“互聯(lián)網(wǎng)+”視域下的電子技術(shù)類課程教學(xué)方案探討

摘要：近年來電子信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展速度很快，技術(shù)和知識更新也呈現(xiàn)出日新月異的特點，給高校的傳統(tǒng)專業(yè)培養(yǎng)方式帶來了新的挑戰(zhàn)。為了解決現(xiàn)有電子信息工程本科學(xué)生存在的工程素質(zhì)和創(chuàng)新能力嚴重不足的問題，本文結(jié)合教育部“互聯(lián)網(wǎng)+教育”舉措，探討了“互聯(lián)網(wǎng)+”視域下的電子技術(shù)類課程教學(xué)方案改革，制定了“互聯(lián)網(wǎng)+”CDIO教學(xué)設(shè)計實施機制，著力提升學(xué)生工程創(chuàng)新素質(zhì)，以縮短電子信息工程本科教育與企業(yè)市場需求之間的距離，滿足快速發(fā)展的電子信息產(chǎn)品市場的人才需求。

關(guān)鍵詞：電子技術(shù)；“互聯(lián)網(wǎng)+”；教學(xué)方案

引言

“互聯(lián)網(wǎng)+”是創(chuàng)新2.0下的互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展新業(yè)態(tài)，是知識社會創(chuàng)新2.0推動下的互聯(lián)網(wǎng)形態(tài)演進及其催生的經(jīng)濟社會發(fā)展新形態(tài)。2019年10月12日，《教育部關(guān)于深化本科教育教學(xué)改革 全面提高人才培養(yǎng)質(zhì)量的意見》發(fā)布，在深化本科教育教學(xué)改革22條舉措中提出了積極發(fā)展“互聯(lián)網(wǎng)+教育”“探索智能教育新形態(tài)”。國內(nèi)較多高校的電子信息工程專業(yè)計劃通過實施CDIO教育模式，探索新工科電子信息類專業(yè)人才培養(yǎng)創(chuàng)新實踐培養(yǎng)新機制[1-2]，但由于電子技術(shù)工程領(lǐng)域的“強實踐”“重應(yīng)用”“快發(fā)展”“損耗大”等特點，為了更好地發(fā)揮CDIO教學(xué)模式效果，還需要進一步深入系統(tǒng)地開展研究和實踐，推進和落實新工科高等教育要求。

現(xiàn)有常規(guī)電子技術(shù)類課程采用“傳統(tǒng)理論+實驗教學(xué)”模式，循序漸進地培養(yǎng)學(xué)生的數(shù)字電路理論知識、實踐能力和創(chuàng)新能力，在實際教學(xué)中取得了較好成果。隨著時代、學(xué)生、教學(xué)理念的變化，存在一些亟待改進的不足：課程教學(xué)內(nèi)容相對孤立，學(xué)生缺乏全面系統(tǒng)性把握；以教師課堂教學(xué)為主，學(xué)生參與度較少；課程實驗性學(xué)時有限，學(xué)生動手實踐機會少；實驗系統(tǒng)設(shè)備更新慢，學(xué)生接觸行業(yè)市場少。這些不足導(dǎo)致電子技術(shù)類人才培養(yǎng)與市場需求存在一定程度脫節(jié)，學(xué)生較為缺乏解決行業(yè)問題的實踐性經(jīng)驗和能力。

為解決上述不足，可考慮適用性對接“互聯(lián)網(wǎng)+”與電子技術(shù)類課程CDIO協(xié)同認知教學(xué)模式，以電子技術(shù)行業(yè)真實項目為核心，搭建課程、教學(xué)、學(xué)校、企業(yè)、社會五個層次的電子技術(shù)類培養(yǎng)平臺，讓學(xué)生從傳統(tǒng)的電子技術(shù)類課程虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境中走出來，真正參與平臺提供的實際項目運作，將以傳授知識為主的學(xué)校課程教育與企業(yè)實踐有機地結(jié)合于學(xué)生培養(yǎng)過程之中，實現(xiàn)人才培養(yǎng)目標(biāo)與外貿(mào)企業(yè)需求無縫對接。

1. 教學(xué)理念與體系設(shè)計

飛速發(fā)展的互聯(lián)網(wǎng)憑借其空間可達性、時間可調(diào)性、資源豐富性，正好可成為課程、教學(xué)、學(xué)校、行業(yè)、企業(yè)之間的有效媒介，并可通過辨析教育教學(xué)認知過程，開放性協(xié)同“教師—CDIO—學(xué)生”，以驅(qū)動課程“知識點—模塊—章節(jié)”知識結(jié)構(gòu)交互內(nèi)化為學(xué)生認知結(jié)構(gòu)，全面合理評價課程學(xué)習(xí)效果，及時督促跟補，提高實時教學(xué)質(zhì)量[3-4]。

依據(jù)CDIO項目構(gòu)思、設(shè)計、實現(xiàn)、運作需要，配置的“互聯(lián)網(wǎng)+”投入規(guī)模、知識需求量、技能熟練度、能力達成性方面，貫徹CDIO的教學(xué)理念和差異性配置實施，具體有：（1）轉(zhuǎn)變單一課程性教育思想，構(gòu)建“互聯(lián)網(wǎng)+”CDIO復(fù)合型工程素質(zhì)教育理念，應(yīng)用以學(xué)生為主的電子技術(shù)厚基礎(chǔ)強應(yīng)用教學(xué)形式，激發(fā)學(xué)生工程化學(xué)習(xí)創(chuàng)新熱情。（2）轉(zhuǎn)變單向繼承型理論知識型內(nèi)容和教學(xué)形式，面向“互聯(lián)網(wǎng)+”CDIO，重構(gòu)“互聯(lián)網(wǎng)+”視域下的CDIO構(gòu)思、設(shè)計、實現(xiàn)、運作的電子技術(shù)內(nèi)容。（3）轉(zhuǎn)變單一課堂實施環(huán)境，融合自建與共享互聯(lián)網(wǎng)豐富資源，有機創(chuàng)建項目需求差異化的電子技術(shù)基礎(chǔ)知識傳授、專業(yè)技能培養(yǎng)和工程化素質(zhì)提升的有效教學(xué)措施。（4）轉(zhuǎn)變單一分數(shù)考核形式，綜合互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境多評估主體，綜合設(shè)計可行合理的CDIO構(gòu)思、設(shè)計、實現(xiàn)、運作多環(huán)節(jié)評價觀測模式，突出工程化思維與方法應(yīng)用效果合理性評估。

“互聯(lián)網(wǎng)+”視域下的電子技術(shù)類課程教學(xué)方案設(shè)計中，可在“互聯(lián)網(wǎng)+”視域下以工程需求定位為導(dǎo)向，按CDIO模式，梳理電子技術(shù)類教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)環(huán)節(jié)，以學(xué)科為中心的一體化的教學(xué)計劃，整合能力和項目的要求，利用互聯(lián)網(wǎng)的便利性和豐富性，有機設(shè)計構(gòu)思、設(shè)計、實現(xiàn)、運作形式的項目教學(xué)功能化模塊，如可編程增益放大器、傳感器模擬前端等項目，規(guī)劃“互聯(lián)網(wǎng)+”下的理論教學(xué)、實驗教學(xué)、實踐教學(xué)、評估考核立體化方法，有效構(gòu)建從電子技術(shù)類概念、理論到實際應(yīng)用工程能力的CDIO課程教學(xué)體系方法，如圖1所示。

在圖1所示的實施環(huán)節(jié)中，重點需要注意：任務(wù)映射“互聯(lián)網(wǎng)+”CDIO模式的不同級別知識點有機聯(lián)系，方向關(guān)聯(lián)“互聯(lián)網(wǎng)+”CDIO模式的課程功能性教學(xué)模塊建立組織層級，通過領(lǐng)域描述“互聯(lián)網(wǎng)+”CDIO模式的教學(xué)計劃建立實施方案和平臺架構(gòu)，通過行業(yè)呈現(xiàn)“互聯(lián)網(wǎng)+”CDIO模式的電子技術(shù)專業(yè)人才培養(yǎng)模式，構(gòu)建“互聯(lián)網(wǎng)+”CDIO化電子技術(shù)教學(xué)組織形式。

2. 功能性、關(guān)聯(lián)性、共享性的“互聯(lián)網(wǎng)+”CDIO項目設(shè)計

當(dāng)前，全球電子技術(shù)行業(yè)領(lǐng)域內(nèi)的絕大多數(shù)企業(yè)、網(wǎng)站、論壇、專家等都已在線網(wǎng)絡(luò)化，結(jié)合差異化的CDIO項目教學(xué)功能化模塊，多維定制化行業(yè)文獻調(diào)研、方案制訂、電路設(shè)計、實現(xiàn)運作、報告總結(jié)等專項應(yīng)用交流形式，全面形成校企聯(lián)盟、特約導(dǎo)師、論壇大牛、企業(yè)技術(shù)支持等行業(yè)網(wǎng)絡(luò)[5]，有效構(gòu)建CDIO項目構(gòu)思、設(shè)計、實現(xiàn)、運作交流常態(tài)化渠道。

2.1 以需求定位為導(dǎo)向，突出教學(xué)功能性

為明確電子技術(shù)類課程作用與培養(yǎng)需求，可深入其他高校、重點行業(yè)和企業(yè)進行調(diào)研，重新確定電子技術(shù)類課程的知識、技能、能力要求，壓縮重復(fù)內(nèi)容，壓縮過于偏和很少在后續(xù)專業(yè)課用到的內(nèi)容，壓縮屬于更高級階段的內(nèi)容，構(gòu)建融會貫通、緊密配合、有機聯(lián)系的課程體系，既要精選經(jīng)典教學(xué)內(nèi)容，又要反映電子技術(shù)領(lǐng)域的最新成果和發(fā)現(xiàn)[6]。

學(xué)生通過每個模塊的學(xué)習(xí)，力求學(xué)會一項知識，掌握一種技能，形成一種能力。在增強學(xué)生的動手能力、思辨能力、探究能力、創(chuàng)新能力和社會能力的同時， 又能構(gòu)建一個開放性、研究性的學(xué)習(xí)環(huán)境，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動性。

2.2 重組課程內(nèi)容模塊化， 突出教學(xué)關(guān)聯(lián)性

根據(jù)信息學(xué)院專業(yè)的應(yīng)用要求， 在電子技術(shù)領(lǐng)域知識框架的基礎(chǔ)上，將課程的教學(xué)內(nèi)容細分為“三基礎(chǔ)兩電路”關(guān)聯(lián)化的功能化模塊及關(guān)聯(lián)性教學(xué)結(jié)構(gòu)，教學(xué)中可按照此關(guān)聯(lián)教學(xué)關(guān)系，在整體關(guān)聯(lián)性分析基礎(chǔ)上，突出講解各知識模塊的來源、內(nèi)容和解決課程問題的關(guān)聯(lián)性作用，強化課程內(nèi)容的關(guān)聯(lián)應(yīng)用性[7]。充分利用學(xué)校、企業(yè)、社會互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)資源，強化CDIO項目構(gòu)思、設(shè)計、實現(xiàn)、運作關(guān)鍵環(huán)節(jié)的“互聯(lián)網(wǎng)+”融合性和共享性，突出CDIO項目內(nèi)容教學(xué)價值和工程價值的兼容性，定制化電子技術(shù)特色CDIO項目，“教師—CDIO—學(xué)生”多向協(xié)同互動，以學(xué)生“知識內(nèi)化”強化學(xué)生“能力外化”，通過教學(xué)實踐培養(yǎng)效果的反饋，篩選并優(yōu)化優(yōu)秀“互聯(lián)網(wǎng)+”CDIO實踐庫。

2.3 開放互聯(lián)資源為載體，強化教學(xué)共享性

打造互聯(lián)互通課堂，以“開放、共享、共建”為要旨，著力建設(shè)教學(xué)課件庫、仿真案例庫、教學(xué)錄像庫、試題習(xí)題庫、電子元件庫等在線開放平臺，突出教學(xué)影響力的全時、空域覆蓋，適度強化課程的“開放性負荷度”，提升課程課下學(xué)習(xí)和服務(wù)師生的教學(xué)影響力。結(jié)合差異化的CDIO項目教學(xué)功能化模塊，集成模擬仿真實驗、課堂演示動畫、素材庫等多元性資源，關(guān)聯(lián)映射為CDIO項目構(gòu)思、設(shè)計、實現(xiàn)、運作電子技術(shù)多元化互聯(lián)網(wǎng)資源，打造如方案比選、參數(shù)計算、元件選型、設(shè)計布局、測試分析等CDIO項目環(huán)節(jié)的良好交互應(yīng)用形式，建設(shè)規(guī)范、豐富、實用、可共享CDIO課程資源空間。

3. 以學(xué)生“知識內(nèi)化”強化學(xué)生“能力外化”的教學(xué)機制創(chuàng)建

知識內(nèi)化是將外界的新知識納入已有的認知結(jié)構(gòu)的過程。認知發(fā)生理論表明，知識和經(jīng)驗隨著課程內(nèi)容的推進，在此過程中不斷用已有知識理解新知識，用新知識包容已有知識，達到知識內(nèi)化的效果，形成了多層次認知結(jié)構(gòu)與設(shè)計目標(biāo)[8]。結(jié)合差異化的CDIO項目教學(xué)功能化模塊，創(chuàng)立以功能性工程項目設(shè)計為導(dǎo)向、工程能力培養(yǎng)為目標(biāo)的課程“互聯(lián)網(wǎng)+”教學(xué)環(huán)境，針對不同項目功能模塊，設(shè)計采取不同教學(xué)方法，以學(xué)生為主體，定義教學(xué)需求，設(shè)計教學(xué)環(huán)節(jié)，引申工程應(yīng)用，需求性配置CDIO項目資源的運用有效形式，實現(xiàn)以學(xué)生為中心的電子技術(shù)深層學(xué)習(xí)環(huán)境，形成“互聯(lián)網(wǎng)+”教學(xué)活力，其實現(xiàn)步驟可描述為如圖2所示。

3.1 知識熟悉記憶

學(xué)生在教學(xué)中需要熟悉記憶課程知識內(nèi)容、適用場景、解決問題、帶來價值，如卡諾圖，需要知道是用來解決邏輯函數(shù)化簡問題，能夠把復(fù)雜邏輯函數(shù)采用圖形化形式化簡，解決了公式法中化簡的公式需要記憶運用問題，尤其較為復(fù)雜的結(jié)果，難以判斷是否最簡，最終可以更為方便高效地簡化邏輯函數(shù)。

3.2 知識應(yīng)用理解

學(xué)生在課程教學(xué)中通過教師所講授的教學(xué)案例，觀察如何使用課程知識，如可以帶著卡諾圖形式，到簡化邏輯函數(shù)、數(shù)字電路分析、數(shù)字電路設(shè)計中，應(yīng)用性理解課程知識點如何應(yīng)用。

3.3 知識應(yīng)用關(guān)聯(lián)

學(xué)生在學(xué)習(xí)中要有意識地去發(fā)現(xiàn)或者創(chuàng)造可以使用課程知識點的典型情況、問題和場景，要有意識地去完成知識應(yīng)用關(guān)聯(lián)，如簡化邏輯函數(shù)應(yīng)用與練習(xí)中，有意識地專門使用卡諾圖形式，盡快建立“課程知識到應(yīng)用情況（問題、場景）”的知識應(yīng)用關(guān)聯(lián)映射。

3.4 知識應(yīng)用創(chuàng)建

學(xué)生在開始新工作、學(xué)習(xí)任務(wù)時，需要努力創(chuàng)建應(yīng)用特定知識點，經(jīng)常性特定創(chuàng)建應(yīng)用知識，就可盡快建立從“到課程知識”的知識應(yīng)用創(chuàng)建映射。

可通過教學(xué)過程的學(xué)生個體與之交互作用而內(nèi)化為學(xué)生認知結(jié)構(gòu)書，使學(xué)生理解創(chuàng)新，面臨特定課程知識點的適用應(yīng)用情況（問題、場景）時，學(xué)生就可用這個知識點來解決問題，通過將課程專業(yè)知識應(yīng)用到實際中培養(yǎng)專業(yè)技能，而且能加深對專業(yè)知識的理解，完成知識內(nèi)化到能力外化的過程，把知識變成了自己的能力。在課程教學(xué)“提問—引導(dǎo)—回答—總結(jié)”中訓(xùn)練學(xué)生思維，著力實施以學(xué)生為主體的課程“知識內(nèi)化”認知協(xié)同教學(xué)模式，結(jié)合差異化的CDIO項目教學(xué)功能化模塊，引導(dǎo)學(xué)生分析問題、陳述觀點、橫向分類概括和縱向連貫拓展，深入分析和理解課程知識，鞏固和關(guān)聯(lián)課程知識結(jié)構(gòu)，有效內(nèi)化課程知識為自己新知識結(jié)構(gòu)，科學(xué)提升學(xué)生課程認知融合度。

結(jié)語

新工科背景下，結(jié)合信息學(xué)院的專業(yè)人才培養(yǎng)定位，在電子技術(shù)類課程教學(xué)改革和實踐中，以“專業(yè)評估”和“專業(yè)認證”為契機，融合信息類專業(yè)電子技術(shù)專業(yè)需求的“共性”和“個性”，在理論教學(xué)、實驗教學(xué)、實踐教學(xué)等教學(xué)環(huán)節(jié)中，面向“互聯(lián)網(wǎng)+”視域，努力實施以學(xué)生為主體、教師主導(dǎo)構(gòu)建主動學(xué)習(xí)的教學(xué)模式，融素質(zhì)教育與專業(yè)培養(yǎng)為一體，融知識傳授與能力培養(yǎng)為一體，融教學(xué)實踐與應(yīng)用訓(xùn)練為一體，傳授給學(xué)生在電子技術(shù)類方面的基本理論、基本知識和基本技能，培養(yǎng)學(xué)生分析問題和解決問題的能力，為學(xué)生的后續(xù)專業(yè)學(xué)習(xí)與研究打牢堅實基礎(chǔ)。

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作者簡介：李偉，博士研究生，教授，研究方向：電子信息技術(shù)。

基金項目：重慶市高等教育教學(xué)改革研究項目（編號：213187）。