張德偉 朱孔偉 沈培鋒

【摘要】在CDIO工程教育認證的大背景下，為解決高等工科教育中重理論輕實踐、學生“學與不學”區(qū)別不大的現(xiàn)狀、學生普遍缺乏創(chuàng)新意識和功利性較強等問題，根據(jù)本校通信工程專業(yè)的自身情況和學生特點，從依托省級一流本科課程《單片機原理及應用》“趣味課堂”模式改革、踐行思政育人、探索“一分表現(xiàn)一分所得”的激勵性過程評價機制、培養(yǎng)創(chuàng)新意識、專業(yè)教師需要解決的自身課程和教學改革的幾個重點問題、負反饋糾錯機制和拔尖人才培養(yǎng)等七個方面進行了多維度人才培養(yǎng)模式改革初探論述，努力實現(xiàn)高階性、創(chuàng)新性和挑戰(zhàn)度。

【關鍵詞】工程教育認證? 趣味課堂? 激勵性過程評價體系? 思政育人? 負反饋機制

【基金項目】本文系2019年山東省級一流本科課程《單片機原理及應用》（2019SYLKC015）和臨沂大學《單片機原理及應用》學生學習評價改革項目（PJKC1943）的研究成果。

【中圖分類號】G64 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2021）12-0188-04

CDIO工程教育模式是近年來國際工程教育改革的最新成果。從2000年起，麻省理工學院和瑞典皇家工學院等四所大學組成的跨國研究獲得Knut and Alice Wallenberg基金會近2000萬美元巨額資助，經(jīng)過四年的探索研究，創(chuàng)立了 CDIO 工程教育理念，并成立了以 CDIO命名的國際合作組織。2008年，我國教育部高等教育司發(fā)文成立“CDIO工程教育模式研究與實踐課題組”;2016年，在教育部原“CDIO工程教育改革試點工作組”基礎上成立“CDIO工程教育聯(lián)盟”。 [1]

我國高等工科教育的迫切任務是盡快培養(yǎng)與國際接軌的中國工程師，然而我國工科的教育實踐中還存在不少問題，如重理論輕實踐、強調(diào)個人學術能力而忽視團隊協(xié)作精神、重視知識學習而輕視開拓創(chuàng)新的培養(yǎng)等問題。[1]截至2018年，中國通過工程教育認證的高等學校有227所，大部分為雙一流高校，專業(yè)主要分布于機械、化工、電子信息等21個工科專業(yè)類，但相比中國1243所本科高校的總量來說，通過工程認證的比例還比較低（18.3%）。

鑒于目前工程教育認證的大勢所趨，結合本校通信工程專業(yè)的自身特色和學生特點，進行了以下多維度人才培養(yǎng)模式改革初探，取得了較為理想的育人效果。

一、依托山東省省級一流本科課程《單片機原理及應用》 “趣味課堂”教學模式改革，上下貫通課程群網(wǎng)絡，以點帶面

鑒于《單片機原理及應用》在通信工程專業(yè)培養(yǎng)體系中的重要地位，為改變本門課程傳統(tǒng)教學模式的局限性，在新工科成果導向教育（OBE）理念的指導下，在教學實踐中探索出《單片機原理及應用》“四個層次，層層遞進”的趣味課堂教學模式。該模式的主要特點是每個單元均采用“實驗箱現(xiàn)場調(diào)試+C51編程提升+硬件知識增強”的融合式教學方法展開教學，保證每個教學單元都有“趣味實驗”配套。從單片機最小系統(tǒng)的基礎部分開始;經(jīng)過循序漸進學習單片機內(nèi)部結構和外圍擴展模塊;到基于Altium Designer軟件的PCB制版硬件設計，直至學生完成軟硬件作品的完整設計。[2] 經(jīng)過連續(xù)6屆學生的教學實踐檢驗，表明該模式能大幅提升學生的學習興趣和創(chuàng)新動手能力。

本教學改革已得到學校教學改革項目基金資助。筆者主持的通信工程專業(yè)核心課程《單片機原理及應用》也于2020年1月剛剛獲批“山東省省級一流本科課程”。

《單片機原理及應用》作為通信工程專業(yè)的專業(yè)核心課程，在通信工程專業(yè)的專業(yè)培養(yǎng)體系中占據(jù)著非常重要的地位。本課程在《C語言程序設計》《模擬電子技術》和《數(shù)字電子技術》等課程學習的基礎上，主要學習掌握單片機開發(fā)的全部流程，包括軟件代碼編寫、硬件電路設計和PCB制版設計，對于培養(yǎng)學生在通信及相關領域內(nèi)從事電子產(chǎn)品和系統(tǒng)的軟/硬件研發(fā)、獨立思考、創(chuàng)新探究能力起著非常重要的作用。本課程在通信工程專業(yè)的課程體系中起著重要的承上啟下的核心紐帶作用，串聯(lián)起上下打通的課程群網(wǎng)絡。向上打通《電路原理》《模擬電子技術》《數(shù)字電子技術》和《C語言程序設計》，向下打通《傳感器技術應用》《MATLAB 仿真》《無線傳感網(wǎng)絡》和《嵌入式系統(tǒng)》等課程。

二、育人和教書并重，從思想根源入手解決學生厭學問題

重視課堂思政，積極考勤，缺勤的同學通知到人，談心、找原因，從思想根源上找出厭學原因，不讓一個學生掉隊，本科教學不能只做精英教育，是要讓每個本科學生都達標。而且配合課堂教學模式改革和學生學習評價體系改革后，學生學習態(tài)度和學習興趣發(fā)生了顯著的變化，改變了學生被動式學習，每個學習單元要求當堂完成，現(xiàn)場驗收實驗結果，現(xiàn)場打出課堂表現(xiàn)分，引入競爭機制，營造你追我趕的學習氛圍，激發(fā)了學生學習興趣，提高了創(chuàng)新動手能力。學生可以在教師的引導和任務驅(qū)動下自主學習，極大地激發(fā)出他們的主觀能動性和創(chuàng)新能力，挖掘他們的好奇心，每一個創(chuàng)新點子都可以通過自己編程、接線、下載調(diào)試來驗證是否正確，每節(jié)課都能提升自信和獲得成就感，使學生的學習真正實現(xiàn)由“要我學”向“我要學”轉變，學風得到實質(zhì)性好轉。

還特別重視考場思政，在學生的所有考試中堅持做好開考前的考場思政，把作弊危害性和嚴重性強調(diào)在先，通過社會上其他國家考試“作弊入刑”的鮮活例子給學生敲響警鐘，使學生自覺不敢觸碰作弊這一底線，不敢越雷池半步。作弊沒了指望，學生只能平時下功夫，學好每門課程，學風也就水到渠成地改善了。

三、探索靈活、公平合理、“一分表現(xiàn)一分所得”的激勵性過程評價體系

現(xiàn)在工程認證過程中普遍問題是缺乏基于過程的評分標準——影響對學習過程的“導向性”， 導致“學”與“不學”、“做”與“不做”區(qū)別不大，從而限制了學生的學習主動性和積極性。[3]以往工程認證缺失的主要就是記錄證明材料，造假的，專家一眼就能看出。

在我們的平時課程建設中，一直注意加強過程監(jiān)控，平時課堂中小的作品設計就采用當堂驗收，每個小組成員要講解演示，根據(jù)每人不同表現(xiàn)打出有區(qū)分度的課堂表現(xiàn)成績。用時越短，等級越高，形成一種你追我趕、互幫促學的良性競爭機制，課堂氣氛活躍高效，教學效果極佳。

針對學生遲到現(xiàn)象，實施了“早到前十名”和“晚到后十名”納入平時課堂紀律表現(xiàn)的策略，實行三次以后，遲到現(xiàn)象和辦事拖拖拉拉的作風基本杜絕。

針對當前普遍的上課玩手機現(xiàn)象，加大監(jiān)控力度，發(fā)現(xiàn)一次，記錄警告一次，平時成績減分。所以平時的過程監(jiān)控老師開始要更辛苦一些，但一旦嚴格按指定的制度實行，學生后期就會自覺遵守了，有效消除目前最大的手機成癮問題。

最后的作品考試也要嚴格答辯調(diào)試環(huán)節(jié)，6年來一直堅持答辯全程錄像，錄像材料完好保存在移動硬盤里，為工程認證提供最寶貴的過程記錄材料，這個過程也恰恰是教學過程中最缺失的一項，造假的材料，專家一眼即能看出。雖然費時費力，比較繁瑣，但是過程材料每年完整地保存下來，是最好的工程認證平時過程材料，彌足珍貴，也可以清晰地再現(xiàn)本課程的發(fā)展歷程。

具體的學生學習評價方式改革，以本人主持的省級一流課程《單片機原理及應用》為例來說明：

（一）評價項目

評價項目包括期末作品和平時綜合表現(xiàn)，采用公平合理的過程化考核方式。期末作品要求學生完成一件軟硬件綜合設計作品，可以考查學生的C51軟件編程能力和PCB制版設計能力。平時成績采用靈活多樣的能激發(fā)學生積極性和學習潛力的多種過程化考核方式，比如課堂創(chuàng)意表現(xiàn)、期中能力測試、實驗報告和學生自評互評等。期末作品成由PCB制版成績、軟件編程和提交文檔成績、系統(tǒng)調(diào)試和答辯成績和作品設計難度和創(chuàng)新性成績構成，區(qū)分度好。

（二）評價主體

任課教師評價和學生自評、學生互評相結合，任課教師和課程教學團隊教師評價相結合。

積極引入學生自評，引導學生對自己的學習態(tài)度、學習效果有很好的客觀自我認識和正確定位。引入學生互評，是讓每個學生都成為其他學生的監(jiān)督者，使平時表現(xiàn)成績更具真實性和公平性。

期末作品采用任課教師評價和課程教學團隊教師評價相結合的互評方式，期末作品答辯時全程視頻錄像，既可以作為后期教師評價的依據(jù)，又可以作為工程認證重要的記錄（微課視頻）保存下來，值得推廣。

四、對于二本院校，工程認證復雜工程問題的定位就是“創(chuàng)新意識培養(yǎng)”

把創(chuàng)新意識的培養(yǎng)當成日常課堂教學和期末考試最重要的評價標準，對于作品考試來說及格的底線就是是否具有創(chuàng)新性，創(chuàng)新性可以是方方面面的，可以體現(xiàn)在設計的一點一滴中。在創(chuàng)新意識的基礎上，再來談復雜工程問題，鼓勵學生敢于質(zhì)疑權威，大膽想象，突破條條框框，可以天馬行空地想，腳踏實地地做。

實施課程的課堂教學模式改革后，學風大為改善，依靠令人耳目一新的“趣味課堂”教學模式使學生真正喜歡上這門課，主動來上課，并能做到每節(jié)課快樂有成就感地學習，無形當中也培養(yǎng)了學生的專注力和不浮躁的作風。通信工程專業(yè)人才培養(yǎng)模式改革自2014年開始，改革前后課堂教學發(fā)生了顯著的變化，改變了以往傳統(tǒng)課堂的學生被動式學習，每節(jié)課都能提升自信和獲得成就感，使學生的學習真正實現(xiàn)由“要我學”向“我要學”轉變。實施新的教學模式改革后，學生的創(chuàng)新實踐能力有了很大提高，學生的創(chuàng)意點子越來越多的涌現(xiàn)出來，舉一反三和歸納提煉能力得到很大提升，并且貼近生活，與時俱進，極大地調(diào)動了學生的學習潛能和積極性;還有比如一些學生的創(chuàng)意作品：穿衣指數(shù)播報器;二維碼顯示系統(tǒng);臨沂大學校園風光顯示系統(tǒng);貪吃蛇游戲系統(tǒng);排隊叫號系統(tǒng);模擬電梯系統(tǒng);酒店點菜系統(tǒng);LED花樣廣告屏遙控控制系統(tǒng)等等。[2]

另外，還表現(xiàn)在高質(zhì)量就業(yè)和參加各級各類大賽的獲獎質(zhì)量提升。2018屆通信工程二本學生，2014年入校成績平均在490分左右，但2018年畢業(yè)生整體高質(zhì)量就業(yè)，考研率逐年提高。通信工程一名學生大三時被“今日頭條”破格錄用，現(xiàn)在正在孵化創(chuàng)業(yè);2013屆多名學生獲得2015年全國大學生物聯(lián)網(wǎng)設計競賽華東賽區(qū)特等獎2項;2016屆一名畢業(yè)生獲得山東省優(yōu)秀學士學位論文等。

五、每位專業(yè)課教師都要解決好自身課程與教學改革的幾個重點問題

1.如何做好立德樹人，思政育人工作

身為一名人民教師，一定要做到不忘初心，高度重視思政育人工作。育人就是要用一個心靈去啟迪另一個心靈，從每學期開講第一課開始，就要重視學生思想工作，從當代人和身邊人的勵志故事講起，潤物細無聲地融入到專業(yè)教學中，培養(yǎng)學生不浮躁、不功利的作風。思想做通了，學生就會由“要我學”向“我要學”轉變，學生也就會成為課堂的主體。

2.如何解決傳統(tǒng)教學中的痛點和難點問題，即如何提高課程吸引力的問題

筆者通過多年的探索，逐漸摸索出一套《單片機原理及應用》的“趣味課堂”教學模式，把學生的吸引力拉到課堂里，并且以每節(jié)課的成就感與手機搶眼球，從而有效消除目前普遍存在的手機成癮問題。把這種經(jīng)驗和模式傳遞給其他專業(yè)課教師，每個教師要根據(jù)自己課程的特點，用心摸索適合自己課程的“趣味課堂”模式，使專業(yè)課程群建設形成“趣味課堂”的“星星之火燎原之勢”。

3.要解決適應社會需求，符合OBE理念的教學內(nèi)容改革，比如《單片機原理及應用》這門課中增加PCB制版設計環(huán)節(jié)，[4]提高學生全面競爭力，增加就業(yè)機會。

4.要解決“學”與“不學”區(qū)別不大的問題，強化過程評價體系，引入競爭激勵機制，使學生學習潛能最大化。

5.靈活引入“雨課堂”，既可以方便高效地簽到，又能考查學生基礎知識掌握情況，有利于掌握學生的學習情況數(shù)據(jù)。在難度大、學時緊張的章節(jié)，靈活穿插“翻轉課堂”教學手段，讓學生充分利用課下自由支配時間，使學習效率最大化。

6.教師圍繞每個學習單元講解相關基礎原理知識，學生可以在教師的引導和任務驅(qū)動下自主學習，任務目標是學生跳一跳可以達到的目標，根據(jù)不同基礎的學生制定不同的設計目標，因材施教，讓每個學生的潛能最大化。鼓勵學生相互合作和溝通交流，并通過QQ、微信等方式加強和學生的課后交流，并實時反饋學生的學習效果。

六、科學引入負反饋機制，在人才培養(yǎng)各個環(huán)節(jié)適時做好糾錯引導

思想教育方面，發(fā)現(xiàn)厭學現(xiàn)象，及時和學生談心，查找根源原因，引導學生從偏離的軌道上逐步回到正常的課堂學習中，解決了思想問題，學生就會由“要我學”向“我要學”轉變，從而自覺成為課堂的主體。

專業(yè)課程方面，通過學生課堂表現(xiàn)、“雨課堂”考勤和測驗及時把學生暴露出的問題反饋給學生，預警學生收到反饋信息及時調(diào)整狀態(tài)、查漏補缺，從而在最短的時間內(nèi)迎頭趕上，而不是到期末才發(fā)現(xiàn)落了一大截，到那時想追趕也有些來不及了。

總之，每位專業(yè)教師要時刻洞察學生的一舉一動，要放下身段，做學生的良師益友，任何問題都要早發(fā)現(xiàn)、早糾正，最大限度地利用好負反饋機制。

七、做好學生競賽團隊的梯隊建設，建立專業(yè)拔尖人才培育實驗室

我校通信工程專業(yè)學生從入校第一學期上《C語言程序設計》時，就鼓勵興趣濃厚優(yōu)秀學生加入物聯(lián)網(wǎng)培育實驗室，以老帶新，做好梯隊傳承，平時學生沒課時就泡在實驗室里，相互學習，日積月累，成效顯著。物聯(lián)網(wǎng)團隊教師積極鼓勵指導學生盡早參加專業(yè)大賽，在實踐中磨煉，以大賽促興趣和提升綜合能力。獲獎優(yōu)秀學生又能帶動實驗室成員和本班級非參賽學生，形成通信工程整個專業(yè)欣欣向榮的學習氛圍。近年來，參加物聯(lián)網(wǎng)大賽獲獎層次高，數(shù)量多，成效斐然。

八、結語

總之，在多維度人才培養(yǎng)模式探索中，逐漸培養(yǎng)學生具有了創(chuàng)新意識，團隊合作和溝通能力，培養(yǎng)學生具有舉一反三和歸納提煉的能力以及專注、不浮躁、不功利的作風。并在探索的過程中做到教學相長，持續(xù)改進，不求功利、腳踏實地，努力實現(xiàn)高階性、創(chuàng)新性和挑戰(zhàn)度，逐步向CDIO工程教育認證的12條標準靠攏。

參考文獻：

[1]CDIO百度百科詞條解釋，https：//baike.baidu.com/item/cdio[Z].

[2]張德偉，朱孔偉.新工科OBE理念下的單片機“趣味課堂”探索與實踐[J].教育現(xiàn)代化，2019，6（45）：244-247.

[3]申功璋.工程教育專業(yè)認證關鍵指標解讀-2019-04-14[R]，2019.

[4]沈培鋒，張德偉.Altium Designer 軟件使用技巧及常見問題探討[J].實驗室研究與探索，2016，12（35）：135-138.

作者簡介：

張德偉（1972年9月-），女，漢族，山東郯城人，碩士，副教授，研究方向物聯(lián)網(wǎng)開發(fā)。

朱孔偉（1971年3月-），男，漢族，山東臨沂人，博士，講師，研究方向為智能控制。

沈培鋒（1973年8月-），男，漢族，山東龍口人，本科學歷，副教授，研究方向為電氣控制。