應(yīng)用型高校電子類(lèi)專(zhuān)業(yè)實(shí)訓(xùn)課程創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育實(shí)踐與改革

劉虹，袁江南，肖旻，林洪沂

（廈門(mén)理工學(xué)院 光電與通信工程學(xué)院，福建廈門(mén) 361024）

探索建立科學(xué)合理、實(shí)用高效的通信工程、電子工程等專(zhuān)業(yè)教學(xué)體系，是增強(qiáng)普通高校辦學(xué)實(shí)力的基礎(chǔ)性工程，實(shí)踐能力的培養(yǎng)是提高通信與電子類(lèi)專(zhuān)業(yè)學(xué)生信息化綜合素質(zhì)和就業(yè)競(jìng)爭(zhēng)能力的重要一環(huán)[1-4]。創(chuàng)新是創(chuàng)業(yè)的基礎(chǔ)，創(chuàng)業(yè)是創(chuàng)新的體現(xiàn)，所以，高校應(yīng)在低年級(jí)課程中培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力，在高年級(jí)課程中培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)業(yè)能力，循序漸進(jìn)，以創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)為目標(biāo)，增強(qiáng)專(zhuān)業(yè)課程之間的聯(lián)系[5-7]。OBE 模式能提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力和綜合創(chuàng)新素質(zhì)，通過(guò)學(xué)生學(xué)習(xí)產(chǎn)出，促進(jìn)高校創(chuàng)新系統(tǒng)有效運(yùn)行[8-11]。

1 改革的意義

以教學(xué)改革為背景的高校創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)社團(tuán)建設(shè)有利于營(yíng)造良好的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)氛圍，以此取得的教學(xué)改革成果可以推動(dòng)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實(shí)踐活動(dòng)的內(nèi)涵建設(shè)和形式改革，提高學(xué)生的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力[12-15]。

目前，廈門(mén)理工學(xué)院電子信息類(lèi)專(zhuān)業(yè)的實(shí)訓(xùn)體系存在以下幾個(gè)問(wèn)題。

（1）專(zhuān)業(yè)課程體系中配套的集中實(shí)踐環(huán)節(jié)都是相對(duì)獨(dú)立的，每門(mén)課程的實(shí)踐環(huán)節(jié)只服務(wù)于本門(mén)課程，課程之間的聯(lián)系較少。實(shí)踐體系的設(shè)立是自下而上的，低年級(jí)課程的實(shí)踐環(huán)節(jié)未以最終的畢業(yè)指標(biāo)為達(dá)成目標(biāo)進(jìn)行設(shè)置，沒(méi)有為高年級(jí)課程的實(shí)踐環(huán)節(jié)服務(wù)。目前，由于高年級(jí)的集中實(shí)踐環(huán)節(jié)課時(shí)有限，使得實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目規(guī)模偏小，學(xué)生難以進(jìn)行充足的系統(tǒng)設(shè)計(jì)鍛煉，高校尚未形成系統(tǒng)性的專(zhuān)業(yè)培養(yǎng)體系。

（2）由于學(xué)生數(shù)量增加，在原有的實(shí)訓(xùn)體系下，學(xué)生接受的教育同質(zhì)化，教師難以根據(jù)學(xué)生的能力與興趣進(jìn)行個(gè)性化教育，因此，現(xiàn)有的實(shí)訓(xùn)體系無(wú)法實(shí)現(xiàn)因材施教。

（3）經(jīng)過(guò)調(diào)研，一些高校已經(jīng)形成了“賽”“課”合一的教學(xué)模式，將比賽的趣味性、競(jìng)爭(zhēng)性，與課程的規(guī)范性、系統(tǒng)性有機(jī)結(jié)合。以桂林電子工業(yè)大學(xué)為例，其在全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽中取得優(yōu)異成績(jī)后，有效地推動(dòng)了實(shí)踐教學(xué)改革，競(jìng)賽為學(xué)生提供了施展才華的平臺(tái)，激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)和參與實(shí)踐的積極性，培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力。而廈門(mén)理工學(xué)院尚未形成有效的競(jìng)賽培訓(xùn)體系，缺乏有效的實(shí)驗(yàn)資源管理機(jī)制，未充分利用現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)資源為學(xué)生提供有效的實(shí)踐支持。

為了解決上述問(wèn)題，本文引入OBE 模式，自上而下地建立現(xiàn)代電子信息類(lèi)實(shí)訓(xùn)體系，探索OBE 模式在電子信息類(lèi)實(shí)訓(xùn)教學(xué)改革中的應(yīng)用。OBE 模式能提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力和綜合素質(zhì)，利用學(xué)生產(chǎn)出促進(jìn)實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)有效運(yùn)行。

2 課程實(shí)踐與改革的實(shí)施

改革的實(shí)訓(xùn)體系包括理論課程體系與實(shí)踐體系兩部分，圖1 為實(shí)訓(xùn)體系示意。

圖1 實(shí)訓(xùn)體系示意圖

如圖1 所示：理論課程體系包括公共基礎(chǔ)課、專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課、專(zhuān)業(yè)選修課以及專(zhuān)業(yè)方向課。本文以專(zhuān)業(yè)方向課的方向類(lèi)別為依據(jù)，設(shè)計(jì)與專(zhuān)業(yè)方向一致的系統(tǒng)訓(xùn)練項(xiàng)目，并將這些系統(tǒng)實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目按知識(shí)點(diǎn)分模塊分解到各門(mén)基礎(chǔ)課及選修課的實(shí)踐中，最終在專(zhuān)業(yè)方向課結(jié)束時(shí)，完成系統(tǒng)項(xiàng)目實(shí)訓(xùn)。這樣的體系設(shè)置，旨在增強(qiáng)大一到大四專(zhuān)業(yè)課程之間的聯(lián)系，用項(xiàng)目將同一方向的課程聯(lián)系起來(lái)，使學(xué)生能夠更有效地將所學(xué)的知識(shí)應(yīng)用到實(shí)踐中。

實(shí)踐體系包含兩個(gè)環(huán)節(jié)：第一個(gè)環(huán)節(jié)是與理論課程體系緊密相連的實(shí)踐環(huán)節(jié)，此環(huán)節(jié)面向全體學(xué)生；第二個(gè)環(huán)節(jié)是綜合項(xiàng)目強(qiáng)化訓(xùn)練環(huán)節(jié)，包括競(jìng)賽培訓(xùn)，該環(huán)節(jié)面向部分學(xué)生，由學(xué)生自主申請(qǐng)預(yù)約，學(xué)生可根據(jù)能力選擇參與，實(shí)現(xiàn)對(duì)實(shí)驗(yàn)室資源的充分利用，為學(xué)生創(chuàng)造良好的實(shí)驗(yàn)環(huán)境。

通信類(lèi)專(zhuān)業(yè)方向課程分為數(shù)字圖像處理方向和物聯(lián)網(wǎng)方向。本文以數(shù)字圖像處理方向系列課程為例，設(shè)置的系統(tǒng)訓(xùn)練項(xiàng)目為“信號(hào)放大與濾波電路設(shè)計(jì)”。根據(jù)各年級(jí)相關(guān)課程，將該項(xiàng)目分解為5 個(gè)知識(shí)點(diǎn)模塊，項(xiàng)目具體分解示意見(jiàn)圖2。

圖2 項(xiàng)目分解示意圖

其中，模塊1 為“單管放大電路設(shè)計(jì)”，其訓(xùn)練目標(biāo)為掌握單管放大電路的基本工作原理，學(xué)會(huì)基本焊接及電路排版；模塊2 為“A/D、D/A 控制器設(shè)計(jì)”，其訓(xùn)練目標(biāo)為掌握數(shù)模以及模數(shù)轉(zhuǎn)換原理；模塊3 為“單管放大電路幅頻特性測(cè)試”，其訓(xùn)練目標(biāo)為能夠利用信號(hào)與系統(tǒng)課程所學(xué)知識(shí)，分析模塊1 所設(shè)計(jì)的單管放大電路的幅頻特性，從而理解系統(tǒng)特性；模塊4 為“濾波器設(shè)計(jì)”，該模塊需要整合模塊2 和模塊3 的內(nèi)容，進(jìn)行數(shù)字信號(hào)濾波器設(shè)計(jì)；模塊5 為“信號(hào)發(fā)生器設(shè)計(jì)”，其訓(xùn)練目標(biāo)為以模塊4 的電路為基礎(chǔ)，完成完整的系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

在模塊5 中加入了4 學(xué)分的創(chuàng)業(yè)學(xué)分，學(xué)生在夯實(shí)專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)、具備創(chuàng)新能力的基礎(chǔ)上，進(jìn)行創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練。

此外，以通信工程專(zhuān)業(yè)為例，為了提高學(xué)生的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力，本文對(duì)一些重要的實(shí)踐專(zhuān)業(yè)課進(jìn)行了學(xué)時(shí)學(xué)分以及考核方式的改革，包括C 語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)專(zhuān)題實(shí)驗(yàn)、數(shù)字電子技術(shù)、嵌入式系統(tǒng)等等。具體改革舉措為：（1）數(shù)字電子技術(shù)課程，由原來(lái)的課內(nèi)16 課時(shí)實(shí)驗(yàn)調(diào)整為單獨(dú)實(shí)驗(yàn)課，課時(shí)增加至24 課時(shí)，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容也從原來(lái)的利用專(zhuān)用芯片設(shè)計(jì)電路改為利用可編程邏輯單元設(shè)計(jì)數(shù)字電路，以此加強(qiáng)學(xué)生后續(xù)電路系統(tǒng)的設(shè)計(jì)能力；（2）電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程，修改了教學(xué)大綱，嵌入了2～4 課時(shí)的創(chuàng)業(yè)教育，加入了學(xué)科發(fā)展的新思想、新概念、新成果，力求達(dá)到“專(zhuān)創(chuàng)融合”的目的；（3）專(zhuān)業(yè)綜合實(shí)踐課程（原名通信電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)綜合實(shí)驗(yàn)），由2 周課時(shí)改為3 周課時(shí)，成為通信專(zhuān)業(yè)的Capstone（頂點(diǎn)）課程，設(shè)置多個(gè)綜合性較強(qiáng)的設(shè)計(jì)性項(xiàng)目，由學(xué)生組隊(duì)完成。同時(shí)，增加指導(dǎo)教師數(shù)量，提高師生配比，更有效地為學(xué)生提供項(xiàng)目指導(dǎo)。通過(guò)后續(xù)學(xué)生座談了解到，該課程體系的改革很成功，成為學(xué)生受益最大、對(duì)就業(yè)最有幫助的本科課程之一。

本文對(duì)綜合項(xiàng)目強(qiáng)化訓(xùn)練環(huán)節(jié)的改革進(jìn)行了一系列的探索。該類(lèi)項(xiàng)目培訓(xùn)與分方向項(xiàng)目培訓(xùn)體系并行，建立科學(xué)的實(shí)驗(yàn)資源開(kāi)放體系，提供預(yù)約機(jī)制，由感興趣的學(xué)生自行組隊(duì)、自主申請(qǐng)。此舉措提高了學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力，實(shí)現(xiàn)了因材施教，以賽促學(xué)。

春季學(xué)期，學(xué)生以自行組隊(duì)的方式提出申請(qǐng)，學(xué)校系部考核其基礎(chǔ)專(zhuān)業(yè)知識(shí)，選拔出適合參加分方向強(qiáng)化訓(xùn)練的隊(duì)伍，設(shè)計(jì)一系列培訓(xùn)方案，在每周三下午組織各年級(jí)學(xué)生進(jìn)行項(xiàng)目訓(xùn)練。訓(xùn)練成效經(jīng)考核評(píng)分以后，教師為學(xué)生分配實(shí)驗(yàn)室，考核優(yōu)良的進(jìn)入創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室，其余學(xué)生進(jìn)入SOPC 實(shí)驗(yàn)室。春季學(xué)期的課外強(qiáng)化訓(xùn)練，不僅提高了學(xué)生解決問(wèn)題的能力，培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新思維，同時(shí)鍛煉了高年級(jí)學(xué)生指導(dǎo)低年級(jí)學(xué)生的能力，緩解了師資數(shù)量不足的壓力，為各類(lèi)學(xué)科競(jìng)賽培養(yǎng)了優(yōu)秀學(xué)生?？紤]到低年級(jí)學(xué)生缺少系統(tǒng)基礎(chǔ)知識(shí)培訓(xùn)，實(shí)踐基礎(chǔ)比較薄弱，需要自主學(xué)習(xí)的知識(shí)偏多，因此，在學(xué)院范圍內(nèi)，建立競(jìng)賽團(tuán)隊(duì)儲(chǔ)備機(jī)制，優(yōu)化學(xué)生梯隊(duì)，對(duì)學(xué)生進(jìn)行分梯隊(duì)培訓(xùn)。該培訓(xùn)分為兩個(gè)時(shí)段進(jìn)行：學(xué)期中訓(xùn)練時(shí)段及暑假訓(xùn)練時(shí)段。

為了實(shí)現(xiàn)因材施教，使個(gè)性化的培訓(xùn)方式順利進(jìn)行，同時(shí)為了滿足更多學(xué)生的實(shí)踐需求，需提高實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放系統(tǒng)的合理性和有效性。因此，課程教學(xué)教師與實(shí)驗(yàn)室教師配合，設(shè)計(jì)了科學(xué)的實(shí)驗(yàn)室資源分時(shí)復(fù)用體系，采用學(xué)生預(yù)約及教師審核雙向機(jī)制，提高各項(xiàng)實(shí)驗(yàn)資源利用率，使學(xué)生可以充分利用課外時(shí)間有序地進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行項(xiàng)目操作，大量增加實(shí)踐時(shí)間與實(shí)驗(yàn)人次。為了對(duì)學(xué)生進(jìn)行更好的監(jiān)管，避免實(shí)驗(yàn)資源浪費(fèi)，設(shè)計(jì)了實(shí)驗(yàn)臺(tái)智能控制系統(tǒng)。同時(shí)，設(shè)立實(shí)驗(yàn)室設(shè)備器材網(wǎng)上管理系統(tǒng)，使得實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有資源清晰明了，學(xué)生可以根據(jù)需要隨借隨還，大大提高了實(shí)驗(yàn)室設(shè)備的利用率。

3 教學(xué)改革實(shí)施的成效

經(jīng)過(guò)兩年的改革摸索與實(shí)踐，初步建立起課內(nèi)課外相輔相成的實(shí)訓(xùn)體系，全面提高了學(xué)生的專(zhuān)業(yè)素養(yǎng)。改革對(duì)學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力的培養(yǎng)初見(jiàn)成效，主要體現(xiàn)在學(xué)生參與各類(lèi)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)競(jìng)賽數(shù)量的增多以及質(zhì)量的提高方面。表1 與表2 列出了光電與通信工程學(xué)院學(xué)生2017年至2019 年參與的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目及主要獲獎(jiǎng)數(shù)量。

表1 創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目統(tǒng)計(jì)

表2 創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)獲獎(jiǎng)項(xiàng)目統(tǒng)計(jì)

從表1 可以看出，2017 至2019 年上半年，創(chuàng)新及創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目不僅在數(shù)量上有大幅增加，在項(xiàng)目質(zhì)量上也有大幅提高，國(guó)家級(jí)、省級(jí)項(xiàng)目數(shù)量明顯增加，特別是在創(chuàng)新項(xiàng)目基礎(chǔ)上孵化的高質(zhì)量創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目數(shù)量明顯增加。由此說(shuō)明，本次教學(xué)改革初見(jiàn)成效。

從表2 可以看出，各類(lèi)競(jìng)賽的獲獎(jiǎng)等級(jí)以及數(shù)量也呈現(xiàn)逐年上升的趨勢(shì)，以光電與通信工程學(xué)院的A類(lèi)賽事——全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽為例，參賽成績(jī)見(jiàn)表3，8 年來(lái)首次獲得國(guó)家一等獎(jiǎng)1 項(xiàng)、二等獎(jiǎng)1 項(xiàng)。廈門(mén)理工學(xué)院建校以來(lái)，只在2011 年獲得過(guò)本項(xiàng)賽事的國(guó)家一等獎(jiǎng)1 項(xiàng)。

表3 參加全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽獲獎(jiǎng)統(tǒng)計(jì)

從參賽取得的成績(jī)可以看出，通過(guò)教育實(shí)踐與改革，為學(xué)生提供了更大的實(shí)訓(xùn)平臺(tái)，有效鍛煉了學(xué)生的創(chuàng)新能力，在全院范圍內(nèi)營(yíng)造了良好的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)氛圍，在培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的基礎(chǔ)上，孵化出多個(gè)創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目。

4 結(jié)語(yǔ)

針對(duì)廈門(mén)理工學(xué)院電子信息類(lèi)學(xué)生實(shí)訓(xùn)課程缺乏整體規(guī)劃的問(wèn)題，本文進(jìn)行了如下改革與創(chuàng)新：（1）以O(shè)BE 理念為導(dǎo)向，設(shè)計(jì)貫穿各年級(jí)課程的專(zhuān)業(yè)系統(tǒng)訓(xùn)練項(xiàng)目，將項(xiàng)目根據(jù)多門(mén)相關(guān)課程進(jìn)行模塊化分解，使得專(zhuān)業(yè)課程之間有了更加緊密的聯(lián)系；（2）設(shè)立綜合項(xiàng)目強(qiáng)化訓(xùn)練環(huán)節(jié)；（3）優(yōu)化實(shí)驗(yàn)室資源開(kāi)放與管理系統(tǒng)，設(shè)計(jì)了科學(xué)的實(shí)驗(yàn)室資源分時(shí)復(fù)用體系，最大限度地提高實(shí)驗(yàn)室與實(shí)驗(yàn)器材的利用率。經(jīng)過(guò)以上改革實(shí)踐，提高了學(xué)生的創(chuàng)新能力，營(yíng)造了良好的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)氛圍，改革取得了一定成效。