新工科背景下智能控制電路項(xiàng)目實(shí)踐課程改革研究

趙 輝，張洪國(guó)，石連文，陸中宏，張雨新

（唐山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河北 唐山 063299）

0 引言

為了更好應(yīng)對(duì)新一輪科技革命與產(chǎn)業(yè)變革，2017年2月教育部提出積極推進(jìn)新工科建設(shè)[1]。該行動(dòng)目標(biāo)是培養(yǎng)造就一大批多樣化、創(chuàng)新型卓越工程科技人才，為我國(guó)產(chǎn)業(yè)發(fā)展和國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)提供智力和人才支撐[2]。將智能控制電路項(xiàng)目實(shí)踐課程知識(shí)與嵌入式系統(tǒng)技術(shù)進(jìn)行緊密結(jié)合，已廣泛應(yīng)用于航空航天制造、智能控制等產(chǎn)業(yè)中。在“大眾創(chuàng)業(yè)，萬眾創(chuàng)新”的社會(huì)大潮中，為適應(yīng)我國(guó)航空航天行業(yè)的快速發(fā)展需求，緊跟無人機(jī)技術(shù)發(fā)展步伐，新工科建設(shè)下高職院校無人機(jī)應(yīng)用技術(shù)專業(yè)人才培養(yǎng)將面臨新的挑戰(zhàn)。培養(yǎng)開展智能控制電路項(xiàng)目實(shí)踐課程的教學(xué)改革，更新教學(xué)內(nèi)容和課程體系，進(jìn)一步提升專業(yè)學(xué)生智能控制設(shè)計(jì)能力、自主創(chuàng)新能力，契合我國(guó)高職院校新工科建設(shè)和相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展對(duì)人才培養(yǎng)的必然需求。

1 當(dāng)前教學(xué)模式問題

對(duì)無人機(jī)應(yīng)用技術(shù)專業(yè)學(xué)生來說，學(xué)習(xí)智能控制電路項(xiàng)目實(shí)踐課程可以更好地為了解和開發(fā)無人機(jī)控制系統(tǒng)奠定基礎(chǔ)，可以為準(zhǔn)備畢業(yè)設(shè)計(jì)作品提供技術(shù)支撐。就學(xué)生如何更好掌握吸收電工電子技術(shù)理論知識(shí)、如何提升項(xiàng)目實(shí)踐綜合能力、如何在智能控制電路項(xiàng)目實(shí)踐課程中提升自身的學(xué)習(xí)主動(dòng)性及創(chuàng)新性等問題的解決，當(dāng)前存在一定的困難性。主要原因有以下幾個(gè)方面。

1.1 “灌輸式”教學(xué)模式，課堂效果差

智能控制電路項(xiàng)目實(shí)踐課程要求學(xué)生具備一定的電工電子技術(shù)的理論知識(shí)，能夠針對(duì)簡(jiǎn)易電子電路進(jìn)行設(shè)計(jì)分析，又需要學(xué)生精通軟件編程，能夠編寫并調(diào)試程序代碼。面對(duì)復(fù)雜電路的設(shè)計(jì)調(diào)試，單純依靠課堂上以“灌輸式”教學(xué)模式——“教師講，學(xué)生聽”“教師做，學(xué)生模仿”，學(xué)生很難扎實(shí)掌握原理性知識(shí)的。

1.2 實(shí)踐教學(xué)少，創(chuàng)新能力弱

由于學(xué)時(shí)限制，智能控制電路項(xiàng)目實(shí)踐課程的大部分學(xué)時(shí)用于講授課程的理論知識(shí)、電路的工作原理、器件的內(nèi)部結(jié)構(gòu)等，實(shí)驗(yàn)的主要方式是在電腦上通過Proteus軟件仿真，觀察項(xiàng)目運(yùn)行結(jié)果，或者通過驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的專用實(shí)驗(yàn)箱進(jìn)行實(shí)驗(yàn)?zāi)M。在“教師先講，學(xué)生后模擬”的模式下，學(xué)生簡(jiǎn)單調(diào)試便可完成一次實(shí)驗(yàn)，無法體會(huì)真實(shí)搭建完整項(xiàng)目電路，運(yùn)行調(diào)試實(shí)際控制程序時(shí)遇到的實(shí)際問題。例如，在軟件仿真中未畫出時(shí)鐘電路，設(shè)計(jì)的流水燈也可以正常工作，但是現(xiàn)實(shí)電路板如果未設(shè)計(jì)時(shí)鐘電路，沒有晶振產(chǎn)生時(shí)鐘信號(hào)，整個(gè)電路板將無法正常工作。當(dāng)前課程教學(xué)模式很難培養(yǎng)學(xué)生對(duì)本課程濃厚的學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)生對(duì)理解知識(shí)、分析問題、解決問題的能力，整體上不利于學(xué)生的創(chuàng)新能力及綜合能力的培養(yǎng)。

2 完善課程建設(shè)

為了從根本上提高課程教學(xué)效果和人才培養(yǎng)質(zhì)量，針對(duì)教學(xué)實(shí)踐過程中出現(xiàn)的各種問題，本課程進(jìn)行了基于OBE（Outcomes-based Education，簡(jiǎn)稱為 OBE）模式的教學(xué)改革，總體架構(gòu)如圖1。通過“8”字形螺旋結(jié)構(gòu)，搭建動(dòng)靜結(jié)合、不斷持續(xù)反饋再改進(jìn)的課程建設(shè)模式，尋找一條更智慧、更符合多方需求的可持續(xù)的發(fā)展模式。

圖1 基于OBE模式的“8”字形課程架構(gòu)

2.1 引入OBE教學(xué)理念，改進(jìn)建設(shè)思路

從20 世紀(jì)80年代到 90 年代初，美國(guó)和澳大利亞的基礎(chǔ)教育改革提出成果導(dǎo)向教育，這是一種基于學(xué)習(xí)產(chǎn)出的教育模式，即 OBE。美國(guó)學(xué)者斯派帝認(rèn)為“OBE模式是一種組織和運(yùn)行教育系統(tǒng)的綜合方法，該方法的聚焦點(diǎn)是每個(gè)學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)目標(biāo)和成果的成功展示”[3]。該模式強(qiáng)調(diào)學(xué)生應(yīng)該取得怎樣的學(xué)習(xí)成果，學(xué)生如何更有效取得如此成果，老師如何更清晰感知學(xué)生對(duì)已掌握知識(shí)的反饋。不同于傳統(tǒng)教學(xué)模式，OBE模式強(qiáng)調(diào)教師應(yīng)該根據(jù)專業(yè)需求規(guī)劃課程內(nèi)容，讓學(xué)生了解學(xué)習(xí)成果，反向設(shè)計(jì)，通過對(duì)知識(shí)整體結(jié)構(gòu)的把握和理解，多角度個(gè)性化解決開放性問題。創(chuàng)造性完成較為復(fù)雜的課程任務(wù)，從而在設(shè)計(jì)創(chuàng)造的過程中，扎實(shí)掌握課程知識(shí)，實(shí)現(xiàn)自我挑戰(zhàn)。教師通過對(duì)學(xué)生成果的分析，進(jìn)一步改進(jìn)課程設(shè)計(jì)。

2.2 創(chuàng)新課程設(shè)計(jì)，優(yōu)化課程內(nèi)涵

深入分析 OBE 模式的內(nèi)涵，該模式強(qiáng)調(diào)教學(xué)設(shè)計(jì)和教學(xué)實(shí)施的目標(biāo)是學(xué)生通過一定的教育過程來取得預(yù)期的學(xué)習(xí)成果。為了更好地確定學(xué)習(xí)成果的價(jià)值性，學(xué)校聘請(qǐng)企業(yè)專家作為課程兼職教師，組建課程教學(xué)、崗位培訓(xùn)深度融合的雙師結(jié)構(gòu)課程團(tuán)隊(duì)，共同開發(fā)課程。通過對(duì)職業(yè)崗位所需能力要求、學(xué)生特點(diǎn)和能力水平分析，課程團(tuán)隊(duì)確定課程培養(yǎng)目標(biāo)，選取8個(gè)典型工作任務(wù)作為學(xué)習(xí)項(xiàng)目。學(xué)生在雙導(dǎo)師的引導(dǎo)下，設(shè)計(jì)項(xiàng)目方案，完成軟件仿真調(diào)試，實(shí)踐電路調(diào)試驗(yàn)證，在完成學(xué)習(xí)項(xiàng)目的過程中，完成知識(shí)結(jié)構(gòu)的構(gòu)建。整個(gè)過程穿插教師對(duì)項(xiàng)目的分析，學(xué)生查找自己知識(shí)的不足，創(chuàng)新改進(jìn)，完善知識(shí)結(jié)構(gòu)。

2.3 確定教學(xué)策略，更新教學(xué)方式和手段

職業(yè)院校相較于本科教學(xué)更注重理實(shí)一體化，學(xué)生在掌握原理性知識(shí)的同時(shí)，還需要掌握實(shí)踐操作。OBE模式的教學(xué)策略特別重視學(xué)生學(xué)到成果，而不僅僅是教師授課內(nèi)容，特別重視如何讓學(xué)生接受理解并應(yīng)用，而不是“灌輸式”教學(xué)模式。因此，在課程開展過程中，運(yùn)用任務(wù)驅(qū)動(dòng)、分組討論、巡回指導(dǎo)等多種教學(xué)方法。使用智慧職教線上平臺(tái)，采取問卷調(diào)查、頭腦風(fēng)暴等多元信息化教學(xué)手段，教師做好課前、課中、課后設(shè)計(jì)，提高學(xué)生的全程學(xué)習(xí)參與度及主動(dòng)性，動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)分析學(xué)生學(xué)習(xí)全過程，完成線上線下混合式教學(xué)，從根本上提高課程教學(xué)效果。

2.4 以賽促學(xué)，激發(fā)學(xué)習(xí)動(dòng)力

在智能控制電路項(xiàng)目實(shí)踐課程教學(xué)中，實(shí)踐教學(xué)對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生自主創(chuàng)新意識(shí)及實(shí)踐操作能力有重要的作用[4]。課程設(shè)計(jì)中引入OBE模式，強(qiáng)化學(xué)生在課程實(shí)踐環(huán)節(jié)的學(xué)習(xí)效果，培養(yǎng)學(xué)生的項(xiàng)目創(chuàng)新意識(shí)和團(tuán)隊(duì)合作。教師鼓勵(lì)學(xué)生參加各類創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽和職業(yè)技能大賽，可以將學(xué)生課余時(shí)間充分合理利用起來，通過參賽獲獎(jiǎng)增強(qiáng)學(xué)生知識(shí)獲得感及學(xué)習(xí)快樂感。教師可以將各類大賽要求及訓(xùn)練內(nèi)容，融入課程實(shí)踐教學(xué)中，及時(shí)更新實(shí)踐內(nèi)容，增加綜合性及大賽相關(guān)性，積極推進(jìn)實(shí)踐教學(xué)改革[5]。此外，課程團(tuán)隊(duì)成立課程興趣小組，以參加比賽為紐帶，把學(xué)生合理分組，小組合作完成課程實(shí)踐任務(wù)，以教學(xué)促進(jìn)大賽，以大賽促進(jìn)教學(xué)，形成兩者間良性循環(huán)[6]。

3 結(jié)束語(yǔ)

針對(duì)新工科人才培養(yǎng)下智能控制電路項(xiàng)目實(shí)踐課程的特點(diǎn)，多措并舉，深化課程建設(shè)內(nèi)容及課程體系改革。將OBE模式深入到課程改革中，注重課程建設(shè)和當(dāng)前行業(yè)技術(shù)發(fā)展與企業(yè)人才技能需求契合。校企雙師研討，確定課程目標(biāo)；實(shí)現(xiàn)課程目標(biāo)，給學(xué)生帶來的獲得感激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，切實(shí)達(dá)到課程培養(yǎng)的素質(zhì)目標(biāo)、能力目標(biāo)和知識(shí)目標(biāo)。由于無人機(jī)屬于新興的高科技產(chǎn)業(yè)，無人機(jī)技術(shù)正在以爆發(fā)式速度發(fā)展，智能控制電路項(xiàng)目實(shí)踐課程對(duì)無人機(jī)核心控制系統(tǒng)的學(xué)習(xí)至關(guān)重要。只有不斷地進(jìn)行該課程教學(xué)改革，才能夠適應(yīng)當(dāng)前新工科人才的培養(yǎng)需求。OBE模式在一些西方發(fā)達(dá)國(guó)家已推廣多年，至今已形成一套基本完整的概念理論體系和實(shí)施方式，職業(yè)院校應(yīng)在OBE模式的引導(dǎo)下，積極推進(jìn)教育教學(xué)改革。