時間：2022-07-23 15:29:59
導(dǎo)語：在組成原理課程設(shè)計總結(jié)的撰寫旅程中，學(xué)習(xí)并吸收他人佳作的精髓是一條寶貴的路徑，好期刊匯集了九篇優(yōu)秀范文，愿這些內(nèi)容能夠啟發(fā)您的創(chuàng)作靈感，引領(lǐng)您探索更多的創(chuàng)作可能。
關(guān)鍵詞：實踐教學(xué)；自主探索；創(chuàng)新能力
中圖分類號：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B
文章編號：1672-5913（2007）05-0016-03
1引言
目前，在全國高校計算機科學(xué)與技術(shù)專業(yè)學(xué)生的培養(yǎng)中，普遍存在一種現(xiàn)象：重軟輕硬，甚至只軟不硬，即只重視計算機軟件方面知識的學(xué)習(xí)和培養(yǎng)，忽視對計算機硬件方面知識的學(xué)習(xí)和實踐，特別是在硬件工程實踐方面，學(xué)生得到的實踐鍛煉更少。在當(dāng)前國內(nèi)高校計算機專業(yè)本科生方面，盡管硬件課程的設(shè)置已與歐美等計算機發(fā)達(dá)國家的課程設(shè)置基本接軌，但教學(xué)知識體系和內(nèi)容卻不容樂觀，不能適應(yīng)時代的需求，與現(xiàn)實嚴(yán)重脫離，學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性不高，學(xué)習(xí)效果不好[1]。與國外相比，我國幾乎所有高校的實踐教學(xué)都有一定的差距。目前很多課程都開設(shè)實驗課，但一般的實驗都屬于驗證性實驗，只能教會學(xué)生一些固定的內(nèi)容，照葫蘆畫瓢并不能啟發(fā)學(xué)生的思維能力和鍛煉學(xué)生的動手能力。正因為這樣，很多高校都作了一些改革，希望能夠改變這樣的局面。近幾年，我院進(jìn)行了課程設(shè)計教學(xué)的探索，并首先在“計算機組成原理”這門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課中開設(shè)。課程設(shè)計的題目具有一定的靈活性，可以把知識比較全面地蘊藏在實際題目中，對于學(xué)生掌握書本知識是有益的?？偟膩碚f，課程設(shè)計的開設(shè)取得了不錯的效果。
但是，僅靠課程設(shè)計的實踐是不夠的，通過課程設(shè)計，學(xué)生根據(jù)題目要求，自行設(shè)計各種部件，可以培養(yǎng)學(xué)生部件綜合設(shè)計能力。但課程設(shè)計在整個實踐教學(xué)中所占的比重不大，要想進(jìn)一步提高實踐教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生的系統(tǒng)設(shè)計能力，滿足社會的需求，還需要向前繼續(xù)探索和嘗試，教學(xué)中的實踐不應(yīng)該是驗證性的實踐，也不僅僅是設(shè)計性的實踐，而應(yīng)該是綜合性、創(chuàng)新性的實踐。
2 創(chuàng)新性實踐教學(xué)
創(chuàng)新性實踐就是指實踐的成果在功能上是已知的，而在性能、實現(xiàn)方法和結(jié)果形式上是未知的，不同的學(xué)生按照自己的思路進(jìn)行設(shè)計，得到不同的結(jié)果，既避免了抄襲，又可以開發(fā)各自的潛能。例如，在國外的“計算機系統(tǒng)設(shè)計”課程上，實踐的內(nèi)容是CPU的設(shè)計，不同的指令集對應(yīng)著不同的設(shè)計結(jié)果，也可以采用不同的設(shè)計思想。復(fù)旦大學(xué)的實踐教學(xué)已經(jīng)作了很大的改革，復(fù)旦大學(xué)的計算機原理實驗成為獨立的一門課，包含計算機部件實驗和CPU設(shè)計實驗。實驗課程由60學(xué)時組成，包括授課12-15學(xué)時，其他的學(xué)時用于實踐，授課與實踐穿行。復(fù)旦大學(xué)為國內(nèi)的計算機教育開了一個好頭，他們的教學(xué)改革體現(xiàn)了理論與實踐并重的思想，有利于教育的發(fā)展，有利于人才的培養(yǎng)。清華大學(xué)“計算機組成原理”課程共安排48學(xué)時的實驗，每三名同學(xué)為一組，合作完成一個硬、軟件組成相對完整的全新計算機系統(tǒng)的設(shè)計、實現(xiàn)和調(diào)試任務(wù)。這樣的實踐活動可以加深學(xué)生對軟硬件系統(tǒng)在功能劃分和具體實現(xiàn)方面之間關(guān)聯(lián)的認(rèn)識，還初步調(diào)整了部分學(xué)生“喜軟怕硬”的心態(tài)。
復(fù)旦大學(xué)和清華大學(xué)計算機教育改革給了我們一個啟示，那就是在實踐教學(xué)方面加強力度是可行的。所以我院在實踐教學(xué)方面亦作了一些改革，于2005年秋季學(xué)期新開設(shè)了一門實踐教學(xué)課程“計算機設(shè)計與實踐”，作為我校國家級精品課程“計算機組成原理”的后續(xù)課程和重要實踐環(huán)節(jié)，取代了原有的課程設(shè)計，旨在增加專業(yè)課中的實踐教學(xué)力度，提高創(chuàng)新性實踐的比重。
“計算機設(shè)計與實踐”課程作為“計算機組成原理”的后續(xù)課程和重要實踐環(huán)節(jié)，是探索綜合性、創(chuàng)新性實踐教學(xué)模式的具體實現(xiàn)形式。該課程是一門以應(yīng)用實踐為視角，進(jìn)一步提高學(xué)生硬件方面的實際動手能力和設(shè)計能力的課程。課程采用理論和實踐相結(jié)合的方法進(jìn)行教學(xué)，以實踐為主（18學(xué)時教學(xué)/60學(xué)時實踐），旨在培養(yǎng)學(xué)生的綜合和系統(tǒng)硬件設(shè)計及實現(xiàn)能力，培養(yǎng)學(xué)生掌握有關(guān)硬件設(shè)計工具的功能和用法，掌握計算機部件和CPU的設(shè)計方法和調(diào)試方法，極利于提高學(xué)生的動手能力和創(chuàng)新能力。
3 探索實踐教學(xué)課程的教學(xué)模式
“計算機設(shè)計與實踐”課程以實踐教學(xué)為主，總學(xué)時78學(xué)時，其中課堂教學(xué)18學(xué)時，實踐教學(xué)60學(xué)時，改變傳統(tǒng)以課堂教學(xué)為主的教學(xué)模式，改變以教師為主體的“灌輸式”的教學(xué)方法[2]，采取“引、點、撥”的方式讓學(xué)生獨立進(jìn)行實踐，學(xué)生始終處于主動探索、思考的主體地位，教師由傳統(tǒng)以教師為中心的講解者轉(zhuǎn)變?yōu)閷W(xué)生學(xué)習(xí)的指導(dǎo)者和組織者，教師在實踐教學(xué)中貫穿應(yīng)掌握的理論知識并引導(dǎo)學(xué)生將其應(yīng)用到實踐中。
在實踐教學(xué)階段，通過質(zhì)疑引思、舉例與聯(lián)想、歸納與總結(jié)、啟發(fā)式教學(xué)、互動式教學(xué)等方法來實現(xiàn)開拓創(chuàng)新。在實踐階段，不再拘泥于課本上解決問題的方式方法，更多地體現(xiàn)綜合性、設(shè)計性和研究探索性，以及表現(xiàn)形式的多樣性。培養(yǎng)學(xué)生理論與實踐相結(jié)合的能力，提高學(xué)生自主探索能力和創(chuàng)新能力。
考核是監(jiān)督學(xué)生學(xué)習(xí)的手段，不是目的，根據(jù)硬件課程的特點，以實驗占一定比例，再以書面考試對基本知識、基本理論進(jìn)行考核是最為理想的方式?！坝嬎銠C設(shè)計與實踐”是屬于實踐性為主的教學(xué)，是以平時的實踐為主來進(jìn)行考核的。重點解決教學(xué)過程中教師與學(xué)生的角色和地位問題和教學(xué)方法問題，以學(xué)生為主體，培養(yǎng)學(xué)生自主探索的能力。
4 設(shè)計實踐教學(xué)內(nèi)容
“計算機設(shè)計與實踐”課程作為“計算機組成原理”課程的后續(xù)課程和實踐環(huán)節(jié)，將計算機組成原理課程的教學(xué)內(nèi)容深化到應(yīng)用實踐，教學(xué)過程中不僅僅傳授有關(guān)硬件設(shè)計的課本知識，還將重視理論知識與實踐過程的結(jié)合，實踐教學(xué)內(nèi)容不僅要將組成原理知識應(yīng)用到實踐中，還需將知識綜合靈活運用，重視學(xué)生綜合能力和創(chuàng)新能力的訓(xùn)練和培養(yǎng)。
在實踐教學(xué)內(nèi)容的設(shè)計上，要以創(chuàng)新為主線，開設(shè)一些與傳統(tǒng)的驗證性實驗有本質(zhì)區(qū)別的綜合性、設(shè)計性和研究探索性實驗，重點進(jìn)行綜合性、設(shè)計性和創(chuàng)新性教學(xué)內(nèi)容的設(shè)計，根據(jù)計算機組成原理課程的理論知識，設(shè)計相應(yīng)的實踐內(nèi)容，如利用所學(xué)習(xí)的計算機組成原理知識和硬件描述語言進(jìn)行芯片級微處理器的設(shè)計、調(diào)試、模擬仿真和實際的可編程邏輯硬件實現(xiàn)，讓學(xué)生自行設(shè)計、實現(xiàn)和調(diào)試，只要總體目標(biāo)達(dá)到，可不作特別具體的要求，讓學(xué)生多角度、多方位地思考?？蔀椴煌潭鹊膶W(xué)生提供不同難度的設(shè)計題目，學(xué)生也可根據(jù)自己的能力和興趣自主地設(shè)計題目，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)研究的能力，使他們探索性地解決所提出的問題，培養(yǎng)學(xué)生的實際動手能力和創(chuàng)新能力，以全面提高教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)創(chuàng)新人才。
5完善實踐教學(xué)平臺，提供創(chuàng)新性實踐教學(xué)環(huán)境
配合“計算機設(shè)計與實踐”課程教學(xué)內(nèi)容，設(shè)計實踐教學(xué)內(nèi)容，完善實踐教學(xué)環(huán)境，創(chuàng)造自主創(chuàng)新性實驗開發(fā)環(huán)境和實驗開發(fā)平臺。提供一個靈活的芯片級可編程邏輯硬件開發(fā)平臺，結(jié)合實踐教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行實際的硬件實現(xiàn)，做到理論與實踐的真正結(jié)合，為綜合性和創(chuàng)新性設(shè)計的實現(xiàn)提供靈活的開發(fā)環(huán)境，培養(yǎng)學(xué)生的系統(tǒng)設(shè)計能力和創(chuàng)新能力。為更好突出對學(xué)生能力的培養(yǎng)，實踐教學(xué)中教師與學(xué)生按1:15的比例進(jìn)行實踐指導(dǎo)，體現(xiàn)個性化教學(xué)思想。
建立新的開放式實踐教學(xué)模式，提供創(chuàng)新性實踐教學(xué)環(huán)境，提高學(xué)生的實踐能力和創(chuàng)新能力。在具體實施中，可以把固定的實驗時間安排改變成靈活的實驗時間安排，把封閉的實驗項目改變成支持自主設(shè)計的實驗項目，把成批實驗方式改變?yōu)闈M足學(xué)生個性化要求的實驗方式[3]。根據(jù)學(xué)生動手能力的高低進(jìn)行因材施教，進(jìn)入開放實踐教學(xué)的學(xué)生可以結(jié)成科研小組，采用自主選題、指導(dǎo)教師指定課題或項目提供課題等方式，經(jīng)課程組指導(dǎo)教師評定后才能開始?？蒲行〗M必須在一定時期內(nèi)完成一定的科研任務(wù)，并提交課題總結(jié)報告或論文。由于開放實踐教學(xué)必須以課題小組形式申報課題，在培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的同時，還培養(yǎng)了學(xué)生的團(tuán)隊開發(fā)能力。為學(xué)生提供了自由發(fā)展的空間，可以大大激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情、創(chuàng)造激情，為其成才創(chuàng)造有利條件。實現(xiàn)“創(chuàng)新教育，實踐教學(xué)，個性指導(dǎo)，能力培養(yǎng)”的宗旨，加強學(xué)生綜合能力的培養(yǎng)。
6 結(jié)論
“計算機設(shè)計與實踐”是一門剛剛開設(shè)的探索性實踐課程。我們2005年秋開設(shè)的“計算機設(shè)計與實踐”課程，得到了學(xué)生的認(rèn)可，在學(xué)生中的第一次開設(shè)取得了不錯的效果。這對鞏固和深化課堂教學(xué)、提高學(xué)生的實踐動手和科研創(chuàng)新能力、培養(yǎng)創(chuàng)新型人才是十分有效的。
開展實踐環(huán)節(jié)的教學(xué)研究，開發(fā)真正以學(xué)生為中心的教學(xué)模式，讓學(xué)生學(xué)會自主學(xué)習(xí)和主動研究，通過多種途徑培養(yǎng)學(xué)生的自主性、探索精神、研究能力，以及與他人合作交流的能力。引導(dǎo)學(xué)生通過解決問題學(xué)習(xí)知識、發(fā)現(xiàn)知識，構(gòu)建有利于創(chuàng)新教育的新型教學(xué)模式，由以教師為中心的邏輯講解傳授式的教學(xué)模式，轉(zhuǎn)變?yōu)橐詫W(xué)生為主體的探究發(fā)現(xiàn)式的教學(xué)模式。開展設(shè)計性與創(chuàng)新性實踐教學(xué)內(nèi)容的研究，完善實踐教學(xué)環(huán)境，構(gòu)建創(chuàng)新性實踐教學(xué)環(huán)境和平臺，培養(yǎng)學(xué)生理論與實踐結(jié)合的能力，鍛煉學(xué)生的設(shè)計能力和動手能力，培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力和創(chuàng)新能力，提高學(xué)生的綜合素質(zhì)。
參考文獻(xiàn)：
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Abstract： Combined with case analysis， the article respectively expounds the teaching method of housing architecture in design principle part and structure theory part， and the teaching methods in practice.
關(guān)鍵詞：房屋建筑學(xué)；教學(xué)方法；教學(xué)內(nèi)容
Key words： housing architecture；teaching methods；teaching content
0 引言
《房屋建筑學(xué)》是土木工程專業(yè)的一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課程，它是研究建筑設(shè)計原理與建筑構(gòu)造的一門學(xué)科。房屋建筑學(xué)的研究對象是：建筑構(gòu)造和建筑設(shè)計原理。建筑構(gòu)造部分，研究房屋的構(gòu)造組成，各組成部分的構(gòu)造原理和構(gòu)造方法。構(gòu)造原理研究各組成部分的構(gòu)造組成及其要求，以及滿足這些要求的理論；構(gòu)造方法則研究在構(gòu)造原理指導(dǎo)下，用建筑材料和制品構(gòu)成構(gòu)件和配件，以及構(gòu)配件之間連接的方法。建筑設(shè)計原理部分，研究房屋的設(shè)計原則、設(shè)計程序和設(shè)計方法，包括平面設(shè)計、剖面設(shè)計、立面設(shè)計、室內(nèi)外裝修及總平面布置等方面的問題。本課程涉及建筑材料、建筑美學(xué)、建筑技術(shù)和建筑經(jīng)濟(jì)等領(lǐng)域，可見《房屋建筑學(xué)》綜合性、實踐性極強，要用48學(xué)時完成好教學(xué)任務(wù)，首先對教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行精心篩選梳理，其次根據(jù)不同的內(nèi)容深入思考和研究不同的教學(xué)方法。
1 教學(xué)內(nèi)容
教材的編寫為了使內(nèi)容的系統(tǒng)性，寫的面面俱到，但給學(xué)生講授時一定要結(jié)合實際情況進(jìn)行取舍。例如樓梯、樓板，教材介紹了預(yù)制樓梯、樓板，現(xiàn)在很少使用，那么在講課時就應(yīng)去掉或提及一點即可。另外教材不可能與新規(guī)范同步，即滯后于規(guī)范規(guī)程，例如屋頂一章編寫教材時《屋面工程技術(shù)規(guī)范》是GB50345-2004，而講課時執(zhí)行的規(guī)范是GB50345-2012，那么授課內(nèi)容必須依據(jù)新規(guī)范內(nèi)容的變化進(jìn)行修改和調(diào)整，《屋面工程技術(shù)規(guī)范》新版將屋面防水劃分為兩級（原規(guī)范為四級），淘汰了細(xì)石混凝土防水層，那么講課時防水等級、合理年限就要修正，剛性防水屋面一節(jié)就去掉?？傊虒W(xué)內(nèi)容一定要隨時更新。
2 理論知識教學(xué)方法
2.1 建筑設(shè)計原理部分 建筑設(shè)計原理部分的特點是敘述性強，內(nèi)容涉及到許多建筑設(shè)計規(guī)范，學(xué)生常常會感到枯燥乏味。如何激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣是課堂教學(xué)的關(guān)鍵，要激發(fā)其學(xué)習(xí)熱情必須按照不同內(nèi)容采取不同的教學(xué)方法。
2.1.1 采用案例式教學(xué)法 案例式教學(xué)有利于培養(yǎng)學(xué)生獨立分析思考問題、邏輯思維能力、發(fā)散思維能力。例如在平面設(shè)計的原理部分，帶幾套不同建筑的平面圖紙，如住宅樓、辦公樓、教學(xué)樓（幼兒園、中學(xué)），先讓學(xué)生閱讀圖紙，提出一些問題：為什么房間的面積大小、形狀不一樣？門的寬度不是固定的？門的數(shù)量不同、門的位置不同等等問題，調(diào)動學(xué)生自主學(xué)習(xí)的積極性，讓其自己總結(jié)為什么？最后教師引出確定房間面積、形狀以及門窗大小位置的影響因素，以及相關(guān)的設(shè)計規(guī)范。
實施案例教學(xué)，要做好兩點：①做好圖紙的選取，工程一定要具有代表性，簡單易懂；②教師事先結(jié)合教學(xué)內(nèi)容，設(shè)計出對應(yīng)的問題。
教師分析總結(jié)后，再讓學(xué)生去學(xué)習(xí)一住宅樓（結(jié)合生活緊密）的平面圖，結(jié)合所學(xué)知識分析圖紙中是否存在不合理的地方？如何修改就更加合理？為什么？并根據(jù)自己的想法來修改；這樣就把所學(xué)的識圖、畫圖及設(shè)計知識連貫起來，為下一步課程設(shè)計奠定一定的基礎(chǔ)。通過這樣的教學(xué)，鞏固了學(xué)生對建筑設(shè)計原理的知識，提高了學(xué)生識圖的能力，也提高了學(xué)生觀察、分析問題的能力。
對于剖面設(shè)計、立面設(shè)計都可以用此方法，同時立面、剖面的方案要針對做過的平面圖來設(shè)計，具有系統(tǒng)性，學(xué)生可以形成整體的思路。
2.2 建筑構(gòu)造部分 建筑構(gòu)造內(nèi)容分為兩種類型，一是外部構(gòu)造的內(nèi)容，如樓梯、屋面、散水、勒腳、臺階、窗臺、樓地面、變形縫等等；二是內(nèi)部構(gòu)造內(nèi)容，如基礎(chǔ)、樓板等。根據(jù)不同的內(nèi)容采取不同的教學(xué)方法，打破教材的章節(jié)順序，進(jìn)行整體規(guī)劃教學(xué)內(nèi)容。
2.2.1 現(xiàn)場教學(xué)法 現(xiàn)場教學(xué)法是根據(jù)一定教學(xué)任務(wù)，組織學(xué)生到工廠、農(nóng)村和其他場所通過觀察、調(diào)查或?qū)嶋H操作進(jìn)行教學(xué)的組織形式。其優(yōu)點是提供學(xué)生豐富的直接經(jīng)驗，有助于理解和掌握理論性的知識，缺點是在室外干擾因素多，學(xué)生注意力容易分散，教學(xué)秩序不易控制。針對其特點要做相應(yīng)對策。
房屋建筑學(xué)中外部構(gòu)造的內(nèi)容采用現(xiàn)場教學(xué)法，增強學(xué)生的感性認(rèn)識，更深刻地理解理論知識。例如講授墻體細(xì)部構(gòu)造散水（明溝）、勒腳、窗臺知識時，將課堂移至校園內(nèi)某一較安靜的建筑物前，一邊看一邊講，散水的坡度、伸縮縫等知識點一目了然。再如樓梯的構(gòu)造，特別是一層平臺下做出入口時凈高要滿足2m要求的處理方法，學(xué)生不易理解，更不提自己設(shè)計，到現(xiàn)場看著實物講，很快就明白了局部降低地面標(biāo)高，首層設(shè)長短跑梯段等等。 如何避免現(xiàn)場教學(xué)法的缺點？首先上課前做好充分的準(zhǔn)備工作：①設(shè)定好要講的知識點；②根據(jù)知識點選擇好建筑物，同時建筑筑物的周圍環(huán)境最好要安靜；③同時與任務(wù)驅(qū)動法教學(xué)結(jié)合，將教學(xué)內(nèi)容轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的任務(wù)、問題，讓學(xué)生帶著任務(wù)走進(jìn)參觀現(xiàn)場。其次現(xiàn)場教學(xué)回到教室后要做總結(jié)，將教學(xué)內(nèi)容再系統(tǒng)梳理，這個過程要采用向?qū)W生提問的形式，同時針對回答情況打分，將其記入平時成績，促使下次現(xiàn)場教學(xué)時，學(xué)生能認(rèn)真去思考問題。
2.2.2 提問式與多媒體相結(jié)合教學(xué)法 提問式教學(xué)法有利于調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)積極性，培養(yǎng)學(xué)生獨立思考問題、分析問題、解決問題的能力；多媒體教學(xué)法是一種現(xiàn)代的教學(xué)手段，它是利用文字、實物、圖像、聲音等多種媒體向?qū)W生傳遞信息，能將一些施工中的真實情形展示給學(xué)生。
房屋建筑學(xué)中內(nèi)部構(gòu)造的內(nèi)容采用提問式與多媒體相結(jié)合教學(xué)法，例如，在講授建筑構(gòu)造時，從具有代表性、針對性的施工圖中截取構(gòu)造圖樣，特別是從正在施工或已竣工的實際工程項目中選取構(gòu)造圖樣，加強構(gòu)造內(nèi)容的直觀性，講構(gòu)造柱與墻體連接的構(gòu)造時，演示砌墻時預(yù)留馬牙槎、拉接筋、構(gòu)造柱澆筑完的一系列圖片，其中的一些數(shù)據(jù)很容易就記下來了，學(xué)生不必要死記硬背。在介紹屋頂時，首先提問：誰愿意住頂層？為什么？學(xué)生回答是都不愿意，怕熱、怕漏，這時肯定學(xué)生的回答，并將屋頂漏雨的圖片用PPT展示出來；進(jìn)而提問如何防止頂層熱及漏雨的現(xiàn)象呢？即設(shè)計好屋面。在介紹門窗這章時，先提問：同學(xué)們的家、宿舍用的門（窗）是什么開啟方式？什么材料做的？通過設(shè)問，可以在較短的時間內(nèi)把學(xué)生的注意力集中起來，同時讓他們覺得這門課程與生活實際密切相關(guān)，學(xué)好這門課能解決生活中的實際問題，激發(fā)學(xué)生認(rèn)真聽講的欲望。
3 課后學(xué)習(xí)方法
講授完《房屋建筑學(xué)》課程，與學(xué)生交流時，學(xué)生總說，聽懂了但記不住，房屋建筑學(xué)課程的內(nèi)容缺乏連續(xù)性，比較零散，對所學(xué)的知識容易產(chǎn)生混淆、記不住。針對此問題，就給學(xué)生講各章節(jié)的相關(guān)性，實際上各章之間內(nèi)在是有聯(lián)系的，如在民用建筑中主要講述建筑構(gòu)造和建筑設(shè)計原理兩部分內(nèi)容。建筑構(gòu)造部分又分基礎(chǔ)、墻、樓地面、樓梯、屋頂、窗與門等章節(jié)來講房屋的構(gòu)造組成、構(gòu)造原理及構(gòu)造方法。每章之間看似獨立但卻是相互關(guān)聯(lián)的，如：基礎(chǔ)是墻體的延伸，樓板支承在墻上并形成上下空間，這些空間的交通疏散靠樓梯，采光靠門、窗，頂部是屋頂，陽臺是樓板的延伸，散水、勒腳是為保護(hù)墻體設(shè)計的等等。這樣，在教學(xué)中注意前后相關(guān)內(nèi)容的聯(lián)系、概念的重復(fù)，并使同一個問題從不同角度去認(rèn)識，使學(xué)生鞏固記憶、靈活應(yīng)用知識來理解問題，克服盲目學(xué)習(xí)、死記硬背現(xiàn)象。
4 實踐教學(xué)
大學(xué)的教育特征是以培養(yǎng)學(xué)生實踐和創(chuàng)業(yè)能力為重點，特別是應(yīng)用性大學(xué)。房屋建筑學(xué)課程實訓(xùn)（設(shè)計）是讓學(xué)生在掌握建筑設(shè)計、建筑構(gòu)造原理和方法的前提下，運用制圖知識和技能表達(dá)出自己的設(shè)計意圖，這是一個讓學(xué)生的知識得到升華的過程。通過教學(xué)，達(dá)到使學(xué)生既鞏固了建筑制圖、建筑材料知識，又掌握了房屋建筑學(xué)內(nèi)容的目的。
房屋建筑學(xué)課程設(shè)計是土木工程專業(yè)學(xué)生進(jìn)行的第一次課程設(shè)計，因而課程設(shè)計任務(wù)要簡單一些――住宅、教學(xué)樓等，旨在其掌握設(shè)計的方法。設(shè)計任務(wù)書應(yīng)該在講設(shè)計原理前就下達(dá)（因課程設(shè)計時間緊），在每講到一部分內(nèi)容時，提醒學(xué)生設(shè)計應(yīng)注意什么問題、應(yīng)去查閱什么資料，要讓學(xué)生通過查閱大量資料來開擴(kuò)思路、學(xué)到更多的知識，從而培養(yǎng)其自學(xué)能力（學(xué)會查閱圖集并會應(yīng)用），為今后的工作奠定基礎(chǔ)。在課程指導(dǎo)過程中，注意在肯定其方案優(yōu)點的基礎(chǔ)上指出不足，切忌否定其方案，令其失去信心，讓學(xué)生具有積極活躍的態(tài)度而不是消極被動地進(jìn)行，引導(dǎo)其樹立踏實作風(fēng)。課程設(shè)計評閱完成后，決不能將成績上報就了事。要與學(xué)生進(jìn)行交流，錯在哪兒，如何改。同時要將優(yōu)秀的設(shè)計展出來，讓學(xué)生從中學(xué)習(xí)優(yōu)點，指出自己的不足，明白自己的設(shè)計存在哪些不足，真正起到其應(yīng)有的作用。
經(jīng)過這樣的實踐教學(xué)方法，學(xué)生的錯誤率逐漸降低了5%左右。
《房屋建筑學(xué)》課程是一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課程，它是建筑結(jié)構(gòu)、建筑施工、工程估價等專業(yè)課的基礎(chǔ)。授課過程中應(yīng)豐富、更新教學(xué)內(nèi)容，恰當(dāng)?shù)剡\用多種教學(xué)方法，獲得良好的教學(xué)效果，從而提高教學(xué)質(zhì)量。注重房屋建筑學(xué)基本理論講授的同時，結(jié)合房屋建筑學(xué)課程設(shè)計強化實踐教學(xué)環(huán)節(jié)，才能打好土木工程專業(yè)的“建筑基礎(chǔ)”。
參考文獻(xiàn)：
[2]墻新.《房屋建筑學(xué)》教學(xué)方法淺談[J].職業(yè)技術(shù)，2006（6）.
關(guān)鍵詞：CDIO工程教育模式；數(shù)據(jù)庫課程設(shè)計；教學(xué)改革
中圖分類號：G64 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-3044（2015）05-0141-03
Reform and Practice of Course Design of Database based on CDIO
LU Lu， LING Jie
（School of Computer Science and Technology， Guangdong University of Technology， Guangzhou 510006， China）
Abstract： Aiming at the problems of the shortcomings of the traditional pattern of traditional course design of database，Based on the concept of the CDIO engineering education， combining with the present teaching situation of course design of database of computer-related specialty in an university of Guangdong， the specific measures on the teaching system and evaluation for course design of database is expounded. The practice results show the teaching reform expands the students' open minds，stimulates students' initiative and raises the students' practical abilities .
Key words： CDIO engineering education； Course Design of Database； teaching reform
CDIO工程教育模式是近年來國際工程教育改革的最新成果。從2000年起，麻省理工學(xué)院和瑞典皇家工學(xué)院等四所大學(xué)經(jīng)過四年的探索研究，創(chuàng)立了CDIO工程教育理念。CDIO代表構(gòu)思（conceive）、設(shè)計（design）、實施（im-plement）、運行（operate），它是“做中學(xué)”和“基于項目教育和學(xué)習(xí)”（Project based education and learning）的集中概括和抽象表達(dá)。它體現(xiàn)了現(xiàn)代工程師所應(yīng)具備的服務(wù)于現(xiàn)代工業(yè)產(chǎn)品從構(gòu)思、設(shè)計、實現(xiàn)到運行的全過程所必須擁有的基本能力。CDIO培養(yǎng)大綱將工程畢業(yè)生的能力分為工程基礎(chǔ)知識、 個人能力、 人際團(tuán)隊能力和工程系統(tǒng)能力四個層面[1-2]。然而我國工科的教育實踐中還存在不少問題，如重理論輕實踐、忽視團(tuán)隊協(xié)作精神等問題。國內(nèi)外的經(jīng)驗表明CDIO的理念和方法是先進(jìn)可行的，適合于工科教育的教學(xué)改革。
1 數(shù)據(jù)庫課程設(shè)計傳統(tǒng)教學(xué)模式培養(yǎng)現(xiàn)狀
數(shù)據(jù)庫課程是計算機及其相關(guān)專業(yè)課程體系中的核心和基礎(chǔ)；而數(shù)據(jù)庫課程設(shè)計是數(shù)據(jù)庫課程的實踐科目，其特點是綜合性強，對動手操作能力要求比較高。但是，傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫課程設(shè)計的教學(xué)模式，往往偏重理論，這會讓學(xué)生處于課堂教育與實踐操作嚴(yán)重脫節(jié)的尷尬境地。因此，針對計算機專業(yè)人才培養(yǎng)的現(xiàn)實需求，數(shù)據(jù)庫課程設(shè)計教學(xué)改革勢在必行。
2 數(shù)據(jù)庫課程設(shè)計教學(xué)改革研究
為了達(dá)到讓學(xué)生主動學(xué)習(xí)的目的，基于CDIO的模式理念，本文構(gòu)建了數(shù)據(jù)庫課程設(shè)計教學(xué)內(nèi)容體系。該體系自始至終與數(shù)據(jù)庫理論內(nèi)容以及CDIO模式相結(jié)合，通過項目驅(qū)動，讓學(xué)生參與其中，按照數(shù)據(jù)庫設(shè)計的每個階段由學(xué)生自發(fā)獨立的發(fā)現(xiàn)問題以及解決問題，最終完成課程設(shè)計的各個內(nèi)容。
2.1 數(shù)據(jù)庫原理教學(xué)內(nèi)容以及傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫課程設(shè)計教學(xué)安排
數(shù)據(jù)庫原理針對計算機相關(guān)專業(yè)本科教學(xué)內(nèi)容主要涉及關(guān)系數(shù)據(jù)庫、關(guān)系數(shù)據(jù)庫標(biāo)準(zhǔn)語言SQL，數(shù)據(jù)庫安全性完整性、關(guān)系數(shù)據(jù)理論、數(shù)據(jù)庫設(shè)計、查詢優(yōu)化、數(shù)據(jù)庫恢復(fù)和并發(fā)技術(shù)[3]。
以廣東某高校計算機學(xué)院為例，數(shù)據(jù)庫原理理論教學(xué)56課時，授課時間為學(xué)期第1周至第16周。數(shù)據(jù)庫課程設(shè)計16課時，課程設(shè)計準(zhǔn)備工作主要集中在第13周到16周，設(shè)計完成以及檢查時間為第17周。（教學(xué)內(nèi)容與進(jìn)度如圖1所示）
這種傳統(tǒng)教學(xué)的弊端主要體現(xiàn)在：
1）理論教學(xué)與實踐操作相互脫節(jié)。學(xué)生不能發(fā)揮主動學(xué)習(xí)的積極性；
2）課程設(shè)計實踐操作部分學(xué)時少，準(zhǔn)備不夠充分；
3）課時分布不均勻，前松后緊，學(xué)生動手實踐部分大多放在學(xué)期末，容易造成學(xué)生在期末考試的壓力中忽略動手能力的提高和培養(yǎng)，眉毛胡子一把抓；
4）單憑一個課程設(shè)計報告和程序很難衡量學(xué)生對知識的理解和掌握程度；
鑒于以上的內(nèi)容，本文提出了基于CDIO模式的新的數(shù)據(jù)庫課程設(shè)計教學(xué)體系。
2.2 數(shù)據(jù)庫課程設(shè)計教學(xué)模式改革
數(shù)據(jù)庫課程設(shè)計教學(xué)模式改革主要體現(xiàn)在：課程設(shè)計在理論教學(xué)中貫穿始終?；贑DIO的數(shù)據(jù)庫課程設(shè)計教學(xué)改革內(nèi)容如圖2所示。
2.2.1 課前準(zhǔn)備
CDIO模式不僅重視個人能力的培養(yǎng)，同時也關(guān)注團(tuán)隊協(xié)作的能力培養(yǎng)。因此，團(tuán)隊協(xié)作也作為數(shù)據(jù)庫課程設(shè)計教學(xué)改革的一個重要內(nèi)容。為了學(xué)生溝通方便，每個行政班中以寢室為單位（4個學(xué)生）組成若干個開發(fā)團(tuán)隊，選取組長，并且向老師上報各個組員的分工情況，之后各個開發(fā)小組可以根據(jù)老師給出的備選題目進(jìn)行選題。
2.2.2構(gòu)思（Conceive）
CDIO的精髓在于讓學(xué)生“做中學(xué)”。但是對于沒有任何數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)知識的學(xué)生來說，課程開始就投入到實踐中是不現(xiàn)實的，所以范例教學(xué)十分重要。在理論教學(xué)開始時教師利用大概2周的時間，講解數(shù)據(jù)模型、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的組成、數(shù)據(jù)庫技術(shù)的研究領(lǐng)域以及前沿的知識體系、開發(fā)工具，讓學(xué)生對該領(lǐng)域的知識產(chǎn)生濃厚的興趣。然后，教師可以從典型案例著手――以學(xué)生管理系統(tǒng)為例，講解如何進(jìn)行業(yè)務(wù)流程分析、功能分析和數(shù)據(jù)需求分析，如何繪制用例圖，在數(shù)據(jù)庫設(shè)計過程中如何完成數(shù)據(jù)流圖和數(shù)據(jù)字典分析，讓學(xué)生在范例講解中一步步的學(xué)會如何繪制ER圖，如何設(shè)計數(shù)據(jù)字典中的各項內(nèi)容。該階段是構(gòu)建系統(tǒng)藍(lán)圖的階段，所以，教師要引導(dǎo)學(xué)生立足于不同項目的實際需求，通過調(diào)查問卷、查閱資料、客戶走訪等形式，深入探析軟件的功能和性能，確定軟件設(shè)計的限制和軟件同其他系統(tǒng)元素的接口細(xì)節(jié)，定義軟件各項有效的需求，與此同時，在確定需求過程中，團(tuán)隊成員之間的磨合與溝通也是必不可少的。通過各個成員的協(xié)調(diào)，才能最終確定該團(tuán)隊共同的軟件需求以及數(shù)據(jù)庫整體規(guī)劃策略。該階段的匯報成果即是各團(tuán)隊小組的需求分析報告。
2.2.3設(shè)計（Design）
數(shù)據(jù)庫設(shè)計包括概念結(jié)構(gòu)設(shè)計、邏輯機構(gòu)設(shè)計和物理結(jié)構(gòu)設(shè)計，所涵蓋的理論知識點比較多。傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫原理教學(xué)和數(shù)據(jù)庫課程設(shè)計在設(shè)計階段幾乎是相互脫節(jié)的，見圖1。為了能讓學(xué)生提高完成項目的主動性以及自我認(rèn)知性，數(shù)據(jù)庫課程設(shè)計調(diào)整幅度也相對比較大。
1）課堂學(xué)習(xí)關(guān)系數(shù)據(jù)庫時，引導(dǎo)學(xué)生以課程設(shè)計中的選題項目為基礎(chǔ)，編制相關(guān)的關(guān)系代數(shù)的演算
2）課堂學(xué)習(xí)關(guān)系型數(shù)據(jù)庫標(biāo)準(zhǔn)語言SQL時，引導(dǎo)學(xué)生以課程設(shè)計為基礎(chǔ)，利用SQL語句解決數(shù)據(jù)的增刪改查的一系列問題，并且針對需求分析中不同的設(shè)計模塊，設(shè)計不同的SQL操作，其中包括單表查詢、多表查詢、模糊查詢、相關(guān)子查詢、不相關(guān)子查詢、多表更新操作、視圖操作等。
3）課堂學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)庫的安全性和完整性時，通過一系列反例，例如違反實體完整性的數(shù)據(jù)操作會帶來怎樣的后果；違反了參照完整性的操作會有哪些危害等等，讓學(xué)生強烈感知如何能設(shè)計出效率高、安全性較好的數(shù)據(jù)庫基本表。此時，可以讓學(xué)生根據(jù)項目選題設(shè)計出系統(tǒng)的各個分ER圖并且形成初步ER圖，在合并過程中找出沖突和問題所在，為后續(xù)內(nèi)容做準(zhǔn)備。
4）課堂學(xué)習(xí)規(guī)范化理論時，利用循序漸進(jìn)的方法，舉例說明，讓學(xué)生利用范式的思想，對項目中的表格進(jìn)行規(guī)范化分析，判斷屬于第幾范式，有什么樣的優(yōu)缺點，能否進(jìn)行優(yōu)化。此時，課程設(shè)計的概念結(jié)構(gòu)設(shè)計，邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計已經(jīng)初具雛形。
5）課堂學(xué)習(xí)第七章數(shù)據(jù)庫設(shè)計時，結(jié)合實例，讓學(xué)生獨立完成概念機構(gòu)設(shè)計中的消除沖突與優(yōu)化，完成由基于項目的初步ER圖到基本ER圖的轉(zhuǎn)變；同時結(jié)合需求分析中的數(shù)據(jù)字典，根據(jù)聯(lián)系轉(zhuǎn)換為關(guān)系表的知識點以及規(guī)范化理論，對初步的邏輯結(jié)構(gòu)表進(jìn)行修改和完善。
該階段的匯報成果是各團(tuán)隊小組的概要設(shè)計報告。
2.2.4實現(xiàn)（Implement）
設(shè)計階段其實是將任務(wù)離散化，那么實施階段就是將項目綜合化。該階段中，書本上的重點內(nèi)容已經(jīng)基本結(jié)束，學(xué)生可以根據(jù)學(xué)過的基礎(chǔ)知識自由發(fā)揮，將之前的需求文檔以及概要設(shè)計文檔進(jìn)行拓展和完善，并且將自己設(shè)計的關(guān)系代數(shù)以及SQL語句轉(zhuǎn)換成高級程序語言中的數(shù)據(jù)庫操作的語句。這時候，有能力的同學(xué)也可以根據(jù)老師上課講授的查詢優(yōu)化等內(nèi)容針對具體項目實際進(jìn)行查詢算術(shù)優(yōu)化和物理優(yōu)化，并且對比執(zhí)行效率，感受在不同的實際應(yīng)用中對不同問題的處理方式。
該階段的匯報成果是各團(tuán)隊小組成員的詳細(xì)設(shè)計報告的綜合文檔。
2.2.5運作（Operate）
系統(tǒng)模型建立好之后，要進(jìn)行軟件的各項測試。學(xué)生可以通過學(xué)習(xí)恢復(fù)和并發(fā)控制等內(nèi)容，對系統(tǒng)的完整性、安全性等性能進(jìn)行進(jìn)一步的改善，完善詳細(xì)設(shè)計報告，補充系統(tǒng)測試內(nèi)容以及使用系統(tǒng)安裝使用說明。最后，通過小組的公開答辯，向老師和全班同學(xué)展示系統(tǒng)的設(shè)計思路、完成過程以及跟同學(xué)們交流心得和體會，并由其他非小組成員的同學(xué)作為評委進(jìn)行點評。
2.3 課程設(shè)計考核評價改革
課程設(shè)計是一門衡量學(xué)生動手操作能力、綜合運用能力的科目，所以這門課程更要體現(xiàn)對學(xué)生是實踐能力的檢驗。數(shù)據(jù)庫課程設(shè)計考核評價改革主要體現(xiàn)在：改變單一的評分標(biāo)準(zhǔn)為多角度綜合性評價標(biāo)準(zhǔn)（如圖3所示）。
2.3.1 項目文檔（分?jǐn)?shù)比例50%）
項目文檔包括需求分析報告、概要設(shè)計報告、詳細(xì)設(shè)計報告。
1）需求分析報告（分?jǐn)?shù)比例10%），內(nèi)容包括：
①可行性分析；
②擬采用的開發(fā)工具；
③用例圖；
④數(shù)據(jù)字典，包括數(shù)據(jù)項，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)
⑤軟件模塊初步設(shè)想以及每個模塊可能進(jìn)行的操作。
2）概要設(shè)計報告（分?jǐn)?shù)比例20%）：
①數(shù)據(jù)庫設(shè)計方面：分ER圖和總體基本ER圖（標(biāo)明各實體之間聯(lián)系的類型）、邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計（有完整性約束說明，標(biāo)明主碼、外碼，分析范式類型）、物理結(jié)構(gòu)設(shè)計（索引、存儲路徑等）、數(shù)據(jù)庫完整性設(shè)計（違反實體、參照完整性時的解決辦法，比如觸發(fā)器、存儲過程等）
②軟件設(shè)計方面：功能結(jié)構(gòu)圖以及各功能模塊主要功能（明確小組成員的分工）
3）詳細(xì)設(shè)計報告（分?jǐn)?shù)比例20%），內(nèi)容包括：
①系統(tǒng)與后臺數(shù)據(jù)庫連接的執(zhí)行過程；
②系統(tǒng)各模塊的主要界面和UI接口；
③系統(tǒng)各個模塊的流程圖以及詳細(xì)實現(xiàn)過程；
④關(guān)鍵問題的解決方案；
⑤總結(jié)系統(tǒng)后續(xù)有待優(yōu)化和改善的方面。
2.3.2 項目成果演示（分?jǐn)?shù)比例40%）
該類別主要考核的方面如下：
1）系統(tǒng)運行正確；
2）功能完善：有增、刪、改、查功能，輸入、輸出功能；
3）有基本的統(tǒng)計、報表功能；
4）有多表連接查詢、自身連接查詢、字符串匹配查詢、模糊查詢、分組查詢等；
5）工作量飽滿，系統(tǒng)實現(xiàn)技術(shù)的難度；
6）是否符合軟件開發(fā)規(guī)范；
2.3.3 團(tuán)隊綜合素質(zhì)（分?jǐn)?shù)比例10%）
該類別主要通過系統(tǒng)演示、課題答辯以及團(tuán)隊的出勤和會議紀(jì)要等信息考核團(tuán)隊成員的協(xié)同合作的能力，而且，尤其要注意有些同學(xué)過分依賴他人的思想。所以答辯過程中要求每個小組成員都要對自己所做的內(nèi)容進(jìn)行闡述和說明。
3 結(jié)束語
通過一系列的基于CDIO模式課程設(shè)計教學(xué)改革，使得每一個同學(xué)都有公平的主動參與的機會，同學(xué)們從這門課程開始就主動思考項目中各種實際問題，由“學(xué)中做”轉(zhuǎn)變?yōu)椤白鲋袑W(xué)”，極大發(fā)揮了學(xué)生的積極性和創(chuàng)造力，從而使得數(shù)據(jù)庫課程設(shè)計的實踐教學(xué)取得了非常好的教學(xué)效果。很多同學(xué)都對數(shù)據(jù)庫產(chǎn)生了濃厚的興趣，而且也有一部分同學(xué)畢業(yè)之后選擇了數(shù)據(jù)庫相關(guān)的行業(yè)。
參考文獻(xiàn)：
[1] E.F.Crawley. Creating the CDIO Syllabus， a universal template for engineering education， fie， vol.3，Pp.F3F8 -13， 32nd Annual Frontiers in Education （FIE’02）， 2002.
【關(guān)鍵詞】卓越工程師 基礎(chǔ)工程教育 整體思維 復(fù)式教學(xué)模式
【基金項目】本文章受：2013年江蘇省高等教育教改研究立項課題（項目編號：2013JSJG139）和工業(yè)中心2012年國家級實驗教學(xué)示范中心實踐（工程訓(xùn)練）教學(xué)改革研究項目（項目編號：ZXJG201202）項目的支持，在此表示感謝。
【中圖分類號】G64 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A 【文章編號】2095-3089（2014）03-0251-02
本文所要解決的主要問題在于，如何緊扣“強化培養(yǎng)卓越學(xué)生的工程能力和創(chuàng)新能力”的大目標(biāo)[1][2][3]，針對目前我國高等學(xué)?；A(chǔ)工程教育教學(xué)模式的弊端創(chuàng)新教學(xué)模式，變傳統(tǒng)的“個體思維”的線性教學(xué)模式為“整體思維”的復(fù)式教學(xué)模式[4][5]。讓學(xué)生在整個基礎(chǔ)工程教學(xué)訓(xùn)練過程中看到每門課程、每個知識點的工程背景、學(xué)習(xí)目標(biāo)，變“盲目”為“明目”，變被動為主動，變“等著喂”為主動“覓食”，從根本上解決學(xué)生的學(xué)習(xí)方法、學(xué)習(xí)動力及學(xué)習(xí)效率問題，從而主動參與到自身工程能力和創(chuàng)新能力培養(yǎng)的活動中來。
1.基礎(chǔ)工程教育課程性質(zhì)的共性研究
教學(xué)模式，是指以課堂教學(xué)、實驗實踐、課程設(shè)計等為教學(xué)環(huán)節(jié)，以教學(xué)方法與教學(xué)手段來保證教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)目標(biāo)的貫徹執(zhí)行的總和。
目前我國的基礎(chǔ)工程教育設(shè)置有工程圖學(xué)、工程力學(xué)、工程材料、機械原理、機械設(shè)計、機械制造基礎(chǔ)等課程。為了找到一個能覆蓋整個基礎(chǔ)工程教育的普適性教學(xué)模式，本文首先對這些課程的性質(zhì)共性和相關(guān)度進(jìn)行了深入細(xì)致的研究分析，總結(jié)歸納如下：
（1）它們都具有系統(tǒng)的理論性，具有如數(shù)學(xué)、幾何學(xué)、物理學(xué)、化學(xué)等基礎(chǔ)理論的支撐。
（2）它們都具有相同的從設(shè)計到制造的系統(tǒng)的工程背景，且每門課程及其中每一個知識點都可以找到具體的工程對象；反過來，對于相同的一個工程對象，又可引出每一門課程的相關(guān)內(nèi)容和知識點，如該產(chǎn)品的工程設(shè)計方法、構(gòu)件的強度、剛度及壓桿穩(wěn)定性計算方法，設(shè)計表達(dá)及工程制圖方法，生產(chǎn)加工與材料選擇等。由此也就體現(xiàn)了這些課程的另一個共性，即實踐性。
（3）這些課程各有本課程知識點的目的，卻又互相關(guān)聯(lián)、互為基礎(chǔ)。例如：工程圖學(xué)提供工程產(chǎn)品的建模、成型原理，解決設(shè)計思想及制造方法的分析表達(dá)及理解問題，要學(xué)習(xí)并掌握其知識點，就必須同時了解工程設(shè)計方法、生產(chǎn)加工與材料選擇、結(jié)構(gòu)的力學(xué)分析與計算等方面的知識，了解從生產(chǎn)到制造的全過程；機械原理與機械設(shè)計課程內(nèi)容解決有關(guān)機器、機構(gòu)、構(gòu)件和零部件的設(shè)計方法和一般步驟，就必須同時具備工程力學(xué)與工程材料的基礎(chǔ)知識，并會用現(xiàn)代的工程圖方法對設(shè)計進(jìn)行記錄、聯(lián)想、分析、表達(dá)及交流，等等。
2.基礎(chǔ)工程教育類課程教學(xué)模式的建立
本文研究建立的教學(xué)模式是一種適用于基礎(chǔ)工程教育的普適性教學(xué)模式，不受課程設(shè)置的限制。它基于工程對象，是一種“整體思維”的復(fù)式教學(xué)模式。它由兩大過程組成一個螺旋式遞進(jìn)的回路。首先是一個從整體到個體的過程，一個“面-線-點”的過程，即由一個具體的工程對象（與實驗、課程項目、課程設(shè)計相對應(yīng)），引出整體工程概念及工程基礎(chǔ)工程教育的整體目標(biāo)，再以由此伸展從設(shè)計到制造全過程（概念設(shè)計、結(jié)構(gòu)設(shè)計、力學(xué)分析、材料選擇、建模成型等）多條支干，所有支干并行、但每條支干都由相應(yīng)課程的知識點作為分支；第二是一個回歸整體，提升掌握的過程。在這一“回歸提升”的路徑上，所遇到的知識點及期間的聯(lián)系、工程背景和概念不再陌生，而是通過各種實驗實踐、項目和課程設(shè)計等手段加深、驗證和升華。真正達(dá)到了“實踐-理論-實踐”的螺旋式上升的目的。
要執(zhí)行這樣的教學(xué)模式，對教師而言，啟發(fā)式、互動式、項目式等教學(xué)方法是必然的手段，不必生硬刻意去求。由此而帶來的教學(xué)目標(biāo)及測評方法也必然不同于傳統(tǒng)形式，而是重于過程而不苛求唯一答案；對學(xué)生而言，由頂而底的方式，使他們面對的是有著具體目標(biāo)和工程背景的知識點，如果不去順藤摸瓜，主動尋覓，動手親驗，是無法求解求知的。因此，這樣的教學(xué)模式是對學(xué)生工程能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)是必要而可行的。
3.案例實驗
在基礎(chǔ)工程教育系列課程中，工程圖學(xué)是第一門技術(shù)基礎(chǔ)課，往往安排在學(xué)生進(jìn)入大學(xué)學(xué)習(xí)階段的第一學(xué)期，與基礎(chǔ)理論課程的學(xué)習(xí)同時起步。這一階段的學(xué)生的學(xué)習(xí)方法、學(xué)習(xí)效率正處于一個從高中到大學(xué)、基礎(chǔ)理論學(xué)習(xí)到專業(yè)學(xué)習(xí)的關(guān)鍵的轉(zhuǎn)型期。同時，工程圖學(xué)又是工程師通用的技術(shù)語言，在一個工程產(chǎn)品從設(shè)計創(chuàng)造到制造使用的全過程中，起著記錄設(shè)計靈感及不斷修改完善、表達(dá)溝通設(shè)計思想和創(chuàng)造結(jié)果的舉足輕重的重大作用，因此我們選擇了這門課程作為成果的切入點，并以江蘇大學(xué)卓越計劃教改項目為背景。
改革后的工程圖學(xué)的教學(xué)內(nèi)容由“制圖的基本知識與基本規(guī)定”、“投影原理與畫法幾何基礎(chǔ)”、“工程制圖基礎(chǔ)”、“機械圖樣的繪制與解讀”、“計算機繪圖”5大模塊組成。教學(xué)環(huán)節(jié)由課堂教學(xué)-零件測繪-計算機繪圖-課程設(shè)計4個環(huán)節(jié)串聯(lián)。
機械設(shè)計有別于其他學(xué)科，它的實踐性很強，課程的研究對象是常用機構(gòu)和通用零部件，需要同學(xué)們對其有一定的感性認(rèn)識，但是隨著近幾年來高校錄取分?jǐn)?shù)的下降，生源素質(zhì)呈下降趨勢，絕大多數(shù)的學(xué)生具有文化基礎(chǔ)薄弱、學(xué)習(xí)興趣不高、學(xué)習(xí)能力不強的特點，在現(xiàn)有的招生制度下各專業(yè)文理科都收，造成學(xué)生學(xué)習(xí)基礎(chǔ)參差不齊，加上在校生且?guī)缀醵际菑膶W(xué)校到學(xué)校，對各種機械零部件普遍缺乏感性認(rèn)知的問題，所以在機械設(shè)計理論教學(xué)前我們先安排同學(xué)們進(jìn)行感性認(rèn)知實踐，以增強學(xué)生的感性認(rèn)識，如通過組織學(xué)生參觀機械原理和零件陳列室、各類機械設(shè)備陳列柜、觀看機器工作錄像、常用機構(gòu)的動畫FLASH，到工訓(xùn)中心現(xiàn)場實地參觀（工訓(xùn)中心有完整的機械類專業(yè)金工實習(xí)所要求的各類機械加工設(shè)備）等認(rèn)知教學(xué)，認(rèn)識具體的零部件、常用機構(gòu)和機器，使學(xué)生們清楚知道機器的基本組成要素——機械零件，初步了解機器的組成、結(jié)構(gòu)特點、工作過程及工作原理，使理論與實際對應(yīng)起來，通過認(rèn)知實踐增加學(xué)生的感性認(rèn)識，培養(yǎng)他們對機械設(shè)計基礎(chǔ)課程學(xué)習(xí)的興趣，使學(xué)生對于學(xué)習(xí)本科程的具體內(nèi)容及學(xué)習(xí)方法做到心中有數(shù)。
2實驗教學(xué)
在機械設(shè)計教學(xué)過程中，實驗教學(xué)與理論教學(xué)具有同等重要的地位。通過實驗，使學(xué)生熟悉掌握一些與本課程有關(guān)的實驗設(shè)備的原理、使用和調(diào)試，掌握實驗數(shù)據(jù)采集和處理的過程與方法，培養(yǎng)認(rèn)真細(xì)致、一絲不茍的工作作風(fēng)，提高觀察問題、分析問題、解決問題的能力和創(chuàng)新能力。不斷提高實驗教學(xué)效果，確保實驗教學(xué)質(zhì)量是機械設(shè)計實驗教學(xué)改革的重要課題。課題組以“打牢基礎(chǔ)、培養(yǎng)能力、增強素質(zhì)、提高實踐和創(chuàng)新能力培養(yǎng)”為基本要求，以機械設(shè)計學(xué)科知識平臺為依據(jù)，結(jié)合學(xué)校實驗教學(xué)條件，并充分考慮學(xué)生在基礎(chǔ)、專業(yè)要求、興趣、特長和能力發(fā)揮等方面的差異，對機械設(shè)計課程的所有實驗進(jìn)行了分類和整理，構(gòu)建了一套加強基礎(chǔ)、提倡創(chuàng)新、重在應(yīng)用，多層次、多模塊、開放性的實驗教學(xué)新體系。
（1）盡可能利用好現(xiàn)有實驗條件，鞏固和加強傳統(tǒng)實驗傳統(tǒng)實驗在幫助學(xué)生理解機械原理或工作特性方面具有重要的的作用，因此在機械設(shè)計實驗教學(xué)改革與發(fā)展中依然需保留、鞏固并加強這些實驗項目和內(nèi)容，例如我們保留了《帶傳動性能實驗》、《滾動軸承性能實驗》、《減速器結(jié)構(gòu)裝拆實驗》，這些驗證性實驗會使學(xué)生對課堂所學(xué)的理論知識有更深刻的認(rèn)識和理解，為今后研究和創(chuàng)新設(shè)計機構(gòu)奠定良好的基礎(chǔ)；保留了《螺栓及螺栓組連接綜合實驗》，綜合實驗使學(xué)生掌握機械系統(tǒng)的工作原理、承載特性、影響因素分析方法，有利于培養(yǎng)學(xué)生的動手能力、數(shù)據(jù)采集能力、分析與解決問題的綜合能力。
（2）加強創(chuàng)新設(shè)計性、綜合性特色實驗建設(shè)2011年我校添置了機構(gòu)運動創(chuàng)新設(shè)計方案及仿真實驗臺和傳動機構(gòu)綜合實驗臺，有了這種機構(gòu)綜合實驗臺，學(xué)生可根據(jù)實驗指導(dǎo)書要求，自行設(shè)計和搭建實驗平臺，選擇適當(dāng)?shù)臉?gòu)件，進(jìn)行測試分析，有效地開拓了學(xué)生的創(chuàng)新思維，提高了學(xué)生綜合實踐能力。
（3）課程實驗實行開放性實驗為了增加學(xué)生動手能力，課程實驗實行開放性實驗，即學(xué)生在實驗課上沒有弄懂的內(nèi)容、沒有完成的實驗，可以隨時補做，直到弄懂為止。本課程的考核方式是做完實驗后才能參加理論考試。
（4）課堂教學(xué)與實驗一體化為了更好地與課程的理論教學(xué)相配合,我們擬建設(shè)一個“機電一體化教室”。該教室為一個多功能教室?？晒W(xué)生上課、實驗、專周訓(xùn)練用。學(xué)生在該教室上課可直接觀看到各種實物、模型及仿真運動，同時學(xué)生還可以自己做實驗來驗證自己所學(xué)的知識。將單班課安排在多功能教室進(jìn)行，根據(jù)內(nèi)容需要采取多媒體講解、模型演示和實驗操作相結(jié)合的方法，充分利用教學(xué)資源，提高教學(xué)效果。實驗課教學(xué)的設(shè)計思想是：在內(nèi)容上必須是傳統(tǒng)實驗與創(chuàng)新實驗的協(xié)同，是認(rèn)知實驗、驗證實驗、綜合實驗和創(chuàng)新設(shè)計實驗的集成。實行開放式的，貫穿學(xué)生學(xué)習(xí)全過程的，從課內(nèi)一般實驗到課外的自主式開放實驗。在實驗的開出形式上將實驗項目分兩個系列：必修與選修，其選修內(nèi)容可讓學(xué)生自由選擇，從而鼓勵學(xué)生個性自由發(fā)展，并可不拘一格地鼓勵優(yōu)秀學(xué)生脫穎而出。通過一些提高型、選修型實驗的開出，極大地激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。很多學(xué)生經(jīng)常在業(yè)余時間來到實驗室學(xué)習(xí)和鉆研，取得了良好的效果。
3課程設(shè)計
課程設(shè)計是機械設(shè)計課程的最后一個具有綜合性和實踐性的重要教學(xué)環(huán)節(jié)，也是高等工科院校機械類專業(yè)學(xué)生第一次較全面的設(shè)計能力訓(xùn)練。它不僅是學(xué)生獲得知識的重要途徑，而且對培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力、工作態(tài)度、實際工作能力、科學(xué)研究能力和創(chuàng)新能力具有十分重要的作用，對實現(xiàn)培養(yǎng)學(xué)生的知識、能力、素質(zhì)起著關(guān)鍵的作用。課題組對機械原理課程設(shè)計和機械設(shè)計課程設(shè)計內(nèi)容和選題進(jìn)行了全面改革，使之由機構(gòu)設(shè)計為主轉(zhuǎn)變?yōu)橛蓹C械整體運動方案設(shè)計和整機設(shè)計為主。課程設(shè)計的選題更接近實際更加豐富多樣，我們將以往集中時間進(jìn)行課程設(shè)計教學(xué)改為部分分散然后集中的教學(xué)方法，將課題在機械設(shè)計課程教學(xué)中期就布置下去。這樣，可以使學(xué)生隨著機械設(shè)計課程的進(jìn)行以課外作業(yè)的形式逐步完成除裝配圖以外的傳動計算部分、標(biāo)準(zhǔn)件選擇部分，并進(jìn)行變速箱結(jié)構(gòu)設(shè)計的草圖繪制，平時老師利用課間、課后、QQ、視頻等方式進(jìn)行輔導(dǎo)，最后集中繪制裝配圖、進(jìn)行答辯，這樣一種漸進(jìn)式教學(xué)過程，學(xué)生的基本設(shè)計能力的培養(yǎng)會更扎實，在課程設(shè)計中鼓勵、引導(dǎo)學(xué)生創(chuàng)新設(shè)計，旨在幫助學(xué)生掌握機械設(shè)計的實用技能，為從事相關(guān)技術(shù)工作打下扎實的基礎(chǔ)。
4課外科技活動
將課程建設(shè)延伸至第二課堂，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力以及科研聯(lián)合攻關(guān)的意識。課程組教師不僅注重課堂教學(xué)質(zhì)量，而且注重大學(xué)生第二課堂的建設(shè)和成效，將課程建設(shè)以及課堂教學(xué)與大學(xué)生課外科研課題相結(jié)合（如大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練計劃、大學(xué)生學(xué)科競賽），積極承擔(dān)所教課堂大學(xué)生課外科研課題的指導(dǎo)教師工作，旨在激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力以及科研聯(lián)合攻關(guān)的意識。從而實現(xiàn)多層次、多渠道培養(yǎng)學(xué)生能力和提高教學(xué)質(zhì)量的目的。
結(jié)束語
關(guān)鍵詞:計算機組成原理;實踐教學(xué);創(chuàng)新人才
吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)發(fā)展學(xué)院是民辦獨立院校,2000～2008年,計算機科學(xué)與技術(shù)專業(yè)總共招收本科生510人,最近5年每屆招收本科生約65人。按照現(xiàn)代教育思想來審視基礎(chǔ)理論與實際應(yīng)用、素質(zhì)與能力之間的辯證關(guān)系,我們發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)教育思想是以傳授知識為著眼點,而現(xiàn)代教育思想則以培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題的能力為主要目的,培養(yǎng)綜合素質(zhì)高的創(chuàng)新型人才[1]。要實現(xiàn)這一目標(biāo),必須首先實現(xiàn)教育思想的轉(zhuǎn)變,還要把最新的計算機知識融入到課程體系中。我校課程組近年采取了一系列的實踐教學(xué)措施,在學(xué)生的知識獲取、能力提高和素質(zhì)培養(yǎng)等多方面進(jìn)行改革,以實現(xiàn)計算機教育的培養(yǎng)目標(biāo)。
1創(chuàng)建課程實踐環(huán)境
“計算機組成與體系結(jié)構(gòu)”是計算機科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的一門核心和重要的專業(yè)基礎(chǔ)課,是一門實踐性很強的課程。它涉及的知識面廣、內(nèi)容多、難度大、更新快,在基礎(chǔ)課和專業(yè)課之間起著承上啟下作用,該課程可以使學(xué)生建立計算機的整機系統(tǒng)概念,培養(yǎng)學(xué)生在硬件系統(tǒng)分析、設(shè)計、開發(fā)、使用和維護(hù)等方面的能力。教師通過傳授教材中的知識,使學(xué)生掌握計算機各功能模塊的工作原理,再互相聯(lián)系,開發(fā)他們的智力。所謂“知識”,就是人們在改造客觀世界和實踐中所獲得的認(rèn)識與經(jīng)驗的總和,而智力是指感知到思維的心理過程,特別是人認(rèn)識客觀事物并運用知識解決實際問題的能力,是在掌握人類知識經(jīng)驗和從事實踐活動中發(fā)展的,由觀察、注意、記憶、想象、思考等要素構(gòu)成[2]。我們所營造的環(huán)境對學(xué)生的智力發(fā)展起著決定作用,改革課程設(shè)計實驗的方法可以促進(jìn)學(xué)生智力的發(fā)展,鍛煉超常的智力品質(zhì),使學(xué)生學(xué)到更多的知識。為此,我們除了建設(shè)學(xué)校的實習(xí)基地外,還在校外建立了四個創(chuàng)新實踐基地,加強學(xué)生的實踐動手能力,提高他們分析和解決問題的能力。 2改革實踐教學(xué)內(nèi)容
我校專門制定了一套符合獨立院校發(fā)展,培養(yǎng)應(yīng)用型人才的、具有綜合能力教學(xué)指導(dǎo)思想、實驗項目完整的實驗教學(xué)大綱,并對實驗報告進(jìn)行規(guī)范。這種規(guī)范培養(yǎng)學(xué)生基本程序設(shè)計素質(zhì)和良好的程序設(shè)計習(xí)慣,對訓(xùn)練科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ髯黠L(fēng)起到促進(jìn)作用。通過設(shè)計指導(dǎo)思想的確立,讓師生明確在課程設(shè)計中要做些什么、了解什么、掌握什么、達(dá)到什么目的,建立完整的設(shè)計方案[3]。
3精心設(shè)計實踐過程
我們采取“理論―抽象―設(shè)計”的方式開展上機實踐。根據(jù)不同的教學(xué)對象,精心設(shè)計了幾組不同類型的綜合性的問題,不僅抓實驗過程中的輔導(dǎo),還抓實驗前的準(zhǔn)備工作和實驗后的總結(jié)工作。
在設(shè)計方案中,讓學(xué)生了解、熟悉、掌握各種元器件的功能、原理和作用,靈活掌握不同元器件在不同電路中的作用,使設(shè)計出的電路原理簡單、功能性強、使用方便,具有更好的互換性和實用性。通過邏輯框圖設(shè)計電路,按不同的要求使用各種元器件組裝、調(diào)試電路,通過實驗確定設(shè)計的合理性。
讓學(xué)生檢驗和驗證自己設(shè)計的電路,使用一個小程序運行電路,檢驗設(shè)計思想是否合理、元件的使用是否恰當(dāng)、電路是否簡單以及能否實現(xiàn)邏輯功能等,從問題中找出解決的辦法。
4提升學(xué)生綜合分析能力
課程設(shè)計是對學(xué)生的全面綜合訓(xùn)練,目的在于使學(xué)生通過課程設(shè)計掌握全課程的主要內(nèi)容,提高綜合應(yīng)用知識和軟件開發(fā)的能力,加強寫作能力,為今后的畢業(yè)設(shè)計和畢業(yè)論文的撰寫奠定基礎(chǔ)[4]。在教師承擔(dān)的科研課題中,應(yīng)盡量多吸收學(xué)生參加,讓他們把所學(xué)理論知識應(yīng)用到設(shè)計實踐中,提高知識獲取、分析問題和解決問題的能力,為將來的就業(yè)打下基礎(chǔ)。對于課程設(shè)計,最后每個學(xué)生都要進(jìn)行面試和答辯,提交課程設(shè)計報告,因此學(xué)生必須能夠清楚地介紹設(shè)計思路和主要技術(shù)手段,并回答問題。
能力總是同成功地完成某項活動或任務(wù)相聯(lián)系,是指一個人完成活動或任務(wù)的本領(lǐng)。在教學(xué)實踐中,除了經(jīng)常性和有針對性地培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力、專注能力、記憶能力、創(chuàng)造能力、想象能力和思考能力以外,還應(yīng)強調(diào)自學(xué)能力、獨立工作能力和科學(xué)研究能力,盡量讓學(xué)生自己思考、設(shè)計,啟發(fā)學(xué)生的思維,激發(fā)學(xué)生的求知欲。在設(shè)計中,雖然有的學(xué)生學(xué)習(xí)成績不太理想,但也能自行設(shè)計,并能獨立完成調(diào)試工作,這使學(xué)生嘗試設(shè)計開發(fā)的艱辛和體驗到成功的喜悅,建立集體創(chuàng)新攻關(guān)的概念,培養(yǎng)學(xué)生的實事求是的作風(fēng),真正做到理論與實踐相結(jié)合,提高自學(xué)能力和獨立獲取知識的能力。
5結(jié)語
培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力是現(xiàn)代技術(shù)發(fā)展的要求。這是因為科學(xué)技術(shù)發(fā)展十分迅速,知識更新周期大大縮短;學(xué)生在校期間不可能把一生所用的知識學(xué)到手;因此應(yīng)提高獨立工作能力,也就是運用知識解決實際問題的能力,包括分析問題和解決問題的能力、科學(xué)實驗?zāi)芰?、設(shè)計能力、編寫技術(shù)資料與報告的能力、組織管理能力及硬件動手能力和創(chuàng)新能力[5]。通過教學(xué)和實踐,教師與學(xué)生、教學(xué)與科研、成果與教材、教育與發(fā)展形成一個有機鏈條,構(gòu)成互動互利的整體,更新了知識結(jié)構(gòu),把教學(xué)與課程建設(shè)、學(xué)科發(fā)展、科學(xué)研究、社會需要、人才培養(yǎng)、就業(yè)去向緊密結(jié)合。
總之,國家強盛靠人才,人才素質(zhì)靠教育,教育水平看能力,能力培養(yǎng)靠實踐。學(xué)生自己動手做實驗,自己動手做設(shè)計,知識才能學(xué)活用活,真正提高分析問題和解決問題的能力,成為高質(zhì)量的人才。
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Innovation and Discussion of Practice Teaching in "Computer Organization and Architecture"
YAO Yu-xia1,2 ; LIU Xiao-yan1 ; SUI Qing-ru1 ; ZHANG Yun1
(1.Faculty of Computing, Development School of Jilin Agricultural University, Changchun 130600,China;
2. Information and technology college of Jilin Agricultural University,Changchun 130118,China)
【關(guān)鍵詞】測控專業(yè)綜合實踐 應(yīng)用型人才培養(yǎng) 綜合實踐模式 工程能力
【中圖分類號】G642【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A【文章編號】1006-9682(2009)07-0029-02
一、測控技術(shù)與儀器專業(yè)的背景與現(xiàn)狀
隨著國內(nèi)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展,我國高等教育模式正在從精英教育向大眾教育發(fā)展、過渡,教育活動的目的也由過去的專才教育轉(zhuǎn)變?yōu)橥ú沤逃蛘咄ú沤逃c專才教育相結(jié)合。高等教育模式的轉(zhuǎn)變要求教育形式、內(nèi)容及教學(xué)活動的各環(huán)節(jié)都要進(jìn)行相應(yīng)的變革。在這樣的背景下,國家教委對我國高校本科專業(yè)設(shè)置進(jìn)行了調(diào)整,并于1998年頒布了新的本科專業(yè)目錄。專業(yè)調(diào)整后,本著以一級學(xué)科辦專業(yè)的精神,儀器儀表類的十幾個相關(guān)專業(yè),如檢測技術(shù)、自動化儀表、精密儀器、光電信息等,被歸并為一個大專業(yè)――測控技術(shù)及儀器專業(yè)(簡稱測控專業(yè))。該專業(yè)的誕生標(biāo)志著儀器儀表人才寬口徑通識教育的開始。
我國現(xiàn)有180多所高等學(xué)校設(shè)有“測控技術(shù)與儀器”專業(yè)。由于各學(xué)校原來的相關(guān)專業(yè)情況和發(fā)展歷史不同,所以現(xiàn)有辦學(xué)條件、專業(yè)規(guī)模、教學(xué)水平也各不相同。從專業(yè)方向來看,由于各學(xué)校原來的服務(wù)對象不同,現(xiàn)在的測控技術(shù)與儀器專業(yè)在專業(yè)方向、課程設(shè)置、實踐內(nèi)容等方面存在著較大差異。從招生情況來看,近幾年測控專業(yè)的學(xué)生構(gòu)成并不理想,究其原因,除了高校擴(kuò)招帶來的影響外,很重要的原因是行業(yè)市場低靡和該專業(yè)的社會認(rèn)知度不高造成的。
我校測控技術(shù)與儀器專業(yè)的前身為精密儀器專業(yè),設(shè)立于1986年。多年以來,專業(yè)教學(xué)團(tuán)隊在專業(yè)建設(shè)、人才培養(yǎng)模式、課程體系改革以及教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法等方面做了大量的探索與研究、實踐工作,積累了豐富的經(jīng)驗,完成了多版教學(xué)計劃的修訂。經(jīng)過不懈努力,目前本專業(yè)已逐步形成了以光、機、電、計算機為學(xué)科基礎(chǔ),偏重于光機電一體化結(jié)合,強調(diào)理論教學(xué)與實踐教學(xué)相結(jié)合,注重學(xué)生綜合能力以及工程實踐能力的專業(yè)培養(yǎng)特色。近幾年來,在專業(yè)內(nèi)涵改變、大學(xué)理念更新、建設(shè)創(chuàng)新型國家和實施首都城市創(chuàng)新戰(zhàn)略一系列背景下,我校測控專業(yè)教學(xué)團(tuán)隊又針對“測控技術(shù)與儀器”專業(yè)寬口徑應(yīng)用型人才培養(yǎng)模式進(jìn)行了深入研究與探索實踐,完成了多項教育教學(xué)改革項目,在測控專業(yè)寬口徑應(yīng)用型人才培養(yǎng)方面取得了明顯成效。
二、測控專業(yè)綜合實踐模式與應(yīng)用型人才培養(yǎng)
為適應(yīng)寬口徑應(yīng)用型人才培養(yǎng)的需求,在最新版的測控專業(yè)培養(yǎng)計劃中強調(diào)理論教學(xué)與實踐教學(xué)相結(jié)合。實踐教學(xué)環(huán)節(jié)包括課程實驗以及獨立設(shè)置的專業(yè)教育、課程設(shè)計以及畢業(yè)設(shè)計等環(huán)節(jié),其中測控專業(yè)綜合實踐是測控技術(shù)與儀器專業(yè)開設(shè)的特色課程設(shè)計之一,它是在學(xué)生完成所有專業(yè)基礎(chǔ)課和專業(yè)課的學(xué)習(xí)之后、在畢業(yè)設(shè)計之前進(jìn)行的一個綜合性實踐環(huán)節(jié),其目的是使學(xué)生整合自己所學(xué)的專業(yè)知識,了解專業(yè)的最新技術(shù)進(jìn)展,培養(yǎng)并鍛煉工程能力和應(yīng)用創(chuàng)新能力。在當(dāng)前學(xué)生就業(yè)壓力比較大的形勢下,通常安排在第八學(xué)期進(jìn)行的畢業(yè)設(shè)計環(huán)節(jié)受到了一定影響,工科專業(yè)的學(xué)生往往有到就業(yè)單位進(jìn)行實習(xí)的實際需求。在這種情況下,如果通過畢業(yè)設(shè)計之前的測控綜合實踐環(huán)節(jié)對學(xué)生進(jìn)行符合專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)的綜合訓(xùn)練,對提高畢業(yè)設(shè)計質(zhì)量、提升學(xué)生就業(yè)優(yōu)勢具有重要作用。
測控技術(shù)與儀器專業(yè)由多學(xué)科交叉形成,其主干學(xué)科是儀器科學(xué)與技術(shù)。儀器科學(xué)與技術(shù)是以機械工程、光學(xué)工程、電子科學(xué)與技術(shù)以及計算機科學(xué)等學(xué)科為基礎(chǔ)而形成的綜合學(xué)科。隨著科學(xué)技術(shù)尤其是信息技術(shù)的飛速發(fā)展,傳統(tǒng)意義上的儀器儀表已發(fā)展成為以計算機技術(shù)為核心,具有信息獲取、存儲、處理、傳輸?shù)染C合功能的測控系統(tǒng)。
根據(jù)測控技術(shù)與儀器專業(yè)多學(xué)科交叉的特點,結(jié)合市屬市管高校的人才培養(yǎng)層次定位服務(wù)面,為使本專業(yè)培養(yǎng)的人才知識結(jié)構(gòu)不斷調(diào)整更新、覆蓋的知識面越來越廣、復(fù)合程度越來越大、社會適應(yīng)性越來越強,探討建立一種
適當(dāng)?shù)膶I(yè)綜合實踐模式顯得尤為重要。這就需要對專業(yè)綜合實踐模式進(jìn)行深入的探索和研究。
三、歷屆測控綜合實踐實施總結(jié)
從1998年開始,我校測控技術(shù)與儀器專業(yè)就開始了對測控綜合實踐實施方案的探索,取得了一定成績,但也出現(xiàn)了很多問題。
以下對歷屆綜合實踐實施方式和效果進(jìn)行總結(jié):
開出時間:整個測控綜合實踐持續(xù)時間為三周,安排在第七學(xué)期末最后三周或第八學(xué)期初最早三周集中進(jìn)行。
實踐內(nèi)容:以教師的科研成果為基礎(chǔ),選取典型的測控系統(tǒng)或測控儀器,安排學(xué)生在了解整體構(gòu)成和設(shè)計思路的前提下進(jìn)行系統(tǒng)或儀器中某個具體模塊的設(shè)計、調(diào)試。曾多次采用的題目包括:51單片機恒溫控制系統(tǒng);PLC物料分選系統(tǒng);步進(jìn)電機速度測控系統(tǒng);伺服電機閉環(huán)速度調(diào)節(jié);語音信號光電調(diào)制;激光測距;激光三角法測量三維面形等等。這些系統(tǒng)或儀器都是光、機、電、計算機技術(shù)相結(jié)合的典型應(yīng)用實例,學(xué)生在教師指導(dǎo)下首先了解系統(tǒng)整體性能和模塊組成,然后根據(jù)安排自己動手設(shè)計其中的光路、機械部件、電路、程序模塊等,模塊調(diào)試完成后嵌入原有系統(tǒng)并進(jìn)行整體調(diào)試。
組織形式:測控綜合實踐采用分組方式進(jìn)行,參加指導(dǎo)的教師每人負(fù)責(zé)一個小組。每個小組人數(shù)3～9名不等,根據(jù)教師所指導(dǎo)題目可用設(shè)備情況確定。每個小組中的同學(xué)分工合作,各人負(fù)責(zé)不同模塊的設(shè)計調(diào)試。學(xué)生確定分組以后,指導(dǎo)教師向?qū)W生講解系統(tǒng)原理、組成及模塊劃分等情況;之后由學(xué)生查閱資料進(jìn)行2～3天的設(shè)計;教師對學(xué)生的設(shè)計方案進(jìn)行審閱后學(xué)生進(jìn)實驗室進(jìn)行實際調(diào)試;最后一周,學(xué)生在調(diào)試的同時撰寫正規(guī)設(shè)計報告;最后1～2天安排驗收和答辯。
成績評定方式:成績由四部分組成,即設(shè)計調(diào)試過程;調(diào)試結(jié)果;設(shè)計總結(jié)報告;答辯。
取得的經(jīng)驗:測控綜合實踐所采用的題目都來自于工程實踐,學(xué)生通過該環(huán)節(jié)較好地鍛煉了工程設(shè)計和調(diào)試能力,并培養(yǎng)了團(tuán)隊合作精神。部分學(xué)生在畢業(yè)設(shè)計環(huán)節(jié)對測控綜合實踐所涉及的內(nèi)容進(jìn)行了深入研究與創(chuàng)新探索,取得了較好的成績。另外,每個題目都是多門課程的知識綜合,學(xué)生通過動手實踐,不僅起到了理論聯(lián)系實際的效果,還將相關(guān)的專業(yè)課程“串”在一起,鞏固和掌握了相關(guān)的專業(yè)基礎(chǔ)知識和各種設(shè)計工具。
實施過程中遇到的問題:①學(xué)生要在短短三周之內(nèi)深入理解系統(tǒng)的工作原理并進(jìn)行具體模塊的設(shè)計、調(diào)試往往比較困難,尤其是擴(kuò)招之后。如果降低難度則等同于一個大型實驗,起不到專業(yè)綜合鍛煉的作用。工程能力的培養(yǎng)貫穿于分析、設(shè)計、調(diào)試、總結(jié)、報告書寫等各個環(huán)節(jié),缺一不可,這些環(huán)節(jié)分?jǐn)偟饺苤畠?nèi)過于緊湊。②教師工作效率較低,每人只能指導(dǎo)幾名學(xué)生,且需獨立向?qū)W生講解光、機、電、計算機等各方面的知識。
多屆學(xué)生完成測控綜合實踐環(huán)節(jié)后,雖然教師和學(xué)生都認(rèn)識到該環(huán)節(jié)對學(xué)生專業(yè)能力的培養(yǎng)起到了重要作用,是不可缺少的實踐環(huán)節(jié),但因為上述問題的客觀存在,測控綜合實踐的繼續(xù)實施遇到了較大困難。
四、新的測控綜合實踐模式
在測控技術(shù)與儀器2008級專業(yè)培養(yǎng)方案和教學(xué)計劃的制訂過程中,根據(jù)應(yīng)用型人才的培養(yǎng)需求,強調(diào)了對學(xué)生專業(yè)工程能力的訓(xùn)練,也更加明確了測控專業(yè)綜合實踐的地位和作用。經(jīng)過廣泛調(diào)研,借鑒國內(nèi)其他院校專業(yè)綜合實踐的成功經(jīng)驗和國外面向工程師的應(yīng)用型人才培養(yǎng)方式,對我校測控技術(shù)與儀器專業(yè)綜合實踐模式進(jìn)行了修改和完善。經(jīng)過修改的測控綜合實踐實施方式概括如下:
1.時間安排:測控綜合實踐第七學(xué)期進(jìn)行。第七學(xué)期初向?qū)W生布置設(shè)計任務(wù),安排指導(dǎo)教師;整個學(xué)期學(xué)生在教師指導(dǎo)下進(jìn)行分散設(shè)計和調(diào)試;學(xué)期末安排兩周專用時間進(jìn)行聯(lián)調(diào)、驗收、總結(jié)、答辯。
2.課程設(shè)計內(nèi)容及基本要求(見附表)。
3.組織方式:集中開展和分散開展相結(jié)合。測控綜合實踐按80個學(xué)時計算(折合每天8學(xué)時,一周40學(xué)時)。按照設(shè)計內(nèi)容及基本要求中的規(guī)定,其中的第(1)、(2)、(3)、(4)項在第七學(xué)期的第3～15周分散進(jìn)行,第(5)、(6)、(7)項在學(xué)期末安排兩周集中進(jìn)行,即學(xué)生在學(xué)期初確定自己所做題目(每人一題,或多人組成一個設(shè)計小組,不同題目由不同教師負(fù)責(zé)指導(dǎo)),之后根據(jù)課程安排和實驗室可利用情況在專業(yè)實驗室進(jìn)行分散設(shè)計、調(diào)試,最后兩周進(jìn)行集中調(diào)試和總結(jié)。
4.教學(xué)方式:學(xué)期初由教師集中講解課程設(shè)計任務(wù)、設(shè)計要求等,學(xué)生根據(jù)題目要求查閱資料制訂設(shè)計、調(diào)試方案;學(xué)期中學(xué)生在實驗室進(jìn)行系統(tǒng)分模塊設(shè)計和調(diào)試,教師負(fù)責(zé)答疑等指導(dǎo)工作;最后兩周學(xué)生在實驗室進(jìn)行系統(tǒng)聯(lián)合調(diào)試,根據(jù)調(diào)試結(jié)果和中間的實驗數(shù)據(jù)撰寫課程設(shè)計總結(jié)報告,并參加課程設(shè)計答辯。
5.考核方式:根據(jù)學(xué)生查閱資料情況、方案設(shè)計、調(diào)試過程、最終調(diào)試結(jié)果、設(shè)計報告、答辯情況等進(jìn)行綜合考核。其中方案設(shè)計、調(diào)試過程、最終調(diào)試結(jié)果、設(shè)計報告、答辯各占20%。
參考文獻(xiàn)
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關(guān)鍵詞:創(chuàng)新精神;實踐能力;計算機專業(yè);硬件課程
隨著我國高等教育改革的不斷深入,高等教育由原來的畢業(yè)教育轉(zhuǎn)向就業(yè)教育,要求畢業(yè)生要有創(chuàng)新精神、創(chuàng)業(yè)能力,具有一技之長。合格大學(xué)生的標(biāo)準(zhǔn)不再是完成學(xué)校規(guī)定的課程及取得相應(yīng)的成績,就業(yè)成為評價畢業(yè)生優(yōu)劣的標(biāo)準(zhǔn),也是評價高校辦學(xué)水平和教學(xué)質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)[1]。畢業(yè)生就業(yè)工作,直接關(guān)系到高校的生存與發(fā)展。在我國人才培養(yǎng)方面有一種現(xiàn)象值得注意:一方面是大量計算機專業(yè)的學(xué)生難以找到合適的職位,另一方面卻是相關(guān)用人單位難以找到滿意的人才,其中一個重要的原因是學(xué)生缺乏必要的創(chuàng)新精神和實踐能力[2]。如何提高學(xué)生的創(chuàng)新精神和實踐能力,一直是計算機學(xué)科教學(xué)的難點問題。幾年來,我們轉(zhuǎn)變教育觀念,不斷創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式,探索出一條培養(yǎng)大學(xué)生創(chuàng)新精神和實踐能力的有效途徑。
1現(xiàn)狀分析
從專業(yè)的角度,計算機類專業(yè)學(xué)生具備的創(chuàng)新能力應(yīng)該從計算機軟、硬件兩個方面體現(xiàn)。我們以培養(yǎng)學(xué)生在硬件方面的創(chuàng)新能力出發(fā),推進(jìn)在計算機硬件環(huán)節(jié)方面的教育,從課程群設(shè)置、教學(xué)大綱、實驗設(shè)置、課程設(shè)計設(shè)置、畢業(yè)設(shè)計訓(xùn)練等方面,構(gòu)建硬件類課程教學(xué)與實踐體系等,著力培養(yǎng)學(xué)生獨立思考問題的能力和創(chuàng)新意識,提高學(xué)生的實踐能力。
經(jīng)過2004年教學(xué)評估過程以及近幾年的質(zhì)量工
程實施,我校在相關(guān)專業(yè)都增加了綜合設(shè)計型實驗項目,從教學(xué)大綱、實驗內(nèi)容上都有所體現(xiàn),但是實際的執(zhí)行情況并不樂觀,部分綜合設(shè)計型實驗從實驗項目確定、實驗內(nèi)容以及實驗的開放模式等,還不能成為真正的創(chuàng)新型實驗。以計算機組成原理實驗室提供的綜合設(shè)計型實驗項目為例,實驗室開出了時序邏輯電路分析與設(shè)計、存儲器設(shè)計、運算器設(shè)計、總線設(shè)計等綜合設(shè)計型實驗項目,但是從實驗效果來看,并不十分令人滿意。其中的原因是多方面的,一是實驗內(nèi)容本身的問題。從學(xué)生的角度,實驗內(nèi)容本身的可實施性較差,學(xué)生學(xué)到的知識與綜合設(shè)計型實驗的內(nèi)容存在較大的差距,有些實驗雖然是綜合設(shè)計型的,但到學(xué)生真正操作階段,難于下手,實驗起不到預(yù)想的效果;其二,實驗室的管理模式,實驗人員的配備不能滿足綜合設(shè)計型實驗的正常高水平開出。實驗室雖然列出了綜合設(shè)計型實驗項目,但是這些實驗項目大多是從公司引進(jìn)的裝置,對實驗項目內(nèi)容的開發(fā)有待進(jìn)一步深化。
針對上述存在的問題,我們從計算機硬件類課程的角度,建立一套培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的教學(xué)及實驗系統(tǒng),包括培養(yǎng)方案中的課程設(shè)置,課程實施機制,從實驗項目的確定、開發(fā),到實驗項目實施過程中的管理,提出一系列具體的管理辦法和措施,以期做好計算機專業(yè)硬件類實踐性課程綜合設(shè)計型實驗的管理模式,為創(chuàng)新型實驗提供一種可以借鑒的模式。
作者簡介:馬禮(1968-),男,教授,博士,研究方向為分布式系統(tǒng)、嵌入式系統(tǒng);張永梅(1967-),女,教授,博士,研究方向為人工智能、圖像處理;宋麗華(1979-),女,講師,博士,研究方向為嵌入式系統(tǒng)。
2具體做法
結(jié)合目前的狀況和實驗條件,通過調(diào)研、分析和比較等研究,從以下幾個方面作了一些工作。
2.1研究課程設(shè)置與修課序列
以計算機硬件類課程群相關(guān)課程為依托,通過與國內(nèi)兄弟院校溝通、交流,建立了更趨合理的硬件課程群設(shè)置方案。從課程群的內(nèi)涵出發(fā),以培養(yǎng)學(xué)生獨立思考問題和創(chuàng)新意識為出發(fā)點,設(shè)置相應(yīng)的課程并調(diào)整為合理的先后修課程順序。針對計算機專業(yè)的特點,結(jié)合當(dāng)前課時數(shù)相對緊張的實際情況,將“數(shù)字邏輯電路”、“計算機組成原理”、“匯編語言程序設(shè)計”、“計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)”、“接口技術(shù)”、“嵌入式系統(tǒng)”等幾門課程的實踐環(huán)節(jié)合理有機結(jié)合,深入探究課程之間的邏輯關(guān)系,設(shè)置循序漸進(jìn)的教學(xué)內(nèi)容和實驗,通過“驗證型―設(shè)計型―綜合型”實驗環(huán)節(jié),為學(xué)生學(xué)好硬件類課程奠定一個良好的基礎(chǔ)。
對于“數(shù)字邏輯電路”課程,受總學(xué)時和課程實際需求關(guān)系制約,我們認(rèn)為以滿足后續(xù)課程學(xué)習(xí)夠用為止,安排并講述數(shù)字電路的核心基礎(chǔ)部分,并在集成電路特性方面重點加強,目的是讓學(xué)生能夠應(yīng)用集成電路芯片完成硬件電路的初步設(shè)計。
“計算機組成原理”是計算機科學(xué)與技術(shù)及相關(guān)專業(yè)的核心硬件類專業(yè)基礎(chǔ)課程,需要“數(shù)字邏輯電路”、“計算機導(dǎo)論”、“程序設(shè)計”等先修課程支持。該課程是學(xué)生接觸計算機硬件核心的第一門主干課程,以講述通用計算機原理為重點,包括計算機硬件各主要組成部分的組成原理,實現(xiàn)方法等。多年來的教學(xué)實踐和交流溝通,學(xué)生們普遍認(rèn)為“計算機組成原理”是較為抽象和難于掌握的課程之一。我們從課程的內(nèi)容入手,結(jié)合計算機發(fā)展的現(xiàn)狀,進(jìn)行分析認(rèn)為:“計算機組成原理”之所以學(xué)起來困難,主要原因就是課程內(nèi)容比較抽象,講述的都是實實在在的計算機原理,但學(xué)生學(xué)習(xí)的過程中卻根本無法進(jìn)行具體的操作實踐。例如,計算機組成原理中最為核心和重要的知識點是“控制器內(nèi)部組成原理”,同學(xué)們接觸到PC機時,往往看不到,摸不著其心臟。學(xué)起來就很枯燥,不易掌握。針對這種情況,我們嘗試在“計算機組成原理”課程中將功能部件的實現(xiàn)部分加強,
具體的做法就是通過采用VHDL(超高速硬件描述語言)描述功能部件,將功能具體化到FPGA(現(xiàn)場可編程邏輯陣列)電路中,學(xué)生在掌握各功能部件基本原理的基礎(chǔ)上,通過具體的實驗設(shè)計完成控制單元的設(shè)計,并調(diào)試通過。這樣就把抽象的概念和內(nèi)容具體化,學(xué)生就容易接受,從而也就容易掌握。
在完成課內(nèi)實驗的基礎(chǔ)上,專門設(shè)置了依托“計算機組成原理”的硬件課程設(shè)計。利用VHDL技術(shù)和FPGA技術(shù),將組成原理的各功能部件進(jìn)一步綜合和具體化,從而為后續(xù)課程的深入學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)。
在“計算機組成原理”學(xué)習(xí)完成之后,設(shè)置并逐步學(xué)習(xí)“匯編語言”、“接口技術(shù)”、“嵌入式系統(tǒng)”等課程,并逐漸接觸并學(xué)習(xí)具體的應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計,完成從理論到實踐的系統(tǒng)訓(xùn)練。為學(xué)生參加電子設(shè)計競賽和科技活動提供良好的基礎(chǔ)訓(xùn)練,為學(xué)習(xí)計算機應(yīng)用技術(shù)和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)奠定良好基礎(chǔ)。
2.2界定課程內(nèi)容
計算機硬件系列課程教學(xué)內(nèi)容多,技術(shù)發(fā)展快,而各課程學(xué)時數(shù)緊張。硬件類相關(guān)課程在課程內(nèi)容上存在著一定的相互交叉和依賴關(guān)系[2],單純考慮某一門課程,從課程的系統(tǒng)性角度,往往力求知識點完備,但結(jié)合多門課程綜合考慮,課程之間又具有內(nèi)容重復(fù)設(shè)置的實際。在這一課程群中,我們認(rèn)真研究課程的內(nèi)涵,合理確立各門課程的授課內(nèi)容,構(gòu)建知識內(nèi)容前后銜接、實驗環(huán)節(jié)密切配合的一體化教學(xué)與實驗體系,寫出合格的教學(xué)大綱,為教學(xué)實施提供具體合理的依據(jù)。硬件課程群各門課程的內(nèi)容界定以基礎(chǔ)知識在某門課程中體現(xiàn)即可,避免在多門課程中重復(fù)出現(xiàn)相同的內(nèi)容,從而對課程內(nèi)容進(jìn)行精煉。通過整合,我們將“數(shù)字邏輯”、“計算機組成原理”、“匯編語言”、“接口技術(shù)”、“嵌入式技術(shù)”等課程的內(nèi)容進(jìn)行了界定,具體如下。
(1) “數(shù)字邏輯”主要講述數(shù)字邏輯的基礎(chǔ)門電路、邏輯表達(dá)式與化簡、編碼器/譯碼器、組合邏輯電路、時序邏輯電路、集成電路基礎(chǔ)等內(nèi)容。
(2) “計算機組成原理”主要講述通用計算機主要組成部分的組成原理。講述數(shù)據(jù)表示與編碼,運算方法與運算器實現(xiàn),一般意義上的指令系統(tǒng)及其設(shè)計方法,控制單元構(gòu)成原理與實現(xiàn),存儲器基本原理與存儲器構(gòu)成、存儲系統(tǒng)的構(gòu)成,輸入輸出部件與輸入輸出系統(tǒng),總線系統(tǒng)等。特別指出,數(shù)據(jù)表示中的各種進(jìn)制數(shù)表示與相互轉(zhuǎn)化,由于已經(jīng)在計算機導(dǎo)論等課程中已經(jīng)講過,在本課程中不講,但是要求學(xué)生熟練掌握。只提示,不深入講述。
(3) “匯編語言”主要講述Intel x86系列CPU的內(nèi)部結(jié)構(gòu)與寄存器組織、尋址方式、指令系統(tǒng)、匯編語言的語句格式、匯編語言程序設(shè)計方法與技巧等。本課程中不講二進(jìn)制數(shù)及其各種編碼。
(4) “接口技術(shù)”以Intel x86系列CPU為原型機核心,講述處理器與存儲器、與IO設(shè)備之間的接口方法,具體存儲器的擴(kuò)展、地址分配等,IO端口及編程方法,串行接口與并行接口,A/D與D/A接口等內(nèi)容。學(xué)生通過學(xué)習(xí)掌握基本的接口實現(xiàn)方法。
(5) “嵌入式系統(tǒng)”從應(yīng)用角度出發(fā),直接結(jié)合目前廣泛使用的嵌入式系統(tǒng),講述一般的組成原理,以一種具體的嵌入式系統(tǒng)為例,從其內(nèi)部結(jié)構(gòu)、操作系統(tǒng)定制、驅(qū)動程序編寫、具體的IO接口等部分,實現(xiàn)具體應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計和實現(xiàn)。
2.3研究創(chuàng)新實驗項目
硬件類課程的后續(xù)知識點,可以有很多具體實用的項目。為提高學(xué)生創(chuàng)新實踐能力提供保障,我院聘請相關(guān)教師作為創(chuàng)新能力培養(yǎng)的指導(dǎo)教師。有針對性地建立適當(dāng)?shù)墓芾砗图顧C制,以支持實踐教學(xué)指導(dǎo)教師持續(xù)有效地實施實踐教學(xué)環(huán)節(jié)。在實驗項目的制定上,充分考慮學(xué)生的需求。通過學(xué)生參與提出實驗項目,教師深入研究設(shè)置有意義的、實用的、學(xué)生感興趣的實驗項目,通過這些項目逐漸培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識。
開始時,實驗項目主要由教師根據(jù)實驗條件和技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r提供,在學(xué)生熟悉實驗環(huán)境后,根據(jù)自己的興趣提出實驗項目,與實驗室協(xié)商配套,完成實驗。這種方式,可以啟發(fā)學(xué)生積極思維、主動解決問題,最終形成完整的思路和方法。同時,增強學(xué)生的責(zé)任感和成就感,為創(chuàng)新人才的培養(yǎng)提供了新思路。
2.4研究實踐環(huán)節(jié)的模式
建立一套適合管理綜合設(shè)計型、創(chuàng)新型實驗項目的管理辦法,為實施創(chuàng)新型實驗提供制度上的保證。實踐環(huán)節(jié)從“課內(nèi)實驗―單獨實驗課―畢業(yè)設(shè)計”三個環(huán)節(jié)貫穿實踐教育的各個環(huán)節(jié),從第4～5學(xué)期開始,逐漸將實踐環(huán)節(jié)滲透到教學(xué)過程中,從“驗證型
實驗―設(shè)計型實驗―綜合創(chuàng)新型實驗”三個層次,循序漸進(jìn)地設(shè)置實驗項目,鍛煉學(xué)生的實際動手能力。
(1) 基礎(chǔ)驗證型實驗:依托課程,完成課內(nèi)的基本實驗,以演示、驗證實驗為主。通過這些實驗使學(xué)生建立起基本的科學(xué)研究和創(chuàng)新理念。
(2) 設(shè)計提高性實驗:通過課內(nèi)綜合設(shè)計型實驗、課程設(shè)計、大型實驗周等環(huán)節(jié),以設(shè)計型、綜合型實驗為主,培養(yǎng)學(xué)生對依托課程進(jìn)一步深入理解,熟練掌握課程核心理論,訓(xùn)練綜合應(yīng)用課程知識的技能,具備獨立思考和解決問題的基本能力,培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識。通過該層次的培養(yǎng),使學(xué)生具備獨立思考問題的能力,具備初步的創(chuàng)新意識。
(3) 綜合創(chuàng)新型實驗:第三層次的實驗結(jié)合課程群,綜合運用相互關(guān)聯(lián)的幾門課程內(nèi)容,獨立完成具有具體應(yīng)用背景和一定難度的實驗內(nèi)容,為學(xué)生提供一些與科研項目緊密結(jié)合的題目,項目可以滲透到課外和畢業(yè)設(shè)計過程中,使學(xué)生在具體項目的設(shè)計中,參加實際的科研過程,培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識和實踐能力。
在實踐環(huán)節(jié)的具體安排上,結(jié)合課程,以課內(nèi)實驗、課程設(shè)計、畢業(yè)設(shè)計的形式具體體現(xiàn)到教學(xué)過程的各個環(huán)節(jié)。在經(jīng)過這一系列環(huán)節(jié)的綜合訓(xùn)練之后,通過參加各級電子設(shè)計競賽等形式,將學(xué)習(xí)到的能力具體運用,增強學(xué)生的成就感,從而達(dá)到培養(yǎng)初步的創(chuàng)新意識和能力。
2.5綜合、客觀地評價學(xué)生的創(chuàng)新能力
一個學(xué)生的創(chuàng)新能力體現(xiàn)在許多方面,在對學(xué)生評價時,僅考察少數(shù)幾個方面是難以做到公平公正的[3]。針對大學(xué)生創(chuàng)新能力的評價無法進(jìn)行量化,而且存在大量的人為因素這種情況,我們給出了各種創(chuàng)新因素,以及各個因素的重要程度,開發(fā)了大學(xué)生創(chuàng)新能力評價系統(tǒng)。建立學(xué)生創(chuàng)新能力的評價體系,確立評價模型,利用模糊數(shù)學(xué)將定性指標(biāo)定量化,設(shè)計了多級綜合加權(quán)評價算法,從評價因素中提取大量數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計、存儲、計算,并給出了考核分?jǐn)?shù)進(jìn)行量化,采用定性與定量相結(jié)合的方式準(zhǔn)確地評價學(xué)生的創(chuàng)新能力,有效地減少人為因素的干擾。并對比分析改革前后學(xué)生的創(chuàng)新能力,以調(diào)整改革中出現(xiàn)的弊端。
3結(jié)語
在全面推進(jìn)大學(xué)生素質(zhì)教育的過程中,高等學(xué)校的本科教育必須強調(diào)學(xué)生的實際動手能力和創(chuàng)新精神[4]。實踐性課程的加強和創(chuàng)新能力培養(yǎng)在質(zhì)量工程
中必將起到十分重要的作用。本文對培養(yǎng)計算機類專業(yè)學(xué)生硬件方向創(chuàng)新能力進(jìn)行了探討,希望能夠更好地對本科生進(jìn)行培養(yǎng),從而更好地滿足國家和社會的需要。本研究得到北方工業(yè)大學(xué)2009年教育教學(xué)改革項目資助,在此表示感謝!
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Research and Practice on Innovation Ability Training in Hardware of Computer Major Students
MA Li, ZHANG Yong-mei, SONG Li-hua
(College of Information Engineering, North China University of Technology, Beijing 100144, China)
關(guān)鍵詞：硬件教學(xué)；應(yīng)用型人才；改革
中圖分類號：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-3044（2013）18-4259-02
隨著計算機應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)展，尤其是各種智能化電子電器產(chǎn)品的誕生與使用，近年來IT企業(yè)對計算機硬件系統(tǒng)設(shè)計與開發(fā)人員的需求急劇增加。而目前大多數(shù)地方院校，計算機硬件課程教學(xué)相對薄弱，培養(yǎng)的計算機硬件人才無論從數(shù)量上還是質(zhì)量上均無法滿足市場需求[1]。計算機硬件課程不僅難教難學(xué)，且對于硬件設(shè)備和實驗條件有較高要求，教學(xué)成本遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于計算機軟件課程教學(xué)，因此形成了計算機專業(yè)建設(shè)“重軟輕硬”和師生教學(xué)“喜軟怕硬”的畸形發(fā)展現(xiàn)象。然而計算機是由硬件和軟件組成的，缺了任何一樣都無法運行。不重視計算機硬件教學(xué)與科研的結(jié)果之一，就是近年來計算機軟件人才相對過剩，硬件人才相對不足。另一方面，目前我國使用的計算機核心芯片幾乎都是從國外進(jìn)口。核心器件嚴(yán)重依賴國外芯片制造商，這給國家信息安全造成了嚴(yán)重隱患[2]。加強計算機硬件教學(xué)勢在必行。
1 傳統(tǒng)教學(xué)中存在的問題
我校積極開展以應(yīng)用型人才培養(yǎng)為導(dǎo)向的學(xué)科建設(shè)，多次制定和修改人才培養(yǎng)方案，有了一定的經(jīng)驗積累，其中計算機硬件類課程的教學(xué)改革仍處于起步階段，具體教學(xué)中仍存在一些問題。一、很多教學(xué)內(nèi)容陳舊，與實際應(yīng)用脫節(jié)，對學(xué)生缺少吸引力。如仍以8086和DOS操作系統(tǒng)為平臺來講解微機原理。二、有些內(nèi)容在多門課中重復(fù)出現(xiàn)，降低了學(xué)生的注意力，并使學(xué)生對課程設(shè)置產(chǎn)生疑問。如中斷、接口等知識在組成原理、匯編、單片機、微機原理中均有涉及。三、作為應(yīng)用型人才，大多數(shù)學(xué)生就業(yè)后沒有機會構(gòu)造計算機系統(tǒng)，許多教學(xué)內(nèi)容會讓他們感到?jīng)]有學(xué)習(xí)的必要，從而喪失學(xué)習(xí)的興趣。如加法器的具體電路實現(xiàn)等。四、與軟件技術(shù)知識聯(lián)系不夠，如與C語言、操作系統(tǒng)等軟件課程的關(guān)聯(lián)性強調(diào)的不夠，使學(xué)生沒有形成完整的知識體系，即軟硬件知識的融會貫通。例如如何通過操作系統(tǒng)提供的接口設(shè)置硬件的工作方式等。五、實驗教學(xué)急需改革。受實驗硬件條件所限，實驗教學(xué)模式較為傳統(tǒng)，綜合應(yīng)用型項目較少。傳統(tǒng)實驗教學(xué)多為驗證性實驗，很難引起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，限制了學(xué)生創(chuàng)造力的發(fā)揮。少數(shù)幾個綜合應(yīng)用型項目無論是數(shù)量還是質(zhì)量均無法取得更好的教學(xué)效果。
2 培養(yǎng)模式的改革與探索
如何培養(yǎng)出應(yīng)用型人才，這對很多高校來說，仍是一個正在探索中的重大命題。社會需求在不斷變化，計算機知識也在不斷更新，相關(guān)專業(yè)的學(xué)生具體應(yīng)該具備什么樣的能力，掌握什么樣的知識，也在不斷變化。我校計算機專業(yè)采取了“3+1”的人才培養(yǎng)模式，即將四年的在校學(xué)習(xí)壓縮到三年，第四年改在校外實訓(xùn)基地參加集訓(xùn)的培養(yǎng)方式。這種培養(yǎng)模式優(yōu)點顯著，即加強了學(xué)生實踐能力的培養(yǎng)，有助于學(xué)生更好地融入社會。但“3+1”的人才培養(yǎng)模式在實施之初也暴露一些問題，比如伴隨課程整合，學(xué)生的周學(xué)時數(shù)達(dá)到或超過30學(xué)時，這影響了學(xué)生課外文娛活動的開展。有些學(xué)生為了參加課外活動而請假，反過來又影響了學(xué)習(xí)。同時課時的縮減，特別是理論學(xué)時的減少，使得在教學(xué)過程中知識的系統(tǒng)性較難體現(xiàn)，個別課程出現(xiàn)用什么就只教什么，造成學(xué)生會操作，但對操作原理模糊不清。這對希望考研深造的學(xué)生不利。
經(jīng)過七年的實踐，我校計算機專業(yè)逐步完善“3+1”的人才培養(yǎng)模式，課程設(shè)置更加合理。對于硬件類課程進(jìn)行了整合，形成了電路基礎(chǔ)，微機原理，組成原理，單片機四大基礎(chǔ)課程，不再單獨開設(shè)匯編語言，縮減了組成原理，微機原理的課時，增加了單片機的課時，對硬件類課程相應(yīng)增加實驗課時的比例，增加課程設(shè)計環(huán)節(jié)，組織學(xué)生參加學(xué)科競賽。對于部分知識點的重合，各門課選擇不同角度學(xué)習(xí)或進(jìn)行相應(yīng)刪減，比如譯碼器，在電路中側(cè)重介紹其電路構(gòu)成，在微機原理中介紹其在計算機中的應(yīng)用；對于一些過于專業(yè)的知識點，適當(dāng)降低學(xué)習(xí)難度，或改為選修知識點，供感興趣的學(xué)生進(jìn)行研究；對于硬件設(shè)計中使用的軟件編程，逐步采用C，C++等高級語言來實現(xiàn)，通過課程設(shè)計來加強學(xué)生對知識的理解。在學(xué)生學(xué)習(xí)的最后一年里，計算機科學(xué)與技術(shù)專業(yè)正在嘗試對學(xué)生的分流教育，即允許學(xué)生選擇在校外實習(xí)基地集訓(xùn)，由合作單位及指導(dǎo)教師負(fù)責(zé)學(xué)生學(xué)習(xí)的評價，不選擇集訓(xùn)的學(xué)生在校組織參加考研，參加相關(guān)理論課程的學(xué)習(xí)，由授課教師進(jìn)行評價。
3 實驗教學(xué)的改革與創(chuàng)新
計算機硬件教學(xué)中，實驗是一個重要環(huán)節(jié)。由于實驗課時的相應(yīng)增加，如何充分利用課時，加強學(xué)生對知識的理解與運用成了教學(xué)改革中的重要問題。在這方面，單片機的教學(xué)改革值得借鑒。以往的單片機教學(xué)中，以課本知識為主線，通過試驗箱完成實驗，學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣不是很濃厚。改革后的單片機教學(xué)，首先學(xué)習(xí)單片機方面的一些基礎(chǔ)知識，然后介紹一款具體的單片機——5-1單片機的基本組成、使用方法、編程案例，再將學(xué)生三五人分為一組，選擇不同的單片機課程設(shè)計題目，實驗課上學(xué)生自行討論設(shè)計方案并逐步實現(xiàn)，理論課上教師講解學(xué)生實驗過程中的問題及知識點并組織學(xué)生交流設(shè)計思路與經(jīng)驗。改革后的課程更受學(xué)生喜愛，充分調(diào)動了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，而實驗環(huán)節(jié)也形成了一個連續(xù)的有機環(huán)節(jié)，學(xué)生目標(biāo)更明確。
4 學(xué)生學(xué)習(xí)評價機制的探索
以往教學(xué)中，學(xué)生的成績主要是由考試成績與平時成績構(gòu)成，對于計算機硬件類課程的實踐性沒有很好體現(xiàn)。上個學(xué)期，微機原理與接口技術(shù)這門課嘗試采取了課程設(shè)計加設(shè)計答辯的成績評定方式。學(xué)生分組完成課程設(shè)計，提交設(shè)計報告，組織學(xué)生參加課程設(shè)計答辯，由教師根據(jù)課程設(shè)計的完成度及學(xué)生在答辯環(huán)節(jié)的表現(xiàn)來打分。新的評價機制更加靈活，能夠直觀地考察學(xué)生對知識的掌握情況，也可以當(dāng)做一次畢業(yè)設(shè)計答辯的預(yù)演，但這種方式也存在一些問題，比如學(xué)生現(xiàn)場答辯時可能較緊張，沒有完全體現(xiàn)自身水平，同時對教師的主觀判斷能力也有較高要求。未來可能將這種評價方式與傳統(tǒng)評價方式進(jìn)行適當(dāng)結(jié)合，提高評價的公正性與全面性，從而調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。
5 結(jié)論
加強計算機硬件教學(xué)，培養(yǎng)應(yīng)用型人才，仍是我校計算機專業(yè)建設(shè)的重要方向。通過前一階段的努力與實踐，我校計算機專業(yè)學(xué)生的硬件知識水平有了一定提高，實踐能力得到加強，在專業(yè)學(xué)科競賽中屢創(chuàng)佳績，獲得過安徽省電子設(shè)計大賽高職高專類一等獎，安徽省單片機應(yīng)用競賽二等獎，安徽省機器人大賽二、三等獎等。同時改革也拓寬了學(xué)生的就業(yè)面，增加了就業(yè)機會。但在改革過程中，仍有環(huán)節(jié)需要加強，如新的培養(yǎng)方式中對教師要求更高，師資隊伍建設(shè)刻不容緩，教學(xué)管理激勵機制也應(yīng)相應(yīng)改革等。
參考文獻(xiàn)：