余志斌，陳春霞，黃德青

（1.西南交通大學 電氣工程學院，四川 成都；2.成都工業(yè)學院 經濟與管理學院，四川 成都）

一 引言

《綜合設計》是我校電子信息工程專業(yè)本科生的一門必修課，是本科生向畢業(yè)論文過渡的一個重要實訓環(huán)節(jié)，是在學生解決復雜工程問題能力和基本技能培養(yǎng)方面起支撐作用的課程。但是，當前課程仍存在以下幾個方面的突出問題。

1.課程目標與教學內容未能充分關聯(lián)

《綜合設計》課程前身為《電子信息工程實訓》，主要使學生能夠針對復雜工程問題提出解決方案，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力、提高學生綜合素質、并具有良好的溝通能力。當前課程主要采用小組授課形式，每組由2～3 名學生構成，由一名教師指導，共同完成一個項目。但是，小組沒有一個統(tǒng)一的授課模式、各教學環(huán)節(jié)質量難以保證，也難以對每位學生學習情況進行評估。項目內容也由各指導教師指定，項目內容的難易程度沒有統(tǒng)一，統(tǒng)一評估是否符合課程目標難度大。課程目標與教學內容未能充分關聯(lián)，教學目標未能引領教學內容，教學內容未能充分體現(xiàn)課程目標。教學大綱涉及的課程內容比較陳舊，僅強調基本步驟，沒有具體化，可操作性不強。

2.學生主體性差，學習自我驅動力不強

現(xiàn)有綜合設計課程是雖然采用案例與理論結合的教學方法，相較于純理論教學確實有助于知識的運用掌握。然而這種教學方式，依然擺脫不了教師作為主體的傳統(tǒng)教學模式，學生往往參照老師的教授完全性地模仿，這使得學生主體性差，對該課程缺乏自我探究精神，不符合課程要求，也無法做到“綜合設計”。

3.學生創(chuàng)新意識弱，課程內容新穎不足

在綜合設計課程教學中，老師給出設計題目，并教授學生如何完成綜合設計。但仍是側重于知識的傳授，教師的主要目的是在有限時間內將理論的基本應用和實際操作技能傳授給學生，學生的主要目的是完成最終報告獲得學分。作為綜合設計課題，應盡可能地從多個角度進行創(chuàng)新設計；但學生往往更愿意按照老師給的既定步驟和方案實施，盡可能“符合規(guī)范”、而非“標新立異”。因此綜合設計課程教學過程中，急需提升學生的自主性和創(chuàng)新意識。

4.多課程知識交叉，知識難以整合

整合不同的學科知識、聚合不同領域的工程技能、融合不同形式的思維，進而產生倍增效應的新工科創(chuàng)新人才的培養(yǎng)模式[1]。《綜合設計》為第七學期大四所開課程。學生通過前六個學期的學習，已掌握包括基礎、通識和專業(yè)等課程體系內大部分課程知識。如何將這些課程知識融合、綜合應用，并結合產業(yè)實際解決某些復雜工程問題，是該課程的主要目的。而當前課程講授中，從項目任務發(fā)布到實施、到課程結束時的答辯等，都沒有一個統(tǒng)一的可參考的教學計劃來指導。如何教會學生融合各課程知識完成綜合設計，是一個待解決的關鍵問題。

因此，通過《綜合設計》課程改革和建設，使課程內容反映學科前沿和產業(yè)最新發(fā)展，使學生能夠真正具備在電子信息工程領域（如軌道交通信息化領域）的工程設計能力，成為一門具有產教融合鮮明特色的電子信息工程專業(yè)實踐類課程，從而體現(xiàn)“技術與應用，科學與工程”結合的課程特色[2]。

針對前述課程存在的問題，課程改革與建設將從課程目標和大綱修訂、教學模式改革和課程資源建設等方面深入開展研究和建設該課程。

1.重新確立課程目標、修訂教學大綱、調整課程內容

課程目標應該是具體的，可清晰描述的。課程內容體現(xiàn)教學目標，教學目標落實課程目標。基于產教融合的思想，充分調研：通過走訪企業(yè)、了解企業(yè)需求、確立課程改革與建設的方向和目標?；诔浞终{研基礎上，修訂課程的目標和教學大綱，使課程目標和課程內容保持高度一致。

《綜合設計》課程要求學生在教師的指導下，獨立地完成單個項目需要分析、概要設計、詳細設計等工作，解決與之相關的問題，熟悉電子信息工程及工程實踐中常用的方法，具有實踐性、綜合性強的顯著特點。在培養(yǎng)學生的綜合素質、增強工程意識、提升創(chuàng)新能力等方面具有其他教學環(huán)節(jié)無法代替的重要作用。修訂《綜合設計》課程目標，從培養(yǎng)考生綜合運用所學知識和技能，分析與解決工程實際問題、培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力和提高學生綜合素質，培養(yǎng)學生科學態(tài)度和嚴謹求實的工作作風等方面入手修正培養(yǎng)目標、更新課程內容。

2.教學模式改革

◆以學生為中心[3]的教學過程中，采用項目驅動式教學模式。課程教學過程中引入實際工程項目案例，且保證案例新穎，有一定的難度，具有產教融合特色。

◆重新設計教學環(huán)節(jié)，由于綜合設計課程由多位老師授課，應設計相對穩(wěn)定、相對統(tǒng)一的教學環(huán)節(jié)，且教學環(huán)節(jié)要能促使前修各課程知識融合、產教融合。

3.課程資源建設

◆開展教材建設，吸收學科前沿和產業(yè)最新發(fā)展，引入實際工程項目內容，編寫綜合設計課程教材，充分體現(xiàn)電子信息工程專業(yè)知識。

◆基于新建教材，通過科教融合、產教融合，制作適合實踐課程教學的課件。

◆圍繞課程目標，結合產業(yè)發(fā)展，以工程項目為基礎，制作若干課程案例。

二 具體措施

(一) 重新修訂課程培養(yǎng)目標和課程大綱

綜合課程設計要求學生在教師的指導下，獨立地完成單個項目需求分析、概要設計、詳細設計等工作，解決與之相關的問題，熟悉電子信息工程及工程實踐中常用的方法，具有實踐性、綜合性強的顯著特點。使之對培養(yǎng)考生的綜合素質、增強工程意識和創(chuàng)新能力具有其他教學環(huán)節(jié)無法代替的重要作用。修訂綜合設計課程目標，從培養(yǎng)考生綜合運用所學知識和技能，分析與解決工程實際問題、培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力和提高學生綜合素質，培養(yǎng)學生科學態(tài)度和嚴謹求實的工作作風等方面入手修正課程目標、更新課程內容。

（二） 規(guī)劃教學內容、完善教學環(huán)節(jié)

1.結合產教融合，規(guī)劃課程內容

（1）教師結合自身科研、產業(yè)需求和專業(yè)最新知識，給出設計任務、要求。學生在教師指導下，獨立完成給定的設計任務，學生在完成任務后應編寫出符合要求的設計報告，并進行答辯。（2）學生在綜合課程設計工作中，應綜合運用各種學科的理論知識與技能，分析和解決工程實際問題，課程大綱和內容中明確要求學生在設計過程中要有創(chuàng)新意識、創(chuàng)新思維和方法。（3）在設計實驗項目和案例時，大綱和教學過程中應明確要求學生應學會依據(jù)綜合課程設計課題任務進行資料搜集、 調查研究、 方案論證、 掌握有關工程設計程序、 方法和技術規(guī)范。提高理論分析、言語表達、撰寫技術文件以及獨立解決專題問題等能力。

2.發(fā)掘各課程共性，巧設教學環(huán)節(jié)

綜合設計可以說是各課程的交叉融合。過該課程學習，可以讓學生更全面地思考問題，讓學生在看見樹木的同時，也能關注整個森林。課程教學活動應積極促進本專業(yè)各課程間的相互滲透和聯(lián)系，使學生的思維和想象力、協(xié)作和創(chuàng)新精神等綜合素質得到發(fā)展。教學過程中應發(fā)掘各課程共性，巧設教學環(huán)節(jié)，努力挖掘每一項活動與其他課程相互滲透的可能性，讓學生在學習過程中能結合各課程要素，促進整體素質全面發(fā)展，從而最大限度發(fā)揮綜合設計教學的多維效能。

考慮學生來源于“機器人系統(tǒng)”“人工智能技術”和“軌道交通信息與控制”三個方向，結合產業(yè)前景，擬規(guī)劃和設計的具體教學內容和教學環(huán)節(jié)如下表1所示。

表1 教學內容、教學環(huán)節(jié)、學生預期學習成果

（三） 教材編寫

《綜合設計》課程目前沒有統(tǒng)一的教材，基于產教融合思想、學科前沿、以及電子信息工程專業(yè)實踐類課程的特點，編寫指導學生如何進行綜合設計的教材。

（四） 采用“一體化”項目教學模式

探索將課程作業(yè)、課程設計和后續(xù)畢業(yè)設計有機結合在一起，采用項目化教學[4]?！耙惑w化”教學體現(xiàn)在課程作業(yè)、課程設計與畢業(yè)設計這三個實踐教學環(huán)節(jié)形成相互支撐、互為依托、由易到難，實現(xiàn)循序漸進的實踐課程體系[5]。

（五） 工程項目案例

采用項目驅動的方式開展課程教學，全面培養(yǎng)學生知識查找、綜合設計和研究創(chuàng)新能力[6]。綜合設計課程是以項目形式驅動進行教學，原有課程名稱為電子信息工程實訓，沒有統(tǒng)一的案例，實際上可以認為是一門新開課程，結合產業(yè)需求引入實際工程項目案例。具體案例依據(jù)目前培養(yǎng)方案“機器人系統(tǒng)”“人工智能技術”“軌道交通信息與控制”三個專業(yè)方向進行歸劃。

1.機器人系統(tǒng)

◆智能移動抓取機器人

◆四輪開源智能小車系統(tǒng)

2.人工智能技術

◆高速公路風險智能識別系統(tǒng)

◆雷達輻射源智能感知系統(tǒng)

3.軌道交通信息與控制

◆動車組車廂編號識別系統(tǒng)

◆鐵路線缺陷檢測系統(tǒng)

三 綜合設計實施路線和教學策略

（一） 綜合設計課程建設實施路線

實施路線如圖1 所示。

圖1 課程建設實施路線圖

首先重新修訂課程培養(yǎng)目標和教學大綱，考慮學生個體差異，研究并更新個性化課程內容，并配備相應的教學條件。最后，在實施過程中根據(jù)電子信息工程專業(yè)優(yōu)質設計課程的內涵與標準，不斷改進教學方法，評價標準，并進行教學反思，持續(xù)改進課程。

（二） 教學內容與教學策略

加強課程思政，支持教學目標達成，為學生建立深層次學習環(huán)境。

1. 課程教學內容應與教學目標相對應，注重課程思政的建設，深度廣度適當，能夠反應學科領域最新發(fā)展。教學內容與教學目標的對應關系，如表1 所示。

2. 課程知識點要清楚，且各知識點之間具有清晰的邏輯結構。

課程知識點應緊密圍繞綜合設計過程及其特點，討論從設計開題→中期→答辯的全過程中如何合理運用各項技術、工具解決電子信息工程課程設計的問題。

同時，應建立與其他專業(yè)基礎課、專業(yè)核心課之間的聯(lián)系，幫助學生在電子信息工程領域形成系統(tǒng)的知識體系。

3. 教學過程中要能夠不斷激發(fā)學生的學習興趣，不斷激勵學生，激發(fā)學生學習潛力，從認知、技能、情意三個層面引導學生進入深層次學習，有效達成教學目標。三個層面的內容應與《本科教學質量保障工作手冊》中的本科課程教學目標分類相對應。

四 考核與成績評定方式

考核是檢驗學生學習效果和教學質量的一個重要環(huán)節(jié)，成績的評定應當能夠正確反映學生學習的創(chuàng)造性和積極探索精神，本課程教改對學生成績的考核方式和成績評定辦法也進行了改革。

考核方式為考查。采用小組授課方式，每組1 ～3名學生組成，由一名具有實際工程項目背景的教師授課，組內學生合作完成一個綜合設計題目，授課教師結合工程項目及學生實際情況給出具體設計題目和設計任務書，指導學生圍繞題目展開設計實踐環(huán)節(jié)，要求學生完成任務書規(guī)定的綜合設計任務。

考查采用 “設計環(huán)節(jié)+ 設計答辯+ 報告”的考核方式。成績占比如圖2 所示。

圖2 綜合設計成績占比圖

依據(jù)要實現(xiàn)的課程目標，設計專門的答辯評價標準。分別從5 個方面的能力要求對答辯情況進行考察，成績對應：優(yōu)、良、中、及格、差等級別。綜合設計報告（占50 %）內容含方案比較、設計與論證、理論分析與計算、硬件總體框圖、軟件流程框圖，以及思政、工程倫理和工程經濟等方面的體現(xiàn)。設計環(huán)節(jié)（占25%）主要包括平時設計出勤、討論、創(chuàng)新要點的提出以及認真程度。設計答辯（占25%）主要包括設計答辯過程中的問題表達、技術細節(jié)講解、問題回答情況以及PPT 制作情況等。

五 結語

通過教學改革，刪除了不合理的教學內容，新教學內容以軟件和硬件綜合設計為兩條主線，增加了工程倫理和工程經濟的內容、并在綜合設計過程中引入思政元素，使教學內容在跟蹤電子信息工程專業(yè)領域理論和技術發(fā)展方面有大幅推進。通過增加研討式教學模式、引入工程倫理和工程經濟、課程設計以創(chuàng)新性綜合設計為主、輔以思政教育的改革，激發(fā)了學生對該課程學習的興趣和主動性，在普遍提高學生的動手實踐和創(chuàng)新能力的同時，提高了學生的綜合素質。教學改革成果獲得了學生、企業(yè)專家和高校同行的認可，取得了良好的效果。然而，在改革過程中也遇到了一些問題：如在綜合設計過程中，如何更好地引入思政教學、如何恰當?shù)卦u價思政教學的效果、以及工程倫理和工程經濟內容的融入等。在今后教學改革和教學實踐中，還需要進一步深入探討，不斷提高教學質量。