電子信息工程專業(yè)實踐教學體系的研究

電子信息工程專業(yè)實踐教學體系的研究摘要：根據(jù)新工科對地方高校電子信息工程專業(yè)人才培養(yǎng)的要求，針對目前電子信息工程專業(yè)實踐教學出現(xiàn)的問題，皖西學院對電子信息工程專業(yè)實踐教學體系進行改革探索，構建“三縱四橫”的專業(yè)實踐教學體系。以學生為主體，加強過程考核，更新實踐教學內(nèi)容和考核方式；加強雙能型師資培養(yǎng)，深化產(chǎn)學研合作；依托專業(yè)學生協(xié)會，結合學科競賽、大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目等激發(fā)學生學習的能動性，有效提升學生的專業(yè)實踐能力、工程應用能力和創(chuàng)新能力。關鍵詞：新工科；電子信息工程專業(yè)；實踐教學；教學改革為應對新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革，加快培養(yǎng)新興領域工程科技人才，改造升級傳統(tǒng)工科專業(yè)，布局未來戰(zhàn)略領域人才培養(yǎng)，教育部提出了“新工科”建設這一重大教育戰(zhàn)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?！靶鹿た啤笔菍た茖W科建設的優(yōu)化再造和內(nèi)容升級，培養(yǎng)適應新技術、新產(chǎn)業(yè)、新發(fā)展的卓越工程科技人才[1]。電子信息工程專業(yè)屬于傳統(tǒng)工科專業(yè)，國內(nèi)眾多高校都開設電子信息工程專業(yè)，每年培養(yǎng)的學生數(shù)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(jù)地方經(jīng)濟發(fā)展和人才需要，電子信息工程專業(yè)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(yǎng)學生的實踐能力和創(chuàng)新能力作為首要任務，努力打造“硬軟結合，面向系統(tǒng)，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(yè)人才培養(yǎng)過程中存在實踐教學理念、教學內(nèi)容陳舊，實踐考核方式不嚴，創(chuàng)新平臺較少等問題，在目前已有的專業(yè)實踐教學體系基礎上，結合學校的實際情況，基于OBE（OutcomeBasedEducation）教育理念，構建適應“新工科”發(fā)展的電子信息工程專業(yè)實踐教學體系。1目前專業(yè)實踐教學存在的問題“新工科”背景要求人才培養(yǎng)必須以學生為本，從“以教師為中心”的“傳道、授業(yè)、解惑”逐步走向“以學生為中心”的“悟道、求業(yè)、生惑”的新境界[3-4]。目前，電子信息工程專業(yè)的實踐教學體系主要包括基礎課程實驗、專業(yè)課程實驗、課程設計、認知實習、畢業(yè)實習和畢業(yè)設計等，主要培養(yǎng)學生的專業(yè)知識技能、分析解決問題能力、知識綜合應用能力、創(chuàng)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(chuàng)新的教學理念電子信息工程專業(yè)具備工程應用能力的實踐教師數(shù)量少，現(xiàn)有教師大部分是高校畢業(yè)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(yǎng)及學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。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(tài)，學習的主動性和創(chuàng)造性有待提高，教學效果以及質(zhì)量難以得到保障。現(xiàn)有的教育模式已經(jīng)不能適應“新工科”的發(fā)展要求，需要對教育模式進行創(chuàng)新。1.2實踐教學內(nèi)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(fā)展，電子信息工程專業(yè)實踐教學內(nèi)容也應與時俱進。目前，專業(yè)實踐教學內(nèi)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(yǎng)有待進一步提升。另外，部分實驗儀器設備老舊，當大規(guī)模集成電路廣泛應用時，仍然還存在以小規(guī)模集成電路為主要教學內(nèi)容，與實際應用存在一定差距。多年來，專業(yè)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(yè)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(nèi)容。1.3實驗室開放程度有待提高，學生自主創(chuàng)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(chuàng)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(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目，對培養(yǎng)學生實踐能力、創(chuàng)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(yè)每年招生人數(shù)較多，專業(yè)課程實踐教學一般要求在規(guī)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(chuàng)新實踐平臺。2新工科背景下的實踐教學體系構建根據(jù)目前經(jīng)濟發(fā)展戰(zhàn)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(yè)的要求，按照“繼承與創(chuàng)新、交叉與融合”的思路對電子信息工程專業(yè)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(chuàng)”的“三縱四橫”實踐教學體系，實踐教學始終貫穿大學專業(yè)知識學習，以培養(yǎng)適應“新工科”要求的專業(yè)技術人才，具體情況見圖1。為適應新工科的發(fā)展需求，電子信息工程專業(yè)實踐教學體系分為學科基礎層、專業(yè)基礎層、專業(yè)核心層和創(chuàng)新應用層，每一層次包含專業(yè)實踐環(huán)節(jié)、任務目標和開設學期等內(nèi)容，具體見表1。3多元化實踐教學模式探索及改革3.1創(chuàng)新實踐教學方法，加強過程考核專業(yè)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(diào)動學生課堂的參與和互動，并記錄平時成績。在綜合型和創(chuàng)新型實踐教學環(huán)節(jié)采用CDIO工程模式進行教學[7]，從項目可行性論述、系統(tǒng)方案設計、硬件軟件設計、軟硬件調(diào)試、系統(tǒng)的集成和優(yōu)化等方面開發(fā)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(xiàn)（Implement）和運作（Operate）的項目工程開發(fā)過程，訓練學生的項目開發(fā)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(fā)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(nèi)容。隨著后期其他專業(yè)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(fā)，有效地提升開發(fā)板的利用率，以及學生綜合設計開發(fā)能力和專業(yè)知識應用能力。3.2結合工程實際應用，革新實踐教學內(nèi)容“新工科”要求培養(yǎng)具有創(chuàng)新能力、實踐能力和工程素養(yǎng)的技術人才。因此，電子信息工程專業(yè)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(nèi)容注重結合電子技術學科前沿和生產(chǎn)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(yè)實踐平臺相結合。簡單的實踐內(nèi)容，盡可能保證每位學生利用實驗箱或者開發(fā)板動手實操；實驗平臺限制無法實現(xiàn)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(yè)實踐設計課題，都可以先利用虛擬仿真得到關鍵參數(shù)，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(yè)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(yè)實踐課程教學和學生能力培養(yǎng)的根本保障，皖西學院開始加大人才引進和人才培養(yǎng)力度，電子信息教研室2021年引進5名博士，3位具有企業(yè)工作經(jīng)歷；并通過利用科技特派員、專項培訓、企業(yè)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(fā)揮企業(yè)優(yōu)勢資源，利用企業(yè)工程師的項目開發(fā)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(chuàng)新人才培養(yǎng)的需要。除工程訓練中心、創(chuàng)客空間等校內(nèi)實訓基地，電子信息工程教研室依據(jù)專業(yè)人才培養(yǎng)定位，積極開展校企合作，緊密聯(lián)系地方具有優(yōu)勢的和該專業(yè)相關的企業(yè)，積極規(guī)劃、逐步落實實習、實訓、就業(yè)等校外實踐教育基地；目前已創(chuàng)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(fā)中心、聯(lián)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(chǎn)教融合形式，拓寬實踐教學平臺，進一步深化校企產(chǎn)學研合作，建立合作共贏的人才培養(yǎng)方式。3.4依托嵌入式應用協(xié)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(xié)助管理大學生嵌入式應用協(xié)會和電子興趣小組，有規(guī)劃、有任務地開展各種專業(yè)實踐活動，從低年級開始引導學習、培訓和實踐訓練，選拔優(yōu)秀學生參加全國大學生電子設計競賽、“互聯(lián)網(wǎng)+”創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽、安徽省機器人大賽等學科競賽，近年來學生在專業(yè)比賽中多次獲獎，大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)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(xù)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(chuàng)新”的良好氛圍。規(guī)范管理實驗室和創(chuàng)新實踐平臺，在課外時間對學生開放，學生根據(jù)自己的時間和需求申請借用，實踐教學內(nèi)容在時間和空間上得到延伸，為學生和專業(yè)比賽提供強大的支持。4結語該文依據(jù)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(yè)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(yè)實踐體系能夠體現(xiàn)地方應用型高校的辦學特色，激發(fā)學生學習的主動性，提升學生的專業(yè)綜合應用能力、工程實踐能力和創(chuàng)新能力；為普通應用型本科院校電子信息類專業(yè)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(yè)在校企合作深度、創(chuàng)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(xù)還需不斷優(yōu)化完善。參考文獻[1]周開發(fā),曾玉珍.新工科的核心能力與教學模式探索[J].重慶高教研究,2017,5(3):22-34.[2]王本有,戴書華,蔡翠翠.高水平本科教育引領地方高校創(chuàng)新發(fā)展:以皖西學院電子信息工程專業(yè)為例[J].泰州學術,2019(00):172-181.3]王奇,范山崗,戴海鴻,等.面向工程能力培養(yǎng)的電子信息類專業(yè)實踐教學改革[J].實驗科學與技術,2020,18(6):71-75.[4]張憲峰,宮德龍.“金課”視角下的電子實訓課程教學改革探索[J].科技創(chuàng)新導報,2020,17(8):188-189.[5]張潔寒,張瑜.基于新工科理念的電子信息工程專業(yè)實踐教學體系構建與探索[J].實驗室科學,2020,