以MCU实验室为平台促进卓越工程师培养的探索

仇冀宏 罗贤锋 罗乐 孙伟

摘 要：根据卓越工程师教育培养的标准，借鉴欧美发达国家的成功经验，开展了以MCU实验室为平台促进卓越工程师教育培养的探索。通过校企共建MCU实验室、学生自主管理实验室、学生自主举办实验室开放日、学生自主举办课外科技竞赛和学生自主开展MCU应用研究等措施，提高了实验室的利用效率，激发了学生的学习兴趣，开阔了学生的视野，培养了学生的动手能力、创新能力、组织管理能力与合作交流能力，提高了学生的综合素质，促进了卓越工程师的教育培养。

关键词：卓越工程师；MCU实验室；创新能力；组织管理能力；综合素质

中图分类号：C961 文献标志码：A 文章编号：2096-000X（2017）17-0025-03

Abstract： According to the standard of the cultivation of outstanding engineers， based on the successful experiences of developed western countries， the author explored the cultivation of outstanding engineers based on MCU laboratories. The measures such as co-building the MCU laboratory with the enterprises， the student managing the lab， holding the extra-curricular science and technology competitions and studying application of MCU， etc， can improve efficiency of lab use， stimulate students' learning interests， and broaden their horizons， develop their scientific and technological creativity， organizational and managerial ability and cooperation and communication ability. Thus the students' comprehensive quality is enhanced， and the cultivation of outstanding engineers is promoted.

Keywords： outstanding engineer； MCU laboratory； innovation ability； organizational and managerial ability； comprehensive quality

引言

為加快培养科技创新能力强、适应现代经济社会发展需要的工程技术人才，为建设创新型国家奠定坚实的人才基础。2010年6月，教育部在天津大学召开了“卓越工程师教育培养计划”启动大会，开始实施“卓越工程师教育培养计划”，标志着以学生科技创新实践能力培养为中心的高等教育改革的开始[1，2]。

欧美等发达国家创新型人才和卓越工程师教育培养的成功经验表明：组织学生开展科技创新实践活动是培养创新人才和卓越工程师的有效途径。例如：哈佛大学“Home Lab”实验项目、哥伦比亚大学和麻省理工学院的“Upper Division”实验项目、斯坦福大学的“Project”实验项目等都是组织学生开展科技创新实践活动的成功典范[3-5]。参考欧美等发达国家的成功经验，国内高等学校也采取了一系列改革措施，开展了形式多样的大学生课外科技创新实践活动，举办了各种大学生科技创新实践竞赛活动，这些改革措施有效培养了学生的科技创新实践能力，促进了卓越工程师的教育培养工作[6-8]。在这种形势下，我们以“Renesas嵌入式MCU实验室”为平台开展学生自主管理实验室、学生自主举办实验室开放日、学生自主举办课外科技竞赛和学生自主开展MCU应用研究等活动，通过这些活动提高了实验室的利用效率，激发了学生的学习兴趣，开阔了学生的视野，培养了学生的动手能力、创新能力、组织管理能力与合作交流能力，提高了学生的综合素质，促进了卓越工程师的教育培养。

一、以MCU实验室为平台促进卓越工程师培养的探索

美国国家科学基金会认为工程师是应用科学知识设计、开发新的工具和系统来解决人类社会所面临问题的工程技术人才[9]。美国工程与技术认证委员会提出11条卓越工程师的标准；欧洲工程师协会联盟也提出12条卓越工程师的标准[10，11]。这些标准的核心是掌握数学与科学理论；掌握现代技术、技术标准和政策法规；具有现代工程意识和工程精神；具有解决问题和处理危机的能力、具有工程管理的能力、具有国际交流和继续学习的能力。根据卓越工程师的标准、借鉴欧美发达国家的成功经验，开展了以下几个方面的探索：

（一）校企共建“Renesas嵌入式MCU实验室”的探索

MCU是微控制单元（Microcontroller Unit）的英文缩写，又称单片微型计算机或单片机。它把中央处理器和内存、计数器、USB、A/D转换、UART、PLC、DMA等周边接口，甚至LCD驱动电路等整合在一个芯片上，形成芯片级的计算机。智能制造是“工业4.0”的核心，MCU是智能制造的核心技术之一。随着“工业4.0”时代的来临，MCU知识与应用技能已经成为理工科学生必须掌握的一门基础知识与基本技能。为了让学生更好地掌握MCU知识与应用技能，借鉴欧美发达国家的成功经验，开展了校企合作培养卓越工程师的探索。2008年9月开始和瑞薩电子（中国）有限责任公司合作在校内建立“Renesas嵌入式MCU实验室”为学生学习MCU知识、开展MCU应用研究提供一个平台。瑞萨电子向实验室提供先进的MCU实验设备和相关的技术资料，并开展教师培训工作，以提高教师开发应用MCU的能力与技巧。教师则把企业研发的成功案例和先进技术引入教学过程，向学生传授MCU知识与应用技巧。MCU实验室主要是在课余时间，把对MCU感兴趣的同学组织起来，开展MCU知识的学习，并根据企业的需求组织学生开展MCU的应用研究。实践证明：校企合作是卓越工程师教育培养的有效途径，校企合作可以发挥各自优势，实现优势互补，互惠共赢。

（二）学生自主管理实验室的探索

解决问题与危机处理能力、工程管理能力、国际交流能力等是卓越工程师必备的能力，为了培养学生的这些能力，我们尝试让学生自主管理“Renesas嵌入式MCU实验室”。由于“Renesas嵌入式MCU实验室”是瑞萨电子在校内建立的联合实验室，没有安排学校计划内的教学任务，因此我们把实验室交给学生管理。首先，聘请一位有责任心、有组织管理能力的学生担任实验室主任，再由他聘请几位同学作为实验员组成实验室管理小组，负责实验室的日常管理工作。主要包括以下几个方面的工作：1.开放实验室，为开展课外科技创新实验研究的同学提供服务。2.负责实验室设备的保管、维护和修理工作。3.参与实验室的建设与评估工作，在校内外专家和瑞萨电子公司的专家检查与指导工作时负责讲解与接待。4.协助教师指导学生开展MCU实验教学与应用研究。实验室管理小组的同学一般1-2年更换一批。通過学生自主管理实验室，培养了学生的组织管理能力、交流与协调能力和解决问题的能力。通过对实验仪器设备的维护与修理工作，培养了学生的动手能力和解决问题的能力。通过学生自主管理实验室还解决了实验室开放过程中经常遇到的教师和实验员人员不足的问题以及教师和实验员工作量和报酬的问题等，有效提高了实验室的利用效率，为实验室管理工作提供了有价值的参考。

（三）学生自主举办实验室开放日宣传活动

为了营造校园科技创新实践活动氛围；开阔学生的视野；激发学生学习MCU的兴趣与热情，为学生提供一个相互交流的平台，由实验室管理小组的同学和学生会合作，共同举办MCU实验室开放日宣传活动。开放日就是一场面向学生的校内MCU展览会。展览会一般分为两个主题：MCU新发展与新成果展和学生科技作品展。MCU新发展与新成果展，主要是把教师在各种展览会（如“慕尼黑上海电子展”）上收集到的资料以及公司提供的宣传资料制作成展板进行展出，并播放企业提供的宣传视频和教师在展会上拍摄的科技成果视频，通过视频和图片向学生介绍MCU的新发展与新成果，开阔学生的视野，激发学生的兴趣。学生科技作品展，主要是把学生在MCU实验室研制出的各种科技作品进行现场展示，并由研制者作为讲解员现场向参观的同学做讲解，并进行相互交流。通过MCU实验室开放日的宣传活动不仅使学生在轻松愉快的气氛中了解到MCU的知识、新发展与新成果，开阔了视野，激发了学习兴趣，而且也为同学之间搭建一个学术交流的平台，培养了学生的学术交流能力。对于组织开放日的同学们来说也是一次难得的锻炼机会，通过举办开放日活动，有效培养了学生的组织管理能力、交流协调能力、处理问题的能力与应变能力，为今后的发展积累了宝贵的经验。

（四）学生自主举办课外科技竞赛活动

为营造校园科技创新实践活动氛围，提高学生的学习兴趣，培养学生的科技创新实践能力和组织管理能力，由实验室管理小组的同学和学生会合作，以“Renesas嵌入式MCU实验室”为平台举办大学生单片机竞赛活动。竞赛完全由学生自己组织，从赛前的宣传与动员、学生报名，到竞赛的命题，竞赛的组织与实施，竞赛作品的评奖，再到最后的颁奖、总结与新闻报道与宣传等每一个环节都由学生负责。通过学生自己组织竞赛活动，不仅激发了参赛学生的学习兴趣、提高了参赛学生的创新能力，而且提高了竞赛组织者的综合素质与综合能力。因为竞赛的命题与评奖工作是一项具有挑战性的复杂工作，既要有很高的综合知识水平，又要掌握教育测量与评价理论。所以参与命题与评奖的学生在努力提高自己的综合知识水平和综合能力的同时，还需向教师学习教育测量与评价的理论，以保证竞赛的科学性、客观性与公正性。

（五）学生自主开展MCU应用研究

为了培养学生的科技创新能力与动手解决实际问题的能力，MCU实验室长期开放，并鼓励学生根据自己的兴趣爱好来开展MCU知识的学习与应用研究。对于学生自己选择的研究课题，MCU实验室无偿提供实验仪器设备与加工工具，并提供一定的经费支持。兴趣是最好的老师，也是最有效的学习动力。由于可以按照自己的兴趣爱好、自己的实验方案开展研究，教师只帮助解决困难和问题，不干涉学生的研究内容，因此有效调动了学生的积极性与主动性，许多同学在课余时间来到MCU实验室开展科技创新实验研究，并以此为基础申报校级、省级和国家级“大学生创新性实验计划”项目。自实验室建立以来，学生共申请到国家级“大学生创新性实验计划”项目2项，省级2项，校级50多项。通过开展MCU应用研究，培养了学生的科技创新能力与解决实际问题的能力，提高了学生的工程素质，促进了卓越工程师的教育培养。

二、结束语

多年来，通过采取学生自主管理实验室、学生自主举办实验室开放日、学生自主举办课外科技竞赛和学生自主开展MCU应用研究等措施，提高了实验室的利用效率，激发了学生的学习兴趣，开阔了学生的视野，培养了学生的动手能力、创新能力、组织管理能力与合作交流能力，提高了学生的综合素质，促进了卓越工程师的教育培养。并使他们成为大学生课外科技创新实践活动和各种大学生课外科技创新实践竞赛的骨干和积极的参与者，有2名同学在全国性大学生课外科技创新实践竞赛中获得一等奖和三等奖；有30多名同学在各种省级大学生课外科技创新实践竞赛中获奖。

参考文献：

[1]李延斌，高有华，田方，等.面向培养卓越工程师的机械设计基础课程改革[J].实验技术与管理，2012，29（4）：231-233.

[2]扶慧娟，辛勇.推行“卓越工程师计划”培养实践型工程人才[J].实验技术与管理，2011，28（11）：155-158.

[3]王华强.开放实验室管理模式初探[J].荆门职业技术学院学报，2004（6）：64-67.

[4]张帆.关于开放式实验教学模式的思考[J].湖北教育学院学报，2004（9）：63-64.

[5]周岱，刘红玉，赵加强，等.国家实验室的管理体制和运行机制分析与建构[J].科研管理，2008（2）：154-165.

[6]宋之帅，赵金华.探索大学生科技创新能力培养的有效途径[J].合肥工业大学学报，2010，24（5）：142-145.

[7]李國锋，张世英，李彬.论基于学科竞赛的大学生创新能力培养模式[J].实验技术与管理，2013，30（3）：24-26.

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[10]赵婷婷.适应科学综合化发展的国外高等工程教育改革[J].复旦教育论坛，2005，3（2）：40-44.

[11]李茂国.中国工程教育全球战略研究[J].高等工程教育研究，2008（6）：1-11.