基于新工科和OBE的電子信息類專業(yè)實踐教學(xué)改革研究

姜建國 王秀芳 張光華 曹雪 孫行衍 劉超 高金蘭

摘要：文章基于新工科和OBE（Outcomes-Based Education）理念，從構(gòu)建新工科實踐教學(xué)體系、頂層設(shè)計課程思政方案、打造混合教學(xué)方式、構(gòu)建實踐課程評價方案等方面進行電子信息類專業(yè)實驗教學(xué)改革研究，在實踐教學(xué)中將價值塑造、知識傳授和能力培養(yǎng)三者融為一體，全面提高實踐教學(xué)質(zhì)量，提升學(xué)生的工程實踐能力和創(chuàng)新能力，達成高素質(zhì)應(yīng)用型人才培養(yǎng)的目標。

關(guān)鍵詞：OBE；新工科；電子信息類；實踐教學(xué)；課程思政

中圖分類號：O175.1? ? ?文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2023）31-0151-03

開放科學(xué)（資源服務(wù)）標識碼（OSID）

0 引言

2020年教育部發(fā)布《高等學(xué)校課程思政建設(shè)指導(dǎo)綱要》， 2021年習(xí)近平總書記在清華大學(xué)考察時強調(diào) “推進新工科、新醫(yī)科、新農(nóng)科、新文科建設(shè)”，2022年習(xí)近平總書記在二十大報告中指出“育人的根本在于立德”。在這樣的背景下，各高校全力推進新工科建設(shè)和課程思政建設(shè)。

東北石油大學(xué)作為地方行業(yè)特色高校，以培養(yǎng)高素質(zhì)應(yīng)用型人才為目標，學(xué)校非常重視學(xué)生應(yīng)用能力和工程實踐能力的培養(yǎng)，截至目前，已經(jīng)有13個專業(yè)通過了工程教育專業(yè)認證。東北石油大學(xué)自動化專業(yè)通過了工程教育專業(yè)認證，電氣工程及其自動化、通信工程專業(yè)完成了工程教育認證專家進校考察。隨著工程教育改革的不斷深入，電子信息類專業(yè)的總學(xué)分逐漸減少，但是實踐教學(xué)學(xué)分比例不斷增加，基于新工科和OBE理念進行實驗教學(xué)改革，落實立德樹人任務(wù)，決定著應(yīng)用型人才培養(yǎng)的質(zhì)量。

目前，在知網(wǎng)檢索到新工科背景下進行電子信息類專業(yè)教學(xué)改革的文獻有18篇，進行實踐教學(xué)改革研究的論文5篇，朱君等在電子信息類專業(yè)基礎(chǔ)實踐教學(xué)中進行多學(xué)科交叉融合的創(chuàng)新嘗試[1]，李穎等構(gòu)建了“新工科”創(chuàng)新實踐能力培養(yǎng)課程體系[2]，劉毅科等以競賽促進實踐教學(xué)改革[3]。檢索到實驗課程進行課程思政的文獻有60篇，其中研究高校實驗課程思政的有6篇，如王學(xué)芳等對高校實驗教學(xué)融入思政元素進行了探索與實踐[4]，李開昕等對高校實驗教學(xué)與課程思政融合進行探究[5]，沈光等對實驗教學(xué)課程思政親和力的價值和提升路徑進行研究[6]，劉少楠等分析了實驗課程思政的優(yōu)勢與現(xiàn)狀[7]。與電子信息類專業(yè)實驗課程思政研究的文獻較少，孫洪亮在《信號與系統(tǒng)》課程實驗中實施課程思政[8]，袁秀湘進行了電子技術(shù)實驗課程思政改革[9]，彌寅等進行了通信原理實驗課程思政探索[10]。目前實驗課程思政改革主要以單門課程進行。

綜上，目前電子信息類專業(yè)實踐教學(xué)存在的問題：

1） 實踐教學(xué)內(nèi)容缺少學(xué)科交叉，不適應(yīng)快速發(fā)展的行業(yè)和信息產(chǎn)業(yè)需求。

2） 實踐教學(xué)課程思政主要以單門課程進行。

3） 實踐教學(xué)方式不適應(yīng)學(xué)生個性化發(fā)展的需要。

4） 實踐教學(xué)評價中沒有突出OBE理念。

1 基于新工科和OBE改革電子信息類專業(yè)實驗教學(xué)內(nèi)容

為解決電子信息類專業(yè)實踐教學(xué)存在的上述問題，落實立德樹人的教育任務(wù)，基于新工科和OBE的教育理念，制定了圖1所示的實踐教學(xué)改革方案。具體為：開發(fā)具有交叉融合的新工科實踐教學(xué)項目；頂層設(shè)計實踐課程思政育人方案；打造“線上+線下”“仿真+實物”“課上+課下”“創(chuàng)新+競賽”的混合教學(xué)方式；構(gòu)建基于OBE的實踐教學(xué)評價方案，推動實踐教學(xué)質(zhì)量的持續(xù)改進，提高學(xué)生的應(yīng)用能力和工程實踐能力。

1.1 構(gòu)建新工科實踐教學(xué)體系

東北石油大學(xué)自2021年將各專業(yè)實驗室進行整合，成立了院級實驗中心，為構(gòu)建新工科實踐教學(xué)體系提供了便利條件。新工科實踐教學(xué)體系分為三個層次，第一層次為多門課程融合的綜合實驗和課程設(shè)計，第二層次為多個學(xué)科交叉的綜合實踐和創(chuàng)新實踐，第三個層次為面向行業(yè)企業(yè)需求的實習(xí)實訓(xùn)。

1） 將多門課程融合進行綜合實驗和課程設(shè)計。信息類專業(yè)課程按照課程內(nèi)容分成電子電路類、信號分析與處理類、計算機網(wǎng)絡(luò)及通信類、智能控制類課程群，如表1所示。多門課程融合是將課程群中的多門課程進行融合，開發(fā)課程設(shè)計項目和綜合實驗項目。如在基于LabVIEW的虛擬系統(tǒng)設(shè)計中融合了信號與系統(tǒng)、數(shù)字信號處理等課程內(nèi)容，在嵌入式人工智能應(yīng)用設(shè)計中融合了計算機控制、面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計等課程內(nèi)容，具有多門課程融合的特點。

2） 將多個學(xué)科交叉，培養(yǎng)學(xué)生綜合和創(chuàng)新實踐能力。搭建管道泄漏實驗平臺、電機故障實驗平臺等，對信號進行檢測、傳輸、分析與處理，開發(fā)多個學(xué)科交叉的綜合實踐和創(chuàng)新實踐項目，如基于人工智能的管道泄漏檢測項目、基于人工智能的電機故障檢測項目等，吸引學(xué)生加入創(chuàng)新項目組，進行大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目訓(xùn)練，參加科技競賽，提高學(xué)生的實踐能力和應(yīng)用能力。

3） 對接行業(yè)企業(yè)需求，建設(shè)現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)學(xué)院。基于學(xué)校立足油田、服務(wù)龍江、面向全國的辦學(xué)定位，對接大慶油田和信息技術(shù)行業(yè)的需求，與大慶油田有限責(zé)任公司和華為公司聯(lián)合建立智能測控系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)產(chǎn)業(yè)學(xué)院和華為ICT產(chǎn)業(yè)學(xué)院。通過與企業(yè)聯(lián)合培養(yǎng)學(xué)生，深化校企協(xié)同育人，縱深推進新工科建設(shè)，培養(yǎng)適應(yīng)和引領(lǐng)油田行業(yè)及信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的應(yīng)用型人才。

1.2 從專業(yè)頂層設(shè)計課程思政方案

基于OBE理念，從專業(yè)頂層進行課程思政方案的設(shè)計。根據(jù)專業(yè)的思政培養(yǎng)目標，制定思政育人的畢業(yè)要求，將畢業(yè)要求細化為若干指標點，充分考慮各門課程的內(nèi)容和特點，經(jīng)專業(yè)研討達成一致意見，將各指標點科學(xué)合理地分配給課程群，避免各門課程思政內(nèi)容和目標的重復(fù)，從而形成各門課程的育人合力。在教學(xué)環(huán)節(jié)完成后，以產(chǎn)出為導(dǎo)向評價各門課程的思政目標達成情況，分析存在的問題，提出改進的措施，形成持續(xù)改進的閉環(huán)循環(huán)，達成專業(yè)的培養(yǎng)目標。

1） 明確專業(yè)思政育人目標。以通信工程專業(yè)為例，根據(jù)國家、地方和行業(yè)需求，結(jié)合學(xué)校的辦學(xué)定位，明確專業(yè)的思政育人目標為：堅持立德樹人，具備社會主義核心價值觀，傳承大慶精神，德智體美勞全面發(fā)展，具有團隊意識和溝通能力，具有創(chuàng)新意識、實踐能力和國際視野，具有通信職業(yè)素養(yǎng)和工匠精神，具有“五心四力”特質(zhì)。

2） 明確課程群的思政育人目標。在進行專業(yè)思政育人目標的分解過程中，考慮到課程之間的關(guān)聯(lián)和銜接的特點，將課程群分配到同一畢業(yè)要求指標點，這樣就避免了課程群中的各門課程進行課程思政內(nèi)容重復(fù)的現(xiàn)象，有效提高了課堂效率和思政育人效果，也解決了目前單門課程進行獨立課程思政的現(xiàn)狀。

3） 充分發(fā)掘課程群的思政育人元素。以信號分析與處理類課程群為例，根據(jù)課程思政目標進行反向教學(xué)設(shè)計，突出大慶精神育人的學(xué)校辦學(xué)特色。充分利用每周三下午的教研活動日，通過課程組教師共同研討，從科學(xué)家精神、大慶精神、責(zé)任擔當、職業(yè)操守、家國情懷等方面提煉課程內(nèi)容中的思政資源，注意避免不同課程的思政內(nèi)容重復(fù)現(xiàn)象。信號分析與處理類課程群的實驗教學(xué)思政目標如表2所示。

4） 在實踐教學(xué)中實施課程思政。以表2中課程思政為例，進行信號與系統(tǒng)的時域分析實驗思政采用啟發(fā)思考法，由信號與系統(tǒng)的關(guān)系，引申出個人與社會的關(guān)系，塑造社會主義核心價值觀；進行信號與系統(tǒng)的頻域分析實驗思政采用故事導(dǎo)入法，由傅里葉變換背后的故事，引導(dǎo)學(xué)生刻苦鉆研；進行連續(xù)時間系統(tǒng)的頻域特性實驗思政采用事件聯(lián)想法，由油氣管道泄漏信號的分析，引入大慶精神育人。

1.3 打造混合教學(xué)方式

打造“線上+線下”“仿真+實物”“課上+課下”“校內(nèi)+校外”融合式實驗教學(xué)，探索“以學(xué)生為本”支持學(xué)生個性化發(fā)展的實驗教學(xué)方式。

1） 構(gòu)建“線上+線下”“仿真+實物”融合式實踐教學(xué)。利用在線實踐課程資源，進行線上實踐預(yù)習(xí)，如電子電路類實驗開發(fā)了虛擬在線仿真系統(tǒng)，學(xué)生可以在線進行實驗原理和實驗裝置搭建的預(yù)習(xí)，達到預(yù)定的成績后方可進行預(yù)約到實驗室進行實驗，形成了“仿真+實物”融合式實驗教學(xué)方式。

2） 構(gòu)建“課上+課下”“校內(nèi)+校外”融合式實踐教學(xué)。針對綜合性、創(chuàng)新型的實踐教學(xué)環(huán)節(jié)，利用開放實驗室，學(xué)生在可預(yù)約的任意時間都可以到實驗室進行實驗，學(xué)生可以自選實踐項目，支持個性化發(fā)展，形成“課上+課下”一體化的教學(xué)方式。針對現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)學(xué)院開設(shè)的實習(xí)實訓(xùn)類課程，采用“校內(nèi)+校外”融合式實踐教學(xué)，學(xué)生既可以進入校內(nèi)的實踐基地進行實習(xí)實訓(xùn)，也可以利用企業(yè)的實踐基地進行實習(xí)實訓(xùn)，增強了學(xué)生的工程實踐能力。

1.4 構(gòu)建基于OBE的實踐課程評價方案

《深化新時代教育評價改革總體方案》提出了改進結(jié)果評價、強化過程評價、探索增值評價、健全綜合評價的要求。基于OBE教育理念，細化課程目標的達成條款，以課程目標的達成情況評價課程教學(xué)質(zhì)量。在評價過程中注意加大對學(xué)生實驗過程的評價，例如學(xué)生的實驗過程包括線上預(yù)習(xí)、線上測試、線上預(yù)約、實驗過程、過程測試、實驗結(jié)果上傳、實驗復(fù)習(xí)測試、實驗報告提交。線上預(yù)習(xí)的內(nèi)容是實驗教師提供的實驗儀器使用視頻、與實驗項目相關(guān)的資料，預(yù)習(xí)完成后要進行測試，成績達到良好以上方可進行預(yù)約實驗；實驗過程完成后要進行過程測試，成績合格后才能上傳實驗結(jié)果，進行復(fù)習(xí)測試，提交實驗報告。實驗教師可以根據(jù)專業(yè)實驗課程的教學(xué)大綱設(shè)置各環(huán)節(jié)的成績比例，并根據(jù)實驗課程的課程目標達成情況制定實驗教學(xué)改革的措施，推動實驗教學(xué)質(zhì)量的持續(xù)改進。

2 結(jié)束語

基于新工科和OBE理念，通過構(gòu)建新工科實踐教學(xué)體系、從專業(yè)頂層設(shè)計課程思政方案、打造混合教學(xué)方式、構(gòu)建基于OBE的實踐課程評價方案，對電子信息類專業(yè)的實踐教學(xué)進行改革。近兩年，學(xué)生的工程實踐和應(yīng)用能力明顯提高，獲得了省級以上大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃項目30項，“互聯(lián)網(wǎng)+”大賽省級以上獎勵10項，推動了實踐教學(xué)質(zhì)量的持續(xù)改進。

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【通聯(lián)編輯：李雅琪】