“新工科”背景下面向?qū)嵺`創(chuàng)新能力培養(yǎng)的數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)課程教學(xué)模式改革與實踐

郭金妹 張建榮 陳磊

摘 要 2017年年初，教育部在上海高等工程教育發(fā)展戰(zhàn)略研討會上達(dá)成了“‘新工科復(fù)旦共識”。隨后，教育部公布了關(guān)于新工科研究與實踐的通知，國內(nèi)高等工程院校便掀起對“新工科”探索和實踐的熱潮。本文響應(yīng)國家號召，在“新工科”背景下將工程教育改革落于實處，以“數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)”這一專業(yè)基礎(chǔ)課程為抓點(diǎn)，針對傳統(tǒng)教學(xué)過程，探索基于CDIO主動式任務(wù)驅(qū)動教學(xué)方法、實踐彈性教學(xué)過程、堅持以賽促改、引用信息化教學(xué)手段等促進(jìn)高職學(xué)生實踐創(chuàng)新能力培養(yǎng)的教學(xué)模式改革有效舉措，推進(jìn)“新工科”的建設(shè)與發(fā)展。

關(guān)鍵詞 新工科 實踐創(chuàng)新能力 數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ) 教學(xué)模式

中圖分類號：G424 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A ? ?DOI：10.16400/j.cnki.kjdkx.2019.04.051

Abstract At the beginning of 2017， the Ministry of Education reached the "Fudan Consensus on New Sciences" at the Symposium on the Development Strategy of Higher Engineering Education in Shanghai. Subsequently， the Ministry of Education issued a circular on the research and practice of new science， and the domestic engineering colleges and universities set off a wave of exploration and practice of "new subject". In response to the call of the state， the reform of engineering education is put into practice under the background of "new subject". Taking the basic course of Digital Electronic Technology as the key point， and aiming at the traditional teaching process， this paper explores the active task-driven teaching method based on CDIO， the flexible teaching process of practice， the persistence of competition-driven reform， and the introduction of information-based teaching methods to promote the practical innovation ability of Higher Vocational students. Effective measures are taken to reform the teaching mode and promote the construction and development of "new subjects".

Keywords new subject; practical innovation ability; Foundation of Digital Electronics Technology; teaching mode

自2017年教育部提出“新工科”概念之后，國內(nèi)專家學(xué)者陸續(xù)展開對“新工科”的內(nèi)涵、特征、途徑方法等大方向的研究;隨后教育部公布了《新工科研究與實踐項目指南》，[1]全國各地高等院校紛紛加入了“新工科”教育理論研究和探索的行列?！靶鹿た啤钡闹饕芯磕康氖桥囵B(yǎng)出滿足未來新產(chǎn)業(yè)新技術(shù)需要的，具有實踐創(chuàng)新能力、動態(tài)適應(yīng)能力、高技能高素質(zhì)的交叉復(fù)合型科技人才。[2]目前，我國高等工程教育經(jīng)過“2011計劃”、“創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)改革”等重大改革舉措，取得了卓有成效的成績，形成了較為完備的工程教育教學(xué)體系。但同時我們也應(yīng)當(dāng)看到了我國高等工程教育在人才培養(yǎng)方面表現(xiàn)出一些不適應(yīng)。

數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)作為電子信息、自動控制、檢測類工科的專業(yè)基礎(chǔ)學(xué)科，是一門集物理學(xué)、電子控制技術(shù)、計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)、電源開關(guān)技術(shù)、儀器儀表技術(shù)等多學(xué)科、多領(lǐng)域于一體的基礎(chǔ)技術(shù)。數(shù)字電子技術(shù)在國內(nèi)外經(jīng)過一個多世紀(jì)的發(fā)展，目前涉及應(yīng)用的領(lǐng)域涵蓋了生活、科技、工業(yè)等各行各業(yè)。然而，數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)作為電信類工科學(xué)生學(xué)習(xí)技術(shù)的專業(yè)基礎(chǔ)課程，在國內(nèi)的工程教育中卻未有效促進(jìn)工科學(xué)生的實踐創(chuàng)新能力培養(yǎng)，使得學(xué)校輸出的人才缺乏創(chuàng)新能力，這從近年來美國對中國芯片的制裁可見一斑。為保障國內(nèi)“創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)”、“科教興國”戰(zhàn)略的有效實施，我國工科技術(shù)人才隊伍的培養(yǎng)迫在眉睫。其中，特別重要的是對在校大學(xué)生實踐創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，以更好的適應(yīng)未來技術(shù)、產(chǎn)業(yè)發(fā)展的需求。

本文針對目前數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)課程在高職教育教學(xué)過程中存在的教學(xué)方法陳舊、理論與實踐脫節(jié)、缺乏創(chuàng)新能力培養(yǎng)等問題進(jìn)行分析，結(jié)合相關(guān)專家學(xué)者對本課程的教學(xué)改革策略，與企業(yè)結(jié)合，研究課程教學(xué)模式，探索順應(yīng)新工科建設(shè)需要的實踐創(chuàng)新能力培養(yǎng)的教學(xué)模式改革和實踐。

1 數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)課程的教育教學(xué)模式探索

近幾十年來，我國高等職業(yè)院校對數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)課程的教育教學(xué)方法模式進(jìn)行了不斷的探索和改革。目前，該課程較為突出的教育教學(xué)方法有以下幾種模式：

（1）任務(wù)驅(qū)動教學(xué)法[3]：是指任課教師將某一教學(xué)內(nèi)容設(shè)計為一個或多個具體的任務(wù)或項目，以生活中的實際案例為驅(qū)動，進(jìn)而提出具體問題引發(fā)學(xué)生思考，使學(xué)生在學(xué)和做的過程中掌握教學(xué)內(nèi)容，達(dá)到教學(xué)目標(biāo)，從而可提高學(xué)生發(fā)現(xiàn)、分析和解決問題的能力。

（2）引導(dǎo)討論式教學(xué)法[4]：在教學(xué)過程中，先給出往屆學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中或?qū)嵺`活動中最常出現(xiàn)的一個問題，然后給出課程內(nèi)容概念，將學(xué)生進(jìn)行分組進(jìn)行探討，引導(dǎo)學(xué)生主動去探索思考如何避免問題的出現(xiàn)或解決問題，經(jīng)過主動的思考和探索，再進(jìn)行課堂內(nèi)容的講解，可有效提高學(xué)生的自主學(xué)習(xí)、溝通交流和團(tuán)隊協(xié)作能力。

（3）交互式教學(xué)法：為了使學(xué)生主動參與到教學(xué)過程中來，可采用交互式翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)法。針對教學(xué)內(nèi)容，設(shè)置一些合適的知識模塊，讓學(xué)生利用課后時間完成（如制作一分鐘趣味動畫、簡易PPT、上臺授課等）的任務(wù)，實現(xiàn)教與學(xué)角色的翻轉(zhuǎn)，讓學(xué)生有機(jī)會站在教師的角度思考教學(xué)內(nèi)容和問題，可有效提高學(xué)生對課程內(nèi)容的理解，實現(xiàn)被動學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃訉W(xué)習(xí)。

（4）混合式教學(xué)法[5]：主要是針對傳統(tǒng)課堂的枯燥和新型碎片化教學(xué)MOOC的缺陷，將混合式教學(xué)方法引入課堂。整個教學(xué)過程中，以傳統(tǒng)教學(xué)和SPOC+翻轉(zhuǎn)課堂按照適當(dāng)?shù)慕虒W(xué)進(jìn)度交替進(jìn)行，并引入Protuse軟件仿真技術(shù)加強(qiáng)實踐教學(xué)環(huán)節(jié)，多種教學(xué)方法融合，全方面提高學(xué)生的自主學(xué)習(xí)和實踐動手能力。

以上四種教學(xué)模式，主要是針對提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力和實踐動手能力的教育教學(xué)方法探索。在新工科背景下，企業(yè)、社會對工科的人才培養(yǎng)提出了更高的要求，對于數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)課程的教學(xué)方法探索也應(yīng)從如何讓學(xué)生主動學(xué)轉(zhuǎn)變到如何提高學(xué)生實踐創(chuàng)新能力的研究上來。

2 新工科背景下面向?qū)嵺`創(chuàng)新能力培養(yǎng)的教育教學(xué)改革與實踐

實踐創(chuàng)新型人才是推動工程自動化行業(yè)制造能力轉(zhuǎn)變的根本動力，而應(yīng)對“中國制造2015”、“工業(yè)4.0”等新工業(yè)革命對工程人才教育提出了全高的要求。[6]因此“新工科”概念的提出，有效解救了傳統(tǒng)教育教學(xué)模式的困境。在新工科背景下，針對數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)課程教學(xué)模式現(xiàn)狀，針對性探索國內(nèi)高職工科教育在數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)課程教學(xué)方法，積極響應(yīng)國家戰(zhàn)略需求，提出了新工科背景下高職學(xué)生實踐創(chuàng)新能力培養(yǎng)的教學(xué)模式研究與探索，對數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)課程進(jìn)行教學(xué)改革（圖1）。

2.1 基于CDIO主動式任務(wù)驅(qū)動教學(xué)方法

根據(jù)以往的教學(xué)經(jīng)驗及與同行之間的交流，發(fā)現(xiàn)數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)課程普遍存在教學(xué)方法陳舊、重理論輕實踐、采用教材老舊與主流技術(shù)脫節(jié)，還存在教師孤立傳授知識、不注重學(xué)生能力培養(yǎng)及課程授課無有效評價機(jī)制。而數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)在電子信息類專業(yè)人才培養(yǎng)中占著舉足輕重的位置，因此，采用基于CDIO主動式任務(wù)教學(xué)方法來對教學(xué)模式進(jìn)行改革。CDIO教學(xué)模式是以學(xué)生為主體，對教學(xué)任務(wù)進(jìn)行教學(xué)前構(gòu)思（Conceive）;在構(gòu)思基礎(chǔ)上對任務(wù)進(jìn)行設(shè)計（Design）;對設(shè)計設(shè)計方案進(jìn)行驗證并實施（Implement）;最后對任務(wù)進(jìn)行運(yùn)行（Operate）。[7]例如：給學(xué)生一個學(xué)習(xí)任務(wù)“如何利用數(shù)字集成電路CD4511來實現(xiàn)四路搶答器的控制”，學(xué)生對任務(wù)的實現(xiàn)可查閱相關(guān)資料、和同學(xué)探討，進(jìn)行詳細(xì)的構(gòu)思，在腦海有一個大概的設(shè)計思路;其次對任務(wù)進(jìn)行初步的設(shè)計，并不斷驗證完善;然后將設(shè)計電路圖在仿真軟件中進(jìn)行繪制和仿真驗證;仿真驗證能實現(xiàn)任務(wù)，便可開始著手電路板的安裝焊接和運(yùn)行。采用基于CDIO主動式任務(wù)教學(xué)方法對學(xué)生主動學(xué)習(xí)探索的全過程進(jìn)行控制，將常規(guī)的任務(wù)驅(qū)動變?yōu)橐詫W(xué)生為主體的主動式任務(wù)驅(qū)動。在整個教學(xué)過程，弱化教師角色，強(qiáng)化學(xué)生主動創(chuàng)新學(xué)習(xí)。同時，在主動式任務(wù)驅(qū)動過程中加強(qiáng)監(jiān)管，完善對教師教學(xué)和學(xué)生學(xué)習(xí)效果考核評定機(jī)制，實時反饋學(xué)生學(xué)習(xí)的效果。基于CDIO主動式任務(wù)教學(xué)法，可有效促進(jìn)實踐能力與創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，為學(xué)生今后走向工作崗位奠定基礎(chǔ)。

2.2 實施創(chuàng)新課程教學(xué)彈性學(xué)習(xí)過程

彈性教學(xué)過程不局限于課本知識、不拘泥于傳統(tǒng)課堂、不受限于傳統(tǒng)實踐活動，是對傳統(tǒng)教學(xué)模式的調(diào)整，可消除整齊劃一教學(xué)模式對工科學(xué)生的不利影響，促進(jìn)學(xué)生實踐創(chuàng)新能力發(fā)展。在數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)教學(xué)過程中，更加注重教學(xué)與實踐有機(jī)結(jié)合、理論與實踐的互動融合，加大與數(shù)電技術(shù)創(chuàng)新有關(guān)的實踐環(huán)節(jié)比重，開展多樣化的實踐教學(xué)活動，引導(dǎo)學(xué)生赴企業(yè)見習(xí)或參與實踐生產(chǎn)，指導(dǎo)學(xué)生參加“互聯(lián)網(wǎng)+xx電子產(chǎn)品”創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)比賽等，將學(xué)生參與與模電技術(shù)有關(guān)實踐活動進(jìn)行考量，計入學(xué)生的專業(yè)成績和綜合素質(zhì)測評中。實施彈性課堂教學(xué)模式，充分調(diào)動高職工科學(xué)生參與形式多樣的實踐創(chuàng)新能力培養(yǎng)的積極性和主動性。

2.3 建設(shè)基于數(shù)字電子技術(shù)優(yōu)勢特色的創(chuàng)新實踐平臺

高職工科學(xué)生創(chuàng)新實踐教育內(nèi)涵的發(fā)掘與提升，有賴于發(fā)揮基于工科優(yōu)勢特色的創(chuàng)新實踐平臺的有力支撐。電子信息類傳統(tǒng)工科專業(yè)應(yīng)加強(qiáng)數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)專業(yè)實訓(xùn)室、虛擬仿真實訓(xùn)室、STM焊接實訓(xùn)室等完善和建設(shè)，開放實訓(xùn)室，讓學(xué)生可隨時進(jìn)行自主學(xué)習(xí)，為推動創(chuàng)新實踐與自主學(xué)習(xí)提供平臺。數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)課程對應(yīng)的專業(yè)技術(shù)可服務(wù)于學(xué)校師生和社會企業(yè)。因此充分利用學(xué)校資源，積極倡導(dǎo)電子信息類學(xué)生組織“電子科技協(xié)會”的建設(shè)，可對全校師生定期進(jìn)行家電維修服務(wù);充分利用當(dāng)?shù)刭Y源，建立校企合作平臺，使學(xué)生深入企業(yè)參與生產(chǎn)實踐鍛煉，參與企業(yè)電子創(chuàng)新技術(shù)攻堅。

2.4 以賽促學(xué)，以賽促教，以賽促訓(xùn)，以賽促改

參加競賽可有效提高學(xué)生的實踐動手能力、現(xiàn)場應(yīng)變能力、創(chuàng)新設(shè)計能力;指導(dǎo)競賽可使教師與前沿技術(shù)接軌，更新知識體系，調(diào)整教學(xué)方式方法;備賽過程，教師和學(xué)生接觸歷年競賽賽題和模擬賽題，可充實課程實訓(xùn)內(nèi)容;競賽的舉辦多為培養(yǎng)更具實踐動手能力、現(xiàn)場應(yīng)變能力、創(chuàng)新設(shè)計能力和團(tuán)隊協(xié)作能力的高素質(zhì)綜合型技術(shù)人才，助力國家經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展，競賽內(nèi)容也向國際發(fā)展方向靠攏，參與競賽可不斷促進(jìn)學(xué)校的課程內(nèi)容改革。因此，辦好校內(nèi)科技競賽活動，鼓勵和引導(dǎo)學(xué)生積極參與科技創(chuàng)新活動;組織電子信息類學(xué)生參加全國大學(xué)生技能大賽等賽項;鼓勵學(xué)生參加江西大學(xué)生科技創(chuàng)新與技能大賽電子專題設(shè)計賽和電路仿真設(shè)計賽等相關(guān)賽項;積極舉辦與模電專業(yè)技術(shù)有關(guān)的講座、培訓(xùn)和論壇。專任教師通過指導(dǎo)學(xué)生參與競賽，不斷調(diào)整課程內(nèi)容;根據(jù)備賽效果，不斷對教學(xué)方式進(jìn)行改革;學(xué)生通過備賽訓(xùn)練，不斷提高實踐創(chuàng)新能力。

2.5 引入信息化教學(xué)手段，提高學(xué)生學(xué)習(xí)效果

針對高職學(xué)生特點(diǎn)及數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)課程特征，研究適合于高職學(xué)生學(xué)情的信息化教學(xué)模式。高職學(xué)生熱衷于用手機(jī)學(xué)習(xí)和交流，且自制力不強(qiáng)，因此可將較為難理解的知識點(diǎn)做成 “微課”或一分鐘小視頻，以動畫的形式深入淺出講授知識點(diǎn)，同時采用“雨課堂”手段，通過手機(jī)對學(xué)生進(jìn)行學(xué)習(xí)監(jiān)控、同步練習(xí)、效果考評。采用“微課+雨課堂”混合教學(xué)模式，可吸引學(xué)生興趣，提高學(xué)生學(xué)習(xí)效果。

3 結(jié)束語

探索順應(yīng)新工科建設(shè)需要的實踐創(chuàng)新能力培養(yǎng)的教學(xué)模式改革和實踐，有利于提高學(xué)生主動學(xué)習(xí)能力和實踐創(chuàng)新能力，利用信息化手段進(jìn)行教學(xué)，有利于提高教學(xué)質(zhì)量。本文響應(yīng)國家號召，在新工科背景下將工程教育改革落于實處，以數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)這一專業(yè)基礎(chǔ)課程為抓點(diǎn)，針對傳統(tǒng)教學(xué)過程，探索基于CDIO主動式項目驅(qū)動教學(xué)方法、實踐彈性教學(xué)過程、堅持以賽促改、引用信息化教學(xué)手段等促進(jìn)高職學(xué)生實踐創(chuàng)新能力培養(yǎng)的教學(xué)模式改革有效舉措，推進(jìn)“新工科”的建設(shè)與發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1] 陸國棟，李拓宇.新工科建設(shè)和發(fā)展的路徑思考[J].高等工程教育研究，2017.3：20-26.

[2] 顧菊平，堵俊，華亮.新工科視域下綜合性大學(xué)電氣類創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的路徑選擇[J].中國大學(xué)教育，2018.1：56-60.

[3] 周正，宋宇飛.采用“任務(wù)驅(qū)動”法進(jìn)行數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)教學(xué)[J].課程教育研究，2017.50：232-233.

[4] 羅銘，朱天橋，趙建勛等.數(shù)字電子技術(shù)課程的問題導(dǎo)引式教學(xué)方法探析[J].教育教學(xué)論壇，2016.5（21）：204-205.

[5] 候勇嚴(yán)，陳蓓，李天利.基于混合式教學(xué)模式的《數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)》教學(xué)研究與實踐[J].教育教學(xué)論壇，2018.8（33）：172-173.

[6] 劉麗芳，楊紅等.地方高校機(jī)械類專業(yè)高素質(zhì)應(yīng)用性人才實踐創(chuàng)新能力培養(yǎng)的研究與實踐學(xué)科探索[J].2018.6：46-47，113.

[7] 于軍.基于CDIO模式下數(shù)字電子技術(shù)課程教學(xué)改革與實踐[J].教育與職業(yè)，2014.8：37-39.