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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
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2教学过程中存在的问题
模拟电子技术课程所涉及的理论、设计及分析方法具有很强的工程应用性和实用性,在学生的整个知识体系中占有相当的比例,对于培养学生的逻辑思维能力、工程实践能力、创新能力及后续课程的学习都十分重要。计算机类专业的模拟电子技术课程在教学实践中遇到的问题很多,主要有以下几个方面:
2.1学时少,内容多
为了突出专业课程的学习,很多学校的做法是压缩电路分析课程的学时数,甚至取消了电路分析课程。而模拟电子技术课程知识多且比较分散,它集高等数学、电磁学、物质结构理论和电路分析等知识于一体,该课程的学时数(含实验)一般在80学时以下,在如此紧张的时间内要完成该课程的教学工作,不仅老师感到困难,学生也有很吃力。
2.2学生认识不到位
很多学生错误地认为模拟电子技术课程应该是电子、机械类专业学生的专业课程,他们在专业学习中一般都有重视软件而轻视硬件的倾向,而且,学习模拟电子技术课程的成就感往往不及其他课程来得快和强烈,因此,就造成了学生的学习积极性不高。刚刚从中学过度到大学的学生,很多还没有找到适合本课程的学习方法,模拟电子技术主要以原理分析为主,而学生更多地相信精确的数值计算,他们往往认为只有经过严格的数学推算得出的结果才是可信的,当实际结果与严格的理论演算结果有出入时,他们难免会感到困惑。学生的认识不到位和思维方式上的差异,导致了计算机类专业中该课程的教学效果一直不太理想。
2.3课程教学本身存在问题
计算机专业的模拟电子技术课程的教学内容和方法完全套用电子、机械类专业的那一套,有些学校甚至完全由机电类专业的老师来教授该门课程。这些教学内容和方法在一定程度上与计算机类专业存在脱钩的现象,没有突出本专业的特色。近些年来,很多高校的计算机类专业的同仁们对本课程进行了一定的改革探索,并总结了许多值得借鉴的经验,但是,对于不同的学校和不同的学生,这些教学改革举措应该不尽相同,在具体的教学实践中,切忌“拿来主义”和生搬硬套。我们也对贺州学院的计算机类专业的模拟电子技术课程的教学做了一些研究和探索工作,实践表明这些工作有益于提高教学效果。
3教学改革的内容和措施
为了使模拟电子技术课程的教学更切合计算机类专业的实际,我们做了一定的探索以提高教学效果和应用型人才培养质量。
3.1教学内容的甄别与整合
模拟电子技术课程涉及的内容多且知识面广,为了提高学生的工程实践能力和创新能力,我们根据计算机类专业的特点,依据“必用、够用”的原则甄别和整合课程内容。受学时数的限制,计算机类专业一般无法系统开设电路分析等先导课程,但电路分析的基本原理和方法贯穿于模拟电子技术课程教学的全过程,因此,我们把电路分析课程的主干内容整合到模拟电子课程之中。在正式讲解模拟电子技术课程的内容之前,我们花4至6个学时重点讲解电路分析的基本原理及其应用,主要有KCL、KVL、叠加原理、戴维宁定理、诺顿定理及密勒定理。经过对多部国家级模拟电子技术教材的比较,我们选定康华光教授主编的《电子技术基础(模拟部分)》(第五版)作为我院计算机类专业的教材。该教材加强了基础理论,如加强了半导体的物理基础和电路的基本分析方法;同时也注意吸取国内外的先进技术,如加强了线性集成电路和数字集成电路(包括中、大规模集成电路)的原理和应用,新增了电子电路的计算机辅助分析等内容。该教材历经多次改版以紧跟当代电子技术的发展步伐,但我们不是全部讲解教材内容,依据“必用、够用”的原则甄选讲解内容,其他内容留作学生课外阅读,以开阔视野。经过讨论,我们将教材内容整合成半导体器件、放大电路基础、信号产生与处理三大部分,将直流稳压电源的内容作为任务驱动式教学内容。
(1)半导体器件部分简要介绍常用半导体二极管、三极管及场效应管的基本结构等基本知识,重点讲解它们的应用及经典电路的分析方法。
(2)放大电路基础部分重点分析三极管单管共射放大电路,包括静态工作点的设计及稳定措施、输入输出特性、电压增益计算、输入输出电阻等特性,然后介绍集成运算放大器的“虚短”和“虚断”等基本概念及集成运算放大电路的基本分析方法等知识。
(3)信号产生与处理部分重点介绍有源滤波电路和正弦波振荡电路,信号产生与处理部分知识是今后学习接口技术、理解芯片电路设计原理的基础,所以,不能简单地将这部分知识从模拟电子技术课程的内容中删掉。
3.2教学方法的改革与创新
我院计算机类专业的模拟电子技术课程一般安排在大二的第一个学期,由于课程内容多、难度大,而且相当多学生的前导课程知识掌握不牢,所以,他们在心理上产生一定的畏惧感,鉴于我院学生的实际情况,我们对模拟电子技术课程的教学实践做了一定的探索。
3.2.1理论教学灵活多变
课堂教学方法很多,常见的有讲授法、讨论法、直观演示法、练习法、读书指导法、任务驱动发、启发式教学法等,要生动有趣讲解好本课程的内容,往往要灵活应用多种教学方法才能取得预期效果。本文重点介绍启发式教学法和任务驱动法在模拟电子技术课程教学实践中的应用。
(1)启发式教学法。
课堂教学最忌讳的是老师一言堂,教师必须想办法活跃课堂气氛,启发式教学法是调动学生学习积极性,激发学生学习激情最有效的手段之一。这就要求教师在教学中根据教学内容的铺展由表及里循序渐进地不断引出问题,启迪学生去思考、分析问题,直到提出解决问题的方法或途径。比如,在讲解KCL时有学生对定律无法理解,教师就可以用水管中水流的特性做类比以启发学生的思维,然后借用中学电学中关于电流、电荷的知识来引出电荷在导线上不能积聚,从而得出任意时刻流进节点的电流之和必然等于流出节点的电流之和的结论。为了进一步巩固KCL相关知识,教师应该提出节点的相对概念,即电路中的节点既可以是一个电路分支的交叉点,也可以是任何一部分电路。这样扩大了节点的概念,学生自然就掌握了KCL的更广泛的应用。比如在讲到NPN和PNP型三极管时,发射极上的箭头标识的方向不同于集电极和基极上的电流方向,如果将三极管看作是一个节点,那么从宏观上就很容易得出放大电路中三极管三个极上的电流分配关系:Ie=Ib+Ic。有了宏观认识以后,再讲解三极管电流分配关系的微观解释就显得较为轻松。
(2)任务驱动法。
任务驱动式教学方法是一种建立在建构主义学习理论基础上的教学方法,它将传授知识为主的传统教学,转变为以解决问题、完成任务为主的多维互动式的教学。模拟电子技术课程的工程实践性比较强,因此,当学生具备一定模拟电子技术基础以后,教师就可以在课程的教学中使用任务驱动式教学法。比如,当学生学完二极管电路的分析方法以后,学生具备了二极管半波整流的知识,然后给他们布置新的任务:查阅资料,掌握常用全波整流电路的相关知识。很多学生通过网络和图书馆的资料掌握了桥式整流电路的结构特点和工作效率,在此基础上,我给他们演示一台卡式录音机的故障现象:单独用干电池供电时,录音机工作正常;单独用220伏交流电供电时,录音机不工作。然后拆开录音机,让学生观察电源部分电路的结构特点,最后给他们布置任务:画出录音机电源部分原理图,分析各部分电路的功能。采用任务驱动式教学法可以将教材中直流稳压电源部分知识的教学彻底转换为以学生为主体,这样,有利于培养学生的综合能力,提高他们解决实际问题的能力。
3.2.2理论与实验教学交叉融合
计算机类专业的学生大多计算机操作能力较强,因此,在模拟电子技术课程的教学中,我们引入了SPICE仿真软件。有了此类仿真软件,理论教学和实验教学的界线越来越模糊。在理论教学中可以先用仿真软件演示有关理论或电路的宏观外在表现,使抽象知识具体化。学生在用物理器件做实验前也可以先用仿真软件做一遍,这样可以提高实验效率,降低实验损耗。有了仿真软件,课堂上无法及时完成的实验,学生还可以在自己的电脑上完成。所以,利用仿真软件可以实现理论教学与实验教学的相互交融,当然,为了强化理论知识,突出学生工程实践能力的培养,我们在实践中坚持理论教学与实验教学必须是同一位老师的做法,这样,有利于老师掌握学生的学习动态,提高教学的针对性。
3.3多角化课程考核方式
课程考核是课程教学改革的重要方面,好的考核机制有利于提高学生的学习积极性、激发他们的学习兴趣。实践中,我们以专业知识和技能考核为主,兼顾学生德育和出勤率考查。课程考核项目包括出勤情况(占总分10%)、课堂表现(占总分20%)、平时作业(占总分20%)、期末测评(含理论笔试和技能测试,占总分50%)。按时出勤可以培养学生的集体主义观念和遵守纪律的习惯,也是课程教学得以正常进行的必要条件。笔者的做法是全勤记10分,缺席一次扣2分,缺席三次者给予警告,缺席五次取消该门课程考核资格。为巩固理论知识,适当加重对平时作业的考核是否必要的。笔者的做法是整个学期共布置、批改作业五次,每次4分,根据作业的质量分D、C、B、A四个档次,每个档次分别给为1分、2分、3分和4分。另外,为防止相互抄袭,限制作业必须按时完成,不得补交,一旦发现存在抄袭作业的情况,抄袭与被抄袭者双方本次作业都做零分处理。为活跃课堂气氛,激发学生的学习主动性,课堂表现考核显得十分重要。笔者的做法是主动回答问题者,正确的一次记2分,错误的不扣分;被点名回答问题,正确的计1分,错误的不扣分。期末测评包括试卷笔试和技能测试。笔试是学生对知识掌握情况的集中体现,占课程考核40%的比重,专业技能测试是考查学生实际动手能力的主要手段,占课程考核10%的比重。通过多角化课程考核方式改革,取得了令人满意的效果。学期课程的平均出勤率达到98%以上,学生的学习兴趣和主动性明显提高,课堂教学秩序良好,气氛活跃,学习效果明显提高。
1.社会环境对专业英语的缺乏重视限制了专业英语教学的发展
社会环境对专业英语学习的重要性认识不够是一直存在的问题。不光是学生认识不够,甚至老师、学校都认识不够,所以学校开设的专业外语课学生逃课现象十分严重,这固然有学生对该课程不感兴趣和教学过程太过枯燥等方面的因素,但学生自身对公共英语课存在认识上的偏见是导致“大量逃课现象”的根本原因。事实果真如此吗,我们在走出校门后将会发现,继续深造的学生如果专业英语没有学好,他将无法查阅顶尖的学术论文,无法听英文讲座,看英文原版书,参加国际交流,甚至无法撰写英文论文,那自然也就不能在高水平的期刊上发表高水平的学术论文,这甚至会影响他的硕士、博士毕业。而直接参加工作的学生可能因为看不懂外文产品说明书,外文技术手册,无法用英文进行工程设计,方案设计,撰写工程合同等等。好的企业不能进,驻外工作培训的机会争取不到,从而限制了自己职业生涯的发展。
2.优秀的电子类专业英语教材的匮乏
目前,很多课程都有大家公认的经典教材。但是电子类专业英语却没有一套大家达成共识的高水平教材。这些教材大多是将英文书刊的文章简单地汇编起来,在内容的选择上有的专业针对性不强,例如通信专业,电子专业的专业英语教材却包含了太多的计算机方面的文章;有的缺乏系统性,连续性;有的教材所选内容涉及的专业知识太过肤浅、陈旧。所有这些教材都有一个共同的问题那就是专业英语教材中可使用的英语听说教学音像资料十分有限,与本科生教材完全不能同日而语。
3.课堂教学模式仍然是以单一的“老师讲,学生听”为主
目前,绝大多数的专业英语教师其课堂教学模式仍然是采用满堂灌的形式。仍然由教师主导着整个教学过程,从教学材料的选择到整个课堂教学活动的开展,学生很少参与,缺乏小组讨论、演讲、模拟国际会议等丰富多彩的教学活动。很多教师把专业英语课当做一般的英语泛读课来上,把专业英语演绎成语言学习课程,教学变成静态的口头授予过程。唯一与过去不同的地方是教师将板书变成了PPT。这样做的结果是老师很幸苦,学生很乏味,课堂教学效果不佳。
二、利用网络媒介进行电子类专业英语教学改革的探索
专业英语教学改革中有两个根本性的问题,第一教什么?即选取什么样的教学内容。第二如何教?即采用什么样的教学方法。下面本文就从这两个方面着手探讨利用网络媒介进行电子类专业英语教学改革的一些思路。
1.教学内容
要弄清楚“教什么好?”,首先要弄清楚“为了什么教?”。这就需要知道专业英语教学和基础英语教学的根本区别在哪里?目前,英语教学可以分为两大类,一是通用英语,即大学公共英语教学,它的目的为了满足我们日常生活交流的需要;另一类是专门用途英语ESP(GE,GeneralEnglish),专门用途英语如果再一步细分,又可以分为学术英语EAP(EnglishforAcademicpurposes)即用于学术交流的英语;和职业英语EOP(EnglishforOccupationalPurposes),即具体职业所使用的英语,如旅游英语、商务英语等。所以专业英语的实质就是一门专门用途英语ESP。
教育部在2007年修订颁布的《大学英语课程教学要求》指出,大学英语包括三个级别的教学,最高的一个级别正是ESP课程教学。该级别要求能听懂用英语讲述的专业课程和英语讲座;能够较为流利、准确得就一般或专业性话题进行对话或讨论;能在国际会议或专业交流中宣读论文并参加讨论;能比较顺利的阅读所学专业的英语文献和资料;能用英语撰写所学专业的简短报告和论文;能借助词典翻译所学专业的文献资料。这一要求自然也是百分百适合电子类专业的专业英语教学。那么“教什么”能够满足这一要求呢?我们来反思一下。
为了满足上述要求,那么我们的教材首先要专业性强,对于电子类专业而言其教学内容要聚焦在电子技术、通信、或信息技术的专业领域,要针对性强。第二,所选的教材要内容符合目前技术的发展阶段。电子类专业有其自身特点,其最大的特点就是更新速度快。很多十年前的技术到现在就可能早已作古了,五年前的技术也可能要过时了,毫不夸张得讲电子类专业领域每一到两年就会冒出一些新技术、新概念和新名词出来。这就需要我们的教学内容要跟上时代,与时俱进。第三,教学内容既要有“深度”还要有“广度”。“深度”是指教学内容要有一定的学术水平,在专业知识上不能太过表浅,否则内容接近通用英语,无法提高学生对专业语言的理解力。“广度”是指内容应当涉及到各个应用方面,具体来说就是教学内容既要涵盖学生进一步学术深造将会遇到的查阅专业文献,撰写专业报告和论文等方面的内容,还应该涵盖电子类专业毕业生在工作时候可能遇到的查阅技术说明书,进行工程设计,方案设计,撰写工程合同等方面的内容。第四,要增加听说方面的内容。从《大学英语课程教学要求》中可以看出,ESP的课程教学要求是不仅包含了阅读和写作方面的要求还包含了听力和对话方面的要求。然而我们传统的教材是“一本书到底,几篇文章搞定”,如此单调的内容完全忽视了听说方面的要求。培养出无法开口的“哑巴英语”也就不足为奇了。
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。
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作者简介:王小妮(1977-),女,山东威海人,北京信息科技大学理学院,讲师。(北京 100192)
基金项目:本文系2011年北京市教委科技发展计划面上项目(项目编号:KM201110772018)、北京信息科技大学教学改革立项项目(项目编号:2012JGYB62)的研究成果。
中图分类号:G642.0 文献标识码:A 文章编号:1007-0079(2013)23-0125-02
电子信息类专业英语是面向电子信息科学与技术专业、电子信息专业、微电子专业、通信专业等电子类专业开设的专业必修课程。电子信息类专业英语主要包括计算机、嵌入式、可编程器件、传感器、数字信号处理、集成电路等方面的内容。该课程研究的目的是帮助学生在掌握一定专业英语词汇的基础上,培养学生独立阅读本专业简单的英文技术资料的能力,进一步加强对电子信息类专业学生所学专业知识的理解和掌握,以提高其专业素质,增强其实际工作的能力。[1]
电子信息类专业毕业生多从事电子制造业、通讯行业等,除应具备相应的专业知识外,对其专业英语水平也有较高的要求。目前电子信息类专业英语教学的研究表明,随着时间的推移,虽然专业英语教学也在不断完善和发展中,但现状并不令人满意,还存在较多的问题需要解决。教材的选择对于课程教学效果有着重要的影响。每个学校对电子信息类专业的培养计划都不同、教材的侧重点都不一样。由于科技的发展日新月异,现有的教材内容常常严重滞后于现实发展,与实际严重脱节。如何能让学生对专业英语感兴趣,激发他们的学习主动性,达到较为理想的教学效果也是在讲授专业英语课程中面临的重大问题。专业英语教学属于语言教学范畴,与专业知识教学在方法和手段上都有较大的差异。而当前专业英语教学通常还是采用传统口头讲授和黑板板书相结合的授课方式,教学内容也主要集中在词汇的学习和文章的翻译方面,对口语表达和听力没有太多的要求。这使得原本就晦涩难懂的专业英语变得越发的枯燥乏味,课堂气氛沉闷,教学质量难以保证。
一、专业英语教学内容的改进
在设计专业英语课程内容方面,要强调专业课程基础性和新技术应用。选择与本专业相关的有典型代表性的经典英语文章作为阅读材料。专业英语的上课内容除了包括一般科技文章的语法结构与表达方式的讲解外,还要对专业词汇及专业术语结合本专业设计内容展开讲解,提高学生的阅读理解能力。
电子信息类专业的主干课程为:“计算机组成原理与接口”、“操作系统”、“C语言程序设计”、“计算机网络”、“通讯电路”、“通讯原理”、“嵌入式系统及其应用”、“可编程器件及应用”、“传感器技术”、“数字集成电路设计”、“IC芯片设计”等。结合这些课程的特点,电子信息类专业的专业英语课程教学内容主要分为四大部分,每一部分分若干专题,每一专题涉及一个知识点及相关技术,这样既不失内容的系统性又具有先进性和趣味性。
1.计算机类英语
计算机行业是当今发展最迅速的行业之一,电子信息类专业课程中有大量计算机方面的课程,学生也需要具有计算机方面的知识来进行软硬件系统设计。新的理论和技术层出不穷,计算机行业在我国的发展相对滞后,国外大量的最新研究成果都是用英文发表的,需要汲取最新研究成果的计算机专业技术人员必须具备一定的计算机专业英语的听、说、读、写能力,以便能够与国外的先进研究成果进行学习和交流。[2]
计算机类英语设计课程时可以包括以下话题:Computer System Overview、Computer System Organization、Programming and Languages、Operating Systems、Computer Network、Network Security。
在学习过程中增加计算机制作方面英语视频介绍等内容,以帮助学生适应熟悉专业术语及锻炼自主学习新知识的能力。
2.微电子类英语
以集成电路设计、制造与应用为代表的微电子学是现展最迅速的高科技应用性学科之一,电子信息类专业课程中微电子学课程主要是培养学生掌握集成电路、微电子系统的设计、制造工艺和设计软件系统,能在微电子及相关领域从事科研、教学、工程技术及技术管理等工作的高级专门人才。
微电子类英语设计课程时可以包括以下话题: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。
在学习过程中增加芯片资料数据手册等内容,以帮助学生适应熟悉专业术语及锻炼自主学习新知识的能力。
3.通讯类英语
通讯行业主要是在掌握通信基本理论的基础上,运用各种工程方法对通信中的一些实际问题进行处理。通过该专业的学习,可以掌握电话网、广播电视网、互联网等各种通信系统的原理,研究提高信息传送速度的技术,根据实际需要设计新的通信系统,开发可迅速准确地传送各种信息的通信工具等。
通讯类英语设计课程时可以包括以下话题: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.新技术英语
新技术英语设计课程时可以包括以下话题:Introduction to Cloud Computing、The internet of Things、Top-down SoC Design Methodology、Moor’s law:the Future of Simicroelectronics。
在学习过程中增加能反映专业技术发展动态的云计算、物联网等内容,以提高学生的学习兴趣并及时获悉最新的专业技术。[3]
二、专业英语教学模式的探索
1.校内教材编写
根据北京信息科技大学电子信息类专业的主干课程,研究国内外最新领域的研究动态,将理论基础与实际相结合,编写出适合本专业的现代的专业英语教材。
2.多媒体课件制作
在课件中加入大量动画内容,形象展示所讲授内容,给学生直观的感受,加深印象。用英语录制实验现场,让学生通过一个个专业词汇的介绍,更直接、更容易理解专业词汇的意思及英文表达方式。[4]
3.编制纪录片
一方面可以向学生展现专业领域最新的技术发展,另一方面也可以锻炼学生的英语听力。关于电脑的纪录片,纪录了整台电脑组装过程,并配备了英文讲解,如关于硬盘的英文阅读: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。学生根据视频演示和英文讲解能够理解该段英语的意思:计算机硬盘用来长期存储传输进来的信息,磁头负责读取信息,它极其精确;磁头与硬盘之间的间距如头发般细微;将硬盘装入电脑相应位置。关于微处理器的英文阅读: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。学生根据视频演示和英文讲解能够理解该段英语的意思:微处理器被誉为计算机的大脑,由安装在电路板上的芯片组成;而将这些芯片安装在电路板上,需经细致而精确的操作过程。还有关于CCD半导体、计算机电路板、太阳能电池板、锂电池、电脑游戏、薄膜开关、掌上电脑、阴极射线管、麦克风、摄像机等制作过程。
4.教学方式的研究
在完成基本课程的讲授之后,每次可以选择某个主题,让学生参与讨论,提出自己的看法和个人的见解,并在讲课过程中穿插向学生介绍科技英语的特点、数学公式的读法、科技英语专业词汇、常用英汉互译技巧、被动语态的翻译技巧、复杂定语的翻译技巧、英语长句的翻译技巧、学术论文的英文写作、科技论文标题的写法、英文摘要的写作技巧、求职英文简历撰写方法等知识。数学公式的读法如下:
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
一般课程的考核分为卷面考试、论文、报告等形式。对于专业英语课程,将研究一种既能督促学生学习,又能综合体现学生学习效果的好方法。
三、专业英语教学效果
第一,解决好专业英语课程与对应专业课程结合问题。专业英语是对专业课程理解的进一步升华,所以选择好的选题是重中之重。选题内容不能抛开实际专业课程内容,对专业课内容进行补充,让学生能通过专业英语既巩固专业课的学习,了解专业词汇的表达方式,又能学习国外先进的技术,开阔眼界。
第二,注重学生能力的培养,尤其是专业英语自学能力、用英语解决问题的能力。通过适当增加学生的课下学习以及通过网络完成的作业,让学生多看一些该领域专家的英文讲座和英文文献,突出学生的能力建设、知识探究和人格养成。
第三,通过多位教师编写、制作专业英语不同专业领域的英文教材及英文课件内容,充分发挥每位教师优势,使新技术能贯穿在教学中;与学生实践相结合,对学生毕业找工作和再学习有很大帮助。
四、结束语
通过电子信息类专业的专业英语课程教学设计,设计出了适合北京信息科技大学电子信息类专业学生实际情况的专业英语课程。通过采取各类教学手段,不同教师来编写和制作自己熟悉领域的英文教材、英文多媒体课件、英文纪录片等,更贴近实际。多种教学方式的研究让学生能快速、高效、积极掌握各门电子信息类课程的英文专业词汇的表达、英文文献的阅读及最先进、最前沿的科学技术。
参考文献:
[1]丁洁,吴冬梅.“卓越工程师教育培养计划”下电气专业英语的教学探索[J].中国电力教育,2013,(2):169-170.
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
随着职业教育改革的不断深入和大量毕业生进入社会,电子类专业存在的问题逐渐显现:课程设置过死,不符合各层次学生发展需要,毕业生就业时对口率低。为了更好地解决这些问题,使中职学生更具有竞争力,走出校门就能进厂。这就势必要求重新构建以就业为导向的新课程体系。我校电子技术应用专业于2005年被确定为中职学校省级示范性专业后,专业实验、实训设备有了大幅改善,学生规模也逐年增大。在这种形势下,建设新课程体系显得尤为迫切。因此.我校于2006年开始,在专业课中构建就业导向下的模块化课程体系,实施因需教学、因材施教,取得了较好的效果,为学校电子类专业持续发展奠定了良好的基础。
一、当前中职学校电子类专业教学存在的主要问题和原因
1.专业定位不准确.职业方向不明确。中职学校人才培养目标是培养在生产第一线从事技术、管理和直接操作的劳动者。但由于其教学模式和教材体系等许多方面参照了普通高校的模式.没有太多地考虑中职学生的实际情况——自身素质、基础知识及接受能力.往往造成对学生的各方面要求偏高,专业目标定位过高。另一方面,在开设专业前没有经过市场需求和职业能力等方面的调研。开设诸如电子技术应用、电子电器应用与维修、家用电子产品维修等专业在职业方向上比较相近,在课程设置上区别也不明显,这就造成对学生理论知识和技能方面的要求相对模糊。毕业后所能从事工作的定位不明确,给学生带来就业困难。
2.不符合学生个体的发展。中职学生素质参差不齐,如果在教学过程中仍按照过去的方式,用同一标准要求每个学生,将导致有的学生吃不饱、有的则学不懂,对学不懂的学生影响最大,久而久之将使他们失去信心和兴趣而放弃学习.结果会影响班级的学习风气。这样,既不符合学生个体的发展.也达不到原定的教学目标。
3.就业时专业对口率偏低。虽然每个学校都在想尽办法提高学生的就业率,但是就业对口k率偏低仍然是一个重要同题。影响学生就业对口率的原因是多方面的:一方面,由于一些学生学习基础较差.在校期间掌握的专业技能不够扎实,达不到用人单位的标准,无法胜任工作;另一方面,学生在校期间所学技能与行业需求存在着差异。当然,也有一些学生的就业心理预期与现实情况存在较大差异。这些因素都影响着就业对口率。
上述问题严重制约了电子类专业的发展。造成毕业生就业难.企业接收的毕业生也不能做到“即聘即用”。解决问题的关键在于,要在就业导向下构建多层次模块化专业课程,实现因材施教、因需施教。
二、模块化专业课程的构建和实施
1.基本思路。中职学校构建课程体系要以就业需要为导向.即主动适应劳动力和人才市场的变化,服务于地方经济建设。这就需要进行广泛的市场需求调查,捕捉、分析企业和市场信息,以满足企业需求和学生的就业需求为出发点。实现社会需要与学生需要的统一。
2.模块化专业课程的构建。首先.通过调研本地相关的行业、企业,了解市场对电子类中职生的需求及用工情况,分析得出学生就业集中的三类主要职业岗位,依次是A:电子产品(家用电器)营销类;B:电子产品装配调试类;C:电子产品的售后服务、维修类。接着与校外行业、企业专家共同对这三类职业岗位群的能力进行分解,将其中的《电工基础》和《电子技术基础》等基础理论和技能设计为专业通用课程模块。再将适用于各个具体工作岗位的技能设计为满足就业需要的职业方向课程模块,职业方向模块要易于和相关职业资格证书相衔接,由专业通用模块和多个职业方向模块组合成一个多层次的模块课程体系。最后根据确定的模块化专业课程编写符合学生需求的专业教学目标和计划。具体情形见下图。
对于A职业方向模块,侧重于对各种家用电器(如彩色电视机、组合音响、视盘机、摄像机等)性能的了解和使用方法、相关营销知识等技能,最后参加电子产品营销员职业资格鉴定;B职业方向模块,侧重于对电子元件的认别、测量、焊接技术及对常规仪表仪器使用等技能,最后参加电子装配调试工职业资格鉴定;C职业方向模块,它在B类的基础上还加强了对家用电子产品的故障分析、电路分析方法、检修方法等技能,最后参加家电维修工职业资格鉴定。
3.实施的方法。要实施在就业导向下的模块化课程因需教学.就必须从操作层面制定可行的办法。根据该课程体系的特点,并结合电子类专业的特殊性,采取以下措施来保障该课程体系的有效执行。
(1)新生进校后按电子大类专业组织教学,不再细分具体的专业,第一学年学习公共基础课程模块和大类专业通用课程模块,以实现教学资源的共享。
(2)经过一年的学习后,学生对自身的学习能力及具体的专业特色有了进一步的认识。可从第二学年开始,根据自己的兴趣爱好、就业愿望,选择合适层次的职业方向模块,根据对应关系确定其所学的专业。力争做到按需施教、因材施教,有效促进个体的发展。
(3)学生在学习完成职业方向模块课程后,在第三学年参加相应技能模块的实习实训,参加对应的职业资格证书考试,以取得就业资格。
三、实施模块化课程的意义
1.充分体现了以就业为导向的办学原则,提高了学生就业率及对口率。该课程体系的模块课程设置直接与就业目标挂钩,瞄准某种职业并落实到具体岗位,就业方向在课程体系中得到清晰体现。课程设置指向工作需要,即根据职业需要的知识、技能和态度来确定课程内容,形成“基本素质——职业能力——岗位技能”三位一体的课程模式,缩小了学生在校期间所学技能与行业需求之间的差异,提高了就业率及对口率。同时,在职业方向课程满足了学生即时就业需要的同时,也充分考虑了他们的职业生涯发展需要。
2.适应以人的发展为本的教育观,因材施教,因需施教。各层次的模块化课程充分调动了学生的学习兴趣和积极性。新生进校后,通过一年通用基础课程的学习,学生对专业有了明确的认识。可根据自身能力和需要进行职业方向的选择。避免盲目性。学生的兴趣和个性化需要得到满足时,才能将被动学习转为主动学习。
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。
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
[1]顾佩华,包能胜,康全礼,等.CDIO在中国(上)[J].高等工程教育研究,2012(3):24-40.
[2]查建中.工程教育改革战略“CDIO”与产学合作和国际化[J].中国大学教学,2008(5):16-19.
[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(2014)13-0240-02
当前,企业对既熟练掌握基础理论知识又具备较高实践能力的高等应用型人才的需求越来越大。作为应用型本科大学,培养的航空电子类专业人才必须要满足社会和企业对应用型人才的需求,为了达到这个目标,首先要确定该专业学生毕业后的就业方向和就业渠道,必须以企业需求为导向来确定教学目标。只有准确地定位,才能培养出社会和企业急需的应用型人才。
一、航空电子类专业应用型人才培养模式构建的背景
为迅速适应高等教育的变革与转型,满足社会需求和国家对高校大力提高人才培养质量的要求,山东交通学院作为山东省特色名校建设与教育部应用技术大学改革试点院校,在校内各院部开展了应用型人才培养改革工作活动。山东交通学院作为传统的水陆交通运输类本科院校,为迎接社会和经济发展的新形势,在其“十二五”改革发展规划中指出学校的学科建设应根据我省经济发展需要,重点增加与国家战略性新兴产业密切相关的专业或专业方向,在原有水陆专业的基础上,逐步向轨道交通和航空运输领域拓展,形成专业设置和科研方向覆盖陆路、海运、航空交通装备研发制造技术的鲜明特色。其中,在航空运输领域的专业方向设置在学校专业设置中属于空白领域,航空电子专业方向作为电子信息工程专业的一个本科培养方向,是紧紧围绕我国军用航空与民用航空发展,服务区域经济发展开办的专业,属于“产业支撑型”专业。进行航空电子学科的人才培养模式构建,即是为了满足国防军工发展的需要和民用航空发展的需要,也是为了满足山东省经济发展的需要,为学校加强专业规划,优化专业布局,凝练专业方向,强化专业特色,最终实现学科的有序发展。
二、航空电子类专业建设发展
1.人才培养目标。作为新踏入航空运输领域的山东交通学院,以应用型人才培养为主导,直接把航空电子技术理论研究、技术研发和深入设计作为人才培养目标是不现实的。掌握航空电子设备维修专业知识及专业技能,面向航空电子设备制造与维修的第一线,培养从事航空电子设备制造、维修等工作的一线工程师和一线工程管理人员是学校比较切实的人才培养目标。
2.积极推进校企合作,培养定制化专业人才。学校培养出来的人才,是否受到企业的欢迎,是与企业的需求密不可分的。航空电子专业应以企业对航空电子设备制造和维修的人才的能力需求为依据。那么,如何才能紧密把握企业对人才需求的具体要求呢?主要考虑有以下几种方法:①外派教师到企业进行学习、交流和短期工作,承担相关企业的横向课题;②聘请企业从事航空电子方面的高级工程师或技术主管,通过短期讲学、讲座、参与专业建设和教改课题等形式,将学校专业建设与企业联系起来;③为企业培养定制化人才,选取部分学生的一个学期或两个学期作为试点,学校与企业共同制订人才培养方案,实现专业教学要求与企业岗位技能要求直接对接。④积极试行多学期、分段式的教学组织方式,将学校的教学过程和企业的生产过程紧密结合,校企共同完成教学任务。
3.加强理论,注重实践。在理论教学上,通过企业的参与和专家组的把关,制定符合科学学习规律的课程设置,使理论教学更加扎实和有针对性。依托相关企业,通过合作建设、企业资助等形式建设设施先进、功能完备的校内实训基地;与企业签订校企合作协议,鼓励学生到企业中实习,强化专业的实践教学条件。
4.转变培养方式。对于一些特定的课程,将理论教学和实践教学紧密结合,将相关“学生大赛”引入课程,鼓励学生通过参加大赛来学习课程的内容,并在课程考核与评价等方面进行深度改革,以赛代考,激发学生对相关课程学习的兴趣和潜能,培养学生的团队协作和创新能力。
5.教学团队建设。鼓励教师下企业,通过引进、学习、培训、进修、实践等多种途径,加强师资队伍建设。
6.引进校外教育资源。加强与国内外同类院校的交流与合作,紧跟国际航空发展步伐,采取“引进来,走出去”的方式,引进国内外教育资源,开展合作办学,不断提高自身的教学能力。
三、人才培养方案构建
作为应用型本科大学,构建科学的人才培养方案的根本目的就是提升学生的实践能力和工程素养。当前应用型人才的培养,首先要注意的问题是解决理论教学和实践教学相脱节的问题,其次是要注意应用型人才培养的特色,其根本途径就是实现校企的紧密联系。
1.校企联合人才培养模式。在前面的专业建设发展中,提出了培养定制化专业人才,通过企业参与到课程建设中来,使得学生在学校内的理论学习符合企业的需求。同时,在学期规划上,拿出一两个学期外派学生直接到企业实习,在实习期间,同时安排由企业的工程技术人员进行相关理论和实践课程的教学。相关课程的考核和评价通过以评代考来完成。外派学生到企业的实习同时可以延伸到毕业设计,学生可以直接使用在企业实习的实际课题作为毕业设计,毕业设计答辩可由学校派出专业教师组成答辩组,直接到企业中去,与企业的工程技术人员举行联合答辩。
2.短期实践的人才培养模式。学生除了长期到企业中实习之外,在理论学习期间,还可以采用短期实践,实践理论交叉的学习模式。在一个学期里,将相关课程设计的内容拿到企业中去,和企业的实际课题相结合,学生一方面在学校学习相关理论知识,另一方面在企业能够把刚学到的理论知识直接应用,通过理论―实践―再理论―再实践的循环过程,加深学生对知识的理解和掌握,活学活用,最终成为既具备扎实的理论知识,又有很强的实践动手能力的合格的应用型人才。学生学习结束后,由校企联合对学生的各方面进行全面考核,作为课程设计的考核结果。
3.人才培养模式运行机制。以上两种人才培养模式的运行,都需要通过长期的校企合作协议作为保障,企业才能接受学生到企业参与企业生产实践、部分理论课程教学和技能培训。通过签订校企合作办学协议,以文件的形式明确合作各方的权利和义务,形成校企合作育人的长效机制。校方应成立相应的校企联合领导机构和执行机构,将校企合作培养人才的工作真正落到实处。所以,学校教师应走出去,在广泛调研的基础上加深与企业方面的联系,建立校企之间稳固、长期的合作关系。
四、结论