工程創新能力導向的實踐教學改革探索
——以電工電子實踐教學為例

徐善永 曹珍貫 韓 濤 陳 亮

安徽理工大學電氣與信息工程學院 安徽淮南 232001

在黨的二十大報告中,習近平總書記指出,要深入實施科教興國戰略、人才強國戰略、創新驅動發展戰略,加快建設教育強國,構建高質量教育體系,全面提高人才自主培養質量,著力造就拔尖創新人才。

2018年,教育部發布《關于加快建設高水平本科教育全面提高人才培養能力的意見》(簡稱《意見》)明確提出“學生為中心、成果為導向、持續改進”作為全面提高人才培養能力的基本原則。成果導向教育(OBE)的三大核心要素:(1)產出導向;(2)學生中心;(3)持續改進。因此,OBE理念與《意見》的基本原則非常契合。CDIO是以項目/產品從無到有的全流程生命周期為載體,培養學生個人能力、團隊協作的工程化教育理念,有助于提升本科生工程實踐創新能力。本文結合安徽理工大學電工電子實踐教學的現狀,以習近平新時代中國特色社會主義思想為指導,以工程實踐創新能力為導向,以提高學生創新實踐能力為主線,進行實踐教育教學改革及創新人才培養模式探索。

一、電工電子實踐教學現狀

電工電子實驗實踐課程是所有工科專業的必修課程,雖然多年來電工電子實踐教學不斷整合教學內容,改革實踐教學方法和手段,但是在實踐教學環節仍然存在諸多的不足,主要體現在以下幾個方面:(1)教學模式依然是以教師為主導,沒有真正形成以學生為中心的教學方式,沒有徹底激發學生學習興趣和潛能。(2)課程體系還不夠完善,雖然實踐教學內容的綜合性和設計性比重在逐步增大,但是內容缺乏創新性。(3)評價考核機制不夠健全,對學生的學習過程缺乏監控、評價和反饋意見。(4)互聯網技術與實踐課程體系結合的不夠,數字化智能化水平有待進一步提高,多元化、自主學習、自主管理的實踐教學管理體系尚未完全建立。

二、實踐教學改革措施

針對當前存在的問題和《意見》對創新人才培養的目標要求,以工程實踐創新能力為導向,深化實踐教育教學改革;以提升學生實踐動手能力為主線,激發學生學習興趣和潛能,以培養適應時代發展需要的創新人才為目標,充分發揮實踐教學在創新人才培養中的作用,進行基于OBE+CDIO理念的電工電子實踐教學模式、課程體系、質量管控體系以及創新型人才培養模式的改革與探索,促進實踐教學質量和教學水平的提高,為電氣信息類專業的實踐教育教學和人才培養做出應有的貢獻。

(一)基于OBE的實踐教學模式改革

成果導向教育(OBE)是指以課程知識為基礎、以學生為主體、以學習產出成果為目標的教育理念,將該理念引入實踐教學中,依據學習成果進行設計、實施教育計劃、評價教育成果、反方向教學設計來構建基于OBE理念的電工電子實踐教學模式,主要由預期目標設定、項目方案設計和成績評價三部分構成。

1.預期目標設定

基于OBE理念的成果導向,教師根據期望的產出成果進行預期目標設定,鼓勵學生自由探索,以自己的興趣和愛好為出發點,學生自選訓練題目和自由組隊,增強參與熱情,強化責任意識。

2.項目方案設計

根據OBE理念的以學生為中心的原則,構建電工電子實踐教學平臺,學生利用平臺的教學資源庫查閱資料,自主完成項目方案設計、實施、調試和報告,既可以節約時間,又可以進行資源的積累。

3.成績評價

項目實施過程中采用競爭機制,按競賽要求進行階段性考核,采用學生自評、學生互評和教師評價的方式進行結果評估。該模式既激發了學生的干勁,又增加了學生與教師之間、學生與學生之間的互動,所有結果在項目設計全流程中公開、透明,可以做到實時反饋。成績好壞、方法優劣可以在所有同學間做到實時監督、借鑒和交流,促進學生共同進步。

(二)基于CDIO的實踐課程體系的改革

基于OBE的實踐教學模式,在課程體系上利用CDIO理念,構建多元化分層式的實踐課程體系,如圖1所示。該課程體系包括綜合演示實驗課程、基礎性實驗課程、綜合設計性課程、工程實踐類課程、創新研究性項目。

圖1 電工電子實踐課程體系架構圖

1.綜合演示實驗課程

綜合演示實驗作為引導性實驗,利用豐富多彩的實驗現象,讓學生對所學的專業課程有初步了解,激發學生的學習興趣和求知欲。實驗項目可設置問題引導實驗、模塊組合實驗、流水燈實驗、報警器實驗等,具有知識點廣、操作簡單、現象明顯等特點。

2.基礎性實驗課程

基礎性實驗課程用于培養學生的基本實驗技能和專業基礎知識,訓練學生分析和處理問題的能力。對于電工電子實踐課程體系,其基礎性實驗課程包括電工電子技術實驗、電路實驗、模擬電子技術實驗和數字電子技術實驗等,都是驗證性實驗,具有操作簡單、容易掌握等特點。

3.綜合設計性課程

綜合設計性課程用于訓練學生基本單元電路和電路系統的設計能力,初步培養學生的創新意識和創新精神。設計性實驗內容包括電工電子綜合實驗、電路綜合實驗、模擬電子技術綜合實驗、數字電子技術綜合實驗和單片機設計實驗等,具有綜合性、復雜性的特點,可提升學生實踐能力、綜合應用能力。

4.工程實踐類課程

工程實踐類課程以各課程實訓項目為依托,進行工程項目訓練,培養學生工程實踐能力,激發創新活力。工程實踐類課程包括電工技術實訓、電子電路實訓、電子課程設計和校外實訓基地等,工程實踐類項目以學生為中心,以成果為導向,自擬設計方案,然后進行綜合評價。此課程具有綜合性強、設計方案多元化等特點

5.創新研究性項目

建立創新研究性科研平臺、科創實驗室,開設與專業相關的課外科技創新講座,讓學生敢想、敢拼、敢干,激發學生的研究興趣、創新思維,提高創新能力。創新研究性項目以大學生創新創業訓練計劃項目為依托,利用大學生創新實踐基地,自選課題或者參與導師課題,進行創新性研究及探索。該項目內容屬于探索類實驗項目,不易實現,具有前沿性,可以提升學生創新能力。

(三)實踐課程質量管控體系改革

本著“全員參與、全方位覆蓋、全程監控”的原則,以OBE+CDIO理念為基礎,以電工電子實踐課程質量持續提升、培養學生創新能力為目標,構建電工電子實踐課程質量管控體系,其框架如圖2所示。首先依據培養目標,制定電工電子實踐課程考核明細;其次設計實踐課程預期學習成果,在課程過程中,分段考核實踐課程學習成果;最后進行實踐教學質量“成果評估”。在執行過程中,對各個部分進行反饋與持續改進,并優化各個部分,最終達到好的學習效果。

圖2 電工電子實踐課程質量管控體系框架

根據學校的定位和電工電子實踐教學人才培養目標,制定實踐課程教學大綱;根據對知識、能力和素質的具體要求,制定課程目標,設置課程群模塊,優化課程設置,確定實踐課程考核明細。建立課程與培養目標的匹配矩陣,根據預期的學習成果來監控學習成果,最大限度地發揮學生的能動性、創新性、積極性、進取性,分段考核實踐課程學習成果。同時確立實踐教學質量成果評估體系,制定各教學環節質量考核標準,科學監控目標,實施教學質量持續改進工程;建立教學質量管理監控長效機制,及時整理分析收集到的有關信息,發現問題及時解決,完善教學信息反饋渠道建設;在教學質量持續改進工程中,建立暢通的師生溝通反饋渠道,歡迎各方面的參與,對教學現狀進行全面、公正、客觀的評估,切實提高實踐教學質量。

(四)基于“互聯網+”的創新人才協同育人體系改革

“互聯網+”和大數據的飛速發展,徹底改變了傳統教學模式,產生了豐富的教學手段和方式,如MOOC、SPOC和翻轉課堂等,解決了傳統教育資源不均衡、教育方式單一等難題。因此,基于“互聯網+”的創新人才協同育人體系改革,利用“互聯網+”實踐教學平臺,打造平臺+賽課融合+項目驅動+實踐創新的創新人才協同育人體系,如圖3所示。

圖3 “互聯網+”創新人才協同育人體系架構

1.構建“互聯網+”的實踐教學平臺

構建以學生為中心的“互聯網+”實踐教學平臺,整合線上豐富的教學資源,利用平臺實時監控實踐教學質量,并能及時做出反饋,調整實踐課程方案,保證教學質量。

2.賽課融合的課程體系

利用“互聯網+”的實踐教學平臺,構建基于CDIO的實踐課程體系,注重創新創業知識、技能和綜合能力的培養。同時利用各類競賽進行實戰演練,培養大學生的工程化應用能力,提升實踐動手能力。

3.項目驅動的創新能力培養

結合大學生創新創業訓練計劃項目、國家級、省部級科研基地和大學科技園,打造“項目+基地+團隊”的協同育人機制,讓本科生進課題、進實驗室、進團隊,搭建以項目驅動的科技創新創業、科學實踐平臺,增強學生創新精神,提升學生創新能力。

4.成果轉化

鼓勵大學生撰寫論文、專利等研究成果,進行大學生創業企業孵化、校企合作,構建以需求為導向的創新人才培養模式,鼓勵學生探索“卡脖子”技術,實現教育、人才、產業和創新的有機結合。

結語

本文提出的以工程創新能力為導向的創新型人才培養實踐教學改革,是在OBE+CDIO教育理念的基礎上,以實踐課程為基礎;以實踐平臺為依托,建立多元、開放、動態為主要特征的實踐課程體系;以培養適應社會發展需要的創新人才為目標,建立符合創新人才要求的新型創新人才培養模式,培養學生的創新設計能力、綜合能力和工程實踐動手能力。