苓樹奇，安建珍，康學(xué)福，張步達(dá)

(天水師范學(xué)院,甘肅 天水 741000)

1 課程改革的背景及必要性

1.1 課程改革的背景

為主動(dòng)應(yīng)對(duì)新一輪科技革命與產(chǎn)業(yè)變革,積極推進(jìn)"中國(guó)制造2025"等一系列國(guó)家戰(zhàn)略。2017年2月以來(lái),教育部積極推進(jìn)新工科建設(shè),發(fā)布了《關(guān)于開展新工科研究與實(shí)踐的通知》、《關(guān)于推進(jìn)新工科研究與實(shí)踐項(xiàng)目的通知》,探索形成領(lǐng)跑全球工程教育的中國(guó)模式、中國(guó)經(jīng)驗(yàn),助力高等教育強(qiáng)國(guó)建設(shè)勢(shì)在必行。自從2017年教育部發(fā)布了《新工科研究與實(shí)踐項(xiàng)目指南》后,各高校通過緊鑼密鼓的研究商討,逐步形成了“復(fù)旦共識(shí)” “天大行動(dòng)” 和 “北京指南”。 在此基礎(chǔ)上形成了高等教育中的新工科建設(shè)思路。其目標(biāo)是培養(yǎng)未來(lái)多元化、創(chuàng)新型卓越工程人才。 因此,在“新工科”大背景下,作為地方應(yīng)用型本科高校,需要深入研究如何根據(jù)新的工程教育理念來(lái)支撐新工科專業(yè)建設(shè),積極探索分類培養(yǎng)、因地制宜多樣化應(yīng)用型工科人才培養(yǎng)模式,建構(gòu)“產(chǎn)教融合、協(xié)同育人”的新機(jī)制,培養(yǎng)面向未來(lái)的卓越工程人才[1]。

《DSP原理與應(yīng)用》課程是國(guó)內(nèi)自動(dòng)化專業(yè)、電子類專業(yè)的重要課程。該課程主要講授支持復(fù)雜運(yùn)算的DSP嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用設(shè)計(jì),在航空航天、新能源汽車、軌道交通等諸多涉及國(guó)計(jì)民生的領(lǐng)域有著廣泛應(yīng)用。

該門課程的理論知識(shí)學(xué)生學(xué)習(xí)相對(duì)復(fù)雜枯燥,涉及到DSP芯片體系結(jié)構(gòu)、編程指令系統(tǒng)、外圍電路設(shè)計(jì)、信號(hào)處理算法等,并且要求一定的編程語(yǔ)言基礎(chǔ)。同時(shí)由于該課程涉及數(shù)字信號(hào)處理理論,對(duì)于本科生而言接受程度較低,其次,DSP一般作為嵌入式系統(tǒng)的核心控制部件,跟電路理論、模電、數(shù)電等相關(guān)課程知識(shí)相關(guān)。因此,該課程是一門需要以多學(xué)科基礎(chǔ)作為支撐,更偏向于應(yīng)用的綜合性技術(shù)課程[2]。目前國(guó)內(nèi)地方性高校關(guān)于DSP技術(shù)的課程的培養(yǎng)計(jì)劃,主要以教師上課講授理論,再配套相關(guān)實(shí)驗(yàn)在實(shí)驗(yàn)箱上進(jìn)行訓(xùn)練的方式進(jìn)行,其中理論教學(xué)占比大,耗時(shí)長(zhǎng)。這種傳統(tǒng)教學(xué)方法的設(shè)計(jì)初衷在于理論配合實(shí)驗(yàn),以便學(xué)生能夠在理論基礎(chǔ)上對(duì)實(shí)踐有所掌握。然而,隨著DSP技術(shù)的發(fā)展,當(dāng)前行業(yè)發(fā)展突飛猛進(jìn),而傳統(tǒng)課程教學(xué)設(shè)置的還是經(jīng)典知識(shí)加傳統(tǒng)教學(xué)模式;課程教學(xué)模式單一,注重知識(shí)灌輸,缺乏學(xué)生的有效參與和個(gè)性化培養(yǎng),加之其在人工智能、模式識(shí)別等新興領(lǐng)域應(yīng)用越來(lái)越廣泛,傳統(tǒng)實(shí)際教學(xué)模式已經(jīng)不能與快速發(fā)展的DSP技術(shù)相適應(yīng),且在實(shí)際教學(xué)過程中該教學(xué)方法存在如下問題:1) DSP理論技術(shù)對(duì)于本科生來(lái)講接受相對(duì)困難,大量的課時(shí)用于理論課填鴨式教學(xué)且紛繁復(fù)雜的理論知識(shí)讓學(xué)生抓不住重點(diǎn)難點(diǎn),學(xué)生因枯燥無(wú)味產(chǎn)生懈怠心理,進(jìn)而容易放棄該課程的學(xué)習(xí);2) 該課程對(duì)應(yīng)的實(shí)驗(yàn)課程多以實(shí)驗(yàn)箱為依托,學(xué)生在實(shí)驗(yàn)箱上進(jìn)行接線或演示性實(shí)驗(yàn)。這種先理論后實(shí)驗(yàn)的方式使得理論教學(xué)與實(shí)驗(yàn)脫節(jié),且實(shí)驗(yàn)箱實(shí)驗(yàn)設(shè)備老舊,不能與當(dāng)前社會(huì)需求和先進(jìn)技術(shù)發(fā)展相匹配。

1.2 課程改革的必要性

探索更加高效的新工科教學(xué)模式,適應(yīng)地方應(yīng)用型大學(xué)建設(shè)定位,面向應(yīng)用的課程不能按照“985、211”等著名高校精英型教學(xué)課程體系,也不能遵循高等職業(yè)教學(xué)體系[3]。應(yīng)用型課程應(yīng)在學(xué)習(xí)基礎(chǔ)理論知識(shí)的基礎(chǔ)上突出應(yīng)用型教育的特點(diǎn),重視實(shí)踐能力的培養(yǎng),以培養(yǎng)出多元化適用地方發(fā)展的應(yīng)用型人才為目標(biāo)。當(dāng)前,地方高校大多數(shù)應(yīng)用型課程教學(xué)仍然沿用“985、211”等名校培養(yǎng)方案,這與地方高校應(yīng)用型大學(xué)的辦學(xué)定位不符,也不符合傳統(tǒng)理工科向新工科轉(zhuǎn)變的趨勢(shì),按照傳統(tǒng)方案培養(yǎng)的學(xué)生,根據(jù)實(shí)際的教學(xué)效果來(lái)看,大多數(shù)學(xué)生將考試通過作為課程學(xué)習(xí)的唯一目標(biāo),且在課程學(xué)完以后僅僅掌握部分基礎(chǔ)知識(shí),很難將所學(xué)技術(shù)應(yīng)用到實(shí)際工作中,不能與企業(yè)用人需求相匹配。長(zhǎng)此以往使地方高校應(yīng)用型大學(xué)建設(shè)進(jìn)程推進(jìn)緩慢,遲遲不能滿足國(guó)家高等教育方針的實(shí)施。因此,對(duì)于地方高校而言,必須積極推進(jìn)課程改革,滿足服務(wù)地方的定位。本文以《DSP原理與應(yīng)用》課程為例,以實(shí)際項(xiàng)目應(yīng)用為導(dǎo)向,探索新工科課程改革方案。

2 課程改革與實(shí)施

2.1 教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)方法的改革

在天水師范學(xué)院電信學(xué)院電子信息工程專業(yè)“項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)-分層培養(yǎng)-專業(yè)領(lǐng)域細(xì)分”的職業(yè)化人才培養(yǎng)模式框架下,改革過程中充分依托天水師范學(xué)院電信學(xué)院電源創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室先進(jìn)資源,對(duì)于《DSP原理與應(yīng)用》課程的改革,放棄傳統(tǒng)的晦澀難懂的“理論講授+實(shí)驗(yàn)操作”的學(xué)習(xí)方式,而是把授課重點(diǎn)放在實(shí)現(xiàn)DSP技術(shù)真正應(yīng)用到其控制對(duì)象為目標(biāo),形成“所學(xué)即所用,學(xué)習(xí)的過程就是應(yīng)用的過程”的新工科課程培養(yǎng)模式。該模式摒棄傳統(tǒng)的理論填鴨式教學(xué)方法,將DSP技術(shù)直接面向?qū)ο?即當(dāng)需要控制一個(gè)對(duì)象時(shí),以DSP為核心,圍繞該對(duì)象的最小控制系統(tǒng)展開教學(xué)實(shí)踐,最終實(shí)現(xiàn)該對(duì)象的控制目標(biāo),進(jìn)而讓學(xué)生掌握從學(xué)習(xí)、設(shè)計(jì)、開發(fā)、實(shí)現(xiàn)的一整套DSP技術(shù)流程。

在傳統(tǒng)《DSP原理與應(yīng)用》教學(xué)模式下,教學(xué)流程如下:按照教學(xué)大綱設(shè)定的課程章節(jié),進(jìn)行理論授課,在理論授課到對(duì)應(yīng)章節(jié)后穿插實(shí)驗(yàn)教學(xué)。最后進(jìn)行理論考試加實(shí)驗(yàn)考試的形式進(jìn)行考核。傳統(tǒng)教學(xué)模式下的實(shí)驗(yàn)教學(xué)一般在實(shí)驗(yàn)箱上進(jìn)行,這種實(shí)驗(yàn)方式主要以實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證為主,學(xué)生接受知識(shí)的過程是被動(dòng)的,缺少創(chuàng)新性、發(fā)散性以及前瞻性,。

相比于傳統(tǒng)教學(xué)模式,面向?qū)ο蟮摹禗SP原理與應(yīng)用》教學(xué)模式流程如下:第一階段確立電機(jī)等研究對(duì)象,然后進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)儀器基本操作,同時(shí)進(jìn)行DSP基礎(chǔ)知識(shí)的學(xué)習(xí),該階段主要以教師引導(dǎo),學(xué)生自學(xué)為主。在完成第一階段的學(xué)習(xí)后,學(xué)生進(jìn)入第二階段的學(xué)習(xí),主要學(xué)習(xí)電機(jī)控制所需要的DSP技術(shù)專項(xiàng)知識(shí),內(nèi)容主要是AD模塊、PWM模塊、EQEP模塊等知識(shí)的學(xué)習(xí)。第三階段學(xué)生學(xué)習(xí)進(jìn)入實(shí)踐操作,其核心任務(wù)為設(shè)計(jì)DSP最小控制系統(tǒng),利用設(shè)計(jì)的最小系統(tǒng),驅(qū)動(dòng)電機(jī)運(yùn)行。第四階段對(duì)自己設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化,課程延伸,最終達(dá)到掌握一整套DSP技術(shù)開發(fā)流程,最后進(jìn)行考核驗(yàn)收。

對(duì)比傳統(tǒng)教學(xué)模式和面向?qū)ο蟮慕虒W(xué)模式可以看出,面向?qū)ο蟮慕虒W(xué)方式具有如下特點(diǎn):

1) 更加要求學(xué)生積極主動(dòng)學(xué)習(xí),避免填鴨式的教學(xué)模式,讓學(xué)生學(xué)習(xí)化被動(dòng)為主動(dòng)。2)更加注重實(shí)踐,從項(xiàng)目確定開始,實(shí)踐貫穿始終。

2.2 培養(yǎng)考核機(jī)制改革

隨著培養(yǎng)方式的改變,考核機(jī)制也必須適應(yīng)面向?qū)ο蟮呐囵B(yǎng)方式考核形式。當(dāng)前《DSP原理與應(yīng)用》課程的考核主要分為理論考試和實(shí)驗(yàn)考查。理論考試以課上講授的理論知識(shí)為基礎(chǔ),實(shí)驗(yàn)考查以實(shí)驗(yàn)報(bào)告、出勤情況實(shí)操表現(xiàn)等為基礎(chǔ),此類傳統(tǒng)的考核標(biāo)準(zhǔn)較低,教學(xué)評(píng)價(jià)趨于形式化,不能與全面考評(píng)學(xué)生的工程素質(zhì)和實(shí)踐能力相匹配。作為滿足時(shí)代發(fā)展需要的應(yīng)用型課程,應(yīng)該更加重視學(xué)生的實(shí)踐能力,即通過課程的學(xué)習(xí),在項(xiàng)目實(shí)踐中做出相應(yīng)的成果,在培養(yǎng)中突出應(yīng)用導(dǎo)向,把順應(yīng)時(shí)代發(fā)展需要,符合企業(yè)用人需求作為學(xué)生課程學(xué)習(xí)情況的考核依據(jù)[4-6]。在考核過程中應(yīng)當(dāng)把握好如下重點(diǎn)。

1) 滿足地方應(yīng)用型大學(xué)辦學(xué)定位

根據(jù)地方應(yīng)用型高校的辦學(xué)目標(biāo)以及從企業(yè)認(rèn)可的專業(yè)細(xì)分領(lǐng)域獲取的經(jīng)驗(yàn),完善當(dāng)前課程特色。進(jìn)一步明確學(xué)生的培養(yǎng)目標(biāo),把培養(yǎng)企業(yè)用的好,留得住,踏實(shí)肯干的行業(yè)細(xì)分工程師作為學(xué)校專業(yè)培養(yǎng)的主要任務(wù);根據(jù)細(xì)分工程領(lǐng)域建立健全行業(yè)規(guī)范、工程規(guī)范、工藝規(guī)范、測(cè)試規(guī)范,以工程規(guī)范來(lái)評(píng)價(jià)學(xué)生的實(shí)踐活動(dòng);建立合理完善的質(zhì)量監(jiān)控體系和培養(yǎng)反饋機(jī)制,企業(yè)的用人反饋用于動(dòng)態(tài)調(diào)整專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)。

2) 結(jié)合課程特色,實(shí)施全過程考核

為了全面考評(píng)學(xué)生的工程素質(zhì)和實(shí)踐能力,結(jié)合課程改革的實(shí)施模式,必須建立多元化的考核方式。該門課程的改革模式主要以項(xiàng)目為依托,因此在考核過程中,需要對(duì)項(xiàng)目的整個(gè)流程和時(shí)間節(jié)點(diǎn)進(jìn)行具體劃分,主要包括任務(wù)書確定、總體方案設(shè)計(jì)、項(xiàng)目實(shí)施過程、重點(diǎn)難點(diǎn)問題解決、結(jié)果分析與報(bào)告總結(jié)、課堂表現(xiàn)、團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力、創(chuàng)新實(shí)踐能力等。在每一個(gè)環(huán)節(jié)上都要根據(jù)學(xué)生所處的學(xué)習(xí)階段予以考核量化。讓考核貫穿課程實(shí)施全過程能夠充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性,激發(fā)學(xué)生參與項(xiàng)目的興趣,從而促進(jìn)教學(xué)改革。通過全面考核學(xué)生的項(xiàng)目實(shí)施的全部過程,準(zhǔn)確評(píng)價(jià)學(xué)生的工程素質(zhì)和實(shí)踐能力。

3 地方高校應(yīng)用型課程的改革推廣

《DSP原理與應(yīng)用》課程作為地方高校工科類應(yīng)用型課程的其中一門,其具有代表性和普遍性,因此對(duì)于地方高校應(yīng)用型課程的改革推廣,該門課程具有典型的參考意義。從電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)分析,其專業(yè)核心課程如《電力電子技術(shù)》、《電機(jī)與拖動(dòng)》、《高電壓與絕緣技術(shù)》,從工科類專業(yè)的課程分析,如機(jī)械設(shè)計(jì)及其自動(dòng)化專業(yè)的《液壓傳動(dòng)》、《機(jī)電一體化》、《數(shù)控技術(shù)》等課程,計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的《嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)》、《數(shù)據(jù)庫(kù)原理與應(yīng)用》、《算法與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》等課程都可以以項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)的教學(xué)模式展開教學(xué),以滿足地方高校應(yīng)用型專業(yè)的辦學(xué)定位,同時(shí)學(xué)生也能夠?qū)W到真正的所學(xué)及所用的專業(yè)知識(shí),為自己將來(lái)就業(yè)提供更加可靠的保障。

4 結(jié)語(yǔ)

本文以地方應(yīng)用型大學(xué)建設(shè)定位為參考,以更加高效的新工科教學(xué)模式為切入點(diǎn),以《DSP原理與應(yīng)用》課程為例,探索并提出了一種適用于地方高校應(yīng)用型課程的改革方案。該方案具有如下優(yōu)點(diǎn):改變傳統(tǒng)的上課講授理論,學(xué)生化被動(dòng)填鴨式聽課為主動(dòng)學(xué)習(xí)并實(shí)踐;通過應(yīng)用為導(dǎo)向的實(shí)踐,學(xué)生掌握完整的技術(shù)開發(fā)流程,在今后的開發(fā)中主動(dòng)形成技術(shù)方案,起到授人以漁的效果;更加注重實(shí)踐,學(xué)生從進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室開始學(xué)習(xí)至完成DSP學(xué)習(xí)目標(biāo),實(shí)踐貫穿始終;更加符合地方高校建設(shè)應(yīng)用型大學(xué)的戰(zhàn)略定位。