基于工程教育背景下的電子類專業課程體系改革探析

許清媛，楊智，羅國

（1.廣東技術師范大學電子與信息學院，廣州 510665；2.中山大學南方學院電氣與計算機工程學院，廣州 510970）

0 引言

珠三角是全球電子產業最重要的生產中心，需要大量的具有一定工程素養和工程知識，能夠開展電子系統，信息系統的應用和設計能力的工程師。電子類專業，為未來的朝陽專業，其人才培養，不僅需要加強學生的自然科學和工程基礎，更要加強工程教育，使得學生具備工程應用和創新能力，才能更好地服務地區產業和經濟發展，乃至國民經濟的發展[1]。然而，目前我國的專業教育，依然以書本知識的輸入為主，太過注重書本教育，理論教育。學生對專業課程知識消化不良，無法理論聯系實際，與當前產業脫軌嚴重。為了畢業，為了學分，約束著學生只能將就著學一些安排好的課，對于最新技術，往往由于缺少合適的老師而選擇性忽略。另外，專業課獨立設置，沒有課程體系的概念，幾乎每一門課都是“最重要的課”，缺乏課程內容的優化和有機整合，導致了課程內容的重復或者斷層。基于以上專業教育的現狀，也有大量的專家學者開展了工程教育方面的探索，并取得了一定的成果[2-4]。文獻[2]以南華大學的電子專業為例，深度的探討了專業課程體系構建的流程，特別是實踐課程體系的構建。文獻[3]基于10校電氣工程專業的調查，提出了課程體系對人才培養目標的支撐度不夠為例的問題，提出要全方位、系統化地構建實踐教學體系。文獻[4]以中國礦業大學的煤田地質學為例，闡述了其搭建多元化的工程教育實踐教學平臺措施。我們擬以電子類課程為例，開展基于工程教育背景下的電子類專業課程體系改革，特別提出校內和校企合作的兩種實踐課程體系，以提高工程教育質量，深化本科教學改革，培養具有一定工程素養的高質量工程應用人才。

1 基于工程教育，開展電子類專業課程體系改革

隨著多年的擴招，我國每年有幾百萬的大學畢業生急需工作崗位，“就業難”的問題經常出現在各大頭條，另外，企業急需解決實際工程問題的技術人才，“招工難”現象日趨嚴重，極大地推動了高校的人才培養模式改革[5]。從2010年開始，全國高校開始關注工程教育，探索工程教育，提出以結果為導向，評估專業培養質量，目的是解決大學的人才培養與地區經濟發展工程技術人才的需求差距問題。從2017年開始，越來越多的高校獲得了工程教育專業認證，據此在課程體系改革方面，我們經過了多年的探索和努力，致力于工程教育，開展了以下工作。

1.1 根據課程體系改革，修訂電子專業人才培養方案

每年開展電子類專業課課程模塊的修訂工作，不斷探索和完善其專業課程體系。旨在既保留基礎教育的特色，又充分重視工程方法的教育。弱化課程獨立的角色，加強課程體系建設。突破傳統教育與思想的限制，定位工程教育的目標，構建新的課程體系。如圖1所示，從2018年開始，由專業課概念，逐步向專業課和多元化選修課轉變，然后實現了專業教育和工程教育并重的課程體系建設。特別的，通過畢業生的反饋，觀察現有課程體系，我們注意到數學基礎是工程應用和創新設計的基石，加強數學與自然科學知識是工程教育不可或缺的一部分。加強數學與自然科學模塊，有助于學生開展理論創新和實踐創新。為此，從2019年開始，加強了數學與自然科學課程，并增設了高等數學重點班和普通班，提供不同基礎的學生自行選擇不同的學習難度。

圖1 課程體系改革框架

課程安排如下：數學和自然科學包括高等數學、線性代數、大學物理、大學物理實驗（1）、概率論與數理統計、工程數學。專業基礎包括電子信息技術導論、高級語言程序設計、電路基礎、模擬電子技術、數字電路與邏輯設計、信號與系統、微機原理、工程電磁場、高頻電子線路、通信原理、數字信號處理、數據結構、傳感器原理及應用、計算機網絡。專業選修課程包括計算機實踐基礎、面向對象程序設計、Python程序設計、操作系統原理、工程制圖與CAD、自動控制原理、計算機視覺及應用、數據庫系統與應用、虛擬儀器技術、CMOS集成電路設計。工程實踐與畢業設計包括高級語言程序設計實踐、MATLAB語言實踐、電子工藝設計與實訓、電路與模擬電子技術實踐、大學物理實驗（2）、數字電路與邏輯設計實驗、電子技術課程設計、微機原理與接口技術實踐、通信原理與系統實驗、嵌入式系統與應用實踐、電氣與控制系統設計實訓、計算機網絡實訓、物聯網技術及應用實踐、電子綜合設計與實訓、企業家論壇、技術標準與設計案例、認識實習、工作實習、畢業設計等。

1.2 優化理論教學，建立課程群

根據工程教育的要求和課程體系建設的目的，整合課程的內容，理清課程之間的內在聯系，做到課程內容不重復，不斷層的有效銜接。對于電子類專業，僅僅通過背定理，背概念是遠遠不夠的，對知識點的倒背如流，對于解決實際工程問題很難發揮作用。將知識轉化為能力，將認識轉化為工程技術能力，才是大學教育，工程教育的關鍵。這里特別強調建立專業課程群，從整體的角度出發，而不是從某門課程出發，優化理論教學，減少理論教學時間，加強實踐教育，優化和調整課程群教學大綱設計。在課程體系建設過程中實現理論教學、實踐教學、課程體系與教學方法的系統化，有機整合。為培養學生的實踐能力，在課程群建設中融入工程教育的理念，倡導專業知識和工程技術的有機結合，提供實用的場景化案例。將場景化案例中應用到的專業知識進行逐一分析，例如場景中涉及到了什么知識，解決了什么問題，如何應用，如何銜接，如果某項技術不合適，會發生什么副作用等。改革理論教學，從工程教育角度出發，由淺入深，挖掘知識和技術的關系，促進同學們將知識轉化為技術的能力。

1.3 優化校內實踐課程體系，打造校內實踐梯級系統

在優化理論教學，建立專業課程群的同時，優化校內實踐課程體系。由課程實驗，綜合實驗，課程設計和綜合設計組成課程群實踐環節，由挑戰杯等學科競賽，大學生創新創業訓練計劃項目等組成專業提升實踐環節，由教師團隊項目，專業實習和畢業設計組成工程技術訓練環節三個梯級組成，如圖2所示。

圖2 校內實踐梯級系統結構

在課程群實踐環節，實驗課程和教材在內容和要求上注重與理論課程的銜接、呼應和配合；在知識結構上由點及面到系統，取材力求做到先進、實用、理論聯系實際；注重加強系統觀念和工程意識的培養；強化EDA技能訓練。建立開放式實驗教學環境：改變傳統的輸入式教學，建立開放式實驗教學環境，變被動學習為主動學習。在這樣一個環境中，學生可以在完成基本要求的前提下自由地選擇實驗內容，發展個性；可以逐漸克服對老師的依賴心理，建立自主發現問題、解決問題的良好學習習慣；可以自由選擇實驗時間，在對問題有了深切了解和認識后再實驗，取得更好的效果。在專業提升實踐環節，強調學生的興趣和能力培養，引入工程和管理的概念，培養具有一定工程素養的綜合性應用人才。在工程技術訓練環節，加強培養學生自己發現問題，解決問題的能力，從實踐中來回到實踐中去，實現與產業最新技術的接軌，培養高質量工程技術人才。

1.4 開展校企合作實踐課程體系建設，打造產業實踐梯級系統

基于工程教育的宗旨，在完全學分制的大背景下，加強工程教育，突出工程應用和設計，構建電子類專業校企合作課程體系，打造產業實踐梯級系統。為了培養電子類專業工程應用型人才，教育必須面向市場，堅持以就業為導向，把企業的需要作為專業教學和育人的方向。基于此，開展校企合作實踐課程體系建設，打造產業實踐梯級系統，可以促進教學方法的變革，帶動教學設備的更新，加強師資隊伍建設，提高學生適應社會的能力，提升工程教育質量。

首先，構建校企合作課程體系，針對單片機、嵌入式、計算機視覺等綜合實踐類課程，邀請企業工程師聯合校內導師深度開展合作，構建課程學習、專業實踐和工程設計遞進式課程體系。促進有良好基礎的同學進入企業，實現與產業需求零接軌教育。其次，為支撐校企合作課程體系，搭建校企共建實驗室，例如與廣州粵嵌通信科技股份有限公司共建的粵嵌眾創空間實驗室、與深圳信盈達科技有限公司共建的信盈達嵌入式創新實驗室投入使用，為產業實踐梯級系統添磚添瓦。最后，加強校企合作實踐課程體系建設，讓知識與產業接軌，讓學生從教學基地出發，走向工程技術崗位是目的，所以打造產業實踐梯級系統的最終目的是學生順利走向工作崗位，完成從“學”到“用”到“創”的跨越。

2 結語

課程體系改革是個不斷探索，不斷修正的過程。2020年是個特殊的學年，由于新冠疫情，高校學生無法正常返校，只能居家學習，缺乏實驗工具，缺乏實驗室，缺少老師對實驗原理和實驗過程的講解及演示，對于實踐教學，尤其是對工程教育提出了很大挑戰。于是，特殊時期的課程體系改革，如何做到理論與實踐相結合、虛擬實踐與線下實踐相結合、不斷加強工程人文素養，專業素養和工程素養的培養是一個還有待繼續討論的話題。