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【中图分类号】G712【文献标识码】A【文章编号】1672-5158(2013)02-0262-02
《计算机组装与维护》课程是计算机专业的一门必修课,同时也是一门知识性,技能性和实践性很强的课程。课程从计算机组装与维护的相关基础知识出发紧紧围绕组装计算机实现过程中各阶段需要解决的具体问题,展示了如何从硬软两方面对计算机进行组装的实用技术。学生通过课程的学习应达到巩固和强化学生对计算机的组装与维护的基本技能。培养和训练学生综合利用所学的计算机组装的基本知识和基本技能,进行计算机的组装与维护。培养学生适应设备硬件支持岗位需要,具有独立组装计算机和解决计算机使用过程中出现的问题的基本能力等要求。
我国高职教育工学结合理论研究现状,往往存在工学结合理论研究的系统化不够,以及在“工”与“学”两个方面结合程度的研究上缺乏普遍适应性,理论与现实的合理对接问题没有得到很好的解决。目前高职的教学模式往往提倡由以教师为中心的传统教学模式转向以学生为中心的现代教学模式。能够便于教师“教”与学生“学”的,以学生为主体、教师为主导的,实现交互的网络教学环境平台逐渐成为主流需要。
目前多数高职院校的计算机组装与维护课程都有自己的网上教学平台,其教学界面大致为“课程介绍”、“教学大纲”、“教学教案”、“教学课件”、“教学视频”、“教学软件”等,虽然教学网站的建设及其在教育中的应用顺应了教育信息化时代对人才培养的需求,对深化教育教学改革起到了积极的推动作用。但多数高职院校所开设的课程内容往往理论与实践相分离。要么采用传统的理论教学、上机操作分开式的教学模式,要么采用单纯的计算机组装实训模式进行教学。无论哪种都忽略了工学结合的教学模式和学生创新意识的培养。经过多年对毕业生企业调研,采用传统及实训进行授课对学生往往存在两种极端,一种是实践动手能力很强但理论不足,在设备维护工作中只能处理简单故障问题,对基础理论涉及到故障无法及时分辨并维护;另一种是理论知识很好,但动手能力不强,无法迅速进入工作环境及状态中。
基于工学结合的高职计算机组装与维护课程的个性化游戏学习考核软件将理论、实践、培训、考核形成一体化教学考核系统,以满足高职计算机组装与维护课程教学考核要求。将传统的理论教学、上机操作的教学模式以及单纯的计算机组装实训相结合,满足理论实践、升学考试及培训等要求。
1 系统设计的内容及目标
基于工学结合的高职计算机组装与维护课程的个性化游戏学习考核软件系统设计的目标是从教与学的需求出发,设计了根据课程的知识点将理论学习、虚拟实践模块、课程网络平台、作业及考核平台等教学全过程的课程教学系统。该系统具有如下特色:整个软件采用“WWWH”教学模式,即WHAT—“教什么”(教师),“学什么”(学生);WHERE—“在哪教”(教师),“在哪学”(学生);WHO—“谁来教”(教师),“跟谁学”(学生);HOW—“怎么教”(教师),“怎么学”(学生)。整个软件由Java设计作为系统平台,将课程理论按知识点通过Flash形式进行理论学习,在每个课程小节都有动画练习,使学生掌握基础理论完成“WHAT”模式;“WHERE”模块采用Java编程软件通过游戏对形式对部件的采购、安装与维护进行实践练习完成虚拟实践模块;“WHO”模块采用PHP语言形成网上教学平台,其教学界面大致为“课程介绍”、“教学大纲”、“教学教案”、“教学课件”、“教学视频”、“教学软件”等;“HOW”模块采用PHP、SQL等语言形成交流交互方面,集成了BBS非实时交互系统和“网梯”交互系统以及SQL的数据库素材处理系统,建立有针对性的答疑辅导库,使学生能及时了解该知识点的重难点问题。使其在学习过程中对素材的收集单一以及处理问题能力差的情况进行了很好的解决,为专升本及企业培训打下坚实基础。
2 系统开发平台和工具
基于工学结合的高职计算机组装与维护课程的个性化游戏学习考核软件系统注重教学目标及教学内容分析,强调利用各种信息资源来支持“学”、强调以学生为中心、注重自主学习设计、强调“协作学习”,因此,系统选用Java语言作为系统编程平台及“WHERE”模块游戏设计,SQL Server 2012作为数据库服务器,PHP技术作为“WHO”及“HOW”模块网页开发工具。Flash技术作为“WHAT”模块开发程序。
3 系统总体设计
基于工学结合的高职计算机组装与维护课程的个性化游戏学习考核软件系统主要分为四大框架,由“WHAT”、“WHERE”、“WHO”、“HOW”四个模块组成。“WHAT”模块主要完成课程基础知识对学习;“WHERE”主要通过游戏的形式完成实践课程的学习及训练;“WHO”主要对课程的介绍、大纲、教学课件等辅助材料;“HOW”模块由测试、答疑、作业、题库组成课程学习测试模块。
4 系统详细设计
(1)“WHAT”模块子系统其实是一个小型的教学管理平台,完成教学和学习效果评价的功能。
该模块主要划分为下面两个子模块:
①基础课程子模块:由主板、CPU、内存、软驱、硬盘、光驱、可移动存储器、显示器、显卡、微机电源、声卡、鼠标、键盘、扫描仪、打印机及接口知识课程组成。对教学资源库进行学习,主讲教师可以添加、修改、删除课程资源。
②课节练习子模块:由每个知识点形成课节练习,以Flas的形式进行练习训练,主要题型为单选题、多选题和判断题。通过收取学生做得答案,然后与相应的题目的答案进行比对,最后进行统分。
(2)“WHERE”模块子系统用Java语言编程的二维游戏实现,分为部件的采购、安装与维护三个子模块,完成微机组装与维护知识应用能力;微机硬件的组装能力;系统BIOS的设置能力;硬盘分区和格式化能力;Windows系统的安装与使用能力;计算机常见软硬件故障处理能力;数据恢复及备份能力。
该模块主要划分为下面三个子模块:①部件采购子模块功能:由学生进入沈阳三好街电脑城,通过选择不同的商城及商家进行简单的询价及设备部件、工具的采购,买错设备工具或部件扣分;②安装部件子模块功能:则实现按照学生采购的设备部件进行设备安装,设备安装错误扣分;③设备维护子模块:功能则实现对设定对常规问题进行维护。
(3“)WHO”模块子系统采用PHP语言形成网上教学平台,分为课程标准与要求、教师信息、教学指导、学习参考等四个子模块。①课程标准与要求子模块:提供课程培养目标、标准与内涵、教学要求三部分。②教师信息子模块:提供教师信息。③教学指导子模块:提供授课计划、教案、电子课件、教学视频四部分。④学习参考子模块:提供教材、讲义、教学软件三个部分。
(4)“HOW”模块子系统分包含五个模块:①题库生成子模块:提供教师定义测试题型、题量、题分;②测试子模块:提供学生练习机测试的题库,随题库一起提供给学生;③测试及分析子模块。提供学生网络测试、检查测试正确答案、上报成绩使用;④计分子模块:供教师汇集、统计学生测试成绩并打印。⑤学习指导平台子模块:提供、学习动态、互动平台三部分。
5 总结
基于工学结合的高职计算机组装与维护课程的个性化游戏学习考核软件系统为学生精心设计了一款教学平台,提供大量辅导材料有助于学生开拓视野,开发想象力,有利于提高学生的设计水平。实现理论、实践、培训、考核形成一体化教学考核系统,以满足高职计算机组装与维护课程教学考核要求。
参考文献
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关键词:虚拟现实技术;虚拟实验;VRML;计算机专业
随着我国教育的不断改革和科学技术的飞速发展, 网络教育的出现改变了传统的教学方式。尤其是计算机更新速度非常快的特点使得传统的教学方式难以满足学习的需要。虚拟现实技术作为一门新的技术,它在教育领域的发展将为教育提供新的活力。本文主要从虚拟现实技术特征和VRML语言的角度探讨其在计算机专业教育中的应用。
1 虚拟现实技术
多媒体技术与网络技术的发展为现代教育手段的现代化带来了新的机遇和挑战。随着计算机技术的快速发展,现代教育技术的应用已不再是停留在音像技术课堂中应用的常规模式层次上.而是朝着多媒体化、网络化、信息化、教育技术应用模式多样化和远程教育普及化的趋势发展,特别是基于计算机仿真技术的虚拟教学形式,是一种最新出现的教学模式,具有广阔的发展前景,代表了教育的未来和发展的方向。
1.1 虚拟现实技术概念
虚拟现实(Virtual Reality,简称VR),又称为灵境技术,毕业论文 它汇集了数字图象处理、计算机图形学、多媒体技术、人工智能、人机接口技术、传感器技术,以及人体行为学等多项天技术.是计算机技术的综合应用。具体地说,就是采川以计算机技术为核心的现代高科技生成逼真的视、听、触觉一体化的特定范围的虚拟环境,用户借助必要的设备以自然的方式与虚拟环境中的对象进行交互作用,相互影响,从而产生如同真实环境的感受和体验。尽管该环境并不真实存在,但它作为一个逼真的三维环境.仿佛就在我们周围。由于用户对计算机环境中的虚拟物体产生了类似于对现实物体的存存意识或幻觉,从而使得用户在计算机所创建的维虚拟环境中处于一种全身心投入的状态。
1.2 虚拟现实系统的构成
由图1可以看出。一个虚拟现实系统由以下几部分组成:
(1)虚拟环境。它由虚拟环境发生器所产生,且可让使用者通过传感器件和作用器件与之交互,这种交互的结果是使用者有全身心进入这一环境的感觉。
(2)传感器件。它将虚拟环境中的物体的形、动作、声音等进行转换,使人能获得视觉、听觉、触觉等多方面的感觉。这些感觉与他以往在实际环境中的感觉一致。
(3)作用器件。它将人的一些约定动作(如行走、手势等)变成作用的信息,让虚拟环境有所察觉。
(4)人。虚拟现实实质上是一内含反馈的闭环系统,只有人的存在才能使这一反馈环路有效成立。硕士论文所以人是VR系统中不可缺少的成分。人通过传感器件感受虚拟环境的存在.又通过作用器件去影响虚拟环境,使其作出相应的变化。
(5)虚拟环境发生器。它能产生使用者所需要的虚拟环境,且能通过作用器件传来的作用信息。了解使用者的位置和动作。并对已产生的虚拟环境作出相应的修改。
1.3 虚拟现实技术基本特征
(1)沉浸性。虚拟现实技术是根据人类的视觉、听觉的生理心理特点,由计算机产生逼真的三维立体图像。使用者戴上头盔显示器和数据手套等交互设备,便可将自己置身于虚拟环境中,成为虚拟环境中的一员。使用者与虚拟环境中的各种对象的相互作用,就如同在现实世界中的一样。当使用者移动头部时。虚拟环境中的图像也实时地跟随变化,拿起物体可使物体随着手的移动而运动,而且还可以听到三维仿真声音。使用者在虚拟环境中,一切感觉都是那么逼真,有一种身临其境的感觉。
(2)交互性。虚拟现实系统中的人机交互是一种近乎自然的交互.使用者不仅可以利用电脑键盘、鼠标进行交互,而且能够通过特殊头盔、数据手套等传感设备进行交互。计算机能根据使用者的头、手、眼、语言及身体的运动,来调整系统呈现的图像及声音。使用者通过自身的语言、身体运动或动作等自然技能.就能对虚拟环境中的对象进行考察或操作。
(3)多感知性。由于虚拟现实系统中装有视、听、触、动觉的传感及反应装置,因此,使用者在虚拟环境中可获得视觉、听觉、触觉、动觉等多种感知,从而达到身临其境的感受。
1.4 虚拟现实系统的类型
虚拟现实技术按其功能,可分为以下几种类型:
(1)沉浸式虚拟现实系统
沉浸式虚拟现实系统是利用头盔显示器、数据手套、三维鼠标等传感跟踪装置与虚拟世界进行交互。由于这种系统把人的视觉、听觉和其它感觉封闭在虚拟的感觉空间,能使人全身心投入并沉浸其中。不足之处在于专用设备复杂而且昂贵,难以在教育行业普及推广。
(2)桌面式虚拟现实系统
桌面式虚拟现实系统是运用软件编程的方法在显示器上显示三维场景.用户通过键盘、鼠标等简单的设备与虚拟场景进行交互。这种系统由于用户坐在显示器前,通过屏幕观察虚拟世界并与之交互,往往会受到周围环境的影响,难以做到完全投入.但是结构简单、成本较低,易于普及推广。
(3)分布式虚拟现实系统
分布式虚拟系统是多个用户通过网络共享一个虚拟空间,共同参与虚拟活动。
(4)增强现实性虚拟现实系统
增强现实性的虚拟现实系统不仅是利用虚拟现实技术来模拟现实世界、仿真现实世界,而且要利用它来增强参与者对真实环境的感受,也就是增强现实中无法感知的感受。
1.5 虚拟现实造型语言VRML
VRML(Virtual Reality Modeling Language1即虚拟现实建
模语言,是一项和多媒体通讯、因特网、虚拟现实等领域相关的,在Intemet上营造虚拟环境的技术。它用来在网络上创建可导航的、超链接的三维虚拟场景。
VRML的基本工作原理可概括为:文本描述、远程传输和本地计算生成。所谓文本描述,是指VRML并不是用三维坐标点的数据来描述三维物体的,因为这样会有很大的数据量.在Intemet上传输会遇到很多困难.VRML是用类似HTML的标记文本语言来描述三维场景.就像我们的编程语言。比如,一个立方体的描述文本是:Box(size 3.0 3.0 3.0)。VRML就是一种描述语言标准,规定了用来描述三维场景的文本描述语言。远程传输是指用户浏览VRML描述的虚拟场景时,需要通过Intemet将描述场景的文本传送到本地。一般来说,文本描述是嵌在WEB页面中,在浏览器请求相应页面时与页面描述文本一起传送本地。本地计算生成是指描述虚拟场景的数据传送到本地后,浏览器对它进行解释计算,动态地生成虚拟场景。比如,描述球形的文本,浏览器会在屏幕上绘制一个立体的球形。概括地说,就是用文本信息描述三维场景.在Intemet网上传输,在本地机上由VRML的浏览器解释生成三维场景.解释生成的标准规范即是VRML规范。
VRML文件主要包括四个主要成分:VRML文件头、原型、造型节点、脚本和路由。在这四个要素中.医学论文只有文件头部分是必须的,它用来告诉浏览器该文件符合的规范标准以及使用的字符集等信息。原型定义了创建带有指定名称、接口和整体的新节点类型。一旦成功地定义了原型,它就可以在VRML文件的其他地方随意使用。造型节点是VRML中的基本建造模块.它构成了VRML文件的主体部分,正是由于造型节点定义而产生了虚拟的VRML空间。脚本可以看作是一个节点的外壳,它有域、eventIn事件和eventOut事件。其本身没有任何动作.然而你可以通过程序脚本来赋予你脚本节点的动作。程序脚本实际上是一种简化了的应用程序,一个典型的脚本是由Java或JavaScript编程语言写成的程序。路由是一种文本描述的消息.一旦在两个节点之间创建了一个路由.第一个节点可以顺着路由传递消息给第二个节点,这样的消息被称为事件。VRML还可以包含下列条目:注释、节点和域值、定义的节点名、使用的节点名等。
设计VRML虚拟场景时。最简单的方法是直接使用文本编辑器来编辑描述文本,它类似于程序设计,这种方法简单方便.但不是很直观.对设计者的空间想象能力要求也较高,设计的效率不高。现在有很多的可视化的VRML设计工具,如CosmoWorld和WebWorld等.这些工具将VRML的标准节点都做成可视的组件,用户设计时,只需要将这些组件组全自己需要的虚拟场景就可以了.而且设计的效果在设计时就可以看到。设计完毕后,系统自动将这些可视的虚拟场景生成标准的VRML描述文本,这样,这些文本传送到用户的浏览器后.便会在用户的屏幕上重现这个虚拟场景。
VRML使得Intemet的平面世界出现了三维场景。它的问世在世界上引起了极大的反响.得到众多的软硬件厂商的支持,成为了Intemet上最有发展前景的新兴技术。VRML在各方面都展现出了强大的应用可能性。蕴藏了无限生机。在教育领域的WEB站点中,它可广泛用于学习情景创设上,以增加学习内容的形象性和趣味性。例如:创建网上三维图书馆,它的好处就在于书籍归类整理更接近真实并将高于真实,汇编或查阅时书籍只需要鼠标轻轻地点击对应的虚拟图书。另外,使用VRML做模拟训练是一种可行性极高的措施,它不仅可以减少某些情况下现实空间中操作的难度和危险.
更为重要的是它可以使训练造价得到大幅度降低,这样就使得在教育方面的应用成为可能。由于这种模拟系统具有高度的真实性,所以并不会因为没有真实系统介入而造成较差的训练效果。现在虚拟校园、虚拟考场也已经陆续地出现在网络中,这些新兴的教育形式必将因其优越的一面而在未来教育领域中占有一席之地。
2 虚拟现实技术在计算机专业教育中的应用
2.1 虚拟现实技术在辅助课堂教学中的应用
众所周知,计算机课程实践性很强,在书本上体现难免会给人们的理解带来困难。利用虚拟现实技术制作的课件能够很好地解决这一问题。例如,在计算机基础课程中介绍计算机中各个组件的结构和讲解计算机组装的过程时,书本的文字难以让学习者了解组件结构和组装的过程。利用虚拟现实技术可以将文字、声音、图片、动画等几种媒体表现形式有机地结合,设计出生动活泼的界面。制作出一些三维的、交式的、具有沉浸感的内容,满足学习者从各个角度观察和学习,仿佛身临其境,更好地理解学习的内容。
制作VRML课件的基本思路是:
(1)制作一系列空间形体的三维造型和动画.并且为这些造型指定所需要的颜色、大小等。
(2)引入VRML的相关节点,建立虚拟运动空间。实现课件多媒体功能。
(3)优化VRML场景,即在构建场景的过程中,利用VRML提供的高级造型技术适当优化程序。
(4)VRML文件的输出,将已创建的空间场景输出为.wrl形式的文件。
例如,设计VRML课件来实现网上虚拟计算机组件结构和组装的辅助教学。
首先,在介绍计算机组件选择知识同时。可以在网上从各个角度来观察VRML制作的计算机组件的造型.增强感性认识,并使学习者对怎样组装计算机有个初步的了解。利用VRML的造型设计和VRML Script的动画链接.虚拟出组装计算机过程中所需的主要硬件,再通过把VRML文件嵌入到网页的方法,使学习者既能在网页中看到二维不同型号硬件的图片和一些描述硬件的文字.又能看到三维的虚拟制作出来的硬件模型。这样使学习者能真切地、直观地感受到二维和三维的不同.感受到虚拟世界的美妙。然后,通过文字和图片向学习者介绍如何将各计算机组件组装到一起。接着,通过VRML的动画节点控制和VRML Script的结合。制作出安装、注释和视点切换的效果,然后按照六个安装步骤:第一,机箱、主板的安装;第二,风扇、内存的安装;第三,光驱、软驱、硬盘的安装;第四,声卡、显卡的安装;第五,电源的安装;
第六。显示器、键盘、鼠标的安装,组合完成整个在虚拟三维世界中组装计算机的过程。
在学习的过程中,只要点击相应的按钮,就可以按相应的步骤进行安装。拖动鼠标或按钮可以随意地移动计算机组件到指定的位置进行安装。在安装完光驱和软驱后,点击光驱的开、关键,光盘托会自动拖出和送入,点击软驱的按钮,
软盘会自动取出.使学习者能动态地观看到效果。有一种身临其境的感觉来完成学习的过程。
通过VRML Script语言的链接。制作出生动有趣的动画效果和逼真的声音效果。例如.当你点击软驱上的按钮,会发出声音并弹出一张软盘;当你点击光驱按钮时,盘盒会自动地弹缩并发出逼真的声音。为了方便学习。还可以实现注释信息,当学习者的鼠标碰到硬件设备时。在对象的旁边会出现一个注释信息,说明该对象名称。
又如,在《数据结构》课程中,对于常用的数据结构的算法思想.由于其抽象程度高。使得学生很难理解。我们也可以通过虚拟技术将其制作成课件进行教学。将抽象的算法过程以浅显易懂、形象直观的形式展现出来。例如,递归算法是学生比较难理解的,因为其算法是靠隐形调用堆栈来实现,而通过虚拟技术可以将堆栈内部情况的变化动态、直观、形象地表现出来,这样学生就很容易理解。同样在讲解树和图的遍历时,可以从可视化的角度观察遍历的顺序。二叉树与树的概念的区别、Hanoi塔等问题都可以直观地表现。方便教师的教学和学生的理解。
总之,通过制作课件来辅助课堂的教学,能为学习者提供生动、逼真的感性学习材料,使抽象的学习直观化、形象化,帮助学习者解决学习中的重点和难点,提高学习者的积极性。
2.2 虚拟现实技术在计算机实验中的应用
由虚拟现实技术生成的适用于进行虚拟实验的实验系统,包括相应的实验室环境、有关的实验仪器设备、实验对象。以及实验信息资源等。虚拟实验室可以是某一现实实验室的真实再现。也可以是虚拟构想的实验室。例如,在城域网和广域网的网络建设过程中,不必真正把网络构建起来就可以亲身体验,犹如进行现场的操作。在数字电路的课程实验中,可以通过虚拟的电路器件来达到电路设计的目的,而没有购买器件问题所带来的麻烦。在电子商务课程实验中,可以虚拟商务环境,让学生进入这个虚拟环境。身临其境地体验现场交易的气氛和参与交易的过程。计算机操作系统的安装是比较基础但又是难做好的一个实验。由于在计算机上安装新的操作系统不可避免地会对原有的操作系统产生影响。
使用虚拟计算机来进行操作系统的安装试验就十分的方便了。工作总结使用虚拟机的软件VMware可以创建与真实计算机一模一样的虚拟机。创建的虚拟机有自己的CPU、内存、硬盘、光驱,在这个虚拟机上,可以安装Windows、Linux等真实的操作系统以及各种应用程序。通过在虚拟的操作系统环境中进行操作,熟悉操作和新技术,达到事半功倍的效果。VMware只是一个软件。可以帮助你在一个操作系统的环境下安装另一个操作系统,而不会对当前的操作系统产生影响。
虚拟现实技术还可以对学生学习过程中所提出的各种假设模型进行虚拟.通过虚拟系统便可以直接地观察到这一假设所产生的结果或效果。利用虚拟技术。学生还可以进行网络设备设计、电路设计等方面的学习探索,设计出新型的网络设备和电子器件.从而激发学生的创造性思维,培养学生的创造能力。
通过虚拟的实验室进行实验,既可以缩短实验的时间,又可以获得直观、真实的效果,还能对那些不可见的结构原理和不可重组的精密设备进行仿真实训,避免真实实验操作带来的各种危险。并且,虚拟实验具有先进性和共享性,易扩充.易于改变教学项目,减少设备投入经费,使教学内容在虚拟的环境中不断更新.使实验实践及时跟上技术的发展。但是在采用虚拟实验进行教学的过程中,并不能完全代替真实实验。虚拟实验是虚拟的实验,缺少“实物感”,正如在网上看书与拿真实的书看时,会觉得真实的书更实在。在网络实验中,用到的网络设备像路由器、交换机等种类、型号都很多,在虚拟实验中.学生很难见到这些设备,如果在真正的实践中可能会无从下手。因此,在具体实施中,应该虚实进行结合。有目的地安排一些实验在真实环境中操作,这样,他们会对实验的设备有亲身的体会,更能加深实验的印象,提高实验的效果。
3 结束语
虚拟现实技术在计算机教育领域发展的潜力是巨大的,只有亲身去经历、亲身去体验去感受,比空洞抽象的说教更具说服力,主动地去交互与被动地观看有质的不同。虚拟现实技术能形象、生动、逼真地表现教学内容,有效地营造一个发展的教学环境。提高学生掌握知识和技能的效率和积极性,达到优化教学过程、提高教学质量的目的,从而解决传统教学方式无法解决的问题。随着计算机网络技术的飞速发展,基于WEB的虚拟现实远程教育具有广泛的应用前景,必将成为21世纪教育的主流。
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一、紧跟市场变化及取证,不断更新教学内容
电脑在各行各业应用十分广泛,学生希望学到与市场紧密结合并且能够取证的内容,这样才能学以致用,才不会浪费时间与精力。这就要求我们的计算机基础教学必须紧跟市场和取证的变化,不断更新教学内容。过时的Office或Windows对学生来说几乎没法用,所以新内容或升级的版本应该是我们选择的对象。如CAD建筑设计、PhotoShop图像处理、CorelDRAW平面设计、3D STUDIO MAX二维图像设计、网页制作、多媒体制作等。
二、制定课程改革方案
改革后的主要教学方法主要有两种。
1.分层教学,因材施教。教师根据学生差异进行合理的分组,制定各层次的教学目标。这样学生可根据自己的学习目标、学习潜能和认知结构,对所学内容自主选择,完全不受传统教学的“一刀切”约束。在计算机教室里,多媒体控制台可以进行窗口广播辅导、个别演示、分组演播等个性化教学,加上教师自己制作的视频辅助教学课件,有效地实施分层教学的调控和指导,随时检查学生掌握动作的情况,解决学生在学习过程中的疑难问题,对学生进行个别化辅导,有效地保证同步教学中分层施教的教学进程。
2.案例驱动,工学一体。教学方法是实现教学目的、完成教学任务的手段。检验教学方法是否优化的重要条件,是看教学方法和教学效果是否达到高度统一。《计算机基础》这门课程强调的是操作技能的培养,所以将授课环境安排在机房更科学、合理。学生可以边学边练,在做中学,在学中做,实现工学一体。传统的教学模式,理论教学一般都占有相当大的比重,教学过程强调学科知识的系统性和科学性,注重新旧知识之间的联系,忽视学生的能力和创造性的培养。所以传统的教学法对于课时少、内容多、知识新的计算机课程来说是不适应的。为弥补传统教学法的不足,在教学中结合调研及当前社会,设置学生喜闻乐见,又包含若干个知识点的教学案例,通过对具体实例的分析和讲解,让学生参与到教学中,进而提高学习计算机的兴趣。
三、进行考试改革
当前,中职计算机专业学生的考试仍以知识的积累为主要目标;考试方法重在教室和实训室考试;考试形式常用“理论”和“实作”两种考试模式相结合;考核内容主要依附于教材。在现在“人才饱和”就业困难的情况下,却出现了“技工荒”,月薪三千难寻一个“数控技师”;打字速度相当快,办公自动化考证获得“优秀”等级,却不能胜任一个机关打字员的工作,因为不会使用打印机、复印机、传真机,不知道公文规定格式。
以上问题说明现行计算机专业课的考核机制存在一些不足:学校忽视了职业教育的培养目标,学生实际操作能力差;把学生学习局限在校园内,不利于学生职业技能的提高;没有尊重学生的个体差异,不能让学生的个性得到很好的张扬;教学脱离了职场工作环境,没能很好地与行业接轨,不利于学生就业。这使我们中职教育工作者不得不思考专业课程考的改革。
1.改革课程考核方法
(1)岗位能力测试
根据教育部中等职业教育人才培养目标、考试大纲要求,结合行业需要,由计算机专业中心教研组制定、编写出对计算机专业课程考核的知识、岗位能力目标,实行模块考核制度。教师在教学、考核时均以岗位能力目标为依据,考核学生对知识、技能的掌握程度。
(2)分层测试
在对学生已有知识、能力进行全面了解后,教师在教学中针对学生基础,提出新的要求,制定阶段目标,为学生指明努力的方向;当堂考核验收,指出学生存在的问题与缺陷,根据学生实际制定出努力的新目标,逐步推进,让学生通过努力完成阶段性目标。学生看到了自己的进步,享受成功的喜悦,体会到自身的价值,进一步激发学习的积极性。
(3)小组合作
师生共同设计好课题,开放考题,规定完成的期限,完成后要写总结汇报材料,比一比哪组完成任务又快又好。引入竞争机制,激发好胜心,让学生主动学习、探索研究。比如,给出任务:用VFP设计一个班级管理系统。各小组接到任务后,根据成员自身特长分工协作:收集、整理班级资料;设计主窗口界面,用图形图像处理软件对窗口背景图片进行加工处理;录入模块设计;查询模块设计和打印模块设计,等等。
2.改革考核形式
(1)一课一测,夯实基础。
不管是专业理论课还是实作课,学生都以每节课的岗位能力目标为依据进行自我测试,以书面作业、上机实作等形式,将知识、技能分散到平时的每一节课,逐一加以落实,一课一测,夯实学生的专业基础。
(2)以实战代替考试。
每个模块任务的总结性测试,可让学生用程序设计、作品展示、摄影摄像等实战来代替考试,以综合打分代替考试成绩,以汇报表演代替成绩单。
(3)竞赛促学。
举行一年一度的学生技能竞赛,展示学生素质,推动学生对专业的学习。通过举办计算机基础知识、计算机组装、图形设计、网页制作、程序设计、多媒体制作等技能比赛,展示学生素质,用行动代替语言推销自己。
(4)传帮带方式考核。
充分利用计算机专业学生的资源优势,在各个班内培养一批专业骨干学生,参与机房的维护维修、校园网的管理等工作。大胆采用传帮带的方式,让他们在学习中工作,在工作中学习,经过一段时间的帮扶,再分别从教师、学生层面对他们进行考核,合格并有责任心者留用,作为老师的助手,让有计算机专长的学生充分发挥其优势。
(5)技能证书考核。
【关键词】研究性自主学习 计算机教育 教学模式
【中图分类号】G【文献标识码】A
【文章编号】0450-9889(2013)09C-
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一、研究性自主学习的意义
研究性自主学习是指以学生为中心、强调学生对知识的主动发现和对所学知识意义的主动建构的学习方式,教师是学生主动建构意义的帮助者和促进者。学生在教师指导下,通过课堂、网络、社会实践等各种途径,主动获取知识、解决问题。在研究性自主学习中,学生是信息加工的主体和知识意义的主动建构者,在对知识的主动探索、主动发现中实现对所学知识意义的主动建构,在释疑解惑中将掌握知识与解决问题结合起来。学生个体在学习过程中是一种主动而积极自觉的学习行为,学习的目的不是为了考试而是为了获取知识、技能和培养能力,使学生真正主动学习,勤于学习,乐于学习。
在现代知识更新很快的时代背景下,自主学习能力对人的终身教育以及全面发展起着越来越重要的作用,而由于在校生都习惯应试教育的被动学习模式,只需要熟记教师在课堂中讲解的知识,学生自己发挥的余地不大。同时,计算机教育在高职期间开设的基本上都是与学习相关的应用软件,比如要求学生能够熟练使用Office软件,能够熟练使用Photoshop、CorelDraw、Flash等图形图像软件,使用HTML、JavaScript、CSS和可视化设计工具(Dreamweaver)以及主流数据库等,这些是将来从事计算机应用工作的基础知识,希望通过对专业基本技能的学习,使学生具备计算机应用基本能力。但这些课程实践性、设计性非常强,学生的学习时间比较短,特别是高职学生,理论学习更少,毕业后的实践活动只能靠学生自己来学习掌握,同时计算机技术更新周期很短,这就需要培养学生的终身学习能力。通过自主学习能力的培养,能改变学生被动学习状态,让他们主动学习,学会学习,学会对学习进行自我管理。
随着网络技术在教育中的应用日趋广泛而深入,为各级各类教育提供了丰富的资源,学生自主学习已成为网络环境下有效的学习模式。学生通过网上教学课程、专业学习网站,网上讨论交流等方法获取学习资源,学生是可以进行研究性自主学习的。
二、培养学生研究性自主学习的教学模式
(一)培养学生研究性自主学习计算机的思路
研究性自主学习要求学生自觉主动积极地学习,通过研究,学生不断生成自己新的知识,同时这种自主学习还应该是有效的,在单位时间内有效地充分学习和利用资源。为此教师要改变为教而教的观念,确立为学生发展而教的理念,教师应不断激发学生的兴趣,培养学生研究性自主学习的意识,把发展的主动权交给学生。教师提出教学要求,推荐书目,学生自己确定学习目标,制定学习计划,选择学习方法,调控学习过程,评价学习结果,最终学生在整个学习过程中尽可能摆脱对他人的依赖。
高职计算机教育研究性自主学习要培养学生以下方面的能力:学会理解和记忆,在基础知识学习阶段是非常重要的;学会总结和消化,从新知识的学习中获取规律性的东西,不断提高学习效率;学会操作,达到理论学习转化为实践操作,能举一反三,触类旁通;学会查阅,由于计算机知识的不断更新,知识量非常大,在学习专业知识时要学会以计算机作为辅助工具,得到帮助,更快获取和掌握新的更多的信息,并在彼此之间传递信息,实现经验共享。
培养学生的研究性自主学习,还必须以学生已有的知识结构作为保障,比如电子杂志、网站设计项目应在学生已学会Flash软件,能够实现二维动画制作的前提下布置。学生在解决新的工作任务时利用已学过的相关知识来分析,在新知识点的引入上由浅入深,分析相关的原理,学生理解后,将简单的任务综合,完成一个较大的实用的任务,让学生学会融会贯通,学会从实践中领悟制作设计的精髓,为完成一件好的作品展示做准备。
课堂教学前教师对自主教学进行设计,根据学生兴趣及特点给学生精心准备设计题目和大量的素材,引导学生主动学习,给学生创建机会,主动预习新的内容,收集查阅相关的材料,建立相关的学习资源。教学实施方面,培养学生自主学习的教学课堂组织,学生要参与探索过程,让学生在实践体验完成任务中独立思考,教师在实践中帮助学生解决出现的问题,纠正错误,同时培养他们解决问题的能力和信心。
(二)培养学生研究性自主学习的课堂教学模式
教学时间安排,课堂教学时间分配大约是:三分之一为教师讲授,三分之二为学生实践和讨论,学生参与课堂讨论,自主学习实践时间多一些,思维才会变得比以前更活跃,更有利于提高学生的积极性和创建性。
教学设计过程以问题式导入、情景式导入、作品展出式导入激发学生的兴趣,以案例教学为核心,采用任务驱动式的行为导向教学法,采取了由浅入深、循序渐进的教学策略,以学生的感知、理解、巩固、运用为教学设计流程。
以二维动画形变动画的制作课为例,首先定下教学目标,知识目标是要求学生掌握形状补间动画的制作,同时掌握创建传统补间和形状补间动画这两种动画的区别,了解在同一个图层中可以同时有传统补间动画,也有形变动画,多种动画综合的知识。能力目标是培养学生举一反三、分析解决问题的能力,逐步提高他们观察、讨论问题、总结提高的能力。教学过程可以先介绍位移动画和形变动画的知识,让学生完成相关的动画实例,使学生理解相关的知识,再以情景引入方式,教师演示案例动画:一个小星星从盒子旋转飞出形成大的星星,再变形成文字的小片段。演示作品时引导学生仔细观察动画,帮助学生分析将动画分解为两个制作任务,一是小星星旋转飞出礼盒成大星星,二是星星变成文字,并引导学生一起对每个任务的操作流程再做分解。这样既可以使学生对整个案例的完成过程有一个全面认识,又便于每一步任务操作的具体实施,从而使学生自己可以完成作品。
学生根据练习任务,自主按照要求制作。学生在制作的过程中会遇到很多疑问和不解,教师可以给予学生一定的时间进行探索操作后,教师演示讲评创建传统动画的制作流程,学生再一步步跟学跟做。
布置学生接下来完成的实训作业。在学生完成案例任务后,教师可要求其自主探究完成“拓展练习”,这是对本案例制作步骤的巩固练习。案例全部完成后,参与教学的多个角色都作为评价主体来开展,评价活动应该包括学生自评、教师评价,从而了解创建传统补间动画和创建形状补间动画的区别。教师和学生对这节课所应该掌握的内容进行小结。
(三)培养学生研究性自主学习的教学评价
在学生完成了作品后,让学生逐个展示自己的作品,比如,要求学生能够熟练使用Office软件进行文档编排,数据统计与报表分析,以及制作产品演示文档,能够独立进行计算机组装与系统维护,可以进行局域网的组建和维护,能够熟练使用Photoshop、CorelDraw、Flash等图形图像软件制作海报、平面广告、宣传册、网站效果图,能够独立使用HTML、JavaScript、CSS和可视化设计工具(Dreamweaver)以及主流数据库进行网页设计与制作。最终通过对平面广告、网络动画等设计项目的实践,培养学生的平面与动画设计能力,完成网页设计与制作。一方面学生自我评价,另一方面学生和教师进行交流,可以让学生在课堂中当小老师,将自己作品的创意和制作过程讲解给大家共同探讨。
三、培养学生研究性自主学习的教学实践总结
(一)学生研究性自主学习习惯的培养
首先是学生研究性自主学习意识的培养,一是变被动为主动;二是学会方法;三是学会总结和反思。正确处理学与教的关系,引导学生学习基础知识和基本技能,同时主动地寻求和创造学习的方法,设计和选择自己的操作,培养思维能力,训练学生的情绪自我管理,同时学会寻求有效的帮助。
教师还应该帮助学生拓展视野,提供典型的、综合的练习,让学生多向求解,举一反三,让学生积极开动脑筋,同时多观看不同的作品,并对作品的主题、类型、手法、思想内涵、形式表现进行探讨。另外,举办各类竞赛,激发学生创作的欲望,加强工学结合,安排学生到企业实习,了解现在企业对动画制作的要求、使用的工具和应用领域,让学生更多了解市场。
(二)学生研究性自主学习的条件
学生自主学习需要现代教育技术的支持,如校园网学习资源库、自主学习软件等灵活多样的学习资源,可以帮助学生自主学习,同时由于计算机教育的实践性、操作性很强,需要高职院校在教学环境上给予学生自主性,比如图书馆、机房的自主使用,满足不同学习要求学生的自主学习。
高校在相关管理制度的设计上应该给予政策上的保障,如教师培训、教师的交流平台,使他们不断提高自己的教育教学水平,为自主学习教学模式的推行营造一个良好的氛围。管理部门应该制定相关的激励和考核办法,最终实现对自主学习管理的制度化、常规化。
综上所述,培养学生研究性自主学习是让学生在自主发现、探索建构新知识中提高学习能力的过程,实施研究性自主学习教学,实现教师从教知识到培养学生学会学习,学会思考的转变,培养学生的思维和实践能力,养成终身学习的良好品德。
【参考文献】
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关键词:中职教育;图形图像处理课程;教学改革;措施
近年来,我国的高中、高校不断扩招,造成了职业院校尤其是中职院校的生源质量不断下降。几乎所有的职业院校都已经开设了计算机应用的相关专业。这使得计算机应用相关专业的毕业生面临着越来越激烈的就业竞争。如今,中职计算机专业教育的一个重点课题是提高毕业生的就业竞争力。图形图像处理课程是平面设计专业的主干课程之一,在职业院校中,更是设计类专业的必修课。该课程操作简便、入门简单,给学生创造了发挥想象力的巨大空间,同时,给学生提供了新的就业方向。
一、图形图像处理课程的教学现状
1.学生没有明确的学习目标
在很多院校的图形图像处理课程教学中,均存在学生兴趣不浓、学习方向不明的问题。由于课堂教学多采取实例操作的方式,导致一些学生只是单纯地模仿课堂实例。这样,即使已经对软件的各项操作都了然于胸,也难以综合运用各种手段表现自己的创意。另外,学生缺乏团队合作精神,也缺少积极思考的习惯,课下很少练习,这就导致了学生难以接触到课堂内容以外的东西,也很少对课外知识进行研究。在这种教学模式下,学生的潜力得不到充分的挖掘。
2.教材与软件的发展脱节
在中职院校中,存在着一些陈旧的教材,这是众所周知的问题。对于其他专业来说,旧教材还是有着一定的使用价值,但是,计算机专业不同,计算机软件的更新速度很快,使得该行业有着其他行业难以比拟的新陈代谢速度。图形图像处理软件不断更新。以Adobe Photoshop软件为例,目前,Adobe Photoshop已经出现了CS5版本,相对于原来的7.0版本已经有了质的变化。但是,在很多学校中,Adobe Photoshop 7.0软件仍然是图形图像处理课程学习的内容。Adobe Photoshop CS5添加了一系列高级功能,如“自动镜头更正”功能,通过改变机身与镜头使得镜头的自动更正成为现实;“支持HDR”功能,使渲染出的3D场景更加真实;“处理高管相机中的RAW文件”功能,则是以Lightroom 3为基础,能够在无损的前提下优化锐化与降噪处理的效果。这些功能是7.0版本所不具备的。
3.硬件设备与软件的应用需求脱节
要运行Adobe Photoshop CS5,硬件配置至少要符合以下指标:以Athlon 64或者Intel Pentium 4作为中央处理器;内存在1GB以上;1024×768以上的显示屏,并配备合适的硬件加速图形卡OpenGL、256MB VRAM和16位颜色。对当前的时代来说,这种类型的配置并不算高,但是,对于很多实力有限的中职院校来说,很难实现机器的更新,这就使得很多教学用硬件设备都是多年前的配置,已经难以满足图形图像处理软件对运行环境的需求。
4.教学方法过于单一
在一些中职院校中,还沿用着传统的教学方法,老师用投影课件进行讲解,学生就捧着课本坐在下面听。这是老式的“满堂灌”教学。使用这种教学方法,会使得课堂内容过于单调,而且会给学生以错误的引导,让他们认为只需要单纯的模仿就可以学好图形图像处理课程。在这样的教学模式中,老师主导着课堂。当然,老师会认真备课,详细讲解,亲自示范,但是,这既不利于调动学生学习的主动性,也难以培养学生的创新思维。
5.教师自身能力有限
很多中职院校中,图形图像处理课程的教师有的直接来自师范大学,有的是计算机教师转岗担任。这些教师对图形图像处理课程的了解基本上是来源于书本或者是网络上参差不齐的各种教程,他们通常不具备系统的图形图像处理知识,对软件也不甚了解,操作技能只停留在基本工具的应用方面。由于没有系统的图形图像处理知识,很多教师对软件的精髓并不了解,所以在认识方面经常存在误区。比如,在Photoshop的教学中,有的教师鼓励学生多创作,但是忘记了所学软件的主要功能是后期加工与图片处理。也就是说,教师应该教的是将一幅风景图片处理成春秋冬夏的各种效果,但一些教师却将重点放在了教学生怎样作画上。
6.考核方式存在不足
图形图像处理课程有着实践性强的特点,传统的笔试方式很难考查出学生的真正学习效果。如果在学期末,仅仅是将平时成绩与笔试成绩综合起来评定学生的学习效果,很容易导致学生学习方向的偏差。如果只重视笔试成绩,很多学生在平时的学习中会应付了事,临近期末时,“临时抱佛脚”,以突击复习的方式通过期末考试。而且这样做的效果往往不错,进一步助长了学生的不良学习心态。从以上情形中可以看出,这种考核方式难以对学生的实践操作能力进行测试,也不能调动学生学习的积极性、主动性与创造性。
二、图形图像处理课程的改革
1.引导学生树立正确的学习目标
在引导学生树立正确的学习目标之前,要帮助学生形成对图形图像处理课程的整体认识,在了解的基础上,使学生对该课程产生兴趣。学生只有端正了对这门课程的认识,才能明确课程的学习目标。可以向学生展示各种优秀的作品,或者是广告设计作品,或者是动漫制作作品,只要是应用了图形图像处理技术的作品都可以进行展示。通过对优秀作品的欣赏,学生会形成对软件的感性认识,进而产生兴趣。学生兴趣高涨、自信十足,正是教学开始的有利时机。在这个时候展开课程内容,可以获得极佳的教学效果。同时,图形图像处理不仅仅是技术性的学科,要创作出优秀的作品,需要各种人文知识的积累,所以,教师应该引导学生多方涉猎人文知识,比如绘画知识、广告知识、摄影知识、网络知识、文学知识等,在深厚的文化积淀之中寻找灵感。总之,教师应该引导学生形成对课程的整体认识,从而树立起正确的学习目标。
2.及时对教材进行调整
在很多的中职院校中,教材的订购存在着局限性,但不容否认的是,教材在学生的入门学习和基础的提高方面发挥着积极的作用。所以,学校应该重视对教材的选用和调整,一方面,可以选择大纲教材用于基础教学;另一方面,还可以组织一批相关专业的教师,考察当地的就业环境对专业的具体要求,然后根据本地情况编制教材。以岗位的需要编撰教材,有利于毕业生就业竞争力的提高。在教学中除了要教授大纲教材内容,还要包括以下内容:
(1)小型广告公司的实用操作技术。相对于很多大学毕业生来说,中职毕业生不具备学历优势,在进入社会之后,可能会遇到求职困难的情况。所以,在求职时,不该好高骛远,要放低要求,从一些要求比较低的小公司做起。对有着广告理想的学生来说,可以先进入一些小型的广告公司进行锻炼。小型广告公司一般会用到的专业知识包括三维贴图的绘制和处理、形象创意、广告摄影、平面设计、简单美工、名片制作、图标制作、视觉创意等。如果掌握了这些基本的技术,在竞争报社、复印社、装饰公司、印刷厂和平面广告公司的职位时就有了较强的竞争力。
(2)基础的美术知识。中职学生本来就不具备很高的综合素质,在美术功底方面也存在着不足。而学习图片处理,首先要对基础的美术知识有一定的了解,同时还要了解一定的计算机颜色知识。这些知识包括了透视原理、颜色匹配、色彩模式、色彩构成、构图原理和明暗关系等。
(3)影楼后期制作技术和数码技术。需要掌握的知识包括影楼数码摄影基础知识;影楼的常用软件及图形图像处理软件;进行图像调整、修复和处理的各种技术;合成图像,套用模板,处理文字,设计请柬、贺卡和日历;制作各种图片效果与特技;制作电子相册;设计婚纱等。
3.更新硬件设备
学校要注重教学硬件的更新,使硬件配置满足软件的运行条件。可以向政府申请专项的设备资金,也可以联系社会力量对学校进行资助,在筹得资金后,批量购进新的硬件设备,设备的版本设置不一定是最新的,但一定要符合目前与以后一段时间图形图像处理软件的运行需要。同时,还可以选择逐步更新的方式,分批购进新设备,这样可以防范一定的投资风险,也能紧跟时代的脉搏。
4.改进教学方法
(1)以学生为本,调动学生的学习兴趣。将学生作为课堂的主体,使其成为课堂的主人。在实训开始前,老师只对实训项目做简要的说明,然后交付每一个小组进行讨论。小组讨论后,要制作出一份具有可行性的设计书,然后将设计书交给老师审阅,老师审阅通过后,方可开始制作。这样的教学方式,不仅能够充分调动学生学习的积极性,还能促使他们开动脑筋、积极合作,避免了小组组织混乱而带来的时间浪费。
(2)实施分层教学。将能力接近的学生集中起来,分层施教,这样既能兼顾大多数人的需要,又有利于激起学生的学习动力;在每一个层次中进行小组划分,使小组间形成良性竞争,调动学生的学习积极性。通过分层施教,教师能够发现学生的潜能,然后因材施教,从而提高教学效果。
(3)增加实践课程。将教学环境设在机房,在知识讲授之后进行及时的上机训练,有利于加深学生对课堂内容的理解,强化记忆,同时有利于提高学生上课的兴趣。
5.加强对教师的培训
可以组织教师参加校内培训,或者到校外的相关单位和企业进行学习。制定一定的政策,聘请一些具有丰富实践经验的在职平面设计人员进行实践教学。知识与经验相互结合,有利于制定教学方向,培养出符合市场需求的人才。
6.改革考核方式
期末考核的重点应该放在实际操作能力上,要考查学生对所学知识与技能的应用。通过考查操作能力,对学生分析、解决问题的能力进行综合的评价。教师可以给定一个题目范围,然后学生在给定范围内挑选题目进行设计。一个题目可以由一个人完成,也可以由小组完成。如果选择小组形式,就要将学生进行随机组合,以锻炼学生的合作能力。学生作业的评定方式分为互评、自评与教师点评几个部分。可以用答辩的方式展开互评,学生要向全班展示其设计思路与操作步骤。
三、总结
图形图像处理课程的实践性和创造性特征要求提高学生的操作能力和创新能力。在实际的教学工作中,首先要让学生对软件形成感性的认识,提高其学习兴趣,同时,更新教学内容,改革教学方法,使学生在学到基础知识的同时,获得较好的实践能力。
参考文献: