智能硬件倒逼教學(xué)變革，EDA如何連接課堂與工程現(xiàn)場？

一場圍繞EDA、智能產(chǎn)品設(shè)計與實(shí)踐教學(xué)的研討會，正在釋放一個信號：電子信息人才培養(yǎng)，正從“學(xué)軟件、做實(shí)驗(yàn)”，走向真實(shí)工程鏈路訓(xùn)練。近日，“EDA智能產(chǎn)品設(shè)計與開發(fā)培訓(xùn)”在清華大學(xué)iCenter舉行?；顒佑汕迦A大學(xué)基礎(chǔ)工業(yè)訓(xùn)練中心主辦，嘉立創(chuàng)協(xié)辦。來自全國33所高校的50余位教師代表齊聚清華園，圍繞電子信息人才培養(yǎng)、實(shí)踐教學(xué)改革、學(xué)科競賽育人及產(chǎn)教融合創(chuàng)新等議題展開交流。

 

從參會高校、交流議題到課程案例來看，這場活動并不只是一次圍繞工具使用的培訓(xùn)。它更像是一次關(guān)于“電子信息人才如何培養(yǎng)”的集中討論：當(dāng)智能硬件、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能和先進(jìn)制造加速融合，高校課堂需要回答的問題已經(jīng)不只是“如何教會學(xué)生使用軟件”，而是如何讓學(xué)生理解從設(shè)計、制造到調(diào)試驗(yàn)證的完整工程過程。

一場研討會背后，電子信息教學(xué)正在轉(zhuǎn)向工程鏈路訓(xùn)練

過去，硬件產(chǎn)品大多是功能相對單一的設(shè)備。如今，伴隨大模型、傳感器、芯片、智能終端與物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)融合，越來越多硬件產(chǎn)品已經(jīng)轉(zhuǎn)變?yōu)檐浻矃f(xié)同的智能系統(tǒng)。

一個智能硬件產(chǎn)品從想法到落地，不只是畫一張電路圖或?qū)懸欢纬绦?。它往往需要?jīng)歷需求分析、方案設(shè)計、器件選型、PCB設(shè)計、傳感器接入、電源設(shè)計、結(jié)構(gòu)配合、軟件編程，再到系統(tǒng)集成、樣機(jī)調(diào)試和迭代驗(yàn)證等多個環(huán)節(jié)。

這也意味著，產(chǎn)業(yè)需要的人才不能只掌握某個工具或某項(xiàng)操作，而要理解產(chǎn)品開發(fā)全過程，具備系統(tǒng)設(shè)計、工程實(shí)現(xiàn)和問題調(diào)試能力。對于電子信息、嵌入式、物聯(lián)網(wǎng)、通信工程、自動化等相關(guān)專業(yè)來說，如何把產(chǎn)業(yè)項(xiàng)目轉(zhuǎn)化為課程內(nèi)容，把復(fù)雜工程拆解為學(xué)生可完成的訓(xùn)練任務(wù)，已經(jīng)成為實(shí)踐教學(xué)改革的重要方向。面對智能硬件提出的新要求，高校工程教育該如何回應(yīng)？

研討會上，清華大學(xué)基礎(chǔ)工業(yè)訓(xùn)練中心郝昱宇老師以《機(jī)電一體化創(chuàng)新實(shí)踐課程建設(shè)經(jīng)驗(yàn)與思考》為題，分享了清華iCenter在工程實(shí)踐課程中的探索。

據(jù)介紹，相關(guān)課程以《科技產(chǎn)品創(chuàng)新實(shí)踐》《制造工程訓(xùn)練》等實(shí)踐課程為依托，強(qiáng)調(diào)項(xiàng)目式學(xué)習(xí)，引導(dǎo)學(xué)生從真實(shí)問題出發(fā)，完整經(jīng)歷痛點(diǎn)挖掘、項(xiàng)目提出、方案預(yù)審、工程設(shè)計、樣機(jī)制作和綜合評審等環(huán)節(jié)。

這種課程設(shè)計并不是單一技能訓(xùn)練，而是構(gòu)建“先分底層技能、再合系統(tǒng)創(chuàng)新”的遞進(jìn)式大綱。前期，通過機(jī)械制造與電子控制等實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目夯實(shí)學(xué)生的底層動手能力；后期，再結(jié)合專業(yè)方向開展創(chuàng)新實(shí)踐項(xiàng)目，推動學(xué)生完成系統(tǒng)集成和工程落地。

這一課程實(shí)踐說明，高校工程訓(xùn)練正在從“學(xué)會某項(xiàng)技能”，走向“完成一個復(fù)雜系統(tǒng)”。要讓這種系統(tǒng)能力進(jìn)入電子信息類課堂，關(guān)鍵在于把真實(shí)產(chǎn)品開發(fā)過程拆解成教師可教學(xué)、學(xué)生可訓(xùn)練、結(jié)果可驗(yàn)證的項(xiàng)目任務(wù)。

如果說清華iCenter的課程實(shí)踐提供了“如何培養(yǎng)系統(tǒng)能力”的樣本，那么EDA工具和產(chǎn)業(yè)工程資源，則進(jìn)一步回答了“電子信息類課程如何把設(shè)計、制造和調(diào)試貫通起來”。

在這一背景下，EDA工具不再只是課程中的軟件操作對象，而開始成為連接電路設(shè)計、PCB實(shí)現(xiàn)、打樣驗(yàn)證和系統(tǒng)調(diào)試的教學(xué)入口。

這也是EDA進(jìn)課堂的價值變化：它不只是讓學(xué)生學(xué)會一款工具，而是幫助教師把設(shè)計、打樣、焊接、調(diào)試、驗(yàn)證等環(huán)節(jié)組織成可教學(xué)的項(xiàng)目，讓學(xué)生在完整工程閉環(huán)中建立系統(tǒng)設(shè)計能力和工程判斷力。

從中山大學(xué)到紹興職院：產(chǎn)教融合如何真正落地

一條教學(xué)鏈路能否真正落地，關(guān)鍵不在于一次活動，而在于它能否在高校課程中持續(xù)運(yùn)行、不斷迭代。

研討會上，中山大學(xué)電子信息科學(xué)與技術(shù)教研室主任陳翔老師以《為綜合性大學(xué)植入“工科之魂”的跋涉之旅——也談工科實(shí)訓(xùn)課程建設(shè)》為題，分享了中山大學(xué)與嘉立創(chuàng)EDA持續(xù)合作的課程建設(shè)經(jīng)驗(yàn)。

雙方合作可追溯至2019年前后。2020年起，中山大學(xué)《工程應(yīng)用訓(xùn)練》課程邀請嘉立創(chuàng)聯(lián)合開課，至今已持續(xù)6年，覆蓋七八屆學(xué)生。

談及最初的合作契機(jī)，陳翔老師表示，打動他的不是一款單獨(dú)的軟件工具，而是嘉立創(chuàng)愿意持續(xù)投入課程設(shè)計資源、EDA工具和打板鏈路資源，幫助高?？焖俅罱ㄕn程體系。他說：“單靠我個人的力量，是不可能在那么短的時間去做一個平臺效應(yīng)這么好的工訓(xùn)課體系?！?/p>

6年來，雙方合作從課程支持逐步擴(kuò)展到實(shí)習(xí)實(shí)踐基地、企業(yè)尋訪、課外科技活動、電設(shè)培訓(xùn)、新生研討課、電子工藝實(shí)習(xí)、教材編寫以及產(chǎn)學(xué)研項(xiàng)目申報等多個環(huán)節(jié)。這種合作也逐漸沉淀為一種工程實(shí)踐文化，讓更多學(xué)生獲得動手做板、調(diào)試系統(tǒng)、完成項(xiàng)目的機(jī)會。

陳翔老師強(qiáng)調(diào)，電子信息類實(shí)踐教學(xué)的關(guān)鍵，是“做，一定要把東西做出來”。這句話點(diǎn)出了工程實(shí)踐教育的核心：不能停留在紙面設(shè)計和仿真環(huán)節(jié)，而要讓學(xué)生把電路板做出來，把系統(tǒng)調(diào)通，并在真實(shí)場景中完成展示和驗(yàn)證。

中山大學(xué)案例說明，一條產(chǎn)教融合路徑可以通過長期共建沉淀下來；紹興職業(yè)技術(shù)學(xué)院周老師的反饋，則說明這種路徑并非只適用于頭部高校，也對應(yīng)著更多本科院校和高職院校的現(xiàn)實(shí)需求。

周老師表示，陳翔老師關(guān)于課程建設(shè)、實(shí)驗(yàn)室開放和項(xiàng)目化教學(xué)的分享，為她提供了“非常好的樣本”。在她看來，這樣的經(jīng)驗(yàn)雖然需要長期投入，也并不輕松，但它證明了這件事“可以做”。

她提到，當(dāng)前不少本科院校和高職院校都面臨類似問題：教師缺少真實(shí)工程項(xiàng)目開發(fā)經(jīng)驗(yàn)，工程思維難以傳遞；課程內(nèi)容跟不上產(chǎn)業(yè)技術(shù)迭代；PCB課程容易停留在繪圖和DRC檢查，缺少后續(xù)打樣、焊接、裝配和調(diào)試環(huán)節(jié)。

“工程思維還是要靠實(shí)踐，通過做工程項(xiàng)目來培養(yǎng)。嘉立創(chuàng)EDA是一個橋梁，把原本相對分散的課程內(nèi)容連接起來?！敝芾蠋熣f。

在她看來，通過PCB設(shè)計課程和真實(shí)項(xiàng)目，數(shù)字電子、模擬電子、PCB設(shè)計、電子工藝等內(nèi)容可以被更自然地打通，讓學(xué)生完成從基礎(chǔ)知識到實(shí)物制作、再到系統(tǒng)調(diào)試的完整訓(xùn)練。

對不少高校而言，難點(diǎn)并不只是“有沒有工具”，還在于有沒有可落地的課程案例、項(xiàng)目資源、師資培訓(xùn)和工程經(jīng)驗(yàn)支撐。

 

據(jù)了解，嘉立創(chuàng)EDA大學(xué)計劃目前已與全國510余所高校共建校企聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室，與1500余所高校共建EDA相關(guān)課程與競賽，并推出一系列教學(xué)資源，圍繞課程建設(shè)、競賽實(shí)訓(xùn)與證書認(rèn)證等方面推進(jìn)校企合作。

從中山大學(xué)的長期課程共建，到紹興職業(yè)技術(shù)學(xué)院代表的高校需求，可以看到，EDA進(jìn)入高校課堂，正在從單純的軟件教學(xué)，走向工具、項(xiàng)目、課程、教材、師資培訓(xùn)、競賽支持和打樣驗(yàn)證等多環(huán)節(jié)協(xié)同。

讓學(xué)生進(jìn)入工程閉環(huán)，才是實(shí)踐教學(xué)改革的關(guān)鍵

陳翔老師曾用“星星之火可以燎原，持久堅(jiān)持終將綻放”概括中山大學(xué)與嘉立創(chuàng)EDA的多年合作。放在更大的背景下看，這句話也道出了電子信息實(shí)踐教學(xué)改革的長期性。無論是智能硬件、物聯(lián)網(wǎng)，還是人工智能與先進(jìn)制造，最終都需要學(xué)生具備把想法變成方案、把方案做成樣機(jī)、再通過調(diào)試和迭代讓系統(tǒng)運(yùn)行起來的能力。

因此，EDA進(jìn)課堂的價值，不只是讓學(xué)生掌握一款設(shè)計工具，而是讓他們在真實(shí)工程鏈路中理解設(shè)計、制造、驗(yàn)證與迭代。

這場發(fā)生在清華園的研討會，也許只是一次交流活動。但它所呈現(xiàn)出的方向已經(jīng)越來越清晰：當(dāng)高校實(shí)踐教學(xué)與產(chǎn)業(yè)工程資源更深度連接，電子信息人才培養(yǎng)才能真正從課堂走向工程現(xiàn)場，從知識學(xué)習(xí)走向系統(tǒng)創(chuàng)造。

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