電子信息專(zhuān)業(yè)實(shí)踐課程改革探究
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摘要:針對(duì)電子信息類(lèi)專(zhuān)業(yè)綜合實(shí)踐課程在新工科背景下的現(xiàn)狀和問(wèn)題，介紹了基于OBE理念的課程開(kāi)發(fā)思路，闡述了課程內(nèi)容開(kāi)發(fā)、師資隊(duì)伍和平臺(tái)建設(shè)情況，建立了課程考核、評(píng)價(jià)與持續(xù)改進(jìn)體系，成果在學(xué)生中實(shí)施后效果良好，具有較大的推廣價(jià)值。
關(guān)鍵詞:電子信息;專(zhuān)業(yè)綜合實(shí)踐;課程改革
電子信息類(lèi)專(zhuān)業(yè)集數(shù)學(xué)、物理、電子學(xué)、通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)、控制理論以及智能科學(xué)技術(shù)于一體，呈現(xiàn)出軟硬兼顧、跨學(xué)科、復(fù)合性強(qiáng)、發(fā)展速度快、企業(yè)對(duì)專(zhuān)業(yè)人才實(shí)踐創(chuàng)新能力要求高等特點(diǎn)。針對(duì)國(guó)家發(fā)展戰(zhàn)略、專(zhuān)業(yè)特點(diǎn)和工程教育的需求，電子信息類(lèi)專(zhuān)業(yè)開(kāi)展系列改革與研究，在原有2012版培養(yǎng)方案中各課程實(shí)驗(yàn)及課外8學(xué)分的基礎(chǔ)上，在2016版培養(yǎng)方案中增加了3學(xué)分專(zhuān)業(yè)綜合實(shí)踐課程，共48學(xué)時(shí)，在第七學(xué)期開(kāi)設(shè)。
1課程實(shí)施中的問(wèn)題
專(zhuān)業(yè)綜合實(shí)踐課程目標(biāo)定位于學(xué)生在學(xué)習(xí)完專(zhuān)業(yè)全部核心課程的基礎(chǔ)上，依托全部或者絕大部分核心課程內(nèi)容，發(fā)揮頂石課程(CapstoneCourse)的融會(huì)貫通性，發(fā)揮學(xué)生的自主探究性，強(qiáng)調(diào)學(xué)生能將學(xué)過(guò)的理論與實(shí)驗(yàn)知識(shí)及技能融會(huì)貫通，在培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力和創(chuàng)新精神中具有極為重要的地位。但因?yàn)橐蟾呒伴_(kāi)設(shè)時(shí)間晚，在實(shí)施過(guò)程中存在以下問(wèn)題［1］:
1.1課程內(nèi)容認(rèn)定標(biāo)準(zhǔn)待確定
學(xué)生在前期所進(jìn)行的課程實(shí)驗(yàn)跟隨對(duì)應(yīng)的課程，是課程理論的驗(yàn)證和應(yīng)用。綜合實(shí)踐以學(xué)生專(zhuān)業(yè)核心能力形成為基準(zhǔn)，強(qiáng)調(diào)專(zhuān)業(yè)核心課程的綜合運(yùn)用，因此需要給出不同類(lèi)別專(zhuān)業(yè)綜合實(shí)驗(yàn)的界定標(biāo)準(zhǔn)，以此作為后續(xù)不同類(lèi)別綜合實(shí)踐項(xiàng)目開(kāi)發(fā)的依據(jù)。
1.2缺乏教材和實(shí)訓(xùn)指導(dǎo)書(shū)
自本專(zhuān)業(yè)開(kāi)設(shè)以來(lái)，缺乏專(zhuān)門(mén)面向新工科背景下電子信息類(lèi)專(zhuān)業(yè)的專(zhuān)業(yè)綜合實(shí)踐教材和實(shí)訓(xùn)指導(dǎo)書(shū)，限制了該環(huán)節(jié)的有效實(shí)施。
1.3教師指導(dǎo)經(jīng)驗(yàn)不足
目前，配套課程的實(shí)驗(yàn)一般由任課教師指導(dǎo)，大部分教師只精通專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域多個(gè)學(xué)科中的一個(gè)，缺乏新工科背景下更加強(qiáng)調(diào)多學(xué)科融合發(fā)展的技能，使得一般教師難以指導(dǎo)綜合實(shí)踐課程教學(xué)。321.4綜合實(shí)踐平臺(tái)亟待建設(shè)原有實(shí)驗(yàn)室主要針對(duì)課程實(shí)驗(yàn)進(jìn)行建設(shè)，實(shí)驗(yàn)設(shè)備和儀器只能滿足針對(duì)課程的驗(yàn)證性、綜合性及設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，難以滿足多學(xué)科融合實(shí)驗(yàn)的搭建、驗(yàn)證和測(cè)試需求。
2課程開(kāi)發(fā)和建設(shè)
2.1課程開(kāi)發(fā)思路
通過(guò)本專(zhuān)業(yè)綜合實(shí)踐課程培養(yǎng)學(xué)生在新工科和“雙萬(wàn)計(jì)劃”背景下的專(zhuān)業(yè)綜合實(shí)踐能力，本專(zhuān)業(yè)對(duì)該課程的開(kāi)發(fā)思路為:基于工程教育OBE理念對(duì)課程進(jìn)行開(kāi)發(fā)，采用能力導(dǎo)向原則，課程培養(yǎng)目標(biāo)、課程內(nèi)容、師資隊(duì)伍、實(shí)訓(xùn)資源、評(píng)價(jià)方式、持續(xù)改進(jìn)等都緊緊圍繞學(xué)生的專(zhuān)業(yè)實(shí)踐能力和素養(yǎng)來(lái)設(shè)計(jì)［2－3］。2.1.1廣泛調(diào)研，確定課程目標(biāo)。通過(guò)梳理本專(zhuān)業(yè)綜合實(shí)踐課程開(kāi)設(shè)中存在的問(wèn)題，理清主要矛盾。調(diào)研國(guó)內(nèi)外兄弟院校相關(guān)專(zhuān)業(yè)的專(zhuān)業(yè)綜合實(shí)踐課程開(kāi)設(shè)模式，開(kāi)展文獻(xiàn)研究、實(shí)地考查、對(duì)比分析等研究工作，確定課程目標(biāo)和支撐的畢業(yè)要求及指標(biāo)點(diǎn)。2.1.2以目標(biāo)為導(dǎo)向開(kāi)發(fā)教材和指導(dǎo)書(shū)。根據(jù)課程目標(biāo)、實(shí)踐內(nèi)容將信息的采集、傳輸、處理與識(shí)別有機(jī)結(jié)合，形成綜合性實(shí)驗(yàn)，使得學(xué)生的綜合分析能力、實(shí)驗(yàn)動(dòng)手能力、數(shù)據(jù)處理能力、運(yùn)用多學(xué)科知識(shí)解決問(wèn)題的能力和創(chuàng)新能力有了較大改善，根據(jù)內(nèi)容編寫(xiě)實(shí)踐指導(dǎo)書(shū)。2.1.3基于OBE理念建設(shè)專(zhuān)業(yè)綜合實(shí)踐課程教學(xué)團(tuán)隊(duì)。教學(xué)團(tuán)隊(duì)?wèi)?yīng)該掌握綜合實(shí)踐理論基礎(chǔ)，通過(guò)相互配合，指導(dǎo)學(xué)生自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案、搭建實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)并開(kāi)展實(shí)驗(yàn)。2.1.4以提高實(shí)踐能力為目標(biāo)，開(kāi)展實(shí)訓(xùn)平臺(tái)建設(shè)。本專(zhuān)業(yè)采取購(gòu)置和自主開(kāi)發(fā)相結(jié)合的建設(shè)思路，更新和補(bǔ)充實(shí)驗(yàn)設(shè)備。加強(qiáng)產(chǎn)學(xué)合作和協(xié)同育人平臺(tái)建設(shè)，使得學(xué)生的創(chuàng)意和創(chuàng)新方案得以快速開(kāi)發(fā)和實(shí)現(xiàn)。2.1.5基于OBE理念開(kāi)展教學(xué)實(shí)施、考核和持續(xù)改進(jìn)課程考核以學(xué)生能力的達(dá)成為主要目的，在本專(zhuān)業(yè)綜合實(shí)踐完成后，學(xué)生以實(shí)驗(yàn)報(bào)告的形式進(jìn)行總結(jié)，要求學(xué)生從實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)搭建、關(guān)鍵技術(shù)的實(shí)現(xiàn)、主要實(shí)驗(yàn)觀測(cè)現(xiàn)象及其分析等幾個(gè)方面，詳細(xì)闡述實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。任課教師對(duì)課程目標(biāo)達(dá)成情況進(jìn)行分析，根據(jù)課程目標(biāo)達(dá)成分析結(jié)果持續(xù)改進(jìn)相應(yīng)教學(xué)方法、內(nèi)容及考核等環(huán)節(jié)。
2.2課程內(nèi)容開(kāi)發(fā)
本課程是實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)，根據(jù)本專(zhuān)業(yè)綜合實(shí)踐培養(yǎng)目標(biāo)、教學(xué)大綱及對(duì)畢業(yè)要求的支撐關(guān)系，開(kāi)發(fā)出的內(nèi)容包括課堂專(zhuān)題講座和綜合實(shí)踐訓(xùn)練兩個(gè)環(huán)節(jié)。課堂專(zhuān)題講座包括專(zhuān)業(yè)新知識(shí)新技能講座、典型案例剖析、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的要點(diǎn)和主要儀器設(shè)備介紹。綜合實(shí)踐訓(xùn)練通過(guò)學(xué)生組隊(duì)完成方案設(shè)計(jì)、系統(tǒng)搭建、關(guān)鍵技術(shù)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，觀測(cè)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象分析及其總結(jié)。2.2.1新知識(shí)新技能講座為適應(yīng)新工科、“雙萬(wàn)計(jì)劃”和工程教育的新要求，指導(dǎo)教師對(duì)綜合實(shí)踐中涉及的人工智能、“互聯(lián)網(wǎng)+”、數(shù)據(jù)融合基本理論和技術(shù)進(jìn)行講解和示范。2.2.2典型案例剖析引用日常生活中的網(wǎng)約車(chē)、家庭智能助手、智慧農(nóng)業(yè)、智慧交通等典型案例，剖析案例中信號(hào)產(chǎn)生、采集、傳輸、處理、顯示等模塊化技術(shù)的組合應(yīng)用，啟發(fā)學(xué)生思維，為綜合實(shí)踐的開(kāi)展奠定基礎(chǔ)。2.2.3實(shí)踐項(xiàng)目要點(diǎn)和主要儀器設(shè)備介紹介紹開(kāi)發(fā)的7個(gè)綜合實(shí)踐項(xiàng)目的技術(shù)方案、技術(shù)路線以及對(duì)應(yīng)的專(zhuān)業(yè)技術(shù)模型，如表1所示。介紹綜合實(shí)踐中所使用的MyDAQ、MyRIO、LabVIE以及Mat-lab等軟件平臺(tái)。2.2.4綜合實(shí)踐訓(xùn)練專(zhuān)題講座完成后，學(xué)生根據(jù)本專(zhuān)業(yè)公布的選題資源，選擇自己感興趣的題目，搜集資料，集體協(xié)商，自行構(gòu)思，獨(dú)立開(kāi)展工作，完成設(shè)計(jì)后撰寫(xiě)實(shí)驗(yàn)報(bào)告，演示實(shí)驗(yàn)結(jié)果，匯報(bào)實(shí)驗(yàn)過(guò)程。
2.3教學(xué)方法
A.課堂講授法。任課教師進(jìn)行典型案例剖析、實(shí)踐項(xiàng)目和技術(shù)分析、主要儀器設(shè)備介紹。B.案例分析法。剖析典型案例，熟悉案例技術(shù)路徑，制定實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)搭建方案。C.小組討論。組織開(kāi)展分組專(zhuān)題研討、答疑，通過(guò)多種方式與學(xué)生溝通，開(kāi)拓學(xué)生思維。
2.4師資隊(duì)伍建設(shè)
為了更好地完成本專(zhuān)業(yè)綜合實(shí)踐，增強(qiáng)綜合實(shí)踐的綜合性，強(qiáng)化校企協(xié)同效應(yīng)，引進(jìn)合作企業(yè)參與指導(dǎo)，企業(yè)出題、參與指導(dǎo)，教師跟進(jìn)、解決問(wèn)題，校企聯(lián)合共同建設(shè)專(zhuān)業(yè)綜合實(shí)踐課程。
2.5實(shí)踐平臺(tái)建設(shè)
2.5.1實(shí)驗(yàn)平臺(tái)建設(shè)。本專(zhuān)業(yè)為每個(gè)學(xué)生配備了“口袋實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)—單片機(jī)開(kāi)發(fā)系統(tǒng)”，自制嵌入式實(shí)驗(yàn)板64套和頻率合成器模塊12套，購(gòu)置儀器設(shè)備170臺(tái)套，與美國(guó)國(guó)家儀器(NI)有限公司新建立了“陜西科技大學(xué)—美國(guó)國(guó)家儀器虛擬儀器聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室”。2.5.2產(chǎn)學(xué)合作和協(xié)同育人平臺(tái)建設(shè)。本專(zhuān)業(yè)和廣東粵嵌通信科技有限公司、北京軟通動(dòng)力信息技術(shù)有限公司、華清遠(yuǎn)見(jiàn)教育集團(tuán)建立了產(chǎn)學(xué)合作協(xié)同育人協(xié)議，為學(xué)生進(jìn)行實(shí)踐創(chuàng)新提供實(shí)踐平臺(tái)。2.5.3實(shí)習(xí)實(shí)踐基地建設(shè)。本專(zhuān)業(yè)與陜西廣播電視設(shè)備有限責(zé)任公司、陜西捷盈電子科技有限公司、四川長(zhǎng)虹集團(tuán)等電子信息特色鮮明的企業(yè)共建實(shí)訓(xùn)基地，學(xué)生通過(guò)參觀、聽(tīng)報(bào)告、生產(chǎn)體驗(yàn)等方式，了解產(chǎn)品相關(guān)技術(shù)，為實(shí)踐創(chuàng)新奠定基礎(chǔ)。
2.6課程考核、評(píng)價(jià)與持續(xù)改進(jìn)
2.6.1課程考核體系。建立了針對(duì)平時(shí)表現(xiàn)、實(shí)驗(yàn)任務(wù)完成情況、團(tuán)隊(duì)合作情況、報(bào)告質(zhì)量、答辯情況的綜合考核體系，按照平時(shí)成績(jī)10%、實(shí)驗(yàn)任務(wù)完成情況25%、團(tuán)隊(duì)合作情況15%、報(bào)告質(zhì)量40%、答辯情況10%的比例，給出最終總評(píng)成績(jī)。2.6.2課程評(píng)價(jià)。根據(jù)OBE理念在課程完成后進(jìn)行評(píng)價(jià)，通過(guò)評(píng)價(jià)分析課程目標(biāo)的達(dá)成情況及優(yōu)缺點(diǎn)，以便持續(xù)改進(jìn)，采取直接評(píng)價(jià)和間接評(píng)價(jià)。A.直接評(píng)價(jià)。課程直接評(píng)價(jià)由實(shí)驗(yàn)過(guò)程表現(xiàn)、實(shí)驗(yàn)完成情況、團(tuán)隊(duì)合作情況、實(shí)驗(yàn)報(bào)告質(zhì)量、答辯情況等考核方式結(jié)果進(jìn)行測(cè)算，并將各類(lèi)課程學(xué)習(xí)成果劃分到不同的課程目標(biāo)上，評(píng)價(jià)面向?qū)I(yè)全體學(xué)生，根據(jù)評(píng)價(jià)結(jié)果分析學(xué)生課程質(zhì)量達(dá)成情況。B.間接評(píng)價(jià)。間接評(píng)價(jià)主要依靠課程結(jié)束后對(duì)學(xué)生的調(diào)查問(wèn)卷結(jié)果進(jìn)行分析測(cè)算，任課教師根據(jù)課程大綱，設(shè)計(jì)課程目標(biāo)達(dá)成度問(wèn)卷，學(xué)生根據(jù)個(gè)人情況填寫(xiě)課程目標(biāo)達(dá)成情況，任課教師統(tǒng)計(jì)并分析學(xué)生對(duì)各課程目標(biāo)的掌握情況。2.6.3課程持續(xù)改進(jìn)。完成直接和間接評(píng)價(jià)后，本專(zhuān)業(yè)課程質(zhì)量評(píng)價(jià)小組將兩種評(píng)價(jià)結(jié)果進(jìn)行匯總分析，結(jié)合專(zhuān)業(yè)負(fù)責(zé)人、教學(xué)督導(dǎo)、教學(xué)院長(zhǎng)等不同評(píng)價(jià)主體對(duì)該課程的建議，對(duì)課程內(nèi)容、教學(xué)方法、考核方法等進(jìn)行持續(xù)改進(jìn)。
3課程改革效果
第一，參加學(xué)科競(jìng)賽及獲獎(jiǎng)學(xué)生人數(shù)穩(wěn)步上升。通過(guò)開(kāi)展專(zhuān)業(yè)綜合實(shí)踐，本專(zhuān)業(yè)學(xué)生的基本實(shí)驗(yàn)技能、實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)能力、數(shù)據(jù)處理能力和專(zhuān)業(yè)知識(shí)綜合應(yīng)用能力進(jìn)一步提高。本專(zhuān)業(yè)2016級(jí)、2017級(jí)學(xué)生先后有19人在省級(jí)及國(guó)家級(jí)科技創(chuàng)新、學(xué)科競(jìng)賽、“互聯(lián)網(wǎng)+”大賽中獲獎(jiǎng)。第二，畢業(yè)生就業(yè)率和就業(yè)質(zhì)量明顯提高。通過(guò)專(zhuān)業(yè)綜合實(shí)踐的學(xué)習(xí)，畢業(yè)生的專(zhuān)業(yè)知識(shí)綜合應(yīng)用能力進(jìn)一步提高，畢業(yè)生就業(yè)率和就業(yè)質(zhì)量顯著提高。近三年的本專(zhuān)業(yè)學(xué)生畢業(yè)率平均為98.5%，學(xué)位授予率平均為99.0%，畢業(yè)生一次就業(yè)率平均為95.4%。經(jīng)向企業(yè)調(diào)查，畢業(yè)生以基礎(chǔ)知識(shí)扎實(shí)、動(dòng)手能力強(qiáng)、富有創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)意識(shí)和精神而得到企業(yè)好評(píng)。第三，教師教學(xué)成果數(shù)量多。教師對(duì)專(zhuān)業(yè)核心知識(shí)的綜合運(yùn)用能力持續(xù)提高，不斷開(kāi)展專(zhuān)業(yè)建設(shè)和教學(xué)改革。近年來(lái)，完成國(guó)家級(jí)教學(xué)改革項(xiàng)目1項(xiàng)，省級(jí)教學(xué)改革項(xiàng)目7項(xiàng)，校級(jí)教學(xué)改革項(xiàng)目8項(xiàng);獲國(guó)家級(jí)教學(xué)成果獎(jiǎng)2項(xiàng)，省級(jí)教學(xué)成果獎(jiǎng)2項(xiàng)，校級(jí)教學(xué)成果獎(jiǎng)4項(xiàng)。
4結(jié)語(yǔ)
按照新工科要求和OBE理念對(duì)本專(zhuān)業(yè)綜合實(shí)踐課程進(jìn)行了開(kāi)發(fā)，進(jìn)行了師資隊(duì)伍和平臺(tái)建設(shè)，建立了課程目標(biāo)、內(nèi)容、實(shí)施過(guò)程、考核、評(píng)價(jià)和持續(xù)改進(jìn)體系，對(duì)進(jìn)一步提高學(xué)生的專(zhuān)業(yè)素養(yǎng)、實(shí)踐動(dòng)手能力和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力大有裨益。
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作者:張攀峰 楊帆 馬令坤 李慧貞 單位:陜西科技大學(xué)電子信息與人工智能學(xué)院
