基于創(chuàng)新能力培養(yǎng)的電子類工程實踐教學(xué)模式探索

艾偉，郭亮，李梅，李立軍

（三峽大學(xué) 大學(xué)生素質(zhì)教育中心，湖北宜昌 443002）

電子產(chǎn)品設(shè)計與制作課程作為我校電子類工程實踐課程之一，已經(jīng)運行多年，承擔(dān)了電工電子類專業(yè)的實踐操作，通過電子產(chǎn)品的電路圖設(shè)計、PCB布局、印制及制作電路板、焊接電路板、硬件調(diào)試和軟件設(shè)計等內(nèi)容，讓學(xué)生熟悉電子產(chǎn)品的整個開發(fā)流程。當(dāng)前的課程實踐內(nèi)容主要還是偏向于在既定范圍內(nèi)完成驗證化的實驗，對學(xué)生的創(chuàng)新思維培養(yǎng)并未起到明顯的指導(dǎo)作用。工程實踐教育作為高校創(chuàng)新教育、勞動教育和思政教育的主要陣地，三者在工程實踐教育的融合成為當(dāng)前高校實踐教學(xué)改革的聚焦點，尤其是創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育和工程實踐教學(xué)的融合[1]，既是高校全面深化創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育的要求，也是高校工程訓(xùn)練創(chuàng)新實踐課程快速發(fā)展的需要[2]。電子產(chǎn)品設(shè)計與制作課程作為電子類專業(yè)課程“專創(chuàng)融合”的重要組成部分，深化電子類工程實踐教學(xué)改革，充分挖掘電子類工程實踐教學(xué)的創(chuàng)新點，在工程實踐中培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新性，完善電子類專業(yè)人才培養(yǎng)勢在必行。

1 電子類工程實踐教學(xué)現(xiàn)狀

當(dāng)前我校電子類工程實踐教學(xué)課程主要包含電路原理設(shè)計、電路仿真、電路板設(shè)計、電路板制作、焊接組裝、軟件設(shè)計、系統(tǒng)調(diào)試等內(nèi)容，旨在讓學(xué)生在課程中熟悉簡單電子產(chǎn)品制作的全過程，通過對所學(xué)電子類知識的靈活應(yīng)用來完成電子工程實踐，主要呈現(xiàn)以下特點：

1.1 驗證性實踐特征明顯

當(dāng)前我校電子實踐課程所制作的電子產(chǎn)品是固定的，學(xué)生通過規(guī)定的制圖、制板、焊接和編程等制作一個簡易的電子產(chǎn)品，從而完成實踐課程任務(wù)。學(xué)生在課程中主要是熟悉電子產(chǎn)品的整個制作過程，以及專業(yè)理論知識的鞏固和強(qiáng)化，包括教師講授、實驗指導(dǎo)視頻和講義等，更多地偏向于驗證性實踐。

1.2 創(chuàng)新設(shè)計元素過少

在課程設(shè)計過程中，由于考慮到電子作品的耗材屬性，所制作的作品固定，而且長期不變，作品固定所帶來的缺點就是按部就班，創(chuàng)新意識缺乏，課程內(nèi)容缺少了學(xué)生自主設(shè)計的部分，理論課程與實踐課程融合不夠，對理論知識的應(yīng)用受到了限制，對知識的靈活運用能力不強(qiáng)。

1.3 解決實際問題的意識不強(qiáng)

課程所設(shè)計的電子作品更多強(qiáng)調(diào)于對電子類專業(yè)知識的實踐應(yīng)用，考查學(xué)生對專業(yè)知識點的應(yīng)用實踐情況，而忽略了電子產(chǎn)品的設(shè)計與制作的功能性與現(xiàn)實意義，學(xué)生設(shè)計的電子產(chǎn)品大部分并未從解決實際問題角度出發(fā)，從而造成所設(shè)計及制作的電子產(chǎn)品應(yīng)用意義及市場性不強(qiáng)。

1.4 實踐課程的拓展度不夠

在鼻胃鏡可通過狹窄病變的病例中，利用鼻胃鏡成功輔助完成46例消化道狹窄內(nèi)鏡下治療，成功率100%。在食管癌中，行16例支架置入/調(diào)整術(shù)，2例光動力治療；食管術(shù)后吻合口狹窄中，行5例支架置入術(shù)，2例吻合口狹窄擴(kuò)張術(shù)，1例引流管置入術(shù)，1例光動力治療術(shù)；食管外壓性狹窄中，行1例支架置入術(shù)；食管不明原因性狹窄中，行1例擴(kuò)張術(shù)。胃癌中，行7例支架置入術(shù)，1例腸梗阻導(dǎo)管置入術(shù)；胃術(shù)后吻合口狹窄中，行2例支架置入術(shù)，1例營養(yǎng)管置入術(shù)。結(jié)直腸癌中，行4例支架置入術(shù)，2例腸梗阻導(dǎo)管置入術(shù)(表6)。

2 電子類工程實踐改革方向

充分借鑒創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育與創(chuàng)客教育模式，將電子類工程實踐教學(xué)與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育相結(jié)合[5]，充分借助實踐教學(xué)課程的資源優(yōu)勢和動手實踐的課程特點，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)意識，加強(qiáng)電子類工程實踐教學(xué)的“專創(chuàng)融合”，解決專業(yè)技術(shù)和產(chǎn)品之間聯(lián)系不夠清晰的問題；通過“專創(chuàng)融合”方式，強(qiáng)調(diào)專業(yè)知識與實際產(chǎn)品之間的耦合性，增強(qiáng)學(xué)生運用專業(yè)知識解決實際問題的能力。鼔勵學(xué)生運用多學(xué)科知識解決問題，通過對跨學(xué)科知識的深度融合和加工建構(gòu)，尋找有創(chuàng)意的解決方法，并通過努力使之變成現(xiàn)實。

2.1 采用設(shè)計思維教學(xué)模式進(jìn)行電子產(chǎn)品創(chuàng)意

通過融入設(shè)計思維理念，完成電子產(chǎn)品設(shè)計與制作實驗課程的產(chǎn)品需求洞察和創(chuàng)意，創(chuàng)新電子產(chǎn)品設(shè)計方案[4]。當(dāng)前電子產(chǎn)品設(shè)計與制作課程的作品主要是教師命題，學(xué)生通過電路原理圖繪制、PCB制圖及制作、電子元件焊接與調(diào)試和軟件編程設(shè)計實現(xiàn)規(guī)定電子產(chǎn)品的制作。作品單一且對學(xué)生的創(chuàng)新能力培養(yǎng)不足。通過設(shè)計產(chǎn)品開發(fā)流程，將創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)思想融入電子產(chǎn)品設(shè)計過程中，以市場為目標(biāo)，以產(chǎn)品為視角，結(jié)合設(shè)計思維理念，將需求洞察和創(chuàng)意方法應(yīng)用于電子產(chǎn)品方案生成過程。

2.2 融合創(chuàng)新方法

相對于傳統(tǒng)的電子類實踐教學(xué)，基于創(chuàng)新人才培養(yǎng)的電子類工程實踐教學(xué)改革導(dǎo)向主要以項目驅(qū)動培養(yǎng)模式為學(xué)生提供創(chuàng)新平臺和指導(dǎo)，強(qiáng)化創(chuàng)客意識，鼓勵學(xué)生在電子類產(chǎn)品設(shè)計與制作過程中將創(chuàng)意變?yōu)樵?；以?chuàng)新思維培養(yǎng)為主線，提高學(xué)生對工程實踐教學(xué)的興趣[3]，培養(yǎng)學(xué)生解決工程實際問題的能力。針對當(dāng)前我校電子類工程實踐教學(xué)課程的特點，以及創(chuàng)新能力培養(yǎng)的需要，提出以下四點改革方向。

2.3 評價機(jī)制多元化

建立一套基于創(chuàng)新能力培養(yǎng)的電子產(chǎn)品設(shè)計與制作類工程實踐課程機(jī)制，通過自選項目驅(qū)動方式，借助網(wǎng)絡(luò)化教學(xué)平臺及翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)方法，在課程內(nèi)容設(shè)計及學(xué)生成績評價時，強(qiáng)調(diào)所設(shè)計的電子產(chǎn)品市場、技術(shù)及創(chuàng)新點分析，增強(qiáng)學(xué)生的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)意識。針對當(dāng)前實踐教學(xué)指定作品且單一的不足，鼓勵學(xué)生通過小組討論、課后查詢等方式自主選定作品，并將學(xué)生的作品創(chuàng)意納入學(xué)生評價指標(biāo)，解決了工程實踐教學(xué)與實際生產(chǎn)聯(lián)系不緊密的問題。通過評價學(xué)生選題的市場意義及技術(shù)特點，增強(qiáng)學(xué)生專業(yè)知識應(yīng)用于實踐的現(xiàn)實意義，具體改進(jìn)措施包括以下五個部分。

當(dāng)前的課程還是以教師講授為主，學(xué)生結(jié)合講義和微視頻等課件內(nèi)容，完成電子產(chǎn)品的設(shè)計和制作。改變當(dāng)前以教師講授為主的教學(xué)模式，提倡探究性的互動過程，鼓勵學(xué)生組建團(tuán)隊，在課堂上討論、共同探究創(chuàng)意并協(xié)作完成。

當(dāng)前電子類實踐課程設(shè)計主要是電子類相關(guān)操作技能的閉環(huán)設(shè)計，實踐方法和內(nèi)容都未進(jìn)行深度拓展，學(xué)生的實踐作品也未得到連續(xù)性研究及有效成果轉(zhuǎn)化，學(xué)生完成了作品的設(shè)計和制作后便擱置一旁，即使芯片留有插針接口供學(xué)生進(jìn)行擴(kuò)展及二次開發(fā)使用，學(xué)生也未進(jìn)行有效利用，其課程知識的拓展部分較少。

1.濕熱下注，氣血壅滯。治法：解毒軟堅，活血消癰。方名：加味活血消癰湯。組成：夏枯草30 g，紫草30 g，丹皮25 g，紅花25 g，桃仁30 g，澤蘭葉25 g，三棱25 g，莪術(shù)25 g，赤芍30 g，白芍30 g，木通25 g，小茴香25 g。

2.4 增加學(xué)生的課堂融入

在企業(yè)的內(nèi)部審計實踐中，規(guī)范的審計流程應(yīng)分為事前準(zhǔn)備、事中實施、事后反饋3個完整的階段，后續(xù)審計在整個審計過程中起著至關(guān)重要的作用，它能夠?qū)ζ髽I(yè)是否已經(jīng)將審計建議進(jìn)行落實和糾正進(jìn)行如實反饋，對審計工作起到監(jiān)督落實的作用。JY酒店的審計流程如圖1—1所示，在此流程中，其開展的審計工作只包含內(nèi)審的前兩個階段，忽略了后續(xù)審計，JY酒店的內(nèi)部審計部門對審計事項進(jìn)行前期準(zhǔn)備并現(xiàn)場審計之后，提出了相應(yīng)的審計意見以及整改事項，但沒有對財務(wù)部門的審計整改實施情況進(jìn)行回訪與追蹤，后續(xù)審計不力，審計整改事項的落實更多依靠的是財務(wù)部門的主觀能動性。這樣的實踐降低了整個內(nèi)審工作的效率和效果，不利于審計質(zhì)量的提升。

2.5 注重學(xué)科交叉融合

在電子類工程實踐教學(xué)的過程中，著力于培養(yǎng)學(xué)生利用專業(yè)知識進(jìn)行實踐創(chuàng)新及解決新問題的能力。在工程實踐中，純粹電子類學(xué)科的知識儲備不足以解決復(fù)雜工程問題，且單靠電子類專業(yè)知識可能造成學(xué)生在創(chuàng)新創(chuàng)意時思維受限，而不容易提出具有創(chuàng)新性的創(chuàng)意與方案。因此在課程設(shè)置時，應(yīng)注重交叉學(xué)科知識的應(yīng)用，培養(yǎng)學(xué)生靈活運用交叉學(xué)科知識解決實際問題的能力，提高創(chuàng)新能力培養(yǎng)的深度及拓展性。

致謝：感謝中國科學(xué)院地理科學(xué)與資源研究所謝紹文、趙之德等在浙江紹興野外采樣、試驗的大力支持，感謝中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院茶葉研究所王國慶老師在茶葉樣品分析中提供的指導(dǎo)和幫助，感謝浙江省紹興市富盛鎮(zhèn)御茶村紹興御茶村茶業(yè)有限公司給予的幫助和支持。

3 電子類工程實踐教學(xué)改進(jìn)措施

創(chuàng)新過程考評機(jī)制，將電子產(chǎn)品設(shè)計方案的創(chuàng)新性、原型設(shè)計的功能性和市場性納入考評機(jī)制，在課程內(nèi)容設(shè)計及學(xué)生成績評價時，參照商業(yè)計劃書制定要求，強(qiáng)調(diào)所設(shè)計的電子產(chǎn)品市場、技術(shù)及創(chuàng)新點分析，增強(qiáng)學(xué)生的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)意識。一方面鼓勵學(xué)生將方案和作品以專利和軟件著作權(quán)的形式進(jìn)行成果化；另一方面鼓勵團(tuán)隊將作品進(jìn)行完善，參加“互聯(lián)網(wǎng)+”類競賽和電子類競賽[6]。

3.1 以設(shè)計思維方法為導(dǎo)向

設(shè)計思維流程包含同理心觀察、定義、創(chuàng)意、原型打造和測試總結(jié)五個模塊[7]。電子類工程實踐教學(xué)以實例教學(xué)為主，首先通過教師對設(shè)計思維流程的講解，學(xué)生搜集用戶的真實需求，通過頭腦風(fēng)暴方法、曼陀羅九宮格方案、奧斯本檢核表法等獲得候選創(chuàng)意方案，接著從功能性、創(chuàng)新性和市場競爭力方面篩選最優(yōu)設(shè)計方案。在獲得準(zhǔn)確的設(shè)計方案之后進(jìn)行原型打造，將專業(yè)知識進(jìn)行實踐轉(zhuǎn)化，最后進(jìn)行原型設(shè)計及總結(jié)。

美國之所以可以主導(dǎo)國際規(guī)則的制定并強(qiáng)制締約國趨同有關(guān)法律，都是基于其軍事、經(jīng)濟(jì)的霸主地位，然而，撇開強(qiáng)行的因素，法律的趨同在殖民時代既保證了殖民帝國的強(qiáng)大與興盛，又給殖民地帶來了發(fā)展的機(jī)遇；在主權(quán)國家時代則既促成了美國的迅速崛起，又使世界經(jīng)濟(jì)發(fā)展與合作掀起了新浪潮。所以，在國際經(jīng)濟(jì)合作中，法律不僅是避免沖突、消除混亂的有力手段，更是促成合作、實現(xiàn)互利共贏的關(guān)鍵。只不過，殖民時代宗主國和現(xiàn)代超級大國美國強(qiáng)行輸出法律規(guī)則的方法，對現(xiàn)代其他國家而言都已無法復(fù)制，現(xiàn)代國家的法律趨同只能通過自發(fā)的方式進(jìn)行。

3.2 全過程課程考評

將設(shè)計思維的五個模塊均納入考評，洞察需求部分根據(jù)學(xué)生團(tuán)隊的洞察環(huán)節(jié)進(jìn)行計分；創(chuàng)意環(huán)節(jié)根據(jù)團(tuán)隊的參與度，頭腦風(fēng)暴、曼陀羅九宮格和奧斯本檢核表等提交的作業(yè)進(jìn)行計分；方案部分主要根據(jù)團(tuán)隊成員的方案陳述確定分值，主要考查學(xué)生對方案的理解深度，從方案的創(chuàng)新性和市場性進(jìn)行評價；原型打造根據(jù)學(xué)生的作品完成度、電路圖繪制、PCB布局、電路板焊接和程序調(diào)試分別考核評價；測試和總結(jié)部分主要考核學(xué)生對創(chuàng)業(yè)機(jī)會的理解，并對商業(yè)計劃書進(jìn)行評價。

3.3 快速原型制作

學(xué)生的專業(yè)知識充分應(yīng)用至電子產(chǎn)品的原型打造過程，在電子類工程實踐課程中培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識，有助于完成電子類實驗課程的“專創(chuàng)融合”。在快速原型制作過程中鼓勵學(xué)生盡量能夠在電子類實踐課程周期內(nèi)完成方案的大部分原型，主要完成電路圖設(shè)計—PCB布局—印制電路板制作—電路板焊接—電路板調(diào)試—嵌入式軟件設(shè)計—產(chǎn)品調(diào)試和測試，并提供部分項目或產(chǎn)品快速開發(fā)的實踐教學(xué)環(huán)境，建立以最小硬件電路模塊為主的模塊式快速開發(fā)平臺，這樣既達(dá)到了電子類專業(yè)實踐的課程要求，又給學(xué)生提供了課后拓展學(xué)習(xí)的硬件平臺，增強(qiáng)了實踐類課程對學(xué)生能力培養(yǎng)的延續(xù)性。

3.4 課程成果多元轉(zhuǎn)化

創(chuàng)新能力的驗證最后還是落腳于學(xué)生成果上，在電子類工程實踐課程中，鼓勵學(xué)生將電子工程實踐課程所設(shè)計的作品進(jìn)行完善和迭代打磨，然后去參加電子學(xué)科類或者“互聯(lián)網(wǎng)+”等競賽，提倡學(xué)生將作品和方案進(jìn)行深度研究后申報專利和軟件著作權(quán)。學(xué)生可以借助學(xué)校的科技孵化場所與資源，采取至少一種方案來實現(xiàn)成果轉(zhuǎn)化，通過成果轉(zhuǎn)化，可以有效促進(jìn)學(xué)生對電子專業(yè)知識的凝練與吸收，深度培養(yǎng)其創(chuàng)新能力和工程實踐能力。

3.5 創(chuàng)業(yè)驅(qū)動

從市場角度來分析電子產(chǎn)品進(jìn)入市場的優(yōu)勢及不足，充分考慮成果轉(zhuǎn)化問題。借助精益創(chuàng)業(yè)方法論內(nèi)容，對所設(shè)計的電子產(chǎn)品進(jìn)行市場分析，考慮進(jìn)入市場的準(zhǔn)備條件及市場的用戶分析。將所設(shè)計的電子產(chǎn)品和創(chuàng)新機(jī)會進(jìn)行對比分析，找到所設(shè)計的電子產(chǎn)品與創(chuàng)業(yè)商品之間的差距，鼓勵學(xué)生進(jìn)行創(chuàng)業(yè)機(jī)會分析，盡量完成初級創(chuàng)業(yè)計劃書。

4 結(jié)語

將創(chuàng)新能力培養(yǎng)作為電子類工程實踐教學(xué)改革的主要方向，將創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)方法融入電子類工程實踐教學(xué)中，既對電子類工程實踐課程的深化改革指明了方向，有助于完善高校工程實踐類課程教學(xué)體系，更全面提升了高校本科生的工程實踐能力，又是高校對學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力培養(yǎng)的具體實踐，在專業(yè)實踐類課程中可助力于高校的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育。