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应用型本科院校提升学生解决复杂工程问题能力探究论文

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2024-06-29 10:43:40    来源:    作者:zhoudanni

摘要:概述通信工程专业教学模式,分析通信工程专业教学现存问题,包括理论教学与实践教学分离、课程设计与实践分化、学生实际技能与理论知识脱轨、工程教育特征不显著。在此基础上,提出一个综合性的教学体系,包括课堂教学与实验教学相融合、课程设计与大学生创新实践比赛相结合、开展竞赛式教学、构建“三阶段能力递进”课程教学模式,以为更好地培养通信工程专业学生解决复杂工程问题的能力提供理论参考,促使通信工程专业学生在实际工作中具备更强的竞争力和创新能力。

  摘要:概述通信工程专业教学模式,分析通信工程专业教学现存问题,包括理论教学与实践教学分离、课程设计与实践分化、学生实际技能与理论知识脱轨、工程教育特征不显著。在此基础上,提出一个综合性的教学体系,包括课堂教学与实验教学相融合、课程设计与大学生创新实践比赛相结合、开展竞赛式教学、构建“三阶段能力递进”课程教学模式,以为更好地培养通信工程专业学生解决复杂工程问题的能力提供理论参考,促使通信工程专业学生在实际工作中具备更强的竞争力和创新能力。

  关键词:通信工程;教学体系;解决复杂工程问题能力

  在教学中通过理论教学与实践教学的有效融合,能够有效提升通信工程专业学生的工程实践能力,尤其是解决复杂工程问题的能力[1]。本文基于新工科视域开展研究,首先对通信工程专业教学模式进行概述,随后从四个方面着手,分析通信工程专业教学现存问题,并针对存在的问题提出培养学生解决复杂工程问题能力的教学体系,旨在探究适应应用型人才培养的创新型教学体系,为通信工程专业相关课程教学改革提供一定的参考。

  一、通信工程专业教学模式概述

  近年来,随着科学技术的快速发展,通信工程专业的教学模式也在不断变革。传统的教学模式主要侧重于理论知识的传授,其中数学建模和系统分析是最主要的教学内容,以课堂讲授为主、实验教学为辅[2]。

  随着社会对通信工程师的实际操作能力和创新能力需求的增加,现代的通信工程专业教学模式开始转向以实践和应用为主。不少应用型本科院校开始加强与企业的合作,如通过建立校企联合实验室,为学生提供更丰富的实习、实训机会,将学生引入企业的实际项目开发。同时,也加大了对实验教学的投入,如更新实验设备,开发新的实验项目,鼓励学生参与真实的项目开发。一些应用型本科院校也开始采用翻转课堂、在线教学等新型教学模式。翻转课堂教学模式强调让学生在课前自主学习,课堂时间则主要用于讨论和解决问题,这大大提高了课堂的互动性,有利于提高学生的思维能力和解决问题的能力[3]。在线教学使学生能在线学习,这为学生提供了更为灵活的学习方式,可以让学生根据自己的进度进行学习,同时还可以使其和全世界的学习者进行交流,有利于拓宽学生的视野。

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  二、通信工程专业教学中存在的问题

  (一)理论教学与实践教学分离

  在一些应用型本科院校的通信工程专业教学中,一种长期存在的教学模式上的问题就是理论教学与实践教学分离,即理论教学和实践教学常被视为两个孤立的部分,各自独立进行。

  一是体现为理论教学的局限性。首先,教学方法单一。当前,部分应用型本科院校通信工程专业理论教学局限于教师讲授,以教师为中心的教学模式让学生成为知识的被动接受者。在这种模式下,学生很难产生对知识的深层次理解和兴趣。其次,考核方式过于简化。大部分的理论考核方式为闭卷笔试,学生很容易陷入“应试”思维,只追求分数而忽视对知识的真正理解和掌握。最后,缺乏实际应用场景。由于过于注重理论知识,学生在面对实际问题时,往往难以将所学理论应用到具体场景中,导致知识与实践的脱节。

  二是体现在实践教学的问题中。首先,缺乏理论指导。部分应用型本科院校通信工程专业的实践教学环节,如实验、实习等,都过于注重技能训练,而缺乏对背后理论的讲解和探讨,这容易导致学生在实践中常常迷失方向、不知所措。其次,实践内容与课堂教学脱节。实践内容和课堂教学内容之间的联系往往不够紧密,导致学生很难将课堂上学到的知识与实践活动联系起来。最后,缺少反馈机制。教学实践活动的开展往往缺少及时的反馈,导致学生对于自己的操作和思考难以得到有效的指正和建议,这进一步加大了理论与实践的鸿沟。

  这种理论与实践分离的教学模式的实施,长期下去,会导致学生即便掌握丰富的理论知识,在实际工作中也难以发挥其作用。因此,很多教育者和学者呼吁改革,提倡将理论教学与实践教学进行有机结合,打破传统的教学模式,培养学生的综合素质和实践能力[4]。

  (二)课程设计与实践分化

  课程设计和实践是学生从理论向实践过渡的重要途径,直接影响着学生综合运用所学知识和技能的能力。然而,当前,在部分应用型本科院校通信工程专业教学实践中,课程设计和实践环节却存在一些明显的问题。

  一是部分课程设计项目过于侧重理论,忽视了实际的工程背景。这些课程设计通常是围绕理论模型进行,缺乏对实际通信系统的分析和研究。因此,这些项目虽然具有一定的理论深度,但由于与实际的工程环境脱节,往往难以激发学生的学习兴趣和积极性,也无法有效提升学生的实践能力。

  二是部分课程设计的难度过大,超出了学生的理论知识和技术能力的范围。这样的课程设计通常需要学生掌握大量的先进理论和复杂技术,这对于大部分学生来说,是一个不小的挑战,如果缺乏足够的指导和帮助,则学生往往会感到困惑和挫败,无法顺利完成课程设计。

  三是实践活动资源有限。虽然很多院校都提供了一些实验室和实训基地,但由于学生人数众多,设备有限,往往不能满足所有学生的需求。因此,一些学生可能无法获得足够的实践机会,他们的实践技能和工程能力可能会因此受到限制。

  (三)学生实际技能与理论知识脱节

  通信工程专业作为一个技能与理论并重的专业,要求学生既具备扎实的理论知识,又要掌握一定的实际操作技能。目前,大多数学生在信号与系统、通信原理、数字通信等基础课程中,已经建立起了比较扎实的理论基础。他们能够理解复杂的数学公式,可以解决一些理论问题。但当这些学生进入工作场景,面对真实的系统设计和问题时,却发现自己的知识体系存在缺失。具体来说,尽管他们熟悉了许多理论模型,但在如何将这些模型应用于实际、如何调试系统,以及如何解决实际出现的问题上,他们经常感到力不从心[5]。

  一个重要的原因是一些学校在教学中过于强调理论知识的传授,而忽视了实际技能的培养。这导致学生在理论层面有较高水平,在应对实际工作中的问题时却显得捉襟见肘。

  (四)工程教育特征不显著

  部分应用型本科院校的通信工程专业课程教学没有体现出工程教育的特征,在教学内容的组织、教学理念指导、教学过程管理、教学方法选定等方面没有采用OBE(成果导向教育)等符合工程教育人才培养要求的理念;教学过程中没有能够完全满足工程教育中以学生为中心、持续改进、成果产出的要求,未基于工程应用实践重构教学内容;在教学中侧重知识点的讲解与阐述,对学生的专业能力培养水平有待提升[6]。

  上述问题是应用型本科院校通信工程专业教学面临的主要挑战,这些问题对于教育工作者来说是一种挑战,也是改进和优化教学过程的机会。为了更好地培养学生解决复杂工程问题的能力,需要进一步改革教学模式,提高课程设计和实践活动的质量,强化理论教学与实践教学的融合,注重对学生实际应用能力的培养。

  三、培养学生解决复杂工程问题能力的教学体系

  (一)课堂教学与实验教学相融合

  课堂教学与实验教学的融合对于提升学生解决复杂工程问题能力至关重要。在具体实施中,可以尝试一种新的教学模式,即理论实践一体化教学。这种模式强调将理论讲解与实践操作相结合,使学生在理解和掌握理论知识的同时,也能得到开展实际操作和验证的机会[7]。

  比如,在讲授“无线通信原理”相关知识点时,教师可以引入实物模型和模拟软件,让学生在掌握无线通信理论基础之后,立即进行相关的实验操作。这样,学生不仅能直观地看到无线信号的传播和接收过程,还能通过实验验证自己对理论知识的掌握程度,加强对知识的理解和记忆。

  这种理论实践一体化的教学方式,不仅可使课堂教学更具有活力和趣味性,同时也可让学生有机会直接将所学知识应用于实践,从而培养他们的实践能力和工程思维。

  (二)课程设计与大学生创新实践比赛相结合

  课程设计和大学生创新实践比赛是培养学生解决复杂工程问题的重要环节。在课程设计环节,可以引入真实的工程项目,设计一些与工程实际紧密相关且具有一定挑战性和创新性的课程设计任务[8]。

  例如,教师可以设计一个小型的无线通信系统设计项目,要求学生从系统设计、硬件选择、软件编程、系统测试等多个环节,完整地完成一个无线通信系统的建设。这样的项目既有实际的工程背景,又涵盖了通信工程专业的多个关键环节,能有效地锻炼学生的实践能力和工程思维。

  另外,鼓励和指导学生参与大学生创新实践比赛,也是一种非常有效的教学方法。这样的比赛通常要求学生围绕一个主题,自主研发一项技术或产品。在这一过程中,学生不仅可以将所学知识应用到实践中,还能锻炼团队合作能力和创新思维。通过比赛,学生能够更深刻地理解和掌握通信工程专业所学知识,提高解决实际工程问题的能力。

  (三)开展竞赛式教学

  竞赛式教学是一种以竞赛为平台,能有效激发学生积极性和创新精神的教学模式。在具体实施过程中,教师可以设计一些复杂、具有实际性的工程问题,让学生组队解决。比如,可以设置一个基于FPGA(现场可编程门阵列)的通信系统设计竞赛,要求学生设计并实现一个满足特定需求的通信系统。学生需要自主研究,设计方案,进行硬件选择,编写软件,最后完成系统设计并进行演示。在这个过程中,学生不仅可以全面应用所学的通信理论知识,而且可以提升自己的实践能力和团队合作能力。

  通过具体的评价和反馈发现,竞赛式教学模式可以显著提升学生的学习积极性和团队协作能力。学生在解决实际问题的过程中,学习到了更多的通信工程专业知识,也培养了创新思维和工程思维;同时获得了自信和成就感,为将来的工程实践打下了坚实的基础。

  (四)构建“三阶段能力递进”课程教学模式

  教师可在工程教育理念的指导下,对通信工程专业课程的教学内容进行分类、整合与重构,与多家企业合作,将企业的工程案例开发为课程的教学工作任务,以项目化驱动优化教学过程。在教学过程中构建“三阶段能力递进”教学模式,按照初阶、进阶和高阶三个阶段对通信专业课程的教学内容进行分类、整合,构建“练基础、懂流程→学技能、懂应用→强能力、会综合”的课程教学模式。“三阶段能力递进”的教学模式能够保证学生知识与能力的螺旋式上升,符合工程教育的要求。

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  综上所述,本文对通信工程专业教学体系进行了深入探讨,重点关注了学生解决复杂工程问题的培养策略。通过研究发现,当前在通信工程专业教学过程中存在一系列问题,主要表现为理论教学与实践教学分离、课程设计与实践分化、学生实际技能与理论知识脱轨、工程教学特征不明显。为了更好地解决这些问题,本文提出了一系列教学策略,其中包括课堂教学与实验教学相融合、课程设计与大学生创新实践比赛相结合、开展竞赛式教学,以及构建“三阶段能力递进”课程教学模式。这些教学策略的实施有利于增强学生的实践能力,培养他们解决复杂工程问题的能力,使他们更好地适应未来的职业生涯。同时,也可以通过这种方式为行业和企业提供人才支持和智力保障。

  参考文献:

  [1]陈万忠.研究型大学定位下的工科学生工程素质养成及工程化训练方法的研究与实践[J].教育教学论坛,2013(48):194-195.

  [2]赵强,穆克,姜丽,等.以学科竞赛为平台建设电子实践创新基地[J].实验技术与管理,2012(4):363-366.

  [3]黄云,刘刚.新工科建设背景下通信工程专业“导入式”生产实习模式探索[J].中国新通信,2022(20):116-118.

  [4]张银胜,单慧琳,刘罡.产教融合背景下的通信工程专业建设[J].科技资讯,2023(4):208-211.

  [5]张聚涛,张镝.以机械创新设计大赛为导向的大学生创新实践能力培养[J].汽车实用技术,2022(1):169-173.

  [6]石金晶.“新工科”背景下通信工程专业建设及人才培养思路:中南大学计算机学院通信工程系[J].工业和信息化教育,2022(3):2.

  [7]王辉,宋杰.高校通信工程专业校企合作模式研究[J].产业创新研究,2021,(2):117-119.

  [8]潘杨,朱磊,李云红,等.应用型通信工程专业人才培养目标的改革与研究[J].统计与管理,2021(4):82-86.