刊名: 教育研究
主办: 中国教育科学研究院
周期: 月刊
出版地:北京市
语种: 中文;
开本: 大16开
ISSN: 1002-5731
CN: 11-1281/G4
邮发代号:2-277
历史沿革:
专题名称:教育理论与教育管理
期刊荣誉:社科双效期刊;国家新闻出版总署收录;中国期刊网核心源刊;CSSCI 中文社会科学引文索引来源期刊;北京大学《中文核心期刊要目总览》来源期刊;
创刊时间:1979
“项目式教学与必读书目相结合”工科学生素质培养方法——以电子信息类大学生工程素质培养为例
【作者】 曹新亮 杨红霞
【机构】 (延安大学物理与电子信息学院 延安大学建筑工程学院院长)
【摘要】【关键词】
【正文】 摘 要:工科大学生工程素质是笼统的概念,根据工程素质要素分类确定有针对性的培养方式是应用型人才培养质量的需要。文章首先归纳工程素质所含基本要素并对要素进行分类,其次,研究探索“项目式教学”与“必读书目”相结合工程素质培养具体方式,最后,通过教学实践成果证明该教学方法的有效性,对工科生素质教育有一定的参考价值。
关键词:项目式教学;必读书目;工程素质要素
Abstract: Engineering quality of engineering students is the general concept. There is the need that determined targeted training methods based on applied talents training quality elements classified. Firstly, engineering quality contained basic elements are summarized and the elements are classified. Secondly, a specific ways are studied and explored that is "project teaching" combined with "required reading books" for engineering quality training. Finally, it is proved that is an effective teaching method by teaching practical results. As well as, the methods have some reference value for quality education of engineering student.
Key words: Project-based teaching, Required reading books, Engineer quality elements
近年来,我国高等教育取得了长足的进步,经过较长时间的人才培养实践,已由偏重于学科知识传授转向知识传授与能力培养并重、由完善和优化学生的知识与能力结构发展为全面提升学生素质的态势[1]。“着力培养学生的创新能力、加强实践动手能力”已成为高等学校共识[2]。特别是在工程教育方面,推行了中国工程教育认证体系、推出了“卓越工程师教育培养计划”为我国从工程教育大国不断迈向工程教育强国起到了助力和引导作用。在这种工程教育导向和背景下,各个开设工科专业的高校纷纷探索适合于自身专业特色的工程教育模式并付诸与教学实践。
延安大学是中国共产党创建的第一所综合性大学,地处革命老区,远离电子工业区,电子信息类专业大学生实行校企联合培养存在诸多不便和困难。而且,我校电子信息类工科专业是在物理学专业发展而来的,因此、对工科学生的培养时时打有理科生培养方式的烙印。“如何快速提高电子信息类学生的工程素质”成为提高工程教育人才培养质量的迫切问题。为此,我校采用项目式教学与必读书目相结合的方式来加强电子信息类大学生全面工程素质培养,取得了良好的效果,对同类院校工科生教育有一定的参考价值。
一、工程素质要素的分析归类
分析中国工程教育认证通用标准的毕业要求,把电子信息类大学生工程素质,划分为“专业素质”以及除专业素质以外的“职业素质”。
中国工程教育认证通用标准的毕业要求:A. 工程知识:能够将数学、自然科学、工程基础和专业知识用于解决复杂工程问题。B. 问题分析:能够应用数学、自然科学和工程科学的基本原理,识别、表达、并通过文献研究分析复杂工程问题,以获得有效结论。C. 设计/开发解决方案:能够设计针对复杂工程问题的解决方案,设计满足特定需求的系统、单元(部件)或工艺流程,并能够在设计环节中体现创新意识,考虑社会、健康、安全、法律、文化以及环境等因素。D. 研究:能够基于科学原理并采用科学方法对复杂工程问题进行研究,包括设计实验、分析与解释数据、并通过信息综合得到合理有效的结论。E. 使用现代工具:能够针对复杂工程问题,开发、选择与使用恰当的技术、资源、现代工程工具和信息技术工具,包括对复杂工程问题的预测与模拟,并能够理解其局限性。F. 工程与社会:能够基于工程相关背景知识进行合理分析,评价专业工程实践和复杂工程问题解决方案对社会、健康、安全、法律以及文化的影响,并理解应承担的责任。G. 环境和可持续发展:能够理解和评价针对复杂工程问题的专业工程实践对环境、社会可持续发展的影响。H. 职业规范:具有人文社会科学素养、社会责任感,能够在工程实践中理解并遵守工程职业道德和规范,履行责任。I. 个人和团队:能够在多学科背景下的团队中承担个体、团队成员以及负责人的角色。J. 沟通:能够就复杂工程问题与业界同行及社会公众进行有效沟通和交流,包括撰写报告和设计文稿、陈述发言、清晰表达或回应指令。并具备一定的国际视野,能够在跨文化背景下进行沟通和交流。K. 项目管理:理解并掌握工程管理原理与经济决策方法,并能在多学科环境中应用。L. 终身学习:具有自主学习和终身学习的意识,有不断学习和适应发展的能力。
将以上能力和素质要求按照巩固专业基础知识,提高问题分析、设计开发、研究创新、使用现代工具、团队协作、沟通交流和终身学习等能力的要求,归为“专业素质”;把能够把握工程与社会、环境和可持续发展,掌握职业规范、项目管理等素质要求作为“职业素质”。其中,“专业素质”通过项目式教学[3]的“项目”承载并训练提高;“职业素质”通过限定性必读书目来加强。
二、项目式教学与必读书目相结合的工程素质培养方式
1、开展项目式教学,激发兴趣、提高“专业素质”
(1)建立层次化项目导向的一体化实践课程体系。
按照“课程实验注重知识点、课程设计连点成线、综合设计跨课成面、毕业设计汇多科知识交叉成体”的构想,将项目式教学的设计类课程与电子工艺、金工装配结合起来,使设计作品产品化。根据知识和能力的发展需要提出四个不同层次的设计项目。如表1,在一体化课程体系中析出的“语音信号处理与传输类层次化设计项目”示例。
表1“语音信号处理与传输类层次化设计项目”示例表
(2)着力于课程设计和综合设计实践教学项目的开发。将工程实践案例嵌入到教学项目中,并进行层次化与综合化提炼,开展项目式教学。在项目设计上,在实训项目设置上,贴近应用实际,可承载着多方面专业能力训练内容。根据我校电子信息类实验条件并充分考虑课时的限制和学生基础差异,把握这些项目实用(趣味)性、综合(知识运用全面)性、内容的层次性(基础差异)和可分割性(分工协作)以及时限性(可完成的工作量),且使项目具有相对的稳定性(元件准备可预见)和可更新(新技术新产品应用的与时俱进)等特点,开发教学项目近百项。
(3)创新项目式教学组织形式。把握设计型课程项目的可分解性,将子任务落实到人,利用任务驱动的手段促使关键素质要素训练目标的实现。通过项目任务下达,让学生明确要去做什么,做到什么程度,完成工作任务需要哪些知识和技能,怎样去查找有关的资料,怎样去制定项目实施计划之后,指导小组长根据同学的特长进行项目任务分工。相应地,划定功能设计、电路设计、PCB板的制作、焊接组装与调试、作品展示等阶段任务完成的时限。把设计方案答辩论证、阶段任务落实、产品性能测试分析、设计成果验收、技术报告撰写等项目完成的整个过程贯穿于教学过程。进行课堂答辩与讨论时,每个学生必需拿出自己设计方案进行单个方案汇报,然后又师生集体评议——即由设计学生对自己设计方案向全班汇报,老师和其他同学就相关问题进行提问、再由汇报者做出解答。要求同学们不但知己而且知彼,使每个学生了解多个项目的实现思路,明确每一个项目多种实现途径。从不同角度对各组选定题目的内容获得更全面、更具体、更深入的理解和认识,力求收到举一反三的教学效果。设计成果验收环节中采用了边演示、边解说、边提问、边解答,成绩由师生共同评出等次。通过这种形式互动教学促使学生不断地思考,提高他们发现问题、解决问题能力。同时,对考查课成绩的形成融入民主成分,增加了透明度和说服力。以任务驱动来学生进行深入学习、系统训练。贯彻做中学原则,突出学生的主体地位和教师的主导作用[4]。在学习形式上,采用了学生设计作品展赏,引导低年级专业学生主动参与项目式教学实践、激发他们对实践教学环节的兴趣;以学长导学引例,克服开课班学生畏难心理。使设计者从中获得实践学习的成就感。促使他们乐于实践、勇于实践和自发组织课外设计小组的热情。通过项目任务要求和兴趣教学法,培养在利用工程知识分析问题、设计开发与研究创新、应用工程和信息工具、技术资料撰写、终身学习等方面的能力,使他们在特定的学习环境中增强团队协作精神、集体荣誉感与责任感,训练其应对困难的毅力,使教学组织形式有效发挥出项目式教学所能承载的素质要素培养和提高的作用。
2、通过限定性必读书目来加强“职业素质”全面培养
(1)分析了“大学生必读书目”与“素质要素相”相关性,有取舍地制定了电子信息专业大类的限定性必读书目(见表2)。
表2“必读书目”与“素质要素”的对应关系
要求学生四年每学期选读1本,根据自己的兴趣分别从不同类书目中各选择1本,完成8本书的课外阅读。通过限定性必读书目弥补项目式教学不能承载工程素质训练要素部分,力图工程素质培养的全面性。
(2)、制定了大类专业限定性必读书目的实施管理办法
以“必读书目”与“素质要素”相关性为前提,(下转第26页)(上接第19页)借助综合性大学的优势,利用学校实行“研究生助教、助研、助管”政策,吸纳跨专业研究生进行助教导读,以“专业导师制的导师配备为主”、以跨专业研究生助导为辅,通过读书笔记的批阅和退改,督促、掌控与考查学习效果。
实行中期进度检查制度和期末成绩评定制度。由助教导读的研究生负责中期检查摸底,结果交由专业导师警示。期末分别以优、良、及格、较差、差五个等次评定成绩并计入学分。
实行补读制度。对期末成绩处于较差、差两个等次的学生,退改其读书笔记,使其利用寒暑假补读,开学第一周内提交新的读书笔记,另行评定成绩。
通过这种措施使学生专业能力以外的工程素质要素培养落到实处。充分发挥了必读读书活动服务于提高工程素质的作用。
三、工程素质培养新方式的效果
项目式教学方法以设计作品的可视化、实用性引发了学生兴趣,大大提高了工程素质提高的主动性和参与实践教学的积极性,开放实验室的入座率由起初的15%提高到60%。
工程素质培养新方式提高了学生的专业能力。该方式在我校电子信息工程和通信工程两个专业的08~11级中8个教学班推行检验。期间,收集优秀设计作品100多件(部分获实用新型专利)。近三年,以项目式教学为基础,组织学生参加各级各类赛事,获奖60余人次。同时,把仪器仪表类项目设计的优秀作品经过归整,创建了一个“特色功能实验室”。
全面工程素质培养方式提高了学生职业能力和缩短了对工作的适应期。根据对毕业1~2学生的跟踪调查,反馈结果良好率由2007年的56%提高到2015年的82%。
参考文献:
[1] 李永山. 大学生素质教育课程体系的构建与实施研究[J],中国高等教育,2015,(11):53-55.
[2] 陈小虎.“应用型本科教育”:内涵解析及其人才培养体系建构[J], 江苏高教,2008,(1):86-88.
[3] 冯林, 郑薇薇.“任务驱动”与“项目驱动”相结合的创新教育研究[J].黑龙江教育,2010,(4):57-59.
[4] 孙晓玲. 课堂教学培养大学生自主学习能力的措施[J].江苏高教,2014(2):94-95.
*基金项目:“陕西省高等教育教学改革研究项目基金”(项目编号:13BY53);“延安大学教学改革研究重点项目基金” (项目编号:YDJGZD2014-06)
作者简介:曹新亮,延安大学物理与电子信息学院副教授,博士,硕士研究生导师; 杨红霞,教授,延安大学建筑工程学院院长.
关键词:项目式教学;必读书目;工程素质要素
Abstract: Engineering quality of engineering students is the general concept. There is the need that determined targeted training methods based on applied talents training quality elements classified. Firstly, engineering quality contained basic elements are summarized and the elements are classified. Secondly, a specific ways are studied and explored that is "project teaching" combined with "required reading books" for engineering quality training. Finally, it is proved that is an effective teaching method by teaching practical results. As well as, the methods have some reference value for quality education of engineering student.
Key words: Project-based teaching, Required reading books, Engineer quality elements
近年来,我国高等教育取得了长足的进步,经过较长时间的人才培养实践,已由偏重于学科知识传授转向知识传授与能力培养并重、由完善和优化学生的知识与能力结构发展为全面提升学生素质的态势[1]。“着力培养学生的创新能力、加强实践动手能力”已成为高等学校共识[2]。特别是在工程教育方面,推行了中国工程教育认证体系、推出了“卓越工程师教育培养计划”为我国从工程教育大国不断迈向工程教育强国起到了助力和引导作用。在这种工程教育导向和背景下,各个开设工科专业的高校纷纷探索适合于自身专业特色的工程教育模式并付诸与教学实践。
延安大学是中国共产党创建的第一所综合性大学,地处革命老区,远离电子工业区,电子信息类专业大学生实行校企联合培养存在诸多不便和困难。而且,我校电子信息类工科专业是在物理学专业发展而来的,因此、对工科学生的培养时时打有理科生培养方式的烙印。“如何快速提高电子信息类学生的工程素质”成为提高工程教育人才培养质量的迫切问题。为此,我校采用项目式教学与必读书目相结合的方式来加强电子信息类大学生全面工程素质培养,取得了良好的效果,对同类院校工科生教育有一定的参考价值。
一、工程素质要素的分析归类
分析中国工程教育认证通用标准的毕业要求,把电子信息类大学生工程素质,划分为“专业素质”以及除专业素质以外的“职业素质”。
中国工程教育认证通用标准的毕业要求:A. 工程知识:能够将数学、自然科学、工程基础和专业知识用于解决复杂工程问题。B. 问题分析:能够应用数学、自然科学和工程科学的基本原理,识别、表达、并通过文献研究分析复杂工程问题,以获得有效结论。C. 设计/开发解决方案:能够设计针对复杂工程问题的解决方案,设计满足特定需求的系统、单元(部件)或工艺流程,并能够在设计环节中体现创新意识,考虑社会、健康、安全、法律、文化以及环境等因素。D. 研究:能够基于科学原理并采用科学方法对复杂工程问题进行研究,包括设计实验、分析与解释数据、并通过信息综合得到合理有效的结论。E. 使用现代工具:能够针对复杂工程问题,开发、选择与使用恰当的技术、资源、现代工程工具和信息技术工具,包括对复杂工程问题的预测与模拟,并能够理解其局限性。F. 工程与社会:能够基于工程相关背景知识进行合理分析,评价专业工程实践和复杂工程问题解决方案对社会、健康、安全、法律以及文化的影响,并理解应承担的责任。G. 环境和可持续发展:能够理解和评价针对复杂工程问题的专业工程实践对环境、社会可持续发展的影响。H. 职业规范:具有人文社会科学素养、社会责任感,能够在工程实践中理解并遵守工程职业道德和规范,履行责任。I. 个人和团队:能够在多学科背景下的团队中承担个体、团队成员以及负责人的角色。J. 沟通:能够就复杂工程问题与业界同行及社会公众进行有效沟通和交流,包括撰写报告和设计文稿、陈述发言、清晰表达或回应指令。并具备一定的国际视野,能够在跨文化背景下进行沟通和交流。K. 项目管理:理解并掌握工程管理原理与经济决策方法,并能在多学科环境中应用。L. 终身学习:具有自主学习和终身学习的意识,有不断学习和适应发展的能力。
将以上能力和素质要求按照巩固专业基础知识,提高问题分析、设计开发、研究创新、使用现代工具、团队协作、沟通交流和终身学习等能力的要求,归为“专业素质”;把能够把握工程与社会、环境和可持续发展,掌握职业规范、项目管理等素质要求作为“职业素质”。其中,“专业素质”通过项目式教学[3]的“项目”承载并训练提高;“职业素质”通过限定性必读书目来加强。
二、项目式教学与必读书目相结合的工程素质培养方式
1、开展项目式教学,激发兴趣、提高“专业素质”
(1)建立层次化项目导向的一体化实践课程体系。
按照“课程实验注重知识点、课程设计连点成线、综合设计跨课成面、毕业设计汇多科知识交叉成体”的构想,将项目式教学的设计类课程与电子工艺、金工装配结合起来,使设计作品产品化。根据知识和能力的发展需要提出四个不同层次的设计项目。如表1,在一体化课程体系中析出的“语音信号处理与传输类层次化设计项目”示例。
表1“语音信号处理与传输类层次化设计项目”示例表
(2)着力于课程设计和综合设计实践教学项目的开发。将工程实践案例嵌入到教学项目中,并进行层次化与综合化提炼,开展项目式教学。在项目设计上,在实训项目设置上,贴近应用实际,可承载着多方面专业能力训练内容。根据我校电子信息类实验条件并充分考虑课时的限制和学生基础差异,把握这些项目实用(趣味)性、综合(知识运用全面)性、内容的层次性(基础差异)和可分割性(分工协作)以及时限性(可完成的工作量),且使项目具有相对的稳定性(元件准备可预见)和可更新(新技术新产品应用的与时俱进)等特点,开发教学项目近百项。
(3)创新项目式教学组织形式。把握设计型课程项目的可分解性,将子任务落实到人,利用任务驱动的手段促使关键素质要素训练目标的实现。通过项目任务下达,让学生明确要去做什么,做到什么程度,完成工作任务需要哪些知识和技能,怎样去查找有关的资料,怎样去制定项目实施计划之后,指导小组长根据同学的特长进行项目任务分工。相应地,划定功能设计、电路设计、PCB板的制作、焊接组装与调试、作品展示等阶段任务完成的时限。把设计方案答辩论证、阶段任务落实、产品性能测试分析、设计成果验收、技术报告撰写等项目完成的整个过程贯穿于教学过程。进行课堂答辩与讨论时,每个学生必需拿出自己设计方案进行单个方案汇报,然后又师生集体评议——即由设计学生对自己设计方案向全班汇报,老师和其他同学就相关问题进行提问、再由汇报者做出解答。要求同学们不但知己而且知彼,使每个学生了解多个项目的实现思路,明确每一个项目多种实现途径。从不同角度对各组选定题目的内容获得更全面、更具体、更深入的理解和认识,力求收到举一反三的教学效果。设计成果验收环节中采用了边演示、边解说、边提问、边解答,成绩由师生共同评出等次。通过这种形式互动教学促使学生不断地思考,提高他们发现问题、解决问题能力。同时,对考查课成绩的形成融入民主成分,增加了透明度和说服力。以任务驱动来学生进行深入学习、系统训练。贯彻做中学原则,突出学生的主体地位和教师的主导作用[4]。在学习形式上,采用了学生设计作品展赏,引导低年级专业学生主动参与项目式教学实践、激发他们对实践教学环节的兴趣;以学长导学引例,克服开课班学生畏难心理。使设计者从中获得实践学习的成就感。促使他们乐于实践、勇于实践和自发组织课外设计小组的热情。通过项目任务要求和兴趣教学法,培养在利用工程知识分析问题、设计开发与研究创新、应用工程和信息工具、技术资料撰写、终身学习等方面的能力,使他们在特定的学习环境中增强团队协作精神、集体荣誉感与责任感,训练其应对困难的毅力,使教学组织形式有效发挥出项目式教学所能承载的素质要素培养和提高的作用。
2、通过限定性必读书目来加强“职业素质”全面培养
(1)分析了“大学生必读书目”与“素质要素相”相关性,有取舍地制定了电子信息专业大类的限定性必读书目(见表2)。
表2“必读书目”与“素质要素”的对应关系
要求学生四年每学期选读1本,根据自己的兴趣分别从不同类书目中各选择1本,完成8本书的课外阅读。通过限定性必读书目弥补项目式教学不能承载工程素质训练要素部分,力图工程素质培养的全面性。
(2)、制定了大类专业限定性必读书目的实施管理办法
以“必读书目”与“素质要素”相关性为前提,(下转第26页)(上接第19页)借助综合性大学的优势,利用学校实行“研究生助教、助研、助管”政策,吸纳跨专业研究生进行助教导读,以“专业导师制的导师配备为主”、以跨专业研究生助导为辅,通过读书笔记的批阅和退改,督促、掌控与考查学习效果。
实行中期进度检查制度和期末成绩评定制度。由助教导读的研究生负责中期检查摸底,结果交由专业导师警示。期末分别以优、良、及格、较差、差五个等次评定成绩并计入学分。
实行补读制度。对期末成绩处于较差、差两个等次的学生,退改其读书笔记,使其利用寒暑假补读,开学第一周内提交新的读书笔记,另行评定成绩。
通过这种措施使学生专业能力以外的工程素质要素培养落到实处。充分发挥了必读读书活动服务于提高工程素质的作用。
三、工程素质培养新方式的效果
项目式教学方法以设计作品的可视化、实用性引发了学生兴趣,大大提高了工程素质提高的主动性和参与实践教学的积极性,开放实验室的入座率由起初的15%提高到60%。
工程素质培养新方式提高了学生的专业能力。该方式在我校电子信息工程和通信工程两个专业的08~11级中8个教学班推行检验。期间,收集优秀设计作品100多件(部分获实用新型专利)。近三年,以项目式教学为基础,组织学生参加各级各类赛事,获奖60余人次。同时,把仪器仪表类项目设计的优秀作品经过归整,创建了一个“特色功能实验室”。
全面工程素质培养方式提高了学生职业能力和缩短了对工作的适应期。根据对毕业1~2学生的跟踪调查,反馈结果良好率由2007年的56%提高到2015年的82%。
参考文献:
[1] 李永山. 大学生素质教育课程体系的构建与实施研究[J],中国高等教育,2015,(11):53-55.
[2] 陈小虎.“应用型本科教育”:内涵解析及其人才培养体系建构[J], 江苏高教,2008,(1):86-88.
[3] 冯林, 郑薇薇.“任务驱动”与“项目驱动”相结合的创新教育研究[J].黑龙江教育,2010,(4):57-59.
[4] 孙晓玲. 课堂教学培养大学生自主学习能力的措施[J].江苏高教,2014(2):94-95.
*基金项目:“陕西省高等教育教学改革研究项目基金”(项目编号:13BY53);“延安大学教学改革研究重点项目基金” (项目编号:YDJGZD2014-06)
作者简介:曹新亮,延安大学物理与电子信息学院副教授,博士,硕士研究生导师; 杨红霞,教授,延安大学建筑工程学院院长.