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电子类专业教学内容体系设计与实践

摘要:分析了信息技术应用于电子类专业教学中存在的问题,提出了以“互联网+”等信息技术为背景的电子类课程内容体系教学改革方案。利用信息技术构建共享、开放的教学资源库,支撑“翻转课堂”等先进的教学模式的采用,加强过程教学,激发学生自主学习兴趣,培养学生个性化发展。切实提高教学质量,赋予教师更多信息资源的支持,实现以学生为主体的创新型人才培养要求。

关键词:“互联网+”;信息技术;“翻转课堂”;个性化培养

为鼓励本科高校信息化建设,教育部于2018年4月下发《教育信息化2.0行动计划》,提出了“互联网+教育”的具体实施计划,明确要持续推动信息技术与教育深度融合,依靠人工智能、大数据、区块链等最新技术,推进教学,优化管理。[1]近期,辽宁省教务教育工委、辽宁教育厅印发《关于进一步深化本科教学改革全面提高人才培养质量的实施意见》,提出要着重培养创新型复合型人才,深化教学改革,强化过程管理,加快推进一流本科建设,全面提高人才质量。[2]教育信息化带动教育现代化,是国家教育事业发展的选择,它促进了优质教育资源互通,推动了信息技术与教育教学深度融合,实现教育理念、方法创新和人才素质提高。电子类专业作为教育部推荐的新工科建设专业,其专业发展与信息化密切相关。将信息技术融入教学内容体系中,可以夯实专业基础能力,强化工程实践能力。通过深度融合信息技术,实现教学内容体系改革,不断提升专业人才培养质量,满足社会需要。

一、信息技术与电子类专业教学深度融合存在的问题

1.信息技术深度融入电子类专业需要解决的技术问题。电子技术与通信、仪表、机器人、航天、集成电路、电力等行业领域密切结合,将广泛带动这些行业企业的发展。[3]例如国内比较知名的企业华为、美的、格力、熊猫电子、中兴等均是在电子类产品核心技术上取得突破,从而获得较快发展。从世界竞争格局角度看,人工智能、大数据等信息技术取得重大突破,导致全球竞争进一步加剧。因此,为满足中国制造2025产业整体结构升级要求,在本科教学中需要加强信息技术与电子类专业的深度融合。但在教学实践中,信息技术深度融入电子类专业仍需要解决一些技术问题。(1)教师对信息技术深度融入电子类专业认知与适应性问题。教师在构建基于信息技术的新型教学模式中,应合理地将信息技术融入教学工作中,制定完善的教学内容体系,以支撑高校充分利用信息技术开展人才培养模式和教学方法改革。教师对信息技术融合电子类专业在认知上的深入理解,以及教学团队对课程整体设计和辅助支持作用也非常重要。在教学实践中,有一种理解是信息技术融合专业教学,就是利用“互联网+”实现对专业课程的教学,把非常多的专业知识罗列推送给学生,或者只是利用如大学慕课、腾讯会议、雨课堂、学习通(超星)、蓝墨云等网络平台,按照教学计划开展单纯的线上教学、答疑辅导活动。这种对信息技术融合教学的理解过于简单,对营造学习氛围、激发兴趣,真正达到学生的培养目标还是不够的。要实现信息技术与专业的深度融合,一定要以学生为中心,知识体系设计应是递进的、分层次和模块化的。如“翻转课堂”教学等新的教学模式使用,都有较好效果[4]。教师要充分适应信息化教学模式的调整,转变思维方式,对信息技术融入教学要有深入的思考,教学团队要适应这个变化。由此可见,教师对信息技术深度融合专业认知上的偏差,会对信息技术融合专业教学有重要影响。(2)信息技术融入实践教学平台建设问题。现阶段,应用型转型高校非常重视学生实践能力的提高,并进一步明确专业教师要承担实践教学指导任务,以确保学生接受指导的全覆盖。学校也在大力推进应用型高校课堂教学改革,支持一线科研人员、工程师承担教学任务。信息技术可以支持这项改革措施,通过搭建虚拟仿真平台加强实践教学平台、教学实践基地和实验教学示范中心的建设,建立与专业培养目标和毕业要求相适应的校内实训基地。通过信息技术中的“互联网+”,还可以推进学校与科研院所、企业合作,加快建设产学研一体创新平台和实习实训基地,实现科教融合、产教融合[5]。

二、深度融合信息技术的电子类教学内容体系设计

1.构建开放、共享、个性化的专业教学体系。以学生为中心,建立一套以信息技术为支撑的新型人才培养教学体系,充分满足学生个性化发展需要,切实提高人才培养质量。与传统电子类学科相比,电子类新工科建设定位高、科学研究能力与实践操作能力指标高。在电子类新工科课程标准要求下,教师应及时转变教学观念,以适应信息技术与电子类专业融合的需要。教师应切实提高自身计算机技术水平,以提升对专业与新技术结合的自身技术储备,在教学中,可以构建更为贴近学生需要的教学内容,这与传统的教学模式有着本质的不同。传统教学的教师在课上都采用“填鸭式”教学,将教材上的知识直接以讲授的方式灌输给学生,这种教学方式忽略了学生个性化发展需要。在信息技术快速进步环境下,需要调整这种呆板的教学模式,确立以学生为主体的教学模式,以满足学生个性化发展要求。2.创建自主开发的教学资源库。学生在自主学习、独立研究过程中遇到比较大的问题就是相关知识繁杂,在初级阶段取舍资源过程中会陷入疑惑,耽误了宝贵的时间。在知识点迁移过程中遇到瓶颈,学生会陷入疑惑,理论与实践结合过程会出现问题。为了解决这个问题,教师可以基于互联网平台,开发适合不同层次学生的教学资源库。这个教学资源库是有序的、分层次的,学生可以根据这个资源进行个性化选择、难易梯度选择,这样课堂学习与线下网络资源库平台学习就可以进行有效融合,学生在初级阶段就会减少寻找相关资料所耗费的时间,提高自己的学习效率。资源库的建立应该由教学团队进行论证和建立。首先电子类技术的教学课程革新速度较快,教学内容需要及时更新,教师需要不断调整教学内容。教师团队能力的高低直接决定了教学质量的优劣,也决定了资源库建设水平的高低。这个资源库的结构应当是清晰的,先易后难,阶梯提升的。同时,资源库可以对理论教学、实践教学模式起到良好的支撑作用,例如电子信息技术中电子工艺实训、电路功能、电子元件选择、调试电路以及焊接、测试电路、维修电子元件等,均可通过资源库的短视频进行强化记忆。教师可根据资源库,设计完成翻转课堂等教学活动。沈阳工程学院电子类专业部分教师已经建立了数字电路、模拟电路、电工资源库,通过各类电子类APP和雨课堂平台等,提供给学生,取得了比较好的实施效果。3.互联网+教育形式的微课、慕课的创新实践自主学习模式随着移动互联网功能的加强,教师应在网络中充分融合电子类开放课程知识,共享课程,建设应用型高校特色的课程体系。在“互联网+”融入课程过程中,更多的是采用短视频等形式。这些短视频通过相互交叉,把孤立的知识点连接形成知识链,与课堂教学相得益彰,互为补充,又可以丰富教学资源库,让静止的技术文档资料动起来,这为学生掌握关键知识、难理解的知识点起到了较好的作用。学生可以充分利用分散的时间进行学习,保证有充足的精力,并精炼知识体系。

三、信息技术融入电子类专业实施办法

1.信息技术融入“翻转课堂教学”。将信息技术融入翻转课堂的教学活动,并贯彻始终,无论是授课前、课程进行中,还是授课后,信息技术都将起到很好的作用。信息技术融入教学实施方案如图1所示。图1信息技术融入教学实施方案课前预习采取的方式是通过“互联网+”开发的平台进行登录,学生可在线获得本次课程相关预习资料,这些预习资料应包含以下设定:(1)预习本次课程的教学目标,所列的重点、难点。(2)本次课程与前后课程的体系关系。有能力的教师团队可尝试采用开发思维导图的形式。(3)本次课程的专题短视频(视频流媒体形式多样)。(4)练习与部分练习题的讲解。合理的使用信息技术能够帮助任课教师达到良好的教学效果,如电子信息工程系教师开发的“模电学习易”APP,效果突出。它采用碎片化模式,能有效地提高学生的学习效率,学生所耗费的时间显著降低,解决了学生面对知识密集的课程学习所产生的为难情绪和躲避心理。在课程进行阶段,教师授课可以采取信息技术与“翻转课堂”相结合的模式。通过课前预习,教师会对学生的学习效果有个初步的判断,这个判断主要是根据学生对本次课的重点、难点的掌握程度,从而在授课的时候,确定应讲授的侧重点和互动知识点。在此基础上,通过不断改进与完善,使信息技术与课程教学融合得更加深入。此外,教学模式可以采取教师直授、互动学习、提问与答疑、讨论学习、案例分析等多种形式。教师可以根据班级多数学生前期预习效果和他们中多数同学的性格特征,利用教学资源库,确定应采用哪种更适合的教学方式。课后学习,即知识点巩固。学生通过“微课”进行习题测试,找出自己知识点的缺漏并加以解决。同时教师通过“互联网+”布置小组讨论题,这些题目建议利用电脑虚拟仿真或者动手制作来实现,目的就是要让小组同学多实践、多交流和多讨论。这种模式的优势是加强了学生自学能力的培养。通过短视频、微课、慕课等多种视频流媒体形式,以及网络测试题、虚拟仿真等多种教学模式的运用,不仅加强了学生对理论知识的掌握,而且他们的实践能力也获得了较好的提升。融合信息技术的教学模式体现了以学生为主体的设计思想。随着信息技术的采用,教师对问题的导入已不单单是口头讲授,它可以是一段有着丰富趣味的故事,或者是实验,以此调动学生的好奇心,让学生带着兴趣去探究问题。通过短视频辅助信息技术融合式教学,引导学生去做一些电子虚拟仿真、实物电路设计等,可以使信息技术深度融入教学内容体系中,把优质资源以共享方式传递给学生,以此促进学生理论及实践能力的提高。同时教学团队充分利用信息技术开展人才培养模式的研究和多种教学手段的采用,逐步实现培养方案中多模块的资源共享,推动电子类专业学生互相学习。3.搭建信息技术平台提升学生解决“复杂工程问题”能力。以“学生中心、产出导向、持续改进”理念,聚焦解决“复杂工程问题”的能力,这一点也是深度融合信息技术的重要环节。“复杂工程问题”是本科毕业生在实际职业岗位中所面对的内外部制约因素。在实际工作中,很多问题是无法简单依靠一门或多门课程解决的,甚至往往不知道这些难题具体与哪门课程相关。只有将专业技术知识与工程知识相互融合,用于实践,才能够产生经济回报,才可以获得解决“复杂工程问题”的能力。这种能力不是增加专业基础课、专业课的技术指标难度,或者增加电子类实验课、实训课的设计复杂度来实现,而真实企业设计和开发方案追求的是市场的肯定,是商业价值,经济回报的价值产出比。在教学实践中,这关乎经济的问题已经超出了本专业教师研究范畴,需要经济专业教师进行辅助,通过信息技术平台支撑,学生完全可以获得相关教师的专业解答和资料的支持。

四、总结

在信息化背景下,传统移动互联网等信息技术已经被广泛应用到教学实践中。高校购买了很多先进的电子教学设备,用以提升课堂教学质量。在学校软硬件支撑下,信息技术在高校电子类专业教学实践应用中取得了一定成绩。然而,随着应用型高校改革的深入,学生主体地位日益凸显,对创新型人才的培养,不仅需要硬件设备的更新换代,同时应辅以全新的电子类专业教师团队设计的教学资源库,通过构建开放、共享、层次化的新型电子类信息化平台,实现信息技术的深度融合,提升学生能力,达成培养目标。

参考文献

[1]教育部.教育部关于印发《教育信息化2.0行动计划》的通知[DB/OL].[2018-12-26].

[2]辽宁省教务教育工委,辽宁教育厅.关于进一步深化本科教学改革全面提高人才培养质量的实施意见[2020-09-27].

[3]孟祥斌,张倩.新工科背景下应用型工科高校创新创业人才培养模式研究[J].沈阳工程学院学报(社会科学版),2019(1):116-119.

[4]尹常永.微课支撑下的电子信息工程翻转课堂教学设计[J].沈阳工程学院学报(社会科学版),2017(3):415-419.

[5]李天亚.“互联网+”助力高等教育信息化改革新蓝图——智慧校园[J].高等农业教育,2016(5):25-28.

作者:孟祥斌 单位:沈阳工程学院自动化学院

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