地方工科高校電子信息工程專業(yè)創(chuàng)新應(yīng)用型人才實(shí)踐教學(xué)體系的構(gòu)建與實(shí)施

付 莉，付秀偉，于 軍，侯鳳艷，李佩玉，劉鴻章

(吉林化工學(xué)院 信息與控制工程學(xué)院，吉林 吉林 132022 )

隨著科技不斷發(fā)展、經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)調(diào)整轉(zhuǎn)型，在急需創(chuàng)新應(yīng)用型人才的市場(chǎng)環(huán)境中，“深理論，淺實(shí)踐，求全面，淡專業(yè)”的高校教育模式已無(wú)法滿足社會(huì)需求。因此，如何培養(yǎng)優(yōu)質(zhì)的服務(wù)社會(huì)、服務(wù)行業(yè)、服務(wù)企業(yè)的應(yīng)用型人才，是普通高校辦學(xué)的培養(yǎng)方向，也是其立足之本[1]。

創(chuàng)新應(yīng)用型人才的培養(yǎng)需要實(shí)踐平臺(tái)作為載體，而實(shí)踐平臺(tái)也是人才培養(yǎng)的具體實(shí)施部分[2]。目前，各專業(yè)理論課程體系相對(duì)完善有層次，但實(shí)踐體系結(jié)構(gòu)相對(duì)滯后。存在以下問(wèn)題：實(shí)踐教學(xué)體系方案不完善，基礎(chǔ)、實(shí)訓(xùn)、設(shè)計(jì)、實(shí)習(xí)等各部分時(shí)間設(shè)置不科學(xué)；新生實(shí)踐課程安排過(guò)少；課程實(shí)驗(yàn)內(nèi)容較單一，層次性不夠鮮明，并依附于理論驗(yàn)證；課程基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)比重偏大，創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)與科研、科技知識(shí)結(jié)合不夠緊密；實(shí)踐考核方式簡(jiǎn)單，綜合評(píng)價(jià)不夠細(xì)致；受到實(shí)驗(yàn)設(shè)備及資金困擾，綜合創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)內(nèi)容實(shí)施困難；專業(yè)的開放式實(shí)踐教學(xué)開展較少，導(dǎo)致學(xué)生在競(jìng)技競(jìng)賽中協(xié)作及操作能力不佳，創(chuàng)新意識(shí)薄弱。為培養(yǎng)創(chuàng)新應(yīng)用型人才，綜合上述實(shí)踐問(wèn)題，結(jié)合自身實(shí)踐現(xiàn)狀，本文對(duì)電子信息工程專業(yè)實(shí)踐教學(xué)體系進(jìn)行了構(gòu)建與實(shí)踐。通過(guò)近三年實(shí)踐體系改革成果表明，該體系大大提升了專業(yè)學(xué)生的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力，為培養(yǎng)地方應(yīng)用型人才做出了強(qiáng)有力的推動(dòng)。

一、實(shí)踐教學(xué)定位與目標(biāo)

地方高校的辦學(xué)水平直接關(guān)系到各地經(jīng)濟(jì)發(fā)展和城市建設(shè)。合理的定位是普通本科院校發(fā)展的基點(diǎn)。“十三五”期間，國(guó)家對(duì)地方高校做出了定位性的重要決策“推動(dòng)具備條件的普通本科高校向應(yīng)用型轉(zhuǎn)變”。作為地方省屬高校，吉林化工學(xué)院本著以質(zhì)量、特色、改革、創(chuàng)新求發(fā)展，立足辦學(xué)定位。隨著信息技術(shù)深入金融、醫(yī)療、民生、教育等各行各業(yè)，經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型決定了電信專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)[3]。我校電信專業(yè)教學(xué)目標(biāo)是培養(yǎng)具有專業(yè)相關(guān)理論知識(shí)、分析解決實(shí)際工程問(wèn)題、設(shè)計(jì)及維護(hù)電子信息產(chǎn)品能力的專業(yè)人才[4]。畢業(yè)生可從事計(jì)算機(jī)、電子、通信、信息系統(tǒng)等領(lǐng)域的相關(guān)工作，或攻讀相關(guān)專業(yè)方向研究生。綜合培養(yǎng)目標(biāo)及教發(fā)【2020】6號(hào)文件，綜合化、系統(tǒng)化、層次化、多元化的專業(yè)實(shí)踐教學(xué)體系改革勢(shì)在必行。

二、專業(yè)實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)體系構(gòu)建

電子信息工程專業(yè)是吉林化工學(xué)院老牌專業(yè)之一，為吉林省培養(yǎng)了眾多電子信息領(lǐng)域的人才。在行業(yè)轉(zhuǎn)型的驅(qū)動(dòng)下，為使學(xué)生成為專業(yè)精通、職業(yè)升級(jí)的技術(shù)人才，對(duì)電信專業(yè)實(shí)踐體系進(jìn)行改革和構(gòu)建。基于OBE理念，建立由淺入深、由易到難、由基本技能、方法到系統(tǒng)、創(chuàng)新的“兩平臺(tái)、三層次、多模塊”的教學(xué)體系[5]。即以信息與通信工程為主體，信號(hào)與信息處理和通信與信息系統(tǒng)兩方向?yàn)槠脚_(tái)，三種實(shí)驗(yàn)等級(jí)，多元實(shí)踐形式。專業(yè)實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)體系如圖1所示。

圖1 實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)體系

教學(xué)體系的改革根源在于專職教師的教育理念的改觀，以學(xué)生為中心，細(xì)化專業(yè)教育是通過(guò)專業(yè)方向加強(qiáng)專業(yè)內(nèi)涵，有側(cè)重地、因地制宜的提升每位同學(xué)的專業(yè)能力；為優(yōu)化專業(yè)實(shí)踐課程，將橫向每門實(shí)驗(yàn)內(nèi)容逐級(jí)分類，層層深入，縱向?qū)嵺`內(nèi)容與科研成果、企業(yè)實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程直接關(guān)聯(lián)。在具體實(shí)施“1234”學(xué)年實(shí)踐體系中，通過(guò)獨(dú)立學(xué)習(xí)、培訓(xùn)、實(shí)訓(xùn)、實(shí)習(xí)，對(duì)每個(gè)年級(jí)學(xué)生進(jìn)行針對(duì)性的實(shí)踐能力培養(yǎng)，強(qiáng)化競(jìng)技競(jìng)賽培養(yǎng)、校企聯(lián)合、科研成果轉(zhuǎn)化、學(xué)術(shù)平臺(tái)開發(fā)等方面學(xué)科建設(shè)是實(shí)踐體系的核心。通過(guò)主體學(xué)科建設(shè)，全面加快學(xué)科人才培養(yǎng)速度，使學(xué)生具有創(chuàng)新、創(chuàng)業(yè)和應(yīng)用能力[6-7]，加快促進(jìn)了電子信息工程專業(yè)成為省級(jí)品牌專業(yè)。

(一) 專業(yè)方向兩平臺(tái)建設(shè)

兩平臺(tái)實(shí)驗(yàn)課程體系是以本專業(yè)四年的實(shí)踐課程為主體內(nèi)容，按照專業(yè)方向劃分的體系結(jié)構(gòu)。專業(yè)方向合理分化和有側(cè)重點(diǎn)培養(yǎng)，為專業(yè)學(xué)生今后就業(yè)方向、目標(biāo)、深造做出指導(dǎo)性幫助。兩平臺(tái)實(shí)驗(yàn)課程體系結(jié)構(gòu)圖如圖2所示。

圖2 兩平臺(tái)實(shí)驗(yàn)課程體系

本體系分為兩大部分，第一部分為基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)，主要是電子信息工程學(xué)生初期基礎(chǔ)技能部分，由于新生基礎(chǔ)能力不足，實(shí)習(xí)環(huán)節(jié)不適用，專業(yè)基礎(chǔ)課程實(shí)驗(yàn)部分對(duì)學(xué)生專業(yè)意識(shí)的了解和興趣提升起著舉足輕重的作用，教學(xué)大綱中開設(shè)了Matlab語(yǔ)言、C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)、電路理論等實(shí)驗(yàn)課程，使學(xué)生對(duì)專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)逐漸沉淀，也為大三年級(jí)的專業(yè)方向培訓(xùn)做強(qiáng)有力的支持。第二部分是專業(yè)方向課程實(shí)驗(yàn)，基于前期專業(yè)基礎(chǔ)課程實(shí)驗(yàn)，專業(yè)課程實(shí)驗(yàn)根據(jù)二級(jí)學(xué)科方向分為通信與信息處理、信號(hào)與信息處理。根據(jù)側(cè)重點(diǎn)的不同，對(duì)專業(yè)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行分類。另外如：C++程序設(shè)計(jì)/Java程序設(shè)計(jì)、Simulink/Labview等實(shí)驗(yàn)實(shí)踐環(huán)節(jié)可作為選修課程學(xué)習(xí)開設(shè)，實(shí)踐課程同樣尊重學(xué)生意向，根據(jù)興趣方向自主選擇，充分發(fā)揮自身優(yōu)勢(shì)以探究、學(xué)習(xí)專業(yè)知識(shí)，這也為打算深造學(xué)習(xí)的學(xué)生確定了方向。與此同時(shí)，利用專業(yè)學(xué)術(shù)骨干及專職教師人才將化工、控制與專業(yè)特色聯(lián)合的科研項(xiàng)目成果，成功轉(zhuǎn)化到課程實(shí)驗(yàn)中，分別優(yōu)化兩專業(yè)方向?qū)嶒?yàn)課程，創(chuàng)建特色精品實(shí)驗(yàn)課程，由系、院到校級(jí)課程組群層層分類，推進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容更新，也為提高創(chuàng)新應(yīng)用人才培養(yǎng)質(zhì)量增添了動(dòng)力。

(二) 實(shí)驗(yàn)實(shí)踐三層次體系建設(shè)

三層次實(shí)驗(yàn)實(shí)踐平臺(tái)是對(duì)每一門實(shí)驗(yàn)實(shí)踐課程進(jìn)行層次化建設(shè)[8-9]。分為基礎(chǔ)驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)平臺(tái)、綜合設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)、工程應(yīng)用實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。其體系結(jié)構(gòu)圖如圖3所示。

圖3 三層次實(shí)驗(yàn)實(shí)踐課程體系

基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)是讓學(xué)生理解、熟悉原理，掌握軟平臺(tái)使用和硬件操作等基本技能[10]。綜合設(shè)計(jì)是基于基礎(chǔ)操作，初步認(rèn)知設(shè)計(jì)理念，建立設(shè)計(jì)思想，獨(dú)立完成設(shè)計(jì)要求的過(guò)程。綜合設(shè)計(jì)過(guò)程中，學(xué)生根據(jù)課題的設(shè)計(jì)要求、教師的引導(dǎo)，需要自行查閱資料，建立模型、設(shè)計(jì)實(shí)施、系統(tǒng)調(diào)試、查找問(wèn)題、優(yōu)化設(shè)計(jì)，逐步養(yǎng)成了自主學(xué)習(xí)的習(xí)慣。工程應(yīng)用實(shí)踐平臺(tái)引入競(jìng)技競(jìng)賽、工程項(xiàng)目、研發(fā)知識(shí)等子模塊。另外，加強(qiáng)課程縱向聯(lián)系，避免工程實(shí)驗(yàn)重合。改善內(nèi)容單一、無(wú)層次、較陳舊的弊端，完善單一、多門實(shí)驗(yàn)體系，提升學(xué)習(xí)興趣、強(qiáng)化實(shí)踐、引導(dǎo)思維發(fā)散。

針對(duì)層次性實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，對(duì)教學(xué)手段、教學(xué)方法加大改進(jìn)與優(yōu)化[11]。由于本校學(xué)生基礎(chǔ)相對(duì)薄弱，為了達(dá)到培養(yǎng)目標(biāo)，覆蓋全體專業(yè)實(shí)驗(yàn)課程，融合多種教學(xué)方法(講授、PI、項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)、產(chǎn)研競(jìng)?cè)诤?，結(jié)合多種教學(xué)手段(軟硬結(jié)合)。要求學(xué)生掌握仿真與實(shí)物相結(jié)合的系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法。例如軟平臺(tái)的Matlab、Mulitisim、Keil、Quartus II、Labview、Altium Designer等，硬平臺(tái)的實(shí)驗(yàn)臺(tái)接線、實(shí)驗(yàn)箱調(diào)試、電路板設(shè)計(jì)、開發(fā)板研發(fā)。以軟促硬，以硬促新，降低耗材損失同時(shí)，提升設(shè)計(jì)意識(shí)，提高科研產(chǎn)品開發(fā)速度。充分利用信息化網(wǎng)絡(luò)教學(xué)，調(diào)動(dòng)學(xué)生對(duì)新事物的興趣和積極性，讓學(xué)生多了解、多方法、多實(shí)踐、多交流、多探究地實(shí)現(xiàn)三層次實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及設(shè)計(jì)要求，實(shí)時(shí)反饋學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。

(三) 應(yīng)用型人才多模塊體系建設(shè)

多模塊實(shí)踐體系詮釋了基礎(chǔ)操作、專業(yè)技能、科技實(shí)踐能力再到創(chuàng)新應(yīng)用能力具體培養(yǎng)過(guò)程的實(shí)踐課程建設(shè)。其體系結(jié)構(gòu)圖如圖4所示。通過(guò)數(shù)學(xué)建模實(shí)驗(yàn)、電路理論實(shí)驗(yàn)、電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)、C語(yǔ)言課程設(shè)計(jì)和自主學(xué)習(xí)掌握元件識(shí)別與檢測(cè)、儀器儀表使用、仿真平臺(tái)使用、電子電路故障檢測(cè)等基本技能[12]。主要激發(fā)新學(xué)對(duì)專業(yè)知識(shí)學(xué)習(xí)興趣，提升學(xué)生對(duì)知識(shí)的渴求。專業(yè)技能模塊為其余三年逐步開展的各種實(shí)踐課程設(shè)計(jì)，包括校內(nèi)的電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)、工程實(shí)訓(xùn)、硬件課程設(shè)計(jì)和專業(yè)綜合設(shè)計(jì)。也包括校外的創(chuàng)新船也綜合設(shè)計(jì)、企業(yè)文化實(shí)習(xí)、生產(chǎn)實(shí)習(xí)，均勻分布于每學(xué)期，大范圍的技能培訓(xùn)有利于整體提升學(xué)生專業(yè)技能。利用重重設(shè)計(jì)及培訓(xùn)，通過(guò)全國(guó)相關(guān)專業(yè)的各類大賽，例如：全國(guó)電子設(shè)計(jì)大賽、嵌入式系統(tǒng)大賽、智能機(jī)器人大賽等驗(yàn)證核實(shí)學(xué)生真實(shí)的工程實(shí)踐能力。對(duì)于拔尖優(yōu)秀學(xué)生，鼓勵(lì)他們申報(bào)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目、參加電子商務(wù)創(chuàng)業(yè)大賽、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽。經(jīng)歷各類大賽，學(xué)生不僅提升了專業(yè)技能、創(chuàng)新應(yīng)用能力，體會(huì)到了團(tuán)隊(duì)協(xié)作的重要性，也具備了清晰表述設(shè)計(jì)項(xiàng)目、獨(dú)自競(jìng)技時(shí)的心理抗壓的能力[13]。通過(guò)大賽獲得的榮譽(yù)、取得的成就感催化學(xué)生更加深入鉆研課題，增強(qiáng)了學(xué)生對(duì)本專業(yè)、行業(yè)的熱愛(ài)度。

圖4 多模塊實(shí)踐教學(xué)體系

三、體系改革成果

自2018年以來(lái)，電子信息工程專業(yè)受到院領(lǐng)導(dǎo)的極大支持與幫助，專業(yè)內(nèi)部全體教師共同奮進(jìn)努力強(qiáng)化學(xué)生的工程實(shí)踐能力，在創(chuàng)新人才的培養(yǎng)模式下，近三年每屆專業(yè)80人中，進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室學(xué)習(xí)人數(shù)比高達(dá)2/3，在全國(guó)電子設(shè)計(jì)大賽中，學(xué)生參與組數(shù)及比賽成績(jī)逐年上升，總體人數(shù)由20人升至40人，已達(dá)到專業(yè)人數(shù)的一半，專業(yè)學(xué)生獲得省級(jí)獎(jiǎng)項(xiàng)20余項(xiàng)，省級(jí)一等獎(jiǎng)由無(wú)變有，再到平穩(wěn)上升，近三年省級(jí)電子競(jìng)賽獲獎(jiǎng)組數(shù)示意圖如圖5所示。實(shí)踐證明，專業(yè)實(shí)踐課程建設(shè)已取得了一定的成果，具有可行性。

圖5 近三年電子競(jìng)賽獲獎(jiǎng)情況

四、結(jié) 語(yǔ)

本文以新型教學(xué)理念，多元教學(xué)手段，多重教學(xué)方法，劃分橫縱實(shí)踐內(nèi)容，建立“一體化、二平臺(tái)、三層次、多模塊”的電信專業(yè)實(shí)踐教學(xué)體系。體系內(nèi)容貫穿了專業(yè)四年的培養(yǎng)過(guò)程，扎實(shí)基礎(chǔ)、適于操作、重于應(yīng)用、立于創(chuàng)新。實(shí)踐成果表明，該體系極大地提升了專業(yè)學(xué)生的競(jìng)技水平和創(chuàng)新能力。