“新工科”创新理念的电子信息类专业基础实践教学改革

朱 君， 宋树祥， 秦柳丽， 秦运柏， 岑明灿， 傅得立

(1. 广西师范大学 电子工程学院， 广西 桂林 541004；2. 广西师范大学 数学与统计学院， 广西 桂林 541004)

“新工科”创新理念的电子信息类专业基础实践教学改革

朱 君1， 宋树祥1， 秦柳丽2， 秦运柏1， 岑明灿1， 傅得立1

(1. 广西师范大学 电子工程学院， 广西 桂林 541004；2. 广西师范大学 数学与统计学院， 广西 桂林 541004)

基于“新工科”创新理念进行电子信息类专业基础实践教学改革，主要从加强专业基础课认识、教学模式、理论课程和实践教学的连接3个方面进行多学科交叉融合的创新尝试。“新工科 ”电子信息专业基础课一体化教学设计了实验教学、科研和企业需要导向结合，课程体系优化，课程评价体系改革3个方面内容。实现了学生动手能力的提高，培养了学生解决实际问题的能力和创新精神。

新工科； 实践教学； 电子信息类专业

2016年2月复旦大学召开了高校工程教育发展战略研讨会，在该次研讨会，“新工科”的研究与实践被正式提上了章程[1-3]。在“三新”(新技术、新业态、新产业)背景下，对工科人才创新创业能力有了更高的要求。教育部高等教育司张大良司长提出了急需新型工科人才支撑的要求。至此“新工科”理念被提出，天津大学、东莞理工学院等进行了“新工科”人才培养模式改革。“新工科”人才的特点就是学科交叉与综合。“新工科”是从新时期全面创新我国高等工程教育以适应引领新经济发展战略视角出发提出的新观点[4-5]。

我校电子工程学院以“电子信息特色专业群”为发展契机，探究了“新工科”创新理念的电子信息类专业基础实践教学，针对电路分析、模拟电子技术等基础课，为适应新形势、新契机，在课程教学及其实验中实施创新[6-9]。结合自治区“14+10”千亿元产业、战略性新兴产业和自治区重大战略部署需求，按照“政府主导、行业指导、企业参与、学校主体”的思路，以提高教学团队的整体水平与素质为目标，以实现西部特色人才培养模式背景下的电子信息类专业基础课程改革为内容，达到培养西部特色、市场导向的高级人才的目的[10-13]。

1 “新工科”创新理念的电子信息类专业基础实践教学改革内容

一直以来“有没有用”的问题围绕着本科生整个4年的教学，特别以数学、专业基础课为重灾区，对于接触专业基础课的大一学生，“轻实践，重理论”的认识更是严重[14-15]。与此同时，传统的电路、模电教学过程中，教学方式相对单一，验证类实验教学方式无法吸引学生的兴趣，还有关键的一点就是，“新工科”人才的迫切性，让学生错误地认为就业形势大好，只要毕业就能成才。

针对以上问题，团队从认识角度与班主任、辅导员等合作对学生进行教育，从观念上进行转变，重视学生应用、探索、创新能力的提升。对课程当中的实验、实践内容进行项目导向、内容优化、课时改革。

1.2 教学模式改革

传统教学中教师扮演着课程的主体角色，学生处于被动受教的地位。在具体专业基础课程中，教师所使用的方法也是普通的PPT、板书等教学方式，照本宣科，严格按照几年前，甚至10年前的教学大纲或者知识理解对课程进行分析。学生在整个课程学习与实践过程中缺少自主思考和探究的时间，导致学生无法形成基本的实践意识，动手能力和思维能力较差。

针对以上问题，教学团队引入了清华大学“学堂在线”，进行了电路分析慕课平台的建设，在2016级新生中进行了实践尝试。通过改革的尝试，让团队认识到教学模式改革的意义，让学生结合了现代化的电子思想，丰富了教学内容。

1.3 提高理论课程和实践教学的连接

随着近年来实验教师和专任教师分开设置，实践教学与理论教学割裂越来越明显，其同步性问题成为了当前教学中遇到的新问题。理论教学不能应用到实践教学、实践当中理论问题又分析不清的现象十分明显。这明显不利于提高学生的动手能力，

作者前期对考虑机床电能的柔性作业车间调度开展了优化分析[11]，在此基础上，本文将刀具、切削液等辅助资源能耗分摊到车间作业过程中，并考虑工件流转过程产生的搬运能耗，研究面向广义能耗的柔性作业车间调度优化模型。首先引入车间广义能耗的概念，对柔性作业车间调度直接电能和间接能耗进行分析，然后建立了以广义能耗和完工时间为优化目标的柔性作业车间调度优化模型，并基于多目标模拟退火算法对模型进行求解得到最优调度方案。

不管是实践还是理论教学都需要有学生兴趣的导向，将上课遇到的问题通过实验来解决，实验中不明白的理论原理从课本上寻找。其中理论上采用了开放型设计，以一个知识点为中心分别设置多个实验，通过项目教学法、案例教学法和探究式教学法等提高学生兴趣和主动参与性。此外对学生的实践教学的评价也采用与理论课脱轨的方法，积极创新评价方式，如结合学生互动、学生自评和教师点评以及项目答辩等形式。

2 “新工科 ”电子信息专业基础课一体化教学

2.1提高实验教学、科研和企业需要的结合

在“新工科”一体化教学设计中，要从企业需求的角度调整教学模式，注重提高学生专业实践能力。理论课程的设置要有学科交叉和融合的特色，拓展企业需求较高的课时安排;增加具体项目实现的课时，及时更新课程内容，与企业需求密切联系，设计与编写配套的教材;将实训、实验教学和实践能力紧密结合，在实验课程学习结束后，可以安排相应的校内校外的实训内容，服务校区合作企业;建立多样化的实践基地、构建多元化的实践能力培养体系，通过学校之间的联合，或者学校与企业的联合，增加学生的实践，组织学生进行专业技术实践培养。

通过引进区内外电子信息企业广泛参与科技创新平台建设，校企联合组建工程技术研究中心和实习、实训基地，构建特色人才计划培养的综合平台。本着“资源共享、优势互补、互惠互利、共同发展”的原则，促进企业的科技进步和学院人才培养质量的提高。

校企联合共同指导学生毕业(设计)论文，促进和提高办学效率与质量。毕业论文(设计)是高等教育的最后阶段，是旨在培养毕业生综合能力与素质的最重要的一个实践教学环节，它对于培养和提高学生独立分析、解决实际问题有着至关重要的作用，因此，其结果直接反映出教学质量的好与不好。实践证明，校企联合指导学生毕业(设计)论文是培养学生实践能力和工程能力的一种有效手段，是培养符合企业与市场需求的特色人才的有效途径。

2.2 优化课程体系

根据经济发展与企业需求及时调整实践教学课程体系，以培养学生的创新能力、提高学生的实践能力为核心，从人才培养的目标出发，加强企业导向，实现产业、教学和科研相结合，促进各个部分的衔接，提高教学的质量。根据专业基础课全、广、细的特点，建立不同层次的实践项目，加强项目开发，提高学生的实践能力。实践项目要包括基础型实验、综合设计型实验以及创新型实验。“新工科”背景的多学科交叉综合设计型实验需要以学生为主体，充分发挥学生的主观能动性，教师在项目中做好辅助和指导，设计大致的技术路线或者目标，由学生自己了解实验背景知识，并自行设计实验的具体方案，然后进行实验操作。学生形成具体的实验目标后，开展创新型实验，由学生和教师共同讨论，使用新的方案来进行实验。在实验中，发挥学生的创造性，扩展思维活动空间，提高学生的学习兴趣。

以学生发展为本，改进课程教学体系应该体现2个加强 ：一是加强电子信息专业理论课程的学习。优秀的人才应该具有雄厚的专业理论基础。二是加强实践环节。新时期人才要面对的技术和工艺更加复杂，对动手能力的要求更高，因而创新型人才培养应当充分利用4年的时间加强学生实践能力的培养，着力培养学生的实践能力。抓好专业基础课程的建设,按照 “突出重点与全面发展 ”相结合的原则，重点进行基础课程改革，打造宽厚的学科基础。 通过专业基础课程的建设，创新型人才培养计划才能得以有效实施。 此外，还要注意提高实践教学比例，建设综合性和设计性实验，强化实践教学环节等。

2.3 创新课程评价体系

依据具体课程体系与实际发展情况不同，考核体系也应有区别，尤其是实践实验项目中，不同类型的实验课需要有不同的考核方式，才能更好地发现学生学习中存在的问题，促进实验教学的改进。对于基础型实验项目，理论内容需要通过笔试的方式进行考核，但是实验操作的考核不同，可以采取实验技能的展示或者预习报告等方式，对学生进行考核，了解学生实践中存在的问题。综合设计型实验不仅要考核理论内容、实验操作，还需要对学生的实验报告进行考查，了解学生应用理论知识的能力以及实际操作能力，促进学生全方位地提高。

学生创新思维主要表现在思维敏捷、变通能力及应用能力强，善于从新观念、新角度去认识和分析事物。在专业课的基础教育中应结合基础的特点对学生进行灵敏性、渗透性、综合性、独特性等4方面训练。

灵敏性：充分利用专业基础课的教学特点，对其基本原理的应用能力、连动能力以及结合行业特点的分析能力进行反复的、多种手段的、结合实际的锻炼。

渗透性：尽力做到平时信息和即时信息的密切结合，要鼓励学生把知识的广度和深度结合起来，要善于把新工艺、新技术、新设备、新材料等新的信息经常有机地渗透到整个教学过程中去。

综合性：教学上特别注意理论知识和动手能力的密切有机结合的能力培养和训练。

独特性：为锻炼学生随机应变、思维流畅的能力应进行多方面的适合学生心理特点的独特能力训练。

3 实践效果分析

采取的项目开展途径实施方案如图1所示。首先分析学生特征，确定电子信息类专业基础教学“西部特色人才培养”的目标，然后以特色应用型人才培养为目标核心，围绕这个“目标核心”，通过设计理论和实践2条路径进行“西部特色人才培养”模式的研究。理论路径包括“夯实基础，教学相辅”“注重学生的四性教学”“激发学生的创造欲”“鼓励学生大胆质疑”等；实践路径包括“加强校企合作，寻求创新平台”“电子工艺实习基地建设”等。特色人才培养离不开课内理论知识传授,更离不开课外严格的科研、实践能力训练。

图1 课题的实施方案框图

实施范围是电子工程学院2016、2017、2018、2019级电子科学与技术、通信工程、电子信息工程专业的学生。教学受益面首先是上述实施范围内的学生。通过试点，将获得的成果向全校其他基础课推广，然后向全省、全国的高校推广。

我校与桂林市飞宇电子科技有限公司、桂林市建达机电工程有限公司、桂林宏博电子信息科技有限公司和桂林旗诚电子科技有限公司等30多家公司通力合作，共同建立了3个科技开发和实训基地：“智能检测与自动控制工程技术研究中心(已被桂林市批准立项建设)”“智能手机软件开发基地”和“校内专业实习、实训基地”。

课题的研究开展初步解决了以下问题：基于特色人才培养的教师与学生的“主导”与“主体”角色关系，实现教学相辅；对于教学中的知识点为学生提供一个完整、真实的任务背景，激发学生的创新意识；让质疑在学生创新过程中正确地、最大限度地发挥其作用；寻求适合学生个性和专业知识水平的电子实习基地和校企资源，通过实践提高学生的动手能力。

4 结语

通过近年来实践得出，开展多学科交叉融合的“新工科”，能够解决传统的以授课教师为中心的教学结构以及重理论轻实践、重分析轻综合等高等教育中存在的影响人才培养的问题。创建新型的、既能发挥授课教师主导作用，又能充分体现学生主体地位的教学模式,非常适合当前学科的发展。使教师在进行课程整合的过程中，能紧紧围绕新型教学模型的创建，密切关注教学系统4个要素(教师、学生、教学内容、教学目标)的地位和作用，不仅锻炼了学生提出问题、分析问题、解决问题的能力，而且将知识点融入目标任务之中，提高电子信息类专业基础课的教学质量，真正促使学生创新能力的提高。通过各种实际可行的方法培养学生的自主创新能力，可以开拓学生的视野。从课堂教学扩展开来，接触到各种综合知识、前沿知识，鼓励学生积极参加各种学科竞赛及科技竞赛，培养学生解决实际问题的能力和创新精神。

References)

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Reform on basic practical teaching for electronic information majors with innovative idea of “New engineering”

Zhu Jun1，Song Shuxiang1，Qin Liuli2，Qin Yunbai1，Cen Mingcan1，Fu Deli1

(1. College of Electronic Engineering, Guangxi Normal University, Guilin 541004, China, 2. College of Mathematics and Statistics, Guangxi Normal University, Guilin 541004, China)

Based on the innovative idea of “New engineering”, the reform on the basic practical teaching for electronic information majors is carried out. An innovative attempt is made for the cross disciplinary integration mainly from the following three aspects: strengthening the understanding of the professional basic courses, the teaching modes and the connection of the theoretical courses to practical teaching. The integrated teaching of basic courses for electronic information majors with “New engineering” includes the following three sections: the combination of experimental teaching, scientific research and enterprise demands, the optimization of the curriculum system and the reform of the curriculum evaluation system, which has realized the improvement of students’ hands-on ability, and the cultivation of their ability to solve practical problems and their innovative spirit.

new engineering; practical teaching; electronic information majors

10.16791/j.cnki.sjg.2017.11.042

G642.0；TN23

B

1002-4956(2017)11-0171-03

2017-05-24修改日期2017-06-21

广西自然科学基金项目(2015GXNSFBA139257)；广西研究生教育创新计划项目(XJGY201807，XJGY201811)；广西师范大学2017教育教学改革项目(2017XJGB43 基于“新工科”创新理念的“三位一体”专业基础课教学改革)

朱君(1985—)，男，江西鹰潭，博士，副教授，硕士生导师，主要从事非线性光学、表面等离子体学的研究

E-mailzhujun1985@mailbox.gxnu.edu.cn.

秦柳丽(1984—)，女，河北昌黎，本科，实习研究员，主要从事教学管理、表面等离子体学的研究.

E-mailqinliuli@126.com