高校電子實訓教學中的工程能力培養(yǎng)

張 迅，唐如龍

長期以來,高校電工電子實訓教學基本處于理論教學的附屬地位,視為對理論教學的補充和延伸。雖然也強調(diào)了對學生動手能力的培養(yǎng),理論與實際相結合,但在重 “學”輕 “術”的氛圍中,處于 “陪襯”的定位十分明顯[1]。那么,該課程目標定位是什么呢?又如何達成呢?本文認為,高校電子實訓教學應重在對學生工程能力的培養(yǎng)。

1 電子實訓教學的地位分析

現(xiàn)在人們已取得共識：在工科院校中,對學生工程能力的培養(yǎng)應貫穿于教學全過程[2-3]。工程是實際的改造世界的物質實踐活動和建造實施過程,工程是要有所創(chuàng)造,從而為人類生存發(fā)展條件建造所需要的人工自然與物品。工程知識的主要形式是工程原理、設計和施工方案等,工程活動的基本方式是計劃、預算、執(zhí)行、管理、評估等[4]。而工程能力,簡言之,是以工程為對象,含設計、施工、維護、管理等一系列實踐活動能力的總和[5]。能力總是和一定的實踐活動聯(lián)系在一起的,是人們完成一項目標或者任務所體現(xiàn)出來的素質。學生工程能力則是一種智力潛能,是理論知識與實踐技能相結合的產(chǎn)物。電子實訓教學,在培養(yǎng)學生工程能力過程中,發(fā)揮著獨特的作用,這是由電子實訓教學在整個教學體系中的地位所決定的。

現(xiàn)在,南華大學各專業(yè)的總學時均在2 500學時左右,其中理論教學約1 750學時,占70；實踐教學750學時,占30。理論教學的主要任務是認識世界和解釋世界[6]。以電子專業(yè)為例,電子理論教學即說明電子現(xiàn)象及電子運動的規(guī)律。當下,由于電子科學的技術化和電子技術的科學化緊密相連,電磁場與波、電磁材料與器件、光電材料與器件、半導體與集成電路、電路與電子線路及其系統(tǒng)已成為了該專業(yè)學習和研究的對象。理論教學是解決“知”(seek-to-know)的問題,而實踐教學是解決 “做”(seek-to-do)的問題。在重 “學”輕 “術”的教育模式下,實踐教學作為鞏固理論知識和加深對理論認識的有效途徑,是培養(yǎng)學生科學素質的重要平臺,是理論教學的延伸,是為理論教學服務的[7]。但如果將學生工程能力培養(yǎng)作為工科院校主要職責,理論教學的主要任務則是為培養(yǎng)學生工程能力作知識上的 “鋪墊”。因為,如果把后者 (學生工程能力)比作一艘船,那么,前者 (理論知識教學)就是為這艘船提供燃料。同時,還應該看到,由于現(xiàn)代工程技術的獨立性越來越強,已經(jīng)具有了從原來依附科學到超越科學的本質屬性,形成了工程科學[8]。從這個角度看,實踐教學的功能與任務絕不是理論教學的 “附庸”與 “從屬”,而應具有相對獨立的地位；對應的課程也應具有主體課程的資質。電子實訓教學作為電子與非電子專業(yè)實踐教學的重要組成部分,也是這樣。

高校實踐教學環(huán)節(jié)可歸結為 “三實”,即實驗、實訓和實習,如圖1所示。

圖1 “三實”關系圖

如以學生工程能力培養(yǎng)作參照系,三者的功能是不一樣的。盡管本科教學實驗可以劃分為基礎型、設計型和探究型3種類型[9],但實驗課的基本功能是通過對理論和定律的驗證,使學生鞏固和理解基本理論知識和掌握基本技能。這里的基本技能是和實驗有關的一些技能,包括實驗方案的制定,實驗裝置的設計,實驗參數(shù)的選擇,實驗儀器的配備等。應該說,與工程發(fā)生的是間接的而不是直接的關系。實習,顧名思義,就是在實踐中學習。大學實習,無論是認識實習、生產(chǎn)實習和畢業(yè)實習(也稱畢業(yè)頂崗實習),都是直接投入 “工程”之中的一種實踐活動,是檢驗和提高學生工程能力的平臺。實訓是職業(yè)技能實際訓練的簡稱,是指在學?？刂茽顟B(tài)下,按照人才培養(yǎng)規(guī)律與目標,對學生進行職業(yè)技術應用能力訓練的教學過程[10]。對于學生工程能力的培養(yǎng),實訓的作用是介于實驗和實習之間的：相對實驗來說,離 “工程”近,是工程的 “預演”或 “預習”；相對于實習來說,離“工程”尚有一定的時空差異。由此看來,實訓在“三實”中占有重要地位,是學生在校期間獲得工程能力的重要途徑。

2 在電子實訓教學中培養(yǎng)學生的工程能力

本文所說的實訓,是指以校內(nèi)實訓中心 (有些學校稱為工程訓練中心)為平臺的實訓。電子實訓教學即以該空間為依托,以其全部的教學資源為手段,以參與訓練的學生為客體,通過教學主體(教師),運用其教學資源 (手段),作用于客體并使其發(fā)生變化 (能力提高和素質增強)的過程。因此,它是一個主體、客體和手段相互組合,并發(fā)生結構性變化的過程。在不同結構狀態(tài)下,其教學效果和效率是不一樣的。本文從教學任務模塊分析入手,討論其結構的變化。

2.1 電工電子實訓教學原則和方法

電工電子實訓教學的中心任務是讓學生掌握某些典型的電子產(chǎn)品的裝配與調(diào)試,為此,必須掌握兩種工藝——焊接工藝和PCB制作工藝,學會常用儀器和工具的使用,識讀和選擇常用電子元器件,并掌握有關設計軟件 (如Protel)的運用。本文將教學任務等同于課程內(nèi)容。因為,課程內(nèi)容是在一門課程中所教授或所包含的知識,也是指一些學科中特定的事實、觀點、法則和問題等[11]。課程內(nèi)容是課程的核心要素,是實現(xiàn)課程目標的載體,是安排學生學習活動的依據(jù)。那么,基于課程內(nèi)容,我們?nèi)绾卧陔娮訉嵱柦虒W中,來提高學生的工程能力呢?教學任務主要包括6個模塊,如圖2所示。

圖2 教學任務模塊圖

本文在模塊1中安排了雙管振蕩警報器、音頻信號發(fā)生器、直流穩(wěn)壓電源、555報警電路、搶答器電路、收音機、單片機時鐘以及溫度計等多種產(chǎn)品的安裝與調(diào)試。在模塊6中利用DXP繪制PCB圖。其余4個模塊內(nèi)容與一般高校類似。應該說,每個模塊的教學對學生工程能力形成和提高都是必須和有益的,但是,不同的教學原則與方法,其效果是不同的。本文所說的教學原則即教學的出發(fā)點。這里存在兩種不同的教學原則,即技術原則和工程原則。前者將教學視為一種技術活動,后者視為一種工程活動；前者重在 “應當怎樣造物”方法與手段的說明,后者重在造物 (一人工物)本身的設計與創(chuàng)造,而這種創(chuàng)造不僅需集合多種技術,同時還必須集合科學、經(jīng)濟、管理、文化、社會和環(huán)境等諸多非技術因素才能實現(xiàn)。顯然,前者是為后者服務的,是手段；后者是目的,是我們教學活動的出發(fā)點。如圖2所示模塊5的教學,基于技術原則,只要講清儀器、工具的性能和使用方法就行了；而基于工程原則,還需講清領用、保管、愛護等諸多管理與經(jīng)濟方面的問題。在模塊1和模塊3的教學中,出發(fā)于工程原則的教學,應視為一種 “產(chǎn)品”的生產(chǎn),包括工藝設計、工藝過程的展開、加工制作和檢驗等。同時,因為任何工藝過程的展開都是在一定的 “管理平臺”上進行的,所以還牽涉到團隊組建、分工協(xié)作、人際關系處理等諸多社會層面的問題。實踐證明,將工程原則貫穿于每一模塊的教學中,是有助于培養(yǎng)學生工程能力的,因為這里內(nèi)含了工程知識和工程活動方式。

出發(fā)于不同的教學原則來組織教學內(nèi)容,實際上是在微觀領域里回答 “何種教學方式最有價值”的問題,而立足于教學活動諸要素的結構安排,同樣會影響其教學效果與學生能力的培養(yǎng)。

2.2 采用建構主義理論，培養(yǎng)工程能力

如前所述,狹義地看,教學活動就是教師、教學手段 (介質)和學生三要素的組合過程。這種組合會形成一定的結構。影響這種結構除了要素的排序外,還有對各要素地位和作用的界定和賦予。譬如,以學生為中心,教師為輔助,那么,這種教學過程就是一種服務過程；反之,就是一種居高臨下的灌輸過程。作為介質 (介于教師與學生之間)的教學手段也一樣,傳統(tǒng)的和現(xiàn)代的,其功能是不同的。另外,重視與不重視該手段的運用,其作用也是不一樣的。那么,基于工程能力培養(yǎng),這三要素應如何組合、形成一種什么樣的結構呢?受現(xiàn)代的學習理論啟示,本文認為,實訓是在學生學習和掌握了一定理論知識的基礎上進行的,從工程能力培養(yǎng)角度看,采用建構主義理論[12]是合適的。建構性的學習和教學強調(diào)學習者的主動探索,但并不輕視教師的作用,教師的引導和幫助對于學生的思考和知識建構來說是極為重要的。另外,在建構性的教學中,學生和學生之間也將會進行更充分的溝通和合作。建構性的學習是一種自我調(diào)節(jié)的學習。老師也為學習者設計各種任務和課題,但學生要自己確立該任務所包含的子任務,明確自己要解決的問題,以及達成各個目標的方法和途徑。另外,學習者要不斷監(jiān)視自己對知識的理解程度,判斷自己的進展及與目標的差距,采取各種增進理解和幫助思考的策略。學習者還要不斷反思自己及他人的見解的合理性,看它們是否與自己的經(jīng)驗體系一致,是否符合經(jīng)驗事實,以及推論中是否包含邏輯錯誤等。因為建構性的學習不是簡單地讓學習者占有別人的知識,而是建構自己的知識經(jīng)驗,形成自己的見解。學習者對學習過程的自我監(jiān)視和調(diào)節(jié)部分地需要學習者去單獨完成,同時也需要學習者小組來共同設計和控制,特別是當他們合作去完成某些任務的時候[13]。為提高學生的工程能力,本文在圖2所示模塊1教學中,要求學生獨立大膽地完成整個實訓項目,教師進行實訓指導時應當注重引導,而非輔導。對于學生操作不正確的情況,應當引導其自主思考和分析問題,而不是直接將問題和解決辦法和盤托出,這樣才能確保學生真正掌握知識,提高動手能力以及分析問題和解決問題的能力。

3 結束語

現(xiàn)在人們在觀念上業(yè)已認識到,在工科院?；蛘呔C合院校的工科專業(yè),應以培養(yǎng)學生的工程能力為教學過程的宗旨。但是在實際操作中,由于存在“路徑依賴”,如何處理好理論教學和實踐教學的關系,仍需艱苦的探索。在實訓教學過程中,如何擺正教師和學生的關系,采用什么樣的教學原則和方法,才有助于學生工程能力的形成,也有許多工作要做?；诖?本文初步總結和梳理了作者在上述兩方面的認識和實踐活動。教學實踐表明該教學方法有助于提高學生的動手能力以及分析問題和解決問題的能力。

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