基于自主学习的电子信息学科学做融合的探索与实践

李志为,钟清华,李 榕,周卫星

(华南师范大学物理与电信工程学院,广东广州 510006)

基于自主学习的电子信息学科学做融合的探索与实践

李志为,钟清华,李 榕,周卫星

(华南师范大学物理与电信工程学院,广东广州 510006)

随着电子信息学科与产业的飞速发展,其从业人员的专业知识与技能更新日益加快,要求高校学生具备不断学习以掌握新知识和技能的终身发展能力。在总结多年实践教学改革的基础上,开展了“一个导向,六个融合”的实践教学探索,通过创新实践教学方法、建立多元考核体系和建设实验平台等措施构建以自主学习为导向、面向学生终身发展能力培养的电子信息专业实践教学新模式。实践表明,实现了从以教为主到以学为主的转变,提升了学生获取知识并融会贯通的能力,为创新型电子信息人才的培养积累了宝贵的经验。

终身学习;自主学习;电子信息;学做融合

科学技术的日新月异和产业结构的变动,促使人们必须不断学习新知识才能在社会发展中永不落伍。党的十六届三中全会通过的《中共中央关于完善社会主义市场经济体制若干问题的决定》中,提出了“构建现代国民教育体系和终身教育体系,建设学习型社会”,而学校教育是终身学习的基础,除了传授知识,还要培养学生具备想学、能学、会学、持续学等能力以适应终身发展[1-2]。

30年来,电子信息的发展呈现出从低频向高频发展,从分立元件电路逐步向大规模超大规模集成电路发展,从单一功能模拟系统转向智能化系统方向发展的趋势。电子信息产业更因技术发展快、产品更新周期短而要求从业人员必须有不断学习以掌握新知识和技能的终身发展能力[3]。电子信息专业学生学习的最终目的不仅在于求知,更在于致用。传统的实践教学偏重于专业知识和技能传授,缺乏对学生获得知识架构和融会贯通能力的培养,难以让学生形成自己的理解,具备独立思考、获取知识和解决问题的能力。如果还是为了教授某一知识点或技能而教学,学生进入社会后会很快被淘汰,电子信息教学需要从“授人以鱼”向“授人以渔”的理念转变[4-5]。

1 构建以自主学习为导向、学做融合的实践教学新模式

自主学习是以学生的主动探索、主动思考、主动操作、自主活动为特征,以促进学生认知、情感、个性行为等全面和谐发展为目的的一种新型教育观念和教育教学方式[6]。它能让学生主动进入学习过程,形成自己的理解,养成独立思考、获取知识和解决问题的能力[7-10]。学做融合是自主学习的有效手段,然而在应用中普遍存在着以下问题:

(1)学做融合的专业培养缺少系统的、连续的和循序渐进的规划,只限于单一课程的或局部的改革与实践;

(2)教学中只是简单传授专业的单一知识点和技能,缺乏培养学生获得知识架构和融会贯通的能力;

(3)实践过程中过分偏重学生某项实际技能的掌握,缺乏培养学生形成自己的理解、独立思考、获取知识和解决问题的能力。

在总结多年电子信息实践教学改革经验的基础上,根据教育部对人才培养模式改革的要求,在广东省电子信息科学与技术名牌专业和特色专业建设项目的支撑下,我们根据“自主学习,学做融合”的教学理念,在专业基础课程教学中通过学做融合培养工程技能与意识、基础知识和概念;在专业课程教学中通过学做融合培养专业知识和运用、系统设计与能力;在科技制作、竞赛和科研立项等专业实践中通过学做融合培养综合与创新能力。通过实践构建了以自主学习为导向、学做融合的电子信息类本科实验教学新模式(见图1),力求充分发挥学习者的主体作用,让学生学会自主学习、具备终身发展的能力。

图1 以自主学习为导向、学做融合的电子信息本科实践教学新模式

2 改革教学方法,开展“一个导向,六个融合”的实践教学改革

2.1 基础技能训练与兴趣培养相融合,提高学习自主性

兴趣是学习的内在动力。对所学领域知识很感兴趣,学习能带来身心愉悦,能快速拓宽知识面、提升自身价值。课程体系开设“电子工艺技能训练”等课程,通过焊接微型调频收音机、单片机最小系统等实践,使学生在获得工艺锻炼的同时获得了成功的感受,培养了专业兴趣,为后续专业学习提供动力。这一环节注重工程化训练,强调规范操作,教师少讲、学生精做,还要变指导为引导,提倡学生相互讨论交流。教师对学生在学习过程中碰到的各种问题,只是引导学生寻找解决问题的思路,并不代其具体操作或排除故障。

2.2 基础知识与实际应用学习相融合,培养独立的思考、获取知识的能力

“模拟电子电路”、“数字系统与逻辑设计”和“信号与系统”等专业基础课程有着很多的应用案例与背景。采用实际电路实例贯穿课堂与实践教学环节,引导学生从系统整体和实际问题出发,独立思考,让学生自己构建应用电路进行理论验证和测试方法训练,完成元器件选择、电路安装、焊接调试等,在实践中加深对所学理论的理解,提高发现问题、解决问题的能力,做到学做融合[11]。例如,针对学生电路应用能力较薄弱的状况,开展将基础单元电路进行小系统的设计和组建的实践,让学生进一步深化对多级电路的阻抗匹配、增益带宽等参数影响的理解。通过实践中学生发现的后级接反相放大器和同相放大器增益差别较大这一实际问题,可让学生理解反相放大器和同相放大器的输入电阻有着较大差别,后级的输入电阻作为前级分立元件放大电路的负载,导致了该现象的出现。学做融合能让学生深刻地理解在实际电路应用时,必须考虑尽量减小后级电路对前级电路的影响。学生逐步养成从系统整体出发和从实际问题出发考虑问题的电路设计思维方式,初步建立起系统思维,为促进学生的创新能力奠定了坚实的基础。

2.3 专业课程与社会需求相融合,了解技术与行业发展动态

将有社会需求的实际案例应用到专业课程的教学中,能让学生了解专业知识与社会需求的关系。专业课程课堂教学以思想方法讲授为主,注重设计的案例分析,采取作业内容分层化和个性化的做法,使得水平能力不同的学生,既能够完成课程所学的知识,又能够根据自身实际,选择不同难度的作业来进行综合实践能力的训练,进一步拓展其专业能力,充分发挥学生的主观能动性[12-13]。给学生每人发放一套自制实验装置,将传统的书面作业形式改为在实验装置上完成,作业内容在体现本课程所学知识的基础上尽量与实际应用结合,学生通过在实验装置上复习、巩固所学知识,同时逐步加深对实验板硬件结构的了解,对设计软件的使用也越来越熟练。

2.4 综合设计与创新项目相融合,提高实际问题的解决能力

根据企业的电子系统设计一般都采用软件和硬件设计相结合的实际,在教学上加强了软硬件结合的系统设计训练,注重先进技术手段和方法的应用,拉近与企业实际应用的距离。例如在“可编程数字系统设计”、“电子系统设计”等技术性课程中,结合创新项目,学生依照工程设计规范要求,根据社会需求,明确设计目的、确定设计要求、制订设计方案、实施设计任务的步骤,经历完整的系统设计和实现的全过程,提高解决实际问题的能力。在教学上将过去单纯的教师对学生的单向性讲授,改为教师与学生、学生与学生之间的交互性教学。教师通过与学生近距离的交流来了解学生的技术掌握程度,对能力较强的学生布置研究性的学习内容,提供实践条件,使优秀人才脱颖而出。对专业能力突出的学生进行重点培养,让其成为年级的带头人角色,营造良好的学习氛围。这对于带动整个年级学生进行自主学习,相互影响促进,起到了事半功倍的效果。

2.5 综合创新实践与多学科知识相融合,提高综合与创新能力

各学科的相互联系和交叉发展,已经渗透到各行各业的各个领域。综合创新实践是检验学生知识掌握程度的最好方法。结合教育部的“大学生创新创业训练计划”、“挑战杯”课外学术科技作品竞赛等学科竞赛活动,鼓励电子信息专业的学生与物理、材料物理等专业的学生组成团队,发挥各自优势,开展与多学科知识相融合的综合创新实践,提高综合与创新能力。

2.6 工程实践与校企合作相融合,提高工程实践的真实感

科技进步带来产业结构升级和换代。从毕业学生反馈的信息来看,学校实践教学与社会需求存在一定的偏差:

(1)专业培训方案与就业岗位需求脱节;

(2)缺乏完整的系统工程训练,工程设计不规范; (3)缺乏团队合作训练。

在课外实践与实习等环节,我们积极联系社会企业,建立了学生创业实践基地——瑞邦创业中心,聘请企业的技术骨干担任客座教师。在创业实践基地,学生能够真实感受到企业的运作机制、实验作品与企业产品之间的差异,及时调整自身的知识结构。合作企业为课外实践设立若干横向课题,鼓励学生组建创新团队参与科研实践,让学生参与部分产品研发或优化工作,培养他们的团队合作精神。

3 建立多元考核体系,新建保障平台,推进新教学模式下的条件建设

3.1 建立多元考核体系

日常教学对学生学习的考核评价存在2个误区:

(1)考核目的不明确,多数是为一门课程考核而考核,而不是围绕人才培养目标进行考核;

(2)评价体系不合理,一般采用期中、期末两次考试结果来进行评价,这就造成学生仅仅面向考试而学习,而不是面向知识和能力的提高,考试成绩不能反映学生专业知识的掌握程度。

建立多元化的科学考核体系是新模式实践教学实施的保障。该考核体系纵向依据不同课程实行专题报告、小论文、实物作品、书面考试等多类型考核;横向依据课程内不同阶段实行理论严谨性、方案可行性、实施规范性和结果创新性等多方位考核;自主学习能力依据学生主动性、独立性、协同性及获取知识和解决问题能力进行考核。成绩分数实行基本分和加权分综合的评分方式,基本分反映学生在基础知识和基本能力的综合表现,加权分反映学生在完成设计中的创新程度,客观地反映了学生的能力,强调个性的发展,更好地鼓励了创新。

3.2 自主研制实验套件,量身定制实验项目

加强实验手段的工程化,自制实验套件,可克服传统实验箱在工程实践和课外应用难的弊端。但多数商用的综合性实验箱或实验套件通常为某门课程的教学服务,价格不菲且难以更新,使用率往往不高。特别是它们多适用于基础知识的学习和验证,灵活性和扩展性较差,限制了学生自主设计和个性化教学的需求。例如,像S3C2440嵌入式开发板功能强大、电路复杂、价格较高,学生在短时间内难于掌握其硬件电路原理。

自主学习要求学生有更多机会接触实验装置,量身定制的实验装置更有利于满足实践教学的需求。在教学中我们大量采用自主研制具有自主知识产权的实验平台,所有设计资料都向学生开放,在平台设计和软件的配置上也完全按照实际工程应用的要求,学生在使用时就像在对待自己设计的电路一样进行调试,为今后实际的工程开发和工程设计养成了良好的习惯并树立信心,有效地满足学生开展课程设计、科技制作、大学生创新训练等创新活动的需要,使学生的专业学习能够脱离时间和空间的限制。在专业课程实验中既采用自制套件完成基本设计,又能通过外加模块开展创新性设计。在多届全国大学生电子设计竞赛中,利用该实验套件制作的作品取得了很好的成绩。

3.3 加强平台建设,促进人才培养

打造高水平教学团队,鼓励年轻、高学历教师参与实践教学,积极参加国家、省重点实验室的申报建设,与知名企业Altera、Xilinx、Cypress等芯片制造商建立联合实验室,为学生尽早接触前沿技术提供条件。建立学生创新实践基地和开放实验室实现实践时间、实践场地的全天候开放,为自主学习、终身发展能力培养提供场地支持。

学院、教务处、学工部和团委等单位非常重视实践教学环节,在政策、经费、场地和组织上提供了有力的保障。先后出台了“学院关于建设学生课外实践创新基地进一步加强实践创新型人才培养的通知”、“完善学院学生课外实践创新基地管理规定”等制度,加强创新基地的管理。为了更好地管理和跟踪基地开放情况,基地自主开发了“开放性实验室管理系统”,建设基地网站,并设计嵌入式终端,学生凭一卡通进出实验室,完成实验预约、身份验证和实验记录工作。

4 教学改革成效

项目自2006年起在华南师范大学电子信息科学与技术、通信工程、电子信息工程、物理学、材料物理、科学教育等专业的电子信息类等17门课程中已实施7年,并扩展到各类课外科技实践和专业竞赛,受益学生达2 500多人。2009年和2013年获华南师范大学教学成果一等奖3项、二等奖1项,2010年获得广东省优秀教学成果奖培育项目,2014年获第七届广东省高等教育教学成果二等奖。项目实施期间,还承担了广东省教学改革项目1项、学校教学改革项目5项,涉及通信与电子类本科生大类招生和培养、课内外结合的实验教学改革与实验平台建设、实践管理系统研究与开发等。

项目实施以来,在大学生创新创业实验项目方面,学生获国家级项目35项、省级项目54项、校级项目69项,课外科研立项获学校资助达43项,获发明专利、实用新型专利和软件著作权等20多项。学生参加各类科技创新活动和专业竞赛成果显著,共获省级以上奖项达180多项,其中在2007—2013年共获全国大学生电子设计竞赛国家级一、二等奖13项,在全国师范类院校中成绩突出,在广东省大学生物理实验设计大赛共获得省级一等奖22项、二等奖47项和三等奖26项,在广东省大学生电子设计竞赛共获得省级一等奖24项、二等奖23项和三等奖27项,成绩在广东省内高校中名列前茅。

香港大学、华南理工大学、电子科技大学等知名高校,对获得进一步深造的我校毕业生的综合素质与创新能力给予了高度评价。毕业生能适应社会需要,受到用人单位欢迎。据不完全统计,近年来被华为、中兴通讯、中国移动、中国电信、中国联通、三星电子等电子通信行业的知名企业录用的毕业生超过300多人。

5 结束语

电子信息学科与产业的迅速发展,迫切要求高校电子信息类学生具备有不断学习以掌握新知识和技能的终身发展能力。在总结电子信息专业实践教学改革经验基础上,开展了“一个导向,六个融合”的实践教学探索,构建了以自主学习为导向、学做融合的电子信息实践教学新模式。教学改革取得了较好的成效,学生的学习积极主动性和自主学习能力得到了大幅度的提升,学习方法、持续学习和团队合作等方面都得到了有效的训练。学生在科技创新活动和专业竞赛中表现突出,专业实践能力较强,能较好地适应社会企业发展的需求。当然,电子信息专业实践教学是一项系统工程,需要我们继续不断在实践中探索前行。

References)

[1]顾明远,石中英.学习型社会:以学习求发展[J].北京师范大学学报:社会科学版,2006(1):5-14.

[2]王淑桢.培养大学生自主学习能力 适应终身学习需要[J].黑龙江高教研究,2004(4):148-150.

[3]刁鸣,王松武.国家级电工电子实验教学示范中心建设的若干理论探讨与实践[J].实验技术与管理,2008,25(6):1-5.

[4]王春兴.电子信息专业实验课程体系改革与创新人才培养[J].实验技术与管理,2011,28(8):136-138.

[5]毛昕蓉,李荣,张鸣,等.探究式教学法在电子信息类专业课程中的探索与实践[J].武汉大学学报:理学版,2012(增刊2):98-100.

[6]黄大乾,张少翃,陈建军.基于学生自主学习的实践教学体系和平台构建[J].实验技术与管理,2013,30(8):179-182.

[7]刘树郁.高校实践教学的探索与思考[J].实验室研究与探索,2012, 31(6):103-105.

[8]李琰,吴建强,齐凤艳.开放与自主学习模式下的实验教学体系[J].实验室研究与探索,2012,32(1):134-137.

[9]高翅,徐跃进,王平祥,等.系统构建实践教学平台探索多元化人才培养模式[J].中国大学教学,2008,5(2):76-78.

[10]屈波,房海蓉,侯永峰,等.构建做学融合的科研训练体系 形成创新实践的长效机制[J].中国大学教学,2009(1):82-84.

[11]邱健,钟清华,李志为.基于模拟电子线路课程促进创新力的教学研究[J].教育教学论坛,2011(18):18-20.

[12]张娟,钟清华,张涵.电子技术实验个性化教学与创新教育[J].实验室研究与探索,2011,31(5):72-74,85.

[13]张娟,钟清华.电子技术实验个性化教学的探索和实践[J].实验技术与管理,2011,29(6):170-172.

Exploration and practice of learning to do fusion for electronic information based on autonomic learning

Li Zhiwei,Zhong Qinghua,Li Rong,Zhou Weixing
(School of of Physics and Telecommunication Engineering,South China Normal University,Guang zhou 510006,China)

As the IT industry rapid developing,the expertise and practice skills of the employees are updated day by day,requiring the undergraduates to be equipped with the ability of learning new knowledge and skills unremittingly.Based on years of practical teaching experience and the teaching method called“one direction, six fused factors,”by means of the innovating teaching patterns,establishing multivariant evaluation systems and constructing the experimental platform,a practical teaching mode oriented toward the cultivation of the autonomic learning and lifelong developing ability for the IT major.As shown in practice,this teaching mode achieves the goal of learning-oriented teaching,improves the student’s ability of acquiring and digesting new knowledge,and enriches the experience of cultivating innovation-type IT employees.

lifelong learning;autonomic learning;electronic information;learning to do fusion

G642

A

1002-4956(2015)4-0019-04

2014-09-29修改日期：2014-11-07

广东省高等教育教学改革工程项目“多学科融合的学生实践创新能力培养研究与实践”(粤教高函[2012]204号文:118)

李志为(1977—),男,广东梅州,硕士,高级实验师,实验中心副主任,主要研究方向为无线通信信号处理、电子技术应用.

E-mail:mzlzw＠scnu.edu.cn