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摘 要 针对制造强国对人才的需求，提出高校电子实习中心的改革方向，介绍以智能硬件开发为主题，通过课赛训结合模式整合电类学科共性元素，进而构建电类工程实践平台的总体思路与关键措施。实践表明，一体化平台的建设解决了实习教学的对接设计问题，提升了工程人才培养质量。
关键词 电子实习中心；智能硬件开发；电类工程实践平台；电子工艺实习；工程教育；STEAM
中图分类号：G642 文献标识码：B
文章编号：1671-489X（2018）14-0134-03
Construction of Electrical Practice Platform by Course Contest and Training//CHEN Xinbing， LONG Xiaoli， XIE Binsheng
Abstract According to the talent requirements for manufacturing power， the direction of electric practice center reform is suggested for universities. Focusing on intelligent hardware development， how
to build an electrical practice platform is presented in the paper， which integrates electrical common resources by means of course， contest and training combining. As a result， an integrated platform forms， problem for sustainable development is solved， the quality of compounded talents training is promoted.
Key words electronic practice； manufacturing power； talents culti-vating； practice platform； intelligent hardware； electrical practice platform； engineering education； STEAM
1 前言
“中国制造2025”是我国从制造大国迈向制造强国的行动纲领，短期内实现产品质量与创新的双提升，亟待工程人才培养取得重要突破[1-2]。目前高校在人才培养规模方面取得阶段成就，但人才素质与行业实际需求尚有较大差距，成为制造业发展的瓶颈。各高校通过完善人才工作机制、创新人才培养方式、深化工程教育改革、破除人才培养壁垒和培养拔尖人才等措施，在提高人才培养质量方面取得较大进展。其中电子实习中心（或称“实训中心”），作为落实素质教育的实践基地，承担全校电子工艺实习教学任务，在规模化工程实践能力速训方面发挥了重要作用，成为探索工程教育改革的试验田[3-5]。
近年兴起的工匠精神与创客精神，逐渐成为工程师的基本素养，反映了行业对复合型人才的实际需求。其中工匠精神代表了制造业的质量追求，以及敬业、专注、创新等内涵；创客精神源于跨界DIY文化，注重在实践中学习新东西，并加以创造性地使用，两种理念为工程教育改革提供了新思路[6-7]。广州大学电子实习中心（下称“中心”）负责全校电子工艺实习，在解决实习课时偏少、部分学生实习后并未进入实践创新状态等问题的过程中，结合制造强国战略需求与先进教育理念，从提高学生持续发展能力出发，加强后续对接设计，构建了课赛训结合的电类工程实践平台，探索出一条电子实习中心发展之路。
2 工程实践平台构建
中心以硬件工程实训为定位，根据复合型工程人才的培养需要，以智能硬件开发为主题，整合了电子工艺实习、跨学科赛事及其工程技术类通选课等电类学科共性元素，注入协同发展理念，构建了一体化工程实践平台，如图1所示。据此制订最简捷的分阶段渐进式培养计划，工程教育回归工程实践，使学生获得较为系统的工程训练，具備解决较复杂工程问题所需的动手实践能力、自主学习能力、设计开发能力、个人团队能力，以及质量意识与创新意识。下面分别介绍实习、竞赛和课外培训在平台中的职能与建设措施。
改革电子工艺实习 电子工艺实习是电类相关学科大学生工程训练的入门级课程，主要内容为电子制作与硬件设计，训练基本的实践动手能力与工程素养。为系统性地提升学生的工程能力，中心将实习纳入工程实践平台整体规划，承担硬件工程实训职能，结合长期指导实习教学与全国大学生智能汽车竞赛的优势，将赛车成果转化为实习教学工程案例，如图2所示，解决了实习教学与课外实践的关联设计问题。
整车采用模块化设计，根据初学者特点融入对称式设计、人机交互设计与可靠性设计思想，按功能划分为电源模块、传感模块、显示模块、驱动模块与核心模块，对应各项教学内容及其能力达成指标，通过“平台 模块”方式满足不同专业的需求。实习教学采用课内课外相结合的贯通式教学设计，课内偏重单片机外围电路，学生两人一组进行实习，电路规划设计、焊接质量及其调试策略，都将直接决定其未来发展顺利与否。在教学过程中落实质量意识等工程素养的训练，严格验收环节，务必做到阶段任务阶段解决。单片机编程在大学生科技活动中占有重要地位，这部分通过课外培训或选修方式完成，解决了课内学时有限的问题，提升了学生的自主学习能力，学生在动手实践过程中建立起工程系统概念，获得较为完整的工程体验，初步具备解决工程领域电类问题的能力。
开展跨学科赛事 中心人员长期指导跨学科赛事，如“全国大学生智能汽车竞赛”“中国机器人大赛”“广东省计算机设计大赛”“广东省工科大学生实验技能大赛”“广州市3D打印创意设计大赛”，在组织校内选拔赛的过程中不断探索扩大基础培训规模与覆盖面，使更多学生获得工程历练的方法[8]。 为解决普及教育问题，中心将跨学科赛事纳入工程实践平台整体规划，承担竞技场职能，以智能硬件相关赛事为发展重点，提升学生创意变为作品的能力。实习结束后，有兴趣的学生即入驻创客基地，组成跨学科团队备战相应赛事[9]，以智能硬件开发为主题，通力合作完成作品的规划、设计、制作与联调，具备解决较复杂工程问题的能力，鼓励学生以解决问题为导向进行实践创新。阶段工作检查采用现场竞技并提交技术报告方式，学生通过赛事检验成果、发现差距，在实践创新与交流分享中逐步成长，形成“实践为先、宽容失败、鼓励创新、勇于探索”的实践文化氛围。学生在工程实践中持续探索，不少学生通过科研项目或考研深造，赢得更广阔发展空间。
中心结合STEAM培养理念，成立跨学科导师团队，实行导师负责制，每个导师提供科研项目，组建跨学科学生团队，协助制订发展计划，跟进项目进展，一起分析解决遇到的工程问题，实现协同发展。为了提高基础培训效率，中心将赛车成果转化为模块化设计的实习教学车，提升实习教学培训的系统性，解决课外实践的入门问题；同时，围绕赛事创建配套的课外培训体系，解决学生课外实践创新中的共性问题。
加强课外培训 一体化平台将课外培训定义为练兵场，重点提升学生的工程化能力。围绕智能硬件类的跨学科赛事，中心创设系列通选课，学生也可选择参加相应的课外专题培训，在掌握开发工具的基础上，通过实践将创意转化为作品，最终以专题赛事检验学习成果，选拔有潜质的学生代表学校参加高级别赛事，形成课赛训结合的人才培养模式，如图3所示。
一体化平台采用渐进式培训方案，以智能硬件开发为主题，划分为三个阶段，每阶段开设1～2门工程技术类通选课，开课方式灵活，采用项目驱动法教学，引导学生从循迹车出发，进行智能硬件设计创新。教学过程中对现象表述、问题定位/故障诊断、需求分析、解决方案的制订与技术报告的书写有明确要求，持续提升学生的专业度，达到课赛结合、以赛促学的效果。其中，电子工艺实习或其培训承担硬件设计普及教学任务；“智能车入门”或其培训承担软件设计普及教学任务，以“缤纷流水灯”比赛方式结束课程；“智能车设计”承担电子系统设计普及教学任务，以“极速智能车”比赛方式结束课程；“机器人设计”与“Android应用开发”联合承担智能硬件设计普及教学任务，跨学科分组，以“创意机器人”比赛方式结束课程。
3 建设成效
经过三年的探索，电子实习中心在工程实践平台建设方面取得突破，建成课赛训结合的一体化工程实训体系，培养方式更为灵活，人才培养水平得以提高，实现由工程技术人员向工程师培养目标的跃升，在完成普及教育工作的同时，为学生提供了各种形式的工程历练机会，其工程实践能力得以普遍提升。根据广州大学本科专业人才培养方案统计，现有七个学院的14个工科专业选用，年人机时数约为五万。
中心实现协同发展目标。每位教师皆分配有实习教学和课外竞赛指导任务，智能硬件开发中遇到的工程問题促进了师生的科研，研究成果转化为实践教学内容，促进了课程建设与教学研究，工程能力培养质量稳步提升。2016年成立并入驻智能车协会，学生在竞赛组织宣传、课外培训、教学套件维护、方案测试、氛围营造与对外交流方面发挥巨大作用，教师提高了工作效率，投入教学科研的精力更为充足。在竞赛之外，积极组织师生申报各类项目资助，发展校企合作，不断拓展经费来源，持续扩大工程实训层次与规模，支持更多学生将创意转化为产品，取得阶段成果。现已建成校级MOOC在线课程一门，出版教材三部，发表论文60余篇，竞赛获奖60余项，专利授权50余项，2017年获得校级教学成果一等奖，成为省教学成果奖重点培育项目。
4 结语
工程实践平台及其培训体系的建设，解决了当前实习教学面临的窘境，突破了电子实习中心的原有格局，促进了复合型工程人才的培养，为同类实训基地建设提供了参考案例。工程素质的训练是一个长期探索的过程，如何将速成培训与系统培养结合起来，将是未来工程教育改革的重要任务。
参考文献
[1]周济.智能制造：“中国制造2025”的主攻方向[J].中国机械工程，2015，26（17）：2273-2284.
[2]苏学满，孙丽丽.“中国制造2025”背景下制造业人才的新需求[J].科教文汇，2016（5）：64-65.
[3]苗汇静，曹立军，王立新，等.电工电子实训中心的运行与实践[J].中国教育技术装备，2016（22）：26-28.
[4]周国玲，张晓晖，郑勐，等.基于项目教学的综合工程训练改革与实践[J].亚太教育，2016（20）：272-273.
[5]席在芳，吴笑峰，等.电气信息类大学生创新训练中心建设的探索与实践[J].实验技术与管理，2015，32（2）：21-25.
[6]陈德峰.制造强国视阈下“工匠精神”的培育路径研究[J].蚌埠学院学报，2017，6（3）：87-90.
[7]胡福文.基于工程文化和创客文化融合的创新人才培养模式[J].高教学刊，2017（11）：142-143.
[8]游磊，淡艳，张志强.以科技竞赛为核心搭建多维实践教学平台的研究[J].教育与教学研究，2014，28（8）：86-88.
[9]蒋永荣，方成，夏金虹.基于学科交叉培养本科生创新能力的探索[J].高教论坛，2015（7）：45-48.
关键词 电子实习中心；智能硬件开发；电类工程实践平台；电子工艺实习；工程教育；STEAM
中图分类号：G642 文献标识码：B
文章编号：1671-489X（2018）14-0134-03
Construction of Electrical Practice Platform by Course Contest and Training//CHEN Xinbing， LONG Xiaoli， XIE Binsheng
Abstract According to the talent requirements for manufacturing power， the direction of electric practice center reform is suggested for universities. Focusing on intelligent hardware development， how
to build an electrical practice platform is presented in the paper， which integrates electrical common resources by means of course， contest and training combining. As a result， an integrated platform forms， problem for sustainable development is solved， the quality of compounded talents training is promoted.
Key words electronic practice； manufacturing power； talents culti-vating； practice platform； intelligent hardware； electrical practice platform； engineering education； STEAM
1 前言
“中国制造2025”是我国从制造大国迈向制造强国的行动纲领，短期内实现产品质量与创新的双提升，亟待工程人才培养取得重要突破[1-2]。目前高校在人才培养规模方面取得阶段成就，但人才素质与行业实际需求尚有较大差距，成为制造业发展的瓶颈。各高校通过完善人才工作机制、创新人才培养方式、深化工程教育改革、破除人才培养壁垒和培养拔尖人才等措施，在提高人才培养质量方面取得较大进展。其中电子实习中心（或称“实训中心”），作为落实素质教育的实践基地，承担全校电子工艺实习教学任务，在规模化工程实践能力速训方面发挥了重要作用，成为探索工程教育改革的试验田[3-5]。
近年兴起的工匠精神与创客精神，逐渐成为工程师的基本素养，反映了行业对复合型人才的实际需求。其中工匠精神代表了制造业的质量追求，以及敬业、专注、创新等内涵；创客精神源于跨界DIY文化，注重在实践中学习新东西，并加以创造性地使用，两种理念为工程教育改革提供了新思路[6-7]。广州大学电子实习中心（下称“中心”）负责全校电子工艺实习，在解决实习课时偏少、部分学生实习后并未进入实践创新状态等问题的过程中，结合制造强国战略需求与先进教育理念，从提高学生持续发展能力出发，加强后续对接设计，构建了课赛训结合的电类工程实践平台，探索出一条电子实习中心发展之路。
2 工程实践平台构建
中心以硬件工程实训为定位，根据复合型工程人才的培养需要，以智能硬件开发为主题，整合了电子工艺实习、跨学科赛事及其工程技术类通选课等电类学科共性元素，注入协同发展理念，构建了一体化工程实践平台，如图1所示。据此制订最简捷的分阶段渐进式培养计划，工程教育回归工程实践，使学生获得较为系统的工程训练，具備解决较复杂工程问题所需的动手实践能力、自主学习能力、设计开发能力、个人团队能力，以及质量意识与创新意识。下面分别介绍实习、竞赛和课外培训在平台中的职能与建设措施。
改革电子工艺实习 电子工艺实习是电类相关学科大学生工程训练的入门级课程，主要内容为电子制作与硬件设计，训练基本的实践动手能力与工程素养。为系统性地提升学生的工程能力，中心将实习纳入工程实践平台整体规划，承担硬件工程实训职能，结合长期指导实习教学与全国大学生智能汽车竞赛的优势，将赛车成果转化为实习教学工程案例，如图2所示，解决了实习教学与课外实践的关联设计问题。
整车采用模块化设计，根据初学者特点融入对称式设计、人机交互设计与可靠性设计思想，按功能划分为电源模块、传感模块、显示模块、驱动模块与核心模块，对应各项教学内容及其能力达成指标，通过“平台 模块”方式满足不同专业的需求。实习教学采用课内课外相结合的贯通式教学设计，课内偏重单片机外围电路，学生两人一组进行实习，电路规划设计、焊接质量及其调试策略，都将直接决定其未来发展顺利与否。在教学过程中落实质量意识等工程素养的训练，严格验收环节，务必做到阶段任务阶段解决。单片机编程在大学生科技活动中占有重要地位，这部分通过课外培训或选修方式完成，解决了课内学时有限的问题，提升了学生的自主学习能力，学生在动手实践过程中建立起工程系统概念，获得较为完整的工程体验，初步具备解决工程领域电类问题的能力。
开展跨学科赛事 中心人员长期指导跨学科赛事，如“全国大学生智能汽车竞赛”“中国机器人大赛”“广东省计算机设计大赛”“广东省工科大学生实验技能大赛”“广州市3D打印创意设计大赛”，在组织校内选拔赛的过程中不断探索扩大基础培训规模与覆盖面，使更多学生获得工程历练的方法[8]。 为解决普及教育问题，中心将跨学科赛事纳入工程实践平台整体规划，承担竞技场职能，以智能硬件相关赛事为发展重点，提升学生创意变为作品的能力。实习结束后，有兴趣的学生即入驻创客基地，组成跨学科团队备战相应赛事[9]，以智能硬件开发为主题，通力合作完成作品的规划、设计、制作与联调，具备解决较复杂工程问题的能力，鼓励学生以解决问题为导向进行实践创新。阶段工作检查采用现场竞技并提交技术报告方式，学生通过赛事检验成果、发现差距，在实践创新与交流分享中逐步成长，形成“实践为先、宽容失败、鼓励创新、勇于探索”的实践文化氛围。学生在工程实践中持续探索，不少学生通过科研项目或考研深造，赢得更广阔发展空间。
中心结合STEAM培养理念，成立跨学科导师团队，实行导师负责制，每个导师提供科研项目，组建跨学科学生团队，协助制订发展计划，跟进项目进展，一起分析解决遇到的工程问题，实现协同发展。为了提高基础培训效率，中心将赛车成果转化为模块化设计的实习教学车，提升实习教学培训的系统性，解决课外实践的入门问题；同时，围绕赛事创建配套的课外培训体系，解决学生课外实践创新中的共性问题。
加强课外培训 一体化平台将课外培训定义为练兵场，重点提升学生的工程化能力。围绕智能硬件类的跨学科赛事，中心创设系列通选课，学生也可选择参加相应的课外专题培训，在掌握开发工具的基础上，通过实践将创意转化为作品，最终以专题赛事检验学习成果，选拔有潜质的学生代表学校参加高级别赛事，形成课赛训结合的人才培养模式，如图3所示。
一体化平台采用渐进式培训方案，以智能硬件开发为主题，划分为三个阶段，每阶段开设1～2门工程技术类通选课，开课方式灵活，采用项目驱动法教学，引导学生从循迹车出发，进行智能硬件设计创新。教学过程中对现象表述、问题定位/故障诊断、需求分析、解决方案的制订与技术报告的书写有明确要求，持续提升学生的专业度，达到课赛结合、以赛促学的效果。其中，电子工艺实习或其培训承担硬件设计普及教学任务；“智能车入门”或其培训承担软件设计普及教学任务，以“缤纷流水灯”比赛方式结束课程；“智能车设计”承担电子系统设计普及教学任务，以“极速智能车”比赛方式结束课程；“机器人设计”与“Android应用开发”联合承担智能硬件设计普及教学任务，跨学科分组，以“创意机器人”比赛方式结束课程。
3 建设成效
经过三年的探索，电子实习中心在工程实践平台建设方面取得突破，建成课赛训结合的一体化工程实训体系，培养方式更为灵活，人才培养水平得以提高，实现由工程技术人员向工程师培养目标的跃升，在完成普及教育工作的同时，为学生提供了各种形式的工程历练机会，其工程实践能力得以普遍提升。根据广州大学本科专业人才培养方案统计，现有七个学院的14个工科专业选用，年人机时数约为五万。
中心实现协同发展目标。每位教师皆分配有实习教学和课外竞赛指导任务，智能硬件开发中遇到的工程問题促进了师生的科研，研究成果转化为实践教学内容，促进了课程建设与教学研究，工程能力培养质量稳步提升。2016年成立并入驻智能车协会，学生在竞赛组织宣传、课外培训、教学套件维护、方案测试、氛围营造与对外交流方面发挥巨大作用，教师提高了工作效率，投入教学科研的精力更为充足。在竞赛之外，积极组织师生申报各类项目资助，发展校企合作，不断拓展经费来源，持续扩大工程实训层次与规模，支持更多学生将创意转化为产品，取得阶段成果。现已建成校级MOOC在线课程一门，出版教材三部，发表论文60余篇，竞赛获奖60余项，专利授权50余项，2017年获得校级教学成果一等奖，成为省教学成果奖重点培育项目。
4 结语
工程实践平台及其培训体系的建设，解决了当前实习教学面临的窘境，突破了电子实习中心的原有格局，促进了复合型工程人才的培养，为同类实训基地建设提供了参考案例。工程素质的训练是一个长期探索的过程，如何将速成培训与系统培养结合起来，将是未来工程教育改革的重要任务。
参考文献
[1]周济.智能制造：“中国制造2025”的主攻方向[J].中国机械工程，2015，26（17）：2273-2284.
[2]苏学满，孙丽丽.“中国制造2025”背景下制造业人才的新需求[J].科教文汇，2016（5）：64-65.
[3]苗汇静，曹立军，王立新，等.电工电子实训中心的运行与实践[J].中国教育技术装备，2016（22）：26-28.
[4]周国玲，张晓晖，郑勐，等.基于项目教学的综合工程训练改革与实践[J].亚太教育，2016（20）：272-273.
[5]席在芳，吴笑峰，等.电气信息类大学生创新训练中心建设的探索与实践[J].实验技术与管理，2015，32（2）：21-25.
[6]陈德峰.制造强国视阈下“工匠精神”的培育路径研究[J].蚌埠学院学报，2017，6（3）：87-90.
[7]胡福文.基于工程文化和创客文化融合的创新人才培养模式[J].高教学刊，2017（11）：142-143.
[8]游磊，淡艳，张志强.以科技竞赛为核心搭建多维实践教学平台的研究[J].教育与教学研究，2014，28（8）：86-88.
[9]蒋永荣，方成，夏金虹.基于学科交叉培养本科生创新能力的探索[J].高教论坛，2015（7）：45-48.