依托实验教学示范中心 创新应用型人才培养模式

陈晓范 田新志 申海杰

摘要：该文以西安思源学院电子信息工程省级实验教学示范中心建设与改革为例，通过对实验教学中实施理念、讲授体系、讲授内容和授课方法的模式创新，依托实验教学中心的平台，摸索如何形成新型应用型人才培养模式。

关键词：实验教学示范中心；教学改革；应用型人才培养模式

中图分类号：G64 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2018）14-0113-02

教育部在全国范围内开展了“十三五”高等学校实验教学示范中心建设工作，探索满足新时期人才培养需要的实验中心建设和教学改革方向，建立创新人才成长环境，支撐拔尖创新人才培养，服务国家科教兴国战略和人才强国战略[1]。我院创新实验教学理念，以培养应用型人才为目的，通过改革实验教学内容和方法，迈入了省级实验教学示范中心的行列。

1实验教学理念的创新

实验讲授理念是实验讲授的指导思想，是在社会发展和学科发展不断变化的基础上不断更新。人才培养模式的创新首先是理念的更新，先进理念的指导决定了教学体系、教学内容、教学方法的创新，并决定了创新人才培养的方向[2]。

我国高等教育以“基本理论”、“基本知识”、“基本技能”的三基教育理念指导下，实验教学依附于理论教学，主要以验证性实验为主，学生处于被动接受状态，难以满足培养新时期应用型人才的要求。在此，培养学生应用能力为核心教学理念 ，实践教学以创新型、综合型实验为主体，鼓励学生自主创造实验，允许学生更多的质疑和思考，转变传统的教学观念。

我院人才培养模式创新的主要思路如图所示：

电子信息工程培养计划是在三电、信号系统、计算机网络等专业基础课上开设单片机原理与应用、单片机接口技术、嵌入式系统及应用、传感器技术与应用、EDA技术、电子测量技术等专业课程，增设移动互联网、无线传感器网络等拓展性选修课程，以及学时数占60%左右的实践性课程，构成适应培养目标的相对稳定有效的课程体系。从而使学生具有：

1）掌握C语言进行单片机、嵌入式系统程序设计的能力。

2）使用单片机、DSP、嵌入式系统程进行小型产品设计、开发的能力。

3）掌握电子设计自动化的能力。

4）掌握基于单片机、嵌入式系统的自动控制技术，能构建、调试、检测、维护小型自控系统的能力。

2 实验教学体系的创新

在实践教学体系的建设上，将基础实验、专业实验、课程设计、综合设计、学年论文、生产实习、毕业设计（论文）等合理地安排到培养方案中，形成四年实践讲授不断线的特点。该体系按知识结构划分为以下模块：

1）电路设计模块：通过电子工艺技能训练、模拟电子线路基础实验、数字电子线路基础实验、EDA实验以及电子线路课程设计等环节培养学生的基本电路实验技能、设计方法。

2）计算机应用模块：通过计算机语言上机实习、微机原理与接口技术实验、单片机应用实验、计算机自动控制实验以及计算机应用课程设计等环节培养学生的计算机应用能力。

3）专业实践模块：主要包括专业实验、生产实习、专业课课内实验等内容，目的是强化专业技能、夯实专业知识、强化实际操作能力。

4）综合训练模块：主要包括综合课程设计、综合设计、学年论文、毕业设计（论文）等内容，学生在导师指导下，有明确选题，其中毕业设计需经过开题报告、中期检查、论文答辩过程。

5）社会实践模块：主要包括社会调研、科技服务、劳动教育、国防教育等，目的是培养学生的社会适应能力和综合素质。

模块中的实验内容分为多个层次，有基础型实验、综合设计型实验和创新型实验，体现验证性、设计性、综合性实验相结合。同时根据学生知识与能力的积累，在不同阶段实施不同的实验教学内容和方法。从而构成纵横交错的金字塔式的“立体化”实验教学体系。

3 实验教学内容的创新

我院实验课程改革的基本思路是落实校企合作、产学研相结合的人才培养模式，建立人才培养计划中所规定的实验教学体系[3]。实验教学内容的创新可以体现为：

3.1 实验课程的改革

在实践教学环节上，强调“综合化实验，工程化训练”，加大综合性、设计型、创新型实验的比例；建立开放实验室，满足学生多层次、开放性、综合设计和创新性实验的需求。实验过程由“被动验证”向“主动研究”转变，倡导实验的“千人千面”，改变传统的课堂讲授指导为主的授课模式。

1）基础实验技能训练：培养学生观察、分析问题的能力。包括电子元器件的识别和使用、常规仪器设备（示波器、信号发生器、稳压电源、万用表）的原理及使用等基础技能训练，使学生能独立完成实验的设计、操作、实验数据的获取和处理、撰写完整科学的实验报告等实践环节，树立学生的工程实践思想。

2）综合设计实验能力训练：目前中心开出实验课程75门，共计实验项目409项，其中基本实验为130项，占32%，综合设计性实验279项，占68%。绝大部分是以虚拟化仿真平台为基础的综合性实验，方便学生运用虚拟化手段来自主设计实验，并从中迸发出新的设计灵感和思路。

3）创新能力训练：为启发学生主动性和创新性，同时培养学生协作能力和团队精神，组织学生成立各类课程的专业社团，自由选题及课程设计等全开放式实验。提供开放实验室开展自主实验。让学生可根据一个具体工程实际情况及要求，设计一个系统，通过上机仿真，运行、调试，将具体工程实际情况模拟演示出来。

3.2 实验教学团队建设

教学团队结合新增设备组织讨论班、开发教学实验、撰写实验手册或实验指导用书、制作上网电子教学资源，至少完成3门实践教学课程的音视频教材，同时进行科研，积极摸索自行设计、协同制作实验设备的经验，至少完成3项自制实验设备任务。把重点放在实验内容开发和实验教学方法改革上，建立模拟与仿真相结合的实验内容。

3.3 实验教材与实验大纲建设

进一步完善和编写完整的实习指导书和配套于教学的实验、实训大纲、电子教材、视频教材，方便学生网上自主学习，探索以课题研究带动教学的模式，。任课教师将科研成果和学科前沿融入课堂教学，在实践环节同样将工程项目中典型案例直接引入实验的具体内容，特别是专业课程实验、课程设计和专业实习与毕业设计，有90%的案例或选题与科研成果和社会实际应用紧密结合。

3.4 校内外实训实习基地建设

聘请企业技术人员加强实训基地的技术指导工作，提高教师的技术能力和实践能力，在单片机应用系统、CPLD、以及LED技术方面，做出自己的作品，或开发出相关的教学实验板卡与设备，推动学生的创新性活动与能力培养。

建设校外实习基地，为实习学生提供奖学金和助学金，同时每年为学生提供创业基金。坚持生产实习的培养模式，开展实习和社会实践活动，努力保证实践教学的累计时间不少于半年，增加大学生接触社会的机会，强化实践教学环节。

4 实验教学方法的创新

实验教学不同于理论教学，后者是基于知识点的教学方法，是重视知识的完整性、系统性，一项工作的完成，只要具备一项完成该工作的能力即可[4]。在学习过程中完全可以在掌握完成该工作的技能后再拓展相应的知识，而不需要将能力作为知识的一个特例。实验教学方法与手段的改革就变得极为重要。

4.1 面向任务的教学方法

面向任务的教学方式，建立目标明确、结构完整、内容系统的“教、学、做”过程，突破“理论教学+实验箱”的教学方法，建立“基础实验+开发应用系统”的教学方法[5]。为学生建立一条从应用问题出发，经过原理分析、电路设计、制作装焊、调试运行、故障检测的工作过程。在校企结合的办学过程中，让学生了解企业对人才的要求，使学生对电子工艺、计划管理、过程管理、质量管理、成本控制有实际的认识。

4.2 面向工作过程的教学方法

根据《单片机原理与应用》等精品课程建设的经验，在三电课、单片机技术课程中，课程设计的序化过程是基于工作过程的，其步骤描述如图所示：

4.3 面向情景的教学方法

采用情景教学法来组织相关技术性课程的教学。以《单片机接口技术与应用》课程为例，共设计了5个学习情境，如下表所示：

4.4 依托信息技术、完善教学手段

加强仿真教学技术的应用，在教学中引入Proteus仿真软件对单片机进行仿真。借助Proteus对MCU和外围电路强大的仿真能力进行先期的软硬件调试，在仿真结果基本理想时再进行实际的硬件调试，其开发过程不仅高效，而且可以积累实用的硬件开发经验。同时，利用Proteus与 Keil c软件相结合进行实验仿真，帮助学生加深对概念、原理的理解。学生通过仿真实验，可以熟悉单片机系统的开发方法，提高学习兴趣，进一步培养学生的综合分析能力、排除故障能力和开发创新能力。

4.5 加强学生的主动学习与自主学习

建立各类专业社团，鼓励学生参加学科竞赛活动是增强学生自主学习的有力抓手。单片机设计开发技术的掌握，不仅需要扎实的理论功底，更需要坚持不懈的实践探索。我院学生多次在省级大赛中获奖。其中多次在陕西省“互联网+”创新创业大赛中获得金、银、铜奖。省级、国家级创新创业训练项目35项，实用新型专利8项，近三年学生初次就业率均超过90%，不少学生得到用人单位的好评。

5小结

依托实验教学示范中心建设，创新人才培养模式。不仅需要增加实践教学课时比例，更重要的是对多个实践教学环节的内容、方法、要求等进行认真的设计，促使学生在实践环节中取得以下积极效应：

1）对理论知识的理解效应

通过对实验现象的分析，进一步验证理论，尤其对影响实验结果的因素要进行分析研究，进一步加深了学生对理论知识的理解和灵活运用能力。

2）对创新精神的引导效应

学生在实践过程中，重要的是发现问题。从某个角度发现实验与理论、经验与假设不一致。正是这些问题的发现，可能成为学生今后参与科学研究、追求科学真理的原动力。

3）对学习兴趣的激发效应

由于开放型实验室的支持，学生通过设计性、综合性的实验，自主进行实验方法与实验内容的设计，有什么想法可以随时得到实验老师的指导，并在实验室进行设计验证，大大激发了学生主动学习的能动性。

参考文献：

[1] 教育部财政部关于实施高等学校本科教学质量与教学改革工程的意见[Z].教高[2011]6号，2011.

[2] 杨菊仙.人才培养模式创新实验区的建设路径与发展策略[J].国家教育行政学院学报，2010（3）：37-41.

[3] 张姿炎.注重实用型人才的培养，提高毕业生社会竞争力[J].沈阳教育学院学报，2011（3）：63-65.

[4] 郭新順.基于互动的数据库模块化案例教学设计与实践[J].大学教育，2012（7）：79-80.

[5] 艾尼瓦尔·阿不都肉夫.面向任务的Java教学模式研究[J].计算机光盘软件与应用，2012（22）：278.