利用团队模式提高电子工程实践课程教学质量的探索与实践

姚 澄, 朱昌平, 高 远, 殷 明

(河海大学 物联网工程学院, 江苏 常州 213022)

利用团队模式提高电子工程实践课程教学质量的探索与实践

姚 澄, 朱昌平, 高 远, 殷 明

(河海大学 物联网工程学院, 江苏 常州 213022)

实践是学习基本技能和创新技术最有效的方法,但受教师工程背景和精力的影响,实践教学质量成为高等教育的短板。结合先进的团队模式教学理念,通过电子工程实践课程教学中10余名教师合作教研、共享资源,团队教师长期带领本科学生开展实践创新活动,提前辅导骨干学生(小老师),建立“指导教师—小老师—普通学生”三位一体的双循环模式,使每8位学生均能得到1位教师的精心指导,有效解决了教师精力和因材施教的难题,丰富了教学内容,提升了教学质量,实现了教学目标。

工程实践； 团队模式； 电子工程

现代科学技术与工程应用的快速发展,对工科人才的综合素质提出了更高的要求,也对高校的人才培养模式,提出了新的挑战[1]。在我国《中长期教育改革和发展规划纲要(2010—2020年)》中,明确提出了要着力提高包括学习能力、实践能力和创新能力在内的大学生综合能力[2]。如何在有限的时间内将在校学生培养成适合行业发展、社会需求的全方位复合型人才,营造适宜的工程实践环境,激发学生专业兴趣,提升动手能力,培养创新思想,全面推进素质教育,是21世纪高等工科院校的重要使命[3-4]。近年来,河海大学对如何提高实践类课程的教学质量进行了深入的思考和广泛的研究,采取了很多有针对性的措施,特别是将先进的团队理念引入到实践教学体系,取得了良好的成效。

1 在实践课程建设中引入团队先进理念

作为培养学生综合素质和创新能力的重要途径,实践环节的训练与保障已逐渐成为高校教学不可或缺的重要组成部分,起着其他任何教育形式都无法替代的重要作用[5-6]。但实践过程的多样性和复杂性,决定了其课程规划与设计不会像理论教学那样具有高度的统一性和严格的计划性,尤其是指导教师的个人能力与工程背景更成了制约课程质量的瓶颈。国外不少高校通过长期的实践探索,形成了很多各具特色、卓有成效的工科人才培养模式:麻省理工学院将学生教育融入团队发展中,培养终身学习观念；华盛顿大学、斯坦福大学等通过师生混合编队,致力工程与教育相结合、鼓励学生主动参与团队建设[7-9]。诸多研究表明,极具张力的团队模式,以其先进的思想理念,科学的建设机制,人性化的管理架构,已成为当下各所高校培养优秀学生的重要途径[10-11]。笔者所在的河海大学通信电路与声学技术研究室(315室)从2002年开始组建大学生创新实践团队以来,在教书育人、人才培养和服务社会方面探索出了一些有效的方法[12-13]。将团队建设的理念、方法与资源,引入到电子工程实践课程的教学过程中,充分利用了团队优势资源,以点带面,使精英教育的培养模式让普通学生受益。

2 建立“三位一体”双循环教学模式

“电子工程实践”课程属于电气信息类各专业本科生工程实训的基础课程,是基本技能和工程知识的入门、创新实践和科学研究启蒙课程之一。课程的教学目标是希望通过基础工程训练,让学生初步接触生产实践,了解电子设计规范,掌握常规电路制作技术,同时培养科学研究兴趣,为后续课程与专业的学习奠定扎实的工程基础。课程以往的内容是统一让学生对从市面上购置的成套收音机零部件进行整机组装与调试。由于这个阶段的学生专业基础薄弱,且选课人数众多(学院大二年级所有专业近500名学生),层次能力有高有低,课程的实际效果难以满足教学的需求。通过建立师生教学梯队,合理调整实践教学内容,在指导教师与学生、学生与学生之间建立互助合作、教学相长双循环的教学模式来解决实践教学中的实际问题。

2.1 建立指导教师团队,形成师生互动大循环

为了让不同层次的学生都能得到锻炼,提升兴趣,拓宽视野,切身体会专业魅力,将团队建设的先进理念与优势资源引入教学实践环节,构建的三位一体双循环教学模式如图1所示。

图1 三位一体双循环教学模式

在师资层面,以经验丰富的省教学名师牵头,10多名各具所长的专业教师为业务骨干,构建核心课程教学团队(平均每位教师负责一个小班30～40人的日常管理和学习指导,组成课程团队建设的支撑主干)。依托团队成员的经验优势、科研底蕴与人文素养,指导教师可实现个人工程能力的互补与优势共享,并且强调对课程的总体规划与过程保障。教师充分利用自身的学科知识和团队教学平台与学生主体进行直接交流与互动,准确把握学生动态,随时调整教学方法,使学生能够更好地理解课程精髓,掌握学习内容,构成以教师为主导,学生为主体,教学相长大循环,如图1中①所示。

2.2 建立“小老师”团队,形成互助合作微循环

指导教师根据学生规模和课程规划,在自己的实践创新团队中精心挑选出部分平时表现比较优秀,具备一定工程实践能力的学生作为自己的助手(同年级的学生),构建课程辅助团队,积极参与对普通学生的日常管理与指导,大家亲切地称之为“小老师”(平均每位“小老师”负责一个大组8名学生的组成规模)。“小老师”来源于学生,可以非常清楚地了解学生间各自的长处与短处,同时,他们常年工作学习在实践创新团队中,又非常熟悉指导教师的工作方式与指导风格,就像一座桥梁,将指导教师和学生主体紧密联系在一起,形成了高效有序的互助合作微循环,如图1中②所示。

“指导教师—小老师—普通学生”,这种三位一体层层递进的梯队设置,一师八生、分工明确的教学策略,资源共享,优势互补,以点带面,点面结合,形成了完善的双循环教学模式,有效地克服了实践教学中“基础好的学生吃不饱、基础差的学生打酱油”的现象。

3 重视过程管理,保证教学相长双循环

为保证课程内容设计合理、信息丰富,教师团队课前做了认真的研讨与准备,充分重视实践课程的过程管理,以让各层次的学生都得到全面、具体的锻炼。

3.1 合理设置教学内容,注重师生互动交流

针对大多数学生专业知识欠缺,工程能力薄弱的特点,作者摒弃了以往在电路理解和实物组装上都有一定难度的对收音机的组装与调试,另外选择了2款更符合现阶段学生能力的制作电路:可调直流稳压电源(模拟电路)和数字时钟(数字电路)。普通学生可以比较容易地理解系统的基本原理和设计思路,比较从容地建立简单的电路制作理念,为后续“模电”、“数电”等专业基础课程的学习作好铺垫。而对于从实践创新团队中精选出来的“小老师”,指导教师则根据每个人的具体情况,安排他们继续自己在学科竞赛或者在导师科研团队中还没有完成的内容上拟定题目。

由于这类题目本身具有一定的难度和深度,因此对最终结果不作硬性规定,但要求“小老师”把制作的过程、采用的方法方式、碰到的问题以及获得的经验及时与班上同学一起分享。实践证明,榜样的力量是无穷的:自己同学朴实无华的现身说法,哪怕还有各种缺陷,也比教师在讲台上苦口婆心地讲授更能促进与触动学生学习的潜意识。

为激发学生兴趣,保证知识体系的全面性和前瞻性,指导教师会根据教学进度,向学生展示自己科研团队的最新研究成果,向大家传递相关学科领域的新思路、新概念和新成果,作为对课程内容必要的补充和拓展。在整个实践课程进行过程中,师生根据自己的能力与特长,积极进行面对面的交流与指导,发现问题、解决问题、获得提高,形成了人人参与的教学互动大循环。

3.2 精心设计教学方案,加强互助合作微循环

实践课程的内容安排,形式上主要包括制版软件的运用以及实际电路的焊接、安装与调试。制板软件的使用较易上手,以往采取让学生自学的形式。但由于没有相应的考核机制与保障环节,学生往往浅尝辄止后即束之高阁,并没有获得相应能力的提高,在个人的专业知识结构中出现断层。

为改善这种现状,教师团队首先利用假期对遴选出来的“小老师”进行专项的指导与培训,认真了解每位学生的个人能力与软、硬件基础,制定了详细的课程规划,并对有可能出现的各种问题作了充足的预案。开课后,教师团队则充分放手让“小老师”对普通学生进行电路设计软件使用的指导与考核:每个专业由一名“小老师”主讲1～2次,其余的“小老师”对自己的组员进行面对面、手把手的讲解与引导。对于“小老师”而言,如何凝练自己的知识体系以便完整、准确地传授给大家,并随时随地准备同学的各种提问,无疑是一种非常有效的锻炼方式。而对于普通学生来说,通过与“小老师”-面对面的交流,切身感受到在专业领域上与同学的差距,是一种非常直观的激励。这种指导教师与“小老师”、“小老师”与学生之间互助交流、共同进步的合作微循环,无疑将极大地提升各层次学生的学习动力,起到事半功倍的效果。课程中段,教师对电路设计软件的使用进行了一次摸底,基本上每位学生都能够比较准确地完成测试的内容,并且都有自己对实际问题的认识和理解。整个培训过程,现场氛围热烈,教学效果明显,学生展示出了良好的学习风貌。

工程实践能力包含对客观事物敏锐的观察力与执行力、解决实际应用的动手能力以及处理工程问题时所必备的组织与协调能力[14]。在实际电路制作环节,安排每2名学生为1组,分别完成可调稳压电源和智能数字钟的制作,利用电源给数字钟供电,实现计时和闹钟的功能。教师鼓励学生充分利用现代化网络平台进行资料的查询与共享、小组成员之间的互相帮助与合作、大组成员之间的合理竞争与引导。对于多数学生存在平时实践机会少、动手能力低和工程素养薄弱的问题,教学团队花了相当多的时间和精力在基础内容的培训和指导上，比如详细介绍一般工程实践应该遵循的基本规范原则、常用电子元器件的识别方式与作用性能、相关仪器仪表的常规使用守则以及焊接工艺的基本制作要求等,以迅速填补学生工程实践能力方面的空白。

在电路制作的具体过程中,由于采用了三位一体的双循环教学模式,借助“小老师”这一非常接地气的中间桥梁,整个教学团队有能力对每一位学生都做到具体问题具体对待,主要问题分组解决,共性问题班级讨论的由小及大、层层推进的教学组织形式。一个分工明确、有条不紊的团队环境使学生在不知不觉中培养了兴趣,积累了经验,锻炼了能力。

3.3 重视课程交流总结,保证知识体系延续

团队成员之间定期的交流与总结是进行实践创新不可或缺的必备环节。行之有效的交流模式,在分享自己创新成果的同时,学习他人先进理念,拓展个人思路,可以充分体现集思广益、优势互补的团队精髓。而及时到位的总结与讨论，比如对前期工作阶段性的整理以及对出现的问题的系统细致分析与思考,都会对下一步的研究进展起到事半功倍的效果。在整个实践课程进行中,教学团队指导教师的宏观调控与总体掌握,辅助团队“小老师”认真负责的指导与管理,学生主体你追我赶、全情投入,在各个环节都展现了极高的热情与良好的效能。最后要求大家对学习过程和工作成果进行总结汇报,探索工程规律,分享实践经验,以发现自身在知识与能力上的不足,树立切实目标,为下一阶段的学习和未来的发展做好充分的准备。

由于客观条件的限制,电路板的实际制作以及一些具有较高挑战性的电子设计项目(校、省、国家各级电子设计竞赛题目)无法保证让每个学生都得到亲身的实践机会,“小老师”就利用自己参与的团队平台,通过现场演示或视频记录的方式向大家展示各种更高层次的电路、系统、项目的设计理念与工作进展,给已有了一定基础和兴趣的学生以切身的感性认知和专业认同,有助于全体学生在今后的学习和工作中,树立更加明确的目标,培养更加良好的学术志趣。交流、总结、讨论、思考,从学生实践内容的完成情况、交流汇报、课程总结甚至一些网络平台的反馈来看,大家的学习兴趣、工程能力和综合素质都取得了明显的进步,实践课程的教学质量获得了明显的提升。

4 结束语

提高教育教学质量是高校人才培养永恒的主题,而良好的团队大环境对学生的成长有着至关重要的作用。将成熟的团队培养理念引入到电子工程实践课程中来,建立“指导教师—小老师—普通”学生这种三位一体的双循环教学模式,可以有效提升课堂效果与教学质量。通过对课程建设内容的合理设计与规划,共享团队资源,保持师生互动,深入学生,以点带面,点面结合,尽量让每一位学生受益,用他们更易接受的方式方法,在潜移默化中培养兴趣,锻炼能力,提高素质,为今后更加广阔的发展打下扎实的基础。

References)

[1] 刘宝存.深化改革稳步提高本科人才培养质量[J].中国高等教育,2010(12):12-15.

[2] 郭瑾莉.完善地方高等院校实践教学质量监控的策略探索[J].实验技术与管理,2012,29(6):161-163.

[3] 朱高峰.论工程教育研究与改革：对建立工程教育学科的思考[J].高等工程教育研究,2014(1):1-5.

[4] 胡辉,蔡昭权.基于团队角色理论的研究生导师团队构建模式探究[J].惠州学院学报,2014,34(4):102-105.

[5] 朱金秀,金纪东,周妍,等.实践教学与就业能力培养相融合的研究与探索[J].实验室研究与探索,2011,30(4):105-107.

[6] 张晓花,谢俊,朱陈松,等.电气工程专业实践创新教学改革的探索[J].中国电力教育,2013(17):114-115.

[7] 刘逸韬,朱昌平,陈娅珺,等.“英才计划”教学模式下通信工程英才培养的实践探索[J].实验技术与管理,2013,30(12):172-176.

[8] 刘丽君,李斌,郑焱,等.美国一流大学理工创业教育与我国创新创业人才的培养[J].中国高等教育,2009(5):50-51.

[9] 赵红亚,马志强.德美两国研究生教育的相互借鉴与创新[J].中国高等教育,2006(3):22-26.

[10] 琚小明,张罕仑,张炜帆.人才培养创新模式探索[J].计算机教育,2014(2):10-14.

[11] 王亚军,周勇,李春娥.基于工作过程以项目团队模式完成高校工程毕业设计的改革实践[J].兰州文理学院学报,2014,28(4):103-106.

[12] 朱昌平,刘昌伟,黄波,等.通过团队建设促进IT大学生实践创新能力的提高[J].实验技术与管理,2010,27(5).122-126.

[13] 陈秉岩,朱昌平,郑忠梅,等.团队培养本科生科技创新能力的实践研究[J].实验技术与管理,2013,30(12):158-162.

[14] 邵华,吴静怡,奚立峰.基于课程项目的工程思维能力培养与工程经验[J].高等工程教育研究,2014(3):144-147.

Exploration and practice on improving teaching quality in practical courses of electrical engineering by using teamwork mode

Yao Cheng, Zhu Changping, Gao Yuan, Yin Ming

(College of IOT Engineering,Hohai University,Changzhou 213022,China)

Practice is the most effective way to learn basic skills and innovative technologies,but different instructors’ irregular individual ability and engineering experience have become a major constraint in improving teaching quality.In order to resolve the problem,there are more than ten teachers are organized together in the practical courses of electrical engineering with the advanced team spirits of cooperation and resource sharing.At the same time,some excellent students who have been in teacher’s scientific research team for a long time are tutored in advance as the assistants to guide other eight ordinary classmates elaborately and a tri-unity structure of “Instructor-Little Teacher-Student” is implemented with a particular dual cycle teaching mode. It has been found that this kind of mode can enrich the practical contents,improve the class quality and achieve the aim of teaching.

engineering practice; team mode; electrical engineering

2014- 12- 06 修改日期：2015- 01- 19

江苏省研究生教育教学改革研究与实践课题(2014JGLX14-29)；河海大学常州校区教研项目

姚澄(1976—)，男，湖南醴陵，在读博士生，讲师，主要从事无线通信与功率超声方面的研究

E-mail：yaocheng00@126.com

朱昌平(1956—)，男，湖北荆门，博士，教授，博士生导师，江苏省教学名师奖获得者，主要从事通信电路与声学技术的研究.

E-mail：cpzhu5126081@163.com

G642.0

B

1002-4956(2015)7- 0026- 04