“嘉立創EDA”校企聯合實驗室建設研究

葉成彬

（廣州城市理工學院 電氣工程學院，廣東 廣州 510800）

0 引言

高校的創新實驗室是大學生對理論知識進行驗證和實踐應用的平臺，也是開展大學生創新創業訓練項目的重要場所，在培養大學生應用創新能力上起著重要作用[1]。完善的實驗室建設有利于整合優化教育資源，有助于師生開展教學和科研工作。高質量的實驗教學及科研活動能夠激發學生自主學習和主動探索研究的興趣，從而提升高校人才培養質量和提高應用型研究水平[2]。

校企聯合實驗室是高校的實訓、科研和雙創基地，也是應用型高校與企業的人才培養、項目科研與創新中心[3]。應用型高校與企業共建實驗室的人才培養過程中始終以培養應用型人才為出發點，對接企業的標準和模式，適應企業的發展需求，構建雙方合作平臺，發揮校企優勢，實現共贏[4-5]。

1 校企聯合實驗室的建設分析

各高校在校企聯合實驗室方面均有不同的立足點和建設模式，張啟英[6]提出在共建實驗室的課程體系和教學內容上，采用基于工程教育認證為標準，對現有人才培養方案及教學計劃做改革，重新建立特色課程體系。陳素彬[7]提出企業牽頭制定實驗實訓教學計劃，全權負責相應專業的綜合分析實訓，接納師生到企業進行分析檢驗崗位實踐，指導職業技能大賽訓練和職業工種等級鑒定培訓的共建模式。莫遠東[8]提出引進企業雄厚資金以及相應豐富的技術經驗，建立以理論知識為基礎，提高實踐動手能力、創新思維為重點，學生到企業基層鍛煉的全新教學實踐體系。各高校均立足于本校辦學理念和特色，通過深化校企合作內容和方式，對人才培養、教學課程、人才技能認證和校企聯合教學進行改革。鑒于多位學者的建設模式，本文以某應用型高校電氣工程學院與企業共建聯合實驗室為例，對以理論知識和實踐創新并重為原則，以培養應用型人才為目標，以“厚基礎 強實踐重創新”為培養路線，引進企業產業資源和教學資源，校企聯合培養人才和舉辦學術科技競賽的共建模式進行探索。

2 聯合實驗室共建背景

自中美貿易戰以來，美國對中國科技打壓日不斷升級，我們對“卡脖子”的問題有了更深的體會。科技自主創新顯得尤為重要，十四五規劃提出把科技自主自強作為國家發展戰略支撐[9]。國家之間的競爭實質為創新人才之間的競爭，加強科技與高等教育的結合，把高等教育作為創新型人才培養的主陣地，以培養創新型科研人才為目標，校企產學研合作為創新型人才發展提供平臺[10]。

“嘉立創EDA”為嘉立創科技集團旗下子公司于2010 年開始研發的國產板級EDA 設計軟件，其集成電路圖繪制、仿真、PCB 設計、團隊協作等功能，具有完全的獨立知識產權，也是打破海外巨頭壟斷PCB工具的優秀軟件之一[11-12]。為緊跟國產化軟硬件的替代潮流，免去國外PCB 工具版權困擾，向國產優秀PCB 設計軟件在發展過程中提供積極的反饋，共同營造和維護良好的發展生態環境。引進企業產業資源和教學資源，促進我院電子工藝實習中印制電路板PCB設計課程教學改革、優化電工電子創新實驗室人才培養模式和對校企產教融合項目前期的探索，筆者學校電氣工程學院決定與嘉立創科技集團共同成立“嘉立創EDA”電子設計聯合實驗室。

3 校企聯合實驗室平臺建設

校企聯合實驗室共建過程中，校方提供場所、師資和學生資源，企業負責提供教學、生產物資和學術科技競賽等資源。

3.1 校方資源平臺

聯合實驗室場所包括1 間60 臺電腦機房，2 間電子產品焊接調試實驗室，2 間學生創新項目訓練實驗室，共1500 平方米面積。具備3D 打印機，激光切割機，直流穩壓電源，函數發生器，數字萬用表，數字示波器，恒溫電烙鐵等實驗設備，最多允許60 位學生同時使用。1 位高級職稱和2 位中級職稱老師統籌管理和開展聯合實驗室各項工作，實驗室學生科研團隊學生負責人2 名，實驗室常駐學生成員15 人。

3.2 企業資源平臺

企業提供“嘉立創EDA”設計軟件，PCB 生產打樣、3D 打印、SMT 貼片生產服務性生產資源，線上硬件電路設計、嵌入式系統設計和物聯網設計等學習資源，產品設計開源平臺，組織和贊助全國各大高校聯合實驗室開展校內外學術科技競賽，師生到企業參觀交流學習等。

4 校企聯合實驗室建設與管理

4.1 聯合實驗室共建模式

目前，校企聯合共建實驗室主要有援助式、項目依托式、合作教學式和優勢互補式四種合作方式[13]。校企共同以根據學校辦學理念，專業對口性，培養人才定位，師資力量和學生知識儲備為基礎，對聯合實驗室共建模式進行探索。聯合實驗室要符合國家戰略急需人才的培養大方向，抓好科教、產教融合育人，同時符合企業所需的高素質技術型人才和創新型人才的要求[14]。根據以上要求，制定了以人才培養為主線的培訓課程合作教學式共建模式，并根據學生能力特點制定分階段、分層次的培訓課程內容和項目，人才培養模式總體架構框圖如圖1 所示。

圖1 人才培養模式總體架構框圖

4.2 聯合實驗室運作模式

通過引進合作企業優秀教學資源、項目開源資源、人脈資源、產品生產資源等，按時按需聯合舉辦線上線下相關知識培訓、科技競賽。同時企業提供培訓過程所需課程資源、項目培訓交流平臺、實驗耗材和競賽證書等。高校負責人負責聯合實驗室學生招生、培訓和項目指導，可根據學生培養計劃，向企業申請所需實驗耗材、生產加工等資源，以滿足共建實驗室培訓需求。聯合實驗室師生使用企業資源過程中，特別是“嘉立創EDA”設計軟件時，積極與企業負責人進行用戶體驗反饋和功能優化建議，企業也定期以問卷調查的形式向師生收集資源優化意見和建議。同時校企定期組織聯合實驗室學生和指導老師到企業進行參觀交流學習。

4.3 聯合實驗室特色

聯合實驗室為電氣工程學院下屬電工電子實驗中心的一個學生創新活動實踐場所，學生團隊均以電氣工程和新能源科學專業學生為主，創新活動主要集中在輸配電設計和新能源應用領域。為此依托電工電子實驗中心強弱電相結合優勢，以“電氣設備智能化”作為聯合實驗室建設的主題與特色。

聯合實驗室注重培養學生的實踐動手能力，提高他們的分析問題和解決問題能力，培養積累基礎知識和厚積薄發的科研意識。圍繞著聯合實驗室的主題與特色，以設計具備應用價值的產品設計思路，注重加強電工電子設計知識、嵌入式系統設計知識、物聯網應用技術、產品樣機開發和調試、產品小批量生產加工管理、產品用戶手冊撰寫等方面的學習和實踐。

4.4 開展基礎學科訓練

為培養和考核學生的基礎電路仿真及設計，電路板設計、下單流程及制造工藝，電路板電子元器件SMT 焊接工藝，電子元器件人工焊接工藝，程序設計和儀器儀表使用的能力，與企業聯合設置相關基礎綜合能力訓練課程[15]。全程采取BiliBili 直播平臺線上學習，線下重點難點講解、疑難解答，硬件電路焊接及調試，單片機程序優化設計及驗證。以此實現對學生的電工電子類學科基礎知識、實踐能力和操作能力進行強化。

4.5 開展專業學科訓練

通過分類別、分層次的課程訓練，從淺到深、從簡單到復雜，從單一到綜合，循序漸進地提升學生實踐動手能力。根據人才培養類型，圍繞“電氣設備智能化”這一聯合實驗室建設主題和特色開展專業設計能力訓練，培養學生將電子信息技術、物聯網信息技術、云平臺智能管理系統、3D 打印技術和電氣設備智能化需求進行多個學科知識整合能力，強化學生的產品化研發思維和提高項目樣機制作試驗實踐水平。校企聯合實驗室訓練項目內容如表1 所示。

表1 校企聯合實驗室訓練項目內容

4.6 教學資源平臺建設

“嘉立創EDA”團隊通過直播和錄播的方式在BiliBili 直播平臺提供仿生機械狗設計、無刷電機主控設計、智能WIFI 開關設計、智能循跡小車等訓練營教學視頻，緊跟電子信息、人工智能、物聯網技術的發展，及時與全國各大高校聯合實驗室開展相關訓練營課程培訓和競賽。聯合實驗室學生可根據自身興趣愛好，通過線上觀看教學視頻進行相關作品的設計，企業提供耗材支持，指導老師提供技術性實踐指導，為學生提供良好的科研學習平臺和濃厚的科研氛圍。

企業通過搭建知識付費型硬件共享平臺“硬創社”，為國內學生、科技愛好者、企業工程師和用戶搭建起一座知識交流橋梁。具備高素質和高水平的技術應用型和創造型學生，也能將其知識產權作品進行付費或免費性分享，以驗證其作品的市場價值。硬創社平臺如圖2 所示。

圖2 硬創社平臺

4.7 校企聯合舉辦科技競賽

與深圳嘉立創科技集團股份有限公司于2019 年達成共建實驗室協議以來，每年聯合舉辦一次校級“電工電子設計大賽”，競賽作品開發制作過程貫穿企業的“EDA 軟件開發→PCB 智造→元器件商場→SMT貼片→3D 打印智造”為一體的電子全產業鏈。以“培養學生的實踐創新意識和基本實踐能力”為目標，其中設置的“呼吸燈的設計與制作”賽項，旨在培養和考核學生基礎電路設計能力、程序設計能力、元器件焊接調試能力、3D 建模打印能力。

共建聯合實驗室以來，企業聯合與其共建實驗室的高校開展了多類型多場訓練+競賽活動，同時向優秀學員頒發考核證書和比賽獎金，以表彰和肯定學員的能力。

5 聯合實驗室建設成效

校企聯合實驗室的建設不僅有助于完善實驗室的人才培養方案，還激發了實驗室成員的創新實踐熱情。在2019 年至2022 年期間，在聯合實驗室校企和師生共同努力下，取得了不錯的成果，參與到訓練課程中的學生數量逐年上升，師生共同設計的項目樣機質量逐步提高，競賽獲獎數量和名次穩步提升，師生共同發表學術論文氛圍越來越濃厚。聯合實驗室師生共同取得的成果如表2 所示。

表2 實驗室校企和師生共同取得的成果

其中作品“一種新型無功補償控制器”獲得2022第五屆全國大學生嵌入式芯片與系統設計競賽——應用賽道全國總決賽“二等獎”，“一種網絡型單相智能電表”獲得首屆RISC-V MCU 創新應用邀請賽“一等獎”，“電能質量管理系統”獲得“力諾瑞特杯”第十四屆全國大學生節能減排社會實踐與科技競賽“全國三等獎”。

6 結語

通過校企聯合共建實驗室搭建良好的師生學術競賽和科研平臺，明確實驗室建設主題和特色，豐富和深化人才訓練課程內容，拓寬師生科研專業設計知識面，實現理論實踐相結合。師生向企業積極反饋優化建議，帶動國產設計軟件和企業生產生態的發展，實現優勢互補，達到雙贏效果，也為社會輸送各層次專業人才，縮短學生適應企業項目開啟工作環境時間。