丁鹏飞 樊宏 杨怿菲 杨乐 房向荣

摘   要：通过我校工科学生的开设课程的分析，认为按照课堂教学的进度推进实践教学，无法高质量地推进工科学生应用与创新能力的培养。为使学生及早地进行课外实践训练，需要引导学生掌握电路仿真软件的使用，结合C语言的学习进行以单片机为核心的科技作品的制作，激发学生的学习兴趣，加深对理论知识的理解，深刻理解专业的培养目标，实现培养高素质的卓越工程科技人才的目标。

关键词：电路仿真  单片机  应用与创新能力  卓越工程师

中图分类号：G642                                  文献标识码：A                        文章编号：1674-098X（2019）08（b）-0181-02

2010年6月23日，教育部在天津大学召开“卓越工程师教育培养计划”启动会，实施“卓越工程师教育培养计划”（简称“卓越计划”）。“卓越计划”旨在培养造就一大批创新能力强、适应经济社会发展需要的高质量各类型工程技术人才[1]。

在“卓越工程师教育培养计划”的基础上，教育部推出了“卓越工程师教育培养计划2.0”（简称“卓越计划2.0”）。“卓越计划2.0”的目的是以新工科建设为重要抓手，持续深化工程教育改革，培养一批工程实践能力强的高水平专业教师，形成中国特色、世界一流工程教育体系，进入高等工程教育的世界第一方阵前列[2]。

面对我国多年来积累的实践人才不足、高技能人才缺乏等问题，教育部积极推进新工科建设。“新工科”更强调学科的实用性、交叉性与综合性，尤其注重信息通讯、电子控制、软件设计等新技术与传统工业技术的紧密结合。正因为如此，培养具有创新创业意识、数字化思维和跨界整合能力的“新工科”人才，已经成为全社会的共识[3]。

教育部在四川省成都市召开新时代全国高等学校本科教育工作会议强调，全面贯彻落实习近平总书记5月2日在北京大学师生座谈会上重要讲话精神，坚持“以本为本”，推进“四个回归”，加快建设高水平本科教育、全面提高人才培养能力，造就堪当民族复兴大任的时代新人[4]。

由此可见，培养学生的实践能力以适应和引领新一轮科技革命和产业变革的卓越工程科技人才是全社会的共识。为了发挥实践教学在学生思维能力、动手能力、创新能力方面的优势，笔者通过分析研究，以学生理论教学的现状为背景，考虑“如何动员学生、如何激发学生、如何引导学生、如何考核学生”等问题，提出“入校即进行实践能力培养”的教学理念，从教学内容的设置和考核方式的变革推动工科大学生应用与创新能力的培养。

1  理论教学和实践教学的现状

在《电路分析》实验教学工程中，由于缺乏《模拟电路》《数字电路》等知识，无法开展自主设计型实验和研究探索型实验[5]，这在一定程度上降低了实验教学的教学效果。

在理论教学的过程中，较多同学停留在记笔记、写作业的状态，没有对理论知识进行深入的思考，更没有意识到如何运用所学理论知识解决实际的工程实践问题，这都给实践创新能力的培养带来了较大的障碍。因此，理论教学结束后再进行相应的实践教学不能满足当前大学生培养创新实践能力的要求，必须在低年级进行实践动手能力的培养，为后期开展自主设计型和探索研究型实验奠定基础。

2  低年级学生的创新能力培养

为了使学生在大学阶段有足够的时间投入到工程实践能力和创新能力的培养中，必须让学生一进入大学的校门就意识到创新能力、动手能力的重要性，并积极主动地投入到提高个人实践能力的活动中。

2.1 广泛宣传动员

通过年级大会、辅导员晚点名、实验教学人员实验室介绍、本科生导师等多种渠道宣传专业的培养目标，就业方向、职业素养等知识，让学生深刻理解专业知识所能解决的实际工程问题，从而激发学生的学习兴趣，激发学生参加实践能力培养的积极性，自觉投入到实践能力培养中。

2.2 实践能力知识的设计

由于大一新生没有《电路分析》《模拟电路》等方面的知识，因此，这个阶段进行动手能力的培养还不具备条件，但是，可以通过合理的学习内容设计，让学生掌握实践教学所应掌握的工具软件，并通过工具软件的应用，加深对理论知识的理解。

由于学生具备电学的基本知识，因此，可以通过开展Multisim仿真軟件的教学，使学生掌握软件的使用方法。通过对Multisim仿真软件中虚拟万用表、示波器、信号源的演示，使学生掌握虚拟仪器的使用方法。通过基本的串联电路、并联电路等简单电路仿真学习，深刻理解电路的功能，培养学生的工程实践思维，激发学生的学习兴趣。

在大一的第一学期，针对大部分学生从来没有接触过《C语言》的问题，通过举办《C语言》学习交流，使学生加深对变量、输入输出函数等知识的理解。在学生具有《C语言》基础知识的基础上，给学生讲解Keil开发平台的使用方法，并演示如何下载单片机的可执行程序，使学生迅速掌握单片机程序的编写流程和程序下载方法。指导学生学生在Keil开发环境下利用C语言编程实现单片机开发板的数码管、LED显示等功能，从而让学生深刻认识《C语言》在电子系统开发中的重要性。

3  高年级的创新能力培养

3.1 设计层次化的实验内容

设计了基础规范型、自主设计型和研究探索型的层次化实验内容以满足学生不同培养能力的要求。基础规范型实验属于简单的模块验证实验，通过该实验可以帮助学生迅速理解和掌握理论知识。自主设计型实验是要求学生对基础型实验进行功能的扩展并予以实现，这些功能通常需要学生深入思考和设计调试才能完成。研究探索型实验则突出学生的自我导向性学习，学生需要灵活应用并综合所学过的其他课程知识完成一个小系统的设计，通过这类实验将大大提高学生的综合实践与研究能力。研究探索型实验属于开放性实验内容，作为“自选”内容，学生可以根据自身的学习情况自主选择，在实现的系统功能和实验结果方面也具有自主选择权，体现了“以人为本、因材施教”的培养理念。

3.2 引导式的实验指导

针对实验调查报告中学生提出的实验步骤过于详细，缺乏独立思考的问题，我们提出了以学生为主体，以问题为导向的引导式实验指导方式。要求教师“顺学而导”，主要体现在解决问题和设计方案两个方面。首先，在学生完成实验的过程中，教师针对不同学生的情况，提示和启发学生从某个知识点切入思考，寻找问题的关键所在和解决方案。其次，对于自主设计型和研究探索型实验，通过实验思路引导和启发学生自主设计实验的实现方案，最终实现的系统功能也风格各异，充分展示了学生的自主创造性。

4  结语

学生的工程实践能力培养关系到学生是否适应经济社会发展需要，关于到学生的长远发展。通过本文所提出的培养模式的实施，可以增强学生动手实践能力的培养，提高学生的创新能力，培养学生的创新意识。

参考文献

[1] 卓越工程师教育培养计划[EB/OL].https：//bai-ke.baidu.com/item/卓越工程师教育培养计划/49 42299？fr=Aladdin.

[2] 卓越工程师教育培养计划2.0[EB/OL].https：// baike.baidu.com/item/卓越工程师教育培养计划2.0/22861241.

[3] 教育部首批“新工科”，“新工科”到底新在哪？[EB/OL].https：//baijiahao.baidu.com/s？id= 1597328453252575839&wfr=spider&for=pc.

[4] 教育部：坚持以本为本 推进四个回归 加快建设高水平本科教[EB/OL].https：//education.news.cn /2018-06/21/c_129898414.htm.

[5] 蔡佩君，王晓萍，王立强，等.构建以效果和能力培养为主导的实验教学模式[J].实验室研究与探索，2015， 35（4）：186-189.