基于新工科背景下電子信息專業(yè)實踐能力培養(yǎng)育人模式探索

徐梅宣，孫道宗，代 芬

（華南農業(yè)大學電子工程學院/人工智能學院，廣東 廣州 510642）

0 引言

隨著云計算、大數(shù)據、人工智能的快速發(fā)展，新一輪的技術革命、產業(yè)革新也在加速進行，國家提出了“大眾創(chuàng)業(yè)，萬眾創(chuàng)新”和《中國制造2025》實現(xiàn)制造強國的戰(zhàn)略目標。工科教育再次被重新審視，教育部提出了“新工科”的概念。新工科專業(yè)是以智能制造、云計算、人工智能、機器人等用于傳統(tǒng)工科專業(yè)的升級改造，相對于傳統(tǒng)的工科人才，未來新興產業(yè)和新經濟需要的是實踐能力強、創(chuàng)新能力強、具備國際競爭力的高素質復合型新工科人才[1-3]。

1 現(xiàn)狀分析

目前，在新經濟、新技術驅動的經濟轉型中，我國企業(yè)對電子信息類人才需求巨大。電子信息行業(yè)對人才的職業(yè)素養(yǎng)及實踐創(chuàng)新能力提出了更高的要求。然而，傳統(tǒng)工科育人模式下學生的實踐能力難以滿足行業(yè)要求，主要存在以下不足：①學生實踐能力不足，創(chuàng)新意識不強，學生對電信行業(yè)實踐工作存在畏懼情緒。在對我校2017—2018 年大四學生教學觀察中發(fā)現(xiàn)，在畢業(yè)選題時，不少學生們樂于選擇難度較低的選題，畏懼挑戰(zhàn)。撰寫論文時，不少同學存在文字、語言表達能力不足等問題，寫作、表達、質疑、檢索等基本科學素養(yǎng)不佳；②教學模式陳舊，實踐教學開展不足，大多數(shù)高校的人才培育工作，仍帶有傳統(tǒng)工科育人觀念的色彩。表現(xiàn)為注重理論教學，關注學生專業(yè)知識體系的建立，忽視實踐教學環(huán)節(jié)，課程配套的驗證性實驗比較充分，綜合設計類實踐開展不足。一些實驗由于場地和硬件條件不足，并未給專業(yè)實踐教學提供充足的教育資源、條件、制度支持。近年來，為了順應行業(yè)發(fā)展電信專業(yè)培養(yǎng)計劃進行了數(shù)次調整，減少了理論課學時，增加了實踐課時。但是電信專業(yè)課程要求具有較高的數(shù)學、物理基礎，涉及到多學科知識，課程內容較為抽象枯燥，傳統(tǒng)的課堂教學方式是灌輸式的，學生在課堂上被動地接受知識，學生課上學習積極性不高，對知識的理解不夠深入，影響了實踐課效果。在有限的學時內，傳統(tǒng)的課堂教學難以兼顧教學內容和實踐教學效果；③工程技術教育薄弱，工程設計和實踐教育不足。教師和學生對企業(yè)實踐中新技能、實踐環(huán)境、實踐方法缺乏了解，實踐教學遠離企業(yè)需求，猶如無源之水。面對新工科的育人要求，我校電信專業(yè)亟需探索改革教學模式，創(chuàng)新教育方式與手段，更專業(yè)、更深入的了解學習企業(yè)需求，在專業(yè)實踐教學環(huán)節(jié)引入企業(yè)實訓，彌補學校教育的不足，增進校企合作，促進學生與社會聯(lián)系、融合的自覺性和主動性，從而培養(yǎng)集實踐能力、創(chuàng)新能力于一體的合格的科技人才或工程領袖，使學生能真正適應社會發(fā)展。

2 產學融合，構建“四位一體”實踐能力培養(yǎng)模式

面對新工科的育人要求，我校電信專業(yè)自2018年開始展開探索電信專業(yè)新結構，更新專業(yè)人才知識體系，創(chuàng)新教育方式與手段，在各級實踐環(huán)節(jié)結合企業(yè)實訓，產學融合，建立“校企雙師模式”的實踐教學形式，圍繞培養(yǎng)學生“科學素養(yǎng)-基礎能力-綜合能力-創(chuàng)新能力”的綜合實踐能力，逐步建立和完善“以學生為主，教師、學校、企業(yè)為支撐”的四位一體的人才培養(yǎng)模式（如圖1 所示），形成“理論課程與實踐教學融合貫穿，實踐與行業(yè)實景相印證，實踐能力逐層加強”的遞進式實踐教學模式。

圖1 四位一體實踐能力培養(yǎng)模式

2.1 系統(tǒng)、分層、創(chuàng)新地設計實驗教學內容，構建實踐教學的知識圖式

改革實踐環(huán)節(jié),圍繞培養(yǎng)學生“科學素養(yǎng)-基礎能力-綜合能力-創(chuàng)新能力”層進式地培養(yǎng)模式,加強實驗教學內容配置。100%專業(yè)課課程配備課程實驗，以驗證性實驗為主，對90%以上專業(yè)核心課程開設綜合設計實驗，要求70%以上的畢業(yè)設計題目具有工程應用背景，形成“基礎實驗-綜合設計實踐-獨立創(chuàng)作性實踐”的實踐培養(yǎng)路徑。在所有的實踐活動，學生撰寫報告、答辯，學習以口頭、文稿、圖表等形式與同行和社會公眾進行有效溝通和交流，并回應質疑，不斷強化科學素養(yǎng)。培養(yǎng)科學探索的精神。

2.2 改革教學模式，構建線上線下教學雙結合的混合式教學模式

電信專業(yè)要求具有較高的數(shù)學、物理基礎，專業(yè)課程往往涉及到多學科知識，具有一定難度，專業(yè)課內容比較抽象枯燥，傳統(tǒng)的課堂教學方式是灌輸式的，學生在課堂上被動地接受知識。在有限的學時內，傳統(tǒng)的課堂教學難以兼顧教學內容和實踐教學效果。

在此次改革中將課堂延伸到互聯(lián)網，以課堂教學為主線，線上課堂為支撐，將線上-線下教學有機結合，既豐富了教學環(huán)節(jié)，又增強了學生的體驗感和新鮮感。

利用超星網絡平臺，將線上教學與課堂授課進度和知識點的講解緊密結合。教師根據數(shù)據庫課程教學大綱、授課計劃，以項目為載體，融合每章、每節(jié)的核心知識點，設計每節(jié)課的任務點，課堂完成課前預習、課后訓練以及學習效果的評估和反饋。在整個學習的過程中，定期利用網站工具對學生的學習情況進行分析統(tǒng)計，有針對性地對學生進行輔導。線下課程專注于課程重點內容的理解，以學生為學習主體，采取“翻轉課堂”“項目教學”等方式，根據課程教學大綱要求將各類知識點巧妙地融入到項目中，引導學生發(fā)現(xiàn)問題，解決問題，使學生在完成項目的同時，鞏固了相關知識點，并鍛煉、提升了專業(yè)基本素養(yǎng)。

線上線下雙結合的教學模式更加注重學生在學習過程中的參與度，讓學生從學習的被動者轉變成學習的主動者，增強了對專業(yè)的理解，也實現(xiàn)了隨時隨地、有針對性、個性化的教學。

2.3 產學研一體化育人，構建“校企雙師模式”的實踐教學形式

高等學校對學生能力培養(yǎng)的教育目標不能偏離實際生產需求。為學生配置校內“專業(yè)導師”，并聘請企業(yè)工程師介入高年級實踐環(huán)節(jié)擔任“企業(yè)導師”，由企業(yè)講師和任課教師共同完成教學過程，實現(xiàn)“校企雙師制”，各自在教學上各有側重，又相互協(xié)作。

在實踐創(chuàng)新訓練中，從二年級開始，給每一位學生配備“專業(yè)導師”，指導學生制定選課計劃，引導學生加入導師的科研項目中，參與到導師團隊的交流、研究工作中實實在在地用專業(yè)知識解決實際生產問題，從而開拓學生眼界，培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力。

邀請企業(yè)工程師擔任“企業(yè)導師”，參與“DSP技術”等課程設計、電子設計大賽、畢業(yè)設計等專業(yè)綜合實踐能力要求較高的活動的指導工作。學生在企業(yè)導師的指導下，了解企業(yè)產品設計的方式、流程及解決問題的思路，促使學生更好地理解和適應行業(yè)。

2.4 積極支持學生參與高水平課外實踐，探索以賽促優(yōu)的培養(yǎng)模式

大力組織和指導學生參加“全國大學生電子設計大賽”“廣東省大學生電子設計大賽”等高水平賽事；指導學生參與“大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)計劃項目”“邦普杯”等企業(yè)杯賽項目。支持學生創(chuàng)立管理“單片機協(xié)會”“農業(yè)航空協(xié)會”“實驗室技術及管理協(xié)會”等與專業(yè)實踐技能相關的學生社團，鼓勵并指導這些社團定期舉行專業(yè)相關賽事，吸引更多學生參與實踐，以賽促學。探索以競賽促進技能人才不斷提優(yōu)的培養(yǎng)模式，縮短學校培養(yǎng)的人才與企業(yè)要求的人才之間的差距，實現(xiàn)學校和企業(yè)之間人才知識能力結構的緊密鏈接，滿足社會需求。

2.5 疫情防控常態(tài)化背景下，產學結合，實踐能力培養(yǎng)模式探索

2020 年新冠疫情爆發(fā)。為了廣大師生的安全，我校自疫情爆發(fā)以來一直采取封閉管控的防疫政策。在此背景下，本項目選擇“DSP 技術與應用”課程作為“企業(yè)入課”的試點，邀請“廣州創(chuàng)龍電子科技有限公司”企業(yè)工程師以線上教學方式參與實踐教學工作，完成線上線下結合的實踐教學模式。

利用超星網絡平臺等多媒體平臺，建設“DSP 技術與應用”課程網站（如圖 2 所示），將線上教學與課堂授課進度和知識點的講解緊密結合。教師根據“DSP 技術與應用”教學大綱、授課計劃，融合每章、每節(jié)的核心知識點，設計每節(jié)課的任務點。學生上課堂完成課前預習、課后訓練以及學習效果的評估和反饋。在整個學習的過程中，定期利用網站工具對學生的學習情況進行分析統(tǒng)計，有針對性的對學生進行輔導。線下課程專注于課程重點內容的理解，以學生為學習主體，采取“翻轉課堂”“項目教學”等方式，根據課程教學大綱要求將各類知識點巧妙地融入到項目中，引導學生發(fā)現(xiàn)問題，解決問題，使學生在完成項目的同時，鞏固相關知識點，提高課堂效率。

圖2 實踐課程的線上學習平臺

線上線下雙結合的教學模式更加注重學生在學習過程中的參與度，讓學生從學習的被動者到學習的主動者，增強了對專業(yè)的理解，也實現(xiàn)了隨時隨地、有針對性、個性化的教學。

在實驗教學環(huán)節(jié)，企業(yè)講師和任課教師共同制定教學實踐大綱，任課教師負責完成驗證性實驗教學，企業(yè)講師講解企業(yè)生產開發(fā)中使用的 DSP 開發(fā)板實驗，實踐過程企業(yè)講師以錄制視頻等線上方式講解完成實踐，任課教師將其內容融入教學計劃安排并輔助學生完成實驗，便于學生反復琢磨實驗操作，深刻理解實踐內容。期間企業(yè)導師和任課教師通過“微信群”等線上方式與學生交流答疑。

在教學過程中發(fā)現(xiàn)，大部分學生都能更好地理解，更長時間地記住課程知識體系。也收到較好的反饋（如圖3 所示）。接近90%的同學認為對自己的學習有幫助。

圖3 學生對教學方式改革的反饋

3 結語

在新經濟、新技術驅動的經濟轉型中，我國信息行業(yè)對培育高實踐能力的電信專業(yè)人才提出了更高的要求。我校電信專業(yè)圍繞培養(yǎng)“適應新工科需求的電信人才”的實踐教學目標，強調“以學生為主體”，在實踐教學的各環(huán)節(jié)中結合企業(yè)需求，進行實踐教學改革，建立“校企雙師模式”，形成了以課內實踐教學為主干，課外實踐活動為促優(yōu)的實踐培養(yǎng)模式，對學生的實踐能力提升起到促進作用，對基于提高學生實踐能力目標的產學融合育人培養(yǎng)方式進行了有益探索。