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一、案例教学及其独特魅力
所谓案例教学,就是教师根据教学目的和要求,组织学生对案例的调查、阅读、思考、分析、讨论和交流等活动,教给他们分析问题和解决问题的方法或道理,进而提高分析问题和解决问题的能力,加深学生对基本原理和概念的理解的一种特定的教学方法。关乎案例教学成败的就是教学中所使用的案例。一个教学案例就是一个对教学实际情境的描述,在这个教学情境中包含有一个或多个教学疑难问题,同时也可能包含有解决这些教学问题的方法。
有学者列举出案例教学的五个益处:案例教学的着眼点在于学生创造能力以及实际解决问题能力的培养,它关注的是如何用更有效的方式(而不仅仅是传授、讲座)让学生获得知识;学生通过案例教学得到的知识是内化的知识,是一种“做中学”的形式;案例教学有助于提高学生表达、讨论技巧,增强其面对困难的自信心;大大缩短了教学情境与实际生活情境的差距;帮助学习者理解教学中所呈现的两难问题,对教学进行分析和反思。
以上种种益处,彰显出了案例教学的独特魅力。也正因为它的独特魅力,案例教学已经成为促进教师专业化成长的有效路径,成为新课程教学中很有成效的方式。
二、生活辅导及其对案例教学的呼唤
生活是侧重于对学生休闲辅导、消费辅导和生活适用辅导等的心理健康教育方面的重要内容,重点是培养学生健康的生活情趣、乐观的生活态度和良好的生活习惯。这对于儿童将来获得幸福而充实的生活具有潜移默化的影响,也对他们以后的个性发展、自身内涵的丰富提升、学习工作效率的高效具有有利的迁移效用。中小学心理健康教育的基本内容主要包括中小学生的学习心理指导、自我意识指导、人际交往指导、生活与社会适应指导。生活辅导可以纳入到生活与社会适应指导的范畴。
对学生进行生活方面的辅导,诚然是必要的。但是,生活二字的含义太广,教师在辅导时不可能面面俱到。另一方面,心理健康教育的时间是有限的,在有限的时间内要想取得长效的成果,这就需要选择一种适当的途径,而案例教学的很多特点、功能恰恰符合心理健康教育的需要。
三、新课程下案例教学在学生生活辅导中的运用原则
(一)实事求是原则。案例是一个实际情境的描述,教师的描述必须如实地反映实事。这种描述是一种如实地叙事,而非文学性的演绎,不需要过度的夸张,只要将需要的事例如实在适当的时候描述出来即可。
(二)时效性原则。案例教学中的教学案例有一定的时效性,这些案例在使用时必须是时下的。就拿应激性训练来说,对学生进行灾难危机预防干预,使用“512”四川地震这个案例要比唐山大地震显得更有说服力。当然,有些案例还需要就近选材,案例就发生在身边,这样就更有说服力,更加显得真实可靠。
(三)适用性原则。在对学生进行生活辅导的时候,所选择的案例要具有代表性、针对性,这也是一种常识。进行安全常识心理辅导时,不可能选择帮助他人的事例,这是浅显的理解。较为深层的理解就是,在选择的时候,要明晰对学生进行辅导的具体方面,如在开展防盗方面心理辅导的时候不能选择与地震、火灾等方面的案例。
(四)可操作性、实践性原则。所选择的案例并非凭空捏造,而是要贴近学生生活。教学案例描述的是教学实践。它以丰富的叙述形式,向人们展示了一些包含有教师和学生的典型行为、思想、感情在内的故事。教学经验告诉我们,空前拔高学生不熟悉的案例很容易让学生产生排斥心理,而那些较为熟悉的、准确的案例易被学生理解接纳。
四、以一节“学会生活”主题活动课为例,分析案例教学的使用
以《想法不同,心情不同》为例。这次心理辅导课设置的目标是:使学生了解“合理化”的心理调控价值,帮助学生及时从消沉、苦闷中解脱出来。笔者采取一个传统的案例为导引,把问题衍生出来。
有一位老奶奶,他有两个儿子。一个儿子开了一家鞋店,另一个儿子开了一家卖伞的商店。当晴天的时候,她担心卖伞儿子的生意不好,当阴天下雨的时候,她担心卖鞋儿子的生意不好。弄得这个老奶奶整天心情都不高兴。
随后设置一个问题,引发学生进行讨论和思考――“怎么帮助她呢?”
学生针对这个故事进行讨论,不同的观点呈现出来,教师进行适当的点拨,去粗取精。然后进入第二个环节,根据学生中存在的现象提取出下列案例:
(1)本次评选三好学生和优秀少先队员,小明没有当选,应该怎么办?
(2)不久前小红与同学发生了一些摩擦,心里不痛快,我们该怎样帮助她?
(3)刚买的一本画册不小心丢失了,觉得很遗憾,应该怎么办?
以前文述及的案例为思维蓝本,以学生的集思广益后的观点为方法,来解决生活中出现的三个真实案例。
在进行本次辅导之前,笔者对学生进行了调查分析。由于部分学生存在钻牛角尖的现象,影响了学生的学习和交往,因此很有必要对这类问题进行辅导。而笔者所提取的三个案例也是经过和其他教师细致分析思考后而确定的“应用案例”。这些案例不需要学生从中得出什么观点,而是学生对前面所讨论观点的进一步升华应用,进而使学生得到合理的体验。学生们能够通过采用“合理化”的方式,缓解个人遇到的不愉快情绪;能够做到与好朋友一起,共同寻找克服消极情绪的有效方式。这是本次心理辅导的最根本的目标,而在课后,笔者回访发现,大部分学生能够实现这一目标。
五、对号入座:学会生活辅导中需要规避的现象
对学生进行学会生活方面的辅导时发现,如果使用的一些案例正好是学生周围的或者生活中的事儿,学生很容易会联想到案例的原型是谁。当说到这个案例的时候其他学生会不由自主地看向这个案例的“原型”。即使案例的主人公的姓名已经做了处理,一旦在使用这个案例时,案例的原型往往会低下头,显得不好意思。可以看得出,学生对号入座了。而这种情况很有可能会给学生带来不利的影响。因此,在对学生进行学会生活辅导的时候,需要规避学生对号入座行为的产生。
针对这种情况,教师有必要对学生进行提前的声明或者提示,不要让学生对所使用案例对号入座。另外,教师也可以对某些案例进行合理的演绎,使案例一定程度上“面目全非”,但却能如实反映事情的本质。当然,也可以等上一段时间,当学生对这类事件已经淡忘或者对它的记忆已经模糊时,然后再使用,这样也会取得很不错的效果。
案例教学确实有着很大的魅力,但却不是万能的。它不能取代心理健康教育的其他一些方法,比方说心理剧、心理游戏等等。案例教学引入学生学会生活辅导这一专题是一个理性的思维和考量,有的时候效果很理想,但却不是时时刻刻都是理想的,所以不能随意夸大案例教学的作用和使用范围。案例教学对教师和学生的要求较高,要求教师必须经过良好的训练。案例教学是建立在一定的认知水平上的,由于学生知识经历的局限性,因此在进行案例教学时,必须要对学生进行相关知识的铺垫和拓展。
参考文献:
[1]陈美玲,孟繁胜.案例教学在心理辅导活动课中的应用策略[J].中小学心理健康教育,2008,(11)(下半月).
[2]吴增强.现代学校心理辅导[M].上海:上海科学技术文献出版社,1998,5.
[3]李日兰.中小学生心理健康问题研究[J].教学与管理, 2003,(6).
[4]郑金洲.案例教学指南[M].上海:华东师范大学出版社,2000.
随着新一轮高考改革的到来,培养学生的学科素养成为课程培养目标的重要组成部分。地理学科素养的一个重要的内容是培养学生的地理学科综合分析能力。其中比较思维又在区域地理教学中可以有效地反映学生的地理思维品质,帮助学生完善地理学科能力,解读区域地理特征差异分析和原理、规律。在地理教学实践中,熟练运用比较思维方法进行思考,提高地理解题的质量和效率,同时培养学生在解决问题时自觉采用地理的思维方式观察事物、获取信息、发展综合分析能力形成地理学科素养。而这渗透着地理学科能力培养的核心所在――地理思维能力及思维方式的应用能力,这是高考改革中培养学生学科素养的目的所在。然而比较可惜的是,大多数学生目前并没有具备这方面的素养,表现在解题中常面临两个大问题:一个是做选择题时,学生对某等值线弯曲的原因判断这类试题的考查无从下手;另一个是做综合题时,学生常常因为套模板答题被扣分,导致综合题得分不高。尤其是高中地理,其学生学科素养水平参差不齐,在课堂教学中不易从整体上掌握学生的学习效果,因而笔者尝试利用微课做课后微专题突破解决这一难题。而如何落实微课的教学应用,真正让全体学生掌握这种方法是本课题所要探讨的关键性问题。
二、研究目的
课堂教学与课后辅导是教学过程中两个不可分割的环节,二者的有机结合能够取得“1+1>2”的教学效果,本次研究的主要目的在于探讨课堂整体教学与课后利用微课做微专题辅导有机结合的方式,以期为《微课资源应用于辅差教学的研究》课题提供可借鉴的操作方法。
三、研究方法
采用个案研究方法,对本校高三年艺体班进行教学实践,通过对研究对象建立跟踪档案、访谈调查、真题检测的方式验证以微课形式进行课后微专题突破的效度,由此得出一些结论和启示。
四、研究过程
1.核心概念界定
比较思维指根据两个或两个以上具有相同或相似特征的事物间的对比,从某一事物的某些已知特征推测另一事物的相应特征的存在,异中求同,同中求异,从而产生新知,得出有创造性的结论。地理学科具备培养学生比较思维能力的明显优势,区域比较是地理比较思维的基础。不同区域由于地理环境的差异,人们的生产、生活的特点有许多不同,区域的发展水平、发展方向等也存在差异。
微课主要是以视频为主,记录教师在课堂内外教学过程中围绕某个重难点展开的教学过程。微课一般是10分钟的讲课过程,讲课内容比较少,具有针对性,并且微课的制作过程简单实用。
2.研究对象
选择艺考类学生作为研究对象,这些学生的基础知识和基本技能因高三上学期集中精力进行专业辅导而荒废,比较思维在解题中的应用方法一无所知,因此,选择这些学生作为研究对象,可以采用测试的方法较明显地验证课后微专题的辅导效度。
3.研究步骤
(1)比较思维技能预学环节
教师根据学情进行比较思维在解题中应用的课堂教学,并做当堂教学效果检测。根据测算,学生选择题的正答率约为65%,由此可知本节课的课堂教学效果仍有部分学生没有掌握。教师对需要进行课后再辅导的学生进行确认与登记。
(2)微视频辅助环节
根据本节课内容分解制作尽量详细的讲解微视频,学生体验的思维分析过程越细致越有利于比较思维分析法的掌握。教师利用QQ群等方式将微视频等学习资料分发给学生,同时将纸质版的学习任务单、训练任务单印发给学生,学生利用周末时间或课后自习时间结合学习任务单观看微视频,从而完整地了解比较思维的概念、对应的问题及思维的应用过程等,继而查阅相关学习资源,完成任务单中的问题,并记录下学习中的困惑。
(3)反馈环节
要求学生把近几次考试试题重新进行梳理,找出涉及比较分析的试题,用比较思维的“三步骤”重新进行审题与整理,以检测其学习效果。对于已基本具备本思维方法的学生再要求其将区域特征基本要素要再熟悉,其别是中国三大自然分区的基本特征要熟练掌握,其中东部季风区还要能区分东北、华北、长江流域和江南地区的基本特征。此外,要求其将发展农业、工业、服务业的最优区位条件再熟悉,以及几种主要农业地域、工业地域的最优区位,最后再回顾各种地理要素的成因和规律,以检测其所学能力的应用能力。
经过完整环节的训练后,再测试学生的解题正答率有明显提升,提升幅度在10%~15%。
(4)结论与反思
经验表明,由于受多种因素的制约和影响,课堂教学中总有一部分学生在“核心知识、主要思维”方面的掌握上存在困难与不足,因此课后辅导尤其重要。根据本次案例的实践,课后辅导可遵循以下一般过程:(1)教师制作上传或分发辅导微视频;(2)督促学生利用课后或周末时间自主选择微视频进行再学习;(3)教师在课堂上组织学生进行答疑互动和交流展示、完成当堂训练;(4)根据当堂训练效果,布置个别还没有掌握的学生课后再学习微视频,另外布置已掌握知识或技能的学生进行相关知识的积累,巩固学习效果。
1.典型病例
1.1病史
患者陆某,男,15岁,学生,因腹痛待查于2010年3月31日收入院。患者于3天前无明显诱因下腹部及脐周疼痛,呈阵发性,不向他处放射,无恶心、呕吐、腹泻,门诊考虑“急性胃肠炎”,治疗后效果不佳。今日腹痛加剧,呈持续性,急来院就诊。
1.2体格检查
神志清楚,口唇无紫绀,体温38.9℃,脉搏100次/分,呼吸21次/分,血压100/60mmHg,浅表淋巴结无肿大,腹部平坦,未触及包块。腹部检查:中下腹及脐周肌紧张,中下腹有明显压痛及反跳痛,麦氏点轻压痛、反跳痛,双肾区无叩击痛,双下肢无水肿。
1.3辅助检查
1.3.1血常规检查。
白细胞计数15109/L,中性粒细胞91%。
1.3.2.腹部B超。
未发现明显异常。
1.3.3.腹部平片。
见膈下游离气体。
1.4医学诊断
坏疽性阑尾炎,急性局限性腹膜炎。
1.5住院经过
入院后急完善相关检查(血、尿、粪常规,肝肾功能,生化淀粉酶,出、凝血时间,输血前全套,腹部B超),抗感染支持(头孢类抗生素)治疗,排除手术禁忌症,给予充分的术前准备后,于2010年4月1日在连续硬膜外麻醉下行阑尾切除术。术后暂禁食、置鼻胃管持续胃肠减压、营养支持、抗感染(头孢替唑)、止血(氨甲环酸)等对症治疗。病理检查示:急性坏疽性阑尾炎。4月8日切口拆线,愈合好,无红肿无渗出,治愈出院。
2.护理
2.1护理诊断及合作性问题
2.1.1恐惧/焦虑。
与身体不适、病情严重、担心预后有关。
2.1.2腹痛、腹胀。
与腹膜炎症刺激、毒素吸收有关。
2.1.3体温过高。
与腹腔感染、毒素吸收有关。
2.1.4体液不足。
与腹膜腔内大量渗出、高热、体液丢失有关。
2.1.5潜在并发症。
腹腔脓肿、脓毒症等。
2.2护理目标
2.2.1恐惧/焦虑程度减轻,情绪稳定,能配合治疗和护理。
2.2.2腹痛、腹胀等不适症状减轻或缓解。
2.2.3病人体温得以控制并逐渐降至正常范围。
2.2.4病人水、电解质得以维持平衡,未发生酸碱失衡。
2.2.5能及时发现并发症的发生并积极配合医生进行处理。
2.3护理措施
2.3.1手术前护理。
2.3.1.1心理护理。由于发病突然、病情重,病人产生恐惧、焦虑的情绪,应为病人提供安静舒适的环境,做好解释工作,稳定病人及其家属的情绪,并介绍有关腹膜炎的知识,使其能积极配合治疗和护理,帮助病人树立战胜疾病的信心。
2.3.1.2“卧”。卧位,病人可取半卧位,减少渗出液吸收和减轻中毒症状;膈肌下降,腹肌放松,有利于呼吸和循环;鼓励病人活动下肢,预防下肢深静脉血栓形成。
2.3.1.3“禁”。禁食,可减少胃肠道内容物继续流入腹腔,减轻胃肠内积气,有利于控制感染的扩散。必须待肠蠕动恢复后,才可开始进食。
2.3.1.4“减”。胃肠减压,可减少胃肠道内积气、积液,减少胃肠道内容物继续漏出,流入腹腔,有利于减轻腹胀,使炎症局限和吸收,促进胃肠道功能恢复。
2.3.1.5“补”。营养支持,病人在炎症、应激状态下,分解代谢旺盛,应补充足够的营养物质来满足机体的需要。
2.3.1.6“抗”。控制感染及对症治疗,根据细菌培养及药敏结果选用抗生素。
2.3.1.7“观”。病情观察,严密观察病人生命体征、腹部症状及体征的变化,准确记录24小时出入量,必要时定时监测中心静脉压、血清电解质、血气分析等。
2.3.1.8做好腹部手术前常规准备,如皮肤的准备、留置尿管等。
2.3.2手术后护理
2.3.2.1卧位。病人回病房后,给予平卧6小时后取半卧位,并鼓励病人床上活动,以促进胃肠功能恢复,预防肠粘连。注意保护腹腔引流管。
2.3.2.2禁食、胃肠减压、补液及营养支持。术后继续禁食、胃肠减压,补充水、电解质、维生素及蛋白质等,必要时给予肠外营养支持,待肠蠕动恢复,拔除胃管后,逐渐恢复经口饮食。
2.3.2.3控制感染。继续应用有效抗生素,进一步控制腹腔内感染。
2.3.2.4病情观察。术后继续监测生命体征、尿量及腹部体征的变化,并观察有无脱水、休克和代谢紊乱情况,了解有无膈下或盆腔脓肿的表现,发现异常情况,及时通知医师,并协助处理。
2.3.2.5切口及腹腔引流管的护理。保持切口敷料干燥、整洁,若有渗血、渗液,及时更换敷料,观察切口愈合情况,有无切口感染征象;妥善固定腹腔引流管,保持引流管通畅,定期更换引流口处敷料,观察并记录引流液的性状、颜色及量的变化;当引流液减少、病人体温及血细胞计数恢复正常后,可遵医嘱拔管。
2.4效果评价
2.4.1病人焦虑/恐惧情绪解除,能很好地配合治疗和护理。
2.4.2术后腹痛、腹胀即缓解。
2.4.3病人术后第三天体温降至正常范围内,腹腔炎症得到控制。
2.4.4病人无水、电解质及酸碱平衡紊乱及休克表现。
2.4.5无腹腔脓肿、脓毒症等并发症发生。
2.5健康教育
2.5.1提供疾病治疗、护理知识,向病人及家属说明禁食、胃肠减压及半卧位的重要性,教会病人观察腹部体征变化的方法。
2.5.2给予饮食指导。讲解术后恢复饮食知识,指导病人流食―半流―软食―普食,并少量多餐、循序渐进,进食高蛋白、高能量及高维生素食物,以促进创伤的修复和切口的愈合。
鼓励病人早期活动,促进肠功能恢复,防止术后肠粘连。
3.体会
3.1以“工学结合、教、学、做一体化”的新型高职教育教学理念,将实验实训教学方法多元化[1],对临床常见病、多发病的案例分析放在床边教学,经过对医疗、护理、辅助检查整体深入的分析,提高学生的整体分析和应用能力,提高教学效益。
3.2案例教学与实训指导相结合,对增强学生学习护理专业核心课程尤其是临床护理课程的教学兴趣有较大帮助,可以使学生对复杂的临床过程与理论学习和实践操作联系起来,提高教学质量。
3.3改革案例教学的传统分块问题讨论的方法,继续采用整体护理的教学模式进行教学活动,用临床典型的真实性案例,较强的综合性临床学习因素,更突出过程动态性和实践性,使学生教―学―做―用的岗位学习不脱节,提高未来的真实岗位工作质量。
参考文献:
[1]李国芳.外科护理技术案例教学与实训指导[M].吉林:吉林大学出版社,2009.12.
一、初中思想品德教育渗透心理健康教育的重要性
1.初中思想品德教育渗透心理健康教育是素质教育的必然要求。素质教育强调德智体美全面发展,重视人的思想道德素质、能力培养、个性发展、身体健康和心理健康。心理健康教育是对学生进行心理知识传授、心理问题疏导、心理常识普及和自我心理照顾的一门学科。在义务教育阶段,尤其是学生综合素质发展较为迅速的阶段,思想品德课应该将心理健康教育放在一个突出的位置,让学生从小就认识到心理健康的重要性,并通过心理健康教育促进素质教育的整体发展。
2.初中思想品德教育渗透心理健康教育是促进学生心理健康发展的主要步骤。学生心理健康是学生正常学习、生活的重要保证,也是学生在人生道路上不断前行的启明星。学生唯有掌握基本的心理健康常识,并能够正确分析自己的心理现状,在遇到心理障碍时能够通过自我剖析和自我缓解来解决心理问题,才能在一定程度上完成知识、能力和情感的发展目标。就目前的中学课程开设以及社会上的心理关爱机构的开设情况来看,中学生心理健康教育的普及基本还是要依靠思想品德课的开展来推进。思想品德课可以系统地、完全地、定时地对学生进行心理健康教育,学生也可以以最为熟悉和接受的方式从心理健康教育中获得有价值的信息。可以说,心理健康教育在思想品德课中的渗透是促进学生心理健康发展的主要步骤。
二、初中思想品德教育渗透心理健康教育的探究
从以上分析中我们可以看出,初中思想品德课中渗透心理健康教育是必要的。为了保证这种渗透能够达到应有的效果,在心理健康教育开展时,课堂上的活动以及一系列课外活动都应该包含心理健康教育的成分。
1.教学案例中心理健康教育的渗透。教学案例在思想品德课的课堂教学中占据着十分重要的地位。这是因为教学案例具有生动性和真实性,对于初中阶段的学生具有吸引力,可以使知识更加深刻地保留在学生的知识结构中。同时教学案例来源于学生生活的环境当中,在某种程度上可以让学生较为顺利地发生知识迁移和情感迁移行为,让学生对教学案例中的行为有更深刻的体会。在心理健康教育中教学案例是十分必要的。心理健康教育包括心理知识传授、心理问题剖析、心理常识普及、心理游戏开展等模块,其中各个模块都需要生动的教学案例作为例证支持。如学生辍学的案例、家庭沟通问题的案例、学生沉溺于网络的案例,甚至是学生试图自杀的案例,这些案例所包含的心理健康知识将为课堂教学的开展提供较为丰富的素材,并在很大程度上保证了课堂教学开展的有效性。同时教师应该引导学生平时多关注此类信息,积极与周围的师生及家长沟通以协助教师开展心理健康教育工作。
2.课外实践中心理健康教育的渗透。课外实践是思想品德课的组成部分。教师可以通过带领学生参观博物馆、纪念馆、社会发展展览馆等感受祖国日新月异的变化,以激发学生的爱国之情。同样心理健康教育也应该将课外实践作为课程建设的一部分。心理健康教育的课外实践包括带领学生进社区服务、开展社会小调查、参观心理咨询中心、与心理咨询师对话等多种形式。其目的就是为了让学生将书本中的静态知识转化为生活中不断变化和更新的动态知识。同时这种转化还需要实现知识与能力之间的转化,以帮助学生形成良好的社会认知能力和心理调适能力,并在此基础上形成社会服务能力,以帮助他人进行心理咨询和疏导工作。课外实践中教师的角色是十分重要的,教师不仅要当好课外实践指导教师的角色,同时还要时刻关注学生自身的身心发展变化,做好学生心理健康道路上的引路人。
关键词:案例驱动;嵌入式系统;教学改革
嵌入式系统是以微控制器为核心,将其嵌入到产品或设备中以实现其功能数字化和智能化的系统。嵌入式系统的应用十分广泛,覆盖了包括消费类电子、智能家电、工业控制、通讯网络、仪器仪表、汽车电子、医疗电子等多个领域[1-2]。
与此同时,国家及企业对嵌入式人才的需求越来越旺盛[3]。为了适应市场需求,近年来不少高校在信息技术类专业中开设了嵌入式系统相关课程,但课程的教学改革尚未很好地适应市场需求的变化,课程教学基本上还停留在传统模式上。从培养嵌入式系统应用开发人才角度来看,教学内容和教学模式都是与实际脱节,培养的学生在嵌入式专业技能、实践能力、创新意识等方面都不能满足用人单位的要求,缺乏利用规范的工程方法构建符合应用需求的系统能力,入职后需要较长的适应期[3]。因此,如何适应形势的变化和发展,消除校企之间的鸿沟,提高嵌入式系统课程教学质量,培养社会需求的高素质嵌入式系统应用开发人才,是我们面临的一个紧迫课题。
1嵌入式系统教学存在的问题
我们知道,嵌入式系统有两个很显著的特点:一是软硬件结合,可以说任何嵌入式系统都是软硬件协同设计的结果;二是面向应用,嵌入式系统是通过嵌入到具体的产品中,提升产品性能,降低产品成本。而嵌入式系统作为课程,它是一门软硬件相结合的课程,既包括比较复杂的硬件组成与工作原理,又包括嵌入式软件设计,同时还涉及嵌入式应用开发中的一些工程经验和领域经验。另外嵌入式系统还有许多先行课程,如程序设计基础、模拟电路、数字逻辑、组成原理等。这就要求嵌入式系统课程任课教师既要有比较扎实的嵌入式软硬件功底,同时具有比较丰富的嵌入式工程经验和行业背景。但现在大部分嵌入式系统教师在专业上要么偏硬(一般来自电子相关专业)、要么偏软(一般来自计算机相关专业),工作经历大都是从高校到高校,缺乏丰富的嵌入式系统应用开发经验,所以在教学设计时,既不能根据自己的实践工程经验对教学内容进行合理的裁剪取舍,也不能充分结合实际的工程案例进行实际应用讲解,更多的是将课本上的知识全盘照搬传授给学生,容易让学生觉得课程无用、无趣,丧失学习的兴趣和积极性。
其次,经过近十年的高校扩招,现在的大学本科教育已由精英教育转变成为大众教育,特别是对于二本、三本这些应用型本科院校的学生,他们普遍有兴趣广泛、思维灵活,但却不太习惯理论学习和思考、缺乏恒心和耐力、容易知难而退等特点。对于这些学生,如果采用传统的强调理论化、知识化的传授方法
来讲授嵌入式系统课程,学生无法直接感受到嵌入式系统课程的魅力,无法感受到所学知识在实际工作中的地位和作用,因而不能融入到课堂学习中去,体现在课堂上就是老师自说自话,学生我行我事。最后一个学期下来,大部分学生感到是一无所获,产生严重的挫败感。即使对于比较优秀的学生,尽管他们能够硬着头皮学完课程,并且还可以做到考试成绩优良,但他们获得的只是应付考试的死知识,这些知识应付考试还行,但要真正面对一个实际的嵌入式应用开发问题,仍然是不知所措,无从下手。
最后的问题来自教材方面。尽管近年来嵌入式系统教材出了很多,但大多都是以知识点来组织相关的章节,相互照抄,内容生硬,很少融入作者自己的经验和理解,缺乏相关的工程案例来帮助学生理解相关教学内容,来引导学生参与教学内容的分析讨论,学生也很难将抽象的知识和工程实践结合起来并加以具体应用。文献[3]是目前ARM嵌入式系统课程最为成功的教材之一,其配套课件、实验资源都非常全面,但其教学内容大多以芯片描述方法来表述,很少启发扩展内容和工程案例,适合工程人员查阅,却不适合刚接受该门课程的学生学习。
针对上述问题,笔者结合多年嵌入式系统教学经验,探讨基于案例驱动的嵌入式系统教学方法改革。
2嵌入式系统教学中案例设计思路
案例教学法以一种以案例为基础的教学法,教师根据课堂教学目标和教学内容的需要,通过设置具体教学案例,引导学生参与分析、讨论、实践等,让学生在具体的问题情景中积极思考、主动探索,培养学生分析问题和解决问题的综合能力,提高教与学的效果[4]。
为了解决嵌入式系统教学中存在的问题,我们以“有用、有趣、建立学生自信”为指导思想[5],积极探索嵌入式系统教学方法改革,其中一个很重要的做法就是在现有教材的基础上,大量引入活泼生动的教学案例和相关的工程应用。通过这些教学案例,提高学生的学习兴趣,让他们主动参与到学习过程;化解课程的教学难点,减少学生学习课程时的挫折感;强调所学知识的工程应用,培养学生的实践动手能力和创新能力;贯通课程的知识点,建立嵌入式系统整体概念,培养综合运用所学知识能力;承上启下,强调课程之间联系,并为后续课程做好铺垫。
2.1通过教学案例提高学生的学习兴趣
陶行知先生说过:“学生有了兴趣,就会用全副精力去做事”[4]。兴趣是学好嵌入式系统这门课程的前提和基础。如果我们能够通过引入一些有趣的教学案例,让枯燥的知识趣味化,就可以引发学生的学习激情,激发学生的学习潜能,点燃学生的智慧火把。
例如,在讲授PWM知识时,我们引入“两只老虎”播放控制的教学案例,学生面对的不再只是寄存器、分频、占空比等一些抽象枯燥的概念理论,而且可以欣赏到一段美妙的音乐。特别是当学生认识到他们自己完全可以利用PWM相关知识来编写代码实现音乐播放的时候,他们对所学的内容立即会变得兴趣盎然,甚至跃跃欲试。这样学习的兴趣和积极性调动起来了,后面的学习投入和学习成功也就水到渠成。
2.2通过教学案例化解课程中的教学难点
嵌入式系统这门课程涉及到不少抽象的概念和原理,相当一部分同学在学习的时候会碰到一些障碍。这个时候,如果能够将抽象的概念和晦涩难懂的原理融入到一些生动形象的教学案例中,就可以使复杂问题简单化,抽象的理论具体化,从而有效地化解教学中的难点,加强学生对相关概念和原理的理解。
比如在学习“引脚连接模块”的时候,由于学生暂时对GPIO、UART、PWM、I2C等概念还没有接触了解,这个时候,如果给学生讲解如何通过引脚功能选择寄存器的设置来控制引脚作为GPIO、UART0的发送功能或PWM输出功能,学生肯定是一头雾水,不知所云,会从心里头产生畏惧感,丧失学好这门课程的信心。这个时候,我们设计了一个“让你选明星”的教学案例,用刘德华、张学友、郭富城、黎明四大天王这些同学感兴趣而且熟悉的明星来代替GPIO、UART、PWM、I2C等抽象概念,并设计了相应的软件芯片,让学生模拟引脚功能选择寄存器的设置来选择相应的明星。这样通过引入贴近学生生活的教学案例,不仅给学生以亲切感,同时清除了初学时过多抽象的概念给学生造成的学习障碍。
例如,在学习“向量中断控制器”这一章节时,我们设计了一个“看看你能不能当 CPU?”的游戏教学案例,由一个同学充当CPU,多个同学充当不同的中断源,通过多个步骤的游戏训练,同学们对中断源及其中断通道号、中断使能、中断触发、中断响应方法等一些比较难以理解的概念和原理有了很清晰的了解,而且在教学案例互动中体会到学习成功的快乐。
2.3通过教学案例联系工程实际,突出课程实践意义,培养学生实践动手能力
嵌入式系统是一门应用性、工程性很强的课程,在教学中适当地引入一些实践工程案例,一则可以让学生建立这门课程“有用”的概念,从而调动学生学习的积极性;二则引导学生关注知识的工程实际应用,使学生掌握针对实际问题的分析和设计方法,提升学生的实践动手能力和创新能力。
例如,在学习UART相关内容的时候,我们设计了一个“从PC机传输汉字点阵或图片到 ARM实验平台显示”的教学案例,通过这样一个教学案例分析和讨论,同学们不仅明白了UART的工作原理和应用方法,而且也能体会这一小小教学案例的工程实际背景。随后联系到放置在路口、广场、车站等的 LED 大屏幕显示屏的显示内容传输更新的时候,他们就体会到了这个教学案例的工程意义。
当然,对于具有实际工程背景的教学案例需要根据教学的特点适当加以简化,并给学生留有足够的想象空间,引导学生培养逻辑思维能力和创新应用能力。
2.4通过教学案例贯通整门课程所学的知识
临近课程结束的时候,学生感觉到嵌入式系统这门课程学到的都是一个个相对独立的案例和知识点,缺乏一条“彩线”把整个嵌入系统的相关知识、技术串联起来,不能够站在“系统”的高度来看待课程所学的知识,更谈不上对所学课程知识的综合运用。这个时候,我们有必要设计一个综合的教学案例来贯通整门课程的知识点,增强学生对嵌入式系统的整体理解,引导学生综合运用所学知识解决实际问题。
例如,在学习完嵌入式操作系统及其程序设计课程后,我们设计了一个《打地鼠》嵌入式游戏设计综合教学案例,该教学案例既涉及到嵌入式硬件相关资源的应用,如蜂鸣器、键盘、显示屏、数码管、定时器、中断等,又涉及到基于嵌入式操作系统程序设计的各个环节,如任务划分、任务优先级设计、任务间同步、任务间数据通信等。通过这样一个综合教学案例,既将嵌入式系统和嵌入式操作系统所学的知识贯通起来,也让学生初步掌握了综合利用所学知识开发一个嵌入式游戏的步骤和相关技巧。
2.5通过教学案例承上启下,强化课程之间联系
一门课程结束后,在许多学生的概念中就意味着该门课程的彻底结束,许多传统的教学模式也经常孤立地讲授一门课程,并不试图引导学生去联系以前学过的知识[5]。在嵌入式系统教学中,我们强调通过教学案例来承担一定的承上启下的作用,在嵌入式系统教学实践中,适当结合学生以前所学过的知识,特别是“数字逻辑设计及其应用”课程的知识,这样既能帮助学生理解现在所学课程的知识,同时也复习以前所学课程知识,进一步深化数字逻辑设计知识的理解和应用,做到相关课程之间的融会贯通,达到整体优化的教学效果,提升学生的综合运用和扩展能力。
例如,在讲授GPIO的时候,我们设计了一个“跑马灯控制”的教学案例,要求通过GPIO控制74138控制接口电路,进而实现多个LED显示控制。这里的GPIO是嵌入式系统课程的知识,而74138控制接口电路是数字逻辑设计中学过的。
例如,当讲授到定时器一节,我们设计一个“测量电容器容量”的教学案例,要求学生思考如何利用555电路所具有电容和数字频率信号之间的比例关系,即:555电路工作在多谐振荡器模式下,当电路中的电阻确定时,电容值和其产生的方波信号周期成正比关系,来实现数字电容测量仪器。这里方波信号的周期可以由嵌入式系统的定时器知识实现,而555电路就是数字逻辑设计中的经典知识内容。
2.6通过教学案例为学生课程设计提供启发和素材
课程设计作为综合、设计、创新性实践教学环节,是对课程所学知识的综合运用,也是提高学生实践动手能力和创新能力的重要手段。但经常发生的情况是,学生不知道课程设计要做什么?或者不知道课程设计如何动手。通过教学案例为学生提供一些紧扣教学内容的选题方向,同时也为学生如何进行课程设计提供了启发和思路。特别是我们在课程案例设计的时候,都为学生预留了一些扩展空间,给学生留下一些需要进一步思考的问题和挑战性的课题。
3嵌入式系统案例教学中应注意的问题
1) 教学案例的设计应当紧扣课程教学目标和教学大纲。引入教学案例的目的是以它作为载体来传授课程大纲所要求的知识,进而达成课程的教学目标。
2) 教学案例的设计应当遵循“有用、有趣、建立学生自信”的原则。“有用”意味着教学案例应尽量来源于嵌入式工程实践,案例所涵盖的一些知识、解决问题的方法技巧,对于学生今后的嵌入式应用开发有着一定的指导和借鉴意义;“有趣”意味着采用生动形象的案例将枯燥的知识趣味化,从而引发学生的学习兴趣。“建立学生自信”就是要按照学生的认知规律,将抽象理论具体化,对来源于工程实践的真实项目进行适当的简化处理,让学生易于学习、参与、模仿,并体验学习成功的快乐。
3) 教学案例的设计应当为学生提供一定的想象空间和足够的自主探索空间,教师在案例示范教学和讨论时应多提供几种思路,激发学生的求异思维,提高学生的创造能力。
4) 案例驱动教学模式强调开放、互动,强调学生的高度参与。教师的重要职责是创造好的教学环境,激发学生的学习兴趣,保持学生的学习动力,从而保证案例教学的顺利进行。为了达到这一目的,要求教师在课前要精心策划和安排,课堂中巧妙地引入学生感兴趣的案例,并引导学生积极参与讨论。
5) 案例驱动教学的更高形式是项目驱动教学。项目驱动教学要求通过一个或几个项目来贯穿整个课程教学,以培养学生分析问题、解决问题的能力,以及工程素养和团队合作精神。这对项目选题、教师要求、课程考核均提出了新的挑战。
4结语
电子科技大学中山学院从2008年开始在嵌入式系统课程教学中尝试运用案例驱动教学,经过两年多
的探索,取得了较好的教学效果,主要表现在:学生对这门课程的性质和作用有了比较深刻的认识,学习兴趣明显提高;学生的独立思考能力、实践动手能力、综合运用知识能力甚至是语言表达能力、 合作精神都有明显增强;受教学案例的启发,学生积极开展课程设计活动,涌现了一大批优秀的课程设计作品,并在一些嵌入式相关的学科竞赛中取得了很好的成绩,先后获得“博创杯”大学生嵌入式设计大赛一等奖两项、二等奖两项、三等奖一项,全国大学生信息安全竞赛一等奖一项,“ZLG杯”ARM嵌入式系统电子设计大赛二等奖两项、优胜奖三项,等等;不少学生毕业后都顺利地走上了嵌入式技术开发工作岗位,成为企业的技术骨干,甚至担当了产品技术开发管理职位。
与传统的教学模式相比,案例驱动嵌入式系统教学在提高学生学习兴趣、提升学习效果方面都发挥了很好的作用。但与传统教学方式相比,案例驱动的嵌入式系统教学在运作上难度较大,在组织教学过程中还没有形成一套有规律性的方案。老师需要在吃透教学大纲和教学内容的基础上,结合自己的嵌入式开发经验,同时注意收集案例素材,设计理想的教学案例,在课堂教学组织上也需要老师花费更多的精力进行思考设计,在课后的学生辅导上也需要投入更多的时间。所有这一切,都需要任课教师付出更多的努力,但是作为一种能增强教学效果、提高教学质量的教学模式,值得进行进一步的尝试和研究。
参考文献:
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Innovation of Case Driven Teaching for Embedded System
LI Wensheng, DENG Chunjian, LÜ Yi
(Department of Computer Engineering, Zhongshan Institute, University of Electronic Science and
Technology of China, Zhongshan 528402, China)