生成式AI對本科電子信息專業(yè)實訓課程改革的影響與探索

摘要：近年來，生成式人工智能（GenerativeAI）的飛速發(fā)展給電子信息學科的本科實訓課程帶來了巨大影響。該文探討了生成式AI對電子信息專業(yè)實訓課程改革的影響，提出并實踐了結合競賽驅動的教學模式，并分析了創(chuàng)新基地建設和校企合作對優(yōu)化實訓課程的支撐作用，旨在提升學生的理論知識和實踐能力，助其更好地適應未來職場需求。

關鍵詞：生成式AI；競賽驅動；創(chuàng)新基地；實訓課程；校企合作

中圖分類號：G42

文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2025）13-0154-03

0引言

信息科學的迭代不僅深刻地重塑了人們的生活方式，還加劇了就業(yè)市場對電子信息專業(yè)人才的需求。企業(yè)對技能嫻熟、專業(yè)知識扎實以及對AI工具運用熟練的復合型人才的需求愈發(fā)迫切。面對就業(yè)崗位要求突變的現(xiàn)實情況，教育教學改革遭遇了前所未有的挑戰(zhàn)。國內的教育現(xiàn)狀揭示了一個不容忽視的事實：理論教學與實際應用之間仍存在著鴻溝，我們在關鍵技能培訓和新工具使用方面仍有待提高[1]。

人工智能的快速發(fā)展對電子信息專業(yè)人才培養(yǎng)提出了新的要求。生成式AI的出現(xiàn)為實訓課程改革提供了新的機遇。大語言模型，如OpenAI的GPT系列，通過其對大規(guī)模數(shù)據(jù)集的處理和分析，展現(xiàn)了在自動化編程、故障診斷以及技術創(chuàng)新等方面的巨大優(yōu)勢[2]。本文旨在探討如何將生成式AI融入電子信息專業(yè)實訓課程，以提升學生的實踐能力和創(chuàng)新能力。

1電子信息專業(yè)實訓課程現(xiàn)狀

實訓課程在電子信息專業(yè)教育中不容忽視，它是將學術理論與實際工程技能相結合的橋梁[3]。目前，電子信息專業(yè)實訓課程面臨一些挑戰(zhàn)，例如實訓選題陳舊、方式單一、實訓內容與崗位需求脫節(jié)等。這些問題導致學生的專業(yè)能力得不到有效的提升和完善[4]。

1.1實訓題目老化與新技術脫節(jié)

實訓課程中的個別題目停留在傳統(tǒng)和舊有領域，缺少與新技術和最新行業(yè)趨勢相關的內容。這種情況反映了一些教學環(huán)節(jié)在課程設置上的慣性思維，可能是由于任課教師對新技術的不熟悉，或者是由于學校對課程更新的重視程度不夠。例如，在一些核心課程的實訓中，與某些競賽項目緊密關聯(lián)的訓練較少，而一些陳舊的電路板繪制實訓內容仍在應用。學生在這樣的環(huán)境下，較少接觸到前沿的技術與工具，這不僅限制了他們的學術發(fā)展，而且可能導致他們在職業(yè)生涯中面臨窘境。

1.2實訓方式單一且缺乏激勵

部分實訓課程未考慮到學生的個性和興趣，課程內容過于重視理論知識的灌輸，缺乏創(chuàng)新和實踐環(huán)節(jié)，導致學生感到枯燥和乏味。這種模式忽略了學生在實際操作中發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的能力，這對于培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力和獨立思維造成了阻礙。

1.3教學互動性不足，與職業(yè)需求脫節(jié)

部分高校的實訓課程缺乏與企業(yè)的緊密結合，教學過程中缺乏有效的互動環(huán)節(jié)，導致學生在遇到問題時無法及時得到反饋和指導。一些學校在教學改革過程中存在信息繭房，最新的科技動態(tài)、新型工具以及就業(yè)趨勢無法在教育教學中體現(xiàn)，導致學生的能力增長與崗位要求不相匹配。

2實訓課程的改革實施路徑

2.1創(chuàng)新基地承載實訓課程

為提升實訓效率，學校精心打造了一個大規(guī)模的大學生創(chuàng)新基地，能夠容納200多名學生同時進行課程實訓?；貎仍O施齊全，從基礎的電子元件、電路板到高端的嵌入式開發(fā)板和傳感器，為學生在實踐和創(chuàng)新道路上提供了堅實的支持。此外，基地特聘了多位經(jīng)驗豐富的專業(yè)指導教師為學生提供實時的技術指導。他們不僅具備深厚的學術背景，而且在實際工程應用中擁有豐富的經(jīng)驗，能夠幫助學生在完成課業(yè)的同時對接最新的學科資訊。在眾多的競賽中，這個基地為參賽隊伍提供了大量與競賽內容緊密相關的硬件設備和專業(yè)信息，幫助學生充分發(fā)揮并展現(xiàn)最佳水平。豐富的硬件配置和強大的師資力量不僅培養(yǎng)了學生的專業(yè)技能和創(chuàng)新思維，還強化了團隊合作精神。近5年，該基地與專業(yè)實訓課程對接，成功為社會輸送了3000多名電子信息專業(yè)人才，他們在工作崗位上展現(xiàn)出高超的技能和強烈的創(chuàng)新意識，深受企業(yè)界的欣賞和好評。

2.2校企合作優(yōu)化實訓機制

教學團隊以校企合作為契機，通過優(yōu)化實訓機制，為高校實踐教學與企業(yè)人才培養(yǎng)搭建了雙贏的橋梁。以大學生創(chuàng)新基地為平臺，學校與廣州粵嵌通信技術有限公司、上海V3學院等知名企業(yè)共建實訓實驗室，通過平臺共享、技術共創(chuàng)和任務聯(lián)通（即崗位任務聯(lián)動實訓任務）的方式，構建了“引企入校+引學入企”的新型實訓模式。在這一機制下，校企聯(lián)合舉辦創(chuàng)新設計大賽、魅力電子節(jié)、技術高管進課堂等活動，將企業(yè)最前沿的技術成果與實際需求引入校園，為學校教學提供了豐富的資源支持。同時，這種合作也為學生創(chuàng)造了直接接觸企業(yè)的寶貴機會，讓他們在真實的企業(yè)場景中應用所學知識，提升實踐能力，積累寶貴經(jīng)驗。對于企業(yè)而言，這種合作成為發(fā)現(xiàn)和培養(yǎng)未來員工的重要途徑。通過與學生的早期接觸，企業(yè)不僅能夠儲備適合自身需求的人才，還能對學生進行定向的職業(yè)培訓，使其更快地融入企業(yè)文化，并更好地適應崗位需求。通過這一雙向互動的機制，校企雙方實現(xiàn)了資源的深度融合，為培養(yǎng)高素質、應用型人才提供了強有力的支持。

2.3競賽項目對接實訓教學

在當前信息技術、人工智能及機器人等領域快速發(fā)展的背景下，多個官方組織和教育機構不斷推動各類大學生競賽和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)活動。這些競賽不僅題目多樣且具有較高的實用性，還為電子信息工程專業(yè)的教育改革提供了新的思路[5]。在教學設計中，教師們有意選擇與課程教學目標和專業(yè)技能培養(yǎng)高度契合的競賽項目，將其轉化為實訓內容，使教學更加貼近實際應用。同時，根據(jù)競賽要求拆解任務，設計分階段的實訓內容，引導學生逐步掌握核心技術，以完成競賽任務。通過組建學生團隊，以競賽模式組織實訓，培養(yǎng)學生的團隊協(xié)作能力和解決實際問題的綜合素質。邀請校內外導師指導學生完成實訓任務，同時運用競賽標準評價學生的表現(xiàn)，確保實訓效果達到競賽要求。在此基礎上，教師團隊鼓勵學生在實訓中融入創(chuàng)新思維和創(chuàng)業(yè)意識，激發(fā)學生的創(chuàng)意，引導其將競賽成果應用于實際項目或產品開發(fā)。通過將競賽項目引入實訓教學，不僅提升了學生的學習興趣和動手能力，更進一步拓展了學生的崗位適應能力。

2.4生成式AI輔助實訓內容

為了確保電子信息專業(yè)的學生能夠緊跟專業(yè)領域的發(fā)展步伐，有效利用AI工具解決實際問題，并在實際操作中得到充分鍛煉，設計了任務導向式課程。實訓課程的設計旨在強化學生的方案設計能力，特別關注與電子領域緊密相關的技術。實訓課程從增強方案設計能力出發(fā)，包括模擬電路、數(shù)字電路、單片機應用以及歷年電子競賽真題的解決方案等多個任務。在實訓過程中，AI輔助每一個步驟，從模擬電路的運算放大器、濾波器和振蕩器設計，到數(shù)字電路的計數(shù)器和頻率計設計任務，再到單片機的模塊化設計任務以及基于電子競賽任務的方案設計等。學生可以與AI實時互動，以模擬并實現(xiàn)各種電路運行為目標，加深對基礎知識的理解。生成式AI的參與不僅能幫助學生優(yōu)化方案，還能彌補學生與教師之間互動不足的問題。例如，其可以幫助學生快速生成初步代碼、設計方案或優(yōu)化方案，根據(jù)學生的學習進度和能力，生成適合個體需求的學習內容和反饋，提供針對性的輔導與練習。有了生成式AI的輔助，學生的實訓效率顯著提高，同時鍛煉了學生快速整合的能力，以應對解決復雜問題的挑戰(zhàn)。

2.5生成式AI賦能多元化考核方式

通過生成式AI的引入，課程考核逐步實現(xiàn)了多元化和實踐導向的轉型，重點圍繞學生完成的任務展開。這些任務根據(jù)難度梯度分級，涵蓋電路設計、嵌入式開發(fā)和電子競賽項目等，旨在全面評估學生從基礎技能到高階應用的能力。考核重點包括學生快速理解任務要求、完成電路設計和程序編寫，以及生成式AI的應用能力。學生答辯環(huán)節(jié)注重實踐成果的展示，不再局限于理論陳述，而是以個人作品如硬件設計、嵌入式程序或綜合項目為核心?？己酥幸髮W生闡釋設計思路、實現(xiàn)過程，以及AI在電路設計、代碼自動生成及調試分析中的作用，并演示作品功能與實際應用價值。例如，在團隊考核中，通過明確角色分工，如設計師、程序員或項目協(xié)調員，確保每名學生的貢獻得到充分體現(xiàn)。同時，在評估團隊協(xié)作和整體項目完成情況時，將AI打分作為一個輔助評價工具，這一舉措提升了效率與公平性。生成式AI貫穿考核的各個環(huán)節(jié)，支持任務生成、代碼優(yōu)化、動態(tài)反饋與智能化評估。這種多元化考核方式以實踐和應用為導向，真實檢驗學生將知識技能轉化為實際操作的能力，同時激發(fā)創(chuàng)新潛能，增強職業(yè)適應力，為培養(yǎng)高素質應用型人才提供了有力支持。

根據(jù)以上改革實施路徑，本研究結合電子信息專業(yè)的實訓課程改革構建了“基于生成式AI和競賽驅動的實訓課程模型”如圖1所示。

3實訓課程改革實施效果

通過這一系列改革，電子信息專業(yè)的實訓課程已經(jīng)發(fā)生了顯著的變化。從學生參與度、課程滿意度到社會評價，各個方面都有明顯的提升。這些改變不僅證明了改革的成功，還為未來更多領域的教學改革提供了有力的支持。

3.1理論與實踐互促

在創(chuàng)新平臺的支撐下，“電子線路實訓”“嵌入式系統(tǒng)應用設計實訓”“單片機應用設計實訓”等課程不僅將理論教育深入到位，同時也為學生提供了大量的實踐機會。同時，生成式AI的廣泛使用能夠提高學生學習的效率，并及時解答學生在理論和實踐中遇到的諸多問題。這種教學方式確保了學生對理論知識的深入理解，同時也鍛煉了他們的動手能力和獨立解決問題的能力。在此過程中，優(yōu)化了師資的配置，降低了教師對基礎理論教學的時間投入，并將更多的時間用于訓練學生的方案設計和實踐能力。

3.2教學成果倍增

要驗證教學改革的成果，競賽獲獎就是一個直接的證明。實施教學改革以來，教師團隊利用大學創(chuàng)新基地平臺，提供Java、網(wǎng)頁設計、Android及iOS等編程培訓。學生在全國大學生電子設計競賽、中國機器人大賽及全國軟件和信息技術專業(yè)人才大賽中，共獲得全國一等獎35項、二等獎65項。同時，18位指導老師因其出色的指導效果被評為“優(yōu)秀指導教師”。

3.3師生共贏

通過改革，學生在理論學習與實踐操作之間找到了平衡點，全面提升了綜合能力。他們不僅在專業(yè)競賽中屢獲佳績，更在職業(yè)發(fā)展中展現(xiàn)出更加自信的姿態(tài)。教師以改革為契機，積極更新教學理念，將生成式AI等前沿技術引入課堂，不僅提高了教學效率，還激發(fā)了學生的學習興趣。學生通過實踐課程不斷深化理論知識，主動向教師反饋實際問題，共同探索解決方案，從而形成了師生“共進共贏”的相互成就教育模式。教師成為教學改革的引領者，學生在教師的指導下成長為理論扎實、實踐能力過硬的優(yōu)秀人才，為社會和產業(yè)發(fā)展提供了有力支持。

4結束語

在過去幾年中，電子信息工程專業(yè)的教育經(jīng)歷了系統(tǒng)性的教學改革，這些改革顯著提升了教育質量。通過采納競賽驅動式教學、校企聯(lián)合培養(yǎng)模式，并結合生成式AI輔助教學，不僅激發(fā)了學生對電子信息科學與技術的濃厚興趣，還顯著提升了他們的專業(yè)素養(yǎng)和創(chuàng)新實踐能力。這種教學模式的成功實踐產生了廣泛的積極影響：首先，為專業(yè)課程改革提供了強有力的支撐和有效的模板，促進了教學內容和方法的創(chuàng)新。其次，通過優(yōu)化和加強師資隊伍，進一步完善了課程體系，提高了教育質量。此外，推動了實訓基地的建設和運營，為學生提供了豐富的實踐和創(chuàng)新機會。競賽驅動式教學增強了學生利用生成式AI工具進行電子設計和解決實際問題的能力，同時，與企業(yè)的緊密合作幫助學生更好地適應職場，縮小了教育與實際應用之間的差距。然而，教學改革是一個持續(xù)的過程，還需要不斷進行反思、優(yōu)化和創(chuàng)新，才能適應社會和技術的快速發(fā)展。

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【通聯(lián)編輯：張薇】