以外教為主導(dǎo)的工程實(shí)踐教學(xué)模式探索與實(shí)踐

劉琦++朱兆優(yōu)++藍(lán)賢桂

摘要：以東華理工大學(xué)引入外教進(jìn)行學(xué)生工程實(shí)踐教學(xué)模式探索與實(shí)踐為例，分析了外教模式下工程實(shí)踐教學(xué)中的創(chuàng)新實(shí)踐能力培養(yǎng)，實(shí)施開(kāi)放式、創(chuàng)新式的教學(xué)改革措施，全方面的提升學(xué)生工程創(chuàng)新實(shí)踐能力和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力，以適應(yīng)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)建設(shè)。

關(guān)鍵詞：實(shí)踐教學(xué)；外教；創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)

中圖分類(lèi)號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2018）02-0156-02

大學(xué)生工程實(shí)踐能力的培養(yǎng)，一直以來(lái)都是高等教育的重點(diǎn)，也更是難點(diǎn)。教育部2010年啟動(dòng)的“卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃”，其主要目的是要著力提高學(xué)生的工程實(shí)踐能力和工程創(chuàng)新能力，該計(jì)劃為我國(guó)高等工程教育的改革指明了方向。本文在分析目前工程實(shí)踐教學(xué)問(wèn)題基礎(chǔ)上，我校每年通過(guò)引入愛(ài)爾蘭都柏林理工大學(xué)的兩位外教來(lái)對(duì)我校電子信息工程專(zhuān)業(yè)二年級(jí)學(xué)生進(jìn)行工程實(shí)踐教學(xué)，為我校的工程實(shí)踐教學(xué)改革提供了方向，以確保我校工科專(zhuān)業(yè)大學(xué)生工程實(shí)踐能力的培養(yǎng)。工程實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容為設(shè)計(jì)相撲機(jī)器人，兩個(gè)機(jī)器人在規(guī)定區(qū)域內(nèi)將對(duì)方推出該區(qū)域則獲勝，最后決出名次。

一、現(xiàn)階段工程實(shí)踐教學(xué)中存在的問(wèn)題

1.教學(xué)資源與學(xué)生人數(shù)不匹配。我國(guó)高等教育的人口基數(shù)是非常龐大的，尤其體現(xiàn)在理工科專(zhuān)業(yè)。在工科專(zhuān)業(yè)進(jìn)行工程實(shí)踐教學(xué)是一個(gè)艱難的過(guò)程，要面臨師資不夠，實(shí)驗(yàn)室場(chǎng)地限制，授課課時(shí)短等問(wèn)題。工程實(shí)踐教學(xué)過(guò)程中一般是一個(gè)老師帶著上百學(xué)生在實(shí)驗(yàn)室教學(xué)，這個(gè)過(guò)程中要求每一個(gè)學(xué)生都能掌握具體的實(shí)踐技能和工程方法是很難實(shí)現(xiàn)的。

2.實(shí)踐教學(xué)中包含大量的理論教學(xué)。當(dāng)前的工程實(shí)踐教學(xué)一般都是教師先講述大量的理論知識(shí)，然后在理論知識(shí)的基礎(chǔ)上在依次引出實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容，接著教師演示實(shí)踐教學(xué)步驟，最后在讓學(xué)生進(jìn)行操作實(shí)踐。這樣的一個(gè)教學(xué)模式，學(xué)生一開(kāi)始就被大量的理論知識(shí)灌的暈頭轉(zhuǎn)向，很難把注意力集中在后面的動(dòng)手實(shí)踐中，而且最后的動(dòng)手實(shí)踐時(shí)間被理論教學(xué)嚴(yán)重?cái)D壓，學(xué)生馬馬虎虎操作幾下就到下課時(shí)間。

3.工程實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容過(guò)于陳舊。高校的工程實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容大量局限于落后的技術(shù)領(lǐng)域，與社會(huì)主流的生產(chǎn)高新技術(shù)脫離。以電子信息工程為例，如今開(kāi)設(shè)的儀器類(lèi)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目仍使用古老的AT89C51芯片為基礎(chǔ)進(jìn)行開(kāi)發(fā)，而市場(chǎng)主流的單片機(jī)已是STM8系列、MSP430系列、C8051F系列，芯片資源和功能已不在同一個(gè)級(jí)別上。

4.工程實(shí)踐教學(xué)缺乏創(chuàng)新性。工程實(shí)踐教學(xué)里面開(kāi)設(shè)的實(shí)驗(yàn)大都是驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，教學(xué)中都是老師在設(shè)備上進(jìn)行演示之后學(xué)生按照樣式操作，只要依葫蘆畫(huà)瓢就能得出實(shí)驗(yàn)結(jié)果。這樣的實(shí)踐教學(xué)方法，學(xué)生就是機(jī)械的操作工，缺乏獨(dú)立性和創(chuàng)新性，導(dǎo)致學(xué)生無(wú)法學(xué)到實(shí)際的操作技能和發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、解決問(wèn)題的方法，也更別說(shuō)實(shí)際的工程設(shè)計(jì)和創(chuàng)新能力[1]。

二、實(shí)踐教學(xué)模式的改革與實(shí)踐

1.分組式教學(xué)。分組式教學(xué)方法在國(guó)外很流行，通過(guò)團(tuán)隊(duì)旨在培養(yǎng)學(xué)生協(xié)調(diào)合作能力，在團(tuán)隊(duì)里面每一個(gè)成員都能夠根據(jù)自己特長(zhǎng)來(lái)完成特定的任務(wù)，充分發(fā)揮自身優(yōu)勢(shì)。通過(guò)分組的形式很好的化解了人數(shù)多這個(gè)問(wèn)題，外教的教學(xué)對(duì)象是團(tuán)隊(duì)而不是個(gè)人。外教將77人分成26組，每組3個(gè)人，在團(tuán)隊(duì)里面并不要求每個(gè)人都能完成所有任務(wù)，而是一個(gè)合理的分工合作形式，組員根據(jù)自身的特長(zhǎng)能力來(lái)選擇特定的任務(wù)。

2.分階段式教學(xué)。外教首先將教學(xué)分兩個(gè)階段，第一階段為所有組完成一個(gè)相同功能的機(jī)器人，第二階段為組員發(fā)揮自己想象和創(chuàng)新思維設(shè)計(jì)一個(gè)個(gè)性化的相撲機(jī)器人，然后組與組之間進(jìn)行比賽。每個(gè)階段的教學(xué)又劃分成5天的教學(xué)，每天的教學(xué)又劃分成理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)[2]，在兩個(gè)教學(xué)里面又劃分成多個(gè)任務(wù)，將每天的任務(wù)寫(xiě)在黑板上。這樣有針對(duì)性和目的性的教學(xué)將任務(wù)各個(gè)擊破將大大提高教學(xué)的效率，同時(shí)學(xué)生實(shí)現(xiàn)每一個(gè)任務(wù)都將獲得學(xué)習(xí)的信心和樂(lè)趣。

3.編寫(xiě)學(xué)習(xí)日志。在每天的教學(xué)任務(wù)完成之后，學(xué)生還需要寫(xiě)一篇當(dāng)天的學(xué)習(xí)日志，日志的內(nèi)容主要包含了當(dāng)天的學(xué)習(xí)內(nèi)容、團(tuán)隊(duì)完成的內(nèi)容以及個(gè)人在團(tuán)隊(duì)里面做了哪些事情。這樣的日志實(shí)質(zhì)上是對(duì)學(xué)習(xí)的總結(jié)和反思，只有通過(guò)不斷地總結(jié)經(jīng)驗(yàn)才能熟練的掌握知識(shí)與技能。學(xué)習(xí)日志杜絕了學(xué)生一下課就把書(shū)本拋到腦后，很好的解決了“一學(xué)就忘”這個(gè)矛盾。

4.強(qiáng)化獨(dú)立實(shí)踐能力。培養(yǎng)學(xué)生的獨(dú)立實(shí)踐能力是工程實(shí)踐教學(xué)的主要任務(wù)。外教在教學(xué)過(guò)程中側(cè)重工程方法的教學(xué)，強(qiáng)調(diào)每一個(gè)團(tuán)隊(duì)要自己獨(dú)立完成當(dāng)天的任務(wù)，不允許抄襲其他隊(duì)伍的成果。在一天的教學(xué)中，外教會(huì)告訴學(xué)生今天要完成什么任務(wù)，完成這個(gè)任務(wù)需要使用什么樣的技術(shù)原理，這個(gè)原理在實(shí)際電路中是怎么運(yùn)用的，如何去制作一個(gè)電路，剩下的教學(xué)內(nèi)容就是團(tuán)隊(duì)獨(dú)立動(dòng)手去完成任務(wù)。在團(tuán)隊(duì)出現(xiàn)技術(shù)問(wèn)題時(shí)，外教不會(huì)立馬幫學(xué)生去調(diào)試和解決故障，而是給學(xué)生分析原理，從原理上去分析出現(xiàn)問(wèn)題的原因，最后還是需要學(xué)生自己獨(dú)立去解決問(wèn)題。

5.強(qiáng)調(diào)創(chuàng)新能力。創(chuàng)新能力是工程實(shí)踐過(guò)程中學(xué)生最難突破的一項(xiàng)能力，也是衡量工程實(shí)踐是否有價(jià)值的試金石。外教在實(shí)踐過(guò)程中，會(huì)安排學(xué)生完成基本任務(wù)和拓展創(chuàng)新任務(wù)，并會(huì)讓學(xué)生掌握拓展任務(wù)所需的技術(shù)原理。為了鍛煉學(xué)生的創(chuàng)新能力，外教強(qiáng)調(diào)每組設(shè)計(jì)的相撲機(jī)器人必須有創(chuàng)新性，創(chuàng)新點(diǎn)可以體現(xiàn)在相撲機(jī)器人的外觀結(jié)構(gòu)、移動(dòng)能力、語(yǔ)音特性、特殊用途等方面。外教強(qiáng)調(diào)的學(xué)生創(chuàng)新并不是漫無(wú)目的去創(chuàng)新，而是根據(jù)具體的設(shè)計(jì)需要和實(shí)際的應(yīng)用價(jià)值進(jìn)行創(chuàng)新。

6.成果共享。外教在完成所有任務(wù)之后組織所有學(xué)生進(jìn)行討論，討論并沒(méi)有固定的形式，主要以每個(gè)組介紹本組設(shè)計(jì)的相撲機(jī)器人的創(chuàng)新點(diǎn)為主線。學(xué)生在這個(gè)討論過(guò)程中能夠吸收各組技術(shù)優(yōu)勢(shì)，集各家之所長(zhǎng)。學(xué)生的設(shè)計(jì)成果共享即開(kāi)拓了學(xué)生視野，激發(fā)了學(xué)生創(chuàng)新思維，又讓學(xué)生了解到一個(gè)設(shè)計(jì)任務(wù)有無(wú)數(shù)種方法，每種方法都有各自的優(yōu)勢(shì)，在工程實(shí)踐中學(xué)會(huì)結(jié)合實(shí)際情況選擇技術(shù)方法。

三、教學(xué)效果

1.開(kāi)放式的創(chuàng)新思維。通過(guò)外教指導(dǎo)的整個(gè)實(shí)踐教學(xué)過(guò)程，外教利用開(kāi)放式的教學(xué)技能鍛煉了學(xué)生開(kāi)放式的創(chuàng)新思維，學(xué)生不僅完成基本的相撲機(jī)器人，還設(shè)計(jì)了具有創(chuàng)新性的相撲機(jī)器人。在整個(gè)工程實(shí)踐中，學(xué)生學(xué)會(huì)使用開(kāi)放式的思考方式去解決問(wèn)題，用開(kāi)放式的創(chuàng)新思維去指導(dǎo)設(shè)計(jì)和實(shí)踐。

2.指導(dǎo)后續(xù)課程學(xué)習(xí)方法。本次實(shí)踐教學(xué)的學(xué)生還處于大二第一個(gè)學(xué)期，他們掌握的基本知識(shí)只有模擬電路、數(shù)字電路以及部分單片機(jī)知識(shí)，外教通過(guò)理論與實(shí)踐結(jié)合、邊學(xué)邊做的方式讓學(xué)生完成了相撲機(jī)器人的設(shè)計(jì)。相撲機(jī)器人涉及到的知識(shí)有傳感檢測(cè)、電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制、信號(hào)采集與處理等，這些都是學(xué)生還沒(méi)有開(kāi)設(shè)的課程，通過(guò)此次工程實(shí)踐，學(xué)生具體的了解到這些后續(xù)課程的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值，學(xué)習(xí)時(shí)應(yīng)該采用理論指導(dǎo)實(shí)踐、實(shí)踐鞏固理論的方法。通過(guò)討論，大部分學(xué)生都了解單片機(jī)的應(yīng)用、超聲波檢測(cè)原理、紅外檢測(cè)原理、電機(jī)驅(qū)動(dòng)原理等后續(xù)課程的相關(guān)知識(shí)。

3.獨(dú)立的思考、解決問(wèn)題能力。在本次實(shí)踐教學(xué)中，學(xué)生遇到問(wèn)題時(shí)，外教都是只給學(xué)生分析原理而不是手把手的幫學(xué)生處理問(wèn)題，這種教學(xué)手段和目前學(xué)生一有問(wèn)題老師就手把手解決學(xué)生一邊看的方式有著本質(zhì)的區(qū)別。通過(guò)外教的指導(dǎo)性教學(xué)手段，學(xué)生逐步掌握了找到問(wèn)題、分析問(wèn)題、解決問(wèn)題、總結(jié)問(wèn)題[3]的一套方法，擺脫了一有問(wèn)題就舉手請(qǐng)教老師的模式。

四、結(jié)論

東華理工大學(xué)根據(jù)學(xué)校在工程實(shí)踐教學(xué)過(guò)程中存在的問(wèn)題，通過(guò)引入國(guó)外先進(jìn)的教學(xué)理念和教學(xué)手段來(lái)改革學(xué)校工程實(shí)踐教學(xué)模式。學(xué)校引入愛(ài)爾蘭兩位外教對(duì)學(xué)校2014級(jí)電子信息工程專(zhuān)業(yè)學(xué)生進(jìn)行工程實(shí)踐教學(xué)，兩位外教以相撲機(jī)器人設(shè)計(jì)為任務(wù)用開(kāi)放創(chuàng)新的教學(xué)模式讓學(xué)生掌握工程實(shí)踐技能，也讓本校教師接觸到創(chuàng)新的教學(xué)模式和開(kāi)放的教學(xué)思維。本次工程實(shí)踐教學(xué)，強(qiáng)化了學(xué)生的工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力，全方位的提升了學(xué)生在大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)活動(dòng)中的適應(yīng)能力，為學(xué)校的工程實(shí)踐教學(xué)改革提供了指導(dǎo)性方向。

參考文獻(xiàn)：

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