新工科视角下信息工程专业融合式实践教学新模式的探索与实践

刘庆玲 关立新

摘 要 文章针对新工科背景下对工科专业人才培养提出的新要求，分析了廊坊师范学院信息工程专业的实践教学现状。基于此，构建融合式实践教学新模式——基础实验与综合设计型实验相融合、虚拟仿真与理论教学相融合、科研与教学相融合、学校与企业相融合、实践考核与理论考核相融合，突出学以致用的教育观，真正实现以提升学生创新创业实践能力为核心内容的培养目标，满足新工科的基本要求。

关键词 新工科 信息工程专业 融合式 实践教学 改革

中图分类号：G642 文献标识码：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，实践教学环节尤为重要，它是培养具有工程系统能力、创新意识和动手实践能力的高级专门技术人才的关键，也是学生真正掌握知识真谛及应用价值的重要手段。[1-3]教育部高教司提出“新工科”，在“三新”（新技术、新业态、新产业）背景下，对工科人才培养有了更高的要求。“新工科”人才的特点就是学科交叉與综合。探究新工科的创新理念及其基本要求，针对我校信息工程专业的实践教学模式进行改革与实践，达到提升学生的创新创业综合实践能力的基本目的。

1信息工程专业实践教学现状分析

1.1 实践教学硬件条件不足

我校属于师范类院校，近年来新增了工科专业，基础薄弱。信息工程专业从2012年首次招生至今，设有模电/数电、信号与系统/数字信号处理、传感器与检测、计算机仿真四个实验室，硬件方面只是基础的实验箱能够完成基础的验证型实验，很难实现设计型、综合型实验，来满足人才培养的需求。

1.2 实践教学形式单一陈旧

实践性强是信息工程专业突出的特点，目前的实践教学内容过于陈旧，基本是以实验箱实现基础的验证型实验为主，缺少设计性、综合性的实践过程，不能形成一个基础实验——综合实验——课外科技创新的多层次递进的完整的实践教学体系。而且课程模块与模块之间、课程与课程之间不能形成一个有效依赖、互为支撑的有机整体。目前的实践环节，学生不重视，趋于形式化，不能调动学生的积极性，更不能发挥学生的创造性，无法很好地实现提升学生实践能力与创新意识的培养目标。

1.3 工程教育观念陈旧，“双师型”师资不足

目前我校信息工程专业的教师基本都是单纯的高校教师，理论教学能够满足教学点要求，由于缺乏工程实践经验，无法将真正的工程实践融入到实践教学中，仍然是“理论型”、基础型的实践教学，基于此，需要大力加强双师型建设，以满足工科人才培养的要求。

1.4 专业与企业、行业协同发展不够

我校信息工程专业是一个新专业，目前与企业的合作还是起步阶段，2012级——2015级学生只是大四的毕业实习能够到企业去了解一些企业的情况，2016级开始，增加了企业实训的实践环节，时间内容都还不太充足，加大专业与企业的深度融合是一个亟需解决的问题。

1.5 实践教学考核不充分

考核是对学习效果重要的检验手段，是教学过程不可忽视的环节。我校目前的考核方式通常采取期末闭卷的方式，考核中几乎没有体现实践环节，造成考核方式只注重对知识的考核，忽视了对学生能力的考核，无法满足新工科与应用型转型对教学的基本要求。

针对上述问题，不同地方工科院校针对工科类专业的实践教学模式进行了不同形式的改革与探索，[4-6]我校属于普通师范类院校，有着与工科院校不同的环境与特点，针对我校信息工程专业的实践教学模式进行探究与改革，构建以提升学生实践能力为核心内容的实践教学新模式，以满足新工科以及应用型转型对工程类人才的基本要求。

2 构建信息工程专业融合式实践教学新模式

基于信息工程专业实践性强的突出特点，实践教学改革与建设是信息工程专业教学改革的重要组成部分。构建“寓教于创、协同创新”的实践能力教学体系，树立学以致用的教育观，实现理论与实践相结合、课内与课外相结合、专业学习与科技创新相结合的融合式实践教学新模式。

2.1 基础实验与综合设计型实验相融合

改变以往单一的实践教学模式，构建多级实践教学平台，实现基础实验、综合实验实训、设计竞赛、创新创业各级实验环节的逐级过渡与融合。

（1）基础教学实验平台——主要完成每门课程的基础型实验，与课程的理论教学相呼应，加深学生对相关理论知识的理解与掌握，同时培养学生基本的实践技能。

（2）综合实验实训平台——完成一类课程的综合设计型实验（信号分析与处理综合实训）、相关课程设计（DSP原理及应用、图形图像处理）以及毕业设计等环节，要求学生在教师所给范围内，完成自主选题、自主设计、自主实践、自主展示的整体过程，培养学生发现问题、分析问题、运用所学知识解决问题的综合能力。

学生通过基础实验环节，具备了一定的动手操作能力，同时对抽象难懂的理论有了更进一步的理解，在此基础上，引入综合设计型实验环节。具体操作：将学生分组，根据理论教学内容将课程分成几个模块，针对本模块的核心内容，学生在总结归纳的基础上自拟题目或由任课教师提供题目，由学生自行完成实验原理论证、实验方案的设计、实验过程的实施，综合设计型实验环节能够锻炼学生利用所学基本理论知识解决实际问题的基本技能，同时加深对基础理论的深入理解，初步体会到了理论与实践的结合，在提升理论教学效果与激发学生学习兴趣方面起到了很重要的作用。列举2015级信息工程专业部分学生完成的综合设计型实验，如表1所示。

（3）学科竞赛、创新创业平台——以校级、省级、国家级竞赛以及大学生创新创业项目为依托，建立专业基础、学科特色、综合素质相结合的综合设计实验体系，着力培养学生的综合实践与创新能力，充分调动学生的积极性与创造性，能够使不同层次学生的潜力与优势得到充分发挥，达到培养工科学生自主创新实践技能的基本目标。

2.2 虚拟仿真与理论教学相融合

“信号与系统”、“数字信号处理”、“自动控制原理”等是信息工程专业重要的专业基础理论课程，涉及的理论多而且抽象，单纯的理论教学会使学生感到枯燥难懂，失去学习的兴趣。[7]Matlab是信息类专业不可缺少的仿真工具，在理论讲授的同时，将Matlab仿真引入课堂，将抽象的理论通过Matlab的仿真结果展示给学生，使得学生对抽象难懂的理论有直观的认识，同时在演示过程中，能够增强教学过程中教师与学生之间的互动，使学生由被动变主动，激发学生的学习兴趣，大大改善了教学效果。

以“数字信号处理”课程为例，其中离散傅里叶变换（ DFT）是理论性最为抽象难懂的一部分，在讲述离散傅里叶变换在频谱分析中的应用这部分内容时，提出了计算分辨率、物理分辨率的概念，以及如何真正提高信号频谱的分辨率的问题，学生总是难以理解上述两个分辨率之间的区别，进而难以理解高密度频谱与高分辨率频谱的真正含义。通过Matlab仿真实例的引入，能够使学生轻松理解上述概念的区别与联系。

例：采用Matlab，对比对信号：，对比分析采用不同的截短以及对信号补零得到的频谱。仿真结果如图1所示。

2.3 科研与教学相融合

课程是科研的基础，科研是教学的延伸与应用，二者相互融合，相互渗透。科研对教学能够起到很好的提升与促进作用。目前学院设有模式识别与智能系统研究所、大数据智能交通实验室、校级B类科研创新团队——计算智能与智能系统，承担各级科研项目同时定期开展学术讨论与交流，对老师的素质提升与教学研讨都能起到良好的促进作用。

借助上述科研平台，选择能力较强的优秀学生进入老师的科研团队，参与科研项目，参加从科技文献的查阅、资料整理、发现问题、解决问题直到撰写学术论文的整个科研过程，对学生进行个性化培养，接受较为严谨的科研工作训练，一方面能够深入理解所学专业的相关理论，并学会如何将理论合理地运用到解决问题的实践中，改变学生认为所学专业课程不知所用的迷茫状态，更加激发学生的学习积极性与主动性；另一方面及早了解科研工作的具体过程，为部分继续深造的学生提供良好的机会与平台。

2.4 学校与企业相融合

以培养学生实践创新能力为目标，同时融入CDIO工程教育的理念，构建“三进三出”的校企融合模式，实现专业与企业之间的双向联系，具体包括：企业导师进课堂参与教学、校企共建实验室、企业课程进学校；派出学校老师进企业学习、派出学生进企业实习、派出学生进企业毕设。建立学校、专业与企业的深度融合，一方面，加强高校教师的双师型培养，同时学生走进企业，了解企业文化、项目运作和管理的基本模式以及了解就业需求和对岗位素质的基本要求，提高学生的专业技能，同时增强学生的就业竞争力；另一方面，企业导师进驻专业，与专业共建实验室，共同参与专业教学，使得教学内容更加符合企业的需求，提升教学的针对性，也更加符合新工科人才培养的基本要求。

2.5实践考核与理论考核相融合

改变以往单一的只注重理论知识考核的模式，建立能力化、多元化、过程化的课程考核新机制。根据课程教学内容的特点以及理论与实践的学时分配，合理设置理论与实践的分值比例。其中实践环节的考核可以采取灵活多样的形式，考核内容涉及实验的整体设计、操作过程、实验数据分析、综合实验报告的撰写与答辩陈述几个方面，制定评分标准，进行综合评定。加强实践教学的考核，一方面考查学生运用知识解决实际问题的基本能力，同时考查学生实践操作的能力、文字表达与综述的综合能力以及团队协作的能力，真正实现考核方式的多样化、过程化，实现对学生综合能力与综合素质的考核与评价。

3 结论

在师范院校中，打破现有的文、理学科的教学模式，寻求一种新型的适用于工科类专业的教学模式与策略，具有一定的实用价值。以信息工程专业为例，构建融合式实践教学新模式，激发学生的学习兴趣，培养学生利用知识解决工程实际问题的能力，提升学生的工程素养。实现教育技术与教育方法协同、教学、科研协同、校内资源与校外资源协同、专业技能教育与实践创新教育协同，真正打破传统的教学模式，实现培养学生实践创新创业能力的核心目标，满足新时代对工科类专业人才的需求。

融合式实践教学新模式首先在信息工程专业适用，进而在我校其他工科类专业的实践教学中进行推广，让学生在做中学，学中做，同时对于提升学生的思维能力、综合素质以及团队合作的基本能力都将具有重要的作用，以适应新工科提出的人才培养的基本要求。

参考文献

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