課賽訓結合的電類工程實踐平臺建設探索

陳新兵 龍曉莉 謝斌盛

摘 要 針對制造強國對人才的需求，提出高校電子實習中心的改革方向，介紹以智能硬件開發為主題，通過課賽訓結合模式整合電類學科共性元素，進而構建電類工程實踐平臺的總體思路與關鍵措施。實踐表明，一體化平臺的建設解決了實習教學的對接設計問題，提升了工程人才培養質量。

關鍵詞 電子實習中心；智能硬件開發；電類工程實踐平臺；電子工藝實習；工程教育；STEAM

中圖分類號：G642 文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2018）14-0134-03

Construction of Electrical Practice Platform by Course Contest and Training//CHEN Xinbing， LONG Xiaoli， XIE Binsheng

Abstract According to the talent requirements for manufacturing power， the direction of electric practice center reform is suggested for universities. Focusing on intelligent hardware development， how

to build an electrical practice platform is presented in the paper， which integrates electrical common resources by means of course， contest and training combining. As a result， an integrated platform forms， problem for sustainable development is solved， the quality of compounded talents training is promoted.

Key words electronic practice； manufacturing power； talents culti-vating； practice platform； intelligent hardware； electrical practice platform； engineering education； STEAM

1 前言

“中國制造2025”是我國從制造大國邁向制造強國的行動綱領，短期內實現產品質量與創新的雙提升，亟待工程人才培養取得重要突破[1-2]。目前高校在人才培養規模方面取得階段成就，但人才素質與行業實際需求尚有較大差距，成為制造業發展的瓶頸。各高校通過完善人才工作機制、創新人才培養方式、深化工程教育改革、破除人才培養壁壘和培養拔尖人才等措施，在提高人才培養質量方面取得較大進展。其中電子實習中心（或稱“實訓中心”），作為落實素質教育的實踐基地，承擔全校電子工藝實習教學任務，在規模化工程實踐能力速訓方面發揮了重要作用，成為探索工程教育改革的試驗田[3-5]。

近年興起的工匠精神與創客精神，逐漸成為工程師的基本素養，反映了行業對復合型人才的實際需求。其中工匠精神代表了制造業的質量追求，以及敬業、專注、創新等內涵；創客精神源于跨界DIY文化，注重在實踐中學習新東西，并加以創造性地使用，兩種理念為工程教育改革提供了新思路[6-7]。廣州大學電子實習中心（下稱“中心”）負責全校電子工藝實習，在解決實習課時偏少、部分學生實習后并未進入實踐創新狀態等問題的過程中，結合制造強國戰略需求與先進教育理念，從提高學生持續發展能力出發，加強后續對接設計，構建了課賽訓結合的電類工程實踐平臺，探索出一條電子實習中心發展之路。

2 工程實踐平臺構建

中心以硬件工程實訓為定位，根據復合型工程人才的培養需要，以智能硬件開發為主題，整合了電子工藝實習、跨學科賽事及其工程技術類通選課等電類學科共性元素，注入協同發展理念，構建了一體化工程實踐平臺，如圖1所示。據此制訂最簡捷的分階段漸進式培養計劃，工程教育回歸工程實踐，使學生獲得較為系統的工程訓練，具備解決較復雜工程問題所需的動手實踐能力、自主學習能力、設計開發能力、個人團隊能力，以及質量意識與創新意識。下面分別介紹實習、競賽和課外培訓在平臺中的職能與建設措施。

改革電子工藝實習 電子工藝實習是電類相關學科大學生工程訓練的入門級課程，主要內容為電子制作與硬件設計，訓練基本的實踐動手能力與工程素養。為系統性地提升學生的工程能力，中心將實習納入工程實踐平臺整體規劃，承擔硬件工程實訓職能，結合長期指導實習教學與全國大學生智能汽車競賽的優勢，將賽車成果轉化為實習教學工程案例，如圖2所示，解決了實習教學與課外實踐的關聯設計問題。

整車采用模塊化設計，根據初學者特點融入對稱式設計、人機交互設計與可靠性設計思想，按功能劃分為電源模塊、傳感模塊、顯示模塊、驅動模塊與核心模塊，對應各項教學內容及其能力達成指標，通過“平臺+模塊”方式滿足不同專業的需求。實習教學采用課內課外相結合的貫通式教學設計，課內偏重單片機外圍電路，學生兩人一組進行實習，電路規劃設計、焊接質量及其調試策略，都將直接決定其未來發展順利與否。在教學過程中落實質量意識等工程素養的訓練，嚴格驗收環節，務必做到階段任務階段解決。單片機編程在大學生科技活動中占有重要地位，這部分通過課外培訓或選修方式完成，解決了課內學時有限的問題，提升了學生的自主學習能力，學生在動手實踐過程中建立起工程系統概念，獲得較為完整的工程體驗，初步具備解決工程領域電類問題的能力。

開展跨學科賽事 中心人員長期指導跨學科賽事，如“全國大學生智能汽車競賽”“中國機器人大賽”“廣東省計算機設計大賽”“廣東省工科大學生實驗技能大賽”“廣州市3D打印創意設計大賽”，在組織校內選拔賽的過程中不斷探索擴大基礎培訓規模與覆蓋面，使更多學生獲得工程歷練的方法[8]。

為解決普及教育問題，中心將跨學科賽事納入工程實踐平臺整體規劃，承擔競技場職能，以智能硬件相關賽事為發展重點，提升學生創意變為作品的能力。實習結束后，有興趣的學生即入駐創客基地，組成跨學科團隊備戰相應賽事[9]，以智能硬件開發為主題，通力合作完成作品的規劃、設計、制作與聯調，具備解決較復雜工程問題的能力，鼓勵學生以解決問題為導向進行實踐創新。階段工作檢查采用現場競技并提交技術報告方式，學生通過賽事檢驗成果、發現差距，在實踐創新與交流分享中逐步成長，形成“實踐為先、寬容失敗、鼓勵創新、勇于探索”的實踐文化氛圍。學生在工程實踐中持續探索，不少學生通過科研項目或考研深造，贏得更廣闊發展空間。

中心結合STEAM培養理念，成立跨學科導師團隊，實行導師負責制，每個導師提供科研項目，組建跨學科學生團隊，協助制訂發展計劃，跟進項目進展，一起分析解決遇到的工程問題，實現協同發展。為了提高基礎培訓效率，中心將賽車成果轉化為模塊化設計的實習教學車，提升實習教學培訓的系統性，解決課外實踐的入門問題；同時，圍繞賽事創建配套的課外培訓體系，解決學生課外實踐創新中的共性問題。

加強課外培訓 一體化平臺將課外培訓定義為練兵場，重點提升學生的工程化能力。圍繞智能硬件類的跨學科賽事，中心創設系列通選課，學生也可選擇參加相應的課外專題培訓，在掌握開發工具的基礎上，通過實踐將創意轉化為作品，最終以專題賽事檢驗學習成果，選拔有潛質的學生代表學校參加高級別賽事，形成課賽訓結合的人才培養模式，如圖3所示。

一體化平臺采用漸進式培訓方案，以智能硬件開發為主題，劃分為三個階段，每階段開設1～2門工程技術類通選課，開課方式靈活，采用項目驅動法教學，引導學生從循跡車出發，進行智能硬件設計創新。教學過程中對現象表述、問題定位/故障診斷、需求分析、解決方案的制訂與技術報告的書寫有明確要求，持續提升學生的專業度，達到課賽結合、以賽促學的效果。其中，電子工藝實習或其培訓承擔硬件設計普及教學任務；“智能車入門”或其培訓承擔軟件設計普及教學任務，以“繽紛流水燈”比賽方式結束課程；“智能車設計”承擔電子系統設計普及教學任務，以“極速智能車”比賽方式結束課程；“機器人設計”與“Android應用開發”聯合承擔智能硬件設計普及教學任務，跨學科分組，以“創意機器人”比賽方式結束課程。

3 建設成效

經過三年的探索，電子實習中心在工程實踐平臺建設方面取得突破，建成課賽訓結合的一體化工程實訓體系，培養方式更為靈活，人才培養水平得以提高，實現由工程技術人員向工程師培養目標的躍升，在完成普及教育工作的同時，為學生提供了各種形式的工程歷練機會，其工程實踐能力得以普遍提升。根據廣州大學本科專業人才培養方案統計，現有七個學院的14個工科專業選用，年人機時數約為五萬。

中心實現協同發展目標。每位教師皆分配有實習教學和課外競賽指導任務，智能硬件開發中遇到的工程問題促進了師生的科研，研究成果轉化為實踐教學內容，促進了課程建設與教學研究，工程能力培養質量穩步提升。2016年成立并入駐智能車協會，學生在競賽組織宣傳、課外培訓、教學套件維護、方案測試、氛圍營造與對外交流方面發揮巨大作用，教師提高了工作效率，投入教學科研的精力更為充足。在競賽之外，積極組織師生申報各類項目資助，發展校企合作，不斷拓展經費來源，持續擴大工程實訓層次與規模，支持更多學生將創意轉化為產品，取得階段成果。現已建成校級MOOC在線課程一門，出版教材三部，發表論文60余篇，競賽獲獎60余項，專利授權50余項，2017年獲得校級教學成果一等獎，成為省教學成果獎重點培育項目。

4 結語

工程實踐平臺及其培訓體系的建設，解決了當前實習教學面臨的窘境，突破了電子實習中心的原有格局，促進了復合型工程人才的培養，為同類實訓基地建設提供了參考案例。工程素質的訓練是一個長期探索的過程，如何將速成培訓與系統培養結合起來，將是未來工程教育改革的重要任務。

參考文獻

[1]周濟.智能制造：“中國制造2025”的主攻方向[J].中國機械工程，2015，26（17）：2273-2284.

[2]蘇學滿，孫麗麗.“中國制造2025”背景下制造業人才的新需求[J].科教文匯，2016（5）：64-65.

[3]苗匯靜，曹立軍，王立新，等.電工電子實訓中心的運行與實踐[J].中國教育技術裝備，2016（22）：26-28.

[4]周國玲，張曉暉，鄭勐，等.基于項目教學的綜合工程訓練改革與實踐[J].亞太教育，2016（20）：272-273.

[5]席在芳，吳笑峰，等.電氣信息類大學生創新訓練中心建設的探索與實踐[J].實驗技術與管理，2015，32（2）：21-25.

[6]陳德峰.制造強國視閾下“工匠精神”的培育路徑研究[J].蚌埠學院學報，2017，6（3）：87-90.

[7]胡福文.基于工程文化和創客文化融合的創新人才培養模式[J].高教學刊，2017（11）：142-143.

[8]游磊，淡艷，張志強.以科技競賽為核心搭建多維實踐教學平臺的研究[J].教育與教學研究，2014，28（8）：86-88.

[9]蔣永榮，方成，夏金虹.基于學科交叉培養本科生創新能力的探索[J].高教論壇，2015（7）：45-48.