◆劉天舒 房建東 王艷榮 張曉東
在“十四五”規(guī)劃人才需求多樣化背景下,培養(yǎng)創(chuàng)新型、應(yīng)用型、技能型人才成為時代對高校的要求。因此,研究建設(shè)電子信息類及相關(guān)專業(yè)科學(xué)合理的教學(xué)體系,具有極其重要的現(xiàn)實意義[1]。應(yīng)用電子技術(shù)創(chuàng)新實驗以培養(yǎng)學(xué)生的動手能力、創(chuàng)新實踐能力、交流合作能力為課程的出發(fā)點,是一門綜合模擬電子技術(shù)和數(shù)字電子技術(shù)為一體的自主創(chuàng)新實驗課程,在教學(xué)過程中培養(yǎng)學(xué)生的建模思維能力,讓學(xué)生通過閱讀文獻(xiàn)及結(jié)合實際來提出解決實際問題的方案。在仿真實測過程中,讓學(xué)生掌握一些基本的仿真平臺、實測工具及嵌入系統(tǒng),通過觀察實驗現(xiàn)象、分析實驗數(shù)據(jù)、繪制真值表及編制設(shè)計說明書設(shè)計仿真實驗報告等環(huán)節(jié),培養(yǎng)學(xué)生交流借鑒、發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、客觀評價和不斷優(yōu)化的能力。
傳統(tǒng)實驗教學(xué)體系主要分為三部分:教師設(shè)定實驗題目,規(guī)定實驗相關(guān)要求,設(shè)定實驗報告提交時間;學(xué)生在規(guī)定學(xué)時進(jìn)行實驗及實驗報告的提交和答辯;教師結(jié)合答辯情況及實驗報告和實物進(jìn)行評分。這種教學(xué)體系的好處在于由教師設(shè)定題目更符合教學(xué)理論學(xué)習(xí)要求,可促進(jìn)學(xué)生對理論的深度掌握,但也存在不足。
1)實驗題目固化設(shè)置,易禁錮學(xué)生的創(chuàng)新性思維,使得實驗教學(xué)課程古板單一,難以提高學(xué)生主動參與實踐的積極性,沒有引導(dǎo)學(xué)生將實驗與實際生活緊密結(jié)合起來[2];
2)教師難以掌握學(xué)生實驗過程目標(biāo)完成情況及存在的問題,使得學(xué)生將側(cè)重點傾向于實驗報告的撰寫,從而造成學(xué)生“重視理論,輕視實踐”,教師“強(qiáng)調(diào)知識灌輸,忽視能力培養(yǎng)”的現(xiàn)象,嚴(yán)重制約學(xué)生創(chuàng)新能力和工程實踐能力的提高[3];
3)評價體系僅以答辯、實驗報告為標(biāo)準(zhǔn),缺乏對個性化學(xué)生的評價關(guān)注,不利于激發(fā)學(xué)生興趣,同時對學(xué)生團(tuán)隊協(xié)作能力的養(yǎng)成造成不利影響。
本次創(chuàng)新實驗是以學(xué)生為主體,自主選題,通過運用邏輯器件和傳感器,設(shè)計出滿足一定性能或特定功能的電子電路,通過運用相關(guān)軟件進(jìn)行原理仿真,對設(shè)計電路進(jìn)行實測。針對傳統(tǒng)實驗教學(xué)體系的不足主要進(jìn)行五個環(huán)節(jié)的改進(jìn),分別是選題、方案設(shè)計、現(xiàn)代工具使用、實驗分析、評價指標(biāo)。通過四輪答辯來檢測以上環(huán)節(jié)的達(dá)成度。
題目的選擇決定后續(xù)實驗的研究方向,是創(chuàng)新實驗的關(guān)鍵所在?,F(xiàn)階段大部分實驗選題方式主要是從教師規(guī)定的已有題目中進(jìn)行選擇,本次創(chuàng)新實驗對選題的改進(jìn)更加嚴(yán)謹(jǐn)且多樣化:首先讓學(xué)生通過閱讀文獻(xiàn)綜述、進(jìn)行選題需求分析、判別其應(yīng)用定位,最終進(jìn)行一輪答辯,評定選題是否具有可行性、實用性、創(chuàng)新性。其中,可行性體現(xiàn)在方案是否具有電子技術(shù)相關(guān)專業(yè)的理論支持,邏輯抽象是否合理,同時要求學(xué)生結(jié)合自身能力和規(guī)定時間完成實驗;實用性體現(xiàn)在方案構(gòu)思是否滿足現(xiàn)階段市場應(yīng)用需求,開發(fā)方案是否實用;創(chuàng)新性體現(xiàn)在學(xué)生是否具有解決問題能力,目的是培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力[4],符合教學(xué)實驗的目標(biāo)和意義。答辯環(huán)節(jié)學(xué)生可通過PPT形式展示其結(jié)構(gòu)框圖、邏輯抽象、理論支持等內(nèi)容,證明選題的合理性。
實驗教學(xué)方案設(shè)計環(huán)節(jié)主要是教師為學(xué)生安排好實驗設(shè)計方案,學(xué)生按照規(guī)程操作即可,很少注重學(xué)生完成實驗時所必備的觀察、分析、處理等技能的培養(yǎng),這必然不利于學(xué)生解決實際問題能力的培養(yǎng)[2]。本環(huán)節(jié)的改進(jìn)側(cè)重于學(xué)生對專業(yè)知識的運用,掌握專業(yè)知識是這門課程的先決條件,課堂的專業(yè)知識教學(xué)是前提。為提高每位學(xué)生的課堂積極性,讓學(xué)生在課前主動學(xué)習(xí)專業(yè)知識,并通過二輪答辯環(huán)節(jié)來檢測學(xué)生對專業(yè)知識的掌握程度,有效督促學(xué)生自主學(xué)習(xí)。通過系統(tǒng)功能、技術(shù)路線、方案論證、比對分析等考核,考查學(xué)生是否具備根據(jù)任務(wù)需要應(yīng)用電子技術(shù)、選配資源及開發(fā)設(shè)計系統(tǒng)方案的能力。
現(xiàn)階段已有對實驗實施進(jìn)行的改進(jìn),主要為以開放實驗室為基地,鼓勵學(xué)生結(jié)合所學(xué)專業(yè)、根據(jù)市場需求自選實驗課題,進(jìn)行實驗設(shè)計開發(fā),使專業(yè)開放性實驗不局限于教學(xué)大綱內(nèi)的實驗內(nèi)容[5]。本環(huán)節(jié)的改進(jìn)側(cè)重于對學(xué)生實驗儀器的開放型選擇和實驗結(jié)果的評估,不局限于實驗室現(xiàn)有儀器。本次創(chuàng)新實驗中學(xué)生大量運用現(xiàn)代工具,如單片機(jī)、溫度傳感器、LED液晶屏、CAD、Multisim 和MATLAB等。主要通過系統(tǒng)設(shè)計、仿真分析、功能測試、性能比對、方案優(yōu)化等環(huán)節(jié),判斷學(xué)生對實驗的完成度;通過第三輪答辯環(huán)節(jié)考核團(tuán)隊設(shè)計水平、解決問題的正確性以及相關(guān)專業(yè)理論知識運用是否合理可行;通過師生交流,使學(xué)生從實驗結(jié)果反思實驗過程中存在的問題,不斷強(qiáng)化改進(jìn)。
本環(huán)節(jié)的設(shè)立主要為判斷學(xué)生對實驗結(jié)果的分析和匯總能力,不再單一依據(jù)創(chuàng)新實驗設(shè)計說明書和仿真實驗報告的撰寫進(jìn)行評價。為了促進(jìn)學(xué)生的創(chuàng)新性思維,將成果展現(xiàn)形式多樣化,本次實驗以實驗設(shè)計說明書和仿真實驗報告為必備成果展示形式,增加宣傳海報視頻展、單片機(jī)或傳感器等設(shè)計產(chǎn)品實物展、網(wǎng)頁設(shè)計展以及用Autodesk Maya 等軟件設(shè)計3D動畫成果展等成果展示形式,進(jìn)行實驗結(jié)果分析,目的是培養(yǎng)學(xué)生的開放性思維。本環(huán)節(jié)的改進(jìn)可以定量地對應(yīng)用電子技術(shù)創(chuàng)新實驗在客觀上劃分檔次,提高師生的積極性。
針對學(xué)生個人成績的評價是檢驗學(xué)生學(xué)習(xí)成果的有效措施,對學(xué)生成績評價方法的完善是今后工作中要重點解決的問題。評價方法要能夠真實地反映每位學(xué)生所完成的工作,教師做出的改進(jìn)主要是教學(xué)考核采用多元化的考核評價機(jī)制,以學(xué)生動手能力、綜合能力及創(chuàng)新能力評價為主,對學(xué)生的操作規(guī)范、預(yù)習(xí)情況、實驗設(shè)計、實驗過程、實驗結(jié)果和技能測試情況等進(jìn)行綜合評價[6]。本次應(yīng)用電子技術(shù)創(chuàng)新實驗評價體系堅持“倡導(dǎo)主動實驗,培養(yǎng)創(chuàng)新思維,結(jié)果過程并重”的原則[7],鼓勵學(xué)生依據(jù)需求定位結(jié)合創(chuàng)新思維使用現(xiàn)代工具設(shè)計開發(fā)系統(tǒng),對評價指標(biāo)主要在分階段答辯測評和團(tuán)隊自評兩個方面進(jìn)行細(xì)化。評價指標(biāo)體系如表1 所示。
表1 評價指標(biāo)體系
團(tuán)隊自評是組長與秘書對組內(nèi)成員的打分,評價內(nèi)容包括工作量、工作難度、團(tuán)隊貢獻(xiàn)等的綜合評價,所有成員打分之和為15分,目的是避免評價體系對全面性的重視失之偏頗問題。傳統(tǒng)評價體系缺乏對個性化學(xué)生的評價關(guān)注,該項指標(biāo)的設(shè)立既有利于教師因材施教,也有利于學(xué)生全面發(fā)展和個性化發(fā)展,促進(jìn)學(xué)生激發(fā)創(chuàng)新熱情。
經(jīng)過本次教學(xué)體系的改進(jìn),學(xué)生積極參與實踐,結(jié)合應(yīng)用電子技術(shù)專業(yè)知識進(jìn)行選課,部分實驗題目匯總?cè)绫?所示。從表中可以看出:學(xué)生選題覆蓋面廣泛,需求分析全面,應(yīng)用定位新穎,符合應(yīng)用電子技術(shù)創(chuàng)新實驗的選題要求。通過選題環(huán)節(jié)的改進(jìn),培養(yǎng)學(xué)生分析問題、全面考慮問題、理論結(jié)合實際需求的能力。學(xué)生通過方案設(shè)計、現(xiàn)代工具使用、實驗分析等改進(jìn)環(huán)節(jié),四次答辯和師生交流,對方案進(jìn)行多次改進(jìn),最終多樣化展示其成果,有3D動畫仿真、實物講解、網(wǎng)頁宣傳等形式,部分成果展示如圖1所示。
圖1 創(chuàng)新實驗部分成果展示
表2 部分實驗題目
創(chuàng)新實驗以著重加強(qiáng)應(yīng)用電子技術(shù)課程知行合一為出發(fā)點,通過此次改進(jìn),培養(yǎng)學(xué)生的動手能力、創(chuàng)新實踐能力、交流合作能力,鼓勵學(xué)生多參與實踐環(huán)節(jié),定期匯報交流,在教師多輪答辯指導(dǎo)下,學(xué)生能少走彎路、高效學(xué)習(xí)。最終以四個課程目標(biāo)為標(biāo)準(zhǔn),結(jié)合四次答辯考核、提交的實物和設(shè)計說明書以及團(tuán)隊自評等指標(biāo)進(jìn)行評價,符合公平公正原則,增強(qiáng)學(xué)生的團(tuán)隊協(xié)作能力,提升學(xué)生獨立思考、主動參與實踐的積極性,實現(xiàn)以產(chǎn)出為導(dǎo)向的應(yīng)用電子技術(shù)創(chuàng)新實驗教學(xué)目標(biāo)。