能力目標(biāo)矩陣為導(dǎo)向的高職探究性學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)與導(dǎo)引

摘 要：“電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)”作為電子信息工程技術(shù)專業(yè)崗位能力課程，對本專業(yè)學(xué)生專業(yè)技能和職業(yè)素養(yǎng)的培養(yǎng)有著重要作用。對“電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)”課程目前的現(xiàn)狀和存在的問題進(jìn)行了分析，依據(jù)電子信息工程技術(shù)專業(yè)能力目標(biāo)矩陣對學(xué)生工程能力的要求，并借鑒探究性學(xué)習(xí)的方法對該課程提出了針對性的改革方案和具體的實(shí)施措施，通過教學(xué)實(shí)踐對課程改革的效果進(jìn)行了討論和總結(jié)。

關(guān)鍵詞：電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)；能力目標(biāo)矩陣；探究性學(xué)習(xí)；課程改革

基金項(xiàng)目：江蘇省高校哲學(xué)社會科學(xué)研究項(xiàng)目“基于能力目標(biāo)矩陣的高職電子信息類綜合課程改革的研究”（項(xiàng)目編號：2016SJB880051）

作者簡介：李立早，男，副教授，主要研究方向?yàn)楦叩嚷殬I(yè)教育。

中圖分類號：G712 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-7747（2019）06-0024-05

目前，高職電子信息工程技術(shù)專業(yè)群畢業(yè)生主要的就業(yè)方向仍然集中在電子通訊等相關(guān)行業(yè)，具體的工作崗位主要分布于電子產(chǎn)品的裝配、調(diào)試、檢測以及維修等崗位。[1]在后繼的崗位遷移中，部分優(yōu)秀員工也會逐步走向電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)以及生產(chǎn)過程管理等崗位。具備工程師的基本技能和素質(zhì)，對提高畢業(yè)生的就業(yè)率，幫助他們更快更好地融入到工作中意義重大。為此，根據(jù)CDIO工程教育理念以及省內(nèi)電子信息相關(guān)企業(yè)對于人才的需求構(gòu)建了學(xué)生在校期間應(yīng)具備的能力目標(biāo)矩陣。在這個(gè)能力矩陣中，主要包含了四大方面的內(nèi)容：（1）相關(guān)學(xué)科知識；（2）個(gè)人和專業(yè)素質(zhì)；（3）人際交往能力；（4）復(fù)雜系統(tǒng)CDIO能力。每個(gè)方面又包括了多個(gè)具體的能力要求。

事實(shí)上，除了相關(guān)學(xué)科知識可以通過一系列的基礎(chǔ)課以及專業(yè)課程進(jìn)行傳授之外，其他大部分的能力要求都無法直接有效地通過教授的方式傳遞給學(xué)生。高職教學(xué)中特有的實(shí)訓(xùn)實(shí)驗(yàn)類課程，無疑為這些工程技術(shù)相關(guān)能力的培養(yǎng)提供了一個(gè)良好的平臺。在這些課程中“電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)”相對較為綜合，要求學(xué)生完成電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)方案的選定、方案的驗(yàn)證、具體制作和調(diào)試等一系列工作。通常在第三學(xué)年開設(shè)，以培養(yǎng)學(xué)生電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)與制作能力為主要教學(xué)目標(biāo)，鍛煉學(xué)生綜合運(yùn)用知識和技能的能力。[2]因此，選擇該課程作為課程改革試點(diǎn)，通過一系列的創(chuàng)新性的措施加強(qiáng)對學(xué)生綜合能力的培養(yǎng)，達(dá)到能力目標(biāo)矩陣中設(shè)定的要求。

一、“電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)”課程開設(shè)現(xiàn)狀

“電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)”作為電子信息工程技術(shù)專業(yè)崗位能力課程，有較長的開設(shè)歷史。正因如此，該課程長期保持較為傳統(tǒng)的教學(xué)模式，與目前的學(xué)情變化和技術(shù)發(fā)展已不相適應(yīng)。

（一）學(xué)生綜合素質(zhì)有所下降

隨著本科招生數(shù)量的增加，高職院校近招生壓力愈發(fā)增大。采用對口單招、注冊入學(xué)等方式入學(xué)的學(xué)生，占生源比例越來越高。由此帶來的學(xué)情變化主要集中在以下四個(gè)方面：（1）基礎(chǔ)知識不夠扎實(shí)，缺乏良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣。許多對口單招學(xué)生對基本的數(shù)理知識知之甚少，專業(yè)課程的學(xué)習(xí)困難重重。（2）學(xué)習(xí)熱情不高。從歷年對學(xué)生調(diào)查問卷情況來看，對專業(yè)課程內(nèi)容興趣較高的學(xué)生比例不超過20%。（3）習(xí)慣于接受式學(xué)習(xí)，缺乏自主探究的經(jīng)驗(yàn)和技巧。對于專業(yè)知識的獲取，高職學(xué)生基本依賴于教師課堂講授，滿足于教材中提供的結(jié)論性內(nèi)容，對于自主探尋結(jié)論的過程毫無興趣。（4）能熟練使用網(wǎng)絡(luò)，有一定信息檢索能力。大部分學(xué)生都配有筆記本電腦和智能手機(jī)等設(shè)備，且始終處于聯(lián)網(wǎng)狀態(tài)。他們非常樂于通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行信息的獲取和交流，擅長使用各種應(yīng)用或搜索引擎獲取所需要的資訊。

（二）課程安排不夠合理

“電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)”課程開設(shè)的目的主要是對學(xué)生崗位能力和專業(yè)技能培養(yǎng)，因此在授課內(nèi)容和授課方式上必須與當(dāng)前技術(shù)發(fā)展和生產(chǎn)實(shí)踐緊密銜接。目前，課程存在的問題主要體現(xiàn)在以下三個(gè)方面：（1）授課內(nèi)容的選擇與時(shí)代脫節(jié)。部分實(shí)驗(yàn)內(nèi)容仍然要求學(xué)生采用基本門電路進(jìn)行搭建，而在實(shí)際產(chǎn)品設(shè)計(jì)生產(chǎn)中這些功能簡單的芯片早已被其他功能強(qiáng)大，且價(jià)格便宜的大規(guī)模集成電路所代替。（2）課程要求與課時(shí)存在沖突。為了體現(xiàn)課程的綜合性，往往要求學(xué)生繪制電路原理圖、PCB圖，甚至要求制作電路板并焊接，再編寫程序，并完成測試。對于初學(xué)者而言，在60課時(shí)內(nèi)完成這些任務(wù)是不可能的。不但沒有達(dá)到教學(xué)目的，反倒打擊了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和熱情。（3）教學(xué)方式落伍。為了在有限的課時(shí)內(nèi)，完成教學(xué)內(nèi)容的傳授，教師只能以講授為主，剝奪了學(xué)生大量實(shí)踐和探究的時(shí)間。

針對以上存在的問題，借鑒探究性學(xué)習(xí)的思想，并結(jié)合CDIO工程教育理念，對“電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)”課程內(nèi)容安排和教學(xué)方式進(jìn)行了改革嘗試。

二、探究性學(xué)習(xí)促進(jìn)目標(biāo)達(dá)成

通常學(xué)習(xí)方式可以分為接受性學(xué)習(xí)和探究性學(xué)習(xí)兩大類。[3]接受性學(xué)習(xí)可以理解為學(xué)習(xí)者掌握和吸收他人的知識和經(jīng)驗(yàn)，并經(jīng)過加工后逐步轉(zhuǎn)換為自身知識的過程。這種學(xué)習(xí)方式依賴于知識的傳遞系統(tǒng)，無需學(xué)習(xí)者主動去發(fā)現(xiàn)和探索。當(dāng)前，高職院校大部分課程仍然是采用接受性學(xué)習(xí)的方式。顯然這種學(xué)習(xí)方式的優(yōu)勢在于效率相對較高，適合于理論知識的傳授，但帶來的負(fù)面影響是逐步銷蝕了學(xué)習(xí)者的獨(dú)立性和創(chuàng)造性，并不適用于技能和能力的培養(yǎng)。探究性學(xué)習(xí)指學(xué)習(xí)者通過發(fā)現(xiàn)問題、分析研究、提出假設(shè)并驗(yàn)證和解決問題，從而掌握知識和技能的學(xué)習(xí)方式。相較于接受性學(xué)習(xí)，在方法上最大的差異在于親身參與到問題的探索和解決之中，通過積極實(shí)踐和總結(jié)提煉，掌握方法獲取經(jīng)驗(yàn)。探究性學(xué)習(xí)較為適用于專業(yè)技能和能力素養(yǎng)的學(xué)習(xí)和培養(yǎng)，但采用這種學(xué)習(xí)方式將會花費(fèi)較多的時(shí)間和精力，同時(shí)也時(shí)時(shí)考驗(yàn)著學(xué)習(xí)者的意志力和決心。此外，進(jìn)行探究性學(xué)習(xí)時(shí)也需要遵循一定的方法和步驟，如馬夏拉斯和考克斯提出的社會探究模式，包括了探究性學(xué)習(xí)的六個(gè)基本階段，即定向、假設(shè)、界定、引申、求證和概括。[4]

高職電子信息類專業(yè)學(xué)生在校期間除了要學(xué)習(xí)必須的基礎(chǔ)和專業(yè)知識之外，更為重要的是培養(yǎng)工程師需要具備的能力和素質(zhì)。從目前高職教育的情況來看，采用接受性學(xué)習(xí)進(jìn)行技能和能力的傳授效果并不理想，不但無法高效地達(dá)成培養(yǎng)目標(biāo)，反倒促使部分學(xué)生養(yǎng)成了依賴的習(xí)慣，使得整個(gè)學(xué)習(xí)過程變的索然無味，剝奪了學(xué)生學(xué)習(xí)的熱情和興趣。在某些實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)類課程中大膽嘗試采用探究性學(xué)習(xí)的方式，無疑能改變目前高職能力培養(yǎng)方面所面臨的困局。

三、“電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)”課程改革方案

電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)課程改革采用馬夏拉斯和考克斯提出的探究性學(xué)習(xí)的六個(gè)步驟作為途徑，組織具體項(xiàng)目的開展。通過兩個(gè)難度適中的電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)實(shí)例作為載體，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中親身探尋和體會電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)的基本方法、步驟和技巧，并通過重復(fù)該過程強(qiáng)化認(rèn)識。逐步了解和掌握作為電子工程師所應(yīng)具備的基本的能力和素養(yǎng)，從而達(dá)到能力目標(biāo)矩陣所明確的能力要求。電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)課程的基本改革思路如圖1所示，相關(guān)的具體改革措施有如下六個(gè)方面。

（一）選題具有一定專業(yè)性，難度不宜過大，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象明顯，趣味性強(qiáng)

“電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)”課程主要通過具體的項(xiàng)目幫助學(xué)生了解和掌握電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)的基本流程?？紤]到目前學(xué)生知識儲備和能力方面的限制，難度過大顯然會打擊學(xué)生學(xué)習(xí)的熱情。在選題過程中，應(yīng)注意選擇實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象明顯，并能進(jìn)行對比測試的項(xiàng)目。同時(shí)，課程項(xiàng)目應(yīng)具有相互的繼承性和關(guān)聯(lián)性。

（二）合理安排課時(shí)

“電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)”課程通常為60學(xué)時(shí)。為了留給學(xué)生充裕的時(shí)間進(jìn)行探究性學(xué)習(xí)，只安排了兩個(gè)項(xiàng)目：第一個(gè)項(xiàng)目安排約20個(gè)學(xué)時(shí)；第二個(gè)項(xiàng)目安排約40個(gè)學(xué)時(shí)。在第一個(gè)項(xiàng)目中，主要以教師作為教學(xué)主體，向?qū)W生演示如何收集資料，擬定設(shè)計(jì)方案，撰寫簡單的方案報(bào)告，以及后繼的方案驗(yàn)證、具體實(shí)施等。學(xué)生在教師的指導(dǎo)下，完成整個(gè)探究性學(xué)習(xí)的過程，掌握基本的方法和技巧。在第二個(gè)項(xiàng)目中，學(xué)生轉(zhuǎn)變?yōu)榻虒W(xué)主體，具體實(shí)踐在第一個(gè)項(xiàng)目中學(xué)到的技能。而教師主要負(fù)責(zé)引導(dǎo)、督促學(xué)生開展學(xué)習(xí)，并為學(xué)生答疑解惑。

（三）降低制作難度，強(qiáng)化能力培養(yǎng)

課程中所涉及的兩個(gè)項(xiàng)目均無需進(jìn)行復(fù)雜的焊接裝配等操作，也不涉及電路繪制等內(nèi)容。通常電子信息技術(shù)專業(yè)都會安排專門的焊接、裝配和PCB繪制等課程，無需在本課程中再次重復(fù)。學(xué)生只需要完成電路的簡單連接，在已有程序框架下完善功能，并完成調(diào)試即可。但項(xiàng)目中將會涉及部分前導(dǎo)課程中未涉及到的物理和機(jī)械方面的知識，并引導(dǎo)學(xué)生嘗試采用新型號的芯片，這部分知識需要學(xué)生自行探索和學(xué)習(xí)。

（四）隨機(jī)分組，加強(qiáng)團(tuán)隊(duì)合作

課程所選擇的項(xiàng)目，具有一定的難度和工作量。一位同學(xué)在規(guī)定課時(shí)內(nèi)顯然是無法單獨(dú)完成的，采用分組方式就顯得非常必要了。借鑒合作學(xué)習(xí)中異質(zhì)分組的原則[5]，在分組時(shí)采用抽簽方式進(jìn)行，這樣可以盡量避免熟悉的同學(xué)分在一組。每組由3～4位同學(xué)構(gòu)成，其中，1位同學(xué)擔(dān)任組長負(fù)責(zé)分配工作任務(wù)，并承擔(dān)與教師進(jìn)行溝通的職責(zé)，每位同學(xué)根據(jù)能力差異負(fù)責(zé)不同的工作內(nèi)容。分工情況將會提交給教師，作為后繼評價(jià)的依據(jù)之一。

（五）分段考評，促進(jìn)優(yōu)化

在每個(gè)項(xiàng)目中，共有3個(gè)評分點(diǎn)。分別是：（1）方案報(bào)告，要求清晰明了的說明具體實(shí)施方案、技術(shù)路線和時(shí)間安排等；（2）功能演示，根據(jù)課前每組設(shè)定的功能目標(biāo)，以完成時(shí)間、完成度以及創(chuàng)新性為依據(jù)進(jìn)行打分；（3）項(xiàng)目報(bào)告，要求簡明扼要地記錄整個(gè)項(xiàng)目的開展情況，以及在整個(gè)過程中的體會與收獲等。每次評分都在規(guī)定時(shí)間點(diǎn)進(jìn)行，如第一個(gè)項(xiàng)目，在第10個(gè)課時(shí)前完成方案報(bào)告的評價(jià)，并將成績向所有同學(xué)公示；在第18個(gè)課時(shí)前完成功能演示評價(jià)，并公示；采用這種方式可以使得每位同學(xué)了解課程的要求，和他們的完成情況，幫助他們在下階段更好地完成各項(xiàng)任務(wù)。

（六）拓展思維，鼓勵(lì)創(chuàng)新

探究性學(xué)習(xí)的關(guān)鍵就在于獨(dú)立思考，而CDIO理念中也強(qiáng)調(diào)了開創(chuàng)性思維的重要性。在電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)課程的具體開展過程中，同樣鼓勵(lì)學(xué)生加入新的元素和功能。課程項(xiàng)目提供的參考案例中采用了最為基礎(chǔ)和常見的設(shè)計(jì)方案，學(xué)生可以在此基礎(chǔ)上加以改進(jìn)，甚至采用新的方案。在課程中，創(chuàng)新的內(nèi)涵是多樣化的，可以是設(shè)計(jì)方案的優(yōu)化，也可以是新型器件的運(yùn)用，同樣也可以是新功能的增加等。在考評過程中，所有的創(chuàng)新點(diǎn)都會被作為加分項(xiàng)，而創(chuàng)新的優(yōu)劣則由教師和所有同學(xué)共同評判。表現(xiàn)優(yōu)異的同學(xué)將會被推薦參加各級各類的發(fā)明創(chuàng)新競賽。

四、具體實(shí)施與效果分析

“電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)”課程改革在具體實(shí)施過程中選擇了電子信息工程技術(shù)專業(yè)下的兩個(gè)班級同時(shí)開展，其中，一個(gè)班級的學(xué)生通過高考入學(xué)，而另一個(gè)班級則是對口單招入學(xué)。在本課程教學(xué)過程中，首先由教師在20個(gè)學(xué)時(shí)內(nèi)，向?qū)W生演示并引導(dǎo)其完成“超聲波測距儀的設(shè)計(jì)與制作”，讓學(xué)生了解電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)與制作的基本流程，以及報(bào)告撰寫的方法等。在此基礎(chǔ)上，再由學(xué)生用40個(gè)學(xué)時(shí)完成“智能避障小車的設(shè)計(jì)與制作”，并撰寫報(bào)告，完成答辯和自評互評工作。

（一）探究性學(xué)習(xí)激發(fā)學(xué)習(xí)熱情

在課程開展的過程中，由于留給了學(xué)生較多的時(shí)間和發(fā)揮的空間進(jìn)行探究和嘗試，學(xué)生都表現(xiàn)出了極大的學(xué)習(xí)熱情。在第二個(gè)項(xiàng)目開展之初，各小組都上臺詳細(xì)講解了自己的方案和實(shí)施計(jì)劃。在項(xiàng)目進(jìn)行過程中，大部分同學(xué)在課后也投入了大量精力用于研究和制作。雖然，如預(yù)計(jì)的在最終成果演示時(shí)，很多小組都出現(xiàn)了進(jìn)度拖延，也未完全達(dá)到設(shè)計(jì)指標(biāo)。但最終所有小組還是順利地完成制作工作，達(dá)到了基本功能要求，并完成了項(xiàng)目報(bào)告的撰寫。在報(bào)告中，很多小組都提到了對工程項(xiàng)目開展過程的認(rèn)識，以及自主探究帶來的樂趣和成就感。

（二）隨機(jī)分組培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)精神

由于課程項(xiàng)目有一定的工作量，迫使各小組同學(xué)必須相互配合才能完成。而隨機(jī)分組的原則，讓組內(nèi)同學(xué)間需要進(jìn)行適當(dāng)磨合；能力的差異又使得合理分配工作任務(wù)變得至關(guān)重要；而組長的協(xié)調(diào)和領(lǐng)導(dǎo)能力也受到了很大的挑戰(zhàn)。在實(shí)踐過程中，小組成員間的矛盾和沖突也時(shí)有發(fā)生，分工不合理等問題也有體現(xiàn)。但最終絕大部分的小組還是克服了這些問題，順利完成任務(wù)，切身體會到了工程實(shí)踐中團(tuán)隊(duì)協(xié)作的內(nèi)涵和意義。

（三）階段性考評功效顯著

分段考評的方式對激勵(lì)學(xué)生無疑是很有效的手段。在經(jīng)過第一階段對方案報(bào)告的評分之后，大部分小組都感受到了相互之間的競爭關(guān)系，在一定程度上也激發(fā)了學(xué)生們的榮譽(yù)感，相應(yīng)的探究和學(xué)習(xí)熱情也得到了激發(fā)。在考評中加入的組內(nèi)自評和互評環(huán)節(jié)，盡管是在不記名的情況下進(jìn)行的，但每位同學(xué)都謹(jǐn)慎客觀地為組員和自己進(jìn)行了評分。

（四）創(chuàng)新能力表現(xiàn)不足

盡管在項(xiàng)目演示階段介紹了創(chuàng)新的方法和途徑，在評價(jià)體系中也強(qiáng)調(diào)了創(chuàng)新的重要性，但真正意義上的創(chuàng)新卻寥寥無幾。究其原因，是學(xué)生對于創(chuàng)新的基本技巧理解不足，更主要的是學(xué)生能力的限制，完成基本任務(wù)目標(biāo)已經(jīng)力不從心，沒有多余的精力去考慮新創(chuàng)意和新方法。這個(gè)問題，在對口單招班級中表現(xiàn)尤為明顯。

綜上所述，依據(jù)高職電子信息工程技術(shù)專業(yè)能力目標(biāo)矩陣對學(xué)生工程能力的要求，借鑒探究性學(xué)習(xí)的方法對“電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)”課程所做的相應(yīng)改革嘗試，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，教學(xué)效果也有很大的提升，在后繼的課程改革中仍將繼續(xù)進(jìn)行深入的探索。

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Abstract： "Electronic product design" is the electronic information engineering technology professional position ability courses， which is important for training the professional skills and quality of the students. In this paper， the current situation and existing problems of the electronic product design course are analyzed. According to the requirement of electronic information engineering technology professional ability target matrix to students' engineering ability， and referring to the method of inquiry learning， this paper puts forward the specific reform plan and specific implementation measures for this course. the effect of the curriculum reform is discussed and summarized through the teaching practice.

Key words： electronic product design； capability objective matrix； inquiry learning； curriculum reform

[責(zé)任編輯 秦 濤]