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電子信息工程課程STEM教學(xué)模式

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電子信息工程課程STEM教學(xué)模式

摘要:闡述電子信息工程課程的教學(xué)現(xiàn)狀、存在的問題,基于stem教育理念的電子信息工程課程教學(xué)模式設(shè)計和實踐,包括課程體系、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)模式、考核模式的實踐。

關(guān)鍵詞:電子信息工程,課程體系,教學(xué)模式,考核模式的,STEM教育。

0引言

世界范圍內(nèi)的科技、經(jīng)濟均在以前所未有的速度發(fā)展,各國的科技與產(chǎn)業(yè)革命轟轟烈烈的展開,綜合國力之間的較量也愈演愈烈。在這場沒有硝煙的戰(zhàn)爭中,我國正在不斷努力,在工業(yè)、航天、制造等領(lǐng)域積極開拓創(chuàng)新,加快腳步提升核心競爭力以實現(xiàn)科技興國。高新技術(shù)的發(fā)展日新月異,越來越多的新型科技步入人們的視野,如云計算、大數(shù)據(jù)、AI技術(shù)、機器人等等。新興的產(chǎn)業(yè)為人們的生產(chǎn)、生活帶來了新的機遇,也需要更多的專業(yè)人才為其增添新的力量。在此背景下,在教育部的積極推進下,各大高校積極開展新工科專業(yè)建設(shè),將傳統(tǒng)工科專業(yè)以新的視角新的需求進行改革創(chuàng)新,同時建設(shè)以新興產(chǎn)業(yè)為基礎(chǔ)的新型工科專業(yè)。在改革創(chuàng)新和新專業(yè)創(chuàng)建的實踐中,發(fā)展和形成學(xué)校的風(fēng)格和特色同時服務(wù)于區(qū)域經(jīng)濟為地方經(jīng)濟及科技發(fā)展培養(yǎng)集知識、技能于一身的合格人才就是高校不斷前進的方向和目標。電子信息專業(yè)雖屬于傳統(tǒng)工科專業(yè),但因其知識技能并進的特性被列為新工科建設(shè)的重點發(fā)展對象。電子信息工程專業(yè)服務(wù)于電子、計算機、信息技術(shù)等領(lǐng)域,為其培養(yǎng)具備電子信息類相關(guān)基礎(chǔ)知識、電子系統(tǒng)組裝、設(shè)計調(diào)試等技能的專業(yè)性人才。在應(yīng)用型民辦高校電子信息工程專業(yè)進行有效的教育教學(xué)改革是大力提升學(xué)生學(xué)習(xí)效果、增進創(chuàng)新應(yīng)用能力的必要途徑。因其學(xué)科特性,將STEM教育與其進行融合并指導(dǎo)教育教學(xué)改革是行之有效的。STEM教育提倡將多學(xué)科進行系統(tǒng)的融合,用充滿趣味的活動吸引學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,用生動貼合實際應(yīng)用的項目案例、競賽活動等激勵學(xué)生主動參與到學(xué)習(xí)過程中。將STEM教育理念融入民辦高校電子信息工程專業(yè)的教學(xué)改革,將極大程度促進知識與能力兼?zhèn)涞?、能快速適應(yīng)企業(yè)實際工作的科技、創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)。

1研究背景

STEM概念最早由美國人提出,包含科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)等四門學(xué)科。世間萬物有區(qū)別也有聯(lián)系,學(xué)科之間自然也相互獨立又彼此關(guān)聯(lián)。STEM教育理念就鼓勵和提倡發(fā)掘?qū)W科間的聯(lián)系及融合點,不再片面劃分各個學(xué)科,而是站在更高的視角將多學(xué)科的知識糅合應(yīng)用在具體的應(yīng)用問題中。學(xué)生可以通過STEM課程靈活掌握多學(xué)科知識,并將其融會貫通,運用各個學(xué)科具體的知識內(nèi)容解決綜合性的工程項目問題。STEM教育致力于發(fā)掘?qū)W科的共通性,各學(xué)科知識之間不再分界嚴明,而是緊密相連;教學(xué)實踐也不再是傳統(tǒng)的教師為主、理論為主,而是將各種充滿趣味性的活動及實踐項目引入課堂調(diào)動學(xué)生的情緒,使其主動參與學(xué)習(xí),提升學(xué)習(xí)興趣;利用特定的教學(xué)情境進行體驗式教學(xué),讓學(xué)生充分領(lǐng)悟所學(xué)內(nèi)容的實際意義;引入較復(fù)雜項目使學(xué)生分工合作,使其能夠團結(jié)互助,培養(yǎng)團隊精神。(1)STEM教育的核心是學(xué)科的跨越性。STEM教育理念打破傳統(tǒng)的學(xué)科獨立的教育觀念,提倡積極尋找學(xué)科之間的共通性及關(guān)聯(lián)性,在綜合性的項目中融各學(xué)科知識于一體。學(xué)科與學(xué)科之間不再界限分明,彼此合作融洽。通過STEM課程,學(xué)生可以將實際項目涉及的基礎(chǔ)理論聯(lián)結(jié)在一起,將它們打碎融合最終吸收為己用。(2)STEM教育理念還強調(diào)在充滿趣味的活動及輕松愉悅的教學(xué)環(huán)境中進行教學(xué)實踐。無論哪個層級的學(xué)生,都不會喜歡純說教、純理論的教學(xué)方式,這樣的教學(xué)模式只會使學(xué)生對學(xué)習(xí)失去興趣。為了使課程充滿魅力、能夠吸引學(xué)生的眼球,教育工作者需要挖空心思將基礎(chǔ)理論應(yīng)用到生活實際當中,將學(xué)科知識滲透到別出心裁的研學(xué)活動中。通過自主學(xué)習(xí)、資源共享、團隊合作等方式拓展知識學(xué)習(xí)的廣泛性,加深對學(xué)科知識的理解并靈活運用,提升學(xué)習(xí)效果。(3)STEM教育強調(diào)情境性教學(xué),即不能僅僅“填鴨式”向?qū)W生灌輸知識,而是要利用特定的情境和學(xué)習(xí)環(huán)境讓學(xué)生能夠主動進入到學(xué)習(xí)活動中來,自發(fā)自主的探索知識海洋,獲取所需。我們的學(xué)生對于枯燥的理論缺乏興趣,但對于與實際生活聯(lián)系緊密的、富于吸引力和挑戰(zhàn)性的項目卻充滿了好奇和求知欲。他們可能對于功率放大電路的工作原理興致缺缺,卻會在實現(xiàn)了一個簡易音響的時候歡呼雀躍。通過STEM課程,用實際應(yīng)用問題替代刻板的基礎(chǔ)理論;用啟發(fā)學(xué)生自主學(xué)習(xí)替代傳統(tǒng)填鴨式說教,讓學(xué)生在問題中找尋相關(guān)理論,發(fā)掘新知識,在實踐中鍛煉知識的理解、應(yīng)用能力。(4)STEM教育重視學(xué)習(xí)者合作能力的培養(yǎng)。實際工作中,往往會遇到一些大型項目,對于工作人員的綜合技能要求頗高。但每一個獨立個體所擅長的知識或能力卻有限。這就要求學(xué)生要有團隊合作精神,能夠?qū)⒏魅怂L進行分享、融合,在團隊的協(xié)同學(xué)習(xí)中,互相幫助、取長補短,將團隊能力發(fā)揮至最強。例如在實踐項目中,設(shè)計問題讓學(xué)生解決。學(xué)生可組成團隊合作完成具體的實踐內(nèi)容,通過統(tǒng)籌規(guī)劃、分工合作、自主學(xué)習(xí)、問題商討等途徑完成項目。在此過程中,教師僅負責(zé)必要的指導(dǎo)和提點,盡可能減少參與,給學(xué)生更多的機會進行自主學(xué)習(xí),并團結(jié)合作。作為一種跨學(xué)科融合的新型教育形式,STEM教育注重學(xué)科知識的交叉融合,通過具有趣味性、情境性的教學(xué)內(nèi)容及教學(xué)活動提升學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,讓學(xué)生主動參與到學(xué)習(xí)過程中,同時利用項目、競賽等活動促進學(xué)生實踐能力及團隊協(xié)作能力的培養(yǎng),是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的重要手段。將STEM教育理念融入電子信息工程專業(yè)的教學(xué)改革中,將大大促進知識與能力兼?zhèn)涞?、能快速適應(yīng)企業(yè)實際工作的科技、創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)。

2電子信息工程課程教學(xué)中的問題

電子信息工程專業(yè)教學(xué)現(xiàn)狀。電子信息工程專業(yè)培養(yǎng)電子、信息領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人才,應(yīng)用性、技術(shù)性較強,在工業(yè)制造和信息產(chǎn)業(yè)中占有重要地位。近年來,隨著全面信息化,創(chuàng)新型電子信息工程人才培養(yǎng)模式已成為各高校人才培養(yǎng)模式改革方向。新時期,對電子信息工程類學(xué)生的知識素養(yǎng)、實踐操作能力和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力提出了新的要求。近年來,各高校積極響應(yīng)“新工科”要求的人才培養(yǎng)模式改革,各地方高校也根據(jù)區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展的方向和特點,對人才培養(yǎng)模式和目標作相應(yīng)改革和調(diào)整,這項工作對于高素質(zhì)知識創(chuàng)新復(fù)合型人才培養(yǎng)具有積極意義并日趨完善。電子信息工程課程教學(xué)實踐中有以下問題。(1)學(xué)科間交叉互融不足?,F(xiàn)有課程體系中,學(xué)科之間大都相互獨立,交叉互融較少。學(xué)生們又缺乏自主學(xué)習(xí)的能力,很難將各學(xué)科相關(guān)的知識融合起來應(yīng)用于實踐中。在面對具體的綜合性實際應(yīng)用時,學(xué)生很難準確識別項目中所包含的具體學(xué)科知識點,自然也難于綜合應(yīng)用所知所學(xué)處理分析及設(shè)計過程中遇到的問題。(2)教學(xué)內(nèi)容無法滿足實踐需求。目前電子信息工程專業(yè)大部分課程仍處于重理論輕實踐,重知識輕能力,與實際應(yīng)用的聯(lián)系不密切,缺乏實用性的狀態(tài),教學(xué)實踐環(huán)節(jié)相對薄弱。學(xué)生在面對理論內(nèi)容時,學(xué)習(xí)力不足,對理論知識掌握不夠,在實驗環(huán)節(jié)無法將實踐與理論充分結(jié)合,進而使分析能力、創(chuàng)新能力得不到充分的鍛煉,實踐能力及工程能力也無法發(fā)揮到最高點。而且,部分地方高校不熟悉區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展的需求及經(jīng)濟發(fā)展的規(guī)律,缺乏學(xué)生在企業(yè)生產(chǎn)實踐實習(xí)的過程,使得學(xué)生缺乏就業(yè)競爭力。(3)教學(xué)模式陳舊、考核方式局限。當前的教學(xué)模式依舊是以課堂教學(xué)為主,形式單一,缺乏生動性,學(xué)生獲取知識的廣度和深度也受到限制。目前對于學(xué)生知識的掌握程度仍以筆試方式進行考核,考核時側(cè)重點也是基礎(chǔ)的理論及分析,對于學(xué)生的思維能力、實踐能力、創(chuàng)新能力等考查不足。(4)教師隊伍的工程技術(shù)知識欠缺近年來,各高校工科專業(yè)加大人才引進力度,具有博士學(xué)位的教師人數(shù)增加,師資隊伍一度得到建設(shè)和完善,但專業(yè)老師存在重理論輕實踐、缺乏工程技術(shù)實踐經(jīng)驗,經(jīng)營管理能力和現(xiàn)場解決問題的能力。(5)人才培養(yǎng)方向與區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展的協(xié)調(diào)性不夠。社會與經(jīng)濟的發(fā)展離不開專業(yè)人才。地方高校與國家重點高校和省重點高校的區(qū)域位置、教學(xué)資源與條件、師資和投入經(jīng)費都有一定的差距,不同類高校的電子信息工程專業(yè)人才培養(yǎng)應(yīng)該瞄準區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展特色,根據(jù)發(fā)展需求,立足本地區(qū),服務(wù)全社會,探索符合情況的特色發(fā)展方向。(6)人才培養(yǎng)質(zhì)量評價體系不夠完善。人才培養(yǎng)質(zhì)量需要有完善的評價體系來衡量。近年來,我國高等教育飛速發(fā)展,招生人數(shù)規(guī)模大,人才培養(yǎng)質(zhì)量逐漸提高,但跟國外相比,我國高校的教育評價體系還不夠完善。目前,高校辦學(xué)的質(zhì)量如何主要由政府或教育行政管理部門組織專家進行考核,考核結(jié)果與高校的自評情況相結(jié)合用以評判高校的教學(xué)質(zhì)量。形成一套符合高校自身特色、符合人才培養(yǎng)目標及區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展需求的質(zhì)量評價體系至關(guān)重要。

3電子信息工程課程中的STEM模式教學(xué)實踐

(1)課程體系改革。以STEM教育學(xué)科融合理念為先導(dǎo)進行課程體系改革。增加跨學(xué)科理論知識,加強學(xué)科之間的聯(lián)系,實現(xiàn)知識的交叉融合,提升學(xué)生對于專業(yè)知識的綜合領(lǐng)悟能力及應(yīng)用能力;在工科的專業(yè)課教學(xué)中發(fā)掘思政元素,用普遍規(guī)律引導(dǎo)學(xué)生進一步掌握理論知識,用積極向上的正能量引導(dǎo)學(xué)生投身學(xué)習(xí)投身熱愛的事業(yè),為國家的富強而努力。(2)教學(xué)內(nèi)容改革。適當調(diào)整教學(xué)內(nèi)容,減少枯燥的理論推導(dǎo),增加實踐環(huán)節(jié)所占比例;緊跟時代發(fā)展,引入學(xué)科領(lǐng)域新興技術(shù)激發(fā)學(xué)習(xí)興趣,如人工智能,機器人等;結(jié)合STEM理念設(shè)置多學(xué)科融合項目,使學(xué)生在具體的情境中或有趣的項目中自主自發(fā)的投入學(xué)習(xí)中,提升學(xué)習(xí)積極性;推進創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育,給學(xué)生足夠的機會發(fā)揮創(chuàng)造能力、鍛煉實踐能力;通過與企業(yè)的合作,讓學(xué)生自己學(xué)習(xí)將理論知識與實際生產(chǎn)有效結(jié)合,實現(xiàn)產(chǎn)教融合,協(xié)同育人。(3)教學(xué)模式及考核模式改革。改變傳統(tǒng)教師為主、板書為主的教學(xué)模式,結(jié)合現(xiàn)代多媒體技術(shù)、STEM教育理論使課堂教學(xué)活動更豐富、生動、富于魅力,如采用多媒體技術(shù)、EDA仿真技術(shù)等增加知識講授的趣味性或采用翻轉(zhuǎn)課堂讓學(xué)生成為課堂的主角,以增強學(xué)生學(xué)習(xí)的自信心和積極性;大力提倡合理利用網(wǎng)絡(luò)資源,豐富學(xué)生學(xué)識,滿足不同需求學(xué)生的學(xué)習(xí)需要。如采用慕課資源和網(wǎng)絡(luò)課程拓展學(xué)生學(xué)習(xí)的深度和廣度,針對性地解決學(xué)生知識技能學(xué)習(xí)中的重點難點;多渠道引導(dǎo)和鼓勵學(xué)生參加各類專業(yè)技能大賽,在實踐中提升學(xué)生的專業(yè)知識運用能力,鍛煉學(xué)生自學(xué)能力及思考能力。根據(jù)學(xué)科特色制定考試方式,以最全面的視角綜合考查專業(yè)能力。(4)師資隊伍建設(shè)及教學(xué)環(huán)境改革。加大對實驗教學(xué)條件、設(shè)備的投入,為課程配備完善的實驗條件,營造開放的教學(xué)環(huán)境;重視師資隊伍建設(shè),將專業(yè)知識的教學(xué)能力和專業(yè)實踐的指導(dǎo)能力作為衡量教師水平的標準;專業(yè)教師不僅要能做良師、講好課,還要具備開闊的視野和不斷學(xué)習(xí)的能力;鼓勵教師積極參加校企合作,熟悉企業(yè)經(jīng)營運作模式和流程,具備行業(yè)職業(yè)素養(yǎng),能在學(xué)生專業(yè)形成和就業(yè)方向給予專業(yè)指導(dǎo);鼓勵教師積極參加行業(yè)培訓(xùn)和進修,豐富自身實踐經(jīng)驗,并在教研室內(nèi)進行傳幫帶作用,打造一批高學(xué)歷精專業(yè)高素質(zhì)的教師團隊;鼓勵教師定期圍繞課程教學(xué),進行教學(xué)經(jīng)驗分享、教學(xué)方法探討,積極開展教學(xué)改革,提升專業(yè)教師整體教學(xué)水平。

4結(jié)語

STEM教育理念自提出以來,更多的應(yīng)用在中小學(xué)的學(xué)科教育中,應(yīng)用于高校的專業(yè)教育教學(xué)改革是一次新的嘗試。高校畢業(yè)生直接面對的就是實際的工作,培養(yǎng)能讓企業(yè)滿意的、理論知識與實踐創(chuàng)新技能兼?zhèn)涞膽?yīng)用型人才是高校首要的職責(zé)。結(jié)合STEM教育理念在電子信息工程專業(yè)進行教育教學(xué)改革,有助于課程體系及課程內(nèi)容建設(shè)的合理性發(fā)展;有助于學(xué)生視野的開闊及思維能力的提升;有助于學(xué)生綜合學(xué)習(xí)水平和實踐能力的穩(wěn)步提升。

作者:宋威 欒兵 單位:黑龍江工商學(xué)院

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