新工科背景下電子信息類專業(yè)課程美育滲透教學模式探索與實踐

李棟 高志奇 張占強

摘 ?要：開展專業(yè)技術課程的美育滲透教學模式研究和實踐，是當代美育發(fā)展的理論求索，也是新時代高等教育理念更新，教學模式多元化發(fā)展的必然選擇。文章通過分析美育研究現狀，探討專業(yè)課程美育滲透重要意義，提出應完善美育系統(tǒng)，將專業(yè)技術課程美育滲透納入到美育體系。研究構建兩種美育滲透教學模式，即審美視點遷移教學模式和多元閉環(huán)教學模式。特別是針對從系統(tǒng)論視角構建的電子信息類專業(yè)課程通用多元閉環(huán)美育滲透教學模式，在DSP技術基礎教學實踐中進行探索，驗證該教學模式的有效性。

關鍵詞：新工科;電子信息專業(yè);美育滲透;教學模式

中圖分類號：G642 ? ? ?文獻標志碼：A ? ? ? ? ?文章編號：2096-000X（2022）15-0001-05

Abstract： To carry out the research and practice of aesthetic education infiltration teaching mode in professional and technical courses is not only the theoretical quest for the development of contemporary aesthetic education， but also the inevitable choice for the renewal of higher education concept and the diversified development of teaching mode in the new era. By analyzing the current situation of aesthetic education research， this paper discusses the significance of aesthetic education infiltration of professional courses， and puts forward that aesthetic education infiltration of professional and technical courses should be incorporated into the aesthetic education system， so as to improve the aesthetic education system. Two kinds of aesthetic education infiltration teaching mode are constructed， namely， aesthetic perspective transfer teaching mode and multiple closed-loop teaching mode. Especially for the universal multiple closed-loop aesthetic education penetration teaching mode of Electronic Information courses constructed from the perspective of system theory， the teaching practice of DSP Technology Foundation is explored， and the effectiveness of the teaching mode is verified.

Keywords： new engineering; Electronic Information major; aesthetic education penetration; teaching model

2018年習近平總書記在全國教育大會上指出，要全面加強和改進學校美育，堅持以美育人、以文化人，提高學生審美和人文素養(yǎng)[1]。這一重要論述，為新時期工科院校加強和改進美育教學工作指明了方向路徑、目標任務，也對新時代高等教育工作者提出了新的明確要求。2019年教育部發(fā)布《關于切實加強新時代高等學校美育工作的意見》，對高校美育課程目標、課程內容、以及其如何設置提出了建議，同年教育部陳寶國部長強調要全面加強和改進學校美育[2]。新工科背景下，高等教育教學模式中的美育是一項系統(tǒng)工程，十八大以來一系列關于美育問題的政策性文件公布，說明開展美育問題研究具有鮮明的政策背景[3]。

一、高校電子信息專業(yè)課教學改革研究現狀

電子信息專業(yè)課程教學模式。2019年徐志國等在電子線路CAD課程教學過程中，引入微課程助手、雨課堂等信息化教學技術，以及在線教學平臺，通過優(yōu)化與調整課程標準、建設課程在線資源、設計及組織混合式線上線下互動教學的環(huán)節(jié)等，完成了電子信息類專業(yè)課程混合式教學模式改革[4];羅玉玲在當前“新工科”創(chuàng)新理念的背景下，在以競賽為驅動的電子信息類課程教學與實踐經驗分享基礎上，提出了以競賽為驅動的電子信息類專業(yè)課程教學模式[5];呂卅針對傳統(tǒng)專業(yè)課程教學模式以教師講授為主，學生興趣不足，提出了基于“翻轉課堂”的電子信息類專業(yè)外語課程教學模式[6]，等等。以上關于電子信息類專業(yè)課程教學模式的研究，一定程度激發(fā)了學生的專業(yè)學習熱情，提升了學生專業(yè)技術能力，達到了專業(yè)培養(yǎng)的智育目標。

關于新工科背景下高校通識課程美育教學模式。2018年在新工科建設背景下天津大學孫銳等對天津大學通識美育教育模式進行了探索，認為：新工科專業(yè)培養(yǎng)目標應該是“培養(yǎng)全面型工科人才”[7]。2019年西南大學鄧佳博士，提出高校“五環(huán)”美育課程體系，認為綜合美育課程，公共藝術美育課程、專業(yè)審美課程、活動審美課程，潛在美育課程構成了高校五環(huán)美育課程體系，為高校美育課程頂層設計提供了一種可行性方案[8]。2019年楊林認為美育是提升美學品位與道德品質，豐富人文情感，構建全面人格的重要組成部分，特別是在新工科背景下，在我國本科工程人才培養(yǎng)體系中將有更重要的意義[9]。

以上關于工科專業(yè)課程教學模式的研究成果，主要出發(fā)點多數集中于“提高學生學習興趣及對繁瑣或枯燥知識點的理解認識”，其教學改革方法主要依賴于改變知識傳遞的外在表現形式。關于新工科背景下高校美育教學模式研究，大多針對的課程是美育通識課程，沒有從人的全面發(fā)展這個中心出發(fā)，沒有形成全面教育系統(tǒng)觀念，從深層次挖掘學生的內在動力不夠，嘗試改變學生對電子信息專業(yè)繁瑣或枯燥知識點的審美認識效果不佳。

二、完善美育體系及其重要意義

全面教育教學工作是一項復雜的系統(tǒng)工程，美育是這項系統(tǒng)工程的重要組成部分，也是嵌套在教育教學系統(tǒng)中的一個子系統(tǒng)。但我國高等院校美育目前主要依賴美育通識課程和學生美育實踐活動來實現教育目標，這樣通過通識課程來實現教育目標的體系顯然不夠完善。新時代新工科背景下對高等教育的美育提出了新要求，必須突破傳統(tǒng)高等教育理念，將美育理念納入專業(yè)課程教學過程，完善美育系統(tǒng)要素。

（一）構建完善的美育系統(tǒng)

從系統(tǒng)論視角看，高等教育教學工作本身就是一個完整系統(tǒng)，具體包括美育子系統(tǒng)、德育子系統(tǒng)、體育子系統(tǒng)和智育子系統(tǒng)，勞育子系統(tǒng)與以上四個子系統(tǒng)相互滲透交織，沒有單獨顯現。對于美育子系統(tǒng)而言，其表現出了多類型、多向度、多層次等特性。從作用效能角度看，其主要影響學生情感氣質、性格品質等非理性能力素質，在學生感性、情感層面發(fā)揮作用。在內容形式上看，美育子系統(tǒng)屬于感性教育范疇， 包括藝術美育、自然美育、社會美育、科學美育等諸多要素內容。這些內容要素，除藝術美育相對獨立外，自然美育、社會美育、科學美育等又相互交織，內含于自然空間，自然科學與社會科學領域等方方面面，需要通過美育的教學活動或實踐活動激發(fā)學生的審美能力。因此，美育子系統(tǒng)通常又與德育子系統(tǒng)、智育子系統(tǒng)、體育子系統(tǒng)相互交織，互有重疊。無論是德育子系統(tǒng)、智育子系統(tǒng)，還是體育子系統(tǒng)，都必然有一部分環(huán)節(jié)或要素要有美育滲透其中。對于高等院校新工科專業(yè)而言，智育與美育交織部分內容，主要被專業(yè)課程美育滲透所體現，如圖1所示。

圖1 高等教育體系結構中美育系統(tǒng)要素示意圖

專業(yè)課程美育滲透就是指教育工作者將美學知識、價值以及審美方法內化與專業(yè)課程教學活動全過程的一種教學模式，該教學模式以美化促優(yōu)化，促改革，教師通過創(chuàng)造課程教學美，完成全面育人教學目標，學生在感受和挖掘某一具體專業(yè)課程內在的美的因素，提升個人審美能力，實現綜合素質全面提高。

（二）完善美育系統(tǒng)的重要意義

一是從系統(tǒng)論理論視角看，開展專業(yè)技術課程的美育滲透教學模式研究和實踐，不僅豐富了工科院校美育體系結構，也拓寬了高校美育研究領域。高等教育中的美育是一項系統(tǒng)工程，包括學生美育實踐活動、審美通識課程教育和專業(yè)技術課程審美滲透教育等諸多要素內容。其中，專業(yè)技術課程中的美育滲透是美育體系結構的重要內容，在培養(yǎng)造就中國特色社會主義可用的專業(yè)技術人才方面具有獨特作用，可以增強審美系統(tǒng)教育的系統(tǒng)效能，是提高高校美育教學質量的有效途徑。

二是從教育學理論視角看，開展專業(yè)技術課程的美育滲透教學模式研究和實踐，既是當代美育發(fā)展的理論求索，也是新時代高等教育理念更新，教學模式多元化發(fā)展的必然選擇。我國高等教育理論與實踐正處在高速發(fā)展變革期，高等教育宏觀層面的體制機制、微觀層面的專業(yè)培養(yǎng)模式，以及課程教學模式都在發(fā)生深刻變革。新工科背景下，開展新工科專業(yè)課程的美育滲透教學模式研究，是實現教學模式多元化改革創(chuàng)新的重要方面，是推動高等教育創(chuàng)新發(fā)展的重要著力點。

三是從人的全面發(fā)展理論視角看，加強高等院校美育工作是建設實現新時代中國特色社會主義偉大“中國夢”的重要基礎，是培養(yǎng)學生心靈美、行為美，促進學生的“德、智、體、美、勞”全面發(fā)展的核心平臺之一。黨的十九大報告指出要“永遠把人民對美好生活的向往作為奮斗目標”。美好生活的奮斗目標，既有物質層面目標，也有精神層面目標，而實現精神與情感目標，與人的審美能力和美學素養(yǎng)緊密相關，這就需要充分發(fā)揮高等教育中美育的作用。因此，為了實現人的全面發(fā)展，實現人民對美好生活的向往作為奮斗目標，高等教育必須構建完善美育子系統(tǒng)，積極開展專業(yè)課程的美育滲透教學模式研究，形成育人要素融通整合、育人資源互補共融、育人環(huán)節(jié)良性互動的科學協(xié)同發(fā)展格局。

三、構建電子信息專業(yè)多元閉環(huán)的美育滲透教學模式

工科類院校的美育一直是一個大課題。工科專業(yè)如何開展美育，始終是高等教育學者探索解決的重要問題之一。一些學者嘗試尋找一種完善的美育教育模式 [7-9]，筆者通過比較分析各類教學模式特點，結合個人從教經驗，提出兩種通用性專業(yè)課程美育滲透教學模式。

（一）構建審美視點遷移教學模式

各個學科，各個領域都有其美的存在。美本身就是一切學科或現象領域所蘊含的有機綜合與交融體。高等教育中的美育則是在美的高度，激勵或促發(fā)學生按照美的邏輯把一切學科或現象領域認知重新構建成一個豐富、生動且具有概況性和代表性的完善整體。通常激勵或促發(fā)學生構建這種美的認知世界，可能只需要一個“點”，而這一點便可以撬動一連串、一個面、一個整體，形成審美能力。這些“點”按照美學理論來說，稱為“審美視點”。在實踐中，作者將基本美育模式進行遷移，針對一些相對獨立完整的教學內容，按照美學邏輯和規(guī)律進行分解整合，形成一個全新的美育滲透的專業(yè)知識或專業(yè)技能教學活動過程，將知識點、技能點與審美點有機融合，通過解析、鑒賞和訓練，激勵促發(fā)學生審美能力素質提升，在延伸教學和檢驗教學環(huán)節(jié)以課題后的相關習題形式，反饋美育目標達成情況。具體美育滲透的審美化視點教學模式如圖2所示。

在電子信息類專業(yè)課程中，這些視點通常可以是一些典型定理算法、工程技術，也可以是一些流程或TI產品，通過這些相對附加審美視點的獨立單元模塊，引導學生構建專業(yè)學科內涵的工程或技術美，培養(yǎng)學生熱愛學習工科專業(yè)的內在動力，形成專業(yè)學科或課程模塊支撐的審美能力和價值觀念。

（二）構建多元閉環(huán)的美育滲透教學模式

隨著高等教育改革的不斷推進，德育、智育、體育、美育在各自系統(tǒng)領域中不斷完善發(fā)展，相互并列、多層次的高等教育體系架構已經形成。特別是新工科專業(yè)建設概念的提出，為構建一個多元閉環(huán)的專業(yè)課程美育滲透教學模式，奠定了基礎。當前高等教育系統(tǒng)中各個層面分別從不同方向上促進個體的全面發(fā)展、協(xié)同發(fā)展，其本質也是教育者和大學生共同參與、雙向互動的一種教育活動系統(tǒng)。整個高等教育系統(tǒng)更加多元復雜，系統(tǒng)中的專業(yè)課程教學活動同樣具有顯著的多元復雜性。研究或解決一個多元復雜問題，首先要從問題的一般性入手，新工科專業(yè)課程教學活動同樣由多元要素構成，即教學主體、教學目標、教學內容、教學方法、教學環(huán)境和教學評價等，這便是新工科專業(yè)課程教學活動的一般性，同樣美育滲透的專業(yè)課程教學活動也具有以上一般性。因此，專業(yè)課程美育滲透的基本教學模式也應該是教學過程中所有相互關聯(lián)和相互作用要素的集合或統(tǒng)一，且這樣的教學模式應該是一個多元閉環(huán)結構，如圖3所示。

整個教學模式呈“雙環(huán)結構”，以教學主體為中心，即教師與學生;第一環(huán)包括教學內容、教學方法、教學目標三個教學要素。教學內容指具體課程內容，教學目標包含德育、智育、體育、美育等領域教學目標，教學方法指教學方式手段等，該環(huán)路中的教學要素兩兩相互影響。第二環(huán)為教學評價環(huán)，教學評價不是靜態(tài)的考核，是對教學過程進行的動態(tài)評價，其是一個完整的閉環(huán)結構，處于多元閉環(huán)教學模式的最外環(huán)，通過盡可能實時的評價反饋，修正教學要素及教學模式。

圖3 多元閉環(huán)基本教學模式示意圖

具體到一門專業(yè)課程，假設課程教學目標達成度為Z，則Z滿足如下函數關系：

Z=f（x1，x2，x3，……xn），

變量x1，x2，x3，……xn為多元閉環(huán)教學模式的各個要素，即教學主體、教學目標、教學內容、教學方法、教學環(huán)境和教學評價等內容。該函數為目標函數，整個教學過程就可以理解為目標函數最大化的一個函數優(yōu)化問題。根據該目標函數，可以看出，我們要想實現美育教學目標或達到美育教學目標實現最大化，主要調整教學模式各個要素美育滲透程度即可的基本教學模式示意圖。其中，教學主體為教師與學生;教學目標為德育、智育、體育、美育等領域教學目標;教學內容為具體課程內容;教學評價為對教學過程進行動態(tài)評價，盡可能形成實時反饋信息，修正教學模式。

四、多元閉環(huán)的美育滲透教學模式實踐探索

DSP技術基礎在電子信息工程專業(yè)課程體系中具有一定代表性，在DSP技術基礎課程教學過程中引入多元閉環(huán)的美育滲透教學模式進行實踐探索，選擇教學目標、教學內容、教學方式、教學活動等變量因素進行調整，期望獲得課程教學目標達成度Z最大值，通過直接評價的方式驗證了教學模式的有效性。具體做法如下：

（一）專業(yè)課程教學目標要素的美育滲透

在專業(yè)課程大綱定期修訂過程中，作者專門針對DSP技術基礎的課程目標設置了調查問卷，對一些專家教授和有畢業(yè)生從事DSP技術開發(fā)相關行業(yè)的用人單位進行了調查，反饋信息顯示：89%的畢業(yè)生能夠使用DSP技術，完成特定的DSP工程任務，但DSP系統(tǒng)設計成果或工程產品缺乏美感，缺乏創(chuàng)新性。且隨著時間推移絕大多數學生不能始終堅持從事DSP技術開發(fā)相關工作或研究DSP技術相關問題。究其原因，與專業(yè)課程教學目標要素中缺乏美育滲透有很大關系。DSP技工程技術與自然一樣都包含“美”的元素，作為一名綜合型高素質DSP工程技術工作人員，應該醉心于探求DSP系統(tǒng)理論奧秘，熱衷于DSP系統(tǒng)設計與開發(fā)，歡欣于DSP嵌入式系統(tǒng)工程，從中可以獲得樂趣，滿足其對美的追求，實現美的人生。2019年，在DSP技術課程教學目標設定過程中，作者美學意識培養(yǎng)的內容或要求融入到了課程目標之中，教學內容突出美學和DSP技術相結合的交叉單元展現，2019年內蒙古工業(yè)大學電子信息工程專業(yè)修訂的DSP技術基礎美育滲透課程教學目標見表1。

（二）專業(yè)課程教學內容要素的美育滲透

教學內容是多元閉環(huán)教學模式電子信息類專業(yè)課程的美育元素，可以通過專業(yè)知識中蘊含的結構美、原理美、算法美以及技術美、工程美、職業(yè)美來挖掘展現，還可在電子信息工程技術內部關系與規(guī)律，電子信息類產品質量和審美要求等方面挖掘。按照美的規(guī)律，將技術與產品、物質和精神、實用和審美等聯(lián)系起來，認識和理解所學專業(yè)，以及今后職業(yè)美景。如DSP技術基礎課程的DM642結構原理教學過程中，教師可以深入挖掘DM642結構特點和原理內涵，緊密跟蹤學生學習效果，在恰當時間融入形式美則，將DM642硬件結構的對稱均衡與復雜有序，邏輯結構的嚴密與流暢，準確與包容、變化與統(tǒng)一等邏輯美則納入到知識傳遞和價值導向過程中。再如在DSP技術基礎課程教學之傅里葉變換算法實現部分，將電子信息技術的美根源于其規(guī)律性特征的實質，通過認識傅里葉變換規(guī)律性，在潛移默化中讓學生理解認識。具體可以把傅里葉正變換的公式，按歐拉公式展開，可以看出分成了對稱的實部R（ω）和虛部X（ω）兩部分，也可以寫成模和相位的形式。當時域的f（t）為實偶函數時，頻域的F（ω）也為實偶函數，當時域的f（t）為實奇函數時，頻域的F（ω）為純虛函數，具有明確的關系對稱規(guī)律。將美學教育滲透到DSP專業(yè)技術課程教學內容之中，使學生掌握美學的DSP基本理論和技術美學的基本知識，進而有意識的將美學因素納入個人價值判斷之中，成為其DSP學習乃至DSP發(fā)開的自覺追求目標。

（三）專業(yè)課程教學方式要素的美育滲透

隨著現代教育技術的快速發(fā)展，課程教學方式手段呈多樣化趨勢。DSP技術課程還利用雨課堂、超星學習通等在線教學平臺功能，采用PPT、短視頻、微信語音、Flash動畫等多媒體教學手段，不僅促進了專業(yè)知識的提升，還通過美的畫面、美的聲音、美的實體的展示，以視覺沖擊、聽覺沖擊和觸覺沖擊等形式，培養(yǎng)了學生的技術審美和工程審美，更在潛移默化中提升了學生對美的認識，激發(fā)了創(chuàng)造美的能力。

（四）專業(yè)課程教學活動要素的美育滲透

在當前“新工科”創(chuàng)新理念的背景下，課程在第九章軟件設計部分，利用2學時時間，組織了DSP嵌入式應用系統(tǒng)軟件仿真設計競賽活動，其中設計成果評分標準明確了審美價值內容。通過競賽活動激發(fā)了學生積極鉆研的求知熱情，達到了提高學生實踐動手能力目的，培養(yǎng)了一定的專業(yè)自信心。在DM642中斷控制部分，為了將DM642中斷控制原理理解清楚，課堂組織了分組討論環(huán)節(jié)，討論考核標準中添加了語言表達條理清晰、呈現形式要優(yōu)美、有審美價值體現等內容。另外，在一些內容的課堂導入時，適當添加了新穎前沿的工程技術應用案例，一定程度創(chuàng)造了美的情境，培養(yǎng)學生學習熱情。

（五）專業(yè)課程教學評價要素的美育滲透

專業(yè)課程教學評價是整個多元閉環(huán)系統(tǒng)的最終環(huán)節(jié)，也是開始環(huán)節(jié)。其不僅是專業(yè)教育教學效果的重要保證，也是美育教學目標實現的關鍵環(huán)節(jié)。由于美育滲透的課程目標結果短期很難量化評價，因此DSP技術基礎課程美育教學目標達成度考核主要采用過程評價方式進行。在過程評價中，重點對課堂提問、課堂討論、課后作業(yè)、設計競賽等過程環(huán)節(jié)的工程審美、技術審美以及相關美學認知程度進行量化評價，通過以上環(huán)節(jié)評價結果的實時反饋，及時調整各個教學環(huán)節(jié)的美育滲透程度與方式。

（六）教學模式實踐結果分析

在課程結束后，通過直接評價方式，對74名同學做了調查分析，65%同學認為DSP結構具有一定形式美感，與形式美學天然相關。78%的同學認為DSP嵌入系統(tǒng)，體現了一定的人工智能美。80%的同學認為DSP算法設計的嚴密特性、流水線特性具有一定的邏輯美。85%的同學認為自己會堅持自己的初心，今后會更加努力學習電子信息專業(yè)知識，為成為一名合格電信行業(yè)工程師奠定基礎。84%的同學認為個人達到課程目標3要求。通過調查分析，可以看出多元閉環(huán)美育滲透教學模式具有一定的有效性。

五、結束語

本文通過分析美育研究現狀，探討專業(yè)課程美育滲透的重要意義，提出應將專業(yè)技術課程美育滲透納入到美育體系，完善了美育系統(tǒng)。并研究構建了兩種美育滲透教學模式，即審美視點遷移教學模式和多元閉環(huán)教學模式。特別是針對從系統(tǒng)論視角構建的電子信息類專業(yè)課程通用多元閉環(huán)美育滲透教學模式，在DSP技術基礎教學實踐中進行了探索，驗證了該教學模式的有效性。關于案例中部分理論分析和實踐做法，還有很多不足之處，希望各位老師能夠鑒別參考，也希望所提個別建議能夠在一定程度上改善當前高校電子信息類專業(yè)培養(yǎng)中專業(yè)課程教學模式中美育滲透不足的問題，提高電子信息工程專業(yè)人才的綜合素養(yǎng)，突破技術瓶頸，實現人才培養(yǎng)的深層次提升，實現人的“德智體美勞”全面發(fā)展。

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