基于能力培養(yǎng)的電子信息類實(shí)踐課程教學(xué)

陳 安， 彭 端， 于兆勤， 陳靈敏， 杜宇上， 黃珊珊

(廣東工業(yè)大學(xué) 實(shí)驗(yàn)教學(xué)部，廣東 廣州 510006)

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基于能力培養(yǎng)的電子信息類實(shí)踐課程教學(xué)

陳 安， 彭 端， 于兆勤， 陳靈敏， 杜宇上， 黃珊珊

(廣東工業(yè)大學(xué) 實(shí)驗(yàn)教學(xué)部，廣東 廣州 510006)

實(shí)踐類課程占理工科類院校培養(yǎng)計(jì)劃的較大分量,又極具特定學(xué)校的專業(yè)特色,所以其教學(xué)質(zhì)量直接影響到學(xué)生的知識(shí)技能、知識(shí)創(chuàng)新及社會(huì)能力的培養(yǎng)，影響整個(gè)大學(xué)的培養(yǎng)質(zhì)量。為更有效的保證工程實(shí)踐類課程的教學(xué)質(zhì)量，創(chuàng)建學(xué)生的創(chuàng)新學(xué)習(xí)環(huán)境，以 E-CDIO-KS教育理念為指導(dǎo)，采用“多維立體”協(xié)同式教學(xué)模式進(jìn)行教學(xué)，有效的提高了學(xué)生的工程實(shí)踐能力。在此基礎(chǔ)上，嘗試在教師引導(dǎo)下讓學(xué)生自主研學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生的自主創(chuàng)新能力。同時(shí)，在新教學(xué)方法的實(shí)施的過(guò)程中，教師的綜合水平進(jìn)一步提高，使教師具備項(xiàng)目所涉及的專業(yè)理論和專業(yè)技能。

工程實(shí)踐； E-CDIO-KS； 電子信息； 實(shí)踐教學(xué)

0 引 言

創(chuàng)新人才培養(yǎng)是實(shí)現(xiàn)“中國(guó)夢(mèng)”的歷史要求。黨的十八大報(bào)告明確把“創(chuàng)新人才培養(yǎng)水平明顯提高”作為全面建成小康社會(huì)的重要目標(biāo)。十八屆三中全會(huì)《決定》明確提出要“創(chuàng)新高校人才培養(yǎng)機(jī)制，促進(jìn)高校辦出特色爭(zhēng)創(chuàng)一流?！薄?國(guó)家中長(zhǎng)期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要 (2010—2020年)》 中明確提出，下一階段高等教育的任務(wù)確定為從規(guī)模發(fā)展轉(zhuǎn)入質(zhì)量提升，并提出要“形成各類人才輩出、拔尖創(chuàng)新人才不斷涌現(xiàn)的局面”。

廣東工業(yè)大學(xué)作為一所廣東省“211工程”省屬重點(diǎn)大學(xué)，2011年經(jīng)教育部批準(zhǔn)為卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃高校，2014年被廣東省納入第一批“創(chuàng)新強(qiáng)?！苯ㄔO(shè)工程。廣東工業(yè)大學(xué)是一所以工科為主的高校，電子信息類的專業(yè)為我校的主要專業(yè)。我校每年為廣東省電子信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展輸送了大量的電子信息類專業(yè)的人才，推動(dòng)了廣東省電子信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。電子信息類專業(yè)的學(xué)生既需要扎實(shí)的理論基礎(chǔ)，同時(shí)需要較強(qiáng)的實(shí)踐動(dòng)手能力。從人才培養(yǎng)目標(biāo)來(lái)看，實(shí)踐教學(xué)是人才培養(yǎng)的重要組成部分，在培養(yǎng)學(xué)生工程實(shí)踐能力和工程創(chuàng)新能力方面，具有理論教學(xué)不可替代的作用[1-3]。創(chuàng)新實(shí)踐教學(xué)，采用先進(jìn)的教育理念和教學(xué)方法，構(gòu)建一個(gè)科學(xué)合理的實(shí)踐教學(xué)模式是高校培養(yǎng)創(chuàng)新人才的必然要求。

1 采用“多維立體”協(xié)同式教學(xué)模式，培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力

傳統(tǒng)的實(shí)踐課程教學(xué)采用學(xué)生在教室中學(xué)習(xí)理論，在實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)室中動(dòng)手操作這種單一而孤立的教學(xué)模式，雖然實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)操作環(huán)節(jié)可以培養(yǎng)部分實(shí)踐能力，但這種方法無(wú)法真正將實(shí)踐能力的提高融入教學(xué)各個(gè)環(huán)節(jié)[4-5]。

“多維立體”協(xié)同式實(shí)踐教學(xué)模式打破傳統(tǒng)模式，建立起由教室到實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)室、由課內(nèi)到課外、由基礎(chǔ)到進(jìn)階、由進(jìn)階到創(chuàng)新、由學(xué)校到企業(yè)、由學(xué)習(xí)到實(shí)踐、由虛擬到真實(shí)的全方位多維立體化實(shí)踐能力培養(yǎng)模式，擴(kuò)展學(xué)生的學(xué)習(xí)空間，使學(xué)生學(xué)習(xí)與實(shí)際工作氛圍更加貼近，實(shí)現(xiàn)無(wú)縫對(duì)接?！岸嗑S立體”協(xié)同式實(shí)踐教學(xué)將行業(yè)與企業(yè)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)融入電子信息類實(shí)踐課程體系，培養(yǎng)學(xué)生安全意識(shí)、產(chǎn)品質(zhì)量意識(shí)、協(xié)作意識(shí)、規(guī)范意識(shí)、成本意識(shí)和環(huán)保意識(shí)，對(duì)專業(yè)技術(shù)的運(yùn)用能力與實(shí)踐能力，如圖1所示。

圖1 “多維立體”協(xié)同式實(shí)踐教學(xué)模式

在具體的教學(xué)過(guò)程中，學(xué)校主講教師由于實(shí)踐知識(shí)的局限性，并不負(fù)責(zé)課程講授的全部，主要負(fù)責(zé)設(shè)定教學(xué)目標(biāo)、邀請(qǐng)校外教師、補(bǔ)充相關(guān)基礎(chǔ)知識(shí)、課堂組織協(xié)調(diào)、實(shí)踐活動(dòng)設(shè)計(jì)、評(píng)價(jià)方式制定及實(shí)施、學(xué)生間的互動(dòng)等。教學(xué)組織形式上，邀請(qǐng)電子相關(guān)企業(yè)的工程師或已成功的創(chuàng)業(yè)者等廣工校友進(jìn)行系列講座，由多位課內(nèi)課外教師共同完成課程內(nèi)容的講授，彌補(bǔ)教學(xué)質(zhì)量受限于教師水平的缺陷。

2 運(yùn)用E-CDIO-KS教育理念，培養(yǎng)學(xué)生工程實(shí)踐能力

E-CDIO-KS教育理念是在CDIO的基礎(chǔ)上由北京郵電大學(xué)紀(jì)陽(yáng)教授提出的，對(duì)指導(dǎo)工程實(shí)踐類課程具有重要意義[6-11]。具體內(nèi)容如下：

E-體驗(yàn)：E是英文單詞experience的首字母，教學(xué)以學(xué)習(xí)者的體驗(yàn)開始，讓學(xué)生在體驗(yàn)中感受新技術(shù)新方法所帶來(lái)的創(chuàng)新。

CDIO：構(gòu)思(Conceive)、設(shè)計(jì)(Design)、實(shí)施(Implement)和運(yùn)作(Operate)，該工程實(shí)踐教育環(huán)節(jié)的核心是做中學(xué)，以項(xiàng)目或任務(wù)為主線進(jìn)行學(xué)習(xí)。

K(知識(shí)化)：K是英文單詞knowledge的首字母，學(xué)生需要學(xué)習(xí)的課程內(nèi)容通過(guò)體驗(yàn)階段和CDIO階段的實(shí)踐探索得到強(qiáng)化、內(nèi)化、升華，經(jīng)過(guò)自己的意義建構(gòu)學(xué)為己用，整個(gè)學(xué)習(xí)過(guò)程都是一個(gè)知識(shí)化的過(guò)程。

S(共享)：S是英文單詞share的首字母，學(xué)生可以把自己在“做中學(xué)、學(xué)中做”的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)的一些有價(jià)值的解決問(wèn)題的方法、有價(jià)值的文檔或視頻等資源放在教學(xué)平臺(tái)中,進(jìn)行知識(shí)共享，以便幫助遇到同樣問(wèn)題的小組和后續(xù)的學(xué)習(xí)者。

在“多維立體”協(xié)同式實(shí)踐教學(xué)模式下，E-CDIO-KS教育理念貫穿于整個(gè)教學(xué)過(guò)程中，具體體現(xiàn)如下：

(1) 在E-CDIO-KS的E(體驗(yàn))環(huán)節(jié)中，在講到具體產(chǎn)品(如開關(guān)電源、信號(hào)發(fā)生器)的制作時(shí)，通過(guò)聯(lián)系廣工校友或其他方法，安排學(xué)生去相關(guān)企業(yè)參觀學(xué)習(xí)，讓學(xué)生有一個(gè)更直觀的體會(huì)，這樣校外教師在講授相關(guān)電子產(chǎn)品知識(shí)時(shí)，學(xué)生會(huì)有更深的感觸。例如信號(hào)發(fā)生器是學(xué)生在模擬電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)中經(jīng)常要用到的一種儀器，在學(xué)期末我們通過(guò)聯(lián)系廣州地區(qū)的信號(hào)源生產(chǎn)廠家，組織學(xué)生去廠家進(jìn)行參觀學(xué)習(xí)，學(xué)生通過(guò)參觀生產(chǎn)線上信號(hào)源各模塊的組裝、整機(jī)調(diào)試及現(xiàn)場(chǎng)工程師的講解，對(duì)信號(hào)源的生產(chǎn)過(guò)程有了切身體會(huì)，回到實(shí)驗(yàn)室用信號(hào)源調(diào)試電路時(shí)，如果信號(hào)源出現(xiàn)一些小故障，都可以自行解決。

(2) E-CDIO-KS的CDIO((構(gòu)思(Conceive)、設(shè)計(jì)(Design)、實(shí)施(Implement)和運(yùn)作(Operate))環(huán)節(jié)主要體現(xiàn)在學(xué)期作品上[12-15]，是整個(gè)模式的核心環(huán)節(jié)。在學(xué)習(xí)過(guò)程中教師為學(xué)生提供輔助資源，如通過(guò)課堂上講解電子產(chǎn)品(例如開關(guān)電源、信號(hào)發(fā)生器)的基本原理及發(fā)展趨勢(shì)，啟發(fā)學(xué)生發(fā)現(xiàn)創(chuàng)新點(diǎn)，形成良好的構(gòu)思；通過(guò)講解電子產(chǎn)品開發(fā)流程和設(shè)計(jì)的關(guān)鍵因素，鼓勵(lì)學(xué)生在做中學(xué)、學(xué)中做，發(fā)揮自主能動(dòng)性。在CDIO整個(gè)過(guò)程中，如果學(xué)生有好的創(chuàng)意，根據(jù)學(xué)生的需求，開放實(shí)驗(yàn)室和購(gòu)置所需器材進(jìn)行具體的實(shí)物制作。

以信號(hào)發(fā)生器為例，從方案比較到理論計(jì)算、從畫原理圖到PCB、從焊接到軟件編程及最終的實(shí)物制作和調(diào)試，設(shè)計(jì)過(guò)程中的每一步都體現(xiàn)了CDIO教育理念。學(xué)生制作的信號(hào)發(fā)生器實(shí)物及頻率顯示見圖2和圖3。

圖2 信號(hào)發(fā)生器

圖3 信號(hào)發(fā)生器頻率顯示

(3) K(知識(shí)化)和S(共享)貫穿整個(gè)學(xué)習(xí)過(guò)程中，通過(guò)知識(shí)共享，學(xué)生才能更系統(tǒng)的建構(gòu)自己的思維。在E-CDIO-KS的教育理念下，提倡學(xué)生主動(dòng)、自主學(xué)習(xí)，嘗試開發(fā)基于網(wǎng)絡(luò)的教學(xué)平臺(tái)。學(xué)生通過(guò)對(duì)教學(xué)平臺(tái)的資源和工具的使用可以實(shí)現(xiàn)知識(shí)積累、知識(shí)共享(集體共享或個(gè)性化共享)、知識(shí)交流(師生交流、生生交流、人機(jī)交流)、知識(shí)創(chuàng)新(即隱顯性知識(shí)轉(zhuǎn)化)等。建設(shè)電子設(shè)計(jì)實(shí)踐能力提高班學(xué)習(xí)論壇，教師和學(xué)生可以在論壇交流學(xué)習(xí)問(wèn)題、心得體會(huì)，老師可以答疑解惑。利用論壇可提供非實(shí)時(shí)答疑，方便師生互動(dòng)交流。

總之，學(xué)生在E階段感性的體驗(yàn)產(chǎn)品的實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程和學(xué)習(xí)知識(shí)，教師和企業(yè)工程師發(fā)揮主導(dǎo)輔助的作用；CDIO階段實(shí)踐所學(xué)到的知識(shí)，提升自己的個(gè)人能力、發(fā)現(xiàn)問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力；K、S階段實(shí)現(xiàn)知識(shí)共享，促進(jìn)學(xué)生構(gòu)建自己的思維。

3 嘗試自主研學(xué)教學(xué)方法，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力

按照廣東工業(yè)大學(xué)“創(chuàng)新強(qiáng)?！惫こ桃?guī)劃，人才培養(yǎng)的最終目標(biāo)是在工程實(shí)踐能力的基礎(chǔ)上，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。為了更好地提高學(xué)生的創(chuàng)新能力，電工電子實(shí)驗(yàn)中心教師廣泛查詢國(guó)內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn)，汲取國(guó)內(nèi)外學(xué)者和同行的相關(guān)研究成果和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，對(duì)有關(guān)學(xué)校進(jìn)行調(diào)研，嘗試在教師引導(dǎo)下讓學(xué)生自主研學(xué)。教師通過(guò)研學(xué)方法、案例分析、任務(wù)要求、考核規(guī)則的引導(dǎo)，使學(xué)生進(jìn)入自主研學(xué)的各個(gè)場(chǎng)景，成為實(shí)踐的主角，養(yǎng)成研究探索習(xí)慣[16]，見圖4。

圖4 教學(xué)引導(dǎo)下的學(xué)生自主實(shí)踐模式

在自主研學(xué)的實(shí)施過(guò)程中，教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生制作試樣、查閱資料、觀察和發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，鼓勵(lì)學(xué)生嘗試自主解決問(wèn)題。為學(xué)生的探究發(fā)現(xiàn)鋪路搭橋，促進(jìn)學(xué)生親歷發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、解決問(wèn)題的過(guò)程。讓學(xué)生有更多的時(shí)間進(jìn)行實(shí)踐操作，大膽放手讓學(xué)生自己動(dòng)手，即使失敗也無(wú)妨。引導(dǎo)學(xué)生自己分析查找失敗原因，從失敗中吸取教訓(xùn)，不斷總結(jié)提高。引導(dǎo)學(xué)生記錄研究過(guò)程，以及正確運(yùn)用相關(guān)規(guī)范或標(biāo)準(zhǔn)，正確地進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和分析；引導(dǎo)學(xué)生開展討論和交流，指導(dǎo)學(xué)生如何正確地表達(dá)自己的作品并撰寫科技論文。

在自主研學(xué)的實(shí)施過(guò)程中，將科研成果及時(shí)引進(jìn)教學(xué)中來(lái)，不斷更新教學(xué)內(nèi)容，引入新的實(shí)驗(yàn)技術(shù)。面向少數(shù)優(yōu)秀學(xué)生和在實(shí)踐方面具有潛能和興趣的學(xué)生，培養(yǎng)他們應(yīng)用高新技術(shù)發(fā)揮創(chuàng)造性的能力。

在自主研學(xué)的實(shí)施過(guò)程中，考核是一個(gè)非常重要的環(huán)節(jié)。我們要求學(xué)生提交設(shè)計(jì)和總結(jié)報(bào)告及相應(yīng)的實(shí)物作品。報(bào)告需包含方案比較、設(shè)計(jì)與論證，理論分析與計(jì)算，電路圖及有關(guān)設(shè)計(jì)文件，測(cè)試方法與儀器，測(cè)試數(shù)據(jù)及測(cè)試結(jié)果分析。實(shí)物作品在提交時(shí)需在實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)場(chǎng)演示，教師根據(jù)設(shè)計(jì)報(bào)告的內(nèi)容對(duì)學(xué)生進(jìn)行提問(wèn)，最后根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)演示的結(jié)果及學(xué)生回答問(wèn)題的情況對(duì)學(xué)生進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。

4 結(jié) 語(yǔ)

人才培養(yǎng)是一項(xiàng)系統(tǒng)化工程，在科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展的今天，培養(yǎng)具有扎實(shí)的理論基礎(chǔ)、能夠應(yīng)用科學(xué)技術(shù)解決工程實(shí)踐問(wèn)題的應(yīng)用創(chuàng)新型人才，實(shí)踐環(huán)節(jié)尤為重要；以E-CDIO-KS教育理念為指導(dǎo)，采用“多維立體”協(xié)同式實(shí)踐教學(xué)模式在電子類實(shí)踐課程教學(xué)中的實(shí)踐，有效培養(yǎng)了學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力、信息分析綜合能力、工程意識(shí)、動(dòng)手能力和團(tuán)隊(duì)合作精神。新教學(xué)方法的實(shí)施，使得教師的教學(xué)能力、水平也獲得較大進(jìn)步，通過(guò)教學(xué)、教研促進(jìn)科研，教師的綜合業(yè)務(wù)素質(zhì)得到增強(qiáng)。學(xué)生自主研學(xué)的學(xué)習(xí)方式在我校還是一個(gè)比較新的嘗試，有利于學(xué)生個(gè)人創(chuàng)新能力的提升，但還未得到大規(guī)模的應(yīng)用，以后的研究中要深入提取該模式的內(nèi)涵，并進(jìn)行進(jìn)一步的具體實(shí)踐，從中發(fā)現(xiàn)潛在的問(wèn)題及有利因素，進(jìn)行不斷的完善。

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Teaching of Electronic Information Practice Course Based on Capability Development

CHENAn,PENGDuan,YUZhao-qin,CHENLin-ming,DUYu-shang,HUANGShan-shan

(Department of Experiment Teaching, Guangdong University of Technology, Guangzhou 510006, China)

Because the practical courses occupy a large component of training plan in polytechnic colleges, and also have highly professional characteristics for a specific school, its teaching quality directly affects the students' knowledge and skills, innovation capacity and social ability, affects the train quality of the whole university. To ensure the quality of teaching of engineering practice courses, and to create innovative learning environment for students, the paper applies the E-CDIO-KS education philosophy as a guide, uses the multi-dimensional cooperative teaching mode to improve teaching quality. The application of this mode is helpful for students to develop independent learning ability, engineering design ability, and can create a good innovation environment. At the same time, it improves the comprehensive ability of teachers, and equips teachers with the professional theory and skills to complete a project.

engineering practice; E-CDIO-KS ; electronic information; practice teaching

2014-10-30

廣東省質(zhì)量工程建設(shè)項(xiàng)目(ZYGX011)；廣東省高等教育教改項(xiàng)目(JGXM007)；廣東省高等教育教改項(xiàng)目(JGXM029)；大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目(xj201211845196)

陳 安(1979-)，男，浙江東陽(yáng)人，碩士，講師，電工電子中心副主任，研究方向：智能控制理論與應(yīng)用，電子科學(xué)技術(shù)教學(xué)與科研相關(guān)工作。

Tel.：020-39322502，13622202462；E-mail:mychenan@163.com

G 642.0; TN 915.0

A

1006-7167(2015)10-0176-03