“電子信息”課程開放式教學(xué)模式創(chuàng)新研究

張世良，柳粟杰

(寧德師范學(xué)院 信息與機電工程學(xué)院，福建 寧德 352100)

開放式教學(xué)分為教與學(xué)兩個方面，其核心內(nèi)容是實現(xiàn)教師和學(xué)生在教學(xué)活動中角色的轉(zhuǎn)變.教師從知識的傳遞者變?yōu)橹笇?dǎo)者，而學(xué)生則從知識的被動接受者變?yōu)橹R的主動建構(gòu)者.目前雖然國內(nèi)許多高校鼓勵開展本科階段的開放式教學(xué)，但多數(shù)高校課程仍沿用傳統(tǒng)的單純接受式的教學(xué)方法，且教材老化，知識更新不及時，授課模式單一，難以激起學(xué)生的求知欲望.教學(xué)體系應(yīng)立足于經(jīng)濟社會發(fā)展需求，著重培養(yǎng)學(xué)生技術(shù)應(yīng)用方面的能力，不斷革新課程體系，完善專業(yè)人才培養(yǎng)方案，全面推動發(fā)展素質(zhì)教育，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實踐能力，使得學(xué)生的知識、能力和綜合素質(zhì)得到全方位提升[1].“互聯(lián)網(wǎng)+”時代對高等院校人才培養(yǎng)提出了新的要求，高校應(yīng)建立開放式的創(chuàng)新實踐能力培養(yǎng)體系和現(xiàn)代化的電子系統(tǒng)創(chuàng)新設(shè)計訓(xùn)練平臺，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新研究能力和對新技術(shù)、新器件的應(yīng)用能力，致力培養(yǎng)一大批實踐創(chuàng)新能力強、適應(yīng)社會經(jīng)濟發(fā)展需要的各類高素質(zhì)工程技術(shù)人才[2-3].

1 實施開放式教學(xué)實現(xiàn)深度學(xué)習(xí)的要求

1.1 開放式教學(xué)環(huán)境的營造

與傳統(tǒng)教學(xué)不同，開放式教學(xué)必須創(chuàng)造特定的教學(xué)環(huán)境，即利用現(xiàn)代科技手段構(gòu)建智能化、個性化、數(shù)字化的現(xiàn)代教學(xué)環(huán)境.它包括三個具體方面.一是打造智能化教學(xué)環(huán)境.移動終端如智能手機、電腦或平板電腦在教與學(xué)的實施中是不可或缺的.相關(guān)的開放式教學(xué)平臺或開放式教學(xué)工具也是實施開放式教學(xué)的必備要素，收集相關(guān)的音頻、視頻、動畫、圖片等讓智慧課堂更加生動.二是營造個性化的教學(xué)環(huán)境.例如，提供相關(guān)的開放課程供學(xué)生自主學(xué)習(xí)，將相關(guān)的精品課、微課、研究論文等上傳到開放式教學(xué)平臺作為學(xué)習(xí)內(nèi)容的補充.三是打造數(shù)字化教學(xué)環(huán)境.教師充分利用開放式教學(xué)工具的簽到、問卷、投票、討論、測試等功能，可以在教學(xué)工具的后臺管理中對教學(xué)過程進行一系列數(shù)字化統(tǒng)計，更直接、更直觀地了解開放式教學(xué)的效果.

1.2 教師開放式教學(xué)技能的發(fā)展

深度學(xué)習(xí)不同于學(xué)生導(dǎo)向的學(xué)習(xí)，而是在教師的指導(dǎo)下形成的對知識的高階認知.基于深度學(xué)習(xí)的開放式教學(xué)對教師提出了新要求.教師要提高信息化教學(xué)能力，不僅能夠利用信息技術(shù)進行解釋、啟發(fā)、演示、引導(dǎo)、聯(lián)系和反饋，而且要利用信息技術(shù)支持學(xué)生的交流與合作、探究與建構(gòu)、自主學(xué)習(xí)和個性化發(fā)展[4].教師至少需要做到以下四點.第一，要深入把握開放式教學(xué)的概念.開放式教學(xué)的本質(zhì)是一種追求智慧和創(chuàng)造性的教學(xué)，其目標是培育、培養(yǎng)學(xué)生的智力，以學(xué)生為中心，充分發(fā)揮學(xué)生的主體作用.因此，教師應(yīng)具備充分的教學(xué)設(shè)計理念.第二，需要掌握信息技術(shù)教學(xué)工具.教師只有巧妙運用開放式教學(xué)的軟硬件設(shè)施，才能創(chuàng)造一個特定的教學(xué)情境，增強學(xué)生的主動學(xué)習(xí)意識.第三，需要設(shè)計合理的開放式教學(xué)方案.通過連續(xù)培養(yǎng)和探索，教師必須針對教學(xué)的各個環(huán)節(jié)設(shè)計多種開放式教學(xué)解決方案，將開放式教學(xué)工具的各項功能與完整的教學(xué)活動完美結(jié)合，突出學(xué)生的中心性，從而實現(xiàn)師生之間的隨時交流.如果教師不進行充分的教學(xué)設(shè)計，開放式教學(xué)工具的使用將不能顯著提高學(xué)習(xí)效率和效果.第四，需要對各學(xué)科有更廣泛的了解.在開放式教學(xué)中，促進學(xué)生的深度學(xué)習(xí)不能僅僅依靠教師的授課，教師作為學(xué)習(xí)的組織者和引導(dǎo)者的作用不容忽視.教師不僅要能夠詳細掌握所教授的科目，而且要對其他相關(guān)科目有所了解，只有這樣，才能有效地運用各種教學(xué)策略，擴大學(xué)生的知識面，培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，從而實現(xiàn)深度學(xué)習(xí)的目的.

1.3 學(xué)生自主學(xué)習(xí)意識

學(xué)生是深度學(xué)習(xí)的實施者和終結(jié)者.在傳統(tǒng)的學(xué)習(xí)環(huán)境中，學(xué)生往往是學(xué)習(xí)內(nèi)容的被動接受者，缺乏自主學(xué)習(xí)意識，他們的學(xué)習(xí)成果往往是膚淺的.在開放式教學(xué)模式中，實現(xiàn)深度學(xué)習(xí)，就需要增強學(xué)生的學(xué)習(xí)意識，積極探索，自主學(xué)習(xí).學(xué)生自主學(xué)習(xí)意識的提高不是一蹴而就的，需要多方面的努力.一是紀律嚴明.教師要建立獎懲機制，保障學(xué)生自主學(xué)習(xí)的實施.二是有效的興趣刺激.教師需要通過多媒體、視頻、圖片、專題討論等多種形式激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)，積極思考.三是良好的激勵機制.教師要注重鼓勵和積極引導(dǎo)，營造積極的學(xué)習(xí)環(huán)境，增強學(xué)生自覺地開展獨立學(xué)習(xí).

2 開放式教學(xué)實施方法

2.1 改進教學(xué)方法和教學(xué)手段

為避免沿用傳統(tǒng)授課方式，可以利用多媒體進行交互式授課，包括翻轉(zhuǎn)課堂、微課、慕課等[5].在實際教學(xué)中，采用動態(tài)的動畫展示知識的形成過程和情景.根據(jù)以學(xué)生為主體的教育理念創(chuàng)設(shè)開放性教學(xué)組織形式，制訂一系列以學(xué)生為中心、以學(xué)生為主導(dǎo)的教學(xué)活動，教師和學(xué)生之間以一種開放性的教學(xué)相長、互相影響的關(guān)系進行教學(xué)活動.學(xué)生將學(xué)的訴求反饋給教師，教師設(shè)定開放性的問題，提高教學(xué)的生動性.教師根據(jù)課程內(nèi)容，按照課前預(yù)學(xué)、課中共學(xué)、課后延學(xué)環(huán)節(jié)，即PWP（pre→while→post）模式，引導(dǎo)學(xué)生在完成學(xué)習(xí)任務(wù)的過程中關(guān)注社會、了解自我、提升素養(yǎng)、培養(yǎng)能力，助推知識技能學(xué)習(xí)從理解到內(nèi)化、遷移、創(chuàng)造的轉(zhuǎn)變.開放式教學(xué)模式如圖1.

圖1 開放式教學(xué)模式

開展“讀、寫、議”活動，培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力，學(xué)會自主檢索中外文獻資料，并學(xué)會在研讀文獻中發(fā)現(xiàn)問題和解決問題，同時提升寫作能力和表達能力，大大提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，增強學(xué)習(xí)能力.如在講授典型數(shù)字集成器件時，強調(diào)應(yīng)用性，加大對基本原理和使用方法的講解，引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)功能總結(jié)出集成器件的輸入輸出關(guān)系，進而掌握其使用方法，并能夠舉一反三.

“電子信息工程”專業(yè)集現(xiàn)代電子、通信和信息技術(shù)于一體，圍繞“1+X”的人才培養(yǎng)進行課程改革，“1+X”的課程改革和課程目標以課程思政為中心，把“立德樹人”作為教育的根本任務(wù).重視課程思政建設(shè)，緊跟時代發(fā)展、辦學(xué)特色、地方產(chǎn)業(yè)需求、專業(yè)優(yōu)勢和學(xué)生職業(yè)志向，找準專業(yè)知識教學(xué)與精神指導(dǎo)的結(jié)合點，構(gòu)建課程思政體系；探索社會、學(xué)校與企業(yè)三方融合、協(xié)同發(fā)展的多元化教育教學(xué)模式，共建專業(yè)實踐培訓(xùn)基地和技術(shù)創(chuàng)新機構(gòu)，并將相關(guān)思想政治教育要素融入其中，創(chuàng)建集課堂教學(xué)、實踐培訓(xùn)、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)為一體的課程思政體系；結(jié)合產(chǎn)業(yè)和行業(yè)的最新發(fā)展變化，順應(yīng)5G、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)等新一代IT技術(shù)的發(fā)展趨勢，以及“中國制造2025”的戰(zhàn)略部署，以“互聯(lián)網(wǎng)+教學(xué)”為出發(fā)點，推進多層次、多模式、全方位的教學(xué)改革.

在實際的教學(xué)工作中，教師要充分利用虛擬仿真技術(shù)并逐步引導(dǎo)學(xué)生對計算機技術(shù)的正確使用，如使用Multisim作為電路模擬仿真工具，采用Proteus作為EDA工具軟件，以Labview作為程序開發(fā)環(huán)境等，使教學(xué)可以脫離實驗所需要固定的時間與空間限制，提高專業(yè)實驗設(shè)置的直觀性與趣味性并方便對虛擬設(shè)備的優(yōu)化處理.在教學(xué)過程中可以利用計算機資源，如共享校園網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，創(chuàng)建有效的局域網(wǎng)范圍內(nèi)的不同虛擬仿真平臺，為學(xué)生日常學(xué)習(xí)和生活提供方便.同時，教師應(yīng)當熟練掌握相關(guān)虛擬仿真軟件的使用并逐步推廣到學(xué)生的學(xué)習(xí)中去，以提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性與主動性，從而提高課程教學(xué)質(zhì)量，推動“電子信息工程”教學(xué)工作向更深層次的發(fā)展.

2.2 制定開放式課程成績評定體系

對于“電子信息工程”課程設(shè)計的實驗成績，應(yīng)將學(xué)生個人表現(xiàn)和小組團隊合作情況結(jié)合起來評定.對于每個實驗小組，組員之間的成績是有差異的，組長是實驗小組的核心人物，不僅要具有扎實的專業(yè)知識和較好的團隊協(xié)作能力，而且需要具備對實驗項目的統(tǒng)籌能力.組員不可以坐享成果，在課程考核時需要對實驗小組的每位成員進行隨機答辯.這種考核機制不僅可以保證學(xué)生成績評定的客觀公正，而且可以引發(fā)學(xué)生濃厚的學(xué)習(xí)興致，促進學(xué)生的個體競爭和團隊合作意識的強化.

2.3 以團隊式合作方式改革實驗教學(xué)

在教學(xué)的同時，根據(jù)學(xué)生的興趣，布置與教學(xué)內(nèi)容相關(guān)的一定數(shù)量的小課題，提供基本儀器設(shè)備，并鼓勵學(xué)生自由組合，在教師的指導(dǎo)下獨立完成課題.如在進行綜合型實驗時，由學(xué)生分組完成討論，共同確定電路設(shè)計方案，然后將實驗分成電路設(shè)計、電路仿真、電路連接和電路測試等部分，由每個同學(xué)完成自己擅長的部分，最后相互配合完成實驗.在實驗進行過程中每組同學(xué)在相互尊重和不斷磨合中完成實驗，小組與小組之間的同學(xué)也可以互相幫助，取長補短.在選定實驗課題后，學(xué)生從已具備的實驗基本原理入手，自行思考并完成實驗方案的設(shè)計、對所需實驗設(shè)備的選擇及實驗步驟的擬定，最終在教師的指導(dǎo)下完成所有實驗內(nèi)容，最后梳理實驗過程并完成實驗小論文的撰寫工作.實驗過程中難免存在著失利和挫折，尋找失敗原因的關(guān)鍵在于使用科學(xué)的思維方式，這就要求學(xué)生學(xué)會獨立思考問題，并提出解決方法和途徑.

“電子信息工程”本科生的實驗教學(xué)改革應(yīng)堅持培養(yǎng)學(xué)生主動思考和解決問題的能力，實行“理念－能力－內(nèi)容－開放”為主的人才培養(yǎng)模式，重視實驗教學(xué)過程，注重引導(dǎo)和啟發(fā)，培育高層次復(fù)合型的專業(yè)實驗創(chuàng)新人才.通過把控實驗教學(xué)環(huán)節(jié)，加強實驗教學(xué)的有效性，提升實驗教學(xué)質(zhì)量.針對實驗教學(xué)方法的變化，可構(gòu)建開放性的創(chuàng)新實驗室，采用開放式的實驗室管理體系，鼓勵學(xué)生利用課外時間開展自主實驗研究[6].如電子芯片制作設(shè)計課時，課前將電子儀器的使用方法、芯片資料和實驗操作視頻等內(nèi)容上傳到課程網(wǎng)站，供學(xué)生自學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力.創(chuàng)新實驗項目的形式可能為項目或課題驅(qū)動式，實驗課題可與所學(xué)課程關(guān)聯(lián)，也可將項目的設(shè)計工作與教師科研項目整合.

教師在課堂上對實驗原理要著重講解，對具體操作則注重引導(dǎo).如針對實驗測量數(shù)據(jù)，引導(dǎo)學(xué)生利用理論知識分析其合理性，以此判斷實驗操作過程是否規(guī)范，尋找存在的問題并加以解決.通過學(xué)生自主把握實驗的時間和內(nèi)容，使實驗時間更具彈性化并實現(xiàn)實驗設(shè)施資源的共享化.在這個過程中，教師起引導(dǎo)作用，只需要對相關(guān)項目的功能與指標設(shè)計做出要求，對方案的設(shè)計和實施只給出參考性建議，而要求學(xué)生自行查閱相關(guān)文獻資料并完成具體實驗設(shè)計，充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性，增加學(xué)習(xí)樂趣.

3 結(jié)論

開放式教學(xué)可以擴大“電子信息工程”專業(yè)學(xué)生的知識面，啟發(fā)發(fā)散思維思考，調(diào)動學(xué)習(xí)興趣和自主探索知識的內(nèi)在動力，提高自我學(xué)習(xí)與知識體系建構(gòu)能力.通過引入團隊式合作實驗，做到學(xué)生對科學(xué)研究的自主化，強化學(xué)生的綜合能力，提高科研興趣，而且引進現(xiàn)場教學(xué)環(huán)節(jié)，加強學(xué)生感官認識和對知識的理解，將教師的教學(xué)改革、科研活動與學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練基地相結(jié)合，向?qū)W生輸送最新的科研成果，使學(xué)生初步具備解決實際生產(chǎn)問題的能力.“電子信息”課程開放式教學(xué)使教學(xué)目標更加清晰，內(nèi)容更具科學(xué)性、先進性、適用性及規(guī)范性，及時融入新技術(shù)、新工藝、新規(guī)范并鼓勵與行業(yè)企業(yè)合作并開展課程建設(shè).