基于工程教育背景下的电子类专业课程体系改革探析

许清媛，杨智，罗国

（1.广东技术师范大学电子与信息学院，广州 510665；2.中山大学南方学院电气与计算机工程学院，广州 510970）

0 引言

珠三角是全球电子产业最重要的生产中心，需要大量的具有一定工程素养和工程知识，能够开展电子系统，信息系统的应用和设计能力的工程师。电子类专业，为未来的朝阳专业，其人才培养，不仅需要加强学生的自然科学和工程基础，更要加强工程教育，使得学生具备工程应用和创新能力，才能更好地服务地区产业和经济发展，乃至国民经济的发展[1]。然而，目前我国的专业教育，依然以书本知识的输入为主，太过注重书本教育，理论教育。学生对专业课程知识消化不良，无法理论联系实际，与当前产业脱轨严重。为了毕业，为了学分，约束着学生只能将就着学一些安排好的课，对于最新技术，往往由于缺少合适的老师而选择性忽略。另外，专业课独立设置，没有课程体系的概念，几乎每一门课都是“最重要的课”，缺乏课程内容的优化和有机整合，导致了课程内容的重复或者断层。基于以上专业教育的现状，也有大量的专家学者开展了工程教育方面的探索，并取得了一定的成果[2-4]。文献[2]以南华大学的电子专业为例，深度的探讨了专业课程体系构建的流程，特别是实践课程体系的构建。文献[3]基于10校电气工程专业的调查，提出了课程体系对人才培养目标的支撑度不够为例的问题，提出要全方位、系统化地构建实践教学体系。文献[4]以中国矿业大学的煤田地质学为例，阐述了其搭建多元化的工程教育实践教学平台措施。我们拟以电子类课程为例，开展基于工程教育背景下的电子类专业课程体系改革，特别提出校内和校企合作的两种实践课程体系，以提高工程教育质量，深化本科教学改革，培养具有一定工程素养的高质量工程应用人才。

1 基于工程教育，开展电子类专业课程体系改革

随着多年的扩招，我国每年有几百万的大学毕业生急需工作岗位，“就业难”的问题经常出现在各大头条，另外，企业急需解决实际工程问题的技术人才，“招工难”现象日趋严重，极大地推动了高校的人才培养模式改革[5]。从2010年开始，全国高校开始关注工程教育，探索工程教育，提出以结果为导向，评估专业培养质量，目的是解决大学的人才培养与地区经济发展工程技术人才的需求差距问题。从2017年开始，越来越多的高校获得了工程教育专业认证，据此在课程体系改革方面，我们经过了多年的探索和努力，致力于工程教育，开展了以下工作。

1.1 根据课程体系改革，修订电子专业人才培养方案

每年开展电子类专业课课程模块的修订工作，不断探索和完善其专业课程体系。旨在既保留基础教育的特色，又充分重视工程方法的教育。弱化课程独立的角色，加强课程体系建设。突破传统教育与思想的限制，定位工程教育的目标，构建新的课程体系。如图1所示，从2018年开始，由专业课概念，逐步向专业课和多元化选修课转变，然后实现了专业教育和工程教育并重的课程体系建设。特别的，通过毕业生的反馈，观察现有课程体系，我们注意到数学基础是工程应用和创新设计的基石，加强数学与自然科学知识是工程教育不可或缺的一部分。加强数学与自然科学模块，有助于学生开展理论创新和实践创新。为此，从2019年开始，加强了数学与自然科学课程，并增设了高等数学重点班和普通班，提供不同基础的学生自行选择不同的学习难度。

图1 课程体系改革框架

课程安排如下：数学和自然科学包括高等数学、线性代数、大学物理、大学物理实验（1）、概率论与数理统计、工程数学。专业基础包括电子信息技术导论、高级语言程序设计、电路基础、模拟电子技术、数字电路与逻辑设计、信号与系统、微机原理、工程电磁场、高频电子线路、通信原理、数字信号处理、数据结构、传感器原理及应用、计算机网络。专业选修课程包括计算机实践基础、面向对象程序设计、Python程序设计、操作系统原理、工程制图与CAD、自动控制原理、计算机视觉及应用、数据库系统与应用、虚拟仪器技术、CMOS集成电路设计。工程实践与毕业设计包括高级语言程序设计实践、MATLAB语言实践、电子工艺设计与实训、电路与模拟电子技术实践、大学物理实验（2）、数字电路与逻辑设计实验、电子技术课程设计、微机原理与接口技术实践、通信原理与系统实验、嵌入式系统与应用实践、电气与控制系统设计实训、计算机网络实训、物联网技术及应用实践、电子综合设计与实训、企业家论坛、技术标准与设计案例、认识实习、工作实习、毕业设计等。

1.2 优化理论教学，建立课程群

根据工程教育的要求和课程体系建设的目的，整合课程的内容，理清课程之间的内在联系，做到课程内容不重复，不断层的有效衔接。对于电子类专业，仅仅通过背定理，背概念是远远不够的，对知识点的倒背如流，对于解决实际工程问题很难发挥作用。将知识转化为能力，将认识转化为工程技术能力，才是大学教育，工程教育的关键。这里特别强调建立专业课程群，从整体的角度出发，而不是从某门课程出发，优化理论教学，减少理论教学时间，加强实践教育，优化和调整课程群教学大纲设计。在课程体系建设过程中实现理论教学、实践教学、课程体系与教学方法的系统化，有机整合。为培养学生的实践能力，在课程群建设中融入工程教育的理念，倡导专业知识和工程技术的有机结合，提供实用的场景化案例。将场景化案例中应用到的专业知识进行逐一分析，例如场景中涉及到了什么知识，解决了什么问题，如何应用，如何衔接，如果某项技术不合适，会发生什么副作用等。改革理论教学，从工程教育角度出发，由浅入深，挖掘知识和技术的关系，促进同学们将知识转化为技术的能力。

1.3 优化校内实践课程体系，打造校内实践梯级系统

在优化理论教学，建立专业课程群的同时，优化校内实践课程体系。由课程实验，综合实验，课程设计和综合设计组成课程群实践环节，由挑战杯等学科竞赛，大学生创新创业训练计划项目等组成专业提升实践环节，由教师团队项目，专业实习和毕业设计组成工程技术训练环节三个梯级组成，如图2所示。

图2 校内实践梯级系统结构

在课程群实践环节，实验课程和教材在内容和要求上注重与理论课程的衔接、呼应和配合；在知识结构上由点及面到系统，取材力求做到先进、实用、理论联系实际；注重加强系统观念和工程意识的培养；强化EDA技能训练。建立开放式实验教学环境：改变传统的输入式教学，建立开放式实验教学环境，变被动学习为主动学习。在这样一个环境中，学生可以在完成基本要求的前提下自由地选择实验内容，发展个性；可以逐渐克服对老师的依赖心理，建立自主发现问题、解决问题的良好学习习惯；可以自由选择实验时间，在对问题有了深切了解和认识后再实验，取得更好的效果。在专业提升实践环节，强调学生的兴趣和能力培养，引入工程和管理的概念，培养具有一定工程素养的综合性应用人才。在工程技术训练环节，加强培养学生自己发现问题，解决问题的能力，从实践中来回到实践中去，实现与产业最新技术的接轨，培养高质量工程技术人才。

1.4 开展校企合作实践课程体系建设，打造产业实践梯级系统

基于工程教育的宗旨，在完全学分制的大背景下，加强工程教育，突出工程应用和设计，构建电子类专业校企合作课程体系，打造产业实践梯级系统。为了培养电子类专业工程应用型人才，教育必须面向市场，坚持以就业为导向，把企业的需要作为专业教学和育人的方向。基于此，开展校企合作实践课程体系建设，打造产业实践梯级系统，可以促进教学方法的变革，带动教学设备的更新，加强师资队伍建设，提高学生适应社会的能力，提升工程教育质量。

首先，构建校企合作课程体系，针对单片机、嵌入式、计算机视觉等综合实践类课程，邀请企业工程师联合校内导师深度开展合作，构建课程学习、专业实践和工程设计递进式课程体系。促进有良好基础的同学进入企业，实现与产业需求零接轨教育。其次，为支撑校企合作课程体系，搭建校企共建实验室，例如与广州粤嵌通信科技股份有限公司共建的粤嵌众创空间实验室、与深圳信盈达科技有限公司共建的信盈达嵌入式创新实验室投入使用，为产业实践梯级系统添砖添瓦。最后，加强校企合作实践课程体系建设，让知识与产业接轨，让学生从教学基地出发，走向工程技术岗位是目的，所以打造产业实践梯级系统的最终目的是学生顺利走向工作岗位，完成从“学”到“用”到“创”的跨越。

2 结语

课程体系改革是个不断探索，不断修正的过程。2020年是个特殊的学年，由于新冠疫情，高校学生无法正常返校，只能居家学习，缺乏实验工具，缺乏实验室，缺少老师对实验原理和实验过程的讲解及演示，对于实践教学，尤其是对工程教育提出了很大挑战。于是，特殊时期的课程体系改革，如何做到理论与实践相结合、虚拟实践与线下实践相结合、不断加强工程人文素养，专业素养和工程素养的培养是一个还有待继续讨论的话题。