電工電子創(chuàng)新教育平臺(tái)建設(shè)探索與實(shí)踐

榮海林 趙云龍 胡 蔓 朱文興 張法業(yè)

(1. 山東大學(xué) 控制科學(xué)與工程學(xué)院， 濟(jì)南 250061)(2. 山東大學(xué) 工程訓(xùn)練中心， 濟(jì)南 250061)

2021年10月12日國(guó)務(wù)院辦公廳印發(fā)《關(guān)于進(jìn)一步支持大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的指導(dǎo)意見》。

《意見》明確指出，要加強(qiáng)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)服務(wù)平臺(tái)建設(shè)，建強(qiáng)高校創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實(shí)踐平臺(tái)，提升大眾創(chuàng)業(yè)萬眾創(chuàng)新示范基地帶動(dòng)作用[1-2]。

以山東大學(xué)為例，山東大學(xué)大眾創(chuàng)業(yè)萬眾創(chuàng)新國(guó)家級(jí)雙創(chuàng)示范基地下設(shè)諸多創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育平臺(tái)，涵蓋文、理、工、醫(yī)，面向全校學(xué)生提供創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育。

山東大學(xué)電工電子創(chuàng)新教育平臺(tái)是成立最早的平臺(tái)之一，面向一校三地八校園提供電子信息類創(chuàng)新實(shí)踐資源，主要是全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽的組織和培訓(xùn)工作。近年，平臺(tái)圍繞立德樹人這一根本任務(wù)做了大量改革工作，并取得顯著效果。

1 傳統(tǒng)創(chuàng)新平臺(tái)存在弊端

受傳統(tǒng)觀念影響，電工電子創(chuàng)新教育往往被理解成對(duì)學(xué)生進(jìn)行一些電子設(shè)計(jì)技能訓(xùn)練，忽視了對(duì)系統(tǒng)性、高階性和立德樹人這一根本任務(wù)的要求，主要存在以下不足[3]。

1.1 實(shí)驗(yàn)平臺(tái)低階

全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽涉及知識(shí)寬廣，課程眾多，如模擬電子、數(shù)字電子、電力電子、測(cè)量控制、單片機(jī)原理、信號(hào)與系統(tǒng)、人工智能等諸多電子信息類學(xué)科知識(shí)，高校往往利用各課程實(shí)驗(yàn)箱和實(shí)驗(yàn)臺(tái)等面向?qū)W生開展電子設(shè)計(jì)培訓(xùn)，培訓(xùn)項(xiàng)目比較分散，缺乏系統(tǒng)性和創(chuàng)新性，無法滿足電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽對(duì)發(fā)揮學(xué)生自主性的要求，亟需多套模塊化電子設(shè)計(jì)綜合實(shí)訓(xùn)平臺(tái)。

1.2 培訓(xùn)資源不足

面向全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽，大部分學(xué)校仍舊是在比賽前的一段時(shí)間進(jìn)行集中培訓(xùn)，內(nèi)容也大多是按照所學(xué)課程內(nèi)容進(jìn)行簡(jiǎn)單的理論培訓(xùn)和焊接訓(xùn)練，缺少電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽涉及的多個(gè)方向(電力電子、測(cè)量控制、儀器儀表等)針對(duì)性、系統(tǒng)性的培訓(xùn)資源，尤其是當(dāng)前疫情嚴(yán)峻形勢(shì)下，不便學(xué)生大規(guī)模聚集，更需要提供形式多樣的培訓(xùn)資源。

1.3 管理機(jī)制不健全

全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽通常以學(xué)校為單位統(tǒng)一報(bào)名參加，涉及的學(xué)生往往來自不同的學(xué)院和專業(yè)，大多數(shù)學(xué)校仍是學(xué)生自主參與，或者是以學(xué)院為單位，缺少規(guī)范有序的學(xué)校創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)平臺(tái)或者缺少對(duì)平臺(tái)的管理機(jī)制，在一定程度上大大限制了學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

1.4 思政教育匱乏

以全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽為代表的學(xué)科競(jìng)賽中蘊(yùn)含了大量思政教育元素，如家國(guó)情懷、工匠精神、民族自信、科技報(bào)國(guó)等，這些寶貴的思政教育元素在傳統(tǒng)的授課培訓(xùn)中往往容易被忽略，導(dǎo)致大多數(shù)學(xué)生只是為了參賽而參賽，為了拿獎(jiǎng)而參賽，從而遺漏了最寶貴的素質(zhì)拓展財(cái)富。

2 具體改革舉措

針對(duì)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)低階、培訓(xùn)資源不足、管理機(jī)制不健全和思政教育匱乏等突出問題，充分利用學(xué)校和社會(huì)優(yōu)勢(shì)教育資源，采取自研自制電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽系統(tǒng)性實(shí)驗(yàn)平臺(tái)、豐富線上線下培訓(xùn)資源、完善校級(jí)管理機(jī)制、有機(jī)融入課程思政教育元素等措施進(jìn)行改革。培養(yǎng)熟練掌握專業(yè)理論知識(shí)、動(dòng)手實(shí)踐能力精練、創(chuàng)新工程素質(zhì)豐富的創(chuàng)新復(fù)合型電子信息類工程人才。

2.1 自制電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽系統(tǒng)性實(shí)驗(yàn)平臺(tái)

根據(jù)全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽賽題范圍(涵蓋嵌入式系統(tǒng)類、電力電子類、測(cè)量控制類、儀器儀表類等),設(shè)計(jì)及制作針對(duì)全國(guó)大學(xué)電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽各種題型的模塊化訓(xùn)練單元:“基于MyDAQ的電子技術(shù)口袋式實(shí)驗(yàn)平臺(tái)”和“階梯式電子技術(shù)綜合實(shí)訓(xùn)平臺(tái)”，如電力電子變流模塊、智能小車模塊、運(yùn)算放大器模塊、信號(hào)發(fā)生器模塊等等[4-5]。

2.2 建立線上理論+線下實(shí)訓(xùn)資源

組織教師、企業(yè)技術(shù)人員以及成功參賽的學(xué)生按照理論和實(shí)訓(xùn)分別設(shè)計(jì)豐富多彩、形式多樣的培訓(xùn)資源。

(1)線上理論資源：組織經(jīng)驗(yàn)豐富的老師和具有參賽經(jīng)驗(yàn)的學(xué)生錄制MOOC課程“全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽培訓(xùn)”，知識(shí)點(diǎn)包括：全國(guó)大學(xué)生的電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽簡(jiǎn)介、電子設(shè)計(jì)的基本要求、常用電子元器件認(rèn)知及使用、儀器儀表實(shí)戰(zhàn)使用方法、基本焊接方法、二極管三極管和場(chǎng)效應(yīng)管使用技巧、運(yùn)算放大器組成的算電路、運(yùn)算放大器選型指南、運(yùn)算放大器單電源使用方法、有源濾波器、組合邏輯電路、時(shí)序邏輯電路、MSP430/STM32單片機(jī)使用教程、AD/DA轉(zhuǎn)換等基礎(chǔ)知識(shí)，涉及電力電子技術(shù)方向、儀器儀表方向、測(cè)量控制方向、信號(hào)處理類方向、智能小車方向、無人機(jī)控制方向、人工智能方向等[6-7]。

(2)線下實(shí)訓(xùn)資源：聯(lián)合企業(yè)技術(shù)人員開發(fā)實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目，如聯(lián)合德州儀器(TI)公司開展TI處理器實(shí)戰(zhàn)應(yīng)用、運(yùn)算放大器的應(yīng)用及電源芯片的實(shí)用技巧等項(xiàng)目；聯(lián)合北京匠?？萍加邢薰鹃_展基于MSP432的TI-RSLK智能小車實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目；聯(lián)合北京中科浩電科技有限公司開展無人機(jī)實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目；聯(lián)合依元素科技有限公司開展Xilinx FPGA實(shí)訓(xùn)系列項(xiàng)目。

2.3 完善校級(jí)管理機(jī)制

近年來，在各創(chuàng)新平臺(tái)努力下，山東大學(xué)相繼出臺(tái)了《山東大學(xué)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育平臺(tái)管理辦法》《山東大學(xué)本科生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實(shí)踐學(xué)分認(rèn)定辦法》《山東大學(xué)“國(guó)家大學(xué)生創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)計(jì)劃”管理辦法》《山東大學(xué)國(guó)家大眾創(chuàng)業(yè)萬眾創(chuàng)新示范基地孵化園管理辦法》《山東大學(xué)示范性學(xué)院學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)基金管理辦法》等針對(duì)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育服務(wù)平臺(tái)的管理辦法和規(guī)章制度，一方面激起了學(xué)生進(jìn)行創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)活動(dòng)的激情，另一方面，以制度的形式規(guī)范、優(yōu)化了各個(gè)創(chuàng)新平臺(tái)的教育教學(xué)活動(dòng)[8]。

2.4 有機(jī)融入課程思政教育元素

首先，教師首先要做到的是將課程思政教育理念根深蒂固，要明確培養(yǎng)什么樣的人才，向?qū)W生講述一些偉人事跡，如兩彈一星元?jiǎng)?、知名學(xué)者如何利用科學(xué)技術(shù)解決我國(guó)卡脖子工程問題，充分弘揚(yáng)愛國(guó)主義精神。

其次，在日常訓(xùn)練或者培訓(xùn)課程中，將課程思政教育元素有機(jī)融入訓(xùn)練題目，如在信號(hào)處理方向題目中，可引入在國(guó)外勢(shì)力層層打壓下，我國(guó)在5G通信領(lǐng)域的領(lǐng)先地位，樹立民族自信，科技自信，進(jìn)一步踐行社會(huì)主義核心價(jià)值觀[9-10]。

3 實(shí)施成效

采取自制電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽系統(tǒng)性實(shí)驗(yàn)平臺(tái)、豐富線上線下培訓(xùn)資源、完善校級(jí)管理機(jī)制、有機(jī)融入課程思政教育元素等措施進(jìn)行改革，經(jīng)多年實(shí)踐檢驗(yàn)，眾多學(xué)生從中受益。

3.1 實(shí)現(xiàn)資源共享，輻射省內(nèi)外高校

在學(xué)校創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)學(xué)院頂層設(shè)計(jì)下，濟(jì)南校區(qū)由控制科學(xué)與工程學(xué)院電工電子創(chuàng)新教育平臺(tái)、青島校區(qū)由信息科學(xué)與工程學(xué)院電工電子創(chuàng)新教育平臺(tái)、威海校區(qū)由機(jī)電與信息工程學(xué)院負(fù)責(zé)貫徹落實(shí)，以智慧互動(dòng)教室為載體，在全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽培訓(xùn)全新模式下，一校三地共同發(fā)力，同頻共振，徹底打破專業(yè)間、學(xué)院間、校區(qū)間隔閡，我校全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽推入快速發(fā)展軌道，已向省內(nèi)外其他高校(中國(guó)石油大學(xué)、中國(guó)海洋大學(xué)、北京工業(yè)大學(xué)、山東科技大學(xué)、青島大學(xué)等二十余所高校)輻射。

3.2 完成豐富線上線下培訓(xùn)資源

通過建立線上課程教學(xué)和線下實(shí)訓(xùn)的方式，充分利用模塊化全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽實(shí)訓(xùn)平臺(tái)，結(jié)合TI、北京匠牛、北京中科浩電、依元素科技等技術(shù)公司成熟培訓(xùn)資源，真正做到坐得住，有得學(xué)，學(xué)有獲，極大刺激學(xué)生學(xué)習(xí)積極性。

3.3 自制系列電子設(shè)計(jì)創(chuàng)新實(shí)踐教學(xué)儀器

自制兩套面向大學(xué)生電子設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)平臺(tái)：“基于MyDAQ的電子技術(shù)口袋式實(shí)驗(yàn)平臺(tái)”和“階梯式電子技術(shù)綜合實(shí)訓(xùn)平臺(tái)”，根據(jù)全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽賽題范圍(涵蓋嵌入式系統(tǒng)類、電力電子類、測(cè)量控制類、儀器儀表類等)，自制模塊化電賽訓(xùn)練模塊，方便進(jìn)行各種賽題訓(xùn)練。并分別于2018年和2021年榮獲第五屆和第六屆全國(guó)高等學(xué)校教師自制實(shí)驗(yàn)教學(xué)儀器設(shè)備創(chuàng)新大賽三等獎(jiǎng)。

經(jīng)多年建設(shè)與實(shí)踐，山東大學(xué)電工電子創(chuàng)新教育平臺(tái)平均每年受益2000人，對(duì)學(xué)校的專業(yè)建設(shè)、評(píng)估認(rèn)證等起到重要支撐作用，對(duì)培養(yǎng)學(xué)生卓越的創(chuàng)新實(shí)踐能力、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)探索精神和以德為本、以業(yè)為基的綜合素質(zhì)具有強(qiáng)有力的助推作用，平臺(tái)建設(shè)成果獲2022年山東省高等教育教學(xué)成果一等獎(jiǎng)。

4 結(jié)語(yǔ)

為響應(yīng)國(guó)家對(duì)加強(qiáng)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)服務(wù)平臺(tái)建設(shè)要求，山東大學(xué)電工電子創(chuàng)新教育平臺(tái)作為電子信息類學(xué)生進(jìn)行電子設(shè)計(jì)最重要的活動(dòng)平臺(tái)，全面貫徹黨的教育方針，落實(shí)立德樹人根本任務(wù)，立足新發(fā)展階段，貫徹新發(fā)展理念，構(gòu)建新發(fā)展格局。結(jié)合具體實(shí)際，圍繞全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽積極研究制定和落實(shí)支持大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的政策措施，及時(shí)幫助大學(xué)生解決實(shí)際問題，體系完善，內(nèi)涵豐富，切實(shí)以學(xué)生為中心，以立德樹人為根本任務(wù)，具有較強(qiáng)可復(fù)制性和較高推廣價(jià)值。