罗霞　罗阔　李震　刘洪山　王建

摘  要 在新工科建设背景下，华南农业大学打造创新型、开放式、自主学习型学习交流平台，对现有专业的实践教学体系进行改革，主要包括构建具有创新能力的实践大平台，修订实验培养方案并探索实践教学新方法，采用新的实践考核方式，更新实验设备和加强实验室管理，加强实验室师资队伍建设，以满足新工科人才培养的需求，进一步提高学生工程素养、创新能力、综合实践能力。

关键词 新工科;工程教育;实践教学;电子科学与技术;通识训练+基础实验实践平台;专业综合实验实践平台;创新创业训练实践平台;产—教—研—用创新平台;实验室

中图分类号：G642.0    文献标识码：B

文章编号：1671-489X（2020）19-0126-05

1 前言

当今信息技术高速发展，云计算、大数据、人工智能等新技术广泛应用于社会的各个领域 [1]。服务于“中国制造2025” “互联网+” “集成电路重大生产力布局规划工程”等国家重要战略，加快工程教育改革创新，培养造就创新型卓越工程科技人才，对我国高等教育改革发展提出新的要求。2016年6月，我国加入《华盛顿协议》。2017年，教育部积极推进新工科建设，先后奏响“复旦共识”“天大行动”和“北京指南”三部曲。2018年10月，教育部、工信部、中国工程院联合发布《关于加快建设发展新工科   实施卓越工程师教育培养计划2.0的意见》。2019年12月28日在天津大学召开“深化新工科建设座谈会暨卓越大学联盟高校新工科教育研讨会”。上述行动均在全力探索具有中国特色和世界水平的高等工程教育模式和经验，助力高等工程教育强国建设[2-6]。

众所周知，实践教学是高等教育人才培养目标的重要组成部分，也是培养学生具有工程素养、创新能力和综合能力的重要环节。面对新形势、新环境，面对新工科的要求，现有的实践教学模式难以完成适应社会需求的人才培养任务，只有对目前传统的实践教学体系进行调整和优化，不断提高人才培养的有效性和创新性，才能适应我国科技和经济高速发展的要求。

2 目前实践教学存在的主要问题

实践教学是对理论教学的延伸和拓展。华南农业大学电子科学与技术专业于2004年9月正式招生，专业包括光电子技术方向和微电子技术方向。目前，电子科学与技术实验实践教学主要在以下几个方面存在问题。

实践教学内容与方法  根据实践教学大纲的要求，教学内容单一，大部分实验都是示范性、验证型实验;教学方法通常采用灌输式教学模式，从实验原理、实验步骤、仪器使用方法等都加以详细说明，学生基本上按照实验步骤就可以做完实验。学生在实验室里学到的实验操作技能缺乏实际价值，无法充分发挥主观能动性，导致独立思考能力、动手能力及创新能力得不到很好的培养。

实践考核体系  实践课程成绩考核主要对学生实验课的操作表现以及实验报告撰写情况进行考核，实验考核侧重于实验结果，缺乏对学生实验设计的創新性、实验方案的先进性等的评价，实验前的预习、实验操作过程中学生的探索精神及创新能力等未能得到充分体现。显然，这些缺点严重制约了本科生实践能力和创新能力的培养。

专业实验设备方面  笔者所在单位实验室现有大部分设备是2007年采购的，基本能满足实验教学的要求，课程要求必做的实验能顺利进行。但是实验设备相对陈旧，有些实验仪器损坏不能及时维修，实验仪器配备不足人手一套，有些实验项目只能做演示实验，这些都影响到实验的进行和实验效果。此外，还存在诸如缺乏对学生的安全教育、科研仪器对实验教学开放不足等缺点。

3 新工科建设背景下的实践教学策略与建设

工程教育的本质特征是通过学生动手实践，达到深入理解和掌握知识，进而提高学生解决问题的能力。新工科理念的提出，标志着我国工程专业教育改革进入一个崭新的阶段。新工科的培养目标是培养创新型卓越的高级工程技术人才，实践教学全过程正体现了工程教育和新工科的本质特征。在新工科建设背景下，必须打造出创新型、开放式、自主学习型的学习交流平台，对现有专业的实践教学体系进行改革，以满足新工科人才培养的需求，使学生具有创新能力、综合性的知识结构和解决问题的能力[7-10]。

依据新工科建设，构建具有创新能力的实践大平台  根据国家新兴的战略性产业布局和教育部提出的新工科建设要求，亟待培养集成电路方向的高级专业技术人才，建立分层次、多途径、由浅入深、阶梯式循环向上的实践教学平台，构建电子科学与技术创新实践大平台，包括通识训练+基础实验实践平台、专业综合实验实践平台、创新创业训练实践平台、产—教—研—用创新平台，如图1所示。

1）通识训练+基础实验平台。该平台主要针对学生开设的电路、模拟电子技术、数字电子技术、电磁场与电磁波、大学物理、半导体器件物理等课程开设的实验。这一平台重点培养学生对理论课程的理解，掌握本专业仪器设备的基本操作，并通过电子材料和器件电磁性能测试的基本实训，养成规范的、科学的研究习惯。通识训练包括基础技能实训和综合技能实训，主要运用机电技术、计算机技术，通过电工电子技术、可编程逻辑控制器技术、CAD/CAM实训、物联网实训、计算机网络技术、传统的加工技术（如铸造、锻造、电气焊、车削、铣削、刨削、钳工等）、先进制造技术（如数控车削加工、电火花线切割加工、激光加工等）等技能实训，培养综合运用知识的能力，为多学科交叉融合培养奠定一定的基础[11]。

2）专业综合实验平台。专业综合实验平台主要开设综合性、设计性较强的多学科交叉的实验和课程设计，包括光学、电学、机械、图像处理、数据分析等多个学科的内容，实验类型多采用项目教学式。在这个过程中，教师把实验内容以项目的方式布置，说明实验要求，由学生根据实验要求，从查询科技文献等方法入手，设计实验方法，并通过项目管理的方式完成实验。在整个实验过程中体现了以学生为中心的教学方式，学生学习了专业技术方面的一系列流程，同时学习了团队合作和项目管理的基本知识，有利于培养综合能力和解决问题的能力。

3）创新创业训练实践平台。该平台主要根据国家大学生创新创业计划的要求，为学生参加各类学科竞赛和大学生创新创业大赛等提供平台。根据各类大赛的要求，指导教师设置相应的实验项目内容或者学生自主设计实验项目，最后系里组织教师进行项目评审和验收。此平台的项目具有探索性和创新性，可以有效地培养学生的创新思维和创新能力[12-13]。

4）产—教—研—用创新平台。产—教—研—用创新平台是为大三、大四的高年级学生提供工程研发和创新创业锻炼的平台，一方面引导学生积极参与广东省生猪大数据工程技术研究中心和广东省智慧果园科技创新中心的科学研究项目，及时将新的科研成果转化为若干实验教学项目，根据项目简介和要求，学生可以根据自己的兴趣和爱好自主选题，教师全程指导;另一方面追踪本专业的前沿研究领域，和知名企业合作，共建校企联合实验室，为高校师生科研提供场所，学生可以了解企业的需求状况，了解行业发展现状和技术难题，双方可以互相学习、共同探讨，达到校企双赢。通过这个平台，增强了学生解决工程项目的能力，开阔了视野，洞悉专业前沿领域的发展，为学生的创新创业打下基础[14]。

修订实验培养方案并探索实践教学新方法，激发学生的创新思维  根据教育部提出的新工科建设要求，华南农业大学电子科学与技术专业在2018年修订了电科的培养方向，将微电子技术方向作为专业的主要培养目标之一，重点培养集成电路方面的高端技术人才。根据新的培养方案，学校相应地修订了电科的实践教学计划和教学大纲，结合专业特点，整合实验与实习，逐步用整合实验与整合实习替代原依附于理论教学的实验学时与实习学时，适当地增加了实践学时。修订后实践总学分为43分，实践环节所占比例为29.4%。

在教学方法上改变以前单一的PPT+板书的教学方式，利用互联网+现代信息技术等完成实践教学。建立了实验室管理系统（如图2所示），通过该系统，学生可以浏览实验室设备及其使用方法。并引进国内外优秀的视频资源供学生在课前和课后学习，还可以通过该系统预约使用实验室资源，并在线提交实验报告或者实验结果。在实际教学过程中，利用互联网资源和微课辅助教学，如图3所示。课后还利用微信群或QQ群进行辅导和答疑，实现线上线下混合教学。坚持“学生为主，教师为辅”的指导思想，给予学生充分自主权，鼓励学生之间进行交流，尝试采用不同的实验方法，实现真正意义上的翻转课堂。目前，华南农业大学积极支持实验教学虚拟仿真课程的建设，后续将会建设集成电路工艺虚拟仿真实验平台。

采用新的实践考核方式，促进学生创新能力的培养  目前，华南农业大学把实验学时大于等于16学时的实验课独立设课，作为一门独立的课程。随着实验课程设置的变革，其考核方式也做了相应调整，注重考核学生的多学科交叉的综合能力和解决问题能力，更注重过程的考核，课程设计和毕业设计类的实践课程增加了答辩环节。由指导教师组成答辩评审委员会，各个小组负责人进行PPT的陈述，由答辩委员对小组的每一位学生随机提问，按照平时成绩占25%、实验报告占40%、答辩成绩占20%、创新性加分占15%的比例，給出该课程的最终得分。通过改变实践考核方式，实验成绩更加合理、客观和准确，也极大地激发了学生学习的积极性和主动性。同时，在整个实践过程中，学生感受到团队协作精神，并收获完成项目带来的喜悦，创新能力和创新意识得到锻炼和培养。

更新实验设备和加强实验室管理，为学生提供创新能力培养基地  根据专业创新实践平台建设的总体目标，利用各种专项资金，在原有实验设备的基础上购买新设备，为开设新实验和提高实验水平提供硬件条件，还添置了华大EDA软件、Synopsys和Candence等EDA相关软件。并通过校企合作新模式共建联合实验室，将最前沿的技术引入教学过程，提高集成电路设计领域人才培养的实习实训水平。

根据专业特点和实验教学需要，为学生提供创新能力培养的基地，采取如下方式向学生开放实验室：

1）在正常的作息时间内向学生全天开放;

2）根据教学计划和实验教学计划，安排固定时间段向学生全面开放;

3）学生可以通过网上预约开放实验室，提前向实验室提出申请拟做的实验项目，由实验室负责人根据学生人数、实验内容和预约实验时间安排实验仪器设备、器材和实验指导教师，最后学生完成拟定的实验内容。

加强实验室师资队伍建设，为专业创新实践教学奠定坚实基础  实验教师队伍是高等院校教师队伍的重要组成部分。在新工科建设背景下，对实验室技术人员的综合素质、工作能力、知识更新等方面提出新的要求，本着“以人为本，立足培养，公平公正，最优使用”的原则，加强实验教师队伍建设。

1）将理论课教师补充到实验室师资队伍中，最大限度把握实验教学的内容和进程，优化实验结构，建立一支高质量高水平的师资队伍。

2）重视实验室技术人员队伍建设，统一制定实验室师资建设中长期规划，引进高水平的技术人才，重点做好实验室带头人的培养工作;同时对现有的技术人员进行培养提高，鼓励并选拔一定数量的技术人员培训进修、攻读学位、提升学历，或者参加国内外相关学术会议培训和国外知名大学的访问留学，掌握国外先进的实验教学模式和实验设备的管理模式等。自2017年至今，电科专业实验室先后派出五位教师到美国相关高校进行为期一年的访问留学，极大地拓展了专业实验室的建设思路和眼界;并为学生进行了多场双语实验实践讲座与交流，极大地增强了学生的学习激情。

3）依托校企合作和实习基地建设，聘请企业高级工程师指导学生的工程实验项目。

通过建设一支高素质的实验师资队伍，为专业实践教学的可持续发展奠定坚实的基础[15-16]。

4 创新实践大平台教学成果

在电科创新实践大平台训练中，学生的创新思维、创新能力和工程综合实践能力有了明显的提高。通过循序渐进的实践课程的设置，开发、开设先进的实验项目，通过通识训练、基础实验、综合实验、创新创业训练、工程研发实践等环节，电子线路设计、计算机辅助设计、光电检测技术、集成电路设计、实践操作能力和综合处理问题的能力得到很大的提高。

电子设计大赛已经成为笔者所在学院培养学生工程教育实践素养，提高学生创新能力和工程实践能力的重要平台。在学校举行的2019年“艾罗杯”智能照明电子设计竞赛中，共55支参赛队伍和160多名学生参加比赛，学院获得一等奖两项、二等奖三项、三等奖六项;2018年“邦普杯”华南农业大学第二届电子设计竞赛，学院获得一等奖一项、二等奖三项、三等奖六项。

同时，学院也积极组织学生参加各类创新创业竞赛，近五年学生在全国和省级大学生电子设计竞赛中获得国家级二等奖四项，省级一等奖六项、二等奖18项、三等奖21项;在全国光电设计大赛中获得国家级二等奖一项、三等奖一项;在“挑战杯”大学生课外学术科技作品竞赛中获得国家级铜奖两项，省级特等奖一项、一等奖三项、二等奖四项、三等奖三项;在“创青春”暨“挑战杯”大学生创业大赛中获得国家级银奖一项，省级金奖两项、银奖两项、铜奖一项;在东方红杯全国大学生智能农业装备创新大赛中获得国家级二等奖三项;在腾讯T派移动互联网创新创业大赛中进入全国100强。

多年来，学生公开发表学术论文共计60篇，其中SCI论文18篇，EI论文八篇。

5 结语

在华南农业大学电子科学与技术专业创新实践大平台的建设中，以培养工程创新应用型高端人才为宗旨，紧密结合广东经济社会发展需求，积极响应新工科建设的教育理念和创新创业教育，结合学校的办学特点和专业特色，通过对现有的实验实践教学体系进行改革与创新，注重培养学生的创新能力和工程实践能力，在农业院校的专业实践中进行了有益实践。专业创新实践大平台的建设是一项长期复杂的系统工程，随着专业培养计划的调整，平台建设也要适时地变革，以不断提高学生的工程素养、创新能力、综合实践能力。

参考文献

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基金项目：本文受2018年广东省高等教育教学改革项目（项目编号：粤教高函〔2018〕180号），2018年华南农业大学高等教育教学改革项目（项目编号：JG18038），2017年华南农业大学电子工程学院高等教育教学改革项目，2018年青年骨干教师出国研修项目（项目编号：201807630020），广东省高等教育学会实验室管理专业委员会2014年研究基金项目（项目编号：GDJ2014039）和2016年华南农业大学“质量工程”战略新兴产业特色专业项目（项目编号：zlgc16019）联合资助。

作者：罗霞，华南农业大学电子工程学院、人工智能学院，高级实验师，博士，主要从事电子科学与技术教学和实验教学管理等方面的研究;罗阔，华南农业大学工程学院;李震、刘洪山、王建，华南农业大学电子工程学院、人工智能学院（510642）。