新工科背景下電子類(lèi)課程群的實(shí)驗(yàn)實(shí)戰(zhàn)技能提升探索

摘"要：針對(duì)當(dāng)前新工科背景下的電子類(lèi)課程群現(xiàn)狀，分析了國(guó)內(nèi)著名高校電子類(lèi)課程群學(xué)科交叉融合的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式可行性案例，明確了在“新工科”背景下高校電子類(lèi)課程群的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的目標(biāo)和思路。對(duì)信息技術(shù)深度融合電子類(lèi)課程群的實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革進(jìn)行了探討，將產(chǎn)業(yè)需求和高校人才培養(yǎng)進(jìn)行有機(jī)銜接，有效地提升了電子類(lèi)課程實(shí)驗(yàn)實(shí)戰(zhàn)效果。

關(guān)鍵詞：新工科；交叉融合；電子類(lèi)課程群；實(shí)驗(yàn)教學(xué)

中圖分類(lèi)號(hào)：TB"""""文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A""""""doi：10.19311/j.cnki.16723198.2024.24.089

0"引言

黨的二十大報(bào)告指出，要堅(jiān)持教育優(yōu)先發(fā)展、科技自立自強(qiáng)、人才引領(lǐng)驅(qū)動(dòng)，加快建設(shè)教育強(qiáng)國(guó)。“新工科多方協(xié)同育人模式改革與實(shí)踐”是教育部提出的發(fā)展目標(biāo)之一，為我國(guó)高等教育改革指明了方向。加強(qiáng)新工科課程建設(shè)，推進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革，是培養(yǎng)學(xué)生解決復(fù)雜工程問(wèn)題和實(shí)踐創(chuàng)新能力的關(guān)鍵問(wèn)題所在。新工科由多個(gè)學(xué)科交叉融合而成，課程包含了多學(xué)科知識(shí)、交叉理論和專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)，課程設(shè)置目的是增加復(fù)合型人才培養(yǎng)，其課程建設(shè)中實(shí)踐環(huán)節(jié)的教學(xué)正是培養(yǎng)創(chuàng)新精神和工程實(shí)踐能力的主渠道。

隨著新工科教育發(fā)展，其教育理念已進(jìn)入“再深化、再拓展、再突破、再出發(fā)”的新階段，不但要對(duì)接地方經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展，著力培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力，還要以更大的力度推進(jìn)教學(xué)方式方法創(chuàng)新。此外，必須對(duì)工程類(lèi)專(zhuān)業(yè)的實(shí)踐環(huán)節(jié)進(jìn)行系統(tǒng)的改革和完善，如何更好地對(duì)接地方經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展，培養(yǎng)滿足時(shí)代發(fā)展要求的“新工科”人才，是迫切需要解決的問(wèn)題，也是各工科類(lèi)高校積極探索和實(shí)踐的教學(xué)改革方向。

1"新工科背景下的電子類(lèi)課程群現(xiàn)狀分析

2017年2月，教育部高等教育司發(fā)出了《關(guān)于開(kāi)展“新工科”研究與實(shí)踐的通知》。高校教學(xué)管理部門(mén)針對(duì)新工科課程建設(shè)進(jìn)行了教育教學(xué)改革，全面梳理線上線下教學(xué)過(guò)程中存在的問(wèn)題，把提升教學(xué)質(zhì)量作為日常教學(xué)工作管理的重點(diǎn)工作之一。筆者所在高校電子類(lèi)實(shí)驗(yàn)課程群主要包括電路原理、模擬電子技術(shù)、數(shù)字電子技術(shù)、EDA"技術(shù)及應(yīng)用、PCB設(shè)計(jì)原理等科目。這些課程具有一定的工學(xué)共性，課程實(shí)踐操作存在“同質(zhì)化”特點(diǎn)，并且教學(xué)場(chǎng)所分布在不同實(shí)驗(yàn)室，設(shè)備和儀器分散，牽扯的人員和管理難度較大，在現(xiàn)階段高校實(shí)驗(yàn)人員等人力資源不足的實(shí)際情況下，現(xiàn)有的管理模式有待改善提升。

實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)是創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的重要環(huán)節(jié)，與理論授課不同，實(shí)驗(yàn)實(shí)踐課程偏重理論知識(shí)的理解、消化和實(shí)際動(dòng)手操作能力培養(yǎng)。為了能夠適應(yīng)實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)培養(yǎng)目標(biāo)，提高工程實(shí)踐能力，本文結(jié)合電子實(shí)驗(yàn)課程群的實(shí)際，積極探索信息技術(shù)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)融合方法，充分利用線上平臺(tái)協(xié)同和線下面授相結(jié)合的方式開(kāi)展實(shí)驗(yàn)教學(xué)，變革現(xiàn)有的傳統(tǒng)教學(xué)方法，以提升電子類(lèi)課程實(shí)驗(yàn)實(shí)踐效果。

2"電子類(lèi)課程群的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式

基于新工科的大背景下及西藏高校電子類(lèi)課程群實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的現(xiàn)狀，筆者對(duì)廈門(mén)大學(xué)、東南大學(xué)等多所國(guó)內(nèi)著名高校的“新工科”學(xué)科交叉融合的調(diào)研和分析，提出了西藏高校電子類(lèi)課程群實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的改革思路。具體的改革思路如圖1所示。

2.1"高校聯(lián)合探索

考察當(dāng)前新工科的大背景下其他高校實(shí)驗(yàn)實(shí)踐課程教學(xué)模式的方式、方法和主要手段，結(jié)合學(xué)院電子信息類(lèi)人才培養(yǎng)模式，通過(guò)與廈門(mén)大學(xué)、東南大學(xué)等校校聯(lián)合，探索西藏高校電子類(lèi)課程群虛擬仿真線上線下混合實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的可行性案例。

2.2"學(xué)科交叉融合

針對(duì)新工科建設(shè)特點(diǎn)，依托EIS"智能實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)與Proteus"仿真技術(shù)相結(jié)合，以“電子類(lèi)課程群”為案例，完善實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系，為學(xué)生提供了一個(gè)超越傳統(tǒng)的課內(nèi)、課外、社會(huì)實(shí)踐以外的新的學(xué)習(xí)空間，同時(shí)這個(gè)新的學(xué)習(xí)空間可以不斷改變現(xiàn)有學(xué)習(xí)空間的教學(xué)方式。

活用教學(xué)平臺(tái)營(yíng)造信息化教學(xué)生態(tài)，將"Proteus"仿真軟件與"EIS"智能實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)組合運(yùn)用。利用"Proteus"仿真軟件整合電路原理、模擬電子技術(shù)、數(shù)字電子技術(shù)、EDA"技術(shù)及應(yīng)用、PCB設(shè)計(jì)原理等實(shí)驗(yàn)課程。結(jié)合傳統(tǒng)面授與在線實(shí)驗(yàn)教學(xué)特點(diǎn)，結(jié)合預(yù)習(xí)、課內(nèi)問(wèn)答互動(dòng)、課后復(fù)習(xí)及作業(yè)等有效銜接，呈現(xiàn)開(kāi)放共享型數(shù)字化仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果。

建立基于“自學(xué)—輔導(dǎo)—指導(dǎo)”的課內(nèi)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式。對(duì)于培養(yǎng)方案內(nèi)課程實(shí)驗(yàn)，通過(guò)EIS"智能實(shí)驗(yàn)室管理平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了課前知曉安全須知，復(fù)習(xí)實(shí)驗(yàn)涉及的理論知識(shí)，預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)操作程序，掌握實(shí)驗(yàn)要求重點(diǎn)。

線上線下課程靈活轉(zhuǎn)換，利用虛擬仿真在線實(shí)驗(yàn)平臺(tái)和學(xué)校實(shí)驗(yàn)室設(shè)備，加強(qiáng)創(chuàng)新型人才的實(shí)踐操作教學(xué)課程設(shè)置，強(qiáng)化動(dòng)手能力鍛煉，提升學(xué)生應(yīng)用能力及創(chuàng)新能力的研究。結(jié)合現(xiàn)階段實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理的實(shí)際，提出優(yōu)化實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放和管理可行性策略，進(jìn)一步整合資源，提高實(shí)驗(yàn)室開(kāi)課率和利用率。

2.3"工程研發(fā)模式

“雙創(chuàng)”合作與交流，讓師生親臨企業(yè)研發(fā)的生產(chǎn)一線，在實(shí)踐工作中感受實(shí)際企業(yè)生產(chǎn)中的工藝、流程等。將理論與實(shí)踐深度結(jié)合，并運(yùn)用于電子類(lèi)實(shí)驗(yàn)課堂教學(xué)，形成構(gòu)思、設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)等一整套工程項(xiàng)目的思維模式，提高創(chuàng)新型人才的實(shí)踐開(kāi)發(fā)能力、技術(shù)服務(wù)能力和組織協(xié)調(diào)能力。

通過(guò)校企合作的協(xié)同培養(yǎng)"，構(gòu)建實(shí)質(zhì)性產(chǎn)教融合新模式。產(chǎn)教融合是新工科建設(shè)極為重要的環(huán)節(jié)，新型校企協(xié)同培養(yǎng)的重點(diǎn)不僅在于組織師生親臨現(xiàn)場(chǎng)參與生產(chǎn)一線的電子工程項(xiàng)目，還在于在實(shí)踐教學(xué)課堂中引入業(yè)界新技術(shù)；企業(yè)家、工程師親臨課堂教學(xué)現(xiàn)場(chǎng)，讓學(xué)生了解電子產(chǎn)品重要的設(shè)計(jì)性環(huán)節(jié)，同時(shí)感受企業(yè)工程思維；讓學(xué)生適當(dāng)參與到當(dāng)前以及將來(lái)企業(yè)面臨的技術(shù)難題中來(lái)，帶動(dòng)學(xué)生的開(kāi)拓和創(chuàng)新意識(shí)，真正做到具有實(shí)質(zhì)性的產(chǎn)教融合，有效地銜接產(chǎn)業(yè)需求和西藏高校創(chuàng)新性人才培養(yǎng)步伐。

2.4"分層遞進(jìn)式的實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)

在電子類(lèi)課程的有機(jī)交叉融合的前提下，讓學(xué)生不同程度的參與到學(xué)院各個(gè)科研團(tuán)隊(duì)中去學(xué)習(xí)科研項(xiàng)目的流程，或引導(dǎo)學(xué)生參與陜西或西藏賽區(qū)的全國(guó)大學(xué)生電子方面競(jìng)賽，進(jìn)而發(fā)現(xiàn)其他新問(wèn)題。

3"信息技術(shù)深度融合電子類(lèi)課程群的實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革措施

筆者結(jié)合工作實(shí)際，在高校聯(lián)合探索、學(xué)科交叉融合、工程研發(fā)模式等方面都進(jìn)行了嘗試，并取得了一定的成績(jī)，下面以電子類(lèi)課程群建設(shè)為例，探索信息技術(shù)深度融合的實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革方法。

3.1"電子類(lèi)實(shí)驗(yàn)課程群架構(gòu)

“新工科”理念強(qiáng)調(diào)以授課對(duì)象為目標(biāo)，創(chuàng)新應(yīng)用虛擬仿真技術(shù)教學(xué)方式，推進(jìn)應(yīng)用工程與信息化教學(xué)改革，加強(qiáng)兩者深度融合。秉承以學(xué)生為本的實(shí)驗(yàn)教學(xué)理念，將Proteus"仿真軟件、"EIS"智能實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)與電子技術(shù)深度融合，構(gòu)建實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系，整合新工科電子課程資源，為新工科背景下電子技術(shù)的持續(xù)有效發(fā)展提供了強(qiáng)大的推動(dòng)力。

Proteus是英國(guó)Lab"Center"Electronics出版的EDA工具軟件。該軟件能夠集成電路仿真、PCB設(shè)計(jì)和虛擬模型仿真三合一功能，其原理圖、代碼調(diào)試以及外圍電路協(xié)同仿真，還有一鍵切換功能。經(jīng)過(guò)前期調(diào)研了解，該軟件能夠有效整合電子類(lèi)課程群的實(shí)驗(yàn)課程體系，使教學(xué)內(nèi)容更具實(shí)用性、交叉性和工程性。通過(guò)電子類(lèi)各門(mén)課程的相互銜接，統(tǒng)一協(xié)調(diào)處理各門(mén)實(shí)驗(yàn)課程對(duì)相同知識(shí)點(diǎn)的闡述，提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)效率，實(shí)現(xiàn)單門(mén)課程建設(shè)所達(dá)不到的規(guī)模效益。同時(shí)，將EIS虛擬仿真智能實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)引入實(shí)驗(yàn)教學(xué)，可以很好地實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的教學(xué)進(jìn)度。

3.2"信息技術(shù)深度融合的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式

打破傳統(tǒng)的理論課與實(shí)驗(yàn)課的界限，將課程群作為整體，每個(gè)環(huán)節(jié)作為其中的一部分，通過(guò)"EIS"智能實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)、Proteus軟件、思維導(dǎo)圖等現(xiàn)代技術(shù)手段，對(duì)電子類(lèi)實(shí)驗(yàn)課程進(jìn)行資源整合，構(gòu)建實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系，共建共享，減少學(xué)校資源重復(fù)利用。

以學(xué)生為中心，加強(qiáng)學(xué)生與課程授課內(nèi)容的互動(dòng)管理，在教師授課前、授課中和授課結(jié)束后不同時(shí)段安排分配不同的學(xué)習(xí)任務(wù)，教師授課則利用多種授課方式，比如可使用講授問(wèn)答式學(xué)習(xí)法、應(yīng)用案例教學(xué)法、分組討論教學(xué)法、情景測(cè)試教學(xué)法等多元化的教學(xué)方法，教師要作為課程教學(xué)的引導(dǎo)者，積極調(diào)動(dòng)發(fā)揮學(xué)生的積極性。

結(jié)合工作經(jīng)驗(yàn)，筆者建立了“1+2+3+1”（一心兩翼三練一升）的教學(xué)模式。一中心（以學(xué)生學(xué)習(xí)效果為中心）；兩翼膀（技術(shù)發(fā)展、電路功能、信號(hào)變化等理論知識(shí)的學(xué)習(xí)翼膀，數(shù)學(xué)模型、電路模型等問(wèn)題框架的思考翼膀）；三練習(xí)（核心參數(shù)、電路指標(biāo)、參數(shù)指標(biāo)原理等思維導(dǎo)圖練習(xí)，實(shí)驗(yàn)案例操作、仿真模擬演練等操作練習(xí)，問(wèn)題反饋的評(píng)價(jià)演練練習(xí)）；一提升（改進(jìn)提升電路、改進(jìn)提升方法）。

（1）一中心。貫穿教學(xué)的始終，覆蓋課前、課中和課后環(huán)節(jié)。

（2）兩翼膀。體現(xiàn)了學(xué)生對(duì)課程知識(shí)點(diǎn)和有關(guān)外延知識(shí)的理解和感知，是學(xué)生知識(shí)的積累過(guò)程，該部分內(nèi)容主要在課前和課中。教師進(jìn)行適當(dāng)引導(dǎo)，其中對(duì)理論知識(shí)的學(xué)習(xí)可以用到講授問(wèn)答式學(xué)習(xí)法、情景教學(xué)法、仿真教學(xué)法，采用學(xué)習(xí)通云平臺(tái)、"EIS"智能實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)、Proteus軟件、思維導(dǎo)圖軟件實(shí)現(xiàn)；其中，數(shù)學(xué)模型、電路模型等問(wèn)題框架的思考可以用啟發(fā)式教學(xué)法、案例教學(xué)法、仿真教學(xué)法，采用學(xué)習(xí)通云平臺(tái)、"EIS"智能實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)、Proteus軟件實(shí)現(xiàn)。

如在進(jìn)行智能通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程授課環(huán)節(jié)，通過(guò)教學(xué)云平臺(tái)上觀看無(wú)線傳感器視頻傳輸?shù)倪^(guò)程，讓同學(xué)們感受現(xiàn)今科技的迅猛發(fā)展。如：觀看2022年11月18日11時(shí)18分觀看神舟十八號(hào)發(fā)射現(xiàn)場(chǎng)直播，授課設(shè)計(jì)融入思政課程教育，加強(qiáng)“五個(gè)認(rèn)同”觀念教育，同時(shí)啟發(fā)式提問(wèn)：火箭發(fā)射成功、衛(wèi)星升空后如何實(shí)現(xiàn)信號(hào)與地球的傳輸，無(wú)線信號(hào)傳輸?shù)氖鞘裁赐緩?，怎么分?lèi)，激發(fā)學(xué)生求知欲望，引導(dǎo)學(xué)生加強(qiáng)專(zhuān)業(yè)知識(shí)學(xué)習(xí)，這時(shí)再拿出物聯(lián)網(wǎng)通訊zigbee模塊演示，展示傳輸模塊的組成原理，適用范圍，激發(fā)學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐的主動(dòng)性。

在學(xué)生實(shí)踐練習(xí)過(guò)程中，讓學(xué)生建立通信網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淠Ｐ停菭罱Y(jié)構(gòu)、總線型結(jié)構(gòu)、環(huán)狀結(jié)構(gòu)、網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)等，展開(kāi)小組討論，通過(guò)設(shè)計(jì)組網(wǎng)模型，分析門(mén)電路設(shè)計(jì)可行性，建立適合的數(shù)學(xué)模型，優(yōu)化組網(wǎng)方向，形成項(xiàng)目建設(shè)最優(yōu)框架。

（3）三練習(xí)。要求學(xué)生熟練對(duì)課程教學(xué)大綱和授課重點(diǎn)知識(shí)的熟練掌握和靈活應(yīng)用，能夠獨(dú)立或分組實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)演練，該部分內(nèi)容主要在課中和課后。該實(shí)戰(zhàn)環(huán)節(jié)分為理論分析、動(dòng)手實(shí)踐及面向項(xiàng)目3部分組成，如圖2所示。其中理論分析實(shí)戰(zhàn)可以使用小組討論法、仿真教學(xué)、啟發(fā)式教學(xué)法，采用"EIS"智能實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)、Proteus軟件實(shí)現(xiàn)；其中實(shí)驗(yàn)案例操作、仿真模擬演練等操作練習(xí)可以使用案例教學(xué)法、仿真教學(xué)法，EIS"智能實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)、Proteus軟件實(shí)現(xiàn)；其中問(wèn)題反饋的評(píng)價(jià)演練練習(xí)可以使用小組討論法、仿真教學(xué)法、啟發(fā)式教學(xué)法，采用學(xué)習(xí)通云平臺(tái)、"EIS"智能實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)、Proteus軟件實(shí)現(xiàn)。

（4）一提升。主要在課中和課后，教師進(jìn)行適當(dāng)點(diǎn)評(píng)，要求學(xué)生加強(qiáng)總結(jié)，可使用小組討論法、仿真教學(xué)、啟發(fā)式教學(xué)法，采用學(xué)習(xí)通云平臺(tái)、"EIS"智能實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)、Proteus軟件、思維導(dǎo)圖軟件實(shí)現(xiàn)。

4"結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)新工科背景下的電子類(lèi)課程群現(xiàn)狀分析，新工科電子類(lèi)課程具有一定的工學(xué)共性，課程實(shí)踐操作存在“同質(zhì)化”特點(diǎn)。但是由于存在教學(xué)場(chǎng)所、設(shè)備和儀器相對(duì)分散，牽扯的人員和管理難度較大，實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)教學(xué)手段比較單一，內(nèi)容不夠豐富，同時(shí)實(shí)踐環(huán)節(jié)的要求跟不上現(xiàn)代電子信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展步伐等突出問(wèn)題，這就使得經(jīng)過(guò)系統(tǒng)學(xué)習(xí)后的學(xué)生仍不具備完成完整性、系統(tǒng)性的工程實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。新工科電子類(lèi)課程群打破了單一學(xué)科對(duì)人才培養(yǎng)的局限，以電子類(lèi)課程群為例，從高校聯(lián)合探索、學(xué)科交叉融合、工程研發(fā)模式等方面進(jìn)行教學(xué)改革與實(shí)踐，提出了信息技術(shù)深度融合電子類(lèi)課程群的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式。改進(jìn)后的課程體系，教學(xué)內(nèi)容更加具有實(shí)用性、交叉性和工程性，更加適合西藏高校創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)模式，同時(shí)也促進(jìn)了學(xué)生問(wèn)題分析能力、工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力的提高，努力為西藏高校以及電子行業(yè)培養(yǎng)更高質(zhì)量的復(fù)合型人才。

參考文獻(xiàn)

[1]周路路.“一帶一路”背景下高等學(xué)?！靶鹿た啤比瞬排囵B(yǎng)路徑探析[J].高教學(xué)刊，2018，（11）：1012.

[2]王玲桃，薛太林．地方高校多學(xué)科交叉融合的新生工科專(zhuān)業(yè)建設(shè)思考與探索——以電子信息類(lèi)專(zhuān)業(yè)與其相關(guān)專(zhuān)業(yè)融合為例[J].中國(guó)電力教育，2021，（10）：5354.

[3]何秉高，史麗娟，莊乾章，等.以產(chǎn)業(yè)需求為導(dǎo)向的電子信息類(lèi)人才培養(yǎng)模式研究[J].輕工科技，2021，37（10）：167168.

[4]龔鵬劍.新工科產(chǎn)教融合研究性課堂教學(xué)改革的路徑探討[J].教育教學(xué)論壇，2022，（09）：14.

[5]林健.面向未來(lái)的中國(guó)新工科建設(shè)[J].清華大學(xué)教育研究，2017，38（02）：2635.

[6]曾昭平，劉藝.基于Proteus的計(jì)算機(jī)組成原理實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2024，14（12）：116119.

[7]李潔.混合式教學(xué)模式在智能工程專(zhuān)業(yè)集群課程中的應(yīng)用探索[J].科學(xué)咨詢（科技·管理），2019，（06）：5859.