信息類學科本科實踐教學中導師制的實施探討

鄧健志　程小輝　陳超泉　沈卓君　蔣存波

【摘 要】闡述信息類學科本科實踐教學存在的問題與導師制的適用性，闡明導師制的實施對象，論述導師制的具體實施，包括實施準備、實施流程和日程安排、實施范例，并對實施效果進行分析和總結。

【關鍵詞】信息類學科 本科 實踐教學 導師制 實施

【中圖分類號】G 【文獻標識碼】A

【文章編號】0450-9889（2016）01C-0139-03

一、信息類學科本科實踐教學存在的問題與導師制的適用性

在信息類學科本科教學中，課程設計是一個很重要的實踐教學環節，是學生把理論課堂學到的理論知識應用到實踐中，以設計、制作等方式鞏固理論知識、提高動手能力的橋梁。然而在日常教學中，這個實踐教學環節存在著以下幾個問題：一是有些學生理論課程學習成績較好，而在實踐教學環節的動手能力卻較差，這個情況在女生中較為明顯；二是有些學生不大會使用測量儀器，也沒有掌握測試方法，在作品出問題時，不知如何調試，只好重做；三是有些今后需要面向硬件設計開發的學生，大學學習了幾年卻連一些常用的元器件及其封裝都不認識，典型表現為：畢業設計采購元件，被問起所需元件的封裝、外觀、額定電流電壓、功率功耗等參數時，一臉茫然；四是一些學生比較自我，不善于溝通交流，缺乏團隊合作的意識。以上問題，究其原因，與當前所采用的教學方式方法密切相關。傳統模式下設置的實踐環節，有不少是全體統一題目，給出了具體實施方案、材料和器件選型，統一派發元件材料，學生照做就可以完成。很多實習中，設計題目幾乎就是現成的，學生的所謂設計都是“傻瓜式”的。也就是說，實習的設計不夠合理，缺少對學生綜合能力的培養。為了改變現有的實踐教學的弊端，筆者在所任教的學校進行了導師制的課程實習的嘗試，并在兩個信息類專業的課程實習中進行了實踐。

導師制是一種教育教學制度，在導師制中師生關系密切，導師根據學生的個性差異，興趣不同，因材施教，有針對性地指導學生的思想、學習與生活。導師制從制度上規定教師具有育人的責任，使教師在從事教學科研以外，將對學生進行思想、學習、心理等方面的教育和指導作為其工作的一部分。可見，導師制對于信息類學科本科實踐教學具有適用性。在本科畢業設計、畢業論文中，我們通常會采用導師制，由指導老師負責在整個畢業設計期間指導學生查閱資料、選題開題、方案制定、軟硬件設計和測試、系統調試、論文撰寫、畢業答辯等工作。

二、導師制的實施對象

筆者2012年開始在桂林理工大學信息科學與工程學院的電子信息工程、通信工程兩個專業實踐導師制的課程實習教學方法。本文擬以此為例進行論述。

桂林理工大學信息科學與工程學院電子信息工程、通信工程這兩個本科專業，先后成立于1999年和2003年。電子信息工程專業是一門以計算機技術為基礎的理工類交叉學科，旨在培養具備電子技術、信息技術和信息系統相關的專業理論知識、工程實踐能力，畢業后能夠從事電子設備和信息系統的研究、設計、開發等方面的高級工程技術人才。學生應在4年的時間里，系統地掌握電子線路設計、信息的采集和處理、網絡通信技術、儀器儀表應用的基礎理論、實驗技術和學科前沿，畢業后能夠從事各類行業的電子設備、小微型計算機、嵌入式系統的開發設計、安裝測試、系統集成等方面的技術工作。通信工程專業則是國外電信工程專業，與國內的電子信息工程專業屬于相近專業，是電子信息類的子專業。該專業通過對通信技術、系統、網絡等方面的知識的學習，掌握通信過程中信息傳輸、信號處理的原理和應用。學生的學習側重于通信天線信號處理、信源信道編解碼、信息調制、信息加密，要求畢業后可在通信領域從事涉及音視頻和數據的有線和無線通信的大規模集成電路、智能儀器及應用電子技術領域的設計和研究，以及通信工程的研究、設計、技術引進和技術開發工作。在這兩個專業的培養大綱里，設置了認知型、驗證型、設計型、綜合型等幾類課程實習。我們從這兩個專業中，各選取了兩個設計型的實習作為導師制的教學試點課程。其中，電子信息工程專業選取智能電子儀器設備設計與實踐、先進電子制造實踐課程；通信工程專業選取計算機輔助設計綜合實習、電子系統設計創新與實踐課程。

三、導師制的具體實施

（一）實施準備

在桂林理工大學信息科學與工程學院，電子信息工程、通信工程這兩個專業通常招生80-120人，按每班40人編為2-3個班。在實習安排的時候，通常會根據學生的總人數分配指導教師的數量。通常，每個教師人均指導15-20名學生。在進行實習時，通常采取兩人一組的方式實施。

在開學初，由實習隊長負責根據實習大綱向各位實習指導教師征集實習題目，每個指導教師根據自己的專業特長給出2-3個題目，并提供題目相關的重要參考文獻資料、技術文檔、參考代碼、實驗例程，以及實習題目的解析，包括難點、重點、關鍵技術解析等。實習隊長將題目以及上述資料和文檔匯總后，連同實習安排和實習要求一起，整理編制成實習指導書，并報請實驗中心主任和二級學院分管領導審核。實習指導書給出實習大綱、時間進程、實習紀律和要求以及實習選題目錄等。對于每個實習題目，給出題目的任務、參考設計方案、基本要求、發揮和提高要求、實習報告撰寫要求等。實習考核成績包括三個部分：20%的考勤和課堂表現，40%的實習作品制作，40%的實習報告。其中，根據每個題目的難度不同，作品成績部分根據難度系數進行加權。

（二）實施流程和日程安排

為了較為簡潔、清晰地說明整個實施過程，筆者將實習開始的第一周稱為第T周，實習第二周稱為第T+1周，而實習前一周為第T-1周，依此類推。實習過程有三個主要的角色：實習隊長（兼導師）、導師、學生；實習進程分預實習、實習、后實習三個實施階段。以下為導師制課程實習的具體實施流程和日程安排。

1.預實習階段。第T-4、T-3、T-2、T-1周為預實習階段。T-4到T-1周為實習前的一個月，在這個月，學生與導師主要采取分散式學習指導方式。其中：

第T-4周，實習隊長的任務為：在實習開始的T-4周，即在實習前一個月完成實習指導書的印制，準備實習所用的元件、材料和模塊等。同時，將實習指導書下發給學生，提供15-20個題目，這些題目涉及重要參考文獻資料、技術文檔、參考代碼、實驗例程，并向學生公布各位指導老師的聯系方式。為了平衡每位指導老師的工作量，避免容易的題目學生扎堆選題，難做的題目無人問津，每個題目限定必須有一組選做，同時每個題目選做組數不超過3組。

第T-4、T-3周。學生的任務為：學生在拿到題目和資料后的第T-4周和第T-3周的兩周里，首先進行自由組隊，并根據自己對題目的理解，結合自己的愛好，利用課余時間，閱讀這些資料。同時，可以聯系指導老師，了解題目的立義和實施關鍵，在T-2周之初，完成選題并提交實習隊長。導師的任務為：導師在這兩周，為有選題意向的學生，簡要介紹題目的意義和思路，讓學生對題目有個初步的認知，方便學生選題。

第T-2、T-1周。實習隊長的任務為：匯總整理學生的選題情況，與各位導師協調實習期間排班指導時間，并將選題表和實習排班表公布給導師和學生。學生的任務為：在實習的第T-2和第T-1周，根據所選的題目要求，進一步學習消化選題的技術文檔、參考例程，自己探索設計，擬定初步的設計方案。導師的任務為：接受學生的咨詢，整理學生所提問的各個問題，提煉共性問題。

2.實習階段。第T、T+1、T+2周為實習階段。其中：

第T周，實習將從本周正式開始，實習的實施環節分為集中輔導和自由制作兩個部分。學生的任務為：在導師值班期間，接受集中輔導，其余時間自由安排設計場地實習。于本周末前完成方案設計，完成電路原理圖和PCB的設計，提交導師審核元件清單。同時，軟件部分開始進行模塊的軟件功能調試，開始系統軟件設計。導師的任務為：給學生進行集中輔導，分解剖析題目要求，并結合第T-2和第T-1周學生提出的一些共性問題，深入講解設計的方法、思路重難點；指導學生修改完善設計方案，并在第T周周末前，確定設計方案，審核元件清單。實習隊長的任務為：在本周一組織并主持實習動員會，介紹導師，布置實習任務，領取實習材料，再次向學生強調實習安排、實習紀律等，落實實習場地、工具、測試儀器、耗材等，并向學生登記借用。

第T+1周，從本周開始，學生正式進入作品的設計制作階段，在第T+1周周四前完成PCB制版、元件焊接、模塊安裝以及硬件電路的上電調試等。同時，軟件部分完成硬件電路的軟件功能測試以及題目的系統功能軟件設計。

第T+2周，本周四前，學生進行系統的軟硬件聯調，完善軟硬件設計。同時，整理設計文件、測試數據，撰寫實習設計報告。周五進行實習作品驗收。導師通過作品功能測試、設計作品的提問等方式考核學生對課題的理解認識、對相關技術的掌握情況。實習隊長負責回收實習作品、工具等。

3.后實習階段。第T+3、T+4周為后實習階段。在這兩周里，對于部分題目難度較大、實習作品制作進度較慢的學生，放寬1-2周的時間，鼓勵學生盡量完成。

（三）實施范例

1.實驗組。第一個范例實施時間為2013年春，通信工程專業2010級，在讀第六學期，學生人數83人，實習名稱“電子系統設計創新與實踐”，為期3周，實習前的已修課程包括數電、模電、單片機、通信原理等。題目舉例：其一，簡易無線電收發機，要求自制無線電發射機和收發機，自行制作天線，自選調制方式，實現對4個LED的亮滅控制，難度系數為1.2。其二，簡易紅外溫度檢測裝置，要求采用傳感器檢測采集溫度信息，并采用非集成一體化的紅外收發管，實現主從機之間的溫度傳輸，難度系數為1.1。

第二個范例實施時間為2014年春，電子信息工程專業2010級，在讀第六學期，學生人數121人，實習名稱“先進電子制造實踐”，為期3周，實習前已修課程有數電、模電、單片機、微機原理、傳感器技術等。題目舉例：其一，簡易頻率檢測儀設計，要求制作一個頻率檢測儀，能夠測試頻率在0-1MHz范圍內的正弦波、三角波、方波等規則信號頻率，難度系數為1。其二，簡易二極管性能檢測儀，要求制作一個二極管參數檢測儀，能夠自動測試二極管的好壞和相關參數，能夠通過采集到的檢測的二極管電流、電壓信息還原成二極管的V-A特性曲線，難度系數為1.4。

2.對照組。考慮到每年的生源會有一定的差異，而同一年的電信、通信專業差別不大，因此，對照組選用同屆未采用該方法的電信或者通信專業，采用非導師制的傳統實習方式。

四、效果分析和總結

通過兩屆學生的實踐，我們取得了一些成效，也有了一些心得。主要體現在：首先，在實習中，兩人一組，學生可以根據各自在軟硬件方面的特長、興趣，自由地組隊。采用組隊的方式，可以有效地發揮學生的特長，促使他們各司其職、優勢互補，還可以培養學生的團隊合作能力。其次，每個題目共有3-4個組選做，對于同一個選題的幾組學生來說，又可以一同討論選題的技術重點難點，相互借鑒優化設計等，實習形成了一定的討論氛圍，激發了學生的積極性。最后，題目完成后，要求作品必須能夠上電工作，所以為了完成設計，學生不能簡單應付了事，必須看資料、做東西。題目設置了基本要求和提高、發揮要求，讓基礎或者動手能力較弱的學生也可以完成部分功能，也讓學有余力的學生能夠脫穎而出，為學校選拔學科競賽參賽學生提供了一定的參考人選。

總體而言，導師制的優點可以歸納為以下幾點：一是激發了理論基礎較好但動手能力不強的學生的積極性，在實踐環節加強動手訓練，把理論知識應用在實習中；二是使動手能力強理論基礎不夠的積極性高的學生，能夠發揮自己的特長，同時也在實踐中回到課本里找答案，制作出更好的作品；三是通過組隊，讓學生能夠嘗試理論和實踐的“優勢互補”，軟件和硬件的“強強聯合”；同時，通過提高評價標準，“倒逼”那些懶惰的學生參與到實習中來；四是引導學生從項目、工程的角度看問題，逐步建立工程思維方式，而不只是簡單地完成一個作業。然而，在實踐中，我們也發現了一些問題和不足：其一，由于同一個題目有3-4組學生選做，允許學生共同討論，因而容易出現雷同的現象，一些學習態度不夠積極的學生就會抄襲別組的作品；其二，部分學生對資料的理解消化不夠透徹，完全照搬文獻中的技術方案，照搬網上資料；其三，學生對測量儀器的使用、軟硬件測試方法掌握不夠。

由上述的實施流程和效果分析可以看到，導師制的實習指導方式能夠一定程度上調動學生動手實踐的主動性，督促學生多動手、多思考、打基礎，鍛煉了學生的溝通能力和團隊意識，對老師和學生而言，利大于弊，值得不斷研究和改進，并在今后的教學中繼續實施。

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