時間:2022-09-26 11:14:18
序論:好文章的創(chuàng)作是一個不斷探索和完善的過程,我們?yōu)槟扑]十篇課程設(shè)計實驗總結(jié)范例,希望它們能助您一臂之力,提升您的閱讀品質(zhì),帶來更深刻的閱讀感受。
差異化教學(xué)策略是一種先進的教學(xué)模式,為我們解決自動控制課程設(shè)計教學(xué)實踐中出現(xiàn)的上述問題提供了有力幫助。美國著名教育學(xué)家湯姆林森指出,“差異教學(xué)方式將學(xué)生的個體差異視為教學(xué)的組成要素,教師根據(jù)學(xué)生的準備水平、學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)風(fēng)格設(shè)計教學(xué)內(nèi)容,以適應(yīng)學(xué)生之間的個別差異,從而最終促進每個學(xué)生的成長與進步”。差異教學(xué)以學(xué)生個體為中心,強調(diào)人的自主性、整體性和獨特性,與我國傳統(tǒng)的因材施教教學(xué)思想有相通之處。針對自動控制課程設(shè)計教學(xué)中的問題,我們借鑒差異化教學(xué)思想,提出一種基于差異化教學(xué)策略的自動控制課程設(shè)計新模式。該模式不但使得課程設(shè)計任務(wù)和內(nèi)容具有層次化差異化,滿足學(xué)生個體差異發(fā)展的需要,提高學(xué)生參與課程設(shè)計的積極性和主動性;并且,結(jié)合課程設(shè)計本身的特點,我們對差異化教學(xué)策略進行拓展,采用差異化的實驗對象和多樣化的課程設(shè)計手段,提高學(xué)生課程設(shè)計中的獨立性,增強學(xué)生理論聯(lián)系實際的能力。
1.2課程設(shè)計任務(wù)的差異化
在差異化教學(xué)策略的指導(dǎo)下,課程設(shè)計的具體任務(wù)和教學(xué)內(nèi)容應(yīng)該體現(xiàn)出明顯的層次性,從而滿足不同能力學(xué)生學(xué)習(xí)的需求。因此,我們把課程設(shè)計實驗內(nèi)容分為如下三個層次。(1)基礎(chǔ)型實驗—主要包括實驗裝置的機理建模、基于實驗曲線的辨識建模、裝置物理模擬和控制系統(tǒng)構(gòu)建等;(2)綜合型實驗—是課程設(shè)計的主要工作,該部分內(nèi)容包括Matlab控制系統(tǒng)工具箱的使用、PID控制器的設(shè)計、控制器參數(shù)變化與根軌跡的關(guān)系、串聯(lián)校正技術(shù)、控制系統(tǒng)的能控能觀性分析和狀態(tài)反饋控制器的設(shè)計等;(3)提高型實驗—其目的在于提高學(xué)生對自動控制系統(tǒng)的綜合研究能力,包括最小拍控制器設(shè)計、純滯后系統(tǒng)構(gòu)建與控制和基于觀測器的狀態(tài)反饋控制等。
1.3課程設(shè)計實驗對象的差異化
(1)不同的實驗裝置—在有限的實驗室裝置中,為每組學(xué)生隨機指定不同的雙容水箱裝置,不同裝置的物理參數(shù)有一定差別,必然會帶來不同的被控對象數(shù)學(xué)模型。(2)不同的裝置參數(shù)—在同一套實驗裝置,為每組學(xué)生設(shè)置不同的水箱出口擋板閥開度,從而使得每組學(xué)生測試得到不同的實驗對象數(shù)學(xué)模型。(3)不同的裝置工作點—要求學(xué)生設(shè)置不同的工作點,雙容水箱系統(tǒng)本身為非線性系統(tǒng),選擇不同的工作點會導(dǎo)致不同的近似線性模型。雖然所有學(xué)生均針對雙容水箱實驗裝置建立二階被控系統(tǒng)作為實驗對象,但是以上三種措施使得學(xué)生面臨不同參數(shù)的二階實驗對象,做到實驗對象相似而不相同。因此從根本上避免了設(shè)計方案和實驗結(jié)果的雷同性,可以有效促進學(xué)生獨立自主創(chuàng)造性的開展課程設(shè)計工作。
1.4課程設(shè)計實驗手段的多樣化
針對學(xué)生無法有效聯(lián)系控制理論與工程實際的問題,采用控制理論分析、數(shù)字仿真分析與實驗測試驗證多種不同實驗手段相融合的課程設(shè)計模式,學(xué)生課程設(shè)計過程中做出的每條實驗曲線,教師都要求其應(yīng)用控制理論進行解釋分析,同時通過Matlab控制系統(tǒng)工具箱進行仿真對照。教師在課程設(shè)計中學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題時不應(yīng)直接解答,而是有意識引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合理論概念進行思考分析,進一步利用Matlab仿真平臺驗證想法,并在模擬實驗箱上進行測試,從而真正獨立自主的發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題。最后教師針對學(xué)生的問題,幫助其總結(jié)歸納分析,提煉使用控制理論分析解決實際控制問題的思路和步驟。
1.5課程設(shè)計考核方式的綜合化
自動控制課程設(shè)計的考核,不但要測評學(xué)生的最終實驗報告,更重要的是要考查學(xué)生的課程設(shè)計過程和平時表現(xiàn)。因此課程設(shè)計成績評定過程中采用綜合化考核方式,平時表現(xiàn)、成果檢查與總結(jié)報告按照一定比例(如3:4:3)構(gòu)成課程設(shè)計成績。
(一)案例教學(xué)。案例教學(xué)是績效管理課堂教學(xué)普遍應(yīng)用的一種教學(xué)方法。教師在課堂教學(xué)中,除了講授績效管理的基本知識和基本理論外,必須緊貼企業(yè)實際,使學(xué)生掌握績效管理的基本技能和專業(yè)技能。因此,在績效計劃的編制、績效目標和指標的設(shè)置、績效溝通、績效面談、績效總結(jié)等教學(xué)環(huán)節(jié),都可以精選一些典型案例,采用分組討論或情景模擬,進行案例教學(xué)。
(二)社會調(diào)查。社會調(diào)查指學(xué)生根據(jù)教學(xué)計劃,事先編制企業(yè)績效管理現(xiàn)狀調(diào)查表,調(diào)查典型企業(yè)績效管理的現(xiàn)狀及存在的問題,必要時寫出調(diào)查總結(jié)報告。社會調(diào)查是學(xué)生了解企業(yè)、熟悉企業(yè)的一個重要手段,在寒暑假或績效管理課程實訓(xùn)、課程設(shè)計或綜合實習(xí)、畢業(yè)實習(xí)等教學(xué)環(huán)節(jié),學(xué)生都可以進行社會調(diào)查。
(三)課程實驗或?qū)嵱?xùn)。課程實驗指借助計算機模擬教學(xué)軟件,安排專門的課內(nèi)實驗課時,學(xué)生到計算機房進行實驗。實驗內(nèi)容包括:績效指標及權(quán)重的設(shè)置、對員工績效指標進行網(wǎng)上評價、員工績效評分的匯總等。課程實訓(xùn)指學(xué)生根據(jù)指導(dǎo)教師的任務(wù)安排,利用企業(yè)調(diào)查資料或到網(wǎng)上收集相關(guān)資料,進行績效管理的基本技能訓(xùn)練。如,績效計劃的編制、績效考核表的設(shè)計、企業(yè)績效管理制度的編制等。
(四)綜合實習(xí)或?qū)I(yè)實習(xí)。在學(xué)完人力資源管理專業(yè)的主要主干課程后,可以安排學(xué)生進行綜合實習(xí)(或?qū)I(yè)實習(xí))。綜合實習(xí)的內(nèi)容除了績效管理外,還可以包括人力資源管理的其他主要職能,如工作分析、組織設(shè)計、員工培訓(xùn)與開發(fā)、薪酬管理、員工勞動關(guān)系管理等。
(五)畢業(yè)實習(xí)。在學(xué)完全部理論課程后,一般在第八學(xué)期初安排學(xué)生的畢業(yè)實習(xí)。畢業(yè)實習(xí)主要是為學(xué)生就業(yè)做準備,以增強學(xué)生的實踐能力和就業(yè)能力。對畢業(yè)以后有意向從事績效管理工作的學(xué)生,可以到企業(yè)的績效管理崗位進行頂崗實習(xí)。
(六)畢業(yè)論文。畢業(yè)論文是學(xué)生全面運用所學(xué)基本理論、專業(yè)知識和技能,對實際問題進行研究的綜合性訓(xùn)練。畢業(yè)論文旨在檢驗學(xué)生的獨立工作能力、分析和解決問題的能力、創(chuàng)新能力和科學(xué)精神。畢業(yè)論文一般在學(xué)完全部理論課程后,安排在第八學(xué)期進行。對績效管理感興趣的學(xué)生,可以選擇先進的績效管理工具應(yīng)用、績效管理系統(tǒng)、績效管理過程、績效管理創(chuàng)新等方面的課題進行研究。
二、績效管理課程實踐教學(xué)體系實施
績效管理課程實踐教學(xué)體系構(gòu)建完成以后,學(xué)校應(yīng)結(jié)合自身實際,制定適合的管理制度和規(guī)定,精心組織,嚴格實施,發(fā)現(xiàn)問題,不斷改進。下面以績效管理課程設(shè)計為例,其實施要點如下:
(一)編制相關(guān)的管理制度和規(guī)定。如編制績效管理課程設(shè)計大綱,內(nèi)容可包括:課程設(shè)計的性質(zhì)、目的和任務(wù),課程設(shè)計的基本理論,程序與要求,主要內(nèi)容提要,考核方式與評分標準,配套教材等。
(二)制定課程設(shè)計工作計劃,下達課程設(shè)計任務(wù)書。課程設(shè)計組組長根據(jù)課程設(shè)計大綱編制課程設(shè)計的工作計劃,內(nèi)容可包括:教學(xué)目的和要求,選題程序和題目擬定,時間和場地安排,指導(dǎo)教師和學(xué)生分組名單,考核方式和成績評定辦法,紀律和保障措施,課程設(shè)計工作計劃表等。指導(dǎo)教師應(yīng)根據(jù)課程設(shè)計的工作計劃,編制課程設(shè)計任務(wù)書,內(nèi)容可包括:課程設(shè)計的目的、課程設(shè)計的背景資料、課程設(shè)計的主要內(nèi)容、任務(wù)分工、課程設(shè)計的基本要求等。較好的做法是以一個典型企業(yè)為背景,10~20個學(xué)生為一組,包括以下設(shè)計內(nèi)容:確定企業(yè)使命、愿景、價值觀和戰(zhàn)略,企業(yè)各崗位說明書的編制,企業(yè)績效管理制度的編制,企業(yè)各崗位績效管理表格(如績效考核表)的編制。
(三)學(xué)生按要求進行課程設(shè)計。一般做法是:先到典型企業(yè)進行實地調(diào)查,收集原始數(shù)據(jù)和資料;再根據(jù)任務(wù)書的要求完成課程設(shè)計任務(wù);最后完成課程設(shè)計報告。在課程設(shè)計的過程中,指導(dǎo)教師應(yīng)全過程對學(xué)生進行輔導(dǎo)和答疑。
(四)課程設(shè)計總結(jié)。在學(xué)生完成課程設(shè)計后,指導(dǎo)組組長應(yīng)負責(zé)召開學(xué)生座談會,對課程設(shè)計進行總結(jié),并根據(jù)存在的問題,制定針對性的措施。
三、績效管理課程實踐教學(xué)體系改進
在構(gòu)建、實施績效管理課程實踐教學(xué)體系以后,必須對實踐教學(xué)體系定期進行檢查和總結(jié),發(fā)現(xiàn)問題,不斷改進,形成持續(xù)改進的動態(tài)循環(huán)。根據(jù)目前績效管理課程實踐教學(xué)存在的問題,可采取以下改進措施:
(一)重視績效管理課程的實踐教學(xué),構(gòu)建比較完善的實踐教學(xué)體系。學(xué)校應(yīng)根據(jù)自身實際,合理安排績效管理課程的實踐教學(xué)。如設(shè)置1~2周的績效管理課程設(shè)計或6~10課時的課程實訓(xùn)。有條件的學(xué)校,可開發(fā)或購買績效管理模擬教學(xué)軟件,安排6~10課時的課程實驗。在學(xué)生進行綜合實習(xí)或畢業(yè)實習(xí)階段,可安排學(xué)生到企業(yè)人力資源部的績效管理崗位進行對口或頂崗實習(xí)。
課程設(shè)計是一種課程形式,也是一種教學(xué)方法[1],其基本教學(xué)目的是加深學(xué)生對課程基礎(chǔ)理論和基本知識的理解與掌握,培養(yǎng)學(xué)生綜合運用基礎(chǔ)理論和技能分析與解決實際問題的實踐能力以及勇于探索的創(chuàng)新精神。微型計算機原理與接口技術(shù)是計算機硬件基礎(chǔ)的重要組成部分,是高等學(xué)校很多專業(yè)都開設(shè)的一門基礎(chǔ)性課程,也是一門應(yīng)用性、實踐性很強的課程。由于其開設(shè)量大,受益面廣,國內(nèi)高校都加強了該課程的建設(shè),深化課程改革。一方面,縮短了課堂授課學(xué)時,加大實驗學(xué)時,特別是加大課程設(shè)計學(xué)時;另一方面,加大課程設(shè)計的改革力度,不斷更新設(shè)計內(nèi)容,改革教學(xué)方法和考核方法,突出學(xué)生的自主性、主動性,激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識,注重學(xué)生設(shè)計能力的培養(yǎng)和工程能力的訓(xùn)練[2]。
天津大學(xué)電氣與自動化工程學(xué)院開設(shè)的微機原理課程設(shè)計,基于多個圍繞微機原理課程設(shè)計的天津大學(xué)教改課題的實踐成果,結(jié)合學(xué)科前沿和工程實際,創(chuàng)新微機原理課程設(shè)計平臺,不斷優(yōu)化和更新設(shè)計內(nèi)容。結(jié)合學(xué)生特點和興趣,注重引導(dǎo)、激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造激情和對知識的渴望,創(chuàng)新教學(xué)方法和手段。并且將創(chuàng)新性與工程規(guī)范納入考核體系,改革考核和成績評定方法,引導(dǎo)學(xué)生從注重結(jié)果轉(zhuǎn)變到注重過程,從注重成績轉(zhuǎn)變到注重成效。
一、創(chuàng)新微機原理課程設(shè)計平臺與內(nèi)容
1.微機接口實驗系統(tǒng)綜合設(shè)計項目開發(fā)
基于“通用微機接口實驗系統(tǒng)”,利用實驗系統(tǒng)的外擴展接口,開發(fā)利用各種外擴展板,構(gòu)建多種新的微機接口綜合設(shè)計系統(tǒng)。主要包括以下幾個方面:
(1)開發(fā)了GPS(全球定位系統(tǒng))導(dǎo)航系統(tǒng)擴展實驗板[3],并與“通用微機接口實驗系統(tǒng)”系統(tǒng)連接,以及與液晶顯示系統(tǒng)或LED鍵盤控制實驗板互聯(lián),構(gòu)成全新的綜合設(shè)計實驗系統(tǒng)。設(shè)計并開設(shè)基于導(dǎo)航系統(tǒng)實驗擴展板的綜合設(shè)計性實驗,與學(xué)科前沿相結(jié)合,增加了設(shè)計深度與廣度,豐富了實驗教學(xué)內(nèi)容。
(2)實現(xiàn)了“通用微機接口實驗系統(tǒng)”與LCD(液晶顯示系統(tǒng))連接[4]。新的實驗系統(tǒng)可完成主要內(nèi)容包括各種字符與圖形的編程與顯示、薄膜按鍵開關(guān)實驗等。實驗系統(tǒng)還可與電機等執(zhí)行元件相連,通過編程在液晶顯示器上顯示輸入輸出及控制和執(zhí)行信息等綜合設(shè)計性實驗內(nèi)容。
(3)實現(xiàn)了“通用微機接口實驗系統(tǒng)”與LED(發(fā)光二極管)鍵盤控制實驗板的連接[5]。該實驗系統(tǒng)通過8279芯片等的應(yīng)用完成了綜合設(shè)計性實驗題目的開發(fā),主要包括總線控制以及對控制對象進行顯示、管理和操作,使課程設(shè)計內(nèi)容更符合電氣與自動化專業(yè)對控制技術(shù)的要求。
(4)學(xué)生自主進行創(chuàng)新設(shè)計。實驗室提供紅外收發(fā)、溫濕度或壓力傳感器等實驗擴展板及相關(guān)技術(shù)資料,在課程設(shè)計中學(xué)生利用實驗室的各種設(shè)備與“通用微機接口實驗系統(tǒng)”相結(jié)合,自定課題進行創(chuàng)新設(shè)計與實踐。
2.微機接口實驗系統(tǒng)綜合設(shè)計性實驗應(yīng)用
拓展設(shè)計內(nèi)容,更新設(shè)計項目,做好設(shè)計實驗之間的科學(xué)銜接,使學(xué)生在課堂上更多地接觸前沿技術(shù),為他們未來接觸工程實際奠定良好的基礎(chǔ)。注意將本課程所學(xué)知識與“電子技術(shù)”、“自動控制原理”、“檢測技術(shù)”和“機器人學(xué)”等相關(guān)課程內(nèi)容融會貫通,提高學(xué)生綜合運用和工程應(yīng)用能力。
(1)課程設(shè)計內(nèi)容的設(shè)立。根據(jù)微機原理課程設(shè)計的要求,不斷進行實驗系統(tǒng)選題的設(shè)計與開發(fā),精心設(shè)計課程設(shè)計內(nèi)容,注重先進性和開放性,并與學(xué)科的前沿技術(shù)相結(jié)合,在課程設(shè)計的綜合性、設(shè)計性環(huán)節(jié)給予學(xué)生更多的選擇。設(shè)計課題包括基礎(chǔ)性選題和擴展性選題兩部分。
基礎(chǔ)性選題主要包括:自定義字符顯示編程,漢字字符顯示編程,圖形顯示編程,特效顯示編程,總線控制LED顯示實驗,微機接口、鍵盤、LED綜合實驗,GPS通訊實驗,GPS編程實驗,GPS手持機實驗,各種外擴展板設(shè)計實驗。這些設(shè)計內(nèi)容與微機接口技術(shù)緊密相關(guān),并具有一定的深度與廣度,同學(xué)們通過硬件連接、軟件設(shè)計,軟硬件調(diào)試完成集采集、顯示、存儲等功能于一體的設(shè)計內(nèi)容。
同時,我們還給出了多個綜合設(shè)計性擴展選題。此類選題沒有固定的要求,只是給出一些提示,學(xué)生可以根據(jù)自己的設(shè)想進行硬件選擇、軟件設(shè)計,達到自己的設(shè)計目標。極大地發(fā)揮了學(xué)生的主觀能動性和創(chuàng)新性。
(2)課程設(shè)計教程的編寫。微機原理課程設(shè)計綜合設(shè)計性選題的主要知識點依托微機原理接口技術(shù)并結(jié)合與之相關(guān)的學(xué)科前沿。為此,根據(jù)課程設(shè)計要求,編寫了相關(guān)的設(shè)計教程,提供參考文獻與網(wǎng)站,使學(xué)生在實驗前對相關(guān)的擴展知識有個初步了解。根據(jù)歷屆學(xué)生的具體情況,教師不斷總結(jié)實踐教學(xué)經(jīng)驗,逐步完善指導(dǎo)書的編寫,使之更適應(yīng)于學(xué)生的實踐與創(chuàng)新。在指導(dǎo)書編寫中按知識點模塊化編寫,設(shè)計實驗內(nèi)容從易到難編排,每個設(shè)計實驗都給出了預(yù)習(xí)要求和達到目標。對于創(chuàng)新性設(shè)計實驗我們給出一部分選題,同時鼓勵同學(xué)們結(jié)合系統(tǒng),將擴展板進行多種組合,自己設(shè)計課題,進行實踐創(chuàng)新。
二、探索新的實踐教學(xué)方法和手段
1.加強引導(dǎo)與鼓勵,激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造激情和對知識的渴望
在微機原理課程設(shè)計教學(xué)實踐中,首先了解不同學(xué)生的特點和學(xué)習(xí)興趣,在此基礎(chǔ)上有針對性地指導(dǎo)學(xué)生選題及團隊組合。在設(shè)計過程中,鼓勵學(xué)生獨立思考,通過網(wǎng)絡(luò)、圖書館、資料室等各種渠道進行信息檢索和資料查詢。教師在指導(dǎo)實驗時,從實踐應(yīng)用的角度出發(fā)去引導(dǎo)學(xué)生的設(shè)計方法和技術(shù)路線,注重培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、思考問題及解決問題的方法和思路以及創(chuàng)新意識。
教師在課堂上注重學(xué)生課程設(shè)計過程,鼓勵學(xué)生以靈活多樣的方式和不同的角度完成自己的選題,激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造激情和對知識的渴望,促使學(xué)生從“要我學(xué)、要我做”轉(zhuǎn)變?yōu)椤拔乙獙W(xué)、我要做”。
2.改革課程設(shè)計考核和成績評定方法
在課程設(shè)計的考核中將創(chuàng)新性與工程規(guī)范納入考核體系。指導(dǎo)教師從出勤次數(shù)、軟硬件設(shè)計、上機調(diào)試、預(yù)習(xí)(第一次實驗時檢查流程圖、源程序)與總結(jié)報告、創(chuàng)新性等方面對學(xué)生進行綜合考評。在課程設(shè)計的考核與評定過程中細化了預(yù)習(xí)、設(shè)計、創(chuàng)新、實驗報告完成各個步驟的考核標準。課程設(shè)計過程中為每位同學(xué)建立考核表格,其中題目1是基礎(chǔ)性選題,題目2是自選的綜合設(shè)計性擴展選題。按照考核指標體系,在課程設(shè)計過程中同步給出各環(huán)節(jié)考核成績,做到公平公正,激勵學(xué)生更好地完成課程設(shè)計內(nèi)容,更多地進行創(chuàng)新性設(shè)計。
三、教學(xué)效果
2006年以來,我們不斷創(chuàng)新微機原理課程設(shè)計硬件平臺,不斷擴展和更新設(shè)計內(nèi)容,邊實踐、邊改革。目前已在電氣與自動化工程學(xué)院自動化專業(yè)和電氣自動化專業(yè)6屆學(xué)生(平均每屆學(xué)生12個班、380人)中進行了教學(xué)實踐,取得了良好的教學(xué)成果。
微機原理課程設(shè)計教學(xué)過程中,學(xué)生付出了很大努力,他們要自學(xué)相關(guān)知識,查閱資料,進行實驗設(shè)計、流程設(shè)計,搭建硬件平臺;并通過軟件設(shè)計、軟硬件調(diào)試,完成整個設(shè)計,寫出設(shè)計說明書和總結(jié)報告。大部分學(xué)生對擴展性選題具有極大興趣,有學(xué)生選用導(dǎo)航擴展板實驗系統(tǒng),通過自學(xué)相關(guān)知識,實現(xiàn)了GPS地理信息的采集、顯示、存儲,取得了滿意的效果;還有學(xué)生偏重理論研究,例如08級的同學(xué)在80X86平臺上完成了FFT(快速傅里葉變換)的匯編實現(xiàn),具有較強的理論價值,能在本科階段做出這樣的課程設(shè)計成果,得到了師生的廣泛好評。
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數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是計算機專業(yè)的核心課程之一,是計算機軟件技術(shù)的基礎(chǔ),以數(shù)據(jù)為中心講述問題如何在計算機程序中得以實現(xiàn)。該課程的教學(xué)不僅要注重學(xué)生對理論知識的理解,更要培養(yǎng)學(xué)生能針對具體問題,設(shè)計合理的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),對數(shù)據(jù)進行有效的存儲、操作,并能完成相應(yīng)的高效算法。課程設(shè)計的教學(xué)是整個教學(xué)環(huán)節(jié)中非常重要的一環(huán),它彌補了課堂教學(xué)中實踐少的缺陷,其教學(xué)目標不僅要培養(yǎng)學(xué)生縝密的邏輯思維和數(shù)據(jù)抽象能力,更要培養(yǎng)學(xué)生在軟件設(shè)計領(lǐng)域科學(xué)的思維方式,將算法理論和編程實踐完美結(jié)合,能夠在工程實際中靈活應(yīng)用。因此不斷改進課程設(shè)計的教學(xué)方法,提高教學(xué)質(zhì)量是培養(yǎng)高素質(zhì)軟件人才的迫切要求。
1存在的普遍問題
1.1編程語言基礎(chǔ)差
數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程設(shè)計通常是在大二進行,算法是基于C/C++語言。雖然學(xué)生之前已先修過這些課程,但C++本身規(guī)則復(fù)雜,面向?qū)ο蟮乃枷氩蝗菀渍莆?,而學(xué)生又沒有經(jīng)過系統(tǒng)訓(xùn)練,普遍存在編程語言基礎(chǔ)薄弱、對調(diào)試程序的方法不夠熟練、程序結(jié)構(gòu)設(shè)置不合理、代碼編寫可讀性差等問題。不少同學(xué)反映算法能聽懂,看教師演示一些實例也覺得簡單,但輪到自己編程就無從下手。這種狀況直接制約了學(xué)生完成課程設(shè)計的質(zhì)量[1]。
1.2缺乏系統(tǒng)的軟件開發(fā)思想
計算機專業(yè)的課程體系中,軟件工程通常安排在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程設(shè)計之后,這樣學(xué)生在進行課程設(shè)計時,尚不具備軟件開發(fā)的思想。遇到問題時,只考慮怎么實現(xiàn),沒有進行整體軟件開發(fā)的過程規(guī)劃,忽視了軟件的性能、質(zhì)量、甚至于需求都不甚明確就急于動手編寫程序。這樣的做法使得課程設(shè)計的完成效率很低,經(jīng)常需要返工。
1.3教師的指導(dǎo)“過多”或“過少”
課程設(shè)計中,教師的指導(dǎo)相當(dāng)重要,但是目前存在兩個極端,有的教師對每個課程設(shè)計都講解得面面俱到,如何實現(xiàn),用什么樣的存儲結(jié)構(gòu),所得結(jié)果等都作了交代,學(xué)生只是被動的接收者,這種“填鴨式”的教學(xué)方式制約了學(xué)生的創(chuàng)新能力。而另一個極端,有的教師認為課程設(shè)計是由學(xué)生上機完成的,教師督促學(xué)生,最后給出考評,對學(xué)生完成課程設(shè)計的過程關(guān)注太少,很多學(xué)生因此敷衍了事。教師如何把握指導(dǎo)的度,如何指導(dǎo)是學(xué)生能力能否得到提高的一個重要因素[2]。
1.4考評制度不合理
長期以來,課程設(shè)計報告被看成是評定學(xué)生成績的一個重要依據(jù),而對學(xué)生軟件開發(fā)的過程關(guān)注不多,學(xué)生只要上交了報告就能獲得成績[3]。這樣的做法導(dǎo)致學(xué)生過度追求報告的整潔度、實驗結(jié)果的正確性等。甚至部分同學(xué)抄襲、直接從互聯(lián)網(wǎng)上下載報告交差。一個學(xué)期下來,除了交了幾份報告,學(xué)生的收獲甚少,課程設(shè)計教學(xué)效果甚微。因此,必須改革考評制度,才能真正培養(yǎng)學(xué)生的動手能力、創(chuàng)新能力。
2提高課程設(shè)計教學(xué)效果的措施
2.1規(guī)范軟件開發(fā)的過程,培養(yǎng)良好的編程習(xí)慣
在學(xué)生開始課程設(shè)計前,教師首先通過一個具體的實例,從需求分析、概要設(shè)計、詳細設(shè)計、編程測試等各個方面出發(fā),讓學(xué)生了解完整的開發(fā)軟件過程。在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程教學(xué)中,所有算法均用可運行程序講解,避免出現(xiàn)懂算法不懂編程的現(xiàn)象。有意識地讓學(xué)生強化編程的技巧、調(diào)試方法、面向?qū)ο笏枷氲葍?nèi)容。
我院數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程組教師采用面向?qū)ο蟮乃枷?,將?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中基本算法全部用C++模板類實現(xiàn),學(xué)生通過多看、多讀這些規(guī)范的程序,取得了不小進步。
2.2梯度命題,循序漸進開展課程設(shè)計
課程設(shè)計以往是教師根據(jù)實驗指導(dǎo)書布置課題后由學(xué)生完成,部分學(xué)生感到難度很大,無從下手。現(xiàn)階段我們將課程設(shè)計改為驗證型、驗證設(shè)計型、設(shè)計應(yīng)用型多種層次,針對各種基本數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),教師首先用模板類實現(xiàn),學(xué)生在課程設(shè)計時先用實例驗證程序,在此基礎(chǔ)上,設(shè)計出預(yù)留的一些函數(shù)接口,實現(xiàn)該類的部分功能。最后再針對某一具體問題,由學(xué)生開發(fā)出完整的程序。這是一個由易入難的循序漸進的過程,學(xué)生通過驗證型實驗更加牢固掌握基本數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),再由驗證設(shè)計型和設(shè)計應(yīng)用型實驗學(xué)會如何應(yīng)用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),如何在計算機中實現(xiàn)存儲,實現(xiàn)各種需求的功能。
下面以二叉樹部分內(nèi)容為例,首先實現(xiàn)二叉樹的模板類如下:
/*二叉樹類*/
template
class BinaryTree
{
public:
BinaryTree():m_root(NULL){} /*構(gòu)造函數(shù)*/
~BinaryTree()//析構(gòu)函數(shù)
/*按以先序次序輸入結(jié)點值的方式建立二叉樹的接口函數(shù)*/
void Create1(ElemType ch[],const ElemType &endChar);
/*以二叉樹的先序和中序次序建立二叉樹的接口函數(shù)*/
void Create2(ElemType ch1[],ElemType ch2[],int );
/*先序遞歸遍歷二叉樹的接口函數(shù)*/
void PreorderTraverse (void (*visit)(const ElemType &));
/*中序遞歸遍歷二叉樹的接口函數(shù)*/
void InorderTraverse (void (*visit)(const ElemType &));
/*后序遞歸遍歷二叉樹的接口函數(shù)*/
void PostorderTraverse (void (*visit)(const ElemType &));
……
private:
BTNode *m_root;
/*按先序次序輸入結(jié)點值的方式建立二叉樹*/
void _Create1(BTNode* &,ElemType ch[],const ElemType &,int &);
/*已知二叉樹的先序遍歷次序及中序遍歷次序,建立二叉樹*/
void _Create2(BTNode * &,ElemType ch1[], ElemType ch2[],int ,int ,int &);
/*先序遞歸遍歷二叉樹*/
void _PreorderTraverse(BTNode* ,void (*visit) (const ElemType &e));
……
};
對于這樣的模板類,設(shè)定的驗證型實驗為:給定一棵二叉樹,驗證其先序中序和后序遍歷結(jié)果。在掌握了二叉樹遍歷的基礎(chǔ)上,設(shè)計出模板類中預(yù)留的兩個接口函數(shù)create1和create2。最后,安排設(shè)計型實驗為創(chuàng)建表達式樹;分別用三種遍歷方式遍歷該樹,比較它與實際的波蘭式、中綴式和逆波蘭式之間的區(qū)別;完成給定表達式樹的表達式求值運算。這樣有梯度地安排課程設(shè)計,一方面強化了基本概念,另一方面引導(dǎo)學(xué)生完成更復(fù)雜的設(shè)計。對基礎(chǔ)薄弱的同學(xué)來說,驗證型實驗難度不大,基本都能完成,大大增強了自信;對優(yōu)秀學(xué)生來說,挑戰(zhàn)設(shè)計型實驗更能提高自身的能力。
2.3抽絲剝繭,層層深入啟發(fā)
學(xué)生遇到復(fù)雜問題時,往往一籌莫展,不知如何下手。教師應(yīng)教會學(xué)生如何從問題本身出發(fā),層層分析,應(yīng)采用哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),用到什么樣的操作,在這樣的操作需求下應(yīng)用何種存儲方法比較合適,最后細化到具體的函數(shù)實現(xiàn)。
如教學(xué)計劃編制問題[4],要求根據(jù)課程和課程之間的先修關(guān)系,得到合適的教學(xué)計劃安排。首先分析這個問題是對有向圖進行拓撲排序,課程和課程之間的先修關(guān)系可用有向圖描述出來。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)為有向圖,存儲方式為鄰接表,應(yīng)用的操作是拓撲排序。拓撲排序的基本思想是先輸出有向圖中入度為零的頂點,再從圖中刪除該頂點和所有以它為尾的弧,重復(fù)執(zhí)行,直至圖中所有頂點均輸出為止。要完成拓撲排序,首先要求出圖中所有頂點的入度。拓撲排序算法中還用到了一個輔助的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)棧,因此還需要初始化棧、出棧,入棧,判定??盏炔僮鲗崿F(xiàn)。這樣層層分析下來,程序中需要的函數(shù)一一明了:創(chuàng)建有向圖、鄰接表的建立、求頂點入度、初始化棧、出棧、入棧、判定???、拓撲排序等。函數(shù)層次關(guān)系圖示如圖1所示。
圖1函數(shù)層次關(guān)系圖
通過這樣的教學(xué)方式,學(xué)生學(xué)會了帶著問題去思考,逐步學(xué)會將大的程序化解成若干小函數(shù),最終經(jīng)過整合完成整個設(shè)計開發(fā)。
2.4加強團隊合作,調(diào)動每位同學(xué)積極性
在課程設(shè)計中,針對每一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)安排了一個工程性綜合實驗,這個綜合實驗由幾名同學(xué)組成小組合作完成。團隊成員分工明確,一名同學(xué)擔(dān)任組長,負責(zé)組織和控制組內(nèi)的工作進程,強調(diào)任務(wù)落實到組內(nèi)每一個同學(xué)。
教師布置任務(wù)后,每個團隊將軟件開發(fā)流程應(yīng)用到課程設(shè)計中,實質(zhì)性進行問題規(guī)劃、模塊劃分、項目整合等工作。只有團隊中每個成員都積極面對,整個團隊才能獲得優(yōu)秀成績,無形之中鞭笞每位同學(xué)認真對待。在一個團隊中,大家集思廣益,可以跟伙伴一起交流,互相學(xué)習(xí),形成共同進步的良好局面。
最后在驗收答辯時,團隊中每個成員都應(yīng)匯報自己所做工作,教師和其他團隊可以提問,交流開發(fā)過程中的心得。
2.5改革考評制度,從多角度綜合考慮成績
合理的考評制度可以對課程設(shè)計過程進行有效的監(jiān)控,通過考評體系可以反饋各階段的進展情況,便于總結(jié)經(jīng)驗,找出不足,保證課程設(shè)計的質(zhì)量和效果。課程設(shè)計考評有別于普通的課程評分,我分院數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程設(shè)計的成績由幾個方面綜合決定:課程設(shè)計的內(nèi)容、課程設(shè)計的實現(xiàn)以及實驗報告。各項考評指標均有一定的權(quán)重,能夠比較客觀公正地確定學(xué)生成績。其中課程設(shè)計的內(nèi)容主要考慮學(xué)生所選課題的難易度、工作量多少。實現(xiàn)過程主要考慮完成情況、軟件代碼規(guī)范化、文檔規(guī)范化、答辯質(zhì)量等,最后由學(xué)生提交設(shè)計報告進行總結(jié)和討論。設(shè)計報告除了包括常規(guī)的系統(tǒng)需求分析,概要設(shè)計,詳細設(shè)計,調(diào)試分析和實驗結(jié)果外,還鼓勵他們提出優(yōu)化方案,對于每個課程設(shè)計再“多想一點”,即其他可能存在的求解方法,如已經(jīng)使用了鏈式存儲結(jié)構(gòu)實現(xiàn),那使用順序存儲結(jié)構(gòu)如何實現(xiàn)?各種設(shè)計的優(yōu)缺點是什么?如何提高時間空間性能?通過總結(jié),學(xué)生對問題有了更加深入全面的理解,鍛煉了擴散思維方式,培養(yǎng)了創(chuàng)新能力。同時教師對評價優(yōu)秀的學(xué)生或團隊給與獎勵,促使學(xué)生之間形成你追我趕的良好學(xué)習(xí)氛圍,整體提高教學(xué)質(zhì)量。
3結(jié)語
數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)作為計算機專業(yè)的重要基礎(chǔ)課程之一,對學(xué)生軟件開發(fā)習(xí)慣的培養(yǎng)至關(guān)重要。提高課程設(shè)計教學(xué)質(zhì)量不僅可以鞏固基本知識,還可以讓學(xué)生適應(yīng)快速發(fā)展的軟件開發(fā)技術(shù),激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)和研究的興趣。本文從五個方面討論了提高課程設(shè)計教學(xué)質(zhì)量的措施,通過一個學(xué)期的教學(xué)實踐,從效果上來看,這屆學(xué)生分析問題、解決問題的能力,綜合創(chuàng)新能力,學(xué)習(xí)積極性都比前幾屆學(xué)生有了明顯提高,絕大部分的同學(xué)都能順利完成課程設(shè)計并獲得較好成績,這為他們后續(xù)的課程打下了堅實的基礎(chǔ)。
參考文獻:
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[3] 李群,趙玉霞,莊波.《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》實驗課程設(shè)計與探討[J]. 中國現(xiàn)代教育裝備,2007(3):27-28.
[4] 嚴蔚敏,吳偉民. 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)(C語言版)[M]. 北京:清華大學(xué)出版社,2006:180-182.
Discussion and Practice on Improving Teaching Quality of Data Structure Course Design
XU Chong, WANG Libo, JIANG Juan
(College of Computer Science, Hangzhou Dianzi University, Hangzhou 310018, China)
本文作者:焦詠梅高艷玲徐紅作者單位:石家莊鐵道大學(xué)四方學(xué)院
課程設(shè)計內(nèi)容的改革
首先,探索全系專業(yè)課程體系框架,將內(nèi)容緊密聯(lián)系,增強內(nèi)在邏輯性。把同一個培養(yǎng)能力范疇的同一類課程作為一個課程群,形成目標明確的課程群層次,把圍繞一個技能培養(yǎng)目標的、含有若干課程的知識點抽象出來,在更高層次上連貫起來,使該技能的培養(yǎng)隨課程設(shè)計的推進而不斷遞進、加深和拓展。如自動化專業(yè)的課程群層次結(jié)構(gòu)。在課程群的建設(shè)基礎(chǔ)上,我們的課程設(shè)計題目既要考慮前后課程縱向的貫通與銜接,又要充分考慮課程橫向間的相互融合,實現(xiàn)整體優(yōu)化。如把模擬電子、單片機、傳感器課程設(shè)計內(nèi)容縱向聯(lián)系,遞進升級,模擬電子課程設(shè)計題目應(yīng)做到熟練掌握器件特性及參數(shù)計算,理解電路原理,并仿真出結(jié)果,使學(xué)生通過課程設(shè)計過“三關(guān)”,即“器件關(guān)”、“分析關(guān)”和“動手關(guān)”,此階段培養(yǎng)了學(xué)生具備一定的硬件設(shè)計能力。在此階段基礎(chǔ)上進入下梯級,即單片機課程設(shè)計階段。讓學(xué)生在具備一定硬件設(shè)計能力的基礎(chǔ)上學(xué)習(xí)系統(tǒng)軟件設(shè)計,并且為了激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,把電子電路和單片機課程設(shè)計進行橫向優(yōu)化組合。單片機題目要求學(xué)生應(yīng)用電子電路的手段,即Protel原理圖設(shè)計PCB設(shè)計并制版,做出實物,完成程序燒錄,最終完成系統(tǒng)調(diào)試。結(jié)束時,學(xué)生親身經(jīng)歷了硬件、軟件的每一階段,鍛煉了學(xué)生工程應(yīng)用能力。此階段學(xué)生已具備了軟、硬結(jié)合的能力,為進入下一個梯級做了充足的準備。課程設(shè)計的最高梯級傳感器課程設(shè)計,即題目應(yīng)綜合模電、電子電路、單片機、傳感器四類課程的理論知識,在具備軟、硬件結(jié)合的能力的基礎(chǔ)上,應(yīng)用各類傳感器采集數(shù)據(jù),應(yīng)用單片機、電路模塊等手段完成一個應(yīng)用系統(tǒng)的綜合設(shè)計并做出實物,例如紅外報警系統(tǒng)、溫度檢測系統(tǒng)設(shè)計、光敏元件控制系統(tǒng)等。培養(yǎng)學(xué)生結(jié)合實際應(yīng)用的綜合設(shè)計能力,做到環(huán)環(huán)相扣,相輔相成,為畢業(yè)設(shè)計打下良好的基礎(chǔ)。
成績評定體系改革
建立完善的成績評定體系是保證課程設(shè)計教學(xué)質(zhì)量的關(guān)鍵,在注重結(jié)論正確的同時,應(yīng)強調(diào)整個設(shè)計方案實施的全過程。1.撰寫總結(jié)報告??偨Y(jié)報告是學(xué)生對課程設(shè)計全過程的總結(jié),不能等同于平時的實驗報告,因此內(nèi)容要完善,格式要規(guī)范。此環(huán)節(jié)占總成績的30%。2.實驗動手能力。包括器件選擇、仿真設(shè)計制版焊接、儀器使用、調(diào)試過程中分析和解決問題的能力以及創(chuàng)新精神。此環(huán)節(jié)占總成績的30%。3.學(xué)生實行全員答辯制。為避免學(xué)生互相抄襲或找人代做,我系自2009年開始施行課程設(shè)計全員答辯制度,每生5分鐘自述,10分鐘答辯,通過答辯情況給出答辯成績。此環(huán)節(jié)占總成績的40%。這樣一種相對完善的成績評定體系使學(xué)生在課程設(shè)計的任何一個環(huán)節(jié)都能認真對待,提高了學(xué)生的積極性和主動性,從而保證了課程設(shè)計的質(zhì)量。
哈爾濱工程大學(xué)通信電子線路課程是電子信息類重要的主干課程,理論課56學(xué)時,實踐性環(huán)節(jié)32學(xué)時,其中基礎(chǔ)實驗16學(xué)時,課程設(shè)計16學(xué)時,均為獨立設(shè)課一人一組。課程的主要目的是:通過實驗使學(xué)生深入掌握通信系統(tǒng)中發(fā)送設(shè)備和接收設(shè)備的結(jié)構(gòu)及電路組成,培養(yǎng)學(xué)生通信電路的設(shè)計、調(diào)試技能,增強學(xué)生的工程實踐能力,培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識,提高分析問題和解決問題的能力。該課程重要主要有以下3個原因:1)通信電路涉及的工作頻率高和電路的非線性,增加了實驗難度和抽象性,工藝要求高,工程上難以實現(xiàn);2)通信技術(shù)和芯片的迅速發(fā)展,為實驗提出新要求,要不斷跟蹤技術(shù)發(fā)展,更新實驗內(nèi)容;3)歷年大學(xué)生電子設(shè)計競賽都有通信類賽題,影響或引導(dǎo)著該課程的教學(xué)改革。因此射頻電路設(shè)計與制作是人們普遍感到棘手的難題,射頻工程師也受到用人單位的青睞,通常都是高薪聘用。但是該課程實驗卻不盡人意,課程實驗都習(xí)慣于使用實驗箱[1-2],開設(shè)驗證性實驗,不能破解上述面臨的3個難題。隨著“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”[3-5]在全國的實施與推廣,很多高校都在進行實驗教學(xué)的改革[6-9],增設(shè)綜合設(shè)計性實驗和創(chuàng)新實驗,這類實驗對于學(xué)生來說既有綜合性又有探索性,主要側(cè)重于所學(xué)理論知識的靈活運用,對于提高學(xué)生的工程實踐能力非常有益,這是當(dāng)前電子線路實驗發(fā)展的趨勢。哈爾濱工程大學(xué)通信電子線路教學(xué)課程組一直致力推進實驗教學(xué)改革[10-12],與時俱進地探索“卓越工程師”培養(yǎng)導(dǎo)向下如何更有效開展研究性實驗教學(xué),提升人才質(zhì)量。通過4年的改革實踐,基于“一提二指導(dǎo)三牽引”思路,提出了課程設(shè)計“項目式過程質(zhì)量控制方法”,教學(xué)效果良好,切實提升了課程設(shè)計的人才培養(yǎng)質(zhì)量。
1項目式過程質(zhì)量控制方法
哈爾濱工程大學(xué)通信電子線路課程設(shè)計是在修完16學(xué)時的基礎(chǔ)實驗之后,在第6學(xué)期開設(shè)?;A(chǔ)實驗側(cè)重于單元電路級電路,而課程設(shè)計注重培養(yǎng)學(xué)生系統(tǒng)電路的設(shè)計、調(diào)試技能,包含5個綜合設(shè)計性實驗選題,分別為調(diào)幅發(fā)射系統(tǒng)的設(shè)計、調(diào)頻發(fā)射系統(tǒng)的設(shè)計、調(diào)幅接收系統(tǒng)的設(shè)計、調(diào)頻接收系統(tǒng)的設(shè)計、自定義實驗項目。每個實驗項目均安排16學(xué)時,根據(jù)難易程度分為3個等級A、B、C,3個等級分別賦予1.0、0.9、0.8的權(quán)重,學(xué)生可根據(jù)自身情況自由選擇其中的一個項目。其中自定義實驗項目(A級)是學(xué)生自擬題目、自選實驗方案,通常都是采用先進的芯片,針對電子設(shè)計競賽開展的專題模塊設(shè)計與制作,如集成調(diào)頻接收機的設(shè)計、高頻鎖相信號源的設(shè)計等,具有一定的挑戰(zhàn)性,為能力強的學(xué)生提供了一個高端出口,這類題目通常得到支持。為充分保證課程設(shè)計的培養(yǎng)目標得到實施,基于“一提二指導(dǎo)三牽引”思路,課題組2012年提出“項目式過程質(zhì)量控制方法”,如圖1所示?!耙惶帷笔侵笇φn程設(shè)計提出明確的技術(shù)指標要求,如對發(fā)射機提出發(fā)射功率、整機效率、調(diào)制指數(shù)等技術(shù)指標要求,對接收機提出接收機靈敏度、接收機選擇性等技術(shù)指標要求;“二指導(dǎo)”是指課內(nèi)指導(dǎo)和課外指導(dǎo),課內(nèi)指導(dǎo)多在前導(dǎo)課和計劃內(nèi)學(xué)時實施,課外指導(dǎo)是學(xué)生課外科技活動指導(dǎo),可能涉及“超綱”問題,涉及學(xué)生感興趣的問題,可以挖掘?qū)W生的潛能;“三牽引”是指“科研項目”思維牽引、工程實踐能力牽引、創(chuàng)新研究能力牽引。
2項目式過程質(zhì)量控制的實施
2.1“項目”立題
“項目”立題是引導(dǎo)學(xué)生進行“項目式”研究的第一環(huán),立題必須科學(xué)嚴謹,要提出明確的“項目”技術(shù)指標要求。技術(shù)指標的提出不應(yīng)僅僅局限于理論教學(xué)范疇,還應(yīng)貼近工業(yè)實踐,與實際應(yīng)用接軌。課程設(shè)計提供的4個綜合設(shè)計性實驗項目,分別為調(diào)幅發(fā)射系統(tǒng)的設(shè)計、調(diào)頻發(fā)射系統(tǒng)的設(shè)計、調(diào)幅接收系統(tǒng)的設(shè)計、調(diào)頻接收系統(tǒng)的設(shè)計,內(nèi)容已基本覆蓋了理論課程知識點,發(fā)射系統(tǒng)提出發(fā)射頻率、發(fā)射功率、整機效率等技術(shù)指標,接收系統(tǒng)提出接收頻率、選擇性、靈敏度等技術(shù)指標。實驗立題時,就定位于將通信電子線路課程設(shè)計建設(shè)成真正意義上的系統(tǒng)設(shè)計型實驗,實驗中碰到的問題都是實際項目所面臨的問題,實驗內(nèi)容不僅僅涉及通信電子線路課程,還涉及模擬電子技術(shù)及射頻技術(shù),有的問題甚至超越了理論課程范疇,對教師的教學(xué)科研能力提出了很高的要求。
2.2前導(dǎo)課
由于課程設(shè)計是要求學(xué)生自主完成“項目”(一人一組),學(xué)生面對“項目”時會難以入手,因此設(shè)置前導(dǎo)課(不占學(xué)時)就顯得必要了。所謂前導(dǎo)課是在開課之前集中講授60~90分鐘,有兩個意義,一是講設(shè)計概論,教給學(xué)生設(shè)計思路;二是講自主式項目學(xué)生要做好哪些準備工作。前導(dǎo)課內(nèi)容重要,要求每個學(xué)生必須到位。開學(xué)之初,課程組教師分別為16個班480名學(xué)生集中講授前導(dǎo)課,學(xué)生都如約而至,認真聽課做記錄,課后還和教師展開交流與咨詢。通過前導(dǎo)課向?qū)W生引入系統(tǒng)的概念,分析一個項目完成的思維方法,引導(dǎo)學(xué)生培養(yǎng)科學(xué)的“科研項目”思維,首先根據(jù)技術(shù)指標要求,設(shè)計電路,并采用EDA軟件論證設(shè)計的合理性,然后焊接、調(diào)試電路,進而改進電路,提高系統(tǒng)的技術(shù)指標要求。在前導(dǎo)課中要求學(xué)生應(yīng)該根據(jù)個人情況選擇適合自己難度的選題,獨立完成項目,鍛煉個人實踐能力。
2.3“項目”設(shè)計
1)確定選題。按照實驗分級化的思路,每次實驗至少會有A、B、C難度不同的選題,學(xué)生可根據(jù)自己的實際情況選擇。2)制定設(shè)計方案。根據(jù)選題要求的技術(shù)指標,完成電路原理圖的設(shè)計和元件參數(shù)的計算。3)EDA仿真論證設(shè)計的合理性。對設(shè)計完成的電路原理圖,利用Multisim軟件進行仿真,驗證所設(shè)計電路是否夠滿足設(shè)計要求,進一步優(yōu)化設(shè)計[9];同時也使學(xué)生熟悉EDA工具軟件。這一點很重要,因為有些用人單位很看重學(xué)生是否會使用仿真工具,因此仿真成為學(xué)生需要掌握的一項基本技能。4)撰寫完成設(shè)計報告,自擬實驗步驟,設(shè)計實驗測試表格,完成預(yù)習(xí)思考題,列出元件表等。課程提出明確要求,沒有仿真電路、設(shè)計報告不能上實驗課。
2.4實驗操作
進入實驗室焊接、調(diào)試電路是鍛煉學(xué)生實踐能力的重要一環(huán)。指導(dǎo)教師要嚴格要求,鼓勵學(xué)生獨立自主完成實驗,對于實驗過程中學(xué)生碰到的問題給予啟發(fā)式指導(dǎo),引導(dǎo)學(xué)生自己分析問題、解決問題。技術(shù)指標是評價學(xué)生完成情況的重要依據(jù),因此針對學(xué)生測試數(shù)據(jù)及技術(shù)指標完成情況,指導(dǎo)教師可探究性提出一些改進方案,引導(dǎo)學(xué)生進一步改進設(shè)計,研究如何提升系統(tǒng)技術(shù)指標。這個過程可促使學(xué)生理論結(jié)合實踐,對學(xué)生能力提升有很大意義。學(xué)生完成實驗操作后,實驗數(shù)據(jù)須交指導(dǎo)教師當(dāng)場簽字。由于是一人一組獨立完成實驗項目,學(xué)生在期間很少出現(xiàn)隨便走動、交頭接耳的情況,現(xiàn)場秩序井然。當(dāng)然,由于題目難度較大,或者學(xué)生自愿選擇指標更高的項目,我們不要求一定在16學(xué)時完成,超學(xué)時不影響成績,實驗室開放運行,學(xué)生可隨時進入實驗室,創(chuàng)造了自主實驗、研究問題的氛圍。
2.5成績評定
如何對學(xué)生的實驗情況進行很好的評定,如何對每個學(xué)生給出客觀、公正的實驗成績,從而保證實驗教學(xué)效果,一直是實驗課程的難題。目前課程設(shè)計成績評定由設(shè)計報告(25)、實驗操作(60)、總結(jié)報告(15)3部分組成。2.5.1實驗報告實驗報告整體包含設(shè)計報告和總結(jié)報告兩部分。針對設(shè)計報告和總結(jié)報告,課程組已提出統(tǒng)一格式要求和評分標準,實驗電路參數(shù)設(shè)計、實驗數(shù)據(jù)處理、實驗結(jié)果分析3部分在報告成績占較大比值。2.5.2“項目”驗收學(xué)考核指標,嚴把“項目式”驗收關(guān),通過考核“逼迫”學(xué)生進行研究性實驗,是項目式過程質(zhì)量的關(guān)鍵。目前課程組有5位教師,如何避免教師個人差異對教學(xué)效果造成的影響一直是課程組思考的問題?;谡n程組情況,嚴把實驗出口關(guān)(實驗考核)是最為可行的方式,即不論實驗教師是誰,對學(xué)生考核要求是統(tǒng)一的,達到基本要求才能過關(guān)(教學(xué)“合格品”把關(guān),底線),根據(jù)技術(shù)指標情況比拼優(yōu)秀(教學(xué)“高質(zhì)量品”把關(guān),提升),激發(fā)優(yōu)秀學(xué)生開展真正“項目式”研究。針對實驗操作考核,課程組提出研制一體化通信測試平臺,可以快速、標準化地測量學(xué)生實驗完成的技術(shù)指標情況,可明顯提高實驗效率,為實驗成績的評定提供一個客觀、統(tǒng)一標準。另外,課程組在實驗成果的驗收手段上進行了改革,制作了相應(yīng)的發(fā)射機和接收機用來檢驗學(xué)生的實驗成果,不論是做發(fā)射系統(tǒng)的學(xué)生還是做接收系統(tǒng)的學(xué)生,不僅有實驗數(shù)據(jù)和波形,還可親耳聽到自己制作的接收機或發(fā)射機所收發(fā)的音樂,使學(xué)生有了實驗的成就感,提高了學(xué)生實驗的興趣,這種教學(xué)方法在學(xué)生中受到了好評。
2.6競賽“項目”延伸學(xué)習(xí)
由于課程設(shè)計學(xué)時有限,通過計劃內(nèi)學(xué)時只能向?qū)W生引入“科研項目”思維,讓學(xué)生對科研項目過程有一定認識和感受。為了充分培養(yǎng)學(xué)生工程實踐能力,學(xué)校建設(shè)了全開放自助式實驗室,實驗室提供必要的儀器及基本元器件,學(xué)生可以進入實驗室完成科研立項及競賽項目。課題組教師非常重視學(xué)生的后續(xù)培養(yǎng),積極鼓勵和支持學(xué)生參與大學(xué)生電子設(shè)計競賽。在電子設(shè)計競賽準備期,課題組教師指導(dǎo)學(xué)生制作低噪聲放大器、寬帶放大器、混頻器、直接頻率合成信號發(fā)生器等通信電路模塊,設(shè)計完成更高性能指標的發(fā)射接收系統(tǒng)。通過參與電子設(shè)計競賽,學(xué)生的工程實踐能力、創(chuàng)新能力都有了很大的提高。在歷年的大學(xué)生電子設(shè)計競賽中,課題組教師指導(dǎo)學(xué)生完成通信電路方向的選題,競賽成績都穩(wěn)居黑龍江省第一,多次獲全國大學(xué)生電子設(shè)計競賽一等獎和二等獎。
3結(jié)束語
課程組以培養(yǎng)“卓越工程師”為導(dǎo)向深化課程內(nèi)容和教學(xué)模式建設(shè),經(jīng)過4年教學(xué)實踐,基于“一提二指導(dǎo)三牽引”理念,提出“項目式過程質(zhì)量控制方法”,構(gòu)建了一個標準化的課程設(shè)計教學(xué)模式。通信電子線路課程設(shè)計的開設(shè)培養(yǎng)了學(xué)生項目研究思維,切實提高了學(xué)生工程實踐能力、創(chuàng)新能力,受到了學(xué)生一致好評。學(xué)生馬春華在課程總結(jié)中寫到“高頻電子線路課程設(shè)計讓我體驗了一個項目的開展過程,整個過程下來自己學(xué)會了很多東西,特別是開拓了自己思維,收獲很大”。學(xué)生王巨震在課程總結(jié)中寫到“課程設(shè)計的項目式要求激發(fā)了我的實驗欲望,通過一步步提高技術(shù)指標,讓我體會到了實驗的成就感,讓我知道以后如何開展科研項目,希望實驗課程都能這樣”。通信電子線路實驗課程在2013年和2015年都獲評為“哈爾濱工程大學(xué)實驗示范課程”,給我校其他課程設(shè)計類課程的開設(shè)提供了一個很好的借鑒。希望課程建設(shè)成果也能為全國其他高校課程改革提供一定借鑒和幫助!
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高等學(xué)校的實踐教學(xué)一般包括課程實驗、綜合性設(shè)計、課外科技活動、社會實踐、畢業(yè)設(shè)計,等。因此,實踐教學(xué)基本上可以分為三個層次:第一,緊扣課堂教學(xué)內(nèi)容,以掌握和鞏固課程教學(xué)內(nèi)容為主的課程實驗和綜合性設(shè)計;第二,以社會體驗和科學(xué)研究體驗為主的社會實踐和課外科技活動;第三,以綜合應(yīng)用專業(yè)知識和全面檢驗專業(yè)知識應(yīng)用能力的畢業(yè)設(shè)計。課程實踐(含課程實驗和綜合性設(shè)計)是大學(xué)教育中最重要也是最基礎(chǔ)的實踐環(huán)節(jié),直接影響后繼課程的學(xué)習(xí)以及后繼實踐的開展質(zhì)量。課程設(shè)計是屬于第一個層次的綜合性設(shè)計實踐教學(xué)。
課程設(shè)計以培養(yǎng)學(xué)生系統(tǒng)設(shè)計與分析能力為目標,通過團隊式合作、研究式分析、工程化設(shè)計完成較大型的系統(tǒng)或軟件的設(shè)計題目。課程設(shè)計不僅有利于學(xué)生鞏固、提高和融合所學(xué)的專業(yè)課程知識,更重要的是能培養(yǎng)學(xué)生多方面的能力,如綜合設(shè)計能力、動手能力、文獻檢索與分析能力、團隊合作、工程化能力、研究性學(xué)習(xí)能力、創(chuàng)新能力,等。因此,課程設(shè)計是提高學(xué)生動手能力和解決實際問題能力的一種非常有效的方法,越來越受到重視。
大力加強教學(xué)活動中學(xué)生的實踐動手能力的培養(yǎng)已經(jīng)引起了教育與社會各界人士的廣泛重視。在教育部高等學(xué)校計算機科學(xué)與技術(shù)專業(yè)教學(xué)指導(dǎo)委員會制訂的“高等學(xué)校計算機科學(xué)與技術(shù)專業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略研究報告暨專業(yè)規(guī)范”中,我們可以看出,教育部專業(yè)教學(xué)指導(dǎo)委員會對課程設(shè)計非常重視。從培養(yǎng)與提高學(xué)生綜合能力出發(fā),教學(xué)指導(dǎo)委員會制定的四個方向的專業(yè)規(guī)范均建議有單獨課程開設(shè)綜合性課程設(shè)計,每個專業(yè)方向分別給出了6個綜合課程設(shè)計范例(每個本科學(xué)生可以選修其中3~4個)。
根據(jù)國家教育部教學(xué)指導(dǎo)委員會以及浙江省計算機教學(xué)指導(dǎo)委員會的調(diào)查,目前“計算機科學(xué)與技術(shù)”專業(yè)的開設(shè)數(shù)居全國專業(yè)點數(shù)之首,其中有很大部分為最近十年內(nèi)開設(shè)的。這一方面反映了高等教育對國家信息化建設(shè)浪潮的積極響應(yīng),另一方面也反映了許多學(xué)校專業(yè)建設(shè)的經(jīng)驗不足。一些專業(yè)師資隊伍薄弱,一些學(xué)生在校期間沒有得到足夠的、比較綜合或系統(tǒng)的訓(xùn)練。根據(jù)浙江省計算機教學(xué)指導(dǎo)委員會的調(diào)查,浙江省高校計算機專業(yè)實踐環(huán)節(jié)的學(xué)分差距較大,一般在16至30學(xué)分之間。一般學(xué)校安排的課程設(shè)計為5門左右,多的學(xué)校有7門,少的只有2門。因此,目前各高校對課程設(shè)計環(huán)節(jié)的理解與實施的力度存在差距,其效果也有很大的差別。一些學(xué)校課程設(shè)計的工作量與深度不夠。
課程設(shè)計是提高學(xué)生實踐能力與綜合素質(zhì)的重要與可行的手段。課程設(shè)計的內(nèi)容建設(shè)與實施對教師的業(yè)務(wù)水平有較高的要求。一些師資隊伍和學(xué)生基礎(chǔ)相對薄弱的高校,實施高質(zhì)量的課程設(shè)計確實存在較大的難度。因此,加強課程設(shè)計內(nèi)容的研究與相應(yīng)教材建設(shè)是十分必要的。教材是教學(xué)經(jīng)驗和成果的凝固。通過總結(jié)課程設(shè)計實施經(jīng)驗比較豐富的教師的成果,形成教材,必將有助于推動高質(zhì)量課程設(shè)計在各高校中的開展,為提高計算機專業(yè)人才培養(yǎng)整體質(zhì)量作出貢獻。
2計算機實驗教材出版狀況
鑒于學(xué)生實踐能力的培養(yǎng)引起了越來越廣泛的重視,國內(nèi)各大出版社紛紛開始重視實驗教材的建設(shè)。目前實驗教材基本上分以下兩類:(1)課程基本實驗教材,以課程基本實驗為主,包含一部分設(shè)計實驗,這是目前實驗教材的主體;(2)課程設(shè)計實驗教材,以綜合性、設(shè)計型實驗為主。
近年來,雖然出版的實驗教材數(shù)量有所上升,但整體比重還是比較低。例如,作者對國內(nèi)某大出版社公布的計算機類教材清單進行了統(tǒng)計分析:在570本教材中,實驗教材共73本,占總數(shù)的12.8%;而這些實驗教材基本上以大學(xué)計算機基礎(chǔ)和程序設(shè)計類課程(包括數(shù)據(jù)庫程序設(shè)計)的實驗教材為主,其中大學(xué)計算機基礎(chǔ)課程實驗教材占實驗教材總數(shù)的34%;程序設(shè)計類課程實驗教材占實驗教材總數(shù)的44%;其他所有課程的實驗教材只占22%。從各類別教材中實驗教材的比例上看,在大學(xué)計算機基礎(chǔ)課程教材中實驗教材占30%;在程序設(shè)計類教材中實驗教材占31%;而其他類課程實驗教材的比例僅占4.2%??梢?,目前已出版的實驗教材主要集中在大學(xué)計算機基礎(chǔ)、程序設(shè)計這類計算機基礎(chǔ)課程上,專業(yè)課程實驗教材非常少,而綜合性設(shè)計(課程設(shè)計)的實驗教材更是非常缺乏。
從我們已經(jīng)了解到的已出版的一些課程設(shè)計系列教材的情況看:
(1) 不同出版社計算機專業(yè)課程設(shè)計系列教材的側(cè)重點和風(fēng)格不同,各有特色。但整體上來說,這些系列教材基本上都比較注重市場應(yīng)用性廣的技術(shù),專業(yè)覆蓋面和系統(tǒng)性都還不夠。已出版的課程設(shè)計教材主要也集中在程序設(shè)計、實用技術(shù)等方面。
(2) 不少教材的實驗案例偏重課程知識與相關(guān)技術(shù)的鞏固、掌握以及應(yīng)用,而對系統(tǒng)分析與設(shè)計能力以及工程化方法方面的訓(xùn)練份量還不夠。
因此,建設(shè)專業(yè)覆蓋面廣、體現(xiàn)綜合性設(shè)計和工程化方法的課程設(shè)計實驗教材是非常有必要的。
3計算機課程設(shè)計教材建設(shè)要點
課程設(shè)計是計算機及相關(guān)專業(yè)的主要實踐性教學(xué)環(huán)節(jié)之一。好的課程設(shè)計應(yīng)該圍繞著一門或幾門主要專業(yè)基礎(chǔ)課或?qū)I(yè)課,以培養(yǎng)學(xué)生系統(tǒng)設(shè)計與分析能力為目標,通過團隊式合作、研究式分析、工程化設(shè)計完成較大型的系統(tǒng)或軟件的設(shè)計題目。課程設(shè)計不應(yīng)僅僅圍繞著鞏固、提高和融合所學(xué)的專業(yè)課程知識,更重要的是應(yīng)該注重培養(yǎng)學(xué)生多方面的能力,如綜合設(shè)計能力、動手能力、文獻檢索能力、團隊合作、工程化能力、研究性學(xué)習(xí)能力、創(chuàng)新能力等。
因此,課程設(shè)計教材的建設(shè)應(yīng)該緊緊圍繞著以上目標進行,突出以下特點:
(1) 系統(tǒng)性。課程設(shè)計適用于計算機專業(yè)絕大多數(shù)專業(yè)基礎(chǔ)與專業(yè)課程;學(xué)生系統(tǒng)分析與設(shè)計能力、工程實踐能力的培養(yǎng)是長期、系統(tǒng)的過程。為了加強學(xué)生實踐能力,課程設(shè)計教材最好能形成系統(tǒng)性,涉及專業(yè)主要課程,以給學(xué)生不同角度、不同層次、持續(xù)的實踐訓(xùn)練。
(2) 典型性。課程設(shè)計中的案例應(yīng)該圍繞相關(guān)課程的主要知識與技術(shù),具有典型的代表意義,這樣有利于學(xué)生更深入地鞏固與掌握相關(guān)課程的主要知識。
(3) 工程性。目前,計算機軟硬系統(tǒng)的設(shè)計與開發(fā)基本上都需要應(yīng)用工程化方法、進行團隊式合作。因此,課程設(shè)計作為實踐能力訓(xùn)練的重要階段,也應(yīng)該體現(xiàn)和突出工程化方法和團隊合作意識。
(4) 探索性。課程設(shè)計不同于一般課程實驗的主要表現(xiàn)點之一是:希望學(xué)生能圍繞課程設(shè)計目標,通過查找與分析有關(guān)參考資料,進行探究式的學(xué)習(xí),激發(fā)創(chuàng)造的意識和能力。所以,在案例分析與練習(xí)方面,不應(yīng)該只是“手把手”地教,更應(yīng)該留有進一步發(fā)揮與想象的余地。
(5) 可仿性。課程設(shè)計一般通過案例分析引導(dǎo)學(xué)生進行進一步的課題設(shè)計,因此這些案例本身應(yīng)該具有可再現(xiàn)性,即學(xué)生通過教材的案例分析可以自己設(shè)計實現(xiàn)相應(yīng)案例;另外,學(xué)生也可以在案例基礎(chǔ)上進一步擴展和創(chuàng)新。
(6) 層次性。近幾年來,越來越多、不同層次的學(xué)校在計算機專業(yè)中開始實施課程設(shè)計。由于不同學(xué)校學(xué)生層次的差異比較大,建議在課程設(shè)計的題目上有一定的訓(xùn)練梯度,盡量能使不同水平的學(xué)生都能從中受益,既有詳盡的指導(dǎo),也有適當(dāng)?shù)奶崾尽?/p>
4浙江大學(xué)計算機專業(yè)課程設(shè)計實驗教材
浙江大學(xué)計算機學(xué)院在專業(yè)課程中實施課程設(shè)計(project)已有10多年的歷史,積累了豐富的經(jīng)驗和資料。目前,該學(xué)院80%以上的專業(yè)骨干課程要求學(xué)生必須完成相應(yīng)的綜合實驗,其中大多數(shù)是以團隊合作方式完成。
為全面總結(jié)專業(yè)課程設(shè)計的建設(shè)經(jīng)驗,推廣建設(shè)成果,該學(xué)院特別組織相關(guān)課程的骨干任課教師編寫了一部以課程設(shè)計內(nèi)容為主的“高等院校計算機專業(yè)課程綜合實驗系列規(guī)劃教材”,并將于2007年下半年由浙江大學(xué)出版社陸續(xù)出版。
該系列教材的作者們不僅具有豐富的教學(xué)經(jīng)驗而且還具有豐富的科研經(jīng)驗,是浙江大學(xué)計算機科學(xué)與技術(shù)學(xué)院和軟件學(xué)院的教學(xué)核心力量。這支隊伍目前已經(jīng)獲得了兩門國家精品課程(C語言程序設(shè)計基礎(chǔ)及實驗、操作系統(tǒng))以及四門省部級精品課程,出版了幾十部教材。系列教材涵蓋了絕大部分專業(yè)必修課程和部分選修課程,是一部比較完整的專業(yè)課程設(shè)計系列教材,也是國內(nèi)首部由研究型大學(xué)計算機學(xué)科獨立組織編寫的專業(yè)課程設(shè)計系列教材。
系列教材由《C程序設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計》、《軟件工程課程設(shè)計》、《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程設(shè)計》、《數(shù)值分析課程設(shè)計》、《編譯原理課程設(shè)計》、《邏輯與計算機設(shè)計基礎(chǔ)實驗教程與課程設(shè)計》、《操作系統(tǒng)課程設(shè)計》、《數(shù)據(jù)庫課程設(shè)計》、《Java程序設(shè)計課程設(shè)計》、《面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計課程設(shè)計》、《計算機組成課程設(shè)計》、《計算機體系結(jié)構(gòu)課程設(shè)計》、《計算機圖形學(xué)課程設(shè)計》等十三門課程的綜合實驗教材所組成。
下面舉例介紹其中幾本教材的主要內(nèi)容及特點。
《C程序設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計》:在分析C語言高級編程技術(shù)的基礎(chǔ)上,通過對“通訊錄”、“計算器”、“俄羅斯方塊”等3個完整案例的解析,指導(dǎo)讀者按照軟件工程的生命周期開發(fā)過程,從問題分析、設(shè)計、編碼到測試,循序漸進地完成大型程序的開發(fā)。教材還提供了9個大型程序訓(xùn)練的題目及簡要分析,供讀者練習(xí)。本教材還針對教學(xué)需要,提供了可參考的實施過程說明、開發(fā)文檔模版、考核方法和評價標準,特別強調(diào)學(xué)生團隊合作精神的培養(yǎng)。
《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程設(shè)計》:針對堆棧、樹、圖、排序、哈希查找、算法設(shè)計等方面的內(nèi)容提供了8個課程設(shè)計案例,分別從基本知識回顧、設(shè)計題目、設(shè)計分析、設(shè)計實現(xiàn)、測試方法、評分要點等幾個方面進行分析。教材還提供了8個課程設(shè)計習(xí)題,并對實現(xiàn)要點進行了簡要的分析。
《計算機組成課程設(shè)計》:要求實驗者用硬件描述語言(Verilog HDL)設(shè)計單元電路、功能部件和指令條數(shù)有限而功能較齊全的單時與多時鐘CPU。在計算機功能單元仿真模擬正確后, 實驗者能把自己設(shè)計的結(jié)果寫入到Spartan-3 Starter Kit Board開發(fā)板的FPGA可編程芯片上,并能直接實驗自己的設(shè)計(芯片)是否達到預(yù)期目標。實驗設(shè)計由淺入深,內(nèi)容豐富。
《數(shù)據(jù)庫課程設(shè)計》:以圖書管理系統(tǒng)的開發(fā)為例,從需求分析開始,到數(shù)據(jù)庫設(shè)計、數(shù)據(jù)庫應(yīng)用和應(yīng)用開發(fā)等過程。其中應(yīng)用開發(fā)的環(huán)境和工具包括MySQL數(shù)據(jù)庫和ODBC接口技術(shù),以及SQL Server和JDBC等。本書側(cè)重于介紹“怎么做”和做的過程,而非原理性和全面性的闡述。
《軟件工程課程設(shè)計》:主要圍繞軟件工程的基本知識點,通過詳細分析一套典型的實際案例――銀行系統(tǒng)的開發(fā),指導(dǎo)學(xué)生應(yīng)用軟件工程生命周期的理論以及使用相應(yīng)工具完成實際項目的開發(fā)。同時提供了一系列練習(xí)項目,供讀者進一步練習(xí)。
中圖分類號:G642.0 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2015)05-0174-02
《水質(zhì)工程學(xué)》作為給排水科學(xué)與工程專業(yè)的核心專業(yè)課程,涉及理論教學(xué)、實驗教學(xué)、生產(chǎn)實習(xí)及課程設(shè)計等四個教學(xué)環(huán)節(jié)?!端|(zhì)工程學(xué)》的教學(xué)質(zhì)量,將直接影響本專業(yè)畢業(yè)生從事專業(yè)工作的能力與水平。而教學(xué)質(zhì)量除了受制于各單一教學(xué)環(huán)節(jié)本身的教學(xué)效果外,各教學(xué)環(huán)節(jié)的合理安排也會對教學(xué)質(zhì)量的提高產(chǎn)生極大的促進作用。
近年來,我校成立了《水質(zhì)工程學(xué)》課群組,教學(xué)團隊完成了多項關(guān)于給排水專業(yè)教學(xué)改革的項目,通過總結(jié)教學(xué)經(jīng)驗、完善實踐教學(xué)體系、合理安排教學(xué)環(huán)節(jié),使得《水質(zhì)工程學(xué)》的教學(xué)效果有了很大的提高,畢業(yè)生質(zhì)量得到了用人單位的肯定。
一、《水質(zhì)工程學(xué)》主要內(nèi)容與教學(xué)環(huán)節(jié)
(一)《水質(zhì)工程學(xué)》的重要性
給排水科學(xué)與工程專業(yè)作為一個工科專業(yè),學(xué)生畢業(yè)后主要在市政設(shè)計院、建筑設(shè)計院等各類設(shè)計院所、自來水公司、環(huán)保公司等工作,畢業(yè)生應(yīng)能從事與給水處理、污水處理相關(guān)的設(shè)計、施工、運行管理等工作。而這些專業(yè)知識的學(xué)習(xí),主要來自于《水質(zhì)工程學(xué)》。因此,《水質(zhì)工程學(xué)》教學(xué)效果的好壞,直接影響到學(xué)生的專業(yè)水平和就業(yè)單位對學(xué)校教學(xué)工作質(zhì)量的評價。
(二)《水質(zhì)工程學(xué)》主要教學(xué)內(nèi)容
《水質(zhì)工程學(xué)》是給排水科學(xué)與工程專業(yè)最重要的專業(yè)必修課之一。課程內(nèi)容按處理對象主要包括城市給水處理、城市污水處理、工業(yè)給水及污廢水處理等;按處理原理包含物理處理、化學(xué)處理、物化處理和生化處理等,具體包括各種水處理技術(shù)的原理、工藝流程、最新成果和發(fā)展趨勢。城市給水處理的教學(xué)目的:要求學(xué)生通過學(xué)習(xí),具有解決城市給水處理技術(shù)問題的初步能力,熟悉城市水廠的運行管理,重點掌握凝聚與絮凝、沉淀、過濾、吸附及消毒等水處理單元的基本概念、基本理論與設(shè)計計算。了解該學(xué)科現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢,具有進行給水處理技術(shù)科學(xué)研究的基本能力。污水處理部分的教學(xué)目的:通過本課程學(xué)習(xí),使學(xué)生掌握污水的物理處理、活性污泥法、生物膜法、污水的自然生物處理、污水的深度處理與回用以及污泥處理與處置等方面的基本概念、基本理論、設(shè)計計算和運行管理技術(shù),掌握污水處理的工程技術(shù)與方法、應(yīng)用條件以及新工藝與新技術(shù),為將來從事本專業(yè)的污水處理工程設(shè)計、科研及運行管理等工作奠定必要的理論和應(yīng)用基礎(chǔ)。工業(yè)水處理部分的教學(xué)目的:要求學(xué)生重點掌握水的化學(xué)處理、離子交換及各種膜法處理的基本理論和工藝技術(shù);熟悉工業(yè)給水及工業(yè)廢水處理的基本處理方法和設(shè)備運行管理,熟悉工業(yè)廢水處理的排放標準;掌握工業(yè)給水和工業(yè)廢水處理工程設(shè)計與計算的基本概念;初步具備從事工業(yè)給水和廢水處理的科研能力,并對該學(xué)科現(xiàn)狀和發(fā)展動向具有初步的了解。
(三)《水質(zhì)工程學(xué)》主要教學(xué)環(huán)節(jié)
《水質(zhì)工程學(xué)》涉及的教學(xué)環(huán)節(jié)主要包括理論教學(xué)、水質(zhì)工程實驗、課程設(shè)計以及生產(chǎn)實習(xí)等四個方面。與本專業(yè)的其他課程教學(xué)只覆蓋一到兩個教學(xué)環(huán)節(jié)相比,《水質(zhì)工程學(xué)》的教學(xué)過程涵蓋了所有相關(guān)的教學(xué)環(huán)節(jié)。每個教學(xué)環(huán)節(jié)都對保證教學(xué)質(zhì)量起著重要的作用。理論教學(xué)為學(xué)生講授水處理方面的相關(guān)原理,使學(xué)生全面了解與掌握水質(zhì)與水質(zhì)標準、水處理方法與原則、凝聚和絮凝、沉淀、過濾、吸附、氧化還原與消毒、離子交換、膜濾技術(shù)、活性污泥法、生物膜法、厭氧生物處理、污泥處理處置與應(yīng)用、水的冷卻、腐蝕與結(jié)垢、典型給水處理系統(tǒng)、城市污水處理系統(tǒng)、工業(yè)水處理等基本概念與理論,掌握城鎮(zhèn)給水與廢水處理技術(shù)的基本計算方法及其發(fā)展狀況。水處理實驗一方面使學(xué)生學(xué)習(xí)實驗基礎(chǔ)理論,包括儀器儀表的工作原理、測量方法、誤差分析、實驗原理,另一方面訓(xùn)練學(xué)生的基本實驗技能,包括儀器設(shè)備的操作使用、維護、實驗內(nèi)容的設(shè)計與實驗數(shù)據(jù)的整理等。讓學(xué)生在學(xué)習(xí)水處理基本理論后,能更形象地理解理論的內(nèi)容,鞏固所學(xué)知識。
課程設(shè)計則可以加深學(xué)生對專業(yè)知識的理解與認識,學(xué)習(xí)有關(guān)設(shè)計規(guī)范與技術(shù)標準,掌握工程設(shè)計的基本方法,培養(yǎng)工程設(shè)計能力。生產(chǎn)實習(xí)則通過讓學(xué)生參觀實際的水處理工程(包括自來水廠與污水處理廠),使學(xué)生學(xué)習(xí)給水排水工程設(shè)施的施工、運行、維護與管理知識,學(xué)習(xí)現(xiàn)行的有關(guān)規(guī)范、標準與規(guī)程。能將課本上的理論知識、理論計算結(jié)果與實際工程相結(jié)合進行理解,進一步增加學(xué)生對實際工程的認知。
二、《水質(zhì)工程學(xué)》教學(xué)環(huán)節(jié)的合理安排
(一)給排水主要專業(yè)課程
除專業(yè)理論基礎(chǔ)與專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)外,給排水科學(xué)與工程專業(yè)的主要專業(yè)課程有:《水質(zhì)工程學(xué)》、《泵與泵站》、《水資源利用與保護》、《給水排水管網(wǎng)系統(tǒng)》、《建筑給水排水工程》、《水工藝設(shè)備基礎(chǔ)》、《給排水工程儀表與控制》、《水工程施工》與《水工程經(jīng)濟》等課程。上述課程有的涉及課程設(shè)計和實習(xí),有的則只有理論教學(xué)?!督o水排水管網(wǎng)系統(tǒng)》與《泵與泵站》兩門課主要涉及理論教學(xué)與課程設(shè)計兩個教學(xué)環(huán)節(jié),課程設(shè)計一般安排在理論教學(xué)之后進行?!督ㄖo水排水工程》主要涉及理論教學(xué)、課程設(shè)計與生產(chǎn)實習(xí)三個環(huán)節(jié),很多學(xué)校都是先進行理論教學(xué),然后直接進行課程設(shè)計,生產(chǎn)實習(xí)則是安排在課程設(shè)計之后進行?!端こ淌┕ぁ贰ⅰ端に囋O(shè)備基礎(chǔ)》、《水工藝儀表與控制》與《水工程經(jīng)濟》等課程則只有理論教學(xué)一個環(huán)節(jié)。《水質(zhì)工程學(xué)》教學(xué)環(huán)節(jié)涉及理論教學(xué)、實驗、課程設(shè)計及生產(chǎn)實習(xí)等四個方面,這四個環(huán)節(jié)時間順序上的安排,各個學(xué)校不盡相同。一般情況下,水處理實驗都會與理論教學(xué)同步進行,而課程設(shè)計與生產(chǎn)實習(xí),有的學(xué)校先安排課程設(shè)計,有的學(xué)校則先安排生產(chǎn)實習(xí)。目前,大多數(shù)學(xué)校都是課程設(shè)計安排在生產(chǎn)實習(xí)之前。
(二)《水質(zhì)工程學(xué)》教學(xué)環(huán)節(jié)的合理安排
根據(jù)《高等學(xué)校給排水科學(xué)與工程本科指導(dǎo)性專業(yè)規(guī)范》,《水質(zhì)工程學(xué)》作為水質(zhì)控制核心知識領(lǐng)域的推薦課程,課堂教學(xué)核心學(xué)時數(shù)至少應(yīng)安排64學(xué)時;水質(zhì)工程學(xué)實驗包含:混凝實驗、顆粒自由沉淀實驗、過濾及反沖洗實驗、活性炭吸附實驗、樹脂總交換容量和工作交換容量的測試實驗、污泥沉降比和污泥指數(shù)的測定與分析實驗、鼓風(fēng)曝氣系統(tǒng)中的充氧實驗、加壓溶氣氣浮的運行與控制實驗,安排至少16學(xué)時;課程設(shè)計包括水廠課程設(shè)計和污水處理廠課程設(shè)計,至少各安排1周;生產(chǎn)實習(xí)主要是水廠與污水處理廠實習(xí),時間則至少安排2周?!端|(zhì)工程學(xué)》涉及的四個教學(xué)環(huán)節(jié)既各有側(cè)重又相互聯(lián)系,不同的教學(xué)安排,對本課程的教學(xué)效果將會產(chǎn)生不同的影響。根據(jù)每個教學(xué)環(huán)節(jié)教學(xué)目的不同,各教學(xué)環(huán)節(jié)執(zhí)行的順序也需要合理安排。根據(jù)我校多年的教學(xué)總結(jié),各環(huán)節(jié)安排應(yīng)按如下順序:首先,安排理論教學(xué)。理論教學(xué)作為專業(yè)知識學(xué)習(xí)的前提以及其他各環(huán)節(jié)的基礎(chǔ),應(yīng)作為第一順序安排。教師在課堂上詳細講授水質(zhì)凈化各種處理技術(shù)的原理、工藝流程及設(shè)計計算。其次,安排水處理實驗。水處理實驗作為課堂教學(xué)過程中理論知識的形象體現(xiàn),應(yīng)當(dāng)跟隨理論教學(xué)的進度隨堂安排,這樣可以保證學(xué)生在學(xué)習(xí)完理論知識點后,可以立即將其實踐化,加深對課堂知識的理解。第三,應(yīng)該安排生產(chǎn)實習(xí)。重點選擇兩個技術(shù)先進、工藝較齊全的給水廠和污水廠蹲點實習(xí),再適當(dāng)參觀若干個工藝方面有不同特點的水處理廠。只有通過生產(chǎn)實習(xí),學(xué)生才能進一步結(jié)合實際工程加深對書本知識的理解,切實掌握各種水處理構(gòu)筑物的形式、結(jié)構(gòu)、管渠連接等情況,熟悉各類泵房的布置形式、閥門控制及起吊設(shè)備,熟悉自動控制、水質(zhì)檢測等水處理運行過程中所需的設(shè)備及其作用,理解與廠區(qū)構(gòu)(建)筑物、道路、綠化等相關(guān)的平面布置與高程布置原則。最后,安排課程設(shè)計。學(xué)生通過課堂理論學(xué)習(xí)及有關(guān)實驗操作,并經(jīng)過校外生產(chǎn)實習(xí)的實踐活動,再回到學(xué)校進行水廠和污水廠課程設(shè)計時,將會得心應(yīng)手,具有更加清晰的思維和邏輯,更能明白水處理廠各構(gòu)筑之間平面布置與高程銜接的重要性,理解水泵選型及運行的合理設(shè)置,明白道路、辦公用房、檢修車間、化驗室等等附屬建筑物的布置特點。因此,設(shè)計方案會更加合理,更切合實際,為后續(xù)畢業(yè)設(shè)計及走上工作崗位打下堅實基礎(chǔ)。
三、結(jié)語
《水質(zhì)工程學(xué)》作為給排水科學(xué)與工程專業(yè)的一門核心課程,如何安排該課程各教學(xué)環(huán)節(jié),對提高教學(xué)效果影響極大。我校成立了《水質(zhì)工程學(xué)》課群組,教學(xué)團隊完成了多項關(guān)于給排水專業(yè)教學(xué)改革的項目,通過總結(jié)教學(xué)經(jīng)驗,完善實踐教學(xué)體系,合理安排教學(xué)環(huán)節(jié),使得《水質(zhì)工程學(xué)》的教學(xué)效果有了很大的提高,畢業(yè)生質(zhì)量得到了用人單位的肯定。根據(jù)我校多年的教學(xué)經(jīng)驗,制定該課程教學(xué)計劃,首先進行理論教學(xué),相關(guān)實驗可在理論教學(xué)過程中穿行,生產(chǎn)實習(xí)則需要在理論教學(xué)完成后安排,最后進行課程設(shè)計,這樣能極大提高教學(xué)效果。當(dāng)然,對于不同的學(xué)校,可能在教學(xué)計劃、學(xué)時安排上都會有差異,但從教學(xué)效果考慮,應(yīng)本著由淺入深、從課堂到實踐再到課堂的教學(xué)順序,這樣才能保證良好的教學(xué)質(zhì)量。
參考文獻:
[中圖分類號]TN29
一、引言
目前,隨著社會的發(fā)展與我國教育體系的逐漸完善,學(xué)生綜合素質(zhì)與能力的培養(yǎng)是當(dāng)前高校人才培養(yǎng)的重點。能綜合應(yīng)用專業(yè)理論知識解決實際問題,具有較強的創(chuàng)造力和敏銳的觀察力等都是能力的具體體現(xiàn)。實踐教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生能力的重要環(huán)節(jié),而注重從“應(yīng)用型”向“設(shè)計型”人才培養(yǎng)的轉(zhuǎn)變,已成為各大高校實踐教學(xué)的指導(dǎo)思想。專業(yè)課程設(shè)計屬于實踐教學(xué)的主要環(huán)節(jié)之一,其旨在培養(yǎng)學(xué)生綜合運用理論知識分析、解決實際問題的能力,也是對前期理論與實踐教學(xué)效果的檢驗[1-3]。為實現(xiàn)“設(shè)計型”人才培養(yǎng),在專業(yè)課程設(shè)計中同樣需要加強學(xué)生的實踐創(chuàng)新思維引導(dǎo)。
“信息工程(光電通信)”專業(yè)是本校電子信息工程學(xué)院新發(fā)展的本科專業(yè)方向之一,其相對應(yīng)的教學(xué)體系還處于不斷探索與發(fā)展的階段。目前,專業(yè)課程設(shè)計安排在大四秋季學(xué)期,共3周時間。在過去幾年,專業(yè)課程設(shè)計都采用“信息工程”大專業(yè)統(tǒng)一進行的模式,內(nèi)容一般包括4次講課、5個基本實驗和1個完整的專題設(shè)計。其目標是通過幾個基本實驗使學(xué)生了解典型的電路或系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、分析方法和設(shè)計實現(xiàn)方法;通過專題設(shè)計是學(xué)生能夠綜合運用專業(yè)知識、EDA設(shè)計工具、新器件、新方法解決專業(yè)問題。因此,本專業(yè)過去的課程設(shè)計采用了傳統(tǒng)的組織模式,學(xué)生的參與熱情不高;專業(yè)課程設(shè)計的內(nèi)容也沒有體現(xiàn)“光電通信”專業(yè)的特點。
針對上述問題,我們對本專業(yè)的課程設(shè)計教學(xué)模式進行了改革,并根據(jù)學(xué)生已有的專業(yè)知識結(jié)構(gòu),設(shè)置具有“光電通信”專業(yè)特點的課程設(shè)計題目,使學(xué)生能應(yīng)用現(xiàn)有理論知識解決一定的實際問題,在設(shè)計能力方面有所提高,為畢業(yè)設(shè)計及以后步入社會參加工作奠定基礎(chǔ)。
二、課程設(shè)計的教學(xué)模式
為使學(xué)生在最短的時間內(nèi)掌握盡可能多得知識,平時的課堂教學(xué)大多采用教師講授,學(xué)生被動式獲取知識的模式。專業(yè)課程設(shè)計的教學(xué)不同于平時的課堂教學(xué),應(yīng)采用學(xué)生為主、教師為輔的方式。借鑒校內(nèi)外其它專業(yè)課程設(shè)計的組織模式,并結(jié)合本?!肮怆娡ㄐ拧睂I(yè)現(xiàn)有的教學(xué)體系結(jié)構(gòu),將本專業(yè)的課程設(shè)計分為三個階段,即準備階段、實施階段和驗收階段[4]。
1)準備階段。指導(dǎo)教師以加深基礎(chǔ)知識、增強綜合應(yīng)用知識能力和提高創(chuàng)新研究能力為主線,制定合理的教學(xué)大綱,根據(jù)學(xué)生已有的專業(yè)知識結(jié)構(gòu),設(shè)置課程設(shè)計題目,在此過程中盡量做到以下幾點:①設(shè)計內(nèi)容具有一定的實用價值;②在突出本專業(yè)課程重點內(nèi)容的基礎(chǔ)上所覆蓋的知識面盡可能廣;③有利于學(xué)生綜合能力的培養(yǎng);④難易適中,并具有一定的挑戰(zhàn)性。針對設(shè)計內(nèi)容中學(xué)生還未學(xué)到的理論,安排理論輔導(dǎo)課。
學(xué)生根據(jù)大綱提供的課程設(shè)計選題范圍,并結(jié)合個人愛好及特長確定題目,為保證每個學(xué)生都有一定的工作量,需限制每個題目的選擇人數(shù)。題目選定之后,組織小組內(nèi)討論,明確個人分工。
2)實施階段。學(xué)生通過查閱文獻,組內(nèi)討論,運用所學(xué)知識對選定的題目進行分析、設(shè)計,完成設(shè)計內(nèi)容。在此過程中,學(xué)生要做到以下幾點:①明確設(shè)計任務(wù)與要求;②提出設(shè)計方案,給出總體原理框圖;③對所選方案進行理論分析、仿真或?qū)嶒?;④討論設(shè)計結(jié)果的可行性。
在此環(huán)節(jié),教師進行啟發(fā)與引導(dǎo),只講解難點,充分尊重學(xué)生的設(shè)計思想,并在中期檢查每組設(shè)計的進展情況,及時指出其中可能存在的原理錯誤及設(shè)計缺陷,對于細節(jié)上的小錯誤,可以由學(xué)生自己在實踐中自己發(fā)現(xiàn)和修改。
3)驗收階段。學(xué)生進行總結(jié),完成課程設(shè)計報告并進行結(jié)果演示與答辯。教師根據(jù)學(xué)生在課程設(shè)計過程中的總體表現(xiàn)、書面總結(jié)報告、設(shè)計結(jié)果演示及答辯情況評定最后的成績。
在上述三個階段中,學(xué)生是主體,教師的任務(wù)在于抓住關(guān)鍵環(huán)節(jié)組織教學(xué),將啟發(fā)式教學(xué)、討論式教學(xué)和研究式教學(xué)融會其中,給學(xué)生最大的發(fā)揮空間,最大程度發(fā)揮學(xué)生的自主能動性,啟發(fā)其創(chuàng)造性思維,培養(yǎng)其綜合應(yīng)用專業(yè)知識解決實際問題的能力及團隊合作精神。
三、課程設(shè)計的實踐
按照上述課程設(shè)計的組織模式,本專業(yè)的課程設(shè)計已完成了三次實踐。下面分階段總結(jié)實踐情況。
1)在準備階段,充分利用現(xiàn)有的資源和條件,并結(jié)合學(xué)生的知識結(jié)構(gòu),設(shè)置了9個專業(yè)課程設(shè)計題目,如表1所示。表中的設(shè)計內(nèi)容以光通信及光信息處理中常用的光器件設(shè)計和光學(xué)成像原理應(yīng)用為主,其中包括4個應(yīng)用型和5個設(shè)計型題目,具體內(nèi)容稍有難易差別,學(xué)生根據(jù)自己的專長和基礎(chǔ)水平,選擇相應(yīng)的設(shè)計題目,每個設(shè)計題目由3名學(xué)生分工完成。此外,根據(jù)學(xué)生當(dāng)前還缺少的專業(yè)知識,相應(yīng)地安排了6學(xué)時的理論課及2學(xué)時的答疑時間。
2)在實施階段,學(xué)生通過查閱文獻和組內(nèi)討論完成設(shè)計內(nèi)容,在中期檢查中,每個學(xué)生進行階段總結(jié),匯報設(shè)計任務(wù)進展情況及存在的問題,教師引導(dǎo)學(xué)生多方位、多角度地分析問題,提示解決問題的思路與方法,學(xué)生進一步查閱文獻資料,完成設(shè)計任務(wù)。
3)在驗收階段,學(xué)生總結(jié)課程設(shè)計內(nèi)容,撰寫報告,并進行結(jié)果演示和現(xiàn)場答辯。最后考核包括了平時表現(xiàn)、書面報告及答辯三部分成績,分別占總成績的20%、60%和20%。這樣的考核方式將評價標準分解在了學(xué)生課程設(shè)計的三個階段中,因而可以比較全面、公正地反映學(xué)生完成課程設(shè)計的情況。
四、實踐效果及存在的問題
從最后的考核結(jié)果來看,80%以上的學(xué)生態(tài)度認真,能主動找老師答疑;每組都實現(xiàn)了課程設(shè)計的內(nèi)容,有的組還進行了擴展;有半數(shù)以上的學(xué)生總結(jié)了自己在課程設(shè)計中遇到的問題、解決的方法和收獲體會,還有學(xué)生指出了當(dāng)前結(jié)果的不完善之處。同時,也存在個別學(xué)生自己不做,抄襲別人的情況。另外,在課程設(shè)計總結(jié)報告中要求對結(jié)果進行討論,但從報告及最終答辯情況看,學(xué)生對設(shè)計結(jié)果,主要是結(jié)果曲線的討論很少,大部分學(xué)生只是單純得完成了設(shè)計任務(wù),對結(jié)果所反映的物理意義及應(yīng)用價值理解較淺。綜合評定后有60%的學(xué)生成績?yōu)椤傲己谩币陨?,也有不?0%的學(xué)生為“及格”。
針對實踐中存在的問題,今后還需進一步啟發(fā)學(xué)生多查閱文獻,了解每個設(shè)計題目的實際應(yīng)用方向,使學(xué)生能體會到學(xué)有所用,認識到專業(yè)課程設(shè)計的重要性,盡可能消除個別學(xué)生完全不動手的情況,讓每組所有的學(xué)生都參與到課程設(shè)計中來。
五、學(xué)生的體會
學(xué)生在書面總結(jié)報告中這樣寫道:“雖然在設(shè)計的過程中,由于各種各樣的原因,在一開始并沒有想象中的那么順利,但是在不斷地停滯不前中,發(fā)現(xiàn)問題,解決問題,與此同時大腦得到充實,知識得到豐富,思維更加敏銳,總之是受益匪淺。”
“通過這次課程設(shè)計,我認識到理論方面的知識也是比較有趣的,結(jié)合以往學(xué)到的一些知識,比較順利地解決了課設(shè)中遇到的問題,更加激發(fā)起了我學(xué)習(xí)的熱情?!?/p>
“對于知識,需要經(jīng)常回顧,否則再熟悉的技術(shù)也會變得非常陌生?!?/p>
“通過這次課程設(shè)計,我加深了對專業(yè)知識的認識,學(xué)到了不少新的知識,也鍛煉了我程序編寫的能力。同時,小組的同學(xué),相互協(xié)助,各司其職,也是我們能順利完成這個設(shè)計題目的重要原因?!?/p>
從這些切身的體會可以看出,學(xué)生對本專業(yè)課程設(shè)計的積極性比較高,在專業(yè)知識應(yīng)用與設(shè)計能力方面都得到了一定的鍛煉,并對團隊合作的重要性也有了更高的認識。
六、結(jié)束語
專業(yè)課程設(shè)計是學(xué)生大學(xué)教育期間各階段所學(xué)知識回顧和提高的過程,是培養(yǎng)學(xué)生實踐能力的重要環(huán)節(jié)。結(jié)合本?!肮怆娡ㄐ拧睂I(yè)的教學(xué)體系現(xiàn)狀,我們對本專業(yè)課程設(shè)計的教學(xué)模式進行了初步的改革與實踐。在實踐中注重從“應(yīng)用型”向“設(shè)計型”人才培養(yǎng)的轉(zhuǎn)變,盡可能調(diào)動學(xué)生的主觀能動性,從課程設(shè)計的選題、查閱文獻、任務(wù)分工,到設(shè)計內(nèi)容的實現(xiàn)、調(diào)試與總結(jié)答辯,都由學(xué)生自己完成,取得了較好的實踐效果。但仍然存在一定問題,在今后的實踐教學(xué)中還需不斷探討本專業(yè)課程設(shè)計的內(nèi)容和組織模式,從多方面激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,進一步提高課程設(shè)計的質(zhì)量,使學(xué)生在發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的過程中逐步提高綜合應(yīng)用專業(yè)知識創(chuàng)新設(shè)計的能力。
基金項目:北京航空航天大學(xué)本科教學(xué)改革立項項目
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在計算機網(wǎng)絡(luò)的教學(xué)中,不需要拘泥于課本結(jié)構(gòu)按部就班的進行教學(xué)規(guī)劃,反而可以根據(jù)互聯(lián)網(wǎng)的特性進行彈性調(diào)節(jié),將多種教學(xué)內(nèi)容進行調(diào)整和條理,更加系統(tǒng)和全面的向?qū)W生開展教學(xué)活動。如實際的Internet網(wǎng)絡(luò)包含兩個主要結(jié)構(gòu),一個是實現(xiàn),另一個是應(yīng)用。而在Internet的實現(xiàn)中又分為物理實現(xiàn)和邏輯實現(xiàn)兩部分;應(yīng)用則存在多種成熟應(yīng)用方式以及多種新興應(yīng)用方式。每一種實現(xiàn)和應(yīng)用中又包含了諸多的內(nèi)容,這些內(nèi)容就是計算機網(wǎng)絡(luò)課程的教學(xué)內(nèi)容。通過這種教學(xué)模式的改變可以將教學(xué)內(nèi)容整理成一個清晰的、層次分明的樹,這樣學(xué)生不僅會對計算機網(wǎng)絡(luò)形成更加深刻的認識,還會多每一部分教學(xué)內(nèi)容產(chǎn)生濃厚的學(xué)習(xí)興趣。
1.2彈性課堂教學(xué)
課堂教學(xué)時間是有限的,如果僅僅依靠課堂時間讓學(xué)生學(xué)習(xí)和理解教學(xué)內(nèi)容是無法達到預(yù)期的教學(xué)效果的,這就要求在課堂教學(xué)方面也應(yīng)該進行彈性化改革。一方面,學(xué)生應(yīng)該對課程做一定的預(yù)習(xí)和準備,無論是整理不同教學(xué)內(nèi)容的邏輯關(guān)系還是總結(jié)歸納問題,對提高教學(xué)效果都是有積極的幫助的。另一方面,教師應(yīng)該對課堂時間進行規(guī)劃和分配,改變傳統(tǒng)的“你教我聽”的模式,讓學(xué)生參與到教學(xué)討論中,不僅可以活躍課堂氣氛,還能夠在教師的引導(dǎo)下增強學(xué)生的學(xué)習(xí)深度和學(xué)習(xí)廣度,掌握計算機網(wǎng)絡(luò)課程的內(nèi)涵。
2.課程實踐的彈性定制
課程實踐對于“計算機網(wǎng)絡(luò)”這門課程具有非常重要的意義,是最核心的教學(xué)主體,因此在這門課程中實施彈性教學(xué)時必須將實驗、課程設(shè)計以及實習(xí)等實踐方式進行有效結(jié)合,向?qū)W生提供充分的動手實踐環(huán)境,幫助學(xué)生真正掌握和引用計算機網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)中學(xué)到的知識。首先,隨著教育資源投入的不斷加大,大部分高校都具有能夠滿足教學(xué)實驗的教學(xué)環(huán)境和教學(xué)條件。但是傳統(tǒng)教學(xué)模式的缺陷在于:實驗題目落后。計算機網(wǎng)絡(luò)課程中涉及的教學(xué)內(nèi)容及相關(guān)技術(shù)發(fā)展速度非常快,只有與社會需求相符的實驗內(nèi)容才能夠真正提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。因此在實驗環(huán)節(jié)中可以依照彈性教學(xué)的內(nèi)涵選取或引入CCNA、CCNP中與社會關(guān)聯(lián)較為密切的實驗題目,或鼓勵學(xué)生進行創(chuàng)新性實驗。其次,課程設(shè)計是體現(xiàn)學(xué)生綜合能力的主要方式之一,但是傳統(tǒng)教學(xué)中,教師和學(xué)生對其并沒有產(chǎn)生足夠的重視度,只是按部就班的制定和完成一些較為容易實現(xiàn),與課本教學(xué)內(nèi)容沒有較大差別的課程設(shè)計內(nèi)容。課程設(shè)計的本質(zhì)在于激勵學(xué)生對已經(jīng)學(xué)習(xí)和掌握的知識進行歸納和總結(jié),通過與老師溝通,在自己最大能力范圍內(nèi),將多個相關(guān)內(nèi)容進行串聯(lián)和綜合應(yīng)用,構(gòu)成一個完整的課程設(shè)計方案,結(jié)果是失敗還是成功并不是非常重要。這就要求教師利用自己的科研積淀以及對學(xué)生的個人能力進行分析,通過與學(xué)生討論,擴大課程設(shè)計的內(nèi)容,增強課程設(shè)計的彈性。再次,對于有能力的學(xué)校,教師應(yīng)該有計劃的組織學(xué)生進行實習(xí)或邀請與本課程關(guān)系密切的從業(yè)人員對其工作內(nèi)容或他眼中的計算機網(wǎng)絡(luò)進行講解,幫助學(xué)生建立更為生動、更為真實的計算機網(wǎng)絡(luò)認識。
3.課程考核的彈性定制
實行彈性考核方式更能夠體現(xiàn)學(xué)生的綜合能力,消除學(xué)生只為應(yīng)試而學(xué)習(xí)的心態(tài)。常規(guī)的課程考核方式主要由學(xué)生平時成績和理論考試成績兩部分內(nèi)容組成,但是這兩部分內(nèi)容并不能夠真正體現(xiàn)學(xué)生的學(xué)習(xí)水平和應(yīng)用水平。對于評價學(xué)生的學(xué)習(xí)效果缺乏客觀性。若改變現(xiàn)有的課程考核方式和教學(xué)評價方式,將其做彈性化處理,按照不同教學(xué)內(nèi)容對學(xué)生的作用調(diào)整考核比重,增大課程設(shè)計、實驗等實踐內(nèi)容所占比例,甚至加入現(xiàn)場實際操作考核等,讓考核成績更加客觀、公平、真實。