以外教為主導的工程實踐教學模式探索與實踐

劉琦++朱兆優++藍賢桂

摘要：以東華理工大學引入外教進行學生工程實踐教學模式探索與實踐為例，分析了外教模式下工程實踐教學中的創新實踐能力培養，實施開放式、創新式的教學改革措施，全方面的提升學生工程創新實踐能力和創新創業能力，以適應大學生創新創業建設。

關鍵詞：實踐教學；外教；創新創業

中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：A 文章編號：1674-9324（2018）02-0156-02

大學生工程實踐能力的培養，一直以來都是高等教育的重點，也更是難點。教育部2010年啟動的“卓越工程師教育培養計劃”，其主要目的是要著力提高學生的工程實踐能力和工程創新能力，該計劃為我國高等工程教育的改革指明了方向。本文在分析目前工程實踐教學問題基礎上，我校每年通過引入愛爾蘭都柏林理工大學的兩位外教來對我校電子信息工程專業二年級學生進行工程實踐教學，為我校的工程實踐教學改革提供了方向，以確保我校工科專業大學生工程實踐能力的培養。工程實踐教學內容為設計相撲機器人，兩個機器人在規定區域內將對方推出該區域則獲勝，最后決出名次。

一、現階段工程實踐教學中存在的問題

1.教學資源與學生人數不匹配。我國高等教育的人口基數是非常龐大的，尤其體現在理工科專業。在工科專業進行工程實踐教學是一個艱難的過程，要面臨師資不夠，實驗室場地限制，授課課時短等問題。工程實踐教學過程中一般是一個老師帶著上百學生在實驗室教學，這個過程中要求每一個學生都能掌握具體的實踐技能和工程方法是很難實現的。

2.實踐教學中包含大量的理論教學。當前的工程實踐教學一般都是教師先講述大量的理論知識，然后在理論知識的基礎上在依次引出實踐教學內容，接著教師演示實踐教學步驟，最后在讓學生進行操作實踐。這樣的一個教學模式，學生一開始就被大量的理論知識灌的暈頭轉向，很難把注意力集中在后面的動手實踐中，而且最后的動手實踐時間被理論教學嚴重擠壓，學生馬馬虎虎操作幾下就到下課時間。

3.工程實踐教學內容過于陳舊。高校的工程實踐教學內容大量局限于落后的技術領域，與社會主流的生產高新技術脫離。以電子信息工程為例，如今開設的儀器類實驗項目仍使用古老的AT89C51芯片為基礎進行開發，而市場主流的單片機已是STM8系列、MSP430系列、C8051F系列，芯片資源和功能已不在同一個級別上。

4.工程實踐教學缺乏創新性。工程實踐教學里面開設的實驗大都是驗證性實驗，教學中都是老師在設備上進行演示之后學生按照樣式操作，只要依葫蘆畫瓢就能得出實驗結果。這樣的實踐教學方法，學生就是機械的操作工，缺乏獨立性和創新性，導致學生無法學到實際的操作技能和發現問題、解決問題的方法，也更別說實際的工程設計和創新能力[1]。

二、實踐教學模式的改革與實踐

1.分組式教學。分組式教學方法在國外很流行，通過團隊旨在培養學生協調合作能力，在團隊里面每一個成員都能夠根據自己特長來完成特定的任務，充分發揮自身優勢。通過分組的形式很好的化解了人數多這個問題，外教的教學對象是團隊而不是個人。外教將77人分成26組，每組3個人，在團隊里面并不要求每個人都能完成所有任務，而是一個合理的分工合作形式，組員根據自身的特長能力來選擇特定的任務。

2.分階段式教學。外教首先將教學分兩個階段，第一階段為所有組完成一個相同功能的機器人，第二階段為組員發揮自己想象和創新思維設計一個個性化的相撲機器人，然后組與組之間進行比賽。每個階段的教學又劃分成5天的教學，每天的教學又劃分成理論教學和實踐教學[2]，在兩個教學里面又劃分成多個任務，將每天的任務寫在黑板上。這樣有針對性和目的性的教學將任務各個擊破將大大提高教學的效率，同時學生實現每一個任務都將獲得學習的信心和樂趣。

3.編寫學習日志。在每天的教學任務完成之后，學生還需要寫一篇當天的學習日志，日志的內容主要包含了當天的學習內容、團隊完成的內容以及個人在團隊里面做了哪些事情。這樣的日志實質上是對學習的總結和反思，只有通過不斷地總結經驗才能熟練的掌握知識與技能。學習日志杜絕了學生一下課就把書本拋到腦后，很好的解決了“一學就忘”這個矛盾。

4.強化獨立實踐能力。培養學生的獨立實踐能力是工程實踐教學的主要任務。外教在教學過程中側重工程方法的教學，強調每一個團隊要自己獨立完成當天的任務，不允許抄襲其他隊伍的成果。在一天的教學中，外教會告訴學生今天要完成什么任務，完成這個任務需要使用什么樣的技術原理，這個原理在實際電路中是怎么運用的，如何去制作一個電路，剩下的教學內容就是團隊獨立動手去完成任務。在團隊出現技術問題時，外教不會立馬幫學生去調試和解決故障，而是給學生分析原理，從原理上去分析出現問題的原因，最后還是需要學生自己獨立去解決問題。

5.強調創新能力。創新能力是工程實踐過程中學生最難突破的一項能力，也是衡量工程實踐是否有價值的試金石。外教在實踐過程中，會安排學生完成基本任務和拓展創新任務，并會讓學生掌握拓展任務所需的技術原理。為了鍛煉學生的創新能力，外教強調每組設計的相撲機器人必須有創新性，創新點可以體現在相撲機器人的外觀結構、移動能力、語音特性、特殊用途等方面。外教強調的學生創新并不是漫無目的去創新，而是根據具體的設計需要和實際的應用價值進行創新。

6.成果共享。外教在完成所有任務之后組織所有學生進行討論，討論并沒有固定的形式，主要以每個組介紹本組設計的相撲機器人的創新點為主線。學生在這個討論過程中能夠吸收各組技術優勢，集各家之所長。學生的設計成果共享即開拓了學生視野，激發了學生創新思維，又讓學生了解到一個設計任務有無數種方法，每種方法都有各自的優勢，在工程實踐中學會結合實際情況選擇技術方法。

三、教學效果

1.開放式的創新思維。通過外教指導的整個實踐教學過程，外教利用開放式的教學技能鍛煉了學生開放式的創新思維，學生不僅完成基本的相撲機器人，還設計了具有創新性的相撲機器人。在整個工程實踐中，學生學會使用開放式的思考方式去解決問題，用開放式的創新思維去指導設計和實踐。

2.指導后續課程學習方法。本次實踐教學的學生還處于大二第一個學期，他們掌握的基本知識只有模擬電路、數字電路以及部分單片機知識，外教通過理論與實踐結合、邊學邊做的方式讓學生完成了相撲機器人的設計。相撲機器人涉及到的知識有傳感檢測、電機驅動控制、信號采集與處理等，這些都是學生還沒有開設的課程，通過此次工程實踐，學生具體的了解到這些后續課程的實際應用價值，學習時應該采用理論指導實踐、實踐鞏固理論的方法。通過討論，大部分學生都了解單片機的應用、超聲波檢測原理、紅外檢測原理、電機驅動原理等后續課程的相關知識。

3.獨立的思考、解決問題能力。在本次實踐教學中，學生遇到問題時，外教都是只給學生分析原理而不是手把手的幫學生處理問題，這種教學手段和目前學生一有問題老師就手把手解決學生一邊看的方式有著本質的區別。通過外教的指導性教學手段，學生逐步掌握了找到問題、分析問題、解決問題、總結問題[3]的一套方法，擺脫了一有問題就舉手請教老師的模式。

四、結論

東華理工大學根據學校在工程實踐教學過程中存在的問題，通過引入國外先進的教學理念和教學手段來改革學校工程實踐教學模式。學校引入愛爾蘭兩位外教對學校2014級電子信息工程專業學生進行工程實踐教學，兩位外教以相撲機器人設計為任務用開放創新的教學模式讓學生掌握工程實踐技能，也讓本校教師接觸到創新的教學模式和開放的教學思維。本次工程實踐教學，強化了學生的工程實踐能力和創新能力，全方位的提升了學生在大學生創新創業活動中的適應能力，為學校的工程實踐教學改革提供了指導性方向。

參考文獻：

[1]周興銘.實踐求真育英才——談計算機工程實踐能力的培養[J].實驗室研究與探索，2014，33（2）：1-4.

[2]王茜.以工程系統為導向的實驗實踐體系探索[J].實驗室研究與探索，2015，34（9）：200-202.endprint