面向工程教育專業(yè)認證的應用電子技術創(chuàng)新實驗教學模式

夏琬嬌 房建東 王艷榮 張曉東 彭武

摘? 要 內(nèi)蒙古工業(yè)大學信息工程學院對電子信息工程、通信工程和物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)開設了應用電子技術創(chuàng)新實驗選修課。該實驗選修課的開設不僅是為了滿足數(shù)字電子技術等基礎課程的實踐需求，還旨在培養(yǎng)學生探索、學習、動手、合作、創(chuàng)新等各個方面的能力。將面向工程教育專業(yè)認證，對應用電子技術創(chuàng)新實驗教學模式進行探索研究。

關鍵詞 應用電子技術創(chuàng)新實驗;工程教育專業(yè)認證;創(chuàng)新意識;教學模式

1 引言

互聯(lián)網(wǎng)深刻影響著人類社會的發(fā)展，突飛猛進的信息技術不僅帶來了物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、網(wǎng)絡通信安全等新工科專業(yè)，還促進了應用電子技術創(chuàng)新實驗教學模式的優(yōu)化和進步。大數(shù)據(jù)背景下，要以工程教育專業(yè)認證為目標，探索課程與實踐教學環(huán)節(jié)教學模式的改革與創(chuàng)新。工程教育專業(yè)認證是保障和提高專業(yè)教學的方法，其實質是按照既定的質量標準對專業(yè)人才體系進行認定，其目的是保證專業(yè)能夠培養(yǎng)出符合標準的合格畢業(yè)生[1]。

2006年，美國政府出臺《美國競爭力計劃：在創(chuàng)新中領導世界》，希望通過培養(yǎng)優(yōu)秀人才，保持美國的競爭力，使其處于世界領先地位[2]。

2013年6月，中國成功加入《華盛頓協(xié)議》，這標志著我國已經(jīng)開始邁入快速提升工程教育水平的行列。但是，在之前的高等教育培養(yǎng)計劃中，各高校的實驗課項目往往以簡單的實驗驗證為主，忽視了課程的工程性，使得學生對課程缺少框架性的認識，知識結構與層次未建立起來[3]。

針對上述問題，參照《華盛頓協(xié)議》規(guī)定的各項工程教育專業(yè)認證標準，內(nèi)蒙古工業(yè)大學信息工程學院以電子信息類本科生培養(yǎng)特色的培育建設為例，開展了應用電子技術創(chuàng)新實驗應用創(chuàng)新教學模式研究，并通過實驗方案的設計、實驗原理的虛擬仿真、實驗項目的功能測試三個環(huán)節(jié)，解決大學生創(chuàng)新意識缺乏、實踐能力薄弱的問題。

2 教學模式研究反思

在研究范式和研究領域上，我國的教學模式理論仍然存在以下問題[4]。

1）階段模糊與概念泛化。構成教學模式的引進介紹、理論探索和實踐構建三階段劃分標準不明確且片面，教學模式的基本范疇和內(nèi)在從屬概念仍需進一步明確。

2）實踐運用走向形式。其一，一些學者照搬其他學者的教學模式，使得自己的實踐教學難以推廣;其二，一些教學模式理論基礎匱乏，使得建構的教學模式經(jīng)不起檢驗。

3）教學模式研究的缺失。雖然有研究者探討了基于信息技術等與課程整合的教學模式，但是相關研究大體是線性的、單一化的，對如何發(fā)揮教學模式在“互聯(lián)網(wǎng)+教育”環(huán)境下的最大優(yōu)勢的研究較少。

因此，互聯(lián)網(wǎng)時代的教學模式變革，要從本科生培養(yǎng)關鍵要素與環(huán)節(jié)角度，運用專業(yè)認證理念，面向全體學生，開展邊研究邊實踐、邊應用邊推廣的教學模式[5]。

3 面向工程教育專業(yè)認證的應用電子技術創(chuàng)新實驗教學模式

本文結合內(nèi)蒙古工業(yè)大學信息工程學院本科生應用電子技術創(chuàng)新實驗選修課程，對面向工程教育專業(yè)認證的應用電子技術創(chuàng)新實驗教學模式過程進行具體闡述。

課程的特色與簡介? 實現(xiàn)課內(nèi)課外有機結合、技術應用與發(fā)展能力有機結合、專業(yè)教育與職業(yè)素養(yǎng)教育有機結合是課程的主要特色。課程既注重素質培養(yǎng)，又注重應用能力培養(yǎng)，為學生后續(xù)學習與工作打下堅實的基礎。學生在教師指導下，通過文獻綜述、應用假設、方案論證、原理仿真、功能實驗等環(huán)節(jié)的訓練與實踐，能夠基于給定的實驗條件，通過客觀述評，提出問題，給出可行解決方案，進行系統(tǒng)設計分析、實驗測試，完成作品設計制作，深化應用電子技術創(chuàng)新實踐，培養(yǎng)嚴謹?shù)目茖W態(tài)度與職業(yè)素養(yǎng)。

課程教學目標

目標1：通過任務剖析、需求分析、應用定位、結構抽象、建立系統(tǒng)框圖等環(huán)節(jié)，使學生掌握研究對象設計分析基本流程和方法。

目標2：通過實驗方案論證環(huán)節(jié)培養(yǎng)學生分析問題能力。

目標3：通過原理仿真、實驗設計、器材選型、實驗分析等環(huán)節(jié)，培養(yǎng)學生借助計算機軟件分析平臺等現(xiàn)代工程工具進行開發(fā)的能力。

目標4：通過功能實驗測試、整理實驗現(xiàn)象、分析實驗數(shù)據(jù)、編制設計說明書等環(huán)節(jié)，培養(yǎng)學生交流借鑒、分析問題、客觀評價能力。

實驗方式

1）自主式：學生實驗方案經(jīng)指導教師審核通過后，領取實驗器材，進入實驗室自主實驗。

2）分組式：實驗項目九人一組，每組成員明確分工。

輔導方式

1）講授式：指導教師通過集中講授方式，向學生講清課程安排、工作與進度要求、考核方法、實驗守則及實驗室安全制度等。

2）混合式：針對學生每個階段的論證分析要求，以質疑辨析方式解決，通過指導教師提出質疑、學生辨析的方式，師生共同探討、相互借鑒，學生自主完成設計優(yōu)化。

3）討論式：針對學生設計過程中出現(xiàn)的個別問題，指導教師通過每周固定指導時間，針對性輔導解決。

項目實施? 每個小組每周必須有一次正式項目會議，項目秘書要對每次會議做會議紀要，并按項目成果交付計劃進行項目成果答辯。項目成果交付計劃如表1所示。

成績評定? 該應用電子技術創(chuàng)新實驗最終的成績評定以三個方面作為參考：實驗方案論證答辯、實驗原理設計與仿真設計答辯、項目的功能測試及其視頻制作。對于實驗方案論證答辯成績的評定，按照設計說明、虛擬仿真、會議紀要、陳述及答辯五個項目進行權重打分;對于實驗原理設計及仿真設計答辯成績的評定，按照四個項目進行權重打分，具體評分規(guī)則如圖1所示;最后一個成績評定環(huán)節(jié)為功能測試環(huán)節(jié)，該環(huán)節(jié)用優(yōu)、良、差三個等級記錄各個小組的實測成績。

學生學習成效統(tǒng)計分析? 內(nèi)蒙古工業(yè)大學信息工程學院本科生應用電子技術創(chuàng)新實驗選修課程推陳出新，不斷朝著面向工程教育專業(yè)認證教學模式摸索前進。為了更好地實現(xiàn)對該教學模式下學生學習成效的掌握，本教學模式在應用電子技術創(chuàng)新實驗結課之后，對參加該選修課程的各個實驗小組進行成績統(tǒng)計與分析。該課程成績評價共有三個環(huán)節(jié)，分別為方案論證環(huán)節(jié)、原理論證環(huán)節(jié)和功能測試環(huán)節(jié)，每個環(huán)節(jié)滿分均為100分。

評審小組共由三名助教和一名教授組成，各自為每個實驗小組打分，各實驗小組每一環(huán)節(jié)的最終評分取所有評審成員打分的平均分。參加該選修課程的21個小組三個環(huán)節(jié)的得分結果如圖2所示（左邊為方案論證環(huán)節(jié)分數(shù)，中間為原理論證環(huán)節(jié)分數(shù)，右邊為功能測試環(huán)節(jié)分數(shù)），各小組最終成績（最終成績=方案論證環(huán)節(jié)*0.2+原理論證環(huán)節(jié)*0.4+功能測試環(huán)節(jié)*0.2）如圖3所示，結果保留整數(shù)。

由圖2可以看出，除了第七組，其他各小組每個環(huán)節(jié)的分數(shù)波動不大。為了做到對每位學生“不拋棄、不放棄”，與第七組小組成員進行交流、溝通，了解到該小組學生其他課程任務繁重，導致沒有按時完成原理仿真環(huán)節(jié)答辯。經(jīng)過評審組客觀、人文地考慮，給予該小組最終成績及格處理。由圖3可知，該應用電子技術創(chuàng)新實驗選修課程60～69分有一組，70～79分有四組，80～89分有14組，90分及以上有兩組。由此可得，面向工程教育專業(yè)認證的應用電子技術創(chuàng)新實驗教學模式使得學生的學習成效呈現(xiàn)較好態(tài)勢。

學生課程目標總體達成度比較? 圖4為電子信息工程專業(yè)16級（左邊）和17級（右邊）課程目標總體達成度比較圖。由圖可知，兩個年級的課程目標總體達成度均超過目標達成度（0.65），雖然17級的課程目標2、3、4相較于16級有所下降，但是下降幅度較小，整體態(tài)勢穩(wěn)定。通過對16級和17級電子信息工程學生進行調(diào)查及分析，發(fā)現(xiàn)17級的課程目標總體達成度略有下降的原因可能為該年級的學生積極性不高，重視程度不夠，不少學生投入的時間較少等。為了減少這種現(xiàn)象，需要進一步加強對應用電子技術創(chuàng)新實驗課的管理，通過激發(fā)學生的學習興趣來提高他們對所學理論知識的綜合應用能力。

4 教學模式總結與展望

本文采用的教學模式順應了當代高校實踐教學的改革潮流，不僅培養(yǎng)了學生提出問題、制訂計劃、交流借鑒、客觀評價、創(chuàng)新實驗和再學習能力，還最大限度地把學生的學習積極性、主動性、創(chuàng)造性發(fā)揮出來。目前，課程實踐教學環(huán)節(jié)在實施過程中還存在中間環(huán)節(jié)監(jiān)控不足、效果評價體系不完善等問題。針對此類問題，未來的應用電子技術創(chuàng)新實驗課程應該繼續(xù)向工程教育專業(yè)認證標準靠近，深度融合物聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)技術與人工智能技術，有效保證學生工程教育的高質量完成。

參考文獻

[1]孫萍，陳昱潤，楊雪梅.工程教育專業(yè)認證背景下電子科學與技術專業(yè)人才培養(yǎng)的探索[J].教育教學論壇，2019（51）：202-204.

[2]李墨.美國國家教師教育技術標準的演變及啟示[J].集美大學學報（教育科學版），2014（4）：5-8.

[3]秦懷宇，陳歡.工程教育認證背景下數(shù)字電子技術教學模式改革[J].電子測試，2013（18）：210-211.

[4]閆守軒，張銘芳.教學模式研究四十年：回顧、反思與前瞻[J].遼寧師范大學學報（社會科學版），2020（1）：51-56.

[5]黃愛華.高等教育教學模式的演進、研究與變革[J].高校教育管理，2017（1）：92-96.