電子信息類專業綜合實踐課程改革與探索

張攀峰，楊 帆，馬令坤，李慧貞

(陜西科技大學 電子信息與人工智能學院，西安 710021)

電子信息類專業集數學、物理、電子學、通信技術、計算機科學技術、控制理論以及智能科學技術于一體，呈現出軟硬兼顧、跨學科、復合性強、發展速度快、企業對專業人才實踐創新能力要求高等特點。針對國家發展戰略、專業特點和工程教育的需求，電子信息類專業開展系列改革與研究，在原有2012版培養方案中各課程實驗及課外8學分的基礎上，在2016版培養方案中增加了3學分專業綜合實踐課程，共48學時，在第七學期開設。

1 課程實施中的問題

專業綜合實踐課程目標定位于學生在學習完專業全部核心課程的基礎上，依托全部或者絕大部分核心課程內容，發揮頂石課程(Capstone Course)的融會貫通性，發揮學生的自主探究性，強調學生能將學過的理論與實驗知識及技能融會貫通，在培養學生實踐能力和創新精神中具有極為重要的地位。但因為要求高及開設時間晚，在實施過程中存在以下問題[1]：

1.1 課程內容認定標準待確定

學生在前期所進行的課程實驗跟隨對應的課程，是課程理論的驗證和應用。綜合實踐以學生專業核心能力形成為基準，強調專業核心課程的綜合運用，因此需要給出不同類別專業綜合實驗的界定標準，以此作為后續不同類別綜合實踐項目開發的依據。

1.2 缺乏教材和實訓指導書

自本專業開設以來，缺乏專門面向新工科背景下電子信息類專業的專業綜合實踐教材和實訓指導書，限制了該環節的有效實施。

1.3 教師指導經驗不足

目前，配套課程的實驗一般由任課教師指導，大部分教師只精通專業領域多個學科中的一個，缺乏新工科背景下更加強調多學科融合發展的技能，使得一般教師難以指導綜合實踐課程教學。

1.4 綜合實踐平臺亟待建設

原有實驗室主要針對課程實驗進行建設，實驗設備和儀器只能滿足針對課程的驗證性、綜合性及設計性實驗，難以滿足多學科融合實驗的搭建、驗證和測試需求。

2 課程開發和建設

2.1 課程開發思路

通過本專業綜合實踐課程培養學生在新工科和“雙萬計劃”背景下的專業綜合實踐能力，本專業對該課程的開發思路為：基于工程教育OBE理念對課程進行開發，采用能力導向原則，課程培養目標、課程內容、師資隊伍、實訓資源、評價方式、持續改進等都緊緊圍繞學生的專業實踐能力和素養來設計[2-3]。

2.1.1 廣泛調研，確定課程目標

通過梳理本專業綜合實踐課程開設中存在的問題，理清主要矛盾。調研國內外兄弟院校相關專業的專業綜合實踐課程開設模式，開展文獻研究、實地考查、對比分析等研究工作，確定課程目標和支撐的畢業要求及指標點。

2.1.2 以目標為導向開發教材和指導書

根據課程目標、實踐內容將信息的采集、傳輸、處理與識別有機結合，形成綜合性實驗，使得學生的綜合分析能力、實驗動手能力、數據處理能力、運用多學科知識解決問題的能力和創新能力有了較大改善，根據內容編寫實踐指導書。

2.1.3 基于OBE理念建設專業綜合實踐課程教學團隊

教學團隊應該掌握綜合實踐理論基礎，通過相互配合，指導學生自行設計實驗方案、搭建實驗系統并開展實驗。

2.1.4 以提高實踐能力為目標，開展實訓平臺建設

本專業采取購置和自主開發相結合的建設思路，更新和補充實驗設備。加強產學合作和協同育人平臺建設，使得學生的創意和創新方案得以快速開發和實現。

2.1.5 基于OBE理念開展教學實施、考核和持續改進

課程考核以學生能力的達成為主要目的，在本專業綜合實踐完成后，學生以實驗報告的形式進行總結，要求學生從實驗方案設計、實驗系統搭建、關鍵技術的實現、主要實驗觀測現象及其分析等幾個方面，詳細闡述實驗內容。任課教師對課程目標達成情況進行分析，根據課程目標達成分析結果持續改進相應教學方法、內容及考核等環節。

2.2 課程內容開發

本課程是實踐性教學環節，根據本專業綜合實踐培養目標、教學大綱及對畢業要求的支撐關系，開發出的內容包括課堂專題講座和綜合實踐訓練兩個環節。課堂專題講座包括專業新知識新技能講座、典型案例剖析、實驗項目的要點和主要儀器設備介紹。綜合實踐訓練通過學生組隊完成方案設計、系統搭建、關鍵技術的設計與實現，觀測實驗現象分析及其總結。

2.2.1 新知識新技能講座

為適應新工科、“雙萬計劃”和工程教育的新要求，指導教師對綜合實踐中涉及的人工智能、“互聯網+”、數據融合基本理論和技術進行講解和示范。

2.2.2 典型案例剖析

引用日常生活中的網約車、家庭智能助手、智慧農業、智慧交通等典型案例，剖析案例中信號產生、采集、傳輸、處理、顯示等模塊化技術的組合應用，啟發學生思維，為綜合實踐的開展奠定基礎。

2.2.3 實踐項目要點和主要儀器設備介紹

介紹開發的7個綜合實踐項目的技術方案、技術路線以及對應的專業技術模型，如表1所示。介紹綜合實踐中所使用的MyDAQ、MyRIO、LabVIE以及Matlab等軟件平臺。

表1 綜合實踐項目Tab.1 Comprehensive practice project

2.2.4 綜合實踐訓練

專題講座完成后，學生根據本專業公布的選題資源，選擇自己感興趣的題目，搜集資料，集體協商，自行構思，獨立開展工作，完成設計后撰寫實驗報告，演示實驗結果，匯報實驗過程。

2.3 教學方法

A.課堂講授法。任課教師進行典型案例剖析、實踐項目和技術分析、主要儀器設備介紹。B.案例分析法。剖析典型案例，熟悉案例技術路徑，制定實驗系統搭建方案。C.小組討論。組織開展分組專題研討、答疑，通過多種方式與學生溝通，開拓學生思維。

2.4 師資隊伍建設

為了更好地完成本專業綜合實踐，增強綜合實踐的綜合性，強化校企協同效應，引進合作企業參與指導，企業出題、參與指導，教師跟進、解決問題，校企聯合共同建設專業綜合實踐課程。

2.5 實踐平臺建設

2.5.1 實驗平臺建設

本專業為每個學生配備了“口袋實驗系統—單片機開發系統”，自制嵌入式實驗板64套和頻率合成器模塊12套，購置儀器設備170臺套，與美國國家儀器(NI)有限公司新建立了“陜西科技大學—美國國家儀器虛擬儀器聯合實驗室”。

2.5.2 產學合作和協同育人平臺建設

本專業和廣東粵嵌通信科技有限公司、北京軟通動力信息技術有限公司、華清遠見教育集團建立了產學合作協同育人協議，為學生進行實踐創新提供實踐平臺。

2.5.3 實習實踐基地建設

本專業與陜西廣播電視設備有限責任公司、陜西捷盈電子科技有限公司、四川長虹集團等電子信息特色鮮明的企業共建實訓基地，學生通過參觀、聽報告、生產體驗等方式，了解產品相關技術，為實踐創新奠定基礎。

2.6 課程考核、評價與持續改進

2.6.1 課程考核體系

建立了針對平時表現、實驗任務完成情況、團隊合作情況、報告質量、答辯情況的綜合考核體系，按照平時成績10%、實驗任務完成情況25%、團隊合作情況15%、報告質量40%、答辯情況10%的比例，給出最終總評成績。

2.6.2 課程評價

根據OBE理念在課程完成后進行評價，通過評價分析課程目標的達成情況及優缺點，以便持續改進，采取直接評價和間接評價。A.直接評價。課程直接評價由實驗過程表現、實驗完成情況、團隊合作情況、實驗報告質量、答辯情況等考核方式結果進行測算，并將各類課程學習成果劃分到不同的課程目標上，評價面向專業全體學生，根據評價結果分析學生課程質量達成情況。B.間接評價。間接評價主要依靠課程結束后對學生的調查問卷結果進行分析測算，任課教師根據課程大綱，設計課程目標達成度問卷，學生根據個人情況填寫課程目標達成情況，任課教師統計并分析學生對各課程目標的掌握情況。

2.6.3 課程持續改進

完成直接和間接評價后，本專業課程質量評價小組將兩種評價結果進行匯總分析，結合專業負責人、教學督導、教學院長等不同評價主體對該課程的建議，對課程內容、教學方法、考核方法等進行持續改進。

3 課程改革效果

第一，參加學科競賽及獲獎學生人數穩步上升。通過開展專業綜合實踐，本專業學生的基本實驗技能、實驗系統設計能力、數據處理能力和專業知識綜合應用能力進一步提高。本專業2016級、2017級學生先后有19人在省級及國家級科技創新、學科競賽、“互聯網+”大賽中獲獎。第二，畢業生就業率和就業質量明顯提高。通過專業綜合實踐的學習，畢業生的專業知識綜合應用能力進一步提高，畢業生就業率和就業質量顯著提高。近三年的本專業學生畢業率平均為98.5%，學位授予率平均為99.0%，畢業生一次就業率平均為95.4%。經向企業調查，畢業生以基礎知識扎實、動手能力強、富有創新創業意識和精神而得到企業好評。第三，教師教學成果數量多。教師對專業核心知識的綜合運用能力持續提高，不斷開展專業建設和教學改革。近年來，完成國家級教學改革項目1項，省級教學改革項目7項，校級教學改革項目8項；獲國家級教學成果獎2項，省級教學成果獎2項，校級教學成果獎4項。

4 結語

按照新工科要求和OBE理念對本專業綜合實踐課程進行了開發，進行了師資隊伍和平臺建設，建立了課程目標、內容、實施過程、考核、評價和持續改進體系，對進一步提高學生的專業素養、實踐動手能力和創新創業能力大有裨益。