獨立學(xué)院自動化專業(yè)單片機課程設(shè)計教學(xué)模式的研究論文
獨立學(xué)院是一個隨著大眾化教育的發(fā)展而出現(xiàn)的承接理論研究教育和技工培訓(xùn)的新的辦學(xué)模式，它的辦學(xué)目標(biāo)在于培養(yǎng)有一定理論基礎(chǔ)兼具工程項目設(shè)計能力的應(yīng)用型人才。因此，在課程設(shè)置上要求理論與實踐并重。但筆者在多年的課堂教學(xué)中發(fā)現(xiàn)，學(xué)生能夠?qū)θ舾山虒W(xué)理論、公式進(jìn)行推倒計算，卻不能將其應(yīng)用在實際工程設(shè)計中。因此，如何改進(jìn)教學(xué)效果，提高學(xué)生將理論知識轉(zhuǎn)化為實際應(yīng)用的能力，切實實現(xiàn)獨立學(xué)院的辦學(xué)目標(biāo)是我們亞待解決的一個問題。
單片機原理及應(yīng)用是一門實踐性很強的課程。它的特點是應(yīng)用性極強，能夠加強學(xué)生對“系統(tǒng)”這一概念的理解，能夠?qū)⒗碚撝R轉(zhuǎn)化為工程設(shè)計應(yīng)用能力。為了進(jìn)一步加強學(xué)生對于工程項目設(shè)計應(yīng)用能力，體現(xiàn)獨立學(xué)院的辦學(xué)理念，注重在實踐中學(xué)和應(yīng)用的交叉，進(jìn)行了單片機實踐課程教學(xué)模式的改革，在單片機課程設(shè)計的教學(xué)模式上采用了項目教學(xué)法。
一、項目教學(xué)的實踐方法
項目教學(xué)指的是學(xué)生在教師的指導(dǎo)下處理一個項目的全過程，在這一過程中學(xué)習(xí)掌握教學(xué)計劃內(nèi)的教學(xué)內(nèi)容。學(xué)生全部或部分獨立組織、安排學(xué)習(xí)行為，解決在處理項目中遇到的困難。因此“項目教學(xué)法”是一種典型的以學(xué)生為中心的教學(xué)方法。項目教學(xué)需要整合以前所學(xué)過的專業(yè)基礎(chǔ)理論及教學(xué)案例，圍繞著某個主題或者項目開展實施，學(xué)生通過討論、論證、協(xié)作開發(fā)、綜合調(diào)試和成果評價最終完成項目。項目教學(xué)法通過完成某個項目并且達(dá)到要求的技術(shù)指標(biāo)，從而讓學(xué)生“從做中學(xué)”;通過布置項目任務(wù)，學(xué)生充分發(fā)揮主觀能動性，學(xué)生自己提出解決方案，并依據(jù)解決方案進(jìn)行資料收集，最終獲取自主學(xué)習(xí)知識和解決問題的能力。例如，做小車蹺蹺板平衡系統(tǒng)設(shè)計，學(xué)生拿到課題后，首先要進(jìn)行討論:采用何種控制方案，并進(jìn)行論證確定其可行性。在方案論證后要進(jìn)行協(xié)作開發(fā)，分頭開展硬件、軟件設(shè)計及仿真，最終進(jìn)行綜合調(diào)試。此項目是對模擬電子線路、控制理論、單片機原理等各種專業(yè)知識的綜合應(yīng)用，它用到了控制理論的閉環(huán)調(diào)節(jié)、模擬電子線路的電路設(shè)計和C語言編程等。通過這個項目的實踐可以使得學(xué)生自主開展計劃并確定實施手段。在最終設(shè)計完成之后，不同小組之間進(jìn)行觀摩和討論，并對自己的實施方案作出評價。通過這種以項目為中心的實踐方案，學(xué)生可以學(xué)習(xí)課外知識，發(fā)展自主學(xué)習(xí)能力，可以對所學(xué)各類專業(yè)知識進(jìn)行綜合應(yīng)用，能夠增強理論與實踐的聯(lián)系，提高學(xué)生的動手能力、思維能力和解決問題的能力。并且，由于學(xué)生經(jīng)過親身體驗，知識和技能一經(jīng)掌握就不易忘記。因此，開展這種項目教學(xué)法對學(xué)生的.能力發(fā)展具有非常重要的意義。
二、項目教學(xué)方法的實踐策略
基于單片機的課程特點，其課程設(shè)計非常適用于以項目為中心的教學(xué)方法，在開展過程中應(yīng)注意與理論相結(jié)合，選擇合適的項目，進(jìn)一步改進(jìn)考核方式。
(一)理論教學(xué)中強化“系統(tǒng)”的概念
對單片機原理及應(yīng)用的課程設(shè)計教學(xué)模式上的探討，其核心離不開理論教學(xué)。為了能夠激發(fā)學(xué)生對枯燥專業(yè)知識的學(xué)習(xí)積極性，提高學(xué)生對理論專業(yè)知識的實際應(yīng)用能力，理論教學(xué)要采用案例教學(xué)法，為提高學(xué)生的動手能力打下基礎(chǔ)。即在講授專業(yè)理論知識的同時結(jié)合應(yīng)用實例，強化學(xué)生對“系統(tǒng)”這一概念的理解，強調(diào)單科目在系統(tǒng)中的重要作用。例如，以電子稱重計為例，通過講解系統(tǒng)構(gòu)成，可以將其按模塊劃分，即顯示部分、傳感器部分、數(shù)模轉(zhuǎn)換部分及核心的數(shù)據(jù)處理部分。這種案例教學(xué)能夠給學(xué)生以直觀的說明:完成一個系統(tǒng)，不是靠單一科目能夠?qū)崿F(xiàn)，必須是多個科目的綜合應(yīng)用，每個科目都有其無法替代的作用。在課程結(jié)束時就必須讓學(xué)生建立起一個完整的“系統(tǒng)”的概念。
(二)項目的設(shè)計與選取
單片機由于其應(yīng)用的廣泛性，其項目教學(xué)所涉及的通常是來自現(xiàn)實生活的問題，或需要解決的某項任務(wù)。在項目的設(shè)計上應(yīng)以強化某項專業(yè)技能為目標(biāo)，可以是需要經(jīng)過復(fù)雜理論計算的，或是需要進(jìn)行精密電路設(shè)計的，也可以是通過移植、改造或簡化而實現(xiàn)的項目。
在選擇項目時，首先應(yīng)注意其系統(tǒng)性以及與其他專業(yè)核心課程的配套及整合，即在完成項目時必須用到其他的專業(yè)理論知識才能達(dá)到設(shè)計要求，這樣才能體現(xiàn)理論聯(lián)系實際的“系統(tǒng)設(shè)計”。其次項目的選取應(yīng)符合實際應(yīng)用并具有一定難度。選擇有實際應(yīng)用價值的項目，才能激發(fā)學(xué)生的興趣，學(xué)生才能更好地發(fā)揮主觀能動性。學(xué)生查找資料確定方案，其中蘊涵的問題越能誘人深入，越能留下較多的思維空間，教學(xué)效果就越好。最后選擇的項目具有一定的目的性。項目選取與教學(xué)目的、培養(yǎng)目標(biāo)相匹配，要能提高學(xué)生分析問題和解決問題的能力。
(三)考核方式和評價體系的建立
為了進(jìn)一步促進(jìn)學(xué)生解決問題的能力，獨立學(xué)院建立更完善的考核方式和評價手段。在以項目為中心的課程設(shè)計考核方式中，方案論證與選擇、系統(tǒng)設(shè)計成果及技術(shù)指標(biāo)并重。因為其中每個環(huán)節(jié)都是學(xué)生自主搜集資料完成的。因此，每個環(huán)節(jié)都是鍛煉學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力的重要途徑。對學(xué)生的考核及評價分階段進(jìn)行，而不是以單一的設(shè)計成果為唯一依據(jù)。也就是說，最終的考核評分由平時的每個環(huán)節(jié)的得分計算而來。由于這種分階段評價體系在整個設(shè)計過程中要求每個環(huán)節(jié)都進(jìn)行考核，因此每個得分點都能夠反映出學(xué)生在這個知識點或者解決問題上真正的能力。這樣的最終考核結(jié)果更能夠細(xì)致地評價學(xué)生的綜合水平。
(四)引導(dǎo)學(xué)生參加各類競賽，強化高層次應(yīng)用
課程設(shè)計是每個自動化專業(yè)學(xué)生必須完成的實踐環(huán)節(jié)之一。有些同學(xué)在課程設(shè)計結(jié)束后還有著濃厚的興趣期望進(jìn)一步提升自身能力。因此，在課程設(shè)計結(jié)束后推薦理論知識較好、動手能力較強的學(xué)生參加各類競賽，并有負(fù)責(zé)老師專門進(jìn)行大賽定向培訓(xùn)以強化這些學(xué)生對專業(yè)知識的高層次應(yīng)用，從而使得部分拔尖的學(xué)生任務(wù)不會中止，學(xué)習(xí)不會間斷，并能形成學(xué)習(xí)梯隊，促進(jìn)好的學(xué)風(fēng)的形式。
三、以項目為中心的課程設(shè)計的實踐效果
以項目為核心的單片機課程設(shè)計的教學(xué)方式，一是可以讓學(xué)生在項目設(shè)計中體會“系統(tǒng)”的概念，在設(shè)計過程中融合其他專業(yè)課程的理論知識完成設(shè)計任務(wù);二是可以培養(yǎng)學(xué)生動手能力及工程設(shè)計能力，對就業(yè)有很大的幫助;三是可以在分析問題、解決問題的過程中提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力。而在設(shè)計時小組成員的相互討論以及學(xué)生和老師之間的討論時，思想的碰撞更能使得學(xué)生跳出自己思維的局限，使得學(xué)生能夠從更多的角度思考問題及處理問題。事實證明，小組討論越激烈，最后思路也越清晰。總之，以項目為中心的單片機課程教學(xué)方式能夠讓學(xué)生在項目任務(wù)的推動下發(fā)揮主體作用，提高自身的系統(tǒng)設(shè)計能力和創(chuàng)新能力，能更好地體現(xiàn)獨立學(xué)院的培養(yǎng)目標(biāo)和辦學(xué)理念。
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