大学生创新设计能力培养的课程改革与实践

摘要：从培养电气信息类专业学生创新设计能力出发，结合2014级教学计划修订与课程教学改革，介绍了电气信息类专业的教学培养计划修订、部分关键课程的教材及实践教学改革措施，从而探索一种有利于激发学生学习兴趣、培养创新电子设计能力、提高学习效率的课程教学体系与教学改革方法。

关键词：创新能力 培养 课程改革 实践

党的十报告中指出：“全面实施素质教育，深化教育领域综合改革，着力提高教育质量，培养学生社会责任感、创新精神和实践能力”。同志提出的“中国特色、世界水平的现代教育”是“两个一百年”奋斗目标和中华民族伟大复兴梦的重要组成部分。刘延东同志在2014年高校咨询会上也提出：“要把立德树人、提高质量贯穿综合改革全过程，创新人才培养机制，切实落实人才培养中心地位”。当前，高校在人才培养模式、课程教学内容和方法、实践教学环节等方面还存在着一些不足，如何培养创新人才是高校教育工作者需要着重关注和实践的课题。我校电气信息类专业结合2014版培养计划修订，做了部分课程的教学改革与实践尝试，现与大家交流学习。

一、主要改革内容及实施情况

（一）充分发挥培养计划在引领学生创新能力

在2014级电类学生培养计划修订中，对电类三个专业的学科基础课、专业核心课、专业方向课、专业选修课、集中实践教学环节进行课程调整、学时调整。充分发挥培养计划在引领学生创新能力培养中的核心作用。

（1）2014级船舶电子电气工程专业教学计划修订情况

在学科基础课中：一是新增加了“电路原理图与PCB设计”课程（32学时实验）；二是将“单片机原理及应用”课程（36+20）改为“单片机原理及应用”课程（32学时理论）及“单片机原理及应用实验”课程（32学时实验）两门课程；三是将“电路分析”课程（52+16）改为理论与实验分别独立的两门课程。

在专业核心课中：取消了“船舶通信与导航”课，改列为专业选修课。

在专业选修课中：取消了电子综合设计辅导（2学分、24+8学时、第5学期）课，新增加了“电子技术创新实验辅导”实验课程（1学分、32学时实验、第5学期）。

在集中实践教学环节中：一是取消了“电子技术课程设计”（2学分、2周、第3学期）新增了针对性更强的两门“模拟电子技术课程设计”（1.5学分、1.5周、第4学期）及“数字电子技术课程设计”（1学分、1周、第4学期）课；二是将“单片机课程设计”（1学分、1周、第5学期）改成（1.5学分、1.5周、第4学期）；三是取消了“船舶电气设计与检验课程设计”（1学分、1周、第6学期），新增了“船舶机舱测控系统课程设计”（1.5学分、1.5周、第6学期）。

（2）2014级电气工程及其自动化专业教学计划修订情况

在学科基础课中：一是取消了“电气工程导论”课程；二是取消了“计算机辅助设计”，新增加了“电路原理图与PCB设计”课程（32学时实验）；三是将“单片机原理及应用”课程（42+16）改为“单片机原理及应用”课程（32学时理论）及“单片机原理及应用实验”课程（32学时实验）两门课程；四是将“电路分析”课程（52+16）改为理论与实验独立的两门课程。

在专业核心课中：一是将“单片机原理及应用”调整到学科基础课；二是取消了“供配电系统”课程（2.5学分、36+4学时、第7学期），改增为“工厂供电”课程（3学分、40+8、第7学期）；三是将“检测与转换技术”（2学分、26+6学时、第4学期）学分调整为（2.5学分、28+12学时、第4学期）；四是将“自动控制原理”课程（3.5学分、48+8学时、第5学期）学分调整为（4学分、52+12学时、第5学期）。

在专业方向课中：一是取消了“变压器应用技术”课程（2学分、28+4学时、第7学期）；二是取消了“船舶动力装置与辅助机械”（2学分、28+4学时、第6学期）课；

在专业选修课中：一是取消了6门课程，分别是：信号与系统、文献检索、企业管理、电气工程专题讲座、集散控制系统、电子综合设计辅导；二是新增“电子技术创新实验辅导”（1学分、32学时实验、第5学期）、“新能源技术”（1学分、16学时、第5学期）两门课程；三是将“AUTOCAD”课程（2学分、16+16上机、第5学期）改为实验课程（1学分、32学上机、第5学期）。

在集中实践教学环节中：一是取消了“专业综合课程设计”（2学分、2周、第7学期）；二是新增了“测控技术课程设计”（1学分、1周、第5学期）及“电气控制技术课程设计” （1学分、1周、第6学期）两门课程。

（3）2014级电子信息工程专业教学计划修订情况

在学科基础课中：一是取消“计算机辅助设计”（16+16）课，改成了“电路原理图与PCB设计”课程（32学时实验）；二是增加了由专业核心课调整来“单片机原理及应用”课程（32学时理论）及“单片机原理及应用实验”课程（32学时实验）；三是将“电路分析”课程（52+16）改为理论（56）与实验（16） 两门独立的课程。

在专业核心课中：取消了“信息论与编码”（24+8）课程并调整“单片机原理及应用”课程（40+16）到学科基础课。

在专业方向课中：一是在通信系统方向：将“程控交换”（32）课程换成为“移动通信”（22+10）课程；二是在嵌入系统方向：将“ARM处理器原理及应用”改为“嵌入式系统”（22+10），新增“ 计算机操作系统”（16+16（上机））及调整来“ 电子综合设计辅导”（16+16）；而“DSP原理及应用”、 “多媒体技术”、“ 电子设计自动化”调整到专业选修课中；三是取消了电子系统设计方向。

在专业选修课中：一是取消了“复变函数与积分变换”、“JaVa语言程序设计”、“数据结构”、“数据库技术及应用”、“Linux软件设计”、“计算机接口与通信”、“自动控制原理”、“电视原理”8门课程；二是由专业方向课调整来“DSP原理及应用”、“多媒体技术”、“电子设计自动化”3门选修课；三是新增“专业导论”、“学科前沿信息”、“新能源技术”、“现代控制理论[双语] ”、“信息论与编码”、“集成电路设计”、“计算机网络安全”7门课程。

在集中实践教学环节中：一是取消了“电子设计方向专业课程设计”（2学分、2周、第7学期）；二是新增了“工程训练C”（1周，1学分），调整了“模拟电子技术课程设计”（2周，2学分）、“数字电子技术课程设计”（2周，2学分）、“单片机原理及应用课程设计”（4周，2学分）。

（二）加强几门关键课程的课改示范工作，提升课程在电子能力培养中的关键作用

（1）电子综合设计辅导课程的教改实施情况

电子综合设计辅导课程是训练学生综合设计能力的课程。学院2009年起将原来的“电装实习”改成（电子装配）“工程训练”和“电子综合设计辅导”（2学分、24+8学时、第5学期）两门课程，并结合课余电子制作训练作为补充。电子综合设计辅导课程每一年的设计制作内容在原有的基础上都有新增，加强设计内容的新型性和实用性，至今实验室已有50多个设计实训模数电路板。2014版培养计划中“电子综合设计辅导”课程调整为实验课程“电子技术创新实验辅导”（实验30学时）。

电子装配工艺训练对学生的知识基础要求较低，在原2010版教学计划中安排在大一第二学期进行，重点是训练学生的电子电路焊接技术，为以后的电子装配打下基础。教学时数为一周，时间上分散进行，历时半个学期。电子综合设计辅导课程是学生进行电子设计的入门课，除公选课、选修课形式外，兴趣小组形式的学习培养也是一个最有成效的环节，使得对电子设计有基础、有兴趣的同学得到充分发挥与提升能力。对电子制作训练做到有计划性，一般分为四个阶段：

第一阶段：为电子制作基本能力训练。安排在入学后的第二学期，以兴趣小组形式进行。内容主要为：焊接技术训练、认识基本元器件（学会万用表的使用）、识图、音频放大电路制作。

第二阶段：电子制作入门训练。安排在入学后的第三学期，以公选课的形式进行。主要学习绘图、制作与测量（学习Protel（Altium Designer）软件的使用，学会常用电子仪器的使用，利用波形图分析电路的工作状态，分析能力训练），内容有：简单电源电路、电动机驱动电路、光控灯开关电路、温控加热器电路等。

第三阶段：电子设计基础训练。主要是结合理论知识设计电路，安排在入学后的第四学期，以选修课的形式进行。内容有：音响电路（含音调电路、功率放大器电路）、隔离放大器电路、充电器电路等。

第四阶段：电子设计综合能力提高训练。主要为综合设计中、大规模电路，安排在入学后的第五学期，以选修课的形式进行。内容有：抢答器电路、开关电源电路、数控电源电路、无线通信电路、锁相环振荡电路、转速检测电路、充电器电路。

（2）单片机原理及应用课程的教改情况

单片机作为电子自动化控制的主要手段，其作用越来越重要。我院该课程为省级精品课程，课程组老师进行了一系列的教学实践，编写了新的教学文件，每年修改电子教案、课件，出版新的教材与实验指导书，不断完善学习资源，实施电子考试等等，为学生的自动化电子设计起到了重要的支撑作用。在2014版教学计划中理论学时改为32，实验改为独立设课，学时为32，课程设计为1.5周。单片机实验电路板全部为校内老师设计制作，实验室至今有单片机综合应用设计电路板30多件。

（3）新增电子技术实践公选课

针对大学生电子设计竞赛中发现的理论教学与学生实践应用能力脱离现象比较严重的问题，从2014年下半年开始学院在二年级学生中设立“电子技术实践”公选课程，从学生学习电子技术知识的初始阶段就引导学生向技术应用方向发展，培养学生理论联系实际、实际凝练为理论知识的能力，拓展学生的创新思维能力。电子技术实践课程在一定程度上打破课程的专业界限、学科界限，使得知识、技术、信息等多方面融会贯通，在还不能完全打破现有教学模式的情况下，以教学实验班的形式增加一个补充教学环节，以音频功率放大器的设计制作为立足点，从应用目标出发搜索知识点，解决技术问题，培养思维方式。电子技术实践公选课作为教学模式创新探索，在教学过程中最大程度地改变学生被教师控制之下被动地学习的局面，改变单纯死记硬背完成学业的局面，转而让学生养成从解决问题的角度去思考、查找知识，提高学生的主观能动性、创新意识。在教学环节上将实验教学、理论教学、课程设计三点连成一线。在教学效果上力求学以致用，学有所用，以适应大学生电子设计竞赛的要求，适应技能考证的要求，适应用人单位对应用型人才的需求。

（三）编写、修订教材、教案，建立完善教师与学生教学学习资源

编写出版《电子综合设计常用模块与实例指导》、《单片机设计实例集》等实践指导教材；为学生开展考证培训修订《电子工程师考证培训讲义》等；编写新的教学文件及电子教案、课件等，建立完善教师与学生教学学习资源。

一是修订出版了《单片机实验与课程设计指导（Proteus仿真版）》、《电子设计常用模块与实例》、《单片机设计实例选集（一）》、《51系列单片机原理及应用》等实践指导性强的教材；二是在原网络课程的基础上进行了单片机慕课网站的建设，新编了150题左右的作业练习题库；三是修改2014级教学大纲、电子教案及课件；四是设计开发2014级用的新实验电路板并用于每年的学生电子设计竞赛训练。

（四）加强实践能力培训，提高学生的综合能力

加强实践能力培训，提高学科竞赛的获奖数量、提高学生、专利证书数量、提高学生电子工程师/板级工程师/电工等从职证书数量。

（1）加强了学科竞赛的辅导力度。一是组织学生电子协会，每周至少开展一次活动，以加强低年级同学的基础技能训练；二是与飞思卡尔智能汽车竞赛相结合，利用各种提高学生能力的资源，充实学生的实践活动；三是培养充实指导教师力量，2014年学院的指导教师队伍扩大至9人，落实了组队学生与指导教师的互选环节，密切指导教师与参赛学生的联系，特别是在暑期中通过明确训练计划、训练内容增加指导教师的投入精力；四是针对大学生电子设计竞赛中发现的理论教学与学生实践应用能力脱离现象比较严重的问题，从2014年下半年开始在二年级学生中设立电子技术实践公选课程，在教学效果上力求学以致用，学有所用，以适应大学生电子设计竞赛的要求。

（2）重视指导学生、申报专利工作，培养科学研究能力 。通过学生课程设计、毕业设计、电子竞赛、省创新研究项目等实践，指导学生以论文或专利的形式固化研究成果，近年来学生发表的电子设计类论文、实用专利、省大学生科技创新（电子电气类）项目、部级大学生创新创业训练项目增加明显。

（3）加强校内电子工程师等考证培训工作。学院培训中心通过了市职业技能鉴定条件验收，成立了市“职业技能鉴定所”和电工方面考证员，可进行中、高级电工，中、高级维修电工，初级电子设计工程师、板级设计工程师、单片机C语言程序设计师7种电子电气类证书的证书认定，为学生培训考评提供了极大的便利。

（4）加强了毕业设计真题实做的要求。学院将毕业设计任务早计划、早布置，以提高毕业设计论文的真题实做时间，现一般是在第7学期初就布置任务，毕业论文答辩分二次进行，在较长的时间内可给学生留出较多时间完成高质量的毕业设计论文，学生毕业设计真题实做的比例在90%以上。

（五）落实考证考级替代学分考试的制度

落实考证考级替代学分考试的制度，将提高从职能力的技能考证、考级、竞赛奖等纳入到教学学分中。

学院出台了关于《本科生毕业设计（论文）替代管理办法》（试行）的文件，规定了5类学生学业成果（考证、考级、论文、专利、竞赛奖）或经学院本科毕业设计（论文）工作小组认定可以代替毕业设计（论文）的其他成果可替代毕业设计（论文）学分。

二、实践成果

两年间，学生在电子工程师、电工考证、学科竞赛获奖方面成绩提高明显，取得电子工程师证书30 人；电工证书192人；在大学生电子设计竞赛中，获省一等奖学生为9人，二等奖学生为18人，三等奖学生为21人；在全国（省）飞思卡尔智能汽车竞赛及智能机器人大赛中获一等奖6人，特等奖2人，二等奖9人，三等奖24人。两年间，学生发表电子设计类论文10篇，取得电子设计类实用专利35项。

三、不足分析

一是教学计划改革后课时量压缩造成教师“抢课”现象，并由课程门数增多及投入精力不足造成教学改革的实践效果下降；二是团队精神在学院教改项目中体现不够，大多数教师还是安于老的教学方式，教改积极性不高，大范围的教改项目推进困难。

提高教学质量不仅需要领导重视，更需要教师的人人参与。教学改革不能停留在口号上，更应建立在教师行动上。高校要把提高教师的影响力与学生的竞争力作为学校发展的基本目标，以社会需求为导向，进一步改革人才培养模式，为社会输送合格的创新创业型应用人才。

参考文献：

[1] 唐树森，李维. 电气信息类专业基础课程综合改革的研究与实践[J]. 中国电子教育，2004，03：44-46.

[2] 张军国，刘西瑞，张健，燕飞，阚江明. 以电子设计大赛为契机 加强大学生创新能力与实践能力的培养[J]. 中国林业教育，2009，S1：93-95.

[3] 赵明富，罗彬彬，胡新宇，全晓丽，曹阳，胡顺仁，黄丽雯，叶斌强. 培养电子信息工程专业应用型高级专业人才的探索与实践[J]. 武汉大学学报（理学版），2012，S2：25-31.

[4] 陆继远，刘跃峰，李天博. 电气信息类专业C语言课程设计的改革研究与实践[J]. 中国电力教育，2010，34：108-109.