“多元融合、分層遞進(jìn)”式電子信息類應(yīng)用型本科專業(yè)實(shí)踐教學(xué)體系的構(gòu)建

任國鳳　張瓊　李海霞　秦巍

關(guān)鍵詞：成果導(dǎo)向教育；多元融合；分層遞進(jìn)；實(shí)踐教學(xué)

中圖分類號(hào)：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1009-3044（2022）36-0139-04

為了主動(dòng)應(yīng)對(duì)信息技術(shù)變革和產(chǎn)業(yè)技術(shù)革命，教育部積極推進(jìn)新工科建設(shè)，明確指出：高等教育要主動(dòng)“適應(yīng)國家和區(qū)域經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展需要，建立動(dòng)態(tài)調(diào)整機(jī)制，不斷優(yōu)化高等教育結(jié)構(gòu)；優(yōu)化學(xué)科專業(yè)、類型、層次結(jié)構(gòu)，促進(jìn)多學(xué)科交叉和融合；重點(diǎn)擴(kuò)大應(yīng)用型、復(fù)合型、技能型人才培養(yǎng)規(guī)?！盵1]。作為信息技術(shù)發(fā)展的排頭兵，電子信息類專業(yè)具有科技含量高、發(fā)展勢(shì)頭猛和覆蓋面廣等特點(diǎn)[1， 2]。同時(shí)，伴隨著5G技術(shù)的商用，相關(guān)專業(yè)應(yīng)用型創(chuàng)新人才的需求缺口越來越大，為電子信息專業(yè)人才提供了不可多得的發(fā)展機(jī)遇，也對(duì)應(yīng)用型人才的培養(yǎng)提出了更高的要求[3-5]。因而，培養(yǎng)適應(yīng)經(jīng)濟(jì)社會(huì)需求和信息技術(shù)發(fā)展的應(yīng)用型人才成為了高校應(yīng)用型工科專業(yè)的重要目標(biāo)。

1 實(shí)踐教學(xué)體系面臨的問題

（1）實(shí)踐教學(xué)體系不清晰，培養(yǎng)目標(biāo)不明確

目前，大多數(shù)應(yīng)用型本科高校的電子信息類專業(yè)依舊采用以理論課課程體系為依托的實(shí)踐教學(xué)體系，實(shí)踐課程以夯實(shí)理論知識(shí)點(diǎn)為主，學(xué)生的實(shí)踐創(chuàng)新能力培養(yǎng)不足。同時(shí)，實(shí)踐教學(xué)體系一旦通過人才培養(yǎng)方案確立后，根據(jù)教學(xué)效果反饋提升改進(jìn)的空間很小，無法實(shí)現(xiàn)教學(xué)體系的持續(xù)改進(jìn)和教師科研、學(xué)科競(jìng)賽與實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容的適度融合。

（2）實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容缺乏創(chuàng)新，方法呆板陳舊

受傳統(tǒng)實(shí)踐教學(xué)模式的固化影響，課內(nèi)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目大多為3學(xué)時(shí)/項(xiàng)目，學(xué)生實(shí)驗(yàn)單人單組，20-30人一輪。這樣的實(shí)驗(yàn)教學(xué)安排造成了為課時(shí)湊項(xiàng)目、方便教學(xué)管理設(shè)項(xiàng)目的困境。結(jié)果是小項(xiàng)目不精、大項(xiàng)目無法精的事實(shí)。同時(shí)，受傳統(tǒng)實(shí)踐教學(xué)考核方式的影響，教師難以靈活選擇實(shí)驗(yàn)教學(xué)的開展方式和考核方式，這也造成了實(shí)驗(yàn)教學(xué)的方法呆板陳舊。因此，盡管各高校都在如火如荼地開展混合式教學(xué)為代表的教學(xué)方式改革，但是各類新型教學(xué)方法仍集中應(yīng)用于理論課教學(xué)。

雖然近年來教育部持續(xù)推進(jìn)以iLab為依托的各級(jí)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目（或課程）建設(shè)，以期實(shí)現(xiàn)實(shí)踐教學(xué)“剔除水課、打造金課”的目的，但是在實(shí)際推廣過程中存在著網(wǎng)絡(luò)資源不足、訪問受限及實(shí)踐教學(xué)考核壁壘等問題。

（3）實(shí)踐教學(xué)過程粗放，實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)與社會(huì)需求脫節(jié)

筆者所在學(xué)校電子信息類專業(yè)采用“512”人才培養(yǎng)模式，五個(gè)學(xué)期校內(nèi)學(xué)習(xí)打基礎(chǔ)，一個(gè)學(xué)期企業(yè)實(shí)習(xí)鍛煉，兩個(gè)學(xué)期返校再提高。這樣的實(shí)踐教學(xué)體系雖然能一定程度上培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)能力，但是受地域限制，可提供實(shí)習(xí)崗位的企業(yè)較少，不能讓學(xué)生很好地接觸學(xué)科前沿。同時(shí)，實(shí)踐教學(xué)的主陣地是學(xué)校，教學(xué)評(píng)價(jià)的主體是教師，沒有結(jié)合產(chǎn)業(yè)需求去思考應(yīng)用型人才實(shí)踐能力培養(yǎng)體系的建設(shè)，不利于學(xué)生滿足產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的需求。同時(shí)，學(xué)生的創(chuàng)新教育缺乏明確定位，僅停留在畢業(yè)設(shè)計(jì)、大創(chuàng)項(xiàng)目和參加競(jìng)賽等環(huán)節(jié)，無法為學(xué)生提供完整的創(chuàng)新教育，其創(chuàng)新能力得不到系統(tǒng)的培養(yǎng)。

2 實(shí)踐教學(xué)體系改革的背景

2.1 工程教育認(rèn)證的驅(qū)動(dòng)

2016年我國加入《華盛頓協(xié)議》，標(biāo)志著具有國際性質(zhì)的工程教育認(rèn)證正式在我國拉開序幕。工程教育認(rèn)證秉承的三個(gè)基本理念是：成果導(dǎo)向、以學(xué)生為中心和持續(xù)改進(jìn)。這些理念對(duì)引導(dǎo)和促進(jìn)專業(yè)建設(shè)與教學(xué)改革、保障和提高工程教育人才培養(yǎng)質(zhì)量至關(guān)重要[6]。

2.2 成果導(dǎo)向教育的融入

成果導(dǎo)向教育（Outcome Based Education，簡(jiǎn)稱OBE）是工程教育專業(yè)認(rèn)證的核心理念之一[7]，這種教學(xué)成效評(píng)價(jià)基于學(xué)習(xí)成果，強(qiáng)調(diào)人才培養(yǎng)目標(biāo)是否明確和達(dá)成。OBE理念強(qiáng)調(diào)教育在明確成果產(chǎn)出的基礎(chǔ)上，遵循因材施教原則，靈活設(shè)計(jì)教學(xué)方案和實(shí)施方式，采取科學(xué)有效的評(píng)價(jià)手段。在宏觀上，OBE理念更強(qiáng)調(diào)人才培養(yǎng)需要滿足社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)律，符合教育發(fā)展主旋律；在微觀上，OBE理念要求遵照學(xué)生個(gè)體的內(nèi)在需求，以學(xué)生為中心；在本質(zhì)上，OBE理念是革新教育理念和教學(xué)實(shí)施過程，培養(yǎng)創(chuàng)新人才[8]。

2.3 地方經(jīng)濟(jì)建設(shè)的需要

根據(jù)《山西省教育廳關(guān)于推進(jìn)應(yīng)用型本科高校建設(shè)的指導(dǎo)意見》，圍繞轉(zhuǎn)型發(fā)展蹚新路的高素質(zhì)人才需求和“六新”突破的創(chuàng)新人才需求，落實(shí)立德樹人根本任務(wù)，推動(dòng)應(yīng)用型本科高校轉(zhuǎn)變辦學(xué)思路，更好地服務(wù)地方經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展；轉(zhuǎn)變?nèi)瞬排囵B(yǎng)定位，培養(yǎng)德智體美勞全面發(fā)展的應(yīng)用型人才；轉(zhuǎn)變辦學(xué)方式，開展產(chǎn)教深度融合校企緊密合作；轉(zhuǎn)變教育教學(xué)目標(biāo)，促進(jìn)學(xué)生實(shí)踐動(dòng)手能力和就業(yè)創(chuàng)業(yè)能力提升。

3 實(shí)踐教學(xué)體系的構(gòu)建

針對(duì)傳統(tǒng)實(shí)踐教學(xué)模式存在的不足，立足工程教育認(rèn)證和地方經(jīng)濟(jì)建設(shè)需求的背景，本文基于OBE 理念，提出了“多元融合、分層遞進(jìn)”的電子信息類專業(yè)實(shí)踐教學(xué)體系結(jié)構(gòu)。

3.1 OBE理念下的電子信息類專業(yè)實(shí)踐教學(xué)體系的構(gòu)建思路

基于OBE理念，電子信息類專業(yè)的人才培養(yǎng)方案應(yīng)以成果產(chǎn)出為導(dǎo)向，實(shí)踐教學(xué)體系應(yīng)以培養(yǎng)和提升學(xué)生的實(shí)踐創(chuàng)新能力為目標(biāo)。因此，實(shí)踐教學(xué)體系必須以滿足行業(yè)需求和社會(huì)經(jīng)濟(jì)需求為依據(jù)設(shè)定培養(yǎng)目標(biāo)，以學(xué)生“學(xué)習(xí)成果”為檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，以持續(xù)改進(jìn)為適應(yīng)行業(yè)變革和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的提升渠道。宏觀思路如圖1所示。

圖1所示的實(shí)踐教學(xué)體系結(jié)構(gòu)根據(jù)培養(yǎng)目標(biāo)確定畢業(yè)要求，并根據(jù)畢業(yè)要求設(shè)計(jì)課程教學(xué)體系，并在各門課程的教學(xué)中細(xì)化目標(biāo)要求、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方式和評(píng)價(jià)辦法四類內(nèi)容，通過綜合的成果檢驗(yàn)考核學(xué)生實(shí)踐能力水平，通過教師與學(xué)生反饋提出改進(jìn)和完善的思路及內(nèi)容并反哺到培養(yǎng)目標(biāo)。這樣，形成了以學(xué)生成果為核心的持續(xù)改進(jìn)型教學(xué)體系的閉環(huán)。

（1）培養(yǎng)目標(biāo)的確立

人才培養(yǎng)方案中培養(yǎng)目標(biāo)是靈魂，培養(yǎng)目標(biāo)是整個(gè)教學(xué)體系的綱領(lǐng)。因而，電子信息類專業(yè)人才培養(yǎng)方案的確立必須建立在對(duì)畢業(yè)生反饋、用人單位評(píng)價(jià)和行業(yè)專家進(jìn)行深度調(diào)研的基礎(chǔ)上。同時(shí)，在確立后，仍需通過行業(yè)需求變化、社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展現(xiàn)狀及教師反饋適時(shí)改進(jìn)培養(yǎng)目標(biāo)，以使該實(shí)踐教學(xué)體系培養(yǎng)出的學(xué)生成果能滿足經(jīng)濟(jì)社會(huì)和行業(yè)要求。

（2）畢業(yè)要求的確定

實(shí)踐教學(xué)的畢業(yè)要求是專業(yè)畢業(yè)要求的一部分，具體體現(xiàn)在人才培養(yǎng)方案的知識(shí)能力目標(biāo)矩陣中。結(jié)合往屆畢業(yè)生對(duì)個(gè)人畢業(yè)后從業(yè)生涯的感受、用人單位對(duì)本專業(yè)學(xué)生的工作表現(xiàn)，通過訪談、問卷、評(píng)估等形式建立學(xué)生的知識(shí)能力矩陣，并宏觀提出學(xué)生畢業(yè)要求。本專業(yè)的畢業(yè)要求分學(xué)生畢業(yè)當(dāng)年和畢業(yè)五年后的預(yù)定目標(biāo)，從而可持續(xù)地提升學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐能力和學(xué)校的教育教學(xué)水平。

（3）課程體系的建立

實(shí)踐教學(xué)的課程體系是專業(yè)課程體系的重要組成部分。按照教育部下設(shè)的電子信息教指委相關(guān)文件和工程教育認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)，筆者所在學(xué)校電子信息類專業(yè)實(shí)踐教學(xué)課程學(xué)分占總學(xué)分達(dá)到25%，部分實(shí)驗(yàn)班達(dá)到27%，凸顯了實(shí)踐教學(xué)在人才培養(yǎng)中的重要性。本專業(yè)的課程體系圍繞學(xué)生畢業(yè)要求而構(gòu)建，每門課均明確目標(biāo)要求、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方式和評(píng)價(jià)辦法四個(gè)要素，并體現(xiàn)在教學(xué)大綱中。各門課程之間在邏輯上關(guān)系清晰，在學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新能力的培養(yǎng)上分層遞進(jìn)。

3.2 分層遞進(jìn)的實(shí)踐教學(xué)課程體系

立足以學(xué)生成果為中心的OBE理念，筆者所在學(xué)校電子信息類專業(yè)（包括電子信息科學(xué)與技術(shù)和通信工程）按照“多元融合，分層遞進(jìn)”的方法構(gòu)建實(shí)踐教學(xué)課程體系，努力實(shí)現(xiàn)課內(nèi)實(shí)踐教學(xué)分層遞進(jìn)、課外實(shí)踐多元融合的實(shí)踐教學(xué)方法。具體實(shí)踐教學(xué)體系結(jié)構(gòu)如圖2所示。

由圖2可知，筆者所在學(xué)校將課內(nèi)實(shí)踐教學(xué)劃分為基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)層、綜合設(shè)計(jì)層和研究創(chuàng)新層。其中，以模擬電子技術(shù)和數(shù)字電子技術(shù)為代表的電子信息基礎(chǔ)類課程、信號(hào)與系統(tǒng)和數(shù)字信號(hào)處理為代表的信號(hào)處理類基礎(chǔ)課程、Matlab和計(jì)算機(jī)高級(jí)語言為代表的計(jì)算機(jī)工具類基礎(chǔ)課程歸屬于基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)層和綜合設(shè)計(jì)層。該層中的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容包含驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)和設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)歸屬基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)層，設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)歸屬綜合設(shè)計(jì)層。同時(shí)，為了進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力，模擬電子技術(shù)、數(shù)字電子技術(shù)、高頻電子技術(shù)和信號(hào)與系統(tǒng)還開設(shè)了課程設(shè)計(jì)，歸屬于綜合設(shè)計(jì)層和研究創(chuàng)新層。自動(dòng)控制原理、可編程控制器技術(shù)受其課程教學(xué)目標(biāo)的影響，歸屬于綜合設(shè)計(jì)層和研究創(chuàng)新層。畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）是對(duì)學(xué)生大學(xué)期間專業(yè)能力的綜合考查，屬于研究創(chuàng)新層。嵌入式操作系統(tǒng)、數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)、DSP系統(tǒng)設(shè)計(jì)及應(yīng)用、傳感器原理實(shí)驗(yàn)的課程內(nèi)容既包含軟硬件理論，又包含實(shí)踐創(chuàng)新能力培養(yǎng)，因而上述課程跨越基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)層、綜合設(shè)計(jì)層和研究創(chuàng)新層。

在此，分層遞進(jìn)式的實(shí)踐教學(xué)體系主要適用于課內(nèi)教學(xué)部分，課外實(shí)踐教學(xué)采用多元融合的方式。

3.3 多元融合的課外實(shí)踐教學(xué)模式

為了建立適應(yīng)行業(yè)需求和經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的電子信息類應(yīng)用型創(chuàng)新人才，筆者所在高校采取多元融合的方法將課內(nèi)實(shí)踐教學(xué)與學(xué)科前沿、社會(huì)需求結(jié)合起來。具體內(nèi)容如圖3所示。

課外實(shí)踐有專業(yè)技能訓(xùn)練、大學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐項(xiàng)目、各類學(xué)科競(jìng)賽、專業(yè)實(shí)習(xí)和教師科研項(xiàng)目。其中，專業(yè)技能訓(xùn)練在學(xué)生大一時(shí)結(jié)合課內(nèi)電子技能訓(xùn)練與模擬電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)引入，旨在培養(yǎng)學(xué)生電子電路的綜合設(shè)計(jì)能力和硬件實(shí)現(xiàn)能力；大學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐項(xiàng)目和教師科研項(xiàng)目以導(dǎo)師制的形式開展，以大一入門、大二申報(bào)立項(xiàng)、大三和大四研究提升的方法，旨在培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新實(shí)踐能力和綜合設(shè)計(jì)能力；各類競(jìng)賽包括電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽、“大唐杯”移動(dòng)通信大賽和數(shù)學(xué)建模大賽等學(xué)科類競(jìng)賽，按照“以賽促練”的思路培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立設(shè)計(jì)思維的能力；專業(yè)實(shí)習(xí)集中于大三，按照我校一學(xué)期實(shí)習(xí)提高的方針，開拓校企合作的新路，將校內(nèi)專業(yè)能力培養(yǎng)與企業(yè)需求實(shí)際結(jié)合起來。

3.4 持續(xù)改進(jìn)的監(jiān)控評(píng)價(jià)體系

筆者所在高校通過“過程性考核+師生反饋+持續(xù)改進(jìn)”的方法完善實(shí)踐教學(xué)的監(jiān)控評(píng)價(jià)體系，如圖4所示。

其中，過程性考核體現(xiàn)在課內(nèi)實(shí)踐教學(xué)采用“532”的考核模式，50%為平時(shí)成績，30%為綜合設(shè)計(jì)類成績，20%為期末成績。師生反饋以學(xué)生線上調(diào)查問卷、線下調(diào)查問卷和教師教學(xué)反思為主，結(jié)合企業(yè)和已畢業(yè)學(xué)生的反饋信息。持續(xù)改進(jìn)機(jī)制根據(jù)師生反饋信息的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)和企業(yè)的用人反饋給出培養(yǎng)目標(biāo)和課程教學(xué)的改進(jìn)意見。從而，形成實(shí)踐教學(xué)監(jiān)控體系的閉環(huán)管理。

4 實(shí)踐教學(xué)體系的實(shí)施與反思

4.1 實(shí)踐教學(xué)體系的實(shí)施情況

筆者所在高校針對(duì)2017-2021級(jí)電子信息科學(xué)與技術(shù)和通信工程專業(yè)開展了“多元融合、分層遞進(jìn)”的實(shí)踐教學(xué)體系的構(gòu)建，并在2020級(jí)實(shí)驗(yàn)班及2021 級(jí)全部學(xué)生中開展了以導(dǎo)師制為依托的多元融合式課外實(shí)踐教學(xué)。課內(nèi)實(shí)踐教學(xué)體系的實(shí)施以圖2所指導(dǎo)的2015版及2021版人才培養(yǎng)方案為依據(jù)，課外引入各類學(xué)科競(jìng)賽和大創(chuàng)項(xiàng)目、教師科研及企業(yè)需求。其中，組織學(xué)生參加電子設(shè)計(jì)大賽，獲得國家二等獎(jiǎng)1 項(xiàng)、省級(jí)一等獎(jiǎng)若干項(xiàng)；參加“大唐杯”移動(dòng)通信大賽，獲得國家級(jí)優(yōu)秀獎(jiǎng)1項(xiàng)、省級(jí)各類獎(jiǎng)若干項(xiàng)；指導(dǎo)學(xué)生依托教師科研申報(bào)大創(chuàng)項(xiàng)目，獲批國家級(jí)1項(xiàng)、省級(jí)4 項(xiàng)、校級(jí)若干項(xiàng)；學(xué)生積極參與教師科研，發(fā)表各級(jí)各類論文5篇。

實(shí)踐證明，該模式適合于地方高校應(yīng)用型本科在工程教育認(rèn)證背景下的電子信息類專業(yè)創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)，能夠滿足電子信息行業(yè)應(yīng)用型創(chuàng)新人才的需求。

4.2 課程教學(xué)方法的改進(jìn)措施

在實(shí)踐教學(xué)過程中，教師們將項(xiàng)目式教學(xué)法、探究式教學(xué)法引入實(shí)踐教學(xué)，并充分利用已建設(shè)好的省院兩級(jí)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目及電子系虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室，實(shí)現(xiàn)虛實(shí)結(jié)合、以實(shí)為主的課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式。經(jīng)2019和2018級(jí)實(shí)踐教學(xué)檢驗(yàn)，效果良好。

4.3 持續(xù)改進(jìn)實(shí)踐教學(xué)模式的反思

近三年來，通過2017-2020屆畢業(yè)的考研學(xué)生和就業(yè)學(xué)生的不同反饋，結(jié)合用人單位反饋，筆者所在高校及時(shí)修訂了人才培養(yǎng)方案，即完成了2021級(jí)人才培養(yǎng)方案，凸顯了工程教育認(rèn)證背景下的OBE理念。然而，受地域與所在高校的辦學(xué)實(shí)力等整體影響，校企合作的力度不大，無法在專業(yè)實(shí)習(xí)中更好地反饋學(xué)生的成果。這也需要在后續(xù)的研究中繼續(xù)改進(jìn)。

5 結(jié)束語

專業(yè)建設(shè)是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，也是一項(xiàng)長期漸進(jìn)的過程。作為工科專業(yè)，電子信息類專業(yè)實(shí)踐教學(xué)體系的構(gòu)建關(guān)系著學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐能力培養(yǎng)得好壞，關(guān)系著培養(yǎng)出的學(xué)生是否能適應(yīng)行業(yè)需求和社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展。筆者所在項(xiàng)目組圍繞OBE理念，以培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐能力為己任，構(gòu)建了“多元融合、分層遞進(jìn)”的實(shí)踐教學(xué)體系，為應(yīng)用型地方本科院校電子信息類專業(yè)人才培養(yǎng)模式和教學(xué)體系研究提供了借鑒。