“新工科”創(chuàng)新理念的電子信息類專業(yè)基礎實踐教學改革

朱 君， 宋樹祥， 秦柳麗， 秦運柏， 岑明燦， 傅得立

(1. 廣西師范大學 電子工程學院， 廣西 桂林 541004；2. 廣西師范大學 數(shù)學與統(tǒng)計學院， 廣西 桂林 541004)

“新工科”創(chuàng)新理念的電子信息類專業(yè)基礎實踐教學改革

朱 君1， 宋樹祥1， 秦柳麗2， 秦運柏1， 岑明燦1， 傅得立1

(1. 廣西師范大學 電子工程學院， 廣西 桂林 541004；2. 廣西師范大學 數(shù)學與統(tǒng)計學院， 廣西 桂林 541004)

基于“新工科”創(chuàng)新理念進行電子信息類專業(yè)基礎實踐教學改革，主要從加強專業(yè)基礎課認識、教學模式、理論課程和實踐教學的連接3個方面進行多學科交叉融合的創(chuàng)新嘗試。“新工科 ”電子信息專業(yè)基礎課一體化教學設計了實驗教學、科研和企業(yè)需要導向結合，課程體系優(yōu)化，課程評價體系改革3個方面內(nèi)容。實現(xiàn)了學生動手能力的提高，培養(yǎng)了學生解決實際問題的能力和創(chuàng)新精神。

新工科； 實踐教學； 電子信息類專業(yè)

2016年2月復旦大學召開了高校工程教育發(fā)展戰(zhàn)略研討會，在該次研討會，“新工科”的研究與實踐被正式提上了章程[1-3]。在“三新”(新技術、新業(yè)態(tài)、新產(chǎn)業(yè))背景下，對工科人才創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力有了更高的要求。教育部高等教育司張大良司長提出了急需新型工科人才支撐的要求。至此“新工科”理念被提出，天津大學、東莞理工學院等進行了“新工科”人才培養(yǎng)模式改革。“新工科”人才的特點就是學科交叉與綜合。“新工科”是從新時期全面創(chuàng)新我國高等工程教育以適應引領新經(jīng)濟發(fā)展戰(zhàn)略視角出發(fā)提出的新觀點[4-5]。

我校電子工程學院以“電子信息特色專業(yè)群”為發(fā)展契機，探究了“新工科”創(chuàng)新理念的電子信息類專業(yè)基礎實踐教學，針對電路分析、模擬電子技術等基礎課，為適應新形勢、新契機，在課程教學及其實驗中實施創(chuàng)新[6-9]。結合自治區(qū)“14+10”千億元產(chǎn)業(yè)、戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)和自治區(qū)重大戰(zhàn)略部署需求，按照“政府主導、行業(yè)指導、企業(yè)參與、學校主體”的思路，以提高教學團隊的整體水平與素質(zhì)為目標，以實現(xiàn)西部特色人才培養(yǎng)模式背景下的電子信息類專業(yè)基礎課程改革為內(nèi)容，達到培養(yǎng)西部特色、市場導向的高級人才的目的[10-13]。

1 “新工科”創(chuàng)新理念的電子信息類專業(yè)基礎實踐教學改革內(nèi)容

一直以來“有沒有用”的問題圍繞著本科生整個4年的教學，特別以數(shù)學、專業(yè)基礎課為重災區(qū)，對于接觸專業(yè)基礎課的大一學生，“輕實踐，重理論”的認識更是嚴重[14-15]。與此同時，傳統(tǒng)的電路、模電教學過程中，教學方式相對單一，驗證類實驗教學方式無法吸引學生的興趣，還有關鍵的一點就是，“新工科”人才的迫切性，讓學生錯誤地認為就業(yè)形勢大好，只要畢業(yè)就能成才。

針對以上問題，團隊從認識角度與班主任、輔導員等合作對學生進行教育，從觀念上進行轉變，重視學生應用、探索、創(chuàng)新能力的提升。對課程當中的實驗、實踐內(nèi)容進行項目導向、內(nèi)容優(yōu)化、課時改革。

1.2 教學模式改革

傳統(tǒng)教學中教師扮演著課程的主體角色，學生處于被動受教的地位。在具體專業(yè)基礎課程中，教師所使用的方法也是普通的PPT、板書等教學方式，照本宣科，嚴格按照幾年前，甚至10年前的教學大綱或者知識理解對課程進行分析。學生在整個課程學習與實踐過程中缺少自主思考和探究的時間，導致學生無法形成基本的實踐意識，動手能力和思維能力較差。

針對以上問題，教學團隊引入了清華大學“學堂在線”，進行了電路分析慕課平臺的建設，在2016級新生中進行了實踐嘗試。通過改革的嘗試，讓團隊認識到教學模式改革的意義，讓學生結合了現(xiàn)代化的電子思想，豐富了教學內(nèi)容。

1.3 提高理論課程和實踐教學的連接

隨著近年來實驗教師和專任教師分開設置，實踐教學與理論教學割裂越來越明顯，其同步性問題成為了當前教學中遇到的新問題。理論教學不能應用到實踐教學、實踐當中理論問題又分析不清的現(xiàn)象十分明顯。這明顯不利于提高學生的動手能力，

作者前期對考慮機床電能的柔性作業(yè)車間調(diào)度開展了優(yōu)化分析[11]，在此基礎上，本文將刀具、切削液等輔助資源能耗分攤到車間作業(yè)過程中，并考慮工件流轉過程產(chǎn)生的搬運能耗，研究面向廣義能耗的柔性作業(yè)車間調(diào)度優(yōu)化模型。首先引入車間廣義能耗的概念，對柔性作業(yè)車間調(diào)度直接電能和間接能耗進行分析，然后建立了以廣義能耗和完工時間為優(yōu)化目標的柔性作業(yè)車間調(diào)度優(yōu)化模型，并基于多目標模擬退火算法對模型進行求解得到最優(yōu)調(diào)度方案。

不管是實踐還是理論教學都需要有學生興趣的導向，將上課遇到的問題通過實驗來解決，實驗中不明白的理論原理從課本上尋找。其中理論上采用了開放型設計，以一個知識點為中心分別設置多個實驗，通過項目教學法、案例教學法和探究式教學法等提高學生興趣和主動參與性。此外對學生的實踐教學的評價也采用與理論課脫軌的方法，積極創(chuàng)新評價方式，如結合學生互動、學生自評和教師點評以及項目答辯等形式。

2 “新工科 ”電子信息專業(yè)基礎課一體化教學

2.1提高實驗教學、科研和企業(yè)需要的結合

在“新工科”一體化教學設計中，要從企業(yè)需求的角度調(diào)整教學模式，注重提高學生專業(yè)實踐能力。理論課程的設置要有學科交叉和融合的特色，拓展企業(yè)需求較高的課時安排;增加具體項目實現(xiàn)的課時，及時更新課程內(nèi)容，與企業(yè)需求密切聯(lián)系，設計與編寫配套的教材;將實訓、實驗教學和實踐能力緊密結合，在實驗課程學習結束后，可以安排相應的校內(nèi)校外的實訓內(nèi)容，服務校區(qū)合作企業(yè);建立多樣化的實踐基地、構建多元化的實踐能力培養(yǎng)體系，通過學校之間的聯(lián)合，或者學校與企業(yè)的聯(lián)合，增加學生的實踐，組織學生進行專業(yè)技術實踐培養(yǎng)。

通過引進區(qū)內(nèi)外電子信息企業(yè)廣泛參與科技創(chuàng)新平臺建設，校企聯(lián)合組建工程技術研究中心和實習、實訓基地，構建特色人才計劃培養(yǎng)的綜合平臺。本著“資源共享、優(yōu)勢互補、互惠互利、共同發(fā)展”的原則，促進企業(yè)的科技進步和學院人才培養(yǎng)質(zhì)量的提高。

校企聯(lián)合共同指導學生畢業(yè)(設計)論文，促進和提高辦學效率與質(zhì)量。畢業(yè)論文(設計)是高等教育的最后階段，是旨在培養(yǎng)畢業(yè)生綜合能力與素質(zhì)的最重要的一個實踐教學環(huán)節(jié)，它對于培養(yǎng)和提高學生獨立分析、解決實際問題有著至關重要的作用，因此，其結果直接反映出教學質(zhì)量的好與不好。實踐證明，校企聯(lián)合指導學生畢業(yè)(設計)論文是培養(yǎng)學生實踐能力和工程能力的一種有效手段，是培養(yǎng)符合企業(yè)與市場需求的特色人才的有效途徑。

2.2 優(yōu)化課程體系

根據(jù)經(jīng)濟發(fā)展與企業(yè)需求及時調(diào)整實踐教學課程體系，以培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力、提高學生的實踐能力為核心，從人才培養(yǎng)的目標出發(fā)，加強企業(yè)導向，實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)、教學和科研相結合，促進各個部分的銜接，提高教學的質(zhì)量。根據(jù)專業(yè)基礎課全、廣、細的特點，建立不同層次的實踐項目，加強項目開發(fā)，提高學生的實踐能力。實踐項目要包括基礎型實驗、綜合設計型實驗以及創(chuàng)新型實驗。“新工科”背景的多學科交叉綜合設計型實驗需要以學生為主體，充分發(fā)揮學生的主觀能動性，教師在項目中做好輔助和指導，設計大致的技術路線或者目標，由學生自己了解實驗背景知識，并自行設計實驗的具體方案，然后進行實驗操作。學生形成具體的實驗目標后，開展創(chuàng)新型實驗，由學生和教師共同討論，使用新的方案來進行實驗。在實驗中，發(fā)揮學生的創(chuàng)造性，擴展思維活動空間，提高學生的學習興趣。

以學生發(fā)展為本，改進課程教學體系應該體現(xiàn)2個加強 ：一是加強電子信息專業(yè)理論課程的學習。優(yōu)秀的人才應該具有雄厚的專業(yè)理論基礎。二是加強實踐環(huán)節(jié)。新時期人才要面對的技術和工藝更加復雜，對動手能力的要求更高，因而創(chuàng)新型人才培養(yǎng)應當充分利用4年的時間加強學生實踐能力的培養(yǎng)，著力培養(yǎng)學生的實踐能力。抓好專業(yè)基礎課程的建設,按照 “突出重點與全面發(fā)展 ”相結合的原則，重點進行基礎課程改革，打造寬厚的學科基礎。 通過專業(yè)基礎課程的建設，創(chuàng)新型人才培養(yǎng)計劃才能得以有效實施。 此外，還要注意提高實踐教學比例，建設綜合性和設計性實驗，強化實踐教學環(huán)節(jié)等。

2.3 創(chuàng)新課程評價體系

依據(jù)具體課程體系與實際發(fā)展情況不同，考核體系也應有區(qū)別，尤其是實踐實驗項目中，不同類型的實驗課需要有不同的考核方式，才能更好地發(fā)現(xiàn)學生學習中存在的問題，促進實驗教學的改進。對于基礎型實驗項目，理論內(nèi)容需要通過筆試的方式進行考核，但是實驗操作的考核不同，可以采取實驗技能的展示或者預習報告等方式，對學生進行考核，了解學生實踐中存在的問題。綜合設計型實驗不僅要考核理論內(nèi)容、實驗操作，還需要對學生的實驗報告進行考查，了解學生應用理論知識的能力以及實際操作能力，促進學生全方位地提高。

學生創(chuàng)新思維主要表現(xiàn)在思維敏捷、變通能力及應用能力強，善于從新觀念、新角度去認識和分析事物。在專業(yè)課的基礎教育中應結合基礎的特點對學生進行靈敏性、滲透性、綜合性、獨特性等4方面訓練。

靈敏性：充分利用專業(yè)基礎課的教學特點，對其基本原理的應用能力、連動能力以及結合行業(yè)特點的分析能力進行反復的、多種手段的、結合實際的鍛煉。

滲透性：盡力做到平時信息和即時信息的密切結合，要鼓勵學生把知識的廣度和深度結合起來，要善于把新工藝、新技術、新設備、新材料等新的信息經(jīng)常有機地滲透到整個教學過程中去。

綜合性：教學上特別注意理論知識和動手能力的密切有機結合的能力培養(yǎng)和訓練。

獨特性：為鍛煉學生隨機應變、思維流暢的能力應進行多方面的適合學生心理特點的獨特能力訓練。

3 實踐效果分析

采取的項目開展途徑實施方案如圖1所示。首先分析學生特征，確定電子信息類專業(yè)基礎教學“西部特色人才培養(yǎng)”的目標，然后以特色應用型人才培養(yǎng)為目標核心，圍繞這個“目標核心”，通過設計理論和實踐2條路徑進行“西部特色人才培養(yǎng)”模式的研究。理論路徑包括“夯實基礎，教學相輔”“注重學生的四性教學”“激發(fā)學生的創(chuàng)造欲”“鼓勵學生大膽質(zhì)疑”等；實踐路徑包括“加強校企合作，尋求創(chuàng)新平臺”“電子工藝實習基地建設”等。特色人才培養(yǎng)離不開課內(nèi)理論知識傳授,更離不開課外嚴格的科研、實踐能力訓練。

圖1 課題的實施方案框圖

實施范圍是電子工程學院2016、2017、2018、2019級電子科學與技術、通信工程、電子信息工程專業(yè)的學生。教學受益面首先是上述實施范圍內(nèi)的學生。通過試點，將獲得的成果向全校其他基礎課推廣，然后向全省、全國的高校推廣。

我校與桂林市飛宇電子科技有限公司、桂林市建達機電工程有限公司、桂林宏博電子信息科技有限公司和桂林旗誠電子科技有限公司等30多家公司通力合作，共同建立了3個科技開發(fā)和實訓基地：“智能檢測與自動控制工程技術研究中心(已被桂林市批準立項建設)”“智能手機軟件開發(fā)基地”和“校內(nèi)專業(yè)實習、實訓基地”。

課題的研究開展初步解決了以下問題：基于特色人才培養(yǎng)的教師與學生的“主導”與“主體”角色關系，實現(xiàn)教學相輔；對于教學中的知識點為學生提供一個完整、真實的任務背景，激發(fā)學生的創(chuàng)新意識；讓質(zhì)疑在學生創(chuàng)新過程中正確地、最大限度地發(fā)揮其作用；尋求適合學生個性和專業(yè)知識水平的電子實習基地和校企資源，通過實踐提高學生的動手能力。

4 結語

通過近年來實踐得出，開展多學科交叉融合的“新工科”，能夠解決傳統(tǒng)的以授課教師為中心的教學結構以及重理論輕實踐、重分析輕綜合等高等教育中存在的影響人才培養(yǎng)的問題。創(chuàng)建新型的、既能發(fā)揮授課教師主導作用，又能充分體現(xiàn)學生主體地位的教學模式,非常適合當前學科的發(fā)展。使教師在進行課程整合的過程中，能緊緊圍繞新型教學模型的創(chuàng)建，密切關注教學系統(tǒng)4個要素(教師、學生、教學內(nèi)容、教學目標)的地位和作用，不僅鍛煉了學生提出問題、分析問題、解決問題的能力，而且將知識點融入目標任務之中，提高電子信息類專業(yè)基礎課的教學質(zhì)量，真正促使學生創(chuàng)新能力的提高。通過各種實際可行的方法培養(yǎng)學生的自主創(chuàng)新能力，可以開拓學生的視野。從課堂教學擴展開來，接觸到各種綜合知識、前沿知識，鼓勵學生積極參加各種學科競賽及科技競賽，培養(yǎng)學生解決實際問題的能力和創(chuàng)新精神。

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Reform on basic practical teaching for electronic information majors with innovative idea of “New engineering”

Zhu Jun1，Song Shuxiang1，Qin Liuli2，Qin Yunbai1，Cen Mingcan1，F(xiàn)u Deli1

(1. College of Electronic Engineering, Guangxi Normal University, Guilin 541004, China, 2. College of Mathematics and Statistics, Guangxi Normal University, Guilin 541004, China)

Based on the innovative idea of “New engineering”, the reform on the basic practical teaching for electronic information majors is carried out. An innovative attempt is made for the cross disciplinary integration mainly from the following three aspects: strengthening the understanding of the professional basic courses, the teaching modes and the connection of the theoretical courses to practical teaching. The integrated teaching of basic courses for electronic information majors with “New engineering” includes the following three sections: the combination of experimental teaching, scientific research and enterprise demands, the optimization of the curriculum system and the reform of the curriculum evaluation system, which has realized the improvement of students’ hands-on ability, and the cultivation of their ability to solve practical problems and their innovative spirit.

new engineering; practical teaching; electronic information majors

10.16791/j.cnki.sjg.2017.11.042

G642.0；TN23

B

1002-4956(2017)11-0171-03

2017-05-24修改日期2017-06-21

廣西自然科學基金項目(2015GXNSFBA139257)；廣西研究生教育創(chuàng)新計劃項目(XJGY201807，XJGY201811)；廣西師范大學2017教育教學改革項目(2017XJGB43 基于“新工科”創(chuàng)新理念的“三位一體”專業(yè)基礎課教學改革)

朱君(1985—)，男，江西鷹潭，博士，副教授，碩士生導師，主要從事非線性光學、表面等離子體學的研究

E-mailzhujun1985@mailbox.gxnu.edu.cn.

秦柳麗(1984—)，女，河北昌黎，本科，實習研究員，主要從事教學管理、表面等離子體學的研究.

E-mailqinliuli@126.com