能力目标矩阵为导向的高职探究性学习设计与导引

摘 要：“电子产品设计”作为电子信息工程技术专业岗位能力课程，对本专业学生专业技能和职业素养的培养有着重要作用。对“电子产品设计”课程目前的现状和存在的问题进行了分析，依据电子信息工程技术专业能力目标矩阵对学生工程能力的要求，并借鉴探究性学习的方法对该课程提出了针对性的改革方案和具体的实施措施，通过教学实践对课程改革的效果进行了讨论和总结。

关键词：电子产品设计；能力目标矩阵；探究性学习；课程改革

基金项目：江苏省高校哲学社会科学研究项目“基于能力目标矩阵的高职电子信息类综合课程改革的研究”（项目编号：2016SJB880051）

作者简介：李立早，男，副教授，主要研究方向为高等职业教育。

中图分类号：G712 文献标识码：A 文章编号：1674-7747（2019）06-0024-05

目前，高职电子信息工程技术专业群毕业生主要的就业方向仍然集中在电子通讯等相关行业，具体的工作岗位主要分布于电子产品的装配、调试、检测以及维修等岗位。[1]在后继的岗位迁移中，部分优秀员工也会逐步走向电子产品设计以及生产过程管理等岗位。具备工程师的基本技能和素质，对提高毕业生的就业率，帮助他们更快更好地融入到工作中意义重大。为此，根据CDIO工程教育理念以及省内电子信息相关企业对于人才的需求构建了学生在校期间应具备的能力目标矩阵。在这个能力矩阵中，主要包含了四大方面的内容：（1）相关学科知识；（2）个人和专业素质；（3）人际交往能力；（4）复杂系统CDIO能力。每个方面又包括了多个具体的能力要求。

事实上，除了相关学科知识可以通过一系列的基础课以及专业课程进行传授之外，其他大部分的能力要求都无法直接有效地通过教授的方式传递给学生。高职教学中特有的实训实验类课程，无疑为这些工程技术相关能力的培养提供了一个良好的平台。在这些课程中“电子产品设计”相对较为综合，要求学生完成电子产品设计方案的选定、方案的验证、具体制作和调试等一系列工作。通常在第三学年开设，以培养学生电子产品设计与制作能力为主要教学目标，锻炼学生综合运用知识和技能的能力。[2]因此，选择该课程作为课程改革试点，通过一系列的创新性的措施加强对学生综合能力的培养，达到能力目标矩阵中设定的要求。

一、“电子产品设计”课程开设现状

“电子产品设计”作为电子信息工程技术专业岗位能力课程，有较长的开设历史。正因如此，该课程长期保持较为传统的教学模式，与目前的学情变化和技术发展已不相适应。

（一）学生综合素质有所下降

随着本科招生数量的增加，高职院校近招生压力愈发增大。采用对口单招、注册入学等方式入学的学生，占生源比例越来越高。由此带来的学情变化主要集中在以下四个方面：（1）基础知识不够扎实，缺乏良好的学习习惯。许多对口单招学生对基本的数理知识知之甚少，专业课程的学习困难重重。（2）学习热情不高。从历年对学生调查问卷情况来看，对专业课程内容兴趣较高的学生比例不超过20%。（3）习惯于接受式学习，缺乏自主探究的经验和技巧。对于专业知识的获取，高职学生基本依赖于教师课堂讲授，满足于教材中提供的结论性内容，对于自主探寻结论的过程毫无兴趣。（4）能熟练使用网络，有一定信息检索能力。大部分学生都配有笔记本电脑和智能手机等设备，且始终处于联网状态。他们非常乐于通过网络进行信息的获取和交流，擅长使用各种应用或搜索引擎获取所需要的资讯。

（二）课程安排不够合理

“电子产品设计”课程开设的目的主要是对学生岗位能力和专业技能培养，因此在授课内容和授课方式上必须与当前技术发展和生产实践紧密衔接。目前，课程存在的问题主要体现在以下三个方面：（1）授课内容的选择与时代脱节。部分实验内容仍然要求学生采用基本门电路进行搭建，而在实际产品设计生产中这些功能简单的芯片早已被其他功能强大，且价格便宜的大规模集成电路所代替。（2）课程要求与课时存在冲突。为了体现课程的综合性，往往要求学生绘制电路原理图、PCB图，甚至要求制作电路板并焊接，再编写程序，并完成测试。对于初学者而言，在60课时内完成这些任务是不可能的。不但没有达到教学目的，反倒打击了学生的学习兴趣和热情。（3）教学方式落伍。为了在有限的课时内，完成教学内容的传授，教师只能以讲授为主，剥夺了学生大量实践和探究的时间。

针对以上存在的问题，借鉴探究性学习的思想，并结合CDIO工程教育理念，对“电子产品设计”课程内容安排和教学方式进行了改革尝试。

二、探究性学习促进目标达成

通常学习方式可以分为接受性学习和探究性学习两大类。[3]接受性学习可以理解为学习者掌握和吸收他人的知识和经验，并经过加工后逐步转换为自身知识的过程。这种学习方式依赖于知识的传递系统，无需学习者主动去发现和探索。当前，高职院校大部分课程仍然是采用接受性学习的方式。显然这种学习方式的优势在于效率相对较高，适合于理论知识的传授，但带来的负面影响是逐步销蚀了学习者的独立性和创造性，并不适用于技能和能力的培养。探究性学习指学习者通过发现问题、分析研究、提出假设并验证和解决问题，从而掌握知识和技能的学习方式。相较于接受性学习，在方法上最大的差异在于亲身参与到问题的探索和解决之中，通过积极实践和总结提炼，掌握方法获取经验。探究性学习较为适用于专业技能和能力素养的学习和培养，但采用这种学习方式将会花费较多的时间和精力，同时也时时考验着学习者的意志力和决心。此外，进行探究性学习时也需要遵循一定的方法和步骤，如马夏拉斯和考克斯提出的社会探究模式，包括了探究性学习的六个基本阶段，即定向、假设、界定、引申、求证和概括。[4]

高职电子信息类专业学生在校期间除了要学习必须的基础和专业知识之外，更为重要的是培养工程师需要具备的能力和素质。从目前高职教育的情況来看，采用接受性学习进行技能和能力的传授效果并不理想，不但无法高效地达成培养目标，反倒促使部分学生养成了依赖的习惯，使得整个学习过程变的索然无味，剥夺了学生学习的热情和兴趣。在某些实验实训类课程中大胆尝试采用探究性学习的方式，无疑能改变目前高职能力培养方面所面临的困局。

三、“电子产品设计”课程改革方案

电子产品设计课程改革采用马夏拉斯和考克斯提出的探究性学习的六个步骤作为途径，组织具体项目的开展。通过两个难度适中的电子产品设计实例作为载体，让学生在学习过程中亲身探寻和体会电子产品设计的基本方法、步骤和技巧，并通过重复该过程强化认识。逐步了解和掌握作为电子工程师所应具备的基本的能力和素养，从而达到能力目标矩阵所明确的能力要求。电子产品设计课程的基本改革思路如图1所示，相关的具体改革措施有如下六个方面。

（一）选题具有一定专业性，难度不宜过大，实验现象明显，趣味性强

“电子产品设计”课程主要通过具体的项目帮助学生了解和掌握电子产品设计的基本流程。考虑到目前学生知识储备和能力方面的限制，难度过大显然会打击学生学习的热情。在选题过程中，应注意选择实验现象明显，并能进行对比测试的项目。同时，课程项目应具有相互的继承性和关联性。

（二）合理安排课时

“电子产品设计”课程通常为60学时。为了留给学生充裕的时间进行探究性学习，只安排了两个项目：第一个项目安排约20个学时；第二个项目安排约40个学时。在第一个项目中，主要以教师作为教学主体，向学生演示如何收集资料，拟定设计方案，撰写简单的方案报告，以及后继的方案验证、具体实施等。学生在教师的指导下，完成整个探究性学习的过程，掌握基本的方法和技巧。在第二个项目中，学生转变为教学主体，具体实践在第一个项目中学到的技能。而教师主要负责引导、督促学生开展学习，并为学生答疑解惑。

（三）降低制作难度，强化能力培养

课程中所涉及的两个项目均无需进行复杂的焊接装配等操作，也不涉及电路绘制等内容。通常电子信息技术专业都会安排专门的焊接、装配和PCB绘制等课程，无需在本课程中再次重复。学生只需要完成电路的简单连接，在已有程序框架下完善功能，并完成调试即可。但项目中将会涉及部分前导课程中未涉及到的物理和机械方面的知识，并引导学生尝试采用新型号的芯片，这部分知识需要学生自行探索和学习。

（四）随机分组，加强团队合作

课程所选择的项目，具有一定的难度和工作量。一位同学在规定课时内显然是无法单独完成的，采用分组方式就显得非常必要了。借鉴合作学习中异质分组的原则[5]，在分组时采用抽签方式进行，这样可以尽量避免熟悉的同学分在一组。每组由3～4位同学构成，其中，1位同学担任组长负责分配工作任务，并承担与教师进行沟通的职责，每位同学根据能力差异负责不同的工作内容。分工情况将会提交给教师，作为后继评价的依据之一。

（五）分段考评，促进优化

在每个项目中，共有3个评分点。分别是：（1）方案报告，要求清晰明了的说明具体实施方案、技术路线和时间安排等；（2）功能演示，根据课前每组设定的功能目标，以完成时间、完成度以及创新性为依据进行打分；（3）项目报告，要求简明扼要地记录整个项目的开展情况，以及在整个过程中的体会与收获等。每次评分都在规定时间点进行，如第一个项目，在第10个课时前完成方案报告的评价，并将成绩向所有同学公示；在第18个课时前完成功能演示评价，并公示；采用这种方式可以使得每位同学了解课程的要求，和他们的完成情况，帮助他们在下阶段更好地完成各项任务。

（六）拓展思维，鼓励创新

探究性学习的关键就在于独立思考，而CDIO理念中也强调了开创性思维的重要性。在电子产品设计课程的具体开展过程中，同样鼓励学生加入新的元素和功能。课程项目提供的参考案例中采用了最为基础和常见的设计方案，学生可以在此基础上加以改进，甚至采用新的方案。在课程中，创新的内涵是多样化的，可以是设计方案的优化，也可以是新型器件的运用，同样也可以是新功能的增加等。在考评过程中，所有的创新点都会被作为加分项，而创新的优劣则由教师和所有同学共同评判。表现优异的同学将会被推荐参加各级各类的发明创新竞赛。

四、具体实施与效果分析

“电子产品设计”课程改革在具体实施过程中选择了电子信息工程技术专业下的两个班级同时开展，其中，一个班级的学生通过高考入学，而另一个班级则是对口单招入学。在本课程教学过程中，首先由教师在20个学时内，向学生演示并引导其完成“超声波测距仪的设计与制作”，让学生了解电子产品设计与制作的基本流程，以及报告撰写的方法等。在此基础上，再由学生用40个学时完成“智能避障小车的设计与制作”，并撰写报告，完成答辩和自评互评工作。

（一）探究性学习激发学习热情

在课程开展的过程中，由于留给了学生较多的时间和发挥的空间进行探究和尝试，学生都表现出了极大的学习热情。在第二个项目开展之初，各小组都上台详细讲解了自己的方案和实施计划。在项目进行过程中，大部分同学在课后也投入了大量精力用于研究和制作。虽然，如预计的在最终成果演示时，很多小组都出现了进度拖延，也未完全达到设计指标。但最终所有小组还是顺利地完成制作工作，达到了基本功能要求，并完成了项目报告的撰写。在报告中，很多小组都提到了对工程项目开展过程的认识，以及自主探究带来的乐趣和成就感。

（二）随机分组培养团队精神

由于课程项目有一定的工作量，迫使各小组同学必须相互配合才能完成。而随机分组的原则，让组内同学间需要进行适当磨合；能力的差异又使得合理分配工作任务变得至关重要；而组长的协调和领导能力也受到了很大的挑战。在实践过程中，小组成员间的矛盾和冲突也时有发生，分工不合理等问题也有体现。但最终绝大部分的小组还是克服了这些问题，顺利完成任务，切身体会到了工程实践中团队协作的内涵和意义。

（三）阶段性考评功效显著

分段考评的方式对激励学生无疑是很有效的手段。在經过第一阶段对方案报告的评分之后，大部分小组都感受到了相互之间的竞争关系，在一定程度上也激发了学生们的荣誉感，相应的探究和学习热情也得到了激发。在考评中加入的组内自评和互评环节，尽管是在不记名的情况下进行的，但每位同学都谨慎客观地为组员和自己进行了评分。

（四）创新能力表现不足

尽管在项目演示阶段介绍了创新的方法和途径，在评价体系中也强调了创新的重要性，但真正意义上的创新却寥寥无几。究其原因，是学生对于创新的基本技巧理解不足，更主要的是学生能力的限制，完成基本任务目标已经力不从心，没有多余的精力去考虑新创意和新方法。这个问题，在对口单招班级中表现尤为明显。

综上所述，依据高职电子信息工程技术专业能力目标矩阵对学生工程能力的要求，借鉴探究性学习的方法对“电子产品设计”课程所做的相应改革尝试，激发了学生的学习热情，教学效果也有很大的提升，在后继的课程改革中仍将继续进行深入的探索。

参考文献：

[1] 缪建华，杨华.“电子产品设计与制作”课程改革与实践探索[J].职教通讯，2015（33）：22-24.

[2] 潘世华，徐济惠.基于CDIO理念的高职电子类工学结合课程探索——以电子产品设计课程为例[J].职教论坛，2015（14）：69-73.

[3] 張建伟，陈琦.简论建构性学习和教学[J].教育研究，1999（5）：56-60.

[4] 史曼莉，姚利民，康雯，等.研究性教学思想发展初探[J].大学教育科学，2008（6）：35-41.

[5] 张修海.合作学习分组策略的教学与研究[J].辽宁师专学报（社会科学版），2006（2）：75-76.

Abstract： "Electronic product design" is the electronic information engineering technology professional position ability courses， which is important for training the professional skills and quality of the students. In this paper， the current situation and existing problems of the electronic product design course are analyzed. According to the requirement of electronic information engineering technology professional ability target matrix to students' engineering ability， and referring to the method of inquiry learning， this paper puts forward the specific reform plan and specific implementation measures for this course. the effect of the curriculum reform is discussed and summarized through the teaching practice.

Key words： electronic product design； capability objective matrix； inquiry learning； curriculum reform

[责任编辑 秦 涛]