基于新工科理念的分组项目式教学的探索与实施
焦冬莉?赵永强?刘青芳?李国琴
分组项目式教学是理论结合实践的有效方法，其实施依赖于课程特点及其它相关教学环节，尤其是实践环节的支撑。教学步骤采用“理论—项目—实施”的次序，项目计划、实施和产出为递进式、阶梯式，三个过程不断交替，考核评价体系多元化。分组项目式融合了多种授课方式，贯穿了多种学习手段，强化实验实践环节，重视工程能力培养。以问题导向设立小组项目，随技术发展更新项目内容，依学生志趣调整学习方式，契合了新工科教学理念。
为应对新的科技革命与产业变革，支撑服务创新驱动发展等国家战略，教育部积极推进新工科建设[，高校作为工程人才培养的主要基地，结合新工科理念进行“应用型人才”、“工程型人才”培养是教学改革的主要方向，其目的是让学生尽快把课堂学到的知识转化为技能，应用到创新工作中。以项目实现为目标的教学，可以将理论与实际应用无缝对接，有效解决当前工科专业培养模式中的偏重理论教学，工程实践训练不足[4的问题。分组教学是解决大班教学管理、提高大班教学效果的有效手段。二者结合应用于工程类基础课、专业课教学，可以为创新教育打好基础，明显提升教学效果，激发学生学习兴趣。
一、实施的条件
适合分组项目式教学的课程应具有几个特点，一是教学内容接地气，能够结合日常生活进行举例，容易从教学内容中生成具体项目。只有在现实情境中进行学习与认知，学生才能是知识意义的主动建构者，二是生成的项目具有可移植性、可持续性，易于应用于其它项目，能够贯穿整个教学过程;三是同一项目有多种实施可能，以便小组讨论、取舍。在《数字电子技术》课程中，项目的产出依赖于电路的设计、仿真、焊接、调试等，要求学生有较强的实验实践能力，所以应有安排合理的实践环节做支撑。如：前期设置了电子工艺、焊接、小型电子产品安装调试，多个仿真软件教学实践周，为学生的电路设计、仿真打下了基础，后续有课程设计、电子技术综合实践等实践环节，项目小组可以延伸项目内容，或者继续合作其它项目。
二、实施的内容
分组项目式教学可以在一门课程中实施，也可以多门课程结合在一起，如《数字电子技术课程》的分组可以和《模拟电子技术》课程相同，甚至后续的《微机原理》、《单片机》等课程，以保持小组成员的稳定性和项目扩充的连贯性。每组一般3-4人。可以让学生自由组合，也可以按学号、成绩排名等直接成组，建议学生依兴趣组合，便于确定项目内容，减少摩擦，高效分工，同时可以发挥学生的主动性和主体性，体现“以学生为中心”的教学原则。
（一）教学步骤
项目教学法采用“理论—项目—实施”的步骤。首先进行理论教学，夯实基础。在《数字电子技术》课程中，涉及大量的芯片，教学中需强调芯片的特性，使用条件，注意事项等，在熟悉芯片的基础上，结合实际说明使用该芯片可以实现哪些现实中的逻辑，例如：NE555可以构成定时器，特定音频输出（如警车、急救车声音）电路，整形等。然后让各小组选择自己感兴趣的题目去做，即产生项目，最后去实现该项目。其优点是不改变原有章节顺序，没有完全打破学生的原始学习思路，而且在熟悉器件的基础上产生项目，学生很少有畏难情绪。
（二）实施的过程
1.内容的递进式、阶梯式
基于教學内容的由浅入深，项目计划、项目实施和项目产出是一个不断交替，由小到大的递进式、阶梯式过程。从每一章节的知识点入手，一个点对应一个小项目，随着学习的进行，知识的扩充，各小组对自己已完成的小项目进行选择组合，形成一个中等项目，一步步将项目越变越大，功能越来越完善。
2. 实践技能的强化
项目不论大小，都经历“设计--仿真--修改--实物接线--调试”过程，设计仿真在电脑上完成，实物连线调试在电子技术实验室进行，合成大项目后可在电子工艺实验室制版焊接，将多个实践环节所学渗透在项目教学过程中。还可以将其植入后续的课程设计环节和电子技术综合实践环节，学完《单片机》课程后，可以将同一功能用单片机实现，实现知识的一体化，系统化。
3.项目的总结
总结是知识内化和提升的主要过程。项目结束后的总结分两种，一是阶段性总结，小组成员对本阶段项目的进展情况，与前期的关系，指标变化等进行总结，展示;不同小组间相互交流，互相借鉴，进一步修改、完善各自项目。二是课程结尾，对项目做最后总结，分两个环节，一是小组成员总结项目产出过程的所有问题，方案的取舍，成效，突破等，帮助学生将知识系统化;二是汇总所有项目，对其中的功能类似的项目进行比较分析，帮助学生拓展思维。因为同一个知识点在不同小组的实现方法是不同的。如数值比较可由比较器、加法器、译码器、数据选择器等多种器件实现。例如延时电路可以由555、计数器等作为核心器件的多种方式实现。
（三）考核与评价
考核评价是对学生学习成果的检验，也是对学生学习能力的认可，构建全面评价和能力导向的多元化考核评价体系非常重要。分组项目式教学要加强过程化考核，重视过程评价;以小组展示为主，兼顾个人能力。
课程评分结构为：总分100%=平时30%+实验20%+末考50%。平时考核以小组形式进行，包括课堂讨论，项目展示等，对小组成绩和个人表现分别计分。表1是课堂展示环节的评价项目。自由提问人是其他小组的成员。其中逻辑性、完整性、工程性决定小组本次展示的成绩，而讲解人、补充人、自由提问者可额外加分。在文献中，作者给出了项目式教学法的实验进行方式，所有实验从前期准备、实验过程到实验报告的完成完全以项目形式进行。要求必须先预习，写好预习报告。实验成绩组成为：总分100%=操作50%+报告40%+加分10%。操作和报告根据本次实验要进行的内容不同，给出不同的考核标准，加分是指在完成既定方案的基础上，验证或者补充了其它方案。
课程结束后的课程设计环节独立考核计分，是对分组项目式教学的有效补充和提高。各小组根据已完成的项目，结合设计任务继续扩充、改进。要求给出项目式设计报告，并完成制作调试。表2给出了期间设置的多个检查环节，既检查了小组成果，又考核了个人能力。
三、新工科理念的融合
首先，项目的确立建立在课堂教学内容的基础上，以问题为导向：学了什么？能用来做什么？生活中哪些地方用到了？怎么做？例如：计数器可以用在生产线上，汽车里程，分频等，输入输出信号有哪些差别？怎么获取？和哪些课程的知识有关联？这些在项目实施时都是学生需要考虑的问题。其次，随着社会的发展，技术的进步，身边的数字技术应用发生很大的变化，知识点的应用也可以与时俱进，学生确立的项目随之更新。例如：以前的彩灯控制，现在变为LED屏显示内容的控制。投币式售货机和扫码式售货机的控制流程差别在哪里？第三，因每个小组成员不同，内容不同，实现过程不拘于教室或实验室，学生可以依据自己的兴趣、特点、习惯等自行组织学习方式，提高了学生的自主权，充分体现了“以学生为中心”的教学理念。
四、实施的成效
经过一个完整教学周期，7个自然班，83个小组的实践，分组项目式教学无论是教师能力和学生能力的提高、还是教学经验的增长都取得了一定的成效。
主要是学生的变化。项目式教学不断引入的身边问题：蓄水池水位控制、自动贩售机购买流程、复印机时序产生、热水器水温控制等等勾起了学生极大的兴趣，小组间项目设计的找错纠错点燃了学习的热情。小组作业、项目、实验的差异化满足了不同层次学生的需求，一些小组常在实验课上验证、修改方案，或者比较同一项目的多个方案，甚至在修改中自然引入了《模拟电子技术》中学到的知识，不同小组间也会根据实验过程中的问题相互交流提高。出乎意料的是，实验课加分项小组的比例占到了40%。而每个小项目的成功带给学生的成就感、自豪感是分数无法代替的。多次的小组展示环节，给学生提供了表现自我、提升自我的机会，课上、课下都很活跃。有学生评价爱上了这门课。
其次是各种教学过程的有效融合夯实了工程教育的基础。分组项目式融合了“讲授--討论--翻转--提问”多种授课方式;通过贴近生活的项目实例，无关项、自启动等晦涩的概念被自然地引入项目，解决了概念化教学的难题;项目式学习贯穿了“理论设计--仿真--实现”多种学习手段;小组项目的由浅入深、由小到大，将一个个知识点串在一起，知识的学习从点到面，符合“学习--深度学习--掌握”的认知过程，达到了“基础--强化--提升”的学习效果。而且，项目实施过程的故障、纠错，培养了学生的细致与横向思维，例如逻辑电平正确，电流不满足条件导致故障，使学生关注参数等细节;在移位寄存器构成的彩灯循环电路中，用模拟中的电流转换为电压的方法，解决了电路中的电压不足导致的故障等。
五、结语
分组项目式教学法有效激发学生的学习兴趣和能动性，充分发掘学生的学习潜能，具有将教学理论与实践融为一体、学生主动参与的突出优点。通过分组项目式教学，形成“学好理论-会建项目-认识实物-调试产品”的一体化教学思路。让学生在实践中学习并解决问题，引导学生真正学习、拓展学习，带给学生最大的学习乐趣。小组成员一起工作，更有助于协作能力和团队精神的培养。小组差异与项目差异，将分层教学与分组教学两种教学方式密切联系在一起。如能和专业培养体系中的其它课程一起实施，进一步扩充项目功能，更有助于将各学科知识联系在一起，实现专业知识的系统化。所以分组项目式教学以学生发展为中心，体现了综合性、开放性、实践性的新工科工程教育理念。
（作者单位：太原工业学院电子工程系）
项目支持：太原工业学院2018年院级教学改革研究资助项目阶段性成果，项目编号：00006609。
