面向工程教育专业认证的应用电子技术创新实验教学模式

夏琬娇 房建东 王艳荣 张晓东 彭武

摘  要 内蒙古工业大学信息工程学院对电子信息工程、通信工程和物联网工程专业开设了应用电子技术创新实验选修课。该实验选修课的开设不仅是为了满足数字电子技术等基础课程的实践需求，还旨在培养学生探索、学习、动手、合作、创新等各个方面的能力。将面向工程教育专业认证，对应用电子技术创新实验教学模式进行探索研究。

关键词 应用电子技术创新实验;工程教育专业认证;创新意识;教学模式

1 引言

互联网深刻影响着人类社会的发展，突飞猛进的信息技术不仅带来了物联网、人工智能、网络通信安全等新工科专业，还促进了应用电子技术创新实验教学模式的优化和进步。大数据背景下，要以工程教育专业认证为目标，探索课程与实践教学环节教学模式的改革与创新。工程教育专业认证是保障和提高专业教学的方法，其实质是按照既定的质量标准对专业人才体系进行认定，其目的是保证专业能够培养出符合标准的合格毕业生[1]。

2006年，美国政府出台《美国竞争力计划：在创新中领导世界》，希望通过培养优秀人才，保持美国的竞争力，使其处于世界领先地位[2]。

2013年6月，中国成功加入《华盛顿协议》，这标志着我国已经开始迈入快速提升工程教育水平的行列。但是，在之前的高等教育培养计划中，各高校的实验课项目往往以简单的实验验证为主，忽视了课程的工程性，使得学生对课程缺少框架性的认识，知识结构与层次未建立起来[3]。

针对上述问题，参照《华盛顿协议》规定的各项工程教育专业认证标准，内蒙古工业大学信息工程学院以电子信息类本科生培养特色的培育建设为例，开展了应用电子技术创新实验应用创新教学模式研究，并通过实验方案的设计、实验原理的虚拟仿真、实验项目的功能测试三个环节，解决大学生创新意识缺乏、实践能力薄弱的问题。

2 教学模式研究反思

在研究范式和研究领域上，我国的教学模式理论仍然存在以下问题[4]。

1）阶段模糊与概念泛化。构成教学模式的引进介绍、理论探索和实践构建三阶段划分标准不明确且片面，教学模式的基本范畴和内在从属概念仍需进一步明确。

2）实践运用走向形式。其一，一些学者照搬其他学者的教学模式，使得自己的实践教学难以推广;其二，一些教学模式理论基础匮乏，使得建构的教学模式经不起检验。

3）教学模式研究的缺失。虽然有研究者探讨了基于信息技术等与课程整合的教学模式，但是相关研究大体是线性的、单一化的，对如何发挥教学模式在“互联网+教育”环境下的最大优势的研究较少。

因此，互联网时代的教学模式变革，要从本科生培养关键要素与环节角度，运用专业认证理念，面向全体学生，开展边研究边实践、边应用边推广的教学模式[5]。

3 面向工程教育专业认证的应用电子技术创新实验教学模式

本文结合内蒙古工业大学信息工程学院本科生应用电子技术创新实验选修课程，对面向工程教育专业认证的应用电子技术创新实验教学模式过程进行具体阐述。

课程的特色与简介  实现课内课外有机结合、技术应用与发展能力有机结合、专业教育与职业素养教育有机结合是课程的主要特色。课程既注重素质培养，又注重应用能力培养，为学生后续学习与工作打下坚实的基础。学生在教师指导下，通过文献综述、应用假设、方案论证、原理仿真、功能實验等环节的训练与实践，能够基于给定的实验条件，通过客观述评，提出问题，给出可行解决方案，进行系统设计分析、实验测试，完成作品设计制作，深化应用电子技术创新实践，培养严谨的科学态度与职业素养。

课程教学目标

目标1：通过任务剖析、需求分析、应用定位、结构抽象、建立系统框图等环节，使学生掌握研究对象设计分析基本流程和方法。

目标2：通过实验方案论证环节培养学生分析问题能力。

目标3：通过原理仿真、实验设计、器材选型、实验分析等环节，培养学生借助计算机软件分析平台等现代工程工具进行开发的能力。

目标4：通过功能实验测试、整理实验现象、分析实验数据、编制设计说明书等环节，培养学生交流借鉴、分析问题、客观评价能力。

实验方式

1）自主式：学生实验方案经指导教师审核通过后，领取实验器材，进入实验室自主实验。

2）分组式：实验项目九人一组，每组成员明确分工。

辅导方式

1）讲授式：指导教师通过集中讲授方式，向学生讲清课程安排、工作与进度要求、考核方法、实验守则及实验室安全制度等。

2）混合式：针对学生每个阶段的论证分析要求，以质疑辨析方式解决，通过指导教师提出质疑、学生辨析的方式，师生共同探讨、相互借鉴，学生自主完成设计优化。

3）讨论式：针对学生设计过程中出现的个别问题，指导教师通过每周固定指导时间，针对性辅导解决。

项目实施  每个小组每周必须有一次正式项目会议，项目秘书要对每次会议做会议纪要，并按项目成果交付计划进行项目成果答辩。项目成果交付计划如表1所示。

成绩评定  该应用电子技术创新实验最终的成绩评定以三个方面作为参考：实验方案论证答辩、实验原理设计与仿真设计答辩、项目的功能测试及其视频制作。对于实验方案论证答辩成绩的评定，按照设计说明、虚拟仿真、会议纪要、陈述及答辩五个项目进行权重打分;对于实验原理设计及仿真设计答辩成绩的评定，按照四个项目进行权重打分，具体评分规则如图1所示;最后一个成绩评定环节为功能测试环节，该环节用优、良、差三个等级记录各个小组的实测成绩。

学生学习成效统计分析  内蒙古工业大学信息工程学院本科生应用电子技术创新实验选修课程推陈出新，不断朝着面向工程教育专业认证教学模式摸索前进。为了更好地实现对该教学模式下学生学习成效的掌握，本教学模式在应用电子技术创新实验结课之后，对参加该选修课程的各个实验小组进行成绩统计与分析。该课程成绩评价共有三个环节，分别为方案论证环节、原理论证环节和功能测试环节，每个环节满分均为100分。

评审小组共由三名助教和一名教授组成，各自为每个实验小组打分，各实验小组每一环节的最终评分取所有评审成员打分的平均分。参加该选修课程的21个小组三个环节的得分结果如图2所示（左边为方案论证环节分数，中间为原理论证环节分数，右边为功能测试环节分数），各小组最终成绩（最终成绩=方案论证环节*0.2+原理论证环节*0.4+功能测试环节*0.2）如图3所示，结果保留整数。

由图2可以看出，除了第七组，其他各小组每个环节的分数波动不大。为了做到对每位学生“不抛弃、不放弃”，与第七组小组成员进行交流、沟通，了解到该小组学生其他课程任务繁重，导致没有按时完成原理仿真环节答辩。经过评审组客观、人文地考虑，给予该小组最终成绩及格处理。由图3可知，该应用电子技术创新实验选修课程60～69分有一组，70～79分有四组，80～89分有14组，90分及以上有两组。由此可得，面向工程教育专业认证的应用电子技术创新实验教学模式使得学生的学习成效呈现较好态势。

学生课程目标总体达成度比较  图4为电子信息工程专业16级（左边）和17级（右边）课程目标总体达成度比较图。由图可知，两个年级的课程目标总体达成度均超过目标达成度（0.65），虽然17级的课程目标2、3、4相较于16级有所下降，但是下降幅度较小，整体态势稳定。通过对16级和17级电子信息工程学生进行调查及分析，发现17级的课程目标总体达成度略有下降的原因可能为该年级的学生积极性不高，重视程度不够，不少学生投入的时间较少等。为了减少这种现象，需要进一步加强对应用电子技术创新实验课的管理，通过激发学生的学习兴趣来提高他们对所学理论知识的综合应用能力。

4 教學模式总结与展望

本文采用的教学模式顺应了当代高校实践教学的改革潮流，不仅培养了学生提出问题、制订计划、交流借鉴、客观评价、创新实验和再学习能力，还最大限度地把学生的学习积极性、主动性、创造性发挥出来。目前，课程实践教学环节在实施过程中还存在中间环节监控不足、效果评价体系不完善等问题。针对此类问题，未来的应用电子技术创新实验课程应该继续向工程教育专业认证标准靠近，深度融合物联网大数据技术与人工智能技术，有效保证学生工程教育的高质量完成。

参考文献

[1]孙萍，陈昱润，杨雪梅.工程教育专业认证背景下电子科学与技术专业人才培养的探索[J].教育教学论坛，2019（51）：202-204.

[2]李墨.美国国家教师教育技术标准的演变及启示[J].集美大学学报（教育科学版），2014（4）：5-8.

[3]秦怀宇，陈欢.工程教育认证背景下数字电子技术教学模式改革[J].电子测试，2013（18）：210-211.

[4]闫守轩，张铭芳.教学模式研究四十年：回顾、反思与前瞻[J].辽宁师范大学学报（社会科学版），2020（1）：51-56.

[5]黄爱华.高等教育教学模式的演进、研究与变革[J].高校教育管理，2017（1）：92-96.