劉慶玲 關(guān)立新

摘 要 文章針對新工科背景下對工科專業(yè)人才培養(yǎng)提出的新要求，分析了廊坊師范學(xué)院信息工程專業(yè)的實踐教學(xué)現(xiàn)狀?；诖?，構(gòu)建融合式實踐教學(xué)新模式——基礎(chǔ)實驗與綜合設(shè)計型實驗相融合、虛擬仿真與理論教學(xué)相融合、科研與教學(xué)相融合、學(xué)校與企業(yè)相融合、實踐考核與理論考核相融合，突出學(xué)以致用的教育觀，真正實現(xiàn)以提升學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實踐能力為核心內(nèi)容的培養(yǎng)目標(biāo)，滿足新工科的基本要求。

關(guān)鍵詞 新工科 信息工程專業(yè) 融合式 實踐教學(xué) 改革

中圖分類號：G642 文獻標(biāo)識碼：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdks.2018.08.031

Abstract Based on the new training requirements for engineering majors under new Engineering， the present practice teaching situation of information engineering major of Langfang Normal University is analyzed. A new model of integrated practice teaching is built. The new teaching model including the integration between the basic experiments and comprehensive experiments， virtual simulation and theory teaching， research and teaching， university and enterprises， practice examination and theory examination. Through the new practice teaching model， to setup the view of education of learning for practice， to achieve the training goal of improving students' innovation and entrepreneurial practice ability as the core content， to meet the basic training requirements of new engineering.

Keywords new engineering； Information Engineering Major； integration； practice teaching； reform

0 引言

在高等工科教育中，實踐教學(xué)環(huán)節(jié)尤為重要，它是培養(yǎng)具有工程系統(tǒng)能力、創(chuàng)新意識和動手實踐能力的高級專門技術(shù)人才的關(guān)鍵，也是學(xué)生真正掌握知識真諦及應(yīng)用價值的重要手段。[1-3]教育部高教司提出“新工科”，在“三新”（新技術(shù)、新業(yè)態(tài)、新產(chǎn)業(yè)）背景下，對工科人才培養(yǎng)有了更高的要求。“新工科”人才的特點就是學(xué)科交叉與綜合。探究新工科的創(chuàng)新理念及其基本要求，針對我校信息工程專業(yè)的實踐教學(xué)模式進行改革與實踐，達到提升學(xué)生的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)綜合實踐能力的基本目的。

1信息工程專業(yè)實踐教學(xué)現(xiàn)狀分析

1.1 實踐教學(xué)硬件條件不足

我校屬于師范類院校，近年來新增了工科專業(yè)，基礎(chǔ)薄弱。信息工程專業(yè)從2012年首次招生至今，設(shè)有模電/數(shù)電、信號與系統(tǒng)/數(shù)字信號處理、傳感器與檢測、計算機仿真四個實驗室，硬件方面只是基礎(chǔ)的實驗箱能夠完成基礎(chǔ)的驗證型實驗，很難實現(xiàn)設(shè)計型、綜合型實驗，來滿足人才培養(yǎng)的需求。

1.2 實踐教學(xué)形式單一陳舊

實踐性強是信息工程專業(yè)突出的特點，目前的實踐教學(xué)內(nèi)容過于陳舊，基本是以實驗箱實現(xiàn)基礎(chǔ)的驗證型實驗為主，缺少設(shè)計性、綜合性的實踐過程，不能形成一個基礎(chǔ)實驗——綜合實驗——課外科技創(chuàng)新的多層次遞進的完整的實踐教學(xué)體系。而且課程模塊與模塊之間、課程與課程之間不能形成一個有效依賴、互為支撐的有機整體。目前的實踐環(huán)節(jié)，學(xué)生不重視，趨于形式化，不能調(diào)動學(xué)生的積極性，更不能發(fā)揮學(xué)生的創(chuàng)造性，無法很好地實現(xiàn)提升學(xué)生實踐能力與創(chuàng)新意識的培養(yǎng)目標(biāo)。

1.3 工程教育觀念陳舊，“雙師型”師資不足

目前我校信息工程專業(yè)的教師基本都是單純的高校教師，理論教學(xué)能夠滿足教學(xué)點要求，由于缺乏工程實踐經(jīng)驗，無法將真正的工程實踐融入到實踐教學(xué)中，仍然是“理論型”、基礎(chǔ)型的實踐教學(xué)，基于此，需要大力加強雙師型建設(shè)，以滿足工科人才培養(yǎng)的要求。

1.4 專業(yè)與企業(yè)、行業(yè)協(xié)同發(fā)展不夠

我校信息工程專業(yè)是一個新專業(yè)，目前與企業(yè)的合作還是起步階段，2012級——2015級學(xué)生只是大四的畢業(yè)實習(xí)能夠到企業(yè)去了解一些企業(yè)的情況，2016級開始，增加了企業(yè)實訓(xùn)的實踐環(huán)節(jié)，時間內(nèi)容都還不太充足，加大專業(yè)與企業(yè)的深度融合是一個亟需解決的問題。

1.5 實踐教學(xué)考核不充分

考核是對學(xué)習(xí)效果重要的檢驗手段，是教學(xué)過程不可忽視的環(huán)節(jié)。我校目前的考核方式通常采取期末閉卷的方式，考核中幾乎沒有體現(xiàn)實踐環(huán)節(jié)，造成考核方式只注重對知識的考核，忽視了對學(xué)生能力的考核，無法滿足新工科與應(yīng)用型轉(zhuǎn)型對教學(xué)的基本要求。

針對上述問題，不同地方工科院校針對工科類專業(yè)的實踐教學(xué)模式進行了不同形式的改革與探索，[4-6]我校屬于普通師范類院校，有著與工科院校不同的環(huán)境與特點，針對我校信息工程專業(yè)的實踐教學(xué)模式進行探究與改革，構(gòu)建以提升學(xué)生實踐能力為核心內(nèi)容的實踐教學(xué)新模式，以滿足新工科以及應(yīng)用型轉(zhuǎn)型對工程類人才的基本要求。

2 構(gòu)建信息工程專業(yè)融合式實踐教學(xué)新模式

基于信息工程專業(yè)實踐性強的突出特點，實踐教學(xué)改革與建設(shè)是信息工程專業(yè)教學(xué)改革的重要組成部分。構(gòu)建“寓教于創(chuàng)、協(xié)同創(chuàng)新”的實踐能力教學(xué)體系，樹立學(xué)以致用的教育觀，實現(xiàn)理論與實踐相結(jié)合、課內(nèi)與課外相結(jié)合、專業(yè)學(xué)習(xí)與科技創(chuàng)新相結(jié)合的融合式實踐教學(xué)新模式。

2.1 基礎(chǔ)實驗與綜合設(shè)計型實驗相融合

改變以往單一的實踐教學(xué)模式，構(gòu)建多級實踐教學(xué)平臺，實現(xiàn)基礎(chǔ)實驗、綜合實驗實訓(xùn)、設(shè)計競賽、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)各級實驗環(huán)節(jié)的逐級過渡與融合。

（1）基礎(chǔ)教學(xué)實驗平臺——主要完成每門課程的基礎(chǔ)型實驗，與課程的理論教學(xué)相呼應(yīng)，加深學(xué)生對相關(guān)理論知識的理解與掌握，同時培養(yǎng)學(xué)生基本的實踐技能。

（2）綜合實驗實訓(xùn)平臺——完成一類課程的綜合設(shè)計型實驗（信號分析與處理綜合實訓(xùn)）、相關(guān)課程設(shè)計（DSP原理及應(yīng)用、圖形圖像處理）以及畢業(yè)設(shè)計等環(huán)節(jié)，要求學(xué)生在教師所給范圍內(nèi)，完成自主選題、自主設(shè)計、自主實踐、自主展示的整體過程，培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、運用所學(xué)知識解決問題的綜合能力。

學(xué)生通過基礎(chǔ)實驗環(huán)節(jié)，具備了一定的動手操作能力，同時對抽象難懂的理論有了更進一步的理解，在此基礎(chǔ)上，引入綜合設(shè)計型實驗環(huán)節(jié)。具體操作：將學(xué)生分組，根據(jù)理論教學(xué)內(nèi)容將課程分成幾個模塊，針對本模塊的核心內(nèi)容，學(xué)生在總結(jié)歸納的基礎(chǔ)上自擬題目或由任課教師提供題目，由學(xué)生自行完成實驗原理論證、實驗方案的設(shè)計、實驗過程的實施，綜合設(shè)計型實驗環(huán)節(jié)能夠鍛煉學(xué)生利用所學(xué)基本理論知識解決實際問題的基本技能，同時加深對基礎(chǔ)理論的深入理解，初步體會到了理論與實踐的結(jié)合，在提升理論教學(xué)效果與激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣方面起到了很重要的作用。列舉2015級信息工程專業(yè)部分學(xué)生完成的綜合設(shè)計型實驗，如表1所示。

（3）學(xué)科競賽、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)平臺——以校級、省級、國家級競賽以及大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目為依托，建立專業(yè)基礎(chǔ)、學(xué)科特色、綜合素質(zhì)相結(jié)合的綜合設(shè)計實驗體系，著力培養(yǎng)學(xué)生的綜合實踐與創(chuàng)新能力，充分調(diào)動學(xué)生的積極性與創(chuàng)造性，能夠使不同層次學(xué)生的潛力與優(yōu)勢得到充分發(fā)揮，達到培養(yǎng)工科學(xué)生自主創(chuàng)新實踐技能的基本目標(biāo)。

2.2 虛擬仿真與理論教學(xué)相融合

“信號與系統(tǒng)”、“數(shù)字信號處理”、“自動控制原理”等是信息工程專業(yè)重要的專業(yè)基礎(chǔ)理論課程，涉及的理論多而且抽象，單純的理論教學(xué)會使學(xué)生感到枯燥難懂，失去學(xué)習(xí)的興趣。[7]Matlab是信息類專業(yè)不可缺少的仿真工具，在理論講授的同時，將Matlab仿真引入課堂，將抽象的理論通過Matlab的仿真結(jié)果展示給學(xué)生，使得學(xué)生對抽象難懂的理論有直觀的認識，同時在演示過程中，能夠增強教學(xué)過程中教師與學(xué)生之間的互動，使學(xué)生由被動變主動，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，大大改善了教學(xué)效果。

以“數(shù)字信號處理”課程為例，其中離散傅里葉變換（ DFT）是理論性最為抽象難懂的一部分，在講述離散傅里葉變換在頻譜分析中的應(yīng)用這部分內(nèi)容時，提出了計算分辨率、物理分辨率的概念，以及如何真正提高信號頻譜的分辨率的問題，學(xué)生總是難以理解上述兩個分辨率之間的區(qū)別，進而難以理解高密度頻譜與高分辨率頻譜的真正含義。通過Matlab仿真實例的引入，能夠使學(xué)生輕松理解上述概念的區(qū)別與聯(lián)系。

例：采用Matlab，對比對信號：，對比分析采用不同的截短以及對信號補零得到的頻譜。仿真結(jié)果如圖1所示。

2.3 科研與教學(xué)相融合

課程是科研的基礎(chǔ)，科研是教學(xué)的延伸與應(yīng)用，二者相互融合，相互滲透。科研對教學(xué)能夠起到很好的提升與促進作用。目前學(xué)院設(shè)有模式識別與智能系統(tǒng)研究所、大數(shù)據(jù)智能交通實驗室、校級B類科研創(chuàng)新團隊——計算智能與智能系統(tǒng)，承擔(dān)各級科研項目同時定期開展學(xué)術(shù)討論與交流，對老師的素質(zhì)提升與教學(xué)研討都能起到良好的促進作用。

借助上述科研平臺，選擇能力較強的優(yōu)秀學(xué)生進入老師的科研團隊，參與科研項目，參加從科技文獻的查閱、資料整理、發(fā)現(xiàn)問題、解決問題直到撰寫學(xué)術(shù)論文的整個科研過程，對學(xué)生進行個性化培養(yǎng)，接受較為嚴(yán)謹?shù)目蒲泄ぷ饔?xùn)練，一方面能夠深入理解所學(xué)專業(yè)的相關(guān)理論，并學(xué)會如何將理論合理地運用到解決問題的實踐中，改變學(xué)生認為所學(xué)專業(yè)課程不知所用的迷茫狀態(tài)，更加激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性與主動性；另一方面及早了解科研工作的具體過程，為部分繼續(xù)深造的學(xué)生提供良好的機會與平臺。

2.4 學(xué)校與企業(yè)相融合

以培養(yǎng)學(xué)生實踐創(chuàng)新能力為目標(biāo)，同時融入CDIO工程教育的理念，構(gòu)建“三進三出”的校企融合模式，實現(xiàn)專業(yè)與企業(yè)之間的雙向聯(lián)系，具體包括：企業(yè)導(dǎo)師進課堂參與教學(xué)、校企共建實驗室、企業(yè)課程進學(xué)校；派出學(xué)校老師進企業(yè)學(xué)習(xí)、派出學(xué)生進企業(yè)實習(xí)、派出學(xué)生進企業(yè)畢設(shè)。建立學(xué)校、專業(yè)與企業(yè)的深度融合，一方面，加強高校教師的雙師型培養(yǎng)，同時學(xué)生走進企業(yè)，了解企業(yè)文化、項目運作和管理的基本模式以及了解就業(yè)需求和對崗位素質(zhì)的基本要求，提高學(xué)生的專業(yè)技能，同時增強學(xué)生的就業(yè)競爭力；另一方面，企業(yè)導(dǎo)師進駐專業(yè)，與專業(yè)共建實驗室，共同參與專業(yè)教學(xué)，使得教學(xué)內(nèi)容更加符合企業(yè)的需求，提升教學(xué)的針對性，也更加符合新工科人才培養(yǎng)的基本要求。

2.5實踐考核與理論考核相融合

改變以往單一的只注重理論知識考核的模式，建立能力化、多元化、過程化的課程考核新機制。根據(jù)課程教學(xué)內(nèi)容的特點以及理論與實踐的學(xué)時分配，合理設(shè)置理論與實踐的分值比例。其中實踐環(huán)節(jié)的考核可以采取靈活多樣的形式，考核內(nèi)容涉及實驗的整體設(shè)計、操作過程、實驗數(shù)據(jù)分析、綜合實驗報告的撰寫與答辯陳述幾個方面，制定評分標(biāo)準(zhǔn)，進行綜合評定。加強實踐教學(xué)的考核，一方面考查學(xué)生運用知識解決實際問題的基本能力，同時考查學(xué)生實踐操作的能力、文字表達與綜述的綜合能力以及團隊協(xié)作的能力，真正實現(xiàn)考核方式的多樣化、過程化，實現(xiàn)對學(xué)生綜合能力與綜合素質(zhì)的考核與評價。

3 結(jié)論

在師范院校中，打破現(xiàn)有的文、理學(xué)科的教學(xué)模式，尋求一種新型的適用于工科類專業(yè)的教學(xué)模式與策略，具有一定的實用價值。以信息工程專業(yè)為例，構(gòu)建融合式實踐教學(xué)新模式，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生利用知識解決工程實際問題的能力，提升學(xué)生的工程素養(yǎng)。實現(xiàn)教育技術(shù)與教育方法協(xié)同、教學(xué)、科研協(xié)同、校內(nèi)資源與校外資源協(xié)同、專業(yè)技能教育與實踐創(chuàng)新教育協(xié)同，真正打破傳統(tǒng)的教學(xué)模式，實現(xiàn)培養(yǎng)學(xué)生實踐創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力的核心目標(biāo)，滿足新時代對工科類專業(yè)人才的需求。

融合式實踐教學(xué)新模式首先在信息工程專業(yè)適用，進而在我校其他工科類專業(yè)的實踐教學(xué)中進行推廣，讓學(xué)生在做中學(xué)，學(xué)中做，同時對于提升學(xué)生的思維能力、綜合素質(zhì)以及團隊合作的基本能力都將具有重要的作用，以適應(yīng)新工科提出的人才培養(yǎng)的基本要求。

參考文獻

[1] 肖軍華，胡釙，陶勁松，李夢嬌.卓越工程師實踐教學(xué)體系的探索與實踐[J].當(dāng)代教育實踐與教學(xué)研究，2017.10：154-155.

[2] 郭冬巖，申志永，袁素娟.基于創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的工程教育實踐教學(xué)改革研究[J].工業(yè)技術(shù)與職業(yè)教育，2014.12（2）：53-55.

[3] 張維維，李敏，許爽，李婷.工程教育專業(yè)認證背景下集群式信息處理課群建設(shè)[J].現(xiàn)代教育科學(xué)，2017.7：104-108.

[4] 曲強，楊永輝，遲濤.基于創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力培養(yǎng)的電子信息工程專業(yè)實踐教學(xué)體系研究[J].教育教學(xué)論壇，2017.2：137-138.

[5] 王云秀，沈歡，劉漢奎.師范院校電子信息類專業(yè)創(chuàng)新型人才培養(yǎng)模式研究[J].高校論壇，2017.7：18-20.

[6] 趙東旭，孫立權(quán)，楊建梅，楊新芳，田虹，李勤.工科類綜合型專業(yè)實驗教學(xué)設(shè)計的新模式[J].實驗室研究與探索，2016.35（7）：214-217.

[7] 陳姿羽，喻德曠，楊豐，黃靖.信號處理類課程教學(xué)實驗改革之探討與實踐[J].科教導(dǎo)刊，2017.22：111-112.