎng)成。該階段的教學(xué)包括以下兩方面：

①基本工藝知識的學(xué)習(xí)和相關(guān)操作技能的培訓(xùn)。主要采取現(xiàn)場觀摩、動手實踐等教學(xué)手段來展開，強調(diào)“事實和現(xiàn)象、理論和方法”。通過進行工程教育，普及基礎(chǔ)知識，使學(xué)生對相關(guān)領(lǐng)域知識有一定的了解，初步建立感性認(rèn)識和工程概念;借助于教學(xué)中可察、可測、可比的經(jīng)歷體驗，訓(xùn)練學(xué)生掌握工程技術(shù)人員應(yīng)知應(yīng)會的基本技能和工藝知識，取得行為上比較持久的改變--從不會到會、從不能到能。

②基本操作技能的強化訓(xùn)練。主要采取裝配安裝、調(diào)整測試典型電子產(chǎn)品等教學(xué)手段來展開，強調(diào)“學(xué)以致用、強化工程素質(zhì)”。通過完成較復(fù)雜的典型電子裝置的裝配和調(diào)試（不一定接觸到設(shè)計的主要內(nèi)容），體驗工程過程，增強工程素質(zhì)，提高綜合工程實踐能力。同時，這種將訓(xùn)練的最終結(jié)果“產(chǎn)品化”的教學(xué)方式不但有利于成績的考核，也有利于培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題以及解決問題的能力。

2.創(chuàng)新設(shè)計訓(xùn)練著重于個性化培養(yǎng)和科研開發(fā)能力的提高。相關(guān)的教學(xué)安排以CDIO工程教育模式展開，強調(diào)“個性化發(fā)揮，提高創(chuàng)新能力和綜合素質(zhì)”。以項目為導(dǎo)向，從最初的構(gòu)思設(shè)計開始，經(jīng)歷過程設(shè)計和實現(xiàn)階段，使學(xué)生逐步完成項目（產(chǎn)品）研發(fā)全過程，自我體驗、自主學(xué)習(xí)、自由創(chuàng)造。依托著基于項目設(shè)計的實踐教學(xué)，力求將前期的訓(xùn)練內(nèi)容迅速轉(zhuǎn)化為能力、知識和態(tài)度。這一階段的訓(xùn)練主要有“小型電子器具的制作”和“汽車模型設(shè)計與制作”兩大選項，強度較大，以完成一個電子產(chǎn)品作為最終訓(xùn)練目標(biāo)，在提升各單項技能綜合運用能力的同時，通過電子電路的仿真設(shè)計、印制電路板的布局和連線設(shè)計、產(chǎn)品外形和整機裝配的設(shè)計等幾個環(huán)節(jié)，進一步拓寬學(xué)生自我發(fā)揮的空間。

①“小型電子器具的制作”項目選定一些典型的電子電路，通過電路仿真設(shè)計、電路安裝與調(diào)試（元器件測試、篩選、PCB板上自主設(shè)計完成板面布局及連線、元器件管腳成型處理、電路焊裝等）以及整機裝配（機箱面板布局和外殼型式的設(shè)計、機箱內(nèi)部聯(lián)接的設(shè)計、整機安裝調(diào)試等）三個環(huán)節(jié)的訓(xùn)練，學(xué)習(xí)電子電路產(chǎn)品化的實現(xiàn)方法。

②“汽車模型設(shè)計與制作”項目為機電結(jié)合實訓(xùn)項目，主要有車身造型、機械加工、智能控制三個環(huán)節(jié)組成，分別由材料科學(xué)與工程學(xué)院、機械工程學(xué)院、電氣與信息工程學(xué)院三個單位協(xié)作完成。車模制作（智能控制環(huán)節(jié)）占電工電子實習(xí)總學(xué)時的1/3，涉及車模控制系統(tǒng)的硬件（完成單片機核心板、無線遙控模塊、電源及電機驅(qū)動模塊、語音電路、LED指示電路等聯(lián)接及測試）和軟件（完成單片機C語言程序設(shè)計以實現(xiàn)車模的前進、后退、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)以及停止等控制功能）兩大部分。

各訓(xùn)練階段的主要教學(xué)內(nèi)容和方式見表1。

（二）分類考核有指向性、針對性與適應(yīng)性

在基本技能訓(xùn)練階段中，立足于操作技能的規(guī)范化和工程技術(shù)要求的達標(biāo)，設(shè)立一套嚴(yán)格的評分標(biāo)準(zhǔn)，主要強調(diào)對數(shù)量和質(zhì)量的結(jié)果考核，扎實基礎(chǔ)，杜絕形式上的走過場。在設(shè)計創(chuàng)新訓(xùn)練階段則著重于以創(chuàng)新能力及其構(gòu)成要素作為教學(xué)評價的主要指標(biāo)，采用過程考核與目標(biāo)考核相結(jié)合的考核方法，著重考察學(xué)生的工程實踐能力，鼓勵通過創(chuàng)新提高成績檔次。以車模制作項目為例，其總評成績主要從結(jié)構(gòu)方案對總體要求的滿足性、結(jié)構(gòu)指標(biāo)的先進性和結(jié)構(gòu)制作的可行性等方面綜合評定，過程評價包括安全、文明、規(guī)范操作，焊接工藝及質(zhì)量和裝配工藝及質(zhì)量，占比40%;目標(biāo)評價由軟件編程及調(diào)試和整機功能實現(xiàn)兩項組成，占比60%。

需要特別指出的是，作為成績考核的一部分，將工廠生產(chǎn)現(xiàn)場管理的經(jīng)驗引入實習(xí)教學(xué)的現(xiàn)場管理，建立一套包括工作紀(jì)律、生產(chǎn)秩序、環(huán)境衛(wèi)生等多個方面的管理制度，規(guī)范行為，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)肅認(rèn)真的工作態(tài)度，促進學(xué)生技能和品質(zhì)的共同提高。同時，對實習(xí)過程中的作弊行為一律“零容忍”，實習(xí)總成績將不予評定。

（三）發(fā)揮教材建設(shè)對實踐教學(xué)的支撐和推動作用

⑴針對實踐教學(xué)的特點，大量采用視頻、動畫和電子課件等現(xiàn)代化教學(xué)手段開展教學(xué)。生動、直觀的立體化教材不僅幫助學(xué)生較快地理解和掌握那些用傳統(tǒng)的教學(xué)手段難以表現(xiàn)的內(nèi)容，也進一步擴展了學(xué)生的認(rèn)識視野， 提高學(xué)習(xí)興趣和效果。

⑵營造體現(xiàn)科學(xué)、和諧的環(huán)境文化氛圍，激發(fā)學(xué)生的探索欲望，同時也有利于實踐能力的培養(yǎng)以及良好行為習(xí)慣養(yǎng)成。通過教學(xué)用的標(biāo)本、模型等實物的展示，進一步豐富學(xué)生的感性經(jīng)驗、拓展知識面;通過相關(guān)的操作規(guī)程的展示，保證教學(xué)工作在安全、穩(wěn)定中開展;通過各類創(chuàng)新大賽成果及科研成果的展示，倡導(dǎo)積極向上、崇尚科學(xué)的優(yōu)良學(xué)風(fēng);等等。

四、結(jié)語

近十年的教改實施情況表明，步進式的實踐教學(xué)體系以及開放式的管理模式對教學(xué)水平的提升效果明顯，學(xué)生普遍反映實習(xí)的難度增加、收獲加大，教學(xué)的總體滿意度逐年提高，教學(xué)質(zhì)量測評優(yōu)良?！捌嚹Ｐ驮O(shè)計與制作”項目有機整合了金工實習(xí)和電工電子實習(xí)兩大常規(guī)實踐教學(xué)環(huán)節(jié)，2018年度該項目被評為我校優(yōu)秀協(xié)作育人教學(xué)案例二等獎。

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