新工科背景下電工電子實(shí)踐能力培養(yǎng)模式的研究

史麗娟 孫向陽(yáng) 何秉高 李明晶 任麗曄

摘? 要：新工科背景下，工程應(yīng)用人才的綜合素質(zhì)和工程能力培養(yǎng)，都更加注重學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力，這對(duì)高校人才培養(yǎng)模式提出新的更高要求。本文基于電類專業(yè)基礎(chǔ)實(shí)踐環(huán)節(jié)，結(jié)合我校實(shí)際情況，探討在新工科背景下，電專業(yè)基礎(chǔ)階段實(shí)踐能力培養(yǎng)目標(biāo)，從教學(xué)設(shè)計(jì)、實(shí)踐體系、實(shí)踐平臺(tái)等方面，構(gòu)建以學(xué)生實(shí)踐、創(chuàng)新能力培養(yǎng)為主線，多維度推進(jìn)實(shí)踐創(chuàng)新訓(xùn)練的教學(xué)體系。

關(guān)鍵詞：新工科? 電工電子? 創(chuàng)新能力培養(yǎng)? 實(shí)踐體系? 實(shí)踐平臺(tái)

中圖分類號(hào)：G642.0? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1674-098X（2021）05（c）-0195-03

Research on Practical Ability Training Mode of Electrical and Electronic Technology under Emerging Engineering Education

SHI Lijuan? SUN Xiangyang HE Binggao? LI Mingjing? REN Liye

（College of Electronic and Information Engineering， Changchun University， Changchun， Jilin Province， 130022? China）

Abstract： Under the background of new engineering， the comprehensive quality and engineering ability training of engineering application talents pay more attention to students' practical ability and innovation ability. This puts forward new and higher requirements for the talent training mode in colleges and universities. Based on the basic practice link of electrical specialty and combined with the actual situation of our university， this paper discusses the training objectives of practical ability in the basic stage of electrical specialty under the background of new engineering， and constructs the training of students' practical and innovative ability from the aspects of teaching design， practice system and practice platform， promote the teaching system of practical innovation training in multiple dimensions.

Key Words： New Engineering; Electrical and Electronic; Cultivation of innovation ability;? Practice system; Practice platform

隨著新興產(chǎn)業(yè)和技術(shù)的快速發(fā)展，高等教育的社會(huì)背景也隨之發(fā)生了變化，以工科為例，正經(jīng)歷著從傳統(tǒng)工科向新工科的轉(zhuǎn)型[1]，人才能力培養(yǎng)明確向著實(shí)踐能力強(qiáng)、創(chuàng)新能力強(qiáng)的目標(biāo)前進(jìn)。電類專業(yè)作為工程類支撐專業(yè)之一，其學(xué)科基礎(chǔ)課程如電路、電子技術(shù)等理論性和實(shí)踐性都很強(qiáng)，因此學(xué)科基礎(chǔ)階段也是培養(yǎng)實(shí)踐性、創(chuàng)新型人才的重要階段[2]。新工科背景下的實(shí)踐部分，如實(shí)踐環(huán)節(jié)實(shí)驗(yàn)課程質(zhì)量有待進(jìn)一步提高，以適應(yīng)教學(xué)內(nèi)容的前沿性和時(shí)代性;理論與實(shí)際工程訓(xùn)練緊密結(jié)合度需要加強(qiáng)，提升創(chuàng)新能力培養(yǎng)[3]。改進(jìn)教學(xué)手段，使之能有效地滿足工程認(rèn)證背景下學(xué)生能力培養(yǎng)需求[4]，所開(kāi)展的實(shí)踐能夠適應(yīng)新形勢(shì)下的人才培養(yǎng)模式。在新工科的背景下，各高校工科專業(yè)都開(kāi)展了實(shí)踐課程改革的研究和探索[5-6]，取得了很好的實(shí)踐效果，也為其他高校提供了值得借鑒的寶貴經(jīng)驗(yàn)，與此同時(shí)各高校也在結(jié)合自身的培養(yǎng)體系和專業(yè)特色進(jìn)行持續(xù)探索。本文結(jié)合我校目前電工電子實(shí)踐教學(xué)的現(xiàn)狀，根據(jù)專業(yè)特點(diǎn)，結(jié)合工程認(rèn)證的人才培養(yǎng)方案，探索新工科背景下電類基礎(chǔ)課程的實(shí)踐教學(xué)體系、實(shí)踐能力培養(yǎng)的模式，實(shí)施成果導(dǎo)向教育，搭建層層遞進(jìn)式的實(shí)踐創(chuàng)新培養(yǎng)模式，同時(shí)針對(duì)培養(yǎng)模式的需求完善實(shí)踐平臺(tái)建設(shè)，最終使學(xué)生打牢專業(yè)基礎(chǔ)，提高創(chuàng)新意識(shí)，提高解決工程問(wèn)題的能力，讓學(xué)科基礎(chǔ)課程在人才培養(yǎng)環(huán)節(jié)中發(fā)揮應(yīng)有的作用。

1? 堅(jiān)持以學(xué)生實(shí)踐、創(chuàng)新能力培養(yǎng)為主線，踐行層次化實(shí)踐體系

就電類課程而言，實(shí)踐是將理論轉(zhuǎn)化為實(shí)踐能力最有效的環(huán)節(jié)，也是培養(yǎng)學(xué)生工程能力最有效的手段。新工科教育對(duì)人才培養(yǎng)模式的多元化和綜合化要求更高。培養(yǎng)學(xué)生不僅要有學(xué)習(xí)知識(shí)的能力，更要有將理論知識(shí)轉(zhuǎn)化為實(shí)踐的能力[7]。因此，在新工科背景下，結(jié)合我校實(shí)際情況，構(gòu)建以學(xué)生為中心，以能力培養(yǎng)為主線，踐行層次化的實(shí)踐教學(xué)體系（搭建電類基礎(chǔ)實(shí)踐教學(xué)體系如圖1所示），以對(duì)學(xué)生從電類工程項(xiàng)目的興趣培養(yǎng)，到電工電子基礎(chǔ)訓(xùn)練及電子創(chuàng)新能力的初步形成，再到創(chuàng)新能力的提升及工程思維的形成，層層遞進(jìn)。

從實(shí)踐內(nèi)容上，以課內(nèi)實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)為基礎(chǔ)，以課程拓展加素質(zhì)教育為拓展和延伸，以創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目加學(xué)科競(jìng)賽為綜合創(chuàng)新，全面提高學(xué)生的實(shí)踐能力。對(duì)于不同年級(jí)的學(xué)生，每個(gè)學(xué)期都給出明確的能力培養(yǎng)目標(biāo)。第一學(xué)期，從電子信息類學(xué)科導(dǎo)論入手引導(dǎo)學(xué)生實(shí)踐入門，結(jié)合新生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽，實(shí)現(xiàn)對(duì)學(xué)生電類基礎(chǔ)興趣培養(yǎng)入門。在第二、第三學(xué)期，以電路原理實(shí)驗(yàn)、電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)及課程拓展作為電工電子基礎(chǔ)訓(xùn)練，以嵌入式系統(tǒng)及FPGA硬件開(kāi)發(fā)為實(shí)踐基礎(chǔ)，同時(shí)結(jié)合電工電子工藝大賽、大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練項(xiàng)目等學(xué)科競(jìng)賽，完成電子創(chuàng)新能力基礎(chǔ)培養(yǎng)。第四學(xué)期，以電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽等各類基礎(chǔ)學(xué)科競(jìng)賽為背景，開(kāi)展電工電子綜合實(shí)訓(xùn)和單片機(jī)綜合實(shí)訓(xùn)實(shí)現(xiàn)電子綜合創(chuàng)新，提升創(chuàng)新能力。從實(shí)踐教學(xué)體系上構(gòu)建了基礎(chǔ)實(shí)踐、項(xiàng)目實(shí)施、學(xué)科競(jìng)賽，既層層遞進(jìn)，又交叉融合的實(shí)踐教學(xué)體系，打造出專業(yè)基礎(chǔ)階段創(chuàng)新能力培養(yǎng)的特色。

2? 完善實(shí)踐平臺(tái)建設(shè)

新工科背景下，為滿足學(xué)生實(shí)踐能力培養(yǎng)要求，踐行實(shí)踐能力培養(yǎng)目標(biāo)，不僅需要開(kāi)設(shè)滿足技術(shù)發(fā)展需求的實(shí)踐教學(xué)體系，同時(shí)需要環(huán)境和實(shí)驗(yàn)條件的及時(shí)更新和補(bǔ)充，建立既能滿足基礎(chǔ)實(shí)訓(xùn)，又可以完成工程能力及創(chuàng)新型人才工程能力培養(yǎng)的電工電子實(shí)踐平臺(tái)。因此，迫切需要對(duì)現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)環(huán)境進(jìn)行完善，對(duì)實(shí)踐平臺(tái)進(jìn)行重新規(guī)劃，以取得更好的人才培養(yǎng)效果。

2.1 改善基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)環(huán)境

針對(duì)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課程，為學(xué)生提供各類實(shí)驗(yàn)、實(shí)訓(xùn)、創(chuàng)新實(shí)踐等環(huán)境。既包括相關(guān)課程的驗(yàn)證性、綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，又可以分時(shí)復(fù)用，為學(xué)生提供課外拓展、實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)及創(chuàng)新訓(xùn)練的內(nèi)容。集成現(xiàn)有設(shè)備，搭建實(shí)驗(yàn)智能管理系統(tǒng)，在現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)設(shè)備的基礎(chǔ)上完善后端的實(shí)驗(yàn)智能管理，學(xué)習(xí)過(guò)程分析、實(shí)驗(yàn)效果統(tǒng)計(jì)等，實(shí)現(xiàn)對(duì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)的過(guò)程化管理。

2.2 更新電工電子實(shí)訓(xùn)平臺(tái)

電工電子實(shí)訓(xùn)平臺(tái)是學(xué)生將電工電子知識(shí)整合為系統(tǒng)工程的綜合實(shí)訓(xùn)基地，通過(guò)綜合實(shí)訓(xùn)培養(yǎng)學(xué)生的工程能力。電工電子基礎(chǔ)實(shí)訓(xùn)平臺(tái)應(yīng)緊密結(jié)合工程實(shí)際，并著重完成兩個(gè)方面的內(nèi)容更新：一是緊密結(jié)合工程實(shí)際的電工電子基礎(chǔ)實(shí)訓(xùn)平臺(tái)，結(jié)合新工科建設(shè)內(nèi)容更新基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)設(shè)備，提高工程實(shí)際問(wèn)題與教學(xué)內(nèi)容的結(jié)合度，使實(shí)訓(xùn)過(guò)程最大程度地貼近工程實(shí)際運(yùn)用狀態(tài)，培養(yǎng)學(xué)生工程能力和分析解決問(wèn)題的能力;二是增加基礎(chǔ)訓(xùn)練的設(shè)計(jì)創(chuàng)新內(nèi)容，強(qiáng)調(diào)訓(xùn)練學(xué)生在理解基礎(chǔ)上靈活解決問(wèn)題的動(dòng)手能力。

2.3 建設(shè)創(chuàng)新實(shí)訓(xùn)平臺(tái)

創(chuàng)新實(shí)訓(xùn)平臺(tái)主要用于為學(xué)生提供創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練和電子學(xué)科競(jìng)賽訓(xùn)練。作為電類實(shí)踐課程和學(xué)科競(jìng)賽的基礎(chǔ)和核心，實(shí)踐環(huán)節(jié)和各類創(chuàng)新競(jìng)賽都需要嵌入式開(kāi)發(fā)實(shí)踐能力的支撐，學(xué)生的能力強(qiáng)弱對(duì)其就業(yè)也起著非常重要的作用。在完成基礎(chǔ)教學(xué)訓(xùn)練的同時(shí)，開(kāi)設(shè)高階性、創(chuàng)新性、挑戰(zhàn)性的實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目，基于集成電路設(shè)計(jì)實(shí)訓(xùn)和電子學(xué)科競(jìng)賽訓(xùn)練，使基地既能滿足基礎(chǔ)實(shí)訓(xùn)，又可以完成拔尖創(chuàng)新型人才工程能力培養(yǎng)，最終達(dá)成電專業(yè)基礎(chǔ)兩條腿的能力培養(yǎng)目標(biāo)：一個(gè)是以嵌入式開(kāi)發(fā)為工程引導(dǎo)的軟件開(kāi)發(fā)能力;另一個(gè)是以硬件為工程引導(dǎo)的硬件電路開(kāi)發(fā)能力。

2.4 遠(yuǎn)程實(shí)境實(shí)驗(yàn)室建設(shè)，線上線下融合，實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室時(shí)間空間的開(kāi)放共享

利用線上資源實(shí)現(xiàn)線上線下融合教學(xué)，構(gòu)建學(xué)生信息化學(xué)習(xí)能力與教師信息化教學(xué)能力培養(yǎng)體系。一方面完善線下的實(shí)踐平臺(tái)，另一方面建立電子類遠(yuǎn)程實(shí)境開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室，重構(gòu)教學(xué)環(huán)境，滿足學(xué)生隨時(shí)隨地利用實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源的需求。滿足學(xué)生線下的實(shí)踐需求，全面開(kāi)展線上課程，對(duì)于現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)室是一個(gè)很大的挑戰(zhàn)。我校電工電子省級(jí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心是全校電工電子教學(xué)基地，承擔(dān)電子信息工程等5個(gè)院部的11個(gè)專業(yè)的電工電子基礎(chǔ)課程的實(shí)驗(yàn)、實(shí)踐教學(xué)任務(wù)，并負(fù)責(zé)開(kāi)展全校電工電子類工程創(chuàng)新訓(xùn)練和學(xué)科競(jìng)賽培訓(xùn)，開(kāi)展遠(yuǎn)程實(shí)境實(shí)驗(yàn)勢(shì)在必行。遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)?zāi)軌虼蚱茣r(shí)間和空間的約束，解決課內(nèi)學(xué)時(shí)受限、學(xué)生時(shí)間受限等問(wèn)題，可以為學(xué)生提供更多的探究和思考時(shí)間，解決部分實(shí)驗(yàn)內(nèi)容受到學(xué)時(shí)的限制，課內(nèi)無(wú)法完成，下次需要預(yù)約重復(fù)時(shí)間等問(wèn)題。同時(shí)，也可以在以基礎(chǔ)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為主的情況下，讓學(xué)有余力的學(xué)生可以完成更多的綜合創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)理論與實(shí)踐的結(jié)合，使學(xué)生基礎(chǔ)更扎實(shí)。同一套設(shè)備，既能線下實(shí)驗(yàn)，又能在其他時(shí)間遠(yuǎn)程開(kāi)放，師生隔空連接共同進(jìn)行實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，可以實(shí)現(xiàn)資源的有效利用，達(dá)到時(shí)間、空間的開(kāi)放共享。

3? 結(jié)語(yǔ)

本文基于新工科背景下，培養(yǎng)具有實(shí)踐創(chuàng)新能力的人才目標(biāo)，結(jié)合電類專業(yè)基礎(chǔ)課程進(jìn)行實(shí)踐教學(xué)模式的探索，明確電專業(yè)基礎(chǔ)階段能力培養(yǎng)目標(biāo)，從實(shí)踐內(nèi)容、實(shí)踐體系及實(shí)踐平臺(tái)建設(shè)等方面進(jìn)行探索，使電基礎(chǔ)實(shí)踐環(huán)節(jié)能夠有效地支撐電類專業(yè)新工科教學(xué)培養(yǎng)體系建設(shè)，達(dá)成實(shí)踐能力培養(yǎng)目標(biāo)，適應(yīng)專業(yè)工程認(rèn)證的需求。

參考文獻(xiàn)

[1] 林健.面向未來(lái)的中國(guó)新工科建設(shè)[J].清華大學(xué)教育研究，2017（2）：26-35.

[2] 張釗.電子信息科學(xué)與技術(shù)專業(yè)實(shí)踐能力培養(yǎng)分析[J].科技資訊，2020，18（7）：188-189.

[3] 伏乃林.電路仿真軟件在電子技術(shù)教學(xué)實(shí)踐中的應(yīng)用[J].科技資訊，2019，17（15）：194-195.

[4] 陳宏.新工科背景下混合式創(chuàng)新實(shí)踐教學(xué)研究——以“電路分析”課程為例[J].教育教學(xué)論壇， 2021（10）：33-36.

[5] 項(xiàng)嬪，朱旋，韋民紅，等. "新工科"背景下電工電子學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革探索[J].曲阜師范大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2020（4）：123-125.

[6] Ruilin Li，Jinhua Yu，Xiaolin Pi，et al.Practical Ability Training in Practical Teaching of Electronic Information[C].2019 International Conference on Arts，Management，Education and Innovation，2019（4）：710-713.

[7] 王波，王美玲，劉偉，等.基于OBE理念的電子技術(shù)實(shí)踐教學(xué)改革[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2019，38（10）：228-231.