謝洪途 梁康 姜新橋 陳凱鵬 王國倩

摘? 要：為了適應(yīng)新工科發(fā)展的高素質(zhì)工程科技人才培養(yǎng)要求，學(xué)院電子信息類專業(yè)在統(tǒng)籌專業(yè)建設(shè)發(fā)展的基礎(chǔ)上，通過開展電子技術(shù)實驗教學(xué)改革，以探索新工科發(fā)展下學(xué)生主動學(xué)習(xí)能力和實踐創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，為培養(yǎng)高水平的工程科技人才提供支撐。文章從實驗教學(xué)體系、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)手段、教學(xué)過程、教學(xué)考核和師資建設(shè)等方面對電子技術(shù)實驗教學(xué)進行探索與改革，提出了適應(yīng)新工科發(fā)展的電子技術(shù)實驗課程建設(shè)的新思路，進一步提升了實驗教學(xué)的質(zhì)量與效果，提高了學(xué)生解決實際工程問題、團隊協(xié)作、技術(shù)交流和自主創(chuàng)新等能力，探索了基于新工科理念深化工科實驗教學(xué)改革的新路徑。

關(guān)鍵詞：電子技術(shù)實驗;新工科;教學(xué)改革;工程人才培養(yǎng);實踐創(chuàng)新能力

中圖分類號：G642 文獻標(biāo)志碼：A? ? ? ? ? 文章編號：2096-000X（2021）35-0116-04

Abstract： To meet the training requirements of the high-quality engineering talents for the development of the Emerging Engineering， based on the overall planning and development of the professional construction and development， the teaching reforms of the electronic technology experiment is carried out， and explores the active learning of the college's electronic information majors， under the development of the Emerging Engineering. The cultivation of ability and practical innovation ability provides support for cultivating the high-level engineering and scientific talents. This paper explores and reforms the electronic technology experimental teaching from the aspects of the experimental teaching system， teaching content， teaching methods， teaching process， teaching assessment and teacher construction， and proposes new ideas for the construction of electronic technology experimental courses adapted to the development of the Emerging Engineering. In order to improve the quality and effect of the experimental teaching， students' ability to solve practical engineering problems， teamwork， technical communication and independent innovation， it explores a new way of deep chemical engineering experimental teaching reform based on the concept of the Emerging Engineering.

Keywords： electronic technology experiment; Emerging Engineering; teaching reform; engineering talent training; practical innovation ability

近年來，國內(nèi)外新一輪的科技革命促進全球新經(jīng)濟蓬勃發(fā)展，從而對高等工程教育發(fā)展和工程科技人才培養(yǎng)提出了新的要求[1]。因此，深化高等工程教育改革，建設(shè)高等工程教育強國，對支撐和服務(wù)我國經(jīng)濟轉(zhuǎn)型升級具有重要的現(xiàn)實意義[2]。由于傳統(tǒng)工科教育難以滿足新經(jīng)濟發(fā)展對工程科技人才的需要，教育部門開始大力發(fā)展和探索新工科建設(shè)， 從“復(fù)旦共識”[3]到“天大行動”[4]，再到“北京指南”[5]，為新形勢下高等工程教育指明了改革方向和行動路線?！督逃扛叩冉逃娟P(guān)于開展新工科研究與實踐的通知》中提出“五新”，即樹立工程教育的新理念、構(gòu)建學(xué)科專業(yè)的新結(jié)構(gòu)、探索人才培養(yǎng)的新模式、建立分類發(fā)展的新體系，打造教育教學(xué)的新質(zhì)量[2]。新工科創(chuàng)新理念的提出，為工科專業(yè)的發(fā)展及課程改革提出了新的方向和契機，也對高等工程教育和工程科技人才培養(yǎng)提出了更高的要求，要求工科專業(yè)教學(xué)重視培養(yǎng)具備良好基礎(chǔ)科學(xué)素養(yǎng)和工程創(chuàng)新精神、實驗基礎(chǔ)扎實、綜合實驗素質(zhì)高，能夠從事基礎(chǔ)和應(yīng)用研究的高素質(zhì)人才[2-6]。

為了適應(yīng)新工科發(fā)展的高素質(zhì)工程科技人才培養(yǎng)要求，學(xué)院電子信息類專業(yè)在統(tǒng)籌專業(yè)建設(shè)發(fā)展的基礎(chǔ)上，通過開展電子技術(shù)實驗的教學(xué)改革，以探索新工科發(fā)展下學(xué)生主動學(xué)習(xí)能力和實踐創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，為培養(yǎng)高水平的工程科技人才提供支撐[7-8]。

一、必要性

實驗課程教學(xué)是學(xué)校實施高等工程教育、培養(yǎng)學(xué)生實踐創(chuàng)新能力的重要途徑。因此，用于開展實驗課程教學(xué)的實驗室是教學(xué)改革的重要內(nèi)容，能夠為學(xué)生提供良好的實驗場所和實驗條件。根據(jù)實施高等工程教育、培養(yǎng)創(chuàng)新工程科技人才的要求，需要進一步重視實驗教學(xué)，加強實踐環(huán)節(jié)，重點培養(yǎng)學(xué)生的動手操作能力[7，9]。開展電子技術(shù)實驗教學(xué)，能夠使所學(xué)理論知識獲得實驗驗證，讓學(xué)生在實驗中發(fā)現(xiàn)問題，然后利用理論知識分析和解決問題，達到鞏固理論知識的目的，從而培養(yǎng)學(xué)生的電子技術(shù)基本實踐技能。目前，電子技術(shù)實驗教學(xué)主要存在以下問題。

（一）有限的實驗時間

每次的實驗教學(xué)時間比較有限（一般2學(xué)時），如果實驗內(nèi)容較多或者較難，有時很難在有限時間內(nèi)完成。因此，需要選取較容易的實驗或者簡化的實驗，不過這樣就難以讓學(xué)生對知識進行全面的掌握。

（二）實驗主要為驗證性的

開展的實驗主要為驗證性的，其中實驗內(nèi)容與步驟等是基本確定的，從而缺少自主設(shè)計的環(huán)節(jié)。因此，驗證性實驗雖然能讓學(xué)生容易掌握所學(xué)理論知識，但是難以培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)、分析和解決問題的能力。

（三）實驗內(nèi)容缺乏創(chuàng)新性

電子技術(shù)實驗教學(xué)一般是以電子技術(shù)理論課程為基礎(chǔ)的，由理論課老師選定相應(yīng)的實驗內(nèi)容，從而導(dǎo)致實驗內(nèi)容的創(chuàng)新性不強，難以發(fā)揮主觀能動性。

（四）實驗場地和條件各異

不同高校對實驗教學(xué)建設(shè)的投入力度不同，導(dǎo)致實驗場地和條件的差異較大。如果實驗場地和條件不夠完善，而開展實驗教學(xué)的學(xué)生較多，就難以開展單人單組的實驗，只能多人一組開展實驗，從而難以培養(yǎng)學(xué)生的獨立思考和動手實踐能力。

（五）開放性實驗教學(xué)較少

雖然教育部強調(diào)積極開展開放性實驗教學(xué)，但是只有少數(shù)實力強的高校建設(shè)了開放性實驗，能夠開展開放性實驗教學(xué)任務(wù)。大部分高校由于各種原因難以真正落實開放性實驗教學(xué)任務(wù)，從而難以培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和實踐能力[10]。

為了適應(yīng)新工科對高等工程教育發(fā)展和工程科技人才培養(yǎng)的要求，需要加強理論教學(xué)與實踐教學(xué)的結(jié)合，從而發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性，培養(yǎng)學(xué)生的實踐能力和創(chuàng)新精神。電子技術(shù)課程是新工科的專業(yè)基礎(chǔ)課程，能為后續(xù)的專業(yè)課程打下堅實的理論和實踐基礎(chǔ)，因此有必要大力開展適應(yīng)新工科發(fā)展的電子技術(shù)實驗教學(xué)改革研究。

二、改革措施

在分析現(xiàn)有電子技術(shù)實驗教學(xué)問題的基礎(chǔ)上，根據(jù)新工科發(fā)展對實驗教學(xué)的新要求，開展電子技術(shù)實驗教學(xué)改革研究，從而通過實驗教學(xué)改革培養(yǎng)適應(yīng)新工科發(fā)展的高質(zhì)量工程技術(shù)人才。教學(xué)改革內(nèi)容主要包括：重建實驗教學(xué)體系、更新實驗教學(xué)內(nèi)容、改革實驗教學(xué)手段、創(chuàng)新組織實驗教學(xué)過程、建立多元化實驗考核方式和優(yōu)化實驗教師知識結(jié)構(gòu)。

（一）重建實驗教學(xué)體系

重建實驗教學(xué)體系是開展電子技術(shù)實驗教學(xué)改革的首要任務(wù)。電子技術(shù)實驗內(nèi)容可以設(shè)置為四個層次，即基礎(chǔ)技能層、綜合設(shè)計層、創(chuàng)新實踐層和科技研究層?；A(chǔ)技能層實驗主要用于對學(xué)生電子技術(shù)基本知識和技能的培養(yǎng)，比如儀器使用實驗、儀表操作實驗等。綜合設(shè)計層實驗主要用于對學(xué)生電子技術(shù)綜合與設(shè)計能力的培養(yǎng)，比如單管放大電路設(shè)計實驗、組合邏輯電路設(shè)計實驗、功率放大器設(shè)計實驗等。創(chuàng)新實踐層實驗主要用于對學(xué)生電子技術(shù)創(chuàng)新與實踐能力的培養(yǎng)，比如數(shù)字電子鐘實驗、競賽搶答器實驗、信號發(fā)射器實驗等。創(chuàng)新實踐層實驗是在綜合設(shè)計層實驗的基礎(chǔ)上，進一步對學(xué)生綜合應(yīng)用能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，從而為從事工程項目研究奠定實踐基礎(chǔ)。科技研究層實驗主要用于對學(xué)生工程實踐能力和研究能力的培養(yǎng)，如科研項目、學(xué)科競賽和畢業(yè)設(shè)計等，從而使感興趣的學(xué)生有機會加入科研團隊開展科學(xué)研究。通過優(yōu)化整合電子技術(shù)實驗教學(xué)，構(gòu)建層次分明的實驗課程模塊，從而形成系統(tǒng)的、綜合的、層次的和模塊化的電子技術(shù)實驗教學(xué)體系。

（二）更新實驗教學(xué)內(nèi)容

目前，主要開展驗證性和仿真性的實驗，缺乏開放性和創(chuàng)新性實驗，因此教學(xué)內(nèi)容相對單一。此外，忽視交叉課程之間實驗教學(xué)的開設(shè)，忽視科研項目和學(xué)科競賽等相關(guān)實驗教學(xué)的開展，因此難以提高學(xué)生的工程創(chuàng)新和實踐動手能力，不能滿足新工科發(fā)展對高質(zhì)量工程技術(shù)人才培養(yǎng)的要求。

選擇實驗教學(xué)內(nèi)容時，要注重實踐性、前沿性和工程性的結(jié)合。電子技術(shù)實驗教學(xué)內(nèi)容要滿足時代發(fā)展的需要、學(xué)科發(fā)展的需要和人才培養(yǎng)的需要，從而達到適應(yīng)新工科發(fā)展的客觀要求。滿足新經(jīng)濟和新工科對創(chuàng)新科技人才的需求，滿足新產(chǎn)業(yè)和新經(jīng)濟對高素質(zhì)復(fù)合人才的需求，從而推動時代的發(fā)展。滿足電子技術(shù)新應(yīng)用對電子技術(shù)的需求，滿足電子新技術(shù)發(fā)展對專業(yè)技術(shù)人才的需求，從而促進學(xué)科的發(fā)展。滿足人才培養(yǎng)對個性和多樣化實驗教學(xué)手段的需求，滿足學(xué)科發(fā)展對實驗教學(xué)內(nèi)容與手段創(chuàng)新的需求，從而實現(xiàn)人才的培養(yǎng)[9]。因此，可以考慮從以下幾個方面進行改進。

1. 先進前沿技術(shù)進入實驗教學(xué)

在教學(xué)過程中，老師應(yīng)當(dāng)掌握電子技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀和技術(shù)前沿，將先進前沿技術(shù)引入實驗教學(xué)，讓學(xué)生及時跟蹤電子技術(shù)的最新動態(tài)和發(fā)展趨勢。因此，在教學(xué)過程中積極介紹現(xiàn)代電子技術(shù)的地位和優(yōu)勢，在學(xué)習(xí)和了解電子技術(shù)新技術(shù)的基礎(chǔ)上，進一步發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性，從而培養(yǎng)學(xué)生的電子技術(shù)設(shè)計和實踐動手能力。

2. 科研學(xué)術(shù)成果進入實驗教學(xué)

高等院校老師基本都主持或承擔(dān)科研項目，從事相關(guān)科研學(xué)術(shù)研究，將科研學(xué)術(shù)成果引入實驗教學(xué)課程，可以提煉出與電子技術(shù)相關(guān)的實驗教學(xué)內(nèi)容。因此，將科研學(xué)術(shù)成果融入實驗教學(xué)，能夠加深對理論知識的分析和理解，從而實現(xiàn)實驗和理論的完美結(jié)合，進一步培養(yǎng)學(xué)生的綜合分析能力和電子設(shè)計能力。

3. 積極開展產(chǎn)學(xué)研合作新模式

新工科培養(yǎng)的學(xué)生主要是滿足企業(yè)單位對高質(zhì)量工程科技人才的需求，與企業(yè)單位開展產(chǎn)學(xué)研合作新模式，能夠為學(xué)生提供合適的科學(xué)技術(shù)研究和工程項目研發(fā)的機會和場所，從而培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用理論知識的能力，加強學(xué)生科研攻關(guān)、團隊協(xié)作、管理服務(wù)等能力。通過開展產(chǎn)學(xué)研合作新模式，使得培養(yǎng)的學(xué)生更加滿足企業(yè)單位對工程實踐能力的需求。

（三）改革實驗教學(xué)手段

“天大行動”之四，要“問學(xué)生志趣變方法，創(chuàng)新工程教育方式與手段”[4]。因此，實驗教學(xué)要以學(xué)生為中心，根據(jù)學(xué)生的興趣來改革教學(xué)手段和方法，增強學(xué)生的自主選擇性，發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性，激發(fā)學(xué)生動手實踐的激情，從而達到培養(yǎng)學(xué)生良好的興趣愛好和較強的實踐能力。

因此，根據(jù)授課對象和教學(xué)內(nèi)容的特點，可以采用多元化的實驗教學(xué)手段和方法，以適應(yīng)新工科發(fā)展的需要。（1）借助現(xiàn)代化教學(xué)技術(shù)和虛擬仿真手段，利用網(wǎng)絡(luò)共享資源（如慕課、微課、視頻課和直播課等），建設(shè)電子技術(shù)綜合實驗室、電子技術(shù)創(chuàng)新實踐實驗室、虛擬仿真實驗室、智能共享實驗室等，將虛擬仿真實驗和現(xiàn)場實踐實驗相結(jié)合，從而調(diào)動學(xué)生的積極性、提高實驗教學(xué)的效果。（2）利用多媒體新技術(shù)，講師和演示實驗教學(xué)內(nèi)容，通過靈活多樣的動畫視頻，可增加教學(xué)內(nèi)容的趣味性而達到良好的教學(xué)效果。（3）利用線上網(wǎng)絡(luò)直播進行實驗課程教學(xué)，能夠形象生動地與學(xué)生進行互動和交流，增強學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高教學(xué)的效果。（4）建立師生交流群，與學(xué)生交流討論實驗中遇到的問題，鍛煉學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力，達到密切關(guān)注其學(xué)習(xí)動態(tài)的目的。（5）針對大型綜合類實驗教學(xué)，通過引入科研項目、學(xué)科競賽等方式，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)研究的創(chuàng)新思維，提高獨立思考和科研攻關(guān)的能力。

（四）創(chuàng)新組織實驗教學(xué)過程

根據(jù)新工科發(fā)展的創(chuàng)新理念，實驗教學(xué)過程需要從知識傳授轉(zhuǎn)變?yōu)閱栴}解決與能力培養(yǎng)。實驗開始前，讓學(xué)生提前預(yù)習(xí)實驗內(nèi)容，根據(jù)實驗?zāi)康暮鸵蟛樵兿嚓P(guān)資料，以小組或團隊自主設(shè)計實驗方案，進行討論交流并修改確定方案。實驗過程中，要求學(xué)生根據(jù)實驗電路的功能，主連接元器件和搭建電路。對實驗中出現(xiàn)的電路故障或測量問題，在保證安全的情況下讓學(xué)生自己尋找原因和排除故障，從而培養(yǎng)發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力，提高學(xué)生的創(chuàng)新實踐能力。實驗結(jié)束后，讓學(xué)生針對本次實驗方案設(shè)計、實驗操作過程、實驗測量結(jié)果進行總結(jié)和分析[7]。

此外，針對大型綜合類實驗教學(xué)，以小組或團隊自主設(shè)計實驗方案、搭建實驗電路、開展實驗測量、進行實驗結(jié)果分析等，通過討論、提問、交流等方式，培養(yǎng)學(xué)生的實踐創(chuàng)新能力和團隊協(xié)作能力[7]。具體實驗過程包含確定實驗任務(wù)、設(shè)計實驗方案、搭建實驗電路、調(diào)試實驗電路、分析實驗結(jié)果和撰寫實驗報告等。

（五）建立多元化實驗考核方式

目前，電子技術(shù)實驗課程考核與對應(yīng)理論課考核是分開的，考核成績主要以實驗報告、出勤率等為基礎(chǔ)，因此考核標(biāo)準(zhǔn)不高，教學(xué)評價形式化，難以體現(xiàn)學(xué)生的實驗水平和實踐動手能力，因此無法準(zhǔn)確全面考評學(xué)生的工程素質(zhì)和實踐能力。

為了全面考評學(xué)生的工程素質(zhì)和實踐能力，需要建立多元化的實驗考核方式，主要包括任務(wù)解析、方案設(shè)計、操作過程、故障分析、故障排除、結(jié)果分析、報告撰寫、課堂表現(xiàn)、團隊協(xié)作、創(chuàng)新實踐等[7]。多元化考核貫穿整個實驗考核全過程（考核前、考核中和考核后），能夠發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性，激發(fā)學(xué)生參與實驗的興趣，從而促進實驗教學(xué)改革?？己饲埃瑢W(xué)生需要根據(jù)實驗任務(wù)和要求，收集相關(guān)資料，復(fù)習(xí)基本電路，實驗方案設(shè)計和實驗仿真。考核中，根據(jù)實驗方案和仿真，進行PCB制作、電路搭建、運行調(diào)試、故障分析排除、結(jié)果觀測分析?？己撕螅鶕?jù)實驗過程和結(jié)果，撰寫實驗報告、討論實驗結(jié)果、制作實驗PPT、開展實驗匯報。通過全面考核學(xué)生的實驗全部過程，準(zhǔn)確評價學(xué)生的工程素質(zhì)和實踐能力。

此外，開展實行雙向考核機制，除了對學(xué)生的學(xué)習(xí)情況進行考核，還要對老師的教學(xué)情況進行考核。既能發(fā)揮學(xué)生主觀能動性，激發(fā)學(xué)生的積極性和興趣，還能促進老師對教學(xué)方法手段進行改進完善，進一步提高實驗課程的教學(xué)效果。

（六）優(yōu)化實驗教師知識結(jié)構(gòu)

一般情況下，理論課程老師直接承擔(dān)相應(yīng)的實驗課程教學(xué)，或者由新入職的年輕老師承擔(dān)實驗課程教學(xué)，可能由于老師缺乏專門的實驗課程教學(xué)培訓(xùn)，甚至沒有科學(xué)研究和工程實踐經(jīng)歷，導(dǎo)致達不到實驗課程教學(xué)的要求。此外，一般由老師自己確定教學(xué)任務(wù)、實驗內(nèi)容和實驗要求等，可能導(dǎo)致流于形式主義，缺乏開放性創(chuàng)新性的實驗項目[7]。

為了提高實驗課程的教學(xué)質(zhì)量和效果，需要擁有實際工程經(jīng)歷的專職實驗教師，或者需要對實驗教師進行專門的崗前培訓(xùn)，使實驗教師具備良好的工程實踐能力和較高的工程素養(yǎng)。實驗課程教師還要積極從事科學(xué)研究和工程項目，將科研成果引入實驗課程，從而培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力、工程意識和實踐能力。此外，實驗教學(xué)教師要加強與理論教學(xué)教師的相互溝通交流，注重工程實踐與理論知識的結(jié)合，從而建設(shè)高質(zhì)量高素質(zhì)的電子技術(shù)課程教學(xué)師資隊伍。

三、結(jié)束語

基于新工科的創(chuàng)新理念，高等學(xué)校應(yīng)該在實驗教學(xué)中培養(yǎng)綜合專業(yè)素質(zhì)和訓(xùn)練工程實踐能力，從而進一步提高高等工程教育的質(zhì)量和效果。

本文開展適應(yīng)新工科發(fā)展的電子技術(shù)實驗教學(xué)改革研究，主動對標(biāo)新工科建設(shè)目標(biāo)，從重建實驗教學(xué)體系、更新實驗教學(xué)內(nèi)容、改革實驗教學(xué)手段、創(chuàng)新組織實驗教學(xué)過程、建立多元化實驗考核方式和優(yōu)化實驗教師知識結(jié)構(gòu)等方面進行初步探討，并提出相應(yīng)的改革舉措，獲得較好的教學(xué)改革效果。學(xué)生能夠發(fā)揮主觀能動性，增強自學(xué)新知識能力，提高創(chuàng)新能力和工程實踐能力。老師積極開展教學(xué)研究，完善實驗教學(xué)方式和手段，提高實驗課程教學(xué)質(zhì)量和效果。因此，開展適應(yīng)新工科發(fā)展的電子技術(shù)實驗教學(xué)改革，能夠積極實現(xiàn)高素質(zhì)高水平工程科技人才培養(yǎng)的目標(biāo)。

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