以MCU實驗室為平臺促進卓越工程師培養(yǎng)的探索

仇冀宏 羅賢鋒 羅樂 孫偉

摘 要：根據(jù)卓越工程師教育培養(yǎng)的標準，借鑒歐美發(fā)達國家的成功經(jīng)驗，開展了以MCU實驗室為平臺促進卓越工程師教育培養(yǎng)的探索。通過校企共建MCU實驗室、學生自主管理實驗室、學生自主舉辦實驗室開放日、學生自主舉辦課外科技競賽和學生自主開展MCU應用研究等措施，提高了實驗室的利用效率，激發(fā)了學生的學習興趣，開闊了學生的視野，培養(yǎng)了學生的動手能力、創(chuàng)新能力、組織管理能力與合作交流能力，提高了學生的綜合素質(zhì)，促進了卓越工程師的教育培養(yǎng)。

關鍵詞：卓越工程師；MCU實驗室；創(chuàng)新能力；組織管理能力；綜合素質(zhì)

中圖分類號：C961 文獻標志碼：A 文章編號：2096-000X（2017）17-0025-03

Abstract： According to the standard of the cultivation of outstanding engineers， based on the successful experiences of developed western countries， the author explored the cultivation of outstanding engineers based on MCU laboratories. The measures such as co-building the MCU laboratory with the enterprises， the student managing the lab， holding the extra-curricular science and technology competitions and studying application of MCU， etc， can improve efficiency of lab use， stimulate students' learning interests， and broaden their horizons， develop their scientific and technological creativity， organizational and managerial ability and cooperation and communication ability. Thus the students' comprehensive quality is enhanced， and the cultivation of outstanding engineers is promoted.

Keywords： outstanding engineer； MCU laboratory； innovation ability； organizational and managerial ability； comprehensive quality

引言

為加快培養(yǎng)科技創(chuàng)新能力強、適應現(xiàn)代經(jīng)濟社會發(fā)展需要的工程技術人才，為建設創(chuàng)新型國家奠定堅實的人才基礎。2010年6月，教育部在天津大學召開了“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”啟動大會，開始實施“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”，標志著以學生科技創(chuàng)新實踐能力培養(yǎng)為中心的高等教育改革的開始[1，2]。

歐美等發(fā)達國家創(chuàng)新型人才和卓越工程師教育培養(yǎng)的成功經(jīng)驗表明：組織學生開展科技創(chuàng)新實踐活動是培養(yǎng)創(chuàng)新人才和卓越工程師的有效途徑。例如：哈佛大學“Home Lab”實驗項目、哥倫比亞大學和麻省理工學院的“Upper Division”實驗項目、斯坦福大學的“Project”實驗項目等都是組織學生開展科技創(chuàng)新實踐活動的成功典范[3-5]。參考歐美等發(fā)達國家的成功經(jīng)驗，國內(nèi)高等學校也采取了一系列改革措施，開展了形式多樣的大學生課外科技創(chuàng)新實踐活動，舉辦了各種大學生科技創(chuàng)新實踐競賽活動，這些改革措施有效培養(yǎng)了學生的科技創(chuàng)新實踐能力，促進了卓越工程師的教育培養(yǎng)工作[6-8]。在這種形勢下，我們以“Renesas嵌入式MCU實驗室”為平臺開展學生自主管理實驗室、學生自主舉辦實驗室開放日、學生自主舉辦課外科技競賽和學生自主開展MCU應用研究等活動，通過這些活動提高了實驗室的利用效率，激發(fā)了學生的學習興趣，開闊了學生的視野，培養(yǎng)了學生的動手能力、創(chuàng)新能力、組織管理能力與合作交流能力，提高了學生的綜合素質(zhì)，促進了卓越工程師的教育培養(yǎng)。

一、以MCU實驗室為平臺促進卓越工程師培養(yǎng)的探索

美國國家科學基金會認為工程師是應用科學知識設計、開發(fā)新的工具和系統(tǒng)來解決人類社會所面臨問題的工程技術人才[9]。美國工程與技術認證委員會提出11條卓越工程師的標準；歐洲工程師協(xié)會聯(lián)盟也提出12條卓越工程師的標準[10，11]。這些標準的核心是掌握數(shù)學與科學理論；掌握現(xiàn)代技術、技術標準和政策法規(guī)；具有現(xiàn)代工程意識和工程精神；具有解決問題和處理危機的能力、具有工程管理的能力、具有國際交流和繼續(xù)學習的能力。根據(jù)卓越工程師的標準、借鑒歐美發(fā)達國家的成功經(jīng)驗，開展了以下幾個方面的探索：

（一）校企共建“Renesas嵌入式MCU實驗室”的探索

MCU是微控制單元（Microcontroller Unit）的英文縮寫，又稱單片微型計算機或單片機。它把中央處理器和內(nèi)存、計數(shù)器、USB、A/D轉換、UART、PLC、DMA等周邊接口，甚至LCD驅(qū)動電路等整合在一個芯片上，形成芯片級的計算機。智能制造是“工業(yè)4.0”的核心，MCU是智能制造的核心技術之一。隨著“工業(yè)4.0”時代的來臨，MCU知識與應用技能已經(jīng)成為理工科學生必須掌握的一門基礎知識與基本技能。為了讓學生更好地掌握MCU知識與應用技能，借鑒歐美發(fā)達國家的成功經(jīng)驗，開展了校企合作培養(yǎng)卓越工程師的探索。2008年9月開始和瑞薩電子（中國）有限責任公司合作在校內(nèi)建立“Renesas嵌入式MCU實驗室”為學生學習MCU知識、開展MCU應用研究提供一個平臺。瑞薩電子向?qū)嶒炇姨峁┫冗M的MCU實驗設備和相關的技術資料，并開展教師培訓工作，以提高教師開發(fā)應用MCU的能力與技巧。教師則把企業(yè)研發(fā)的成功案例和先進技術引入教學過程，向?qū)W生傳授MCU知識與應用技巧。MCU實驗室主要是在課余時間，把對MCU感興趣的同學組織起來，開展MCU知識的學習，并根據(jù)企業(yè)的需求組織學生開展MCU的應用研究。實踐證明：校企合作是卓越工程師教育培養(yǎng)的有效途徑，校企合作可以發(fā)揮各自優(yōu)勢，實現(xiàn)優(yōu)勢互補，互惠共贏。

（二）學生自主管理實驗室的探索

解決問題與危機處理能力、工程管理能力、國際交流能力等是卓越工程師必備的能力，為了培養(yǎng)學生的這些能力，我們嘗試讓學生自主管理“Renesas嵌入式MCU實驗室”。由于“Renesas嵌入式MCU實驗室”是瑞薩電子在校內(nèi)建立的聯(lián)合實驗室，沒有安排學校計劃內(nèi)的教學任務，因此我們把實驗室交給學生管理。首先，聘請一位有責任心、有組織管理能力的學生擔任實驗室主任，再由他聘請幾位同學作為實驗員組成實驗室管理小組，負責實驗室的日常管理工作。主要包括以下幾個方面的工作：1.開放實驗室，為開展課外科技創(chuàng)新實驗研究的同學提供服務。2.負責實驗室設備的保管、維護和修理工作。3.參與實驗室的建設與評估工作，在校內(nèi)外專家和瑞薩電子公司的專家檢查與指導工作時負責講解與接待。4.協(xié)助教師指導學生開展MCU實驗教學與應用研究。實驗室管理小組的同學一般1-2年更換一批。通過學生自主管理實驗室，培養(yǎng)了學生的組織管理能力、交流與協(xié)調(diào)能力和解決問題的能力。通過對實驗儀器設備的維護與修理工作，培養(yǎng)了學生的動手能力和解決問題的能力。通過學生自主管理實驗室還解決了實驗室開放過程中經(jīng)常遇到的教師和實驗員人員不足的問題以及教師和實驗員工作量和報酬的問題等，有效提高了實驗室的利用效率，為實驗室管理工作提供了有價值的參考。

（三）學生自主舉辦實驗室開放日宣傳活動

為了營造校園科技創(chuàng)新實踐活動氛圍；開闊學生的視野；激發(fā)學生學習MCU的興趣與熱情，為學生提供一個相互交流的平臺，由實驗室管理小組的同學和學生會合作，共同舉辦MCU實驗室開放日宣傳活動。開放日就是一場面向?qū)W生的校內(nèi)MCU展覽會。展覽會一般分為兩個主題：MCU新發(fā)展與新成果展和學生科技作品展。MCU新發(fā)展與新成果展，主要是把教師在各種展覽會（如“慕尼黑上海電子展”）上收集到的資料以及公司提供的宣傳資料制作成展板進行展出，并播放企業(yè)提供的宣傳視頻和教師在展會上拍攝的科技成果視頻，通過視頻和圖片向?qū)W生介紹MCU的新發(fā)展與新成果，開闊學生的視野，激發(fā)學生的興趣。學生科技作品展，主要是把學生在MCU實驗室研制出的各種科技作品進行現(xiàn)場展示，并由研制者作為講解員現(xiàn)場向參觀的同學做講解，并進行相互交流。通過MCU實驗室開放日的宣傳活動不僅使學生在輕松愉快的氣氛中了解到MCU的知識、新發(fā)展與新成果，開闊了視野，激發(fā)了學習興趣，而且也為同學之間搭建一個學術交流的平臺，培養(yǎng)了學生的學術交流能力。對于組織開放日的同學們來說也是一次難得的鍛煉機會，通過舉辦開放日活動，有效培養(yǎng)了學生的組織管理能力、交流協(xié)調(diào)能力、處理問題的能力與應變能力，為今后的發(fā)展積累了寶貴的經(jīng)驗。

（四）學生自主舉辦課外科技競賽活動

為營造校園科技創(chuàng)新實踐活動氛圍，提高學生的學習興趣，培養(yǎng)學生的科技創(chuàng)新實踐能力和組織管理能力，由實驗室管理小組的同學和學生會合作，以“Renesas嵌入式MCU實驗室”為平臺舉辦大學生單片機競賽活動。競賽完全由學生自己組織，從賽前的宣傳與動員、學生報名，到競賽的命題，競賽的組織與實施，競賽作品的評獎，再到最后的頒獎、總結與新聞報道與宣傳等每一個環(huán)節(jié)都由學生負責。通過學生自己組織競賽活動，不僅激發(fā)了參賽學生的學習興趣、提高了參賽學生的創(chuàng)新能力，而且提高了競賽組織者的綜合素質(zhì)與綜合能力。因為競賽的命題與評獎工作是一項具有挑戰(zhàn)性的復雜工作，既要有很高的綜合知識水平，又要掌握教育測量與評價理論。所以參與命題與評獎的學生在努力提高自己的綜合知識水平和綜合能力的同時，還需向教師學習教育測量與評價的理論，以保證競賽的科學性、客觀性與公正性。

（五）學生自主開展MCU應用研究

為了培養(yǎng)學生的科技創(chuàng)新能力與動手解決實際問題的能力，MCU實驗室長期開放，并鼓勵學生根據(jù)自己的興趣愛好來開展MCU知識的學習與應用研究。對于學生自己選擇的研究課題，MCU實驗室無償提供實驗儀器設備與加工工具，并提供一定的經(jīng)費支持。興趣是最好的老師，也是最有效的學習動力。由于可以按照自己的興趣愛好、自己的實驗方案開展研究，教師只幫助解決困難和問題，不干涉學生的研究內(nèi)容，因此有效調(diào)動了學生的積極性與主動性，許多同學在課余時間來到MCU實驗室開展科技創(chuàng)新實驗研究，并以此為基礎申報校級、省級和國家級“大學生創(chuàng)新性實驗計劃”項目。自實驗室建立以來，學生共申請到國家級“大學生創(chuàng)新性實驗計劃”項目2項，省級2項，校級50多項。通過開展MCU應用研究，培養(yǎng)了學生的科技創(chuàng)新能力與解決實際問題的能力，提高了學生的工程素質(zhì)，促進了卓越工程師的教育培養(yǎng)。

二、結束語

多年來，通過采取學生自主管理實驗室、學生自主舉辦實驗室開放日、學生自主舉辦課外科技競賽和學生自主開展MCU應用研究等措施，提高了實驗室的利用效率，激發(fā)了學生的學習興趣，開闊了學生的視野，培養(yǎng)了學生的動手能力、創(chuàng)新能力、組織管理能力與合作交流能力，提高了學生的綜合素質(zhì)，促進了卓越工程師的教育培養(yǎng)。并使他們成為大學生課外科技創(chuàng)新實踐活動和各種大學生課外科技創(chuàng)新實踐競賽的骨干和積極的參與者，有2名同學在全國性大學生課外科技創(chuàng)新實踐競賽中獲得一等獎和三等獎；有30多名同學在各種省級大學生課外科技創(chuàng)新實踐競賽中獲獎。

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