工程认证背景下电子信息类“实践教学+学科竞赛” 探索与研究

黄照 黄海波 卢军

摘 要：實践教学是工程教育专业认证中工程能力培养的重要一环。在电子信息类工程认证背景下实践教学改革的需求，各大高校也在结合自身特色探索符合工程认证实践教学模式，将学科竞赛和实践教学相融合俨然成为高等教育中实践能力培养的重要实现方式之一。在此背景下，结合自身汽车特色的汽车电子综合类新型教学模式应运而生，以汽车电子综合类实践课群为主体，学科竞赛为依托，打造具有汽车特色的电子信息类“实践教学+学科竞赛”实践平台，形成基于“基础—综合—创新”的阶梯式工程实践创新能力培养体系，为培养创新型工程人才提供了强有力的支撑。

关键词：工程教育专业认证  实践教学  实践课群  学科竞赛  创新型人才

中图分类号：G482; G642.0              文献标识码： A

Exploration and Research on "Practical Teaching + Subject Competitions" of Electronic Information under the Background of Engineering Accreditation

HUANG Zhao  HUANG Haibo  LU Jun

（Hubei University of Automotive Technology， Shiyan， Hubei Province， 442002 China）

Abstract： Practical teaching is an important part of engineering ability training in engineering education accreditation. For the demand of practical teaching reforms under the background of electronic information engineering accreditation， universities are also exploring the practical teaching mode that conforms to engineering accreditation in combination with their own characteristics， and the integration of discipline competitions and practical teaching has become one of the important ways to achieve the cultivation of practical ability in higher education. Under this background， the integrated new teaching model of automotive electronics with its own automotive characteristics comes into being. With the integrated practice class group of automotive electronics as the main body and the subject competition as the basis， it builds a practical platform of "practical teaching + subject competitions" of electronic information with automotive characteristics， and forms a multi-step engineering practice and innovation ability training system based on "foundation-integration-innovation"， which provides strong support for the cultivation of innovative engineering talents.

Key Words： Engineering education accreditation; Practical teaching; Practice class group; Discipline competition; Innovative talents

1. 研究背景和意义

工程教育专业认证旨在培养工科专业学生时，能够达到所在行业要求的质量标准工程能力[1]。工程能力是未来科技前沿、技术发展、产业转型升级、国家重大战略发展、工程教育改革和创新发展的必要条件[2]。因此工程认证背景下的学生工程能力培养，必须建立在对传统工科基础课、工程实践教学模式等方面进行有益探索的前提下[3]。为推动工程实践教学改革和发展，各大高校对工科教学模式、教学体系进行重构和改革，以期提升学生工程能力。

1.1 工程型人才能力需求

1.1.1 具备学科间知识交叉融合能力

在高新技术不断发展的需求下，传统的学科技术壁垒被打破，科技发展进入跨界融合时代。结合自身学科特色为例，以汽车智能化、电动化、网联化转型升级需求为导向，开展以电子信息为学科基础，计算机技术、控制工程、汽车工程等多学科交叉融合，能将多学科知识灵活应用于汽车电子与通信复杂工程问题的思考、分析和研究，最终提供系统性的解决方案。实践证明，并在工作中考虑法律、安全、健康、文化、环境等因素，更有利于实现评估工程的经济性和可持续性。

电子信息类人才不仅要掌握本专业的具体知识，更要有新思维、新视野，具备跨学科、跨行业的跨界思维能力和跨界整合能力[4]。

1.1.2 具备良好的交流、协调和团队合作能力

工程教育专业认证是一套国际通行标准的工程教育质量保障制度，也是实现工程能力教育国际互认和工程师资格国际互认的重要基础。在国际互认背景下，电子信息类工科人才需要走出国门，开阔视野，与国际同行交流学习，并及时了解理论研究前沿动态，主动跟踪本专业国内外技术发展趋势，具备跨文化交流的语言和书面表达能力[5]。只有具备国际视野和跨文化交流能力的工程型人才，才能在飞速发展的现代电子信息技术行业里把握住技术创新发展的新方向。

1.1.3 具备创新能力、持续发展理念和终身学习能力

新经济是以技术创新为前提的经济模式，技术创新催生了新模式、新业态、新产业，进而促使高校大力开展新工科教育，培育新工科人才。对于电子信息类新工科人才来说，明确社会发展及技术进步对知识和能力的新要求，形成自主学习和终身学习的意识理念，掌握核心技术，积极创新，是当代工程人才的立足之本。只有不断提升电子信息类新工科人才的实践创新能力，使其具备解决汽车电子与通信复杂工程问题的应用能力，才能培养出更多适应汽车及相关行业发展所需要的电子信息高级工程技术人才[6]。

1.2 工程型人才培养理念

以往实践教学只是建立在相应实验箱的验证性实验过程中，且能使用的资源相对固定，缺乏创新性，导致学生在将多个点知识串联起来时遇到障碍，不能深度掌握灵活应用，对于解决复杂工程问题缺乏有效的综合分析以及创新能力。由此可见，对电子信息类专业的实践课程改革，要设计综合性开放式实践课程，设置实践内容的难度合理，具有综合性和可选择性，以提高电子信息类专业的实践教学效果，强化学生解决汽车电子领域复杂工程问题的能力[7]，实现汽车电子领域工程型人才能力需求的培养目标。

2  工程认证背景下实践教学+学科竞赛模式思路

在“学生为中心，成果为导向”的专业认证理念指导下，考虑到不同阶段学生所处的能力水平，设置了阶梯式实践教学内容。主要表现为工程能力培养目标阶梯式层级化，实践教学环节与学科竞赛阶梯式配套设计；实践教学过程学生主导，开放式和集中式相结合；实践教学效果体现过程评价。因此，在工程教育专业认证背景下，电子信息类实践课程改革具有重要的实践意义與理论价值。

2.1 阶梯式培养目标

电子信息类学生工程能力培养指能够应用数学、电子信息的基础知识、专业知识的基本原理，识别、表达后通过建立合适且有创造性的抽象模型用于推演、分析汽车电子与通信工程问题。为了利用好实践教学培养学生的工程能力，制定了以基础、综合，创新为“三阶梯”培养目标，该设定符合由点到面、阶梯式的认知规律，有利于设置递进式实践教学内容与环节，从而能够对实践教学过程考核。

2.2 实践教学+学科竞赛实践平台

2.2.1 实践类课程群建设

为体现出在实践教学对各个阶段学生能力培养要求，并结合自身汽车电子特色，打造了汽车电子综合课程群。将该系列实践课程成分三层：基础—综合—创新，其中基础级旨在让学生熟悉电子设计制作的流程及基本方法，能够熟练使用相关仪器设备以及电工电子类软件进行设计，掌握基本元器件的识别与检测并进行电路调试，培养学生的动手操作能力及管理能力，为后续课程和从事更复杂的电子设计制作打下良好基础。综合级旨在让学生掌握汽车电子设计的基本步骤和方法以及分解车载电子设计中工程问题的能力，通过相关的实验训练，强化对课程中的基本理论、设计方法的掌握，树立学生以工程应用为驱动的理论联系实际的工程观点，训练学生掌握嵌入式系统的开发流程，以实现汽车电子系统开发。创新级旨在让学生掌握汽车电子设备通信系统的基本分析方法、设计方法、测试技术、实验结果分析和归纳的能力，培养学生的沟通、协调和团队合作的能力，培养自主学习和终身学习的能力，为从事更复杂的汽车电子系统的开发打下坚实的基础。该系列课程从大一持续到大四，旨在递进式学生激发学生对专业知识的兴趣以及培养学生的工程能力，具体实践类课程群设置如图1所示。

2.2.2 竞赛项目反向设计实践课

竞赛类题目一般具有一定实际意义和应用背景，将专业基本知识、技术应用趋势及趣味性三者有机结合，旨在发掘学生针对实际问题设计制作能力、创新能力、应变能力和协作精神。实践教学+学科竞赛的思路是教学，因此，将竞赛实际案例引入各个阶段的实践教学，在各个阶段实践教学中融入历史竞赛项目案例，反向设计案例与该阶段实践教学难度匹配实践项目。例如：在基础阶段，引入蓝桥杯全国软件和信息技术专业人才大赛EDA项目省赛真题案例，并与自身汽车电子特色结合，设计一款有刷直流电机驱动电路板，并完成驱动电路板制板，焊接调试。该实践案例满足入门级实践课程对专业相关工具软件使用要求，提升学生动手操作能力。在创新阶段，以全国大学生电子设计竞赛控制类竞赛真题类作为基础，设计一款H型循迹智能探障小车平台（如图2所示），在H型轨迹4个角点中除取起始点外的三点任意放置两个障碍物，小车从起点出发，在三点探障碍物探测到两个以后立即返回。实践过程中学生必须了解影响设计目标和技术方案的各种因素，如完成任务时间、车辆行驶轨迹是否平稳、遇到障碍物停车返回时位置是否合理等，然后确定可行的解决方案，并在设计中体现创新意识。

2.2.3“三阶梯”学科竞赛创新平台

实践教学+学科竞赛的思路是将学科竞赛作为推动力量，在各个阶段的实践教学中融入历史竞赛项目案例，反向设计案例与该阶段实践教学难度匹配实践项目。在当前阶段的实践项目训练后，积极引导学生自主参加相应阶段能够参加的一些学科竞赛。通过学科竞赛检验学生在实践训练过程相应知识、能力的掌握情况，并在竞赛中积极创新，提升学生应用工程能力。实践教学最终效果的检验，需要在实践中进行。显然，各级各类学科竞赛，是检验学生对实践类课程学习的效果是最好的方式之一。在参加的个人、团体比赛中，学生个人实践能力，沟通、协调和团队合作能力，自主学习能力等都得到充分验证。

为实现解决汽车电子领域复杂工程问题的终极培养目标，在探索中形成了包含汽车特色的 “三阶梯”实践课群和“三阶梯”学科竞赛平台相互匹配的实践平台，以及基于该平台的阶梯式工程实践创新能力训练体系，如图3所示。

2.3 学生主导的开放式和集中式实践教学模式

在工程认证理念中，注重形成以学生为中心自主式实践教学模式，更强调学生的主观能动性发挥作用。通过与阶段配套的实践教学+学科竞赛的方式，学生在各阶段实践教学以及学科竞赛项目中锻炼工程实践能力、创新能力。在实践教学中体验竞赛的趣味性以及基础专业知识的创新性，在竞赛中检验实践教学的工程素养，并积极创新。此外，采用自主开放式和集中学习相结合的实践教学模式，加强实践能力的培养。具体措施为设立开放实验室，从大一下学期开始吸引学生加入，激发兴趣，营造学习氛围，保证学生学习自主性、参与性，同时教师配合辅助指导。进入开放实验室后，布置阶段性任务，设计并创新任务内容。由学生自主设计、确定实验方案、预约实验室仪器等进行方案验证，任务完成后开展高年级能力突出学生、本专业教师成果评价，在评价过程中，使其明白理论和实践的关联性，后续不断提高分析解决复杂工程问题的能力，并积极引导学生参加对应阶段能够参加的学科竞赛。

同时开设阶梯式综合性实践环节并集中安排综合性实践环节。让在开放实验室的同学形成模范作用，在集中实践环节能够帮助班级同学解答部分疑惑，锻炼合作意识和协作精神，能与其他学科的成员有效沟通，合作共事。

2.4 實践教学过程考核机制

根据成果导向的理念，对实践教学环节建立多元化的内外评价机制。针对不同层次实践环节，设置相应的递进式培养目标，分项考核专业基础知识、动手能力、课程目标指标点，考核紧扣实验过程，针对实验整体设计、过程操作表现、实物验收、答辩、报告文档等环节设对应评价机制，细化量化指标，依据各个成分权重比例构成，得到最终实验实践教学效果评价结果，实现多元化评价。例如：（1）汽车电子综合入门实验包括实验预习、实验操作、实验表现、实验报告，评估人实验指导教师；（2）汽车电子综实训A包括平时表现、设计方案说明书、电路图、答辩、报告、综合成绩评定等，评估人为校内外指导教师；（3）生产实习包括平时表现、实习报告、答辩、综合成绩评定等，评估人为指导教师、企业专家。另外，对本专业用人单位和校友进行走访调研，收集相关实践环节的多方评价，持续改进，使各环节培养目标和毕业要求更加合理。

3 实践效果

通过对实践教学内容、教学平台、教学方法等相关内容进行优化改革，帮助学生深入理解与掌握课程中的相关原理和分析方法，增强学生学习的主动性，提高学习兴趣，使学生的创新能力和应用能力得到改善。

笔者学校电子信息工程专业于2020年申请教育部工程教育专业认证并受理，2021年获批为国家一流本科专业建设点。近5年获中国大学生方程式汽车大赛全国一等奖3项、二等奖1项，三等奖1项，先后4次代表中国前往日本和德国征战全球大学生方程式赛车，为祖国赢得荣誉。近3年在“智能车、电子设计”等赛事中获省部级以上奖励50余项。近3年该校电子信息工程专业毕业生平均就业率达到95%以上，调查显示该专业学生毕业5年后工作与专业保持着77%以上的相关度。走访毕业生就职企业，对该专业学生工程能力认可度较高。

4  结语

结合自身汽车特色的实践教学与竞赛的实践体系，以竞赛案例设计实践内容，学科竞赛激发了学生对实践环节的兴趣；以实践提升竞赛热情，使学生在实践教学和竞赛中锻炼和检验实践能力；自主开放式和集中学习教学模式、过程评价提升了实践教学效果，有效培养了学生解决汽车电子领域复杂工程问题的能力。

参考文献