“新工科”建设背景下农林院校电工电子实践教学探索

李宗平 陈帝伊 张宁

摘    要：围绕“新工科”建设背景下的创新人才培养目标，农林院校依托优势专业通过建设电工电子实践教学平台;改革实验教学体系、利用网络及手机APP等现代教学方式构造多样化教学模式、制定阶梯化实验考核方式、引入学科竞赛激励体制等措施促进师生创新热情，并加强教学督导、提升师资队伍的教学水平，从而保障实验教学质量。实践证明，电工电子实践教学改革成效显著，学生的创新能力得到有效提升，也为农林院校电工电子实验教学改革的探索提供了有益的参考。

关键词：农林院校;新工科;电工电子;实践教学

中图分类号：G642.0          文献标识码：A          文章编号：1002-4107（2019）010-0040-03

在“大众创新，万众创业”和“新工科”建设背景下对如何加强农林院校大学生的创新实践能力提出了新的挑战和机遇[1]。与传统的工科人才相比，“新工科”建设目标是培养实践能力扎实、创新能力强、具备国际竞争力的高素质复合型人才。他们不仅在某一学科学业精深，而且还应具有“学科交叉融合”的特征;他们不仅能运用所掌握的知识去解决现有的问题，还有能力应用新知识、新技术解决未来发展中出现的问题，对未来技术和产业起到引领作用[2]。西北农林科技大学电工电子实验中心为了主动适应“新工科”建设背景对创新人才的迫切需求，抓住省级实验教学示范中心建设机遇，通过加大实践教学平台的建设、改革实践教学体系、优化实验教学方法、加强实验教学质量保障等方面培养学生的实践创新能力。经过多年的摸索与改革，西北农林科技大学电子电工实验中心探索出依托学校优势专业，体现农林院校特色的电工电子实验教学改革方案。

一、加大多层次实验教学平台的建设

按照“突出产学研紧密结合特色，加强实验教学体系和科研创新平台建设”改革思路，学校对电类学科专业相关实验教学资源和内容进行有机融合。把原来分散在两个工科学院及基础课部的电工实验室、电子实验室、物理电学实验室进行整合，组建了电工电子实验教学中心，实行校、院两级管理。

在发展中不断创新实验教学理念，探索电工电子实验教学平台建设。根据学校专业设置不同及农林院校的专业特点，电工电子实验教学中心依托优势专业，设置基础实验教学、专业实验教学及创新与科研训练三个实验教学平台。其中基础实验教学平台主要面向学校工科非电类专业，着重培养学生电工电子类实验操作技能，强化学生对电类知识的工程应用能力，培养学生的工程素养;专业实验教学平台主要面向工科涉电类专业，培养学生的电工电子的应用能力和拓展能力;创新和科研训练实验平台，主要以学生科研创新创业训练、学科竞赛、特别是以学校优势学科农业工程和水利工程为主导，积极将教师先进科研成果和理念应用在相关实验课程教学过程中，构建了科研训练与工程训练、农业信息化、大学生创新创业、新能源发电、水电站系统稳定与调控等创新与科研训练开发实验室。通过科研任务训练学生的科研能力，培养学生的创新能力。创新和科研训练实验平台随着学校各学科的发展不断得到更新和扩充，教师优秀科研项目都可申请进入此平台。实验中心根据学校资源设备情况提供实践平台，科创团队既可以补充实验仪器，又可以带动更多的学生参与科学研究中。在管理上，创新和科研训练实验平台采取开放式管理办法，同时为大学生科技创新训练项目和科技竞赛活动提供支撑，大大提升学生实践创新能力。

二、改革实验教学体系

改变传统实验教学模式，与学校优势学科相结合，将教师科研成果引进实验室，注重学生创新能力和探索精神的培养，形成了具有农林院校特色的电工电子实验教学体系改革思路。以“夯实基础、拓展能力、培育创新”为目标，构建“基础应用、综合设计、科技创新”的递进上升和“理论与实验、课内与课外、科研与教学”结合并相互渗透的实验教学体系。根据“新工科”教育培养理念加强培养学生工程实践能力及创新创业能力，加强实验教学质量标准建设，调整实验类型的比例，夯实工程应用能力，加强综合设计能力锻炼、注重科技创新能力培养。通过实验室开放和相关成果应用，为不同专业、不同背景的学生，提供模块化实验空间，形成由基础知识学习—综合与设计型实验—EDA能力训练—电子工艺实训—科技创新的实践教学路径。确立了“工程与实践，应用与创新并重”的综合评价模式，培养电工电子实践技能扎实、创新能力突出、具有全球视野的高素质“新工科”人才[3]。

基础应用层教学的主要目标是夯实知识，培养学生的实验操作技能、分析和解决问题能力，培养基本工程素养。在实验内容的设置上引入工程实例，如电动机正反转控制实验，不但要把正反转原理设计实现出来，还要考虑到实际工程应用中的各种保护措施，比如过流保护、过载保护、欠压保护等，根据实际案例设计断路器、热继电器、熔断器等保护措施。这样一来，实验不再是单纯的理论验证，而是和实践工程有机联系，既要发挥主观能动性又要锻炼敏锐思维的项目，这样的实验课程灵活又充满新意，大大提升了学生参与的热情和兴趣。

綜合设计层包括电工技术综合实训、电子技术综合设计、电子工艺实训、单片机系统设计和PLC控制系统设计等。该层面教学目标主要是拓展能力，培养学生自主学习、系统分析、综合应用、设计与创新等方面的能力。实验开设注重学科的融合渗透，注重系统化。或者提供综合项目供学生选择，或者给学生一个开放性的课题，或者指导学生把课程设计出来的成果拿回实验室搭建验证，然后又回馈课程设计，不断改进和优化设计。比如，模拟电子课程设计中设计出来的模拟电路，通过电子技术实训，制作成PCB印刷电路板，后进行需求分析、器件选型、组装焊接，然后再实物调试分析，在实际测试结果的基础上再优化设计，形成一个闭环的、完整的、系统的设计开发过程。这样既把所学课程有机结合起来，锻炼了学生查询资料能力、论证求证的科研能力，又能让学生体验完整的工程项目开发全过程，系统化地掌握所学知识。

科技创新活动层主要面向“全国大学生电子设计竞赛”“中国机器人大赛”“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品竞赛以及校级科技竞赛活动。该层面实践题目既有来源于实际生产、本科生毕业设计、 “大学生创新创业训练计划”课题，又有来自各类科技竞赛及中心教师相关科研项目。科技创新层可以充分培育学生的创新能力，为学生参加各类科技竞赛、完成大学生科研训练项目等科技创新活动以及师生科研工作提供有力支撑。

既体现层次化，又相互融合渗透的实验教学体系紧密围绕“新工科”教育人才培养目标，发挥了学生实验的主动性，突出培养学生工程素养，逐步培育学生的创新精神和实践能力，全面提高学生的综合素质。

三、优化实验教学方式

（一）以学生能力培养为核心组织实验教学

在电工电子实验教学中采用引导、讨论和“翻转式”教学方法，让学生处于实验课堂的主体地位，教师主要在方案选取和方法改进上予以指导，在实验过程中出现困难时，不是直接帮助学生解决，而是启发、引导学生去思考，查找原因，借助各种文献资料解决问题。通过实验培养学生再学习的能力和实践动手能力。在系统设计实验中，采取实验内容开放、元器件开放和实验时间开放的方式，让学生以组为单位选择题目，以课题形式分工协作，设计、制作和调试实验，最后提交说明书和作品。

在实验教学中，根据学生专业、兴趣及基础的不同，开设实验项目，让学生个性化地选择实验课程，为学生营造宽松的、自主的、能够潜心研究的实验环境和氛围。在实验过程中选拔出优秀学生，鼓励他们参加科技创新活动，在平时训练中认真观察，根据学生的个性特点，让他们参与到各类竞赛，支持个性发展，注重创新能力培养。

（二）利用网络和手机APP等促进实验教学成效

开发实验教学网络平台，加强信息化建设，将互联网、新媒体与传统教学方式有机结合，进行网络教学的探索与实践。电工电子实验网络教学平台将网上预约、网上授课答疑、虚拟实验室集成于一体。

利用现代化教育信息技术进行实验教学改革，借助手机上的“蓝墨云班课APP”管理实验和组织教学，提升了实验教学效果，促进了学生的创新思维和实践能力的培养。实验课前将实验任务发布在蓝墨云班课APP上，引导学生提前预习，同时APP上还有相关实验教学视频和“慕课”的链接，方便学生查询和参考;实验课上通过APP考勤;学生将录制的实验过程视频和实验报告上传到APP上，教师通过APP掌握每位学生的实验状况及全面评价学生的实践能力，在批改实验报告的过程中可以个性化地录制评语;实验结束后系统能自动统计和管理实验成绩，分析成绩分布区间，给出提升意见。该系统的建立，把课堂中屡禁不止的手机变成了实验课的工具，迎合了学生的时代特征，也大大激发了学生的参与热情。

（三）构建梯度化考核方法

确立了全面评测学生综合素质和创新能力的梯度化实验考核方式（见图1）。基础考核包括实验现场评分、实验报告评分和期终实验考核评分三个部分;综合设计层进行综合实践技能过关考试给出专业技能考核成绩;对于“系统设计”和“科技创新”类考核则采取按论文答辩方式进行，给出综合创新考核成绩。学生在完成中心所有类别的实验考核后，最终给出实践技能综合评价意见。

（四）引入科技竞赛激励制度

根据“以竞赛促学习，以竞赛促改革”指导思想，积极引导学生参加“挑战杯”大学生课外学术作品竞赛、“全国大学生电子设计大赛”“中國机器人大赛”等竞赛活动。学校制定的《大学生科技竞赛组织管理实施细则》中明确规定对完成国家级、省级创新性实验计划项目或者参与国家级、省级科技竞赛活动的学生人均计入3个创新学分，获得省部级以上科技竞赛奖项的学生给予奖励，特别优秀的学生将直接给予推荐免试研究生资格。每指导一个国家级、省级科技竞赛队伍的教师计入60学时教学工作量，对于优秀的指导教师给予表彰和奖励。科技竞赛激励制度，能提高师生参与热情，鼓励创新思维，培养创新能力。

四、加强实验教学质量保证

建立全方位的实验教学质量保证体系，从制度、质量标准、效果评价、设备和师资等多方面规范实验教学，保障实验教学质量。

（一）加强实验教学质量评价

成立“教学质量督导小组”，对实验教学进行全过程跟踪、检查和考核，实现实验教学质量的全程监控。“教学质量督导小组”成员采取随机听课、与学生座谈等方式综合评价实验教师的教风、教学能力水平和教学效果。

学生通过网上评教、问卷调查等多种形式，评价任课教师和实验技术人员的教学效果[4]。

多样化综合评价既保证了实验教学效果，又提高了实验教学队伍的科研水平和素质，使实验教学质量有了可靠保证。

（二）提升师资队伍教学水平

积极开展教学方法研究，通过业务培训、管理培训和实验设备创新研讨会等多种形式进行教学方法改革。通过实验中心内部老教师的“传帮带”和新教工的“学比超”，师资队伍素质不断加强，实验教学水平和能力得到了大幅提高[5]。组织实验教师参加教学研讨会，派出实验教师到国内高水平大学进修，与兄弟院校就电工电子实验教学广泛开展交流和研讨，积极吸收电工电子实验教学领域的新成果和新方法，并及时运用到教学中。

五、实践成效

学生的电工电子实践能力、工程能力和创新意识在实践教学中得到了很好的训练和提高。学生连续多年在“全国大学生电子设计大赛”“中国机器人大赛”等省级以上科技竞赛中取得优异成绩。近年来，依托实验中心平台，本科生发表SCI收录论文8篇，获批专利44项。除此之外，电类专业毕业生就业率持续增高，就业质量不断提升。

实践教学平台的建设是当前高等学校培养创新型人才的重要支撑，西北农林科技大学电工电子实验教学中心立足农林院校本身，结合优势学科，以“新工科”人才培养为导向，以创建省级电工电子实验示范中心为契机，优化实验教学平台，改革实验教学体系和教学方法，探索全方位实验教学质量保障系统，在教学实践中取得了良好的效果，值得借鉴和推广。

参考文献：

[1]陈慧，陈敏.关于综合性大学培养新工科人才的思考与    探索[J].高等工程教育研究，2017，（2）.

[2]曲伟，邱成军，刘明亮，等.电工电子实验教学中心实践    教学体系建设与实践[J].实验室研究与探索，2010，（7）.

[3]章飞，胡莹.电工电子实验教学示范中心建设与教学改革[J].    实验室研究与探索，2013，（9）.

[4]杨东红，王筱珍.电工电子实验教学改革实践与研究[J].    长春理工大学学报：高教版，2010，（4）.

[5]陈琼，宋跃.电工电子实验教学绩效评价的探索与实践[J].    实验技术与管理，2011，（5）.