《基于工程教育核心理念的数字电子技术教学模式研究》-教育论文，高教论文-论文范文参考-科学狗论文网

标题

基于工程教育核心理念的数字电子技术教学模式研究

范文

张志毅杨同忠

摘? 要：基于工程教育认证的核心理念，文章从课程支撑的能力指标点的确定，课程内容的整合和优化，到课程多种教学方式、教学活动的设计等方面，研究了课程教学模式的设计和实现思路。对不同层次的教学内容和不同的教学目标，提出采用不同的评价方法对学生学习效果进行评价以实现教学的持续改进，由此促进教学目标的实现和学生实际能力、素质的提升。文中结合所教的“数字电子技术基础”课程进行了说明。

关键词：成果导向;学生中心;教学模式

中图分类号：G642 文献标志码：A? ? ? ? ?文章编号：2096-000X（2020）04-0106-04

Abstract： This paper carries out research into the design and implementation of the teaching mode based on the core concepts of engineering education accreditation from several aspects as follows： the determination of the ability indexes the course sustained， the integration and optimization of the course contents， the teaching methods and the design of the teaching activities. For different levels of the course contents with different instructional objectives this paper also proposes different reasonable methods to evaluate the students' learning behavior and learning results in order to promote the constant improvement of teaching and to improve the qualities and abilities of the students as well as guarantee the realization of the teaching goals. This paper describes the methods of implementing in details by taking the example of the digital electronic technology course.

Keywords： outcome-oriented; student-centered; teaching mode

引言

工程教育认证的核心理念是：以学生为中心，成果导向，持续改进[1]。高等院校的工科院系要通过工程教育专业认证，需要依照工程教育专业认证标准，在专业培养目标定位、学生培养方案确定、课程体系设置、课程大纲编写、课程教学模式探索、课程评价体系更新等方面进行一系列改革。

一个教育理念再先进、培养目标定位再准确、课程体系设计再科学，课程教学理念和模式如果不变，所有的其它改變也只能算“化妆和打扮”，工程教育的效果不会产生实质的改变。改到深处是教学，改到难处是教学[2]，转变课程教学理念和模式是工程教育专业认证关键的核心部分。

一、课程教学模式进行改革的必然性

目前我国高等院校的工程教育多数仍采用以学科知识体系为导向、以教师为主体的课程体系和教学模式，学生被动接受教师的知识灌输，并多以期末课程闭卷考试成绩作为培养质量的主要评价依据[3]。这种培养模式导致的问题是，学生对自己在毕业时所应具备的能力和素质不太清楚，通过某门课程的学习，学生自己具体在哪些方面能力得到了提升，还存在哪些问题和不足，通过目前的培养模式也无法全面反映。

工程教育认证的核心理念之一是成果导向或目标导向。工程认证要求认证专业对学生有明确的培养目标和毕业要求，也即有明确定义的“学生的学习成果”。培养目标和毕业要求必须对日常的各种教学活动起导向作用，并要有利于每个承担教学任务的人明确责任。对毕业要求与培养目标达成度的评价必须分解为对学生整个学习过程中的全程跟踪与进程式评估。

课程教学要符合工程教育认证的要求，教学中要落实成果导向的理念，就必须以学生的最终学习成果为指导来开展教学活动，课程教学目标的确定、教学内容的选择、教学设计和实施方法、教学评价等均要以学生的学习成果为导向，要求重视学生在课程学习历程结束后获得的真正能力，强调学生最终学到了什么，能做什么[4]。课程教学评价为了要与学习成果相呼应，并有利于教学效果和学习效果的持续改进也必须采用多元化的考核和评估方式[5]，由上可知，面向工程教育认证的教育和目前的传统教育比起来，可以说是一种教育范式的不同，要满足工程教育认证要求，课程教学模式的改革势在必行。

二、基于工程教育认证核心理念的教学模式设计

符合工程教育认证标准的工程教育教学设计应该是，校院首先根据行业需求、社会背景以及本专业自身积累的专业特色，确定本专业的培养目标，然后围绕培养目标，结合工程教育专业认证对毕业生的12点能力要求及自身的专业特色，确定本专业毕业要求分解后的指标点，课程体系的设置以满足毕业要求的指标点为根本[6]。学院课程体系构建起来之后，各课程教学模式的设计和实施关系到课程教学能否实现对毕业要求能力指标的支撑，需要各课程紧密围绕需要它支撑的能力指标点，以学生为中心，以学习成果为导向进行教学模式的设计，主要涉及以下几个方面的内容。

（一）以学习成果为导向确定课程教学目标

在工程教育认证标准下，院系课程体系中设置的每一门课程都是为了实现对毕业要求相应能力指标点的支撑。实现课程对不同的毕业要求能力指标点的支撑即应该是该课程的教学目标。确定课程支撑的毕业要求能力指标点以后，课程的教学目标、教学内容、教学活动设计以及课程考核都必须围绕这些指标点进行持续改进。

（二）将教学内容与课程支撑的能力指标点对应

明确的教学目标对学生学习成果的获得有重要的指引作用。对一门课程来说，不同章节的课程内容有不同的内涵和不同的教学要求，要求学生掌握的熟练程度也不一样，一般来说，不同的课程章节对应了不同的教学目标。为了将课程目标真正落到实处，可以将课程内容进行优化和组合，使优化和组合后的每个课程模块对应一个明确的教学目标，以此来提高课程培养目标的达成度。

（三）以学生为中心设计教学活动

以学生为中心是工程教育认证的核心理念之一[4]。以学生为中心的教学模式强调学生在教学过程中的主体地位，学生角色不应再是知识的被动接受者，而应该是主动学习者和学科知识的积极探索者;教师的角色不应再是知识的传授者和控制者，而应是教学过程的参与者、引导者和推动者。

以学生为中心的课程教学不应再局限于教室、教材和教师，要考虑在时间、空间和内容上的开放性，要考虑向网络资源，开放的精品课程、实验室、图书馆和课后学生自主学习时间的延伸。总之，以学生为中心的教学模式必须强调发挥学生在教学中的自主性、能动性和创造性，要时时考虑如何激发学生迫切的学习愿望、强烈的学习动机和认真的学习态度。

落实到课程教学上，要实现学生知识、素质和能力的综合提升，必需配合教学内容的整合、优化，在课程相应教学模块和教学内容的教学活动设计和实施中切实体现以学生为中心的教学理念并加以实施。

三、面向工程认证的“数字电子技术基础”教学模式设计

（一）课程教学目标和能力指标点的确定

从电子信息与电气工程类专业的补充标准看，“数字电子技术基础”课程是此类专业的工程基础知识课程，对毕业生的能力支撑有重要贡献，在认证中具有重要的分量。以作者所在的武汉大学为例，按照武汉大学关于研究型创新本科人才的培养要求，根据武汉大学电气与自动化学院的毕业要求及相应的课程体系，结合本课程和学生的实际情况，可以确定“數字电子技术基础”课程的总体教学目标是关注学生的知识、能力和素质三个方面。

知识上要求学生掌握数字电子技术方面的基本概念、基础知识、电子系统的基本分析方法和设计原理。

能力上要求学生具备分析和设计实际数字电路和系统的能力，能“灵活地”、“创造性地”应用数字电子技术的知识解决实际的电气与自动化系统的复杂工程问题。

素质上要求学生具备创新思维和国际视野，具有自主学习和终身学习的意识，有不断学习和适应科技发展的能力，能及时跟踪电子技术学科前沿的进展，能够在多学科背景的团队中承担个体、团队成员以及负责人的角色。

由此确定，“数字电子技术基础”课程支撑的毕业要求能力指标点包括：①工程知识：使学生掌握用于解决复杂电气与自动化工程问题所需的数字电子技术基础知识，以及相关的数字系统设计原理与技术知识;②问题分析：使学生能够对复杂电气与自动化工程问题中所涉及的电子系统进行系统功能分析;③设计/开发解决方案：使学生在设计针对复杂电气与自动化工程问题的解决方案时，对相关的电子系统能进行方案设计、评价和选择并在此过程中体现创新思维;④个人和团队：能够在团队中有效的发挥成员或领导的作用。⑤终身学习：表现出自我学习的能力和成效。

（二）教学内容与课程的能力指标点的对应

1. 知识体系模块化和课程内容层次化

为了将课程教学目标落到实处，需要把课程教学目标和课程的教学内容建立对应关系，为此，根据“数字电子技术基础”课程在专业中的作用及课程标准，将课程的知识体系进行整合，优化为如表1所示的几个模块。

在知识体系模块化之后，根据课程内容内涵的不同可以划分为3个层次：（1）基本概念和基础知识，涉及的内容为模块1。这部分是数字电子技术的基础，对课程后续内容的学习起重要的“地基”作用。（2）核心和提高性知识层次，涉及的内容有模块2、3。这部分内容是该课程的核心，是数字电子基础知识的综合运用和典型基础应用，对学生数字电子技术课程学习的好坏起关键作用。（3）扩展性后续层次，模块4、5、6可以归入这个层次。这部分内容可以认为是“数字电子技术基础”课程的扩展和外延，模块4将数字电子技术理论和工程实践的典型联系部分地体现了出来，模块5、6是课程涉及的前沿性内容，用来拓展学生视野，使“数字电子技术基础”课程的教学跟上现代科技的发展，为学生以后的实际科研或工作打下一定的基础。

2. 将课程内容和支撑的能力指标点对应

课程内容和支撑的能力指标点的对应关系如表1所示。

（三）以学生为中心成果为导向的教学活动设计

在“数字电子技术基础”课程教学中，教学内容和所对应的教学活动及相应要实现的教学目标如下。

1. 基础和核心知识采用以教师为主导的主讲式教学活动，可以采用的辅助教学方式有启发式、讨论式、翻转课堂等，教学目标是引导学生正确认识、理解、掌握电子技术的基础知识，电子系统的基本分析方法和设计原理，基本对应于本课程支撑的毕业要求能力指标点①、②。

在教学活动实施过程中要注意整理出这部分内容中学生认为理论性强、难懂的内容，使学生对重、难点有清楚的认识，扎实的掌握，为后续内容的学习打下坚实的基础。在教学中要注意改变教师满堂灌的授课模式，要调动学生的学习兴趣和积极性，使学生由被动学习向主动学习转变。

2. 提高知识层次作为核心知识的综合运用，通过项目驱动型的研究式教学活动来实施。教学目标在于，增强学生的工程意识和实践能力，养成学生之间协调分工、团队合作、互助互利的精神，实现对学生独立自学和思考、自由探索和创新研究等能力的培养，对应于本课程支撑的毕业要求能力指标点②、③、④。

具体的教学实施方式是，把相关的教学内容组合成不同的项目（如用数字电子仿真软件实现数字电子钟、数字抢答器、简易数字频率计等），并把完成项目的任务发放给课程学习小组（课程开始初期组合），由组长对項目进行合理分解：如所选项目需要实现哪些功能，包含哪几个模块，项目涉及的关键问题，用什么仿真工具或软件实现等，并由组长安排组员完成。项目的完成过程是学生研究和探索学习的过程，在此过程中学生要利用图书馆和网上资源收集资料，要进行电路的总体设计和单元电路的设计，要熟悉元件的功能和使用，要进行单元电路的仿真波形调试，要进行单元电路的互连，要进行总体电路的仿真测试和调试，要编写和完善所有的项目文档和报告等等，这些过程是一般的数字电子理论课堂教学里所涉及不到的。

在这种教学活动中，教师的角色定位只是一个引导者和答疑者，讲授时间较少，在课堂教学环节中引入较多演示环节，利用Multisim软件丰富的虚拟仪表功能对一些典型电子电路进行仿真和演示，使学生对项目相关知识点有直观的初步认识，这部分内容主要要求学习小组在课堂外实现。

学习小组成员通力合作完成这些小型电子系统的过程，可以培养学生进行问题分析及创造性设计/开发系统的能力，有利于实现学生对教学内容的深层次分析和深化理解，可以提高对课程内容的理解和掌握。通过给学生营造便于独立思考、可以自由探索、鼓励创新研究的学习环境，可以增强学生的工程意识和实践能力，对实现学生独立自学和思考、自由探索和创新研究等能力的培养有极大的作用。

3. 对扩展性后续层次，主要采用导学、自学相结合，课上、课下相结合，配合对应的知识检测的教学方式。教学目标在于，培养学生具有自主学习和终身学习的意识，有不断学习和适应发展的能力，基本对应于本课程支撑的毕业要求能力指标点④、⑤。

教学实施方法是，先由教师提出自学要求和学法指导，学生可以自学教材，也可以利用网络资源，开放的精品课程等资源、先进行指定内容的课下学习，然后课上分组讨论交流、练习巩固，最后通过相关对应内容知识检测检查学生的掌握程度，对共同的难点、疑点问题、关键性原理问题，教师进行引导性授课。

对这部分内容，我们提出让学生使用思维导图进行学习内容的整理和凝练。

思维导图（Mind Mapping）是由英国著名心理学家、教育家Tony Buzan依据人脑思维放射性特点于二十世纪70年代初提出的一种可视化思维方法，是一种应用于记忆、学习、思考等的有效思维模式，是大脑放射性思维的外部表现，是一种将思维图像化的技巧，也是将知识结构图像化的过程[7]。

将思维导图用于扩展性后续层次的教学，具体的教学活动过程如下：第一步，教师明确教学主题、学习目标，布置学习任务。第二步，课下利用各种资源，小组成员根据学习主题自学相关内容制作个人的思维导图，列出导图的主要分支和基本概念分类，小组内部讨论，相互补充、重构和修订，完成学习小组的思维导图。第三步，小组思维导图作品展示。以小组为单位，每个小组一名代表，负责课上PPT的演示和讲解。第四步，知识检测（针对自学内容的测验），以小组为单位答题、评分。第五步，教师进行引导性授课，对教学主题中共同的疑点、难点，关键性原理问题进行讲授，综合大家的意见，得到自学主题的最终思维导图。如教材第9章波形的产生和变换，可以得到如图1所示的思维导图。

在上述的教学活动中，学生处于教学主题的主体地位，发挥主体作用，在教学目标的指引下进行自学、讨论、释疑、内容凝练、练习，达成教学目标。

四、能力导向的课程考核方式设置

一门课程在工程教育认证体系中可能会支撑毕业要求的多个能力指标点，所以课程的考核系统也必须对该门课程所承载的所有毕业要求指标点进行全覆盖以促进学生相应能力、技能和素质的达成。课程支撑的多个能力指标点，涉及了对学生的多方面能力的培养要求，如团队协作、创新思维、终身学习、沟通和协作等，因而在工程教育认证的背景下，课程的考核应采用以多种能力考核为目标的考核方式，对学生的课程考核应从注重理论知识掌握的单一的课程终结性考核中走出来，由于能力的形成具有渐进性的特点，为促进能力的养成，学生的学习过程也应纳入课程的考核系统，应注重从课堂内外的多个角度和过程来进行课程的考核，也即课程的考核应兼用过程性的考核方式。

针对上述对课程考核的要求，“数字电子技术基础”课程采用的考核方式如下。

1. 对基础和核心知识，主要侧重于支持毕业要求能力的指标点①、②，所以考核也侧重于工程知识方面的考核，考核学生对课程基本概念、基本内容的掌握，考核学生的基本学习能力和应变能力，用闭卷考试、平时测验共同进行成绩评定，闭卷试题包含涉及面广泛的概念记忆、判断、选择、分析简答和计算能力等多种题型。

2. 对提高知识层次，主要侧重于支持前述毕业要求能力的指标点②、③、④，是偏重于学生能力和素质的培养，考核不设闭卷考试，采用过程性的考核方式，引入评分量规Rubric作为评价工具评价得出每个学生这部分的综合分数。

3. 对拓展知识层次主要侧重于支持毕业要求能力指标点④、⑤目标的达成。根据小组思维导图的完成情况和对应部分的知识测验得到小组的综合分数，小组思维导图的完成情况的评定也采用评分量规作为评价工具得出每个学生的综合分数。

评分量规作为一种评分工具，可以描述对考核目标的明确期望，学生通过对评分指标的描述，可以知道自己是否符合标准，也可以清楚地知道自己的表现水平和努力方向。对教师，通过评分量规可以看到学生的进步和遇到的困难，依此作为后续教学持续改进的依据。

五、结束语

加快课程教学改革，转变课程教学模式是工程教育专业认证关键的核心部分。要符合工程教育认证的要求，课程的课堂教学就要由原来的学科知识导向向学习成果导向转变，由教师中心向学生中心转变，由质量监控向教学的持续改进转变。本文围绕工程教育专业认证的理念，以本人所讲授的“数字电子技术基础”课程为例探讨了课程教学模式改革的思路与实现方法，希望借此文与广大工程教育工作者学习和交流。

参考文献：

[1]李志义.解析工程教育专业认证的成果导向理念[J].中国高等教育，2014（17）：7-10.

[2]浩歌.改到深处是教学[J].中国高等教育，2009（01）：01.

[3]丁晓红，李郝林，钱炜.基于成果导向的机械工程创新人才培养模式[J].高等工程教育研究，2017（01）：119-122.

[4]李志义.解析工程教育认证的学生中心理念[J].中国高等教育，2014（21）：19-22.

[5]金国华，刘剑桥，等.单片机课程设计考核评价体系的构建[J].电气电子教学学报，2016，38（5）：4-6.

[6]胡慧，吴勇峰.专业认证背景下电气工程专业课程体系建设探索与实践[J].科教导刊，2016（04）：45-46.

[7]李杰，叶冬.思维导图在数字电子技术课程教学中的应用[J].信息通信，2015（12）：275-276.

随便看

科学优质学术资源、百科知识分享平台，免费提供知识科普、生活经验分享、中外学术论文、各类范文、学术文献、教学资料、学术期刊、会议、报纸、杂志、工具书等各类资源检索、在线阅读和软件app下载服务。