吕植成 张淑玲

摘 要：本文以工程教育专业认证为契机，探索学科竞赛驱动下电子信息类专业创新型人才培养模式，搭建学科竞赛平台把竞赛的内容、案例、真题以及企业项目融入到“成果导向”的实践教学过程中，为电子信息类卓越工程师的培养提供一定的参考。

关键词：成果导向; 学科竞赛; 创新人才培养

中图分类号：G642.0        文献标识码：A         文章编号：1006-3315（2021）12-081-003

一、前言

2016年2月，中国成为国际本科工程学位互认协议《华盛顿协议》的正式会员，工程教育专业认证进入快速发展时期。工程教育专业认证的核心是确认工科专业毕业生达到行业认可的既定质量标准要求，是一种以培养目标和毕业要求为导向的合格性评价。我国开展工程教育专业认证的目的主要包括：构建工程教育质量监控体系，推进工程教育改革，进一步提高工程教育质量。建立与工程师制度相衔接的工程教育认证体系，促进工程教育与工业界的联系，增强工程教育人才培养对产业发展的适应性。促进中国工程教育的国际互认，提升我国工程技术人才的国际竞争力。

学科竞赛是在紧密结合课堂教学的基础上，以竞赛的方式，激发大学生理论联系实际，提高自身的实践和创新能力，培养大学生專业学习兴趣、创新意识的活动。从2017年开始，中国高等教育学会《高校竞赛评估与管理体系研究》专家工作组每年在北京召开“中国高校创新人才培养暨学科竞赛评估结果”新闻发布会，正式发布中国高校创新人才培养暨学科竞赛评估结果和《中国高校创新人才暨学科竞赛白皮书》充分肯定学科竞赛是培养德才兼备有为人才，进行专业高级思维能力训练、实战化训练、诚信培养、合作教育、人生历练的重要手段和平台。

因此在当前工程教育专业认证背景下，以竞赛为驱动，对工程人才培养模式、课程体系、实践教学体系、教学内容及教学方法等进行实践和改革，加深竞赛平台与专业实验室的建设力度，形成新型的创新创业应用型人才培养模式。

二、基于成果导向教育的人才培养模式改革

工程教育专业认证主要倡导三个基本理念：学生中心理念、成果导向教育理念以及持续改进理念。其中成果导向教育OBE（Outcome Based Education）是一种以学生的学习成果（Learning outcomes）为导向的教育理念，认为教学设计和教学实施的目标是学生通过教育过程最后取得的学习成果。因此OBE理念是工程教育专业认证的核心。

电子信息工程专业的培养目标为培养学生系统地掌握信息系统的软硬件基本理论、基本知识、基本技能与方法，具有较强地实践动手能力，能够解决复杂工程问题的应用型工程技术人才。在明确培养目标和工程教育专业认证通用标准的基础上，大力加强实践教学环节，以成果为导向全面修订培养方案、课程体系结构和课程教学大纲等内容。专业教师在人才培养模式创新方面进行了不断探索，践行了以学科专业竞赛为契机来推动教学改革的方式，以培养具有实践创新能力的应用型电子信息类人才为根本目标，构筑了专业核心课建设+学科竞赛+科研项目训练的人才培养模式，如图1所示：

学科竞赛是实现培养目标、使学生达到毕业要求的重要实践环节。通过人才培养的反向课程体系的建设，将学科竞赛中所需要掌握的知识、技能、能力要求作为产出成果，落实到相关课程的实施过程中。同时以学科竞赛为抓手，在提高学科竞赛成绩的基础上，开展大学生的科研立项、大学生创新创业和社会实践活动。根据教师和企业的项目需求，使学生导师组成团队，在实践过程中，提高教师和学生的实际工程经验和创新创业能力。

三、学科竞赛驱动下的教学方法改革

（一）凝练学科竞赛平台，构建实践应用能力培养体系

历年来电子信息专业的学生参加了中国“互联网+”大学生创新创业大赛、全国大学生电子设计大赛、蓝桥杯全国软件和信息技术专业人才大赛、全国大学生FPGA创新设计竞赛、博创杯大学生嵌入式设计大赛、TI杯物联网设计大赛、大学生创新创业项目大赛等赛事，通过筛选和凝练，选择出能够实现毕业要求的、适合电子信息工程专业、有针对性、有特色的学科竞赛比如全国大学生电子设计大赛、蓝桥杯全国软件和信息技术专业人才大赛和全国大学生集成电路创新创业大赛融入到大学四年的课程实践教学环节及第二课堂内容，要求每位学生必须修满创新学分，也就是要求每位学生参加一项学科竞赛并荣获校级以上奖励或者参加一项学院以上的科研立项并结题。每位教师除了完成纳入课程体系的实践教学内容，每年要指导两组以上的学生完成科研项目立项并指导结题;除了毕业实习以外至少指导两组学生完成第二课堂内容，构建了教学相长的实践应用能力培养体系：

感性认知层（一年级）主要内容包括：焊接技术、连线技术、简单仪表使用、元件识别、趣味电子产品制作、资料检索。第二课堂内容：趣味电子产品制作竞赛、DIY电子设计大赛。

基础实验层（一年级、二年级）主要内容包括：电子电路（电路、模拟、数字）实验、电子电路仿真、通用仪器使用、电子测量方法。第二课堂内容：DIY电子设计大赛;全国大学生电子设计大赛、蓝桥杯全国软件和信息技术专业人才大赛等赛事。

设计应用层（二年级、三年级）主要内容包括：微机原理及接口设计、单片机系统设计、大规模可编程器件应用、电子课程设计、EDA技术、嵌入式系统。第二课堂内容：全国大学生电子设计大赛、蓝桥杯全国软件和信息技术专业人才大赛和全国大学生FPGA创新设计竞赛等赛事。

系统开发层（四年级）主要内容包括：电子技术应用综合设计、嵌入式系统综合设计、通信系统综合设计、中期实习与实训及毕业设计等专题设计开发。第二课堂内容：毕业实习。

（二）梳理学科竞赛基础知识实例，纳入课程实践教学内容

全国大学生电子设计竞赛涉及的项目包括：“理论设计”和“实际制作”，以电子电路（含模拟和数字电路）设计应用为基础，可以涉及模-数混合电路、单片机、嵌入式系统、DSP、可编程器件、EDA软件、互联网、大数据、人工智能、射频及光电器件等方面技术应用。

蓝桥杯全国软件和信息技术专业人才大赛中，电子类的赛事根据实际情况选择单片机设计与开发大赛与嵌入式设计与开发大赛。以C程序设计、模拟/数字电子技术、MCS-51单片机以及STM32处理器为基础，实现MCS-51单片机与STM32处理器的开发应用。

全国大学生FPGA创新设计竞赛以FPGA集成电路为基础进行综合型应用型项目的开发设计，培养利用先进技术平台进行创新设计能力、解决复杂工程问题能力的优秀人才。

按照电路与电子技术模块、信息与信号处理模块、通信与控制技术模块、嵌入式系统设计模块以及计算机辅助设计软件类模块五大类设置课程组，对涉及的知识点、基础设计项目和电子小系统设计项目进行梳理、归纳以及整理，纳入课程课后练习、课内实验项目以及综合型实验项目的内容，同时也作为OBE教学理念的课程教学大纲实践类教学目标点，在教学实施过程中，形成对工程教育认证中毕业要求点的支撑。并对竞赛中采用的平台进行整合，形成计算机辅助设计以及电子设计自动化设计仿真实验平台。

其中基础类项目主要包括掌握键盘、显示、A/D、D/A、有源滤波器、功率放大电路、传感器如温湿度传感器、光热敏电阻、红外传感器、超声波测距等，MCS-51单片机、STM32处理器以及可编程器件FPGA小系统的应用等项目包括数字系统与自动控制、电子仪器仪表设计相关的基础类项目。

计算机辅助设计类课程实验整合到Protel、Proteus和Keil C51的联合平台上，将不同课程的内容融为一体并实现在线调试，克服了硬件平台的瓶颈;电子设计自动化课程实验采用HDL硬件描述语言编程整合到Quartus II与Modelsim联合平台上，实现系统设计、编译仿真、下载测试等电路设计内容。

（三）以实践类课程建设为抓手，提升师生的实践创新能力

为了保证在教学过程中能够体现对学生创新创业能力的培养，设置专门的实践类课程。例如电子技术应用综合设计、嵌入式系统综合设计、通信系统综合设计以及中期实训等综合设计类课程作为支撑。课程建设内容包括测量类、控制类、高频类、通信与信息处理类以及人工智能类的竞赛真题以及合作企业的基础项目。

教师在进行企业项目开发时，需开展前期的研究工作，查阅资料，并学习软、硬件开发平台，掌握科学的设计方法。同时在进行企业类项目建设时与企业的高级专业人才合作，了解目前企业最新的技术需求，掌握最新的设计技术，提升教师的实践教学能力。为了保障实践类课程的教学效果，专业老师与具有创新创业经历的企业人员共同承担课程教学任务。每个年度会从企业外聘两名具有创业经历的高级专业人才，不仅大大丰富了创新创业师资力量，而且也培养了共同承担授课的老师的实践应用能力。比如与武汉友晶科技公司共建实验室过程中提升了SOPC（片上可编程系统）综合型的项目的设计开发能力，以RISC-V on T-Core 最新的EDA技术设计平台为基础，采用HDL硬件描述语言编程实现RISC-V核，采用C语言编程实现应用类、算法类以及加速类的设计，通过最新的硬件平台，采用通用C语言编程达到了技术融合。

通过竞赛真题和企业类项目的实践，不仅提升了教师对新技术的设计与应用能力，而且学生的学习内容与应用挂钩，与未来的工程應用挂钩，学生在学习时态度发生了很大变化，由被动变为主动。以教师讲授为主，转变为以学生主动学习为主、教师引导为辅的新型学习模式，不仅锻炼了学生的创新实践能力，也为学生进一步深造或工作打下了坚实的基础。

四、学科竞赛驱动下的教学改革成效

学院每学期定期组织开展大学生课外实践训练，举办电子科技制作、DIY竞赛，采取激励措施鼓励大学生积极参与电子设计大赛、大学生创新创业项目、大学生科研项目立项等活动。以竞赛项目为驱动，通过教学内容、教学方法以及考核方式等多方面的改革，推动学生逐步掌握各个层次的课程学习，逐步深化专业理论水平和专业实践能力。

在学科竞赛的驱动下，大一学生积极参加趣味电子产品制作竞赛、DIY电子设计大赛，激发对专业的学习兴趣。通过近三年的对比大一的学生的学习状态和精神面貌发生了很大改观，很多同学主动到创新实验室观摩学习高年级学生做什么项目、如何实现，为大二参加学科竞赛与科研立项做准备，不用老师要求，主动形成传帮带、高年级学生手把手指导低年级学生的学习氛围。大二学生已经学习了C语言程序设计、模电、数电、51单片机设计以及仿真设计等课程，具备了大学生科研项目立项的能力，很多学生总结了大一时的课外电子实践训练的经验，找到了自己感兴趣的项目立项;同时踊跃报名参加蓝桥杯单片机设计与开发大赛，大二的学生都取得了突出的成绩;少部分学生自学了STM32处理器、FPGA开发及专业课程，和大三的学生一起报名参加了蓝桥杯嵌入式设计与开发大赛、全国大学生FPGA创新设计竞赛、全国大学生电子设计竞赛和大学生创新创业项目，现在高水平竞赛中，学生成绩逐年提高，同学们找到了学习自信、专业自信。大四的学生有的把竞赛题目与专业技术应用结合，在老师的指导下，作为毕业论文题目进行深入的研究。同时专业实验室建立良好的竞赛平台，将专业实验室定位在竞赛、设计、创新研究功能上进行规划建设，形成了“专业实验室=竞赛+设计+创新研究”的新型模式。

近三年，在老师们的不懈努力下，学生参加学科竞赛硕果累累，本专业在各类学科竞赛中获得国家级奖项一等奖1项，二等奖8项，三等奖18项;省级一等奖33项，二等奖51项，三等奖72人次。3年内指导学生本科毕业设计荣获省级优秀论文5人次，这在一定程度上反映了老师们的教学水平和质量，也充分说明了学科竞赛对工程专业认证中学生成果达成情况的促进作用。

五、结束语

高校学科竞赛从刚开始的全国大学生电子设计竞赛（1994年开始）、全国大学生数学建模竞赛（1992年开始）2项重要赛事，发展到2020年全国普通高校全国大学生竞赛排行榜中的57项赛事，学科竞赛作为创新人才培养的重要手段日益得到重视。通过竞赛和训练，不仅使学生接受了一次系统的工程实践教育，其创新能力也得到了很大的提高。竞赛还使理论联系实际的学风，团队精神，以学生为中心、成果为导向的教育理念得到进一步的加强。学科竞赛为创新教育创造了一个有效的平台，也为工程教育专业认证提供了一个实践平台。

随着信息技术的飞速发展，消费类电子、广播、互联网、车联网、边缘计算、金融、医疗、5G以及军事通讯等对创新型人才的需求会越来越多，“以学生为中心”、“以成果为导向”并持续改进的工程专业教育模式会越来越受到重视并推广开来，将为我国电子信息类卓越工程师的培养发挥积极的作用。

项目的研究内容，并受项目资助：1.湖北经济学院教研项目资助（《以成果為导向的电子信息类卓越人才培养模式研究》（项目编号：2019032））;2.湖北经济学院教研项目资助（《通过竞赛驱动适应专业认证的电子类课程体系改革》（项目编号：2018034））;3.湖北省教育厅协同育人计划项目《电子信息工程专业“荆楚卓越人才”协同育人计划项目》

参考文献：

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[6]程玉柱.基于深度学习的林业图像处理“金课”教学研究[J]林业机械与木工设备.2020，48（05）：54-58