“多元融合、分層遞進”式電子信息類應用型本科專業實踐教學體系的構建

任國鳳　張瓊　李海霞　秦巍

關鍵詞：成果導向教育；多元融合；分層遞進；實踐教學

中圖分類號：G642 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2022）36-0139-04

為了主動應對信息技術變革和產業技術革命，教育部積極推進新工科建設，明確指出：高等教育要主動“適應國家和區域經濟社會發展需要，建立動態調整機制，不斷優化高等教育結構；優化學科專業、類型、層次結構，促進多學科交叉和融合；重點擴大應用型、復合型、技能型人才培養規?！盵1]。作為信息技術發展的排頭兵，電子信息類專業具有科技含量高、發展勢頭猛和覆蓋面廣等特點[1， 2]。同時，伴隨著5G技術的商用，相關專業應用型創新人才的需求缺口越來越大，為電子信息專業人才提供了不可多得的發展機遇，也對應用型人才的培養提出了更高的要求[3-5]。因而，培養適應經濟社會需求和信息技術發展的應用型人才成為了高校應用型工科專業的重要目標。

1 實踐教學體系面臨的問題

（1）實踐教學體系不清晰，培養目標不明確

目前，大多數應用型本科高校的電子信息類專業依舊采用以理論課課程體系為依托的實踐教學體系，實踐課程以夯實理論知識點為主，學生的實踐創新能力培養不足。同時，實踐教學體系一旦通過人才培養方案確立后，根據教學效果反饋提升改進的空間很小，無法實現教學體系的持續改進和教師科研、學科競賽與實踐教學內容的適度融合。

（2）實踐教學內容缺乏創新，方法呆板陳舊

受傳統實踐教學模式的固化影響，課內實驗項目大多為3學時/項目，學生實驗單人單組，20-30人一輪。這樣的實驗教學安排造成了為課時湊項目、方便教學管理設項目的困境。結果是小項目不精、大項目無法精的事實。同時，受傳統實踐教學考核方式的影響，教師難以靈活選擇實驗教學的開展方式和考核方式，這也造成了實驗教學的方法呆板陳舊。因此，盡管各高校都在如火如荼地開展混合式教學為代表的教學方式改革，但是各類新型教學方法仍集中應用于理論課教學。

雖然近年來教育部持續推進以iLab為依托的各級虛擬仿真實驗項目（或課程）建設，以期實現實踐教學“剔除水課、打造金課”的目的，但是在實際推廣過程中存在著網絡資源不足、訪問受限及實踐教學考核壁壘等問題。

（3）實踐教學過程粗放，實訓環節與社會需求脫節

筆者所在學校電子信息類專業采用“512”人才培養模式，五個學期校內學習打基礎，一個學期企業實習鍛煉，兩個學期返校再提高。這樣的實踐教學體系雖然能一定程度上培養學生的專業能力，但是受地域限制，可提供實習崗位的企業較少，不能讓學生很好地接觸學科前沿。同時，實踐教學的主陣地是學校，教學評價的主體是教師，沒有結合產業需求去思考應用型人才實踐能力培養體系的建設，不利于學生滿足產業高質量發展的需求。同時，學生的創新教育缺乏明確定位，僅停留在畢業設計、大創項目和參加競賽等環節，無法為學生提供完整的創新教育，其創新能力得不到系統的培養。

2 實踐教學體系改革的背景

2.1 工程教育認證的驅動

2016年我國加入《華盛頓協議》，標志著具有國際性質的工程教育認證正式在我國拉開序幕。工程教育認證秉承的三個基本理念是：成果導向、以學生為中心和持續改進。這些理念對引導和促進專業建設與教學改革、保障和提高工程教育人才培養質量至關重要[6]。

2.2 成果導向教育的融入

成果導向教育（Outcome Based Education，簡稱OBE）是工程教育專業認證的核心理念之一[7]，這種教學成效評價基于學習成果，強調人才培養目標是否明確和達成。OBE理念強調教育在明確成果產出的基礎上，遵循因材施教原則，靈活設計教學方案和實施方式，采取科學有效的評價手段。在宏觀上，OBE理念更強調人才培養需要滿足社會經濟發展規律，符合教育發展主旋律；在微觀上，OBE理念要求遵照學生個體的內在需求，以學生為中心；在本質上，OBE理念是革新教育理念和教學實施過程，培養創新人才[8]。

2.3 地方經濟建設的需要

根據《山西省教育廳關于推進應用型本科高校建設的指導意見》，圍繞轉型發展蹚新路的高素質人才需求和“六新”突破的創新人才需求，落實立德樹人根本任務，推動應用型本科高校轉變辦學思路，更好地服務地方經濟社會發展；轉變人才培養定位，培養德智體美勞全面發展的應用型人才；轉變辦學方式，開展產教深度融合校企緊密合作；轉變教育教學目標，促進學生實踐動手能力和就業創業能力提升。

3 實踐教學體系的構建

針對傳統實踐教學模式存在的不足，立足工程教育認證和地方經濟建設需求的背景，本文基于OBE 理念，提出了“多元融合、分層遞進”的電子信息類專業實踐教學體系結構。

3.1 OBE理念下的電子信息類專業實踐教學體系的構建思路

基于OBE理念，電子信息類專業的人才培養方案應以成果產出為導向，實踐教學體系應以培養和提升學生的實踐創新能力為目標。因此，實踐教學體系必須以滿足行業需求和社會經濟需求為依據設定培養目標，以學生“學習成果”為檢驗標準，以持續改進為適應行業變革和經濟發展的提升渠道。宏觀思路如圖1所示。

圖1所示的實踐教學體系結構根據培養目標確定畢業要求，并根據畢業要求設計課程教學體系，并在各門課程的教學中細化目標要求、教學內容、教學方式和評價辦法四類內容，通過綜合的成果檢驗考核學生實踐能力水平，通過教師與學生反饋提出改進和完善的思路及內容并反哺到培養目標。這樣，形成了以學生成果為核心的持續改進型教學體系的閉環。

（1）培養目標的確立

人才培養方案中培養目標是靈魂，培養目標是整個教學體系的綱領。因而，電子信息類專業人才培養方案的確立必須建立在對畢業生反饋、用人單位評價和行業專家進行深度調研的基礎上。同時，在確立后，仍需通過行業需求變化、社會經濟發展現狀及教師反饋適時改進培養目標，以使該實踐教學體系培養出的學生成果能滿足經濟社會和行業要求。

（2）畢業要求的確定

實踐教學的畢業要求是專業畢業要求的一部分，具體體現在人才培養方案的知識能力目標矩陣中。結合往屆畢業生對個人畢業后從業生涯的感受、用人單位對本專業學生的工作表現，通過訪談、問卷、評估等形式建立學生的知識能力矩陣，并宏觀提出學生畢業要求。本專業的畢業要求分學生畢業當年和畢業五年后的預定目標，從而可持續地提升學生創新實踐能力和學校的教育教學水平。

（3）課程體系的建立

實踐教學的課程體系是專業課程體系的重要組成部分。按照教育部下設的電子信息教指委相關文件和工程教育認證標準，筆者所在學校電子信息類專業實踐教學課程學分占總學分達到25%，部分實驗班達到27%，凸顯了實踐教學在人才培養中的重要性。本專業的課程體系圍繞學生畢業要求而構建，每門課均明確目標要求、教學內容、教學方式和評價辦法四個要素，并體現在教學大綱中。各門課程之間在邏輯上關系清晰，在學生實踐創新能力的培養上分層遞進。

3.2 分層遞進的實踐教學課程體系

立足以學生成果為中心的OBE理念，筆者所在學校電子信息類專業（包括電子信息科學與技術和通信工程）按照“多元融合，分層遞進”的方法構建實踐教學課程體系，努力實現課內實踐教學分層遞進、課外實踐多元融合的實踐教學方法。具體實踐教學體系結構如圖2所示。

由圖2可知，筆者所在學校將課內實踐教學劃分為基礎實驗層、綜合設計層和研究創新層。其中，以模擬電子技術和數字電子技術為代表的電子信息基礎類課程、信號與系統和數字信號處理為代表的信號處理類基礎課程、Matlab和計算機高級語言為代表的計算機工具類基礎課程歸屬于基礎實驗層和綜合設計層。該層中的實驗內容包含驗證型實驗和設計型實驗，驗證型實驗歸屬基礎實驗層，設計型實驗歸屬綜合設計層。同時，為了進一步培養學生的創新設計能力，模擬電子技術、數字電子技術、高頻電子技術和信號與系統還開設了課程設計，歸屬于綜合設計層和研究創新層。自動控制原理、可編程控制器技術受其課程教學目標的影響，歸屬于綜合設計層和研究創新層。畢業論文（設計）是對學生大學期間專業能力的綜合考查，屬于研究創新層。嵌入式操作系統、數字系統設計、DSP系統設計及應用、傳感器原理實驗的課程內容既包含軟硬件理論，又包含實踐創新能力培養，因而上述課程跨越基礎實驗層、綜合設計層和研究創新層。

在此，分層遞進式的實踐教學體系主要適用于課內教學部分，課外實踐教學采用多元融合的方式。

3.3 多元融合的課外實踐教學模式

為了建立適應行業需求和經濟社會發展的電子信息類應用型創新人才，筆者所在高校采取多元融合的方法將課內實踐教學與學科前沿、社會需求結合起來。具體內容如圖3所示。

課外實踐有專業技能訓練、大學生創新實踐項目、各類學科競賽、專業實習和教師科研項目。其中，專業技能訓練在學生大一時結合課內電子技能訓練與模擬電子技術課程設計引入，旨在培養學生電子電路的綜合設計能力和硬件實現能力；大學生創新實踐項目和教師科研項目以導師制的形式開展，以大一入門、大二申報立項、大三和大四研究提升的方法，旨在培養學生的創新實踐能力和綜合設計能力；各類競賽包括電子設計競賽、“大唐杯”移動通信大賽和數學建模大賽等學科類競賽，按照“以賽促練”的思路培養學生獨立設計思維的能力；專業實習集中于大三，按照我校一學期實習提高的方針，開拓校企合作的新路，將校內專業能力培養與企業需求實際結合起來。

3.4 持續改進的監控評價體系

筆者所在高校通過“過程性考核+師生反饋+持續改進”的方法完善實踐教學的監控評價體系，如圖4所示。

其中，過程性考核體現在課內實踐教學采用“532”的考核模式，50%為平時成績，30%為綜合設計類成績，20%為期末成績。師生反饋以學生線上調查問卷、線下調查問卷和教師教學反思為主，結合企業和已畢業學生的反饋信息。持續改進機制根據師生反饋信息的統計數據和企業的用人反饋給出培養目標和課程教學的改進意見。從而，形成實踐教學監控體系的閉環管理。

4 實踐教學體系的實施與反思

4.1 實踐教學體系的實施情況

筆者所在高校針對2017-2021級電子信息科學與技術和通信工程專業開展了“多元融合、分層遞進”的實踐教學體系的構建，并在2020級實驗班及2021 級全部學生中開展了以導師制為依托的多元融合式課外實踐教學。課內實踐教學體系的實施以圖2所指導的2015版及2021版人才培養方案為依據，課外引入各類學科競賽和大創項目、教師科研及企業需求。其中，組織學生參加電子設計大賽，獲得國家二等獎1 項、省級一等獎若干項；參加“大唐杯”移動通信大賽，獲得國家級優秀獎1項、省級各類獎若干項；指導學生依托教師科研申報大創項目，獲批國家級1項、省級4 項、校級若干項；學生積極參與教師科研，發表各級各類論文5篇。

實踐證明，該模式適合于地方高校應用型本科在工程教育認證背景下的電子信息類專業創新型人才的培養，能夠滿足電子信息行業應用型創新人才的需求。

4.2 課程教學方法的改進措施

在實踐教學過程中，教師們將項目式教學法、探究式教學法引入實踐教學，并充分利用已建設好的省院兩級虛擬仿真實驗項目及電子系虛擬仿真實驗室，實現虛實結合、以實為主的課程實驗教學模式。經2019和2018級實踐教學檢驗，效果良好。

4.3 持續改進實踐教學模式的反思

近三年來，通過2017-2020屆畢業的考研學生和就業學生的不同反饋，結合用人單位反饋，筆者所在高校及時修訂了人才培養方案，即完成了2021級人才培養方案，凸顯了工程教育認證背景下的OBE理念。然而，受地域與所在高校的辦學實力等整體影響，校企合作的力度不大，無法在專業實習中更好地反饋學生的成果。這也需要在后續的研究中繼續改進。

5 結束語

專業建設是一個復雜的系統工程，也是一項長期漸進的過程。作為工科專業，電子信息類專業實踐教學體系的構建關系著學生創新實踐能力培養得好壞，關系著培養出的學生是否能適應行業需求和社會經濟發展。筆者所在項目組圍繞OBE理念，以培養學生創新實踐能力為己任，構建了“多元融合、分層遞進”的實踐教學體系，為應用型地方本科院校電子信息類專業人才培養模式和教學體系研究提供了借鑒。