基于創新能力培養的電子類工程實踐教學模式探索

艾偉，郭亮，李梅，李立軍

（三峽大學 大學生素質教育中心，湖北宜昌 443002）

電子產品設計與制作課程作為我校電子類工程實踐課程之一，已經運行多年，承擔了電工電子類專業的實踐操作，通過電子產品的電路圖設計、PCB布局、印制及制作電路板、焊接電路板、硬件調試和軟件設計等內容，讓學生熟悉電子產品的整個開發流程。當前的課程實踐內容主要還是偏向于在既定范圍內完成驗證化的實驗，對學生的創新思維培養并未起到明顯的指導作用。工程實踐教育作為高校創新教育、勞動教育和思政教育的主要陣地，三者在工程實踐教育的融合成為當前高校實踐教學改革的聚焦點，尤其是創新創業教育和工程實踐教學的融合[1]，既是高校全面深化創新創業教育的要求，也是高校工程訓練創新實踐課程快速發展的需要[2]。電子產品設計與制作課程作為電子類專業課程“專創融合”的重要組成部分，深化電子類工程實踐教學改革，充分挖掘電子類工程實踐教學的創新點，在工程實踐中培養學生的創新性，完善電子類專業人才培養勢在必行。

1 電子類工程實踐教學現狀

當前我校電子類工程實踐教學課程主要包含電路原理設計、電路仿真、電路板設計、電路板制作、焊接組裝、軟件設計、系統調試等內容，旨在讓學生在課程中熟悉簡單電子產品制作的全過程，通過對所學電子類知識的靈活應用來完成電子工程實踐，主要呈現以下特點：

1.1 驗證性實踐特征明顯

當前我校電子實踐課程所制作的電子產品是固定的，學生通過規定的制圖、制板、焊接和編程等制作一個簡易的電子產品，從而完成實踐課程任務。學生在課程中主要是熟悉電子產品的整個制作過程，以及專業理論知識的鞏固和強化，包括教師講授、實驗指導視頻和講義等，更多地偏向于驗證性實踐。

1.2 創新設計元素過少

在課程設計過程中，由于考慮到電子作品的耗材屬性，所制作的作品固定，而且長期不變，作品固定所帶來的缺點就是按部就班，創新意識缺乏，課程內容缺少了學生自主設計的部分，理論課程與實踐課程融合不夠，對理論知識的應用受到了限制，對知識的靈活運用能力不強。

1.3 解決實際問題的意識不強

課程所設計的電子作品更多強調于對電子類專業知識的實踐應用，考查學生對專業知識點的應用實踐情況，而忽略了電子產品的設計與制作的功能性與現實意義，學生設計的電子產品大部分并未從解決實際問題角度出發，從而造成所設計及制作的電子產品應用意義及市場性不強。

1.4 實踐課程的拓展度不夠

在鼻胃鏡可通過狹窄病變的病例中，利用鼻胃鏡成功輔助完成46例消化道狹窄內鏡下治療，成功率100%。在食管癌中，行16例支架置入/調整術，2例光動力治療；食管術后吻合口狹窄中，行5例支架置入術，2例吻合口狹窄擴張術，1例引流管置入術，1例光動力治療術；食管外壓性狹窄中，行1例支架置入術；食管不明原因性狹窄中，行1例擴張術。胃癌中，行7例支架置入術，1例腸梗阻導管置入術；胃術后吻合口狹窄中，行2例支架置入術，1例營養管置入術。結直腸癌中，行4例支架置入術，2例腸梗阻導管置入術(表6)。

2 電子類工程實踐改革方向

充分借鑒創新創業教育與創客教育模式，將電子類工程實踐教學與創新創業教育相結合[5]，充分借助實踐教學課程的資源優勢和動手實踐的課程特點，培養學生創新創業意識，加強電子類工程實踐教學的“專創融合”，解決專業技術和產品之間聯系不夠清晰的問題；通過“專創融合”方式，強調專業知識與實際產品之間的耦合性，增強學生運用專業知識解決實際問題的能力。鼔勵學生運用多學科知識解決問題，通過對跨學科知識的深度融合和加工建構，尋找有創意的解決方法，并通過努力使之變成現實。

2.1 采用設計思維教學模式進行電子產品創意

通過融入設計思維理念，完成電子產品設計與制作實驗課程的產品需求洞察和創意，創新電子產品設計方案[4]。當前電子產品設計與制作課程的作品主要是教師命題，學生通過電路原理圖繪制、PCB制圖及制作、電子元件焊接與調試和軟件編程設計實現規定電子產品的制作。作品單一且對學生的創新能力培養不足。通過設計產品開發流程，將創新創業思想融入電子產品設計過程中，以市場為目標，以產品為視角，結合設計思維理念，將需求洞察和創意方法應用于電子產品方案生成過程。

2.2 融合創新方法

相對于傳統的電子類實踐教學，基于創新人才培養的電子類工程實踐教學改革導向主要以項目驅動培養模式為學生提供創新平臺和指導，強化創客意識，鼓勵學生在電子類產品設計與制作過程中將創意變為原型；以創新思維培養為主線，提高學生對工程實踐教學的興趣[3]，培養學生解決工程實際問題的能力。針對當前我校電子類工程實踐教學課程的特點，以及創新能力培養的需要，提出以下四點改革方向。

2.3 評價機制多元化

建立一套基于創新能力培養的電子產品設計與制作類工程實踐課程機制，通過自選項目驅動方式，借助網絡化教學平臺及翻轉課堂教學方法，在課程內容設計及學生成績評價時，強調所設計的電子產品市場、技術及創新點分析，增強學生的創新創業意識。針對當前實踐教學指定作品且單一的不足，鼓勵學生通過小組討論、課后查詢等方式自主選定作品，并將學生的作品創意納入學生評價指標，解決了工程實踐教學與實際生產聯系不緊密的問題。通過評價學生選題的市場意義及技術特點，增強學生專業知識應用于實踐的現實意義，具體改進措施包括以下五個部分。

當前的課程還是以教師講授為主，學生結合講義和微視頻等課件內容，完成電子產品的設計和制作。改變當前以教師講授為主的教學模式，提倡探究性的互動過程，鼓勵學生組建團隊，在課堂上討論、共同探究創意并協作完成。

當前電子類實踐課程設計主要是電子類相關操作技能的閉環設計，實踐方法和內容都未進行深度拓展，學生的實踐作品也未得到連續性研究及有效成果轉化，學生完成了作品的設計和制作后便擱置一旁，即使芯片留有插針接口供學生進行擴展及二次開發使用，學生也未進行有效利用，其課程知識的拓展部分較少。

1.濕熱下注，氣血壅滯。治法：解毒軟堅，活血消癰。方名：加味活血消癰湯。組成：夏枯草30 g，紫草30 g，丹皮25 g，紅花25 g，桃仁30 g，澤蘭葉25 g，三棱25 g，莪術25 g，赤芍30 g，白芍30 g，木通25 g，小茴香25 g。

2.4 增加學生的課堂融入

在企業的內部審計實踐中，規范的審計流程應分為事前準備、事中實施、事后反饋3個完整的階段，后續審計在整個審計過程中起著至關重要的作用，它能夠對企業是否已經將審計建議進行落實和糾正進行如實反饋，對審計工作起到監督落實的作用。JY酒店的審計流程如圖1—1所示，在此流程中，其開展的審計工作只包含內審的前兩個階段，忽略了后續審計，JY酒店的內部審計部門對審計事項進行前期準備并現場審計之后，提出了相應的審計意見以及整改事項，但沒有對財務部門的審計整改實施情況進行回訪與追蹤，后續審計不力，審計整改事項的落實更多依靠的是財務部門的主觀能動性。這樣的實踐降低了整個內審工作的效率和效果，不利于審計質量的提升。

2.5 注重學科交叉融合

在電子類工程實踐教學的過程中，著力于培養學生利用專業知識進行實踐創新及解決新問題的能力。在工程實踐中，純粹電子類學科的知識儲備不足以解決復雜工程問題，且單靠電子類專業知識可能造成學生在創新創意時思維受限，而不容易提出具有創新性的創意與方案。因此在課程設置時，應注重交叉學科知識的應用，培養學生靈活運用交叉學科知識解決實際問題的能力，提高創新能力培養的深度及拓展性。

致謝：感謝中國科學院地理科學與資源研究所謝紹文、趙之德等在浙江紹興野外采樣、試驗的大力支持，感謝中國農業科學院茶葉研究所王國慶老師在茶葉樣品分析中提供的指導和幫助，感謝浙江省紹興市富盛鎮御茶村紹興御茶村茶業有限公司給予的幫助和支持。

3 電子類工程實踐教學改進措施

創新過程考評機制，將電子產品設計方案的創新性、原型設計的功能性和市場性納入考評機制，在課程內容設計及學生成績評價時，參照商業計劃書制定要求，強調所設計的電子產品市場、技術及創新點分析，增強學生的創新創業意識。一方面鼓勵學生將方案和作品以專利和軟件著作權的形式進行成果化；另一方面鼓勵團隊將作品進行完善，參加“互聯網+”類競賽和電子類競賽[6]。

3.1 以設計思維方法為導向

設計思維流程包含同理心觀察、定義、創意、原型打造和測試總結五個模塊[7]。電子類工程實踐教學以實例教學為主，首先通過教師對設計思維流程的講解，學生搜集用戶的真實需求，通過頭腦風暴方法、曼陀羅九宮格方案、奧斯本檢核表法等獲得候選創意方案，接著從功能性、創新性和市場競爭力方面篩選最優設計方案。在獲得準確的設計方案之后進行原型打造，將專業知識進行實踐轉化，最后進行原型設計及總結。

美國之所以可以主導國際規則的制定并強制締約國趨同有關法律，都是基于其軍事、經濟的霸主地位，然而，撇開強行的因素，法律的趨同在殖民時代既保證了殖民帝國的強大與興盛，又給殖民地帶來了發展的機遇；在主權國家時代則既促成了美國的迅速崛起，又使世界經濟發展與合作掀起了新浪潮。所以，在國際經濟合作中，法律不僅是避免沖突、消除混亂的有力手段，更是促成合作、實現互利共贏的關鍵。只不過，殖民時代宗主國和現代超級大國美國強行輸出法律規則的方法，對現代其他國家而言都已無法復制，現代國家的法律趨同只能通過自發的方式進行。

3.2 全過程課程考評

將設計思維的五個模塊均納入考評，洞察需求部分根據學生團隊的洞察環節進行計分；創意環節根據團隊的參與度，頭腦風暴、曼陀羅九宮格和奧斯本檢核表等提交的作業進行計分；方案部分主要根據團隊成員的方案陳述確定分值，主要考查學生對方案的理解深度，從方案的創新性和市場性進行評價；原型打造根據學生的作品完成度、電路圖繪制、PCB布局、電路板焊接和程序調試分別考核評價；測試和總結部分主要考核學生對創業機會的理解，并對商業計劃書進行評價。

3.3 快速原型制作

學生的專業知識充分應用至電子產品的原型打造過程，在電子類工程實踐課程中培養學生的創新意識，有助于完成電子類實驗課程的“專創融合”。在快速原型制作過程中鼓勵學生盡量能夠在電子類實踐課程周期內完成方案的大部分原型，主要完成電路圖設計—PCB布局—印制電路板制作—電路板焊接—電路板調試—嵌入式軟件設計—產品調試和測試，并提供部分項目或產品快速開發的實踐教學環境，建立以最小硬件電路模塊為主的模塊式快速開發平臺，這樣既達到了電子類專業實踐的課程要求，又給學生提供了課后拓展學習的硬件平臺，增強了實踐類課程對學生能力培養的延續性。

3.4 課程成果多元轉化

創新能力的驗證最后還是落腳于學生成果上，在電子類工程實踐課程中，鼓勵學生將電子工程實踐課程所設計的作品進行完善和迭代打磨，然后去參加電子學科類或者“互聯網+”等競賽，提倡學生將作品和方案進行深度研究后申報專利和軟件著作權。學生可以借助學校的科技孵化場所與資源，采取至少一種方案來實現成果轉化，通過成果轉化，可以有效促進學生對電子專業知識的凝練與吸收，深度培養其創新能力和工程實踐能力。

3.5 創業驅動

從市場角度來分析電子產品進入市場的優勢及不足，充分考慮成果轉化問題。借助精益創業方法論內容，對所設計的電子產品進行市場分析，考慮進入市場的準備條件及市場的用戶分析。將所設計的電子產品和創新機會進行對比分析，找到所設計的電子產品與創業商品之間的差距，鼓勵學生進行創業機會分析，盡量完成初級創業計劃書。

4 結語

將創新能力培養作為電子類工程實踐教學改革的主要方向，將創新創業方法融入電子類工程實踐教學中，既對電子類工程實踐課程的深化改革指明了方向，有助于完善高校工程實踐類課程教學體系，更全面提升了高校本科生的工程實踐能力，又是高校對學生創新創業能力培養的具體實踐，在專業實踐類課程中可助力于高校的創新創業教育。