关于多层次立体化的实践教学模式的探讨与实践

关于多层次立体化的实践教学模式的探讨与实践

关于多层次立体化的实践教学模式的探讨与实践^[1]

刘剑飞　杨瑞霞　徐晓辉

（河北工业大学信息工程学　天津　300130）

摘要：本文结合教学改革的实践，对电子信息类专业的实践教学内容的层次化、实践教学体系的立体化、实践教学手段与评价方法的多元化等问题进行了探讨。

关键词：实践教学　工程实践　教学改革　创新能力

一、引言

实践教学是工科高等院校人才培养的一个重要环节，对学生实践能力和创新精神的培养有着其他教学环节无可替代的重要作用。近年来，在实践教学改革过程中，出现了实验教学层次化、立体化、多元化等提法，对这些概念的内涵的理解可谓仁者见仁，智者见智。我们认为，这些提法实际上涉及实验课程体系、教学内容、教学手段、考核方式等诸多方面，不能混为一谈。通过多年的探索与实践，我们在总结自身实践教学的基础上，谈谈对这一问题的一管之见。

二、关于实践教学的层次化

实践教学的层次化一般指的是根据人们认识事物的规律，将不同认识层次的实践内容分阶段进行。然而，即使同一阶段、甚至同一个实验项目也有层次问题。例如每个实验的基本要求、较高要求、自主发挥等层次。因为它们体现了不同层次的学生个性发展要求，我们将其归为共性教育与个性教育的问题。

对于电子信息工程类专业的学生我们设计了如下几个层次的实践环节：认识实践、专业素质和能力实践、综合能力实践、工程实践与创新实践。如图1所示。

第一阶段：认识实践。主要由电子实习、学科基础课程实验、现场参观、演示实验等构成。培养学生的专业思想，理论联系实际的思维与学习方式，使学生获得专业基本技能的训练。

图1　层次化的实践教学体系

第二阶段：专业素质和能力实践。这一阶段结合各课程内容进行。主要通过课程实验、单独设课的基础性实验等环节，训练学生掌握课程要求的各项技能、运用所学知识分析与解决问题的能力。

第三阶段：综合能力实践。主要包括课程设计、单独设课的综合性与设计性实践、毕业设计等环节。这一阶段为结合专业课程的学习，综合以前所学内容和已具备的各种能力，对学生进行解决实际问题的综合能力训练。

第四阶段：工程能力实践。主要包括生产实习、毕业实习等环节，在老师指导下进行的项目开发等。通过生产实践，使学生掌握现代制造工艺知识，同时起到增强工程实践能力、提高综合素质、树立安全意识等作用。学生在这一阶段结合所学和所掌握的知识和技能，在教师和实际工作人员的具体指导下，解决与专业有关的具体问题。

第五阶段：创新能力实践。以开放实验室为依托，通过参加创新设计竞赛等活动，培养学生的团队精神、创新精神和创新能力。部分学生通过参与教师的科学研究工作，学习本专业的学术前沿知识和创新方法。在创新型的研究氛围中得到锻炼和提高。

实践教学的各层之间具有内在的逻辑关系，既相对独立，又相互联系，并具有连续性、递进性、交叉性等特点。每个层次具有不同的教学目的，包含不同的实践内容，最终统一到每个专业具体的培养目标上。在实验和实践教学中提倡内容、方法的创新，注重对学生的创新思维和综合能力的培养。

三、关于实践教学的立体化

实践教学的立体化指的是由各个实践环节的点、线、面构成的完整的、相对稳定的实践教学体系。也有的观点将引入多媒体与网络化教学等称为实践教学的立体化。我们认为它们属于实验教学手段与方法的多元化，稍后再进行讨论。

3.1　实践教学中的“点”

各个课程实验、单独设课实验、集中实践环节等是分布于实践教学活动中的“点”。这些“点”的特点是广泛分布于实践教学的各个阶段和各个层面上，包含了教学大纲对学生实践理论、实践能力、设计能力与创新能力的基本要求。

每个实验至少包含一个知识点或者一种基本技能训练，学生由此获得对理论知识的验证或掌握某种知识的应用能力。需要融合多个知识点完成的实验项目为综合性实验，可以使学生更好地掌握各知识点的内在联系，培养学生的综合实践能力。设计性实验是学生根据统一的要求，综合运用所学知识，独立完成的实践教学内容。设计性实验往往包含前期训练的多个知识点及综合能力。上述各“点”应包含在教师的教学计划之中，可以作为学生某方面实践能力评价的依据。创新性实验是在教师指导下，学生运用所学知识，创造性地独立设计、开发的实验。创新实验的“点”并未包含在教师教学计划之中，反映了学生的综合实践能力与创新能力。

上述这些看似零散的“点”实则由“线”贯穿起来，相关性强的“点”在一个分支上。主干和分支构成一个相对完整的知识体系。

3.2　实践教学中的“线”

实践教学中的“线”指的是实践活动贯穿于学生整个的学习过程。严格来讲，实践教学中的线是属于时间范畴的概念。在教学实践中，我们归纳了实践教学的“主线”和“辅线”两条线的模式。如图2所示。

图2　实践教学的主辅两条线

主线：教学计划中规定的必修的实践环节。包含各个课程实验、集中实践环节等。具有连贯性、递进式、与工程技术接轨等特点。

辅线：未包含在专业培养计划之中的辅助实践环节。主要包括参加科技活动、报告、讲座，利用开放实验室进行课内外实验，参加创新设计性课程，参加学校组织的集中培训等。辅线的指导思想是从兴趣出发，培养专业思想，强化技能、开发潜力。

3.3　实践教学中的“面”

实践教学中的“面”有两层含义。直观的理解，实践教学中的面是由上述的“点”和“线”构成的实践教学的不同层面。由点到线、由线到面，不同的层面、侧面统一构成立体化的实验教学体系。

另一方面，从实践教学落脚点上，根据实践教学覆盖面，实践教学分为共性教育与个性教育。共性教育的面最宽广，涉及每个学生，落实最基本的专业培养目标，由上述“主线”及相关支线构成；个性教育体现学生的个性发展与创造性思维能力，以开放实验室为平台，以创新活动、科技竞赛等为推动力，以讲座、创新设计课程、集中培训为主要方式，往往在较窄的层面上进行，主要由上述的实践教学的“辅线”和相关支线中构成。

值得注意的是，实践教学的个性教育同样面对全体学生开放，为每个学生提供平等的机会，学生可以自由申请、选择参加。与共性教育不同的是，从始至终引入竞争与淘汰机制，增强学生的创新意识、竞争意识及自律意识。

四、关于实践教学的多元化

实践教学的多元化一般是指实践教学的实现手段、方法以及评价、考核方法的多样化。

4.1　实践教学的手段的多元化

为了达到预定的教学目的，采用的教学手段与方法多种多样。随着信息社会的发展，在实验教学中引入计算机技术、多媒体技术，利用网络资源进行虚拟实验成为现代高等教育的重要特征，同时，也是有些课程实验不可或缺的实现途径。我们结合电子与通信工程类专业的特点，采用硬件与软件结合、实际操作与虚拟现实结合、网络化的教学与管理结合等手段，对传统的实验方法进行了改革，丰富了实验手段与方法，提高了实践教学的效果。

例如，《集成电路工艺》的课程实验，如果让每个学生完成从研磨、抛光、氧化、扩散、光刻、外延生长、蒸发等一整套工艺技术是不可能的。这时，多媒体技术以其可重复性、可控制性、多维度可视性等特点，在教学中发挥了重要作用。而对于电子设计与仿真、CDA、EDA、ARM、DSP技术等现代信息技术课程的实验，计算机已经是必不可少的工具或实验内容的一部分。

此外，通过组织课外实践活动进一步丰富了实践教学手段多元化的内涵。这些方法体现在实践教学的“辅线”中。例如，开设创新设计课程、利用开放实验室进行科技创新活动、组织电子设计竞赛的培训等。从中培养了一大批具有实践能力、创新精神以及团队意识的人才，他们在历届的全国大学生电子设计竞赛活动中均取得佳绩。

4.2　实践教学评价与考核方法的多元化

实践教学评价与考核方法的多元化是实验教学改革的重要内容，对于保证实践教学的质量具有重要的作用。新的评价与考核的基本原则是注重对实验和实践教学各个过程进行考核，不以实验报告和结果作为唯一依据，以提高实践教学的主动性和自觉性。同时，不同的实践教学模式采用不同的考试制度和考试方法。

对于一般的课程实验的考核要综合学生对基本原理的理解、实际操作能力、纪律和实验报告质量等方面，采用加权记分的方法；设计性实验重点考查学生的实际操作能力、分析综合能力、知识应用能力以及创新能力等。设计性实验的评价强调评价主体和评价过程的多元化，采取经常性考核和设计性实验考核结合的方式，考评内容有设计质量、实验结果、实验报告、操作能力和创新能力等。对有独创设计和制作的学生可另行加分；独立设课的综合性、研究型、开放式实验，重点考核学生完成项目的思路、质量、工作态度、团队合作精神和研究创新能力。

在我们的教学实践中，对于设计性的实验项目，我们增加了学生答辩的考核环节。通过学生对自己设计作品的讲解和现场回答问题，可以考查学生多方面的能力。同时，对锻炼学生表达能力与沟通能力起到积极作用。

五、结束语

在实践教学的改革与实践过程中，我们深切地感到，要保障实践教学改革的效果，取得预期的成果，必须强化实践教学软环境的建设。高效、科学的实践教学管理组织机构、高素质、相对稳定的实验教师队伍、完备的实践教学管理规章制度和质量监控体系是切实加强实践教学、确保了实践教学的质量的重要保证。

【注释】

[1] 注：本文系河北省教育科学研究“十一五”规划课题、河北工业大学教改立项课题。