多学科融合的电子设计类工程训练实践教学模式探索

艾伟 郭亮 杨伟 周秀梅

摘  要 以多学科融合为主导，改革电子设计类工程训练教学模式，提高实践教学水平，贯彻学校综合性人才培养体系。阐述电子设计类工程训练实践教学多学科融合的必要性，提出电子设计类工程训练开课拟解决的关键问题及解决方法。

关键词 电子设计;多学科融合;工程训练;实践教学;实验室;教学设备

中图分类号：G642.0    文献标识码：B

文章编号：1671-489X（2020）20-0132-03

Abstract Under the guidance of multi-disciplinary integration， the teaching mode of electronic design engineering training was reformed and the practical teaching level was improved further promote the construction of comprehensive talent training system in colleges and universities. This paper analyzed the necessity of multi-disciplinary integration in the practical teaching of electronic design engineering training， and put forward the key problems to be solved in the courseof electronic design engineering training.

Key words electronic design; multidisciplinary integration; engi-neering training; practical teaching; laboratory; teaching equipment

1 前言

新工科背景下，基于多學科融合的课程受到学生的广泛欢迎，这也是当代高校培养复合型人才的需要。目前，很多高校都在致力于多学科融合课程建设，并且取得良好效果[1]。三峡大学大学生素质教育中心基于全校所有专业的工程实践类课程主要有工程基础训练，文科类学生完成工程基础训练I课程，理工类学生完成工程基础II课程，两门课的差异主要体现在项目数量多少。这种按文理科分类的课程体现了工程实践教学在设置时考虑了专业性的差异，但是对于专业性的结合及融合程度不够。现在的课程设计主要是按项目，学生只需要完成课程中规定的项目即可，项目之间的关联性不强，更重要的是对学生的自主设计和创新设计能力的引导及培养不够，大部分还是实训和验证性的项目。

为了尽可能体现大学课程开设的与时俱进，充分考虑就业市场的综合性需求，培养有竞争力的综合性人才 [2-3]，强调以任务或项目为驱动，考核学生知识的运用能力和创新动力，增强学生工程训练的自主性，培养学生的多学科融合意识，健全工程训练教学体制，提高工程训练实践教学水平。

2 多学科融合的工程训练实践教学必要性

现在三峡大学开设的工程训练课程内含20多个实训项目，各项目各司其职，通过讲解其操作的核心要领和详细操作步骤，让学生按部就班完成既定实训任务。这种上课的模式以教师为主，学生的自主性不强，而且项目内容之间并未做到有机联系，学生未能将各项技能的应用融会贯通，造成学生在实训实践课堂只是埋头操作，并未真正体会每项技能的活学活用，对技能的应用领会不够深刻，因此，多学科融合的实践非常有必要。

培养综合性人才的需要  现在的电子产品种类繁多，功能强大，人机交互性强，开发这些产品所需的知识面广度增加，电子类产品公司需要综合性人才。在电子产品研发过程中，充分借助多学科知识开发的产品系统性和完整性更强[4]。高校作为人才培养的重要阵地，在电子类工程实践教学课程设计时应充分考虑市场需要，以学生就业为导向，制定与时俱进的电子设计类实践教学模式，将多学科实践技能融合至工程训练课堂，提高学生运用多学科及发散思维解决实际问题的能力。

实践类课程发展的需要  现在的实验课程都提倡以项目和作品为导向，将实践操作具体到项目和作品，促进实践操作的成果转化[5]。这种模式强调实践的完整性和功能性，培养学生的创新意识，鼓励学生将自己的创意通过实践操作变成现实。但现在的工程基础训练项目是独立的，每节课学生根据教师所讲解的步骤进行验证式操作，作品功能单一，无法通过课堂完成综合性项目或作品，学生成就感不高。而在进行课程设计时将多学科融合，然后将各学科所需要重点培养的技能融入项目和作品，有效促进实践类项目的有机结合，为实践类课程的改革发展提供了新的方向。

增强学生的自主性  在进行多学科融合电子类课程设计过程中，学生自主性意识更强，围绕自选题的项目或者作品来完成实践课程，通过可行性分析与需求分析，结合教师的意见，将实践操作训练融入作品的开发与设计。通过这种实践教学模式，在项目和作品设计过程中，团队协作与自主创新协同工作，通过全程参与作品构思、作品设计及完成的整个环节，培养学生的电子产品开发能力，增强创新创业意识。工程训练实践课程将为创新创业发展提供坚实有力的基础[6]，以后学生参加创新创业大赛时不必临时去培训电子类产品开发流程，因为在工程训练实践课程中已经熟悉了电子产品从创意、元件选型、原理图绘制、PCB布局，到印制电路板制作、电子元件焊接与调试、连接件打印、零部件机械加工、软件编程、外观模型打印、作品测试等整个设计流程。

3 多学科融合的工程训练开课的关键问题

课程设计及组织的合理性及有效性  目前，工程训练课程还是以独立项目为主，每个项目培养一种技能，比如电子制图设计主要培养学生原理图设计和PCB布线的能力，电子工艺培养学生手工锡焊技术，3D打印培养学生制图及3D模型设计能力，车削加工和数控技术培养学生的工件加工能力。那么，现在涉及多学科知识的相关技能融合至一个项目或作品中，可以通过电子制图完成电路设计，通过电子工艺完成电子元件焊接，通过3D打印制作作品外壳或连接件，通过车削加工完成机械零件，通过软件编程实现复杂功能。在课程设计时充分挖掘项目或作品的特点，设计合理有效的课程模式，形成一種重点技能重点培养，多学科融合难度与力度适中，自主实践与课堂辅导协同的实践教学模式。

教学团队及配套教材的准备  在工程训练实践教学中，教师需要参与学生的作品指导，基于多学科融合的设计类实验，教师的经验储备及知识储备必须全面。相比于验证性实验，学生在设计过程中遇到的问题更多，教师需要在开课前期进行充分备课，特别是学科间的交叉融合部分知识点应熟练掌握。教材方面，因为涉及多学科的融合，需要将各专业知识进行精炼提取，合适选取有助于电子设计类实践教学融合的内容进行优化组合，以培养实践技能为核心，将基础知识与创新拓展相结合，真正做到学科之间的有机结合。

教学设备资源及实训耗材的保证  基于多学科融合电子设计类实践教学，提倡学生自主完成项目或作品设计，项目或作品的差异导致电子类实验室设备及耗材种类提升。在实验室建设及改造过程中应将实验室资源详细分类，根据电子设计类教学特点，优选实验设备及耗材。设备方面，对于能够入网并远程控制的测试或者仿真设备，可以采用线上实践的方法;对于暂不能入网的设备，采取开放性使用的策略，不限于仅在工程训练课堂的使用。耗材方面，积极向学校申请耗材经费，尽量保证实训耗材的充足，提倡节约耗材;对于实验室实在提供不了的耗材，建议学生自行购买。

4 对策和建议

鉴于当前多学科融合的工程训练开课所面临的问题，结合工程训练实践教学特点及三峡大学当前工程训练实验课程排课模式，顺利实现电子设计类工程训练实践教学课程改革。在实验室建设及开课之前应充分梳理开课所遇到的问题，然后逐一解决。现就开课所面临的问题提出三点建议。

基于电子类专业调研结果组织课程设计  在进行多学科融合的电子类工程训练课程设计之前，至少需要进行两方面的调研：

一是在电气学院调研，充分征求电子类学生关于实践技能的需求，包括电子设计装备实践技能种类、技能深度、学生的兴趣度，同时与学院实践教学教师充分沟通，了解学院实践技能的培养方式及运行情况，将工程训练实践教学与学院实践课程互补，课程设计时遵循不重复培养单一技能，重要技能重点强化，多学科融合技能重点培养;

二是在校外高校调研，充分借鉴校外电子类工程训练课程的组织形式及设计特点，特别是关于多学科融合的工程训练模式，取长补短。

根据两方面调研结果，结合大学生素质教育中心工程实践教学体系与电子类实验室实际运行情况，合理地设计课程方案。

团队培训与教学资料的项目化  在多学科融合的电子类工程训练课程教学团队建设方面，组织中心参与电子设计类教学的实验教师外出参加培训，学习当前与电子设计类紧密结合的技能及应用点，掌握多学科融合的重要知识点及方式方法，形成一支能胜任多学科融合的电子设计类实践教学队伍;同时，鼓励学校各学院相关专业的教师结合自身专业所长，加入电子设计类工程训练实践教学团队，共同完成多学科融合的电子设计类实践教学。在教学资料方面，充分考虑实验教材的特点，以项目化为导向，强调电子设计类实践技能的多学科融合的成果转化，将教材和实验指导书的制作以多学科融合的项目为单位或章节，契合多学科融合的实践教学特点。

统筹运用学校设备资源  在教学设备及教学资源方面，学校实验资产管理处已实现学校实践教学设备的共享，学生在进行创新实践或者课程实践过程中可以预约申请各学院和实验中心设备，结合大学生素质中心现有设备及多学科融合电子设计类实验教学设备所需设备调研情况，充分考虑学校各实验室可用于预约实验的电子设计类实践教学设备存量之外，然后根据开课需要申请购买必要的新设备。同时，对于部分易损坏且数量受限的实验设备，考虑采用线上实践教学的共享设备模式，以提高电子设计类实践教学设备利用率。在耗材方面，实验室提供常用的电子设计类实验耗材，考虑到多学科融合的特点，为了满足学生在制作作品过程中的差异化耗材需求，建立大学生素质教育中心基地实验耗材超市供学生选购。

5 结语

总之，以多学科融合为主导，改革电子设计类工程训练教学模式，在课程设计时应充分考虑工程实践教学体系结构及能力培养需要，在电子类设计课程中结合电子产品市场开发需求，将需要培养的能力和熟悉的技能融入电子产品设计的项目或作品中，融合方法过程摒弃简单的拼接，着重培养学生将多学科知识和多种实践技能灵活应用至电子产品设计和开发的能力，提高电子类学生的综合能力。

参考文献

[1]林健.多学科交叉融合的新生工科专业建设[J].高等工程教育研究，2018（1）：32-45.

[2]胡尚连，龙治坚，任鹏，等.多学科交叉融合下实践教学体系的探索与实践[J].实验技术与管理，2019（6）：210-213.

[3]蔡丽萍，熊金波，金彪，等.多学科交叉融合虚拟仿真实验中心网络平台建设探索[J].实验室研究与探索，2018（1）：230-233.

[4]曹树坤，张辉，赵东，等.全日制工程硕士多学科融合与企业跟踪协同培养模式研究[J].科教导刊，2018（7）：44-45.

[5]祁丽，朱虹，苏佳萍.多学科交叉融合的创新创业型人才培养研究[J].教育探索，2018（3）：60-62.

[6]林祥柽.学科交叉融合：新工科建设的重要路径[J].中国轻工教育，2018（4）：5-9.