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《微机原理与接口技术》作为一门技术基础课,其中需要记忆的内容较多,而且比较抽象,不好理解,所以学生普遍反映难学,随着所学内容的增多,越学到后面越觉得乱,理不出个头绪来,更谈不上好好理解并加以应用了,经常是顾此失彼,穷于应付。我们认真地分析了学生所反映的问题,从本专业的特点、学生的素质及教材系统性出发,主要以8086/8088为主,从CPU的组成、内存单元的存储原理、寻址方式入手,讲述指令的组成及应用,实验部分强调基本接口电路的原理与编程及系统设计的基本方法。
在每一章节讲授之前,先指出重点和难点,重点部分精讲,要求学生全面掌握。例如:在讲8086/8088结构一节时,存储器地址分段是本章的重点和难点,讲课时应配以大量图表形式进行重点阐述并辅以例题和练习题加深理解,而关于计算机硬件和软件一节,学生在前修课程中已经学过,只是粗略复习一下即可。其他章节也采用类似的方法。这样,学生知道每一章节的重点、难点,学习有了目标,大大提高了学习效率,增加了学习本课程的积极性。
1.2有选择地运用多媒体教学,提高教学效果
课堂教学是教学过程的基础,也是教学过程的主体。课堂教学的效果决定了授课过程是否成功,决定了这门课程能否达到授课目的,也影响到学生的学习兴趣。为加强课堂教学的效果,教师可以采用边理论教学边进行演示实验的方法,使学生在轻松有趣的学习中掌握理论。例如,在讲解芯片引脚图和芯片的内部结构图时,可在课件中通过点击相应文字或按钮来控制这些图片的显示或隐藏,并在图片旁边显示文字说明或语音提示,从而增强图片的可读性;又如,汇编语言指令和数据寻址方式是课程的基础知识,可在课件中用动画效果来模拟原本无法看到的指令执行过程和数据流动方向。在此课程中,类似的情况还有很多,采用多媒体教学一方面可以加快教学速度,弥补教学时数的不足,另一方面图文并茂,动感演示,无疑会激起学生的学习兴趣,课后阅读时容易产生联想。
1.3利用形象比喻法,加深内容理解
本课程有一些概念比较抽象,学生初次接触时会觉得很难弄明白,例如:堆栈、存储单元、寄存器、各种寻址方式等等。在教学时,不妨把这些内容和现实中的事情联系起来,比如:在讲解堆栈“后进先出”工作方式时,可以将“堆栈”比喻成火车站,先到的火车排在最后,最后到的火车排在最前,出站时,后到的火车必须先走,先到的火车才能出发。又如,在讲存储器物理地址和逻辑地址时,可用学校的教室做比喻,每一个教室是一个存储单元,有且只有一个唯一的教室编号,而该教室又属于某一个教学楼,即存储器的段,在该段里通过偏移量找到该存储单元比喻成在该教学楼里找到该教室。类似的例子还有很多。实践证明,凡是比喻恰当的地方,学生就容易掌握,只要我们认真地去探索和联想,课本中许多枯燥、抽象的问题都能与生活中的事情联系起来,从而使它们变得生动形象,易于理解和接受了。
2实验教学
微机原理与接口实验是电子信息类专业学生今后从事系统设计、研究、开发和应用的一门重要实践课程,学习最终结果是要求学生具有开发嵌入式系统能力。要达到这样的目的,除了课堂讲授原理外,还要靠实践加深理解,要通过对一些典型软件、硬件进行设计,编写程序、调试,直到正常运行,才能让学生具有基本的微机开发能力。我们在实践环节上主要作了以下一些探索:
2.1注重实验的选择
在传统教学中,汇编语言的实验占用了大部分课时,而实际效果却并不理想。为此,在实践教学过程中让学生掌握汇编语言的调试过程即可。重点学习与输入输出相关的指令,并通过实验熟练掌握。中断和接口技术对于电信类学生而言,可在今后的实际中直接进行应用,因此在实践教学过程中需要有重点的学习。
2.2注重实验方法的运用
在实验课程中,适当采用逆向教学方式,例如在中断技术的教学中,可以让学生先做实验。在实验中,学生们只要将电路按规定连接好,并输入预先编好的程序即可。然后再在课堂教学中在对实验的原理和实验中出现的问题进行讲解和分析,学生参与共同讨论。由于学生通过实验已经建立起感性认识,因而在理论学习上就容易理解和接受了。
2结束语
从我系学生的平时反映及成绩来看,本文所提倡的教学方法收到了良好的效果。通过对“微机原理与接口技术”课程教学方法的探讨,我们深刻地认识到只有通过教学改革才能提高教学质量,才能培养出能尽快适应社会的应用型人才。我们只要坚持不懈地努力下去,不断总结,相信一定可以取得较满意的效果。
参考文献
[1]冯博琴.微型计算机原理与接口技术[M].北京:清华大学出版社,2002.
[2]陈静.浅谈《微机原理及应用》课程教学的几点体会[J].广西大学学报(哲学社会科学版),2000,22(增刊):187-188.
[3]何乃淇,屈莉莉,邝小磊.《微机原理与应用》课程改革与实践环节教学探索[J].中山大学学报论丛,2004,(5).
[4]周自强.面向工程应用的微机原理教学方法[J].常熟理工学院学报,2005,(11).
1引言
随着我国微机事业的发展,目前微型机在我国工业过程控制、智能化仪器仪表、机电一体化、办公自动化等领域已得到迅速发展。许多现代通信设备都融合了当今最前沿的计算机技术,这就要求我们培养的通信类人才必须了解和掌握计算机在通信领域的应用技术。为培养综合性人才,我系将《微机原理与接口技术》作为电子信息类专业的主要课程,主要阐述微型计算机的基本组成结构和应用系统设计,以及汇编语言程序设计。通过本门课程的学习,学生可以获得微机软硬件方面的基本理论、基本知识和基本技能,从而培养学生工程应用能力,为深入学习计算机控制技术、智能仪器的设计打下良好基础。但是,在以往的教学中,学生普遍反映该课程“难”、“活”、“繁”,属于“困难课程”之一。从如何提高微机原理课程教学质量、增强教学效果,促使学生个性化发展等方面,谈谈在教学上的一些体验和认识。
2课堂教学
2.1明确教学内容,突出重点难点
《微机原理与接口技术》作为一门技术基础课,其中需要记忆的内容较多,而且比较抽象,不好理解,所以学生普遍反映难学,随着所学内容的增多,越学到后面越觉得乱,理不出个头绪来,更谈不上好好理解并加以应用了,经常是顾此失彼,穷于应付。我们认真地分析了学生所反映的问题,从本专业的特点、学生的素质及教材系统性出发,主要以8086/8088为主,从CPU的组成、内存单元的存储原理、寻址方式入手,讲述指令的组成及应用,实验部分强调基本接口电路的原理与编程及系统设计的基本方法。
在每一章节讲授之前,先指出重点和难点,重点部分精讲,要求学生全面掌握。例如:在讲8086/8088结构一节时,存储器地址分段是本章的重点和难点,讲课时应配以大量图表形式进行重点阐述并辅以例题和练习题加深理解,而关于计算机硬件和软件一节,学生在前修课程中已经学过,只是粗略复习一下即可。其他章节也采用类似的方法。这样,学生知道每一章节的重点、难点,学习有了目标,大大提高了学习效率,增加了学习本课程的积极性。
2.2有选择地运用多媒体教学,提高教学效果
课堂教学是教学过程的基础,也是教学过程的主体。课堂教学的效果决定了授课过程是否成功,决定了这门课程能否达到授课目的,也影响到学生的学习兴趣。为加强课堂教学的效果,教师可以采用边理论教学边进行演示实验的方法,使学生在轻松有趣的学习中掌握理论。例如,在讲解芯片引脚图和芯片的内部结构图时,可在课件中通过点击相应文字或按钮来控制这些图片的显示或隐藏,并在图片旁边显示文字说明或语音提示,从而增强图片的可读性;又如,汇编语言指令和数据寻址方式是课程的基础知识,可在课件中用动画效果来模拟原本无法看到的指令执行过程和数据流动方向。在此课程中,类似的情况还有很多,采用多媒体教学一方面可以加快教学速度,弥补教学时数的不足,另一方面图文并茂,动感演示,无疑会激起学生的学习兴趣,课后阅读时容易产生联想。
2.3利用形象比喻法,加深内容理解
本课程有一些概念比较抽象,学生初次接触时会觉得很难弄明白,例如:堆栈、存储单元、寄存器、各种寻址方式等等。在教学时,不妨把这些内容和现实中的事情联系起来,比如:在讲解堆栈“后进先出”工作方式时,可以将“堆栈”比喻成火车站,先到的火车排在最后,最后到的火车排在最前,出站时,后到的火车必须先走,先到的火车才能出发。又如,在讲存储器物理地址和逻辑地址时,可用学校的教室做比喻,每一个教室是一个存储单元,有且只有一个唯一的教室编号,而该教室又属于某一个教学楼,即存储器的段,在该段里通过偏移量找到该存储单元比喻成在该教学楼里找到该教室。类似的例子还有很多。实践证明,凡是比喻恰当的地方,学生就容易掌握,只要我们认真地去探索和联想,课本中许多枯燥、抽象的问题都能与生活中的事情联系起来,从而使它们变得生动形象,易于理解和接受了。
微机原理与接口实验是电子信息类专业学生今后从事系统设计、研究、开发和应用的一门重要实践课程,学习最终结果是要求学生具有开发嵌入式系统能力。要达到这样的目的,除了课堂讲授原理外,还要靠实践加深理解,要通过对一些典型软件、硬件进行设计,编写程序、调试,直到正常运行,才能让学生具有基本的微机开发能力。我们在实践环节上主要作了以下一些探索:
3.1注重实验的选择
在传统教学中,汇编语言的实验占用了大部分课时,而实际效果却并不理想。为此,在实践教学过程中让学生掌握汇编语言的调试过程即可。重点学习与输入输出相关的指令,并通过实验熟练掌握。中断和接口技术对于电信类学生而言,可在今后的实际中直接进行应用,因此在实践教学过程中需要有重点的学习。
3.2注重实验方法的运用
在实验课程中,适当采用逆向教学方式,例如在中断技术的教学中,可以让学生先做实验。在实验中,学生们只要将电路按规定连接好,并输入预先编好的程序即可。然后再在课堂教学中在对实验的原理和实验中出现的问题进行讲解和分析,学生参与共同讨论。由于学生通过实验已经建立起感性认识,因而在理论学习上就容易理解和接受了。
4结束语
从我系学生的平时反映及成绩来看,本文所提倡的教学方法收到了良好的效果。通过对“微机原理与接口技术”课程教学方法的探讨,我们深刻地认识到只有通过教学改革才能提高教学质量,才能培养出能尽快适应社会的应用型人才。我们只要坚持不懈地努力下去,不断总结,相信一定可以取得较满意的效果。
参考文献
[1]冯博琴.微型计算机原理与接口技术[M].北京:清华大学出版社,2002.
[2]陈静.浅谈《微机原理及应用》课程教学的几点体会[J].广西大学学报(哲学社会科学版),2000,22(增刊):187-188.
中图分类号:G710 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2016)14-0279-02
一、引言
毕业设计是高职院校电子类专业教学中的非常重要的环节,也是一次完整的综合实践训练的过程。通过毕业设计,既能提高学生综合运用所学的专业知识解决一般应用问题的能力,也能提高学生的创新思维意识、提升综合能力素质与电子类工程实践应用能力,对学生即将步入社会进入电子企业工作有非常大的帮助。目前,高职电子类毕业设计教学现状究竟如何,值得探讨。
二、毕业设计现状调查
毕业设计现状调查主要从时间安排、重视程度、毕业设计过程和毕业设计的感受4个维度设计问卷调查。
1.时间安排。宁波地区电子类高职院校毕业设计所安排的时间基本为大三一学年或大三下学期。
2.重视程度。对于毕业设计哪个方面最重视,学生有27%选论文格式,31%选结构设计,35%选内容,17%选创新点。而教师有33%选论文格式,37%选结构设计,18%选内容,12%选创新点。
结果显示,学生更愿关注论文内容和结构,而教师更重视论文结构和格式。
3.毕业设计过程。从选题来看,学生自主选题为主占35%,教师分配题目21%,历届毕业生的题目32%,企业题目12%。
从这一数据可以看出学生的毕业设计很少与企业的顶岗实习结合起来,学生的选题具有网络题目重复性较高,不具有研究的前沿性和创新性,并为学生参考和抄袭网络及往届毕业设计提供了方便。
从内容来看,全篇拷贝的有5%,几篇拼凑而成的21%,消化过后再整理的42%,稍微参考过一点,大部分学生自己写的30%,完全学生写的2%。
从这一数据可看出,大部分学生依赖于网络,将网上下载的论文整理而成。还有其参考文献和论文内容根本不相呼应,在答辩时更是表现出对论文并未真正理解的。
对于毕业设计有无作品要求。每个学校的要求不同,12%的学生完成了实物作品,34%的学生有模拟仿真,而54%的学生只完成了毕业论文。
以上数据可看出,教师或者专业并无实物制作要求,学生基本不会主动去完成实物制作的,只有很少学生学得好,动手能力强的才会去做实物,一般学生能去电路仿真就已经不错了。
4.毕业设计的感受。对于学生在毕业设计中最缺乏的是什么,12%学生认为是查找资料,35%的学生认为是设计方案,13%的学生认为是实物制作,40%的学生认为是理解和答辩的能力。而教师的调查则是15%认为是学生缺乏查找资料的能力,30%认为是设计方案,24%认为是实物制作,31%认为是理解和答辩的能力。
这说明学生的能力都需要加强,尤其是设计方案、实物制作及答辩能力,这需要教师平时上课时加强。毕业设计对顶岗实习起到的作用甚少,而根本无法达到毕业设计的初衷,所以不管是教师和学生都很想改变目前毕业设计的现状。
三、毕业设计现状不理想的主要问题及原因分析
从调查来看,学生的毕业设计现状不容乐观,主要体现在论文选题相似度较高,研究内容重复性较多,更存在抄袭现象严重,重视度不高等问题。为此,对现状的主要原因进行了调查、分析,并提出相应的对策。
造成电子专业毕业设计现状不理想的主要原因是:
1.时间安排不合理。毕业设计时间可因学生而异做相应的调整,不能一刀切。如果学生认为毕业设计难,在企业不能完成或没时间完成的,可将毕业设计时间和顶岗实习时间分开,毕业设计可安排在顶岗实习前,安排在大三上学期,时间为一个月,只要学生专心完成毕业设计,一个月的时间足矣。如果学生已经找好顶岗实习单位的,就可以将毕业设计与顶岗实习结合起来,既完成企业的项目也完成了毕业设计。
2.指导老师要求不高。学校或系里相关的文件规定,必须要有实物制作,论文字数,并且重复率控制在20%以下,论文格式正确,结构合理,设计方案正确,条理清晰等要求。指导教师严格按照文件规定执行,指导教师和学生都会重视毕业设计,学生在教师的监督下一定也会认真完成毕业设计。
3.写作水平有限,学生认为不会写毕业设计。教师在课程设计中最好能让学生有机会练习写设计报告或小论文。
4.对专业不感兴趣。教师在教专业课时应尽量激发学生的专业兴趣,如实在提不起个别学生的兴趣,则对于这一类学生,要求可适当降低,但是不能低于系里的底线,可挑平时课程设计里的项目或难度低的项目给这一批学生做。
四、高职院校电子专业毕业设计指导模式
为了能让高职电子专业学生能高质量地完成毕业设计,也为了指导教师能更好地指导好学生,并为提高高职电子专业毕业论文(设计)教学工作的规范化水平,使毕业设计真正达到巩固和拓展所学的基本理论和专业知识,培养学生综合应用、分析和解决实际问题的能力,培养学生的创新意识和创新能力,培养学生科学严谨的作风,以及团队合作能力、报告制作能力和语言表达能力,课题组研究了电子专业毕业设计的指导模式。
本文按照毕业设计的步骤研究电子专业毕业设计的“选题―开题―中期检查―报告和作品评审―答辩―评分及归档”六个步骤的指导模式。
1.选题:选题必须要有专业性,但并不一定是电子研发类题目。可根据教师在研课题选取子课题或者历届竞赛题目或者教师分配题目,学生自主选题的话也需要教师通过后方可开题。避免了大多数同学抄袭,而让大部分同学的毕业设计与顶岗实习岗位相结合。
2.开题:学生选题通过后,开题需完成开题报告,开题报告包括课题简介、选题依据(来源)及意义、课题的实施方案、论文(设计)工作进程及参考文献五部分内容,每一部分内容都有注释,比如课题的实施方案,包括两部分的内容要写,第一部分是设计,要完整描述实现方案,包括完成角度、采用方法、基本步骤等;最终设计方案,达到目的;要有一份设计说明书。第二部分是论文,先搜集资料,做好调研准备,然后调研基本情况,汇总、统计、提取、比较调研结果,最后再进行论证等;准确说明所要使用的方法;最终目标要明确表述出来。但需注意:这一部分的内容应该和《设计任务书》中的第一部分(设计内容)、第二部分(具体要求)的内容相对应,就是说明怎样完成和实现《设计任务书》中所规定的内容要求,但不要照抄《设计任务书》。
3.中期检查:在完成开题报告后,教师要对学生的开题报告进行中期检查,完成中期检查表,内容包括选题质量、开题报告完成情况、阶段性成果、存在主要问题、指导教师对学生的顶岗实习和毕业设计的情况做出相应的评价五部分内容。其中指导教师指出的存在的主要问题对学生接下来做的毕业设计起着重要的指导作用。
4.报告和作品评审:学生完成毕业设计终稿和实物制作后,交给指导老师进行评审。对于学生来讲,这一步骤是对他这么长时间完成的毕业设计报告和作品是否能得到导师肯定的关键环节。所以报告和作品评审必须抱着公平公正的态度评审,当然,评审需要评审标准。对于报告的标准,主要是从论文的格式、结构、内容上进行评审,其中内容包括摘要、关键词、目录、背景和意义、国内外研究现状、总体设计方案、具体的电路设计、测试方法和数据、结果分析及总结、参考文献和致谢。作品评审从作品的难度、要求、学生完成的情况以及外观、组装、焊接、工艺进行评分。
5.答辩:答辩主要审查学生的论文是否自己完成,审查学生对论文及相关知识的理解和掌握程度,审查论文是否符合格式要求等,以求进一步有所提高。学生通过答辩,让答辩组老师进一步了解论文立项的依据和学生处理课题的实际能力,另外也检查学生的PPT的制作能力、语言表达能力、现场的反应能力。答辩组教师根据学生的汇报和答辩的情况给予评价,由两部分成绩――毕业设计和答辩成绩组成,毕业设计(论文)质量应从选题对口性、信息收集处理、内容创新和实用性、文字图表规范等方面考核,答辩情况主要从学生表达、应变及解决能力等方面考核。
6.评分及归档:最后对学生的毕业设计进行评分和归档,并由分院专人整理和保管材料。学生总的评分由指导老师对学生的报告和作品评审和答辩两部分成绩组成,各占50%,归档是对学生的开题报告、任务书、论文终稿、中期检查报告、报告和作品评审表、答辩记录和答辩评分表和答辩成绩表以及成绩评定表进行存档。纸面材料要求打印装订成册,放到档案袋里,电子版的刻录成光盘进行归档。
五、总结
以宁波地区高职院校电子类专业作为调研对象,设计并实施问卷调查,主要调研了高职院校电子类专业师生对毕业设计的真实看法和做法,以及他们的期望,然后找出高职院校电子类专业毕业设计的主要存在的问题,最后,结合课题组对国内外高职院校电子类毕业设计的了解,借鉴国内外优秀的经验,从“选题―开题―中期检查―报告和作品评审―答辩―评分及归档”六个方面有针对性地提出电子类毕业设计指导模式的相关措施。特别是选题、报告和作品评审这两个环节。
参考文献:
[1]刘浩,陈学昌.提高高职电子信息类专业毕业设计质量的思考[J].电脑知识与技术,2013,(12).
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2013)22-0032-03
基于《Matlab电路与系统实践》课程尝试了融合电子类专业主干课程的教学改革,将Matlab作为加深对专业知识理解的工具和沟通各专业课程的桥梁。在教学内容上对基础知识教学与主干课程应用教学、理论教学与实践教学、课堂教学与课外自学进行了合理安排;在教学手段上做出了一系列探索,有效的提高了Matlab课程教学的质量,培养了学生对专业知识融会贯通、综合应用的能力。本文提出的以应用型课程融合专业主干课程的思想对理工类专业教学体系及课程建设具有参考意义。
一、主干课程融合的需求与Matlab教学的定位
随着信息技术的不断发展,对电子类专业人才的需求越来越大,要求也越来越高。适应我国IT行业实际需要,作为从事光电功能材料、光电子元器件、新产品的研究、开发和管理工作的创新性人才,电子专业学生所需掌握的专业主干课程的知识涵盖了电子应用系统的诸多领域。如何将这些内容有效的进行串接和融合,使学生能牢固掌握专业知识,并将其应用于实践之中,是电子类专业课程体系建设面临的实际需求。近年来,Matlab凭借其强大的计算能力和良好的交互环境,在电子类专业诸多主干课程领域内均有着广泛的应用。在电子材料方向的研究可使用其完成材料特性的计算,如S.Kim等使用Matlab计算了应变遂穿声子晶体的能带结构;在电子器件方向的研究可使用其完成器件的建模,如G.V.Angelov等基于Matlab实现了MOSFET器件的EKV模型;在应用系统方向的研究可使用其进行系统的分析和设计,如J.J.D’Azzo等对使用Matlab完成线性控制系统的设计给出了详细论述。Matlab对电子类专业学习和科研作用巨大,但相应的教学工作却显得较为滞后。传统Matlab教学要么是仅对某一具体的课程或知识点做简单应用,要么是脱离专业背景做纯粹软件工具学习。按照这两种思路组织的教学难以在电子类专业课程体系中拥有独立的地位。考虑到对电子类专业主干课程融合的要求和现有Matlab教学的困难,我们对电子科学与技术专业(专业代码080606,电子信息类专业的典型代表)开设了《Matlab电路与系统实践》课程。将Matlab定位为融合各专业课程(不限于电路与系统)的桥梁。在课程中对Matlab在电子材料、电子器件、电子电路、电子系统等各方向的应用做出探讨,加深学生对主干课程知识的理解,并培养其融会贯通、综合应用的能力。
二、融合专业主干课程的Matlab教学探索
在以Matlab为平台融合电子类专业主干课程的教学过程中,对教学内容和教学方法进行了探索和拓展,并取得了良好的教学效果。其中的一些心得体会列出如下,供相应的教学科研参考。
1.教学内容的安排。一方面,作为在科学研究及工程应用各领域都有着广泛应用的工具,Matlab涵盖的内容很广;但另一方面,能安排的教学学时又是有限的。因此教学内容的选择就十分关键。为此,我们从以下三个方面出发做出安排:①基本方法教学和专业方向应用教学的分配。为融合专业主干课程,Matlab基本方法集中的以“Matlab语言基础”和“Simulink仿真技术”两章的形式出现,其余章节内容按电子类专业知识脉络体系展开,如表一所示:
从表一可以看出,除去基本原理的讲授外,大部分章节的内容和电子类专业的主干课程相对应,在授课中结合相应课程的主体知识点设置Matlab实例和分析。这种内容安排方式使学生体会Matlab与该课程知识领域的联系,解决了传统教学中Matlab工具讲授与专业主干课程脱节的问题,并为学生今后在该领域开展科研应用打下基础。②理论教学和实践教学的分配。对Matlab基本方法和专业主干课程应用这两个主体内容的讲授,在以实践为主导的基础上,适当补充相应理论知识,保证学生既能将学到的知识投入应用,又能具有一定的理解深度。如在第四章“Simulink仿真技术”对Simulink这一Matlab基本方法做讲解的过程中,以Simulink仿真算法选择和仿真参数配置为切入点,展开介绍Simulink的工作原理,使学生深入理解其仿真过程,确保仿真的正确性。③课堂教学和课外自学的分配。受教学方案总课时数的限制,本门课程只有36个学时。在有限的时间内完成Matlab基础知识和其在电子类专业主干课程应用的讲授,必需向课堂外要时间,把部分内容安排在课外,依靠学生自学。考虑到课堂外的自学对学生学习的主动性和自觉性要求较高,在内容上做了以下两类知识的安排。一类是提高性知识,是在课堂讲授内容上的进一步发展。为方便学生自学,以课件的形式给出这些内容的讲解,并做到比课堂讲授内容的课件更加详细。如,第二章“Matlab语言基础”中布置了一个“查阅并总结Matlab与其他电子设计工具结合使用的文献资料”的习题。通过这种方式,一方面达到了掌握知识的目的,另一方面也培养了学生的文献查阅和分析的能力。
2.教学手段的探索。为达到良好的教学效果,在教学手段上也做出了相应的探索,列举如下:①理清知识脉络,向学生展示并强调本课程与电子类专业主干课程的联系、本课程内各章节之间的联系、以及每章内各知识点之间的联系。将这些联系作为经纬线,串接起讲授内容。学生在理解了知识点之间的内在逻辑关系后,纲举目张,加深了对专业主干课程的理解。②重视课堂实例的演示,让学生理解实践训练的重要性。相较于自学等其他教学方式,课堂教学对学生的影响最为深刻。因此,在课堂上安排了大量的演示实例,通过现场演示,加深学生对应实践技巧的感性认识。整个课程的36个课堂教学学时中,总共提供了基于电子类各主干课程的54个可运行的实例,所有实例均给出了Matlab代码或Simulink仿真模型,方便学生在课堂演示外自行验证和体会。③探索新的习题讲授方式,激发学生学习兴趣。传统的习题讲授,往往是教师直接给出标准答案,学生的参与度较低。为激发学生兴趣、提高课堂外的学习质量,在习题作业方面做出了探索。一方面,在内容上将一些扩展性的知识以习题的形式安排(已在“教学内容的安排”中讨论);另一方面,在习题的讲授上,引导学生积极参与。具体而言,在习题批阅中,挑选完成情况优秀和具有普遍代表性的两类样本。讲授习题时,不是单纯给出标准答案,而是对这两种样本进行分析。通过这种新方法的实践,学生的积极性被成功调动,课程上建立了良性竞争的氛围,作业质量大为提高。④拓展教学反馈途径,激发学生沟通热情。教学反馈是教学中不可或缺的环节,通过它能了解学生对教学内容的掌握,并据此对教学方法做出调整,以保证良好的教学效果。但教学反馈又是教学中的难点,往往难以得到良好的落实。为破解这一难题,我们从拓展教学反馈途径和激发学生沟通热情这两方面做出了探索。缺乏反馈途径是直接约束教学反馈的瓶颈。为拓展教学反馈途径,构建了多个与学生交流的平台。首先在课堂上,鼓励学生对教学内容和方法提出意见和建议,这种面对面的交流方式最为直接;其次,通过电话、电子邮件等通讯手段,和学生进行课下沟通,对具体学术内容和个体问题进行讨论。学生缺乏沟通热情往往是教学反馈效率不高的另一个重要原因。为调动学生的积极性,尝试对教学反馈给出一定的激励。一方面在制度上鼓励交流,对良好的交流沟通,给出一定的平时成绩;另一方面,教师也积极投入,充分利用反馈渠道。通过一系列步骤,激发了学生的热情,提高了反馈的效率。本课程网站也得到了学生和学校的认可,在首届武汉大学“课程中心”优秀网站评选中获得了二等奖。
三、教学效果
通过上述探索,《Matlab电路与系统实践》课程取得了良好的教学效果。在最近一轮的包括“教学态度”、“教学内容”、“教学方式”、“教学管理”、“教学效果”等内容的武汉大学课堂教学质量评价中,学生对课程给出了较高的评价,课程综合评分达到了97.39(100满分)。除了对课程本身的评价外,更值得关心的是学生在学习了这门课程后能否加深对主干课程知识的理解并将其融合到实践应用之中。通过调查,我们欣喜的发现,不少学生已经在电子专业各主干方向的科研工作中将Matlab作为一项重要工具来使用。例如,2011级硕士生邓雄彰将Matlab选做其对纳米碳基器件进行器件建模的工具;电子科技系EDA实验室将Matlab确定为其FPGA电路设计的算法验证平台;2008级本科生田彩霞在Matlab上展开毕业论文,设计和分析闪电信号定位系统。从以上举例中可看出,Matlab在电子材料、电子器件、电子电路、电子系统等电子类专业主干课程领域均得到了应用,践行了设立这一课程的初衷,达到了课程定位的要求。
参考文献:
[1]S.Kim and V.Gopalan.Strain-tunable photonic band gap crystals[J].Applied physics letters,2001,(20):3015-3017.
[2]G.V.Angelov and K.K.Asparuhova.MOSFET simulation using Matlab implementation of the EKV model[C].ELECTRONICS’2006,20-22,Sept,Sozopol,BULGARIA,2006:167-172.
[3]M.Haldar,et al..A system for synthesizing optimized FPGA hardware from Matlab(R)[C].Computer aided design,ICCAD 2001,04-08,Nov,San Jose,CA,USA,2001:314-319.
[4]J.J.D’Azzo,C.H.Houpis and S.N.Sheldon.Linear control system analysis and design with Matlab[M].Abingdon:Dekker,2003,5(2).
[5]郭建涛.“数字信号处理”课程的Matlab教学研究[J].电气电子教学学报,2010,(3):117-119.
本论文受成都理工大学2007年教学改革研究基金《电子信息类专业课程教学方法的创新与实践》项目(项目编号:200719)和四川省2008年精品课程《数字通信原理》项目资助。
中图分类号:G642 423 文献标识码:A
由电子与通信和计算机科学交叉而形成的电子信息科学, 是目前乃至今后一段时间最具生命力的技术领域之一。而电子信息技术是一个复杂的多层次、多专业的技术体系, 信息技术革命推动了它的更新换代, 该技术领域的知识更新速度是其他领域的4 倍。因此电子、信息类专业知识的学习任务相对较重,课堂教学的信息量较大。
为了让学生能尽快地接收更多的知识,我们电子信息类专业教师需要长期研究如何把电子课件等新型教学方法更好地应用于电子类专业课程课堂教学中,如何将单一的教学方式丰富起来,从而提高教学效果,改善教学质量。我们课题组老师长期致力于此方面研究与实践,并于2007年申报了成都理工大学校级教改项目《电子信息类专业课程教学方法的探讨与实践》。首先研究了电子信息类专业课程的特点,然后根据不同的课程特点研究出相应的教学方法。下面做一些简单介绍。
一、电子信息类专业课程的特点
近些年来,由于电子信息技术的快速发展,电子信息类专业课程在教学内容上有了相当大的调整,但仍可以将课程大致划分为三大类,即:
(一)电子类课程:包括电路分析基础、模拟电子技术基础、数字电子技术基础、电子系统设计等;
(二)数学与信号类课程:包括信号与系统、数字信号与处理、自动控制原理、通信原理等;
(三)计算机类课程:包括计算机引论、C++程序设计、数据库原理及应用、计算机网络、微机原理及接口技术等;
电子类课程的主要专业基础课程是《电路分析》、《模拟电子技术》和《数字电子技术》三部分,数学与信号类课程的主要专业基础课程是《信号与系统》、《数字信号与处理》,计算机类课程的主要专业基础课程包括《计算机引论》、《C++程序设计》、《数据库原理及应用》。
这三类课程对学生的功底要求各不相同。电子类课程要求学生具有一定的数学功底,相当的物理知识;同时,对学生在实践方面也有较强的要求;数学与信号类课程要求学生具有相当的数学功底;计算机类课程要求学生有较强的逻辑分析能力,对学生的实践能力要求较强。
在这里,值得一提的是:有些课程的类别难于划分。如《DSP技术及应用》这门课程既需要信号类课程的基础,又离不开在实际电路方面的编程。在考虑这类课程的教学方法时,我们应根据不同的教学内容做相应的考虑。
二、针不同类课程的不同内容,调整相应的教学方法和教学手段
(一)在课堂教学中,过去一般采用传统教学方式,学生都是被动接收知识。随着教育现代化进程的不断推进和素质教育的深入, 大多数的课程教授已经采用了多媒体辅助教学,使得课堂教学手段有了更多灵活和直观的方式。
在具体的课程中,我们应根据情况来制作相应的课件。针对不同课程的不同知识点,选择相应的教学方法。如对电子类及数字与信号类课程的基础理论,考虑到它是整个课程的基础, 我们要进行详细的、系统的介绍,在教学上要注意加强例题及定理的讲解,尽量板书书写推导步骤或将其动态地在课件中播放出来。例如在电路类的基础课程《电路分析中》,戴维南等基本定理的讲解就需要反复讲解,占用较长的时间。而对计算机类的基础课程,课件内容则要丰富得多。
对于基于原理的应用等内容,我们则更强调其应用。如对电路的器件,则重点讲解其外部特性、作用、主要参数等,而简化其内部结构介绍。
对于基本方法,我们更注重加强引导学生分析解决实际问题的能力,淡化纯粹的解题技巧的训练。如在《通信原理》的课程中,多次讲到信号的频谱成分的分析,我们则重点强调分析方法的使用,忽略推导过程,注重其计算结果。
在具体教学过程中,我们以培养学生综合应用能力和创新能力为导向,课堂综合运用音频、视频等多媒体案例进行互动教学,拓展了教学途径。首先,我们将大量的教学信息预先放置在课件当中,延长了课堂的有效讲解时间。这在各种课程中都有体现,其中电路类中的复杂电路图的讲解往往都将电路图预先画在课件中,节省了教师画电路的大量时间。其次,为了避免课件中信息量过多,对重点和难点,我们还注重使用Flash 等工具将静止的内容进行动态表现,吸引学生的注意力,并激发学生去思考。如我们讲解通信系统中信号的传输时,就采用Flash将信号的传递过程动态地表现传来,让学生对信号在传输过程中变换和处理过程有了非常深刻的理解。最后,由于课件不能回答问题,我们在教学中还要注意加强师生交流,设置必要的提问等交流过程。如计算机编程类的课程中,程序的设计就应当通过必要的提问激发学生积极参与,将程序流程图逐步引出,逐渐让学生进一步思考解答整个问题。
(二)随着电子信息技术的飞速发展,仿真技术在实验过程中得到了广泛的应用,我们也在尝试建立一种基于模拟仿真实验的新的教学模式,如将EDA、Matlab等运用到教学过程中,利用仿真工具制作出的电子课件具有更多的功能。例如我们在信号类课程中利用Matlab制作出的系统框图具有信号的仿真功能,教学效果较好。还有我们课题组中的教师开设了《计算机辅助电路分析》的公选课,加强学生分析问题的能力。
三、完善实践教学环节, 加强培养学生创新精神和实践能力
由于电子信息技术实践性很强,其中电子类课程强调学生的硬件动手能力,计算机类课程和信号类课程强调学生的软件动手能力,因此我们通过合理安排实验、实践及实习整个课程体系来加强学生实践能力和创新能力的培养。
(一)对一些对动手能力要求高的课程,我们将课堂教学直接引进到实验室。例如,原来的《电子CAD》课程是把讲课和实验分开,上完一次课程,然后在实验室上一次机,这样学生不能马上自己动手实践老师上课讲过的东西,教学效率不高。我们后来将该课程改为全部引入实验室,教学效果明显增强。
(二)在课堂实验方式中加强了学生综合性和设计性实验的比例,制定了支持综合性、设计性实验的鼓励政策,对综合性、设计性实验项目进行认定,保证了综合性、设计性实验的教学质量。综合性、设计性实验对学生开展思维活动,提高学生学习兴趣,激发学生创新精神,促进学生学习的主动性是非常重要的。学生和教师普遍反映,综合性、设计性实验有知识、有深度、有难度,有利于学生创新精神和实践能力的培养,促进了学生综合运用所学知识解决实际问题能力的提高。在实际课程中,我们通过个人实验和小组实验来加强学生创新能力的培养,如《计算机网络》课程中,我们设了个人制作网线,小组组网等内容,在《通信原理》课程试验中,我们就增加了设计完整的通信系统的任务。实践证明,综合性、设计性实验激发了学生的学习兴趣,提高了他们分析问题和解决问题的能力,使其对相应的理论知识有了更深刻的认识。
(三)通过实验室对外开放,大力发展第二课堂。学生可以根据自己的兴趣进行各种实验项目的开放实验。我校电子类实验室根据学生预约,及时安排学生进行自主实验,计算机类实验室在无课时基本全天开放。通过开放实验室,发挥实验室资源优势,实现了资源共享,调动了学生的学习主动性,学生的动手能力、实践能力、创新精神不断得到提高。充分保证了应用型人才培养的需要,实现了理论教学和实践教学的有效融合,保证了学生毕业论文(设计)的质量。以我校电子信息科学技术专业为例,五年内,学生在全国电子设计大赛等各类国家及省市赛事中获得各类奖项12项,效果较好。
(四)安排合理的实习课程,制定了一系列的实习措施,使学生能够了解生产组织与管理过程、工艺流程和主要设备情况、质量检验和控制程序,锻炼和提高了动手能力和解决问题的能力,达到了较好的实习效果,确保了人才培养目标的实现。
四、提倡使用网络化教学方法,提高学生学习的主动性和积极性
由于信息技术的高速发展,校园网的资源非常丰富,因此我们通过机房开放给学生提供更多的上机实践机会。除此之外,我们还充分现有的网络平台搭建教与学的平台,将教师的课件等资料上传的网络上,有条件的课程还建立网站,鼓励学生自主学习和网络学习。同时还使用BBS或电子邮件等方式作为辅导答疑的手段,增加了教师和学生交流的机会。其中四川省精品课程《数字通信原理》就在逐渐完善自己的网站,争取给学生提供更多的自主提升的机会。
通过以上一些有针对性的改进教学方法的措施,我们课题组教师在教学方法的创新与实践中,激发了学生的学习兴趣、扩大了学生的感知,使学生形成鲜明的表象,提高了教学质量,达到了我们力求达到的效果。
参考文献:
[1]管旗,《以正确的心态面对电子类专业课程的多媒体课件教学》[J],扬州:扬州大学税务学院学报,2002.4,P60
论文摘要:基于现有高等学校电子类专业课程的教学内容、教学方法和实验形式的分析,提出了培养学生学习能力和创新能力的改革思路和方法。
随着知识经济时代的到来,创新性教育越来越成为当代教育的适应性选择。只有创新,才能促进社会、经济、科技的发展,只有深化教育改革,才能适应培养创新型人才的要求。随着高校教学改革和实践的深入,专业课的实践化已经成为培养知识面广的复合型人才的必要要求。而电子类专业课,是相对实践性很强的一类课程,因此,加强理论教学与实践教学相结合,从学生实践能力和创新精神培养着手的新形势的教学改革方法显得尤为重要。在教学方法上,如何提高学生的学习热情,在教学内容上如何跟上相关科学技术发展,在教学理念上如何评价教学成败,是值得我们探索和思考的。现就从此类课程的教学内容,实验改革,教学方法,教学标准等几个方面浅谈一些思考。
1、丰富教学内容,适应现代教学
对于此类教学内容,应该适应当前高速发展数字信息时代要求,在原有的电子类课程内容设置基础上,精简模拟部分的教学内容。对于数字通信技术的内容,具体到基本概念,表示方法,数学语言,应该采用国际通用的表述方法,这对于将来学生阅读外国先进外文文献十分重要,同时,统一标准有助于提高学生交流学习心得的效率。因此,丰富教学内容,紧跟电子信息发展步伐,更新知识点就显得尤为重要。
2、深化实验改革,基础与创新相结合
目前国内各高校已经开设一些综合性,研究性和设计性的实验,重视开发学生的创新潜力,同时,应该强调的是,基础与实验的结合也是必不可少的。只有有了牢固的基础,创新性实验才能做起来得心应手,防止学生眼高手低,忽略打牢基础的重要性。在基础实验掌握的基础上,创新性实验大胆放手去做,循序渐进,才能提高专业素养。基础实验培养学生的实验技能和科学素养,在其基础上,要进一步培养学生综合运用知识的能力,培养学生的创新意识,团队意识,提高发现问题,分析问题和解决问题的能力。二者的结合,才能将传授知识,能力培养和素质教育有机结合起来。
当前的一些实验,很多都是基础实验或验证性试验。在实验中,留给学生独立思考的地方很有限。比如,实现设计好的实验结果,实验数据,实验电路也都已为学生准备好,甚至实验操作的具体步骤也都有详细叙述。学生不自觉的就会对实验兴趣缺失,很少动脑思考,丧失预习复习的主动性。因此,实验环节我们可以采取小组讨论的方法,调动学生分析总结的积极性。仔细分析实验原理,过程,结果,总结教训,这个实验才是有意义的。而学生的讨论内容也为实验室工作人员提供了实验改进的素材。
3、调动学生兴趣,多种教学方法并用
“兴趣是最好的老师”,而在教学活动中,采用多种教学方法,调动学生自主学习的积极性,培养学生的学习兴趣,就会比单纯的填充教学内容有意义。由于电子类课程的实践性很强,在教学过程中灵活运用多媒体工具,可以有效促进此类课程的演示效果,显现诸多优点:
(1)可以提高效率:首先可将授课从简单重复的环节中解
脱出来,避免低效的板书,从而使教师可以把重点和难点内容的讲解时间节省出来,使得单位时间内传播的信息量大大增加。(2)可以提高教学效果:多媒体的图像、声音、动画,使原本不易表述,板书无法呈现的知识内容可以生动展示,授课的内容变得多样有趣,从而可以使学生在上课的时候能更加集中注意力,提高教学效果。(3)多媒体教学与板书有机结合可以提高教学的层次感,动静结合有助于教师融入更多的自我展示平台和空间,提高教学质量。
另外,在传统教学的“讲授----考核”模式的课堂教学中,学生处于被动、沉闷的听众角色,而现代大学教育提倡创新能力和实践能力培养,就要求我们将学生还原到教学实践的主体地位,老师仅仅是引导学生认识知识,提高能力的中介和桥梁。因此,在教学实践中,还应该采用“阅读教材----讨论重点和难点”的教学模式,对属于学科前沿知识,学术上尚未定论的问题进行引导性分析,让学生由被动变为主动学习者,是学生养成独立分析的治学习惯。当然,阅读讨论式教学前提是专业课阶段,学生已经掌握一定理论基础知识,具有一定的分析问题能力,然后再深入的对所学此类专业课进行讨论式教学方法。
4、教学标准多样化,人性化进行教学改革
中国高等教育由精英教育走向大众教育,势必会带来大学生素质的差异,而现代教学中,尊重差异是科学教学的一个很重要的体现,正确认识这种差异,就需要非单一标准的教学目标,即学生为中心的教学目标。比如考核方式的改革。成绩不仅仅是理论成绩的参考,而是成绩的组成多样化,提高学生平时成绩的积极性,避免考前突击,这样既重理论,又重实践的教学标准也将会收到良好的教学效果。另外,考核形式应培养学生的创新能力,鼓励学生在专业素养的基础上多元发展,如多样式课后作业。针对不同教学内容采用不同的作业模式,可以提高学生的学习兴趣,引发学生对相关内容的思考,此外,针对高年级学生已经具备了专业基础知识和科研能力,可以结合教学布置一些带有研究型的题目。可以包括理论部分,技术部分和应用部分,采用习题作业、专题论文和专业案例分析等多样形式,针对不同层次不同阶段的学生,来综合考量学生的学习效果。从而使不同基础和水平的学生都能有所收获,取得较好的教学效果。
结束语
高等学校的教学改革应与时俱进,着眼于培养适应快速发展的新型人才。在围绕数字化的主流趋势的基础上,重视教学方法的科学性,教学内容和实验环节的丰富完善,与国际接轨的迫切需求,教学标准的多样针对性,注重培养学生的创新精神,全面发展的个性和开放的专业理念。作为电子类专业课程的改革任重道远,需要我们为之不懈努力。
参考文献:
关键词:自主实验教学模式;计算机与电子类专业便携式实验设备;案例开发;考核评价体系
作者简介:徐成,男,博导,教授,研究方向为嵌入式系统。
1 研究背景
作为计算机与电子类专业教学体系的重要组成部分,实验教学在整个教学过程中是至关重要、不可缺少的环节[1],学生综合素质的提高及创新能力的培养更离不开实验教学[2]。近年来,国内外各高校高度重视实验教学,不断增加资金与师资力量的投入,推行实验教学改革,以提高教学质量。国外高校的计算机与电子类专业已实行“开放式”实验教学:实验室的场地、时间及设备全面开放,提供充分的条件,培养学生的个性与素质。而国内各高校的计算机与电子类专业近年也在不同程度上进行了实验教学改革,“开放性”、“设计性”、“综合性”等概念被引入,减少验证性实验,增加设计综合性实验的改革方式已被大家所公认。
当今计算机与电子技术的进步在给各行各业带来方便的同时也促进了实践教学的改革,其中集成电路的飞速发展使得实验设备的便携化与普及化成为可能且形成趋势。而传统的计算机实验教学已不能满足时代的要求,如何进行改革,加强学生的动手能力,成为教师共同探讨的话题[3]。基于上述原因,我们从实验教学设备的研制到实验案例开发,以及教材编写直至实验教学模式进行了全面改革,研究并探索出一种适合计算机与电子类专业的自主实验教学模式。
2 自主实验教学模式理念
自主实验教学模式,是指紧跟新技术自制系列便携式实验设备,并配备给学生人手一台,在此基础上学生可“自主”安排实验的内容、时间、空间,教师则集中管理、答疑和考核。
该模式通过研制供计算机与电子类专业学生可随身携带的系列便携式实验教学设备,实现实验设备的低成本、便携化和普及化,满足学生人手一台,将该专业学生系列硬件实验的传统实验环节延伸到学生宿舍等实验室之外的普通场所,改观了资源短缺的矛盾,为学生提供充足的实验条件,并使各层次学生在课余时间不受地点限制,充分利用实验设备,自主思考,主动参与,营造好的学习与课外科技创新氛围,以获取较好的实验教学效果。该模式以案例开发为驱动,精编涵盖认知型、设计型和综合型实验的指导教材,并以学生为主体,鼓励学生在实验内容上进行自主创新,而不局限于实验教材。该模式以教师为主导,集中管理,建立合理的评价体系,避免传统实验中过分关注实验报告和出勤率而造成学生不注重实验过程的单一考核方式,注重实验过程中学生的自主性、知识运用能力与探索思考能力,并从知识、能力和素质三方面对学生进行全面考核评价。
自主实验教学模式坚持的是以教师为主导,学生为主体,利用可供计算机与电子类专业学生可随身随带的系列便携式实验教学设备,让学生在时间、空间、内容等方面进行自主性实验与学习的教学理念。
3 自主实验教学模式研究内容
自主实验教学模式研究的内容包括研制可供计算机与电子类专业学生随身携带的系列便携式实验教学设备、设定硬件类课程体系、开发案例、编写实验教材、组织管理实验教学活动以及建立科学合理的考核评价体系。
3.1 自制便携式实验设备
目前,计算机与电子类专业实验教学存在一些问题与不足,内容如下。
1) 实验设备成本高,限于资金问题,只能满足多个学生共用一实验平台,并且只能在指定时间到指定实验室进行实验,无法实现开放与自主实验教学。
2) 现有同类教学设备没能很好针对我们计算机专业特定课程的教学需求而设计,系统复杂、冗余功能较多,使入门学生产生畏惧,对硬件学习缺乏信心。
3) 实验平台所用技术相对落后,需要多种附加配件,缺乏便携性,使学生实验的时间、地点和相关环境受到了限制。
基于以上问题,开发设计系列硬件类便携式实验设备,是加快教学改革步伐的关键。在自主实验教学模式的理念下,通过研究相关新技术,我们完成了研制便携式实验设备的方案设计与论证,并对其具体实施及完善。预计自制的系列硬件类实验设备有便携式EDA实验平台、便携式单片机开发板、便携式ARM开发板等,使主要硬件实验设备实现便携化和普及化,为自主实验教学提供硬件环境,推进自主实验教学模式的研究与探索。
目前,我们已研制出便携式EDA实验平台并投入实验教学。该平台可用于数字电路与逻辑设计实验、计算机组成原理实验、数字集成电路设计基础实验、USB串并通信实验、基于IP核的数字系统设计、CPU设计等实验课程。其资源布局和实物图分别如图1和图2所示。该平台集成当前新技术,其下载、通信与供电仅需一条UBS线,保持与时俱进的科技活力,方便笔记本电脑用户随时随地使用;平台小巧轻便,面积比2张银行卡还要小(约为12×8cm2),便于随身携带;平台操作简单、实用,成本低,可满足学生人手一台的需求,打破了传统EDA实验箱体积大,成本高,需购买配套电源线、下载线及通信转接卡,无法满足学生人手一台的格局,为学生学习数字逻辑、计算机组成原理、集成电路设计等系列硬件类课程提供了充分的实验条件,为实验教学改革增添了新的篇章。
图1 便携式EDA实验平台资源布局图 图2 便携式EDA实验平台实物图
3.2 计算机与电子类专业自主教学模式下的硬件类课程体系设置
目前,国内不同高校计算机与电子类专业硬件实验教学体系及内容各不相同。有的将实验贯穿于理论课程中;有的为主干课程的实验内容单列实验课;还有的是将基础实验与理论课程同步开设,另增设侧重于设计型、综合型、研究与探索型实验内容的综合与创新实验课程[4]。随着教学改革的推进,以“加强基础训练、注重能力培养、强调素质提高、突出创新意识”为基准和原则[5],从满足社会的需要,培养具备足够动手实践能力的学生出发,我们结合研制的系列硬件类便携式实验平台的技术特点,综合考虑该专业硬件类课程间的衔接等问题,重新构建了“理论教学的‘精讲多练’(基础)实验教学的‘做中学’(提高)创新工程设计训练(综合运用)”这种适合计算机与电子类专业硬件类课程教学的三级实验体系。
理论教学设置了相应的“课程实验”,学生利用仿真软件以及人手一台的针对不同硬件课程的自制便携式实验平台,学习基本专业软件的应用,搭建基本概念模型,达到理解基本概念,促进理论学习的目的。实验课程则在实验教师的指导下,进一步强化训练,系统学习实验技能与技巧,培养学生的综合实验技能。其中“做中学”是指学生充分利用人手一台的便携实验平台,在实践中摸索学习,进而启发创造思维的过程。工程设计训练是利用最新的平台和工具进行实际工程设计训练,注重专业知识的融合,诱导并培养学生的创新意识。
要实现自主实验教学模式这一目标,不仅要实现教育理念的转变,还要将最新的计算机知识带到课程体系中[6]。该专业的硬件类实验内容涉及数字逻辑、计算机组成原理、集成电路设计、单片机、接口技术、嵌入式系统应用等,不同课程配备不同种类的便携式实验平台。其中数字逻辑、计算机组成原理是该专业必修的硬件基础核心课程,设置了相应的课程实验、实验课程以及工程训练,其他硬件类课程则设置相应的课程实验,所有课程学完后有一综合设计训练,可综合运用所有硬件知识。
以上体系设置与内容安排使硬件类课程教学具有鲜明的层次性,实现了基础、提高与创新的教学目标,使实践教学递进化推进,培养的学生能满足社会需求。
3.3 针对自制便携式设备的案例开发
开发高品质的实验案例是实验教学有效开展的基础,一个设计型、综合型和研究型实验案例的开发具备两个要素:可操作性和创新性。基于此,我们在自制便携式实验平台的基础上,结合专业课程的特点,从设计性、综合性实验出发,组织学生参与开发适用于计算机与电子类专业实验教学的案例,激发学生的自主创新能力,引导学生迅速入门并顺利开展实验教学活动。
目前,我们已组织了部分具有创新精神的学生,对正处于试验阶段的便携式EDA实验平台进行案例开发。同时引入案例开发的其他有效途径,如将优秀毕业设计、优秀大学生创新训练项目、学科竞赛作品转化为案例,鼓励优秀学生自选题目,并将其转化为教学案例等。在我院2008-200年上学期的嵌入式系统应用课程中,学生所获全国嵌入式系统竞赛一等奖的作品“互动视窗”、学生的自选课题塔吊遥控器等,作为案例被引入课程教学中,有利于激发学生的学习自主性。
3.4 自主实验教学活动的组织开展
自主实验教学活动的内容包括实验教材的编写、实验过程、实验答疑及实验考核,并可延伸至创新训练项目与学科竞赛等活动。教师组织学生以所开发的实验案例为题材,编写涵盖认知型、设计型和综合型实验的适合计算机与电子类专业的硬件实验教材,以提高实验项目的综合性、应用性和探索性。实验的开展过程中,学生人手一台实验设备,实验内容、时间及空间可由其“自主”安排,实现随时、随地实验,教师则组织集中答疑,及时帮助学生解除疑惑,了解学生的实验自主性与思考问题的过程。学生完成实验后,撰写相应的实验报告,提交并参与实验检查、考核或答问,最后教师通过实验答疑环节中学生的表现、实验报告及考核问答过程,对学生的实验进行综合评价。
在便携式实验设备基础上,我们进行的一系列自主实验教学活动,探讨在案例教学方式下如何引导学生自主创新学习,激发学生的兴趣与潜力,以及在自主开放实验环境下如何引导学生进行创新性项目的开展,培养学生的创新思维与实践能力的新教学理念。同时实现对传统实验教学内容的扩展,即通过自主实验教学来引导部分优秀学生参加创新项目训练及学科竞赛,激发学生的潜能,培养学生解决实际问题的能力,提高综合素质。
3.5 自主实验教学模式下的考核评价体系
考核评价体系是自主实验教学的重要研究部分,前面做得再好,落实不到位,只能让少数学生受益而不能达到预期效果。引导、鼓励能对想学的自觉学生发挥作用,但很多学生仍缺乏主动性,惰性思想较重。而考核应在提高学生的创新能力上发挥积极的导向作用[7],因此如何落实实验教学各环节,如何监督到位、检查到位是一个重点研究内容,工作开展如下。
1) 在自主实验教学模式下,对学生日常实验活动开展调查,分析在实验教学活动开展过程中学生、教师所扮演的不同角色,组织教师和学生分别对实验教学的各个环节进行讨论,参考计算机与电子类专业的实验教学大纲,探讨在学生自主实验、教师集中管理的新模式下如何制定实验考核评价方案。
2) 通过针对性较强的教学案例的引导和自主实验教学活动的开展,从实验开展、答疑及考核问答等各个实验环节对学生的自主性和将知识运用于实践的能力进行综合评价,避免传统实验以实验报告和出
勤为主的单一考核方式,有利于培养学生解决实际问题的能力。
3) 研制一个人人过关的硬件语言应用的考核系统,为研究并建立自主实验教学模式下的综合考核评价体系增添砝码。
针对自主实验教学模式建立合理的评价体系,注重实验过程中学生是否正确运用基础知识及学生的探索思考能力,我们从知识、能力和素质三个方面对学生的自主实验进行全面的考核评价,尽可能以科学合理的考核评价体系考核学生的自主实验,从而最大化挖掘其潜能。
4 总结与展望
湖南大学信息科学与工程学院计算机与电子类专业实验教学改革与创新取得了佳绩:实验载体“便携式通用数字逻辑设计与EDA综合实验板”申请了国家专利,硬件课程计算机系统组成与系统结构2009年成为国家精品课程;硬件实验室“湖南大学信息技术实验室”2006年获湖南省普通高校实践教学示范实验室建设资格,2009通过合格验收并得到评估专家的一致好评。
实验教学改革尽管有了好的开端,但仍有很大的提升空间。除实验教学外,创新训练、学科竞赛、毕业论文等环节的作用亦不可忽略。该自主实验教学模式将传统实验环节延伸到实验室之外的普通场所,改善了学习条件和氛围,促进了实验教学改革、创新训练及学科竞赛活动的开展,有利于培养学生的创新思维与实践能力,将推广应用于我院的计算机科学与技术、通信工程、电子及人工智能等其他一级学科的专业。
参考文献:
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Research on Self-determination Experiment Teaching Mode in Computer and Electronics Specialty
XU Cheng, LI Renfa, ZENG Juanli, FANG Kaiqing
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2016)25-0142-02
近年来,随着我国高等教育大众化时代的演进和高校应用型转型的全面推进[1,2],新升格的应用型本科院校为适应社会发展需要,他们从专业设置到人才培养方案制定,从理论课程教学到实践实习实训等,都突出应用性特色。在国家和省财政的大力支持下,通过一轮又一轮本科教学质量工程和教改项目建设,各高校从办学规模到专业设置,从实践性教学到人才培养质量等都有了大幅度提高。但是也可以看出,一方面各个应用型本科院校发展不尽一致,有些学校占住发达地理优势发展迅速,有些学校根据地方需求发展地方性;另一方面,各校各专业的发展也不平衡,如一些传统性专业,不如工学专业发展迅速,面临招生和就业的困难。这些高校每年都源源不断的向社会输送大量人才,各个学校各个专业人才就业率和就业层次不一样,归根到底还是人才培养质量不尽相同。
我国《国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010-2020年)》[3]明确指出提高人才培养质量,牢固确立人才培养在高校工作中的中心地位,着力培养高素质专门人才。2012年3月,教育部又出台《教育部关于全面提高高等教育质量若干意见》文件,各高校要创新人才培养模式,完善人才质量标准体系[4]。事实上,人才质量是高校发展之核心和关键,怎样对人才培养质量进行评价,就要涉及到一个标准的问题,我们必须要建立相应的人才培养质量标准,应用型本科人才培养质量标准的建立已是迫在眉睫。本文着力寻找建立人才培养质量标准的基本原则,拟对电子信息类专业构建应用型人才培养质量标准。
一、电子信息类专业应用性人才培养目标
《刚要》有明确指出,要改革教育质量评价和人才评价制度,开展由政府、学校、社会各方面共同参与的教育质量评价活动。根据《刚要》精神,我校池州学院机电工程学院对地方经济开发区、周边人才市场和沿海城市进行广泛深入的调研,同时,对一些重点、一般和同类应用型高校相关专业也进行了学习和交流,制定出了我校电子信息专业的人才培养目标:培养能主动适应经济、社会发展需要,富有创新精神和创业能力,具备电子信息科学与技术专业基础知识和基本技能及相关领域的基础理论,受到严格的科学实验训练和科学研究初步训练,能在电子工程、通信、计算机应用、信息系统等相关领域从事科技开发、产品设计与加工、管理等工作的应用型工程技术人才。本文围绕这个人才培养目标,构建电子信息类人才培养质量标准。
二、应用型人才培养质量标准制定原则
1.人才培养质量标准建立的客观性原则。人才培养质量标准建立必须符合客观性原则,也就是说,这个质量标准必须符合人才培养的客观规律。制定标准要符合现代社会发展需要,要符合专业人才培养目标要求。这需要进行大量社会调研和人才调研,高瞻远虑,才能寻找出人才培养的客观规律性和本质要求。
2.人才培养质量标准建立的时代性原则。人才培养质量标准建立必须符合时代性原则,即标准要具有实时性,不能将以前的标准直接搬过来用。以电子信息行业人才培养为例,当今电子行业发展迅速,应用型人才要具有一定电子产品设计和开发能力,而电子产品开发和早期的含义已不一样,人才的能力要素要随时展而变化。
3.人才培养质量标准建立的共识性原则[5]。人才培养质量标准建立的共识性是指标准应该得到大家的一致共识。以电子学科来说,制定标准要由大家共同参与制定,不但是本校同行,还要有校外电子学科专家论证,同时还要有电子企业专家参与制定。要符合电子类人才培养目标要求,得到的标准大家应该一致认可。
4.人才培养质量标准建立的全面性原则。人才培养质量标准建立的全面性是指标准应该从各个方面反映和体现人才质量。不能只从学生角度来看,不光涉及到学习理论成绩方面,还要涉及德智体美劳方面,特别是电子动手实践方面;不但是人才主体方面,还要涉及与主体有关客体方面,如师资队伍质量、学科实验实训室建设质量、校外实习基地建设质量等等,人才培养应该是在一个立体空间中实现。
5.人才培养质量标准建立的可操作性和层次性原则。人才培养质量标准建立的可操作性是指标准在实践应用中能够方便执行,能够容易操作。人才培养质量标准分类要明确,层次分明,应该确定一级标准、二级标准等等,各级指标尽量量化具体,语言表述不能模棱两可含糊不清,力求准确具体。
三、电子信息类应用性人才培养质量标准的构建
根据以上电子信息专业人才培养目标和人才培养质量标准制定原则要求,本文结合池州学院电子信息科学与技术专业实际情况,不仅根据人才能力要素,还要从与人才能力相关的诸要素,如师资队伍、教学资源、教学管理等,共同构建电子类应用性人才培养质量标准。本文拟定从六个方面构建一级标准:人才培养方案标准、教学资源建设标准、师资队伍建设标准、教学管理标准、实践性教学质量标准和人才质量标准。这几个方面几乎涵盖了人才培养质量主要要素,它们都与人才培养质量密切相关,并在一级指标下进行分级得到更细化的二级指标。
1.人才培养方案包括人才培养目标和人才培养体系两个二级指标,是标准建设的主要指标。人才培养目标标准要按照符合学学校地方性和应用型办学定位,是否符合电子信息专业特点;人才培养体系标准应包括:能力模块设置符合目标要求情况;学时学分分配情况;实践性学时学分比例情况;教材选用情况等等。
2.教学资源建设包括公共图书资料建设、专业图书资料建设、图书馆网上资源建设、专业精品课程建设情况等二级指标。公共图书资料是指公共课程方面的图书资料数量;专业图书质量包括电子类专业课方面的教材、教辅资料、专业杂志等数量;专业精品课程资源包括电子类专业基础课和专业课程资源共享情况,其质量直接反映教学团队力量和水平情况,该资源直接能为教师和学生教学和学习方便使用。
3.师资队伍建设包括教师数量、师资结构和教学水平等二级指标,对人才培养质量有着直接影响。可以通过调研国外应用型高校专业和国内同类学校专业,确定最优化的师生比例指标;师资结构指标主要包括年龄结构、职称学历学位结构、企业专家比例、双师比例;教学水平指标主要包括课堂教学效果、教师备课教案情况、教师教学成果情况等。
4.实践性教学建设包括实验室建设、实习实训基地建设、产学研合作建设、电子竞赛组织参加获奖情况二级指标。该指标反映应用型工科专业人才培养质量重要指标。实验室建设指标包括基础实验室建设、专业实验室建设、综合性实验室建设,而实验室中实验台套数、实验开出率、综合性设计性比例要具体细化;实习实训基地建设指标包括基地数目(校内和校外)、基地规模(一次容纳学生数);产学研合作建设指标包括产学研项目合作、申报专利、产品开发等;电子竞赛组织参加获奖情况指标包括参赛数目、参赛级别和获奖情况。
5.教学管理建设包括教风、学风、教学过程管理和教学督导等二级指标。教风指标包括师风师德和敬业精神。前者包括师德师风建设情况、治学态度、执教情况、教书育人情况和学生评价情况;后者包括遵守教学纪律情况、备课辅导作业批改情况、管理学生考勤和课堂教学气氛情况。学风指标包括学风建设情况和学习纪律情况。前者包括教学与学生管理制度健全情况、教学质量监控体与执行情况等;后者包括学生管理措施、学风考风和违纪现象。教学过程管理指标包括毕业实习、毕业论文(设计)和实践性竞赛的组织管理。教学督导指标包括双导制(高职称教师指导青年教师、教师指导学生毕业论文)建设、督导组建设、督导效果。
6.人才质量包括大学生道德修养、知识能力水平和综合能力等二级指标。道德修养指标包括学生道德素养与文化、心理素质和学生遵纪守法情况;知识能力水平指标包括学生基本理论水平情况、实践创新能力情况、毕业论文或设计质量;综合能力指标包括获得各种证书情况、大学生身体素质、就业情况、社会声誉情况等等。
四、结语
本文通过电子信息类专业人才培养目标,按照人才培养质量遵循的客观性、时代性、共识性、全面性、可操作性和层次性原则,全面构建电子信息类应用型人才培养质量标准,获得具体的一级指标、二级指标和相应细化指标,构建的质量指标标准能够为电子信息类专业建设质量评估作有益参考,同时也为建设高质量应用型人才指出了具体途径和措施。
参考文献:
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1.1以竞赛为导向,紧跟电子科技发展的潮流
通过历年国家级或省级的大学生电子设计竞赛题目可以看出,随着电子技术的不断发展,竞赛涉及到的内容也进行不断的调整。尤其是近几年,除了传统的模拟、数字电子技术应用及测试测量类题目外,无线传感、自动控制、单片机及嵌入式等类型的内容比重越来越大,很多题目已经不是单纯的电子技术课程就能解决的,而是需要多方向,多学科的综合知识。这些恰好反映了目前电子科技发展的一大潮流,传统的模电、数电虽然依然是电子系统的骨干,但是电子系统的范畴正在不断扩大,涉及到的新技术,新方法不断涌现,功能正在进一步强化[4]。因此学生在校期间,如果能更多的接触到新技术、新知识的相关内容,拓宽知识面,将对其今后的知识架构和职业发展具有积极的意义。
1.2以竞赛为参照,寻找院校教育转型的突破点
通过我校历年组队参赛的情况和对兄弟院校了解的情况分析,高职高专院校的学生在参赛时也暴露出的一些问题,主要体现在以下两方面:
(1)学生对所学知识的应用能力不够深入。
高职高专院校基本上都是施行三年学制,能够参加竞赛的学生多为在校的二年级学生,有些一年级新生也会参加。大多数学生都是刚学完电子类专业的基础课程和部分专业基础课程,所学知识有限,知识面较窄,尤其对于模电、数电、高频电路等内容大多还局限于书本上的内容,甚至还处于一知半解的程度,更不用说和实际电子系统建立联系。因此在竞赛内容更新快,涉猎面拓宽的大环境下,感到难度增大,无从下手就不难理解了。
(2)学生的工程实践能力和自主设计能力偏弱。
从当前的院校教育模式和学生的认知能力来看,不同程度的存在“重理论知识,轻实践动手”的情况。由于很多院校的实验课还是采用事先告知详细的实验步骤,仅仅验证理论教学中简单电路的“验证型”模式,学生从中接触的综合性、设计性的任务缺乏,对自主思考能力和独立实践能力培养不够。并且由于实践机会有限,还有不少学生对常用仪器仪表使用不够熟练,这些不仅影响学生参加电子竞赛的成绩,从更高的角度来看,还对很多学生今后走上工作岗位带来不利。因此,寻找更加合理的教学方法是院校教育需要解决的重点。
2应用和创新并举,培养学生的工程素质
电子信息类专业是一个注重实践,强调创新的专业。高职高专院校培养学生的方向是具备相关专业的基础知识,能在相关的领域从事开发设计、制造、设备操作、运营的中级以上工程技术人才。因此,将实践应用和创新能力培养紧密结合是院校教育应该积极探索的方向。通过电子设计竞赛的方方面面提供的启示可以知道,学生在校期间不仅仅要学习理论知识,更要紧跟时展,拓宽知识面,培养独立的学习能力,锤炼过硬的工程技术能力,建立起良好的工程素质,以更好的适应今后工作岗位的需要[5]。以培养工程师的基本素质为目标,以锻炼综合应用能力为主旨,以激励创新性思维为突破,深化教育模式改革,优化教学环境,改进教学方法和内容,加强院校教育、科研和社会需求的结合是高职类院培养人才的主要目标之一。在此,笔者进行了一些有益的探索。
(1)教学环节注重理论与实践相结合。
理论与实践相结合在人才培养过程中主要体现在:教学内容上突出综合能力的培养,坚持宽口径、跨学科设置课程,并紧密结合电子科技发展和电子专业应用实际,突出重点、难点问题的探讨研究;不断更新教学内容,增强教学的前瞻性,实用性。教学方法采用课堂讲授、研究讨论、案例分析、模拟训练、工程实践等多种形式。建立“课堂教学、实践训练、模拟演示”一体的训练模式,利用多媒体演示教学、网络教学、案例教学、课堂实践等多种教学方式,在教学过程中融入应用训练因素,达到训练效果。拓展实践训练方式,强化学生的基本技能和专业技能,提升创新能力。建立以“课题式、研究式、自主式”为主体的教学模式。通过安排课题、设置专题的形式,使学生尽早接触相关工程环节,加速知识向能力的转化;为学生提供课题研究平台和环境,组织开展课题研究。开展自主式学习,增强学生自主发展的后劲,真正实现由“学会”向“会学”的转变。建立“知识、能力、素质”多维评价模式。采取多手段、多层次评价学生的知识结构、能力水平和素质结构等模式,确保对学生培养、评价和激励的科学性、公正性。
(2)课外环节注重多渠道,多方位的模式融合。
可以尝试组建校内工程创新基地,建立开放性实验室,鼓励学生积极参与科研活动;组织学生观摩或实习企事业的生产环节;指导暑期社会实践;指导学生参加各项专业竞赛;加强对毕业课题和论文的把关,多选用具有工程背景,应用性强,技术含量高,符合电子信息类专业发展的相关课题,使得更多的学生尽早体会工程应用的环境,增强学习的指向性和针对性。创造多渠道、多方位的立体式培养模式,充分锻炼学生运用所学的理论知识去发现、分析和解决实际问题的综合能力。
(3)建立灵活完善的师生激励机制。
中图分类号:G642 文献标识码:B
文章编号:1671-489X(2016)10-0092-03
为提高人才培养质量和就业竞争力,很多高校采取一些措施来进行教学改革。对于电子类专业的教学改革之一就是通过加大教学实践环节的比重来培养学生的实践能力和创新能力,而课程设计作为其中重要的一个实践环节,它要求注重学生综合运用知识能力的培养。然而,传统的课程设计由于存在许多问题,严重制约了学生能力的培养,因此,对其改革势在必行。
1 传统课程设计存在的弊端
时间安排不合理 传统的课程设计一般安排在该课程结束之后的两个星期内,要求学生完成某个课题的设计任务。由于课程结束之后的时间已接近于期末考试时间,学生一方面要准备考试,另一方面要进行课程设计,为了保证期末考试取得好的成绩,很多学生对待课程设计的态度不是积极主动,而是为了获得成绩来进行课程设计。因此,通过这种被动式的学习方式来达到学生能力的培养几乎是不可能的。
此外,有的学校为了不让期末考试影响到学生的课程设计,甚至将课程设计安排在期末考试完之后再进行。这种方式看似更加合理,但由于考完之后,许多参与课程设计的学生看到其他学生都离校了,难免回家心切,导致无法安心完成设计任务。
指导教师单一 有些高校电子类专业开设的课程设计中,有数字电子技术、模拟电子技术和单片机原理及应用等课程设计,这些课程设计分别由该课程的任课教师承担。对于数字电子技术和模拟电子技术的课程设计,虽然与其他课程之间的联系较少,但是如果从培养高质量人才的角度出发,课程设计不能只有一个仿真结果,而应做出实物。因此,这样一个课程设计就涉及多门课程,仅由该门课程的任课教师承担,难以做到对学生的全面指导。
对于单片机原理及应用这样一门综合性课程设计来说,是一个很好的锻炼学生硬件设计、软件设计、团队合作等能力的平台。如果单片机原理及应用课程设计既要仿真,又要将元器件焊接在电路板上,除本课程知识之外,还可能涉及电路理论、数字电子技术、模拟电子技术、传感器原理、自动控制原理、Keil C、Proteus等课程的知识。因此,仅由单一的该课程任课教师来承担课程设计,显然不能对学生进行很好的指导。
设计题目简单 考虑到学生要在两个星期内完成课程设计,为了使学生能顺利完成设计任务,指导教师只能提供一些简单的、容易完成的设计题目。这种简单的课程设计题目虽然要求学生做成实物,但是由于时间关系,大多数学生只能进行仿真,即使做出实物,也可能调试不出正确的结果。此外,为了激发学生的学习热情,允许学生根据个人的兴趣爱好自选设计题目,但是在短时间内即使基础很好的学生也难以完成相对难的课题。因此,学生顺利完成课程设计的条件并不是让学生设计一个简单课题就能实现的,更重要的是一个简单的课程设计不能很好地促进学生能力的培养。
缺乏团队精神 有些学校要求课程设计一人一题,这种方式不仅有利于培养学生独立解决问题的能力,而且可以避免学生之间相互抄袭的问题,然而这并不利于学生团队合作精神的培养。实际上,学生在大学学习阶段,要求通过同学之间的合作来共同解决某个问题的教学环节几乎没有,像平时的课堂作业、课程实验、毕业论文或毕业设计、产品组装、毕业实习、生产见习等实践环节几乎都要求学生独立完成,因此,学生独立解决问题能力的培养得到很好的锻炼。然而,在今后的实际工作中,学生常常要依赖于团队的力量才能解决问题。如果学生在大学期间的团队能力能得到相应的培养,那么学生将更能胜任今后的工作。所以,为了培养学生的团队合作精神,可以通过课程设计这一环节来实现。
考核方式的唯一性 目前,一些高校考核课程设计的方式仍然只根据学生的课程设计报告书来进行评定,这种只重结果忽略过程的考核方式很难体现公平性,因为仅凭结果很难判断学生是抄袭的还是自己设计的。如果能够增加一些考核环节,特别是像答辩这样的考核方式,不仅能够判断学生是否抄袭,而且能锻炼学生的语言表达能力和临场应变能力。可以说,如果学生在大学期间不主动去参与一些社团活动,仅通过日常教学,通过上台进行语言表达能力锻炼的机会是非常有限的。因此,课程设计中有必要引入答辩这种考核方式。
2 CDIO工程教育模式
目前,CDIO(Conceive-Design-Implement-Operate)工程教育模式得到国内外许多高校的认可。这一模式旨在通过加强学生工程实践训练来培养学生的各种能力,它体现了现代工程师对工业产品从构思、设计、实现到运行的全过程所必须具备的基本能力[1-2]。由于CDIO工程教育模式解决了当今高校应如何培养适应现代企业所需的工程人才问题,因此,国内许多学者也开始开展有关CDIO工程教育模式的研究,特别是将CDIO理念引入各学科专业的各教学环节的改革已成为当前教学改革研究的一个热点[3-5]。
鉴于电子类专业传统的课程设计对人才培养存在诸多问题,基于CDIO理念来进行改革,成为解决这些问题的有益探索。
3 基于CDIO理念改革电子类专业课程设计的措施
修改教学大纲与计划,合理安排课程设计时间 CDIO工程教育模式的标准之一就是根据需求分析来制定教学大纲[2]。为了让学生有充足的时间完成一个高质量的课程设计,将教学大纲和教学计划的课程设计时间安排在该课程结束后的下一个学期的第一周到第十六周:第一到第三周确定课程设计题目以及下达任务书;第四到第九周完成硬件设计及制版;第十到第十四周完成软件设计及软硬件调试;第十五到第十六周撰写课程设计报告书。对于数字电子技术和模拟电子技术的课程设计,由于不需要软件设计,因此第四到第十四周用于完成硬件设计、制版及硬件调试。
提高指导教师的能力,不同任课教师共同指导 CDIO工程教育模式其中的一个标准是加强教师的CDIO能力,这种能力包括教师个人自身能力、团队合作能力、建造产品和系统的能力[2]。目前,国内很多高校注重教师的科研成果,而许多高水平的科研成果都需要深入理论研究,这就导致高校教师重理论而轻实践,以致CDIO能力不强。为使教师能很好地指导学生,需要加强教师的CDIO能力。同时,由于一个课程设计涉及多门课程的知识,采用多门课程的任课教师共同指导,要比单一的一门课程任课教师指导效果更好。
实现选题途径多样化,确保设计题目难易并存 为了从一开始就激发学生的兴趣,首先要使课程设计题目丰富多彩。因此,课程设计的题目可以是各种来源,包括教师自拟题目和学生自选题目。学生自选题目可以来源于学生自拟题目、大学生科研项目、大学生研究性学习和创新性实验计划项目、教师科研项目和电子设计大赛题目。对于教师自拟的题目,需要全体指导教师共同来拟定,并且说明题目的难易程度,以便于学生进行选择。对于学生自选题目,由相应的指导教师和学生共同商定来确定题目的可行性。
制订合理的实施方案,培养学生团队合作精神 为了发挥学生各自的长处,根据题目的难易程度,每一个题目由3~4名学生组成,每个学生根据自身的特点分别负责不同的任务,这些任务具体包括查找资料、确定设计方案、硬件设计、制版、软件设计、撰写课程设计报告书。由于不同的学生负责不同的任务,只有每位学生完成了自己的任务才能完成整个课程设计,这种既分工又合作的方式不仅能够培养学生的责任心,而且有利于培养学生的合作能力。为确保学生得到良好的指导,如果某个课程设计涉及某门课程的知识,那么就分配一个担任该门课程的任课教师作为其中的一位指导教师。在整个设计过程中,虽然学生可以向指导教师请教一些专业问题,但是每个环节都必须由学生自己去完成,因此,学生必须经历从设计到制作的实践过程。这种设计制作实践也是CDIO工程教育模式中的一个标准[2]。
利用多形式考核方式,实现公平公正考核学生 CDIO工程教育模式将CDIO能力评价作为其中的一个标准,它是对学生个体在CDIO教学方法中获得成效的具体衡量[2]。为了公平公正评价学生,课程设计成绩由四部分组成:平时成绩、实物制作成绩、课程设计报告书成绩和答辩成绩。
1)平时成绩是反映学生在课程设计过程中工作态度、个人能力和完成情况等方面的一个评价,由指导教师分别对所指导的学生进行打分,然后计算每位学生所得的平均分,以平均分作为学生的平时成绩。这部分成绩占整个课程设计成绩的30%。
2)实物制作成绩打分由所有指导教师中硬件制作方面的教师负责,主要从实物制作的外观和功能两个方面评价学生。这部分成绩也是取所有教师评价结果的平均分,占整个成绩的20%。
3)课程设计报告书成绩由一位教师负责所有报告书的成绩评定,主要对学生的写作水平和格式是否规范等方面进行评价。这部分成绩占整个成绩的20%。
4)答辩成绩由所有指导教师分成多个答辩小组,每个答辩小组给每位学生进行打分,每位学生所得分数为其答辩成绩。这部分成绩占整个成绩的30%。为保证答辩成绩评定的公平,学生不能安排在其指导教师所在的答辩小组。
4 结语
为使高校培养的人才符合当今社会发展需求,需要改革传统的教学环节以促进学生实践能力的培养。课程设计作为高校电子类专业中一个重要的实践教学环节,目前一些高校还存在时间安排不合理、指导教师单一、设计题目简单、学生团队精神培养不足以及考核方式不公平合理等问题。本文针对上述问题,提出基于CDIO理念的电子类专业课程设计改革措施,取得了很好的实践效果。
参考文献
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[3]郭皎,鄢沛,应宏,等.基于CDIO的计算机专业实验教学改革[J].实验技术与管理,2011,28(2):155-157.
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2013)09-0119-03
一、引言
国家中长期教育改革和发展规划纲要中强调:牢固确立人才培养在高校工作中的中心地位,着力培养信念执着、品德优良、知识丰富、本领过硬的高素质专门人才和拔尖创新人才。黑龙江省国民经济和社会发展第十二个五年规划纲要中强调:选择部分有条件的高校,开展拔尖创新人才、卓越人才、创新创业教育等人才培养模式改革。东北石油大学“十二五”发展规划(深化教育教学改革,提高人才培养质量)中强调:以提高人才培养质量为目标,以产学研合作教育为依托,以专业人才培养模式改革为重点,以创新实践能力培养为核心,不断优化人才培养体系,创新多层次、多元化人才培养模式,拓宽人才培养途径,着力培养具有创新精神和较强实践能力的高级应用型人才和复合型人才。
二、加强青年教师教学科研创新能力的培养
培养一批科技创新能力和意识强、创新水平和素质高的教师队伍显得尤为重要,这直接决定着教师培养创新人才的实际能力。每年都举办院青年教师比赛课、创新开发设计竞赛活动。为充分调动青年教师的科研积极性,培养“科研型”、“创新型”青年教师队伍,为青年教师将来能参与高级别科研课题的申报奠定基础,设立院青年教师基金。鼓励学生在青年教师的指导下积极申报国家和校级“大学生创新性实验计划项目”、强化青年教师创新实践能力的培养,学院设立院级管理的青年教师指导的“大学生创新性实验计划项目”、给予一定经费支持。支持青年教师指导大学生参加“全国大学生电子设计竞赛”,对获国家奖励的指导教师给予一定奖励。组织教师申报高等学校本科教学质量与教学改革工程项目,以项目建设为契机,带动教师队伍建设,使多数教师能够积极参加教学研究工作,逐步提升教师的教学研究能力。
三、突出专业特色,探索人才培养新模式
1.应用物理学专业,探索“基础学科拔尖人才”培养。关注学生的不同特点和个性差异,改进优秀学生培养方式,如何将通识教育与个性化培养、拓宽基础与强化实践相结合,使学生学会主动学习与创新研究,是当前高等教育需要解决的一个重要问题。对应用物理学专业实施“基础学科拔尖人才”培养。探索优秀拔尖学生的选拔机制,为优秀本科学生构建学习平台。
2.实践“卓越工程师教育培养计划”。在电子信息工程专业、电子科学与技术专业实施“卓越工程师教育培养计划”,以校企合作“电子类创新型人才培养基地”、“测试计量技术及仪器仪表工程技术研发中心”为依托。实行3+1培养,学生需完成分散在各个学期累计一年的企业阶段学习和实践。以实践课为载体,不断加强本科生实践创新能力的培养。优先聘请具有企业工作经历的教师担任专业课主讲教师,并以这批教师为核心,不断加强专业教师工程经历的培训,通过派专业教师到企业工作、在企业建立教师培训基地、以生产实习和毕业设计为载体、毕业设计实行双导师制等,培养专业教师工程经验。
四、实施本科生“导师制”,促进学生创新能力培养
在导师的指导下,在本科生教育中体现四个阶段培养:一年级“素质教育”,二年级“知识教育”,三年级“技能教育”,四年级“综合教育”。本科生导师制的核心是密切、融洽的师生关系,要求导师注重道德引导、以“一对一的学习指导”为重点,培养学生自学、独立思考、触类旁通的能力,体现了师生互动、素质教育及“以人为本”的个性化教育的理念。通过为本科生配备导师,创设一种“教”、“学”互动的宽松的育人环境,使学生进一步明确学习目的,激发学习兴趣、拓宽知识面,较早地进入教师的科学研究,从而提升创新能力。
五、加强电子类创新人才培养实践教学平台建设,加大力度开展学科竞赛
1.作为工程技术与应用性都很强的电子类专业,对人才的创新意识和实践能力提出了更高的要求,因此在实践教学平台上丰富多种形式的实践条件可以为学生创造各种机会在专业舞台上一展身手。通过设立多种形式的课内、课外开放式的实践项目,竞赛型、学术探索型、社会实战型、自我提高型等,营造有利于学生创新能力成长的最佳环境和氛围,也让学生找到最适合自己的专业发展方向。加强实践教学平台建设,扩建现有的电子创新设计开发基地,使更多有意愿进入基地的学生能够有实践创新的环境。
2.平台向全校电子类专业研究生、本科生开放,可同时容纳约80人进行各类实验和技能实训。同时也面向社会开放,构建以创新开发培养为主线、体现“强化就业技能,培养综合能力,引导创新实践,提高基本素质”的实验实训体系,开设基础型、设计型、综合型和自主创新型和“启发式、探究式、研讨式”等多层次、多种教学模式的实验实训。
3.结合“基础学科拔尖人才”培养和“卓越工程师培养计划”培养,开展研究生及优秀本科生助教、助研、助管的方法,弥补实验室专职管理人员的不足,也使优秀学生较早的进入实验室进行创新研究。
4.积极组织学生申报国家、学校和院级“大学生创新性实验计划项目”,鼓励学生开展创新研究,撰写科技论文、申报专利,使学生较早的参与科学研究,从而加强创新能力培养。
5.实践教学平台是学生开展实践活动的重要场所,为配合创新人才培养实践教学平台的建设、在实践平台架构、实验条件建设、实验室管理等方面将开展一系列的实践教学改革工作。
6.在平台管理方面、实行全天候开放,除了正常教学学期外,实验室技术人员在寒暑假期均实行轮值制度,保障各项课外实践活动的顺利开展。
7.充分发挥实践教学平台的优势,组织国家级、省级和校级学科竞赛和创新大赛,使每年报名的学生人数不断增加。从以往比赛结果来看,学生的知识水平和创新能力都较以前有了大大提升,调动了学生的积极性,竞赛在培养创新人才方面起到了积极的作用。学生在比赛中获得了好的成绩,这是学校的一个闪光点,也在无形之中提升了学校在外的形象。参加竞赛能够提高专业办学实力及声誉,同时能够加强同兄弟院校的沟通和交流。组织学生参加学科竞赛,主办学科竞赛。①参加全国大学生电子设计竞赛;②参加黑龙江省大学生电子设计竞赛,中国研究生电子设计竞赛;③主办东北石油大学电子设计竞赛,参加校“挑战杯”;④参加美新杯中国大学生物联网创新创业大赛;⑤参加全国“飞思卡尔”智能汽车竞赛;⑥主办东北石油大学大学生物理实验竞赛;⑦参加全国大学生机器人竞赛。
8.大学生电子设计竞赛推动了学院教学内容、课程体系、实践教学、教学手段、实验室建设、人才培养的改革和实践,通过对历届参加电子竞赛学生调查、参赛的学生毕业就业率达到了100%且实现了高薪就业。
六、深化校企合作、加强产学研培养创新人才平台建设
经过多年与“大庆油田测试技术服务分公司”的科研、研究生和本科生培养、实践教学等方面的合作,于2007年校企共建了“黑龙江省重点实验室―油气田控制与动态监测实验室”,于2010年校企合作建成“电子类创新型人才培养基地”,于2011年5月校企合作申报成功了省教育厅的“测试计量技术及仪器仪表工程技术研发中心”。“十二五”期间学院将深化校企合作平台建设,加强青年教师科研创新能力培养、加强研究生和本科生创新实践动手能力培养。
1.作为“双师型”教师队伍科研创新能力培养基地。教师参与企业科研工作,与校外基地科技人员沟通交流,了解生产实际技术需求,加强横向科技合作。构建科技服务、科技创新平台,加强教师队伍建设。
2.作为“卓越工程师培养计划”方案实施的探索基地。使平台成为电子信息工程专业和电子科学与技术专业的实习基地,每年可接收150名本科学生进行创新实习实训;聘用企业高级技术人员指导本科学生毕业设计(已指导50余名本科生完成毕业设计);平台建设以培养学生实践动手能力、解决实际问题能力和创新能力为目标。
3.研究生培养“双导师”制的实践基地。能同时容纳20名研究生从事论文研究工作,校外基地已为学院培养硕士生14人,校企联合培养人才、互聘兼职人员、实施“双导师”制培养研究生。
4.搭建毕业生就业平台。近年来已有7名硕士研究生分配到大庆油田公司测试技术服务分公司工作,20余名本科生分到该公司工作。
七、结语
构建的创新人才培养模式,对培养具有创新精神和创新能力的本科人才质量的提高发挥了积极的作用,极大地推动了教育教学研究和人才培养的改革实践,强化了学生的创新实践能力培养。我院学生在各类学科竞赛中取得了优异的成绩,获得了较高的社会声誉,近年来,我院学生参加的全国大学生电子设计竞赛和黑龙江省大学生电子设计竞赛,获国家一等奖1项、二等奖5项,省级一等奖2项、二等奖5项、三等奖11项。通过创新人才培养,推动了学风建设,提高了就业竞争力,提升了专业的知名度,吸引了更多的生源,其中参赛的学生毕业就业率达到了100%且实现了高端高薪就业。
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