專業(yè)評估視角下電氣信息類人才“以賽促教，以賽促學(xué)”的實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)模式改革

韓濤 凌六一 王成軍 歐陽名三

摘要針對現(xiàn)有電氣信息類實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)中教師水平參差不齊，實(shí)驗(yàn)教學(xué)多為驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容單一，無法高效培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力和工程應(yīng)用能力的問題，提出了“以賽促教，以賽促學(xué)”的電氣信息類實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)新模式。在課前，教師教分析，學(xué)生學(xué)架構(gòu)。在課中，教師教理論，學(xué)生學(xué)應(yīng)用。在課后，教師教擴(kuò)展，學(xué)生學(xué)創(chuàng)新。通過新教學(xué)模式改革，使得電氣信息類專業(yè)教師理論水平得到加強(qiáng)，專業(yè)知識得到擴(kuò)展，也使學(xué)生創(chuàng)新能力得到培養(yǎng)，動手能力得到鍛煉，解決工程應(yīng)用問題的能力得到提高，最終通過學(xué)科競賽，實(shí)現(xiàn)了教師和學(xué)生的共同進(jìn)步。

關(guān)鍵詞 以賽促教；以賽促學(xué)；電氣信息類專業(yè)

中圖分類號：G642文獻(xiàn)標(biāo)識碼：ADOI：10.16400/j.cnki.kjdk.2022.02.019

電氣信息類專業(yè)是一門重要的傳統(tǒng)專業(yè)，包含電氣自動化、電工電子、信號處理等相關(guān)技術(shù)，培養(yǎng)合格的電氣信息類專業(yè)人才，對于我國信息化、工業(yè)化迅速發(fā)展具有重要意義。[1]據(jù)統(tǒng)計(jì)，在2020年，電氣信息類專業(yè)人才缺口為750萬人，到2025年，電氣信息類專業(yè)人才缺口會增加到950萬人，[2]而在高等院校的電氣信息類專業(yè)面臨大而不強(qiáng)，培養(yǎng)的電氣信息類專業(yè)人才在實(shí)際的工程應(yīng)用中還有差距，缺少工程應(yīng)用能力和適應(yīng)性，電氣信息類人才培養(yǎng)模式面臨巨大挑戰(zhàn)，亟需一種能提高學(xué)生工程應(yīng)用能力，熟練掌握系統(tǒng)開發(fā)方法、具有舉一反三能力的新的教學(xué)方式。[3][4]

專業(yè)評估工作依據(jù)預(yù)設(shè)的評估指標(biāo)，利用可行的評估手段，通過定性與定量分析，對專業(yè)進(jìn)行價(jià)值判斷。在專業(yè)評估的大背景下，可以找出專業(yè)建設(shè)各環(huán)節(jié)存在的問題，其中就包括實(shí)踐教學(xué)體系中存在的各種問題。提高學(xué)生工程應(yīng)用能力，需要培養(yǎng)學(xué)生在對理論知識深刻理解的基礎(chǔ)上，加強(qiáng)電氣信息系統(tǒng)的認(rèn)識，能獨(dú)立的設(shè)計(jì)出適用于現(xiàn)場工程環(huán)境的各種電氣信息類系統(tǒng)，并舉一反三的將這些系統(tǒng)進(jìn)行擴(kuò)展，能迅速的應(yīng)用在相似工程環(huán)境中，提高科技生產(chǎn)力，這些能力的培養(yǎng)需要學(xué)生不斷的參加相關(guān)專業(yè)的競賽比賽，不斷打磨自己的技術(shù)技能。[5][6]在2019年的《教育部關(guān)于深化本科教育教學(xué)改革全面提高人才培養(yǎng)質(zhì)量的意見》中更是提出，加強(qiáng)學(xué)生理性參加競賽，以賽促教、以賽促學(xué)，已達(dá)到“學(xué)生忙起來、教師強(qiáng)起來、管理嚴(yán)起來、效果實(shí)起來”的效果。[7]

1電氣信息類專業(yè)實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)現(xiàn)狀

由于高校的電氣信息類專業(yè)是電氣、控制、電子和通信多種學(xué)科的交叉融合，廣泛的應(yīng)用到其他各類專業(yè)學(xué)科當(dāng)中，因此對實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)要求較高，現(xiàn)有的電氣信息類實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)還存在著不足之處。

1.1實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)性較弱

傳統(tǒng)的電氣信息類專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)大多還停留在原理驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)階段，針對某門理論課程中較為重要的原理，搭建實(shí)驗(yàn)電路，測得數(shù)據(jù)，進(jìn)行分析驗(yàn)證，這種實(shí)驗(yàn)電路結(jié)構(gòu)固定、功能單一，擴(kuò)展性差，僅僅能幫助學(xué)生加深對現(xiàn)有理論的認(rèn)識，而對于培養(yǎng)實(shí)際電路設(shè)計(jì)與應(yīng)用能力作用有限，且由于這些原理僅僅是某些專業(yè)課程中幾個零散重要原理，相互之間聯(lián)系較弱，實(shí)驗(yàn)課程設(shè)置的系統(tǒng)性也往往較差。

在一些實(shí)踐課程的教學(xué)中，如收音機(jī)實(shí)習(xí)、畢業(yè)設(shè)計(jì)等，雖然涉及一些電路系統(tǒng)功能組成有所分析，卻沒有深入的講解每個組成部分中涉及的基本原理，對如何進(jìn)行原理性擴(kuò)展，設(shè)計(jì)出其他不同功能的電路缺乏系統(tǒng)性引導(dǎo)。這種實(shí)踐教學(xué)無法做到將理論知識與實(shí)際應(yīng)用進(jìn)行系統(tǒng)性融合，缺乏理論深度，無法培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。

1.2實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式不合理

傳統(tǒng)的電氣信息類專業(yè)實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)過程，課前僅僅要求學(xué)生對即將實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容進(jìn)行預(yù)習(xí)，了解所要驗(yàn)證的原理，學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)過程中所用到的儀器設(shè)備。課中通過老師的講解進(jìn)一步掌握實(shí)驗(yàn)原理，了解實(shí)驗(yàn)步驟，學(xué)習(xí)如何搭建所需電路，如何測試所需數(shù)據(jù)。課后通過對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行一系列的分析處理得出驗(yàn)證性結(jié)論，完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告。實(shí)驗(yàn)課程的學(xué)習(xí)效果反饋，教師只能通過學(xué)生上交的實(shí)驗(yàn)報(bào)告進(jìn)行了解。實(shí)踐類教學(xué)則更多地使用教師講解，學(xué)生模仿實(shí)現(xiàn)的方式進(jìn)行一些電路系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)。

這些傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)模式，模式缺乏靈活性、教學(xué)過程存在生搬硬套的問題，實(shí)驗(yàn)教學(xué)缺乏目標(biāo)性和系統(tǒng)性，最終導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)過程缺乏興趣，積極性不高，更無法培養(yǎng)學(xué)生工程應(yīng)用能力。

針對上述高校電氣信息類專業(yè)實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)的不足，利用“全國大學(xué)生電子設(shè)計(jì)大賽”“西門子杯中國智能制造挑戰(zhàn)賽”等各種電氣信息類學(xué)科競賽，[8][9]對電氣信息類專業(yè)實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容及模式進(jìn)行改革，以提高學(xué)生的創(chuàng)新能力和工程應(yīng)用能力。

2“以賽促教、以賽促學(xué)”電氣信息類專業(yè)實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)新模式

電氣信息類學(xué)科競賽，需要參加的學(xué)生在一個確定時間內(nèi)，完成具有一定功能和性能指標(biāo)的電路系統(tǒng)，需要學(xué)生具有較好的電氣信息類各種理論知識、硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)、軟件編程基礎(chǔ)，對學(xué)生的創(chuàng)新能力、分析能力、動手能力、意志力等素質(zhì)也有著較高的要求。[10]圍繞電氣信息類學(xué)科競賽，以培養(yǎng)符合國家發(fā)展需要、促進(jìn)科技進(jìn)步的合格專業(yè)人才為目標(biāo)，設(shè)計(jì)出“以賽促教，以賽促學(xué)”的電氣信息類實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)新模式，如圖1所示。

2.1以賽促教，提高教師教學(xué)水平

參加電氣信息類學(xué)科競賽，離不開教師的悉心指導(dǎo)，這就要求教師對競賽涉及的相關(guān)學(xué)科知識、技術(shù)有較深的理解，通過對某一個學(xué)科競賽的題目系統(tǒng)性的教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考，自主學(xué)習(xí)的能力。

在課前，教師教分析。教學(xué)生如何對某個學(xué)科競賽的題目進(jìn)行分析，針對其需要實(shí)現(xiàn)的功能及性能指標(biāo)，深入理解其中涉及的學(xué)科知識，結(jié)合學(xué)生現(xiàn)階段知識儲備和動手能力，選擇一個難度適中的題目。指導(dǎo)學(xué)生從理論上和實(shí)踐上做科學(xué)合理的分析，將參賽作品從硬件電路結(jié)構(gòu)和軟件算法程序進(jìn)行分解分析，再將相關(guān)的電路組件和算法模塊組合成一系列電路子系統(tǒng)，最終將這些子系統(tǒng)作為每次實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)的課程內(nèi)容進(jìn)行教學(xué)。這種實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)課程內(nèi)容的設(shè)置，整體上實(shí)現(xiàn)一個具有一定功能和性能指標(biāo)的電路系統(tǒng)，有較好的系統(tǒng)性；每次實(shí)驗(yàn)內(nèi)容實(shí)現(xiàn)一個電路子系統(tǒng)，使得單次實(shí)驗(yàn)也能具有較好的完整性。

在課中，教師教原理。將課前分解出的每個電路子系統(tǒng)作為每次實(shí)驗(yàn)課程內(nèi)容，充分講解該子系統(tǒng)涉及的理論知識和操作技能，如子系統(tǒng)的電路結(jié)構(gòu)、電子元器件使用、電路子系統(tǒng)工作原理、自動控制原理、通信方式及原理、嵌入式編程等。由于每個子系統(tǒng)包含多門電氣信息類專業(yè)課程知識，如果想要在學(xué)科競賽中取得較好成績，就要求指導(dǎo)教師具備較深的理論水平，這對教師也是一種挑戰(zhàn)，調(diào)動了教師不斷更新知識、鉆研科學(xué)技術(shù)的積極性，必將帶來教師和學(xué)生水平的共同提高。

在課后，教師教擴(kuò)展。指導(dǎo)學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)課中講到的相關(guān)理論技術(shù)，設(shè)計(jì)一些新的電路子系統(tǒng)，讓學(xué)生了解到，基本理論和關(guān)鍵技術(shù)可以擴(kuò)展應(yīng)用到其他很多領(lǐng)域。這要求教師除了對本學(xué)科領(lǐng)域深入研究外，還需要對其他領(lǐng)域有所涉獵，促使教師不斷豐富自身的知識儲備，進(jìn)一步提高教師科研水平。

2.2以賽促學(xué)，加強(qiáng)學(xué)生工程應(yīng)用能力

參加電氣信息類學(xué)科競賽，還需要學(xué)生具有較高的綜合素質(zhì)，努力學(xué)習(xí)，獨(dú)立思考、不斷提升理論知識，不斷磨煉動手能力，勇于創(chuàng)新。

在課前，學(xué)生學(xué)架構(gòu)。學(xué)生應(yīng)理解一個復(fù)雜完整的電路系統(tǒng)應(yīng)由一系列子系統(tǒng)組成，通過一系列子系統(tǒng)的組合搭建，逐漸完成一個完整的復(fù)雜系統(tǒng)，學(xué)會復(fù)雜系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。這種從總體上對電路系統(tǒng)的思考，會讓學(xué)生設(shè)計(jì)電路具有很強(qiáng)的全局觀和系統(tǒng)性，提高了學(xué)生邏輯思維能力。

在課中，學(xué)生學(xué)應(yīng)用。學(xué)生需要將學(xué)到的理論知識進(jìn)行深入理解，在理論指導(dǎo)實(shí)踐的基礎(chǔ)上，認(rèn)真仔細(xì)的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)出每個電路子系統(tǒng)。再通過反復(fù)實(shí)驗(yàn)，得出每個電路子系統(tǒng)的電路性能，以及影響這些性能參數(shù)的相關(guān)要素，掌握每個電路子系統(tǒng)的電路特性、控制算法。這種針對每個電路子系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)并實(shí)驗(yàn)的過程，可以強(qiáng)化學(xué)生對原理、算法的深入理解，培養(yǎng)學(xué)生的耐性和毅力，提高學(xué)生的動手能力。

在課后，學(xué)生學(xué)創(chuàng)新。學(xué)生在教師進(jìn)行擴(kuò)展教學(xué)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)相關(guān)原理、算法的應(yīng)用范圍，學(xué)會將掌握的知識技能擴(kuò)展到多個應(yīng)用領(lǐng)域，發(fā)現(xiàn)新理論，發(fā)明新方法，探索新應(yīng)用。這種教學(xué)方式可以幫助學(xué)生開闊眼界，啟發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新性，促進(jìn)學(xué)生獨(dú)立探索的積極性，使得整個實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)過程起到舉一反三的作用。

最后，教師通過分析各個部分得分情況分析學(xué)生對電子電路、自動控制、軟件編程等理論與實(shí)踐的掌握情況，評估學(xué)生動手能力、分析能力、創(chuàng)新能力的培養(yǎng)情況，調(diào)整教學(xué)重點(diǎn)，針對性的優(yōu)化培養(yǎng)模式和內(nèi)容，不斷提高教學(xué)效果。

3結(jié)論

本文針對電氣信息類專業(yè)實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)多以驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為主，實(shí)踐內(nèi)容簡單，無法較好培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際工程應(yīng)用能力的問題，提出了“以賽促教，以賽促學(xué)”的電氣信息類專業(yè)實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)新模式。通過對學(xué)科競賽的系統(tǒng)性分析、深入理論探索、廣泛擴(kuò)展到多個應(yīng)用領(lǐng)域，使實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)有的放矢，使學(xué)生的科研興趣得到激發(fā)，理論水平不斷提高，創(chuàng)新能力逐漸增強(qiáng)，理論聯(lián)系實(shí)際解決實(shí)際工程應(yīng)用能力也獲得鍛煉，實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)模式改革效果顯著。

基金項(xiàng)目：安徽省教育廳省級重點(diǎn)教學(xué)研究項(xiàng)目（項(xiàng)目編號：2019JYXM1165）；安徽省創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育線上線下混合式和社會實(shí)踐課程（項(xiàng)目編號：2020XSXXKC152）。

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