工業(yè)4.0時代下電子信息類專業(yè)的實驗教學(xué)改革

言理　陳康偉

摘要：工業(yè)4.0時代是一個網(wǎng)絡(luò)化、智能化的工業(yè)生產(chǎn)時代，這些巨變將徹底重構(gòu)我們的生活，同時對高校教育產(chǎn)生了一定的沖擊。由于電子信息類專業(yè)的特殊性，本文提出電子信息類專業(yè)應(yīng)結(jié)合自身學(xué)科優(yōu)勢，與時俱進，打破傳統(tǒng)的教學(xué)模式，全面進行教學(xué)研究改革。以工業(yè)4.0時代為發(fā)展契機，充分利用企業(yè)及社會資源，重視實驗教學(xué)，將理論與實踐相結(jié)合，改進和完善實驗教學(xué)體系，優(yōu)化實驗教學(xué)方法。相較于傳統(tǒng)的重視理論學(xué)習(xí)的教育模式，進行此類的教學(xué)改革更能提高學(xué)生的實踐應(yīng)用能力，培養(yǎng)出更多的適應(yīng)智能化社會的高水平應(yīng)用型人才，順應(yīng)工業(yè)4.0時代的發(fā)展潮流。

關(guān)鍵詞：工業(yè)4.0；電子信息；教學(xué)改革

中圖分類號：G64 文獻標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2018）28-0278-03

一、引言

“工業(yè)4.0”概念最初由德國率先提出，旨在支持工業(yè)領(lǐng)域新一代革命性技術(shù)的研發(fā)與創(chuàng)新，引領(lǐng)第四次工業(yè)革命。工業(yè)4.0是利用信息化技術(shù)促進產(chǎn)業(yè)變革的時代，即智能化時代[1]，其顯著特征是網(wǎng)絡(luò)化、智能化、去中心化、個性化。隨著新一輪產(chǎn)業(yè)革命的到來，全球科技革命呈現(xiàn)出新的發(fā)展態(tài)勢與特征，以智能制造為核心，信息技術(shù)、生物技術(shù)、新材料技術(shù)、新能源技術(shù)廣泛滲透，幾乎所有領(lǐng)域都發(fā)生了以智能化、綠色化、服務(wù)化為特征的群體性技術(shù)革命。在工業(yè)4.0時代中，高等教育已經(jīng)成為科技與經(jīng)濟發(fā)展的“火車頭”，成為社會進步的核心機構(gòu)，同時也面臨著新的挑戰(zhàn)。新時代下的高等教育應(yīng)更加強調(diào)對學(xué)生基礎(chǔ)知識、基礎(chǔ)能力與實踐能力、創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，更加強調(diào)基礎(chǔ)化、綜合化、個性化、實踐化，形成通識教育、終身學(xué)習(xí)基礎(chǔ)上的專業(yè)教育人才培養(yǎng)新模式[2，3]。以廣東石油化工學(xué)院為例，地處粵西欠發(fā)達(dá)地區(qū)，是華南地區(qū)唯一一所石油化工特色高校，理工科背景鮮明，尤其是石油、化工、電氣、機械類專業(yè)優(yōu)勢突出，地處南方油城——茂名，有著得天獨厚的地理環(huán)境和資源優(yōu)勢。在工業(yè)4.0的時代背景下，更是為學(xué)校的蓬勃發(fā)展創(chuàng)造了良好的機遇。學(xué)校應(yīng)該以工業(yè)4.0時代為契機，順應(yīng)時代發(fā)展需求，結(jié)合自身特色和當(dāng)?shù)匾延械哪茉磧?yōu)勢，加強學(xué)校的學(xué)科建設(shè)，做出相應(yīng)的轉(zhuǎn)型，為高校的長遠(yuǎn)發(fā)展謀求一條新的出路。電子信息類專業(yè)作為廣東石油化工學(xué)院的優(yōu)勢學(xué)科，擁有著一支優(yōu)秀的師資隊伍，配套齊全的相關(guān)教學(xué)設(shè)備，堅持著獨特的教學(xué)理念，一直在學(xué)校中保持著較高的教學(xué)質(zhì)量和升學(xué)就業(yè)率。

二、電子信息專業(yè)的教學(xué)改革

1.改革和完善實驗教學(xué)體系與課程內(nèi)容。結(jié)合計算機軟件的發(fā)展趨勢和社會對人才培養(yǎng)需求的改變，積極開展實踐教學(xué)研究，加強實踐教學(xué)建設(shè)。軟件技術(shù)基礎(chǔ)的理論學(xué)習(xí)必須與實踐相結(jié)合，目前軟件技術(shù)基礎(chǔ)的授課安排是理論36課時，實驗6課時，按照專業(yè)的發(fā)展要求，應(yīng)該不斷完善“層次型、模塊化”的實驗教學(xué)體系，逐步增加綜合性實驗、開放實驗、創(chuàng)新實驗、選修實驗和設(shè)計性實驗的比例，增加實驗課時，可以按實驗課和理論課1∶1進行排課。

注重實踐教學(xué)與理論教學(xué)的有機結(jié)合，既強調(diào)在實驗實習(xí)中驗證理論，更強調(diào)在深入學(xué)習(xí)理論的基礎(chǔ)上創(chuàng)新實踐能力的培養(yǎng)?？稍黾榆浖夹g(shù)基礎(chǔ)相關(guān)的創(chuàng)新實驗，例如網(wǎng)絡(luò)編程與應(yīng)用、數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)、專題網(wǎng)站的創(chuàng)建、多媒體編程與應(yīng)用等緊跟現(xiàn)代軟件開發(fā)技術(shù)。此外，在鞏固以培養(yǎng)學(xué)生基本技能和動手能力的經(jīng)典驗證性實驗的基礎(chǔ)上，要及時更新實驗內(nèi)容，鼓勵教師將最新的科研成果應(yīng)用到軟件實驗教學(xué)中，增加實驗教學(xué)中綜合性、創(chuàng)新性和設(shè)計性實驗項目的比例。

2.改進和優(yōu)化實驗教學(xué)方法與手段。以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、主動性、積極性，培養(yǎng)學(xué)生的動手能力、創(chuàng)新能力和社會適應(yīng)能力為目的，構(gòu)建研究型教學(xué)模式。軟件技術(shù)基礎(chǔ)課程中軟件相關(guān)的理論基礎(chǔ)知識較多，光靠死記硬背是不行的，需要學(xué)生在實際編程操作中發(fā)現(xiàn)問題、解決問題、理解理論知識，因此需要給予學(xué)生更多的實驗室時間和實驗場地，注重實驗教學(xué)的方法。教師在實驗課中可以采用啟發(fā)式、討論式、學(xué)術(shù)交流式教學(xué)方法，不局限于固定的實驗內(nèi)容，可以引導(dǎo)學(xué)生自主選題，發(fā)揮個性，自行制定項目的性能指標(biāo)和實驗的功能?？蛇m當(dāng)安排一些開放性實驗，例如數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)作為一個開放實驗，則可以將學(xué)生分為若干個實驗小組，其中所有的分析、設(shè)計、編程、調(diào)試和演示等都由學(xué)生小組自主完成，教師僅僅進行引導(dǎo)。這樣不僅能培養(yǎng)學(xué)生的信息獲取及選擇能力、知識應(yīng)用能力、程序設(shè)計及測試能力、創(chuàng)新能力、動手實踐能力，還能培養(yǎng)學(xué)生的團隊合作精神和交際溝通能力。

3.加大實驗室的開放力度。軟件技術(shù)基礎(chǔ)是一門實驗性很強的課程，對于電子信息類專業(yè)學(xué)生非常重要。軟件技術(shù)基礎(chǔ)實驗主要是使用程序設(shè)計語言進行編程測試或者使用計算機仿真技術(shù)進行虛擬仿真，培養(yǎng)學(xué)生在系統(tǒng)設(shè)計、綜合應(yīng)用知識、創(chuàng)新能力和工程實踐等多方面的素質(zhì)。良好的實驗環(huán)境對軟件技術(shù)基礎(chǔ)實驗教學(xué)尤為關(guān)鍵，能夠給學(xué)生提供一個良好的學(xué)習(xí)交流環(huán)境。

根據(jù)專業(yè)的發(fā)展要求，組織擬定實驗室開放計劃，在不影響學(xué)?？蒲泄ぷ鞯那疤嵯?，部分開放實驗室，為增加實踐的機會，充分利用課余時間鞏固課堂上所學(xué)的軟件技術(shù)理論基礎(chǔ)知識，并且將這些理論與實踐相結(jié)合，運用和參與到大學(xué)生創(chuàng)新項目、電子競賽等項目中去。為了合理、有效地進行實驗教學(xué)，首先需要制定實驗室開放的管理辦法和相關(guān)制度；其次建立開放實驗室預(yù)約登記制度，學(xué)生可以通過申請預(yù)約實驗時間、使用儀器設(shè)備和實驗室等；同時，鼓勵學(xué)生積極參與教師的科研項目。

4.建立校外實習(xí)基地，延續(xù)和深化課堂實驗教學(xué)。電子信息類學(xué)科是實踐性很強的學(xué)科，綜合性與實踐性（應(yīng)用性）是學(xué)科的特色之一，因此在人才培養(yǎng)中，必須建立校企合作，充分利用好校外企業(yè)這個優(yōu)良的實踐平臺，實現(xiàn)理論知識與企業(yè)實踐相結(jié)合，使課本上學(xué)到的知識在企業(yè)中可以得到現(xiàn)場驗證；可以提高學(xué)生的創(chuàng)新能力和動手能力，即發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力。以計算機科學(xué)與技術(shù)專業(yè)班級為例，一部分學(xué)生去校外的軟件公司跟隨有項目經(jīng)驗的項目工程師來學(xué)習(xí)，一部分學(xué)生還是采用傳統(tǒng)的教學(xué)和實習(xí)方式，即教師布置任務(wù)后，學(xué)生就在普通的實驗室里進行實習(xí)，教師在旁邊進行輔導(dǎo)。雖然兩組學(xué)生都在一定程度上通過實習(xí)提高了獨立研發(fā)能力，培養(yǎng)了創(chuàng)新性與挑戰(zhàn)性，但是結(jié)果顯示：兩組學(xué)生的能力還是有著明顯的差別，實習(xí)結(jié)果對比如表1所示。

從表1顯示的結(jié)果可以看出，在軟件公司實習(xí)的學(xué)生效果更為明顯，他們在公司中受到了正規(guī)的訓(xùn)練，能夠更加獨立的負(fù)責(zé)相關(guān)的軟件項目進行軟件編程，這是傳統(tǒng)方法的實習(xí)所無法達(dá)到的效果。因此，要充分利用好校企合作的資源，達(dá)到一種雙贏的局面。目前，計算機科學(xué)與技術(shù)、電子信息工程、網(wǎng)絡(luò)工程等專業(yè)分別于中興通訊公司、中科曙光公司實行校企“產(chǎn)教融合”聯(lián)合培養(yǎng)高質(zhì)量工程應(yīng)用型人才，同時還建立了東莞市羽博通訊設(shè)備有限公司創(chuàng)業(yè)基地，中興通訊公司產(chǎn)教融合創(chuàng)新基地，中海油惠州煉化公司創(chuàng)業(yè)就業(yè)基地，等等，為學(xué)生提供了良好的實踐就業(yè)平臺。只有將理論真正應(yīng)用于實際生活中，才能真正提高電子信息類專業(yè)人才的培養(yǎng)質(zhì)量。

5.健全理論和實踐教學(xué)質(zhì)量監(jiān)督和管理機制。為了提高實驗教學(xué)質(zhì)量，在學(xué)校內(nèi)部進一步完善和健全理論和實驗教學(xué)質(zhì)量監(jiān)督和管理機制，采用多種方式，如學(xué)生問卷調(diào)查、座談會、院領(lǐng)導(dǎo)、督導(dǎo)及教學(xué)委員會聽課制度、檢查備課和教學(xué)資料準(zhǔn)備情況以及采用聽課與討論等方式加強對實驗教學(xué)過程的檢查與監(jiān)督。同時，通過座談、網(wǎng)絡(luò)交流等方式增加教師和學(xué)生的溝通渠道與機會，確保實驗教學(xué)質(zhì)量信息反饋的真實性。改革過去普遍采用的、單純以考試成績或?qū)嶒瀳蟾嬖u定學(xué)生能力的評估模式，在此基礎(chǔ)上加入對學(xué)生實驗態(tài)度、實驗表現(xiàn)和創(chuàng)新能力等方面的考核，作為評估學(xué)生的重要指標(biāo)來綜合評價學(xué)生的整體成績，避免進入“重理論，輕實踐”的誤區(qū)。

三、電子信息專業(yè)教師的轉(zhuǎn)變

電子信息類專業(yè)的教學(xué)改革不僅要靠學(xué)校和院系的努力，同時也離不開教師自身的不懈努力。在工業(yè)4.0時代下，信息更新速度快，科學(xué)技術(shù)日新月異，理工學(xué)科發(fā)展迅速，作為一名電子信息類高校教師，應(yīng)與時俱進，多學(xué)習(xí)新知識、新文化，實時了解理工科專業(yè)的發(fā)展動態(tài)，提高自身的修養(yǎng)和專業(yè)水平。

1.將“以教為中心”轉(zhuǎn)變?yōu)椤耙詫W(xué)為中心”。高等教育課堂教學(xué)的重心應(yīng)由教師的“教”轉(zhuǎn)向?qū)W生的“學(xué)”，教師不僅要研究自己的課堂教學(xué)，提升自己的專業(yè)素養(yǎng)，更要研究學(xué)生的學(xué)習(xí)方法，提倡“授人以漁”，而不是“授人以魚”。對于電子信息類專業(yè)的學(xué)生，需要了解的專業(yè)知識豐富、涵蓋范圍廣，教師在課堂上不僅要告訴學(xué)生學(xué)習(xí)的重點，還要培養(yǎng)學(xué)生的興趣，使他們產(chǎn)生學(xué)習(xí)的主動性，教會學(xué)生如何在工業(yè)4.0時代利用現(xiàn)代各種信息資源汲取知識。以學(xué)生的學(xué)習(xí)為主的教學(xué)研究是我國正在形成的一種新的教學(xué)研究范式，形成這種研究范式需要批判傳統(tǒng)的教學(xué)研究范式，需要準(zhǔn)確把握國際教學(xué)發(fā)展的新動向，需要專業(yè)的路徑與方法[3]。

2.注重工程實踐。電子信息類教師自身也應(yīng)注重工程實踐，這對科研和教學(xué)將帶來實質(zhì)性的進展。尤其是現(xiàn)在高校教師逐漸趨于年輕化，很多青年教師都是一畢業(yè)就走上了教師崗位，走的是從“學(xué)?！獙W(xué)?！钡哪Ｊ?，雖然學(xué)歷高，專業(yè)知識扎實，但同時也導(dǎo)致了大多數(shù)青年教師缺乏企業(yè)工程實踐的經(jīng)驗而造成了理論與實踐的脫節(jié)。電子信息類專業(yè)講究實用性、應(yīng)用性，尤其是工業(yè)4.0時代的到來，生活和工作越來越智能化、網(wǎng)絡(luò)化，僅僅立足于課本上的理論知識是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。

3.避免“重科研，輕教學(xué)”。教育的根本目的在于教書育人，無論時代如何變遷，這一根本目的是不會改變的。目前很多高校教師重科研，認(rèn)為科研成果比教學(xué)成果更有實際意義。高校教師應(yīng)該以工業(yè)4.0這個大環(huán)境為契機，尤其是電子信息類專業(yè)教師，一手抓科研，一手抓教學(xué)，千萬不能忽略教書育人這個根本任務(wù)，避免出現(xiàn)“重科研，輕教學(xué)”的不良現(xiàn)象。

4.不斷提高自身專業(yè)知識和素養(yǎng)水平。工業(yè)4.0時代信息爆炸，新鮮事物層出不窮，科學(xué)技術(shù)日新月異，若抱著一勞永逸的態(tài)度是得不到發(fā)展的。特別是電子信息類學(xué)科性質(zhì)特殊，隨著社會的發(fā)展很多相關(guān)的知識和應(yīng)用也在逐步的更新?lián)Q代，這就要求理工科高校青年教師一定要有“活到老，學(xué)到老”的精神，實時了解專業(yè)動態(tài)，加強自身專業(yè)知識的學(xué)習(xí)，并將自己所了解的新事物穿插到理論教學(xué)中去，不斷提高自己的教學(xué)水平和素養(yǎng)水平。

四、結(jié)語

軟件技術(shù)基礎(chǔ)實驗通過開放與自主的實驗教學(xué)模式的執(zhí)行，將獲得最大的教學(xué)效果就是把學(xué)生從“不想學(xué)”轉(zhuǎn)變到“愿學(xué)”和“會學(xué)”，使學(xué)生對實驗課程的喜愛程度大大加強，從而能自覺主動地進行實驗，認(rèn)真地完成實驗。

工業(yè)4.0時代為高等教育的發(fā)展創(chuàng)造了有利的條件，也為電子信息類學(xué)科的建設(shè)發(fā)展提供了先決條件。高等教育作為衡量一個國家教育實力的標(biāo)準(zhǔn)，必須跟上時代前進的腳步，電子信息類專業(yè)更應(yīng)該把握好工業(yè)4.0時代的優(yōu)勢條件，順利進行高等教育的教學(xué)改革，既要有科研成果，又要有教學(xué)成果，培養(yǎng)出高質(zhì)量、高水平、高能力的全面應(yīng)用型人才。

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