基于新工科理念的分組項目式教學的探索與實施

焦冬莉?趙永強?劉青芳?李國琴

分組項目式教學是理論結合實踐的有效方法，其實施依賴于課程特點及其它相關教學環節，尤其是實踐環節的支撐。教學步驟采用“理論—項目—實施”的次序，項目計劃、實施和產出為遞進式、階梯式，三個過程不斷交替，考核評價體系多元化。分組項目式融合了多種授課方式，貫穿了多種學習手段，強化實驗實踐環節，重視工程能力培養。以問題導向設立小組項目，隨技術發展更新項目內容，依學生志趣調整學習方式，契合了新工科教學理念。

為應對新的科技革命與產業變革，支撐服務創新驅動發展等國家戰略，教育部積極推進新工科建設[，高校作為工程人才培養的主要基地，結合新工科理念進行“應用型人才”、“工程型人才”培養是教學改革的主要方向，其目的是讓學生盡快把課堂學到的知識轉化為技能，應用到創新工作中。以項目實現為目標的教學，可以將理論與實際應用無縫對接，有效解決當前工科專業培養模式中的偏重理論教學，工程實踐訓練不足[4的問題。分組教學是解決大班教學管理、提高大班教學效果的有效手段。二者結合應用于工程類基礎課、專業課教學，可以為創新教育打好基礎，明顯提升教學效果，激發學生學習興趣。

一、實施的條件

適合分組項目式教學的課程應具有幾個特點，一是教學內容接地氣，能夠結合日常生活進行舉例，容易從教學內容中生成具體項目。只有在現實情境中進行學習與認知，學生才能是知識意義的主動建構者，二是生成的項目具有可移植性、可持續性，易于應用于其它項目，能夠貫穿整個教學過程;三是同一項目有多種實施可能，以便小組討論、取舍。在《數字電子技術》課程中，項目的產出依賴于電路的設計、仿真、焊接、調試等，要求學生有較強的實驗實踐能力，所以應有安排合理的實踐環節做支撐。如：前期設置了電子工藝、焊接、小型電子產品安裝調試，多個仿真軟件教學實踐周，為學生的電路設計、仿真打下了基礎，后續有課程設計、電子技術綜合實踐等實踐環節，項目小組可以延伸項目內容，或者繼續合作其它項目。

二、實施的內容

分組項目式教學可以在一門課程中實施，也可以多門課程結合在一起，如《數字電子技術課程》的分組可以和《模擬電子技術》課程相同，甚至后續的《微機原理》、《單片機》等課程，以保持小組成員的穩定性和項目擴充的連貫性。每組一般3-4人。可以讓學生自由組合，也可以按學號、成績排名等直接成組，建議學生依興趣組合，便于確定項目內容，減少摩擦，高效分工，同時可以發揮學生的主動性和主體性，體現“以學生為中心”的教學原則。

（一）教學步驟

項目教學法采用“理論—項目—實施”的步驟。首先進行理論教學，夯實基礎。在《數字電子技術》課程中，涉及大量的芯片，教學中需強調芯片的特性，使用條件，注意事項等，在熟悉芯片的基礎上，結合實際說明使用該芯片可以實現哪些現實中的邏輯，例如：NE555可以構成定時器，特定音頻輸出（如警車、急救車聲音）電路，整形等。然后讓各小組選擇自己感興趣的題目去做，即產生項目，最后去實現該項目。其優點是不改變原有章節順序，沒有完全打破學生的原始學習思路，而且在熟悉器件的基礎上產生項目，學生很少有畏難情緒。

（二）實施的過程

1.內容的遞進式、階梯式

基于教學內容的由淺入深，項目計劃、項目實施和項目產出是一個不斷交替，由小到大的遞進式、階梯式過程。從每一章節的知識點入手，一個點對應一個小項目，隨著學習的進行，知識的擴充，各小組對自己已完成的小項目進行選擇組合，形成一個中等項目，一步步將項目越變越大，功能越來越完善。

2. 實踐技能的強化

項目不論大小，都經歷“設計--仿真--修改--實物接線--調試”過程，設計仿真在電腦上完成，實物連線調試在電子技術實驗室進行，合成大項目后可在電子工藝實驗室制版焊接，將多個實踐環節所學滲透在項目教學過程中。還可以將其植入后續的課程設計環節和電子技術綜合實踐環節，學完《單片機》課程后，可以將同一功能用單片機實現，實現知識的一體化，系統化。

3.項目的總結

總結是知識內化和提升的主要過程。項目結束后的總結分兩種，一是階段性總結，小組成員對本階段項目的進展情況，與前期的關系，指標變化等進行總結，展示;不同小組間相互交流，互相借鑒，進一步修改、完善各自項目。二是課程結尾，對項目做最后總結，分兩個環節，一是小組成員總結項目產出過程的所有問題，方案的取舍，成效，突破等，幫助學生將知識系統化;二是匯總所有項目，對其中的功能類似的項目進行比較分析，幫助學生拓展思維。因為同一個知識點在不同小組的實現方法是不同的。如數值比較可由比較器、加法器、譯碼器、數據選擇器等多種器件實現。例如延時電路可以由555、計數器等作為核心器件的多種方式實現。

（三）考核與評價

考核評價是對學生學習成果的檢驗，也是對學生學習能力的認可，構建全面評價和能力導向的多元化考核評價體系非常重要。分組項目式教學要加強過程化考核，重視過程評價;以小組展示為主，兼顧個人能力。

課程評分結構為：總分100%=平時30%+實驗20%+末考50%。平時考核以小組形式進行，包括課堂討論，項目展示等，對小組成績和個人表現分別計分。表1是課堂展示環節的評價項目。自由提問人是其他小組的成員。其中邏輯性、完整性、工程性決定小組本次展示的成績，而講解人、補充人、自由提問者可額外加分。在文獻中，作者給出了項目式教學法的實驗進行方式，所有實驗從前期準備、實驗過程到實驗報告的完成完全以項目形式進行。要求必須先預習，寫好預習報告。實驗成績組成為：總分100%=操作50%+報告40%+加分10%。操作和報告根據本次實驗要進行的內容不同，給出不同的考核標準，加分是指在完成既定方案的基礎上，驗證或者補充了其它方案。

課程結束后的課程設計環節獨立考核計分，是對分組項目式教學的有效補充和提高。各小組根據已完成的項目，結合設計任務繼續擴充、改進。要求給出項目式設計報告，并完成制作調試。表2給出了期間設置的多個檢查環節，既檢查了小組成果，又考核了個人能力。

三、新工科理念的融合

首先，項目的確立建立在課堂教學內容的基礎上，以問題為導向：學了什么？能用來做什么？生活中哪些地方用到了？怎么做？例如：計數器可以用在生產線上，汽車里程，分頻等，輸入輸出信號有哪些差別？怎么獲取？和哪些課程的知識有關聯？這些在項目實施時都是學生需要考慮的問題。其次，隨著社會的發展，技術的進步，身邊的數字技術應用發生很大的變化，知識點的應用也可以與時俱進，學生確立的項目隨之更新。例如：以前的彩燈控制，現在變為LED屏顯示內容的控制。投幣式售貨機和掃碼式售貨機的控制流程差別在哪里？第三，因每個小組成員不同，內容不同，實現過程不拘于教室或實驗室，學生可以依據自己的興趣、特點、習慣等自行組織學習方式，提高了學生的自主權，充分體現了“以學生為中心”的教學理念。

四、實施的成效

經過一個完整教學周期，7個自然班，83個小組的實踐，分組項目式教學無論是教師能力和學生能力的提高、還是教學經驗的增長都取得了一定的成效。

主要是學生的變化。項目式教學不斷引入的身邊問題：蓄水池水位控制、自動販售機購買流程、復印機時序產生、熱水器水溫控制等等勾起了學生極大的興趣，小組間項目設計的找錯糾錯點燃了學習的熱情。小組作業、項目、實驗的差異化滿足了不同層次學生的需求，一些小組常在實驗課上驗證、修改方案，或者比較同一項目的多個方案，甚至在修改中自然引入了《模擬電子技術》中學到的知識，不同小組間也會根據實驗過程中的問題相互交流提高。出乎意料的是，實驗課加分項小組的比例占到了40%。而每個小項目的成功帶給學生的成就感、自豪感是分數無法代替的。多次的小組展示環節，給學生提供了表現自我、提升自我的機會，課上、課下都很活躍。有學生評價愛上了這門課。

其次是各種教學過程的有效融合夯實了工程教育的基礎。分組項目式融合了“講授--討論--翻轉--提問”多種授課方式;通過貼近生活的項目實例，無關項、自啟動等晦澀的概念被自然地引入項目，解決了概念化教學的難題;項目式學習貫穿了“理論設計--仿真--實現”多種學習手段;小組項目的由淺入深、由小到大，將一個個知識點串在一起，知識的學習從點到面，符合“學習--深度學習--掌握”的認知過程，達到了“基礎--強化--提升”的學習效果。而且，項目實施過程的故障、糾錯，培養了學生的細致與橫向思維，例如邏輯電平正確，電流不滿足條件導致故障，使學生關注參數等細節;在移位寄存器構成的彩燈循環電路中，用模擬中的電流轉換為電壓的方法，解決了電路中的電壓不足導致的故障等。

五、結語

分組項目式教學法有效激發學生的學習興趣和能動性，充分發掘學生的學習潛能，具有將教學理論與實踐融為一體、學生主動參與的突出優點。通過分組項目式教學，形成“學好理論-會建項目-認識實物-調試產品”的一體化教學思路。讓學生在實踐中學習并解決問題，引導學生真正學習、拓展學習，帶給學生最大的學習樂趣。小組成員一起工作，更有助于協作能力和團隊精神的培養。小組差異與項目差異，將分層教學與分組教學兩種教學方式密切聯系在一起。如能和專業培養體系中的其它課程一起實施，進一步擴充項目功能，更有助于將各學科知識聯系在一起，實現專業知識的系統化。所以分組項目式教學以學生發展為中心，體現了綜合性、開放性、實踐性的新工科工程教育理念。

（作者單位：太原工業學院電子工程系）

項目支持：太原工業學院2018年院級教學改革研究資助項目階段性成果，項目編號：00006609。