基于“SPOC教學(xué)—虛擬仿真—產(chǎn)教融合”結(jié)合的模擬電子技術(shù)課程創(chuàng)新改革

郭仁甲 卞月根 仇成群

鹽城師范學(xué)院-物理與電子工程學(xué)院 江蘇鹽城 224007

SPOC教學(xué)是小規(guī)模的在線課程，其中“small”是指學(xué)生規(guī)模在幾十人到幾百人；“private”是指特定的具備一些約束條件才能進(jìn)入學(xué)習(xí)的某些具體的SPOC課程。對(duì)于符合準(zhǔn)入條件的人群可以對(duì)這些特定課程進(jìn)行學(xué)習(xí)，有學(xué)習(xí)時(shí)長(zhǎng)、學(xué)習(xí)足跡等學(xué)習(xí)記錄，可以參與討論、測(cè)驗(yàn)和考試。

SPOC在線學(xué)習(xí)集成了大學(xué)MOOC的線上資源豐富的特點(diǎn)，又可以針對(duì)性地設(shè)置小規(guī)模限制準(zhǔn)入條件的課堂，不僅在形式上創(chuàng)新了傳授知識(shí)的模式，在具體內(nèi)容上，還可以將不方便去實(shí)驗(yàn)基地但必須進(jìn)行的實(shí)踐項(xiàng)目采取線上虛擬仿真實(shí)訓(xùn)。這是實(shí)踐項(xiàng)目新型化在傳統(tǒng)實(shí)訓(xùn)領(lǐng)域的深度應(yīng)用，打破傳統(tǒng)實(shí)訓(xùn)模式，基于虛擬環(huán)境中的沉浸式實(shí)驗(yàn)體驗(yàn)。有效解決場(chǎng)地受限、實(shí)訓(xùn)場(chǎng)景單一、實(shí)訓(xùn)內(nèi)容抽象、高危行業(yè)存在安全隱患等各項(xiàng)難題。融合授課、實(shí)訓(xùn)、演練、考核為一體的虛擬仿真實(shí)訓(xùn)，有效提升實(shí)訓(xùn)效果，保障高品質(zhì)技工人才輸出。虛擬仿真可以使學(xué)生在線上進(jìn)行動(dòng)手操作，其在線上的操作過(guò)程可以立足工業(yè)產(chǎn)品原型設(shè)計(jì)、仿真驗(yàn)證、生產(chǎn)管理、虛擬培訓(xùn)的全生命周期，助力工業(yè)領(lǐng)域用戶提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，降低生產(chǎn)成本，保證產(chǎn)品質(zhì)量。

產(chǎn)教融合的合作方式可以充分發(fā)揮優(yōu)秀地方企業(yè)的優(yōu)勢(shì)，與高校開(kāi)展長(zhǎng)期合作，建立有效的合作機(jī)制，充分發(fā)揮雙方的優(yōu)勢(shì)，使得經(jīng)濟(jì)效益和教育效益雙豐收，促進(jìn)雙方的人才隊(duì)伍建設(shè)，產(chǎn)教合作機(jī)制建設(shè)，達(dá)到雙贏的模式。

這三種方式的結(jié)合，可以區(qū)分具有不同特點(diǎn)的學(xué)生，采取多種多樣的因時(shí)而異、因生而異的教學(xué)手段和教學(xué)方式，并且不斷與時(shí)俱進(jìn)，創(chuàng)新實(shí)踐教學(xué)模式，滿足各種場(chǎng)景下的特殊需求，從各個(gè)方面培養(yǎng)大學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力和自主創(chuàng)新能力。

1 傳統(tǒng)課程模式面臨的問(wèn)題

在“新工科”教育盛行的背景下，對(duì)工科專業(yè)學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐能力提出了更高的要求。這不僅需要學(xué)生有扎實(shí)的理論功底，同時(shí)需要學(xué)生能夠解決實(shí)際工程應(yīng)用中的具體問(wèn)題。當(dāng)今社會(huì)，電子信息技術(shù)飛速發(fā)展，電子信息的關(guān)鍵技術(shù)在各種科技領(lǐng)域都得到廣泛應(yīng)用，為人民的生活以及文化帶來(lái)了各種便利和優(yōu)越條件，更是在科技領(lǐng)域起到引領(lǐng)的作用，例如測(cè)控、通信系統(tǒng)等。“模擬電子技術(shù)”是高校里電類專業(yè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課，即使是非電類的工科專業(yè)也常常作為選修課學(xué)習(xí)其中的部分內(nèi)容，其主要介紹各種半導(dǎo)體元器件，如各種類型的二極管、金屬氧化物場(chǎng)效應(yīng)三極管(MOSFET)、半導(dǎo)體三極管(BJT)、運(yùn)算放大器等，研究分析這些器件組成的各類功能放大電路，如何對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行處理和運(yùn)算。為了提高學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐以及創(chuàng)新能力，該課程還涉及了很多工程實(shí)際計(jì)算問(wèn)題和工程設(shè)計(jì)的案例。旨在使學(xué)生獲得電子技術(shù)方面的基本理論、基本知識(shí)和基本技能，培養(yǎng)學(xué)生的工程實(shí)踐、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，提高學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)，為以后深入學(xué)習(xí)電子技術(shù)具體領(lǐng)域的內(nèi)容打好基礎(chǔ)。而傳統(tǒng)的“模擬電子技術(shù)”課程建設(shè)中存在著幾個(gè)比較突出的問(wèn)題：(1)教材抽象，案例集少，缺少實(shí)際科研實(shí)踐案例；(2)實(shí)驗(yàn)設(shè)備落后，很多高校的實(shí)驗(yàn)室多年沒(méi)有更新，里面的實(shí)驗(yàn)器材和儀器儀表等相對(duì)陳舊，不能緊跟時(shí)代潮流；(3)由于地域偏僻或者經(jīng)費(fèi)有限，師資隊(duì)伍不能參加最新的論壇以及講座，導(dǎo)致思維定勢(shì)，理念陳舊，無(wú)法創(chuàng)新設(shè)計(jì)，不能跟上前沿消息，無(wú)法與時(shí)俱進(jìn)；(4)考核方式單一，采取傳統(tǒng)的線下試卷考試，考試內(nèi)容固化，考核形式缺乏創(chuàng)新，不能體現(xiàn)新時(shí)代下需要學(xué)生掌握解決實(shí)際工程問(wèn)題的動(dòng)手實(shí)踐能力的要求。

圖1 傳統(tǒng)模擬電子技術(shù)教學(xué)中的問(wèn)題

2 利用MOOC、SPOC等線上課程資源

基于傳統(tǒng)模擬電子技術(shù)課程的建設(shè)模式面臨的問(wèn)題，在“新工科”創(chuàng)新理念及“互聯(lián)網(wǎng)+”背景下，本文提出構(gòu)建線上線下混合式理論教學(xué)模式加利用虛擬仿真的線上線下混合式實(shí)踐教學(xué)模式，可以將模擬電子技術(shù)課程以微課、MOOC、SPOC課程等形式上傳至網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，打破了地域的限制，利用互聯(lián)網(wǎng)云平臺(tái)將教學(xué)資源或者仿真項(xiàng)目發(fā)布在線上，設(shè)置準(zhǔn)入條件篩選申請(qǐng)者進(jìn)入課堂的方式進(jìn)行學(xué)習(xí)；創(chuàng)建云班課、雨課堂等模擬電子技術(shù)學(xué)術(shù)交流公眾平臺(tái)，采用多名指導(dǎo)教師在線上進(jìn)行指導(dǎo)，并且聯(lián)合企業(yè)或者行業(yè)的具有實(shí)際操作經(jīng)驗(yàn)的高級(jí)工程師共同指導(dǎo)學(xué)生的學(xué)習(xí)和實(shí)踐，并在線上布置作業(yè)和任務(wù)。通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)+實(shí)踐平臺(tái)的建設(shè)，形成“SPOC教學(xué)、虛擬仿真、產(chǎn)教融合”三種形式結(jié)合的模擬電子技術(shù)課程虛擬實(shí)驗(yàn)室，各高校之間可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)互利共享，減少投入和提高利用率；依托“挑戰(zhàn)杯、機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽、大學(xué)生電子設(shè)計(jì)大賽、數(shù)學(xué)建模大賽”等各類比賽和項(xiàng)目提升學(xué)生的動(dòng)手能力和創(chuàng)新意識(shí)，同時(shí)可以加強(qiáng)學(xué)校、教師以及學(xué)生對(duì)外交流。

為了體現(xiàn)創(chuàng)新性的實(shí)踐教學(xué)模式——實(shí)際開(kāi)放型實(shí)驗(yàn)室結(jié)合線上虛擬仿真的教學(xué)模式，需要依據(jù)所授課程特點(diǎn)，以項(xiàng)目化教學(xué)的方式，加強(qiáng)項(xiàng)目實(shí)踐鍛煉，提高動(dòng)手操作能力，與之對(duì)應(yīng)的協(xié)同人才培養(yǎng)方案、教學(xué)大綱也應(yīng)進(jìn)一步完善，加強(qiáng)企業(yè)導(dǎo)向，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)、教學(xué)和科研相結(jié)合，促進(jìn)各個(gè)部分的銜接，提高教學(xué)的質(zhì)量。

為建設(shè)新工科背景下，具體創(chuàng)新特色的課程服務(wù)體系，結(jié)合大學(xué)生實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，建立“SPOC課程、虛擬仿真、產(chǎn)教融合”相結(jié)合的培養(yǎng)體系。體系要求課程組內(nèi)專業(yè)老師聯(lián)合企業(yè)導(dǎo)師開(kāi)展教研討論活動(dòng)，對(duì)模擬電子技術(shù)課程的教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行編排，更改培養(yǎng)計(jì)劃、教學(xué)大綱、授課形式、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目、課程評(píng)價(jià)考核等。

在“新工科”創(chuàng)新理念及“互聯(lián)網(wǎng)+”背景下，將模擬電子技術(shù)課程以微課、MOOC、SPOC課程等形式上傳至網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，如圖2所示，構(gòu)建學(xué)生第二課堂，建立不同層次的實(shí)踐項(xiàng)目教學(xué)模式，形成“虛擬仿真、產(chǎn)教融合”結(jié)合的虛擬和實(shí)際相結(jié)合的實(shí)驗(yàn)室。

圖2 互聯(lián)網(wǎng)+開(kāi)放型創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室模式

3 深化產(chǎn)教融合，注重動(dòng)手實(shí)踐

高校與地方優(yōu)秀企業(yè)合作的模式是校企之間互惠共贏、資源最大化的一個(gè)雙贏模式，能夠促進(jìn)高校的教學(xué)發(fā)展，同時(shí)對(duì)企業(yè)減少開(kāi)支、擴(kuò)大收益都具有重要意義。電子信息是目前很多城市的主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)之一，為了深化本專業(yè)產(chǎn)教融合，學(xué)院以資源整合為基礎(chǔ)，建立專門的校企合作組織機(jī)構(gòu)，宣傳最新產(chǎn)教融合政策，提供固定溝通交流場(chǎng)所，保障校企合作的穩(wěn)步推進(jìn)。同時(shí)，為了激發(fā)校企參與積極性，建立項(xiàng)目共建與利益共享機(jī)制。在人才培養(yǎng)上，高校為企業(yè)培養(yǎng)符合企業(yè)實(shí)際需求的人才，為企業(yè)減少人才培養(yǎng)成本；對(duì)學(xué)校而言，教師可以定期到企業(yè)掛職鍛煉，在車間、研究所帶領(lǐng)學(xué)生和企業(yè)科研人員一起參加企業(yè)生產(chǎn)和項(xiàng)目研究，這樣可以有效提升實(shí)踐教學(xué)，加深理論知識(shí)的理解，促進(jìn)師資能力提升，可以實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益與教育效益的雙贏。高校還可以與企業(yè)協(xié)商，在了解雙方的需求和特色之后，出臺(tái)各項(xiàng)監(jiān)督管理?xiàng)l例，使雙方的管理規(guī)范化、制度化；形成雙師隊(duì)伍培養(yǎng)的長(zhǎng)效機(jī)制，高校導(dǎo)師和企業(yè)導(dǎo)師共同對(duì)學(xué)生進(jìn)行指導(dǎo)，學(xué)生實(shí)行“校企育人雙主體，學(xué)生學(xué)徒雙身份”，培養(yǎng)優(yōu)秀的電子信息技術(shù)人才，為社會(huì)和產(chǎn)業(yè)服務(wù)。

為了獲得更多的該課程線下實(shí)踐資源，需要與本地優(yōu)秀的電子信息類企業(yè)開(kāi)展合作，協(xié)同開(kāi)發(fā)由學(xué)校課程和企業(yè)課程共同支撐的人才協(xié)同培養(yǎng)方案，切實(shí)滿足現(xiàn)代畢業(yè)生培養(yǎng)目標(biāo)。校企協(xié)同開(kāi)發(fā)課程，協(xié)同制定課程標(biāo)準(zhǔn)，協(xié)同實(shí)施課程考核，協(xié)同組織人才培養(yǎng)質(zhì)量評(píng)價(jià)。整合利用校內(nèi)實(shí)訓(xùn)資源、企業(yè)實(shí)習(xí)等教學(xué)資源，以深化工學(xué)交替、分段育人為手段，以學(xué)校課程和企業(yè)課程教學(xué)內(nèi)容為支撐，以校企協(xié)同雙導(dǎo)師為保障，切實(shí)推進(jìn)畢業(yè)生學(xué)校企業(yè)一體化人才培養(yǎng)工作。鼓勵(lì)現(xiàn)有校企人員雙向兼職的基礎(chǔ)上，以試點(diǎn)專業(yè)為標(biāo)桿，不斷深化校企合作，建立健全雙導(dǎo)師的選拔、培養(yǎng)、考核、激勵(lì)制度，進(jìn)一步明確雙導(dǎo)師職責(zé)和待遇。將學(xué)校導(dǎo)師的企業(yè)實(shí)踐和技術(shù)服務(wù)、企業(yè)導(dǎo)師承擔(dān)的教學(xué)任務(wù)納入考核，并作為晉升專業(yè)技術(shù)職務(wù)的重要依據(jù)。不斷深化校企雙向掛職鍛煉、校企協(xié)同技術(shù)研發(fā)、校企協(xié)同專業(yè)建設(shè)的等方面的激勵(lì)制度和考核獎(jiǎng)懲制度。

在校企雙導(dǎo)師共同授課實(shí)施前，高校教師與企業(yè)導(dǎo)師需要多次溝通，根據(jù)實(shí)際教學(xué)任務(wù)，優(yōu)化課程內(nèi)容，增加實(shí)踐教學(xué)模塊，共同制訂教學(xué)計(jì)劃，旨在實(shí)現(xiàn)理論學(xué)習(xí)和實(shí)踐鍛煉無(wú)縫對(duì)接。具體課程內(nèi)容及教學(xué)形式如表所示。

模擬電子技術(shù)課程教學(xué)內(nèi)容及對(duì)應(yīng)教學(xué)形式表

在企業(yè)導(dǎo)師選擇上，選取實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)豐富的專業(yè)技術(shù)人員甚至高級(jí)工程師。在授課方式上，采用校企雙導(dǎo)師協(xié)同授課，根據(jù)課程具體內(nèi)容，企業(yè)導(dǎo)師可以進(jìn)入校園課堂教學(xué)，如果課程內(nèi)容需要結(jié)合實(shí)際工程案例，學(xué)生可以到企業(yè)工廠進(jìn)行上課。去企業(yè)實(shí)踐時(shí)，高校專職教師可以全程參與并且協(xié)助企業(yè)導(dǎo)師的教學(xué)和指導(dǎo)工作，保障良好有序的課堂秩序。對(duì)于課程考核的制定，高校專職教師和專企業(yè)導(dǎo)師需要共同商討，研究統(tǒng)一的課程考核標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)然，這個(gè)考核標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)該包含在不同的階段、不同的場(chǎng)所，針對(duì)不同內(nèi)容的不同考核方式。比如，在企業(yè)時(shí)，應(yīng)該側(cè)重實(shí)踐動(dòng)手能力，強(qiáng)調(diào)實(shí)際操作和制作工藝，可以用某幾個(gè)實(shí)際操作案例來(lái)評(píng)價(jià)；而在學(xué)校時(shí)，應(yīng)該注重理論知識(shí)的完整性和連貫性，注重知識(shí)的分析和理論的推導(dǎo)。雙方按照這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，并且根據(jù)大綱，各自評(píng)價(jià)自己教學(xué)階段時(shí)學(xué)生的表現(xiàn)，兩者按照既定的權(quán)值求和，最終結(jié)果就是學(xué)生該門課程的綜合得分。

結(jié)語(yǔ)

“互聯(lián)網(wǎng)+”是課程改革創(chuàng)新下互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的新形態(tài)。為提升高校學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力，構(gòu)建內(nèi)容豐富、形式多樣、開(kāi)放共享的模擬電子技術(shù)課程體系，圍繞地方院校創(chuàng)新能力人才培養(yǎng)需求，對(duì)正在運(yùn)行的培養(yǎng)方案、課程設(shè)置、教學(xué)內(nèi)容等進(jìn)行重構(gòu)，形成科學(xué)合理的適合地方院校新工科創(chuàng)新能力人才培養(yǎng)的課程體系，在滿足工程教育專業(yè)認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)上，更突出新工科建設(shè)要求，強(qiáng)化學(xué)生模擬電子技術(shù)專業(yè)創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。針對(duì)工科學(xué)生的實(shí)踐課程，以模擬電子技術(shù)為例，本文提出了一種基于“SPOC教學(xué)—虛擬仿真—產(chǎn)教融合”三者相結(jié)合的一種課程創(chuàng)新改革思路，對(duì)該課程的理論知識(shí)學(xué)習(xí)和實(shí)踐內(nèi)容學(xué)習(xí)提出了具體的教學(xué)方式。并且密切結(jié)合區(qū)域經(jīng)濟(jì)和社會(huì)及行業(yè)發(fā)展需求，提升教學(xué)水平，學(xué)生的動(dòng)手能力、綜合素質(zhì)，努力培養(yǎng)出一批具有創(chuàng)新意識(shí)和實(shí)踐能力的應(yīng)用型專業(yè)能力強(qiáng)的高級(jí)技術(shù)人才，以人才振興地方產(chǎn)業(yè)發(fā)展。