以解決復雜工程問題能力為導向的電子信息類實踐育人模式

朱正偉，儲開斌，焦竹青，徐守坤

特約專欄——新時代高校實驗室建設與管理研究(Ⅵ)

在新形勢下，伴隨著“互聯網+”“創新創業”“新工科”等項目的廣泛開展，建設世界一流大學和一流學科已經成為我國高等院校深入發展的方向。在這一背景下，新時代賦予了高校實驗室建設與發展新的內涵與要求，需要以創新的理念、深入的改革措施，探討與實踐如何使實驗室更好地服務于一流大學和一流學科的建設。本期“特約欄目”向廣大讀者推薦一組常州大學關于新時代高校實驗教學、實踐育人模式、創新創業人才培養等方面的文章，供大家借鑒、參考。

以解決復雜工程問題能力為導向的電子信息類實踐育人模式

朱正偉，儲開斌，焦竹青，徐守坤

（常州大學 信息科學與工程學院，江蘇 常州 213164）

針對社會對高素質電子信息類人才的需求，在教學框架、教學平臺、教學機制和教學模式上進行了整體設計；構建了以提高學生解決復雜工程問題能力為目標導向的教學實踐、工程實踐、創新實踐和企業實踐協同互補的實踐育人模式，打破了學校與企業之間的地理界限，加強了知識融合與自我構建，提高了學生的動手實踐能力、工程設計能力、科研創新能力和企業實踐能力，為培養高層次、多樣化、創造性的電子信息類人才進行了有益嘗試。

電子信息；復雜工程問題；實踐育人模式；協同互補

1 背景介紹

近年來，以“互聯網+”為特征的電子信息行業飛速發展，企業需要一大批掌握先進技術方法、面向產業創新驅動的高素質創新人才，對畢業生解決復雜工程問題能力的需求與日俱增[1-2]。社會對電子信息類人才培養的需求具有鮮明的時代特征：要求緊跟行業技術發展的新趨勢及新動向，培養出一大批專業基礎扎實、知識結構全面、實踐經驗豐富、創新思維突出、能夠解決復雜工程問題的高素質人才[3-4]。高校必須重新審視人才培養質量問題，縮小人才培養與社會需求之間的差距[5]。然而，解決復雜工程問題的實質是要讓學生真正體驗工程實踐，并從中找出最佳的解決方案。因此，對教學框架、教學平臺、教學機制和教學模式等做出整體設計，在工程教育目標下改革實踐育人模式，強化學生的工程觀，提升學生的創新素質和實踐能力[6-8]，是緩解企業對具備解決復雜工程問題能力畢業生需求的有效措施之一。

當前，高校人才培養模式正在從偏重理論教學到注重實踐教育的轉變過程中，學生解決實際工程問題的能力有所提高，但解決復雜工程問題的能力并沒有得到本質上的改善[9-10]。因此，如何在實踐教學中培養學生解決復雜工程問題的能力，受到高等院校——特別是工科院校的廣泛重視[11-12]。我校以學生“知識水平、動手能力、工程思維和創新意識”全面發展為宗旨，積極開展實踐教學環節改革，積極構建以提高學生解決復雜工程問題能力為目標導向，教學實踐、工程實踐、創新實踐和企業實踐層次遞進、協同互補的實踐育人模式，以便更好地培養電子信息類學生的知識水平、動手能力、工程思維和創新意識，使學生解決復雜工程問題的能力得到顯著提高。

2 以能力為導向的實踐育人模式

2.1 解決復雜工程問題的能力要求

2016年，我國正式加入《華盛頓協議》。該協議，要求專業教育從面向學科辦學（適應精英教育）轉向面向社會需求辦學（適應大眾化教育），依據社會需求確定培養目標。在新的時代下，電子信息類人才培養必須重視實踐教學改革、轉變觀念、更新內容、改進教學形式，培養學生解決復雜工程問題的能力[13]。

電子信息類專業具有知識更新速度快、硬件與軟件結合、邏輯思維與實踐經驗并存的特點，這就要求學生不僅要掌握扎實的硬件功底，還需具備較強的軟件編程能力，只有這樣才能真正做到在工程實踐中解決復雜問題。因此，在電子信息專業人才培養中，強調以能力培養為核心，學生需具備熟練而扎實的實踐操作能力與實驗能力；具備設計完整的有一定復雜度的工程案例經驗，進而在工程實踐中發現問題并解決問題的工程實踐能力。由于電子信息知識更新快，周期短，要求學生需具備較強的創新能力；大多數電子信息類企業往往是小中型企業，要求學生具備企業角色適應能力。為此，我校從教學實踐、工程實踐、創新實踐及企業實踐4個維度，構建了培養學生解決復雜工程問題的實踐育人模式。

2.2 實踐育人模式的構建

規劃“從課堂到實驗室、從書本到科研項目，從學科競賽到創新訓練、從學校學到企業練”循序漸進的實踐教學環節，打破固有的地理界限，加強知識融合與自我構建，漸次提升實踐要求。通過減少重復，提高效率，優化配置，整合資源等多種措施，使學生找到解決復雜工程問題的鑰匙，形成教學實踐、工程實踐、創新實踐和企業實踐協同互補的實踐育人模式。

2.2.1 教學實踐

教學實踐在時間和空間上采取開放管理模式。學生能夠在合適的時間和地點，選擇自己感興趣的實驗項目進行實驗，對學生知識學習、創新能力培養、個性培養均提供了寶貴的時間與空間，為學生實踐與創新訓練提供條件保障，讓學生的動手能力與創新思維得到充分的歷練。

搭建了多時空的教學實踐框架。學生能夠通過網絡了解實驗內容及要求，學習仿真軟件，掌握實驗設備的功能和實驗儀器的使用規范，自主進行實驗并提交實驗數據和實驗報告，同時可以進行問題討論及交流等。教師能夠通過網絡對實驗教學過程進行管理，設置實驗項目及實驗要求，檢查實驗數據結果，并通過網絡對學生存在的問題進行輔導。

允許學生提出自主項目申請，充分利用實驗室現有資源和開放性的實驗項目。學生團隊以完成課程的實驗環節的教學要求為內在驅動，完成相應的實驗內容，獲得學分，增加實踐動手能力，加深課程的理解；以完成導師創新任務要求為外在驅動，針對實際課題開展深入研究，完成相關項目創新，培養學生的創新能力、增強學生的分工協作水平。

2.2.2 工程實踐

工程實踐按照需求—創意—設計—實施的原則，引導學生充分利用現有資源條件，通過需求分析、成本分析、進程規劃、團隊合作完成作品。為了使科研更好地反哺教學，將導師制作為師生之間建立密切聯系的互動紐帶，通過工程項目強化不同層次學生的實踐能力，使項目訓練成為學生長期自覺進入實驗室的有效驅動。

設置了多選擇的工程實踐平臺。全體學生分組進入實驗室，根據導師提出的任務命題進行項目協作訓練。針對于不同類型的學生，分別采取相應的教學手段。引導一部分學生進行偏重基礎理論的研究性學習，拓寬知識面，提高深入學習的能力；引導一部分學生進行偏重工程應用的應用性學習，提升解決復雜工程問題的能力。根據學生出口的差別進行分類教學，形成不同的教學內容。將Matlab、Pspice、Multisim、Proteus、Protel等多種仿真軟件用于布局、布線、布板、制板等過程，形成一個軟件應用矩陣，完成對能力、方法、課程內容的映射。

開展基于“產學聯盟”的校企共建實踐課程改革，將電子信息專業企業的新理論、新技術、新工藝傳授給學生。采取基本實驗訓練帶頭、常規實踐訓練命題、重點創新實踐訓練的教學方法，讓學生化被動為主動，對知識進行積極的學習與探索，既尊重學生個性、彰顯學生本色，又有利于發掘學生個人潛能，使學生的實踐創新能力得到系統化培養。

2.2.3 創新實踐

創新實踐強調學生在項目構思、理論研究、方案策劃、流程設計、系統實現、過程總結等環節中發揮自主性、創造性，磨煉自身的探究、領導、合作、表達及創造能力，逐漸形成自我評價、控制、發展、調節、完善的素養。為了使學生掌握信息行業的新技術、新器件和新方法，需要以創新實踐促進學生學習，促進教師教學，促進資源建設，讓學生真正融入競爭性的技術世界里，去體驗個人獨立分析問題和團隊合作解決問題的樂趣。

確立了多類型的創新實踐教學機制。針對“挑戰杯”“創青春”“電子設計”“互聯網+”“數學建模”“ACM”等學科競賽，開展一系列課內綜合性實訓和假期專題性集訓。通過學生全員參與的“挑戰杯校內賽”“互聯網+校內賽”“常州大學電子信息技能大賽”等一系列比賽項目，吸引、選拔和鍛煉不同專業，甚至不同學院的學生。設置了覆蓋所有年級的不同競賽組別，低年級學生通過校內競賽夯實了知識基礎，高年級學生通過省、國家級競賽提高了實踐能力。

積極參與各級各類大學生實踐訓練項目。讓參加項目的學生通過對電子信息領域新器件、新技術、新應用的學習與實踐，得到高質量的專業技能培訓與創新精神培養。學院建立健全班級導師制，創造條件為學生搭建科技創新活動平臺。積極促進學生創新能力培養和創意項目孵化，提高綜合運用所學理論和技術分析、解決工程問題的基本能力。鼓勵青年教師與經驗豐富的教師聯合組隊，加入指導電子設計競賽、“挑戰杯”等學科競賽指導教師團隊，通過“傳幫帶”的形式提高青年教師指導大學生科技創新活動的水平。

2.2.4 企業實踐

企業實踐根據企業用人標準編寫相應階段的教學大綱和培養方案，使學生在企業教師的人對人、手把手、面對面的指導下，完成符合各種崗位要求的企業實踐環節并獲得相應學分，在真實的生產環境中培養學生的崗位技能及綜合能力，進一步縮小個人能力與社會需求間差距，實現校企間人才培養的無縫銜接，進而逐步消除校園與企業之間的無形界限。

推行多崗位的企業實踐教學模式。電子信息類多個專業與中軟、杰普等企業合作開展嵌入式培養，與同惠電子等企業合作開展訂單式培養。學生根據興趣和特長在企業中經歷硬件工程師、程序設計師、系統架構師、測試工程師、檢驗工程師等不同崗位的實踐，通過定期的崗位輪換實現模塊開發、系統集成、產品維護和質量檢測等綜合能力的培養與訓練，形成一套完整的企業實景培訓流程，促進了學生學習經歷與工作崗位的有效銜接。

按照“校園小學校、社會大課堂”的思路，在第四學年開展多種形式（基礎級技能培訓、企業級技能培訓、企業級項目實訓、卓越技能培訓等）的企業實踐教學，弱化教師講授功能，強化實踐體驗環節，整體提升學生融入社會的全面素質；教師和企業技術人員共同協商制定實習大綱、實習指導內容及實習考核制度；聘請企業技術專家作為主講教師，系統講解生產工藝與產品設計路線，拉近書本知識和企業生產之間的距離，打通從學習到就業的“最后一公里”。

3 實踐育人模式的實施過程

3.1 集成校內外資源，創造適應研究探索實踐育人條件

本著“課堂內外資源協同、師生工程項目協同、項目競賽訓練協同、校企互動培養協同”的原則，構建了學科基礎實驗、專業基礎實踐、主題創新實踐等不同層次的綜合性實踐平臺，優化配置實踐環境條件資源。學生可以根據項目需求自行選擇配置實踐條件，滿足問題研究、程序設計、系統仿真、實驗測試、實物制作、電路焊接、軟件測試等不同環節的技術需求。通過一系列具有內容工程性、方法多樣性、知識綜合性、過程探索性特點的實驗項目，自淺入深、由點及面、從單元到系統，著重培養學生發展與構建知識、應用及遷移技術，發現與探索問題的能力。

3.2 注重發掘學生潛力，提高學生完成實際工程任務水平

以創新項目、學科競賽及教師科研項目為載體，設計不同規模、深度、綜合度與挑戰性項目，提出獨立或合作完成、軟件設計或實物實現、現場或在線實踐等場景，并在研究探索、項目規劃、工程實現和成果總結進程中設置考查節點，讓學生在不同階段完成相應的目標任務。改變書本式、灌輸式、模仿式的教學模式，使學生擺脫“唯師是從、亦步亦趨”的學習習慣。通過具有知識綜合性、專業復雜性、實現挑戰性的工程項目，按照“創意—設計—實施—總結”的進程，從命題訓練、師生協作、自由探索等多個層次發掘培養學生潛力，提高學生在實際工程任務中發現問題、探索未知領域、工程設計實現、團隊合作交流和項目組織管理等方面的水平。

3.3 構建常態化校企聯合體，拉近學業與就業之間的時間和空間距離

將工程實踐、企業實踐作為實驗教學環節的延伸，以提高學生的創新思維和實踐能力為目標，改革現有的實踐教學體系和管理體制，構建了“基本實踐教學、工程技能拓展、創新素質提升和企業角色體驗”四位一體的常態化校企聯合體。在電子、計算機、自動化、物聯網等行業的高新技術企業建立實踐或實訓基地，根據企業用人標準培養學生的崗位技能和綜合技能，使學生經歷“教學實踐—工程實踐—創新實踐—企業實踐”的全面培養過程。與企業合作開展嵌入式、訂單式培養，企業全程參與學生培養過程，學生從企業獲得課程學分，促進培養目標與企業思路、專業設置與崗位需求、專業知識與崗位技能真正相結合，拉近學業與就業之間的時間和空間距離。

3.4 持續改進過程，構建多渠道、全方位激勵保障機制

將創新實踐納入電子信息類專業培養計劃，建立創新基地，提供專項資金、配備專業導師，根據成果等級給予實踐學分，激勵學生投身創新實踐。建立創新實踐導師質與量的考核機制，制定課程、創新、畢業設計指導一貫制，以及崗位評聘、職稱晉升、先進評優等激勵機制。打通理論教學與實踐教學在工作量、績效獎勵等方面的壁壘，理論課教師同時承擔實踐教學任務，有助于發現實踐教學環節中存在的問題，促進理論教學和實踐教學的融合及實踐教學的完善和提高。通過企業問卷、實地走訪、學生座談、校友反饋，了解畢業生需求情況和用人單位評價，及時調整實踐教學各個環節的內容安排，改進評價標準，優化實踐育人體系。

4 結語

電子信息類專業實踐育人模式，以提高學生解決復雜工程問題能力為導向，有效解決了培養目標寬泛化、知識結構單一化、辦學空間局限化、實踐教育形式化等現象。在教學方法、課程建設、教材編寫、培養模式、考核機制以及與之配套的實驗室綜合環境建設、師資隊伍建設等方面的教學改革工作取得了一系列成果和經驗，為培養高層次、多樣化、創造性的電子信息類人才進行了有益的嘗試。

我校從實踐育人的內容、模式、環境到管理等多方面采取了積極的改革措施，并取得了較好的成效。在我校的華羅庚學院（拔尖人才培養學院）、信息科學與工程學院、懷德學院、阿里云大數據學院等實施實踐育人新模式后，學生的實踐技能與創新能力得到比較普遍的提高。

[1] 林凌敏，浦玉忠，任玉榮.“互聯網+”時代下的高等教育發展研究[J].教育理論與實踐，2016(30): 9–11.

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[6] 焦竹青，何寶祥，朱正偉，等.電子信息類“一體四翼”人才培養模式研究與實踐[J].實驗科學與技術，2017, 15(5): 74–77.

[7] 朱正偉，焦竹青，儲開斌，等.跟進式教育理念下電子信息類實踐育人體系的構建[J].實驗室研究與探索. 2018, 37(2): 224–227.

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Practical educational model for electronic information majors with guidance of ability training to solve complex engineering problems

ZHU Zhengwei, CHU Kaibin, JIAO Zhuqing, XU Shoukun

(School of Information Science and Engineering, Changzhou University, Changzhou 213164, China)

According to the social demand for high-quality electronic information talents, the overall design of teaching framework, teaching platform, teaching mechanism and teaching model is carried out. A practical education model which aims at improving the students’ ability to solve complex engineering problems with cooperative complementarity of teaching practice, engineering practice, innovation practice and enterprise practice is constructed, the geographical boundaries between universities and enterprises are broken up, knowledge integration and self-construction are strengthened, students’ practical ability, engineering design ability, scientific research and innovation ability and enterprise practice ability are improved and a beneficial attempt is made to train high-level, diversified and innovative electronic information talents.

electronic information; complex engineering problems; practical educational model; cooperative complementarity 

G642.3

A

1002-4956(2019)07-0001-04

10.16791/j.cnki.sjg.2019.07.001

2019-03-05

常州大學高職教育研究院課題（CDGZ2017002）

朱正偉（1963—），男，江蘇常州，博士，教授，信息科學與工程學院院長，主要從事電子信息教學與研究.E-mail: zhuzw@cczu.edu.cn