夏琬嬌 房建東 王艷榮 張曉東 彭武

摘? 要 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)信息工程學(xué)院對(duì)電子信息工程、通信工程和物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)開設(shè)了應(yīng)用電子技術(shù)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)選修課。該實(shí)驗(yàn)選修課的開設(shè)不僅是為了滿足數(shù)字電子技術(shù)等基礎(chǔ)課程的實(shí)踐需求，還旨在培養(yǎng)學(xué)生探索、學(xué)習(xí)、動(dòng)手、合作、創(chuàng)新等各個(gè)方面的能力。將面向工程教育專業(yè)認(rèn)證，對(duì)應(yīng)用電子技術(shù)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式進(jìn)行探索研究。

關(guān)鍵詞 應(yīng)用電子技術(shù)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn);工程教育專業(yè)認(rèn)證;創(chuàng)新意識(shí);教學(xué)模式

1 引言

互聯(lián)網(wǎng)深刻影響著人類社會(huì)的發(fā)展，突飛猛進(jìn)的信息技術(shù)不僅帶來了物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、網(wǎng)絡(luò)通信安全等新工科專業(yè)，還促進(jìn)了應(yīng)用電子技術(shù)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的優(yōu)化和進(jìn)步。大數(shù)據(jù)背景下，要以工程教育專業(yè)認(rèn)證為目標(biāo)，探索課程與實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)教學(xué)模式的改革與創(chuàng)新。工程教育專業(yè)認(rèn)證是保障和提高專業(yè)教學(xué)的方法，其實(shí)質(zhì)是按照既定的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)對(duì)專業(yè)人才體系進(jìn)行認(rèn)定，其目的是保證專業(yè)能夠培養(yǎng)出符合標(biāo)準(zhǔn)的合格畢業(yè)生[1]。

2006年，美國(guó)政府出臺(tái)《美國(guó)競(jìng)爭(zhēng)力計(jì)劃：在創(chuàng)新中領(lǐng)導(dǎo)世界》，希望通過培養(yǎng)優(yōu)秀人才，保持美國(guó)的競(jìng)爭(zhēng)力，使其處于世界領(lǐng)先地位[2]。

2013年6月，中國(guó)成功加入《華盛頓協(xié)議》，這標(biāo)志著我國(guó)已經(jīng)開始邁入快速提升工程教育水平的行列。但是，在之前的高等教育培養(yǎng)計(jì)劃中，各高校的實(shí)驗(yàn)課項(xiàng)目往往以簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證為主，忽視了課程的工程性，使得學(xué)生對(duì)課程缺少框架性的認(rèn)識(shí)，知識(shí)結(jié)構(gòu)與層次未建立起來[3]。

針對(duì)上述問題，參照《華盛頓協(xié)議》規(guī)定的各項(xiàng)工程教育專業(yè)認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)，內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)信息工程學(xué)院以電子信息類本科生培養(yǎng)特色的培育建設(shè)為例，開展了應(yīng)用電子技術(shù)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)應(yīng)用創(chuàng)新教學(xué)模式研究，并通過實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)原理的虛擬仿真、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的功能測(cè)試三個(gè)環(huán)節(jié)，解決大學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)缺乏、實(shí)踐能力薄弱的問題。

2 教學(xué)模式研究反思

在研究范式和研究領(lǐng)域上，我國(guó)的教學(xué)模式理論仍然存在以下問題[4]。

1）階段模糊與概念泛化。構(gòu)成教學(xué)模式的引進(jìn)介紹、理論探索和實(shí)踐構(gòu)建三階段劃分標(biāo)準(zhǔn)不明確且片面，教學(xué)模式的基本范疇和內(nèi)在從屬概念仍需進(jìn)一步明確。

2）實(shí)踐運(yùn)用走向形式。其一，一些學(xué)者照搬其他學(xué)者的教學(xué)模式，使得自己的實(shí)踐教學(xué)難以推廣;其二，一些教學(xué)模式理論基礎(chǔ)匱乏，使得建構(gòu)的教學(xué)模式經(jīng)不起檢驗(yàn)。

3）教學(xué)模式研究的缺失。雖然有研究者探討了基于信息技術(shù)等與課程整合的教學(xué)模式，但是相關(guān)研究大體是線性的、單一化的，對(duì)如何發(fā)揮教學(xué)模式在“互聯(lián)網(wǎng)+教育”環(huán)境下的最大優(yōu)勢(shì)的研究較少。

因此，互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的教學(xué)模式變革，要從本科生培養(yǎng)關(guān)鍵要素與環(huán)節(jié)角度，運(yùn)用專業(yè)認(rèn)證理念，面向全體學(xué)生，開展邊研究邊實(shí)踐、邊應(yīng)用邊推廣的教學(xué)模式[5]。

3 面向工程教育專業(yè)認(rèn)證的應(yīng)用電子技術(shù)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式

本文結(jié)合內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)信息工程學(xué)院本科生應(yīng)用電子技術(shù)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)選修課程，對(duì)面向工程教育專業(yè)認(rèn)證的應(yīng)用電子技術(shù)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式過程進(jìn)行具體闡述。

課程的特色與簡(jiǎn)介? 實(shí)現(xiàn)課內(nèi)課外有機(jī)結(jié)合、技術(shù)應(yīng)用與發(fā)展能力有機(jī)結(jié)合、專業(yè)教育與職業(yè)素養(yǎng)教育有機(jī)結(jié)合是課程的主要特色。課程既注重素質(zhì)培養(yǎng)，又注重應(yīng)用能力培養(yǎng)，為學(xué)生后續(xù)學(xué)習(xí)與工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。學(xué)生在教師指導(dǎo)下，通過文獻(xiàn)綜述、應(yīng)用假設(shè)、方案論證、原理仿真、功能實(shí)驗(yàn)等環(huán)節(jié)的訓(xùn)練與實(shí)踐，能夠基于給定的實(shí)驗(yàn)條件，通過客觀述評(píng)，提出問題，給出可行解決方案，進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)分析、實(shí)驗(yàn)測(cè)試，完成作品設(shè)計(jì)制作，深化應(yīng)用電子技術(shù)創(chuàng)新實(shí)踐，培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度與職業(yè)素養(yǎng)。

課程教學(xué)目標(biāo)

目標(biāo)1：通過任務(wù)剖析、需求分析、應(yīng)用定位、結(jié)構(gòu)抽象、建立系統(tǒng)框圖等環(huán)節(jié)，使學(xué)生掌握研究對(duì)象設(shè)計(jì)分析基本流程和方法。

目標(biāo)2：通過實(shí)驗(yàn)方案論證環(huán)節(jié)培養(yǎng)學(xué)生分析問題能力。

目標(biāo)3：通過原理仿真、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、器材選型、實(shí)驗(yàn)分析等環(huán)節(jié)，培養(yǎng)學(xué)生借助計(jì)算機(jī)軟件分析平臺(tái)等現(xiàn)代工程工具進(jìn)行開發(fā)的能力。

目標(biāo)4：通過功能實(shí)驗(yàn)測(cè)試、整理實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、編制設(shè)計(jì)說明書等環(huán)節(jié)，培養(yǎng)學(xué)生交流借鑒、分析問題、客觀評(píng)價(jià)能力。

實(shí)驗(yàn)方式

1）自主式：學(xué)生實(shí)驗(yàn)方案經(jīng)指導(dǎo)教師審核通過后，領(lǐng)取實(shí)驗(yàn)器材，進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室自主實(shí)驗(yàn)。

2）分組式：實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目九人一組，每組成員明確分工。

輔導(dǎo)方式

1）講授式：指導(dǎo)教師通過集中講授方式，向?qū)W生講清課程安排、工作與進(jìn)度要求、考核方法、實(shí)驗(yàn)守則及實(shí)驗(yàn)室安全制度等。

2）混合式：針對(duì)學(xué)生每個(gè)階段的論證分析要求，以質(zhì)疑辨析方式解決，通過指導(dǎo)教師提出質(zhì)疑、學(xué)生辨析的方式，師生共同探討、相互借鑒，學(xué)生自主完成設(shè)計(jì)優(yōu)化。

3）討論式：針對(duì)學(xué)生設(shè)計(jì)過程中出現(xiàn)的個(gè)別問題，指導(dǎo)教師通過每周固定指導(dǎo)時(shí)間，針對(duì)性輔導(dǎo)解決。

項(xiàng)目實(shí)施? 每個(gè)小組每周必須有一次正式項(xiàng)目會(huì)議，項(xiàng)目秘書要對(duì)每次會(huì)議做會(huì)議紀(jì)要，并按項(xiàng)目成果交付計(jì)劃進(jìn)行項(xiàng)目成果答辯。項(xiàng)目成果交付計(jì)劃如表1所示。

成績(jī)?cè)u(píng)定? 該應(yīng)用電子技術(shù)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)最終的成績(jī)?cè)u(píng)定以三個(gè)方面作為參考：實(shí)驗(yàn)方案論證答辯、實(shí)驗(yàn)原理設(shè)計(jì)與仿真設(shè)計(jì)答辯、項(xiàng)目的功能測(cè)試及其視頻制作。對(duì)于實(shí)驗(yàn)方案論證答辯成績(jī)的評(píng)定，按照設(shè)計(jì)說明、虛擬仿真、會(huì)議紀(jì)要、陳述及答辯五個(gè)項(xiàng)目進(jìn)行權(quán)重打分;對(duì)于實(shí)驗(yàn)原理設(shè)計(jì)及仿真設(shè)計(jì)答辯成績(jī)的評(píng)定，按照四個(gè)項(xiàng)目進(jìn)行權(quán)重打分，具體評(píng)分規(guī)則如圖1所示;最后一個(gè)成績(jī)?cè)u(píng)定環(huán)節(jié)為功能測(cè)試環(huán)節(jié)，該環(huán)節(jié)用優(yōu)、良、差三個(gè)等級(jí)記錄各個(gè)小組的實(shí)測(cè)成績(jī)。

學(xué)生學(xué)習(xí)成效統(tǒng)計(jì)分析? 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)信息工程學(xué)院本科生應(yīng)用電子技術(shù)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)選修課程推陳出新，不斷朝著面向工程教育專業(yè)認(rèn)證教學(xué)模式摸索前進(jìn)。為了更好地實(shí)現(xiàn)對(duì)該教學(xué)模式下學(xué)生學(xué)習(xí)成效的掌握，本教學(xué)模式在應(yīng)用電子技術(shù)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)結(jié)課之后，對(duì)參加該選修課程的各個(gè)實(shí)驗(yàn)小組進(jìn)行成績(jī)統(tǒng)計(jì)與分析。該課程成績(jī)?cè)u(píng)價(jià)共有三個(gè)環(huán)節(jié)，分別為方案論證環(huán)節(jié)、原理論證環(huán)節(jié)和功能測(cè)試環(huán)節(jié)，每個(gè)環(huán)節(jié)滿分均為100分。

評(píng)審小組共由三名助教和一名教授組成，各自為每個(gè)實(shí)驗(yàn)小組打分，各實(shí)驗(yàn)小組每一環(huán)節(jié)的最終評(píng)分取所有評(píng)審成員打分的平均分。參加該選修課程的21個(gè)小組三個(gè)環(huán)節(jié)的得分結(jié)果如圖2所示（左邊為方案論證環(huán)節(jié)分?jǐn)?shù)，中間為原理論證環(huán)節(jié)分?jǐn)?shù)，右邊為功能測(cè)試環(huán)節(jié)分?jǐn)?shù)），各小組最終成績(jī)（最終成績(jī)=方案論證環(huán)節(jié)*0.2+原理論證環(huán)節(jié)*0.4+功能測(cè)試環(huán)節(jié)*0.2）如圖3所示，結(jié)果保留整數(shù)。

由圖2可以看出，除了第七組，其他各小組每個(gè)環(huán)節(jié)的分?jǐn)?shù)波動(dòng)不大。為了做到對(duì)每位學(xué)生“不拋棄、不放棄”，與第七組小組成員進(jìn)行交流、溝通，了解到該小組學(xué)生其他課程任務(wù)繁重，導(dǎo)致沒有按時(shí)完成原理仿真環(huán)節(jié)答辯。經(jīng)過評(píng)審組客觀、人文地考慮，給予該小組最終成績(jī)及格處理。由圖3可知，該應(yīng)用電子技術(shù)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)選修課程60～69分有一組，70～79分有四組，80～89分有14組，90分及以上有兩組。由此可得，面向工程教育專業(yè)認(rèn)證的應(yīng)用電子技術(shù)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式使得學(xué)生的學(xué)習(xí)成效呈現(xiàn)較好態(tài)勢(shì)。

學(xué)生課程目標(biāo)總體達(dá)成度比較? 圖4為電子信息工程專業(yè)16級(jí)（左邊）和17級(jí)（右邊）課程目標(biāo)總體達(dá)成度比較圖。由圖可知，兩個(gè)年級(jí)的課程目標(biāo)總體達(dá)成度均超過目標(biāo)達(dá)成度（0.65），雖然17級(jí)的課程目標(biāo)2、3、4相較于16級(jí)有所下降，但是下降幅度較小，整體態(tài)勢(shì)穩(wěn)定。通過對(duì)16級(jí)和17級(jí)電子信息工程學(xué)生進(jìn)行調(diào)查及分析，發(fā)現(xiàn)17級(jí)的課程目標(biāo)總體達(dá)成度略有下降的原因可能為該年級(jí)的學(xué)生積極性不高，重視程度不夠，不少學(xué)生投入的時(shí)間較少等。為了減少這種現(xiàn)象，需要進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)應(yīng)用電子技術(shù)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)課的管理，通過激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣來提高他們對(duì)所學(xué)理論知識(shí)的綜合應(yīng)用能力。

4 教學(xué)模式總結(jié)與展望

本文采用的教學(xué)模式順應(yīng)了當(dāng)代高校實(shí)踐教學(xué)的改革潮流，不僅培養(yǎng)了學(xué)生提出問題、制訂計(jì)劃、交流借鑒、客觀評(píng)價(jià)、創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)和再學(xué)習(xí)能力，還最大限度地把學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性、主動(dòng)性、創(chuàng)造性發(fā)揮出來。目前，課程實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)在實(shí)施過程中還存在中間環(huán)節(jié)監(jiān)控不足、效果評(píng)價(jià)體系不完善等問題。針對(duì)此類問題，未來的應(yīng)用電子技術(shù)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)課程應(yīng)該繼續(xù)向工程教育專業(yè)認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)靠近，深度融合物聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)技術(shù)與人工智能技術(shù)，有效保證學(xué)生工程教育的高質(zhì)量完成。

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