智能控制电路项目实践课程改革研究

智能控制电路项目实践课程改革研究

摘要:针对当前智能控制电路项目实践课程存在问题,进行原因分析,并提出引入国际先进的教育模式——OBE模式的“8”字形课程架构,提出了课程设计和教学策略等方面的创新措施。

关键词:新工科;OBE模式;课程改革

0引言

为了更好应对新一轮科技革命与产业变革,2017年2月教育部提出积极推进新工科建设[1]。该行动目标是培养造就一大批多样化、创新型卓越工程科技人才,为我国产业发展和国际竞争提供智力和人才支撑[2]。将智能控制电路项目实践课程知识与嵌入式系统技术进行紧密结合,已广泛应用于航空航天制造、智能控制等产业中。在“大众创业,万众创新”的社会大潮中,为适应我国航空航天行业的快速发展需求,紧跟无人机技术发展步伐,新工科建设下高职院校无人机应用技术专业人才培养将面临新的挑战。培养开展智能控制电路项目实践课程的教学改革,更新教学内容和课程体系,进一步提升专业学生智能控制设计能力、自主创新能力,契合我国高职院校新工科建设和相关产业发展对人才培养的必然需求。

1当前教学模式问题

对无人机应用技术专业学生来说,学习智能控制电路项目实践课程可以更好地为了解和开发无人机控制系统奠定基础,可以为准备毕业设计作品提供技术支撑。就学生如何更好掌握吸收电工电子技术理论知识、如何提升项目实践综合能力、如何在智能控制电路项目实践课程中提升自身的学习主动性及创新性等问题的解决,当前存在一定的困难性。主要原因有以下几个方面。

1.1“灌输式”教学模式,课堂效果差

智能控制电路项目实践课程要求学生具备一定的电工电子技术的理论知识,能够针对简易电子电路进行设计分析,又需要学生精通软件编程,能够编写并调试程序代码。面对复杂电路的设计调试,单纯依靠课堂上以“灌输式”教学模式——“教师讲,学生听”“教师做,学生模仿”,学生很难扎实掌握原理性知识的。

1.2实践教学少,创新能力弱

由于学时限制,智能控制电路项目实践课程的大部分学时用于讲授课程的理论知识、电路的工作原理、器件的内部结构等,实验的主要方式是在电脑上通过Proteus软件仿真,观察项目运行结果,或者通过验证性实验项目的专用实验箱进行实验模拟。在“教师先讲,学生后模拟”的模式下,学生简单调试便可完成一次实验,无法体会真实搭建完整项目电路,运行调试实际控制程序时遇到的实际问题。例如,在软件仿真中未画出时钟电路,设计的流水灯也可以正常工作,但是现实电路板如果未设计时钟电路,没有晶振产生时钟信号,整个电路板将无法正常工作。当前课程教学模式很难培养学生对本课程浓厚的学习兴趣,提高学生对理解知识、分析问题、解决问题的能力,整体上不利于学生的创新能力及综合能力的培养。

2完善课程建设

为了从根本上提高课程教学效果和人才培养质量,针对教学实践过程中出现的各种问题,本课程进行了基于OBE(Outcomes-basedEducation,简称为OBE)模式的教学改革,总体架构如图1。通过“8”字形螺旋结构,搭建动静结合、不断持续反馈再改进的课程建设模式,寻找一条更智慧、更符合多方需求的可持续的发展模式。

2.1引入OBE教学理念,改进建设思路

从20世纪80年代到90年代初,美国和澳大利亚的基础教育改革提出成果导向教育,这是一种基于学习产出的教育模式,即OBE。美国学者斯派帝认为“OBE模式是一种组织和运行教育系统的综合方法,该方法的聚焦点是每个学生对学习目标和成果的成功展示”[3]。该模式强调学生应该取得怎样的学习成果,学生如何更有效取得如此成果,老师如何更清晰感知学生对已掌握知识的反馈。不同于传统教学模式,OBE模式强调教师应该根据专业需求规划课程内容,让学生了解学习成果,反向设计,通过对知识整体结构的把握和理解,多角度个性化解决开放性问题。创造性完成较为复杂的课程任务,从而在设计创造的过程中,扎实掌握课程知识,实现自我挑战。教师通过对学生成果的分析,进一步改进课程设计。

2.2创新课程设计,优化课程内涵

深入分析OBE模式的内涵,该模式强调教学设计和教学实施的目标是学生通过一定的教育过程来取得预期的学习成果。为了更好地确定学习成果的价值性,学校聘请企业专家作为课程兼职教师,组建课程教学、岗位培训深度融合的双师结构课程团队,共同开发课程。通过对职业岗位所需能力要求、学生特点和能力水平分析,课程团队确定课程培养目标,选取8个典型工作任务作为学习项目。学生在双导师的引导下,设计项目方案,完成软件仿真调试,实践电路调试验证,在完成学习项目的过程中,完成知识结构的构建。整个过程穿插教师对项目的分析,学生查找自己知识的不足,创新改进,完善知识结构。

2.3确定教学策略,更新教学方式和手段

职业院校相较于本科教学更注重理实一体化,学生在掌握原理性知识的同时,还需要掌握实践操作。OBE模式的教学策略特别重视学生学到成果,而不仅仅是教师授课内容,特别重视如何让学生接受理解并应用,而不是“灌输式”教学模式。因此,在课程开展过程中,运用任务驱动、分组讨论、巡回指导等多种教学方法。使用智慧职教线上平台,采取问卷调查、头脑风暴等多元信息化教学手段,教师做好课前、课中、课后设计,提高学生的全程学习参与度及主动性,动态监测分析学生学习全过程,完成线上线下混合式教学,从根本上提高课程教学效果。

2.4以赛促学,激发学习动力

在智能控制电路项目实践课程教学中,实践教学对于培养学生自主创新意识及实践操作能力有重要的作用[4]。课程设计中引入OBE模式,强化学生在课程实践环节的学习效果,培养学生的项目创新意识和团队合作。教师鼓励学生参加各类创新创业大赛和职业技能大赛,可以将学生课余时间充分合理利用起来,通过参赛获奖增强学生知识获得感及学习快乐感。教师可以将各类大赛要求及训练内容,融入课程实践教学中,及时更新实践内容,增加综合性及大赛相关性,积极推进实践教学改革[5]。此外,课程团队成立课程兴趣小组,以参加比赛为纽带,把学生合理分组,小组合作完成课程实践任务,以教学促进大赛,以大赛促进教学,形成两者间良性循环[6]。

3结束语

针对新工科人才培养下智能控制电路项目实践课程的特点,多措并举,深化课程建设内容及课程体系改革。将OBE模式深入到课程改革中,注重课程建设和当前行业技术发展与企业人才技能需求契合。校企双师研讨,确定课程目标;实现课程目标,给学生带来的获得感激发学生学习兴趣,切实达到课程培养的素质目标、能力目标和知识目标。由于无人机属于新兴的高科技产业,无人机技术正在以爆发式速度发展,智能控制电路项目实践课程对无人机核心控制系统的学习至关重要。只有不断地进行该课程教学改革,才能够适应当前新工科人才的培养需求。OBE模式在一些西方发达国家已推广多年,至今已形成一套基本完整的概念理论体系和实施方式,职业院校应在OBE模式的引导下,积极推进教育教学改革。

作者:赵辉 张洪国 石连文 陆中宏 张雨新 单位:唐山工业职业技术学院