信息類學(xué)科本科實(shí)踐教學(xué)中導(dǎo)師制的實(shí)施探討

鄧健志　程小輝　陳超泉　沈卓君　蔣存波

【摘 要】闡述信息類學(xué)科本科實(shí)踐教學(xué)存在的問(wèn)題與導(dǎo)師制的適用性，闡明導(dǎo)師制的實(shí)施對(duì)象，論述導(dǎo)師制的具體實(shí)施，包括實(shí)施準(zhǔn)備、實(shí)施流程和日程安排、實(shí)施范例，并對(duì)實(shí)施效果進(jìn)行分析和總結(jié)。

【關(guān)鍵詞】信息類學(xué)科 本科 實(shí)踐教學(xué) 導(dǎo)師制 實(shí)施

【中圖分類號(hào)】G 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A

【文章編號(hào)】0450-9889（2016）01C-0139-03

一、信息類學(xué)科本科實(shí)踐教學(xué)存在的問(wèn)題與導(dǎo)師制的適用性

在信息類學(xué)科本科教學(xué)中，課程設(shè)計(jì)是一個(gè)很重要的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，是學(xué)生把理論課堂學(xué)到的理論知識(shí)應(yīng)用到實(shí)踐中，以設(shè)計(jì)、制作等方式鞏固理論知識(shí)、提高動(dòng)手能力的橋梁。然而在日常教學(xué)中，這個(gè)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)存在著以下幾個(gè)問(wèn)題：一是有些學(xué)生理論課程學(xué)習(xí)成績(jī)較好，而在實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)的動(dòng)手能力卻較差，這個(gè)情況在女生中較為明顯；二是有些學(xué)生不大會(huì)使用測(cè)量?jī)x器，也沒(méi)有掌握測(cè)試方法，在作品出問(wèn)題時(shí)，不知如何調(diào)試，只好重做；三是有些今后需要面向硬件設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)的學(xué)生，大學(xué)學(xué)習(xí)了幾年卻連一些常用的元器件及其封裝都不認(rèn)識(shí)，典型表現(xiàn)為：畢業(yè)設(shè)計(jì)采購(gòu)元件，被問(wèn)起所需元件的封裝、外觀、額定電流電壓、功率功耗等參數(shù)時(shí)，一臉茫然；四是一些學(xué)生比較自我，不善于溝通交流，缺乏團(tuán)隊(duì)合作的意識(shí)。以上問(wèn)題，究其原因，與當(dāng)前所采用的教學(xué)方式方法密切相關(guān)。傳統(tǒng)模式下設(shè)置的實(shí)踐環(huán)節(jié)，有不少是全體統(tǒng)一題目，給出了具體實(shí)施方案、材料和器件選型，統(tǒng)一派發(fā)元件材料，學(xué)生照做就可以完成。很多實(shí)習(xí)中，設(shè)計(jì)題目幾乎就是現(xiàn)成的，學(xué)生的所謂設(shè)計(jì)都是“傻瓜式”的。也就是說(shuō)，實(shí)習(xí)的設(shè)計(jì)不夠合理，缺少對(duì)學(xué)生綜合能力的培養(yǎng)。為了改變現(xiàn)有的實(shí)踐教學(xué)的弊端，筆者在所任教的學(xué)校進(jìn)行了導(dǎo)師制的課程實(shí)習(xí)的嘗試，并在兩個(gè)信息類專業(yè)的課程實(shí)習(xí)中進(jìn)行了實(shí)踐。

導(dǎo)師制是一種教育教學(xué)制度，在導(dǎo)師制中師生關(guān)系密切，導(dǎo)師根據(jù)學(xué)生的個(gè)性差異，興趣不同，因材施教，有針對(duì)性地指導(dǎo)學(xué)生的思想、學(xué)習(xí)與生活。導(dǎo)師制從制度上規(guī)定教師具有育人的責(zé)任，使教師在從事教學(xué)科研以外，將對(duì)學(xué)生進(jìn)行思想、學(xué)習(xí)、心理等方面的教育和指導(dǎo)作為其工作的一部分?？梢?jiàn)，導(dǎo)師制對(duì)于信息類學(xué)科本科實(shí)踐教學(xué)具有適用性。在本科畢業(yè)設(shè)計(jì)、畢業(yè)論文中，我們通常會(huì)采用導(dǎo)師制，由指導(dǎo)老師負(fù)責(zé)在整個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)期間指導(dǎo)學(xué)生查閱資料、選題開(kāi)題、方案制定、軟硬件設(shè)計(jì)和測(cè)試、系統(tǒng)調(diào)試、論文撰寫、畢業(yè)答辯等工作。

二、導(dǎo)師制的實(shí)施對(duì)象

筆者2012年開(kāi)始在桂林理工大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院的電子信息工程、通信工程兩個(gè)專業(yè)實(shí)踐導(dǎo)師制的課程實(shí)習(xí)教學(xué)方法。本文擬以此為例進(jìn)行論述。

桂林理工大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院電子信息工程、通信工程這兩個(gè)本科專業(yè)，先后成立于1999年和2003年。電子信息工程專業(yè)是一門以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)的理工類交叉學(xué)科，旨在培養(yǎng)具備電子技術(shù)、信息技術(shù)和信息系統(tǒng)相關(guān)的專業(yè)理論知識(shí)、工程實(shí)踐能力，畢業(yè)后能夠從事電子設(shè)備和信息系統(tǒng)的研究、設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)等方面的高級(jí)工程技術(shù)人才。學(xué)生應(yīng)在4年的時(shí)間里，系統(tǒng)地掌握電子線路設(shè)計(jì)、信息的采集和處理、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、儀器儀表應(yīng)用的基礎(chǔ)理論、實(shí)驗(yàn)技術(shù)和學(xué)科前沿，畢業(yè)后能夠從事各類行業(yè)的電子設(shè)備、小微型計(jì)算機(jī)、嵌入式系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)、安裝測(cè)試、系統(tǒng)集成等方面的技術(shù)工作。通信工程專業(yè)則是國(guó)外電信工程專業(yè)，與國(guó)內(nèi)的電子信息工程專業(yè)屬于相近專業(yè)，是電子信息類的子專業(yè)。該專業(yè)通過(guò)對(duì)通信技術(shù)、系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)等方面的知識(shí)的學(xué)習(xí)，掌握通信過(guò)程中信息傳輸、信號(hào)處理的原理和應(yīng)用。學(xué)生的學(xué)習(xí)側(cè)重于通信天線信號(hào)處理、信源信道編解碼、信息調(diào)制、信息加密，要求畢業(yè)后可在通信領(lǐng)域從事涉及音視頻和數(shù)據(jù)的有線和無(wú)線通信的大規(guī)模集成電路、智能儀器及應(yīng)用電子技術(shù)領(lǐng)域的設(shè)計(jì)和研究，以及通信工程的研究、設(shè)計(jì)、技術(shù)引進(jìn)和技術(shù)開(kāi)發(fā)工作。在這兩個(gè)專業(yè)的培養(yǎng)大綱里，設(shè)置了認(rèn)知型、驗(yàn)證型、設(shè)計(jì)型、綜合型等幾類課程實(shí)習(xí)。我們從這兩個(gè)專業(yè)中，各選取了兩個(gè)設(shè)計(jì)型的實(shí)習(xí)作為導(dǎo)師制的教學(xué)試點(diǎn)課程。其中，電子信息工程專業(yè)選取智能電子儀器設(shè)備設(shè)計(jì)與實(shí)踐、先進(jìn)電子制造實(shí)踐課程；通信工程專業(yè)選取計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)綜合實(shí)習(xí)、電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)創(chuàng)新與實(shí)踐課程。

三、導(dǎo)師制的具體實(shí)施

（一）實(shí)施準(zhǔn)備

在桂林理工大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院，電子信息工程、通信工程這兩個(gè)專業(yè)通常招生80-120人，按每班40人編為2-3個(gè)班。在實(shí)習(xí)安排的時(shí)候，通常會(huì)根據(jù)學(xué)生的總?cè)藬?shù)分配指導(dǎo)教師的數(shù)量。通常，每個(gè)教師人均指導(dǎo)15-20名學(xué)生。在進(jìn)行實(shí)習(xí)時(shí)，通常采取兩人一組的方式實(shí)施。

在開(kāi)學(xué)初，由實(shí)習(xí)隊(duì)長(zhǎng)負(fù)責(zé)根據(jù)實(shí)習(xí)大綱向各位實(shí)習(xí)指導(dǎo)教師征集實(shí)習(xí)題目，每個(gè)指導(dǎo)教師根據(jù)自己的專業(yè)特長(zhǎng)給出2-3個(gè)題目，并提供題目相關(guān)的重要參考文獻(xiàn)資料、技術(shù)文檔、參考代碼、實(shí)驗(yàn)例程，以及實(shí)習(xí)題目的解析，包括難點(diǎn)、重點(diǎn)、關(guān)鍵技術(shù)解析等。實(shí)習(xí)隊(duì)長(zhǎng)將題目以及上述資料和文檔匯總后，連同實(shí)習(xí)安排和實(shí)習(xí)要求一起，整理編制成實(shí)習(xí)指導(dǎo)書，并報(bào)請(qǐng)實(shí)驗(yàn)中心主任和二級(jí)學(xué)院分管領(lǐng)導(dǎo)審核。實(shí)習(xí)指導(dǎo)書給出實(shí)習(xí)大綱、時(shí)間進(jìn)程、實(shí)習(xí)紀(jì)律和要求以及實(shí)習(xí)選題目錄等。對(duì)于每個(gè)實(shí)習(xí)題目，給出題目的任務(wù)、參考設(shè)計(jì)方案、基本要求、發(fā)揮和提高要求、實(shí)習(xí)報(bào)告撰寫要求等。實(shí)習(xí)考核成績(jī)包括三個(gè)部分：20%的考勤和課堂表現(xiàn)，40%的實(shí)習(xí)作品制作，40%的實(shí)習(xí)報(bào)告。其中，根據(jù)每個(gè)題目的難度不同，作品成績(jī)部分根據(jù)難度系數(shù)進(jìn)行加權(quán)。

（二）實(shí)施流程和日程安排

為了較為簡(jiǎn)潔、清晰地說(shuō)明整個(gè)實(shí)施過(guò)程，筆者將實(shí)習(xí)開(kāi)始的第一周稱為第T周，實(shí)習(xí)第二周稱為第T+1周，而實(shí)習(xí)前一周為第T-1周，依此類推。實(shí)習(xí)過(guò)程有三個(gè)主要的角色：實(shí)習(xí)隊(duì)長(zhǎng)（兼導(dǎo)師）、導(dǎo)師、學(xué)生；實(shí)習(xí)進(jìn)程分預(yù)實(shí)習(xí)、實(shí)習(xí)、后實(shí)習(xí)三個(gè)實(shí)施階段。以下為導(dǎo)師制課程實(shí)習(xí)的具體實(shí)施流程和日程安排。

1.預(yù)實(shí)習(xí)階段。第T-4、T-3、T-2、T-1周為預(yù)實(shí)習(xí)階段。T-4到T-1周為實(shí)習(xí)前的一個(gè)月，在這個(gè)月，學(xué)生與導(dǎo)師主要采取分散式學(xué)習(xí)指導(dǎo)方式。其中：

第T-4周，實(shí)習(xí)隊(duì)長(zhǎng)的任務(wù)為：在實(shí)習(xí)開(kāi)始的T-4周，即在實(shí)習(xí)前一個(gè)月完成實(shí)習(xí)指導(dǎo)書的印制，準(zhǔn)備實(shí)習(xí)所用的元件、材料和模塊等。同時(shí)，將實(shí)習(xí)指導(dǎo)書下發(fā)給學(xué)生，提供15-20個(gè)題目，這些題目涉及重要參考文獻(xiàn)資料、技術(shù)文檔、參考代碼、實(shí)驗(yàn)例程，并向?qū)W生公布各位指導(dǎo)老師的聯(lián)系方式。為了平衡每位指導(dǎo)老師的工作量，避免容易的題目學(xué)生扎堆選題，難做的題目無(wú)人問(wèn)津，每個(gè)題目限定必須有一組選做，同時(shí)每個(gè)題目選做組數(shù)不超過(guò)3組。

第T-4、T-3周。學(xué)生的任務(wù)為：學(xué)生在拿到題目和資料后的第T-4周和第T-3周的兩周里，首先進(jìn)行自由組隊(duì)，并根據(jù)自己對(duì)題目的理解，結(jié)合自己的愛(ài)好，利用課余時(shí)間，閱讀這些資料。同時(shí)，可以聯(lián)系指導(dǎo)老師，了解題目的立義和實(shí)施關(guān)鍵，在T-2周之初，完成選題并提交實(shí)習(xí)隊(duì)長(zhǎng)。導(dǎo)師的任務(wù)為：導(dǎo)師在這兩周，為有選題意向的學(xué)生，簡(jiǎn)要介紹題目的意義和思路，讓學(xué)生對(duì)題目有個(gè)初步的認(rèn)知，方便學(xué)生選題。

第T-2、T-1周。實(shí)習(xí)隊(duì)長(zhǎng)的任務(wù)為：匯總整理學(xué)生的選題情況，與各位導(dǎo)師協(xié)調(diào)實(shí)習(xí)期間排班指導(dǎo)時(shí)間，并將選題表和實(shí)習(xí)排班表公布給導(dǎo)師和學(xué)生。學(xué)生的任務(wù)為：在實(shí)習(xí)的第T-2和第T-1周，根據(jù)所選的題目要求，進(jìn)一步學(xué)習(xí)消化選題的技術(shù)文檔、參考例程，自己探索設(shè)計(jì)，擬定初步的設(shè)計(jì)方案。導(dǎo)師的任務(wù)為：接受學(xué)生的咨詢，整理學(xué)生所提問(wèn)的各個(gè)問(wèn)題，提煉共性問(wèn)題。

2.實(shí)習(xí)階段。第T、T+1、T+2周為實(shí)習(xí)階段。其中：

第T周，實(shí)習(xí)將從本周正式開(kāi)始，實(shí)習(xí)的實(shí)施環(huán)節(jié)分為集中輔導(dǎo)和自由制作兩個(gè)部分。學(xué)生的任務(wù)為：在導(dǎo)師值班期間，接受集中輔導(dǎo)，其余時(shí)間自由安排設(shè)計(jì)場(chǎng)地實(shí)習(xí)。于本周末前完成方案設(shè)計(jì)，完成電路原理圖和PCB的設(shè)計(jì)，提交導(dǎo)師審核元件清單。同時(shí)，軟件部分開(kāi)始進(jìn)行模塊的軟件功能調(diào)試，開(kāi)始系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)。導(dǎo)師的任務(wù)為：給學(xué)生進(jìn)行集中輔導(dǎo)，分解剖析題目要求，并結(jié)合第T-2和第T-1周學(xué)生提出的一些共性問(wèn)題，深入講解設(shè)計(jì)的方法、思路重難點(diǎn)；指導(dǎo)學(xué)生修改完善設(shè)計(jì)方案，并在第T周周末前，確定設(shè)計(jì)方案，審核元件清單。實(shí)習(xí)隊(duì)長(zhǎng)的任務(wù)為：在本周一組織并主持實(shí)習(xí)動(dòng)員會(huì)，介紹導(dǎo)師，布置實(shí)習(xí)任務(wù)，領(lǐng)取實(shí)習(xí)材料，再次向?qū)W生強(qiáng)調(diào)實(shí)習(xí)安排、實(shí)習(xí)紀(jì)律等，落實(shí)實(shí)習(xí)場(chǎng)地、工具、測(cè)試儀器、耗材等，并向?qū)W生登記借用。

第T+1周，從本周開(kāi)始，學(xué)生正式進(jìn)入作品的設(shè)計(jì)制作階段，在第T+1周周四前完成PCB制版、元件焊接、模塊安裝以及硬件電路的上電調(diào)試等。同時(shí)，軟件部分完成硬件電路的軟件功能測(cè)試以及題目的系統(tǒng)功能軟件設(shè)計(jì)。

第T+2周，本周四前，學(xué)生進(jìn)行系統(tǒng)的軟硬件聯(lián)調(diào)，完善軟硬件設(shè)計(jì)。同時(shí)，整理設(shè)計(jì)文件、測(cè)試數(shù)據(jù)，撰寫實(shí)習(xí)設(shè)計(jì)報(bào)告。周五進(jìn)行實(shí)習(xí)作品驗(yàn)收。導(dǎo)師通過(guò)作品功能測(cè)試、設(shè)計(jì)作品的提問(wèn)等方式考核學(xué)生對(duì)課題的理解認(rèn)識(shí)、對(duì)相關(guān)技術(shù)的掌握情況。實(shí)習(xí)隊(duì)長(zhǎng)負(fù)責(zé)回收實(shí)習(xí)作品、工具等。

3.后實(shí)習(xí)階段。第T+3、T+4周為后實(shí)習(xí)階段。在這兩周里，對(duì)于部分題目難度較大、實(shí)習(xí)作品制作進(jìn)度較慢的學(xué)生，放寬1-2周的時(shí)間，鼓勵(lì)學(xué)生盡量完成。

（三）實(shí)施范例

1.實(shí)驗(yàn)組。第一個(gè)范例實(shí)施時(shí)間為2013年春，通信工程專業(yè)2010級(jí)，在讀第六學(xué)期，學(xué)生人數(shù)83人，實(shí)習(xí)名稱“電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)創(chuàng)新與實(shí)踐”，為期3周，實(shí)習(xí)前的已修課程包括數(shù)電、模電、單片機(jī)、通信原理等。題目舉例：其一，簡(jiǎn)易無(wú)線電收發(fā)機(jī)，要求自制無(wú)線電發(fā)射機(jī)和收發(fā)機(jī)，自行制作天線，自選調(diào)制方式，實(shí)現(xiàn)對(duì)4個(gè)LED的亮滅控制，難度系數(shù)為1.2。其二，簡(jiǎn)易紅外溫度檢測(cè)裝置，要求采用傳感器檢測(cè)采集溫度信息，并采用非集成一體化的紅外收發(fā)管，實(shí)現(xiàn)主從機(jī)之間的溫度傳輸，難度系數(shù)為1.1。

第二個(gè)范例實(shí)施時(shí)間為2014年春，電子信息工程專業(yè)2010級(jí)，在讀第六學(xué)期，學(xué)生人數(shù)121人，實(shí)習(xí)名稱“先進(jìn)電子制造實(shí)踐”，為期3周，實(shí)習(xí)前已修課程有數(shù)電、模電、單片機(jī)、微機(jī)原理、傳感器技術(shù)等。題目舉例：其一，簡(jiǎn)易頻率檢測(cè)儀設(shè)計(jì)，要求制作一個(gè)頻率檢測(cè)儀，能夠測(cè)試頻率在0-1MHz范圍內(nèi)的正弦波、三角波、方波等規(guī)則信號(hào)頻率，難度系數(shù)為1。其二，簡(jiǎn)易二極管性能檢測(cè)儀，要求制作一個(gè)二極管參數(shù)檢測(cè)儀，能夠自動(dòng)測(cè)試二極管的好壞和相關(guān)參數(shù)，能夠通過(guò)采集到的檢測(cè)的二極管電流、電壓信息還原成二極管的V-A特性曲線，難度系數(shù)為1.4。

2.對(duì)照組?？紤]到每年的生源會(huì)有一定的差異，而同一年的電信、通信專業(yè)差別不大，因此，對(duì)照組選用同屆未采用該方法的電信或者通信專業(yè)，采用非導(dǎo)師制的傳統(tǒng)實(shí)習(xí)方式。

四、效果分析和總結(jié)

通過(guò)兩屆學(xué)生的實(shí)踐，我們?nèi)〉昧艘恍┏尚?，也有了一些心得。主要體現(xiàn)在：首先，在實(shí)習(xí)中，兩人一組，學(xué)生可以根據(jù)各自在軟硬件方面的特長(zhǎng)、興趣，自由地組隊(duì)。采用組隊(duì)的方式，可以有效地發(fā)揮學(xué)生的特長(zhǎng)，促使他們各司其職、優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，還可以培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作能力。其次，每個(gè)題目共有3-4個(gè)組選做，對(duì)于同一個(gè)選題的幾組學(xué)生來(lái)說(shuō)，又可以一同討論選題的技術(shù)重點(diǎn)難點(diǎn)，相互借鑒優(yōu)化設(shè)計(jì)等，實(shí)習(xí)形成了一定的討論氛圍，激發(fā)了學(xué)生的積極性。最后，題目完成后，要求作品必須能夠上電工作，所以為了完成設(shè)計(jì)，學(xué)生不能簡(jiǎn)單應(yīng)付了事，必須看資料、做東西。題目設(shè)置了基本要求和提高、發(fā)揮要求，讓基礎(chǔ)或者動(dòng)手能力較弱的學(xué)生也可以完成部分功能，也讓學(xué)有余力的學(xué)生能夠脫穎而出，為學(xué)校選拔學(xué)科競(jìng)賽參賽學(xué)生提供了一定的參考人選。

總體而言，導(dǎo)師制的優(yōu)點(diǎn)可以歸納為以下幾點(diǎn)：一是激發(fā)了理論基礎(chǔ)較好但動(dòng)手能力不強(qiáng)的學(xué)生的積極性，在實(shí)踐環(huán)節(jié)加強(qiáng)動(dòng)手訓(xùn)練，把理論知識(shí)應(yīng)用在實(shí)習(xí)中；二是使動(dòng)手能力強(qiáng)理論基礎(chǔ)不夠的積極性高的學(xué)生，能夠發(fā)揮自己的特長(zhǎng)，同時(shí)也在實(shí)踐中回到課本里找答案，制作出更好的作品；三是通過(guò)組隊(duì)，讓學(xué)生能夠嘗試?yán)碚摵蛯?shí)踐的“優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)”，軟件和硬件的“強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合”；同時(shí)，通過(guò)提高評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，“倒逼”那些懶惰的學(xué)生參與到實(shí)習(xí)中來(lái)；四是引導(dǎo)學(xué)生從項(xiàng)目、工程的角度看問(wèn)題，逐步建立工程思維方式，而不只是簡(jiǎn)單地完成一個(gè)作業(yè)。然而，在實(shí)踐中，我們也發(fā)現(xiàn)了一些問(wèn)題和不足：其一，由于同一個(gè)題目有3-4組學(xué)生選做，允許學(xué)生共同討論，因而容易出現(xiàn)雷同的現(xiàn)象，一些學(xué)習(xí)態(tài)度不夠積極的學(xué)生就會(huì)抄襲別組的作品；其二，部分學(xué)生對(duì)資料的理解消化不夠透徹，完全照搬文獻(xiàn)中的技術(shù)方案，照搬網(wǎng)上資料；其三，學(xué)生對(duì)測(cè)量?jī)x器的使用、軟硬件測(cè)試方法掌握不夠。

由上述的實(shí)施流程和效果分析可以看到，導(dǎo)師制的實(shí)習(xí)指導(dǎo)方式能夠一定程度上調(diào)動(dòng)學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐的主動(dòng)性，督促學(xué)生多動(dòng)手、多思考、打基礎(chǔ)，鍛煉了學(xué)生的溝通能力和團(tuán)隊(duì)意識(shí)，對(duì)老師和學(xué)生而言，利大于弊，值得不斷研究和改進(jìn)，并在今后的教學(xué)中繼續(xù)實(shí)施。

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