新工科背景下电子信息类专业课程美育渗透教学模式探索与实践

李栋 高志奇 张占强

摘  要：开展专业技术课程的美育渗透教学模式研究和实践，是当代美育发展的理论求索，也是新时代高等教育理念更新，教学模式多元化发展的必然选择。文章通过分析美育研究现状，探讨专业课程美育渗透重要意义，提出应完善美育系统，将专业技术课程美育渗透纳入到美育体系。研究构建两种美育渗透教学模式，即审美视点迁移教学模式和多元闭环教学模式。特别是针对从系统论视角构建的电子信息类专业课程通用多元闭环美育渗透教学模式，在DSP技术基础教学实践中进行探索，验证该教学模式的有效性。

关键词：新工科;电子信息专业;美育渗透;教学模式

中图分类号：G642      文献标志码：A          文章编号：2096-000X（2022）15-0001-05

Abstract： To carry out the research and practice of aesthetic education infiltration teaching mode in professional and technical courses is not only the theoretical quest for the development of contemporary aesthetic education， but also the inevitable choice for the renewal of higher education concept and the diversified development of teaching mode in the new era. By analyzing the current situation of aesthetic education research， this paper discusses the significance of aesthetic education infiltration of professional courses， and puts forward that aesthetic education infiltration of professional and technical courses should be incorporated into the aesthetic education system， so as to improve the aesthetic education system. Two kinds of aesthetic education infiltration teaching mode are constructed， namely， aesthetic perspective transfer teaching mode and multiple closed-loop teaching mode. Especially for the universal multiple closed-loop aesthetic education penetration teaching mode of Electronic Information courses constructed from the perspective of system theory， the teaching practice of DSP Technology Foundation is explored， and the effectiveness of the teaching mode is verified.

Keywords： new engineering; Electronic Information major; aesthetic education penetration; teaching model

2018年習近平总书记在全国教育大会上指出，要全面加强和改进学校美育，坚持以美育人、以文化人，提高学生审美和人文素养[1]。这一重要论述，为新时期工科院校加强和改进美育教学工作指明了方向路径、目标任务，也对新时代高等教育工作者提出了新的明确要求。2019年教育部发布《关于切实加强新时代高等学校美育工作的意见》，对高校美育课程目标、课程内容、以及其如何设置提出了建议，同年教育部陈宝国部长强调要全面加强和改进学校美育[2]。新工科背景下，高等教育教学模式中的美育是一项系统工程，十八大以来一系列关于美育问题的政策性文件公布，说明开展美育问题研究具有鲜明的政策背景[3]。

一、高校电子信息专业课教学改革研究现状

电子信息专业课程教学模式。2019年徐志国等在电子线路CAD课程教学过程中，引入微课程助手、雨课堂等信息化教学技术，以及在线教学平台，通过优化与调整课程标准、建设课程在线资源、设计及组织混合式线上线下互动教学的环节等，完成了电子信息类专业课程混合式教学模式改革[4];罗玉玲在当前“新工科”创新理念的背景下，在以竞赛为驱动的电子信息类课程教学与实践经验分享基础上，提出了以竞赛为驱动的电子信息类专业课程教学模式[5];吕卅针对传统专业课程教学模式以教师讲授为主，学生兴趣不足，提出了基于“翻转课堂”的电子信息类专业外语课程教学模式[6]，等等。以上关于电子信息类专业课程教学模式的研究，一定程度激发了学生的专业学习热情，提升了学生专业技术能力，达到了专业培养的智育目标。

关于新工科背景下高校通识课程美育教学模式。2018年在新工科建设背景下天津大学孙锐等对天津大学通识美育教育模式进行了探索，认为：新工科专业培养目标应该是“培养全面型工科人才”[7]。2019年西南大学邓佳博士，提出高校“五环”美育课程体系，认为综合美育课程，公共艺术美育课程、专业审美课程、活动审美课程，潜在美育课程构成了高校五环美育课程体系，为高校美育课程顶层设计提供了一种可行性方案[8]。2019年杨林认为美育是提升美学品位与道德品质，丰富人文情感，构建全面人格的重要组成部分，特别是在新工科背景下，在我国本科工程人才培养体系中将有更重要的意义[9]。

以上关于工科专业课程教学模式的研究成果，主要出发点多数集中于“提高学生学习兴趣及对繁琐或枯燥知识点的理解认识”，其教学改革方法主要依赖于改变知识传递的外在表现形式。关于新工科背景下高校美育教学模式研究，大多针对的课程是美育通识课程，没有从人的全面发展这个中心出发，没有形成全面教育系统观念，从深层次挖掘学生的内在动力不够，尝试改变学生对电子信息专业繁琐或枯燥知识点的审美认识效果不佳。

二、完善美育体系及其重要意义

全面教育教学工作是一项复杂的系统工程，美育是这项系统工程的重要组成部分，也是嵌套在教育教学系统中的一个子系统。但我国高等院校美育目前主要依赖美育通识课程和学生美育实践活动来实现教育目标，这样通过通识课程来实现教育目标的体系显然不够完善。新时代新工科背景下对高等教育的美育提出了新要求，必须突破传统高等教育理念，将美育理念纳入专业课程教学过程，完善美育系统要素。

（一）构建完善的美育系统

从系统论视角看，高等教育教学工作本身就是一个完整系统，具体包括美育子系统、德育子系统、体育子系统和智育子系统，劳育子系统与以上四个子系统相互渗透交织，没有单独显现。对于美育子系统而言，其表现出了多类型、多向度、多层次等特性。从作用效能角度看，其主要影响学生情感气质、性格品质等非理性能力素质，在学生感性、情感层面发挥作用。在内容形式上看，美育子系统属于感性教育范畴， 包括艺术美育、自然美育、社会美育、科学美育等诸多要素内容。这些内容要素，除艺术美育相对独立外，自然美育、社会美育、科学美育等又相互交织，内含于自然空间，自然科学与社会科学领域等方方面面，需要通过美育的教学活动或实践活动激发学生的审美能力。因此，美育子系统通常又与德育子系统、智育子系统、体育子系统相互交织，互有重叠。无论是德育子系统、智育子系统，还是体育子系统，都必然有一部分环节或要素要有美育渗透其中。对于高等院校新工科专业而言，智育与美育交织部分内容，主要被专业课程美育渗透所体现，如图1所示。

图1 高等教育体系结构中美育系统要素示意图

专业课程美育渗透就是指教育工作者将美学知识、价值以及审美方法内化与专业课程教学活动全过程的一种教学模式，该教学模式以美化促优化，促改革，教师通过创造课程教学美，完成全面育人教学目标，学生在感受和挖掘某一具体专业课程内在的美的因素，提升个人审美能力，实现综合素质全面提高。

（二）完善美育系统的重要意义

一是从系统论理论视角看，开展专业技术课程的美育渗透教学模式研究和实践，不仅丰富了工科院校美育体系结构，也拓宽了高校美育研究领域。高等教育中的美育是一项系统工程，包括学生美育实践活动、审美通识课程教育和专业技术课程审美渗透教育等诸多要素内容。其中，专业技术课程中的美育渗透是美育体系结构的重要内容，在培养造就中国特色社会主义可用的专业技术人才方面具有独特作用，可以增强审美系统教育的系统效能，是提高高校美育教学质量的有效途径。

二是从教育学理论视角看，开展专业技术课程的美育渗透教学模式研究和实践，既是当代美育发展的理论求索，也是新时代高等教育理念更新，教学模式多元化发展的必然选择。我国高等教育理论与实践正处在高速发展变革期，高等教育宏观层面的体制机制、微观层面的专业培养模式，以及课程教学模式都在发生深刻变革。新工科背景下，开展新工科专业课程的美育渗透教学模式研究，是實现教学模式多元化改革创新的重要方面，是推动高等教育创新发展的重要着力点。

三是从人的全面发展理论视角看，加强高等院校美育工作是建设实现新时代中国特色社会主义伟大“中国梦”的重要基础，是培养学生心灵美、行为美，促进学生的“德、智、体、美、劳”全面发展的核心平台之一。党的十九大报告指出要“永远把人民对美好生活的向往作为奋斗目标”。美好生活的奋斗目标，既有物质层面目标，也有精神层面目标，而实现精神与情感目标，与人的审美能力和美学素养紧密相关，这就需要充分发挥高等教育中美育的作用。因此，为了实现人的全面发展，实现人民对美好生活的向往作为奋斗目标，高等教育必须构建完善美育子系统，积极开展专业课程的美育渗透教学模式研究，形成育人要素融通整合、育人资源互补共融、育人环节良性互动的科学协同发展格局。

三、构建电子信息专业多元闭环的美育渗透教学模式

工科类院校的美育一直是一个大课题。工科专业如何开展美育，始终是高等教育学者探索解决的重要问题之一。一些学者尝试寻找一种完善的美育教育模式 [7-9]，笔者通过比较分析各类教学模式特点，结合个人从教经验，提出两种通用性专业课程美育渗透教学模式。

（一）构建审美视点迁移教学模式

各个学科，各个领域都有其美的存在。美本身就是一切学科或现象领域所蕴含的有机综合与交融体。高等教育中的美育则是在美的高度，激励或促发学生按照美的逻辑把一切学科或现象领域认知重新构建成一个丰富、生动且具有概况性和代表性的完善整体。通常激励或促发学生构建这种美的认知世界，可能只需要一个“点”，而这一点便可以撬动一连串、一个面、一个整体，形成审美能力。这些“点”按照美学理论来说，称为“审美视点”。在实践中，作者将基本美育模式进行迁移，针对一些相对独立完整的教学内容，按照美学逻辑和规律进行分解整合，形成一个全新的美育渗透的专业知识或专业技能教学活动过程，将知识点、技能点与审美点有机融合，通过解析、鉴赏和训练，激励促发学生审美能力素质提升，在延伸教学和检验教学环节以课题后的相关习题形式，反馈美育目标达成情况。具体美育渗透的审美化视点教学模式如图2所示。

在电子信息类专业课程中，这些视点通常可以是一些典型定理算法、工程技术，也可以是一些流程或TI产品，通过这些相对附加审美视点的独立单元模块，引导学生构建专业学科内涵的工程或技术美，培养学生热爱学习工科专业的内在动力，形成专业学科或课程模块支撑的审美能力和价值观念。

（二）构建多元闭环的美育渗透教学模式

随着高等教育改革的不断推进，德育、智育、体育、美育在各自系统领域中不断完善发展，相互并列、多层次的高等教育体系架构已经形成。特别是新工科专业建设概念的提出，为构建一个多元闭环的专业课程美育渗透教学模式，奠定了基础。当前高等教育系统中各个层面分别从不同方向上促进个体的全面发展、协同发展，其本质也是教育者和大学生共同参与、双向互动的一种教育活动系统。整个高等教育系统更加多元复杂，系统中的专业课程教学活动同样具有显著的多元复杂性。研究或解决一个多元复杂问题，首先要从问题的一般性入手，新工科专业课程教学活动同样由多元要素构成，即教学主体、教学目标、教学内容、教学方法、教学环境和教学评价等，这便是新工科专业课程教学活动的一般性，同样美育渗透的专业课程教学活动也具有以上一般性。因此，专业课程美育渗透的基本教学模式也应该是教学过程中所有相互关联和相互作用要素的集合或统一，且这样的教学模式应该是一个多元闭环结构，如图3所示。

整个教学模式呈“双环结构”，以教学主体为中心，即教师与学生;第一环包括教学内容、教学方法、教学目标三个教学要素。教学内容指具体课程内容，教学目标包含德育、智育、体育、美育等领域教学目标，教学方法指教学方式手段等，该环路中的教学要素两两相互影响。第二环为教学评价环，教学评价不是静态的考核，是对教学过程进行的动态评价，其是一个完整的闭环结构，处于多元闭环教学模式的最外环，通过尽可能实时的评价反馈，修正教学要素及教学模式。

图3 多元闭环基本教学模式示意图

具体到一门专业课程，假设课程教学目标达成度为Z，则Z满足如下函数关系：

Z=f（x1，x2，x3，……xn），

变量x1，x2，x3，……xn为多元闭环教学模式的各个要素，即教学主体、教学目标、教学内容、教学方法、教学环境和教学评价等内容。该函数为目标函数，整个教学过程就可以理解为目标函数最大化的一个函数优化问题。根据该目标函数，可以看出，我们要想实现美育教学目标或达到美育教学目标实现最大化，主要调整教学模式各个要素美育渗透程度即可的基本教学模式示意图。其中，教学主体为教师与学生;教学目标为德育、智育、体育、美育等领域教学目標;教学内容为具体课程内容;教学评价为对教学过程进行动态评价，尽可能形成实时反馈信息，修正教学模式。

四、多元闭环的美育渗透教学模式实践探索

DSP技术基础在电子信息工程专业课程体系中具有一定代表性，在DSP技术基础课程教学过程中引入多元闭环的美育渗透教学模式进行实践探索，选择教学目标、教学内容、教学方式、教学活动等变量因素进行调整，期望获得课程教学目标达成度Z最大值，通过直接评价的方式验证了教学模式的有效性。具体做法如下：

（一）专业课程教学目标要素的美育渗透

在专业课程大纲定期修订过程中，作者专门针对DSP技术基础的课程目标设置了调查问卷，对一些专家教授和有毕业生从事DSP技术开发相关行业的用人单位进行了调查，反馈信息显示：89%的毕业生能够使用DSP技术，完成特定的DSP工程任务，但DSP系统设计成果或工程产品缺乏美感，缺乏创新性。且随着时间推移绝大多数学生不能始终坚持从事DSP技术开发相关工作或研究DSP技术相关问题。究其原因，与专业课程教学目标要素中缺乏美育渗透有很大关系。DSP技工程技术与自然一样都包含“美”的元素，作为一名综合型高素质DSP工程技术工作人员，应该醉心于探求DSP系统理论奥秘，热衷于DSP系统设计与开发，欢欣于DSP嵌入式系统工程，从中可以获得乐趣，满足其对美的追求，实现美的人生。2019年，在DSP技术课程教学目标设定过程中，作者美学意识培养的内容或要求融入到了课程目标之中，教学内容突出美学和DSP技术相结合的交叉单元展现，2019年内蒙古工业大学电子信息工程专业修订的DSP技术基础美育渗透课程教学目标见表1。

（二）专业课程教学内容要素的美育渗透

教学内容是多元闭环教学模式电子信息类专业课程的美育元素，可以通过专业知识中蕴含的结构美、原理美、算法美以及技术美、工程美、职业美来挖掘展现，还可在电子信息工程技术内部关系与规律，电子信息类产品质量和审美要求等方面挖掘。按照美的规律，将技术与产品、物质和精神、实用和审美等联系起来，认识和理解所学专业，以及今后职业美景。如DSP技术基础课程的DM642结构原理教学过程中，教师可以深入挖掘DM642结构特点和原理内涵，紧密跟踪学生学习效果，在恰当时间融入形式美则，将DM642硬件结构的对称均衡与复杂有序，逻辑结构的严密与流畅，准确与包容、变化与统一等逻辑美则纳入到知识传递和价值导向过程中。再如在DSP技术基础课程教学之傅里叶变换算法实现部分，将电子信息技术的美根源于其规律性特征的实质，通过认识傅里叶变换规律性，在潜移默化中让学生理解认识。具体可以把傅里叶正变换的公式，按欧拉公式展开，可以看出分成了对称的实部R（ω）和虚部X（ω）两部分，也可以写成模和相位的形式。当时域的f（t）为实偶函数时，频域的F（ω）也为实偶函数，当时域的f（t）为实奇函数时，频域的F（ω）为纯虚函数，具有明确的关系对称规律。将美学教育渗透到DSP专业技术课程教学内容之中，使学生掌握美学的DSP基本理论和技术美学的基本知识，进而有意识的将美学因素纳入个人价值判断之中，成为其DSP学习乃至DSP发开的自觉追求目标。

（三）专业课程教学方式要素的美育渗透

随着现代教育技术的快速发展，课程教学方式手段呈多样化趋势。DSP技术课程还利用雨课堂、超星学习通等在线教学平台功能，采用PPT、短视频、微信语音、Flash动画等多媒体教学手段，不仅促进了专业知识的提升，还通过美的画面、美的声音、美的实体的展示，以视觉冲击、听觉冲击和触觉冲击等形式，培养了学生的技术审美和工程审美，更在潜移默化中提升了学生对美的认识，激发了创造美的能力。

（四）专业课程教学活动要素的美育渗透

在当前“新工科”创新理念的背景下，课程在第九章软件设计部分，利用2学时时间，组织了DSP嵌入式应用系统软件仿真设计竞赛活动，其中设计成果评分标准明确了审美价值内容。通过竞赛活动激发了学生积极钻研的求知热情，达到了提高学生实践动手能力目的，培养了一定的专业自信心。在DM642中断控制部分，为了将DM642中断控制原理理解清楚，课堂组织了分组讨论环节，讨论考核标准中添加了语言表达条理清晰、呈现形式要优美、有审美价值体现等内容。另外，在一些内容的课堂导入时，适当添加了新颖前沿的工程技术应用案例，一定程度创造了美的情境，培养学生学习热情。

（五）专业课程教学评价要素的美育渗透

专业课程教学评价是整个多元闭环系统的最终环节，也是开始环节。其不仅是专业教育教学效果的重要保证，也是美育教学目标实现的关键环节。由于美育渗透的课程目标结果短期很难量化评价，因此DSP技术基础课程美育教学目标达成度考核主要采用过程评价方式进行。在过程评价中，重点对课堂提问、课堂讨论、课后作业、设计竞赛等过程环节的工程审美、技术审美以及相关美学认知程度进行量化评价，通過以上环节评价结果的实时反馈，及时调整各个教学环节的美育渗透程度与方式。

（六）教学模式实践结果分析

在课程结束后，通过直接评价方式，对74名同学做了调查分析，65%同学认为DSP结构具有一定形式美感，与形式美学天然相关。78%的同学认为DSP嵌入系统，体现了一定的人工智能美。80%的同学认为DSP算法设计的严密特性、流水线特性具有一定的逻辑美。85%的同学认为自己会坚持自己的初心，今后会更加努力学习电子信息专业知识，为成为一名合格电信行业工程师奠定基础。84%的同学认为个人达到课程目标3要求。通过调查分析，可以看出多元闭环美育渗透教学模式具有一定的有效性。

五、结束语

本文通过分析美育研究现状，探讨专业课程美育渗透的重要意义，提出应将专业技术课程美育渗透纳入到美育体系，完善了美育系统。并研究构建了两种美育渗透教学模式，即审美视点迁移教学模式和多元闭环教学模式。特别是针对从系统论视角构建的电子信息类专业课程通用多元闭环美育渗透教学模式，在DSP技术基础教学实践中进行了探索，验证了该教学模式的有效性。关于案例中部分理论分析和实践做法，还有很多不足之处，希望各位老师能够鉴别参考，也希望所提个别建议能够在一定程度上改善当前高校电子信息类专业培养中专业课程教学模式中美育渗透不足的问题，提高电子信息工程专业人才的综合素养，突破技术瓶颈，实现人才培养的深层次提升，实现人的“德智体美劳”全面发展。

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