“新工科”背景下電子信息工程專業實踐教學體系的研究與實踐

蔡翠翠 王本有 符茂勝 時中榮

(皖西學院電子與信息工程學院 安徽六安 237012)

為應對新一輪科技革命和產業變革，加快培養新興領域工程科技人才，改造升級傳統工科專業，布局未來戰略領域人才培養，教育部提出了“新工科”建設這一重大教育戰略。自2017 年開始，教育部積極推進“新工科”建設，明確了“新工科”建設的目標，為我國的工程教育改革指明了新方向。“新工科”是對工科學科建設的優化再造和內容升級，培養適應新技術、新產業、新發展的卓越工程科技人才[1]。

電子信息工程專業屬于傳統工科專業，國內眾多高校都開設電子信息工程專業，每年培養的學生數量也一直名列前茅。皖西學院作為地方應用型高水平大學，根據地方經濟發展和人才需要，電子信息工程專業以“夯實基礎、拓寬口徑、注重實踐、強化能力”為基本導向，把培養學生的實踐能力和創新能力作為首要任務，努力打造“硬軟結合，面向系統，追求卓越”新工科人才[2]。該文以皖西學院為例，針對電子信息工程專業人才培養過程中存在實踐教學理念、教學內容陳舊，實踐考核方式不嚴，創新平臺較少等問題，在目前已有的專業實踐教學體系基礎上，結合學校的實際情況，基于OBE（Outcome Based Education）教育理念，構建適應“新工科”發展的電子信息工程專業實踐教學體系。

1 目前專業實踐教學存在的問題

“新工科”背景要求人才培養必須以學生為本，從“以教師為中心”的“傳道、授業、解惑”逐步走向“以學生為中心”的“悟道、求業、生惑”的新境界[3-4]。目前，電子信息工程專業的實踐教學體系主要包括基礎課程實驗、專業課程實驗、課程設計、認知實習、畢業實習和畢業設計等，主要培養學生的專業知識技能、分析解決問題能力、知識綜合應用能力、創新能力等。對比“新工科”的要求，主要存在以下問題[3-4]。

1.1 應用型師資實力偏弱，缺乏創新的教學理念

電子信息工程專業具備工程應用能力的實踐教師數量少，現有教師大部分是高校畢業后就直接到校任教，教師知識結構單一，缺乏高水平、工程實踐能力強的師資隊伍。

目前的教育模式和教學理念側重于知識的傳授，未注重學生主觀能動性的培養及學生創新能力的培養。在教學實施的過程中教師的主觀性占主導地位，學生處于被動的學習狀態，學習的主動性和創造性有待提高，教學效果以及質量難以得到保障?，F有的教育模式已經不能適應“新工科”的發展要求，需要對教育模式進行創新。

1.2 實踐教學內容較為陳舊，實踐課程考核不嚴，學生重視度不夠

隨著信息技術的發展，電子信息工程專業實踐教學內容也應與時俱進。目前，專業實踐教學內容已進行多次改革，綜合性和設計性實驗的占比都有所提升，但是驗證性實驗還存在很多，學生綜合知識應用能力的培養有待進一步提升。另外，部分實驗儀器設備老舊，當大規模集成電路廣泛應用時，仍然還存在以小規模集成電路為主要教學內容，與實際應用存在一定差距。

多年來，專業實踐教學考核大部分以考查為主，交一份實踐報告即可，缺乏科學合理的實踐過程設計和管理評價，授課教師考核過程不嚴，學生重視度不夠，不能有效引導學生在實驗過程中理解掌握相關專業知識，大部分學生只是在課堂上完成有限的實驗任務，課前、課后不再積極主動思考實驗內容。

1.3 實驗室開放程度有待提高，學生自主創新實踐平臺不夠

新時代大學生具有思路活躍、構思新穎、科技創新潛力大等特點，開放實驗室可引導學生積極參與老師的科研項目和大學生創新創業項目，對培養學生實踐能力、創新能力和科研能力有很大的幫助和鼓勵。作為地方應用型高水平大學，皖西學院電子信息工程專業每年招生人數較多，專業課程實踐教學一般要求在規定時間和場地開設，目前各個實驗室教學安排較多，空閑時間少，對學生開放的時間也少，實驗平臺開放不夠，缺乏開放式、自主學習的創新實踐平臺。

2 新工科背景下的實踐教學體系構建

根據目前經濟發展戰略和人才需求，結合皖西學院的實際情況，為解決目前存在的問題，同時達到“新工科”對電子信息工程專業的要求，按照“繼承與創新、交叉與融合”的思路對電子信息工程專業實踐教學進行改革[5-6]，明確實踐教學目標，采用智慧教學軟件，更新教學模式，加強任務驅動，搭建多元化實踐平臺等，通過實踐效果檢驗、深化理論教學效果。構建“教中做、做中學、學中用、用中創”的“三縱四橫”實踐教學體系，實踐教學始終貫穿大學專業知識學習，以培養適應“新工科”要求的專業技術人才，具體情況見圖1。

圖1 電子信息工程專業實踐教學體系

為適應新工科的發展需求，電子信息工程專業實踐教學體系分為學科基礎層、專業基礎層、專業核心層和創新應用層，每一層次包含專業實踐環節、任務目標和開設學期等內容，具體見表1。

表1 電子信息工程專業實踐教學內容安排表

3 多元化實踐教學模式探索及改革

3.1 創新實踐教學方法，加強過程考核

專業實踐課程教學借助智慧教學軟件，通過布置任務、討論、搶答等活動，調動學生課堂的參與和互動，并記錄平時成績。在綜合型和創新型實踐教學環節采用CDIO 工程模式進行教學[7]，從項目可行性論述、系統方案設計、硬件軟件設計、軟硬件調試、系統的集成和優化等方面開發項目，最終提交設計報告、仿真結果或實物作品等。通過該教學模式的實施，讓學生掌握構思（Conceive）、設計（Design）、實現（Implement）和運作（Operate）的項目工程開發過程，訓練學生的項目開發思維和實施能力。

例如：《微處理器與單片機原理》課程采用“口袋式實驗室”，為每個設計小組提供單片機開發板套件，不再局限于課堂，隨時隨地可以完成課程要求的設計內容。隨著后期其他專業實踐課程的開設，通過設計相應的實踐項目，讓設計小組進行二次擴展開發，有效地提升開發板的利用率，以及學生綜合設計開發能力和專業知識應用能力。

3.2 結合工程實際應用，革新實踐教學內容

“新工科”要求培養具有創新能力、實踐能力和工程素養的技術人才。因此，電子信息工程專業課程實驗增加綜合性、設計性實驗比例，減少驗證性實驗。另外，實踐內容注重結合電子技術學科前沿和生產實際應用，與時俱進[8]。

在課程實踐開展中，利用Multisim、Proteus、Mat‐lab、Quartus等仿真軟件和專業實踐平臺相結合。簡單的實踐內容，盡可能保證每位學生利用實驗箱或者開發板動手實操；實驗平臺限制無法實現的復雜問題，可以直接利用仿真軟件進行虛擬仿真；大部分專業實踐設計課題，都可以先利用虛擬仿真得到關鍵參數，然后再通過實踐平臺進行實驗驗證。通過虛擬仿真和實踐平臺實際操作相結合，使學生掌握軟件仿真和實際操作技能，提升學生軟件使用能力和動手能力，提升職業技能。

3.3 加強“雙能型”師資隊伍建設，積極開展校企合作

教師隊伍是專業實踐課程教學和學生能力培養的根本保障，皖西學院開始加大人才引進和人才培養力度，電子信息教研室2021年引進5名博士，3位具有企業工作經歷；并通過利用科技特派員、專項培訓、企業掛職等多種方式，加快“雙能型”師資隊伍建設，提升教師實踐教學和科研能力；另外，充分發揮企業優勢資源，利用企業工程師的項目開發實踐能力，邀請工程師與老師一起開展實踐課程教學，以滿足對創新人才培養的需要。

除工程訓練中心、創客空間等校內實訓基地，電子信息工程教研室依據專業人才培養定位，積極開展校企合作，緊密聯系地方具有優勢的和該專業相關的企業，積極規劃、逐步落實實習、實訓、就業等校外實踐教育基地；目前已創建“皖西學院-安徽博微長安電子有限公司”校企合作實踐教育基地，并長期保持與合肥榮事達、哈工大機器人-合肥研發中心、聯寶（合肥）電子有限公司、南昌比亞迪電子部品件有限公司等實習基地的合作，積極探索產教融合形式，拓寬實踐教學平臺，進一步深化校企產學研合作，建立合作共贏的人才培養方式。

3.4 依托嵌入式應用協會和開放實驗室，積極開展學科競賽

各類學科競賽是對學生的理論課程、實踐課程最好的綜合應用和鍛煉。指派老師協助管理大學生嵌入式應用協會和電子興趣小組，有規劃、有任務地開展各種專業實踐活動，從低年級開始引導學習、培訓和實踐訓練，選拔優秀學生參加全國大學生電子設計競賽、“互聯網+”創新創業大賽、安徽省機器人大賽等學科競賽，近年來學生在專業比賽中多次獲獎，大學生創新創業項目申請比例逐年增加；并形成老帶新的梯隊和輻射作用，持續帶領新的學生進入實踐學習中，增加了同學間的交流和合作，營造“愛學習、愛實踐、愛創新”的良好氛圍。

規范管理實驗室和創新實踐平臺，在課外時間對學生開放，學生根據自己的時間和需求申請借用，實踐教學內容在時間和空間上得到延伸，為學生和專業比賽提供強大的支持。

4 結語

該文依據皖西學院的定位，結合新工科要求，基于OBE 教育理念，對電子信息工程專業實踐教學體系進行改革，探索多元化的實踐教學模式。改革后的專業實踐體系能夠體現地方應用型高校的辦學特色，激發學生學習的主動性，提升學生的專業綜合應用能力、工程實踐能力和創新能力；為普通應用型本科院校電子信息類專業的實踐課程體系建設提供一定的參考。但是，皖西學院電子信息工程專業在校企合作深度、創新實踐平臺建設、“雙能型”師資隊伍建設方面仍然存在一些不足，后續還需不斷優化完善。