羅霞　羅闊　李震　劉洪山　王建

摘 ?要 在新工科建設(shè)背景下，華南農(nóng)業(yè)大學打造創(chuàng)新型、開放式、自主學習型學習交流平臺，對現(xiàn)有專業(yè)的實踐教學體系進行改革，主要包括構(gòu)建具有創(chuàng)新能力的實踐大平臺，修訂實驗培養(yǎng)方案并探索實踐教學新方法，采用新的實踐考核方式，更新實驗設(shè)備和加強實驗室管理，加強實驗室?guī)熧Y隊伍建設(shè)，以滿足新工科人才培養(yǎng)的需求，進一步提高學生工程素養(yǎng)、創(chuàng)新能力、綜合實踐能力。

關(guān)鍵詞 新工科;工程教育;實踐教學;電子科學與技術(shù);通識訓練+基礎(chǔ)實驗實踐平臺;專業(yè)綜合實驗實踐平臺;創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練實踐平臺;產(chǎn)—教—研—用創(chuàng)新平臺;實驗室

中圖分類號：G642.0 ? ?文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2020）19-0126-05

1 前言

當今信息技術(shù)高速發(fā)展，云計算、大數(shù)據(jù)、人工智能等新技術(shù)廣泛應(yīng)用于社會的各個領(lǐng)域 [1]。服務(wù)于“中國制造2025” “互聯(lián)網(wǎng)+” “集成電路重大生產(chǎn)力布局規(guī)劃工程”等國家重要戰(zhàn)略，加快工程教育改革創(chuàng)新，培養(yǎng)造就創(chuàng)新型卓越工程科技人才，對我國高等教育改革發(fā)展提出新的要求。2016年6月，我國加入《華盛頓協(xié)議》。2017年，教育部積極推進新工科建設(shè)，先后奏響“復(fù)旦共識”“天大行動”和“北京指南”三部曲。2018年10月，教育部、工信部、中國工程院聯(lián)合發(fā)布《關(guān)于加快建設(shè)發(fā)展新工科 ? 實施卓越工程師教育培養(yǎng)計劃2.0的意見》。2019年12月28日在天津大學召開“深化新工科建設(shè)座談會暨卓越大學聯(lián)盟高校新工科教育研討會”。上述行動均在全力探索具有中國特色和世界水平的高等工程教育模式和經(jīng)驗，助力高等工程教育強國建設(shè)[2-6]。

眾所周知，實踐教學是高等教育人才培養(yǎng)目標的重要組成部分，也是培養(yǎng)學生具有工程素養(yǎng)、創(chuàng)新能力和綜合能力的重要環(huán)節(jié)。面對新形勢、新環(huán)境，面對新工科的要求，現(xiàn)有的實踐教學模式難以完成適應(yīng)社會需求的人才培養(yǎng)任務(wù)，只有對目前傳統(tǒng)的實踐教學體系進行調(diào)整和優(yōu)化，不斷提高人才培養(yǎng)的有效性和創(chuàng)新性，才能適應(yīng)我國科技和經(jīng)濟高速發(fā)展的要求。

2 目前實踐教學存在的主要問題

實踐教學是對理論教學的延伸和拓展。華南農(nóng)業(yè)大學電子科學與技術(shù)專業(yè)于2004年9月正式招生，專業(yè)包括光電子技術(shù)方向和微電子技術(shù)方向。目前，電子科學與技術(shù)實驗實踐教學主要在以下幾個方面存在問題。

實踐教學內(nèi)容與方法 ?根據(jù)實踐教學大綱的要求，教學內(nèi)容單一，大部分實驗都是示范性、驗證型實驗;教學方法通常采用灌輸式教學模式，從實驗原理、實驗步驟、儀器使用方法等都加以詳細說明，學生基本上按照實驗步驟就可以做完實驗。學生在實驗室里學到的實驗操作技能缺乏實際價值，無法充分發(fā)揮主觀能動性，導(dǎo)致獨立思考能力、動手能力及創(chuàng)新能力得不到很好的培養(yǎng)。

實踐考核體系 ?實踐課程成績考核主要對學生實驗課的操作表現(xiàn)以及實驗報告撰寫情況進行考核，實驗考核側(cè)重于實驗結(jié)果，缺乏對學生實驗設(shè)計的創(chuàng)新性、實驗方案的先進性等的評價，實驗前的預(yù)習、實驗操作過程中學生的探索精神及創(chuàng)新能力等未能得到充分體現(xiàn)。顯然，這些缺點嚴重制約了本科生實踐能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

專業(yè)實驗設(shè)備方面 ?筆者所在單位實驗室現(xiàn)有大部分設(shè)備是2007年采購的，基本能滿足實驗教學的要求，課程要求必做的實驗?zāi)茼樌M行。但是實驗設(shè)備相對陳舊，有些實驗儀器損壞不能及時維修，實驗儀器配備不足人手一套，有些實驗項目只能做演示實驗，這些都影響到實驗的進行和實驗效果。此外，還存在諸如缺乏對學生的安全教育、科研儀器對實驗教學開放不足等缺點。

3 新工科建設(shè)背景下的實踐教學策略與建設(shè)

工程教育的本質(zhì)特征是通過學生動手實踐，達到深入理解和掌握知識，進而提高學生解決問題的能力。新工科理念的提出，標志著我國工程專業(yè)教育改革進入一個嶄新的階段。新工科的培養(yǎng)目標是培養(yǎng)創(chuàng)新型卓越的高級工程技術(shù)人才，實踐教學全過程正體現(xiàn)了工程教育和新工科的本質(zhì)特征。在新工科建設(shè)背景下，必須打造出創(chuàng)新型、開放式、自主學習型的學習交流平臺，對現(xiàn)有專業(yè)的實踐教學體系進行改革，以滿足新工科人才培養(yǎng)的需求，使學生具有創(chuàng)新能力、綜合性的知識結(jié)構(gòu)和解決問題的能力[7-10]。

依據(jù)新工科建設(shè)，構(gòu)建具有創(chuàng)新能力的實踐大平臺 ?根據(jù)國家新興的戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)布局和教育部提出的新工科建設(shè)要求，亟待培養(yǎng)集成電路方向的高級專業(yè)技術(shù)人才，建立分層次、多途徑、由淺入深、階梯式循環(huán)向上的實踐教學平臺，構(gòu)建電子科學與技術(shù)創(chuàng)新實踐大平臺，包括通識訓練+基礎(chǔ)實驗實踐平臺、專業(yè)綜合實驗實踐平臺、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練實踐平臺、產(chǎn)—教—研—用創(chuàng)新平臺，如圖1所示。

1）通識訓練+基礎(chǔ)實驗平臺。該平臺主要針對學生開設(shè)的電路、模擬電子技術(shù)、數(shù)字電子技術(shù)、電磁場與電磁波、大學物理、半導(dǎo)體器件物理等課程開設(shè)的實驗。這一平臺重點培養(yǎng)學生對理論課程的理解，掌握本專業(yè)儀器設(shè)備的基本操作，并通過電子材料和器件電磁性能測試的基本實訓，養(yǎng)成規(guī)范的、科學的研究習慣。通識訓練包括基礎(chǔ)技能實訓和綜合技能實訓，主要運用機電技術(shù)、計算機技術(shù)，通過電工電子技術(shù)、可編程邏輯控制器技術(shù)、CAD/CAM實訓、物聯(lián)網(wǎng)實訓、計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、傳統(tǒng)的加工技術(shù)（如鑄造、鍛造、電氣焊、車削、銑削、刨削、鉗工等）、先進制造技術(shù)（如數(shù)控車削加工、電火花線切割加工、激光加工等）等技能實訓，培養(yǎng)綜合運用知識的能力，為多學科交叉融合培養(yǎng)奠定一定的基礎(chǔ)[11]。

2）專業(yè)綜合實驗平臺。專業(yè)綜合實驗平臺主要開設(shè)綜合性、設(shè)計性較強的多學科交叉的實驗和課程設(shè)計，包括光學、電學、機械、圖像處理、數(shù)據(jù)分析等多個學科的內(nèi)容，實驗類型多采用項目教學式。在這個過程中，教師把實驗內(nèi)容以項目的方式布置，說明實驗要求，由學生根據(jù)實驗要求，從查詢科技文獻等方法入手，設(shè)計實驗方法，并通過項目管理的方式完成實驗。在整個實驗過程中體現(xiàn)了以學生為中心的教學方式，學生學習了專業(yè)技術(shù)方面的一系列流程，同時學習了團隊合作和項目管理的基本知識，有利于培養(yǎng)綜合能力和解決問題的能力。

3）創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練實踐平臺。該平臺主要根據(jù)國家大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)計劃的要求，為學生參加各類學科競賽和大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽等提供平臺。根據(jù)各類大賽的要求，指導(dǎo)教師設(shè)置相應(yīng)的實驗項目內(nèi)容或者學生自主設(shè)計實驗項目，最后系里組織教師進行項目評審和驗收。此平臺的項目具有探索性和創(chuàng)新性，可以有效地培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力[12-13]。

4）產(chǎn)—教—研—用創(chuàng)新平臺。產(chǎn)—教—研—用創(chuàng)新平臺是為大三、大四的高年級學生提供工程研發(fā)和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)鍛煉的平臺，一方面引導(dǎo)學生積極參與廣東省生豬大數(shù)據(jù)工程技術(shù)研究中心和廣東省智慧果園科技創(chuàng)新中心的科學研究項目，及時將新的科研成果轉(zhuǎn)化為若干實驗教學項目，根據(jù)項目簡介和要求，學生可以根據(jù)自己的興趣和愛好自主選題，教師全程指導(dǎo);另一方面追蹤本專業(yè)的前沿研究領(lǐng)域，和知名企業(yè)合作，共建校企聯(lián)合實驗室，為高校師生科研提供場所，學生可以了解企業(yè)的需求狀況，了解行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀和技術(shù)難題，雙方可以互相學習、共同探討，達到校企雙贏。通過這個平臺，增強了學生解決工程項目的能力，開闊了視野，洞悉專業(yè)前沿領(lǐng)域的發(fā)展，為學生的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)打下基礎(chǔ)[14]。

修訂實驗培養(yǎng)方案并探索實踐教學新方法，激發(fā)學生的創(chuàng)新思維 ?根據(jù)教育部提出的新工科建設(shè)要求，華南農(nóng)業(yè)大學電子科學與技術(shù)專業(yè)在2018年修訂了電科的培養(yǎng)方向，將微電子技術(shù)方向作為專業(yè)的主要培養(yǎng)目標之一，重點培養(yǎng)集成電路方面的高端技術(shù)人才。根據(jù)新的培養(yǎng)方案，學校相應(yīng)地修訂了電科的實踐教學計劃和教學大綱，結(jié)合專業(yè)特點，整合實驗與實習，逐步用整合實驗與整合實習替代原依附于理論教學的實驗學時與實習學時，適當?shù)卦黾恿藢嵺`學時。修訂后實踐總學分為43分，實踐環(huán)節(jié)所占比例為29.4%。

在教學方法上改變以前單一的PPT+板書的教學方式，利用互聯(lián)網(wǎng)+現(xiàn)代信息技術(shù)等完成實踐教學。建立了實驗室管理系統(tǒng)（如圖2所示），通過該系統(tǒng)，學生可以瀏覽實驗室設(shè)備及其使用方法。并引進國內(nèi)外優(yōu)秀的視頻資源供學生在課前和課后學習，還可以通過該系統(tǒng)預(yù)約使用實驗室資源，并在線提交實驗報告或者實驗結(jié)果。在實際教學過程中，利用互聯(lián)網(wǎng)資源和微課輔助教學，如圖3所示。課后還利用微信群或QQ群進行輔導(dǎo)和答疑，實現(xiàn)線上線下混合教學。堅持“學生為主，教師為輔”的指導(dǎo)思想，給予學生充分自主權(quán)，鼓勵學生之間進行交流，嘗試采用不同的實驗方法，實現(xiàn)真正意義上的翻轉(zhuǎn)課堂。目前，華南農(nóng)業(yè)大學積極支持實驗教學虛擬仿真課程的建設(shè)，后續(xù)將會建設(shè)集成電路工藝虛擬仿真實驗平臺。

采用新的實踐考核方式，促進學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng) ?目前，華南農(nóng)業(yè)大學把實驗學時大于等于16學時的實驗課獨立設(shè)課，作為一門獨立的課程。隨著實驗課程設(shè)置的變革，其考核方式也做了相應(yīng)調(diào)整，注重考核學生的多學科交叉的綜合能力和解決問題能力，更注重過程的考核，課程設(shè)計和畢業(yè)設(shè)計類的實踐課程增加了答辯環(huán)節(jié)。由指導(dǎo)教師組成答辯評審委員會，各個小組負責人進行PPT的陳述，由答辯委員對小組的每一位學生隨機提問，按照平時成績占25%、實驗報告占40%、答辯成績占20%、創(chuàng)新性加分占15%的比例，給出該課程的最終得分。通過改變實踐考核方式，實驗成績更加合理、客觀和準確，也極大地激發(fā)了學生學習的積極性和主動性。同時，在整個實踐過程中，學生感受到團隊協(xié)作精神，并收獲完成項目帶來的喜悅，創(chuàng)新能力和創(chuàng)新意識得到鍛煉和培養(yǎng)。

更新實驗設(shè)備和加強實驗室管理，為學生提供創(chuàng)新能力培養(yǎng)基地 ?根據(jù)專業(yè)創(chuàng)新實踐平臺建設(shè)的總體目標，利用各種專項資金，在原有實驗設(shè)備的基礎(chǔ)上購買新設(shè)備，為開設(shè)新實驗和提高實驗水平提供硬件條件，還添置了華大EDA軟件、Synopsys和Candence等EDA相關(guān)軟件。并通過校企合作新模式共建聯(lián)合實驗室，將最前沿的技術(shù)引入教學過程，提高集成電路設(shè)計領(lǐng)域人才培養(yǎng)的實習實訓水平。

根據(jù)專業(yè)特點和實驗教學需要，為學生提供創(chuàng)新能力培養(yǎng)的基地，采取如下方式向?qū)W生開放實驗室：

1）在正常的作息時間內(nèi)向?qū)W生全天開放;

2）根據(jù)教學計劃和實驗教學計劃，安排固定時間段向?qū)W生全面開放;

3）學生可以通過網(wǎng)上預(yù)約開放實驗室，提前向?qū)嶒炇姨岢錾暾垟M做的實驗項目，由實驗室負責人根據(jù)學生人數(shù)、實驗內(nèi)容和預(yù)約實驗時間安排實驗儀器設(shè)備、器材和實驗指導(dǎo)教師，最后學生完成擬定的實驗內(nèi)容。

加強實驗室?guī)熧Y隊伍建設(shè)，為專業(yè)創(chuàng)新實踐教學奠定堅實基礎(chǔ) ?實驗教師隊伍是高等院校教師隊伍的重要組成部分。在新工科建設(shè)背景下，對實驗室技術(shù)人員的綜合素質(zhì)、工作能力、知識更新等方面提出新的要求，本著“以人為本，立足培養(yǎng)，公平公正，最優(yōu)使用”的原則，加強實驗教師隊伍建設(shè)。

1）將理論課教師補充到實驗室?guī)熧Y隊伍中，最大限度把握實驗教學的內(nèi)容和進程，優(yōu)化實驗結(jié)構(gòu)，建立一支高質(zhì)量高水平的師資隊伍。

2）重視實驗室技術(shù)人員隊伍建設(shè)，統(tǒng)一制定實驗室?guī)熧Y建設(shè)中長期規(guī)劃，引進高水平的技術(shù)人才，重點做好實驗室?guī)ь^人的培養(yǎng)工作;同時對現(xiàn)有的技術(shù)人員進行培養(yǎng)提高，鼓勵并選拔一定數(shù)量的技術(shù)人員培訓進修、攻讀學位、提升學歷，或者參加國內(nèi)外相關(guān)學術(shù)會議培訓和國外知名大學的訪問留學，掌握國外先進的實驗教學模式和實驗設(shè)備的管理模式等。自2017年至今，電科專業(yè)實驗室先后派出五位教師到美國相關(guān)高校進行為期一年的訪問留學，極大地拓展了專業(yè)實驗室的建設(shè)思路和眼界;并為學生進行了多場雙語實驗實踐講座與交流，極大地增強了學生的學習激情。

3）依托校企合作和實習基地建設(shè)，聘請企業(yè)高級工程師指導(dǎo)學生的工程實驗項目。

通過建設(shè)一支高素質(zhì)的實驗師資隊伍，為專業(yè)實踐教學的可持續(xù)發(fā)展奠定堅實的基礎(chǔ)[15-16]。

4 創(chuàng)新實踐大平臺教學成果

在電科創(chuàng)新實踐大平臺訓練中，學生的創(chuàng)新思維、創(chuàng)新能力和工程綜合實踐能力有了明顯的提高。通過循序漸進的實踐課程的設(shè)置，開發(fā)、開設(shè)先進的實驗項目，通過通識訓練、基礎(chǔ)實驗、綜合實驗、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練、工程研發(fā)實踐等環(huán)節(jié)，電子線路設(shè)計、計算機輔助設(shè)計、光電檢測技術(shù)、集成電路設(shè)計、實踐操作能力和綜合處理問題的能力得到很大的提高。

電子設(shè)計大賽已經(jīng)成為筆者所在學院培養(yǎng)學生工程教育實踐素養(yǎng)，提高學生創(chuàng)新能力和工程實踐能力的重要平臺。在學校舉行的2019年“艾羅杯”智能照明電子設(shè)計競賽中，共55支參賽隊伍和160多名學生參加比賽，學院獲得一等獎兩項、二等獎三項、三等獎六項;2018年“邦普杯”華南農(nóng)業(yè)大學第二屆電子設(shè)計競賽，學院獲得一等獎一項、二等獎三項、三等獎六項。

同時，學院也積極組織學生參加各類創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)競賽，近五年學生在全國和省級大學生電子設(shè)計競賽中獲得國家級二等獎四項，省級一等獎六項、二等獎18項、三等獎21項;在全國光電設(shè)計大賽中獲得國家級二等獎一項、三等獎一項;在“挑戰(zhàn)杯”大學生課外學術(shù)科技作品競賽中獲得國家級銅獎兩項，省級特等獎一項、一等獎三項、二等獎四項、三等獎三項;在“創(chuàng)青春”暨“挑戰(zhàn)杯”大學生創(chuàng)業(yè)大賽中獲得國家級銀獎一項，省級金獎兩項、銀獎兩項、銅獎一項;在東方紅杯全國大學生智能農(nóng)業(yè)裝備創(chuàng)新大賽中獲得國家級二等獎三項;在騰訊T派移動互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽中進入全國100強。

多年來，學生公開發(fā)表學術(shù)論文共計60篇，其中SCI論文18篇，EI論文八篇。

5 結(jié)語

在華南農(nóng)業(yè)大學電子科學與技術(shù)專業(yè)創(chuàng)新實踐大平臺的建設(shè)中，以培養(yǎng)工程創(chuàng)新應(yīng)用型高端人才為宗旨，緊密結(jié)合廣東經(jīng)濟社會發(fā)展需求，積極響應(yīng)新工科建設(shè)的教育理念和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育，結(jié)合學校的辦學特點和專業(yè)特色，通過對現(xiàn)有的實驗實踐教學體系進行改革與創(chuàng)新，注重培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力和工程實踐能力，在農(nóng)業(yè)院校的專業(yè)實踐中進行了有益實踐。專業(yè)創(chuàng)新實踐大平臺的建設(shè)是一項長期復(fù)雜的系統(tǒng)工程，隨著專業(yè)培養(yǎng)計劃的調(diào)整，平臺建設(shè)也要適時地變革，以不斷提高學生的工程素養(yǎng)、創(chuàng)新能力、綜合實踐能力。

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基金項目：本文受2018年廣東省高等教育教學改革項目（項目編號：粵教高函〔2018〕180號），2018年華南農(nóng)業(yè)大學高等教育教學改革項目（項目編號：JG18038），2017年華南農(nóng)業(yè)大學電子工程學院高等教育教學改革項目，2018年青年骨干教師出國研修項目（項目編號：201807630020），廣東省高等教育學會實驗室管理專業(yè)委員會2014年研究基金項目（項目編號：GDJ2014039）和2016年華南農(nóng)業(yè)大學“質(zhì)量工程”戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)特色專業(yè)項目（項目編號：zlgc16019）聯(lián)合資助。

作者：羅霞，華南農(nóng)業(yè)大學電子工程學院、人工智能學院，高級實驗師，博士，主要從事電子科學與技術(shù)教學和實驗教學管理等方面的研究;羅闊，華南農(nóng)業(yè)大學工程學院;李震、劉洪山、王建，華南農(nóng)業(yè)大學電子工程學院、人工智能學院（510642）。