面向新工科的電子信息工程專業(yè)實(shí)踐教學(xué)體系的構(gòu)建

王瑞瑛

【摘要】高校要提高學(xué)生的應(yīng)用能力，關(guān)鍵因素在于實(shí)踐教學(xué)。目前，電子信息工程專業(yè)實(shí)踐教學(xué)體系存在一系列的問(wèn)題，本文結(jié)合電子信息工程專業(yè)實(shí)踐教學(xué)的改革經(jīng)驗(yàn)，詳細(xì)闡述了嵌入式方向的“項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)”實(shí)踐教學(xué)，探究了新工科背景下的電子信息工程專業(yè)人才實(shí)踐教學(xué)體系的構(gòu)建。

【關(guān)鍵詞】新工科;電子信息工程;實(shí)踐教學(xué)

引言

為推動(dòng)工程教育改革創(chuàng)新，教育部綜合性高校工程教育發(fā)展戰(zhàn)略研討會(huì)提出我國(guó)高校要加快建設(shè)和發(fā)展新工科。新工科以新經(jīng)濟(jì)、新產(chǎn)業(yè)為背景，新工科的建設(shè)，一方面要設(shè)置和發(fā)展一批新興工科專業(yè)，另一方面要推動(dòng)現(xiàn)有工科專業(yè)的改革創(chuàng)新?！靶鹿た啤睂?duì)應(yīng)的是新興產(chǎn)業(yè)，首先是指針對(duì)新興產(chǎn)業(yè)的專業(yè)，如人工智能、智能制造、機(jī)器人、云計(jì)算等，也包括傳統(tǒng)工科專業(yè)的升級(jí)改造。

我國(guó)工程教育改革的目標(biāo)是建立符合國(guó)際工程教育共識(shí)的課程體系，包括項(xiàng)目的構(gòu)思、設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)和實(shí)施能力，以及較強(qiáng)的自學(xué)、組織溝通和協(xié)調(diào)能力。新工科強(qiáng)調(diào)工程教育，電子信息工程專業(yè)實(shí)踐教學(xué)體系存在以下問(wèn)題：一是實(shí)踐教學(xué)理念比較陳舊;二是實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容不夠完善;三是實(shí)踐教學(xué)方法單一，難以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和創(chuàng)新精神;四是校企融合度不深。在這樣的背景下，電子信息工程專業(yè)必須要從概念轉(zhuǎn)變、內(nèi)容更新和方法改革等方面進(jìn)行探索，建立面向新工科的實(shí)踐教學(xué)體系。

一、電子信息工程專業(yè)實(shí)踐教學(xué)體系的構(gòu)建

（一）“項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)”實(shí)踐教學(xué)體系的構(gòu)建

電子信息工程嵌入式方向課程體系包含《c語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)》《單片機(jī)技術(shù)及其應(yīng)用》《嵌入式技術(shù)》《傳感器技術(shù)》《汽車電子技術(shù)》等課程。由于傳統(tǒng)教學(xué)理念、方法、手段以及體系結(jié)構(gòu)的滯后，導(dǎo)致學(xué)生在學(xué)習(xí)時(shí)有一定的困難，不能很好地提高學(xué)生實(shí)踐動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力。項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)教學(xué)法是以實(shí)踐應(yīng)用為根本目標(biāo)，學(xué)生為主體，教師為主導(dǎo)，圍繞具體的項(xiàng)目構(gòu)建教學(xué)內(nèi)容體系，通過(guò)師生共同參與完成一個(gè)具體的項(xiàng)目而展開(kāi)的教學(xué)活動(dòng)。在項(xiàng)目的實(shí)施教學(xué)過(guò)程中，學(xué)生按需學(xué)習(xí)，親身實(shí)踐，學(xué)習(xí)成為一個(gè)參與的創(chuàng)造實(shí)踐過(guò)程。學(xué)生在實(shí)踐的過(guò)程中，理解知識(shí)、掌握技能，培養(yǎng)分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。

在以往的《單片機(jī)技術(shù)及其應(yīng)用課程設(shè)計(jì)》《嵌入式與多核技術(shù)課程設(shè)計(jì)》等課程中，我們讓同學(xué)們選擇合適的課題來(lái)自己查找資料，完成設(shè)計(jì)，取得較好的效果，不過(guò)這都只是單門(mén)課程的設(shè)計(jì)，缺少課程間的交融。

智能小車是利用各種傳感技術(shù)獲取車體自身和車外環(huán)境的狀態(tài)信息，通過(guò)智能算法對(duì)其進(jìn)行分析、融合，再由單片機(jī)或者ARM處理器進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸并發(fā)出控制信號(hào)。在智能小車運(yùn)行過(guò)程中，在保證車子的靈活性和穩(wěn)定性的前提下，要獲得最佳的機(jī)械性能，機(jī)械結(jié)構(gòu)的安裝和調(diào)試也是非常重要的一環(huán)，這就需要使用汽車電子的知識(shí)來(lái)進(jìn)行調(diào)整。可見(jiàn)智能小車的設(shè)計(jì)融合了多門(mén)課程，我們以智能小車為項(xiàng)目，使用項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)法把智能小車設(shè)計(jì)涉及的課程整合起來(lái)，包括：《單片機(jī)技術(shù)及其應(yīng)用》《嵌入式技術(shù)》《傳感器技術(shù)》《汽車電子技術(shù)》《c語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)》等。

（二）實(shí)踐教學(xué)體系目標(biāo)

一是完善并強(qiáng)化課程管理：組合課程教學(xué)模塊、設(shè)計(jì)課程能力訓(xùn)練、收集課程活動(dòng)訓(xùn)練素材是關(guān)鍵;二是改進(jìn)教學(xué)方式和方法：即破除“以講為主、先講后練、講練分離”的傳統(tǒng)方法，切實(shí)突出學(xué)生的主體地位，切實(shí)突出項(xiàng)目訓(xùn)練;三是改進(jìn)并完善學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)體系：教學(xué)過(guò)程控制和課程考核設(shè)計(jì)等方面要進(jìn)行創(chuàng)新和發(fā)展，體現(xiàn)專業(yè)和課程特色，并具體規(guī)定課程考核成績(jī)的項(xiàng)目、內(nèi)容、時(shí)間、方式等;四是加強(qiáng)信息技術(shù)與課程的整合：在整合課程內(nèi)容時(shí)注意課程間的銜接，注意知識(shí)的更新和新知識(shí)、新技術(shù)、新工藝的補(bǔ)充;五是強(qiáng)化教師培訓(xùn)與考核，促進(jìn)教師專業(yè)發(fā)展。

（三）實(shí)踐教學(xué)體系內(nèi)容建設(shè)

構(gòu)建嵌入式方向課程“項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)”實(shí)踐教學(xué)體系的目的，是從教學(xué)理念、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方式等方面對(duì)實(shí)踐教學(xué)進(jìn)行革新，推動(dòng)實(shí)踐教學(xué)的內(nèi)涵式發(fā)展，建立面向新工科的電子信息工程專業(yè)實(shí)踐教學(xué)體系。

1.實(shí)踐教學(xué)理念的革新

教學(xué)模式強(qiáng)調(diào)學(xué)生在教學(xué)過(guò)程中的參與度，調(diào)換角色發(fā)揮學(xué)生主體作用。采用項(xiàng)目任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)，讓學(xué)生在“學(xué)中做，做中練”，使項(xiàng)目教學(xué)進(jìn)一步深化。在課前精心設(shè)計(jì)項(xiàng)目實(shí)訓(xùn)任務(wù)書(shū)，就是讓學(xué)生在一個(gè)項(xiàng)目中完成一個(gè)個(gè)小任務(wù)，每個(gè)任務(wù)都包含了教學(xué)目標(biāo)所需求的知識(shí)點(diǎn)、操作方法和技巧。這樣可以引導(dǎo)學(xué)生循序漸進(jìn)地完成一個(gè)項(xiàng)目，讓學(xué)生在“做”中得到清晰的思路和方法，在“練”中得到鍛煉和總結(jié)，使“學(xué)、做、練”得到完美結(jié)合。不僅培養(yǎng)了學(xué)生的實(shí)際操作能力，還培養(yǎng)了學(xué)生人際交往能力、協(xié)同工作能力等。

2.實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容的調(diào)整

教學(xué)理念的革新必然伴隨著教學(xué)內(nèi)容的調(diào)整，新的實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容也應(yīng)該遵循相關(guān)性、復(fù)雜性、新穎性、高投入、關(guān)聯(lián)性、分享性、可獲得性和充足的時(shí)間等原則修改完善。“飛思卡爾”杯全國(guó)大學(xué)生智能車大賽要求參賽隊(duì)伍制作一個(gè)能夠自主識(shí)別路線的智能車，在專門(mén)的跑道上自動(dòng)識(shí)別道路行駛。其專業(yè)知識(shí)涉及控制、模式識(shí)別、傳感技術(shù)、汽車電子、電氣、計(jì)算機(jī)、機(jī)械等諸多學(xué)科，對(duì)學(xué)生的知識(shí)融合和動(dòng)手能力的培養(yǎng)，具有良好的推動(dòng)作用。可以把智能小車的制作作為實(shí)踐教學(xué)的內(nèi)容之一。

3.實(shí)踐教學(xué)方式的改革

原來(lái)的實(shí)踐教學(xué)中，指導(dǎo)教師遵循傳統(tǒng)的“教師講一學(xué)生做”模式，已經(jīng)無(wú)法滿足當(dāng)前學(xué)生的需求，在嵌入式課程體系實(shí)踐教學(xué)中，應(yīng)破除“以講為主、先講后練、講練分離”的傳統(tǒng)方法，切實(shí)突出學(xué)生的主體地位，切實(shí)突出項(xiàng)目訓(xùn)練。

在教學(xué)過(guò)程中，采用智能小車作為項(xiàng)目來(lái)教學(xué)，讓學(xué)生有計(jì)劃和目的地學(xué)習(xí)。在智能小車的設(shè)計(jì)制作過(guò)程中，打破了傳統(tǒng)授課方式，合理利用了各種教學(xué)手段。把整個(gè)項(xiàng)目分成若干個(gè)階段任務(wù)，讓學(xué)生明確在智能小車制作過(guò)程中所需要完成的工作和所需要掌握的技能。實(shí)踐任務(wù)由簡(jiǎn)到難，層層深入，讓學(xué)生有計(jì)劃、有目的地去做，能提高學(xué)生自覺(jué)學(xué)習(xí)的能力，在每個(gè)階段性任務(wù)完成的過(guò)程中，學(xué)生還會(huì)不斷地獲得成就感，提高教學(xué)質(zhì)量，使項(xiàng)目教學(xué)真正走進(jìn)課堂。因?yàn)槊總€(gè)任務(wù)里面都包括目的、重點(diǎn)、難點(diǎn)、方法和操作技能，最后還要對(duì)學(xué)生進(jìn)行分組比賽并評(píng)分，看哪組完成的速度又快質(zhì)量又好，當(dāng)然每個(gè)組都有差一點(diǎn)的學(xué)生，需要基礎(chǔ)好的、反應(yīng)快的學(xué)生去幫助差一點(diǎn)的學(xué)生，這樣也培養(yǎng)了學(xué)生的團(tuán)隊(duì)精神和享受互相幫助的過(guò)程，調(diào)動(dòng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性、主動(dòng)性，每位學(xué)生都學(xué)得很充實(shí)，使得越來(lái)越多的學(xué)生參與到學(xué)習(xí)中。

教師走下講臺(tái)和學(xué)生們共同學(xué)習(xí)、共同討論、共同進(jìn)步，從而發(fā)揮學(xué)生的主體作用。再經(jīng)過(guò)教師的評(píng)價(jià)，對(duì)錯(cuò)誤的地方進(jìn)行講解并進(jìn)行改進(jìn)，從而使教師的主導(dǎo)作用也得到充分體現(xiàn)。

（四）實(shí)踐教學(xué)師資隊(duì)伍建設(shè)

實(shí)踐教學(xué)要能夠真正滿足人才培養(yǎng)的需要，要求教師實(shí)踐方面的水平和能力進(jìn)一步提升，必須加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)師資隊(duì)伍的建設(shè)。首先，不同專業(yè)教師多途徑合作，拓寬視野激發(fā)創(chuàng)意，并且經(jīng)常查閱國(guó)內(nèi)外最新科技文獻(xiàn)，了解科技前沿的發(fā)展動(dòng)態(tài)，積累大量的材料，擴(kuò)展視野，這些最新的東西都可以在教學(xué)過(guò)程中以例證的形式與學(xué)生進(jìn)行交流。這樣既及時(shí)更新了相關(guān)的教學(xué)內(nèi)容，又改進(jìn)了教學(xué)方法，而不是一味只局限于書(shū)本;其次，構(gòu)建與企業(yè)合作的平臺(tái)，發(fā)展教師的實(shí)踐能力，要求實(shí)踐教學(xué)老師必須下企業(yè)掛職鍛煉至少半年，以企業(yè)科研項(xiàng)目培養(yǎng)實(shí)踐教學(xué)師資隊(duì)伍;最后，鼓勵(lì)教師向“雙師型”轉(zhuǎn)變，形成教師學(xué)術(shù)共同體，鼓勵(lì)教師積極開(kāi)展科研，以科研能力提高促進(jìn)實(shí)踐教學(xué)能力提升。

結(jié)語(yǔ)

本文面向新工科建設(shè)，針對(duì)電子信息工程專業(yè)人才的培養(yǎng)需求，以提高學(xué)生實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力為目標(biāo)，構(gòu)建了電子信息工程專業(yè)嵌入式方向課程“項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)”實(shí)踐教學(xué)體系。從教學(xué)理念、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方式等方面對(duì)實(shí)踐教學(xué)進(jìn)行革新，推動(dòng)了實(shí)踐教學(xué)的內(nèi)涵式發(fā)展，從根本上轉(zhuǎn)變教學(xué)的思想，推動(dòng)“任務(wù)式教學(xué)”向“興趣式教學(xué)”邁進(jìn)，有效地提高了學(xué)生的工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力。