馬知遠， 朱旭芳

(1.海軍工程大學 電子工程學院,湖北 武漢 430033；2.華中師范大學 物理科學與技術學院,湖北 武漢 430072)

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以實踐教學為主線的電子技術系列課程教學模式

馬知遠1,2， 朱旭芳1

(1.海軍工程大學 電子工程學院,湖北 武漢 430033；2.華中師范大學 物理科學與技術學院,湖北 武漢 430072)

針對傳統(tǒng)的電子技術教學模式中，理論和實踐課程教學相互獨立、各實驗環(huán)節(jié)設計零散、教學資源不能有效共享、管理機制松散且教學效果不理想等問題，根據(jù)布盧姆教育目標二維分類構建電子技術綜合運用能力模型，按照電子技術實踐課程的特點，結合學生知識水平,進行資源重組調配，對現(xiàn)存教育體系進行改變，形成“認知能力”、“基本設計”、“綜合設計”、“創(chuàng)新實踐”及“創(chuàng)意創(chuàng)新”5個層次的實踐教學模式，建立了以實踐教學為主線的課程教學體系。提高了學生的綜合能力素養(yǎng)，徹底改變傳統(tǒng)實踐教學與實踐活動的孤立關系。

電子技術； 能力模型； 教育體系； 教學模式

0 引 言

電子技術系列課程作為學科基礎課，是人才培養(yǎng)體系中介于公共基礎平臺和專業(yè)技能平臺之間的重要環(huán)節(jié)，是學生在本科學習期間從理論分析模式轉向工程應用模式最重要的節(jié)點[1]?；诖?，該學科的各類課程教學和實踐環(huán)節(jié)越來越彰顯其重要性。在當今信息化改革飛速發(fā)展的時期，實踐創(chuàng)新能力的總體要求更加凸顯。如何建設有利于學員創(chuàng)新能力提升的體制，如何優(yōu)化有利于學員創(chuàng)新能力提升的機制，一直是高等教育的重要學術保證[2]。以實踐教學為主線，推動課程教學模式改革，完善和優(yōu)化該類學科的創(chuàng)新實踐體制和機制，形成總體的綜合效益，在新時期有著重大的理論價值和實際意義[3]。

加強實踐教學、強化電子實踐應用和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)、突出系統(tǒng)概念以及軟硬件的聯(lián)系而不是單純的器件功能，這是國內外眾多知名高校電子類學科教學改革的共同點[4]。斯坦福大學簡化了課程體系結構，將原有的六大核心課程重新整合為三大領域，包括信號系統(tǒng)與控制，電子學及數(shù)字系統(tǒng)，為激發(fā)學生的創(chuàng)新意識，所有的實驗課程都沒有設定最終結果，學生可以通過計算機軟件、線性系統(tǒng)、電路以及人工智能算法等技術來探索和實踐自己的想法[5]。麻省理工學院顛覆了先介紹模型概念，再通過實驗驗證這一傳統(tǒng)的教學方法，首先讓學生直接參與實踐來歸納模型，再通過理論學習加強概念認知，最后再回到實踐中強化創(chuàng)新能力的培養(yǎng)[6]。培養(yǎng)具有較強電子創(chuàng)新能力和較高綜合素質的優(yōu)秀應用型人才成為了當前各高校電子類學科教學改革的共同目標。

1 主要問題

(1) 環(huán)節(jié)設計零散，資源不能共享。大學生電子設計競賽、基礎實驗、綜合課程設計及本科畢業(yè)設計等自主創(chuàng)新實踐活動在時間和形式上相互獨立，銜接不緊密、缺乏連續(xù)性，專業(yè)體系結構不完整[7]。科學合理的實踐教學機制應該是：“基礎實驗引導入門，課程設計鍛煉模塊電路設計能力，畢業(yè)設計培養(yǎng)系統(tǒng)實現(xiàn)能力，學科競賽培養(yǎng)創(chuàng)新能力”，各個環(huán)節(jié)相互銜接，資源相互融合，才能更好的提升人才培養(yǎng)的質量[8]。

(2) 管理機制松散，教學效果不佳。統(tǒng)一有效管理機制的缺乏根本無法保證實踐環(huán)節(jié)的教學效果。電子技術教學實踐活動多采用導師負責制，各教員在培養(yǎng)方式及教學內容上存在較大差別，隨意性較大。教員設計的題目大部分都不夠規(guī)范合理，選題難易適中且切合電子技術學科實際的題目較少[9]。綜上所述，探索以培養(yǎng)學生實踐能力和創(chuàng)新能力為主線，實現(xiàn)基礎型、設計型、綜合型及研究創(chuàng)新型培養(yǎng)模式相結合，有必要在“統(tǒng)一籌劃、分類指導”的基礎上加大研究的力度。

2 主要思路

2.1 通用認知能力模型

根據(jù)《面向學習、教學和評價的分類學——布盧姆教育目標分類學的修訂》一書，認知能力模型采用了“知識”和“認知過程”二維框架如表1所示。知識是指學習時涉及的相關內容，包括了從具體到抽象四個類別：事實、概念、程序和元認知。其中概念和程序的抽象程度有一定的交叉，即有的程序性知識比最抽象的概念性知識更具體。認知過程涉及學習時要掌握的學業(yè)行為表現(xiàn)，包括了6個類別：記憶、理解、應用、分析、評價和創(chuàng)造，這是依據(jù)認知復雜程度由低到高來排列的[10]。

表1 布盧姆認知目標修訂二維分類

知識維度分類中的知識維度有四種水平，依次是“事實性知識”、“概念性知識”、“程序性知識”和“元認知知識”?！笆聦嵭灾R”是學習者在掌握某一學科或解決問題時必須知道的基本要素，具體包括語言、符號、知識和事件、地點、人物、日期等具體細節(jié)和要素的知識?！案拍钚灾R”是指一個整體結構中基本要素之間的關系，表明某一個學科領域的知識是如何加以組織的，如何發(fā)生內在聯(lián)系，如何體現(xiàn)出系統(tǒng)一致的方式等，具體包括類別與分類的知識、原理與概括的知識以及理論、模式與結構的知識?！俺绦蛐灾R”是如何做事的知識?！白鍪隆笨梢允切纬梢粋€簡單易行的常規(guī)聯(lián)系，也可以是解答一個新穎別致的問題?！俺绦蛐灾R”通常采用一組有序的步驟，它包括了技能、算法、技巧和方法的知識，統(tǒng)稱為“程序”。“程序性知識”還包括了運用標準確定何時何地運用程序的知識。如果說“事實性知識”和“概念性知識”代表著“什么”類知識；程序性知識則關注“如何”類知識。它具體包括具體學科技能和算法的知識、具體學科技巧和方法的知識以及確定何時運用適當程序的知識。“元認知知識”是關于一般的認知知識和自我認知的知識。雖然不同的研究者觀點各異，術語有別(如元認知意識、自我意識、自我反思、自我調節(jié)等)，但是都強調了元認知知識在學習者成長以及發(fā)揮其主動性中的地位。元認知知識具體包括策略知識、認知任務的知識以及自我知識三個方面[11]。

2.2 電子技術綜合運用能力模型建立

知識維和認知過程維構成了一個二維矩陣，矩陣內每一個具體結合就是教育目標指導教學實踐所需達到的教學效果[12]。用最簡明的話來說，布盧姆認知目標修訂的框架旨在幫助教師教學、學習者學習和評價者評價[13]。以電子技術系列課程教學為例，學習任務所包括的知識類型：知道電子電路需要用到電壓、電流和電阻等知識屬于“事實性知識”；會用三極管放大電路計算公式屬于“程序性知識”；電路圖屬于“概念性知識”；要確定采用什么樣的記憶方式和理解方式屬于“元認知知識”。學員通過電子技術的學習，認知能力的形成過程如表2所示。

表2 通過電子技術學習培養(yǎng)認知能力過程

3 主要方法

3.1 五層次教學體系

在現(xiàn)有的條件下，按照電子技術實踐課程的特點，結合學生知識水平,進行資源重組，合理調配各方面的關系。通過對教育體系的改變，形成五個層次的實踐教學模式[14]?；緦嶒炨槍Φ湍昙墝W生的知識背景,讓學生建立工程系統(tǒng)的概念,包括了解電子技術的基本技能、基本方法及基本器件，使學生能綜合運用電子技術系列課程知識，驗證電子技術基本電路，強化學生工程意識與基本操作技能,養(yǎng)成科學、規(guī)范的實驗習慣與方法，從而達到認知能力的培養(yǎng)；綜合設計實驗主要培養(yǎng)學員的設計能力和綜合能力，使學生能綜合運用電子技術系列課程知識，設計完整電子系統(tǒng)使學生能熟系理論課上所講知識點；課程綜合設計實驗培養(yǎng)學員分析能力、設計能力及創(chuàng)新意識，為其提供一個有效的平臺，在規(guī)定的時間周期內，發(fā)揮其最大的主觀能動性，按照電子產(chǎn)品設計流程，獨立完成設計簡單電子系統(tǒng)。其主要目的在于普及電子技術知識及電子系統(tǒng)的制作方法，培養(yǎng)學生對電子技術的興趣，使學生能綜合運用電子技術系列課程知識，設計完整電子系統(tǒng)；畢業(yè)設計培養(yǎng)學員基本工程素質及綜合工程素質，使學生能綜合應用所學的各種理論知識和技能，進行科學研究基本功的訓練，培養(yǎng)學生綜合運用所學知識獨立地

分析問題和解決問題的能力，為以后撰寫專業(yè)學術論文打下良好的基礎；電子設計競賽使學員掌握多種電子設計軟件的功能、使用，學會電子電路現(xiàn)代化的設計方法的應用，體現(xiàn)現(xiàn)代信息技術的運用，了解當前電子發(fā)展的趨勢，在此基礎上培養(yǎng)學生工程實踐素質、提高針對實際問題進行電子設計制作的能力，達到創(chuàng)新能力及創(chuàng)新意識的提高。

3.2 建立以實踐教學為主線的課程體系

徹底改變傳統(tǒng)實踐教學與實踐活動的孤立關系，系統(tǒng)設計實踐平臺。驗證性為主的基礎實驗對于課堂教學理論知識驗證是不可缺少的，然而它并不能取代實際的工程訓練。因此應當更重視以系列課程為中心的工程實踐平臺的建設，以培養(yǎng)學生綜合性的工程素質和工程實踐能力。實踐平臺的建設并不局限于培養(yǎng)實踐動手能力，還包括培養(yǎng)對事物的觀察能力和分析能力，敢于接觸實際、提出問題、解決問題的能力，以及處理工程實際問題所需的協(xié)調能力，創(chuàng)造、創(chuàng)新能力等[15]。電子技術實踐平臺訓練體系的核心是保證各專業(yè)的學生都能得到足夠的滿足自身專業(yè)需要的應用訓練。通過建設充分的硬件環(huán)境，重點強調實際訓練，力求理論和實踐相結合貫穿學習的全過程。學生經(jīng)過實踐環(huán)節(jié)，能夠熟練掌握電子技術關鍵技術技能和設計能力，獲取電子技術創(chuàng)新的技巧和經(jīng)驗，從而達到自覺地學習和培養(yǎng)自己的專業(yè)技能和設計能力。

實踐教學為主線的課程教學體系其建設內容包括“實踐教學理念”和“實踐教學體系”兩個方面[16]。在實踐教育理念上，應當破除培養(yǎng)專家的觀點，而立足于培養(yǎng)學生素質；破除只包攬知識的思想，立足于終身教育；破除以教師為主體的實踐教學體系，立足于以學生為主體的教學方式[17]。在實踐教學模式中，應當變輔導實驗為引導實驗，變靜態(tài)實驗內容為動態(tài)實驗內容，變面向結果為面向過程。實際上注重實踐方法與實踐過程，就是提倡自主性。在實驗方法上，針對不同類型的實驗采取不同的方法。對基礎性實驗，以幫為主；對設計性實驗，以引導為主；對綜合性、系統(tǒng)性實驗，先幫后扶再放手，逐步實現(xiàn)變“以教師為中心”為“以學生為中心”，變被動學習為主動學習[18]。通過這幾種方法的實施，有效地解決“教”與“學”之間的矛盾，充分發(fā)揮學生的主觀能動性，提高實踐實驗課程的效率[19]。

以建立全開放的綜合創(chuàng)新實驗室體系為重點，強化動手能力、實踐能力的培養(yǎng)。平臺以電子技能培訓為基礎，以綜合創(chuàng)新為手段，改革現(xiàn)有的多項多層次電子創(chuàng)新實踐活動，建立梯級層次化的實踐教學為教學體系(見表3)。

表3 實踐教學為主線的課程教學體系

注：“√”為必須參加，“O”為指導參加?！把芯可睘殡娐放c系統(tǒng)專業(yè)，“本專業(yè)”為電子工程專業(yè)，“相關專業(yè)”為電類專業(yè)

4 結 語

在傳統(tǒng)的教學模式中，理論和實踐課程教學相互獨立，教學效果不理想。為強化實踐教學效果，改變實踐教學活動孤立的現(xiàn)狀，根據(jù)通用認知模型構建了電子技術綜合運用能力模型，建立以實踐教學為主線的課程教學體系，使學生成為學習的主體，提高了學生的綜合能力素養(yǎng)，徹底改變了傳統(tǒng)實踐教學實踐活動的孤立關系。我校在這一教學體系中建立了創(chuàng)新能力培訓平臺，全方位籌措實踐教學資源，建立全開放的綜合創(chuàng)新實驗室，加強實踐教學，強化動手能力、實用能力的培養(yǎng)。平臺以電子技能培訓為基礎，以綜合創(chuàng)新為手段，在學校一系列電子創(chuàng)新實踐活動中不斷試驗，建立了一套較為完善的以實踐教學為主線的課程教學體系。在2013年的全國大學生電子設計競賽及2014年中國研究生電子設計競賽中，我校本科學員獲得全國一等獎2項，研究生獲得全國一等獎1項，教學體系改

革初見成效。

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·名人名言·

大學的榮譽,不在它的校舍與人數(shù);而在于它一代一代人的質量。

——柯南特

Research on Teaching Mode of Electronic Technology with Practice Teaching as the Main Line

MAZhi-yuan1，2，ZHUXu-fang1

(1. College of Electronic Engineering, Naval University of Engineering, Wuhan 430033,China；2. College of Physical Science and Technology, Central China Normal University, Wuhan 430079, China)

To solve the problems that teaching theory and practice courses are independent, experimental aspects of the design are fragmented, teaching resources cannot be effectively shared, management mechanism loose and teaching effect is not ideal, a practice teaching curriculum teaching system is established. The system meets with the Bloom's educational objectives to build a 2-dimensional classification, to train the ability of the integrated use of electronic technology. The system also meets with the characteristics of practical courses, combines with the students' knowledge level, restructures the deployment of resources, changes to the existing education system. The system is established by five levels of practice teaching mode, i.e., "cognitive ability", "basic design", "integrated design", "innovative Practice "and" creativity and innovation". The results show that it can improve the quality of students' comprehensive ability, completely change the traditional practice of teaching and practice of solitary relationship.

electronics; ability model; education system; teaching mode

2014-12-08

馬知遠(1982-)，男，湖北武漢人，碩士，講師，海軍工程大學電子工程學院電子技術系主任，研究方向為“電路與系統(tǒng)”、“信號檢測與處理”。Tel.：13437116263;E-mail：mazhiyuan@msn.com

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