地方高校通信工程專業實踐課程體系及其質量監控機制探析

劉亞榮,謝曉蘭,楊曉斐

(桂林理工大學, 廣西 桂林 541004)

一、前言

近年來,“云大物移智”等新一代信息技術迅速成為社會的熱點并逐漸應用于各行各業,在改變傳統生產模式的同時顛覆性的創新也不斷涌現。同時,在工程教育認證和新工科建設的背景下,國家對通信工程專業人才的需求也發生了很大變化,既需要學生具有較強的工程實踐能力和創新應用能力,同時又要具有較高的綜合素質。如何培養適應新形勢下的通信工程專業人才,對高校提出了巨大的挑戰。

二、通信工程專業實踐教學存在的問題

通信技術及其運營市場的快速發展,特別是5G等新一代信息技術的應用,使各行各業產品及業務升級換代、思維理念更迭轉變迅速。而有的高校仍然按照其自身的模式進行人才培養,其變化革新相對緩慢,這就使有的高校培養的通信工程專業學生知識水平相對延后,實踐能力及創新意識均不能適應行業企業快速發展的需求,學生的就業受到較大影響。目前,地方高校通信工程專業的實踐教學體系,主要存在以下幾個問題。

(一)實踐教學體系及質量監控機制不健全

實踐教學是在理論教學的基礎上,通過實踐操作對理論知識進行驗證或設計,并要求學生能夠分析與解釋實驗數據,通過信息綜合或創新得到合理有效的結論。在高校教學體系中,實踐教學是重要的組成部分,不僅可以培養學生的實踐動手能力、創新意識和創新能力,同時可以培養學生解決復雜工程問題的能力,為學生畢業后順利適應工作崗位或參加學科競賽奠定必要的基礎。然而,由于理念、地域環境等原因,有的地方高校通信工程專業的實踐教學體系,特別是培養目標、課程體系不同程度地存在不清晰、不完整等問題,實踐教學過程質量監控及持續改進機制也不夠健全,校企合作也不夠緊密,實習基地沒有充分發揮作用,直接影響學生工程實踐能力及創新應用能力培養以及就業競爭力提升。

(二)實驗設備資源有限,跟不上社會發展需求

本專業往往設有電路分析實驗室、電子技術實驗室、電子工藝實訓實驗室、通信實驗室、現代通信實訓實驗室和單片機技術實驗室等實驗設備,雖然實驗設備能滿足本專業實踐教學的基本要求,但部分設備存在配置不齊全、設備更新換代較慢以及多數設備只能提供驗證性實驗等問題,缺少與行業接軌的先進實驗儀器和創新性實驗設備。同時,雙師型教師數量的不足,導致教師工程操作能力偏弱,致使教師設計的實驗或實習項目與產業脫節[1];另外,學生的創新應用能力及專業實踐教學的進程也限制了教師科研與教學的結合,使科研與教學脫節。

針對以上問題,本文結合本專業實踐教學改革實踐,提出了基于階段式專業實踐教學的培養方案及其課程體系,并對實踐教學過程質量監控及持續改進機制進行完善。實踐證明,本文提出的通信工程專業實踐教學體系對本專業學生的創新應用、工程實踐和團隊合作等能力的提升具有一定的成效,同時對本專業的建設也起到了一定的推動作用。

三、階段式專業實踐教學培養方案及其課程體系

(一)實踐教學培養目標

由于實踐教學是理論聯系實際的重要環節,是培養大學生掌握科學方法與實踐能力、造就卓越工程技術人才的關鍵環節[2];此外,《華盛頓協議》的工程教育專業認證中,特別強調工科學生應具有工程實踐能力。而通信產業包括了研發、設計、制造、運維等多個工程環節[3],這就需要培養的通信工程專業人才具有較強的科研能力、創新應用能力和工程實踐能力。因此,為了適應行業對通信工程專業人才的需求,2019年,本專業通過組織教師進行企業調研和同行調研,并經過答辯及組織專家論證等環節,對專業人才培養方案進行了修訂,確定了本專業的人才培養目標,并對培養目標進行了5個指標點的分解,其中與實踐教學相關的重要指標點為能夠負責完成通信系統中產品的方案設計、開發、測試、維護和軟硬件項目管理,成為測試工程師、研發工程師、硬件設計師和系統架構師等。

(二)階段式實踐教學培養方案

根據本專業實踐教學培養目標和通用畢業要求,對實踐教學培養方案進行整體設計,如圖1所示。采用階段式的培養方案,實施“知識儲備+能力訓練+能力提升”的培養模式:大一大二階段為知識儲備階段,包括專業基礎理論和專業知識實踐,其中專業知識實踐主要為課程內的實驗教學環節;大三階段為能力訓練階段,注重綜合應用能力的培養,大四階段為能力提升階段,主要培養學生的創新應用能力及工程實踐能力。在以上實踐教學活動實施過程中,需要學院及專業對其進行嚴格的質量監控,并根據教學效果進行持續改進。

圖1 實踐教學培養方案

(三)區域需求為導向的實踐教學課程體系設計

依托學院專業實驗室,結合階段式培養方案,制定以區域需求為導向、創新實踐能力為核心的實踐教學課程體系,將通信工程專業實踐教學課程進行模塊化,如圖2所示。

圖2 通信工程專業實踐教學課程體系

1.電子技術基礎實踐模塊

電子技術基礎實踐模塊包括模擬電子技術、數字電子技術、電路分析和通信電子線路四門課程的課內實驗,該模塊重點培養學生的基本實驗技能,要求學生學會使用電子測試儀器,通過實驗環節使學生加深對電子技術基本原理知識的掌握,對電路輸入輸出及內部信號變化有直觀的認識。

2.通信專業知識實踐模塊

通信專業知識實踐模塊主要包括專業必修課和專業選修課程中的課內實驗,包括信號與系統實驗、通信原理實驗、數字信號處理實驗和移動通信系統實驗等,該模塊重點培養學生對專業知識的掌握,如學會運用通信工程專業常用的現代儀器、信息技術工具、工程工具和專業模擬軟件的使用原理和方法,并對通信工程專業部分知識進行仿真驗證,對通信模塊進行設計等。

3.綜合應用能力培養模塊

該模塊以分組的形式開展,通過電子電路工程基礎實踐、通信系統設計實習、綜合電子技術設計實習和生產實習,使學生了解電子產品設計和生產的基本流程,掌握電子電路系統設計及制作工藝的一般方法和基本技能,同時培養學生根據所學的多門專業知識及前沿知識,對通信網、程控交換機、光傳輸設備、ADSL接入設備、數據通信多層交換機等進行配置,為畢業后從事相關崗位工作奠定基礎。該模塊不僅培養學生專業知識的綜合應用能力,同時培養學生針對復雜工程問題,學會如何開發、選擇與使用恰當的技術、資源、現代工程工具和信息技術工具等。

4.創新應用能力及工程實踐能力培養模塊

此模塊包括通信電路創新實踐、單片機應用設計實習、畢業設計和學科競賽。該模塊以區域需求為導向,通過創新創業項目、畢業設計、學科競賽等形式實現科教協同及產教融合。在實踐過程中,要求學生能夠針對復雜工程問題,學會選擇與使用恰當的技術、資源、現代工程工具和信息技術工具,對項目進行研發、設計及制作,在提高學生的科研實踐能力和創新能力的同時,培養學生解決復雜工程問題的能力。

四、實踐教學過程質量監控及持續改進機制

完善的實踐教學過程質量監控及持續改進機制是保障實踐教學質量的關鍵,不僅可以提高學生對實踐教學的重視程度,同時可以促進課程目標的達成。

本專業在“學校-學院-專業”三級教學過程質量監控管理下,按照專業人才培養方案中的教學進程組織開展實踐教學環節,并定期開展教學質量評價及教學改進活動,通過督導聽課反饋、學生評教等方式實現教學質量的監控,促進人才培養目標的達成。

經過不斷摸索與實踐,本專業以課程目標達成度為依據,構建基于教學效果評價和基于教學反思反饋的教學過程質量持續改進機制,對專業實踐教學進行監控管理,如圖3所示[4]。

圖3 實踐教學過程質量持續改進機制

(一)健全過程考核機制,改革考核方式

針對不同的實踐課程,基于畢業要求和課程目標,緊密結合區域需求及學科前沿,以創新應用能力、工程實踐能力、知識掌握程度、專業知識應用和表達能力作為評價點,精心設計考核內容、各評價點權重、評價標準及課程目標達成期望值,構建知識與能力融合的多元化實踐教學考核方式及考核內容[5]。表1為本專業實踐教學過程評價點及考核方式表。

表1 本專業實踐教學過程評價點及考核方式表

(二)構建基于教學效果評價和基于教學反思的過程質量持續改進機制

為了保證實踐教學質量,課程組教師首先按照表1的考核方式對學生進行全面考核,并分別對實踐過程及總體進行評價,計算課程目標達成度,然后以課程組為單位,依據評價結果,對照課程目標分析教學效果,找出學生欠缺或薄弱的環節,通過課程組全體教師進行反思和討論,提出改進方案,并在下一年的實踐教學活動中實施,從而促進實踐教學良性循環的開展。

五、結語

以建設省部級、國家級一流專業為目標,桂林理工大學對通信工程專業實踐教學模式進行改革,從2019年起對本專業實踐教學進行改革,取得了一定的成效。

一是學生創新應用能力和工程實踐能力顯著增強。近兩年,學生參加各類學科競賽超過了本專業人數的40%;本科生以第一作者申請發明專利及撰寫科研論文也有了突破性的進步[6]。

二是實踐教學平臺及實習基地數量增加。截至2023年上半年,本專業已與華為公司、深圳訊方通信技術有限公司、深圳信盈達科技有限公司南寧分公司和桂林優利特醫療電子有限公司等近20家單位建立了校企合作基地,并通過安排學生在企業進行項目培訓、聘請企業導師進行前沿講座和參與專業教學等活動開展深度合作,取得了良好的效果。

三是專業建設有了突破性進展。2020年本專業獲得省部級一流專業建設點;2021年獲得國家級一流專業建設點;2021年課題“能力導向、科教協同、校企共建的通信工程專業人才培養模式改革與實踐”獲得省部級教學成果獎一等獎。

我校通信工程專業實踐教學雖然取得了一定的成效,但在信息技術飛速發展的時代,我們通信工程專業教師仍然需要積極學習工程教育專業認證的理念和內容,以提高學生解決復雜工程問題的能力和綜合素質為最終目標,進一步優化實踐教學體系,研究科教協同、產教融合的新思路,并對課程教學內容和教學設計進行持續改進,不斷提高本專業的人才培養質量,為工程教育專業認證工作的有效實施奠定堅實的基礎。