新工科背景下電工電子實踐能力培養(yǎng)模式的研究

史麗娟 孫向陽 何秉高 李明晶 任麗曄

摘? 要：新工科背景下，工程應(yīng)用人才的綜合素質(zhì)和工程能力培養(yǎng)，都更加注重學(xué)生的實踐能力和創(chuàng)新能力，這對高校人才培養(yǎng)模式提出新的更高要求。本文基于電類專業(yè)基礎(chǔ)實踐環(huán)節(jié)，結(jié)合我校實際情況，探討在新工科背景下，電專業(yè)基礎(chǔ)階段實踐能力培養(yǎng)目標，從教學(xué)設(shè)計、實踐體系、實踐平臺等方面，構(gòu)建以學(xué)生實踐、創(chuàng)新能力培養(yǎng)為主線，多維度推進實踐創(chuàng)新訓(xùn)練的教學(xué)體系。

關(guān)鍵詞：新工科? 電工電子? 創(chuàng)新能力培養(yǎng)? 實踐體系? 實踐平臺

中圖分類號：G642.0? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-098X（2021）05（c）-0195-03

Research on Practical Ability Training Mode of Electrical and Electronic Technology under Emerging Engineering Education

SHI Lijuan? SUN Xiangyang HE Binggao? LI Mingjing? REN Liye

（College of Electronic and Information Engineering， Changchun University， Changchun， Jilin Province， 130022? China）

Abstract： Under the background of new engineering， the comprehensive quality and engineering ability training of engineering application talents pay more attention to students' practical ability and innovation ability. This puts forward new and higher requirements for the talent training mode in colleges and universities. Based on the basic practice link of electrical specialty and combined with the actual situation of our university， this paper discusses the training objectives of practical ability in the basic stage of electrical specialty under the background of new engineering， and constructs the training of students' practical and innovative ability from the aspects of teaching design， practice system and practice platform， promote the teaching system of practical innovation training in multiple dimensions.

Key Words： New Engineering; Electrical and Electronic; Cultivation of innovation ability;? Practice system; Practice platform

隨著新興產(chǎn)業(yè)和技術(shù)的快速發(fā)展，高等教育的社會背景也隨之發(fā)生了變化，以工科為例，正經(jīng)歷著從傳統(tǒng)工科向新工科的轉(zhuǎn)型[1]，人才能力培養(yǎng)明確向著實踐能力強、創(chuàng)新能力強的目標前進。電類專業(yè)作為工程類支撐專業(yè)之一，其學(xué)科基礎(chǔ)課程如電路、電子技術(shù)等理論性和實踐性都很強，因此學(xué)科基礎(chǔ)階段也是培養(yǎng)實踐性、創(chuàng)新型人才的重要階段[2]。新工科背景下的實踐部分，如實踐環(huán)節(jié)實驗課程質(zhì)量有待進一步提高，以適應(yīng)教學(xué)內(nèi)容的前沿性和時代性;理論與實際工程訓(xùn)練緊密結(jié)合度需要加強，提升創(chuàng)新能力培養(yǎng)[3]。改進教學(xué)手段，使之能有效地滿足工程認證背景下學(xué)生能力培養(yǎng)需求[4]，所開展的實踐能夠適應(yīng)新形勢下的人才培養(yǎng)模式。在新工科的背景下，各高校工科專業(yè)都開展了實踐課程改革的研究和探索[5-6]，取得了很好的實踐效果，也為其他高校提供了值得借鑒的寶貴經(jīng)驗，與此同時各高校也在結(jié)合自身的培養(yǎng)體系和專業(yè)特色進行持續(xù)探索。本文結(jié)合我校目前電工電子實踐教學(xué)的現(xiàn)狀，根據(jù)專業(yè)特點，結(jié)合工程認證的人才培養(yǎng)方案，探索新工科背景下電類基礎(chǔ)課程的實踐教學(xué)體系、實踐能力培養(yǎng)的模式，實施成果導(dǎo)向教育，搭建層層遞進式的實踐創(chuàng)新培養(yǎng)模式，同時針對培養(yǎng)模式的需求完善實踐平臺建設(shè)，最終使學(xué)生打牢專業(yè)基礎(chǔ)，提高創(chuàng)新意識，提高解決工程問題的能力，讓學(xué)科基礎(chǔ)課程在人才培養(yǎng)環(huán)節(jié)中發(fā)揮應(yīng)有的作用。

1? 堅持以學(xué)生實踐、創(chuàng)新能力培養(yǎng)為主線，踐行層次化實踐體系

就電類課程而言，實踐是將理論轉(zhuǎn)化為實踐能力最有效的環(huán)節(jié)，也是培養(yǎng)學(xué)生工程能力最有效的手段。新工科教育對人才培養(yǎng)模式的多元化和綜合化要求更高。培養(yǎng)學(xué)生不僅要有學(xué)習(xí)知識的能力，更要有將理論知識轉(zhuǎn)化為實踐的能力[7]。因此，在新工科背景下，結(jié)合我校實際情況，構(gòu)建以學(xué)生為中心，以能力培養(yǎng)為主線，踐行層次化的實踐教學(xué)體系（搭建電類基礎(chǔ)實踐教學(xué)體系如圖1所示），以對學(xué)生從電類工程項目的興趣培養(yǎng)，到電工電子基礎(chǔ)訓(xùn)練及電子創(chuàng)新能力的初步形成，再到創(chuàng)新能力的提升及工程思維的形成，層層遞進。

從實踐內(nèi)容上，以課內(nèi)實驗實訓(xùn)為基礎(chǔ)，以課程拓展加素質(zhì)教育為拓展和延伸，以創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目加學(xué)科競賽為綜合創(chuàng)新，全面提高學(xué)生的實踐能力。對于不同年級的學(xué)生，每個學(xué)期都給出明確的能力培養(yǎng)目標。第一學(xué)期，從電子信息類學(xué)科導(dǎo)論入手引導(dǎo)學(xué)生實踐入門，結(jié)合新生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽，實現(xiàn)對學(xué)生電類基礎(chǔ)興趣培養(yǎng)入門。在第二、第三學(xué)期，以電路原理實驗、電子技術(shù)實驗及課程拓展作為電工電子基礎(chǔ)訓(xùn)練，以嵌入式系統(tǒng)及FPGA硬件開發(fā)為實踐基礎(chǔ)，同時結(jié)合電工電子工藝大賽、大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練項目等學(xué)科競賽，完成電子創(chuàng)新能力基礎(chǔ)培養(yǎng)。第四學(xué)期，以電子設(shè)計競賽等各類基礎(chǔ)學(xué)科競賽為背景，開展電工電子綜合實訓(xùn)和單片機綜合實訓(xùn)實現(xiàn)電子綜合創(chuàng)新，提升創(chuàng)新能力。從實踐教學(xué)體系上構(gòu)建了基礎(chǔ)實踐、項目實施、學(xué)科競賽，既層層遞進，又交叉融合的實踐教學(xué)體系，打造出專業(yè)基礎(chǔ)階段創(chuàng)新能力培養(yǎng)的特色。

2? 完善實踐平臺建設(shè)

新工科背景下，為滿足學(xué)生實踐能力培養(yǎng)要求，踐行實踐能力培養(yǎng)目標，不僅需要開設(shè)滿足技術(shù)發(fā)展需求的實踐教學(xué)體系，同時需要環(huán)境和實驗條件的及時更新和補充，建立既能滿足基礎(chǔ)實訓(xùn)，又可以完成工程能力及創(chuàng)新型人才工程能力培養(yǎng)的電工電子實踐平臺。因此，迫切需要對現(xiàn)有實驗環(huán)境進行完善，對實踐平臺進行重新規(guī)劃，以取得更好的人才培養(yǎng)效果。

2.1 改善基礎(chǔ)實驗環(huán)境

針對基礎(chǔ)實驗課程，為學(xué)生提供各類實驗、實訓(xùn)、創(chuàng)新實踐等環(huán)境。既包括相關(guān)課程的驗證性、綜合性、設(shè)計性實驗內(nèi)容，又可以分時復(fù)用，為學(xué)生提供課外拓展、實習(xí)實訓(xùn)及創(chuàng)新訓(xùn)練的內(nèi)容。集成現(xiàn)有設(shè)備，搭建實驗智能管理系統(tǒng)，在現(xiàn)有實驗設(shè)備的基礎(chǔ)上完善后端的實驗智能管理，學(xué)習(xí)過程分析、實驗效果統(tǒng)計等，實現(xiàn)對學(xué)生實驗的過程化管理。

2.2 更新電工電子實訓(xùn)平臺

電工電子實訓(xùn)平臺是學(xué)生將電工電子知識整合為系統(tǒng)工程的綜合實訓(xùn)基地，通過綜合實訓(xùn)培養(yǎng)學(xué)生的工程能力。電工電子基礎(chǔ)實訓(xùn)平臺應(yīng)緊密結(jié)合工程實際，并著重完成兩個方面的內(nèi)容更新：一是緊密結(jié)合工程實際的電工電子基礎(chǔ)實訓(xùn)平臺，結(jié)合新工科建設(shè)內(nèi)容更新基礎(chǔ)實驗實訓(xùn)設(shè)備，提高工程實際問題與教學(xué)內(nèi)容的結(jié)合度，使實訓(xùn)過程最大程度地貼近工程實際運用狀態(tài)，培養(yǎng)學(xué)生工程能力和分析解決問題的能力;二是增加基礎(chǔ)訓(xùn)練的設(shè)計創(chuàng)新內(nèi)容，強調(diào)訓(xùn)練學(xué)生在理解基礎(chǔ)上靈活解決問題的動手能力。

2.3 建設(shè)創(chuàng)新實訓(xùn)平臺

創(chuàng)新實訓(xùn)平臺主要用于為學(xué)生提供創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練和電子學(xué)科競賽訓(xùn)練。作為電類實踐課程和學(xué)科競賽的基礎(chǔ)和核心，實踐環(huán)節(jié)和各類創(chuàng)新競賽都需要嵌入式開發(fā)實踐能力的支撐，學(xué)生的能力強弱對其就業(yè)也起著非常重要的作用。在完成基礎(chǔ)教學(xué)訓(xùn)練的同時，開設(shè)高階性、創(chuàng)新性、挑戰(zhàn)性的實訓(xùn)項目，基于集成電路設(shè)計實訓(xùn)和電子學(xué)科競賽訓(xùn)練，使基地既能滿足基礎(chǔ)實訓(xùn)，又可以完成拔尖創(chuàng)新型人才工程能力培養(yǎng)，最終達成電專業(yè)基礎(chǔ)兩條腿的能力培養(yǎng)目標：一個是以嵌入式開發(fā)為工程引導(dǎo)的軟件開發(fā)能力;另一個是以硬件為工程引導(dǎo)的硬件電路開發(fā)能力。

2.4 遠程實境實驗室建設(shè)，線上線下融合，實現(xiàn)實驗室時間空間的開放共享

利用線上資源實現(xiàn)線上線下融合教學(xué)，構(gòu)建學(xué)生信息化學(xué)習(xí)能力與教師信息化教學(xué)能力培養(yǎng)體系。一方面完善線下的實踐平臺，另一方面建立電子類遠程實境開放實驗室，重構(gòu)教學(xué)環(huán)境，滿足學(xué)生隨時隨地利用實驗教學(xué)資源的需求。滿足學(xué)生線下的實踐需求，全面開展線上課程，對于現(xiàn)有的實驗室是一個很大的挑戰(zhàn)。我校電工電子省級實驗教學(xué)中心是全校電工電子教學(xué)基地，承擔(dān)電子信息工程等5個院部的11個專業(yè)的電工電子基礎(chǔ)課程的實驗、實踐教學(xué)任務(wù)，并負責(zé)開展全校電工電子類工程創(chuàng)新訓(xùn)練和學(xué)科競賽培訓(xùn)，開展遠程實境實驗勢在必行。遠程實驗?zāi)軌虼蚱茣r間和空間的約束，解決課內(nèi)學(xué)時受限、學(xué)生時間受限等問題，可以為學(xué)生提供更多的探究和思考時間，解決部分實驗內(nèi)容受到學(xué)時的限制，課內(nèi)無法完成，下次需要預(yù)約重復(fù)時間等問題。同時，也可以在以基礎(chǔ)驗證性實驗為主的情況下，讓學(xué)有余力的學(xué)生可以完成更多的綜合創(chuàng)新性實驗內(nèi)容，實現(xiàn)理論與實踐的結(jié)合，使學(xué)生基礎(chǔ)更扎實。同一套設(shè)備，既能線下實驗，又能在其他時間遠程開放，師生隔空連接共同進行實驗內(nèi)容，可以實現(xiàn)資源的有效利用，達到時間、空間的開放共享。

3? 結(jié)語

本文基于新工科背景下，培養(yǎng)具有實踐創(chuàng)新能力的人才目標，結(jié)合電類專業(yè)基礎(chǔ)課程進行實踐教學(xué)模式的探索，明確電專業(yè)基礎(chǔ)階段能力培養(yǎng)目標，從實踐內(nèi)容、實踐體系及實踐平臺建設(shè)等方面進行探索，使電基礎(chǔ)實踐環(huán)節(jié)能夠有效地支撐電類專業(yè)新工科教學(xué)培養(yǎng)體系建設(shè)，達成實踐能力培養(yǎng)目標，適應(yīng)專業(yè)工程認證的需求。

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