电子设计创新实践能力提高班人才培养模式的探索

刘银萍， 杜宇上， 陈 安， 赵楚豪

(广东工业大学 实验教学部， 广东 广州 510006)

0 引言

当前，正值我国经济发展转型升级与竞争力全面提升的重要阶段，面对激烈的国际科技挑战，培养造就一大批具有浓厚学术造诣、自主创新能力强、适应社会经济发展需要的高素质创新应用型工程技术人才，是增强我国核心竞争力、建设创新型国家、走新型工业化道路的必然选择。2009年初，国务院审议通过和正式批复由国家发展和改革委员会牵头编制的《珠江三角洲地区改革发展规划纲要(2008年-2020)》，标志着珠三角的改革开放和经济发展迈向新一页，广东省的产业经济结构发生了较大的变革, 由原来的“劳动密集型” 向技术含量高的高新产业快速过渡，广东对高素质创新应用型工程技术人才需求更加旺盛。

我校是地方工科学校，担负着为地方经济建设培养人才的重任。学校始终坚持“与广东崛起共成长，为广东发展作贡献”的办学理念，秉承“育人为本，以学为重”的教育理念。在五十多年的办学历程中，形成了“学以致用、创新为魂”的本科生培养特色。学校强调“重基础、强能力、宽视野、多模式、个性化”的人才培养理念。自 2013 年起，开设了多种类型的特色化的实践能力提高班(如“机器人”、“电子设计创新”、“机械类”、“物理创新”等)，为拔尖学生拓展自主性和个性化成长空间创造条件。其中，我校电工电子实验中心承担“电子设计创新实践能力提高班”培养方案的制定及具体教学，进行了创新人才培养的有益尝试。

1 创新人才培养模式的实践探索

1.1 组建跨专业的班级

目前，我国本科阶段仍旧执行以单一专业定向的人才培养方案，但社会实际问题的解决往往需要跨学科、多专业的协同，需要不同学科专业的学生共同参与到实践中。随着我国经济发展转型升级与竞争力全面提升要求，社会对人才需求的多元化、个性化特点日益明显，过分刚性的以单一专业为框架的传统人才培养模式已经受到极大的冲击。通过对广东江门及珠三角其他城市的企业进行考察、调研发现，企业对各类专业人才都有强烈需求，但是对同一专业的人才需求数量却有限，呈现需求的专业多元性和同类人才有限性特点[1]。因此，作为地方本科高校承担着为地方培养应用型人才的重要任务，应积极适应社会的这种需要，创新人才培养模式，提升人才培养质量。

电子设计创新实践能力提高班作为大众化教育中探索精英化教育的一种创新教学模式，目的在于让学生以本专业为基础，拓宽知识视野，淡化专业的“专一性”，加深学生对主修专业与相关专业之间关系的认识，突出学生创新能力和实践能力的培养，为拨尖人才脱颖而出和继续发展创造适合的培养模式。灵活的教学组织形式是多样性、个性化人才培养的重要途径。电子设计创新实践能力提高班打破了通常自然班界限，进行学生学习组织形式创新，将来自多个学科类专业(或同一学科多个专业)的同年级学生编制成一个班级[2]。该班的成员分别来自自动化学院的电气工程及其自动化、自动化、电力系统及其自动化专业，物理与光电工程学院的电子科学技术、光电信息科学与工程专业，信息工程学院的信息工程、通信工程专业等电子类相关专业的优秀学生。学校每年从一年级全体本科生中选拔30名优秀的学生进入电子设计创新实践能力提高班进行集中重点培养，对优秀学生进行优才优育，拓展学生的专业视角，培养学生的创新实践能力，进一步彰显其特长和个性。

1.2 设计“课内+课外”的项目化教学内容

电子设计创新实践能力提高班来自电子类相关专业的优秀学生，他们对专业有进一步学习的意愿，有拓展自主实践、主动创新的意识，因此，教学内容的设置应有独特之处。应根据电子设计创新实践能力提高班的培养目标以及学生由不同专业学生组成的特点，教学内容的设计以项目作为结构框架中的节点元素，重视学科结构交叉、知识点关联和共性知识的有机衔接，构建“工程实践与科技创新”的系列教学活动。通过以项目驱动来链接、贯通知识模块，开设了3个阶梯的能力训练规划，紧密结合课内和课外两个课堂，大力提升学生的动手能力和创新能力[3～5]。

以项目为驱动，将“学中做”和“做中学”有机结合，构造的3个阶梯的能力训练模式是：

(1)项目训练的基本技能培养阶段。在这一阶段，通过 “组装万用表”、“STM8单片机最小系统制作”等项目制作，重点培养学生的印刷电路板制作技能、锡焊技能、元器件的识别与检测技能、仪器仪表的使用技能、单片机最小系统的构成技能等。

(2)项目综合的设计能力培养阶段。在这一阶段，通过“基于STM8单片机数字钟电路的实现”、“基于UC3843的BOOST升压模块制作”等项目制作，重点培养学生的仿真软件应用能力、电路参数计算能力、系统构成能力、元器件选型能力、部件调试能力、系统调试能力等工程能力[6]。

(3)项目研究的协同创新能力培养阶段。在这一阶段，主要以企业工程项目、全国或省大学生电子设计竞赛命题等为研究内容开展科技创新活动，如“智能电饭煲设计与应用”、“ 数控开关电源设计与实践”等。由于该阶段设计工作涉及面广，任务繁重，因此要求3个学生自主组队领取项目任务，并鼓励以不同专业背景组队，以小组形式分工协作，学生需要从调研方案提出、论证、电路设计、电路制板、元件焊接、电路仿真与现场调试、撰写报告等多个环节来完成任务[7]。让不同专业的学生共同完成一个跨专业综合项目，学生需要相互进行交流讨论，从而促成了创新型复合人才的培养。以“循迹避障智能车”为例，智能车是一个集控制、模式识别、传感技术、电子、电气、计算机、机械等多个学科交叉的综合系统，是典型的高新技术综合体[8]。对“循迹避障智能车”这个典型工作任务进行分析，将其划分为车体设计与加工、智能车主控板驱动板设计与制作、循迹避障传感器设计与制作、智能车装配与调试等 4 个部分，如图1所示。通过不同专业学生发挥各自专业应用能力来协同解决实际问题，重点培养学生工程系统化的思维方式和综合设计能力、不同专业间的融通能力、团队交流与协作能力等协同创新研究能力。

图1 智能车任务分解图

开展大学生科技活动，延伸提高班课外教学平台。通过开设学术专题讲座，让学生了解本专业前沿，扩大学生知识视野，增强学生获取知识的技能。如科技文献检索、科技论文写作、应用技术研究进展专题等。例如“专利及论文撰写基础讲座”，让学生尽早了解专利申请中的新颖性和创造性以及如何撰写高水平科技论文。积极组织学生参加挑战者杯竞赛、全国大学生电子设计竞赛、省大学生电子设计竞赛、校大学生电子设计竞赛、校电子实验技能竞赛五大赛事，鼓励学生申报大学生创新创业训练项目，以科技竞赛和学生科技立项为驱动全面提高学生的实践能力、创新意识和团队协作精神。注重学生协同创新能力的培养，让不同专业的学生组队参加竞赛或在同一项目中进行协同训练，促进了不同专业背景的学生在知识、技能方面的交叉融合、分享和提升，以及团队合作精神养成，为优秀人才成长奠定了基础。

1.3 建立跨专业的教师团队

电子设计创新实践能力提高班的教学内容涉及的知识面广，对各种知识的融会贯通要求高，安排的实验和各种探究活动也比较多，为保证教学的有效实施，指导模式由单一指导转变为团队指导，其特点是由多个专业的教师组成指导教师团队，弥补单一教师指导的知识层面、技术层面、专业层面不足，实现师资的整合与共享[9]。

我校电工电子实验中心成立了由中心主任领衔担纲的电子设计创新实践能力提高班课程指导教师团队，团队由理论教师系列和实验系列的教师构成，他们来自通信工程、自动化、电气、电子等多个专业、有着不同的职称和年龄结构、不同的知识层次和专业特长，各位教师之间既紧密合作又分工明确，合作设计课程的整体框架，共同制定教学计划，各自承担不同的指导任务，彼此发挥各自的专长[10]。这种不同于传统单一的学科教师指导的教学组织形式通过团队的力量发挥教师多方位的指导效能，从多维度、多角度提高学生的专业视野、实践能力和创新精神，使学生获得个别化的指导与群性陶冶，适应学生个体化发展，满足学生个别差异的需要，增强了课堂教学的实效性，提高了教学质量。

1.4 构建灵活的课程考核型式

为了确保电子设计创新实践能力提高班的教学质量，建立了一套与课程相匹配、促进能力提高的考核模式。由于学生来自学校不同学院、不同专业，为方便教学，同时不影响学生的正常学习，提高班课内教学时间一般安排在18:00～21:00，并开放创新实验室供学生进行课外创新实践活动。学生通过电子设计创新实践能力提高班的课程学习并成功结业后便可获得相应的学分并计入学生的选修课程学分中。另外，建立尊重和呵护学生个性发展的教学运行管理制度，引入退出机制，允许不适应这种教学模式的学生退出，学生退出后不能获得相应的学分。为鼓励提高班的学生积极参与各类创新实践活动，激发学生的进取心和求知欲，在课程考核的方式上引进新机制。学生获得下列其中一项成果并通过考核即可结业：①获得1项校级以上竞赛奖励；②获得1项大学生创新训练项目；③申请1项专利成功；④在正规杂志发表1篇论文；⑤经过实践操作的考核，还需撰写实践报告并答辩。

根据所获成果、平时表现、报告和答辩情况综合评定总成绩，按总成绩给予优秀、良好、合格和不合格四种评价。其中，成果占50%、平时表现和报告各占20%、答辩占10%。

2 结语

我校电子设计创新实践能力提高班的建立，为拨尖人才的脱颖拓展了一个自主性和个性化的学习空间，经过实践能力提高班的培训，进一步彰显优秀学生其个性和特长，促进实践能力和创新能力的提高。目前，电子设计创新实践能力提高班的学生已经在广东省大学生电子设计竞赛、全国大学生电子设计竞赛以及全国挑战杯竞赛中中取得了优异成绩，还成功申请了多项校级、省级和国家级大学生创新创业训练项目以及正式发表论文多篇。这一切充分说明了电子设计创新实践能力提高班创新人才的培养模式是成功的。今后，我们将进一步探索与完善电子设计创新实践能力提高班的培养模式，使之能更符合高素质创新应用型人才的培养需求，更符合教育规律，为拨尖人才脱颖而出创造更加完善的实践环境和氛围。