基于創(chuàng)新應用型人才培養(yǎng)的“高頻電子線路實驗”教學改革研究*

蔣紅梅

（桂林信息科技學院）

在信息技術(shù)與教育教學深度融合的信息化時代，線上線下混合式教學已成為實踐教學的新型教學形態(tài)。同時，高校畢業(yè)生就業(yè)形勢嚴峻，如何在雙創(chuàng)教育的背景下并通過新型教學形態(tài)提高教學質(zhì)量、學生的創(chuàng)新能力和增強就業(yè)的生存能力是高等教育改革所要解決的一個重要課題。

高頻電子線路實驗是一門實踐性很強的專業(yè)基礎(chǔ)課，與高頻電子線路課程和高頻電子線路課程設(shè)計是緊密聯(lián)系的三門專業(yè)基礎(chǔ)課[1]。該實驗教學將理論課程中抽象的概念及公式變成直觀的波形與數(shù)據(jù)，將理論與實踐緊密地聯(lián)系在一起，用理論來指導實驗，用實驗來激發(fā)學生對于理論知識的渴求與興趣，兩者相互促進，相輔相成。其目標是培養(yǎng)學生在通信系統(tǒng)方面的小產(chǎn)品設(shè)計與制作，能夠培養(yǎng)學生的創(chuàng)新實踐動手能力，為后續(xù)的專業(yè)實驗、實訓和生產(chǎn)實習以及學科競賽奠定了堅實的基礎(chǔ)。

一、高頻電子線路實驗教學現(xiàn)狀

（一）傳統(tǒng)實驗教學落后于新技術(shù)、新教育理念的發(fā)展

傳統(tǒng)高頻電子線路實驗教學要求學生鞏固和深化對基本概念和基礎(chǔ)理論的認識和理解、要求掌握基本實驗技能和常用儀器的使用、測量方法。教學過程中，根據(jù)教學要求采用固定電路模塊進行教學，其中，電路模塊使用年限較長，器件的老化以及可調(diào)元件的不靈敏導致測試結(jié)果跟理論不相符合，嚴重影響教學效果，導致學生無法從實踐角度去掌握所學的知識內(nèi)容。隨著通信技術(shù)的發(fā)展，通信電路模塊不斷更新改進，陳舊的實驗設(shè)備已嚴重阻礙了實驗教學的實施，也導致學生所學知識滯后，降低了學生的學習興趣，不利于應用型人才的培養(yǎng)。傳統(tǒng)實驗教學方法和手段單一，主要以PPT形式講述原理和現(xiàn)場演示為主，老師先講解實驗原理和電路結(jié)構(gòu)，接著進行實驗演示和強調(diào)操作注意事項，學生則按照操作步驟，簡單連線、調(diào)試、觀察現(xiàn)象并記錄數(shù)據(jù)即可，無法在實驗模塊上進行創(chuàng)新性設(shè)計。這不僅制約了課程的教學發(fā)展，也限制了學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)[2]。

（二）重理論輕實踐，課程建設(shè)不完善

多數(shù)高校本科教育都重視理論教學的改革，利用課堂教學與網(wǎng)絡(luò)教學相結(jié)合，探索混合式金課建設(shè)，并采用翻轉(zhuǎn)課堂、案例教學法和討論式教學法等以提升課程的深度、難度和挑戰(zhàn)度。對于實驗教學仍停留在傳統(tǒng)的教學模式上，跟不上理論課程改革的步伐，課程培養(yǎng)體系重視理論教學、輕視實踐教學，導致頭重腳輕，同時，高頻電子線路實驗忽略與第二課堂結(jié)合，以驗證性實驗為主，不注重學生分析、解決問題和動手實踐能力的培養(yǎng)。

（三）學生實踐能力薄弱，怯于嘗試創(chuàng)新

雖然高頻電子線路作為電子信息類的重要專業(yè)基礎(chǔ)課，但是經(jīng)過教學效果分析和學生的學習反饋后發(fā)現(xiàn)，單片機、高頻、數(shù)字電路等這類專業(yè)基礎(chǔ)課中，學生動手和創(chuàng)新實踐能力不強，只能制作和調(diào)試一些簡單電路，比如：單片機控制類的時鐘電路、計數(shù)器，LC振蕩器，一級放大電路等電路模塊，但只有極少數(shù)學生能在完成基本功能的基礎(chǔ)上有所創(chuàng)新，即擴展功能和提高電路性能，所以，針對復雜的通信系統(tǒng)，學生更難于理解和掌握。同時，針對驗證性實驗部分的選題，存在著學生喜歡選擇難度低、電路設(shè)計簡單題目，不敢嘗試學習新知識來解決新問題的困境。其現(xiàn)象存在主要的原因：實踐課程，教學方式、方法單一，課時有限及實驗室管理限制，未提供良好的創(chuàng)新實踐環(huán)境，學生不敢接受新知識和新技術(shù)[3]。

（四）考核方式單一、不科學

考核是監(jiān)督和檢驗學生學習效果的一種重要手段之一。實驗課程的考核應綜合考慮對學生實驗操作、實驗設(shè)計、思想道德素養(yǎng)等綜合能力的考核。目前，傳統(tǒng)考核成績由平時成績和動手能力兩項構(gòu)成，其中，平時成績包括考勤和報告。報告有固定的模式以及內(nèi)容幾乎是大同小異、沒有創(chuàng)新，導致報告成績分值相近；實驗內(nèi)容都是驗證性實驗，測試出來的波形和數(shù)據(jù)也是千篇一律，不能反映學生的實際動手能力。同時，一個實驗老師帶一個班級，一個班級的學生人數(shù)大約35，人數(shù)較多，課堂上還要批改報告，根本沒有時間指導學生，很難發(fā)現(xiàn)實驗中學生所遇到的困難和幫助學生解決問題，只有到實驗快結(jié)束時，驗收學生的數(shù)據(jù)表格時才能發(fā)現(xiàn)問題，但已無時間指導學生，造成學生的動手實踐不足，也選拔不了動手能力強的學生進行科學競賽，急需改變單一、不科學的考核方式，通過合理的考核方式培養(yǎng)創(chuàng)新應用型人才和落實立德樹人教育根本任務來持續(xù)協(xié)同推進人才培養(yǎng)的實踐。

二、高頻電子線路實驗課程的改革實踐

（一）基于超星平臺的線上線下實驗教學改革

針對于高頻電子線路的理論課程，課程教學團隊前期做了一些教學改革，2019年利用微課輔助教學，將知識點制作成簡短的微課視頻，供學生課外預習和復習[4]。2020年，課程教學團隊依托超星、“i 教”平臺對課程進行線上線下混合式教學建設(shè)，利用微課視頻，結(jié)合翻轉(zhuǎn)課堂和Multisim 電路仿真，培養(yǎng)了學生的專業(yè)能力和職業(yè)素養(yǎng)[5]。為進一步完善和深化課程體系改革，實驗教學充分結(jié)合理論教學的資源，采用實驗室授課與網(wǎng)絡(luò)教學相結(jié)合方式，建設(shè)線上線下混合式實驗教學，構(gòu)建線上教學資源庫，學生可通過移動終端預習、復習和完成相關(guān)教學任務；高校中有一部分的專升本同學，基礎(chǔ)較為薄弱，教師針對不同基礎(chǔ)的學生需采用多樣化教學方法進行線下教學，并根據(jù)平臺上學生學習情況和效果進行針對性的指導和解答。

（二）依托超星平臺的教學手段改革

實驗教學分為課前預習、課堂實踐、課后總結(jié)及測試分析。課前階段：教師整理好實驗相關(guān)資料，及時發(fā)布學習資源及任務，包括實驗理論、實驗內(nèi)容、仿真電路、實驗操作視頻及課前學習任務。學生可以通過學習資源提前自主學習完成課前任務，自主學習中遇到問題可以記錄下來，帶著困惑進入實驗課堂尋找解答，激發(fā)學生的探索欲。課堂實踐中，為提高學生的動手實踐能力和實現(xiàn)實驗教學的工程化、智能化，引進具有主控系統(tǒng)+實驗模塊形式的模塊化實驗箱，通過調(diào)整參數(shù)，實現(xiàn)實驗交互；通過設(shè)置“高頻故障”，完成實驗課程的考核測評。為增加學生的自主創(chuàng)新，在原有的原理驗證型實驗基礎(chǔ)上，增加調(diào)幅發(fā)射接收、調(diào)頻發(fā)射接收系統(tǒng)進行無線傳輸通信的系統(tǒng)搭建和性能測試，通過工程化、實踐化的教學環(huán)節(jié)培養(yǎng)學生的自主思考與獨立實踐能力。課后，根據(jù)實驗操作得到的波形和數(shù)據(jù)進行整理，在超星平臺上提交實驗數(shù)據(jù)報告，內(nèi)容包括：實驗目的、實驗原理、操作步驟、數(shù)據(jù)表格和實驗結(jié)論及實驗反思等，實驗指導老師在平臺上批改報告和總結(jié)學生實驗所存在的問題并給予反饋。

（三）注重過程性綜合評價，關(guān)注學生成長

實驗成績由考勤簽到、超星平臺上學習視頻及任務完成情況、動手能力、電路驗收和報告五部分組成，使教學評價方式更精準和更具有針對性。按照教學大綱設(shè)置的成績比例構(gòu)成，在超星平臺上設(shè)置每個部分權(quán)重值，每一部分的成績都可以在平臺上記分，系統(tǒng)自動生成學生的最終考核成績[6]。在“互聯(lián)網(wǎng)+”教育背景下，通過超星平臺開展實驗教學，能更多關(guān)注學生的學習成長過程，對學生學習情況進行實時動態(tài)跟蹤和及時的過程性指導。通過平臺可以進行討論，促進生生、師生的情感和學習上的交流，更多地關(guān)注學生的情感體驗、人生價值觀。平臺的課程建設(shè)與實施，不僅激發(fā)了學生的學習興趣和自主學習能力，也豐富了教師的教學手段，引導學生敢于嘗試和接納新事物。

（四）以賽促學，重構(gòu)“課賽融合”實踐教學

該實驗以驗證性和設(shè)計性實驗為主進行實踐教學。為提高學生的實踐動手能力以及參加學科競賽的積極性，實驗老師與通信專業(yè)創(chuàng)新基地老師們組成教學團隊，從專業(yè)基礎(chǔ)課中培養(yǎng)和選拔學生，從電子設(shè)計大賽題目中找出與高頻有關(guān)的發(fā)射、接收系統(tǒng)類型提煉出不同難度題目作為設(shè)計性實驗部分，針對學生的基礎(chǔ)與水平的參差不齊，題目的設(shè)計內(nèi)容要求有基本、提高和發(fā)揮三個層次，對應低中高難度，讓學生根據(jù)自身情況自由選擇。開放實驗室并安排老師值班，給予適當指導并幫學生解決電路調(diào)試中存在的問題，鞏固選擇低難度學生的實踐基本功，激發(fā)選擇中難度學生的學習潛能和發(fā)揮選擇高難度學生的自身創(chuàng)新實力。同時，電路設(shè)計過程中注重設(shè)計理念的培養(yǎng)，按照電賽規(guī)則，引導學生學會設(shè)計方案的比較分析，具體電路設(shè)計的開發(fā)、調(diào)試及性能測試的設(shè)計過程和報告的撰寫。“課賽融合”實踐教學以培養(yǎng)學生獨立設(shè)計的應用實踐能力和團隊協(xié)作精神為重點，擴大學生參與專業(yè)學科競賽面，提升學生的就業(yè)能力，促進畢業(yè)生就業(yè)率的提高。

（五）挖掘思政元素，提升學生職業(yè)素養(yǎng)

培養(yǎng)怎樣的人，以及將思政教育貫通在課程中，解決好專業(yè)教育和思政教育共融問題，是教育的基本問題[7]。針對于目前的課程思政研究：課程間協(xié)同育人、單一課程設(shè)計和教學實施、教學方法的探索等[8-10]，都存在思政建設(shè)籠統(tǒng)，未細化到教學環(huán)節(jié)中。為具體落實課程思政建設(shè)，從實驗具體內(nèi)容入手，深入挖掘?qū)嶒炈N涵的思政元素，提煉出其中的科學價值觀與精神，以期實現(xiàn)知識、能力和素養(yǎng)有機結(jié)合。

驗證性實驗中，從實驗內(nèi)容中找出相關(guān)的偉大科學家和工程師們，通過高頻小信號調(diào)諧放大器實驗，把他們不畏艱難、勇于探索精神融入到課程教學中，深化學生在人生道路上不斷前行的決心；正弦波振蕩器實驗中，從電路振蕩的過程融入電路的設(shè)計準則和“勿以惡小而為之，勿以善小而不為”做人道理，激發(fā)學生的“三思”和自省能力，形成正反饋，告知學生：小善能積成大善，小惡會形成極惡，要積極進德修業(yè)，有所作為；調(diào)頻發(fā)射與接收系統(tǒng)中，聯(lián)系現(xiàn)實中的通信系統(tǒng)，比如，英語四六級考試聽力調(diào)頻廣播，讓學生深刻體會到通信系統(tǒng)帶來的便利，同時也讓學生深刻意識到只有掌握了專業(yè)基礎(chǔ)知識，才能用所學知識來發(fā)展核心技術(shù)，增強學生責任使命感，把個人和社會價值聯(lián)系起來，為社會主義事業(yè)做貢獻。設(shè)計性實驗中，讓學生自己動手搭建電路，不斷改進和完善，完成相應的功能，提高同學的實際動手能力，激發(fā)學生精益求精的科學精神，以及引導學生具備分工合作、積極進取、有效人際溝通等基本工作能力。

（六）引培雙施，加強 “雙師型”師資隊伍建設(shè)，深化實踐教學改革

引進電子通信類高級技術(shù)型人才作為專任教師，同時，引進企業(yè)中實踐經(jīng)驗豐富的工程師和高校知名度較高、教學經(jīng)驗豐富的高職稱教師作為外聘師資；通過資歷深教師的“傳幫帶”培養(yǎng)和實施專任教師到電子通信類相關(guān)企業(yè)學習、交流等舉措提升青年教師專業(yè)實踐能力和工程經(jīng)驗，并鼓勵教師進一步提升學歷，從而建設(shè)一支校內(nèi)教學經(jīng)驗豐富、工程能力強的高層次 “雙師型”師資隊伍。把“雙師型”教師合理分配到各個專業(yè)建設(shè)課程群中，將新知識、新技能融入到高頻實驗的知識和技能的培養(yǎng)中，構(gòu)建“理論應用+職業(yè)素養(yǎng)+工程實踐”培養(yǎng)體系，進一步深化實踐教學改革，快速培養(yǎng)適應產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整、經(jīng)濟快速發(fā)展的應用型人才。

三、結(jié)論

“高頻電子線路實驗”是一門培養(yǎng)學生基本專業(yè)技能、創(chuàng)新應用能力的實踐型課程，在今后的專業(yè)實踐課程中起著先導性、示范性作用。通過線上線下混合式課程建設(shè)、“課賽融合”、課程思政建設(shè)和加強 “雙師型”師資隊伍建設(shè)來進行高頻實驗教學改革，學生創(chuàng)新思維、實踐能力有了較大的提升。近兩年來，學生參賽積極性提高、人數(shù)也增多，近2年通信專業(yè)學生在大學生電子設(shè)計競賽、藍橋杯全國軟件和信息技術(shù)專業(yè)人才大賽等各項科技競賽中獲得自治區(qū)級以上獎勵近六十項，主要成績?yōu)椋核{橋杯全國軟件和信息技術(shù)專業(yè)人才大賽單片機設(shè)計與開發(fā)組全國二等獎2項、三等獎4項；電子設(shè)計競賽全國二等獎1項、廣西區(qū)一等獎2項；廣西高校大學生創(chuàng)新設(shè)計與制作大賽區(qū)一等獎3項；獲得創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練計劃項目國家級4項，自治區(qū)級15項；在學生中形成了良好的學習風氣。今后將學科競賽和線上線下混合式教學全面到所有專業(yè)實踐課上，同時，把學科競賽融入到人才培養(yǎng)的實踐教學體系中，通過教學模式的改革和科學競賽，提升學生的學習興趣、動手能力和專業(yè)應用能力，進而提高教學質(zhì)量。