張淑娟 田野 鄭翠娥 楊友福

摘 ?要：以培養(yǎng)學(xué)生自主規(guī)劃能力、管理協(xié)調(diào)能力、團(tuán)結(jié)協(xié)作能力與科技創(chuàng)新能力為目標(biāo)，對(duì)水聲工程專業(yè)創(chuàng)新類課程電子設(shè)計(jì)科創(chuàng)活動(dòng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式進(jìn)行探索研究，主要涉及整合教學(xué)資源、創(chuàng)新教學(xué)方法、改革考核評(píng)價(jià)體系等幾個(gè)方面。實(shí)踐表明，針對(duì)該課程的全開放實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式是促進(jìn)學(xué)生知識(shí)、能力、素質(zhì)協(xié)調(diào)發(fā)展的有效教學(xué)模式。

關(guān)鍵詞：教學(xué)模式;全開放;協(xié)調(diào)發(fā)展

中圖分類號(hào)：G642 ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A ? ? ? ? ?文章編號(hào)：2096-000X（2022）13-0030-04

Abstract： In order to cultivate students' ability of independent planning， management and coordination， unity and cooperation， and scientific and technological innovation， this paper explores the experimental teaching mode of the innovative course Innovation Activity of Electronic Design of underwater acoustic engineering， which mainly involves the integration of teaching resources， innovation of teaching methods， reform of assessment and evaluation system. Practice shows that the full open experimental teaching mode for this course is an effective teaching mode to promote the coordinated development of students' knowledge， ability and quality.

Keywords： teaching mode; full open; coordinated development

隨著院校教育改革的深入開展，人才培養(yǎng)由基于知識(shí)教學(xué)的模式向基于能力教學(xué)的模式轉(zhuǎn)變。實(shí)踐環(huán)節(jié)在高校教學(xué)改革中的地位與作用越來越重要，已成為培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力、工程實(shí)踐能力和科技創(chuàng)新能力的重要教學(xué)手段，為此，國內(nèi)外各大高校都在逐步加大實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的力度[1-6]。

在諸多實(shí)踐教學(xué)改革中，開放實(shí)驗(yàn)教學(xué)以其在培養(yǎng)學(xué)生綜合素質(zhì)方面具備的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，是目前研究的熱點(diǎn)[7-12]。目前，大多高校已實(shí)現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)室在時(shí)間和空間上的完全開放，即學(xué)生可以隨時(shí)在約定時(shí)間內(nèi)進(jìn)入各類實(shí)驗(yàn)室開展實(shí)驗(yàn)。但時(shí)間和空間開放只是開放實(shí)驗(yàn)教學(xué)的初級(jí)階段和基本要求，教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、教學(xué)手段以及觀念意識(shí)上的不斷開放與革新才是開放實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)入更高級(jí)階段和達(dá)到最終目標(biāo)的關(guān)鍵[13]，因此，更深層次的實(shí)驗(yàn)室改革和開放尚待探索和實(shí)踐。

本文以水聲工程專業(yè)創(chuàng)新類課程電子設(shè)計(jì)科創(chuàng)活動(dòng)為例，進(jìn)行全開放教學(xué)模式研究探討，以期為水聲工程專業(yè)及其他相關(guān)專業(yè)創(chuàng)新類課程教學(xué)方案的設(shè)計(jì)和有效開展提供參考和借鑒。

一、實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源整合

依據(jù)原有實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系，我院實(shí)驗(yàn)中心設(shè)有學(xué)生基礎(chǔ)教學(xué)實(shí)驗(yàn)室和創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室?；A(chǔ)實(shí)驗(yàn)室主要用于課內(nèi)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)活動(dòng)，創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室用于學(xué)生開展科創(chuàng)活動(dòng)，在建設(shè)之初，兩類實(shí)驗(yàn)室的部分教學(xué)資源存在重復(fù)建設(shè)的問題。隨著教學(xué)改革的不斷深入，以全開放課程建設(shè)為牽引，統(tǒng)籌規(guī)劃兩類實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)驗(yàn)室，首先在實(shí)際工作中對(duì)硬件資源進(jìn)行合理的調(diào)度和科學(xué)配置，對(duì)教學(xué)資源進(jìn)行重組性利用，對(duì)不同層次、不同類型的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目以及不同需求的學(xué)生給予不同實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的開放支持，將重復(fù)性教學(xué)資源拓展利用;其次，將現(xiàn)有基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)室以及創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室的教學(xué)過程進(jìn)行信息化管理，為全開放課程提供時(shí)間和空間的合理支配，同時(shí)使兩個(gè)實(shí)驗(yàn)中心的零散時(shí)間得到了更有效的利用。教學(xué)資源整合后，充分發(fā)揮了兩類實(shí)驗(yàn)室各自的優(yōu)勢(shì)，提高了實(shí)際工作的效率和質(zhì)量。

二、教學(xué)方案設(shè)計(jì)

借鑒國內(nèi)地方高校的先進(jìn)做法，并結(jié)合學(xué)校、學(xué)院的實(shí)際情況，提出全開放條件下“3自主+1引導(dǎo)”的創(chuàng)新類實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)模式：即學(xué)生自主選題、自主方案設(shè)計(jì)、自主實(shí)驗(yàn)以及各環(huán)節(jié)的教師引導(dǎo)，真正體現(xiàn)以學(xué)生為主體，讓學(xué)生自主開展實(shí)驗(yàn)，教師在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程主要發(fā)揮引導(dǎo)作用，啟發(fā)學(xué)生積極思考，與學(xué)生共同探討、解決實(shí)際問題，培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力和創(chuàng)新意識(shí)。

（一）自主選題

以學(xué)生為本，將實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容重組，達(dá)到學(xué)生個(gè)性化培養(yǎng)的目的。以學(xué)生的主觀能動(dòng)性為導(dǎo)向，打破原有實(shí)驗(yàn)教學(xué)固定的組織形式，將不同課程內(nèi)容的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行結(jié)合，并根據(jù)實(shí)驗(yàn)室具備的硬件基礎(chǔ)條件及承擔(dān)的科研任務(wù)，充分考慮學(xué)生的個(gè)體差異，特別是學(xué)習(xí)基礎(chǔ)、個(gè)性特點(diǎn)和發(fā)展志向等方面的多樣性，為不同類型的學(xué)生量身定做“分類培養(yǎng)”的實(shí)踐教學(xué)方案。

電子設(shè)計(jì)科創(chuàng)活動(dòng)課程以培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力，運(yùn)用所學(xué)知識(shí)分析問題、解決問題的能力為目標(biāo)，教師指定一些綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目為備選題目，例如全國大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競賽題目等，同時(shí)鼓勵(lì)學(xué)生根據(jù)自己的興趣愛好并結(jié)合學(xué)院科研項(xiàng)目、擬參加的各類專業(yè)競賽、國家級(jí)科研訓(xùn)練項(xiàng)目等自擬題目。在這個(gè)過程中鼓勵(lì)學(xué)生查閱資料，既了解了學(xué)科發(fā)展前沿，也探知了先進(jìn)領(lǐng)域，開闊了學(xué)生科技創(chuàng)新的思路。這種新的實(shí)驗(yàn)選題方案由簡單到復(fù)雜，由基礎(chǔ)到提高，不同層次、不同模塊有機(jī)結(jié)合，學(xué)生可以根據(jù)自身?xiàng)l件單獨(dú)或組隊(duì)完成設(shè)計(jì)任務(wù)，同時(shí)也充分鍛煉了學(xué)生的項(xiàng)目規(guī)劃管理能力。2020年學(xué)生典型選題見表1。

（二）自主方案設(shè)計(jì)

以學(xué)生自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案為主，教師指導(dǎo)為輔，達(dá)到提高學(xué)生實(shí)驗(yàn)規(guī)劃能力、整體協(xié)調(diào)能力的目的。方案設(shè)計(jì)包括項(xiàng)目指標(biāo)分析、元器件選型、電路形式確定、實(shí)驗(yàn)條件選取等多個(gè)方面，在這個(gè)過程中，學(xué)生個(gè)體需要查閱資料，又要學(xué)會(huì)與同學(xué)、教師交流協(xié)調(diào)，逐步開展工作并最終完成項(xiàng)目指標(biāo)。自主設(shè)計(jì)是鍛煉學(xué)生分析問題、解決問題的過程，更是提高學(xué)生組織協(xié)調(diào)能力的重要環(huán)節(jié)。

方案設(shè)計(jì)過程中，指導(dǎo)教師全程參與，以設(shè)計(jì)思路引導(dǎo)為主，尊重學(xué)生個(gè)體自主性和思維獨(dú)特性的發(fā)揮，以項(xiàng)目開題答辯的形式檢驗(yàn)學(xué)生自行設(shè)計(jì)的可行性，同時(shí)進(jìn)行問題指導(dǎo)，注重學(xué)生的切身體驗(yàn)和能力提升，注重學(xué)生運(yùn)用課程知識(shí)解決實(shí)際問題的能力、獨(dú)立思考和判斷的能力、合作性學(xué)習(xí)和溝通能力的培養(yǎng)。

（三）自主實(shí)驗(yàn)過程

以學(xué)生為主體進(jìn)行實(shí)驗(yàn)過程操作，教師提供所需實(shí)驗(yàn)條件、注意事項(xiàng)以及安全教育，達(dá)到提高學(xué)生組織協(xié)調(diào)、動(dòng)手實(shí)踐、靈活應(yīng)對(duì)突發(fā)情況等能力培養(yǎng)的目的。

實(shí)驗(yàn)之前，結(jié)合實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目需要，挑選國內(nèi)優(yōu)質(zhì)MOOC資源進(jìn)行推送，主要包括：模擬電路、數(shù)字電路、可編程原理及器件、水聲學(xué)、通信原理等課程。下發(fā)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書，明確實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及要求，安排學(xué)生3～5人一組，分解實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，查閱單片機(jī)、換能器、模數(shù)電路等相關(guān)知識(shí)，設(shè)計(jì)試驗(yàn)方案，確定元器件選型。學(xué)生也可以參觀學(xué)習(xí)教師的科研課題實(shí)驗(yàn)過程，然后結(jié)合本組的設(shè)計(jì)任務(wù)，將課題中涉及的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及方法拆分成幾個(gè)小實(shí)驗(yàn)。

實(shí)驗(yàn)之中，根據(jù)學(xué)生分工，有針對(duì)性地對(duì)單片機(jī)、數(shù)模電路、換能器技術(shù)、通信原理等進(jìn)行復(fù)習(xí)和開展專題討論。簡要講述Altium Ddsigner、Multisim、Keil等軟件的使用，指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行電路原理仿真，PCB板設(shè)計(jì)，講述元器件引腳辨識(shí)、電路焊接技巧。引導(dǎo)學(xué)生構(gòu)建實(shí)驗(yàn)環(huán)境、規(guī)范實(shí)驗(yàn)操作，要求實(shí)驗(yàn)過程中做好實(shí)驗(yàn)記錄并及時(shí)分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，與理論仿真計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析，驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)方案的可行性。

自主實(shí)驗(yàn)過程不僅使得學(xué)生的基本實(shí)驗(yàn)技能得到了鍛煉，其學(xué)習(xí)積極性和科研能力也得到了明顯的提升。同時(shí)在課程結(jié)束之后，根據(jù)學(xué)生意愿，組織與科研實(shí)驗(yàn)室對(duì)接，讓學(xué)生在本科階段參與科學(xué)研究，提高其動(dòng)手能力和科研素養(yǎng)。對(duì)于某些優(yōu)秀課程作品，指導(dǎo)優(yōu)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)及外部組裝，拓展部分功能，組織學(xué)生參加各類雙創(chuàng)比賽。

三、考核評(píng)價(jià)方式改革

傳統(tǒng)專業(yè)實(shí)驗(yàn)課的考核方式主要集中在課堂表現(xiàn)以及實(shí)驗(yàn)報(bào)告兩個(gè)方面，對(duì)于實(shí)驗(yàn)報(bào)告，學(xué)生基本上能夠按照參考書上規(guī)范的實(shí)驗(yàn)步驟依次從實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?shí)驗(yàn)器材、實(shí)驗(yàn)步驟、結(jié)果分析等幾方面撰寫報(bào)告，導(dǎo)致所有的實(shí)驗(yàn)報(bào)告都具有高度相似的結(jié)構(gòu)框架，極大限制了學(xué)生實(shí)驗(yàn)思路的充分發(fā)揮和實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)的多樣性，無法全面、充分地反映各種實(shí)驗(yàn)方案的特點(diǎn)與設(shè)計(jì)目的，最終制約了學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新能動(dòng)性的充分發(fā)揮[14]。因此，教師無法從單一的實(shí)驗(yàn)報(bào)告中判別該實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的完成度、準(zhǔn)確性，無法給出合理的評(píng)判，更無法對(duì)學(xué)生的能力進(jìn)行客觀評(píng)定。

全開放類實(shí)驗(yàn)課程主要考核學(xué)生綜合掌握學(xué)科知識(shí)后解決具體問題的能力、獨(dú)立思考和判斷的能力、合作性學(xué)習(xí)與溝通等幾個(gè)方面的能力，基于上述考核目標(biāo)，并結(jié)合課程具體實(shí)施方式，提出“2+3+5”式考核模式，即開題占20%，中期占30%，結(jié)題占50%，具體分?jǐn)?shù)占比見表2。

最后根據(jù)成果形式，進(jìn)行相應(yīng)的成果展示，展示作品評(píng)價(jià)優(yōu)秀的小組可以獲得附加分?jǐn)?shù)。在各個(gè)考核過程中，結(jié)合培養(yǎng)目標(biāo)制定若干具體評(píng)價(jià)指標(biāo)和分?jǐn)?shù)，除常規(guī)的資料查閱、協(xié)調(diào)溝通、具體方案設(shè)計(jì)對(duì)比、實(shí)驗(yàn)前準(zhǔn)備、實(shí)驗(yàn)中操作、實(shí)驗(yàn)記錄、數(shù)據(jù)處理、實(shí)驗(yàn)結(jié)果討論與分析等部分，還包括學(xué)生自我評(píng)價(jià)和同組學(xué)生間互評(píng)環(huán)節(jié)。學(xué)生自我評(píng)價(jià)是學(xué)生個(gè)人對(duì)自己整個(gè)學(xué)習(xí)過程的評(píng)價(jià)，包括學(xué)習(xí)態(tài)度、知識(shí)掌握程度和項(xiàng)目結(jié)果滿意程度;組內(nèi)互評(píng)是小組內(nèi)同學(xué)相互評(píng)分，學(xué)生對(duì)組內(nèi)其他同學(xué)的表現(xiàn)給予合理評(píng)價(jià)，包括項(xiàng)目投入度、合作態(tài)度、知識(shí)掌握等。最后教師匯總形成實(shí)驗(yàn)總成績。

四、新模式的實(shí)施情況和成效

目前，電子設(shè)計(jì)科創(chuàng)活動(dòng)課程為我院2014版教學(xué)大綱中新增的創(chuàng)新類選修課程，開課學(xué)期為本科生的第4、5學(xué)期，授課模式根據(jù)學(xué)生實(shí)際情況進(jìn)行逐年改革，學(xué)生選課的積極性也在逐年增加。學(xué)生經(jīng)過課程中的系統(tǒng)性訓(xùn)練，參加專業(yè)相關(guān)競賽的種類和數(shù)量逐年增加，參與度逐年提高，獲獎(jiǎng)率也較開課之前有所變化。對(duì)2016-2020年參加過該課程的學(xué)生進(jìn)行參加比賽種類和獲獎(jiǎng)率進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，具體情況見表3。

其中，2016年及以前，學(xué)院學(xué)生主要參加比賽種類為全國大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競賽、“挑戰(zhàn)杯”大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競賽、數(shù)學(xué)建模大賽等三大賽事;2017年2人參加了“藍(lán)橋杯”大賽并獲獎(jiǎng);2018年6人分兩組參加了第四屆“互聯(lián)網(wǎng)+”創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽全國總決賽榮獲金獎(jiǎng)1項(xiàng)，銅獎(jiǎng)1項(xiàng)，9人分3組結(jié)合課程所學(xué)知識(shí)點(diǎn)設(shè)計(jì)出作品“冰層測(cè)厚儀”“野外搜救系統(tǒng)”“水下便攜對(duì)講機(jī)”，參加了第六屆全國“TRIZ”杯大學(xué)生創(chuàng)新方法大賽，榮獲省級(jí)二等獎(jiǎng)2項(xiàng)，三等獎(jiǎng)1項(xiàng);2019年曾選修過本課程的6名學(xué)生組2隊(duì)參加了中國研究生電子設(shè)計(jì)競賽并獲得東北賽區(qū)一等獎(jiǎng);2020年度，選修課學(xué)生除參加上述比賽項(xiàng)目外，5人組隊(duì)設(shè)計(jì)制作“無纜航行器”參加了2020全國海洋智能裝備創(chuàng)新大賽第九屆全國海洋航行器設(shè)計(jì)與制作大賽暨2020海洋裝備創(chuàng)新賽，并榮獲國家級(jí)特等獎(jiǎng)1項(xiàng)。選課學(xué)生除參賽率、獲獎(jiǎng)率提高外，申請(qǐng)國家級(jí)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目和校級(jí)科研訓(xùn)練項(xiàng)目的人數(shù)也有所變化，2016年僅2組學(xué)生（6人）申請(qǐng)了國家級(jí)科研訓(xùn)練項(xiàng)目但沒有獲批，2020年12組學(xué)生（36人）申請(qǐng)了國家級(jí)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目;2021年18組學(xué)生（54人）申請(qǐng)了國家級(jí)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目。以上數(shù)據(jù)說明，學(xué)生經(jīng)過自主系統(tǒng)設(shè)計(jì)制作訓(xùn)練以后，在創(chuàng)新能力、協(xié)調(diào)能力、應(yīng)對(duì)突發(fā)情況能力等方面都有所提升。

五、結(jié)束語

以水聲工程專業(yè)創(chuàng)新類課程電子設(shè)計(jì)科創(chuàng)活動(dòng)為例，對(duì)如何構(gòu)建課程教學(xué)內(nèi)容和考核方式進(jìn)行了探討與實(shí)踐，通過教學(xué)效果調(diào)查，學(xué)生認(rèn)可度較高，很多教學(xué)成果已成為了學(xué)生申報(bào)校級(jí)乃至國家級(jí)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)類項(xiàng)目的素材。實(shí)踐表明：該課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革突破了傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)的限制，是促進(jìn)學(xué)生知識(shí)、能力、素質(zhì)協(xié)調(diào)發(fā)展的有效教學(xué)模式，也是新型教學(xué)方法研究與人才培養(yǎng)緊密結(jié)合的一次大膽嘗試，以期為以學(xué)生為本、綜合能力培養(yǎng)為目標(biāo)的專業(yè)創(chuàng)新類課程教學(xué)體系科學(xué)構(gòu)建提供參考。

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