“互聯(lián)網+”視域下的電子技術類課程教學方案探討

摘要：近年來電子信息產業(yè)發(fā)展速度很快，技術和知識更新也呈現出日新月異的特點，給高校的傳統(tǒng)專業(yè)培養(yǎng)方式帶來了新的挑戰(zhàn)。為了解決現有電子信息工程本科學生存在的工程素質和創(chuàng)新能力嚴重不足的問題，本文結合教育部“互聯(lián)網+教育”舉措，探討了“互聯(lián)網+”視域下的電子技術類課程教學方案改革，制定了“互聯(lián)網+”CDIO教學設計實施機制，著力提升學生工程創(chuàng)新素質，以縮短電子信息工程本科教育與企業(yè)市場需求之間的距離，滿足快速發(fā)展的電子信息產品市場的人才需求。

關鍵詞：電子技術；“互聯(lián)網+”；教學方案

引言

“互聯(lián)網+”是創(chuàng)新2.0下的互聯(lián)網發(fā)展新業(yè)態(tài)，是知識社會創(chuàng)新2.0推動下的互聯(lián)網形態(tài)演進及其催生的經濟社會發(fā)展新形態(tài)。2019年10月12日，《教育部關于深化本科教育教學改革 全面提高人才培養(yǎng)質量的意見》發(fā)布，在深化本科教育教學改革22條舉措中提出了積極發(fā)展“互聯(lián)網+教育”“探索智能教育新形態(tài)”。國內較多高校的電子信息工程專業(yè)計劃通過實施CDIO教育模式，探索新工科電子信息類專業(yè)人才培養(yǎng)創(chuàng)新實踐培養(yǎng)新機制[1-2]，但由于電子技術工程領域的“強實踐”“重應用”“快發(fā)展”“損耗大”等特點，為了更好地發(fā)揮CDIO教學模式效果，還需要進一步深入系統(tǒng)地開展研究和實踐，推進和落實新工科高等教育要求。

現有常規(guī)電子技術類課程采用“傳統(tǒng)理論+實驗教學”模式，循序漸進地培養(yǎng)學生的數字電路理論知識、實踐能力和創(chuàng)新能力，在實際教學中取得了較好成果。隨著時代、學生、教學理念的變化，存在一些亟待改進的不足：課程教學內容相對孤立，學生缺乏全面系統(tǒng)性把握；以教師課堂教學為主，學生參與度較少；課程實驗性學時有限，學生動手實踐機會少；實驗系統(tǒng)設備更新慢，學生接觸行業(yè)市場少。這些不足導致電子技術類人才培養(yǎng)與市場需求存在一定程度脫節(jié)，學生較為缺乏解決行業(yè)問題的實踐性經驗和能力。

為解決上述不足，可考慮適用性對接“互聯(lián)網+”與電子技術類課程CDIO協(xié)同認知教學模式，以電子技術行業(yè)真實項目為核心，搭建課程、教學、學校、企業(yè)、社會五個層次的電子技術類培養(yǎng)平臺，讓學生從傳統(tǒng)的電子技術類課程虛擬學習環(huán)境中走出來，真正參與平臺提供的實際項目運作，將以傳授知識為主的學校課程教育與企業(yè)實踐有機地結合于學生培養(yǎng)過程之中，實現人才培養(yǎng)目標與外貿企業(yè)需求無縫對接。

1. 教學理念與體系設計

飛速發(fā)展的互聯(lián)網憑借其空間可達性、時間可調性、資源豐富性，正好可成為課程、教學、學校、行業(yè)、企業(yè)之間的有效媒介，并可通過辨析教育教學認知過程，開放性協(xié)同“教師—CDIO—學生”，以驅動課程“知識點—模塊—章節(jié)”知識結構交互內化為學生認知結構，全面合理評價課程學習效果，及時督促跟補，提高實時教學質量[3-4]。

依據CDIO項目構思、設計、實現、運作需要，配置的“互聯(lián)網+”投入規(guī)模、知識需求量、技能熟練度、能力達成性方面，貫徹CDIO的教學理念和差異性配置實施，具體有：（1）轉變單一課程性教育思想，構建“互聯(lián)網+”CDIO復合型工程素質教育理念，應用以學生為主的電子技術厚基礎強應用教學形式，激發(fā)學生工程化學習創(chuàng)新熱情。（2）轉變單向繼承型理論知識型內容和教學形式，面向“互聯(lián)網+”CDIO，重構“互聯(lián)網+”視域下的CDIO構思、設計、實現、運作的電子技術內容。（3）轉變單一課堂實施環(huán)境，融合自建與共享互聯(lián)網豐富資源，有機創(chuàng)建項目需求差異化的電子技術基礎知識傳授、專業(yè)技能培養(yǎng)和工程化素質提升的有效教學措施。（4）轉變單一分數考核形式，綜合互聯(lián)網環(huán)境多評估主體，綜合設計可行合理的CDIO構思、設計、實現、運作多環(huán)節(jié)評價觀測模式，突出工程化思維與方法應用效果合理性評估。

“互聯(lián)網+”視域下的電子技術類課程教學方案設計中，可在“互聯(lián)網+”視域下以工程需求定位為導向，按CDIO模式，梳理電子技術類教學內容和教學環(huán)節(jié)，以學科為中心的一體化的教學計劃，整合能力和項目的要求，利用互聯(lián)網的便利性和豐富性，有機設計構思、設計、實現、運作形式的項目教學功能化模塊，如可編程增益放大器、傳感器模擬前端等項目，規(guī)劃“互聯(lián)網+”下的理論教學、實驗教學、實踐教學、評估考核立體化方法，有效構建從電子技術類概念、理論到實際應用工程能力的CDIO課程教學體系方法，如圖1所示。

在圖1所示的實施環(huán)節(jié)中，重點需要注意：任務映射“互聯(lián)網+”CDIO模式的不同級別知識點有機聯(lián)系，方向關聯(lián)“互聯(lián)網+”CDIO模式的課程功能性教學模塊建立組織層級，通過領域描述“互聯(lián)網+”CDIO模式的教學計劃建立實施方案和平臺架構，通過行業(yè)呈現“互聯(lián)網+”CDIO模式的電子技術專業(yè)人才培養(yǎng)模式，構建“互聯(lián)網+”CDIO化電子技術教學組織形式。

2. 功能性、關聯(lián)性、共享性的“互聯(lián)網+”CDIO項目設計

當前，全球電子技術行業(yè)領域內的絕大多數企業(yè)、網站、論壇、專家等都已在線網絡化，結合差異化的CDIO項目教學功能化模塊，多維定制化行業(yè)文獻調研、方案制訂、電路設計、實現運作、報告總結等專項應用交流形式，全面形成校企聯(lián)盟、特約導師、論壇大牛、企業(yè)技術支持等行業(yè)網絡[5]，有效構建CDIO項目構思、設計、實現、運作交流常態(tài)化渠道。

2.1 以需求定位為導向，突出教學功能性

為明確電子技術類課程作用與培養(yǎng)需求，可深入其他高校、重點行業(yè)和企業(yè)進行調研，重新確定電子技術類課程的知識、技能、能力要求，壓縮重復內容，壓縮過于偏和很少在后續(xù)專業(yè)課用到的內容，壓縮屬于更高級階段的內容，構建融會貫通、緊密配合、有機聯(lián)系的課程體系，既要精選經典教學內容，又要反映電子技術領域的最新成果和發(fā)現[6]。

學生通過每個模塊的學習，力求學會一項知識，掌握一種技能，形成一種能力。在增強學生的動手能力、思辨能力、探究能力、創(chuàng)新能力和社會能力的同時， 又能構建一個開放性、研究性的學習環(huán)境，提高學生學習的積極性和主動性。

2.2 重組課程內容模塊化， 突出教學關聯(lián)性

根據信息學院專業(yè)的應用要求， 在電子技術領域知識框架的基礎上，將課程的教學內容細分為“三基礎兩電路”關聯(lián)化的功能化模塊及關聯(lián)性教學結構，教學中可按照此關聯(lián)教學關系，在整體關聯(lián)性分析基礎上，突出講解各知識模塊的來源、內容和解決課程問題的關聯(lián)性作用，強化課程內容的關聯(lián)應用性[7]。充分利用學校、企業(yè)、社會互聯(lián)網絡資源，強化CDIO項目構思、設計、實現、運作關鍵環(huán)節(jié)的“互聯(lián)網+”融合性和共享性，突出CDIO項目內容教學價值和工程價值的兼容性，定制化電子技術特色CDIO項目，“教師—CDIO—學生”多向協(xié)同互動，以學生“知識內化”強化學生“能力外化”，通過教學實踐培養(yǎng)效果的反饋，篩選并優(yōu)化優(yōu)秀“互聯(lián)網+”CDIO實踐庫。

2.3 開放互聯(lián)資源為載體，強化教學共享性

打造互聯(lián)互通課堂，以“開放、共享、共建”為要旨，著力建設教學課件庫、仿真案例庫、教學錄像庫、試題習題庫、電子元件庫等在線開放平臺，突出教學影響力的全時、空域覆蓋，適度強化課程的“開放性負荷度”，提升課程課下學習和服務師生的教學影響力。結合差異化的CDIO項目教學功能化模塊，集成模擬仿真實驗、課堂演示動畫、素材庫等多元性資源，關聯(lián)映射為CDIO項目構思、設計、實現、運作電子技術多元化互聯(lián)網資源，打造如方案比選、參數計算、元件選型、設計布局、測試分析等CDIO項目環(huán)節(jié)的良好交互應用形式，建設規(guī)范、豐富、實用、可共享CDIO課程資源空間。

3. 以學生“知識內化”強化學生“能力外化”的教學機制創(chuàng)建

知識內化是將外界的新知識納入已有的認知結構的過程。認知發(fā)生理論表明，知識和經驗隨著課程內容的推進，在此過程中不斷用已有知識理解新知識，用新知識包容已有知識，達到知識內化的效果，形成了多層次認知結構與設計目標[8]。結合差異化的CDIO項目教學功能化模塊，創(chuàng)立以功能性工程項目設計為導向、工程能力培養(yǎng)為目標的課程“互聯(lián)網+”教學環(huán)境，針對不同項目功能模塊，設計采取不同教學方法，以學生為主體，定義教學需求，設計教學環(huán)節(jié)，引申工程應用，需求性配置CDIO項目資源的運用有效形式，實現以學生為中心的電子技術深層學習環(huán)境，形成“互聯(lián)網+”教學活力，其實現步驟可描述為如圖2所示。

3.1 知識熟悉記憶

學生在教學中需要熟悉記憶課程知識內容、適用場景、解決問題、帶來價值，如卡諾圖，需要知道是用來解決邏輯函數化簡問題，能夠把復雜邏輯函數采用圖形化形式化簡，解決了公式法中化簡的公式需要記憶運用問題，尤其較為復雜的結果，難以判斷是否最簡，最終可以更為方便高效地簡化邏輯函數。

3.2 知識應用理解

學生在課程教學中通過教師所講授的教學案例，觀察如何使用課程知識，如可以帶著卡諾圖形式，到簡化邏輯函數、數字電路分析、數字電路設計中，應用性理解課程知識點如何應用。

3.3 知識應用關聯(lián)

學生在學習中要有意識地去發(fā)現或者創(chuàng)造可以使用課程知識點的典型情況、問題和場景，要有意識地去完成知識應用關聯(lián)，如簡化邏輯函數應用與練習中，有意識地專門使用卡諾圖形式，盡快建立“課程知識到應用情況（問題、場景）”的知識應用關聯(lián)映射。

3.4 知識應用創(chuàng)建

學生在開始新工作、學習任務時，需要努力創(chuàng)建應用特定知識點，經常性特定創(chuàng)建應用知識，就可盡快建立從“到課程知識”的知識應用創(chuàng)建映射。

可通過教學過程的學生個體與之交互作用而內化為學生認知結構書，使學生理解創(chuàng)新，面臨特定課程知識點的適用應用情況（問題、場景）時，學生就可用這個知識點來解決問題，通過將課程專業(yè)知識應用到實際中培養(yǎng)專業(yè)技能，而且能加深對專業(yè)知識的理解，完成知識內化到能力外化的過程，把知識變成了自己的能力。在課程教學“提問—引導—回答—總結”中訓練學生思維，著力實施以學生為主體的課程“知識內化”認知協(xié)同教學模式，結合差異化的CDIO項目教學功能化模塊，引導學生分析問題、陳述觀點、橫向分類概括和縱向連貫拓展，深入分析和理解課程知識，鞏固和關聯(lián)課程知識結構，有效內化課程知識為自己新知識結構，科學提升學生課程認知融合度。

結語

新工科背景下，結合信息學院的專業(yè)人才培養(yǎng)定位，在電子技術類課程教學改革和實踐中，以“專業(yè)評估”和“專業(yè)認證”為契機，融合信息類專業(yè)電子技術專業(yè)需求的“共性”和“個性”，在理論教學、實驗教學、實踐教學等教學環(huán)節(jié)中，面向“互聯(lián)網+”視域，努力實施以學生為主體、教師主導構建主動學習的教學模式，融素質教育與專業(yè)培養(yǎng)為一體，融知識傳授與能力培養(yǎng)為一體，融教學實踐與應用訓練為一體，傳授給學生在電子技術類方面的基本理論、基本知識和基本技能，培養(yǎng)學生分析問題和解決問題的能力，為學生的后續(xù)專業(yè)學習與研究打牢堅實基礎。

參考文獻：

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作者簡介：李偉，博士研究生，教授，研究方向：電子信息技術。

基金項目：重慶市高等教育教學改革研究項目（編號：213187）。