“多元融合、分层递进”式电...本科专业实践教学体系的构建_任国凤.pdf

信息化与计算机教育本栏目责任编辑：王力Computer Knowledge and Technology电脑知识与技术第18卷第36期(2022年12月)第18卷第36期(2022年12月)“多元融合、分层递进”式电子信息类应用型本科专业实践教学体系的构建任国凤1，张琼1，李海霞1，秦巍2（1.忻州师范学院电子系，山西 忻州 034000；2.忻州师范学院物理系，山西 忻州 034000）摘要：立足新工科建设的成果导向教育理念，文章提出了“多元融合、分层递进”式电子信息类专业实践教学体系，并就实践教学体系内课程的教学内容、教学方法和监控评价体系进行了宏观研究。教学证明，该实践教学体系适用于新工科背景下的应用型本科电子信息专业，有利于培养适应经济社会发展和电子信息行业需求的创新型人才。关键词：成果导向教育；多元融合；分层递进；实践教学中图分类号：G642文献标识码：A文章编号：1009-3044(2022)36-0139-04开放科学（资源服务）标识码（OSID）：为了主动应对信息技术变革和产业技术革命，教育部积极推进新工科建设，明确指出：高等教育要主动“适应国家和区域经济社会发展需要，建立动态调整机制，不断优化高等教育结构；优化学科专业、类型、层次结构，促进多学科交叉和融合；重点扩大应用型、复合型、技能型人才培养规模”1。作为信息技术发展的排头兵，电子信息类专业具有科技含量高、发展势头猛和覆盖面广等特点1,2。同时，伴随着5G技术的商用，相关专业应用型创新人才的需求缺口越来越大，为电子信息专业人才提供了不可多得的发展机遇，也对应用型人才的培养提出了更高的要求3-5。因而，培养适应经济社会需求和信息技术发展的应用型人才成为了高校应用型工科专业的重要目标。1 实践教学体系面临的问题（1）实践教学体系不清晰，培养目标不明确目前，大多数应用型本科高校的电子信息类专业依旧采用以理论课课程体系为依托的实践教学体系，实践课程以夯实理论知识点为主，学生的实践创新能力培养不足。同时，实践教学体系一旦通过人才培养方案确立后，根据教学效果反馈提升改进的空间很小，无法实现教学体系的持续改进和教师科研、学科竞赛与实践教学内容的适度融合。（2）实践教学内容缺乏创新，方法呆板陈旧受传统实践教学模式的固化影响，课内实验项目大多为3学时/项目，学生实验单人单组，20-30人一轮。这样的实验教学安排造成了为课时凑项目、方便教学管理设项目的困境。结果是小项目不精、大项目无法精的事实。同时，受传统实践教学考核方式的影响，教师难以灵活选择实验教学的开展方式和考核方式，这也造成了实验教学的方法呆板陈旧。因此，尽管各高校都在如火如荼地开展混合式教学为代表的教学方式改革，但是各类新型教学方法仍集中应用于理论课教学。虽然近年来教育部持续推进以iLab为依托的各级虚拟仿真实验项目（或课程）建设，以期实现实践教学“剔除水课、打造金课”的目的，但是在实际推广过程中存在着网络资源不足、访问受限及实践教学考核壁垒等问题。（3）实践教学过程粗放，实训环节与社会需求脱节笔者所在学校电子信息类专业采用“512”人才培养模式，五个学期校内学习打基础，一个学期企业实习锻炼，两个学期返校再提高。这样的实践教学体系虽然能一定程度上培养学生的专业能力，但是受地域限制，可提供实习岗位的企业较少，不能让学生很好地接触学科前沿。同时，实践教学的主阵地是学校，教学评价的主体是教师，没有结合产业需求去思考应用型人才实践能力培养体系的建设，不利于学生满足产业高质量发展的需求。同时，学生的创新教育缺乏明确定位，仅停留在毕业设计、大创项目和参加竞赛等环节，无法为学生提供完整的创新教育，其创新能力得不到系统的培养。2 实践教学体系改革的背景2.1工程教育认证的驱动2016年我国加入 华盛顿协议，标志着具有国际性质的工程教育认证正式在我国拉开序幕。工程教收稿日期：2022-04-15基金项目：山西省教学改革研究项目（J2021572，J2021588）；山西省虚拟仿真实验教学项目（X2020048）；忻州师范学院学术带头人资助项目；忻州师范学院重点创新团队资助项目；忻州师范学院教学改革研究项目（JGYB202112）作者简介：任国凤（1979），女，山西忻州人，忻州师范学院电子系教授，博士，电子系实验室主任，研究方向为多模态信号处理的理论及实践研究。E-mail：http：/Tel：+86-551-65690963 65690964ISSN 1009-3044Computer Knowledge and Technology电脑知识与技术Vol.18,No.36,December2022139DOI:10.14004/ki.ckt.2022.2241本栏目责任编辑：王力信息化与计算机教育Computer Knowledge and Technology电脑知识与技术第18卷第36期(2022年12月)第18卷第36期(2022年12月)育认证秉承的三个基本理念是：成果导向、以学生为中心和持续改进。这些理念对引导和促进专业建设与教学改革、保障和提高工程教育人才培养质量至关重要6。2.2成果导向教育的融入成果导向教育（Outcome Based Education，简称OBE）是工程教育专业认证的核心理念之一7，这种教学成效评价基于学习成果，强调人才培养目标是否明确和达成。OBE理念强调教育在明确成果产出的基础上，遵循因材施教原则，灵活设计教学方案和实施方式，采取科学有效的评价手段。在宏观上，OBE理念更强调人才培养需要满足社会经济发展规律，符合教育发展主旋律；在微观上，OBE理念要求遵照学生个体的内在需求，以学生为中心；在本质上，OBE理念是革新教育理念和教学实施过程，培养创新人才8。2.3地方经济建设的需要根据 山西省教育厅关于推进应用型本科高校建设的指导意见，围绕转型发展蹚新路的高素质人才需求和“六新”突破的创新人才需求，落实立德树人根本任务，推动应用型本科高校转变办学思路，更好地服务地方经济社会发展；转变人才培养定位，培养德智体美劳全面发展的应用型人才；转变办学方式，开展产教深度融合校企紧密合作；转变教育教学目标，促进学生实践动手能力和就业创业能力提升。3 实践教学体系的构建针对传统实践教学模式存在的不足，立足工程教育认证和地方经济建设需求的背景，本文基于OBE理念，提出了“多元融合、分层递进”的电子信息类专业实践教学体系结构。3.1 OBE理念下的电子信息类专业实践教学体系的构建思路图1 实践教学体系的宏观思路基于OBE理念，电子信息类专业的人才培养方案应以成果产出为导向，实践教学体系应以培养和提升学生的实践创新能力为目标。因此，实践教学体系必须以满足行业需求和社会经济需求为依据设定培养目标，以学生“学习成果”为检验标准，以持续改进为适应行业变革和经济发展的提升渠道。宏观思路如图1所示。图1所示的实践教学体系结构根据培养目标确定毕业要求，并根据毕业要求设计课程教学体系，并在各门课程的教学中细化目标要求、教学内容、教学方式和评价办法四类内容，通过综合的成果检验考核学生实践能力水平，通过教师与学生反馈提出改进和完善的思路及内容并反哺到培养目标。这样，形成了以学生成果为核心的持续改进型教学体系的闭环。（1）培养目标的确立人才培养方案中培养目标是灵魂，培养目标是整个教学体系的纲领。因而，电子信息类专业人才培养方案的确立必须建立在对毕业生反馈、用人单位评价和行业专家进行深度调研的基础上。同时，在确立后，仍需通过行业需求变化、社会经济发展现状及教师反馈适时改进培养目标，以使该实践教学体系培养出的学生成果能满足经济社会和行业要求。（2）毕业要求的确定实践教学的毕业要求是专业毕业要求的一部分，具体体现在人才培养方案的知识能力目标矩阵中。结合往届毕业生对个人毕业后从业生涯的感受、用人单位对本专业学生的工作表现，通过访谈、问卷、评估等形式建立学生的知识能力矩阵，并宏观提出学生毕业要求。本专业的毕业要求分学生毕业当年和毕业五年后的预定目标，从而可持续地提升学生创新实践能力和学校的教育教学水平。（3）课程体系的建立实践教学的课程体系是专业课程体系的重要组成部分。按照教育部下设的电子信息教指委相关文件和工程教育认证标准，笔者所在学校电子信息类专业实践教学课程学分占总学分达到25%，部分实验班达到27%，凸显了实践教学在人才培养中的重要性。本专业的课程体系围绕学生毕业要求而构建，每门课均明确目标要求、教学内容、教学方式和评价办法四个要素，并体现在教学大纲中。各门课程之间在逻辑上关系清晰，在学生实践创新能力的培养上分层递进。3.2 分层递进的实践教学课程体系立足以学生成果为中心的OBE理念，笔者所在学校电子信息类专业（包括电子信息科学与技术和通信工程）按照“多元融合，分层递进”的方法构建实践教学课程体系，努力实现课内实践教学分层递进、课外实践多元融合的实践教学方法。具体实践教学体系结构如图2所示。140信息化与计算机教育本栏目责任编辑：王力Computer Knowledge and Technology电脑知识与技术第18卷第36期(2022年12月)第18卷第36期(2022年12月)图2 电子信息类专业实践教学课程体系由图2可知，笔者所在学校将课内实践教学划分为基础实验层、综合设计层和研究创新层。其中，以模拟电子技术和数字电子技术为代表的电子信息基础类课程、信号与系统和数字信号处理为代表的信号处理类基础课程、Matlab和计算机高级语言为代表的计算机工具类基础课程归属于基础实验层和综合设计层。该层中的实验内容包含验证型实验和设计型实验，验证型实验归属基础实验层，设计型实验归属综合设计层。同时，为了进一步培养学生的创新设计能力，模拟电子技术、数字电子技术、高频电子技术和信号与系统还开设了课程设计，归属于综合设计层和研究创新层。自动控制原理、可编程控制器技术受其课程教学目标的影响，归属于综合设计层和研究创新层。毕业论文（设计）是对学生大学期间专业能力的综合考查，属于研究创新层。嵌入式操作系统、数字系统设计、DSP系统设计及应用、传感器原理实验的课程内容既包含软硬件理论，又包含实践创新能力培养，因而上述课程跨越基础实验层、综合设计层和研究创新层。在此，分层递进式的实践教学体系主要适用于课内教学部分，课外实践教学采用多元融合的方式。3.3多元融合的课外实践教学模式为了建立适应行业需求和经济社会发展的电子信息类应用型创新人才，笔者所在高校采取多元融合的方法将课内实践教学与学科前沿、社会需求结合起来。具体内容如图3所示。图3 课外实践与课内实践的融合课外实践有专业技能训练、大学生创新实践项目、各类学科竞赛、专业实习和教师科研项目。其中，专业技能训练在学生大一时结合课内电子技能训练与模拟电子技术课程设计引入，旨在培养学生电子电路的综合设计能力和硬件实现能力；大学生创新实践项目和教师科研项目以导师制的形式开展，以大一入门、大二申报立项、大三和大四研究提升的方法，旨在培养学生的创新实践能力和综合设计能力；各类竞赛包括电子设计竞赛、“大唐杯”移动通信大赛和数学建模大赛等学科类竞赛，按照“以赛促练”的思路培养学生独立设计思维的能力；专业实习集中于大三，按照我校一学期实习提高的方针，开拓校企合作的新路，将校内专业能力培养与企业需求实际结合起来。3.4持续改进的监控评价体系笔者所在高校通过“过程性考核+师生反馈+持续改进”的方法完善实践教学的监控评价体系，如图4所示。图4 持续改进的实践教学监控体系其中，过程性考核体现在课内实践教学采用“532”的考核模式，50%为平时成绩，30%为综合设计类成绩，20%为期末成绩。师生反馈以学生线上调查问卷、线下调查问卷和教师教学反思为主，结合企业和已毕业学生的反馈信息。持续改进机制根据师生反馈信息的统计数据和企业的用人反馈给出培养目标和课程教学的改进意见。从而，形成实践教学监控体系的闭环管理。4 实践教学体系的实施与反思4.1实践教学体系的实施情况笔者所在高校针对2017-2021级电子信息科学与技术和通信工