多學科融合的電子設計類工程訓練實踐教學模式探索

艾偉 郭亮 楊偉 周秀梅

摘 ?要 以多學科融合為主導，改革電子設計類工程訓練教學模式，提高實踐教學水平，貫徹學校綜合性人才培養體系。闡述電子設計類工程訓練實踐教學多學科融合的必要性，提出電子設計類工程訓練開課擬解決的關鍵問題及解決方法。

關鍵詞 電子設計;多學科融合;工程訓練;實踐教學;實驗室;教學設備

中圖分類號：G642.0 ? ?文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2020）20-0132-03

Abstract Under the guidance of multi-disciplinary integration， the?teaching mode of electronic design engineering training was reformed?and the practical teaching level was improved further promote the construction of comprehensive talent training system in colleges and?universities. This paper analyzed the necessity of multi-disciplinary integration in the practical teaching of electronic design engineering training， and put forward the key problems to be solved in the courseof electronic design engineering training.

Key words electronic design; multidisciplinary integration; engi-neering training; practical teaching; laboratory; teaching equipment

1 前言

新工科背景下，基于多學科融合的課程受到學生的廣泛歡迎，這也是當代高校培養復合型人才的需要。目前，很多高校都在致力于多學科融合課程建設，并且取得良好效果[1]。三峽大學大學生素質教育中心基于全校所有專業的工程實踐類課程主要有工程基礎訓練，文科類學生完成工程基礎訓練I課程，理工類學生完成工程基礎II課程，兩門課的差異主要體現在項目數量多少。這種按文理科分類的課程體現了工程實踐教學在設置時考慮了專業性的差異，但是對于專業性的結合及融合程度不夠。現在的課程設計主要是按項目，學生只需要完成課程中規定的項目即可，項目之間的關聯性不強，更重要的是對學生的自主設計和創新設計能力的引導及培養不夠，大部分還是實訓和驗證性的項目。

為了盡可能體現大學課程開設的與時俱進，充分考慮就業市場的綜合性需求，培養有競爭力的綜合性人才 [2-3]，強調以任務或項目為驅動，考核學生知識的運用能力和創新動力，增強學生工程訓練的自主性，培養學生的多學科融合意識，健全工程訓練教學體制，提高工程訓練實踐教學水平。

2 多學科融合的工程訓練實踐教學必要性

現在三峽大學開設的工程訓練課程內含20多個實訓項目，各項目各司其職，通過講解其操作的核心要領和詳細操作步驟，讓學生按部就班完成既定實訓任務。這種上課的模式以教師為主，學生的自主性不強，而且項目內容之間并未做到有機聯系，學生未能將各項技能的應用融會貫通，造成學生在實訓實踐課堂只是埋頭操作，并未真正體會每項技能的活學活用，對技能的應用領會不夠深刻，因此，多學科融合的實踐非常有必要。

培養綜合性人才的需要 ?現在的電子產品種類繁多，功能強大，人機交互性強，開發這些產品所需的知識面廣度增加，電子類產品公司需要綜合性人才。在電子產品研發過程中，充分借助多學科知識開發的產品系統性和完整性更強[4]。高校作為人才培養的重要陣地，在電子類工程實踐教學課程設計時應充分考慮市場需要，以學生就業為導向，制定與時俱進的電子設計類實踐教學模式，將多學科實踐技能融合至工程訓練課堂，提高學生運用多學科及發散思維解決實際問題的能力。

實踐類課程發展的需要 ?現在的實驗課程都提倡以項目和作品為導向，將實踐操作具體到項目和作品，促進實踐操作的成果轉化[5]。這種模式強調實踐的完整性和功能性，培養學生的創新意識，鼓勵學生將自己的創意通過實踐操作變成現實。但現在的工程基礎訓練項目是獨立的，每節課學生根據教師所講解的步驟進行驗證式操作，作品功能單一，無法通過課堂完成綜合性項目或作品，學生成就感不高。而在進行課程設計時將多學科融合，然后將各學科所需要重點培養的技能融入項目和作品，有效促進實踐類項目的有機結合，為實踐類課程的改革發展提供了新的方向。

增強學生的自主性 ?在進行多學科融合電子類課程設計過程中，學生自主性意識更強，圍繞自選題的項目或者作品來完成實踐課程，通過可行性分析與需求分析，結合教師的意見，將實踐操作訓練融入作品的開發與設計。通過這種實踐教學模式，在項目和作品設計過程中，團隊協作與自主創新協同工作，通過全程參與作品構思、作品設計及完成的整個環節，培養學生的電子產品開發能力，增強創新創業意識。工程訓練實踐課程將為創新創業發展提供堅實有力的基礎[6]，以后學生參加創新創業大賽時不必臨時去培訓電子類產品開發流程，因為在工程訓練實踐課程中已經熟悉了電子產品從創意、元件選型、原理圖繪制、PCB布局，到印制電路板制作、電子元件焊接與調試、連接件打印、零部件機械加工、軟件編程、外觀模型打印、作品測試等整個設計流程。

3 多學科融合的工程訓練開課的關鍵問題

課程設計及組織的合理性及有效性 ?目前，工程訓練課程還是以獨立項目為主，每個項目培養一種技能，比如電子制圖設計主要培養學生原理圖設計和PCB布線的能力，電子工藝培養學生手工錫焊技術，3D打印培養學生制圖及3D模型設計能力，車削加工和數控技術培養學生的工件加工能力。那么，現在涉及多學科知識的相關技能融合至一個項目或作品中，可以通過電子制圖完成電路設計，通過電子工藝完成電子元件焊接，通過3D打印制作作品外殼或連接件，通過車削加工完成機械零件，通過軟件編程實現復雜功能。在課程設計時充分挖掘項目或作品的特點，設計合理有效的課程模式，形成一種重點技能重點培養，多學科融合難度與力度適中，自主實踐與課堂輔導協同的實踐教學模式。

教學團隊及配套教材的準備 ?在工程訓練實踐教學中，教師需要參與學生的作品指導，基于多學科融合的設計類實驗，教師的經驗儲備及知識儲備必須全面。相比于驗證性實驗，學生在設計過程中遇到的問題更多，教師需要在開課前期進行充分備課，特別是學科間的交叉融合部分知識點應熟練掌握。教材方面，因為涉及多學科的融合，需要將各專業知識進行精煉提取，合適選取有助于電子設計類實踐教學融合的內容進行優化組合，以培養實踐技能為核心，將基礎知識與創新拓展相結合，真正做到學科之間的有機結合。

教學設備資源及實訓耗材的保證 ?基于多學科融合電子設計類實踐教學，提倡學生自主完成項目或作品設計，項目或作品的差異導致電子類實驗室設備及耗材種類提升。在實驗室建設及改造過程中應將實驗室資源詳細分類，根據電子設計類教學特點，優選實驗設備及耗材。設備方面，對于能夠入網并遠程控制的測試或者仿真設備，可以采用線上實踐的方法;對于暫不能入網的設備，采取開放性使用的策略，不限于僅在工程訓練課堂的使用。耗材方面，積極向學校申請耗材經費，盡量保證實訓耗材的充足，提倡節約耗材;對于實驗室實在提供不了的耗材，建議學生自行購買。

4 對策和建議

鑒于當前多學科融合的工程訓練開課所面臨的問題，結合工程訓練實踐教學特點及三峽大學當前工程訓練實驗課程排課模式，順利實現電子設計類工程訓練實踐教學課程改革。在實驗室建設及開課之前應充分梳理開課所遇到的問題，然后逐一解決。現就開課所面臨的問題提出三點建議。

基于電子類專業調研結果組織課程設計 ?在進行多學科融合的電子類工程訓練課程設計之前，至少需要進行兩方面的調研：

一是在電氣學院調研，充分征求電子類學生關于實踐技能的需求，包括電子設計裝備實踐技能種類、技能深度、學生的興趣度，同時與學院實踐教學教師充分溝通，了解學院實踐技能的培養方式及運行情況，將工程訓練實踐教學與學院實踐課程互補，課程設計時遵循不重復培養單一技能，重要技能重點強化，多學科融合技能重點培養;

二是在校外高校調研，充分借鑒校外電子類工程訓練課程的組織形式及設計特點，特別是關于多學科融合的工程訓練模式，取長補短。

根據兩方面調研結果，結合大學生素質教育中心工程實踐教學體系與電子類實驗室實際運行情況，合理地設計課程方案。

團隊培訓與教學資料的項目化 ?在多學科融合的電子類工程訓練課程教學團隊建設方面，組織中心參與電子設計類教學的實驗教師外出參加培訓，學習當前與電子設計類緊密結合的技能及應用點，掌握多學科融合的重要知識點及方式方法，形成一支能勝任多學科融合的電子設計類實踐教學隊伍;同時，鼓勵學校各學院相關專業的教師結合自身專業所長，加入電子設計類工程訓練實踐教學團隊，共同完成多學科融合的電子設計類實踐教學。在教學資料方面，充分考慮實驗教材的特點，以項目化為導向，強調電子設計類實踐技能的多學科融合的成果轉化，將教材和實驗指導書的制作以多學科融合的項目為單位或章節，契合多學科融合的實踐教學特點。

統籌運用學校設備資源 ?在教學設備及教學資源方面，學校實驗資產管理處已實現學校實踐教學設備的共享，學生在進行創新實踐或者課程實踐過程中可以預約申請各學院和實驗中心設備，結合大學生素質中心現有設備及多學科融合電子設計類實驗教學設備所需設備調研情況，充分考慮學校各實驗室可用于預約實驗的電子設計類實踐教學設備存量之外，然后根據開課需要申請購買必要的新設備。同時，對于部分易損壞且數量受限的實驗設備，考慮采用線上實踐教學的共享設備模式，以提高電子設計類實踐教學設備利用率。在耗材方面，實驗室提供常用的電子設計類實驗耗材，考慮到多學科融合的特點，為了滿足學生在制作作品過程中的差異化耗材需求，建立大學生素質教育中心基地實驗耗材超市供學生選購。

5 結語

總之，以多學科融合為主導，改革電子設計類工程訓練教學模式，在課程設計時應充分考慮工程實踐教學體系結構及能力培養需要，在電子類設計課程中結合電子產品市場開發需求，將需要培養的能力和熟悉的技能融入電子產品設計的項目或作品中，融合方法過程摒棄簡單的拼接，著重培養學生將多學科知識和多種實踐技能靈活應用至電子產品設計和開發的能力，提高電子類學生的綜合能力。

參考文獻

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[2]胡尚連，龍治堅，任鵬，等.多學科交叉融合下實踐教學體系的探索與實踐[J].實驗技術與管理，2019（6）：210-213.

[3]蔡麗萍，熊金波，金彪，等.多學科交叉融合虛擬仿真實驗中心網絡平臺建設探索[J].實驗室研究與探索，2018（1）：230-233.

[4]曹樹坤，張輝，趙東，等.全日制工程碩士多學科融合與企業跟蹤協同培養模式研究[J].科教導刊，2018（7）：44-45.

[5]祁麗，朱虹，蘇佳萍.多學科交叉融合的創新創業型人才培養研究[J].教育探索，2018（3）：60-62.

[6]林祥檉.學科交叉融合：新工科建設的重要路徑[J].中國輕工教育，2018（4）：5-9.