王東

摘? 要：電子工藝實習(xí)是新工科相關(guān)專業(yè)創(chuàng)新實踐的啟蒙課，目前，國內(nèi)高校的電子工藝實習(xí)普遍存在“內(nèi)容滯后”“知技分離”和“創(chuàng)新驅(qū)動不足”的問題。新工科背景下，電子工藝實習(xí)改革要順應(yīng)社會發(fā)展與時代變遷，堅持以“與時俱進(jìn)、知技融合、平臺貫通”為導(dǎo)向，聚焦實踐操作、工藝設(shè)計和研究創(chuàng)新三大能力，以課程體系、實踐產(chǎn)品與實現(xiàn)路徑為創(chuàng)新的著力點，將教學(xué)、實踐以及創(chuàng)新能力培養(yǎng)系統(tǒng)耦合，對電子工藝實習(xí)課程進(jìn)行根本性改革和創(chuàng)新。

關(guān)鍵詞：電子工藝實習(xí);實踐教學(xué);創(chuàng)新能力;改革實踐

中圖分類號：G64? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? 文章編號：1673-7164（2020）43-0067-04

自2017年起，教育部積極推進(jìn)新工科建設(shè)，先后發(fā)布了《關(guān)于開展新工科研究與實踐的通知》和《關(guān)于推進(jìn)新工科研究與實踐項目的通知》，全力探索形成領(lǐng)跑全球工程教育的“中國模式”“中國經(jīng)驗”，助力高等教育強國建設(shè) [1]。在此背景下，國內(nèi)高校也啟動了新一輪的工程教育改革 [2]，旨在從根本上對工程教育進(jìn)行一次系統(tǒng)性反思和變革 [3]。“新工科”戰(zhàn)略的提出，對高等教育中工程技術(shù)和應(yīng)用創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)提出了更高要求，而高等工程教育改革則是點燃創(chuàng)新驅(qū)動的新引擎 [4]。電子工藝實習(xí)作為絕大部分新工科專業(yè)的基礎(chǔ)和核心實踐課程，如何順應(yīng)社會發(fā)展與時代變化進(jìn)行改革創(chuàng)新，實現(xiàn)對大學(xué)生創(chuàng)新內(nèi)驅(qū)力的激發(fā)，值得深入探討。本文以西北農(nóng)林科技大學(xué)十年來電子工藝實習(xí)的改革實踐為例，借此為西部地區(qū)高校及農(nóng)林院校等弱勢工程類專業(yè)的發(fā)展改革提供經(jīng)驗與支撐 [5]。

一、高校電子工藝實習(xí)概況及存在問題

電子工藝實習(xí)幾乎涉及所有的新工科專業(yè)，既是大學(xué)生學(xué)習(xí)基本技能和工藝知識的入門向?qū)?，又是?chuàng)新實踐的啟蒙課，具有較強的工程實踐性、應(yīng)用性和先進(jìn)性，其發(fā)展極具時代性和創(chuàng)新性 [6]。從基本元件認(rèn)知到高水平創(chuàng)新實踐，電子工藝實習(xí)滿足了大學(xué)生理論學(xué)習(xí)和技能實踐的多種需求，極大地節(jié)省了教學(xué)時間和經(jīng)濟成本;同時，電子工藝實習(xí)還為大學(xué)生課程設(shè)計、畢業(yè)設(shè)計和創(chuàng)新實踐等提供了有利支撐，在高校人才培養(yǎng)環(huán)節(jié)的創(chuàng)新驅(qū)動作用日益突出。但在國內(nèi)很多高校尤其是西部地區(qū)或農(nóng)林類等工程類專業(yè)發(fā)展相對弱勢的高校，電子工藝實習(xí)還面臨著很多挑戰(zhàn)并存在一些普遍的問題 [7-10]。

（一）教學(xué)內(nèi)容滯后于現(xiàn)代技術(shù)發(fā)展——實踐項目更新迭代緩慢

電子工藝技術(shù)發(fā)展日新月異且應(yīng)用廣泛，但各高校電子工藝實習(xí)的實踐項目普遍存在更新迭代緩慢的問題，導(dǎo)致操作技能訓(xùn)練不足，教學(xué)實效性受阻。以西北地區(qū)為例，即使在一本院校，依然有相當(dāng)比例的高校在電子工藝實習(xí)中，依然采用已瀕臨淘汰的收音機組裝或單片機實驗箱等單一模式開展實習(xí)教學(xué)，實踐項目十余年未發(fā)生實質(zhì)改變，電子工藝實訓(xùn)的產(chǎn)品嚴(yán)重滯后于現(xiàn)代電子技術(shù)發(fā)展水平。

（二）教學(xué)知識與實踐技能分離——教學(xué)系統(tǒng)性不強

電子工藝實習(xí)作為一門綜合實訓(xùn)課，與模擬電路、數(shù)字電路、單片機原理等多門專業(yè)課密切相關(guān)，是大學(xué)生課程設(shè)計、畢業(yè)設(shè)計等諸多環(huán)節(jié)的基礎(chǔ)實踐課程，傳統(tǒng)的實踐訓(xùn)練模式受制于電子產(chǎn)品落后于時代發(fā)展，其理論基礎(chǔ)、知識體系與專業(yè)其他后續(xù)課程相關(guān)度不高甚至沒有任何銜接，導(dǎo)致教學(xué)系統(tǒng)性不強，大學(xué)生對現(xiàn)代電子技術(shù)前沿知之甚少，依舊停留在數(shù)年前的理論架構(gòu)，未能形成理論與實踐的協(xié)同性。

（三）教學(xué)創(chuàng)新的驅(qū)動性不足——實習(xí)作品單一，自主學(xué)習(xí)創(chuàng)新受限

傳統(tǒng)的實習(xí)作品僅能完成簡單的電子產(chǎn)品組裝和調(diào)試，功能單一。大學(xué)生在完成基本的技能訓(xùn)練后，僅能掌握簡單的電子工藝技術(shù)。實習(xí)成果往往在實習(xí)后即閑置，實用價值不高，學(xué)生不能借助電子工藝實習(xí)成果實現(xiàn)電子技術(shù)應(yīng)用于實踐的目的，導(dǎo)致學(xué)生自主創(chuàng)新的熱情不高。

二、西北農(nóng)林科技大學(xué)電子工藝實習(xí)課程改革的導(dǎo)向

電子信息技術(shù)的飛速發(fā)展，要求電子工藝實習(xí)課程要突破單一的認(rèn)知和技能訓(xùn)練，聚焦問題，精準(zhǔn)發(fā)力，不斷進(jìn)行改革創(chuàng)新 [11]。西北農(nóng)林科技大學(xué)探索集實踐操作能力、工藝設(shè)計能力和研究創(chuàng)新能力為一體的綜合產(chǎn)品項目，在知識學(xué)習(xí)、實踐技能和創(chuàng)新素養(yǎng)等方面深化改革，在教學(xué)理念、內(nèi)容和保障等方面不斷優(yōu)化，并依托實踐教學(xué)、自主創(chuàng)新和平臺建設(shè)三大路徑，提升大學(xué)生核心工程素養(yǎng) [12]。

（一）與時俱進(jìn)：現(xiàn)代技術(shù)與傳統(tǒng)工藝并舉，打造實踐技能“啟蒙課”

教學(xué)理念上，西北農(nóng)林科技大學(xué)立足電子科技前沿，針對電子技術(shù)更新?lián)Q代速度快的特點，淘汰傳統(tǒng)落后的電子產(chǎn)品，引入先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)知識。將現(xiàn)代電子技術(shù)與傳統(tǒng)焊接組裝綜合考慮，從大二的電子工藝實習(xí)開始，指導(dǎo)學(xué)生自主制作、調(diào)試出“單片機綜合開發(fā)板”，大學(xué)生的課程實驗、畢業(yè)設(shè)計和各類競賽等均可依托這塊實習(xí)產(chǎn)品進(jìn)行拓展實踐訓(xùn)練，電子工藝實習(xí)要成為名副其實的實踐技能啟蒙課。

（二）知技融合：實踐內(nèi)容與相關(guān)課程銜接，打造專業(yè)課程“基礎(chǔ)課”

實踐內(nèi)容上，西北農(nóng)林科技大學(xué)注重與模擬電路、數(shù)字電路及單片機等控制類課程內(nèi)容的前后銜接。將多門課程的教學(xué)實驗需求納入開發(fā)板的功能設(shè)計，開發(fā)支持所有課程實驗的“單片機集成開發(fā)板”;結(jié)合實習(xí)實踐，編制《電子工藝實習(xí)教程》，鼓勵和指導(dǎo)學(xué)生開展實踐探索，實現(xiàn)隨時、隨地自主學(xué)習(xí);根據(jù)電子技術(shù)發(fā)展和學(xué)生實踐中出現(xiàn)的問題，對開發(fā)板進(jìn)行多次優(yōu)化升級和更新?lián)Q代，在充分考慮學(xué)生自主設(shè)計空間的基礎(chǔ)上，集成溫度、光照、紅外、電機控制等功能模塊，為學(xué)生專業(yè)學(xué)習(xí)實踐提供了良好的基礎(chǔ)。

（三）平臺貫通：操作技能與工程素養(yǎng)協(xié)同，打造創(chuàng)新能力“素質(zhì)課”

西北農(nóng)林科技大學(xué)建設(shè)了“大學(xué)生電子創(chuàng)新實驗室”，實施“教師負(fù)責(zé)，學(xué)生自治”的管理模式，面向全體大學(xué)生24小時開放;為大學(xué)生提供電子設(shè)計的儀器儀表、焊接測試工具、常用元器件和必要的指導(dǎo);引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合學(xué)校農(nóng)業(yè)特色，發(fā)揮學(xué)科優(yōu)勢，鼓勵學(xué)生自主創(chuàng)新，開展與農(nóng)業(yè)緊密結(jié)合的科研創(chuàng)新活動;“以賽促學(xué)”，支持和指導(dǎo)學(xué)生積極參加專業(yè)相關(guān)的高水平學(xué)科競賽，全力提升大學(xué)生的核心工程素養(yǎng)。

三、西北農(nóng)林科技大學(xué)電子工藝實習(xí)改革創(chuàng)新的著力點

西北農(nóng)林科技大學(xué)肩負(fù)著為“智慧農(nóng)業(yè)”輸送農(nóng)業(yè)信息技術(shù)人才的重要使命，如何依托電子工藝實習(xí)的改革實踐，全面提升大學(xué)生農(nóng)業(yè)信息技術(shù)的創(chuàng)新能力，是電子工藝實習(xí)改革創(chuàng)新的主要目標(biāo)。西北農(nóng)林科技大學(xué)機械與電子工程學(xué)院順勢而為，改革后的電子工藝實習(xí)，以課程體系、實踐產(chǎn)品與實現(xiàn)路徑為著力點，統(tǒng)籌了多渠道的資源，實現(xiàn)了教學(xué)、實踐以及創(chuàng)新能力培養(yǎng)的系統(tǒng)耦合，既實現(xiàn)了與后續(xù)課程教學(xué)系統(tǒng)銜接，又為學(xué)生課后實驗以及創(chuàng)新競賽提供了平臺，充分調(diào)動了大學(xué)生自主創(chuàng)新的積極性。

（一）課程體系創(chuàng)新

團隊構(gòu)建了面向信息化發(fā)展的電子工藝實習(xí)課程體系——“現(xiàn)代技術(shù)與傳統(tǒng)工藝并舉”“實踐內(nèi)容與專業(yè)課程銜接”和“操作技能與工程素養(yǎng)協(xié)同”。根據(jù)電子信息技術(shù)發(fā)展迅速的特點以及國家信息化戰(zhàn)略對人才培養(yǎng)的實際需求，注重培養(yǎng)大學(xué)生核心工程素養(yǎng)，在鍛煉學(xué)生傳統(tǒng)的實訓(xùn)技能基礎(chǔ)上，敢于更新和淘汰落后的電子工藝實習(xí)模式;注重人才培養(yǎng)的系統(tǒng)性，在實習(xí)作品的功能設(shè)計方面，與后續(xù)多門課程銜接，集便攜靈活、功能齊全、自主學(xué)習(xí)為一體，為培養(yǎng)新工科復(fù)合型人才打下了堅實的基礎(chǔ)。

（二）實踐產(chǎn)品創(chuàng)新

團隊指導(dǎo)并帶領(lǐng)學(xué)生自主開發(fā)、升級了3代便攜式單片機綜合開發(fā)板并投入實踐教學(xué)使用（圖1-圖3）。十年來，以團隊教師為核心，指導(dǎo)學(xué)生骨干大膽創(chuàng)新實踐，開發(fā)的V1.0最小系統(tǒng)單片機開發(fā)板，尺寸僅為7cm×6cm，可作為控制核心，用于學(xué)生自主設(shè)計電路;升級的V2.0非獨立電路集成開發(fā)板，不僅提升了焊接訓(xùn)練量，還集成了相關(guān)課程的所有實驗內(nèi)容;V3.0獨立電路集成開發(fā)板，在拓展了單片機功能模塊基礎(chǔ)上，電路采用獨立設(shè)計方案，支持學(xué)生自行定義處理器接口功能，極大推動了學(xué)生的自主創(chuàng)新。

（三）實現(xiàn)路徑創(chuàng)新

團隊拓展了“實踐教學(xué)、自主創(chuàng)新和平臺建設(shè)”三大實現(xiàn)路徑，在實踐中訓(xùn)練操作技能，在作品應(yīng)用中推動自主創(chuàng)新，在平臺保障中競賽錘煉。電子工藝實習(xí)模式的革新，為鼓勵學(xué)生持續(xù)學(xué)習(xí)、自主學(xué)習(xí)和以賽促學(xué)的專業(yè)熱情，在學(xué)校的大力支持下，創(chuàng)建并發(fā)展了大學(xué)生電子創(chuàng)新開放實驗室， 根據(jù)學(xué)生的研究課題和各類學(xué)科競賽活動需求，提供場地、儀器、元器件和指導(dǎo)教師等，使得電子工藝實習(xí)的課程價值無限延伸，為學(xué)生發(fā)展成長提供更多支持和保證。以機械與電子工程學(xué)院的電子信息專業(yè)為例，作為農(nóng)林院校的弱勢學(xué)科，在電子工藝實習(xí)改革實踐中，高水平項目數(shù)量陡增、學(xué)科競賽成績斐然，如學(xué)生參加“全國大學(xué)生電子設(shè)計競賽”“挑戰(zhàn)杯”等各類高水平競賽的比例從改革前的2.8%提升至改革后的42.0%;省級以上獎勵從0項提高到34項，其中國家級獎勵13項，位居西部地區(qū)農(nóng)業(yè)院校第一，大學(xué)生創(chuàng)新能力大幅提升。

四、西北農(nóng)林科技大學(xué)電子工藝實習(xí)的實踐成果與應(yīng)用

（一）課程體系建設(shè)立足科技前沿，緊跟時代發(fā)展

電子工藝實習(xí)課程改革，實現(xiàn)了教學(xué)、實踐以及創(chuàng)新能力培養(yǎng)的系統(tǒng)串聯(lián)，借助實習(xí)作品的推陳出新和更新?lián)Q代，為后續(xù)的專業(yè)學(xué)習(xí)奠定了良好的實踐基礎(chǔ);與模擬電路、數(shù)字電路、單片機原理等多門專業(yè)課教師商討適用性和功能性更為完備的實習(xí)方案;明確了電子工藝實習(xí)的知識模塊、實踐模塊和創(chuàng)新素養(yǎng)模塊要求，制定了符合電子技術(shù)發(fā)展水平的人才培養(yǎng)方案，極大提升了專業(yè)課程體系的系統(tǒng)性。

（二）多項高水平競賽成績喜人，大學(xué)生創(chuàng)新素養(yǎng)大幅提升

“大學(xué)生電子創(chuàng)新實驗室”建成以來，持續(xù)承擔(dān)大學(xué)生創(chuàng)新性實驗計劃項目和本科生畢業(yè)設(shè)計的硬件開發(fā)職能，學(xué)生作品質(zhì)量持續(xù)提升;連續(xù)培養(yǎng)學(xué)生參加“全國大學(xué)生電子設(shè)計競賽”“挑戰(zhàn)杯”等各類高水平競賽，獲獎人數(shù)持續(xù)增長;先后組織50余支隊伍參加教育部組織的電子技術(shù)類含金量最高賽事——全國大學(xué)生電子設(shè)計競賽，獲得國家級二等獎2項，省級一等獎4項、二等獎2項、三等獎7項，使學(xué)校在此項賽事上取得了零的突破，大學(xué)生的創(chuàng)新素養(yǎng)獲得質(zhì)的提升。

（三）建立了“以學(xué)生為主體”的自主實踐創(chuàng)新模式，助推人才培養(yǎng)與發(fā)展

學(xué)校打破了傳統(tǒng)電子工藝實習(xí)受課時和場地設(shè)備的限制，功能強大的“單片機集成開發(fā)板”方便大學(xué)生隨時隨地對課上內(nèi)容進(jìn)行驗證;鼓勵大學(xué)生參與“單片機開發(fā)板”的升級更新，3代產(chǎn)品均由多名骨干學(xué)生參與，如參與研發(fā)第一代開發(fā)板的A同學(xué)，本科畢業(yè)后自主創(chuàng)業(yè)，研發(fā)的“高精度溫度變送器”填補了國內(nèi)空白，25歲即被評為所在市“青年科技創(chuàng)新之星”;參與研發(fā)第二代開發(fā)板的B同學(xué)，畢業(yè)后被保送至上海交通大學(xué)碩博連讀研究生;參與研發(fā)第三代開發(fā)板的C同學(xué)，獲得了多項高水平競賽成果，現(xiàn)在澳大利亞攻讀博士學(xué)位。電子工藝實習(xí)的模式革新，極大提升了學(xué)生的自主實踐創(chuàng)新行為，為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)輸送了一大批兼具專業(yè)基礎(chǔ)和農(nóng)業(yè)知識的創(chuàng)新人才，學(xué)生畢業(yè)后服務(wù)農(nóng)業(yè)信息技術(shù)相關(guān)研究人員比例高達(dá)70%。

五、結(jié)語

經(jīng)過近10年的改革探索，西北農(nóng)林科技大學(xué)的電子工藝實習(xí)已形成一套集實踐操作能力、工藝設(shè)計能力和研究創(chuàng)新能力為一體的創(chuàng)新人才培養(yǎng)體系。在學(xué)校和學(xué)院的支持和激勵下，電子工藝實習(xí)改革不斷精進(jìn)與優(yōu)化，近五年來，大學(xué)生參與國家自然科學(xué)基金、“863計劃”項目等省部級以上科研課題62人次，占在校學(xué)生的21%;高水平學(xué)術(shù)論文、專利及登記軟件著作權(quán)等成果大幅提升，學(xué)生在校期間研制的“蘋果霉心病快速無損檢測儀”“基于適宜根溫區(qū)間的水培蔬菜光環(huán)境調(diào)控系統(tǒng)”等多項發(fā)明填補國內(nèi)空白并在生產(chǎn)實際中推廣應(yīng)用，學(xué)生在農(nóng)業(yè)創(chuàng)新中解決問題的能力越來越強，有利助推了“智慧農(nóng)業(yè)”落地生根。

電子工藝實習(xí)的改革之路依然任重而道遠(yuǎn)，只有將社會經(jīng)濟發(fā)展、國家戰(zhàn)略需求、學(xué)校特色發(fā)展與人才創(chuàng)新培養(yǎng)充分融合，才能真正激活大學(xué)生創(chuàng)新的內(nèi)在驅(qū)動力，將高校弱勢學(xué)科的短板變?yōu)閯?chuàng)新實踐的利器，實現(xiàn)電子工藝實習(xí)在新工科專業(yè)中應(yīng)有的實踐性、應(yīng)用性和先進(jìn)性價值。

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（責(zé)任編輯：胡甜甜）