新工科背景下電子類課程群的實驗實戰技能提升探索

摘"要：針對當前新工科背景下的電子類課程群現狀，分析了國內著名高校電子類課程群學科交叉融合的實驗教學模式可行性案例，明確了在“新工科”背景下高校電子類課程群的實驗教學模式的目標和思路。對信息技術深度融合電子類課程群的實驗教學改革進行了探討，將產業需求和高校人才培養進行有機銜接，有效地提升了電子類課程實驗實戰效果。

關鍵詞：新工科；交叉融合；電子類課程群；實驗教學

中圖分類號：TB"""""文獻標識碼：A""""""doi：10.19311/j.cnki.16723198.2024.24.089

0"引言

黨的二十大報告指出，要堅持教育優先發展、科技自立自強、人才引領驅動，加快建設教育強國。“新工科多方協同育人模式改革與實踐”是教育部提出的發展目標之一，為我國高等教育改革指明了方向。加強新工科課程建設，推進實驗教學改革，是培養學生解決復雜工程問題和實踐創新能力的關鍵問題所在。新工科由多個學科交叉融合而成，課程包含了多學科知識、交叉理論和專業基礎，課程設置目的是增加復合型人才培養，其課程建設中實踐環節的教學正是培養創新精神和工程實踐能力的主渠道。

隨著新工科教育發展，其教育理念已進入“再深化、再拓展、再突破、再出發”的新階段，不但要對接地方經濟社會發展，著力培養學生的創新精神和實踐能力，還要以更大的力度推進教學方式方法創新。此外，必須對工程類專業的實踐環節進行系統的改革和完善，如何更好地對接地方經濟社會發展，培養滿足時代發展要求的“新工科”人才，是迫切需要解決的問題，也是各工科類高校積極探索和實踐的教學改革方向。

1"新工科背景下的電子類課程群現狀分析

2017年2月，教育部高等教育司發出了《關于開展“新工科”研究與實踐的通知》。高校教學管理部門針對新工科課程建設進行了教育教學改革，全面梳理線上線下教學過程中存在的問題，把提升教學質量作為日常教學工作管理的重點工作之一。筆者所在高校電子類實驗課程群主要包括電路原理、模擬電子技術、數字電子技術、EDA"技術及應用、PCB設計原理等科目。這些課程具有一定的工學共性，課程實踐操作存在“同質化”特點，并且教學場所分布在不同實驗室，設備和儀器分散，牽扯的人員和管理難度較大，在現階段高校實驗人員等人力資源不足的實際情況下，現有的管理模式有待改善提升。

實驗實踐教學是創新型人才培養的重要環節，與理論授課不同，實驗實踐課程偏重理論知識的理解、消化和實際動手操作能力培養。為了能夠適應實驗實踐教學培養目標，提高工程實踐能力，本文結合電子實驗課程群的實際，積極探索信息技術與實驗教學融合方法，充分利用線上平臺協同和線下面授相結合的方式開展實驗教學，變革現有的傳統教學方法，以提升電子類課程實驗實踐效果。

2"電子類課程群的實驗教學模式

基于新工科的大背景下及西藏高校電子類課程群實驗教學模式的現狀，筆者對廈門大學、東南大學等多所國內著名高校的“新工科”學科交叉融合的調研和分析，提出了西藏高校電子類課程群實驗教學模式的改革思路。具體的改革思路如圖1所示。

2.1"高校聯合探索

考察當前新工科的大背景下其他高校實驗實踐課程教學模式的方式、方法和主要手段，結合學院電子信息類人才培養模式，通過與廈門大學、東南大學等校校聯合，探索西藏高校電子類課程群虛擬仿真線上線下混合實驗教學模式的可行性案例。

2.2"學科交叉融合

針對新工科建設特點，依托EIS"智能實驗教學平臺與Proteus"仿真技術相結合，以“電子類課程群”為案例，完善實驗教學體系，為學生提供了一個超越傳統的課內、課外、社會實踐以外的新的學習空間，同時這個新的學習空間可以不斷改變現有學習空間的教學方式。

活用教學平臺營造信息化教學生態，將"Proteus"仿真軟件與"EIS"智能實驗教學平臺組合運用。利用"Proteus"仿真軟件整合電路原理、模擬電子技術、數字電子技術、EDA"技術及應用、PCB設計原理等實驗課程。結合傳統面授與在線實驗教學特點，結合預習、課內問答互動、課后復習及作業等有效銜接，呈現開放共享型數字化仿真實驗教學效果。

建立基于“自學—輔導—指導”的課內實驗教學模式。對于培養方案內課程實驗，通過EIS"智能實驗室管理平臺，實現了課前知曉安全須知，復習實驗涉及的理論知識，預習實驗操作程序，掌握實驗要求重點。

線上線下課程靈活轉換，利用虛擬仿真在線實驗平臺和學校實驗室設備，加強創新型人才的實踐操作教學課程設置，強化動手能力鍛煉，提升學生應用能力及創新能力的研究。結合現階段實驗教學管理的實際，提出優化實驗室開放和管理可行性策略，進一步整合資源，提高實驗室開課率和利用率。

2.3"工程研發模式

“雙創”合作與交流，讓師生親臨企業研發的生產一線，在實踐工作中感受實際企業生產中的工藝、流程等。將理論與實踐深度結合，并運用于電子類實驗課堂教學，形成構思、設計、實現等一整套工程項目的思維模式，提高創新型人才的實踐開發能力、技術服務能力和組織協調能力。

通過校企合作的協同培養"，構建實質性產教融合新模式。產教融合是新工科建設極為重要的環節，新型校企協同培養的重點不僅在于組織師生親臨現場參與生產一線的電子工程項目，還在于在實踐教學課堂中引入業界新技術；企業家、工程師親臨課堂教學現場，讓學生了解電子產品重要的設計性環節，同時感受企業工程思維；讓學生適當參與到當前以及將來企業面臨的技術難題中來，帶動學生的開拓和創新意識，真正做到具有實質性的產教融合，有效地銜接產業需求和西藏高校創新性人才培養步伐。

2.4"分層遞進式的實驗實踐教學

在電子類課程的有機交叉融合的前提下，讓學生不同程度的參與到學院各個科研團隊中去學習科研項目的流程，或引導學生參與陜西或西藏賽區的全國大學生電子方面競賽，進而發現其他新問題。

3"信息技術深度融合電子類課程群的實驗教學改革措施

筆者結合工作實際，在高校聯合探索、學科交叉融合、工程研發模式等方面都進行了嘗試，并取得了一定的成績，下面以電子類課程群建設為例，探索信息技術深度融合的實驗教學改革方法。

3.1"電子類實驗課程群架構

“新工科”理念強調以授課對象為目標，創新應用虛擬仿真技術教學方式，推進應用工程與信息化教學改革，加強兩者深度融合。秉承以學生為本的實驗教學理念，將Proteus"仿真軟件、"EIS"智能實驗教學平臺與電子技術深度融合，構建實驗教學體系，整合新工科電子課程資源，為新工科背景下電子技術的持續有效發展提供了強大的推動力。

Proteus是英國Lab"Center"Electronics出版的EDA工具軟件。該軟件能夠集成電路仿真、PCB設計和虛擬模型仿真三合一功能，其原理圖、代碼調試以及外圍電路協同仿真，還有一鍵切換功能。經過前期調研了解，該軟件能夠有效整合電子類課程群的實驗課程體系，使教學內容更具實用性、交叉性和工程性。通過電子類各門課程的相互銜接，統一協調處理各門實驗課程對相同知識點的闡述，提高實驗教學效率，實現單門課程建設所達不到的規模效益。同時，將EIS虛擬仿真智能實驗教學平臺引入實驗教學，可以很好地實現實驗教學的教學進度。

3.2"信息技術深度融合的實驗教學模式

打破傳統的理論課與實驗課的界限，將課程群作為整體，每個環節作為其中的一部分，通過"EIS"智能實驗教學平臺、Proteus軟件、思維導圖等現代技術手段，對電子類實驗課程進行資源整合，構建實驗教學體系，共建共享，減少學校資源重復利用。

以學生為中心，加強學生與課程授課內容的互動管理，在教師授課前、授課中和授課結束后不同時段安排分配不同的學習任務，教師授課則利用多種授課方式，比如可使用講授問答式學習法、應用案例教學法、分組討論教學法、情景測試教學法等多元化的教學方法，教師要作為課程教學的引導者，積極調動發揮學生的積極性。

結合工作經驗，筆者建立了“1+2+3+1”（一心兩翼三練一升）的教學模式。一中心（以學生學習效果為中心）；兩翼膀（技術發展、電路功能、信號變化等理論知識的學習翼膀，數學模型、電路模型等問題框架的思考翼膀）；三練習（核心參數、電路指標、參數指標原理等思維導圖練習，實驗案例操作、仿真模擬演練等操作練習，問題反饋的評價演練練習）；一提升（改進提升電路、改進提升方法）。

（1）一中心。貫穿教學的始終，覆蓋課前、課中和課后環節。

（2）兩翼膀。體現了學生對課程知識點和有關外延知識的理解和感知，是學生知識的積累過程，該部分內容主要在課前和課中。教師進行適當引導，其中對理論知識的學習可以用到講授問答式學習法、情景教學法、仿真教學法，采用學習通云平臺、"EIS"智能實驗教學平臺、Proteus軟件、思維導圖軟件實現；其中，數學模型、電路模型等問題框架的思考可以用啟發式教學法、案例教學法、仿真教學法，采用學習通云平臺、"EIS"智能實驗教學平臺、Proteus軟件實現。

如在進行智能通信系統設計課程授課環節，通過教學云平臺上觀看無線傳感器視頻傳輸的過程，讓同學們感受現今科技的迅猛發展。如：觀看2022年11月18日11時18分觀看神舟十八號發射現場直播，授課設計融入思政課程教育，加強“五個認同”觀念教育，同時啟發式提問：火箭發射成功、衛星升空后如何實現信號與地球的傳輸，無線信號傳輸的是什么途徑，怎么分類，激發學生求知欲望，引導學生加強專業知識學習，這時再拿出物聯網通訊zigbee模塊演示，展示傳輸模塊的組成原理，適用范圍，激發學生動手實踐的主動性。

在學生實踐練習過程中，讓學生建立通信網絡拓撲模型，星狀結構、總線型結構、環狀結構、網狀結構等，展開小組討論，通過設計組網模型，分析門電路設計可行性，建立適合的數學模型，優化組網方向，形成項目建設最優框架。

（3）三練習。要求學生熟練對課程教學大綱和授課重點知識的熟練掌握和靈活應用，能夠獨立或分組實現實驗演練，該部分內容主要在課中和課后。該實戰環節分為理論分析、動手實踐及面向項目3部分組成，如圖2所示。其中理論分析實戰可以使用小組討論法、仿真教學、啟發式教學法，采用"EIS"智能實驗教學平臺、Proteus軟件實現；其中實驗案例操作、仿真模擬演練等操作練習可以使用案例教學法、仿真教學法，EIS"智能實驗教學平臺、Proteus軟件實現；其中問題反饋的評價演練練習可以使用小組討論法、仿真教學法、啟發式教學法，采用學習通云平臺、"EIS"智能實驗教學平臺、Proteus軟件實現。

（4）一提升。主要在課中和課后，教師進行適當點評，要求學生加強總結，可使用小組討論法、仿真教學、啟發式教學法，采用學習通云平臺、"EIS"智能實驗教學平臺、Proteus軟件、思維導圖軟件實現。

4"結語

通過對新工科背景下的電子類課程群現狀分析，新工科電子類課程具有一定的工學共性，課程實踐操作存在“同質化”特點。但是由于存在教學場所、設備和儀器相對分散，牽扯的人員和管理難度較大，實驗實訓教學手段比較單一，內容不夠豐富，同時實踐環節的要求跟不上現代電子信息產業的發展步伐等突出問題，這就使得經過系統學習后的學生仍不具備完成完整性、系統性的工程實驗項目。新工科電子類課程群打破了單一學科對人才培養的局限，以電子類課程群為例，從高校聯合探索、學科交叉融合、工程研發模式等方面進行教學改革與實踐，提出了信息技術深度融合電子類課程群的實驗教學模式。改進后的課程體系，教學內容更加具有實用性、交叉性和工程性，更加適合西藏高校創新型人才的培養模式，同時也促進了學生問題分析能力、工程實踐能力和創新能力的提高，努力為西藏高校以及電子行業培養更高質量的復合型人才。

參考文獻

[1]周路路.“一帶一路”背景下高等學校“新工科”人才培養路徑探析[J].高教學刊，2018，（11）：1012.

[2]王玲桃，薛太林．地方高校多學科交叉融合的新生工科專業建設思考與探索——以電子信息類專業與其相關專業融合為例[J].中國電力教育，2021，（10）：5354.

[3]何秉高，史麗娟，莊乾章，等.以產業需求為導向的電子信息類人才培養模式研究[J].輕工科技，2021，37（10）：167168.

[4]龔鵬劍.新工科產教融合研究性課堂教學改革的路徑探討[J].教育教學論壇，2022，（09）：14.

[5]林健.面向未來的中國新工科建設[J].清華大學教育研究，2017，38（02）：2635.

[6]曾昭平，劉藝.基于Proteus的計算機組成原理實驗設計[J].科技創新與應用，2024，14（12）：116119.

[7]李潔.混合式教學模式在智能工程專業集群課程中的應用探索[J].科學咨詢（科技·管理），2019，（06）：5859.