“互聯(lián)網+”多層次跨學科的電子技術創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式構建

魏永濤 趙勇 張淑梅 高原 孫文義 張玥

摘要：對于電子類專業(yè)缺乏專門的本科創(chuàng)新人才培養(yǎng)體系的現狀，本文研究以實驗班模式為主導，應用“互聯(lián)網+”思維開發(fā)基礎設施，跨學科建設電子技術創(chuàng)新實驗班，進行電子技術創(chuàng)新人才多層次培養(yǎng)模式探索與構建的思路與舉措，同時加強科創(chuàng)活動和科技競賽的組織工作，以實際成果檢驗所培養(yǎng)學生的實踐能力、創(chuàng)新能力、創(chuàng)新意識和創(chuàng)造潛力。

關鍵詞：創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育；實驗班；電子技術；“互聯(lián)網+”

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2019）17-0031-02

2015年教育部《關于大力推進高等學校創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育和大學生自主創(chuàng)業(yè)工作的意見》（以下簡稱《意見》）中指出“要在專業(yè)教育基礎上，以轉變教育思想、更新教育觀念為先導，以提升學生的社會責任感、創(chuàng)新精神、創(chuàng)業(yè)意識和創(chuàng)業(yè)能力為核心，以改革人才培養(yǎng)模式和課程體系為重點，大力推進高等學校創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育工作，不斷提高人才培養(yǎng)質量?！痹谏鲜觥兑庖姟返闹笇拢倚Ｒ钥苿?chuàng)實驗班模式為主導，進行跨學科創(chuàng)新人才培養(yǎng)體系的構建，同時還進行多層次電子技術教學與實踐方案的探索?；凇盎ヂ?lián)網+”思維進行實驗室管理和實踐教學環(huán)節(jié)的改革，加強科創(chuàng)活動和科技競賽的組織工作。本文主要介紹了我校應用“互聯(lián)網+”思維開發(fā)的基礎設施、跨學科建設電子技術創(chuàng)新實驗班，進行電子技術創(chuàng)新人才多層次培養(yǎng)模式探索與構建的思路與舉措，并以實際成果檢驗所培養(yǎng)學生的實踐能力、創(chuàng)新能力、創(chuàng)新意識和創(chuàng)造潛力。

一、以創(chuàng)新實驗班模式主導建立創(chuàng)新人才培養(yǎng)體系

以創(chuàng)新實驗班為載體探索跨學科培養(yǎng)模式，解決了電子類專業(yè)缺乏專門的本科創(chuàng)新人才培養(yǎng)體系的情況，并根據產業(yè)界的技術發(fā)展動向，形成常變常新的創(chuàng)新課程內容，從不同學科中挑選工程與創(chuàng)新經驗豐富的教師，遴選優(yōu)秀學生，組建了電子技術創(chuàng)新實驗班；采用多層次項目教學法，按照分階段、遞進式的教學改革思路，成體系的培養(yǎng)電子設計創(chuàng)新人才。

通過三段式的訓練，由項目模塊的程序設計到項目電路設計調試，最終學生能根據不同控制對象選擇處理器及方案進行系統(tǒng)設計、制板、選型、焊接、調試，項目由簡單到復雜、由單一到綜合，學生經過這三個階段項目的實施，綜合開發(fā)和創(chuàng)新能力有了較大程度的提升。（1）基礎階段的主要特點是將課堂教學改為實驗室教學，教師講授一部分知識，學生實驗一部分，邊學邊做。通過實踐強化電子技術基礎知識，掌握單片機等微處理器的工作原理。實驗內容就是項目中的知識點、子模塊或子程序。（2）應用階段。在單片機原理及應用等課程實驗訓練的基礎上，學生利用在基礎階段實現的模塊或者子程序進入集中實踐環(huán)節(jié)，組成應用系統(tǒng)。（3）創(chuàng)新階段。通過基礎階段與應用階段的單片機應用系統(tǒng)設計與調試的全過程訓練，學生已具備單片機應用系統(tǒng)的設計、制作和調試能力，進行創(chuàng)新項目練習。此外，在學生中建立了可持續(xù)發(fā)展機制，由參加過競賽的有經驗的優(yōu)秀學生指導新參賽的學生，起到了傳幫帶的作用。

二、構建多層次層級式的電子應用系統(tǒng)設計項目

對電子技術教學與實踐方案進行了內容創(chuàng)新，解決原有的電子技術、單片機、嵌入式等課程模塊內部、相關課程之間自成體系的課程“孤島”問題。通過項目化教學方式的實施，使得學生將相關課程模塊的主要內容相互銜接與融合。

1.電子技術、單片機原理及應用課程的課堂與實驗室全方位相融合教學。電子技術創(chuàng)新實驗班自第三學期開始設電子技術、EDA技術和單片機技術創(chuàng)新課程，首先將課程內容融合在一起，把課堂教學安排在創(chuàng)新實驗室進行，在課堂上每講授一個知識點就進行與課程相對應的實驗練習，提供給學生一套電路板和原理圖，學生根據原理圖結合理論教學的進度分析、理解和實驗。課內不能全部完成的課外繼續(xù)進行。

2.以單片機為核心的應用系統(tǒng)多模塊綜合應用訓練。教師給出若干練習項目，需用單片機結合多個模塊實現。實驗班在單片機課程開始時將課題以項目的形式分配給學生，每3人一組。在課程講授過程中給學生講解單片機應用系統(tǒng)設計，在技術實習中讓學生設計PCB，利用課外時間按課題進行分組討論，講述課題的設計方案、設計難點，同學之間相互討論，教師進行點評指導，期末時對學生的課題進行集中指導和驗收。此舉既讓學生充分利用課外時間進行自主學習，又改革了課程設計、實習類綜合實踐環(huán)節(jié)的考核，使得實踐環(huán)節(jié)的考核更加注重過程，注重學習效果。

在項目法實施過程中做到“以學生為主”，從文獻查閱、方案制訂、可行性分析、設計、仿真、實驗調試、總結等方面組織學生獨立開展工作，充分發(fā)揮學生的主動性和積極性，分析解決實際設計與調試過程中遇到的問題，培養(yǎng)創(chuàng)新意識和能力。培養(yǎng)以創(chuàng)新、實踐為基礎的科學精神和嚴謹的科學態(tài)度，不斷提高自主學習、團結協(xié)作和組織實施能力。

三、建立“互聯(lián)網+”開放性實驗室

自主研發(fā)部署了實驗室儀器設備自助借用系統(tǒng)，基于云端資源和物聯(lián)網技術建立開放性實驗室，以最低成本解決了實驗室無法24小時開放、設備利用率低、學生借用儀器難的問題。提高儀器的使用效率，并采用項目化方式對學生入駐進行管理，鍛煉學生系統(tǒng)設計和創(chuàng)新能力，將教學、實踐與創(chuàng)新進行無縫連接。建立開放性實驗室能夠在根本上解決學校資源分配的矛盾，其中心作用是以最大的效率為學生們的課外電子制作與相關設計培訓任務提供實驗條件的支持，讓學生能夠隨時到實驗室動手實現自己的想法，而不用受限于教師是否值班，增加了學生們對實驗學習的主觀能動性，提升動手能力，為學生們提供一個良好的實踐平臺。此外，還在網上搭建了電子設計創(chuàng)新實驗班技術論壇，為學生交流提供了渠道，并形成了學習資料的保留和傳承。

四、建立學生科技競賽指導長效機制

學生科技競賽指導長效機制要求學生進行綜合性的項目設計。通過學生自制作品，參加電子類學科競賽，檢驗學習效果，檢驗實踐創(chuàng)新能力，開展以強化學生創(chuàng)新能力和實踐能力、提高教學質量為宗旨的學科競賽活動，建立了層級管理機制，形成了課堂內外結合、學科相互滲透的機制，實現了教學、競賽、研究三位一體機制等，加強學科競賽的指導、服務與管理，在學校和學院的支持下，落實制度、師資、經費保障，完善網絡、后勤、資料服務，不斷提高電子競賽、智能車大賽等學科競賽的實效性和競賽水平，積極推進教育教學改革，取得了顯著成效。

五、引導學生進行創(chuàng)新性研究

訓練學生進行創(chuàng)新性的研究并就研究項目發(fā)表申請專利和各種創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目，將創(chuàng)新實踐能力進行升華。這一階段學生可以自行設計項目，自行組合團隊進行設計開發(fā)，項目開發(fā)的具體步驟分為需求分析、結構設計、軟硬件設計、系統(tǒng)集成、系統(tǒng)測試幾個部分。項目開發(fā)進程中采取團隊成員分工實踐、定時總結匯報、提問互動交流的方式，使得全體學生除了各自負責的內容外，還要了解項目的每個環(huán)節(jié)。

本文所述培養(yǎng)模式的創(chuàng)新之處就是結合基于“互聯(lián)網+”理念，建立以課程定位、知識重構為驅動，以面向工程實踐為課程建設導向，以融入專業(yè)、服務于專業(yè)為最終目標的電子技術創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式，解決了教學工作中存在的一系列問題。以上述培養(yǎng)模式為依托，獲批2017年河北省高等學校創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育教學改革研究與實踐項目1項、2017—2018年度河北省高等教育教學改革研究與實踐項目1項。實驗班學生連續(xù)三年獲批教育部產學合作協(xié)同育人創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)聯(lián)合基金項目4項、東北大學本科生重大科研項目1項、秦皇島市大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)專項資金資助項目1項，獲授權專利5項，軟件著作權2項。學生在學科競賽中獲得國家一等獎28人次，在2018年“創(chuàng)青春”網絡信息經濟專項賽中獲全國銀獎。

參考文獻：

[1]賈棋，王祎，許真珍，田琳琳，徐秀娟.以大學生科技競賽為牽引的創(chuàng)新實驗班建設[J].實驗技術與管理，2015，（04）：29-32.

[2]許錄艷.淺析創(chuàng)新實驗班學生非知識性能力培養(yǎng)[J].中國校外教育，2018，（09）：85-86.

[3]李曉華，袁曉萍，王曉鳳.學生主導的實踐教學模式在創(chuàng)新型工程人才培養(yǎng)中的應用——以河北科技大學航模創(chuàng)新實驗班為例[J].河北科技大學學報（社會科學版），2016，（03）：96-101.