能力目標矩陣為導向的高職探究性學習設計與導引

摘 要：“電子產品設計”作為電子信息工程技術專業崗位能力課程，對本專業學生專業技能和職業素養的培養有著重要作用。對“電子產品設計”課程目前的現狀和存在的問題進行了分析，依據電子信息工程技術專業能力目標矩陣對學生工程能力的要求，并借鑒探究性學習的方法對該課程提出了針對性的改革方案和具體的實施措施，通過教學實踐對課程改革的效果進行了討論和總結。

關鍵詞：電子產品設計；能力目標矩陣；探究性學習；課程改革

基金項目：江蘇省高校哲學社會科學研究項目“基于能力目標矩陣的高職電子信息類綜合課程改革的研究”（項目編號：2016SJB880051）

作者簡介：李立早，男，副教授，主要研究方向為高等職業教育。

中圖分類號：G712 文獻標識碼：A 文章編號：1674-7747（2019）06-0024-05

目前，高職電子信息工程技術專業群畢業生主要的就業方向仍然集中在電子通訊等相關行業，具體的工作崗位主要分布于電子產品的裝配、調試、檢測以及維修等崗位。[1]在后繼的崗位遷移中，部分優秀員工也會逐步走向電子產品設計以及生產過程管理等崗位。具備工程師的基本技能和素質，對提高畢業生的就業率，幫助他們更快更好地融入到工作中意義重大。為此，根據CDIO工程教育理念以及省內電子信息相關企業對于人才的需求構建了學生在校期間應具備的能力目標矩陣。在這個能力矩陣中，主要包含了四大方面的內容：（1）相關學科知識；（2）個人和專業素質；（3）人際交往能力；（4）復雜系統CDIO能力。每個方面又包括了多個具體的能力要求。

事實上，除了相關學科知識可以通過一系列的基礎課以及專業課程進行傳授之外，其他大部分的能力要求都無法直接有效地通過教授的方式傳遞給學生。高職教學中特有的實訓實驗類課程，無疑為這些工程技術相關能力的培養提供了一個良好的平臺。在這些課程中“電子產品設計”相對較為綜合，要求學生完成電子產品設計方案的選定、方案的驗證、具體制作和調試等一系列工作。通常在第三學年開設，以培養學生電子產品設計與制作能力為主要教學目標，鍛煉學生綜合運用知識和技能的能力。[2]因此，選擇該課程作為課程改革試點，通過一系列的創新性的措施加強對學生綜合能力的培養，達到能力目標矩陣中設定的要求。

一、“電子產品設計”課程開設現狀

“電子產品設計”作為電子信息工程技術專業崗位能力課程，有較長的開設歷史。正因如此，該課程長期保持較為傳統的教學模式，與目前的學情變化和技術發展已不相適應。

（一）學生綜合素質有所下降

隨著本科招生數量的增加，高職院校近招生壓力愈發增大。采用對口單招、注冊入學等方式入學的學生，占生源比例越來越高。由此帶來的學情變化主要集中在以下四個方面：（1）基礎知識不夠扎實，缺乏良好的學習習慣。許多對口單招學生對基本的數理知識知之甚少，專業課程的學習困難重重。（2）學習熱情不高。從歷年對學生調查問卷情況來看，對專業課程內容興趣較高的學生比例不超過20%。（3）習慣于接受式學習，缺乏自主探究的經驗和技巧。對于專業知識的獲取，高職學生基本依賴于教師課堂講授，滿足于教材中提供的結論性內容，對于自主探尋結論的過程毫無興趣。（4）能熟練使用網絡，有一定信息檢索能力。大部分學生都配有筆記本電腦和智能手機等設備，且始終處于聯網狀態。他們非常樂于通過網絡進行信息的獲取和交流，擅長使用各種應用或搜索引擎獲取所需要的資訊。

（二）課程安排不夠合理

“電子產品設計”課程開設的目的主要是對學生崗位能力和專業技能培養，因此在授課內容和授課方式上必須與當前技術發展和生產實踐緊密銜接。目前，課程存在的問題主要體現在以下三個方面：（1）授課內容的選擇與時代脫節。部分實驗內容仍然要求學生采用基本門電路進行搭建，而在實際產品設計生產中這些功能簡單的芯片早已被其他功能強大，且價格便宜的大規模集成電路所代替。（2）課程要求與課時存在沖突。為了體現課程的綜合性，往往要求學生繪制電路原理圖、PCB圖，甚至要求制作電路板并焊接，再編寫程序，并完成測試。對于初學者而言，在60課時內完成這些任務是不可能的。不但沒有達到教學目的，反倒打擊了學生的學習興趣和熱情。（3）教學方式落伍。為了在有限的課時內，完成教學內容的傳授，教師只能以講授為主，剝奪了學生大量實踐和探究的時間。

針對以上存在的問題，借鑒探究性學習的思想，并結合CDIO工程教育理念，對“電子產品設計”課程內容安排和教學方式進行了改革嘗試。

二、探究性學習促進目標達成

通常學習方式可以分為接受性學習和探究性學習兩大類。[3]接受性學習可以理解為學習者掌握和吸收他人的知識和經驗，并經過加工后逐步轉換為自身知識的過程。這種學習方式依賴于知識的傳遞系統，無需學習者主動去發現和探索。當前，高職院校大部分課程仍然是采用接受性學習的方式。顯然這種學習方式的優勢在于效率相對較高，適合于理論知識的傳授，但帶來的負面影響是逐步銷蝕了學習者的獨立性和創造性，并不適用于技能和能力的培養。探究性學習指學習者通過發現問題、分析研究、提出假設并驗證和解決問題，從而掌握知識和技能的學習方式。相較于接受性學習，在方法上最大的差異在于親身參與到問題的探索和解決之中，通過積極實踐和總結提煉，掌握方法獲取經驗。探究性學習較為適用于專業技能和能力素養的學習和培養，但采用這種學習方式將會花費較多的時間和精力，同時也時時考驗著學習者的意志力和決心。此外，進行探究性學習時也需要遵循一定的方法和步驟，如馬夏拉斯和考克斯提出的社會探究模式，包括了探究性學習的六個基本階段，即定向、假設、界定、引申、求證和概括。[4]

高職電子信息類專業學生在校期間除了要學習必須的基礎和專業知識之外，更為重要的是培養工程師需要具備的能力和素質。從目前高職教育的情況來看，采用接受性學習進行技能和能力的傳授效果并不理想，不但無法高效地達成培養目標，反倒促使部分學生養成了依賴的習慣，使得整個學習過程變的索然無味，剝奪了學生學習的熱情和興趣。在某些實驗實訓類課程中大膽嘗試采用探究性學習的方式，無疑能改變目前高職能力培養方面所面臨的困局。

三、“電子產品設計”課程改革方案

電子產品設計課程改革采用馬夏拉斯和考克斯提出的探究性學習的六個步驟作為途徑，組織具體項目的開展。通過兩個難度適中的電子產品設計實例作為載體，讓學生在學習過程中親身探尋和體會電子產品設計的基本方法、步驟和技巧，并通過重復該過程強化認識。逐步了解和掌握作為電子工程師所應具備的基本的能力和素養，從而達到能力目標矩陣所明確的能力要求。電子產品設計課程的基本改革思路如圖1所示，相關的具體改革措施有如下六個方面。

（一）選題具有一定專業性，難度不宜過大，實驗現象明顯，趣味性強

“電子產品設計”課程主要通過具體的項目幫助學生了解和掌握電子產品設計的基本流程?？紤]到目前學生知識儲備和能力方面的限制，難度過大顯然會打擊學生學習的熱情。在選題過程中，應注意選擇實驗現象明顯，并能進行對比測試的項目。同時，課程項目應具有相互的繼承性和關聯性。

（二）合理安排課時

“電子產品設計”課程通常為60學時。為了留給學生充裕的時間進行探究性學習，只安排了兩個項目：第一個項目安排約20個學時；第二個項目安排約40個學時。在第一個項目中，主要以教師作為教學主體，向學生演示如何收集資料，擬定設計方案，撰寫簡單的方案報告，以及后繼的方案驗證、具體實施等。學生在教師的指導下，完成整個探究性學習的過程，掌握基本的方法和技巧。在第二個項目中，學生轉變為教學主體，具體實踐在第一個項目中學到的技能。而教師主要負責引導、督促學生開展學習，并為學生答疑解惑。

（三）降低制作難度，強化能力培養

課程中所涉及的兩個項目均無需進行復雜的焊接裝配等操作，也不涉及電路繪制等內容。通常電子信息技術專業都會安排專門的焊接、裝配和PCB繪制等課程，無需在本課程中再次重復。學生只需要完成電路的簡單連接，在已有程序框架下完善功能，并完成調試即可。但項目中將會涉及部分前導課程中未涉及到的物理和機械方面的知識，并引導學生嘗試采用新型號的芯片，這部分知識需要學生自行探索和學習。

（四）隨機分組，加強團隊合作

課程所選擇的項目，具有一定的難度和工作量。一位同學在規定課時內顯然是無法單獨完成的，采用分組方式就顯得非常必要了。借鑒合作學習中異質分組的原則[5]，在分組時采用抽簽方式進行，這樣可以盡量避免熟悉的同學分在一組。每組由3～4位同學構成，其中，1位同學擔任組長負責分配工作任務，并承擔與教師進行溝通的職責，每位同學根據能力差異負責不同的工作內容。分工情況將會提交給教師，作為后繼評價的依據之一。

（五）分段考評，促進優化

在每個項目中，共有3個評分點。分別是：（1）方案報告，要求清晰明了的說明具體實施方案、技術路線和時間安排等；（2）功能演示，根據課前每組設定的功能目標，以完成時間、完成度以及創新性為依據進行打分；（3）項目報告，要求簡明扼要地記錄整個項目的開展情況，以及在整個過程中的體會與收獲等。每次評分都在規定時間點進行，如第一個項目，在第10個課時前完成方案報告的評價，并將成績向所有同學公示；在第18個課時前完成功能演示評價，并公示；采用這種方式可以使得每位同學了解課程的要求，和他們的完成情況，幫助他們在下階段更好地完成各項任務。

（六）拓展思維，鼓勵創新

探究性學習的關鍵就在于獨立思考，而CDIO理念中也強調了開創性思維的重要性。在電子產品設計課程的具體開展過程中，同樣鼓勵學生加入新的元素和功能。課程項目提供的參考案例中采用了最為基礎和常見的設計方案，學生可以在此基礎上加以改進，甚至采用新的方案。在課程中，創新的內涵是多樣化的，可以是設計方案的優化，也可以是新型器件的運用，同樣也可以是新功能的增加等。在考評過程中，所有的創新點都會被作為加分項，而創新的優劣則由教師和所有同學共同評判。表現優異的同學將會被推薦參加各級各類的發明創新競賽。

四、具體實施與效果分析

“電子產品設計”課程改革在具體實施過程中選擇了電子信息工程技術專業下的兩個班級同時開展，其中，一個班級的學生通過高考入學，而另一個班級則是對口單招入學。在本課程教學過程中，首先由教師在20個學時內，向學生演示并引導其完成“超聲波測距儀的設計與制作”，讓學生了解電子產品設計與制作的基本流程，以及報告撰寫的方法等。在此基礎上，再由學生用40個學時完成“智能避障小車的設計與制作”，并撰寫報告，完成答辯和自評互評工作。

（一）探究性學習激發學習熱情

在課程開展的過程中，由于留給了學生較多的時間和發揮的空間進行探究和嘗試，學生都表現出了極大的學習熱情。在第二個項目開展之初，各小組都上臺詳細講解了自己的方案和實施計劃。在項目進行過程中，大部分同學在課后也投入了大量精力用于研究和制作。雖然，如預計的在最終成果演示時，很多小組都出現了進度拖延，也未完全達到設計指標。但最終所有小組還是順利地完成制作工作，達到了基本功能要求，并完成了項目報告的撰寫。在報告中，很多小組都提到了對工程項目開展過程的認識，以及自主探究帶來的樂趣和成就感。

（二）隨機分組培養團隊精神

由于課程項目有一定的工作量，迫使各小組同學必須相互配合才能完成。而隨機分組的原則，讓組內同學間需要進行適當磨合；能力的差異又使得合理分配工作任務變得至關重要；而組長的協調和領導能力也受到了很大的挑戰。在實踐過程中，小組成員間的矛盾和沖突也時有發生，分工不合理等問題也有體現。但最終絕大部分的小組還是克服了這些問題，順利完成任務，切身體會到了工程實踐中團隊協作的內涵和意義。

（三）階段性考評功效顯著

分段考評的方式對激勵學生無疑是很有效的手段。在經過第一階段對方案報告的評分之后，大部分小組都感受到了相互之間的競爭關系，在一定程度上也激發了學生們的榮譽感，相應的探究和學習熱情也得到了激發。在考評中加入的組內自評和互評環節，盡管是在不記名的情況下進行的，但每位同學都謹慎客觀地為組員和自己進行了評分。

（四）創新能力表現不足

盡管在項目演示階段介紹了創新的方法和途徑，在評價體系中也強調了創新的重要性，但真正意義上的創新卻寥寥無幾。究其原因，是學生對于創新的基本技巧理解不足，更主要的是學生能力的限制，完成基本任務目標已經力不從心，沒有多余的精力去考慮新創意和新方法。這個問題，在對口單招班級中表現尤為明顯。

綜上所述，依據高職電子信息工程技術專業能力目標矩陣對學生工程能力的要求，借鑒探究性學習的方法對“電子產品設計”課程所做的相應改革嘗試，激發了學生的學習熱情，教學效果也有很大的提升，在后繼的課程改革中仍將繼續進行深入的探索。

參考文獻：

[1] 繆建華，楊華.“電子產品設計與制作”課程改革與實踐探索[J].職教通訊，2015（33）：22-24.

[2] 潘世華，徐濟惠.基于CDIO理念的高職電子類工學結合課程探索——以電子產品設計課程為例[J].職教論壇，2015（14）：69-73.

[3] 張建偉，陳琦.簡論建構性學習和教學[J].教育研究，1999（5）：56-60.

[4] 史曼莉，姚利民，康雯，等.研究性教學思想發展初探[J].大學教育科學，2008（6）：35-41.

[5] 張修海.合作學習分組策略的教學與研究[J].遼寧師專學報（社會科學版），2006（2）：75-76.

Abstract： "Electronic product design" is the electronic information engineering technology professional position ability courses， which is important for training the professional skills and quality of the students. In this paper， the current situation and existing problems of the electronic product design course are analyzed. According to the requirement of electronic information engineering technology professional ability target matrix to students' engineering ability， and referring to the method of inquiry learning， this paper puts forward the specific reform plan and specific implementation measures for this course. the effect of the curriculum reform is discussed and summarized through the teaching practice.

Key words： electronic product design； capability objective matrix； inquiry learning； curriculum reform

[責任編輯 秦 濤]