工業4.0時代下電子信息類專業的實驗教學改革

言理　陳康偉

摘要：工業4.0時代是一個網絡化、智能化的工業生產時代，這些巨變將徹底重構我們的生活，同時對高校教育產生了一定的沖擊。由于電子信息類專業的特殊性，本文提出電子信息類專業應結合自身學科優勢，與時俱進，打破傳統的教學模式，全面進行教學研究改革。以工業4.0時代為發展契機，充分利用企業及社會資源，重視實驗教學，將理論與實踐相結合，改進和完善實驗教學體系，優化實驗教學方法。相較于傳統的重視理論學習的教育模式，進行此類的教學改革更能提高學生的實踐應用能力，培養出更多的適應智能化社會的高水平應用型人才，順應工業4.0時代的發展潮流。

關鍵詞：工業4.0；電子信息；教學改革

中圖分類號：G64 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2018）28-0278-03

一、引言

“工業4.0”概念最初由德國率先提出，旨在支持工業領域新一代革命性技術的研發與創新，引領第四次工業革命。工業4.0是利用信息化技術促進產業變革的時代，即智能化時代[1]，其顯著特征是網絡化、智能化、去中心化、個性化。隨著新一輪產業革命的到來，全球科技革命呈現出新的發展態勢與特征，以智能制造為核心，信息技術、生物技術、新材料技術、新能源技術廣泛滲透，幾乎所有領域都發生了以智能化、綠色化、服務化為特征的群體性技術革命。在工業4.0時代中，高等教育已經成為科技與經濟發展的“火車頭”，成為社會進步的核心機構，同時也面臨著新的挑戰。新時代下的高等教育應更加強調對學生基礎知識、基礎能力與實踐能力、創新能力的培養，更加強調基礎化、綜合化、個性化、實踐化，形成通識教育、終身學習基礎上的專業教育人才培養新模式[2，3]。以廣東石油化工學院為例，地處粵西欠發達地區，是華南地區唯一一所石油化工特色高校，理工科背景鮮明，尤其是石油、化工、電氣、機械類專業優勢突出，地處南方油城——茂名，有著得天獨厚的地理環境和資源優勢。在工業4.0的時代背景下，更是為學校的蓬勃發展創造了良好的機遇。學校應該以工業4.0時代為契機，順應時代發展需求，結合自身特色和當地已有的能源優勢，加強學校的學科建設，做出相應的轉型，為高校的長遠發展謀求一條新的出路。電子信息類專業作為廣東石油化工學院的優勢學科，擁有著一支優秀的師資隊伍，配套齊全的相關教學設備，堅持著獨特的教學理念，一直在學校中保持著較高的教學質量和升學就業率。

二、電子信息專業的教學改革

1.改革和完善實驗教學體系與課程內容。結合計算機軟件的發展趨勢和社會對人才培養需求的改變，積極開展實踐教學研究，加強實踐教學建設。軟件技術基礎的理論學習必須與實踐相結合，目前軟件技術基礎的授課安排是理論36課時，實驗6課時，按照專業的發展要求，應該不斷完善“層次型、模塊化”的實驗教學體系，逐步增加綜合性實驗、開放實驗、創新實驗、選修實驗和設計性實驗的比例，增加實驗課時，可以按實驗課和理論課1∶1進行排課。

注重實踐教學與理論教學的有機結合，既強調在實驗實習中驗證理論，更強調在深入學習理論的基礎上創新實踐能力的培養?？稍黾榆浖夹g基礎相關的創新實驗，例如網絡編程與應用、數據庫應用系統開發、專題網站的創建、多媒體編程與應用等緊跟現代軟件開發技術。此外，在鞏固以培養學生基本技能和動手能力的經典驗證性實驗的基礎上，要及時更新實驗內容，鼓勵教師將最新的科研成果應用到軟件實驗教學中，增加實驗教學中綜合性、創新性和設計性實驗項目的比例。

2.改進和優化實驗教學方法與手段。以提高學生的學習興趣、主動性、積極性，培養學生的動手能力、創新能力和社會適應能力為目的，構建研究型教學模式。軟件技術基礎課程中軟件相關的理論基礎知識較多，光靠死記硬背是不行的，需要學生在實際編程操作中發現問題、解決問題、理解理論知識，因此需要給予學生更多的實驗室時間和實驗場地，注重實驗教學的方法。教師在實驗課中可以采用啟發式、討論式、學術交流式教學方法，不局限于固定的實驗內容，可以引導學生自主選題，發揮個性，自行制定項目的性能指標和實驗的功能?？蛇m當安排一些開放性實驗，例如數據庫應用系統開發作為一個開放實驗，則可以將學生分為若干個實驗小組，其中所有的分析、設計、編程、調試和演示等都由學生小組自主完成，教師僅僅進行引導。這樣不僅能培養學生的信息獲取及選擇能力、知識應用能力、程序設計及測試能力、創新能力、動手實踐能力，還能培養學生的團隊合作精神和交際溝通能力。

3.加大實驗室的開放力度。軟件技術基礎是一門實驗性很強的課程，對于電子信息類專業學生非常重要。軟件技術基礎實驗主要是使用程序設計語言進行編程測試或者使用計算機仿真技術進行虛擬仿真，培養學生在系統設計、綜合應用知識、創新能力和工程實踐等多方面的素質。良好的實驗環境對軟件技術基礎實驗教學尤為關鍵，能夠給學生提供一個良好的學習交流環境。

根據專業的發展要求，組織擬定實驗室開放計劃，在不影響學校科研工作的前提下，部分開放實驗室，為增加實踐的機會，充分利用課余時間鞏固課堂上所學的軟件技術理論基礎知識，并且將這些理論與實踐相結合，運用和參與到大學生創新項目、電子競賽等項目中去。為了合理、有效地進行實驗教學，首先需要制定實驗室開放的管理辦法和相關制度；其次建立開放實驗室預約登記制度，學生可以通過申請預約實驗時間、使用儀器設備和實驗室等；同時，鼓勵學生積極參與教師的科研項目。

4.建立校外實習基地，延續和深化課堂實驗教學。電子信息類學科是實踐性很強的學科，綜合性與實踐性（應用性）是學科的特色之一，因此在人才培養中，必須建立校企合作，充分利用好校外企業這個優良的實踐平臺，實現理論知識與企業實踐相結合，使課本上學到的知識在企業中可以得到現場驗證；可以提高學生的創新能力和動手能力，即發現問題、分析問題和解決問題的能力。以計算機科學與技術專業班級為例，一部分學生去校外的軟件公司跟隨有項目經驗的項目工程師來學習，一部分學生還是采用傳統的教學和實習方式，即教師布置任務后，學生就在普通的實驗室里進行實習，教師在旁邊進行輔導。雖然兩組學生都在一定程度上通過實習提高了獨立研發能力，培養了創新性與挑戰性，但是結果顯示：兩組學生的能力還是有著明顯的差別，實習結果對比如表1所示。

從表1顯示的結果可以看出，在軟件公司實習的學生效果更為明顯，他們在公司中受到了正規的訓練，能夠更加獨立的負責相關的軟件項目進行軟件編程，這是傳統方法的實習所無法達到的效果。因此，要充分利用好校企合作的資源，達到一種雙贏的局面。目前，計算機科學與技術、電子信息工程、網絡工程等專業分別于中興通訊公司、中科曙光公司實行校企“產教融合”聯合培養高質量工程應用型人才，同時還建立了東莞市羽博通訊設備有限公司創業基地，中興通訊公司產教融合創新基地，中海油惠州煉化公司創業就業基地，等等，為學生提供了良好的實踐就業平臺。只有將理論真正應用于實際生活中，才能真正提高電子信息類專業人才的培養質量。

5.健全理論和實踐教學質量監督和管理機制。為了提高實驗教學質量，在學校內部進一步完善和健全理論和實驗教學質量監督和管理機制，采用多種方式，如學生問卷調查、座談會、院領導、督導及教學委員會聽課制度、檢查備課和教學資料準備情況以及采用聽課與討論等方式加強對實驗教學過程的檢查與監督。同時，通過座談、網絡交流等方式增加教師和學生的溝通渠道與機會，確保實驗教學質量信息反饋的真實性。改革過去普遍采用的、單純以考試成績或實驗報告評定學生能力的評估模式，在此基礎上加入對學生實驗態度、實驗表現和創新能力等方面的考核，作為評估學生的重要指標來綜合評價學生的整體成績，避免進入“重理論，輕實踐”的誤區。

三、電子信息專業教師的轉變

電子信息類專業的教學改革不僅要靠學校和院系的努力，同時也離不開教師自身的不懈努力。在工業4.0時代下，信息更新速度快，科學技術日新月異，理工學科發展迅速，作為一名電子信息類高校教師，應與時俱進，多學習新知識、新文化，實時了解理工科專業的發展動態，提高自身的修養和專業水平。

1.將“以教為中心”轉變為“以學為中心”。高等教育課堂教學的重心應由教師的“教”轉向學生的“學”，教師不僅要研究自己的課堂教學，提升自己的專業素養，更要研究學生的學習方法，提倡“授人以漁”，而不是“授人以魚”。對于電子信息類專業的學生，需要了解的專業知識豐富、涵蓋范圍廣，教師在課堂上不僅要告訴學生學習的重點，還要培養學生的興趣，使他們產生學習的主動性，教會學生如何在工業4.0時代利用現代各種信息資源汲取知識。以學生的學習為主的教學研究是我國正在形成的一種新的教學研究范式，形成這種研究范式需要批判傳統的教學研究范式，需要準確把握國際教學發展的新動向，需要專業的路徑與方法[3]。

2.注重工程實踐。電子信息類教師自身也應注重工程實踐，這對科研和教學將帶來實質性的進展。尤其是現在高校教師逐漸趨于年輕化，很多青年教師都是一畢業就走上了教師崗位，走的是從“學?！獙W校”的模式，雖然學歷高，專業知識扎實，但同時也導致了大多數青年教師缺乏企業工程實踐的經驗而造成了理論與實踐的脫節。電子信息類專業講究實用性、應用性，尤其是工業4.0時代的到來，生活和工作越來越智能化、網絡化，僅僅立足于課本上的理論知識是遠遠不夠的。

3.避免“重科研，輕教學”。教育的根本目的在于教書育人，無論時代如何變遷，這一根本目的是不會改變的。目前很多高校教師重科研，認為科研成果比教學成果更有實際意義。高校教師應該以工業4.0這個大環境為契機，尤其是電子信息類專業教師，一手抓科研，一手抓教學，千萬不能忽略教書育人這個根本任務，避免出現“重科研，輕教學”的不良現象。

4.不斷提高自身專業知識和素養水平。工業4.0時代信息爆炸，新鮮事物層出不窮，科學技術日新月異，若抱著一勞永逸的態度是得不到發展的。特別是電子信息類學科性質特殊，隨著社會的發展很多相關的知識和應用也在逐步的更新換代，這就要求理工科高校青年教師一定要有“活到老，學到老”的精神，實時了解專業動態，加強自身專業知識的學習，并將自己所了解的新事物穿插到理論教學中去，不斷提高自己的教學水平和素養水平。

四、結語

軟件技術基礎實驗通過開放與自主的實驗教學模式的執行，將獲得最大的教學效果就是把學生從“不想學”轉變到“愿學”和“會學”，使學生對實驗課程的喜愛程度大大加強，從而能自覺主動地進行實驗，認真地完成實驗。

工業4.0時代為高等教育的發展創造了有利的條件，也為電子信息類學科的建設發展提供了先決條件。高等教育作為衡量一個國家教育實力的標準，必須跟上時代前進的腳步，電子信息類專業更應該把握好工業4.0時代的優勢條件，順利進行高等教育的教學改革，既要有科研成果，又要有教學成果，培養出高質量、高水平、高能力的全面應用型人才。

參考文獻：

[1]楊青，黨選舉，周萍，伍錫如.“工業4.0”背景下的智能科學與技術專業宣傳與認知[J].北京：計算機教育，2015，（18）：34-36.

[2][美]德雷克·博克.回歸大學之道[M].侯定凱，梁爽，陳瓊瓊，譯.上海：華東師范大學出版社，2008.

[3]李立國.工業4.0時代的高等教育人才培養模式[J].北京：清華大學教育研究，2016，（01）：6-15，38.