工业4.0时代下电子信息类专业的实验教学改革

言理　陈康伟

摘要：工业4.0时代是一个网络化、智能化的工业生产时代，这些巨变将彻底重构我们的生活，同时对高校教育产生了一定的冲击。由于电子信息类专业的特殊性，本文提出电子信息类专业应结合自身学科优势，与时俱进，打破传统的教学模式，全面进行教学研究改革。以工业4.0时代为发展契机，充分利用企业及社会资源，重视实验教学，将理论与实践相结合，改进和完善实验教学体系，优化实验教学方法。相较于传统的重视理论学习的教育模式，进行此类的教学改革更能提高学生的实践应用能力，培养出更多的适应智能化社会的高水平应用型人才，顺应工业4.0时代的发展潮流。

关键词：工业4.0；电子信息；教学改革

中图分类号：G64 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2018）28-0278-03

一、引言

“工业4.0”概念最初由德国率先提出，旨在支持工业领域新一代革命性技术的研发与创新，引领第四次工业革命。工业4.0是利用信息化技术促进产业变革的时代，即智能化时代[1]，其显著特征是网络化、智能化、去中心化、个性化。随着新一轮产业革命的到来，全球科技革命呈现出新的发展态势与特征，以智能制造为核心，信息技术、生物技术、新材料技术、新能源技术广泛渗透，几乎所有领域都发生了以智能化、绿色化、服务化为特征的群体性技术革命。在工业4.0时代中，高等教育已经成为科技与经济发展的“火车头”，成为社会进步的核心机构，同时也面临着新的挑战。新时代下的高等教育应更加强调对学生基础知识、基础能力与实践能力、创新能力的培养，更加强调基础化、综合化、个性化、实践化，形成通识教育、终身学习基础上的专业教育人才培养新模式[2，3]。以广东石油化工学院为例，地处粤西欠发达地区，是华南地区唯一一所石油化工特色高校，理工科背景鲜明，尤其是石油、化工、电气、机械类专业优势突出，地处南方油城——茂名，有着得天独厚的地理环境和資源优势。在工业4.0的时代背景下，更是为学校的蓬勃发展创造了良好的机遇。学校应该以工业4.0时代为契机，顺应时代发展需求，结合自身特色和当地已有的能源优势，加强学校的学科建设，做出相应的转型，为高校的长远发展谋求一条新的出路。电子信息类专业作为广东石油化工学院的优势学科，拥有着一支优秀的师资队伍，配套齐全的相关教学设备，坚持着独特的教学理念，一直在学校中保持着较高的教学质量和升学就业率。

二、电子信息专业的教学改革

1.改革和完善实验教学体系与课程内容。结合计算机软件的发展趋势和社会对人才培养需求的改变，积极开展实践教学研究，加强实践教学建设。软件技术基础的理论学习必须与实践相结合，目前软件技术基础的授课安排是理论36课时，实验6课时，按照专业的发展要求，应该不断完善“层次型、模块化”的实验教学体系，逐步增加综合性实验、开放实验、创新实验、选修实验和设计性实验的比例，增加实验课时，可以按实验课和理论课1∶1进行排课。

注重实践教学与理论教学的有机结合，既强调在实验实习中验证理论，更强调在深入学习理论的基础上创新实践能力的培养。可增加软件技术基础相关的创新实验，例如网络编程与应用、数据库应用系统开发、专题网站的创建、多媒体编程与应用等紧跟现代软件开发技术。此外，在巩固以培养学生基本技能和动手能力的经典验证性实验的基础上，要及时更新实验内容，鼓励教师将最新的科研成果应用到软件实验教学中，增加实验教学中综合性、创新性和设计性实验项目的比例。

2.改进和优化实验教学方法与手段。以提高学生的学习兴趣、主动性、积极性，培养学生的动手能力、创新能力和社会适应能力为目的，构建研究型教学模式。软件技术基础课程中软件相关的理论基础知识较多，光靠死记硬背是不行的，需要学生在实际编程操作中发现问题、解决问题、理解理论知识，因此需要给予学生更多的实验室时间和实验场地，注重实验教学的方法。教师在实验课中可以采用启发式、讨论式、学术交流式教学方法，不局限于固定的实验内容，可以引导学生自主选题，发挥个性，自行制定项目的性能指标和实验的功能。可适当安排一些开放性实验，例如数据库应用系统开发作为一个开放实验，则可以将学生分为若干个实验小组，其中所有的分析、设计、编程、调试和演示等都由学生小组自主完成，教师仅仅进行引导。这样不仅能培养学生的信息获取及选择能力、知识应用能力、程序设计及测试能力、创新能力、动手实践能力，还能培养学生的团队合作精神和交际沟通能力。

3.加大实验室的开放力度。软件技术基础是一门实验性很强的课程，对于电子信息类专业学生非常重要。软件技术基础实验主要是使用程序设计语言进行编程测试或者使用计算机仿真技术进行虚拟仿真，培养学生在系统设计、综合应用知识、创新能力和工程实践等多方面的素质。良好的实验环境对软件技术基础实验教学尤为关键，能够给学生提供一个良好的学习交流环境。

根据专业的发展要求，组织拟定实验室开放计划，在不影响学校科研工作的前提下，部分开放实验室，为增加实践的机会，充分利用课余时间巩固课堂上所学的软件技术理论基础知识，并且将这些理论与实践相结合，运用和参与到大学生创新项目、电子竞赛等项目中去。为了合理、有效地进行实验教学，首先需要制定实验室开放的管理办法和相关制度；其次建立开放实验室预约登记制度，学生可以通过申请预约实验时间、使用仪器设备和实验室等；同时，鼓励学生积极参与教师的科研项目。

4.建立校外实习基地，延续和深化课堂实验教学。电子信息类学科是实践性很强的学科，综合性与实践性（应用性）是学科的特色之一，因此在人才培养中，必须建立校企合作，充分利用好校外企业这个优良的实践平台，实现理论知识与企业实践相结合，使课本上学到的知识在企业中可以得到现场验证；可以提高学生的创新能力和动手能力，即发现问题、分析问题和解决问题的能力。以计算机科学与技术专业班级为例，一部分学生去校外的软件公司跟随有项目经验的项目工程师来学习，一部分学生还是采用传统的教学和实习方式，即教师布置任务后，学生就在普通的实验室里进行实习，教师在旁边进行辅导。虽然两组学生都在一定程度上通过实习提高了独立研发能力，培养了创新性与挑战性，但是结果显示：两组学生的能力还是有着明显的差别，实习结果对比如表1所示。

从表1显示的结果可以看出，在软件公司实习的学生效果更为明显，他们在公司中受到了正规的训练，能够更加独立的负责相关的软件项目进行软件编程，这是传统方法的实习所无法达到的效果。因此，要充分利用好校企合作的资源，达到一种双赢的局面。目前，计算机科学与技术、电子信息工程、网络工程等专业分别于中兴通讯公司、中科曙光公司实行校企“产教融合”联合培养高质量工程应用型人才，同时还建立了东莞市羽博通讯设备有限公司创业基地，中兴通讯公司产教融合创新基地，中海油惠州炼化公司创业就业基地，等等，为学生提供了良好的实践就业平台。只有将理论真正应用于实际生活中，才能真正提高电子信息类专业人才的培养质量。

5.健全理论和实践教学质量监督和管理机制。为了提高实验教学质量，在学校内部进一步完善和健全理论和实验教学质量监督和管理机制，采用多种方式，如学生问卷调查、座谈会、院领导、督导及教学委员会听课制度、检查备课和教学资料准备情况以及采用听课与讨论等方式加强对实验教学过程的检查与监督。同时，通过座谈、网络交流等方式增加教师和学生的沟通渠道与机会，确保实验教学质量信息反馈的真实性。改革过去普遍采用的、单纯以考试成绩或实验报告评定学生能力的评估模式，在此基础上加入对学生实验态度、实验表现和创新能力等方面的考核，作为评估学生的重要指标来综合评价学生的整体成绩，避免进入“重理论，轻实践”的误区。

三、电子信息专业教师的转变

电子信息类专业的教学改革不仅要靠学校和院系的努力，同时也离不开教师自身的不懈努力。在工业4.0时代下，信息更新速度快，科学技术日新月异，理工学科发展迅速，作为一名电子信息类高校教师，应与时俱进，多学习新知识、新文化，实时了解理工科专业的发展动态，提高自身的修养和专业水平。

1.将“以教为中心”转变为“以学为中心”。高等教育课堂教学的重心应由教师的“教”转向学生的“学”，教师不仅要研究自己的课堂教学，提升自己的专业素养，更要研究学生的学习方法，提倡“授人以渔”，而不是“授人以鱼”。对于电子信息类专业的学生，需要了解的专业知识丰富、涵盖范围广，教师在课堂上不仅要告诉学生学习的重点，还要培养学生的兴趣，使他们产生学习的主动性，教会学生如何在工业4.0时代利用现代各种信息资源汲取知识。以学生的学习为主的教学研究是我国正在形成的一种新的教学研究范式，形成这种研究范式需要批判传统的教学研究范式，需要準确把握国际教学发展的新动向，需要专业的路径与方法[3]。

2.注重工程实践。电子信息类教师自身也应注重工程实践，这对科研和教学将带来实质性的进展。尤其是现在高校教师逐渐趋于年轻化，很多青年教师都是一毕业就走上了教师岗位，走的是从“学校—学校”的模式，虽然学历高，专业知识扎实，但同时也导致了大多数青年教师缺乏企业工程实践的经验而造成了理论与实践的脱节。电子信息类专业讲究实用性、应用性，尤其是工业4.0时代的到来，生活和工作越来越智能化、网络化，仅仅立足于课本上的理论知识是远远不够的。

3.避免“重科研，轻教学”。教育的根本目的在于教书育人，无论时代如何变迁，这一根本目的是不会改变的。目前很多高校教师重科研，认为科研成果比教学成果更有实际意义。高校教师应该以工业4.0这个大环境为契机，尤其是电子信息类专业教师，一手抓科研，一手抓教学，千万不能忽略教书育人这个根本任务，避免出现“重科研，轻教学”的不良现象。

4.不断提高自身专业知识和素养水平。工业4.0时代信息爆炸，新鲜事物层出不穷，科学技术日新月异，若抱着一劳永逸的态度是得不到发展的。特别是电子信息类学科性质特殊，随着社会的发展很多相关的知识和应用也在逐步的更新换代，这就要求理工科高校青年教师一定要有“活到老，学到老”的精神，实时了解专业动态，加强自身专业知识的学习，并将自己所了解的新事物穿插到理论教学中去，不断提高自己的教学水平和素养水平。

四、结语

软件技术基础实验通过开放与自主的实验教学模式的执行，将获得最大的教学效果就是把学生从“不想学”转变到“愿学”和“会学”，使学生对实验课程的喜爱程度大大加强，从而能自觉主动地进行实验，认真地完成实验。

工业4.0时代为高等教育的发展创造了有利的条件，也为电子信息类学科的建设发展提供了先决条件。高等教育作为衡量一个国家教育实力的标准，必须跟上时代前进的脚步，电子信息类专业更应该把握好工业4.0时代的优势条件，顺利进行高等教育的教学改革，既要有科研成果，又要有教学成果，培养出高质量、高水平、高能力的全面应用型人才。

参考文献：

[1]杨青，党选举，周萍，伍锡如.“工业4.0”背景下的智能科学与技术专业宣传与认知[J].北京：计算机教育，2015，（18）：34-36.

[2][美]德雷克·博克.回归大学之道[M].侯定凯，梁爽，陈琼琼，译.上海：华东师范大学出版社，2008.

[3]李立国.工业4.0时代的高等教育人才培养模式[J].北京：清华大学教育研究，2016，（01）：6-15，38.