基于创新能力培养的电子类工程实践教学模式探索

艾伟，郭亮，李梅，李立军

（三峡大学 大学生素质教育中心，湖北宜昌 443002）

电子产品设计与制作课程作为我校电子类工程实践课程之一，已经运行多年，承担了电工电子类专业的实践操作，通过电子产品的电路图设计、PCB布局、印制及制作电路板、焊接电路板、硬件调试和软件设计等内容，让学生熟悉电子产品的整个开发流程。当前的课程实践内容主要还是偏向于在既定范围内完成验证化的实验，对学生的创新思维培养并未起到明显的指导作用。工程实践教育作为高校创新教育、劳动教育和思政教育的主要阵地，三者在工程实践教育的融合成为当前高校实践教学改革的聚焦点，尤其是创新创业教育和工程实践教学的融合[1]，既是高校全面深化创新创业教育的要求，也是高校工程训练创新实践课程快速发展的需要[2]。电子产品设计与制作课程作为电子类专业课程“专创融合”的重要组成部分，深化电子类工程实践教学改革，充分挖掘电子类工程实践教学的创新点，在工程实践中培养学生的创新性，完善电子类专业人才培养势在必行。

1 电子类工程实践教学现状

当前我校电子类工程实践教学课程主要包含电路原理设计、电路仿真、电路板设计、电路板制作、焊接组装、软件设计、系统调试等内容，旨在让学生在课程中熟悉简单电子产品制作的全过程，通过对所学电子类知识的灵活应用来完成电子工程实践，主要呈现以下特点：

1.1 验证性实践特征明显

当前我校电子实践课程所制作的电子产品是固定的，学生通过规定的制图、制板、焊接和编程等制作一个简易的电子产品，从而完成实践课程任务。学生在课程中主要是熟悉电子产品的整个制作过程，以及专业理论知识的巩固和强化，包括教师讲授、实验指导视频和讲义等，更多地偏向于验证性实践。

1.2 创新设计元素过少

在课程设计过程中，由于考虑到电子作品的耗材属性，所制作的作品固定，而且长期不变，作品固定所带来的缺点就是按部就班，创新意识缺乏，课程内容缺少了学生自主设计的部分，理论课程与实践课程融合不够，对理论知识的应用受到了限制，对知识的灵活运用能力不强。

1.3 解决实际问题的意识不强

课程所设计的电子作品更多强调于对电子类专业知识的实践应用，考查学生对专业知识点的应用实践情况，而忽略了电子产品的设计与制作的功能性与现实意义，学生设计的电子产品大部分并未从解决实际问题角度出发，从而造成所设计及制作的电子产品应用意义及市场性不强。

1.4 实践课程的拓展度不够

在鼻胃镜可通过狭窄病变的病例中，利用鼻胃镜成功辅助完成46例消化道狭窄内镜下治疗，成功率100%。在食管癌中，行16例支架置入/调整术，2例光动力治疗；食管术后吻合口狭窄中，行5例支架置入术，2例吻合口狭窄扩张术，1例引流管置入术，1例光动力治疗术；食管外压性狭窄中，行1例支架置入术；食管不明原因性狭窄中，行1例扩张术。胃癌中，行7例支架置入术，1例肠梗阻导管置入术；胃术后吻合口狭窄中，行2例支架置入术，1例营养管置入术。结直肠癌中，行4例支架置入术，2例肠梗阻导管置入术(表6)。

2 电子类工程实践改革方向

充分借鉴创新创业教育与创客教育模式，将电子类工程实践教学与创新创业教育相结合[5]，充分借助实践教学课程的资源优势和动手实践的课程特点，培养学生创新创业意识，加强电子类工程实践教学的“专创融合”，解决专业技术和产品之间联系不够清晰的问题；通过“专创融合”方式，强调专业知识与实际产品之间的耦合性，增强学生运用专业知识解决实际问题的能力。鼔励学生运用多学科知识解决问题，通过对跨学科知识的深度融合和加工建构，寻找有创意的解决方法，并通过努力使之变成现实。

2.1 采用设计思维教学模式进行电子产品创意

通过融入设计思维理念，完成电子产品设计与制作实验课程的产品需求洞察和创意，创新电子产品设计方案[4]。当前电子产品设计与制作课程的作品主要是教师命题，学生通过电路原理图绘制、PCB制图及制作、电子元件焊接与调试和软件编程设计实现规定电子产品的制作。作品单一且对学生的创新能力培养不足。通过设计产品开发流程，将创新创业思想融入电子产品设计过程中，以市场为目标，以产品为视角，结合设计思维理念，将需求洞察和创意方法应用于电子产品方案生成过程。

2.2 融合创新方法

相对于传统的电子类实践教学，基于创新人才培养的电子类工程实践教学改革导向主要以项目驱动培养模式为学生提供创新平台和指导，强化创客意识，鼓励学生在电子类产品设计与制作过程中将创意变为原型；以创新思维培养为主线，提高学生对工程实践教学的兴趣[3]，培养学生解决工程实际问题的能力。针对当前我校电子类工程实践教学课程的特点，以及创新能力培养的需要，提出以下四点改革方向。

2.3 评价机制多元化

建立一套基于创新能力培养的电子产品设计与制作类工程实践课程机制，通过自选项目驱动方式，借助网络化教学平台及翻转课堂教学方法，在课程内容设计及学生成绩评价时，强调所设计的电子产品市场、技术及创新点分析，增强学生的创新创业意识。针对当前实践教学指定作品且单一的不足，鼓励学生通过小组讨论、课后查询等方式自主选定作品，并将学生的作品创意纳入学生评价指标，解决了工程实践教学与实际生产联系不紧密的问题。通过评价学生选题的市场意义及技术特点，增强学生专业知识应用于实践的现实意义，具体改进措施包括以下五个部分。

当前的课程还是以教师讲授为主，学生结合讲义和微视频等课件内容，完成电子产品的设计和制作。改变当前以教师讲授为主的教学模式，提倡探究性的互动过程，鼓励学生组建团队，在课堂上讨论、共同探究创意并协作完成。

当前电子类实践课程设计主要是电子类相关操作技能的闭环设计，实践方法和内容都未进行深度拓展，学生的实践作品也未得到连续性研究及有效成果转化，学生完成了作品的设计和制作后便搁置一旁，即使芯片留有插针接口供学生进行扩展及二次开发使用，学生也未进行有效利用，其课程知识的拓展部分较少。

1.湿热下注，气血壅滞。治法：解毒软坚，活血消痈。方名：加味活血消痈汤。组成：夏枯草30 g，紫草30 g，丹皮25 g，红花25 g，桃仁30 g，泽兰叶25 g，三棱25 g，莪术25 g，赤芍30 g，白芍30 g，木通25 g，小茴香25 g。

2.4 增加学生的课堂融入

在企业的内部审计实践中，规范的审计流程应分为事前准备、事中实施、事后反馈3个完整的阶段，后续审计在整个审计过程中起着至关重要的作用，它能够对企业是否已经将审计建议进行落实和纠正进行如实反馈，对审计工作起到监督落实的作用。JY酒店的审计流程如图1—1所示，在此流程中，其开展的审计工作只包含内审的前两个阶段，忽略了后续审计，JY酒店的内部审计部门对审计事项进行前期准备并现场审计之后，提出了相应的审计意见以及整改事项，但没有对财务部门的审计整改实施情况进行回访与追踪，后续审计不力，审计整改事项的落实更多依靠的是财务部门的主观能动性。这样的实践降低了整个内审工作的效率和效果，不利于审计质量的提升。

2.5 注重学科交叉融合

在电子类工程实践教学的过程中，着力于培养学生利用专业知识进行实践创新及解决新问题的能力。在工程实践中，纯粹电子类学科的知识储备不足以解决复杂工程问题，且单靠电子类专业知识可能造成学生在创新创意时思维受限，而不容易提出具有创新性的创意与方案。因此在课程设置时，应注重交叉学科知识的应用，培养学生灵活运用交叉学科知识解决实际问题的能力，提高创新能力培养的深度及拓展性。

致谢：感谢中国科学院地理科学与资源研究所谢绍文、赵之德等在浙江绍兴野外采样、试验的大力支持，感谢中国农业科学院茶叶研究所王国庆老师在茶叶样品分析中提供的指导和帮助，感谢浙江省绍兴市富盛镇御茶村绍兴御茶村茶业有限公司给予的帮助和支持。

3 电子类工程实践教学改进措施

创新过程考评机制，将电子产品设计方案的创新性、原型设计的功能性和市场性纳入考评机制，在课程内容设计及学生成绩评价时，参照商业计划书制定要求，强调所设计的电子产品市场、技术及创新点分析，增强学生的创新创业意识。一方面鼓励学生将方案和作品以专利和软件著作权的形式进行成果化；另一方面鼓励团队将作品进行完善，参加“互联网+”类竞赛和电子类竞赛[6]。

3.1 以设计思维方法为导向

设计思维流程包含同理心观察、定义、创意、原型打造和测试总结五个模块[7]。电子类工程实践教学以实例教学为主，首先通过教师对设计思维流程的讲解，学生搜集用户的真实需求，通过头脑风暴方法、曼陀罗九宫格方案、奥斯本检核表法等获得候选创意方案，接着从功能性、创新性和市场竞争力方面筛选最优设计方案。在获得准确的设计方案之后进行原型打造，将专业知识进行实践转化，最后进行原型设计及总结。

美国之所以可以主导国际规则的制定并强制缔约国趋同有关法律，都是基于其军事、经济的霸主地位，然而，撇开强行的因素，法律的趋同在殖民时代既保证了殖民帝国的强大与兴盛，又给殖民地带来了发展的机遇；在主权国家时代则既促成了美国的迅速崛起，又使世界经济发展与合作掀起了新浪潮。所以，在国际经济合作中，法律不仅是避免冲突、消除混乱的有力手段，更是促成合作、实现互利共赢的关键。只不过，殖民时代宗主国和现代超级大国美国强行输出法律规则的方法，对现代其他国家而言都已无法复制，现代国家的法律趋同只能通过自发的方式进行。

3.2 全过程课程考评

将设计思维的五个模块均纳入考评，洞察需求部分根据学生团队的洞察环节进行计分；创意环节根据团队的参与度，头脑风暴、曼陀罗九宫格和奥斯本检核表等提交的作业进行计分；方案部分主要根据团队成员的方案陈述确定分值，主要考查学生对方案的理解深度，从方案的创新性和市场性进行评价；原型打造根据学生的作品完成度、电路图绘制、PCB布局、电路板焊接和程序调试分别考核评价；测试和总结部分主要考核学生对创业机会的理解，并对商业计划书进行评价。

3.3 快速原型制作

学生的专业知识充分应用至电子产品的原型打造过程，在电子类工程实践课程中培养学生的创新意识，有助于完成电子类实验课程的“专创融合”。在快速原型制作过程中鼓励学生尽量能够在电子类实践课程周期内完成方案的大部分原型，主要完成电路图设计—PCB布局—印制电路板制作—电路板焊接—电路板调试—嵌入式软件设计—产品调试和测试，并提供部分项目或产品快速开发的实践教学环境，建立以最小硬件电路模块为主的模块式快速开发平台，这样既达到了电子类专业实践的课程要求，又给学生提供了课后拓展学习的硬件平台，增强了实践类课程对学生能力培养的延续性。

3.4 课程成果多元转化

创新能力的验证最后还是落脚于学生成果上，在电子类工程实践课程中，鼓励学生将电子工程实践课程所设计的作品进行完善和迭代打磨，然后去参加电子学科类或者“互联网+”等竞赛，提倡学生将作品和方案进行深度研究后申报专利和软件著作权。学生可以借助学校的科技孵化场所与资源，采取至少一种方案来实现成果转化，通过成果转化，可以有效促进学生对电子专业知识的凝练与吸收，深度培养其创新能力和工程实践能力。

3.5 创业驱动

从市场角度来分析电子产品进入市场的优势及不足，充分考虑成果转化问题。借助精益创业方法论内容，对所设计的电子产品进行市场分析，考虑进入市场的准备条件及市场的用户分析。将所设计的电子产品和创新机会进行对比分析，找到所设计的电子产品与创业商品之间的差距，鼓励学生进行创业机会分析，尽量完成初级创业计划书。

4 结语

将创新能力培养作为电子类工程实践教学改革的主要方向，将创新创业方法融入电子类工程实践教学中，既对电子类工程实践课程的深化改革指明了方向，有助于完善高校工程实践类课程教学体系，更全面提升了高校本科生的工程实践能力，又是高校对学生创新创业能力培养的具体实践，在专业实践类课程中可助力于高校的创新创业教育。