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        電子信息類專業(yè)綜合實(shí)踐課程改革與探索

        2021-07-22 11:28:28張攀峰馬令坤李慧貞
        黑龍江科學(xué) 2021年13期
        關(guān)鍵詞:實(shí)驗(yàn)評價(jià)能力

        張攀峰,楊 帆,馬令坤,李慧貞

        (陜西科技大學(xué) 電子信息與人工智能學(xué)院,西安 710021)

        電子信息類專業(yè)集數(shù)學(xué)、物理、電子學(xué)、通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)、控制理論以及智能科學(xué)技術(shù)于一體,呈現(xiàn)出軟硬兼顧、跨學(xué)科、復(fù)合性強(qiáng)、發(fā)展速度快、企業(yè)對專業(yè)人才實(shí)踐創(chuàng)新能力要求高等特點(diǎn)。針對國家發(fā)展戰(zhàn)略、專業(yè)特點(diǎn)和工程教育的需求,電子信息類專業(yè)開展系列改革與研究,在原有2012版培養(yǎng)方案中各課程實(shí)驗(yàn)及課外8學(xué)分的基礎(chǔ)上,在2016版培養(yǎng)方案中增加了3學(xué)分專業(yè)綜合實(shí)踐課程,共48學(xué)時(shí),在第七學(xué)期開設(shè)。

        1 課程實(shí)施中的問題

        專業(yè)綜合實(shí)踐課程目標(biāo)定位于學(xué)生在學(xué)習(xí)完專業(yè)全部核心課程的基礎(chǔ)上,依托全部或者絕大部分核心課程內(nèi)容,發(fā)揮頂石課程(Capstone Course)的融會貫通性,發(fā)揮學(xué)生的自主探究性,強(qiáng)調(diào)學(xué)生能將學(xué)過的理論與實(shí)驗(yàn)知識及技能融會貫通,在培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力和創(chuàng)新精神中具有極為重要的地位。但因?yàn)橐蟾呒伴_設(shè)時(shí)間晚,在實(shí)施過程中存在以下問題[1]:

        1.1 課程內(nèi)容認(rèn)定標(biāo)準(zhǔn)待確定

        學(xué)生在前期所進(jìn)行的課程實(shí)驗(yàn)跟隨對應(yīng)的課程,是課程理論的驗(yàn)證和應(yīng)用。綜合實(shí)踐以學(xué)生專業(yè)核心能力形成為基準(zhǔn),強(qiáng)調(diào)專業(yè)核心課程的綜合運(yùn)用,因此需要給出不同類別專業(yè)綜合實(shí)驗(yàn)的界定標(biāo)準(zhǔn),以此作為后續(xù)不同類別綜合實(shí)踐項(xiàng)目開發(fā)的依據(jù)。

        1.2 缺乏教材和實(shí)訓(xùn)指導(dǎo)書

        自本專業(yè)開設(shè)以來,缺乏專門面向新工科背景下電子信息類專業(yè)的專業(yè)綜合實(shí)踐教材和實(shí)訓(xùn)指導(dǎo)書,限制了該環(huán)節(jié)的有效實(shí)施。

        1.3 教師指導(dǎo)經(jīng)驗(yàn)不足

        目前,配套課程的實(shí)驗(yàn)一般由任課教師指導(dǎo),大部分教師只精通專業(yè)領(lǐng)域多個(gè)學(xué)科中的一個(gè),缺乏新工科背景下更加強(qiáng)調(diào)多學(xué)科融合發(fā)展的技能,使得一般教師難以指導(dǎo)綜合實(shí)踐課程教學(xué)。

        1.4 綜合實(shí)踐平臺亟待建設(shè)

        原有實(shí)驗(yàn)室主要針對課程實(shí)驗(yàn)進(jìn)行建設(shè),實(shí)驗(yàn)設(shè)備和儀器只能滿足針對課程的驗(yàn)證性、綜合性及設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn),難以滿足多學(xué)科融合實(shí)驗(yàn)的搭建、驗(yàn)證和測試需求。

        2 課程開發(fā)和建設(shè)

        2.1 課程開發(fā)思路

        通過本專業(yè)綜合實(shí)踐課程培養(yǎng)學(xué)生在新工科和“雙萬計(jì)劃”背景下的專業(yè)綜合實(shí)踐能力,本專業(yè)對該課程的開發(fā)思路為:基于工程教育OBE理念對課程進(jìn)行開發(fā),采用能力導(dǎo)向原則,課程培養(yǎng)目標(biāo)、課程內(nèi)容、師資隊(duì)伍、實(shí)訓(xùn)資源、評價(jià)方式、持續(xù)改進(jìn)等都緊緊圍繞學(xué)生的專業(yè)實(shí)踐能力和素養(yǎng)來設(shè)計(jì)[2-3]。

        2.1.1 廣泛調(diào)研,確定課程目標(biāo)

        通過梳理本專業(yè)綜合實(shí)踐課程開設(shè)中存在的問題,理清主要矛盾。調(diào)研國內(nèi)外兄弟院校相關(guān)專業(yè)的專業(yè)綜合實(shí)踐課程開設(shè)模式,開展文獻(xiàn)研究、實(shí)地考查、對比分析等研究工作,確定課程目標(biāo)和支撐的畢業(yè)要求及指標(biāo)點(diǎn)。

        2.1.2 以目標(biāo)為導(dǎo)向開發(fā)教材和指導(dǎo)書

        根據(jù)課程目標(biāo)、實(shí)踐內(nèi)容將信息的采集、傳輸、處理與識別有機(jī)結(jié)合,形成綜合性實(shí)驗(yàn),使得學(xué)生的綜合分析能力、實(shí)驗(yàn)動手能力、數(shù)據(jù)處理能力、運(yùn)用多學(xué)科知識解決問題的能力和創(chuàng)新能力有了較大改善,根據(jù)內(nèi)容編寫實(shí)踐指導(dǎo)書。

        2.1.3 基于OBE理念建設(shè)專業(yè)綜合實(shí)踐課程教學(xué)團(tuán)隊(duì)

        教學(xué)團(tuán)隊(duì)?wèi)?yīng)該掌握綜合實(shí)踐理論基礎(chǔ),通過相互配合,指導(dǎo)學(xué)生自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案、搭建實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)并開展實(shí)驗(yàn)。

        2.1.4 以提高實(shí)踐能力為目標(biāo),開展實(shí)訓(xùn)平臺建設(shè)

        本專業(yè)采取購置和自主開發(fā)相結(jié)合的建設(shè)思路,更新和補(bǔ)充實(shí)驗(yàn)設(shè)備。加強(qiáng)產(chǎn)學(xué)合作和協(xié)同育人平臺建設(shè),使得學(xué)生的創(chuàng)意和創(chuàng)新方案得以快速開發(fā)和實(shí)現(xiàn)。

        2.1.5 基于OBE理念開展教學(xué)實(shí)施、考核和持續(xù)改進(jìn)

        課程考核以學(xué)生能力的達(dá)成為主要目的,在本專業(yè)綜合實(shí)踐完成后,學(xué)生以實(shí)驗(yàn)報(bào)告的形式進(jìn)行總結(jié),要求學(xué)生從實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)搭建、關(guān)鍵技術(shù)的實(shí)現(xiàn)、主要實(shí)驗(yàn)觀測現(xiàn)象及其分析等幾個(gè)方面,詳細(xì)闡述實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。任課教師對課程目標(biāo)達(dá)成情況進(jìn)行分析,根據(jù)課程目標(biāo)達(dá)成分析結(jié)果持續(xù)改進(jìn)相應(yīng)教學(xué)方法、內(nèi)容及考核等環(huán)節(jié)。

        2.2 課程內(nèi)容開發(fā)

        本課程是實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié),根據(jù)本專業(yè)綜合實(shí)踐培養(yǎng)目標(biāo)、教學(xué)大綱及對畢業(yè)要求的支撐關(guān)系,開發(fā)出的內(nèi)容包括課堂專題講座和綜合實(shí)踐訓(xùn)練兩個(gè)環(huán)節(jié)。課堂專題講座包括專業(yè)新知識新技能講座、典型案例剖析、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的要點(diǎn)和主要儀器設(shè)備介紹。綜合實(shí)踐訓(xùn)練通過學(xué)生組隊(duì)完成方案設(shè)計(jì)、系統(tǒng)搭建、關(guān)鍵技術(shù)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn),觀測實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象分析及其總結(jié)。

        2.2.1 新知識新技能講座

        為適應(yīng)新工科、“雙萬計(jì)劃”和工程教育的新要求,指導(dǎo)教師對綜合實(shí)踐中涉及的人工智能、“互聯(lián)網(wǎng)+”、數(shù)據(jù)融合基本理論和技術(shù)進(jìn)行講解和示范。

        2.2.2 典型案例剖析

        引用日常生活中的網(wǎng)約車、家庭智能助手、智慧農(nóng)業(yè)、智慧交通等典型案例,剖析案例中信號產(chǎn)生、采集、傳輸、處理、顯示等模塊化技術(shù)的組合應(yīng)用,啟發(fā)學(xué)生思維,為綜合實(shí)踐的開展奠定基礎(chǔ)。

        2.2.3 實(shí)踐項(xiàng)目要點(diǎn)和主要儀器設(shè)備介紹

        介紹開發(fā)的7個(gè)綜合實(shí)踐項(xiàng)目的技術(shù)方案、技術(shù)路線以及對應(yīng)的專業(yè)技術(shù)模型,如表1所示。介紹綜合實(shí)踐中所使用的MyDAQ、MyRIO、LabVIE以及Matlab等軟件平臺。

        表1 綜合實(shí)踐項(xiàng)目Tab.1 Comprehensive practice project

        2.2.4 綜合實(shí)踐訓(xùn)練

        專題講座完成后,學(xué)生根據(jù)本專業(yè)公布的選題資源,選擇自己感興趣的題目,搜集資料,集體協(xié)商,自行構(gòu)思,獨(dú)立開展工作,完成設(shè)計(jì)后撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告,演示實(shí)驗(yàn)結(jié)果,匯報(bào)實(shí)驗(yàn)過程。

        2.3 教學(xué)方法

        A.課堂講授法。任課教師進(jìn)行典型案例剖析、實(shí)踐項(xiàng)目和技術(shù)分析、主要儀器設(shè)備介紹。B.案例分析法。剖析典型案例,熟悉案例技術(shù)路徑,制定實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)搭建方案。C.小組討論。組織開展分組專題研討、答疑,通過多種方式與學(xué)生溝通,開拓學(xué)生思維。

        2.4 師資隊(duì)伍建設(shè)

        為了更好地完成本專業(yè)綜合實(shí)踐,增強(qiáng)綜合實(shí)踐的綜合性,強(qiáng)化校企協(xié)同效應(yīng),引進(jìn)合作企業(yè)參與指導(dǎo),企業(yè)出題、參與指導(dǎo),教師跟進(jìn)、解決問題,校企聯(lián)合共同建設(shè)專業(yè)綜合實(shí)踐課程。

        2.5 實(shí)踐平臺建設(shè)

        2.5.1 實(shí)驗(yàn)平臺建設(shè)

        本專業(yè)為每個(gè)學(xué)生配備了“口袋實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)—單片機(jī)開發(fā)系統(tǒng)”,自制嵌入式實(shí)驗(yàn)板64套和頻率合成器模塊12套,購置儀器設(shè)備170臺套,與美國國家儀器(NI)有限公司新建立了“陜西科技大學(xué)—美國國家儀器虛擬儀器聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室”。

        2.5.2 產(chǎn)學(xué)合作和協(xié)同育人平臺建設(shè)

        本專業(yè)和廣東粵嵌通信科技有限公司、北京軟通動力信息技術(shù)有限公司、華清遠(yuǎn)見教育集團(tuán)建立了產(chǎn)學(xué)合作協(xié)同育人協(xié)議,為學(xué)生進(jìn)行實(shí)踐創(chuàng)新提供實(shí)踐平臺。

        2.5.3 實(shí)習(xí)實(shí)踐基地建設(shè)

        本專業(yè)與陜西廣播電視設(shè)備有限責(zé)任公司、陜西捷盈電子科技有限公司、四川長虹集團(tuán)等電子信息特色鮮明的企業(yè)共建實(shí)訓(xùn)基地,學(xué)生通過參觀、聽報(bào)告、生產(chǎn)體驗(yàn)等方式,了解產(chǎn)品相關(guān)技術(shù),為實(shí)踐創(chuàng)新奠定基礎(chǔ)。

        2.6 課程考核、評價(jià)與持續(xù)改進(jìn)

        2.6.1 課程考核體系

        建立了針對平時(shí)表現(xiàn)、實(shí)驗(yàn)任務(wù)完成情況、團(tuán)隊(duì)合作情況、報(bào)告質(zhì)量、答辯情況的綜合考核體系,按照平時(shí)成績10%、實(shí)驗(yàn)任務(wù)完成情況25%、團(tuán)隊(duì)合作情況15%、報(bào)告質(zhì)量40%、答辯情況10%的比例,給出最終總評成績。

        2.6.2 課程評價(jià)

        根據(jù)OBE理念在課程完成后進(jìn)行評價(jià),通過評價(jià)分析課程目標(biāo)的達(dá)成情況及優(yōu)缺點(diǎn),以便持續(xù)改進(jìn),采取直接評價(jià)和間接評價(jià)。A.直接評價(jià)。課程直接評價(jià)由實(shí)驗(yàn)過程表現(xiàn)、實(shí)驗(yàn)完成情況、團(tuán)隊(duì)合作情況、實(shí)驗(yàn)報(bào)告質(zhì)量、答辯情況等考核方式結(jié)果進(jìn)行測算,并將各類課程學(xué)習(xí)成果劃分到不同的課程目標(biāo)上,評價(jià)面向?qū)I(yè)全體學(xué)生,根據(jù)評價(jià)結(jié)果分析學(xué)生課程質(zhì)量達(dá)成情況。B.間接評價(jià)。間接評價(jià)主要依靠課程結(jié)束后對學(xué)生的調(diào)查問卷結(jié)果進(jìn)行分析測算,任課教師根據(jù)課程大綱,設(shè)計(jì)課程目標(biāo)達(dá)成度問卷,學(xué)生根據(jù)個(gè)人情況填寫課程目標(biāo)達(dá)成情況,任課教師統(tǒng)計(jì)并分析學(xué)生對各課程目標(biāo)的掌握情況。

        2.6.3 課程持續(xù)改進(jìn)

        完成直接和間接評價(jià)后,本專業(yè)課程質(zhì)量評價(jià)小組將兩種評價(jià)結(jié)果進(jìn)行匯總分析,結(jié)合專業(yè)負(fù)責(zé)人、教學(xué)督導(dǎo)、教學(xué)院長等不同評價(jià)主體對該課程的建議,對課程內(nèi)容、教學(xué)方法、考核方法等進(jìn)行持續(xù)改進(jìn)。

        3 課程改革效果

        第一,參加學(xué)科競賽及獲獎學(xué)生人數(shù)穩(wěn)步上升。通過開展專業(yè)綜合實(shí)踐,本專業(yè)學(xué)生的基本實(shí)驗(yàn)技能、實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)能力、數(shù)據(jù)處理能力和專業(yè)知識綜合應(yīng)用能力進(jìn)一步提高。本專業(yè)2016級、2017級學(xué)生先后有19人在省級及國家級科技創(chuàng)新、學(xué)科競賽、“互聯(lián)網(wǎng)+”大賽中獲獎。第二,畢業(yè)生就業(yè)率和就業(yè)質(zhì)量明顯提高。通過專業(yè)綜合實(shí)踐的學(xué)習(xí),畢業(yè)生的專業(yè)知識綜合應(yīng)用能力進(jìn)一步提高,畢業(yè)生就業(yè)率和就業(yè)質(zhì)量顯著提高。近三年的本專業(yè)學(xué)生畢業(yè)率平均為98.5%,學(xué)位授予率平均為99.0%,畢業(yè)生一次就業(yè)率平均為95.4%。經(jīng)向企業(yè)調(diào)查,畢業(yè)生以基礎(chǔ)知識扎實(shí)、動手能力強(qiáng)、富有創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)意識和精神而得到企業(yè)好評。第三,教師教學(xué)成果數(shù)量多。教師對專業(yè)核心知識的綜合運(yùn)用能力持續(xù)提高,不斷開展專業(yè)建設(shè)和教學(xué)改革。近年來,完成國家級教學(xué)改革項(xiàng)目1項(xiàng),省級教學(xué)改革項(xiàng)目7項(xiàng),校級教學(xué)改革項(xiàng)目8項(xiàng);獲國家級教學(xué)成果獎2項(xiàng),省級教學(xué)成果獎2項(xiàng),校級教學(xué)成果獎4項(xiàng)。

        4 結(jié)語

        按照新工科要求和OBE理念對本專業(yè)綜合實(shí)踐課程進(jìn)行了開發(fā),進(jìn)行了師資隊(duì)伍和平臺建設(shè),建立了課程目標(biāo)、內(nèi)容、實(shí)施過程、考核、評價(jià)和持續(xù)改進(jìn)體系,對進(jìn)一步提高學(xué)生的專業(yè)素養(yǎng)、實(shí)踐動手能力和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力大有裨益。

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