利用團隊模式提高電子工程實踐課程教學質量的探索與實踐

姚 澄, 朱昌平, 高 遠, 殷 明

(河海大學 物聯網工程學院, 江蘇 常州 213022)

利用團隊模式提高電子工程實踐課程教學質量的探索與實踐

姚 澄, 朱昌平, 高 遠, 殷 明

(河海大學 物聯網工程學院, 江蘇 常州 213022)

實踐是學習基本技能和創新技術最有效的方法,但受教師工程背景和精力的影響,實踐教學質量成為高等教育的短板。結合先進的團隊模式教學理念,通過電子工程實踐課程教學中10余名教師合作教研、共享資源,團隊教師長期帶領本科學生開展實踐創新活動,提前輔導骨干學生(小老師),建立“指導教師—小老師—普通學生”三位一體的雙循環模式,使每8位學生均能得到1位教師的精心指導,有效解決了教師精力和因材施教的難題,豐富了教學內容,提升了教學質量,實現了教學目標。

工程實踐； 團隊模式； 電子工程

現代科學技術與工程應用的快速發展,對工科人才的綜合素質提出了更高的要求,也對高校的人才培養模式,提出了新的挑戰[1]。在我國《中長期教育改革和發展規劃綱要(2010—2020年)》中,明確提出了要著力提高包括學習能力、實踐能力和創新能力在內的大學生綜合能力[2]。如何在有限的時間內將在校學生培養成適合行業發展、社會需求的全方位復合型人才,營造適宜的工程實踐環境,激發學生專業興趣,提升動手能力,培養創新思想,全面推進素質教育,是21世紀高等工科院校的重要使命[3-4]。近年來,河海大學對如何提高實踐類課程的教學質量進行了深入的思考和廣泛的研究,采取了很多有針對性的措施,特別是將先進的團隊理念引入到實踐教學體系,取得了良好的成效。

1 在實踐課程建設中引入團隊先進理念

作為培養學生綜合素質和創新能力的重要途徑,實踐環節的訓練與保障已逐漸成為高校教學不可或缺的重要組成部分,起著其他任何教育形式都無法替代的重要作用[5-6]。但實踐過程的多樣性和復雜性,決定了其課程規劃與設計不會像理論教學那樣具有高度的統一性和嚴格的計劃性,尤其是指導教師的個人能力與工程背景更成了制約課程質量的瓶頸。國外不少高校通過長期的實踐探索,形成了很多各具特色、卓有成效的工科人才培養模式:麻省理工學院將學生教育融入團隊發展中,培養終身學習觀念；華盛頓大學、斯坦福大學等通過師生混合編隊,致力工程與教育相結合、鼓勵學生主動參與團隊建設[7-9]。諸多研究表明,極具張力的團隊模式,以其先進的思想理念,科學的建設機制,人性化的管理架構,已成為當下各所高校培養優秀學生的重要途徑[10-11]。筆者所在的河海大學通信電路與聲學技術研究室(315室)從2002年開始組建大學生創新實踐團隊以來,在教書育人、人才培養和服務社會方面探索出了一些有效的方法[12-13]。將團隊建設的理念、方法與資源,引入到電子工程實踐課程的教學過程中,充分利用了團隊優勢資源,以點帶面,使精英教育的培養模式讓普通學生受益。

2 建立“三位一體”雙循環教學模式

“電子工程實踐”課程屬于電氣信息類各專業本科生工程實訓的基礎課程,是基本技能和工程知識的入門、創新實踐和科學研究啟蒙課程之一。課程的教學目標是希望通過基礎工程訓練,讓學生初步接觸生產實踐,了解電子設計規范,掌握常規電路制作技術,同時培養科學研究興趣,為后續課程與專業的學習奠定扎實的工程基礎。課程以往的內容是統一讓學生對從市面上購置的成套收音機零部件進行整機組裝與調試。由于這個階段的學生專業基礎薄弱,且選課人數眾多(學院大二年級所有專業近500名學生),層次能力有高有低,課程的實際效果難以滿足教學的需求。通過建立師生教學梯隊,合理調整實踐教學內容,在指導教師與學生、學生與學生之間建立互助合作、教學相長雙循環的教學模式來解決實踐教學中的實際問題。

2.1 建立指導教師團隊,形成師生互動大循環

為了讓不同層次的學生都能得到鍛煉,提升興趣,拓寬視野,切身體會專業魅力,將團隊建設的先進理念與優勢資源引入教學實踐環節,構建的三位一體雙循環教學模式如圖1所示。

圖1 三位一體雙循環教學模式

在師資層面,以經驗豐富的省教學名師牽頭,10多名各具所長的專業教師為業務骨干,構建核心課程教學團隊(平均每位教師負責一個小班30～40人的日常管理和學習指導,組成課程團隊建設的支撐主干)。依托團隊成員的經驗優勢、科研底蘊與人文素養,指導教師可實現個人工程能力的互補與優勢共享,并且強調對課程的總體規劃與過程保障。教師充分利用自身的學科知識和團隊教學平臺與學生主體進行直接交流與互動,準確把握學生動態,隨時調整教學方法,使學生能夠更好地理解課程精髓,掌握學習內容,構成以教師為主導,學生為主體,教學相長大循環,如圖1中①所示。

2.2 建立“小老師”團隊,形成互助合作微循環

指導教師根據學生規模和課程規劃,在自己的實踐創新團隊中精心挑選出部分平時表現比較優秀,具備一定工程實踐能力的學生作為自己的助手(同年級的學生),構建課程輔助團隊,積極參與對普通學生的日常管理與指導,大家親切地稱之為“小老師”(平均每位“小老師”負責一個大組8名學生的組成規模)。“小老師”來源于學生,可以非常清楚地了解學生間各自的長處與短處,同時,他們常年工作學習在實踐創新團隊中,又非常熟悉指導教師的工作方式與指導風格,就像一座橋梁,將指導教師和學生主體緊密聯系在一起,形成了高效有序的互助合作微循環,如圖1中②所示。

“指導教師—小老師—普通學生”,這種三位一體層層遞進的梯隊設置,一師八生、分工明確的教學策略,資源共享,優勢互補,以點帶面,點面結合,形成了完善的雙循環教學模式,有效地克服了實踐教學中“基礎好的學生吃不飽、基礎差的學生打醬油”的現象。

3 重視過程管理,保證教學相長雙循環

為保證課程內容設計合理、信息豐富,教師團隊課前做了認真的研討與準備,充分重視實踐課程的過程管理,以讓各層次的學生都得到全面、具體的鍛煉。

3.1 合理設置教學內容,注重師生互動交流

針對大多數學生專業知識欠缺,工程能力薄弱的特點,作者摒棄了以往在電路理解和實物組裝上都有一定難度的對收音機的組裝與調試,另外選擇了2款更符合現階段學生能力的制作電路:可調直流穩壓電源(模擬電路)和數字時鐘(數字電路)。普通學生可以比較容易地理解系統的基本原理和設計思路,比較從容地建立簡單的電路制作理念,為后續“模電”、“數電”等專業基礎課程的學習作好鋪墊。而對于從實踐創新團隊中精選出來的“小老師”,指導教師則根據每個人的具體情況,安排他們繼續自己在學科競賽或者在導師科研團隊中還沒有完成的內容上擬定題目。

由于這類題目本身具有一定的難度和深度,因此對最終結果不作硬性規定,但要求“小老師”把制作的過程、采用的方法方式、碰到的問題以及獲得的經驗及時與班上同學一起分享。實踐證明,榜樣的力量是無窮的:自己同學樸實無華的現身說法,哪怕還有各種缺陷,也比教師在講臺上苦口婆心地講授更能促進與觸動學生學習的潛意識。

為激發學生興趣,保證知識體系的全面性和前瞻性,指導教師會根據教學進度,向學生展示自己科研團隊的最新研究成果,向大家傳遞相關學科領域的新思路、新概念和新成果,作為對課程內容必要的補充和拓展。在整個實踐課程進行過程中,師生根據自己的能力與特長,積極進行面對面的交流與指導,發現問題、解決問題、獲得提高,形成了人人參與的教學互動大循環。

3.2 精心設計教學方案,加強互助合作微循環

實踐課程的內容安排,形式上主要包括制版軟件的運用以及實際電路的焊接、安裝與調試。制板軟件的使用較易上手,以往采取讓學生自學的形式。但由于沒有相應的考核機制與保障環節,學生往往淺嘗輒止后即束之高閣,并沒有獲得相應能力的提高,在個人的專業知識結構中出現斷層。

為改善這種現狀,教師團隊首先利用假期對遴選出來的“小老師”進行專項的指導與培訓,認真了解每位學生的個人能力與軟、硬件基礎,制定了詳細的課程規劃,并對有可能出現的各種問題作了充足的預案。開課后,教師團隊則充分放手讓“小老師”對普通學生進行電路設計軟件使用的指導與考核:每個專業由一名“小老師”主講1～2次,其余的“小老師”對自己的組員進行面對面、手把手的講解與引導。對于“小老師”而言,如何凝練自己的知識體系以便完整、準確地傳授給大家,并隨時隨地準備同學的各種提問,無疑是一種非常有效的鍛煉方式。而對于普通學生來說,通過與“小老師”-面對面的交流,切身感受到在專業領域上與同學的差距,是一種非常直觀的激勵。這種指導教師與“小老師”、“小老師”與學生之間互助交流、共同進步的合作微循環,無疑將極大地提升各層次學生的學習動力,起到事半功倍的效果。課程中段,教師對電路設計軟件的使用進行了一次摸底,基本上每位學生都能夠比較準確地完成測試的內容,并且都有自己對實際問題的認識和理解。整個培訓過程,現場氛圍熱烈,教學效果明顯,學生展示出了良好的學習風貌。

工程實踐能力包含對客觀事物敏銳的觀察力與執行力、解決實際應用的動手能力以及處理工程問題時所必備的組織與協調能力[14]。在實際電路制作環節,安排每2名學生為1組,分別完成可調穩壓電源和智能數字鐘的制作,利用電源給數字鐘供電,實現計時和鬧鐘的功能。教師鼓勵學生充分利用現代化網絡平臺進行資料的查詢與共享、小組成員之間的互相幫助與合作、大組成員之間的合理競爭與引導。對于多數學生存在平時實踐機會少、動手能力低和工程素養薄弱的問題,教學團隊花了相當多的時間和精力在基礎內容的培訓和指導上，比如詳細介紹一般工程實踐應該遵循的基本規范原則、常用電子元器件的識別方式與作用性能、相關儀器儀表的常規使用守則以及焊接工藝的基本制作要求等,以迅速填補學生工程實踐能力方面的空白。

在電路制作的具體過程中,由于采用了三位一體的雙循環教學模式,借助“小老師”這一非常接地氣的中間橋梁,整個教學團隊有能力對每一位學生都做到具體問題具體對待,主要問題分組解決,共性問題班級討論的由小及大、層層推進的教學組織形式。一個分工明確、有條不紊的團隊環境使學生在不知不覺中培養了興趣,積累了經驗,鍛煉了能力。

3.3 重視課程交流總結,保證知識體系延續

團隊成員之間定期的交流與總結是進行實踐創新不可或缺的必備環節。行之有效的交流模式,在分享自己創新成果的同時,學習他人先進理念,拓展個人思路,可以充分體現集思廣益、優勢互補的團隊精髓。而及時到位的總結與討論，比如對前期工作階段性的整理以及對出現的問題的系統細致分析與思考,都會對下一步的研究進展起到事半功倍的效果。在整個實踐課程進行中,教學團隊指導教師的宏觀調控與總體掌握,輔助團隊“小老師”認真負責的指導與管理,學生主體你追我趕、全情投入,在各個環節都展現了極高的熱情與良好的效能。最后要求大家對學習過程和工作成果進行總結匯報,探索工程規律,分享實踐經驗,以發現自身在知識與能力上的不足,樹立切實目標,為下一階段的學習和未來的發展做好充分的準備。

由于客觀條件的限制,電路板的實際制作以及一些具有較高挑戰性的電子設計項目(校、省、國家各級電子設計競賽題目)無法保證讓每個學生都得到親身的實踐機會,“小老師”就利用自己參與的團隊平臺,通過現場演示或視頻記錄的方式向大家展示各種更高層次的電路、系統、項目的設計理念與工作進展,給已有了一定基礎和興趣的學生以切身的感性認知和專業認同,有助于全體學生在今后的學習和工作中,樹立更加明確的目標,培養更加良好的學術志趣。交流、總結、討論、思考,從學生實踐內容的完成情況、交流匯報、課程總結甚至一些網絡平臺的反饋來看,大家的學習興趣、工程能力和綜合素質都取得了明顯的進步,實踐課程的教學質量獲得了明顯的提升。

4 結束語

提高教育教學質量是高校人才培養永恒的主題,而良好的團隊大環境對學生的成長有著至關重要的作用。將成熟的團隊培養理念引入到電子工程實踐課程中來,建立“指導教師—小老師—普通”學生這種三位一體的雙循環教學模式,可以有效提升課堂效果與教學質量。通過對課程建設內容的合理設計與規劃,共享團隊資源,保持師生互動,深入學生,以點帶面,點面結合,盡量讓每一位學生受益,用他們更易接受的方式方法,在潛移默化中培養興趣,鍛煉能力,提高素質,為今后更加廣闊的發展打下扎實的基礎。

References)

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[3] 朱高峰.論工程教育研究與改革：對建立工程教育學科的思考[J].高等工程教育研究,2014(1):1-5.

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[5] 朱金秀,金紀東,周妍,等.實踐教學與就業能力培養相融合的研究與探索[J].實驗室研究與探索,2011,30(4):105-107.

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[14] 邵華,吳靜怡,奚立峰.基于課程項目的工程思維能力培養與工程經驗[J].高等工程教育研究,2014(3):144-147.

Exploration and practice on improving teaching quality in practical courses of electrical engineering by using teamwork mode

Yao Cheng, Zhu Changping, Gao Yuan, Yin Ming

(College of IOT Engineering,Hohai University,Changzhou 213022,China)

Practice is the most effective way to learn basic skills and innovative technologies,but different instructors’ irregular individual ability and engineering experience have become a major constraint in improving teaching quality.In order to resolve the problem,there are more than ten teachers are organized together in the practical courses of electrical engineering with the advanced team spirits of cooperation and resource sharing.At the same time,some excellent students who have been in teacher’s scientific research team for a long time are tutored in advance as the assistants to guide other eight ordinary classmates elaborately and a tri-unity structure of “Instructor-Little Teacher-Student” is implemented with a particular dual cycle teaching mode. It has been found that this kind of mode can enrich the practical contents,improve the class quality and achieve the aim of teaching.

engineering practice; team mode; electrical engineering

2014- 12- 06 修改日期：2015- 01- 19

江蘇省研究生教育教學改革研究與實踐課題(2014JGLX14-29)；河海大學常州校區教研項目

姚澄(1976—)，男，湖南醴陵，在讀博士生，講師，主要從事無線通信與功率超聲方面的研究

E-mail：yaocheng00@126.com

朱昌平(1956—)，男，湖北荊門，博士，教授，博士生導師，江蘇省教學名師獎獲得者，主要從事通信電路與聲學技術的研究.

E-mail：cpzhu5126081@163.com

G642.0

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1002-4956(2015)7- 0026- 04