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        基于工程教育背景下的電子類專業(yè)課程體系改革探析

        2021-01-18 03:38:14許清媛楊智羅國
        現(xiàn)代計算機 2020年32期
        關鍵詞:課程體系校企工程

        許清媛,楊智,羅國

        (1.廣東技術師范大學電子與信息學院,廣州 510665;2.中山大學南方學院電氣與計算機工程學院,廣州 510970)

        0 引言

        珠三角是全球電子產(chǎn)業(yè)最重要的生產(chǎn)中心,需要大量的具有一定工程素養(yǎng)和工程知識,能夠開展電子系統(tǒng),信息系統(tǒng)的應用和設計能力的工程師。電子類專業(yè),為未來的朝陽專業(yè),其人才培養(yǎng),不僅需要加強學生的自然科學和工程基礎,更要加強工程教育,使得學生具備工程應用和創(chuàng)新能力,才能更好地服務地區(qū)產(chǎn)業(yè)和經(jīng)濟發(fā)展,乃至國民經(jīng)濟的發(fā)展[1]。然而,目前我國的專業(yè)教育,依然以書本知識的輸入為主,太過注重書本教育,理論教育。學生對專業(yè)課程知識消化不良,無法理論聯(lián)系實際,與當前產(chǎn)業(yè)脫軌嚴重。為了畢業(yè),為了學分,約束著學生只能將就著學一些安排好的課,對于最新技術,往往由于缺少合適的老師而選擇性忽略。另外,專業(yè)課獨立設置,沒有課程體系的概念,幾乎每一門課都是“最重要的課”,缺乏課程內容的優(yōu)化和有機整合,導致了課程內容的重復或者斷層。基于以上專業(yè)教育的現(xiàn)狀,也有大量的專家學者開展了工程教育方面的探索,并取得了一定的成果[2-4]。文獻[2]以南華大學的電子專業(yè)為例,深度的探討了專業(yè)課程體系構建的流程,特別是實踐課程體系的構建。文獻[3]基于10校電氣工程專業(yè)的調查,提出了課程體系對人才培養(yǎng)目標的支撐度不夠為例的問題,提出要全方位、系統(tǒng)化地構建實踐教學體系。文獻[4]以中國礦業(yè)大學的煤田地質學為例,闡述了其搭建多元化的工程教育實踐教學平臺措施。我們擬以電子類課程為例,開展基于工程教育背景下的電子類專業(yè)課程體系改革,特別提出校內和校企合作的兩種實踐課程體系,以提高工程教育質量,深化本科教學改革,培養(yǎng)具有一定工程素養(yǎng)的高質量工程應用人才。

        1 基于工程教育,開展電子類專業(yè)課程體系改革

        隨著多年的擴招,我國每年有幾百萬的大學畢業(yè)生急需工作崗位,“就業(yè)難”的問題經(jīng)常出現(xiàn)在各大頭條,另外,企業(yè)急需解決實際工程問題的技術人才,“招工難”現(xiàn)象日趨嚴重,極大地推動了高校的人才培養(yǎng)模式改革[5]。從2010年開始,全國高校開始關注工程教育,探索工程教育,提出以結果為導向,評估專業(yè)培養(yǎng)質量,目的是解決大學的人才培養(yǎng)與地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展工程技術人才的需求差距問題。從2017年開始,越來越多的高校獲得了工程教育專業(yè)認證,據(jù)此在課程體系改革方面,我們經(jīng)過了多年的探索和努力,致力于工程教育,開展了以下工作。

        1.1 根據(jù)課程體系改革,修訂電子專業(yè)人才培養(yǎng)方案

        每年開展電子類專業(yè)課課程模塊的修訂工作,不斷探索和完善其專業(yè)課程體系。旨在既保留基礎教育的特色,又充分重視工程方法的教育。弱化課程獨立的角色,加強課程體系建設。突破傳統(tǒng)教育與思想的限制,定位工程教育的目標,構建新的課程體系。如圖1所示,從2018年開始,由專業(yè)課概念,逐步向專業(yè)課和多元化選修課轉變,然后實現(xiàn)了專業(yè)教育和工程教育并重的課程體系建設。特別的,通過畢業(yè)生的反饋,觀察現(xiàn)有課程體系,我們注意到數(shù)學基礎是工程應用和創(chuàng)新設計的基石,加強數(shù)學與自然科學知識是工程教育不可或缺的一部分。加強數(shù)學與自然科學模塊,有助于學生開展理論創(chuàng)新和實踐創(chuàng)新。為此,從2019年開始,加強了數(shù)學與自然科學課程,并增設了高等數(shù)學重點班和普通班,提供不同基礎的學生自行選擇不同的學習難度。

        圖1 課程體系改革框架

        課程安排如下:數(shù)學和自然科學包括高等數(shù)學、線性代數(shù)、大學物理、大學物理實驗(1)、概率論與數(shù)理統(tǒng)計、工程數(shù)學。專業(yè)基礎包括電子信息技術導論、高級語言程序設計、電路基礎、模擬電子技術、數(shù)字電路與邏輯設計、信號與系統(tǒng)、微機原理、工程電磁場、高頻電子線路、通信原理、數(shù)字信號處理、數(shù)據(jù)結構、傳感器原理及應用、計算機網(wǎng)絡。專業(yè)選修課程包括計算機實踐基礎、面向對象程序設計、Python程序設計、操作系統(tǒng)原理、工程制圖與CAD、自動控制原理、計算機視覺及應用、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)與應用、虛擬儀器技術、CMOS集成電路設計。工程實踐與畢業(yè)設計包括高級語言程序設計實踐、MATLAB語言實踐、電子工藝設計與實訓、電路與模擬電子技術實踐、大學物理實驗(2)、數(shù)字電路與邏輯設計實驗、電子技術課程設計、微機原理與接口技術實踐、通信原理與系統(tǒng)實驗、嵌入式系統(tǒng)與應用實踐、電氣與控制系統(tǒng)設計實訓、計算機網(wǎng)絡實訓、物聯(lián)網(wǎng)技術及應用實踐、電子綜合設計與實訓、企業(yè)家論壇、技術標準與設計案例、認識實習、工作實習、畢業(yè)設計等。

        1.2 優(yōu)化理論教學,建立課程群

        根據(jù)工程教育的要求和課程體系建設的目的,整合課程的內容,理清課程之間的內在聯(lián)系,做到課程內容不重復,不斷層的有效銜接。對于電子類專業(yè),僅僅通過背定理,背概念是遠遠不夠的,對知識點的倒背如流,對于解決實際工程問題很難發(fā)揮作用。將知識轉化為能力,將認識轉化為工程技術能力,才是大學教育,工程教育的關鍵。這里特別強調建立專業(yè)課程群,從整體的角度出發(fā),而不是從某門課程出發(fā),優(yōu)化理論教學,減少理論教學時間,加強實踐教育,優(yōu)化和調整課程群教學大綱設計。在課程體系建設過程中實現(xiàn)理論教學、實踐教學、課程體系與教學方法的系統(tǒng)化,有機整合。為培養(yǎng)學生的實踐能力,在課程群建設中融入工程教育的理念,倡導專業(yè)知識和工程技術的有機結合,提供實用的場景化案例。將場景化案例中應用到的專業(yè)知識進行逐一分析,例如場景中涉及到了什么知識,解決了什么問題,如何應用,如何銜接,如果某項技術不合適,會發(fā)生什么副作用等。改革理論教學,從工程教育角度出發(fā),由淺入深,挖掘知識和技術的關系,促進同學們將知識轉化為技術的能力。

        1.3 優(yōu)化校內實踐課程體系,打造校內實踐梯級系統(tǒng)

        在優(yōu)化理論教學,建立專業(yè)課程群的同時,優(yōu)化校內實踐課程體系。由課程實驗,綜合實驗,課程設計和綜合設計組成課程群實踐環(huán)節(jié),由挑戰(zhàn)杯等學科競賽,大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練計劃項目等組成專業(yè)提升實踐環(huán)節(jié),由教師團隊項目,專業(yè)實習和畢業(yè)設計組成工程技術訓練環(huán)節(jié)三個梯級組成,如圖2所示。

        圖2 校內實踐梯級系統(tǒng)結構

        在課程群實踐環(huán)節(jié),實驗課程和教材在內容和要求上注重與理論課程的銜接、呼應和配合;在知識結構上由點及面到系統(tǒng),取材力求做到先進、實用、理論聯(lián)系實際;注重加強系統(tǒng)觀念和工程意識的培養(yǎng);強化EDA技能訓練。建立開放式實驗教學環(huán)境:改變傳統(tǒng)的輸入式教學,建立開放式實驗教學環(huán)境,變被動學習為主動學習。在這樣一個環(huán)境中,學生可以在完成基本要求的前提下自由地選擇實驗內容,發(fā)展個性;可以逐漸克服對老師的依賴心理,建立自主發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的良好學習習慣;可以自由選擇實驗時間,在對問題有了深切了解和認識后再實驗,取得更好的效果。在專業(yè)提升實踐環(huán)節(jié),強調學生的興趣和能力培養(yǎng),引入工程和管理的概念,培養(yǎng)具有一定工程素養(yǎng)的綜合性應用人才。在工程技術訓練環(huán)節(jié),加強培養(yǎng)學生自己發(fā)現(xiàn)問題,解決問題的能力,從實踐中來回到實踐中去,實現(xiàn)與產(chǎn)業(yè)最新技術的接軌,培養(yǎng)高質量工程技術人才。

        1.4 開展校企合作實踐課程體系建設,打造產(chǎn)業(yè)實踐梯級系統(tǒng)

        基于工程教育的宗旨,在完全學分制的大背景下,加強工程教育,突出工程應用和設計,構建電子類專業(yè)校企合作課程體系,打造產(chǎn)業(yè)實踐梯級系統(tǒng)。為了培養(yǎng)電子類專業(yè)工程應用型人才,教育必須面向市場,堅持以就業(yè)為導向,把企業(yè)的需要作為專業(yè)教學和育人的方向。基于此,開展校企合作實踐課程體系建設,打造產(chǎn)業(yè)實踐梯級系統(tǒng),可以促進教學方法的變革,帶動教學設備的更新,加強師資隊伍建設,提高學生適應社會的能力,提升工程教育質量。

        首先,構建校企合作課程體系,針對單片機、嵌入式、計算機視覺等綜合實踐類課程,邀請企業(yè)工程師聯(lián)合校內導師深度開展合作,構建課程學習、專業(yè)實踐和工程設計遞進式課程體系。促進有良好基礎的同學進入企業(yè),實現(xiàn)與產(chǎn)業(yè)需求零接軌教育。其次,為支撐校企合作課程體系,搭建校企共建實驗室,例如與廣州粵嵌通信科技股份有限公司共建的粵嵌眾創(chuàng)空間實驗室、與深圳信盈達科技有限公司共建的信盈達嵌入式創(chuàng)新實驗室投入使用,為產(chǎn)業(yè)實踐梯級系統(tǒng)添磚添瓦。最后,加強校企合作實踐課程體系建設,讓知識與產(chǎn)業(yè)接軌,讓學生從教學基地出發(fā),走向工程技術崗位是目的,所以打造產(chǎn)業(yè)實踐梯級系統(tǒng)的最終目的是學生順利走向工作崗位,完成從“學”到“用”到“創(chuàng)”的跨越。

        2 結語

        課程體系改革是個不斷探索,不斷修正的過程。2020年是個特殊的學年,由于新冠疫情,高校學生無法正常返校,只能居家學習,缺乏實驗工具,缺乏實驗室,缺少老師對實驗原理和實驗過程的講解及演示,對于實踐教學,尤其是對工程教育提出了很大挑戰(zhàn)。于是,特殊時期的課程體系改革,如何做到理論與實踐相結合、虛擬實踐與線下實踐相結合、不斷加強工程人文素養(yǎng),專業(yè)素養(yǎng)和工程素養(yǎng)的培養(yǎng)是一個還有待繼續(xù)討論的話題。

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