基于新工科理念的分組項(xiàng)目式教學(xué)的探索與實(shí)施

焦冬莉?趙永強(qiáng)?劉青芳?李國(guó)琴

分組項(xiàng)目式教學(xué)是理論結(jié)合實(shí)踐的有效方法，其實(shí)施依賴于課程特點(diǎn)及其它相關(guān)教學(xué)環(huán)節(jié)，尤其是實(shí)踐環(huán)節(jié)的支撐。教學(xué)步驟采用“理論—項(xiàng)目—實(shí)施”的次序，項(xiàng)目計(jì)劃、實(shí)施和產(chǎn)出為遞進(jìn)式、階梯式，三個(gè)過(guò)程不斷交替，考核評(píng)價(jià)體系多元化。分組項(xiàng)目式融合了多種授課方式，貫穿了多種學(xué)習(xí)手段，強(qiáng)化實(shí)驗(yàn)實(shí)踐環(huán)節(jié)，重視工程能力培養(yǎng)。以問(wèn)題導(dǎo)向設(shè)立小組項(xiàng)目，隨技術(shù)發(fā)展更新項(xiàng)目?jī)?nèi)容，依學(xué)生志趣調(diào)整學(xué)習(xí)方式，契合了新工科教學(xué)理念。

為應(yīng)對(duì)新的科技革命與產(chǎn)業(yè)變革，支撐服務(wù)創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展等國(guó)家戰(zhàn)略，教育部積極推進(jìn)新工科建設(shè)[，高校作為工程人才培養(yǎng)的主要基地，結(jié)合新工科理念進(jìn)行“應(yīng)用型人才”、“工程型人才”培養(yǎng)是教學(xué)改革的主要方向，其目的是讓學(xué)生盡快把課堂學(xué)到的知識(shí)轉(zhuǎn)化為技能，應(yīng)用到創(chuàng)新工作中。以項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)為目標(biāo)的教學(xué)，可以將理論與實(shí)際應(yīng)用無(wú)縫對(duì)接，有效解決當(dāng)前工科專業(yè)培養(yǎng)模式中的偏重理論教學(xué)，工程實(shí)踐訓(xùn)練不足[4的問(wèn)題。分組教學(xué)是解決大班教學(xué)管理、提高大班教學(xué)效果的有效手段。二者結(jié)合應(yīng)用于工程類基礎(chǔ)課、專業(yè)課教學(xué)，可以為創(chuàng)新教育打好基礎(chǔ)，明顯提升教學(xué)效果，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。

一、實(shí)施的條件

適合分組項(xiàng)目式教學(xué)的課程應(yīng)具有幾個(gè)特點(diǎn)，一是教學(xué)內(nèi)容接地氣，能夠結(jié)合日常生活進(jìn)行舉例，容易從教學(xué)內(nèi)容中生成具體項(xiàng)目。只有在現(xiàn)實(shí)情境中進(jìn)行學(xué)習(xí)與認(rèn)知，學(xué)生才能是知識(shí)意義的主動(dòng)建構(gòu)者，二是生成的項(xiàng)目具有可移植性、可持續(xù)性，易于應(yīng)用于其它項(xiàng)目，能夠貫穿整個(gè)教學(xué)過(guò)程;三是同一項(xiàng)目有多種實(shí)施可能，以便小組討論、取舍。在《數(shù)字電子技術(shù)》課程中，項(xiàng)目的產(chǎn)出依賴于電路的設(shè)計(jì)、仿真、焊接、調(diào)試等，要求學(xué)生有較強(qiáng)的實(shí)驗(yàn)實(shí)踐能力，所以應(yīng)有安排合理的實(shí)踐環(huán)節(jié)做支撐。如：前期設(shè)置了電子工藝、焊接、小型電子產(chǎn)品安裝調(diào)試，多個(gè)仿真軟件教學(xué)實(shí)踐周，為學(xué)生的電路設(shè)計(jì)、仿真打下了基礎(chǔ)，后續(xù)有課程設(shè)計(jì)、電子技術(shù)綜合實(shí)踐等實(shí)踐環(huán)節(jié)，項(xiàng)目小組可以延伸項(xiàng)目?jī)?nèi)容，或者繼續(xù)合作其它項(xiàng)目。

二、實(shí)施的內(nèi)容

分組項(xiàng)目式教學(xué)可以在一門課程中實(shí)施，也可以多門課程結(jié)合在一起，如《數(shù)字電子技術(shù)課程》的分組可以和《模擬電子技術(shù)》課程相同，甚至后續(xù)的《微機(jī)原理》、《單片機(jī)》等課程，以保持小組成員的穩(wěn)定性和項(xiàng)目擴(kuò)充的連貫性。每組一般3-4人?？梢宰寣W(xué)生自由組合，也可以按學(xué)號(hào)、成績(jī)排名等直接成組，建議學(xué)生依興趣組合，便于確定項(xiàng)目?jī)?nèi)容，減少摩擦，高效分工，同時(shí)可以發(fā)揮學(xué)生的主動(dòng)性和主體性，體現(xiàn)“以學(xué)生為中心”的教學(xué)原則。

（一）教學(xué)步驟

項(xiàng)目教學(xué)法采用“理論—項(xiàng)目—實(shí)施”的步驟。首先進(jìn)行理論教學(xué)，夯實(shí)基礎(chǔ)。在《數(shù)字電子技術(shù)》課程中，涉及大量的芯片，教學(xué)中需強(qiáng)調(diào)芯片的特性，使用條件，注意事項(xiàng)等，在熟悉芯片的基礎(chǔ)上，結(jié)合實(shí)際說(shuō)明使用該芯片可以實(shí)現(xiàn)哪些現(xiàn)實(shí)中的邏輯，例如：NE555可以構(gòu)成定時(shí)器，特定音頻輸出（如警車、急救車聲音）電路，整形等。然后讓各小組選擇自己感興趣的題目去做，即產(chǎn)生項(xiàng)目，最后去實(shí)現(xiàn)該項(xiàng)目。其優(yōu)點(diǎn)是不改變?cè)姓鹿?jié)順序，沒(méi)有完全打破學(xué)生的原始學(xué)習(xí)思路，而且在熟悉器件的基礎(chǔ)上產(chǎn)生項(xiàng)目，學(xué)生很少有畏難情緒。

（二）實(shí)施的過(guò)程

1.內(nèi)容的遞進(jìn)式、階梯式

基于教學(xué)內(nèi)容的由淺入深，項(xiàng)目計(jì)劃、項(xiàng)目實(shí)施和項(xiàng)目產(chǎn)出是一個(gè)不斷交替，由小到大的遞進(jìn)式、階梯式過(guò)程。從每一章節(jié)的知識(shí)點(diǎn)入手，一個(gè)點(diǎn)對(duì)應(yīng)一個(gè)小項(xiàng)目，隨著學(xué)習(xí)的進(jìn)行，知識(shí)的擴(kuò)充，各小組對(duì)自己已完成的小項(xiàng)目進(jìn)行選擇組合，形成一個(gè)中等項(xiàng)目，一步步將項(xiàng)目越變?cè)酱螅δ茉絹?lái)越完善。

2. 實(shí)踐技能的強(qiáng)化

項(xiàng)目不論大小，都經(jīng)歷“設(shè)計(jì)--仿真--修改--實(shí)物接線--調(diào)試”過(guò)程，設(shè)計(jì)仿真在電腦上完成，實(shí)物連線調(diào)試在電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行，合成大項(xiàng)目后可在電子工藝實(shí)驗(yàn)室制版焊接，將多個(gè)實(shí)踐環(huán)節(jié)所學(xué)滲透在項(xiàng)目教學(xué)過(guò)程中。還可以將其植入后續(xù)的課程設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)和電子技術(shù)綜合實(shí)踐環(huán)節(jié)，學(xué)完《單片機(jī)》課程后，可以將同一功能用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)知識(shí)的一體化，系統(tǒng)化。

3.項(xiàng)目的總結(jié)

總結(jié)是知識(shí)內(nèi)化和提升的主要過(guò)程。項(xiàng)目結(jié)束后的總結(jié)分兩種，一是階段性總結(jié)，小組成員對(duì)本階段項(xiàng)目的進(jìn)展情況，與前期的關(guān)系，指標(biāo)變化等進(jìn)行總結(jié)，展示;不同小組間相互交流，互相借鑒，進(jìn)一步修改、完善各自項(xiàng)目。二是課程結(jié)尾，對(duì)項(xiàng)目做最后總結(jié)，分兩個(gè)環(huán)節(jié)，一是小組成員總結(jié)項(xiàng)目產(chǎn)出過(guò)程的所有問(wèn)題，方案的取舍，成效，突破等，幫助學(xué)生將知識(shí)系統(tǒng)化;二是匯總所有項(xiàng)目，對(duì)其中的功能類似的項(xiàng)目進(jìn)行比較分析，幫助學(xué)生拓展思維。因?yàn)橥粋€(gè)知識(shí)點(diǎn)在不同小組的實(shí)現(xiàn)方法是不同的。如數(shù)值比較可由比較器、加法器、譯碼器、數(shù)據(jù)選擇器等多種器件實(shí)現(xiàn)。例如延時(shí)電路可以由555、計(jì)數(shù)器等作為核心器件的多種方式實(shí)現(xiàn)。

（三）考核與評(píng)價(jià)

考核評(píng)價(jià)是對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)成果的檢驗(yàn)，也是對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)能力的認(rèn)可，構(gòu)建全面評(píng)價(jià)和能力導(dǎo)向的多元化考核評(píng)價(jià)體系非常重要。分組項(xiàng)目式教學(xué)要加強(qiáng)過(guò)程化考核，重視過(guò)程評(píng)價(jià);以小組展示為主，兼顧個(gè)人能力。

課程評(píng)分結(jié)構(gòu)為：總分100%=平時(shí)30%+實(shí)驗(yàn)20%+末考50%。平時(shí)考核以小組形式進(jìn)行，包括課堂討論，項(xiàng)目展示等，對(duì)小組成績(jī)和個(gè)人表現(xiàn)分別計(jì)分。表1是課堂展示環(huán)節(jié)的評(píng)價(jià)項(xiàng)目。自由提問(wèn)人是其他小組的成員。其中邏輯性、完整性、工程性決定小組本次展示的成績(jī)，而講解人、補(bǔ)充人、自由提問(wèn)者可額外加分。在文獻(xiàn)中，作者給出了項(xiàng)目式教學(xué)法的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行方式，所有實(shí)驗(yàn)從前期準(zhǔn)備、實(shí)驗(yàn)過(guò)程到實(shí)驗(yàn)報(bào)告的完成完全以項(xiàng)目形式進(jìn)行。要求必須先預(yù)習(xí)，寫好預(yù)習(xí)報(bào)告。實(shí)驗(yàn)成績(jī)組成為：總分100%=操作50%+報(bào)告40%+加分10%。操作和報(bào)告根據(jù)本次實(shí)驗(yàn)要進(jìn)行的內(nèi)容不同，給出不同的考核標(biāo)準(zhǔn)，加分是指在完成既定方案的基礎(chǔ)上，驗(yàn)證或者補(bǔ)充了其它方案。

課程結(jié)束后的課程設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)獨(dú)立考核計(jì)分，是對(duì)分組項(xiàng)目式教學(xué)的有效補(bǔ)充和提高。各小組根據(jù)已完成的項(xiàng)目，結(jié)合設(shè)計(jì)任務(wù)繼續(xù)擴(kuò)充、改進(jìn)。要求給出項(xiàng)目式設(shè)計(jì)報(bào)告，并完成制作調(diào)試。表2給出了期間設(shè)置的多個(gè)檢查環(huán)節(jié)，既檢查了小組成果，又考核了個(gè)人能力。

三、新工科理念的融合

首先，項(xiàng)目的確立建立在課堂教學(xué)內(nèi)容的基礎(chǔ)上，以問(wèn)題為導(dǎo)向：學(xué)了什么？能用來(lái)做什么？生活中哪些地方用到了？怎么做？例如：計(jì)數(shù)器可以用在生產(chǎn)線上，汽車?yán)锍?，分頻等，輸入輸出信號(hào)有哪些差別？怎么獲?。亢湍男┱n程的知識(shí)有關(guān)聯(lián)？這些在項(xiàng)目實(shí)施時(shí)都是學(xué)生需要考慮的問(wèn)題。其次，隨著社會(huì)的發(fā)展，技術(shù)的進(jìn)步，身邊的數(shù)字技術(shù)應(yīng)用發(fā)生很大的變化，知識(shí)點(diǎn)的應(yīng)用也可以與時(shí)俱進(jìn)，學(xué)生確立的項(xiàng)目隨之更新。例如：以前的彩燈控制，現(xiàn)在變?yōu)長(zhǎng)ED屏顯示內(nèi)容的控制。投幣式售貨機(jī)和掃碼式售貨機(jī)的控制流程差別在哪里？第三，因每個(gè)小組成員不同，內(nèi)容不同，實(shí)現(xiàn)過(guò)程不拘于教室或?qū)嶒?yàn)室，學(xué)生可以依據(jù)自己的興趣、特點(diǎn)、習(xí)慣等自行組織學(xué)習(xí)方式，提高了學(xué)生的自主權(quán)，充分體現(xiàn)了“以學(xué)生為中心”的教學(xué)理念。

四、實(shí)施的成效

經(jīng)過(guò)一個(gè)完整教學(xué)周期，7個(gè)自然班，83個(gè)小組的實(shí)踐，分組項(xiàng)目式教學(xué)無(wú)論是教師能力和學(xué)生能力的提高、還是教學(xué)經(jīng)驗(yàn)的增長(zhǎng)都取得了一定的成效。

主要是學(xué)生的變化。項(xiàng)目式教學(xué)不斷引入的身邊問(wèn)題：蓄水池水位控制、自動(dòng)販?zhǔn)蹤C(jī)購(gòu)買流程、復(fù)印機(jī)時(shí)序產(chǎn)生、熱水器水溫控制等等勾起了學(xué)生極大的興趣，小組間項(xiàng)目設(shè)計(jì)的找錯(cuò)糾錯(cuò)點(diǎn)燃了學(xué)習(xí)的熱情。小組作業(yè)、項(xiàng)目、實(shí)驗(yàn)的差異化滿足了不同層次學(xué)生的需求，一些小組常在實(shí)驗(yàn)課上驗(yàn)證、修改方案，或者比較同一項(xiàng)目的多個(gè)方案，甚至在修改中自然引入了《模擬電子技術(shù)》中學(xué)到的知識(shí)，不同小組間也會(huì)根據(jù)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的問(wèn)題相互交流提高。出乎意料的是，實(shí)驗(yàn)課加分項(xiàng)小組的比例占到了40%。而每個(gè)小項(xiàng)目的成功帶給學(xué)生的成就感、自豪感是分?jǐn)?shù)無(wú)法代替的。多次的小組展示環(huán)節(jié)，給學(xué)生提供了表現(xiàn)自我、提升自我的機(jī)會(huì)，課上、課下都很活躍。有學(xué)生評(píng)價(jià)愛(ài)上了這門課。

其次是各種教學(xué)過(guò)程的有效融合夯實(shí)了工程教育的基礎(chǔ)。分組項(xiàng)目式融合了“講授--討論--翻轉(zhuǎn)--提問(wèn)”多種授課方式;通過(guò)貼近生活的項(xiàng)目實(shí)例，無(wú)關(guān)項(xiàng)、自啟動(dòng)等晦澀的概念被自然地引入項(xiàng)目，解決了概念化教學(xué)的難題;項(xiàng)目式學(xué)習(xí)貫穿了“理論設(shè)計(jì)--仿真--實(shí)現(xiàn)”多種學(xué)習(xí)手段;小組項(xiàng)目的由淺入深、由小到大，將一個(gè)個(gè)知識(shí)點(diǎn)串在一起，知識(shí)的學(xué)習(xí)從點(diǎn)到面，符合“學(xué)習(xí)--深度學(xué)習(xí)--掌握”的認(rèn)知過(guò)程，達(dá)到了“基礎(chǔ)--強(qiáng)化--提升”的學(xué)習(xí)效果。而且，項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程的故障、糾錯(cuò)，培養(yǎng)了學(xué)生的細(xì)致與橫向思維，例如邏輯電平正確，電流不滿足條件導(dǎo)致故障，使學(xué)生關(guān)注參數(shù)等細(xì)節(jié);在移位寄存器構(gòu)成的彩燈循環(huán)電路中，用模擬中的電流轉(zhuǎn)換為電壓的方法，解決了電路中的電壓不足導(dǎo)致的故障等。

五、結(jié)語(yǔ)

分組項(xiàng)目式教學(xué)法有效激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和能動(dòng)性，充分發(fā)掘?qū)W生的學(xué)習(xí)潛能，具有將教學(xué)理論與實(shí)踐融為一體、學(xué)生主動(dòng)參與的突出優(yōu)點(diǎn)。通過(guò)分組項(xiàng)目式教學(xué)，形成“學(xué)好理論-會(huì)建項(xiàng)目-認(rèn)識(shí)實(shí)物-調(diào)試產(chǎn)品”的一體化教學(xué)思路。讓學(xué)生在實(shí)踐中學(xué)習(xí)并解決問(wèn)題，引導(dǎo)學(xué)生真正學(xué)習(xí)、拓展學(xué)習(xí)，帶給學(xué)生最大的學(xué)習(xí)樂(lè)趣。小組成員一起工作，更有助于協(xié)作能力和團(tuán)隊(duì)精神的培養(yǎng)。小組差異與項(xiàng)目差異，將分層教學(xué)與分組教學(xué)兩種教學(xué)方式密切聯(lián)系在一起。如能和專業(yè)培養(yǎng)體系中的其它課程一起實(shí)施，進(jìn)一步擴(kuò)充項(xiàng)目功能，更有助于將各學(xué)科知識(shí)聯(lián)系在一起，實(shí)現(xiàn)專業(yè)知識(shí)的系統(tǒng)化。所以分組項(xiàng)目式教學(xué)以學(xué)生發(fā)展為中心，體現(xiàn)了綜合性、開(kāi)放性、實(shí)踐性的新工科工程教育理念。

（作者單位：太原工業(yè)學(xué)院電子工程系）

項(xiàng)目支持：太原工業(yè)學(xué)院2018年院級(jí)教學(xué)改革研究資助項(xiàng)目階段性成果，項(xiàng)目編號(hào)：00006609。