“新工科”建設背景下農林院校電工電子實踐教學探索

李宗平 陳帝伊 張寧

摘 ? ?要：圍繞“新工科”建設背景下的創新人才培養目標，農林院校依托優勢專業通過建設電工電子實踐教學平臺;改革實驗教學體系、利用網絡及手機APP等現代教學方式構造多樣化教學模式、制定階梯化實驗考核方式、引入學科競賽激勵體制等措施促進師生創新熱情，并加強教學督導、提升師資隊伍的教學水平，從而保障實驗教學質量。實踐證明，電工電子實踐教學改革成效顯著，學生的創新能力得到有效提升，也為農林院校電工電子實驗教學改革的探索提供了有益的參考。

關鍵詞：農林院校;新工科;電工電子;實踐教學

中圖分類號：G642.0 ? ? ? ? ?文獻標識碼：A ? ? ? ? ?文章編號：1002-4107（2019）010-0040-03

在“大眾創新，萬眾創業”和“新工科”建設背景下對如何加強農林院校大學生的創新實踐能力提出了新的挑戰和機遇[1]。與傳統的工科人才相比，“新工科”建設目標是培養實踐能力扎實、創新能力強、具備國際競爭力的高素質復合型人才。他們不僅在某一學科學業精深，而且還應具有“學科交叉融合”的特征;他們不僅能運用所掌握的知識去解決現有的問題，還有能力應用新知識、新技術解決未來發展中出現的問題，對未來技術和產業起到引領作用[2]。西北農林科技大學電工電子實驗中心為了主動適應“新工科”建設背景對創新人才的迫切需求，抓住省級實驗教學示范中心建設機遇，通過加大實踐教學平臺的建設、改革實踐教學體系、優化實驗教學方法、加強實驗教學質量保障等方面培養學生的實踐創新能力。經過多年的摸索與改革，西北農林科技大學電子電工實驗中心探索出依托學校優勢專業，體現農林院校特色的電工電子實驗教學改革方案。

一、加大多層次實驗教學平臺的建設

按照“突出產學研緊密結合特色，加強實驗教學體系和科研創新平臺建設”改革思路，學校對電類學科專業相關實驗教學資源和內容進行有機融合。把原來分散在兩個工科學院及基礎課部的電工實驗室、電子實驗室、物理電學實驗室進行整合，組建了電工電子實驗教學中心，實行校、院兩級管理。

在發展中不斷創新實驗教學理念，探索電工電子實驗教學平臺建設。根據學校專業設置不同及農林院校的專業特點，電工電子實驗教學中心依托優勢專業，設置基礎實驗教學、專業實驗教學及創新與科研訓練三個實驗教學平臺。其中基礎實驗教學平臺主要面向學校工科非電類專業，著重培養學生電工電子類實驗操作技能，強化學生對電類知識的工程應用能力，培養學生的工程素養;專業實驗教學平臺主要面向工科涉電類專業，培養學生的電工電子的應用能力和拓展能力;創新和科研訓練實驗平臺，主要以學生科研創新創業訓練、學科競賽、特別是以學校優勢學科農業工程和水利工程為主導，積極將教師先進科研成果和理念應用在相關實驗課程教學過程中，構建了科研訓練與工程訓練、農業信息化、大學生創新創業、新能源發電、水電站系統穩定與調控等創新與科研訓練開發實驗室。通過科研任務訓練學生的科研能力，培養學生的創新能力。創新和科研訓練實驗平臺隨著學校各學科的發展不斷得到更新和擴充，教師優秀科研項目都可申請進入此平臺。實驗中心根據學校資源設備情況提供實踐平臺，科創團隊既可以補充實驗儀器，又可以帶動更多的學生參與科學研究中。在管理上，創新和科研訓練實驗平臺采取開放式管理辦法，同時為大學生科技創新訓練項目和科技競賽活動提供支撐，大大提升學生實踐創新能力。

二、改革實驗教學體系

改變傳統實驗教學模式，與學校優勢學科相結合，將教師科研成果引進實驗室，注重學生創新能力和探索精神的培養，形成了具有農林院校特色的電工電子實驗教學體系改革思路。以“夯實基礎、拓展能力、培育創新”為目標，構建“基礎應用、綜合設計、科技創新”的遞進上升和“理論與實驗、課內與課外、科研與教學”結合并相互滲透的實驗教學體系。根據“新工科”教育培養理念加強培養學生工程實踐能力及創新創業能力，加強實驗教學質量標準建設，調整實驗類型的比例，夯實工程應用能力，加強綜合設計能力鍛煉、注重科技創新能力培養。通過實驗室開放和相關成果應用，為不同專業、不同背景的學生，提供模塊化實驗空間，形成由基礎知識學習—綜合與設計型實驗—EDA能力訓練—電子工藝實訓—科技創新的實踐教學路徑。確立了“工程與實踐，應用與創新并重”的綜合評價模式，培養電工電子實踐技能扎實、創新能力突出、具有全球視野的高素質“新工科”人才[3]。

基礎應用層教學的主要目標是夯實知識，培養學生的實驗操作技能、分析和解決問題能力，培養基本工程素養。在實驗內容的設置上引入工程實例，如電動機正反轉控制實驗，不但要把正反轉原理設計實現出來，還要考慮到實際工程應用中的各種保護措施，比如過流保護、過載保護、欠壓保護等，根據實際案例設計斷路器、熱繼電器、熔斷器等保護措施。這樣一來，實驗不再是單純的理論驗證，而是和實踐工程有機聯系，既要發揮主觀能動性又要鍛煉敏銳思維的項目，這樣的實驗課程靈活又充滿新意，大大提升了學生參與的熱情和興趣。

綜合設計層包括電工技術綜合實訓、電子技術綜合設計、電子工藝實訓、單片機系統設計和PLC控制系統設計等。該層面教學目標主要是拓展能力，培養學生自主學習、系統分析、綜合應用、設計與創新等方面的能力。實驗開設注重學科的融合滲透，注重系統化。或者提供綜合項目供學生選擇，或者給學生一個開放性的課題，或者指導學生把課程設計出來的成果拿回實驗室搭建驗證，然后又回饋課程設計，不斷改進和優化設計。比如，模擬電子課程設計中設計出來的模擬電路，通過電子技術實訓，制作成PCB印刷電路板，后進行需求分析、器件選型、組裝焊接，然后再實物調試分析，在實際測試結果的基礎上再優化設計，形成一個閉環的、完整的、系統的設計開發過程。這樣既把所學課程有機結合起來，鍛煉了學生查詢資料能力、論證求證的科研能力，又能讓學生體驗完整的工程項目開發全過程，系統化地掌握所學知識。

科技創新活動層主要面向“全國大學生電子設計競賽”“中國機器人大賽”“挑戰杯”全國大學生課外學術科技作品競賽以及校級科技競賽活動。該層面實踐題目既有來源于實際生產、本科生畢業設計、 “大學生創新創業訓練計劃”課題，又有來自各類科技競賽及中心教師相關科研項目。科技創新層可以充分培育學生的創新能力，為學生參加各類科技競賽、完成大學生科研訓練項目等科技創新活動以及師生科研工作提供有力支撐。

既體現層次化，又相互融合滲透的實驗教學體系緊密圍繞“新工科”教育人才培養目標，發揮了學生實驗的主動性，突出培養學生工程素養，逐步培育學生的創新精神和實踐能力，全面提高學生的綜合素質。

三、優化實驗教學方式

（一）以學生能力培養為核心組織實驗教學

在電工電子實驗教學中采用引導、討論和“翻轉式”教學方法，讓學生處于實驗課堂的主體地位，教師主要在方案選取和方法改進上予以指導，在實驗過程中出現困難時，不是直接幫助學生解決，而是啟發、引導學生去思考，查找原因，借助各種文獻資料解決問題。通過實驗培養學生再學習的能力和實踐動手能力。在系統設計實驗中，采取實驗內容開放、元器件開放和實驗時間開放的方式，讓學生以組為單位選擇題目，以課題形式分工協作，設計、制作和調試實驗，最后提交說明書和作品。

在實驗教學中，根據學生專業、興趣及基礎的不同，開設實驗項目，讓學生個性化地選擇實驗課程，為學生營造寬松的、自主的、能夠潛心研究的實驗環境和氛圍。在實驗過程中選拔出優秀學生，鼓勵他們參加科技創新活動，在平時訓練中認真觀察，根據學生的個性特點，讓他們參與到各類競賽，支持個性發展，注重創新能力培養。

（二）利用網絡和手機APP等促進實驗教學成效

開發實驗教學網絡平臺，加強信息化建設，將互聯網、新媒體與傳統教學方式有機結合，進行網絡教學的探索與實踐。電工電子實驗網絡教學平臺將網上預約、網上授課答疑、虛擬實驗室集成于一體。

利用現代化教育信息技術進行實驗教學改革，借助手機上的“藍墨云班課APP”管理實驗和組織教學，提升了實驗教學效果，促進了學生的創新思維和實踐能力的培養。實驗課前將實驗任務發布在藍墨云班課APP上，引導學生提前預習，同時APP上還有相關實驗教學視頻和“慕課”的鏈接，方便學生查詢和參考;實驗課上通過APP考勤;學生將錄制的實驗過程視頻和實驗報告上傳到APP上，教師通過APP掌握每位學生的實驗狀況及全面評價學生的實踐能力，在批改實驗報告的過程中可以個性化地錄制評語;實驗結束后系統能自動統計和管理實驗成績，分析成績分布區間，給出提升意見。該系統的建立，把課堂中屢禁不止的手機變成了實驗課的工具，迎合了學生的時代特征，也大大激發了學生的參與熱情。

（三）構建梯度化考核方法

確立了全面評測學生綜合素質和創新能力的梯度化實驗考核方式（見圖1）。基礎考核包括實驗現場評分、實驗報告評分和期終實驗考核評分三個部分;綜合設計層進行綜合實踐技能過關考試給出專業技能考核成績;對于“系統設計”和“科技創新”類考核則采取按論文答辯方式進行，給出綜合創新考核成績。學生在完成中心所有類別的實驗考核后，最終給出實踐技能綜合評價意見。

（四）引入科技競賽激勵制度

根據“以競賽促學習，以競賽促改革”指導思想，積極引導學生參加“挑戰杯”大學生課外學術作品競賽、“全國大學生電子設計大賽”“中國機器人大賽”等競賽活動。學校制定的《大學生科技競賽組織管理實施細則》中明確規定對完成國家級、省級創新性實驗計劃項目或者參與國家級、省級科技競賽活動的學生人均計入3個創新學分，獲得省部級以上科技競賽獎項的學生給予獎勵，特別優秀的學生將直接給予推薦免試研究生資格。每指導一個國家級、省級科技競賽隊伍的教師計入60學時教學工作量，對于優秀的指導教師給予表彰和獎勵。科技競賽激勵制度，能提高師生參與熱情，鼓勵創新思維，培養創新能力。

四、加強實驗教學質量保證

建立全方位的實驗教學質量保證體系，從制度、質量標準、效果評價、設備和師資等多方面規范實驗教學，保障實驗教學質量。

（一）加強實驗教學質量評價

成立“教學質量督導小組”，對實驗教學進行全過程跟蹤、檢查和考核，實現實驗教學質量的全程監控。“教學質量督導小組”成員采取隨機聽課、與學生座談等方式綜合評價實驗教師的教風、教學能力水平和教學效果。

學生通過網上評教、問卷調查等多種形式，評價任課教師和實驗技術人員的教學效果[4]。

多樣化綜合評價既保證了實驗教學效果，又提高了實驗教學隊伍的科研水平和素質，使實驗教學質量有了可靠保證。

（二）提升師資隊伍教學水平

積極開展教學方法研究，通過業務培訓、管理培訓和實驗設備創新研討會等多種形式進行教學方法改革。通過實驗中心內部老教師的“傳幫帶”和新教工的“學比超”，師資隊伍素質不斷加強，實驗教學水平和能力得到了大幅提高[5]。組織實驗教師參加教學研討會，派出實驗教師到國內高水平大學進修，與兄弟院校就電工電子實驗教學廣泛開展交流和研討，積極吸收電工電子實驗教學領域的新成果和新方法，并及時運用到教學中。

五、實踐成效

學生的電工電子實踐能力、工程能力和創新意識在實踐教學中得到了很好的訓練和提高。學生連續多年在“全國大學生電子設計大賽”“中國機器人大賽”等省級以上科技競賽中取得優異成績。近年來，依托實驗中心平臺，本科生發表SCI收錄論文8篇，獲批專利44項。除此之外，電類專業畢業生就業率持續增高，就業質量不斷提升。

實踐教學平臺的建設是當前高等學校培養創新型人才的重要支撐，西北農林科技大學電工電子實驗教學中心立足農林院校本身，結合優勢學科，以“新工科”人才培養為導向，以創建省級電工電子實驗示范中心為契機，優化實驗教學平臺，改革實驗教學體系和教學方法，探索全方位實驗教學質量保障系統，在教學實踐中取得了良好的效果，值得借鑒和推廣。

參考文獻：

[1]陳慧，陳敏.關于綜合性大學培養新工科人才的思考與? ? 探索[J].高等工程教育研究，2017，（2）.

[2]曲偉，邱成軍，劉明亮，等.電工電子實驗教學中心實踐? ? 教學體系建設與實踐[J].實驗室研究與探索，2010，（7）.

[3]章飛，胡瑩.電工電子實驗教學示范中心建設與教學改革[J].? ? 實驗室研究與探索，2013，（9）.

[4]楊東紅，王筱珍.電工電子實驗教學改革實踐與研究[J].? ? 長春理工大學學報：高教版，2010，（4）.

[5]陳瓊，宋躍.電工電子實驗教學績效評價的探索與實踐[J].? ? 實驗技術與管理，2011，（5）.