围绕本科专业评估的课程教学改革实践与思考——以《虚拟仪器技术》课程为例

李 梦

（安徽信息工程学院机械工程学院 安徽·芜湖 241000）

从2003年起，教育部对高校进行了5年一轮的周期性教学评估，在2004年制定出台《普通高等学校本科教学工作水平评估方案(试行)》，明确提出‘以评促建、以评促改、以评促管、评建结合、重在建设’的评估指导思想和工作原则。2018年教育部颁布了《普通高等学校本科专业类教学质量国家标准》，提出专业建设是实现并推动教学改革与提高教学质量的立足点，深化了教学质量的标准，对课程的质量提出更高、更系统的要求。结合专业评估指标点的具体要求，本校测控技术与仪器专业在迎接专业评估首先展开自评的过程中，对标《机械类教学质量国家标准》、《仪表类教学质量国家标准》的各项一级指标、二级指标点，瞄准工程教育的建设理念，完善服务于市场，面向产业的人才培养模式。下表1为二级指标点关于课程教学的分值及标准。

表1：专业评估课程教学类二级指标点及标准

本校测控技术与仪器专业为仪器类专业，该专业以仪器科学与技术学科为基础，研究物质世界中信息获取、处理、传输和利用的理论、方法和实现途径，运用物理、化学或生物学等方法，获取对象状态、属性及变化信息，并将其转换处理成易动控制、通信等多学科知识，多学科交叉和技术集成特点明显。

该专业的核心知识领域包括传感机理及传感器应用、测量理论与测量技术、测控系统实现与工程应用等方面。在学科技术高度发展的今天，仪器工程技术人员更加注重通过建模、仿真分析、优化设计、测量与控制的结合，保证信息获取和利用的真实、可靠、稳定、精确，以适应柔性、动态、在线、极端条件、多样化应用的需求。仪器类专业培养在仪器及相关领域从事科学研究、技术开发与管理、工程应用、生产制造、运行维护等工作的专业技术人才。

结合该专业的专业特点，立足本校专业的办学定位，提出学生培养应以“坚持学生中心，能力为重的教学模式改革”，向课程要质量，凸显“三个转变”。（1）教学目标以知识为重向“能力为重”转变；（2）教学模式以教为主向“以学为主”转变；（3）教学方法从单向灌输向“启发探究”转变。通过线上与线下混合，建立“多模式融合的翻转教学”理念，探索在“互联网+教育”未来教育的时代背景下，构建出不同学习情景的“学习空间”，将课上与课下、个人与小组、理论与项目实践、考试与成果产出等多种教学活动进行无缝切换与深度融合。

1 围绕教育4.0全球框架，构建翻转内容为开放式教学资源的终身学习框架

围绕教育4.0全球框架，转变学习观念，构建个性化的学习方式，形成自驱终生学习模式。根据2020年1月世界经济论坛发布的《未来学校：为第四次工业革命定义新的教育模式》报告中描述了教育4.0适应由第四次工业革命需求，在数字网络中满足工业4.0与经济4.0发展，能够在互联网的背景下变革教学结构与学习方式，形成个性化的私人订制。针对《虚拟仪器技术》这门课程，在人工智能大数据信息时代背景下，在世界经济体定义教育4.0的宏观形势下，瞄准远方，才能更好的立足当下，对课程的改革也要求教师从认识层面、教学资源的储备与更新、教学模式等多方面与跟时代接轨。该课程定位与产业应用相结合，主要体现在以下几点：

1.1 将课程知识与学生职业资格提升相结合，建设开放式教学资源库

结合工业自动化测试测量领域的实际应用背景与工程测试人才的需求，市场需要大量有编程及项目经验的职业工程师。而实际情况是高校培养的毕业生到企业后，需要经历实习、培训、考试等多个环节，有的公司根据岗位要求，需要相应的等级职业资格证。基于此，在学校的课程教学中，围绕NI工程师培养三部曲，即助理开发工程师（CLAD）、开发工程师(CLD)、程序架构师(CLA)工程师职业发展，通过在教学环节、教学资源建设的过程中大量融入工程师执业资格考试的相关内容，将课题的模拟题目直接、间接的与教学内容关联，潜移默化地训练学生编程能力，教学周期结束后学生平均水平超过NI助理开发工程师的职业资格水平，通过参加全球设置的网点考试，获得职业资格证书，从而进一步提高就业与职业竞争力。开发工程师(CLD)为编程设计题，考试原题为英文原文，在课上案例教学中通过中、英双语教学和内容讲解提升学生在科技资料阅读、理解与使用的水平。

1.2 学生为主体制作翻转学习内容，与教师形成双向翻转的教学模式，养成自驱式与自我管理的学习习惯，形成“具身性”深度学习模式

深度学习是学生内在动机驱动下的主动性学习，强调学生全身心参与活动，实现有意义学习的过程。“具身性”则体现在学生参与学习活动时与学习环境相互作用来建构知识，是个体知、情、意、行相互统一。所以，通过设计学生学习资源翻转的模式，通过录屏软件开启前置摄像头对编程过程进行录制，也包括项目进展成果视频等，激发学生学习的求知欲与表现欲，调动学生学习的内在动机，在内在动机的驱动下，促进学生外在的行为投入。该过程也客观地放映出学生学习与理解的真实水平和编程设计的实操能力，杜绝了传统教学活动中学生提交内容存在抄袭的情况，即便存在相互讨论，也是在此基础上独立完成自己的学习任务，加深了自身练习对知识的应用。教师通过大量观看、分析学生的翻转资源，针对性地优化教学内容、完善教学手段，更好地为学生创建情境化学习环境，实现与环境良性交互的“具身性”深度学习体验。四个教学班（80+82=162人），两个教学周期教学中，学生学习访问点击量超过50万次，参与度很高，学习效果得到显著提高。

2 围绕单个知识点划分不同维度，构建多种教学活动混合的翻转教学模式

结合该门课内容对知识点的三个维度进行学时划分，对翻转教学内容与非翻转教学内容进行系统化配置，最后通过组织设计课上、课中、课后的各项教学活动完成知识点的全部教与学。基于以上培养定位，展开具体知识点在教学活动的模块组织的建设。

课前，教师收集与整理课下学习资源，包括视频模块与非视频模块。课前录制的视频主要包括本节知识内容介绍、前置知识复习、知识点关联分析、编程设计分析举例、工业生产案例源导入、设置视频某处的内容提问等多部分组成，根据知识点的具体达成目标进行不同的组合。学生通过视频掌握该知识的基础理论框架，借助补充的教学资料完成提升性自学。

课中，教师结合学生课前学习数据，有策略性地组织教学活动，从篇幅、难度、涉及面、切入角度等多方面完善课上教学过程。课中的教学活动包括内容讲解、案例分析、课前测试解析、问题式项目教学等环节所组成。课中教学过程中的问题式PBL与项目式PBL均属于以问题为导向的教学方法，让学生围绕问题进行探究，是当下知识复合型、多学科领域技术不断融入背景下形成的开发式教学模式。问题式PBL偏向知识点理论理解与算法的创新与探索，项目式PBL侧重于引导学生大胆思考，跨学科交叉融合，以小组分组项目管理的模式开展设计，成果形式多样，一般周期时长2周以上多周不等。项目任务随着后续其它课程的学习（单片机嵌入式系统设计、图像处理技术、可编程控制器等），融合新知识、新内容的基础上，对原有项目进行知识关联迭代。将该课程与其它课程形成不同的模块，针对于设计难度与工作量水平接近毕业设计课题选题的项目，通过对选题进一步深化、泛化、升华为毕业设计课题，形成由线到面、螺旋上升、迭代升级的课题项目。

3 总结

根据教育部本科教学工作合格评估对新建本科院校提出了“两个突出”的要求：突出为区域经济和社会发展服务、突出应用型人才培养。以社会经济发展和产业技术进步驱动的“需求侧”变化正倒逼本科人才培养向应用型转变的“供给侧”改革。避免在应用型本科人才培养过程中出现毕业生基础理论和应用研究能力不如一流高水平大学，实践动手能力不如职业院校的尴尬情况，应用型本科高校需要结合和平衡专业教育和职业教育，要培养出既具备扎实理论基础又能够应用基本理论解决实际问题的上手快、后劲足的应用型人才。根据这一人才培养定位目标，进行本专业课程体系的完善，与此同时对具体的核心课程实施改革措施，从授课内容上整合与职业资格考试及产业应用相关联的前沿技术应用，从教学安排上创新融合形式多样性强的教学活动，并在此基础上对课程翻转到课前、课中、课后的教学设置进行了深入研究，这对达到专业评估的该项指标要求并进一步提高教学水平有重要建设意义。