多层次电工电子实验室体系研究

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摘要：面向新产业、新态势、新技术，探索适合中国特色的“新工科”教育模式，为社会培养创新复合型人才，保障新兴产业发展。电工电子创新实验室积极响应新工科建设的新要求和创新创业教育理念，构建“基础—专业—创新—创业”多层次实验室体系，依托学科竞赛和创新创业梦工场，探索多元化实践教学模式，调动学生学习主动性，提高本科生团队意识、创新意识和动手实践能力，加强产教融合，为新时期工科人才实践能力培养提供思路。

关键词：新工科；实验室体系；创新创业教育；多层次

随着信息技术、人工智能、机器人、智能制造等新兴产业的发展和应用，企业和社会对高等教育人才提出了新要求，不仅要求学生掌握本学科的理论基础知识，还要求学生能够与相关交叉学科相融合，具备分析和解决问题的能力，具有较强的创新意识和实践动手能力[1]。2017年，我国提出了“新工科”教育理念，在传统工程教育模式的基础上探索新的发展范式，新工科建设要以未来新兴产业、新技术为方向，更新工程人才知识体系，创新工程教育方式和手段，培养具备创新与实践能力的高素质复合型人才，实现传统教育模式改革，助力高等教育强国建设[2]。高校实验室作为实践教学的重要场所，为培养学生的工程素养、创新意识和实践动手能力提供平台。为提高实验室硬件资源使用率，许多高校建设创新开放型实验室，在保障正常教学环节的基础上，通过各种学科竞赛和大学生创新创业训练计划等科技活动支撑学生开展创新创业实践[3-4]。电工电子实验室是学生进行电工电子基础实验实习的基地，作为实践教学的重要依托，是工科类专业教育体系中重要组成部分。构建多层次的实验室开发体系，对现有实验室管理模式进行改革，以满足新工科人才培养的需求，对新工科创新人才培养和学生创新创业教育具有重要作用[5-6]。

一、构建多层次创新实验室体系的必要性

面对新工科建设对人才培养的新定位，传统的实践教学模式和实验室管理方式不足以支撑创新型卓越工程师的培养任务，因此对现有实验室的建设和管理进行改革和优化具有一定必要性。

（一）探索多元化实践教学模式，激发学生创新兴趣

完善实验室仪器设备，依托项目教学法丰富实验实践教学形式，充分调动学生主观能动性；加大实验室开放力度，依托学科竞赛和科技创新活动，增强实践项目的挑战性和趣味性，提高学生分析问题、解决问题的能力；加强校企合作，结合产业发展新动向，优化实验实践教学内容，培养学生创新意识，提高学生综合实力。

（二）构建学生自主管理模式，深化高校人才培养理念

高校实验室的主体参与人应为学生，教师穿插指导，以培养“创新意识强、高素质复合型”人才为目标。学生自主管理实践项目的创意构思、方案计划制定、实验设计验证、结果分析和成果产出的全流程，其参与度更高且需要解决的问题更加复杂和多样性，有助于激发创新意识，锻炼动手能力，培养团队协作精神。

（三）全面开放创新实验室，践行新工科建设内涵

新工科建设要培养的是工程科技创新和产业创新人才，注重培养具有多学科交叉融合背景和工程实践能力的卓越人才，对实验室的体系建设也提出了新的要求，以多层次、全开放运行的实验室，从宏观角度提高实验室利用率，从微观角度充分发挥实验室的职能，满足多年级、差异化学生培养需求，践行新工科教学的内涵式发展[7]。

二、多层次创新实验室体系建设与实践

构建多层次创新实验室体系[6]，如图1所示，在电工电子公共基础实验（实习）教学和自动化、电子信息类专业课程实验基础上，拓展创新和创业教育的功能，深入开展大学生创新创业教育。融合IT学科优势，结合新兴产业发展，转变教育理念，以实施“创意—创新”为主线，着重培养学生创新创业能力。

（一）电工电子基础实验（实习）教学平台

加强实验室信息化建设，服务全校相关专业电工电子基础实验（实习）教学环节，根据不同学科专业特点及培养要求，开设不同学时的“电工电子实习”实践课程。学生灵活选择合适的时间段，进入实验室学习基本仪器设备的使用方法、元器件参数计算等知识，按照实验原理图和实验步骤，完成实物制作并进行调试和优化，教学内容设置经典，帮助学生完成理论性的验证，提供动手实践的锻炼机会，为高年级的专业课程学习和创新创业教育夯实基础。

（二）专业课程实验教学平台

为积极响应教育部新工科建设要求，提高人才培养的创新性思维和动手实践能力，在专业课程实验教学环节，进行教学内容和教学方法的改革，传统教师为主导的演示性和验证性实验逐渐减少，开展以学生独立思考完成一个设计类实验项目的教学模式。在“数字电子技术基础实验”“模拟电子技术基础实验”课程实验环节，通过PBL项目教学法设计和制作“计数器、直流稳压电源”等实验项目，加深学生对时序逻辑电路、运算放大电路、负反馈放大电路的理解，激发学生学习兴趣，培养他们的逻辑思维能力，以适应社会对卓越工程师的新标准。

（三）科技创新实践教学平台

依托全国学生电子设计竞赛、全国大学生智能汽车竞赛、全国大学生节能减排社会实践与科技竞赛、全国大学生集成电路创新创业大赛等学科竞赛，鼓励学生积极参与创新实验室，并开设“微处理器智能控制系统设计实践”“大学生电子创新设计导论”等选修课，为学生提供协同创新的学习平台。根据不同学科竞赛的特点和要求，学生自由组队，由指导教师进行方向引导和技术支持，围绕竞赛主题开展相应的文献查阅、方案论证、实物制作、软硬件调试、分析优化、成果产出等一系列学习环节，将深度学习、模式识别等人工智能领域知识与传统电工电子知识相融合，提高学生的综合素质，在发现问题、解决问题的过程中培养团队意识、合作精神，锻炼学生的动手能力。

（四）产教融合创业教育平台

学生群体作为万众创新的主力军，是我国双创人才储备的重要资源，依托电工电子创新创业梦工场，加强高校与企业之间的交流与合作，结合经济产业发展态势，提供创业教育平台。引导有敏锐洞察力的学生加入梦工场进行孵化，对创业有兴趣的学生，校内外创业指导教师则会结合当前产业需求和学生特点，为其匹配创业方向和团队，如国产FPGA应用团队等。为学生搭建合适且具有优势的产教融合创业教育平台，能够激发他们的创新潜能，培养他们的创新意识，提升他们的创业能力。

三、结语

面向新产业、新态势、新技术，中国高等教育也要改革发展，探索适合中国特色的“新工科”教育模式，为社会培养创新复合型人才，保障产业发展。电工电子创新实验室积极响应新工科建设的新要求和创新创业教育理念，构建“基础—专业—创新—创业”多层次实验室体系，探索多元化实践教学模式，激发学生的学习兴趣，培养学生的创新意识，提高学生的实践动手能力，为企业培养卓越工程师；锻炼学生团队自主管理，深化高校人才培养理念，培养学生的团队意识，提高学生的科研能力和综合素质，向社会输送创新型、工程应用型复合人才；全面开放创新实验室，加强与企业的交流合作，建立产教协同指导机制，践行新工科建设内涵。

参考文献：

[1]石飞,李洪涛,王建英,等.高校创新实验室管理模式与实践人才培养体系研究[J].实验技术与管理,2019(9).

[2]吴紫恒,王兵,李聪,等.人工智能背景下电子信息类新工科人才培养模式的研究[J].湖北工程学院学报,2021(3).

[3]刘捷,池品优.以开放型实验室和多层次实验体系为基础推动计算机专业本科创新创业教育[J].微型电脑应用,2019(7).

[4]许涛,徐晓龙,路正莲.构建四层次实验室开放体系培养创新型人才[J].产业与科技论坛,2019(7).

[5]葛延,李海军,葛丽娟,等.新工科背景下电工电子实验室管理模式的探索与尝试[J].教育现代化,2020(7).

[6]罗霞,罗阔,李震,等.新工科背景下专业创新实践大平台研究与探索[J].中国教育技术装备,2020(19).

[7]别玉涛,王晓光,朱卓,等.新工科背景下开放性创新实验室的探索与实践[J].实验室研究与探索,2020(6).

作者：王永圣 张家亮 王程涛 单位：武汉理工大学 武汉易思达科技有限公司