多層次電工電子實驗室體系研究

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摘要：面向新產業、新態勢、新技術，探索適合中國特色的“新工科”教育模式，為社會培養創新復合型人才，保障新興產業發展。電工電子創新實驗室積極響應新工科建設的新要求和創新創業教育理念，構建“基礎—專業—創新—創業”多層次實驗室體系，依托學科競賽和創新創業夢工場，探索多元化實踐教學模式，調動學生學習主動性，提高本科生團隊意識、創新意識和動手實踐能力，加強產教融合，為新時期工科人才實踐能力培養提供思路。

關鍵詞：新工科；實驗室體系；創新創業教育；多層次

隨著信息技術、人工智能、機器人、智能制造等新興產業的發展和應用，企業和社會對高等教育人才提出了新要求，不僅要求學生掌握本學科的理論基礎知識，還要求學生能夠與相關交叉學科相融合，具備分析和解決問題的能力，具有較強的創新意識和實踐動手能力[1]。2017年，我國提出了“新工科”教育理念，在傳統工程教育模式的基礎上探索新的發展范式，新工科建設要以未來新興產業、新技術為方向，更新工程人才知識體系，創新工程教育方式和手段，培養具備創新與實踐能力的高素質復合型人才，實現傳統教育模式改革，助力高等教育強國建設[2]。高校實驗室作為實踐教學的重要場所，為培養學生的工程素養、創新意識和實踐動手能力提供平臺。為提高實驗室硬件資源使用率，許多高校建設創新開放型實驗室，在保障正常教學環節的基礎上，通過各種學科競賽和大學生創新創業訓練計劃等科技活動支撐學生開展創新創業實踐[3-4]。電工電子實驗室是學生進行電工電子基礎實驗實習的基地，作為實踐教學的重要依托，是工科類專業教育體系中重要組成部分。構建多層次的實驗室開發體系，對現有實驗室管理模式進行改革，以滿足新工科人才培養的需求，對新工科創新人才培養和學生創新創業教育具有重要作用[5-6]。

一、構建多層次創新實驗室體系的必要性

面對新工科建設對人才培養的新定位，傳統的實踐教學模式和實驗室管理方式不足以支撐創新型卓越工程師的培養任務，因此對現有實驗室的建設和管理進行改革和優化具有一定必要性。

（一）探索多元化實踐教學模式，激發學生創新興趣

完善實驗室儀器設備，依托項目教學法豐富實驗實踐教學形式，充分調動學生主觀能動性；加大實驗室開放力度，依托學科競賽和科技創新活動，增強實踐項目的挑戰性和趣味性，提高學生分析問題、解決問題的能力；加強校企合作，結合產業發展新動向，優化實驗實踐教學內容，培養學生創新意識，提高學生綜合實力。

（二）構建學生自主管理模式，深化高校人才培養理念

高校實驗室的主體參與人應為學生，教師穿插指導，以培養“創新意識強、高素質復合型”人才為目標。學生自主管理實踐項目的創意構思、方案計劃制定、實驗設計驗證、結果分析和成果產出的全流程，其參與度更高且需要解決的問題更加復雜和多樣性，有助于激發創新意識，鍛煉動手能力，培養團隊協作精神。

（三）全面開放創新實驗室，踐行新工科建設內涵

新工科建設要培養的是工程科技創新和產業創新人才，注重培養具有多學科交叉融合背景和工程實踐能力的卓越人才，對實驗室的體系建設也提出了新的要求，以多層次、全開放運行的實驗室，從宏觀角度提高實驗室利用率，從微觀角度充分發揮實驗室的職能，滿足多年級、差異化學生培養需求，踐行新工科教學的內涵式發展[7]。

二、多層次創新實驗室體系建設與實踐

構建多層次創新實驗室體系[6]，如圖1所示，在電工電子公共基礎實驗（實習）教學和自動化、電子信息類專業課程實驗基礎上，拓展創新和創業教育的功能，深入開展大學生創新創業教育。融合IT學科優勢，結合新興產業發展，轉變教育理念，以實施“創意—創新”為主線，著重培養學生創新創業能力。

（一）電工電子基礎實驗（實習）教學平臺

加強實驗室信息化建設，服務全校相關專業電工電子基礎實驗（實習）教學環節，根據不同學科專業特點及培養要求，開設不同學時的“電工電子實習”實踐課程。學生靈活選擇合適的時間段，進入實驗室學習基本儀器設備的使用方法、元器件參數計算等知識，按照實驗原理圖和實驗步驟，完成實物制作并進行調試和優化，教學內容設置經典，幫助學生完成理論性的驗證，提供動手實踐的鍛煉機會，為高年級的專業課程學習和創新創業教育夯實基礎。

（二）專業課程實驗教學平臺

為積極響應教育部新工科建設要求，提高人才培養的創新性思維和動手實踐能力，在專業課程實驗教學環節，進行教學內容和教學方法的改革，傳統教師為主導的演示性和驗證性實驗逐漸減少，開展以學生獨立思考完成一個設計類實驗項目的教學模式。在“數字電子技術基礎實驗”“模擬電子技術基礎實驗”課程實驗環節，通過PBL項目教學法設計和制作“計數器、直流穩壓電源”等實驗項目，加深學生對時序邏輯電路、運算放大電路、負反饋放大電路的理解，激發學生學習興趣，培養他們的邏輯思維能力，以適應社會對卓越工程師的新標準。

（三）科技創新實踐教學平臺

依托全國學生電子設計競賽、全國大學生智能汽車競賽、全國大學生節能減排社會實踐與科技競賽、全國大學生集成電路創新創業大賽等學科競賽，鼓勵學生積極參與創新實驗室，并開設“微處理器智能控制系統設計實踐”“大學生電子創新設計導論”等選修課，為學生提供協同創新的學習平臺。根據不同學科競賽的特點和要求，學生自由組隊，由指導教師進行方向引導和技術支持，圍繞競賽主題開展相應的文獻查閱、方案論證、實物制作、軟硬件調試、分析優化、成果產出等一系列學習環節，將深度學習、模式識別等人工智能領域知識與傳統電工電子知識相融合，提高學生的綜合素質，在發現問題、解決問題的過程中培養團隊意識、合作精神，鍛煉學生的動手能力。

（四）產教融合創業教育平臺

學生群體作為萬眾創新的主力軍，是我國雙創人才儲備的重要資源，依托電工電子創新創業夢工場，加強高校與企業之間的交流與合作，結合經濟產業發展態勢，提供創業教育平臺。引導有敏銳洞察力的學生加入夢工場進行孵化，對創業有興趣的學生，校內外創業指導教師則會結合當前產業需求和學生特點，為其匹配創業方向和團隊，如國產FPGA應用團隊等。為學生搭建合適且具有優勢的產教融合創業教育平臺，能夠激發他們的創新潛能，培養他們的創新意識，提升他們的創業能力。

三、結語

面向新產業、新態勢、新技術，中國高等教育也要改革發展，探索適合中國特色的“新工科”教育模式，為社會培養創新復合型人才，保障產業發展。電工電子創新實驗室積極響應新工科建設的新要求和創新創業教育理念，構建“基礎—專業—創新—創業”多層次實驗室體系，探索多元化實踐教學模式，激發學生的學習興趣，培養學生的創新意識，提高學生的實踐動手能力，為企業培養卓越工程師；鍛煉學生團隊自主管理，深化高校人才培養理念，培養學生的團隊意識，提高學生的科研能力和綜合素質，向社會輸送創新型、工程應用型復合人才；全面開放創新實驗室，加強與企業的交流合作，建立產教協同指導機制，踐行新工科建設內涵。

參考文獻：

[1]石飛,李洪濤,王建英,等.高校創新實驗室管理模式與實踐人才培養體系研究[J].實驗技術與管理,2019(9).

[2]吳紫恒,王兵,李聰,等.人工智能背景下電子信息類新工科人才培養模式的研究[J].湖北工程學院學報,2021(3).

[3]劉捷,池品優.以開放型實驗室和多層次實驗體系為基礎推動計算機專業本科創新創業教育[J].微型電腦應用,2019(7).

[4]許濤,徐曉龍,路正蓮.構建四層次實驗室開放體系培養創新型人才[J].產業與科技論壇,2019(7).

[5]葛延,李海軍,葛麗娟,等.新工科背景下電工電子實驗室管理模式的探索與嘗試[J].教育現代化,2020(7).

[6]羅霞,羅闊,李震,等.新工科背景下專業創新實踐大平臺研究與探索[J].中國教育技術裝備,2020(19).

[7]別玉濤,王曉光,朱卓,等.新工科背景下開放性創新實驗室的探索與實踐[J].實驗室研究與探索,2020(6).

作者：王永圣 張家亮 王程濤 單位：武漢理工大學 武漢易思達科技有限公司