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关键词 教学方法 项目教学 数字电路
中图分类号:G424 文献标识码:A
Digital Circuit Project-based Teaching Methods and Practice
WANG Feng, LIU Meiquan, XU Zhangsui
(Department of Vehicles and Electrical Engineering, Ordnance Engineering College, Shijiazhuang, Hebei 050003)
Abstract By allowing students to participate in scientific research project, Make students truly participate in the whole process of project design, implementation and evaluation. Organize the theory of digital circuit and practice experience as an integration. Practice and prove the classroom knowledge. Mobilize students' enthusiasm for learning and cultivate the ability to analyze problems and to solve the problem.
Key words teaching method; teaching based on project; digital circuit
数字电路是机、电类专业学生的一门专业基础课程,具有很强的理论性、逻辑性和综合性。对打牢学生的理论基础,培养学生辩证思维,锻炼分析问题、解决问题的实践能力都具有很重要现实意义。
时代的发展对人才提出了新的更高的要求。老师台上讲、学生座下听、课上练习、课下作业,这种以单纯的知识传递为主要特征的传统教学模式早已不适应时代对人才培养的需求。
目前主要采用的模式是在这个框架上丰富各个环节,仍以课堂讲授为主,加入了多媒体、仿真演示等辅助教学手段。相比传统的“灌输式”,通过辅助手段的应用增加了学生对数字电路的感性认识,可以在一定程度上激发学生学习的热情和进行实践的愿望。但如果到此为止了,学生就只有望梅止渴了。如何让学生的求知热情持续下去,就需要一个平台,让学生体会到理论知识的用处,体验知识的运用方法,科研项目就是一个最容易找到的实践平台,学生通过参与科研活动,可以实现从听讲到动手,从被动的灌输到主动的吸取,从理论到实践,从分析问题到解决问题的跨越,把这种求知的热情在实践中升华,最终转化为对知识的驾驭能力。
1 项目教学法的理论基础
项目教学就是把科研活动引入教学,在教师的引导下,学生参与到科研项目实施工作,结合课堂知识,构成闭环教学。在理工科院校中,专业系、教研室都承担了许多的科研任务,对于机、电类的课题,其中的电路部分几乎是必不可少的。这些电路都具有实际的功能,从各个分立元件到小规模的单元电路,再到大规模的模块电路,都是把学生从课本的理论知识带到一个个实实在在的具体电路中。
项目教学法是以典型项目为平台,围绕课程体系和学生的知识结构,将项目分解成不同的阶段、不同的模块和不同的任务,从对元件的认识到基本电路的设计,从单一功能电路的调试到实用电路的制作,让学生在循序渐进的过程中加深对课堂知识的感性认识,运用所学的理论知识探索性地解决实际问题。
项目教学法的目的是把课程学习和动手实践结合起来,把练习作业和完成电路结合起来,由理性到感性,由被动到主动的一种闭环培养模式。课堂授课对学生是理论学习,知识积累,有所储备才能有所发挥。理论知识学得牢不牢,有什么用,通过动手实践就能得到验证和检验。一方面,如果掌握的知识得到很好的验证,会增强学生对课堂学习的认同感,另一方面,如果实践检验中遇到了难题,需要向书本、向老师求教,说明老师讲的是有用的,这会增加学生对课堂的向往感。通过自己动手实践,培养学生的动手能力,系统统筹能力,如何分析问题、解决问题的独立思考能力。由被告诉该怎么办到我知道还可以这么办,被动变主动,举一反三。课堂指导实践,实践推动课堂,课堂与实践形成一个闭环的教学模式,通过理论结合实践的教学,学生不仅培养了扎实的理论基础,而且灵活掌握了知识的运用技巧,积累了处理实际问题的经验。同时,通过协作。培养了学生的团队精神,有利于毕业后胜任工作岗位。
在具体实施环节,对项目的选择、任务的分割、成果的要求和展示以及教学效果的评估等需要合理的规划和资源配置,全过程的培养是搞好项目教学的关键。
2 项目教学的开展模式
2.1 项目设计
项目教学把以教为中心变为以学为中心,以课堂为中心变为以项目实践为中心。学生是教学的主体,培养能力是最终的目的。学生在数字电路课之前学习过电路基础、模拟电路等电路课程,具备一定的电路基础知识,但实际动手的经历还很少,在进行项目设计的时候,教师需要参照课程的知识要点、可能拓展的内容以及阶段的划分,对项目研究需要完成和解决的问题进行分类、分层、分割,使科研项目的研究需求与学生的实践需求相互融合。使学生在项目发展的带动下开展学习活动,根据课程的进度,由易到难,由简到繁,循序渐进地参与项目。
项目任务的选定是开展项目教学法的关键。首先,项目涉及的知识点很多,要以教学大纲的内容为基本依据,以拓展能力为基本目的,在项目众多的内容中选取相关的部分和题材。选择的项目内容既要涉及基础理论,又有动手实践的机会。让学生通过独立设计、制作一些项目中用到的典型、实用的数字电路,掌握数字电路的设计、仿真、制作、调试的一般方法,学会用电路手册查询芯片的方法,瞄准未来工作的需求,不断提高学生独立解决问题的能力。
2.2 项目教学的组织实施
数字电路课程,包含了数字电路的基础理论、典型电路等诸多的知识点。例如,在某项目的研究任务中涉及到声光控制灯的电路。从电路的功能分析,这是一个组合逻辑电路的问题,跟随这个项目进行这一课堂的研究开发,就给学生创造了一个整合所学电路知识、实际动手制作电路的机会。组合逻辑电路是数字电路中的一种基本类型,没有存储单元,逻辑上相对简单。学生在课堂上学习了组合逻辑电路的分析和设计,都有正想小试牛刀的热情,这时候安排这样一个任务,对于他们,正是施展的好机会。
对于声光灯控制电路的制作,课题涉及的知识点不多,都是课堂上讲授过的知识,难度适当,学生容易接收。但是,学生毕竟是第一次自己动手完成电路,教师需要对实施的步骤进行详细的规划,虽然是一个简单的课题,还是要在教师的引导下逐步开展,由浅入深,由易到难。
首先,从概念上明确要完成的是一个数字电路,从感性的层面找出与模拟电路的区别,了解数字电路的基本原理、基本类型,能够识别、掌握常见数字集成电路的正确用法。其次,要再次温习基本逻辑门电路的原理和功能,掌握TTL门电路和CMOS门电路的区别和测试,设计并搭建由基本门店里构成的简单功能电路,熟悉电路设计的方法和过程。完成了从书本到制作的过渡,开始进入正式的项目任务。第三步,根据任务的目的,设计电路实现的方案,计算电路参数并确定元器件的类型和指标。第四步,进行电路仿真和原理验证,修订后作出最终方案,设计、完成印刷电路板。第五步,收集电路所需的所有元件并检测元件是否完好,根据电路图完成电路各个元件的组装、焊接。第六步,对组装完成的电路板进行检查,利用所学组合逻辑电路分析的方法对各部的功能一一验证,根据任务的要求实施调试。第七步,撰写研究报告,全面回顾、总结完成任务过程中设计、制作的各个环节的思路、方案和过程,找出问题,明确收获。第八步,教师给出客观的评价,肯定成绩的同时指出存在的问题和解决的建议。
这样就完成了一次项目式教学。在这个过程中,教师的适当引导是非常必要的,由书本到电路板的跨越很重要。通过引导、过渡,对照实际的元件、电路,把课堂知识的重点加以巩固,并提纲挈领对各种知识的综合运用方法加以解释,使学生在“温故”之后更愿意“知新”。
在安排学生进入项目的时候,教师要介绍项目的总体情况、目的、意义,这些看似空洞的概述对学生却是极大的激励,当他知道自己所做的电路是整个系统不可缺少的环节,而整个系统又具有如此重大意义时,他的热情和严谨程度自然不言而喻了,带着这种使命感和成就感投入到项目式的学习中,那么学习的效果一定不会差。
通过参与项目,学生通过由面到点,再由点到面的过程学习,培养了运用理论知识解决实际具体问题的能力,使学生的学习积极性、主动性得到充分发挥。
3 项目教学法的教学评估
项目教学效果评估是一个重要的环节,在整个过程中,各个阶段都要进行总结评价,随时对出现的问题进行分析和排除。每一步任务完成后,都要及时开展学生自我评估和教师评价,阶段评估和整体评估相结合,让学生明确在各个环节的得失,便于学生及时总结经验。
学生完成项目的情况是考核其学习效果的重要指标,通过评价学生在任务实施过程中的综合表现,全面评估学生对数字电路课程知识要点的掌握和运用情况。评价应该包含多个层次、多个方面,从理论基础、基本概念、方案设计、动手制作,到工作态度,遇到问题的承压能力,再到过程中的交流能力、协作能力、团队精神和创新精神,都要作为评价的指标。
通过对过程和效果的评估,学生全面地总结在项目任务完成过程中的收获,对于学生,评价不仅是在课程的成绩,更是在项目层面的一种对其综合能力的认可。这种认可给了学生继续提高的渴望,使其对存在的不足加以认真思考、努力克服,对成功的经验加以认真总结。以更高的积极性进入下一阶段的项目教学。
4 总结
在数字电路教学中,项目教学是一种行之有效的方法。在学生参与项目研究的过程中,学生是处于一个系统的集成的综合知识体系中,站在这样一个全局的高度,对数字电路课程的知识结构、内容体系及其重要性有了更直接更深入的认识。完成的虽然只是一个小的任务,但与之关联的不仅是本学科的专业知识,还会涉及到相关学科领域的知识技能。这也对教师的知识水平、结构提出了更高的要求,对于教师,“教”也是在“学”,教师的参与使教—学之间由上下关系变为平行关系,学生在和老师一起工作,大大提高了学生参与的积极性。
通过项目式教学,课堂和实际联系在一起,理论和实践缩短了距离,培养了学生分析问题、解决问题及知识综合运用的能力,锻炼了心理素质,考验了耐心和细致,树立了团队协作的精神,为提高学生的综合素质奠定了基础。
参考文献
[1] 杨志忠.数字电子技术[M].北京:高等教育出版社,2001.
【关键词】计算机电路基础;教学方法;教学内容;教学手段
1.引言
《计算机电路基础》是计算机类专业的重要专业基础课程,也是一门理论性和实践性都很强的课程,由于它的课程性质决定了该课程教学过程中存在很多难点。它使学生通过学习计算机电路的基本概念、基本原理和典型电路的实用性分析,掌握计算机电路的有关知识,学会计算机电路的应用设计技巧,为计算机组成、数字信号处理、单片机应用等后续课程打下坚实的基础。但由于计算机专业和电子专业掌握的知识点不同,一些电类基础课程(如电工基础等)已经不可能作为独立的课程列入教学计划,那些沿袭传统的教学观念、教学模式已不适用于目前的教学环境。为适应计算机专业培养要求,为实现21世纪计算机专业对高素质专业人才培养模式的需求,《计算机电路基础》课程的教学改革势在必行。
2.课程存在的问题
(1)传统教学方法存在的问题
传统的教学手段以板书为主、其他手段为辅,讲述顺序按照教学思路首先介绍电路的主要的功能,分析电路组成及工作原理,给出电路模型,对该模型分析计算;《计算机电路基础》的课程的主要特点是合理利用视图及表达方法表达各种元件及电路图的结构及有关国家标准的介绍。为了能有效的达到较好的教学效果,教师往往在课堂中,绘制各种电路图。这个过程要占用课堂许多时间,如果刻意的减少绘图,势必会影响教学效果。这样在50分钟的课堂教学过程中,往往讲不了多少知识,教师不但付出了许多体力;同时由于黑板的限制,教师完成本节课的教学内容,要不断的更新板书。这样,教师在课堂小结时,就无法把本节课所讲内容再现出来。更重要的是不能生动形象的表现计算机电路的动态;此外,教师在绘图的过程中,无法同时和学生进行交流,很不利于组织教学。
(2)理论联系实际不够,知识系统性太强
高职院校以就业为导向,面向产业第一线,培养具有丰富理论知识和很强动手能力的高级技术应用型人才。大多数学生毕业后将从事电子仪器、电子设备的使用和维护,要求能准确并迅速地排除故障,因此,特别强调理论联系实际,培养他们的实践能力。但是目前《计算机电路基础》课程的教学内容理论联系实际不够,应用性知识和技能介绍的较少,不利于培养学生的岗位任职能力。另外,多年来所采用的教材在教学内容上与本科教材相差无几,整个教学内容的系统性和理论性较强,理论的深度要求过高。鉴于计算机专业和电子专业的侧重点不同,课程涉及电路的基本概念和基本分析方法、模拟电路和数字电路的基本知识和基本内容。相当于把《电路基础》、《模拟电子技术基础》、《数字电子技术基础》三门课程压缩成一门课,并且总学时没有增加,这样会使学生感到学起来很困难,失去学习兴趣和信心。
(3)教学内容更新缓慢,授课方式单一
现在的《计算机电路基础》课程教学授课方式过于死板,只是简单的《计算机电路基础》教学教师进行计算机电路知识的讲解,学生并不能很好的领悟老师所教授电路知识的来源,对于电路的一些原理方面的知识,学生会感到疑惑,这就要求《计算机电路基础》课程教授的教师对现在的《计算机电路基础》课程教学授课方式进行调整,努力培养学生对《计算机电路基础》知识学习的兴趣。
3.教学改革几点建议
3.1 改进教学方法,将多媒体教学与传统板书教学结合起来
为解决教学内容和教学学时的矛盾,我们改进了教学方法,将多媒体教学与传统板书教学结合起来发挥现代教学技术和传统教学技法的各自优势。对于典型电路的分析方法、典型的应用电路等我们采用板书教学。教师能够发挥个性化教学,学生也有时间思考和做笔记,为学生打下扎实的理论基础。对于结构复杂的电路的特性及应用我们充分发挥多媒体课件生动形象、直观快捷、信息量大等优势,先将已学电路清晰、扼要地演示,助学生理顺基本概念,基本电路、基本方法、再利用仿真软件演示电路的动态效果,寓教于乐,提高学生的学习兴趣,充分发挥多媒体教学方式的优点,达到巩固基本概念,提升感性认识,适应新的教学方式的目的。
3.2优化教学内容,提高教学质量
考虑到《计算机电路基础》课程学时数少但内容多,重点和难点多,学生普遍反映比较难等问题,为此我们重新整合了《计算机电路基础》课程内容结构,编写教学大纲,逐步减少理论学时,增加实训环节,使二者的比例达到一个最合理值。删减部分陈旧内容,融入新技术的应用,课程内容的构成注重新技术的引入和理论与实践的结合,内容更加新颖,信息量大,具有先进性,以此激发学生学习的积极性。我们队教学内容进行优化以分立为基础,突出集成,以理论为基础强调应用,精选理论内容,加强新技术应用内容,将理论与实践、技术与应用很好的融合在一起。
3.3 改进授课方式,注重老师与学生间的互动
任何一门课程的教学方法都很重要,这是众所周知的事实,在《计算机电路基础》课程教学中,对现在的《计算机电路基础》课程教学方法进行改革和完善要做到:第一,注重老师与学生之间的互动,老师在授课过程中起到启发和引导的作用,授课教师要把握好课堂的节奏。第二,作为学生,要全力配合授课老师的授课,即使将自己的想法传达给授课教师,自己喜欢什么样的授课方式和方法,要增加与授课教师的交流,并且对于自己不懂、有迷惑的问题及时的提出,要让老师明白哪里应该停下进行更加细致的讲解。
在进行《计算机电路基础》课程教学时,教师可以利用不同的提问方式进行提问,由于课堂提问是教学过程中的必要手段,也能够帮助学生更好的牢记所教授的知识,实践表明,在教师提出一些具有启发性的问题时,学生的思维跳跃是最为活跃的。在进行《计算机电路基础》课程教学时,教师可以进行设想性提问、发散性提问以及质疑性提问。设想性的提问能够达到培养学生创造性思维能力的目的,有利于学生在电路知识的学习中进行创新和发现。发散性提问是指主体从已知的条件出发,对一个问题从不同角度、不同方向、不同层面运用推测、联想、假设等形式寻找并解决问题的一种思维方式。而质疑性提问需要教师挖掘所教授的电路知识的亮点,在可以提问的地方向学生精心设置疑问,从而引导学生对所学习的内容进行更深切的思考。
3.4 《计算机电路基础》课程的教学方法研究
现在的《计算机电路基础》课程的教学方法总体来说比较死板,《计算机电路基础》课程要求学生有很强的动手能力,在教师对计算机电路进行讲解、渗透过程中,学生不应该是一板一眼单纯的记笔记、听课,而应该积极思考,紧跟老师的思路。教师的教学方法对于学生汲取知识、牢记知识有很大的影响和作用,因此,《计算机电路基础》课程的教学方法应该是丰富的,并且是学生参与率高的,作为《计算机电路基础》课程教学教师,应该具有很强的教案编排的能力,并且能够主动自发的调节课堂氛围,做到关注每一个学生,而不是单纯的抓重点学生进行重点培养。
4. 总结
针对《计算机电路基础》课程知识点多、内容抽象,学习过程中困难大,教师要注意将原理应用到实践中去,原理指导实践,实践也反馈原理,探索总结了该课程的教学方法、教学内容和教学手段,以帮助学生克服课程入门的困难,并较快的激发起学习兴趣。由于课程内容还在进一步发展,我们需要进一步探索和更新教学内容,进一步改进教学方法,根据教学实践对《计算机电路基础》课堂教学方法不完善的地方进行更改和补充,科学设计实践教学,更好的培养学生的应用能力。
参考文献
[1]徐玉如.构建精品课程动态教学模式的思考[J].福建论坛:社科教育版,2008(8).
[2]王峰.模拟电子技术教学的几点思考[J].计算机教学与信息化,2010(09):2191-2193.
摘 要:在用电子技术专业课程体系中,它是一门“行业概貌”类型的课程,开关电源应用相当广泛与普遍,学生通过这门课的学习对自己未来所从事的岗位和专业将会有比较深入的了解,更会对自己未来的行业有生动细致的体验。该文针对《开关电源的应用与维护》这门课整体教学设计进行探讨,突出体现了现在职业教育中以学生为主体的教学理念,通过设计不同的教学项目,来培养学生的动手能力,以适应社会的需求。
关键词:开关电源的应用与维护 整体设计 教学项目考核
中图分类号:G71 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2016)09(c)-0068-02
1 课程基本信息
《开关电源的应用与维护》是一门应用电子技术专业学生的职业能力必修课,它是学生入学第四学期开设的课程。它的先修课程是《电路基础》《模拟电路的分析与应用》《数字电路的分析与应用》。后续课程有《电子整机电路检修与调试》《供、配电系统的运行与检测》。在应用电子技术专业课程体系中,它是一门“行业概貌”类型的课程,开关电源应用相当广泛与普遍,学生通过这门课的学习对自己未来所从事的岗位和专业将会有比较深入的了解,更会对自己未来的行业有生动细致的体验。
2 课程定位
2.1 岗位分析
应用电子技术专业的学生初次就业可从事:开关电源维修工、流水线装配工、电源设备维护员等。
晋升的岗位有:开关电源产品技术员、设计员、设备主管、生产主管等。
未来的发展岗位有:系统工程师、研发工程师、新型项目研发负责人等。
2.2 课程分析
具体情况见表1。
3 课程目标设计
3.1 总体目标
通过此门课程的学习,使学生了解电子元器件在高频工作状态下的特性,能够对各种不同种类开关电源的结构和工作过程进行分析和调试,能够根据电路图判断开关电源的拓扑结构以及调制方式;使学生能够通过常用工具、仪表进行开关电源的安装、调试、检修;使学生能够胜任各种开关电源电路系统的维护、分析、设计等工作岗位;为学生进一步学习专业知识和职业技能打下良好基础;培养学生的团队意识、创新能力。
3.2 能力目标
(1)学会使用仪表进行开关元器件的识别与检测的方式方法。
(2)能够具备根据电路图进行开关电源的结构种类的判断,分析调制方式的能力。
(3)能够具备使用仪器仪表和工具进行开关电源的日常维护与故障分析处理的能力。
(4)能够按照行业标准和工厂实践要求进行开关电源的安装、调试、检测。
(5)掌握开关电源的设计方法,了解开关电源的新技术。
3.3 知识目标
(1)掌握开关电源的基础知识,知道开关电源的种类。
(2)理解开关电源的基本原理,掌握开关电源的工作方式。
(3)了解掌握开关电源中常用的电子器件及其驱动方式。
(4)理解掌握各种非隔离型DC-DC变换器的拓扑结构和控制方式及工作原理。
(5)理解掌握各种隔离型DC-DC变换器的拓扑结构和控制方式以及工作原理。
(6)掌握软开关与整流技术。
(7)理解掌握开关电源的控制方式以及多种调制芯片的工作原理。
(8)了解整流器和保护电路的工作原理。
(9)掌握开关电源的电路分析方法。
3.4 素质目标
(1)注意日常操作的职业素养,养成正确配戴劳动保护用品的良好习惯,具有自我防护意识。
(2)培养学生勇于探索的科学态度,勇于实践创新的精神。
(3)培养学生养成遵守工作规范、工艺规定及安全操作规程的意识。
(4)培养严肃认真、科学严谨的精神;培养学生的协调能力。
(5)培养学生与客户及应用方的沟通能力。
(6)培养学生将理论应用于实践,彼此互相结合的精神。
4 课程内容设计
《开关电源的应用与维护》这门课程的整体设计由4个项目组成,个别项目包含子项目。教师通过带领学生完成这些项目,使学生能了解开关电源的现状和发展趋势,能熟练使用常用仪器设备和工具进行电脑、充电器和普通用电设备开关电源的维护和一般故障排除。初步使用专业软件和专业外语;学生能够按照行业标准和要求完成相关工作任务;学生能够根据具体用电器的要求进行图纸绘制、进行简单计算、并进行初步分析和设计。具体设计内容见表2。
5 考核方案
此课程改变以往用试卷方式为终结性考核的形式,采用项目过程考核,并将每个项目赋予了不同权重,根据学生对项目的实际操作完成情况,平时课上就给出了实践操作成绩。同时,结合同学的课堂表现、出勤及作业完成情况,最终确定其这门课的成绩。教学项目考核成绩表见表3。
参考文献
【关键词】“三三三一”教学法;学习积极性;电子电工基本技能及学习能力
根据教育部有关专业建设和学习领域改革方面的指导精神和意见,结合 “三三三一”教学模式,我校对电子电工专业的学习目标、内容、教学模式、成绩考核标准等进行了规划和建模。“三三三一”教学法模式过程分为重申目标——独自初始学习——小组交流——提问展示——教师精讲。时间分配1:13:13:13:5。
一、学习目标
我校为了适应社会用工需求,制订了以提高就业能力为导向,培养学生高素质、高技能、高社会生存为目的的课程。确定的思路是;了解企业对用工能力的明确需求——确定培养学生目标——确定学生学习、实习领域及目标——确定学习、实习领域的具体内容——确定学习、实习领域及课时安排——按照“三三三一”教学法模式过程安排组织教学——选择学生成绩评估方式——跟踪学生就业状况、发展前途,并听取协议企业的建议——及时反馈调整学习实习目标及课程。
学习目标立足电子电工基本概念和基础理论实出实用方法,培养学生的职业生存和发展能力和整体素质。
专业及知识目标:1.掌握电路的基本概念、定律及分析方法、能分析直流电路并进行等效变换。掌握电压表电流表,万用的原理的原理,并能熟练进行操作表、示波器。2.掌握电场、磁场、电容、电感、电磁感应等基本概念及应用。3.掌握三相交流电基本概念,能熟练运用其理论解决相关问题。4.掌握变压器和交流电动机原理,能安装,制作小型变压器、电动机。5.了解RCL电路瞬态过程。6.理解二极管、三极管、场效晶体管原理,能熟练分析基本组成电路。7能分析放大电路,负正反馈电路,并熟练解决相关问题。8.掌握各种直流稳牙电源、原理。9.掌握数字电路基础.基本的组合逻辑电路、集成触发器、时序逻辑电路。10.掌握数模互换的基本原理。
社会能力及素质目标:1.具有较强的集体协作意识,良好的职业道德和心理素质。2.具有良好的表达交流与人际沟通能力。3.具有辨证思维、逻辑分析的意识,对工作及社会现象能初步正确认识,理性判断。4.具有吃苦耐劳、勇于创新的精神。
方法能力:1.具有自学意识及自学能力,对新技术新知识敏感。2.能通过各种媒体、途径查找所需资料。3.能因地致宜制定工作计划,并组织或自主实施。4.具备整体及创新意识。5.能不断积累工作经验,从个案中寻求共性,做人生有心人。
二、教学组织模式
本模式原则上兼顾全体学生全面发展与个性发展,将知识与技能隐含在工作任务中,将课堂教学活动的逻辑主线定位在实践活动中,理论知识的组合按照实践训练工作任务的相关性进行。据不同任务的特点,组合对应的技能训练和理论学习。实行情景式、任务式、板块式教学,提高学生分析问题与解决问题的能力。
教师提前准备好各媒体学习资料,任务单,导学案,评价表,教学课件。整理好场地、设备,有些较难理论,可提前与学生指导、做铺垫。
我校教学上午理论,下午实践,晚自习查漏补缺或交流、发挥、预习等。做到学生先学后教,当堂训练,课堂气氛活而不乱,实而不死,严格按“三三三一”教学法时间分配进行,教师可随即应变调整教学目标。小组交流阶段教师指明目标、内容、问题,提问展示阶段学生展示置疑对抗激辩,教师点拨、启发、引导、管控、提升,多表扬、鼓励。做到学生大面积参与,大面积展示,大面积成功。
三、成绩考核
因我校生源素质不理想,考核以实践能力、解决实际问题的能力和创造能力为主。鼓励那些有所进步和应用上创新的学生,时刻关注着学生的每一个进步,采用学习过程评价,目标评价、实习企业评价相结合。
1.考核形式、内容、标准。过程性考核与终结性考核分别占70%与30%,过程性考核包括:学习状况(出勤情况、学习状态、课堂讨论表现、学习进步值等)占30%,此项占比最大,因要鼓励学生积极学习,以发挥自己的最大才能为最高宗旨。导学案完成情况每次均有计分,占20%。下午的实训课成绩占20%,要求熟知并能正确运用相关设备进行操作;数值操作流程,步骤准确、完整、利落。期末试卷和实践考核共占30%,为个人分。
关键词:实验教学体系;教学改革;创新教育
中图分类号:G424 文献标识码:B
文章编号:1672-5913 (2007) 22-0042-03
我校在计算机实验教学改革过程中,参照国际通用的工程与技术评估条列(Accreditation Board for Engineering and Technology,ABET)列出的工科大学生必须具备的11项能力要求,把国际国内一流大学(如斯坦福、卡耐基・梅隆、伯克利以及清华大学等)的教学理念和成功经验融合到实验教学体系之中,形成了有鲜明特色的多层次、立体化的创新人才培养体系。
1实验教学存在的问题[1][2]
1) 实验课依附理论课
这种实验课的实验大多为基础型和简单应用型实验,为了验证理论教学的内容而设置,内容相对单一且更新慢,学生仅仅为学分而学习,缺乏积极主动参与。
2) 实验专业课程设置时间滞后
课程设置一般采用“阶梯式”结构,即基础课技术基础课专业课专业方向课,致使学生学习专业课时间滞后。例如要学好计算机软件,一种典型的课程设置观点认为必须按微积分物理学电路理论模拟电路数字电路计算机硬件的顺序设置课程。这样几乎所有的计算机软件课程只能安排在三年级以后学习,使高年级阶段很难有足够的时间对学生实施工程项目式的创新教学活动。
3) 缺乏科研与工程实践训练
学生一般到最后一学期才有论文导师,本科学生直接参与科研项目的机会较少,难有足够的时间对学生实施科研与工程实践训练,很难使学生形成良好的知识结构,更谈不上激发学生的积极思维和创造力。
4) 层次性与体系性不足
实验课程的设置缺乏层次性和体系性。实验内容完全一致、难度上没有层次的实验课对学习能力强的学生没有激励,潜能得不到挖掘,对较慢或散漫的学生没有鞭策,他们的动手能力难得到提高。另外,实验课程的设置缺乏体系,对学生综合能力的提高缺乏系统训练。
2实验教学体系建设[3][4][5][6]
针对以上问题,我们认为实验课程应以创新意识培养为先导、以学生能力培养为主线;以加强学生工程训练能力和设计能力培养为核心,以多层次、结构化和开放式的实验教学体系代替传统的平面化、教条化的实验教学体系。形成了“实验与理论结合、软硬件并重、课内外齐抓、涵盖基础型、应用型、综合型、设计型、创新型”的实验内容。规划设计了一个涵盖计算机科学与技术、软件工程、信息安全、数字媒体和大型机五个方向并满足基础性、探索性和研究性实验需求的实验体系,实现了学生四年本科实验不断线的培养模式。在实验内容中,融入了计算机学科前沿技术以及教师的教学和科研的最新成果,注重与科研、工程、社会应用实践密切联系。实验体系结构分为基础教育实验、学科基础实验和专业技能实验三个层次。
(1) 基础教育实验平台
面向低年级本科生,以本学科应掌握的物理和数学的公共基础知识、基本原理的理解、验证和基本实验技能的训练为主要实验内容,旨在培养学生的科学思维和创新意识,使学生掌握实验研究的基本方法,提高学生的分析能力和创新能力。基础教育实验主要包括物理实验、数学实验和数学建模。
(2) 学科基础实验平台
面向高年级本科生,由本学科各个专业方向共性的、具有明显学科特点的专业实验内容构成,基本反映了本学科一个合格的本科毕业生应具备的专业基础性实践能力和理论知识需求。学科基础实验主要包括电子基础实验(涵盖电路分析基础实验、模拟电路基础实验、数字逻辑实验、微机原理与接口实验以及现代电子技术综合实验等)、离散数学实验、程序设计基础实验、数据结构实验、计算机操作系统实验、计算机组成原理实验、数据库原理实验、编译原理实验、计算机网络基础实验、软件工程实验等。
(3) 专业技能实验平台
面向高年级本科生,具有明显的专业方向特征,满足本学科专业课程教学的实验需要,同时重点培养本学科高年级本科生的专业实践能力、综合能力和研究创新能力。包括五个研究方向:计算机科学与技术、软件工程、信息安全、数字媒体和大型机。
计算机科学与技术实验平台:主要包括计算机系统结构实验、形式语言与自动机实验、软件开发环境实验、嵌入式系统开发及应用实验和单片机及应用等实验。
软件工程实验平台:主要包括UML统一建模实验、软件测试技术实验、软件过程模型实验、软件体系架构实验和现代软件技术综合设计等实验。
信息安全实验平台:主要包括计算机系统与网络安全实验、网络与系统攻击实验、网络与系统防御实验、网络安全协议实验和PKI技术等实验。
数字媒体实验平台:主要包括计算机图形学实验、计算机动画实验、三维渲染技术实验、多媒体技术实验和数字媒体综合设计等实验。
大型机实验平台:主要包括大型机操作系统概论实验、大型机体系结构实验、COBOL程序设计实验、交易中间件技术实验和大型机系统综合设计等实验。
实验教学分级分层、循序渐进,从基础到综合,再到设计与创新,要求学生完成一定的选修学分和创新学分。其中,基础型实验主要为应知应会等原理性实验;应用型实验主要介绍现代主流操作系统和流行的应用软件,训练学生在主流软件平台下的动手能力。同时,配合IBM公司大型主机操作系统认证培训和考试,鼓励学生参加专业认证培训,并取得专业认证证书;综合型实验要求学生结合一门课程的多个知识点,甚至综合多门相关课程,完成一个较为复杂的实验任务,综合型实验是难度较大的实践环节,通过案例复现和模块替换实验等,掌握技术实现和模块设计的方法与技巧;设计型实验与实际工程应用相结合,或者完成科研项目的某个模块,这类实验由指导教师给定设计目标和设计思路,由学生独立完成;创新型则完全为开放式教学方式,由学生独立或者与指导教师共同拟定设计题目和设计目标,并独立完成。创新型实验还包括由学生自由组队参加国际国内各级计算机硬件和软件大赛。
3实验教学内容改革
计算机实验教学的内容要体现厚基础,宽口径,软硬件并重,注重综合技能训练,以培养学生的设计和创新能力为核心的实验教学指导思想。在实验教学体系改革的基础上,对实验内容和实验项目进行调整和更新,主要调整的重点如下。
(1) 将开设的所有实验分为三大类:课程实验、专项实验、创新实验。除创新实验外,每一类实验又设计了从基础型到综合型再到创新型的不同层次的实验项目。将课程实验教学与理论课程教学有机结合,帮助学生掌握课程教学中需要实验验证和应用实践的知识点,对辅助和强化课程教学起到了不可替代的效果。所有包含实验学时的理论课程均有相应的课程实验,如计算机操作系统、汇编语言程序设计、数字信号处理、数据结构等。专项实验以学科建设和专项实验室建设为平台,将实际的工程项目、科研项目和科研成果中的关键技术抽取出来作为实验项目,以达到培养学生科研、工程和应用实践能力的目的。如网络工程系列实验、网络安全综合实验、安全实验室专项建设等。创新实验以培养学生探索精神、科学思维、实践能力、创新能力为核心,推进学生自主学习、合作学习、研究性学习。创新实验主要包括大型课程设计、各级各类竞赛项目以及由学生自拟的科研项目组成。
(2) 在确保基础型、应用型实验教学质量的同
时,增加综合型、设计型、创新型实验的比例。除创新型实验外,每个实验项目都要求有详细的实验大纲和实验指导书,大部分实验项目还要求提供标准实验报告、成果考核与验收形式等。创新实验则完全实行开放式管理(实验项目开放、设备和环境开放,时间开放等), 既可以由学生自发组队,自主完成,也可以为学生指定指导老师,由学生和老师共同拟定题目,学生独立完成。创新实验的完成质量可以通过鼓励学生参加各级各类比赛或者要求提交实验报告和实验成果两种形式得以保障。
(3) 压缩陈旧的、重复的验证性实验,增加反映学科发展方向的新实验和一些融研究、创新、实践于一体的实验项目。大部分实验课程都设有必修实验项目和选修实验项目,学生可以根据自己的兴趣和爱好自主选择。
我校计算机实验目前共开设本科实验课程共60余门(含创新实验类),实验项目共计290余项。按照“基础型、应用型、综合型、设计型、创新型”的层次化实验教学体系设置,各层次实验项目统计如表1所示,各种类型实验项目所占比例如图1所示,其中综合型、设计型和创新型实验占所有实验项目的81%。
4结束语
实验教学是高等学校创新教育的一个重要环节,按照创新人才体系的标准,构筑新型的实验教学体系,对实验教学综合考虑、合理安排,形成适应学科特点及自身系统性和科学性的、完整的体系,全面培养学生的发现和解决问题的能力,使学生具有创新精神和实践能力,达到培养具有创新精神和实践能力的高级专门人才的目的[7]。
参考文献
[1] 孙莉,朱国进. 创新人才培养模式的探索与实践[J]. 计算机教育,2006,(12).
[2] 蒋定福. 高校实验教学存在的问题及其对策[J]. 中国教育技术装备,2006,(11).
[3] 傅彦. 计算机专业主干课程建设与教学改革[J]. 电子科技大学学报(社科版),2002,(4).
[4] 傅彦. 21世纪计算机专业人才的培养[J]. 高等教育研究电子学会教育分会年会论文集[M]. 北京:电子工业出版社,2002.
[5] 傅彦. 计算机学科发展与课程体系[J]. 计算机科学,2003,(10).
[6] 刘乃琦,吴跃. 做教育的基石信息化的翅膀―计算机专业教学体系的建立[J]. 电子高教研究,1996.
[7] 张玉平,秦惠洁,黄振宝. 高校实验教学改革初探[J]. 铸造设备研究,2004,(4).
作者简介
侯孟书,博士,副教授,电子科技大学计算机实验教学中心常务副主任,工程系主任。研究方向包括分布式存储、P2P计算等。
傅彦,教授/博导,电子科技大学计算机科学与工程学院副院长,计算机实验教学中心主任。研究方向包括数据挖掘、神经网络等。
联系方式:侯孟书,四川成都电子科技大学计算机学院,610054
phone:13981900119