王冠軍,周 勇,江海峰,許新征,林果園

(中國礦業(yè)大學(xué)計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，江蘇徐州221116)

1 問題背景

當(dāng)前世界范圍內(nèi)新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革加速進(jìn)行，綜合國力競爭日趨激烈。以互聯(lián)網(wǎng)、新能源、新材料為代表的新工業(yè)革命迅猛發(fā)展，在這種背景下“一帶一路”、“中國制造2025”、“互聯(lián)網(wǎng)+”、“電子信息+”等重大戰(zhàn)略與概念應(yīng)運(yùn)而生，新工科教育風(fēng)起云涌[1]，工程教育往何處去，引發(fā)了許多學(xué)者的思考，并且做了很多嘗試,例如引入卓越工程師計劃，建設(shè)實踐創(chuàng)新平臺，加強(qiáng)新生工程認(rèn)知教育等方面，也正是基于以上工作，結(jié)合工程教育領(lǐng)域的對比分析資料[2]。

2 電子信息類專業(yè)轉(zhuǎn)型升級

從電子信息類專業(yè)面臨的問題入手，面向未來技術(shù)和學(xué)生就業(yè)發(fā)展需求，梳理崗位能力需求與課程體系對應(yīng)關(guān)系，重新修訂人才培養(yǎng)方案，逆向倒推構(gòu)建與“理論與實踐教育”有機(jī)結(jié)合的課程體系。深化專業(yè)內(nèi)涵建設(shè)，形成工程實踐新模式，對學(xué)生的培養(yǎng)進(jìn)行“轉(zhuǎn)型升級”，形成一系列的新理念：①新目標(biāo)，適應(yīng)“電子信息+”時代要求，培養(yǎng)“大工程觀”。②新結(jié)構(gòu)，重構(gòu)實踐課程體系和教學(xué)內(nèi)容。新建3-5門工程實踐類課程。③新模式，課程實施中注重“互聯(lián)網(wǎng)+工程實踐”的結(jié)合，通過“雨課堂”、翻轉(zhuǎn)課堂等多種形式加強(qiáng)與學(xué)生的互動交流。④新質(zhì)量，以工程教育專業(yè)認(rèn)證為抓手，構(gòu)建與國際工程教育相等價的人才培養(yǎng)與評價體系。

總體的思路如圖1所示。

圖1 電子信息專業(yè)轉(zhuǎn)型升級總體思路

3 實踐教學(xué)改革舉措

從提高電子信息類學(xué)生實踐能力出發(fā)，以系統(tǒng)能力培養(yǎng)為目標(biāo)，構(gòu)建起工科學(xué)生實踐新模式，實踐教學(xué)體系。該體系從第一學(xué)年“基礎(chǔ)層”、第二學(xué)年“工程認(rèn)知專業(yè)基礎(chǔ)層”、第三學(xué)年“工程認(rèn)知應(yīng)用設(shè)計層”到第四學(xué)年“工程能力綜合實踐層”，構(gòu)建了由基礎(chǔ)到應(yīng)用、由理論到實踐(“正三角形”)的一整套循序漸進(jìn)由淺入深的實踐教學(xué)體系。結(jié)構(gòu)圖的左半部分為實踐教學(xué)的知識結(jié)構(gòu)體系；右半部分為與企業(yè)的結(jié)合點(diǎn)。通過企業(yè)結(jié)合點(diǎn)與校企共建課程的直線連接，清晰地表述了從第一學(xué)年到第四學(xué)年企業(yè)逐漸深度參與的進(jìn)程，呈“倒三角形”。完整的實踐模式如圖2所示。

圖2 基于工程認(rèn)知的實踐模式

根據(jù)項目的基本研究內(nèi)容，主要實施步驟為：

(1)工程認(rèn)知基礎(chǔ)。在學(xué)生通識認(rèn)知的基礎(chǔ)上，通過工程認(rèn)知實踐等一系列課程強(qiáng)化學(xué)生的工程認(rèn)知能力。課程通過項目式管理模式，前期以指導(dǎo)教師“雨課堂”講解為主，后期開展學(xué)生自主學(xué)習(xí)，利用課上+課下學(xué)習(xí)形式，通過教師指導(dǎo)+學(xué)生自學(xué)，以學(xué)生組隊方式，協(xié)作開展課程項目實施。這種管理模式能幫助大學(xué)生更好地理解和認(rèn)知工程問題，如工程復(fù)雜性、工程與社會性、工程中的團(tuán)隊協(xié)作、技術(shù)與工程之間的關(guān)系。同時，在小組協(xié)作開展項目實施過程中，能夠借助文獻(xiàn)資料查詢，對問題進(jìn)行分析、討論，并提出解決方案。課程實施中給學(xué)生配備相應(yīng)的工程認(rèn)知套件進(jìn)行系統(tǒng)的開發(fā)工作。

(2)基于工程認(rèn)知的應(yīng)用與競賽實踐。利用交互式MOOC與翻轉(zhuǎn)課堂的形式進(jìn)行電子信息類專業(yè)理論課教學(xué)，同時在實驗過程中和課余時間,指導(dǎo)專業(yè)學(xué)生依據(jù)調(diào)研結(jié)果與前期的知識儲備,并結(jié)合基地條件與學(xué)科競賽進(jìn)行工程實踐系統(tǒng)開發(fā)工作。教師結(jié)合本專業(yè)方向競賽(如：全國電子設(shè)計大賽、智能車大賽、智能互連大賽、工程認(rèn)知大賽等)給出相應(yīng)選題示例,如四旋翼自主飛行器探測跟蹤系統(tǒng)、移動氣象站小車制作、NXP雙車會車組智能車制作、基于WIFI的智能家居控制系統(tǒng)等。

學(xué)生在工程認(rèn)知學(xué)習(xí)基礎(chǔ)上結(jié)合自身實際參加相關(guān)工程項目實踐(競賽)進(jìn)行選題或自主命題，組建團(tuán)隊結(jié)合課程進(jìn)行作品開發(fā)，開發(fā)完成后進(jìn)行檢查評定。通過“學(xué)競一體化”措施可大大提高學(xué)生學(xué)習(xí)積極性。

(3)工程創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實踐。工程創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力培養(yǎng)是本階段首要目標(biāo)，工作的思路如圖3所示。

圖3 工程創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力提升

從工程認(rèn)知基礎(chǔ)層到工程研究層分別采用興趣驅(qū)動、問題驅(qū)動、成就驅(qū)動，層層遞進(jìn)的方式推動學(xué)生雙創(chuàng)能力培養(yǎng)。

學(xué)生在前期實踐的基礎(chǔ)上進(jìn)行工程能力的升華，對作品進(jìn)行再創(chuàng)新，申報各類新創(chuàng)業(yè)項目。

根據(jù)線上同學(xué)們對作品的點(diǎn)贊量、投票總量、分享數(shù)量、提問量、討論熱度等反饋信息進(jìn)行師生互動討論，在系統(tǒng)的功能、可擴(kuò)展性、可移植性、易操作性等方面進(jìn)行總結(jié)，確定進(jìn)一步的完善方向和內(nèi)容。創(chuàng)新考核方式，由多位導(dǎo)師組成考核組，導(dǎo)師由校內(nèi)課業(yè)導(dǎo)師和校外企業(yè)導(dǎo)師組成，采用模擬創(chuàng)新答辯和路演(成熟作品)的形式進(jìn)行打分。打分表表頭設(shè)計如表1所示。

表1 實踐作品打分表表頭設(shè)計

其中，選題考察原創(chuàng)性、新穎性及工程復(fù)雜性程度，技術(shù)性要考慮采用技術(shù)路線的合理性及先進(jìn)性，同時考查團(tuán)隊協(xié)作能力。

(4)系統(tǒng)工程能力培養(yǎng)。使學(xué)生擁有解決復(fù)雜工程問題的能力，是目前工程教育中的一大痛點(diǎn)[3]，研究考慮了基于OBE強(qiáng)化能力要素培養(yǎng)，構(gòu)建起工程教育過程鏈，形成工程能力培養(yǎng)新模式。研究通過多層次遞進(jìn)式的實踐體系實現(xiàn)學(xué)生系統(tǒng)能力的培養(yǎng)，使學(xué)生形成對電子系統(tǒng)的綜合認(rèn)識、分析、設(shè)計實現(xiàn)與優(yōu)化，通過最終的綜合電子系統(tǒng)設(shè)計與畢業(yè)設(shè)計等環(huán)節(jié)培養(yǎng)卓越工程領(lǐng)軍人才。

4 結(jié)語

教學(xué)改革的初衷是為了激發(fā)學(xué)習(xí)興趣、培養(yǎng)自學(xué)能力、引導(dǎo)創(chuàng)新思維，強(qiáng)調(diào)理論與實踐的融合。通過以上舉措的效果來看，教學(xué)改革的成果是有目共睹的，近三年來硬件類競賽獲得國家級、省級獎勵50余項，創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目百余項，畢業(yè)生成立創(chuàng)業(yè)企業(yè)6家，較之前成績有了大幅提高。工程認(rèn)知引導(dǎo)的實踐教育對于提高同學(xué)們的動手熱情起到了巨大的推動作用。