緒論:寫作既是個人情感的抒發,也是對學術真理的探索,歡迎閱讀由發表云整理的11篇電子類專業論文范文,希望它們能為您的寫作提供參考和啟發。
《微機原理與接口技術》作為一門技術基礎課,其中需要記憶的內容較多,而且比較抽象,不好理解,所以學生普遍反映難學,隨著所學內容的增多,越學到后面越覺得亂,理不出個頭緒來,更談不上好好理解并加以應用了,經常是顧此失彼,窮于應付。我們認真地分析了學生所反映的問題,從本專業的特點、學生的素質及教材系統性出發,主要以8086/8088為主,從CPU的組成、內存單元的存儲原理、尋址方式入手,講述指令的組成及應用,實驗部分強調基本接口電路的原理與編程及系統設計的基本方法。
在每一章節講授之前,先指出重點和難點,重點部分精講,要求學生全面掌握。例如:在講8086/8088結構一節時,存儲器地址分段是本章的重點和難點,講課時應配以大量圖表形式進行重點闡述并輔以例題和練習題加深理解,而關于計算機硬件和軟件一節,學生在前修課程中已經學過,只是粗略復習一下即可。其他章節也采用類似的方法。這樣,學生知道每一章節的重點、難點,學習有了目標,大大提高了學習效率,增加了學習本課程的積極性。
1.2有選擇地運用多媒體教學,提高教學效果
課堂教學是教學過程的基礎,也是教學過程的主體。課堂教學的效果決定了授課過程是否成功,決定了這門課程能否達到授課目的,也影響到學生的學習興趣。為加強課堂教學的效果,教師可以采用邊理論教學邊進行演示實驗的方法,使學生在輕松有趣的學習中掌握理論。例如,在講解芯片引腳圖和芯片的內部結構圖時,可在課件中通過點擊相應文字或按鈕來控制這些圖片的顯示或隱藏,并在圖片旁邊顯示文字說明或語音提示,從而增強圖片的可讀性;又如,匯編語言指令和數據尋址方式是課程的基礎知識,可在課件中用動畫效果來模擬原本無法看到的指令執行過程和數據流動方向。在此課程中,類似的情況還有很多,采用多媒體教學一方面可以加快教學速度,彌補教學時數的不足,另一方面圖文并茂,動感演示,無疑會激起學生的學習興趣,課后閱讀時容易產生聯想。
1.3利用形象比喻法,加深內容理解
本課程有一些概念比較抽象,學生初次接觸時會覺得很難弄明白,例如:堆棧、存儲單元、寄存器、各種尋址方式等等。在教學時,不妨把這些內容和現實中的事情聯系起來,比如:在講解堆棧“后進先出”工作方式時,可以將“堆棧”比喻成火車站,先到的火車排在最后,最后到的火車排在最前,出站時,后到的火車必須先走,先到的火車才能出發。又如,在講存儲器物理地址和邏輯地址時,可用學校的教室做比喻,每一個教室是一個存儲單元,有且只有一個唯一的教室編號,而該教室又屬于某一個教學樓,即存儲器的段,在該段里通過偏移量找到該存儲單元比喻成在該教學樓里找到該教室。類似的例子還有很多。實踐證明,凡是比喻恰當的地方,學生就容易掌握,只要我們認真地去探索和聯想,課本中許多枯燥、抽象的問題都能與生活中的事情聯系起來,從而使它們變得生動形象,易于理解和接受了。
2實驗教學
微機原理與接口實驗是電子信息類專業學生今后從事系統設計、研究、開發和應用的一門重要實踐課程,學習最終結果是要求學生具有開發嵌入式系統能力。要達到這樣的目的,除了課堂講授原理外,還要靠實踐加深理解,要通過對一些典型軟件、硬件進行設計,編寫程序、調試,直到正常運行,才能讓學生具有基本的微機開發能力。我們在實踐環節上主要作了以下一些探索:
2.1注重實驗的選擇
在傳統教學中,匯編語言的實驗占用了大部分課時,而實際效果卻并不理想。為此,在實踐教學過程中讓學生掌握匯編語言的調試過程即可。重點學習與輸入輸出相關的指令,并通過實驗熟練掌握。中斷和接口技術對于電信類學生而言,可在今后的實際中直接進行應用,因此在實踐教學過程中需要有重點的學習。
2.2注重實驗方法的運用
在實驗課程中,適當采用逆向教學方式,例如在中斷技術的教學中,可以讓學生先做實驗。在實驗中,學生們只要將電路按規定連接好,并輸入預先編好的程序即可。然后再在課堂教學中在對實驗的原理和實驗中出現的問題進行講解和分析,學生參與共同討論。由于學生通過實驗已經建立起感性認識,因而在理論學習上就容易理解和接受了。
2結束語
從我系學生的平時反映及成績來看,本文所提倡的教學方法收到了良好的效果。通過對“微機原理與接口技術”課程教學方法的探討,我們深刻地認識到只有通過教學改革才能提高教學質量,才能培養出能盡快適應社會的應用型人才。我們只要堅持不懈地努力下去,不斷總結,相信一定可以取得較滿意的效果。
參考文獻
[1]馮博琴.微型計算機原理與接口技術[M].北京:清華大學出版社,2002.
[2]陳靜.淺談《微機原理及應用》課程教學的幾點體會[J].廣西大學學報(哲學社會科學版),2000,22(增刊):187-188.
[3]何乃淇,屈莉莉,鄺小磊.《微機原理與應用》課程改革與實踐環節教學探索[J].中山大學學報論叢,2004,(5).
[4]周自強.面向工程應用的微機原理教學方法[J].常熟理工學院學報,2005,(11).
2教學過程中存在的問題
模擬電子技術課程所涉及的理論、設計及分析方法具有很強的工程應用性和實用性,在學生的整個知識體系中占有相當的比例,對于培養學生的邏輯思維能力、工程實踐能力、創新能力及后續課程的學習都十分重要。計算機類專業的模擬電子技術課程在教學實踐中遇到的問題很多,主要有以下幾個方面:
2.1學時少,內容多
為了突出專業課程的學習,很多學校的做法是壓縮電路分析課程的學時數,甚至取消了電路分析課程。而模擬電子技術課程知識多且比較分散,它集高等數學、電磁學、物質結構理論和電路分析等知識于一體,該課程的學時數(含實驗)一般在80學時以下,在如此緊張的時間內要完成該課程的教學工作,不僅老師感到困難,學生也有很吃力。
2.2學生認識不到位
很多學生錯誤地認為模擬電子技術課程應該是電子、機械類專業學生的專業課程,他們在專業學習中一般都有重視軟件而輕視硬件的傾向,而且,學習模擬電子技術課程的成就感往往不及其他課程來得快和強烈,因此,就造成了學生的學習積極性不高。剛剛從中學過度到大學的學生,很多還沒有找到適合本課程的學習方法,模擬電子技術主要以原理分析為主,而學生更多地相信精確的數值計算,他們往往認為只有經過嚴格的數學推算得出的結果才是可信的,當實際結果與嚴格的理論演算結果有出入時,他們難免會感到困惑。學生的認識不到位和思維方式上的差異,導致了計算機類專業中該課程的教學效果一直不太理想。
2.3課程教學本身存在問題
計算機專業的模擬電子技術課程的教學內容和方法完全套用電子、機械類專業的那一套,有些學校甚至完全由機電類專業的老師來教授該門課程。這些教學內容和方法在一定程度上與計算機類專業存在脫鉤的現象,沒有突出本專業的特色。近些年來,很多高校的計算機類專業的同仁們對本課程進行了一定的改革探索,并總結了許多值得借鑒的經驗,但是,對于不同的學校和不同的學生,這些教學改革舉措應該不盡相同,在具體的教學實踐中,切忌“拿來主義”和生搬硬套。我們也對賀州學院的計算機類專業的模擬電子技術課程的教學做了一些研究和探索工作,實踐表明這些工作有益于提高教學效果。
3教學改革的內容和措施
為了使模擬電子技術課程的教學更切合計算機類專業的實際,我們做了一定的探索以提高教學效果和應用型人才培養質量。
3.1教學內容的甄別與整合
模擬電子技術課程涉及的內容多且知識面廣,為了提高學生的工程實踐能力和創新能力,我們根據計算機類專業的特點,依據“必用、夠用”的原則甄別和整合課程內容。受學時數的限制,計算機類專業一般無法系統開設電路分析等先導課程,但電路分析的基本原理和方法貫穿于模擬電子技術課程教學的全過程,因此,我們把電路分析課程的主干內容整合到模擬電子課程之中。在正式講解模擬電子技術課程的內容之前,我們花4至6個學時重點講解電路分析的基本原理及其應用,主要有KCL、KVL、疊加原理、戴維寧定理、諾頓定理及密勒定理。經過對多部國家級模擬電子技術教材的比較,我們選定康華光教授主編的《電子技術基礎(模擬部分)》(第五版)作為我院計算機類專業的教材。該教材加強了基礎理論,如加強了半導體的物理基礎和電路的基本分析方法;同時也注意吸取國內外的先進技術,如加強了線性集成電路和數字集成電路(包括中、大規模集成電路)的原理和應用,新增了電子電路的計算機輔助分析等內容。該教材歷經多次改版以緊跟當代電子技術的發展步伐,但我們不是全部講解教材內容,依據“必用、夠用”的原則甄選講解內容,其他內容留作學生課外閱讀,以開闊視野。經過討論,我們將教材內容整合成半導體器件、放大電路基礎、信號產生與處理三大部分,將直流穩壓電源的內容作為任務驅動式教學內容。
(1)半導體器件部分簡要介紹常用半導體二極管、三極管及場效應管的基本結構等基本知識,重點講解它們的應用及經典電路的分析方法。
(2)放大電路基礎部分重點分析三極管單管共射放大電路,包括靜態工作點的設計及穩定措施、輸入輸出特性、電壓增益計算、輸入輸出電阻等特性,然后介紹集成運算放大器的“虛短”和“虛斷”等基本概念及集成運算放大電路的基本分析方法等知識。
(3)信號產生與處理部分重點介紹有源濾波電路和正弦波振蕩電路,信號產生與處理部分知識是今后學習接口技術、理解芯片電路設計原理的基礎,所以,不能簡單地將這部分知識從模擬電子技術課程的內容中刪掉。
3.2教學方法的改革與創新
我院計算機類專業的模擬電子技術課程一般安排在大二的第一個學期,由于課程內容多、難度大,而且相當多學生的前導課程知識掌握不牢,所以,他們在心理上產生一定的畏懼感,鑒于我院學生的實際情況,我們對模擬電子技術課程的教學實踐做了一定的探索。
3.2.1理論教學靈活多變
課堂教學方法很多,常見的有講授法、討論法、直觀演示法、練習法、讀書指導法、任務驅動發、啟發式教學法等,要生動有趣講解好本課程的內容,往往要靈活應用多種教學方法才能取得預期效果。本文重點介紹啟發式教學法和任務驅動法在模擬電子技術課程教學實踐中的應用。
(1)啟發式教學法。
課堂教學最忌諱的是老師一言堂,教師必須想辦法活躍課堂氣氛,啟發式教學法是調動學生學習積極性,激發學生學習激情最有效的手段之一。這就要求教師在教學中根據教學內容的鋪展由表及里循序漸進地不斷引出問題,啟迪學生去思考、分析問題,直到提出解決問題的方法或途徑。比如,在講解KCL時有學生對定律無法理解,教師就可以用水管中水流的特性做類比以啟發學生的思維,然后借用中學電學中關于電流、電荷的知識來引出電荷在導線上不能積聚,從而得出任意時刻流進節點的電流之和必然等于流出節點的電流之和的結論。為了進一步鞏固KCL相關知識,教師應該提出節點的相對概念,即電路中的節點既可以是一個電路分支的交叉點,也可以是任何一部分電路。這樣擴大了節點的概念,學生自然就掌握了KCL的更廣泛的應用。比如在講到NPN和PNP型三極管時,發射極上的箭頭標識的方向不同于集電極和基極上的電流方向,如果將三極管看作是一個節點,那么從宏觀上就很容易得出放大電路中三極管三個極上的電流分配關系:Ie=Ib+Ic。有了宏觀認識以后,再講解三極管電流分配關系的微觀解釋就顯得較為輕松。
(2)任務驅動法。
任務驅動式教學方法是一種建立在建構主義學習理論基礎上的教學方法,它將傳授知識為主的傳統教學,轉變為以解決問題、完成任務為主的多維互動式的教學。模擬電子技術課程的工程實踐性比較強,因此,當學生具備一定模擬電子技術基礎以后,教師就可以在課程的教學中使用任務驅動式教學法。比如,當學生學完二極管電路的分析方法以后,學生具備了二極管半波整流的知識,然后給他們布置新的任務:查閱資料,掌握常用全波整流電路的相關知識。很多學生通過網絡和圖書館的資料掌握了橋式整流電路的結構特點和工作效率,在此基礎上,我給他們演示一臺卡式錄音機的故障現象:單獨用干電池供電時,錄音機工作正常;單獨用220伏交流電供電時,錄音機不工作。然后拆開錄音機,讓學生觀察電源部分電路的結構特點,最后給他們布置任務:畫出錄音機電源部分原理圖,分析各部分電路的功能。采用任務驅動式教學法可以將教材中直流穩壓電源部分知識的教學徹底轉換為以學生為主體,這樣,有利于培養學生的綜合能力,提高他們解決實際問題的能力。
3.2.2理論與實驗教學交叉融合
計算機類專業的學生大多計算機操作能力較強,因此,在模擬電子技術課程的教學中,我們引入了SPICE仿真軟件。有了此類仿真軟件,理論教學和實驗教學的界線越來越模糊。在理論教學中可以先用仿真軟件演示有關理論或電路的宏觀外在表現,使抽象知識具體化。學生在用物理器件做實驗前也可以先用仿真軟件做一遍,這樣可以提高實驗效率,降低實驗損耗。有了仿真軟件,課堂上無法及時完成的實驗,學生還可以在自己的電腦上完成。所以,利用仿真軟件可以實現理論教學與實驗教學的相互交融,當然,為了強化理論知識,突出學生工程實踐能力的培養,我們在實踐中堅持理論教學與實驗教學必須是同一位老師的做法,這樣,有利于老師掌握學生的學習動態,提高教學的針對性。
3.3多角化課程考核方式
課程考核是課程教學改革的重要方面,好的考核機制有利于提高學生的學習積極性、激發他們的學習興趣。實踐中,我們以專業知識和技能考核為主,兼顧學生德育和出勤率考查。課程考核項目包括出勤情況(占總分10%)、課堂表現(占總分20%)、平時作業(占總分20%)、期末測評(含理論筆試和技能測試,占總分50%)。按時出勤可以培養學生的集體主義觀念和遵守紀律的習慣,也是課程教學得以正常進行的必要條件。筆者的做法是全勤記10分,缺席一次扣2分,缺席三次者給予警告,缺席五次取消該門課程考核資格。為鞏固理論知識,適當加重對平時作業的考核是否必要的。筆者的做法是整個學期共布置、批改作業五次,每次4分,根據作業的質量分D、C、B、A四個檔次,每個檔次分別給為1分、2分、3分和4分。另外,為防止相互抄襲,限制作業必須按時完成,不得補交,一旦發現存在抄襲作業的情況,抄襲與被抄襲者雙方本次作業都做零分處理。為活躍課堂氣氛,激發學生的學習主動性,課堂表現考核顯得十分重要。筆者的做法是主動回答問題者,正確的一次記2分,錯誤的不扣分;被點名回答問題,正確的計1分,錯誤的不扣分。期末測評包括試卷筆試和技能測試。筆試是學生對知識掌握情況的集中體現,占課程考核40%的比重,專業技能測試是考查學生實際動手能力的主要手段,占課程考核10%的比重。通過多角化課程考核方式改革,取得了令人滿意的效果。學期課程的平均出勤率達到98%以上,學生的學習興趣和主動性明顯提高,課堂教學秩序良好,氣氛活躍,學習效果明顯提高。
1.社會環境對專業英語的缺乏重視限制了專業英語教學的發展
社會環境對專業英語學習的重要性認識不夠是一直存在的問題。不光是學生認識不夠,甚至老師、學校都認識不夠,所以學校開設的專業外語課學生逃課現象十分嚴重,這固然有學生對該課程不感興趣和教學過程太過枯燥等方面的因素,但學生自身對公共英語課存在認識上的偏見是導致“大量逃課現象”的根本原因。事實果真如此嗎,我們在走出校門后將會發現,繼續深造的學生如果專業英語沒有學好,他將無法查閱頂尖的學術論文,無法聽英文講座,看英文原版書,參加國際交流,甚至無法撰寫英文論文,那自然也就不能在高水平的期刊上發表高水平的學術論文,這甚至會影響他的碩士、博士畢業。而直接參加工作的學生可能因為看不懂外文產品說明書,外文技術手冊,無法用英文進行工程設計,方案設計,撰寫工程合同等等。好的企業不能進,駐外工作培訓的機會爭取不到,從而限制了自己職業生涯的發展。
2.優秀的電子類專業英語教材的匱乏
目前,很多課程都有大家公認的經典教材。但是電子類專業英語卻沒有一套大家達成共識的高水平教材。這些教材大多是將英文書刊的文章簡單地匯編起來,在內容的選擇上有的專業針對性不強,例如通信專業,電子專業的專業英語教材卻包含了太多的計算機方面的文章;有的缺乏系統性,連續性;有的教材所選內容涉及的專業知識太過膚淺、陳舊。所有這些教材都有一個共同的問題那就是專業英語教材中可使用的英語聽說教學音像資料十分有限,與本科生教材完全不能同日而語。
3.課堂教學模式仍然是以單一的“老師講,學生聽”為主
目前,絕大多數的專業英語教師其課堂教學模式仍然是采用滿堂灌的形式。仍然由教師主導著整個教學過程,從教學材料的選擇到整個課堂教學活動的開展,學生很少參與,缺乏小組討論、演講、模擬國際會議等豐富多彩的教學活動。很多教師把專業英語課當做一般的英語泛讀課來上,把專業英語演繹成語言學習課程,教學變成靜態的口頭授予過程。唯一與過去不同的地方是教師將板書變成了PPT。這樣做的結果是老師很幸苦,學生很乏味,課堂教學效果不佳。
二、利用網絡媒介進行電子類專業英語教學改革的探索
專業英語教學改革中有兩個根本性的問題,第一教什么?即選取什么樣的教學內容。第二如何教?即采用什么樣的教學方法。下面本文就從這兩個方面著手探討利用網絡媒介進行電子類專業英語教學改革的一些思路。
1.教學內容
要弄清楚“教什么好?”,首先要弄清楚“為了什么教?”。這就需要知道專業英語教學和基礎英語教學的根本區別在哪里?目前,英語教學可以分為兩大類,一是通用英語,即大學公共英語教學,它的目的為了滿足我們日常生活交流的需要;另一類是專門用途英語ESP(GE,GeneralEnglish),專門用途英語如果再一步細分,又可以分為學術英語EAP(EnglishforAcademicpurposes)即用于學術交流的英語;和職業英語EOP(EnglishforOccupationalPurposes),即具體職業所使用的英語,如旅游英語、商務英語等。所以專業英語的實質就是一門專門用途英語ESP。
教育部在2007年修訂頒布的《大學英語課程教學要求》指出,大學英語包括三個級別的教學,最高的一個級別正是ESP課程教學。該級別要求能聽懂用英語講述的專業課程和英語講座;能夠較為流利、準確得就一般或專業性話題進行對話或討論;能在國際會議或專業交流中宣讀論文并參加討論;能比較順利的閱讀所學專業的英語文獻和資料;能用英語撰寫所學專業的簡短報告和論文;能借助詞典翻譯所學專業的文獻資料。這一要求自然也是百分百適合電子類專業的專業英語教學。那么“教什么”能夠滿足這一要求呢?我們來反思一下。
為了滿足上述要求,那么我們的教材首先要專業性強,對于電子類專業而言其教學內容要聚焦在電子技術、通信、或信息技術的專業領域,要針對性強。第二,所選的教材要內容符合目前技術的發展階段。電子類專業有其自身特點,其最大的特點就是更新速度快。很多十年前的技術到現在就可能早已作古了,五年前的技術也可能要過時了,毫不夸張得講電子類專業領域每一到兩年就會冒出一些新技術、新概念和新名詞出來。這就需要我們的教學內容要跟上時代,與時俱進。第三,教學內容既要有“深度”還要有“廣度”。“深度”是指教學內容要有一定的學術水平,在專業知識上不能太過表淺,否則內容接近通用英語,無法提高學生對專業語言的理解力。“廣度”是指內容應當涉及到各個應用方面,具體來說就是教學內容既要涵蓋學生進一步學術深造將會遇到的查閱專業文獻,撰寫專業報告和論文等方面的內容,還應該涵蓋電子類專業畢業生在工作時候可能遇到的查閱技術說明書,進行工程設計,方案設計,撰寫工程合同等方面的內容。第四,要增加聽說方面的內容。從《大學英語課程教學要求》中可以看出,ESP的課程教學要求是不僅包含了閱讀和寫作方面的要求還包含了聽力和對話方面的要求。然而我們傳統的教材是“一本書到底,幾篇文章搞定”,如此單調的內容完全忽視了聽說方面的要求。培養出無法開口的“啞巴英語”也就不足為奇了。
中圖分類號:G642.0 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2013)22-0032-03
基于《Matlab電路與系統實踐》課程嘗試了融合電子類專業主干課程的教學改革,將Matlab作為加深對專業知識理解的工具和溝通各專業課程的橋梁。在教學內容上對基礎知識教學與主干課程應用教學、理論教學與實踐教學、課堂教學與課外自學進行了合理安排;在教學手段上做出了一系列探索,有效的提高了Matlab課程教學的質量,培養了學生對專業知識融會貫通、綜合應用的能力。本文提出的以應用型課程融合專業主干課程的思想對理工類專業教學體系及課程建設具有參考意義。
一、主干課程融合的需求與Matlab教學的定位
隨著信息技術的不斷發展,對電子類專業人才的需求越來越大,要求也越來越高。適應我國IT行業實際需要,作為從事光電功能材料、光電子元器件、新產品的研究、開發和管理工作的創新性人才,電子專業學生所需掌握的專業主干課程的知識涵蓋了電子應用系統的諸多領域。如何將這些內容有效的進行串接和融合,使學生能牢固掌握專業知識,并將其應用于實踐之中,是電子類專業課程體系建設面臨的實際需求。近年來,Matlab憑借其強大的計算能力和良好的交互環境,在電子類專業諸多主干課程領域內均有著廣泛的應用。在電子材料方向的研究可使用其完成材料特性的計算,如S.Kim等使用Matlab計算了應變遂穿聲子晶體的能帶結構;在電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實現了MOSFET器件的EKV模型;在應用系統方向的研究可使用其進行系統的分析和設計,如J.J.D’Azzo等對使用Matlab完成線性控制系統的設計給出了詳細論述。Matlab對電子類專業學習和科研作用巨大,但相應的教學工作卻顯得較為滯后。傳統Matlab教學要么是僅對某一具體的課程或知識點做簡單應用,要么是脫離專業背景做純粹軟件工具學習。按照這兩種思路組織的教學難以在電子類專業課程體系中擁有獨立的地位。考慮到對電子類專業主干課程融合的要求和現有Matlab教學的困難,我們對電子科學與技術專業(專業代碼080606,電子信息類專業的典型代表)開設了《Matlab電路與系統實踐》課程。將Matlab定位為融合各專業課程(不限于電路與系統)的橋梁。在課程中對Matlab在電子材料、電子器件、電子電路、電子系統等各方向的應用做出探討,加深學生對主干課程知識的理解,并培養其融會貫通、綜合應用的能力。
二、融合專業主干課程的Matlab教學探索
在以Matlab為平臺融合電子類專業主干課程的教學過程中,對教學內容和教學方法進行了探索和拓展,并取得了良好的教學效果。其中的一些心得體會列出如下,供相應的教學科研參考。
1.教學內容的安排。一方面,作為在科學研究及工程應用各領域都有著廣泛應用的工具,Matlab涵蓋的內容很廣;但另一方面,能安排的教學學時又是有限的。因此教學內容的選擇就十分關鍵。為此,我們從以下三個方面出發做出安排:①基本方法教學和專業方向應用教學的分配。為融合專業主干課程,Matlab基本方法集中的以“Matlab語言基礎”和“Simulink仿真技術”兩章的形式出現,其余章節內容按電子類專業知識脈絡體系展開,如表一所示:
從表一可以看出,除去基本原理的講授外,大部分章節的內容和電子類專業的主干課程相對應,在授課中結合相應課程的主體知識點設置Matlab實例和分析。這種內容安排方式使學生體會Matlab與該課程知識領域的聯系,解決了傳統教學中Matlab工具講授與專業主干課程脫節的問題,并為學生今后在該領域開展科研應用打下基礎。②理論教學和實踐教學的分配。對Matlab基本方法和專業主干課程應用這兩個主體內容的講授,在以實踐為主導的基礎上,適當補充相應理論知識,保證學生既能將學到的知識投入應用,又能具有一定的理解深度。如在第四章“Simulink仿真技術”對Simulink這一Matlab基本方法做講解的過程中,以Simulink仿真算法選擇和仿真參數配置為切入點,展開介紹Simulink的工作原理,使學生深入理解其仿真過程,確保仿真的正確性。③課堂教學和課外自學的分配。受教學方案總課時數的限制,本門課程只有36個學時。在有限的時間內完成Matlab基礎知識和其在電子類專業主干課程應用的講授,必需向課堂外要時間,把部分內容安排在課外,依靠學生自學。考慮到課堂外的自學對學生學習的主動性和自覺性要求較高,在內容上做了以下兩類知識的安排。一類是提高性知識,是在課堂講授內容上的進一步發展。為方便學生自學,以課件的形式給出這些內容的講解,并做到比課堂講授內容的課件更加詳細。如,第二章“Matlab語言基礎”中布置了一個“查閱并總結Matlab與其他電子設計工具結合使用的文獻資料”的習題。通過這種方式,一方面達到了掌握知識的目的,另一方面也培養了學生的文獻查閱和分析的能力。
2.教學手段的探索。為達到良好的教學效果,在教學手段上也做出了相應的探索,列舉如下:①理清知識脈絡,向學生展示并強調本課程與電子類專業主干課程的聯系、本課程內各章節之間的聯系、以及每章內各知識點之間的聯系。將這些聯系作為經緯線,串接起講授內容。學生在理解了知識點之間的內在邏輯關系后,綱舉目張,加深了對專業主干課程的理解。②重視課堂實例的演示,讓學生理解實踐訓練的重要性。相較于自學等其他教學方式,課堂教學對學生的影響最為深刻。因此,在課堂上安排了大量的演示實例,通過現場演示,加深學生對應實踐技巧的感性認識。整個課程的36個課堂教學學時中,總共提供了基于電子類各主干課程的54個可運行的實例,所有實例均給出了Matlab代碼或Simulink仿真模型,方便學生在課堂演示外自行驗證和體會。③探索新的習題講授方式,激發學生學習興趣。傳統的習題講授,往往是教師直接給出標準答案,學生的參與度較低。為激發學生興趣、提高課堂外的學習質量,在習題作業方面做出了探索。一方面,在內容上將一些擴展性的知識以習題的形式安排(已在“教學內容的安排”中討論);另一方面,在習題的講授上,引導學生積極參與。具體而言,在習題批閱中,挑選完成情況優秀和具有普遍代表性的兩類樣本。講授習題時,不是單純給出標準答案,而是對這兩種樣本進行分析。通過這種新方法的實踐,學生的積極性被成功調動,課程上建立了良性競爭的氛圍,作業質量大為提高。④拓展教學反饋途徑,激發學生溝通熱情。教學反饋是教學中不可或缺的環節,通過它能了解學生對教學內容的掌握,并據此對教學方法做出調整,以保證良好的教學效果。但教學反饋又是教學中的難點,往往難以得到良好的落實。為破解這一難題,我們從拓展教學反饋途徑和激發學生溝通熱情這兩方面做出了探索。缺乏反饋途徑是直接約束教學反饋的瓶頸。為拓展教學反饋途徑,構建了多個與學生交流的平臺。首先在課堂上,鼓勵學生對教學內容和方法提出意見和建議,這種面對面的交流方式最為直接;其次,通過電話、電子郵件等通訊手段,和學生進行課下溝通,對具體學術內容和個體問題進行討論。學生缺乏溝通熱情往往是教學反饋效率不高的另一個重要原因。為調動學生的積極性,嘗試對教學反饋給出一定的激勵。一方面在制度上鼓勵交流,對良好的交流溝通,給出一定的平時成績;另一方面,教師也積極投入,充分利用反饋渠道。通過一系列步驟,激發了學生的熱情,提高了反饋的效率。本課程網站也得到了學生和學校的認可,在首屆武漢大學“課程中心”優秀網站評選中獲得了二等獎。
三、教學效果
通過上述探索,《Matlab電路與系統實踐》課程取得了良好的教學效果。在最近一輪的包括“教學態度”、“教學內容”、“教學方式”、“教學管理”、“教學效果”等內容的武漢大學課堂教學質量評價中,學生對課程給出了較高的評價,課程綜合評分達到了97.39(100滿分)。除了對課程本身的評價外,更值得關心的是學生在學習了這門課程后能否加深對主干課程知識的理解并將其融合到實踐應用之中。通過調查,我們欣喜的發現,不少學生已經在電子專業各主干方向的科研工作中將Matlab作為一項重要工具來使用。例如,2011級碩士生鄧雄彰將Matlab選做其對納米碳基器件進行器件建模的工具;電子科技系EDA實驗室將Matlab確定為其FPGA電路設計的算法驗證平臺;2008級本科生田彩霞在Matlab上展開畢業論文,設計和分析閃電信號定位系統。從以上舉例中可看出,Matlab在電子材料、電子器件、電子電路、電子系統等電子類專業主干課程領域均得到了應用,踐行了設立這一課程的初衷,達到了課程定位的要求。
參考文獻:
[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]郭建濤.“數字信號處理”課程的Matlab教學研究[J].電氣電子教學學報,2010,(3):117-119.
作者簡介:王小妮(1977-),女,山東威海人,北京信息科技大學理學院,講師。(北京 100192)
基金項目:本文系2011年北京市教委科技發展計劃面上項目(項目編號:KM201110772018)、北京信息科技大學教學改革立項項目(項目編號:2012JGYB62)的研究成果。
中圖分類號:G642.0 文獻標識碼:A 文章編號:1007-0079(2013)23-0125-02
電子信息類專業英語是面向電子信息科學與技術專業、電子信息專業、微電子專業、通信專業等電子類專業開設的專業必修課程。電子信息類專業英語主要包括計算機、嵌入式、可編程器件、傳感器、數字信號處理、集成電路等方面的內容。該課程研究的目的是幫助學生在掌握一定專業英語詞匯的基礎上,培養學生獨立閱讀本專業簡單的英文技術資料的能力,進一步加強對電子信息類專業學生所學專業知識的理解和掌握,以提高其專業素質,增強其實際工作的能力。[1]
電子信息類專業畢業生多從事電子制造業、通訊行業等,除應具備相應的專業知識外,對其專業英語水平也有較高的要求。目前電子信息類專業英語教學的研究表明,隨著時間的推移,雖然專業英語教學也在不斷完善和發展中,但現狀并不令人滿意,還存在較多的問題需要解決。教材的選擇對于課程教學效果有著重要的影響。每個學校對電子信息類專業的培養計劃都不同、教材的側重點都不一樣。由于科技的發展日新月異,現有的教材內容常常嚴重滯后于現實發展,與實際嚴重脫節。如何能讓學生對專業英語感興趣,激發他們的學習主動性,達到較為理想的教學效果也是在講授專業英語課程中面臨的重大問題。專業英語教學屬于語言教學范疇,與專業知識教學在方法和手段上都有較大的差異。而當前專業英語教學通常還是采用傳統口頭講授和黑板板書相結合的授課方式,教學內容也主要集中在詞匯的學習和文章的翻譯方面,對口語表達和聽力沒有太多的要求。這使得原本就晦澀難懂的專業英語變得越發的枯燥乏味,課堂氣氛沉悶,教學質量難以保證。
一、專業英語教學內容的改進
在設計專業英語課程內容方面,要強調專業課程基礎性和新技術應用。選擇與本專業相關的有典型代表性的經典英語文章作為閱讀材料。專業英語的上課內容除了包括一般科技文章的語法結構與表達方式的講解外,還要對專業詞匯及專業術語結合本專業設計內容展開講解,提高學生的閱讀理解能力。
電子信息類專業的主干課程為:“計算機組成原理與接口”、“操作系統”、“C語言程序設計”、“計算機網絡”、“通訊電路”、“通訊原理”、“嵌入式系統及其應用”、“可編程器件及應用”、“傳感器技術”、“數字集成電路設計”、“IC芯片設計”等。結合這些課程的特點,電子信息類專業的專業英語課程教學內容主要分為四大部分,每一部分分若干專題,每一專題涉及一個知識點及相關技術,這樣既不失內容的系統性又具有先進性和趣味性。
1.計算機類英語
計算機行業是當今發展最迅速的行業之一,電子信息類專業課程中有大量計算機方面的課程,學生也需要具有計算機方面的知識來進行軟硬件系統設計。新的理論和技術層出不窮,計算機行業在我國的發展相對滯后,國外大量的最新研究成果都是用英文發表的,需要汲取最新研究成果的計算機專業技術人員必須具備一定的計算機專業英語的聽、說、讀、寫能力,以便能夠與國外的先進研究成果進行學習和交流。[2]
計算機類英語設計課程時可以包括以下話題:Computer System Overview、Computer System Organization、Programming and Languages、Operating Systems、Computer Network、Network Security。
在學習過程中增加計算機制作方面英語視頻介紹等內容,以幫助學生適應熟悉專業術語及鍛煉自主學習新知識的能力。
2.微電子類英語
以集成電路設計、制造與應用為代表的微電子學是現展最迅速的高科技應用性學科之一,電子信息類專業課程中微電子學課程主要是培養學生掌握集成電路、微電子系統的設計、制造工藝和設計軟件系統,能在微電子及相關領域從事科研、教學、工程技術及技術管理等工作的高級專門人才。
微電子類英語設計課程時可以包括以下話題:DSP Engineers Move Toward Standardized Software Development、Embedded Systems Programming Using Digital Signal Processors、FPGA Basics、Hardware Description Languages、System-on-a-Chip Designs Reuse Solutions、Semiconductor Device、Integrated Circuits。
在學習過程中增加芯片資料數據手冊等內容,以幫助學生適應熟悉專業術語及鍛煉自主學習新知識的能力。
3.通訊類英語
通訊行業主要是在掌握通信基本理論的基礎上,運用各種工程方法對通信中的一些實際問題進行處理。通過該專業的學習,可以掌握電話網、廣播電視網、互聯網等各種通信系統的原理,研究提高信息傳送速度的技術,根據實際需要設計新的通信系統,開發可迅速準確地傳送各種信息的通信工具等。
通訊類英語設計課程時可以包括以下話題:Digital Signals and Systems、Frequency Domain Representation of Signals and Systems、Expert Systems and Artificial Intelligence、Virtual Reality、General Network Topologies、Data Communications、Overview of the Global System for Mobile Communications。
4.新技術英語
新技術英語設計課程時可以包括以下話題:Introduction to Cloud Computing、The internet of Things、Top-down SoC Design Methodology、Moor’s law:the Future of Simicroelectronics。
在學習過程中增加能反映專業技術發展動態的云計算、物聯網等內容,以提高學生的學習興趣并及時獲悉最新的專業技術。[3]
二、專業英語教學模式的探索
1.校內教材編寫
根據北京信息科技大學電子信息類專業的主干課程,研究國內外最新領域的研究動態,將理論基礎與實際相結合,編寫出適合本專業的現代的專業英語教材。
2.多媒體課件制作
在課件中加入大量動畫內容,形象展示所講授內容,給學生直觀的感受,加深印象。用英語錄制實驗現場,讓學生通過一個個專業詞匯的介紹,更直接、更容易理解專業詞匯的意思及英文表達方式。[4]
3.編制紀錄片
一方面可以向學生展現專業領域最新的技術發展,另一方面也可以鍛煉學生的英語聽力。關于電腦的紀錄片,紀錄了整臺電腦組裝過程,并配備了英文講解,如關于硬盤的英文閱讀:Computer’s hard drive disk saves information transmitted to it for a long time. The reading head reads the information. It is extremely precise. The space between the reading head and the hard disk is as thin as a hair. The hard disk is installed in its position within the computer。學生根據視頻演示和英文講解能夠理解該段英語的意思:計算機硬盤用來長期存儲傳輸進來的信息,磁頭負責讀取信息,它極其精確;磁頭與硬盤之間的間距如頭發般細微;將硬盤裝入電腦相應位置。關于微處理器的英文閱讀:A microprocessor is the brain inside the computer. It made up of microchip,on an electronic card. Preparing the chip to be installed on the card is a delicate and precise operation。學生根據視頻演示和英文講解能夠理解該段英語的意思:微處理器被譽為計算機的大腦,由安裝在電路板上的芯片組成;而將這些芯片安裝在電路板上,需經細致而精確的操作過程。還有關于CCD半導體、計算機電路板、太陽能電池板、鋰電池、電腦游戲、薄膜開關、掌上電腦、陰極射線管、麥克風、攝像機等制作過程。
4.教學方式的研究
在完成基本課程的講授之后,每次可以選擇某個主題,讓學生參與討論,提出自己的看法和個人的見解,并在講課過程中穿插向學生介紹科技英語的特點、數學公式的讀法、科技英語專業詞匯、常用英漢互譯技巧、被動語態的翻譯技巧、復雜定語的翻譯技巧、英語長句的翻譯技巧、學術論文的英文寫作、科技論文標題的寫法、英文摘要的寫作技巧、求職英文簡歷撰寫方法等知識。數學公式的讀法如下:
xA:x belongs to A / x is an element(or a member) of A
xA:x does not belong to A / x is not an element(or a member) of A
AB:A is contained in B / A is a subset of B
AB:A contains B / B is a subset of A
AB:A cap B / A meet B/ A intersection B
AB:A cup B/ A join B / A union B
A×B:A cross B / the Cartesian product of A and B
x>y:x is more than y
x≥y:x is more than or equal to y
x
x≤y:x is less than or equal to y
5.考核方式的研究
一般課程的考核分為卷面考試、論文、報告等形式。對于專業英語課程,將研究一種既能督促學生學習,又能綜合體現學生學習效果的好方法。
三、專業英語教學效果
第一,解決好專業英語課程與對應專業課程結合問題。專業英語是對專業課程理解的進一步升華,所以選擇好的選題是重中之重。選題內容不能拋開實際專業課程內容,對專業課內容進行補充,讓學生能通過專業英語既鞏固專業課的學習,了解專業詞匯的表達方式,又能學習國外先進的技術,開闊眼界。
第二,注重學生能力的培養,尤其是專業英語自學能力、用英語解決問題的能力。通過適當增加學生的課下學習以及通過網絡完成的作業,讓學生多看一些該領域專家的英文講座和英文文獻,突出學生的能力建設、知識探究和人格養成。
第三,通過多位教師編寫、制作專業英語不同專業領域的英文教材及英文課件內容,充分發揮每位教師優勢,使新技術能貫穿在教學中;與學生實踐相結合,對學生畢業找工作和再學習有很大幫助。
四、結束語
通過電子信息類專業的專業英語課程教學設計,設計出了適合北京信息科技大學電子信息類專業學生實際情況的專業英語課程。通過采取各類教學手段,不同教師來編寫和制作自己熟悉領域的英文教材、英文多媒體課件、英文紀錄片等,更貼近實際。多種教學方式的研究讓學生能快速、高效、積極掌握各門電子信息類課程的英文專業詞匯的表達、英文文獻的閱讀及最先進、最前沿的科學技術。
參考文獻:
[1]丁潔,吳冬梅.“卓越工程師教育培養計劃”下電氣專業英語的教學探索[J].中國電力教育,2013,(2):169-170.
隨著知識經濟時代的到來,創新性教育越來越成為當代教育的適應性選擇。只有創新,才能促進社會、經濟、科技的發展,只有深化教育改革,才能適應培養創新型人才的要求。隨著高校教學改革和實踐的深入,專業課的實踐化已經成為培養知識面廣的復合型人才的必要要求。而電子類專業課,是相對實踐性很強的一類課程,因此,加強理論教學與實踐教學相結合,從學生實踐能力和創新精神培養著手的新形勢的教學改革方法顯得尤為重要。在教學方法上,如何提高學生的學習熱情,在教學內容上如何跟上相關科學技術發展,在教學理念上如何評價教學成敗,是值得我們探索和思考的。現就從此類課程的教學內容,實驗改革,教學方法,教學標準等幾個方面淺談一些思考。
1、豐富教學內容,適應現代教學
對于此類教學內容,應該適應當前高速發展數字信息時代要求,在原有的電子類課程內容設置基礎上,精簡模擬部分的教學內容。對于數字通信技術的內容,具體到基本概念,表示方法,數學語言,應該采用國際通用的表述方法,這對于將來學生閱讀外國先進外文文獻十分重要,同時,統一標準有助于提高學生交流學習心得的效率。因此,豐富教學內容,緊跟電子信息發展步伐,更新知識點就顯得尤為重要。
2、深化實驗改革,基礎與創新相結合
目前國內各高校已經開設一些綜合性,研究性和設計性的實驗,重視開發學生的創新潛力,同時,應該強調的是,基礎與實驗的結合也是必不可少的。只有有了牢固的基礎,創新性實驗才能做起來得心應手,防止學生眼高手低,忽略打牢基礎的重要性。在基礎實驗掌握的基礎上,創新性實驗大膽放手去做,循序漸進,才能提高專業素養。基礎實驗培養學生的實驗技能和科學素養,在其基礎上,要進一步培養學生綜合運用知識的能力,培養學生的創新意識,團隊意識,提高發現問題,分析問題和解決問題的能力。二者的結合,才能將傳授知識,能力培養和素質教育有機結合起來。
當前的一些實驗,很多都是基礎實驗或驗證性試驗。在實驗中,留給學生獨立思考的地方很有限。比如,實現設計好的實驗結果,實驗數據,實驗電路也都已為學生準備好,甚至實驗操作的具體步驟也都有詳細敘述。學生不自覺的就會對實驗興趣缺失,很少動腦思考,喪失預習復習的主動性。因此,實驗環節我們可以采取小組討論的方法,調動學生分析總結的積極性。仔細分析實驗原理,過程,結果,總結教訓,這個實驗才是有意義的。而學生的討論內容也為實驗室工作人員提供了實驗改進的素材。
3、調動學生興趣,多種教學方法并用
“興趣是最好的老師”,而在教學活動中,采用多種教學方法,調動學生自主學習的積極性,培養學生的學習興趣,就會比單純的填充教學內容有意義。由于電子類課程的實踐性很強,在教學過程中靈活運用多媒體工具,可以有效促進此類課程的演示效果,顯現諸多優點:
(1)可以提高效率:首先可將授課從簡單重復的環節中解
脫出來,避免低效的板書,從而使教師可以把重點和難點內容的講解時間節省出來,使得單位時間內傳播的信息量大大增加。(2)可以提高教學效果:多媒體的圖像、聲音、動畫,使原本不易表述,板書無法呈現的知識內容可以生動展示,授課的內容變得多樣有趣,從而可以使學生在上課的時候能更加集中注意力,提高教學效果。(3)多媒體教學與板書有機結合可以提高教學的層次感,動靜結合有助于教師融入更多的自我展示平臺和空間,提高教學質量。
另外,在傳統教學的“講授----考核”模式的課堂教學中,學生處于被動、沉悶的聽眾角色,而現代大學教育提倡創新能力和實踐能力培養,就要求我們將學生還原到教學實踐的主體地位,老師僅僅是引導學生認識知識,提高能力的中介和橋梁。因此,在教學實踐中,還應該采用“閱讀教材----討論重點和難點”的教學模式,對屬于學科前沿知識,學術上尚未定論的問題進行引導性分析,讓學生由被動變為主動學習者,是學生養成獨立分析的治學習慣。當然,閱讀討論式教學前提是專業課階段,學生已經掌握一定理論基礎知識,具有一定的分析問題能力,然后再深入的對所學此類專業課進行討論式教學方法。
4、教學標準多樣化,人性化進行教學改革
中國高等教育由精英教育走向大眾教育,勢必會帶來大學生素質的差異,而現代教學中,尊重差異是科學教學的一個很重要的體現,正確認識這種差異,就需要非單一標準的教學目標,即學生為中心的教學目標。比如考核方式的改革。成績不僅僅是理論成績的參考,而是成績的組成多樣化,提高學生平時成績的積極性,避免考前突擊,這樣既重理論,又重實踐的教學標準也將會收到良好的教學效果。另外,考核形式應培養學生的創新能力,鼓勵學生在專業素養的基礎上多元發展,如多樣式課后作業。針對不同教學內容采用不同的作業模式,可以提高學生的學習興趣,引發學生對相關內容的思考,此外,針對高年級學生已經具備了專業基礎知識和科研能力,可以結合教學布置一些帶有研究型的題目。可以包括理論部分,技術部分和應用部分,采用習題作業、專題論文和專業案例分析等多樣形式,針對不同層次不同階段的學生,來綜合考量學生的學習效果。從而使不同基礎和水平的學生都能有所收獲,取得較好的教學效果。
結束語
高等學校的教學改革應與時俱進,著眼于培養適應快速發展的新型人才。在圍繞數字化的主流趨勢的基礎上,重視教學方法的科學性,教學內容和實驗環節的豐富完善,與國際接軌的迫切需求,教學標準的多樣針對性,注重培養學生的創新精神,全面發展的個性和開放的專業理念。作為電子類專業課程的改革任重道遠,需要我們為之不懈努力。
參考文獻:
關鍵詞:自主實驗教學模式;計算機與電子類專業便攜式實驗設備;案例開發;考核評價體系
作者簡介:徐成,男,博導,教授,研究方向為嵌入式系統。
1 研究背景
作為計算機與電子類專業教學體系的重要組成部分,實驗教學在整個教學過程中是至關重要、不可缺少的環節[1],學生綜合素質的提高及創新能力的培養更離不開實驗教學[2]。近年來,國內外各高校高度重視實驗教學,不斷增加資金與師資力量的投入,推行實驗教學改革,以提高教學質量。國外高校的計算機與電子類專業已實行“開放式”實驗教學:實驗室的場地、時間及設備全面開放,提供充分的條件,培養學生的個性與素質。而國內各高校的計算機與電子類專業近年也在不同程度上進行了實驗教學改革,“開放性”、“設計性”、“綜合性”等概念被引入,減少驗證性實驗,增加設計綜合性實驗的改革方式已被大家所公認。
當今計算機與電子技術的進步在給各行各業帶來方便的同時也促進了實踐教學的改革,其中集成電路的飛速發展使得實驗設備的便攜化與普及化成為可能且形成趨勢。而傳統的計算機實驗教學已不能滿足時代的要求,如何進行改革,加強學生的動手能力,成為教師共同探討的話題[3]。基于上述原因,我們從實驗教學設備的研制到實驗案例開發,以及教材編寫直至實驗教學模式進行了全面改革,研究并探索出一種適合計算機與電子類專業的自主實驗教學模式。
2 自主實驗教學模式理念
自主實驗教學模式,是指緊跟新技術自制系列便攜式實驗設備,并配備給學生人手一臺,在此基礎上學生可“自主”安排實驗的內容、時間、空間,教師則集中管理、答疑和考核。
該模式通過研制供計算機與電子類專業學生可隨身攜帶的系列便攜式實驗教學設備,實現實驗設備的低成本、便攜化和普及化,滿足學生人手一臺,將該專業學生系列硬件實驗的傳統實驗環節延伸到學生宿舍等實驗室之外的普通場所,改觀了資源短缺的矛盾,為學生提供充足的實驗條件,并使各層次學生在課余時間不受地點限制,充分利用實驗設備,自主思考,主動參與,營造好的學習與課外科技創新氛圍,以獲取較好的實驗教學效果。該模式以案例開發為驅動,精編涵蓋認知型、設計型和綜合型實驗的指導教材,并以學生為主體,鼓勵學生在實驗內容上進行自主創新,而不局限于實驗教材。該模式以教師為主導,集中管理,建立合理的評價體系,避免傳統實驗中過分關注實驗報告和出勤率而造成學生不注重實驗過程的單一考核方式,注重實驗過程中學生的自主性、知識運用能力與探索思考能力,并從知識、能力和素質三方面對學生進行全面考核評價。
自主實驗教學模式堅持的是以教師為主導,學生為主體,利用可供計算機與電子類專業學生可隨身隨帶的系列便攜式實驗教學設備,讓學生在時間、空間、內容等方面進行自主性實驗與學習的教學理念。
3 自主實驗教學模式研究內容
自主實驗教學模式研究的內容包括研制可供計算機與電子類專業學生隨身攜帶的系列便攜式實驗教學設備、設定硬件類課程體系、開發案例、編寫實驗教材、組織管理實驗教學活動以及建立科學合理的考核評價體系。
3.1 自制便攜式實驗設備
目前,計算機與電子類專業實驗教學存在一些問題與不足,內容如下。
1) 實驗設備成本高,限于資金問題,只能滿足多個學生共用一實驗平臺,并且只能在指定時間到指定實驗室進行實驗,無法實現開放與自主實驗教學。
2) 現有同類教學設備沒能很好針對我們計算機專業特定課程的教學需求而設計,系統復雜、冗余功能較多,使入門學生產生畏懼,對硬件學習缺乏信心。
3) 實驗平臺所用技術相對落后,需要多種附加配件,缺乏便攜性,使學生實驗的時間、地點和相關環境受到了限制。
基于以上問題,開發設計系列硬件類便攜式實驗設備,是加快教學改革步伐的關鍵。在自主實驗教學模式的理念下,通過研究相關新技術,我們完成了研制便攜式實驗設備的方案設計與論證,并對其具體實施及完善。預計自制的系列硬件類實驗設備有便攜式EDA實驗平臺、便攜式單片機開發板、便攜式ARM開發板等,使主要硬件實驗設備實現便攜化和普及化,為自主實驗教學提供硬件環境,推進自主實驗教學模式的研究與探索。
目前,我們已研制出便攜式EDA實驗平臺并投入實驗教學。該平臺可用于數字電路與邏輯設計實驗、計算機組成原理實驗、數字集成電路設計基礎實驗、USB串并通信實驗、基于IP核的數字系統設計、CPU設計等實驗課程。其資源布局和實物圖分別如圖1和圖2所示。該平臺集成當前新技術,其下載、通信與供電僅需一條UBS線,保持與時俱進的科技活力,方便筆記本電腦用戶隨時隨地使用;平臺小巧輕便,面積比2張銀行卡還要小(約為12×8cm2),便于隨身攜帶;平臺操作簡單、實用,成本低,可滿足學生人手一臺的需求,打破了傳統EDA實驗箱體積大,成本高,需購買配套電源線、下載線及通信轉接卡,無法滿足學生人手一臺的格局,為學生學習數字邏輯、計算機組成原理、集成電路設計等系列硬件類課程提供了充分的實驗條件,為實驗教學改革增添了新的篇章。
圖1 便攜式EDA實驗平臺資源布局圖 圖2 便攜式EDA實驗平臺實物圖
3.2 計算機與電子類專業自主教學模式下的硬件類課程體系設置
目前,國內不同高校計算機與電子類專業硬件實驗教學體系及內容各不相同。有的將實驗貫穿于理論課程中;有的為主干課程的實驗內容單列實驗課;還有的是將基礎實驗與理論課程同步開設,另增設側重于設計型、綜合型、研究與探索型實驗內容的綜合與創新實驗課程[4]。隨著教學改革的推進,以“加強基礎訓練、注重能力培養、強調素質提高、突出創新意識”為基準和原則[5],從滿足社會的需要,培養具備足夠動手實踐能力的學生出發,我們結合研制的系列硬件類便攜式實驗平臺的技術特點,綜合考慮該專業硬件類課程間的銜接等問題,重新構建了“理論教學的‘精講多練’(基礎)實驗教學的‘做中學’(提高)創新工程設計訓練(綜合運用)”這種適合計算機與電子類專業硬件類課程教學的三級實驗體系。
理論教學設置了相應的“課程實驗”,學生利用仿真軟件以及人手一臺的針對不同硬件課程的自制便攜式實驗平臺,學習基本專業軟件的應用,搭建基本概念模型,達到理解基本概念,促進理論學習的目的。實驗課程則在實驗教師的指導下,進一步強化訓練,系統學習實驗技能與技巧,培養學生的綜合實驗技能。其中“做中學”是指學生充分利用人手一臺的便攜實驗平臺,在實踐中摸索學習,進而啟發創造思維的過程。工程設計訓練是利用最新的平臺和工具進行實際工程設計訓練,注重專業知識的融合,誘導并培養學生的創新意識。
要實現自主實驗教學模式這一目標,不僅要實現教育理念的轉變,還要將最新的計算機知識帶到課程體系中[6]。該專業的硬件類實驗內容涉及數字邏輯、計算機組成原理、集成電路設計、單片機、接口技術、嵌入式系統應用等,不同課程配備不同種類的便攜式實驗平臺。其中數字邏輯、計算機組成原理是該專業必修的硬件基礎核心課程,設置了相應的課程實驗、實驗課程以及工程訓練,其他硬件類課程則設置相應的課程實驗,所有課程學完后有一綜合設計訓練,可綜合運用所有硬件知識。
以上體系設置與內容安排使硬件類課程教學具有鮮明的層次性,實現了基礎、提高與創新的教學目標,使實踐教學遞進化推進,培養的學生能滿足社會需求。
3.3 針對自制便攜式設備的案例開發
開發高品質的實驗案例是實驗教學有效開展的基礎,一個設計型、綜合型和研究型實驗案例的開發具備兩個要素:可操作性和創新性。基于此,我們在自制便攜式實驗平臺的基礎上,結合專業課程的特點,從設計性、綜合性實驗出發,組織學生參與開發適用于計算機與電子類專業實驗教學的案例,激發學生的自主創新能力,引導學生迅速入門并順利開展實驗教學活動。
目前,我們已組織了部分具有創新精神的學生,對正處于試驗階段的便攜式EDA實驗平臺進行案例開發。同時引入案例開發的其他有效途徑,如將優秀畢業設計、優秀大學生創新訓練項目、學科競賽作品轉化為案例,鼓勵優秀學生自選題目,并將其轉化為教學案例等。在我院2008-200年上學期的嵌入式系統應用課程中,學生所獲全國嵌入式系統競賽一等獎的作品“互動視窗”、學生的自選課題塔吊遙控器等,作為案例被引入課程教學中,有利于激發學生的學習自主性。
3.4 自主實驗教學活動的組織開展
自主實驗教學活動的內容包括實驗教材的編寫、實驗過程、實驗答疑及實驗考核,并可延伸至創新訓練項目與學科競賽等活動。教師組織學生以所開發的實驗案例為題材,編寫涵蓋認知型、設計型和綜合型實驗的適合計算機與電子類專業的硬件實驗教材,以提高實驗項目的綜合性、應用性和探索性。實驗的開展過程中,學生人手一臺實驗設備,實驗內容、時間及空間可由其“自主”安排,實現隨時、隨地實驗,教師則組織集中答疑,及時幫助學生解除疑惑,了解學生的實驗自主性與思考問題的過程。學生完成實驗后,撰寫相應的實驗報告,提交并參與實驗檢查、考核或答問,最后教師通過實驗答疑環節中學生的表現、實驗報告及考核問答過程,對學生的實驗進行綜合評價。
在便攜式實驗設備基礎上,我們進行的一系列自主實驗教學活動,探討在案例教學方式下如何引導學生自主創新學習,激發學生的興趣與潛力,以及在自主開放實驗環境下如何引導學生進行創新性項目的開展,培養學生的創新思維與實踐能力的新教學理念。同時實現對傳統實驗教學內容的擴展,即通過自主實驗教學來引導部分優秀學生參加創新項目訓練及學科競賽,激發學生的潛能,培養學生解決實際問題的能力,提高綜合素質。
3.5 自主實驗教學模式下的考核評價體系
考核評價體系是自主實驗教學的重要研究部分,前面做得再好,落實不到位,只能讓少數學生受益而不能達到預期效果。引導、鼓勵能對想學的自覺學生發揮作用,但很多學生仍缺乏主動性,惰性思想較重。而考核應在提高學生的創新能力上發揮積極的導向作用[7],因此如何落實實驗教學各環節,如何監督到位、檢查到位是一個重點研究內容,工作開展如下。
1) 在自主實驗教學模式下,對學生日常實驗活動開展調查,分析在實驗教學活動開展過程中學生、教師所扮演的不同角色,組織教師和學生分別對實驗教學的各個環節進行討論,參考計算機與電子類專業的實驗教學大綱,探討在學生自主實驗、教師集中管理的新模式下如何制定實驗考核評價方案。
2) 通過針對性較強的教學案例的引導和自主實驗教學活動的開展,從實驗開展、答疑及考核問答等各個實驗環節對學生的自主性和將知識運用于實踐的能力進行綜合評價,避免傳統實驗以實驗報告和出
勤為主的單一考核方式,有利于培養學生解決實際問題的能力。
3) 研制一個人人過關的硬件語言應用的考核系統,為研究并建立自主實驗教學模式下的綜合考核評價體系增添砝碼。
針對自主實驗教學模式建立合理的評價體系,注重實驗過程中學生是否正確運用基礎知識及學生的探索思考能力,我們從知識、能力和素質三個方面對學生的自主實驗進行全面的考核評價,盡可能以科學合理的考核評價體系考核學生的自主實驗,從而最大化挖掘其潛能。
4 總結與展望
湖南大學信息科學與工程學院計算機與電子類專業實驗教學改革與創新取得了佳績:實驗載體“便攜式通用數字邏輯設計與EDA綜合實驗板”申請了國家專利,硬件課程計算機系統組成與系統結構2009年成為國家精品課程;硬件實驗室“湖南大學信息技術實驗室”2006年獲湖南省普通高校實踐教學示范實驗室建設資格,2009通過合格驗收并得到評估專家的一致好評。
實驗教學改革盡管有了好的開端,但仍有很大的提升空間。除實驗教學外,創新訓練、學科競賽、畢業論文等環節的作用亦不可忽略。該自主實驗教學模式將傳統實驗環節延伸到實驗室之外的普通場所,改善了學習條件和氛圍,促進了實驗教學改革、創新訓練及學科競賽活動的開展,有利于培養學生的創新思維與實踐能力,將推廣應用于我院的計算機科學與技術、通信工程、電子及人工智能等其他一級學科的專業。
參考文獻:
[1] 陳琦. 計算機實驗教學改革的思考和探索[J]. 教學研究,2005,28(6):547-548.
[2] 劉廣聰,李振坤,陳靖宇. 計算機專業實驗教學模式改革探析[J]. 廣東工業大學學報:社會科學版,2005,5(2):41-43.
[3] 夏建川,張秀娟,方蕓. 計算機實踐教學改革探討[J]. 高教論壇,2009(2):78-80.
[4] 李文軍,衣楊,舒忠梅,等. 計算機專業實驗教學改革的實踐與探索[J]. 實驗室研究與探索,2007,26(12):290-294.
[5] 蔣新革,乎西旦. 自動控制課程實驗教學改革的研究與實踐[J]. 實驗技術與管理,2003,20(6):137-139.
[6] 姚玉霞,劉曉彥,隨慶茹,等. “計算機組成與體系結構”實踐教學改革與探索[J]. 計算機教育,2010(4):142-143.
[7] 李漢萍. 高校計算機基礎實驗教學改革探討[J]. 考試周刊,2007(18):83-84.
Research on Self-determination Experiment Teaching Mode in Computer and Electronics Specialty
XU Cheng, LI Renfa, ZENG Juanli, FANG Kaiqing
隨著職業教育改革的不斷深入和大量畢業生進入社會,電子類專業存在的問題逐漸顯現:課程設置過死,不符合各層次學生發展需要,畢業生就業時對口率低。為了更好地解決這些問題,使中職學生更具有競爭力,走出校門就能進廠。這就勢必要求重新構建以就業為導向的新課程體系。我校電子技術應用專業于2005年被確定為中職學校省級示范性專業后,專業實驗、實訓設備有了大幅改善,學生規模也逐年增大。在這種形勢下,建設新課程體系顯得尤為迫切。因此.我校于2006年開始,在專業課中構建就業導向下的模塊化課程體系,實施因需教學、因材施教,取得了較好的效果,為學校電子類專業持續發展奠定了良好的基礎。
一、當前中職學校電子類專業教學存在的主要問題和原因
1.專業定位不準確.職業方向不明確。中職學校人才培養目標是培養在生產第一線從事技術、管理和直接操作的勞動者。但由于其教學模式和教材體系等許多方面參照了普通高校的模式.沒有太多地考慮中職學生的實際情況——自身素質、基礎知識及接受能力.往往造成對學生的各方面要求偏高,專業目標定位過高。另一方面,在開設專業前沒有經過市場需求和職業能力等方面的調研。開設諸如電子技術應用、電子電器應用與維修、家用電子產品維修等專業在職業方向上比較相近,在課程設置上區別也不明顯,這就造成對學生理論知識和技能方面的要求相對模糊。畢業后所能從事工作的定位不明確,給學生帶來就業困難。
2.不符合學生個體的發展。中職學生素質參差不齊,如果在教學過程中仍按照過去的方式,用同一標準要求每個學生,將導致有的學生吃不飽、有的則學不懂,對學不懂的學生影響最大,久而久之將使他們失去信心和興趣而放棄學習.結果會影響班級的學習風氣。這樣,既不符合學生個體的發展.也達不到原定的教學目標。
3.就業時專業對口率偏低。雖然每個學校都在想盡辦法提高學生的就業率,但是就業對口k率偏低仍然是一個重要同題。影響學生就業對口率的原因是多方面的:一方面,由于一些學生學習基礎較差.在校期間掌握的專業技能不夠扎實,達不到用人單位的標準,無法勝任工作;另一方面,學生在校期間所學技能與行業需求存在著差異。當然,也有一些學生的就業心理預期與現實情況存在較大差異。這些因素都影響著就業對口率。
上述問題嚴重制約了電子類專業的發展。造成畢業生就業難.企業接收的畢業生也不能做到“即聘即用”。解決問題的關鍵在于,要在就業導向下構建多層次模塊化專業課程,實現因材施教、因需施教。
二、模塊化專業課程的構建和實施
1.基本思路。中職學校構建課程體系要以就業需要為導向.即主動適應勞動力和人才市場的變化,服務于地方經濟建設。這就需要進行廣泛的市場需求調查,捕捉、分析企業和市場信息,以滿足企業需求和學生的就業需求為出發點。實現社會需要與學生需要的統一。
2.模塊化專業課程的構建。首先.通過調研本地相關的行業、企業,了解市場對電子類中職生的需求及用工情況,分析得出學生就業集中的三類主要職業崗位,依次是A:電子產品(家用電器)營銷類;B:電子產品裝配調試類;C:電子產品的售后服務、維修類。接著與校外行業、企業專家共同對這三類職業崗位群的能力進行分解,將其中的《電工基礎》和《電子技術基礎》等基礎理論和技能設計為專業通用課程模塊。再將適用于各個具體工作崗位的技能設計為滿足就業需要的職業方向課程模塊,職業方向模塊要易于和相關職業資格證書相銜接,由專業通用模塊和多個職業方向模塊組合成一個多層次的模塊課程體系。最后根據確定的模塊化專業課程編寫符合學生需求的專業教學目標和計劃。具體情形見下圖。
對于A職業方向模塊,側重于對各種家用電器(如彩色電視機、組合音響、視盤機、攝像機等)性能的了解和使用方法、相關營銷知識等技能,最后參加電子產品營銷員職業資格鑒定;B職業方向模塊,側重于對電子元件的認別、測量、焊接技術及對常規儀表儀器使用等技能,最后參加電子裝配調試工職業資格鑒定;C職業方向模塊,它在B類的基礎上還加強了對家用電子產品的故障分析、電路分析方法、檢修方法等技能,最后參加家電維修工職業資格鑒定。
3.實施的方法。要實施在就業導向下的模塊化課程因需教學.就必須從操作層面制定可行的辦法。根據該課程體系的特點,并結合電子類專業的特殊性,采取以下措施來保障該課程體系的有效執行。
(1)新生進校后按電子大類專業組織教學,不再細分具體的專業,第一學年學習公共基礎課程模塊和大類專業通用課程模塊,以實現教學資源的共享。
(2)經過一年的學習后,學生對自身的學習能力及具體的專業特色有了進一步的認識。可從第二學年開始,根據自己的興趣愛好、就業愿望,選擇合適層次的職業方向模塊,根據對應關系確定其所學的專業。力爭做到按需施教、因材施教,有效促進個體的發展。
(3)學生在學習完成職業方向模塊課程后,在第三學年參加相應技能模塊的實習實訓,參加對應的職業資格證書考試,以取得就業資格。
三、實施模塊化課程的意義
1.充分體現了以就業為導向的辦學原則,提高了學生就業率及對口率。該課程體系的模塊課程設置直接與就業目標掛鉤,瞄準某種職業并落實到具體崗位,就業方向在課程體系中得到清晰體現。課程設置指向工作需要,即根據職業需要的知識、技能和態度來確定課程內容,形成“基本素質——職業能力——崗位技能”三位一體的課程模式,縮小了學生在校期間所學技能與行業需求之間的差異,提高了就業率及對口率。同時,在職業方向課程滿足了學生即時就業需要的同時,也充分考慮了他們的職業生涯發展需要。
2.適應以人的發展為本的教育觀,因材施教,因需施教。各層次的模塊化課程充分調動了學生的學習興趣和積極性。新生進校后,通過一年通用基礎課程的學習,學生對專業有了明確的認識。可根據自身能力和需要進行職業方向的選擇。避免盲目性。學生的興趣和個性化需要得到滿足時,才能將被動學習轉為主動學習。
1.1以競賽為導向,緊跟電子科技發展的潮流
通過歷年國家級或省級的大學生電子設計競賽題目可以看出,隨著電子技術的不斷發展,競賽涉及到的內容也進行不斷的調整。尤其是近幾年,除了傳統的模擬、數字電子技術應用及測試測量類題目外,無線傳感、自動控制、單片機及嵌入式等類型的內容比重越來越大,很多題目已經不是單純的電子技術課程就能解決的,而是需要多方向,多學科的綜合知識。這些恰好反映了目前電子科技發展的一大潮流,傳統的模電、數電雖然依然是電子系統的骨干,但是電子系統的范疇正在不斷擴大,涉及到的新技術,新方法不斷涌現,功能正在進一步強化[4]。因此學生在校期間,如果能更多的接觸到新技術、新知識的相關內容,拓寬知識面,將對其今后的知識架構和職業發展具有積極的意義。
1.2以競賽為參照,尋找院校教育轉型的突破點
通過我校歷年組隊參賽的情況和對兄弟院校了解的情況分析,高職高專院校的學生在參賽時也暴露出的一些問題,主要體現在以下兩方面:
(1)學生對所學知識的應用能力不夠深入。高職高專院校基本上都是施行三年學制,能夠參加競賽的學生多為在校的二年級學生,有些一年級新生也會參加。大多數學生都是剛學完電子類專業的基礎課程和部分專業基礎課程,所學知識有限,知識面較窄,尤其對于模電、數電、高頻電路等內容大多還局限于書本上的內容,甚至還處于一知半解的程度,更不用說和實際電子系統建立聯系。因此在競賽內容更新快,涉獵面拓寬的大環境下,感到難度增大,無從下手就不難理解了。
(2)學生的工程實踐能力和自主設計能力偏弱。從當前的院校教育模式和學生的認知能力來看,不同程度的存在“重理論知識,輕實踐動手”的情況。由于很多院校的實驗課還是采用事先告知詳細的實驗步驟,僅僅驗證理論教學中簡單電路的“驗證型”模式,學生從中接觸的綜合性、設計性的任務缺乏,對自主思考能力和獨立實踐能力培養不夠。并且由于實踐機會有限,還有不少學生對常用儀器儀表使用不夠熟練,這些不僅影響學生參加電子競賽的成績,從更高的角度來看,還對很多學生今后走上工作崗位帶來不利。因此,尋找更加合理的教學方法是院校教育需要解決的重點。
2應用和創新并舉,培養學生的工程素質
電子信息類專業是一個注重實踐,強調創新的專業。高職高專院校培養學生的方向是具備相關專業的基礎知識,能在相關的領域從事開發設計、制造、設備操作、運營的中級以上工程技術人才。因此,將實踐應用和創新能力培養緊密結合是院校教育應該積極探索的方向。通過電子設計競賽的方方面面提供的啟示可以知道,學生在校期間不僅僅要學習理論知識,更要緊跟時展,拓寬知識面,培養獨立的學習能力,錘煉過硬的工程技術能力,建立起良好的工程素質,以更好的適應今后工作崗位的需要[5]。以培養工程師的基本素質為目標,以鍛煉綜合應用能力為主旨,以激勵創新性思維為突破,深化教育模式改革,優化教學環境,改進教學方法和內容,加強院校教育、科研和社會需求的結合是高職類院培養人才的主要目標之一。在此,筆者進行了一些有益的探索。
(1)教學環節注重理論與實踐相結合。理論與實踐相結合在人才培養過程中主要體現在:教學內容上突出綜合能力的培養,堅持寬口徑、跨學科設置課程,并緊密結合電子科技發展和電子專業應用實際,突出重點、難點問題的探討研究;不斷更新教學內容,增強教學的前瞻性,實用性。教學方法采用課堂講授、研究討論、案例分析、模擬訓練、工程實踐等多種形式。建立“課堂教學、實踐訓練、模擬演示”一體的訓練模式,利用多媒體演示教學、網絡教學、案例教學、課堂實踐等多種教學方式,在教學過程中融入應用訓練因素,達到訓練效果。拓展實踐訓練方式,強化學生的基本技能和專業技能,提升創新能力。建立以“課題式、研究式、自主式”為主體的教學模式。通過安排課題、設置專題的形式,使學生盡早接觸相關工程環節,加速知識向能力的轉化;為學生提供課題研究平臺和環境,組織開展課題研究。開展自主式學習,增強學生自主發展的后勁,真正實現由“學會”向“會學”的轉變。建立“知識、能力、素質”多維評價模式。采取多手段、多層次評價學生的知識結構、能力水平和素質結構等模式,確保對學生培養、評價和激勵的科學性、公正性。
(2)課外環節注重多渠道,多方位的模式融合。可以嘗試組建校內工程創新基地,建立開放性實驗室,鼓勵學生積極參與科研活動;組織學生觀摩或實習企事業的生產環節;指導暑期社會實踐;指導學生參加各項專業競賽;加強對畢業課題和論文的把關,多選用具有工程背景,應用性強,技術含量高,符合電子信息類專業發展的相關課題,使得更多的學生盡早體會工程應用的環境,增強學習的指向性和針對性。創造多渠道、多方位的立體式培養模式,充分鍛煉學生運用所學的理論知識去發現、分析和解決實際問題的綜合能力。
中圖分類號:G642 文獻標識碼:B
文章編號:1671-489X(2016)10-0092-03
為提高人才培養質量和就業競爭力,很多高校采取一些措施來進行教學改革。對于電子類專業的教學改革之一就是通過加大教學實踐環節的比重來培養學生的實踐能力和創新能力,而課程設計作為其中重要的一個實踐環節,它要求注重學生綜合運用知識能力的培養。然而,傳統的課程設計由于存在許多問題,嚴重制約了學生能力的培養,因此,對其改革勢在必行。
1 傳統課程設計存在的弊端
時間安排不合理 傳統的課程設計一般安排在該課程結束之后的兩個星期內,要求學生完成某個課題的設計任務。由于課程結束之后的時間已接近于期末考試時間,學生一方面要準備考試,另一方面要進行課程設計,為了保證期末考試取得好的成績,很多學生對待課程設計的態度不是積極主動,而是為了獲得成績來進行課程設計。因此,通過這種被動式的學習方式來達到學生能力的培養幾乎是不可能的。
此外,有的學校為了不讓期末考試影響到學生的課程設計,甚至將課程設計安排在期末考試完之后再進行。這種方式看似更加合理,但由于考完之后,許多參與課程設計的學生看到其他學生都離校了,難免回家心切,導致無法安心完成設計任務。
指導教師單一 有些高校電子類專業開設的課程設計中,有數字電子技術、模擬電子技術和單片機原理及應用等課程設計,這些課程設計分別由該課程的任課教師承擔。對于數字電子技術和模擬電子技術的課程設計,雖然與其他課程之間的聯系較少,但是如果從培養高質量人才的角度出發,課程設計不能只有一個仿真結果,而應做出實物。因此,這樣一個課程設計就涉及多門課程,僅由該門課程的任課教師承擔,難以做到對學生的全面指導。
對于單片機原理及應用這樣一門綜合性課程設計來說,是一個很好的鍛煉學生硬件設計、軟件設計、團隊合作等能力的平臺。如果單片機原理及應用課程設計既要仿真,又要將元器件焊接在電路板上,除本課程知識之外,還可能涉及電路理論、數字電子技術、模擬電子技術、傳感器原理、自動控制原理、Keil C、Proteus等課程的知識。因此,僅由單一的該課程任課教師來承擔課程設計,顯然不能對學生進行很好的指導。
設計題目簡單 考慮到學生要在兩個星期內完成課程設計,為了使學生能順利完成設計任務,指導教師只能提供一些簡單的、容易完成的設計題目。這種簡單的課程設計題目雖然要求學生做成實物,但是由于時間關系,大多數學生只能進行仿真,即使做出實物,也可能調試不出正確的結果。此外,為了激發學生的學習熱情,允許學生根據個人的興趣愛好自選設計題目,但是在短時間內即使基礎很好的學生也難以完成相對難的課題。因此,學生順利完成課程設計的條件并不是讓學生設計一個簡單課題就能實現的,更重要的是一個簡單的課程設計不能很好地促進學生能力的培養。
缺乏團隊精神 有些學校要求課程設計一人一題,這種方式不僅有利于培養學生獨立解決問題的能力,而且可以避免學生之間相互抄襲的問題,然而這并不利于學生團隊合作精神的培養。實際上,學生在大學學習階段,要求通過同學之間的合作來共同解決某個問題的教學環節幾乎沒有,像平時的課堂作業、課程實驗、畢業論文或畢業設計、產品組裝、畢業實習、生產見習等實踐環節幾乎都要求學生獨立完成,因此,學生獨立解決問題能力的培養得到很好的鍛煉。然而,在今后的實際工作中,學生常常要依賴于團隊的力量才能解決問題。如果學生在大學期間的團隊能力能得到相應的培養,那么學生將更能勝任今后的工作。所以,為了培養學生的團隊合作精神,可以通過課程設計這一環節來實現。
考核方式的唯一性 目前,一些高校考核課程設計的方式仍然只根據學生的課程設計報告書來進行評定,這種只重結果忽略過程的考核方式很難體現公平性,因為僅憑結果很難判斷學生是抄襲的還是自己設計的。如果能夠增加一些考核環節,特別是像答辯這樣的考核方式,不僅能夠判斷學生是否抄襲,而且能鍛煉學生的語言表達能力和臨場應變能力。可以說,如果學生在大學期間不主動去參與一些社團活動,僅通過日常教學,通過上臺進行語言表達能力鍛煉的機會是非常有限的。因此,課程設計中有必要引入答辯這種考核方式。
2 CDIO工程教育模式
目前,CDIO(Conceive-Design-Implement-Operate)工程教育模式得到國內外許多高校的認可。這一模式旨在通過加強學生工程實踐訓練來培養學生的各種能力,它體現了現代工程師對工業產品從構思、設計、實現到運行的全過程所必須具備的基本能力[1-2]。由于CDIO工程教育模式解決了當今高校應如何培養適應現代企業所需的工程人才問題,因此,國內許多學者也開始開展有關CDIO工程教育模式的研究,特別是將CDIO理念引入各學科專業的各教學環節的改革已成為當前教學改革研究的一個熱點[3-5]。
鑒于電子類專業傳統的課程設計對人才培養存在諸多問題,基于CDIO理念來進行改革,成為解決這些問題的有益探索。
3 基于CDIO理念改革電子類專業課程設計的措施
修改教學大綱與計劃,合理安排課程設計時間 CDIO工程教育模式的標準之一就是根據需求分析來制定教學大綱[2]。為了讓學生有充足的時間完成一個高質量的課程設計,將教學大綱和教學計劃的課程設計時間安排在該課程結束后的下一個學期的第一周到第十六周:第一到第三周確定課程設計題目以及下達任務書;第四到第九周完成硬件設計及制版;第十到第十四周完成軟件設計及軟硬件調試;第十五到第十六周撰寫課程設計報告書。對于數字電子技術和模擬電子技術的課程設計,由于不需要軟件設計,因此第四到第十四周用于完成硬件設計、制版及硬件調試。
提高指導教師的能力,不同任課教師共同指導 CDIO工程教育模式其中的一個標準是加強教師的CDIO能力,這種能力包括教師個人自身能力、團隊合作能力、建造產品和系統的能力[2]。目前,國內很多高校注重教師的科研成果,而許多高水平的科研成果都需要深入理論研究,這就導致高校教師重理論而輕實踐,以致CDIO能力不強。為使教師能很好地指導學生,需要加強教師的CDIO能力。同時,由于一個課程設計涉及多門課程的知識,采用多門課程的任課教師共同指導,要比單一的一門課程任課教師指導效果更好。
實現選題途徑多樣化,確保設計題目難易并存 為了從一開始就激發學生的興趣,首先要使課程設計題目豐富多彩。因此,課程設計的題目可以是各種來源,包括教師自擬題目和學生自選題目。學生自選題目可以來源于學生自擬題目、大學生科研項目、大學生研究性學習和創新性實驗計劃項目、教師科研項目和電子設計大賽題目。對于教師自擬的題目,需要全體指導教師共同來擬定,并且說明題目的難易程度,以便于學生進行選擇。對于學生自選題目,由相應的指導教師和學生共同商定來確定題目的可行性。
制訂合理的實施方案,培養學生團隊合作精神 為了發揮學生各自的長處,根據題目的難易程度,每一個題目由3~4名學生組成,每個學生根據自身的特點分別負責不同的任務,這些任務具體包括查找資料、確定設計方案、硬件設計、制版、軟件設計、撰寫課程設計報告書。由于不同的學生負責不同的任務,只有每位學生完成了自己的任務才能完成整個課程設計,這種既分工又合作的方式不僅能夠培養學生的責任心,而且有利于培養學生的合作能力。為確保學生得到良好的指導,如果某個課程設計涉及某門課程的知識,那么就分配一個擔任該門課程的任課教師作為其中的一位指導教師。在整個設計過程中,雖然學生可以向指導教師請教一些專業問題,但是每個環節都必須由學生自己去完成,因此,學生必須經歷從設計到制作的實踐過程。這種設計制作實踐也是CDIO工程教育模式中的一個標準[2]。
利用多形式考核方式,實現公平公正考核學生 CDIO工程教育模式將CDIO能力評價作為其中的一個標準,它是對學生個體在CDIO教學方法中獲得成效的具體衡量[2]。為了公平公正評價學生,課程設計成績由四部分組成:平時成績、實物制作成績、課程設計報告書成績和答辯成績。
1)平時成績是反映學生在課程設計過程中工作態度、個人能力和完成情況等方面的一個評價,由指導教師分別對所指導的學生進行打分,然后計算每位學生所得的平均分,以平均分作為學生的平時成績。這部分成績占整個課程設計成績的30%。
2)實物制作成績打分由所有指導教師中硬件制作方面的教師負責,主要從實物制作的外觀和功能兩個方面評價學生。這部分成績也是取所有教師評價結果的平均分,占整個成績的20%。
3)課程設計報告書成績由一位教師負責所有報告書的成績評定,主要對學生的寫作水平和格式是否規范等方面進行評價。這部分成績占整個成績的20%。
4)答辯成績由所有指導教師分成多個答辯小組,每個答辯小組給每位學生進行打分,每位學生所得分數為其答辯成績。這部分成績占整個成績的30%。為保證答辯成績評定的公平,學生不能安排在其指導教師所在的答辯小組。
4 結語
為使高校培養的人才符合當今社會發展需求,需要改革傳統的教學環節以促進學生實踐能力的培養。課程設計作為高校電子類專業中一個重要的實踐教學環節,目前一些高校還存在時間安排不合理、指導教師單一、設計題目簡單、學生團隊精神培養不足以及考核方式不公平合理等問題。本文針對上述問題,提出基于CDIO理念的電子類專業課程設計改革措施,取得了很好的實踐效果。
參考文獻
[1]顧佩華,包能勝,康全禮,等.CDIO在中國(上)[J].高等工程教育研究,2012(3):24-40.
[2]查建中.工程教育改革戰略“CDIO”與產學合作和國際化[J].中國大學教學,2008(5):16-19.
[3]郭皎,鄢沛,應宏,等.基于CDIO的計算機專業實驗教學改革[J].實驗技術與管理,2011,28(2):155-157.
中圖分類號:G642.0 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2014)13-0240-02
當前,企業對既熟練掌握基礎理論知識又具備較高實踐能力的高等應用型人才的需求越來越大。作為應用型本科大學,培養的航空電子類專業人才必須要滿足社會和企業對應用型人才的需求,為了達到這個目標,首先要確定該專業學生畢業后的就業方向和就業渠道,必須以企業需求為導向來確定教學目標。只有準確地定位,才能培養出社會和企業急需的應用型人才。
一、航空電子類專業應用型人才培養模式構建的背景
為迅速適應高等教育的變革與轉型,滿足社會需求和國家對高校大力提高人才培養質量的要求,山東交通學院作為山東省特色名校建設與教育部應用技術大學改革試點院校,在校內各院部開展了應用型人才培養改革工作活動。山東交通學院作為傳統的水陸交通運輸類本科院校,為迎接社會和經濟發展的新形勢,在其“十二五”改革發展規劃中指出學校的學科建設應根據我省經濟發展需要,重點增加與國家戰略性新興產業密切相關的專業或專業方向,在原有水陸專業的基礎上,逐步向軌道交通和航空運輸領域拓展,形成專業設置和科研方向覆蓋陸路、海運、航空交通裝備研發制造技術的鮮明特色。其中,在航空運輸領域的專業方向設置在學校專業設置中屬于空白領域,航空電子專業方向作為電子信息工程專業的一個本科培養方向,是緊緊圍繞我國軍用航空與民用航空發展,服務區域經濟發展開辦的專業,屬于“產業支撐型”專業。進行航空電子學科的人才培養模式構建,即是為了滿足國防軍工發展的需要和民用航空發展的需要,也是為了滿足山東省經濟發展的需要,為學校加強專業規劃,優化專業布局,凝練專業方向,強化專業特色,最終實現學科的有序發展。
二、航空電子類專業建設發展
1.人才培養目標。作為新踏入航空運輸領域的山東交通學院,以應用型人才培養為主導,直接把航空電子技術理論研究、技術研發和深入設計作為人才培養目標是不現實的。掌握航空電子設備維修專業知識及專業技能,面向航空電子設備制造與維修的第一線,培養從事航空電子設備制造、維修等工作的一線工程師和一線工程管理人員是學校比較切實的人才培養目標。
2.積極推進校企合作,培養定制化專業人才。學校培養出來的人才,是否受到企業的歡迎,是與企業的需求密不可分的。航空電子專業應以企業對航空電子設備制造和維修的人才的能力需求為依據。那么,如何才能緊密把握企業對人才需求的具體要求呢?主要考慮有以下幾種方法:①外派教師到企業進行學習、交流和短期工作,承擔相關企業的橫向課題;②聘請企業從事航空電子方面的高級工程師或技術主管,通過短期講學、講座、參與專業建設和教改課題等形式,將學校專業建設與企業聯系起來;③為企業培養定制化人才,選取部分學生的一個學期或兩個學期作為試點,學校與企業共同制訂人才培養方案,實現專業教學要求與企業崗位技能要求直接對接。④積極試行多學期、分段式的教學組織方式,將學校的教學過程和企業的生產過程緊密結合,校企共同完成教學任務。
3.加強理論,注重實踐。在理論教學上,通過企業的參與和專家組的把關,制定符合科學學習規律的課程設置,使理論教學更加扎實和有針對性。依托相關企業,通過合作建設、企業資助等形式建設設施先進、功能完備的校內實訓基地;與企業簽訂校企合作協議,鼓勵學生到企業中實習,強化專業的實踐教學條件。
4.轉變培養方式。對于一些特定的課程,將理論教學和實踐教學緊密結合,將相關“學生大賽”引入課程,鼓勵學生通過參加大賽來學習課程的內容,并在課程考核與評價等方面進行深度改革,以賽代考,激發學生對相關課程學習的興趣和潛能,培養學生的團隊協作和創新能力。
5.教學團隊建設。鼓勵教師下企業,通過引進、學習、培訓、進修、實踐等多種途徑,加強師資隊伍建設。
6.引進校外教育資源。加強與國內外同類院校的交流與合作,緊跟國際航空發展步伐,采取“引進來,走出去”的方式,引進國內外教育資源,開展合作辦學,不斷提高自身的教學能力。
三、人才培養方案構建
作為應用型本科大學,構建科學的人才培養方案的根本目的就是提升學生的實踐能力和工程素養。當前應用型人才的培養,首先要注意的問題是解決理論教學和實踐教學相脫節的問題,其次是要注意應用型人才培養的特色,其根本途徑就是實現校企的緊密聯系。
1.校企聯合人才培養模式。在前面的專業建設發展中,提出了培養定制化專業人才,通過企業參與到課程建設中來,使得學生在學校內的理論學習符合企業的需求。同時,在學期規劃上,拿出一兩個學期外派學生直接到企業實習,在實習期間,同時安排由企業的工程技術人員進行相關理論和實踐課程的教學。相關課程的考核和評價通過以評代考來完成。外派學生到企業的實習同時可以延伸到畢業設計,學生可以直接使用在企業實習的實際課題作為畢業設計,畢業設計答辯可由學校派出專業教師組成答辯組,直接到企業中去,與企業的工程技術人員舉行聯合答辯。
2.短期實踐的人才培養模式。學生除了長期到企業中實習之外,在理論學習期間,還可以采用短期實踐,實踐理論交叉的學習模式。在一個學期里,將相關課程設計的內容拿到企業中去,和企業的實際課題相結合,學生一方面在學校學習相關理論知識,另一方面在企業能夠把剛學到的理論知識直接應用,通過理論―實踐―再理論―再實踐的循環過程,加深學生對知識的理解和掌握,活學活用,最終成為既具備扎實的理論知識,又有很強的實踐動手能力的合格的應用型人才。學生學習結束后,由校企聯合對學生的各方面進行全面考核,作為課程設計的考核結果。
3.人才培養模式運行機制。以上兩種人才培養模式的運行,都需要通過長期的校企合作協議作為保障,企業才能接受學生到企業參與企業生產實踐、部分理論課程教學和技能培訓。通過簽訂校企合作辦學協議,以文件的形式明確合作各方的權利和義務,形成校企合作育人的長效機制。校方應成立相應的校企聯合領導機構和執行機構,將校企合作培養人才的工作真正落到實處。所以,學校教師應走出去,在廣泛調研的基礎上加深與企業方面的聯系,建立校企之間穩固、長期的合作關系。
四、結論