新工科背景下多層次電工電子實(shí)驗(yàn)室體系建設(shè)研究

王永圣，張家亮，王程濤

摘? ?要：面向新產(chǎn)業(yè)、新態(tài)勢、新技術(shù)，探索適合中國特色的“新工科”教育模式，為社會(huì)培養(yǎng)創(chuàng)新復(fù)合型人才，保障新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展。電工電子創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室積極響應(yīng)新工科建設(shè)的新要求和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育理念，構(gòu)建“基礎(chǔ)—專業(yè)—?jiǎng)?chuàng)新—?jiǎng)?chuàng)業(yè)”多層次實(shí)驗(yàn)室體系，依托學(xué)科競賽和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)夢工場，探索多元化實(shí)踐教學(xué)模式，調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)主動(dòng)性，提高本科生團(tuán)隊(duì)意識(shí)、創(chuàng)新意識(shí)和動(dòng)手實(shí)踐能力，加強(qiáng)產(chǎn)教融合，為新時(shí)期工科人才實(shí)踐能力培養(yǎng)提供思路。

關(guān)鍵詞：新工科;實(shí)驗(yàn)室體系;創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育;多層次

中圖分類號(hào)：G642? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ?文章編號(hào)：1002-4107（2022）04-0015-02

隨著信息技術(shù)、人工智能、機(jī)器人、智能制造等新興產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和應(yīng)用，企業(yè)和社會(huì)對高等教育人才提出了新要求，不僅要求學(xué)生掌握本學(xué)科的理論基礎(chǔ)知識(shí)，還要求學(xué)生能夠與相關(guān)交叉學(xué)科相融合，具備分析和解決問題的能力，具有較強(qiáng)的創(chuàng)新意識(shí)和實(shí)踐動(dòng)手能力[1]。2017年，我國提出了“新工科”教育理念，在傳統(tǒng)工程教育模式的基礎(chǔ)上探索新的發(fā)展范式，新工科建設(shè)要以未來新興產(chǎn)業(yè)、新技術(shù)為方向，更新工程人才知識(shí)體系，創(chuàng)新工程教育方式和手段，培養(yǎng)具備創(chuàng)新與實(shí)踐能力的高素質(zhì)復(fù)合型人才，實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)教育模式改革，助力高等教育強(qiáng)國建設(shè)[2]。

高校實(shí)驗(yàn)室作為實(shí)踐教學(xué)的重要場所，為培養(yǎng)學(xué)生的工程素養(yǎng)、創(chuàng)新意識(shí)和實(shí)踐動(dòng)手能力提供平臺(tái)。為提高實(shí)驗(yàn)室硬件資源使用率，許多高校建設(shè)創(chuàng)新開放型實(shí)驗(yàn)室，在保障正常教學(xué)環(huán)節(jié)的基礎(chǔ)上，通過各種學(xué)科競賽和大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃等科技活動(dòng)支撐學(xué)生開展創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實(shí)踐[3-4]。電工電子實(shí)驗(yàn)室是學(xué)生進(jìn)行電工電子基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)實(shí)習(xí)的基地，作為實(shí)踐教學(xué)的重要依托，是工科類專業(yè)教育體系中重要組成部分。構(gòu)建多層次的實(shí)驗(yàn)室開發(fā)體系，對現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)室管理模式進(jìn)行改革，以滿足新工科人才培養(yǎng)的需求，對新工科創(chuàng)新人才培養(yǎng)和學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育具有重要作用[5-6]。

一、構(gòu)建多層次創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室體系的必要性

面對新工科建設(shè)對人才培養(yǎng)的新定位，傳統(tǒng)的實(shí)踐教學(xué)模式和實(shí)驗(yàn)室管理方式不足以支撐創(chuàng)新型卓越工程師的培養(yǎng)任務(wù)，因此對現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)和管理進(jìn)行改革和優(yōu)化具有一定必要性。

（一）探索多元化實(shí)踐教學(xué)模式，激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新興趣

完善實(shí)驗(yàn)室儀器設(shè)備，依托項(xiàng)目教學(xué)法豐富實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)形式，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生主觀能動(dòng)性;加大實(shí)驗(yàn)室開放力度，依托學(xué)科競賽和科技創(chuàng)新活動(dòng)，增強(qiáng)實(shí)踐項(xiàng)目的挑戰(zhàn)性和趣味性，提高學(xué)生分析問題、解決問題的能力;加強(qiáng)校企合作，結(jié)合產(chǎn)業(yè)發(fā)展新動(dòng)向，優(yōu)化實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)，提高學(xué)生綜合實(shí)力。

（二）構(gòu)建學(xué)生自主管理模式，深化高校人才培養(yǎng)理念

高校實(shí)驗(yàn)室的主體參與人應(yīng)為學(xué)生，教師穿插指導(dǎo)，以培養(yǎng)“創(chuàng)新意識(shí)強(qiáng)、高素質(zhì)復(fù)合型”人才為目標(biāo)。學(xué)生自主管理實(shí)踐項(xiàng)目的創(chuàng)意構(gòu)思、方案計(jì)劃制定、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)驗(yàn)證、結(jié)果分析和成果產(chǎn)出的全流程，其參與度更高且需要解決的問題更加復(fù)雜和多樣性，有助于激發(fā)創(chuàng)新意識(shí)，鍛煉動(dòng)手能力，培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神。

（三）全面開放創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室，踐行新工科建設(shè)內(nèi)涵

新工科建設(shè)要培養(yǎng)的是工程科技創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新人才，注重培養(yǎng)具有多學(xué)科交叉融合背景和工程實(shí)踐能力的卓越人才，對實(shí)驗(yàn)室的體系建設(shè)也提出了新的要求，以多層次、全開放運(yùn)行的實(shí)驗(yàn)室，從宏觀角度提高實(shí)驗(yàn)室利用率，從微觀角度充分發(fā)揮實(shí)驗(yàn)室的職能，滿足多年級、差異化學(xué)生培養(yǎng)需求，踐行新工科教學(xué)的內(nèi)涵式發(fā)展[7]。

二、多層次創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室體系建設(shè)與實(shí)踐

構(gòu)建多層次創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室體系[6]，如圖1所示，在電工電子公共基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)（實(shí)習(xí)）教學(xué)和自動(dòng)化、電子信息類專業(yè)課程實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上，拓展創(chuàng)新和創(chuàng)業(yè)教育的功能，深入開展大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育。融合IT學(xué)科優(yōu)勢，結(jié)合新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展，轉(zhuǎn)變教育理念，以實(shí)施“創(chuàng)意—?jiǎng)?chuàng)新”為主線，著重培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力。

（一）電工電子基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)（實(shí)習(xí)）教學(xué)平臺(tái)

加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)室信息化建設(shè)，服務(wù)全校相關(guān)專業(yè)電工電子基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)（實(shí)習(xí)）教學(xué)環(huán)節(jié)，根據(jù)不同學(xué)科專業(yè)特點(diǎn)及培養(yǎng)要求，開設(shè)不同學(xué)時(shí)的“電工電子實(shí)習(xí)”實(shí)踐課程。學(xué)生靈活選擇合適的時(shí)間段，進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室學(xué)習(xí)基本儀器設(shè)備的使用方法、元器件參數(shù)計(jì)算等知識(shí)，按照實(shí)驗(yàn)原理圖和實(shí)驗(yàn)步驟，完成實(shí)物制作并進(jìn)行調(diào)試和優(yōu)化，教學(xué)內(nèi)容設(shè)置經(jīng)典，幫助學(xué)生完成理論性的驗(yàn)證，提供動(dòng)手實(shí)踐的鍛煉機(jī)會(huì)，為高年級的專業(yè)課程學(xué)習(xí)和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育夯實(shí)基礎(chǔ)。

（二）專業(yè)課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)

為積極響應(yīng)教育部新工科建設(shè)要求，提高人才培養(yǎng)的創(chuàng)新性思維和動(dòng)手實(shí)踐能力，在專業(yè)課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)，進(jìn)行教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法的改革，傳統(tǒng)教師為主導(dǎo)的演示性和驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)逐漸減少，開展以學(xué)生獨(dú)立思考完成一個(gè)設(shè)計(jì)類實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的教學(xué)模式。在“數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)”“模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)”課程實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，通過PBL項(xiàng)目教學(xué)法設(shè)計(jì)和制作“計(jì)數(shù)器、直流穩(wěn)壓電源”等實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，加深學(xué)生對時(shí)序邏輯電路、運(yùn)算放大電路、負(fù)反饋放大電路的理解，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)他們的邏輯思維能力，以適應(yīng)社會(huì)對卓越工程師的新標(biāo)準(zhǔn)。

（三）科技創(chuàng)新實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)

依托全國學(xué)生電子設(shè)計(jì)競賽、全國大學(xué)生智能汽車競賽、全國大學(xué)生節(jié)能減排社會(huì)實(shí)踐與科技競賽、全國大學(xué)生集成電路創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽等學(xué)科競賽，鼓勵(lì)學(xué)生積極參與創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室，并開設(shè)“微處理器智能控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)踐”“大學(xué)生電子創(chuàng)新設(shè)計(jì)導(dǎo)論”等選修課，為學(xué)生提供協(xié)同創(chuàng)新的學(xué)習(xí)平臺(tái)。根據(jù)不同學(xué)科競賽的特點(diǎn)和要求，學(xué)生自由組隊(duì)，由指導(dǎo)教師進(jìn)行方向引導(dǎo)和技術(shù)支持，圍繞競賽主題開展相應(yīng)的文獻(xiàn)查閱、方案論證、實(shí)物制作、軟硬件調(diào)試、分析優(yōu)化、成果產(chǎn)出等一系列學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)，將深度學(xué)習(xí)、模式識(shí)別等人工智能領(lǐng)域知識(shí)與傳統(tǒng)電工電子知識(shí)相融合，提高學(xué)生的綜合素質(zhì)，在發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的過程中培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)意識(shí)、合作精神，鍛煉學(xué)生的動(dòng)手能力。

（四）產(chǎn)教融合創(chuàng)業(yè)教育平臺(tái)

學(xué)生群體作為萬眾創(chuàng)新的主力軍，是我國雙創(chuàng)人才儲(chǔ)備的重要資源，依托電工電子創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)夢工場，加強(qiáng)高校與企業(yè)之間的交流與合作，結(jié)合經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)發(fā)展態(tài)勢，提供創(chuàng)業(yè)教育平臺(tái)。引導(dǎo)有敏銳洞察力的學(xué)生加入夢工場進(jìn)行孵化，對創(chuàng)業(yè)有興趣的學(xué)生，校內(nèi)外創(chuàng)業(yè)指導(dǎo)教師則會(huì)結(jié)合當(dāng)前產(chǎn)業(yè)需求和學(xué)生特點(diǎn)，為其匹配創(chuàng)業(yè)方向和團(tuán)隊(duì)，如國產(chǎn)FPGA應(yīng)用團(tuán)隊(duì)等。為學(xué)生搭建合適且具有優(yōu)勢的產(chǎn)教融合創(chuàng)業(yè)教育平臺(tái)，能夠激發(fā)他們的創(chuàng)新潛能，培養(yǎng)他們的創(chuàng)新意識(shí)，提升他們的創(chuàng)業(yè)能力。

三、結(jié)語

面向新產(chǎn)業(yè)、新態(tài)勢、新技術(shù)，中國高等教育也要改革發(fā)展，探索適合中國特色的“新工科”教育模式，為社會(huì)培養(yǎng)創(chuàng)新復(fù)合型人才，保障產(chǎn)業(yè)發(fā)展。電工電子創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室積極響應(yīng)新工科建設(shè)的新要求和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育理念，構(gòu)建“基礎(chǔ)—專業(yè)—?jiǎng)?chuàng)新—?jiǎng)?chuàng)業(yè)”多層次實(shí)驗(yàn)室體系，探索多元化實(shí)踐教學(xué)模式，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)，提高學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力，為企業(yè)培養(yǎng)卓越工程師;鍛煉學(xué)生團(tuán)隊(duì)自主管理，深化高校人才培養(yǎng)理念，培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)意識(shí)，提高學(xué)生的科研能力和綜合素質(zhì)，向社會(huì)輸送創(chuàng)新型、工程應(yīng)用型復(fù)合人才;全面開放創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室，加強(qiáng)與企業(yè)的交流合作，建立產(chǎn)教協(xié)同指導(dǎo)機(jī)制，踐行新工科建設(shè)內(nèi)涵。

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[責(zé)任編輯? 包玉紅]