張德偉 朱孔偉 沈培鋒
【摘要】在CDIO工程教育認(rèn)證的大背景下,為解決高等工科教育中重理論輕實(shí)踐、學(xué)生“學(xué)與不學(xué)”區(qū)別不大的現(xiàn)狀、學(xué)生普遍缺乏創(chuàng)新意識和功利性較強(qiáng)等問題,根據(jù)本校通信工程專業(yè)的自身情況和學(xué)生特點(diǎn),從依托省級一流本科課程《單片機(jī)原理及應(yīng)用》“趣味課堂”模式改革、踐行思政育人、探索“一分表現(xiàn)一分所得”的激勵(lì)性過程評價(jià)機(jī)制、培養(yǎng)創(chuàng)新意識、專業(yè)教師需要解決的自身課程和教學(xué)改革的幾個(gè)重點(diǎn)問題、負(fù)反饋糾錯(cuò)機(jī)制和拔尖人才培養(yǎng)等七個(gè)方面進(jìn)行了多維度人才培養(yǎng)模式改革初探論述,努力實(shí)現(xiàn)高階性、創(chuàng)新性和挑戰(zhàn)度。
【關(guān)鍵詞】工程教育認(rèn)證? 趣味課堂? 激勵(lì)性過程評價(jià)體系? 思政育人? 負(fù)反饋機(jī)制
【基金項(xiàng)目】本文系2019年山東省級一流本科課程《單片機(jī)原理及應(yīng)用》(2019SYLKC015)和臨沂大學(xué)《單片機(jī)原理及應(yīng)用》學(xué)生學(xué)習(xí)評價(jià)改革項(xiàng)目(PJKC1943)的研究成果。
【中圖分類號】G64 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A 【文章編號】2095-3089(2021)12-0188-04
CDIO工程教育模式是近年來國際工程教育改革的最新成果。從2000年起,麻省理工學(xué)院和瑞典皇家工學(xué)院等四所大學(xué)組成的跨國研究獲得Knut and Alice Wallenberg基金會近2000萬美元巨額資助,經(jīng)過四年的探索研究,創(chuàng)立了 CDIO 工程教育理念,并成立了以 CDIO命名的國際合作組織。2008年,我國教育部高等教育司發(fā)文成立“CDIO工程教育模式研究與實(shí)踐課題組”;2016年,在教育部原“CDIO工程教育改革試點(diǎn)工作組”基礎(chǔ)上成立“CDIO工程教育聯(lián)盟”。 [1]
我國高等工科教育的迫切任務(wù)是盡快培養(yǎng)與國際接軌的中國工程師,然而我國工科的教育實(shí)踐中還存在不少問題,如重理論輕實(shí)踐、強(qiáng)調(diào)個(gè)人學(xué)術(shù)能力而忽視團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神、重視知識學(xué)習(xí)而輕視開拓創(chuàng)新的培養(yǎng)等問題。[1]截至2018年,中國通過工程教育認(rèn)證的高等學(xué)校有227所,大部分為雙一流高校,專業(yè)主要分布于機(jī)械、化工、電子信息等21個(gè)工科專業(yè)類,但相比中國1243所本科高校的總量來說,通過工程認(rèn)證的比例還比較低(18.3%)。
鑒于目前工程教育認(rèn)證的大勢所趨,結(jié)合本校通信工程專業(yè)的自身特色和學(xué)生特點(diǎn),進(jìn)行了以下多維度人才培養(yǎng)模式改革初探,取得了較為理想的育人效果。
一、依托山東省省級一流本科課程《單片機(jī)原理及應(yīng)用》 “趣味課堂”教學(xué)模式改革,上下貫通課程群網(wǎng)絡(luò),以點(diǎn)帶面
鑒于《單片機(jī)原理及應(yīng)用》在通信工程專業(yè)培養(yǎng)體系中的重要地位,為改變本門課程傳統(tǒng)教學(xué)模式的局限性,在新工科成果導(dǎo)向教育(OBE)理念的指導(dǎo)下,在教學(xué)實(shí)踐中探索出《單片機(jī)原理及應(yīng)用》“四個(gè)層次,層層遞進(jìn)”的趣味課堂教學(xué)模式。該模式的主要特點(diǎn)是每個(gè)單元均采用“實(shí)驗(yàn)箱現(xiàn)場調(diào)試+C51編程提升+硬件知識增強(qiáng)”的融合式教學(xué)方法展開教學(xué),保證每個(gè)教學(xué)單元都有“趣味實(shí)驗(yàn)”配套。從單片機(jī)最小系統(tǒng)的基礎(chǔ)部分開始;經(jīng)過循序漸進(jìn)學(xué)習(xí)單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)和外圍擴(kuò)展模塊;到基于Altium Designer軟件的PCB制版硬件設(shè)計(jì),直至學(xué)生完成軟硬件作品的完整設(shè)計(jì)。[2] 經(jīng)過連續(xù)6屆學(xué)生的教學(xué)實(shí)踐檢驗(yàn),表明該模式能大幅提升學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和創(chuàng)新動手能力。
本教學(xué)改革已得到學(xué)校教學(xué)改革項(xiàng)目基金資助。筆者主持的通信工程專業(yè)核心課程《單片機(jī)原理及應(yīng)用》也于2020年1月剛剛獲批“山東省省級一流本科課程”。
《單片機(jī)原理及應(yīng)用》作為通信工程專業(yè)的專業(yè)核心課程,在通信工程專業(yè)的專業(yè)培養(yǎng)體系中占據(jù)著非常重要的地位。本課程在《C語言程序設(shè)計(jì)》《模擬電子技術(shù)》和《數(shù)字電子技術(shù)》等課程學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上,主要學(xué)習(xí)掌握單片機(jī)開發(fā)的全部流程,包括軟件代碼編寫、硬件電路設(shè)計(jì)和PCB制版設(shè)計(jì),對于培養(yǎng)學(xué)生在通信及相關(guān)領(lǐng)域內(nèi)從事電子產(chǎn)品和系統(tǒng)的軟/硬件研發(fā)、獨(dú)立思考、創(chuàng)新探究能力起著非常重要的作用。本課程在通信工程專業(yè)的課程體系中起著重要的承上啟下的核心紐帶作用,串聯(lián)起上下打通的課程群網(wǎng)絡(luò)。向上打通《電路原理》《模擬電子技術(shù)》《數(shù)字電子技術(shù)》和《C語言程序設(shè)計(jì)》,向下打通《傳感器技術(shù)應(yīng)用》《MATLAB 仿真》《無線傳感網(wǎng)絡(luò)》和《嵌入式系統(tǒng)》等課程。
二、育人和教書并重,從思想根源入手解決學(xué)生厭學(xué)問題
重視課堂思政,積極考勤,缺勤的同學(xué)通知到人,談心、找原因,從思想根源上找出厭學(xué)原因,不讓一個(gè)學(xué)生掉隊(duì),本科教學(xué)不能只做精英教育,是要讓每個(gè)本科學(xué)生都達(dá)標(biāo)。而且配合課堂教學(xué)模式改革和學(xué)生學(xué)習(xí)評價(jià)體系改革后,學(xué)生學(xué)習(xí)態(tài)度和學(xué)習(xí)興趣發(fā)生了顯著的變化,改變了學(xué)生被動式學(xué)習(xí),每個(gè)學(xué)習(xí)單元要求當(dāng)堂完成,現(xiàn)場驗(yàn)收實(shí)驗(yàn)結(jié)果,現(xiàn)場打出課堂表現(xiàn)分,引入競爭機(jī)制,營造你追我趕的學(xué)習(xí)氛圍,激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)興趣,提高了創(chuàng)新動手能力。學(xué)生可以在教師的引導(dǎo)和任務(wù)驅(qū)動下自主學(xué)習(xí),極大地激發(fā)出他們的主觀能動性和創(chuàng)新能力,挖掘他們的好奇心,每一個(gè)創(chuàng)新點(diǎn)子都可以通過自己編程、接線、下載調(diào)試來驗(yàn)證是否正確,每節(jié)課都能提升自信和獲得成就感,使學(xué)生的學(xué)習(xí)真正實(shí)現(xiàn)由“要我學(xué)”向“我要學(xué)”轉(zhuǎn)變,學(xué)風(fēng)得到實(shí)質(zhì)性好轉(zhuǎn)。
還特別重視考場思政,在學(xué)生的所有考試中堅(jiān)持做好開考前的考場思政,把作弊危害性和嚴(yán)重性強(qiáng)調(diào)在先,通過社會上其他國家考試“作弊入刑”的鮮活例子給學(xué)生敲響警鐘,使學(xué)生自覺不敢觸碰作弊這一底線,不敢越雷池半步。作弊沒了指望,學(xué)生只能平時(shí)下功夫,學(xué)好每門課程,學(xué)風(fēng)也就水到渠成地改善了。
三、探索靈活、公平合理、“一分表現(xiàn)一分所得”的激勵(lì)性過程評價(jià)體系
現(xiàn)在工程認(rèn)證過程中普遍問題是缺乏基于過程的評分標(biāo)準(zhǔn)——影響對學(xué)習(xí)過程的“導(dǎo)向性”, 導(dǎo)致“學(xué)”與“不學(xué)”、“做”與“不做”區(qū)別不大,從而限制了學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性和積極性。[3]以往工程認(rèn)證缺失的主要就是記錄證明材料,造假的,專家一眼就能看出。
在我們的平時(shí)課程建設(shè)中,一直注意加強(qiáng)過程監(jiān)控,平時(shí)課堂中小的作品設(shè)計(jì)就采用當(dāng)堂驗(yàn)收,每個(gè)小組成員要講解演示,根據(jù)每人不同表現(xiàn)打出有區(qū)分度的課堂表現(xiàn)成績。用時(shí)越短,等級越高,形成一種你追我趕、互幫促學(xué)的良性競爭機(jī)制,課堂氣氛活躍高效,教學(xué)效果極佳。
針對學(xué)生遲到現(xiàn)象,實(shí)施了“早到前十名”和“晚到后十名”納入平時(shí)課堂紀(jì)律表現(xiàn)的策略,實(shí)行三次以后,遲到現(xiàn)象和辦事拖拖拉拉的作風(fēng)基本杜絕。
針對當(dāng)前普遍的上課玩手機(jī)現(xiàn)象,加大監(jiān)控力度,發(fā)現(xiàn)一次,記錄警告一次,平時(shí)成績減分。所以平時(shí)的過程監(jiān)控老師開始要更辛苦一些,但一旦嚴(yán)格按指定的制度實(shí)行,學(xué)生后期就會自覺遵守了,有效消除目前最大的手機(jī)成癮問題。
最后的作品考試也要嚴(yán)格答辯調(diào)試環(huán)節(jié),6年來一直堅(jiān)持答辯全程錄像,錄像材料完好保存在移動硬盤里,為工程認(rèn)證提供最寶貴的過程記錄材料,這個(gè)過程也恰恰是教學(xué)過程中最缺失的一項(xiàng),造假的材料,專家一眼即能看出。雖然費(fèi)時(shí)費(fèi)力,比較繁瑣,但是過程材料每年完整地保存下來,是最好的工程認(rèn)證平時(shí)過程材料,彌足珍貴,也可以清晰地再現(xiàn)本課程的發(fā)展歷程。
具體的學(xué)生學(xué)習(xí)評價(jià)方式改革,以本人主持的省級一流課程《單片機(jī)原理及應(yīng)用》為例來說明:
(一)評價(jià)項(xiàng)目
評價(jià)項(xiàng)目包括期末作品和平時(shí)綜合表現(xiàn),采用公平合理的過程化考核方式。期末作品要求學(xué)生完成一件軟硬件綜合設(shè)計(jì)作品,可以考查學(xué)生的C51軟件編程能力和PCB制版設(shè)計(jì)能力。平時(shí)成績采用靈活多樣的能激發(fā)學(xué)生積極性和學(xué)習(xí)潛力的多種過程化考核方式,比如課堂創(chuàng)意表現(xiàn)、期中能力測試、實(shí)驗(yàn)報(bào)告和學(xué)生自評互評等。期末作品成由PCB制版成績、軟件編程和提交文檔成績、系統(tǒng)調(diào)試和答辯成績和作品設(shè)計(jì)難度和創(chuàng)新性成績構(gòu)成,區(qū)分度好。
(二)評價(jià)主體
任課教師評價(jià)和學(xué)生自評、學(xué)生互評相結(jié)合,任課教師和課程教學(xué)團(tuán)隊(duì)教師評價(jià)相結(jié)合。
積極引入學(xué)生自評,引導(dǎo)學(xué)生對自己的學(xué)習(xí)態(tài)度、學(xué)習(xí)效果有很好的客觀自我認(rèn)識和正確定位。引入學(xué)生互評,是讓每個(gè)學(xué)生都成為其他學(xué)生的監(jiān)督者,使平時(shí)表現(xiàn)成績更具真實(shí)性和公平性。
期末作品采用任課教師評價(jià)和課程教學(xué)團(tuán)隊(duì)教師評價(jià)相結(jié)合的互評方式,期末作品答辯時(shí)全程視頻錄像,既可以作為后期教師評價(jià)的依據(jù),又可以作為工程認(rèn)證重要的記錄(微課視頻)保存下來,值得推廣。
四、對于二本院校,工程認(rèn)證復(fù)雜工程問題的定位就是“創(chuàng)新意識培養(yǎng)”
把創(chuàng)新意識的培養(yǎng)當(dāng)成日常課堂教學(xué)和期末考試最重要的評價(jià)標(biāo)準(zhǔn),對于作品考試來說及格的底線就是是否具有創(chuàng)新性,創(chuàng)新性可以是方方面面的,可以體現(xiàn)在設(shè)計(jì)的一點(diǎn)一滴中。在創(chuàng)新意識的基礎(chǔ)上,再來談復(fù)雜工程問題,鼓勵(lì)學(xué)生敢于質(zhì)疑權(quán)威,大膽想象,突破條條框框,可以天馬行空地想,腳踏實(shí)地地做。
實(shí)施課程的課堂教學(xué)模式改革后,學(xué)風(fēng)大為改善,依靠令人耳目一新的“趣味課堂”教學(xué)模式使學(xué)生真正喜歡上這門課,主動來上課,并能做到每節(jié)課快樂有成就感地學(xué)習(xí),無形當(dāng)中也培養(yǎng)了學(xué)生的專注力和不浮躁的作風(fēng)。通信工程專業(yè)人才培養(yǎng)模式改革自2014年開始,改革前后課堂教學(xué)發(fā)生了顯著的變化,改變了以往傳統(tǒng)課堂的學(xué)生被動式學(xué)習(xí),每節(jié)課都能提升自信和獲得成就感,使學(xué)生的學(xué)習(xí)真正實(shí)現(xiàn)由“要我學(xué)”向“我要學(xué)”轉(zhuǎn)變。實(shí)施新的教學(xué)模式改革后,學(xué)生的創(chuàng)新實(shí)踐能力有了很大提高,學(xué)生的創(chuàng)意點(diǎn)子越來越多的涌現(xiàn)出來,舉一反三和歸納提煉能力得到很大提升,并且貼近生活,與時(shí)俱進(jìn),極大地調(diào)動了學(xué)生的學(xué)習(xí)潛能和積極性;還有比如一些學(xué)生的創(chuàng)意作品:穿衣指數(shù)播報(bào)器;二維碼顯示系統(tǒng);臨沂大學(xué)校園風(fēng)光顯示系統(tǒng);貪吃蛇游戲系統(tǒng);排隊(duì)叫號系統(tǒng);模擬電梯系統(tǒng);酒店點(diǎn)菜系統(tǒng);LED花樣廣告屏遙控控制系統(tǒng)等等。[2]
另外,還表現(xiàn)在高質(zhì)量就業(yè)和參加各級各類大賽的獲獎(jiǎng)質(zhì)量提升。2018屆通信工程二本學(xué)生,2014年入校成績平均在490分左右,但2018年畢業(yè)生整體高質(zhì)量就業(yè),考研率逐年提高。通信工程一名學(xué)生大三時(shí)被“今日頭條”破格錄用,現(xiàn)在正在孵化創(chuàng)業(yè);2013屆多名學(xué)生獲得2015年全國大學(xué)生物聯(lián)網(wǎng)設(shè)計(jì)競賽華東賽區(qū)特等獎(jiǎng)2項(xiàng);2016屆一名畢業(yè)生獲得山東省優(yōu)秀學(xué)士學(xué)位論文等。
五、每位專業(yè)課教師都要解決好自身課程與教學(xué)改革的幾個(gè)重點(diǎn)問題
1.如何做好立德樹人,思政育人工作
身為一名人民教師,一定要做到不忘初心,高度重視思政育人工作。育人就是要用一個(gè)心靈去啟迪另一個(gè)心靈,從每學(xué)期開講第一課開始,就要重視學(xué)生思想工作,從當(dāng)代人和身邊人的勵(lì)志故事講起,潤物細(xì)無聲地融入到專業(yè)教學(xué)中,培養(yǎng)學(xué)生不浮躁、不功利的作風(fēng)。思想做通了,學(xué)生就會由“要我學(xué)”向“我要學(xué)”轉(zhuǎn)變,學(xué)生也就會成為課堂的主體。
2.如何解決傳統(tǒng)教學(xué)中的痛點(diǎn)和難點(diǎn)問題,即如何提高課程吸引力的問題
筆者通過多年的探索,逐漸摸索出一套《單片機(jī)原理及應(yīng)用》的“趣味課堂”教學(xué)模式,把學(xué)生的吸引力拉到課堂里,并且以每節(jié)課的成就感與手機(jī)搶眼球,從而有效消除目前普遍存在的手機(jī)成癮問題。把這種經(jīng)驗(yàn)和模式傳遞給其他專業(yè)課教師,每個(gè)教師要根據(jù)自己課程的特點(diǎn),用心摸索適合自己課程的“趣味課堂”模式,使專業(yè)課程群建設(shè)形成“趣味課堂”的“星星之火燎原之勢”。
3.要解決適應(yīng)社會需求,符合OBE理念的教學(xué)內(nèi)容改革,比如《單片機(jī)原理及應(yīng)用》這門課中增加PCB制版設(shè)計(jì)環(huán)節(jié),[4]提高學(xué)生全面競爭力,增加就業(yè)機(jī)會。
4.要解決“學(xué)”與“不學(xué)”區(qū)別不大的問題,強(qiáng)化過程評價(jià)體系,引入競爭激勵(lì)機(jī)制,使學(xué)生學(xué)習(xí)潛能最大化。
5.靈活引入“雨課堂”,既可以方便高效地簽到,又能考查學(xué)生基礎(chǔ)知識掌握情況,有利于掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)情況數(shù)據(jù)。在難度大、學(xué)時(shí)緊張的章節(jié),靈活穿插“翻轉(zhuǎn)課堂”教學(xué)手段,讓學(xué)生充分利用課下自由支配時(shí)間,使學(xué)習(xí)效率最大化。
6.教師圍繞每個(gè)學(xué)習(xí)單元講解相關(guān)基礎(chǔ)原理知識,學(xué)生可以在教師的引導(dǎo)和任務(wù)驅(qū)動下自主學(xué)習(xí),任務(wù)目標(biāo)是學(xué)生跳一跳可以達(dá)到的目標(biāo),根據(jù)不同基礎(chǔ)的學(xué)生制定不同的設(shè)計(jì)目標(biāo),因材施教,讓每個(gè)學(xué)生的潛能最大化。鼓勵(lì)學(xué)生相互合作和溝通交流,并通過QQ、微信等方式加強(qiáng)和學(xué)生的課后交流,并實(shí)時(shí)反饋學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。
六、科學(xué)引入負(fù)反饋機(jī)制,在人才培養(yǎng)各個(gè)環(huán)節(jié)適時(shí)做好糾錯(cuò)引導(dǎo)
思想教育方面,發(fā)現(xiàn)厭學(xué)現(xiàn)象,及時(shí)和學(xué)生談心,查找根源原因,引導(dǎo)學(xué)生從偏離的軌道上逐步回到正常的課堂學(xué)習(xí)中,解決了思想問題,學(xué)生就會由“要我學(xué)”向“我要學(xué)”轉(zhuǎn)變,從而自覺成為課堂的主體。
專業(yè)課程方面,通過學(xué)生課堂表現(xiàn)、“雨課堂”考勤和測驗(yàn)及時(shí)把學(xué)生暴露出的問題反饋給學(xué)生,預(yù)警學(xué)生收到反饋信息及時(shí)調(diào)整狀態(tài)、查漏補(bǔ)缺,從而在最短的時(shí)間內(nèi)迎頭趕上,而不是到期末才發(fā)現(xiàn)落了一大截,到那時(shí)想追趕也有些來不及了。
總之,每位專業(yè)教師要時(shí)刻洞察學(xué)生的一舉一動,要放下身段,做學(xué)生的良師益友,任何問題都要早發(fā)現(xiàn)、早糾正,最大限度地利用好負(fù)反饋機(jī)制。
七、做好學(xué)生競賽團(tuán)隊(duì)的梯隊(duì)建設(shè),建立專業(yè)拔尖人才培育實(shí)驗(yàn)室
我校通信工程專業(yè)學(xué)生從入校第一學(xué)期上《C語言程序設(shè)計(jì)》時(shí),就鼓勵(lì)興趣濃厚優(yōu)秀學(xué)生加入物聯(lián)網(wǎng)培育實(shí)驗(yàn)室,以老帶新,做好梯隊(duì)傳承,平時(shí)學(xué)生沒課時(shí)就泡在實(shí)驗(yàn)室里,相互學(xué)習(xí),日積月累,成效顯著。物聯(lián)網(wǎng)團(tuán)隊(duì)教師積極鼓勵(lì)指導(dǎo)學(xué)生盡早參加專業(yè)大賽,在實(shí)踐中磨煉,以大賽促興趣和提升綜合能力。獲獎(jiǎng)優(yōu)秀學(xué)生又能帶動實(shí)驗(yàn)室成員和本班級非參賽學(xué)生,形成通信工程整個(gè)專業(yè)欣欣向榮的學(xué)習(xí)氛圍。近年來,參加物聯(lián)網(wǎng)大賽獲獎(jiǎng)層次高,數(shù)量多,成效斐然。
八、結(jié)語
總之,在多維度人才培養(yǎng)模式探索中,逐漸培養(yǎng)學(xué)生具有了創(chuàng)新意識,團(tuán)隊(duì)合作和溝通能力,培養(yǎng)學(xué)生具有舉一反三和歸納提煉的能力以及專注、不浮躁、不功利的作風(fēng)。并在探索的過程中做到教學(xué)相長,持續(xù)改進(jìn),不求功利、腳踏實(shí)地,努力實(shí)現(xiàn)高階性、創(chuàng)新性和挑戰(zhàn)度,逐步向CDIO工程教育認(rèn)證的12條標(biāo)準(zhǔn)靠攏。
參考文獻(xiàn):
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作者簡介:
張德偉(1972年9月-),女,漢族,山東郯城人,碩士,副教授,研究方向物聯(lián)網(wǎng)開發(fā)。
朱孔偉(1971年3月-),男,漢族,山東臨沂人,博士,講師,研究方向?yàn)橹悄芸刂啤?/p>
沈培鋒(1973年8月-),男,漢族,山東龍口人,本科學(xué)歷,副教授,研究方向?yàn)殡姎饪刂啤?/p>