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[关键词] 高校课程设计人员;学习素质;提升
[中图分类号] G65 [文献标识码] A [文章编号] 1005-4634(2013)06-0049-03
心理素质是高校课程设计人员整体素质的核心,高校课程设计人员的心理素质结构主要包括学习素质、角色素质和人格素质。其中学习素质是高校课程设计人员适应高等教育发展需要以及满足高校课程设计人员自身成长发展需要的内源力,是其心理素质结构的基础性因素,具有发展作用,主要体现在高校课程设计人员的认知能力、创新能力、反思能力等方面,以创新能力为核心。通过高校课程设计人员学习素质的培养,促进高校课程设计人员自身个性的完善,促进高校课程设计人员潜能的开发,从而达到提高高校教育质量和培养全面发展的高素质新型人才的目的。
1 强化认知能力培养
认知能力主要“是指一个人在认识和心理适应方面表现出来的智力水平”[1]。课程设计是一项专业性很强的工作,课程设计人员必须熟悉各种课程设计模式,理解它们所蕴含的价值观念。另外,课程设计必须充分考虑各种课程因素及国内外课程改革的趋势,综合考虑具体的课程目标、知识性质、课程范围、学员群体、学习过程、学习空间等因素,形成科学的课程设计观,并以此为指导,才能保证课程设计工作有的放矢、卓有成效。高校课程设计人员的认知起始于对课程本质的根本认识,主要体现在对课程的内涵、课程设计的功能作用、高校课程的特点、高校课程设计的理念、指导思想及建设思路等的理解和把握上,他们在对高校课程设计涉及的有关原理、院校本身的实际情况有充分认识的基础上,才能对课程设计建立起基本的概念,形成基本认识,进而展开一系列的思考、分析、想象、创造等思维活动。课程设计人员的整体把握能力是设计工作的基本能力,在设计的过程中,对工作的关注和接受、感悟和辨别、内化和预测都是认知能力的重要体现,创造性思维在课程设计者的认知过程中起着关键作用。
强化认知能力培养主要可以从以下方面入手。 1)要强化课程设计人员对课程设计相关事物经常注意和有的接受能力。课程设计人员要对与课程设计密切相关的事物,如国家教育纲领性文件、院校办学宗旨和办学理念、学科与课程发展的最新动态、课程与教学改革的发展趋势、教和学的需求、教育技术的进步与发展、教学环境和条件的变化等等事物,养成随时注意、认真分析研究、深刻领会精神、掌握最新信息的习惯和能力,并善于将这些事物有目的的加以梳理和概括,及时转化成指导课程设计谋划和操作的理论依据和实践依据。
2)要强化课程设计人员对课程设计的整体感悟和准确辩识能力。课程设计是一个系统工程,需要从总体、从大局出发考虑问题、寻找问题的解决方案,整个方案的构想、论证与制定都需要顾及到方方面面的事物。课程设计人员在进行课程设计时,必须具有全局性思维,对于课程设计涉及到的理念、方针、思想、原则等宏观设计以及流程、安排、实施等末端操作环节,要在头脑里有一个整体性的构想和理解,做到胸有成竹。优秀的设计人员对于要进行的方案都会事先作好调查和资料准备,能够提纲挈领、统揽全局,在纷繁复杂的相关事务中准确把握最适宜的事项。
3)要强化课程设计人员对课程设计的有效内化能力。内化是主体的环境特征或主体与环境的相互关系转化为主体意识特征的过程[2]。课程设计人员要通过他人评价和社会规范后的自我认识和自我感受来进行内化过程。内化的过程是社会意识向个体意识的转化,是意识形态各要素逐渐移置于个体意识之内。课程设计人员要善于把课程设计的指导思想、贯穿的教育理念、课程整体结构以及课程设计的实际背景等转化为自己的主体意识,这样在设计课程时,经过内化的主体意识会通过课程设计的具体操作活动体现出来。
4)要强化课程设计人员对课程设计的再定义能力。再定义能力是指研究或操作某一具体事物时,能够从一个角度追求多个结果并从中优选出最佳结果的能力,或者从多个角度追求一个最终结果的能力。再定义的能力是基于课程设计人员一定量相关知识的积累、对定义对象的充分理解以及高度概括之上的,再定义的前提是课程设计者对于有关课程信息充分的认知和有效内化。再定义的水平充分地表明了课程设计人员的知识积累程度和理解概括能力,是每个优秀的课程设计者不可缺少的能力之一。
5)要强化课程设计人员对课程设计的科学预测能力。课程设计人员要能够准确把握人才培养的发展方向,要保证课程不但具有实用性,更具有发展性和开放性,要以发展的眼光谋划和制定人才培养方案、课程标准等课程设计文本。目前,国内外高等教育课程改革已出现了许多新的趋势,在整体上或某些侧面牵动着课程设计的走向,改变既成的课程设计思路,这就要求课程设计人员能够在充分吸收既有经验的前提下,坚持以科学发展观为指导,以推进高校教育全面、协调、可持续发展为目标,科学预测高校课程改革与发展的趋势走向,使课程方案既能满足当前人才培养的需要,又能保证未来长远的人才培养所需要的整体、和谐、持久的教育力不受损害的发展。
2 强化反思能力培养
反思是立足于自我之外的、批判地考虑自己的意识、行为的能力,即要通过深刻的顺向和逆向思考,对自己的才智、所处的环境状况和人际关系等进行全面的审视,正确认识自己的优势、特长和不足,并在适当的时间和空间进行适当的认知。反思不仅要从意识上、行为上质疑自己,还要在伦理、道德、情感的意义上乐意承认自己的不足和校正自己的不恰当行为。事事留心和精神放松是反思的前提条件。
课程设计人员要善于认识自己的思想、行为,找出不足和有待完善的地方,为更好的进行下一步的工作做好准备。课程设计人员的反思可以分为:创新的反思、关爱的反思、批判的反思、沉思的反思以及合作的反思。创新的反思就是在课程设计中思考自己的设计是否能促进每个学生个人理解力的发展,是否能鼓励他们主动地进行问题解决,是否能培养审美参与和审美表达。一旦课程方案被创新性地构想出来,课程设计人员就应该以一种关爱的方式执行它。关爱的反思很大程度上取决于课程设计主体与学生之间的日常交流,这种反思是通过了解学生的理解来实现的,而支撑关爱反思的是双方的信任、对话和合作。批判的反思有利于突破思维的定势,开启新的视野,要敢于质疑,勇于破疑,破旧立新就是建立在不畏上、不畏权、不畏定论、只唯实的基础上。沉思的反思非常重要,沉思中蕴涵着深刻的情感和智力,沉思是一个附带的过程,在这一过程中,人们思考或适应激励自己进行课程设计的认识、感受和隐喻。它更受自己心灵的引导而不是大脑的引导,通过反思,个体能够袒露自己的最大意图、最佳美德和最深刻的灵感。合作的反思对于课程设计来说更加重要,合作的反思有益于课程设计集思广益、民主决策和发扬个性。
强化反思能力:(1)要增强课程设计人员的效能意识。效能“是个体对通过个人努力所能获得的结果的预期”[3]。效能预期将决定个人作出多大努力以及在面对挫折、失败、痛苦经验时能够坚持多久。效能感越强的人,就会作出更大的努力和奋斗。课程设计人员的课程设计效能意识应该是一个多层面的整体的概念,课程设计效能意识既是一种能力,又是一种信念,反映了课程设计人员在设计课程时的主体性、积极性和创造性;(2)要增强课程设计人员的总结能力。适时的总结是对思维的锻炼。短小凝练的总结性语言对于课程设计者也是一种考验。能总结才能更好地从精髓上把握课程设计的本质追求。适时总结课程设计的思路是否遵循“以人为本,以学为主”的理念、设计的阶段性或终结性成果是否与实践要求相契合,是课程设计人员总结能力的重要表现;(3)要增强课程设计人员的求证能力。设计课程是一种计划,是一种设想,甚至是一种理想,其结果是否与现实需求相一致、与实际情况相一致,是否达到或超过预期的目标,不能完全待实施后才做了解和纠正,及时求证、及时掌握反馈信息、及时考察课程设计的有效性是课程设计人员的基本任务之一。提高课程设计人员的主动求证能力是完成高质量课程方案的保证。
3 强化创新能力培养
创新能力是指根据一定的目的和任务,运用一切已知信息,开展能动思维活动,产生某种新颖独特、有社会或个人价值的智力产品的能力。作为高校课程设计人员,应当根据课程设计目的和任务,调动和运用自己的知识结构和经验系统,结合院校的实际,创造性地对课程进行谋划、组织、结构,形成符合实际需要的课程方案。
创新能力的形成,首先,要求高校课程设计人员必须养成创造性思维。(1)强调思维的敏感性,即容易接受新的教育思想观念,把握课程与教学改革的发展趋势,发现课程设计的主要矛盾和问题等;(2)强调思维的流畅性,即在研究谋划课程设计时,能够针对目的和任务进行连贯的思考,顺利提出多种设计思想或方案;(3)强调思维的灵活性,即面对课程设计所涉猎的各要素、各领域以及不同人员的个性差异能够灵活应变,改变思维定势和行为定势,并进行有效的联想;(4)强调思维的独创性,即在具体的课程设计操作中,能够综合考虑各种因素,产生新颖的、独特的甚至是不同常规的想法,并为他人所接受;(5)强调思维的洞察性,即能够在课程设计中,透过深潜的问题和矛盾的表象,认清其内在的涵义、特性、成因,并进行换位、换角度分析;(6)强调思维的再定义性。
其次,要求高校课程设计人员必须养成创造性人格。(1)强调持久性,即意志品质出众,能够排除来自院校、教师、学生、自身等各方面对课程设计的干扰因素,长时间地专注于对课程设计的研究和投入;(2)强调合作性,即能够高度接受自我、他人的差异性,能够与他人积极协作配合,善于吸取他人的成果并阐扬自己的观点,整合不同的意见;(3)强调自主性,即独立性,在课程设计中,不简单的依靠他人,不盲从他人的意见、行为,有自己的分析、判断和独立的见解;(4)强调幽默感,即在课程设计过程中,对产生的矛盾、误解甚至错误,能够采取诙谐幽默的方式来化解和处理,以消除紧张情绪,确保工作顺利进行;(5)强调自信心,即要充分相信自己的能力,特别是在课程设计中遇到阻力和压力甚至是诽谤和伤害时,不会因此而退缩或踟蹰不前,能够坚持真理,充满信心,朝向目标;(6)强调容忍力,即承受挫折的能力,课程设计是一个研究探索的过程,其中的失误或者不合理成分,不可能完全避免,对其带来的负面影响,要能够坦然接受,并进行正确归因,总结经验。
第三,高校课程设计人员创新能力的具体表现为:发现课程设计问题的能力;把课程设计的问题纳入自己知识结构的能力;提出课程设计问题解决方案的能力;对课程方案实施效能进行自我评估的能力;对课程设计发展进行预测的能力。
可见,高校课程设计人员的创新能力的形成,必须根植于高等教育发展以及对高素质人才培养的总体需求,必须根植于社会实践和院校教学的实际需要,必须根植于课程设计人员既有的认知水平和文化积淀。追异猎奇不是创新,舍本逐末、弃源储水也不是创新,真正的创新在于圆融智慧的奔放、内在价值的彰显,在于探索精神的高扬[4]。
参考文献
[1]郝唯学,赵和伟.军事宣传心理学[M].北京:军事谊文出版社,2005:123.
[2]车文博.当代西方心理学新词典[Z].长春:吉林人民出版社,2001:237.
关键词:课程设计参数选择;教学改革;绘图能力
课程设计是机械设计基础课程重要的教学环节,是培养学生机械设计的重要实践环节。通过课程设计,培养学生分析和解决工程实际问题的能力,使学生掌握机械零件、机械传动装置或简单机械的一般设计方法和步骤。提高学生的有关设计能力,如:计算能力,绘图能力,使学生熟悉设计资料(手册、图册等)的使用,掌握经验估算等机械设计的基本技能。通过该课程设计,可以把学生所学的机械制图、公差与配合等几门课程的理论知识加于巩固、扩展,提高了学生的综合能力,为技术应用型人才的培养奠定了基础。随着高职教育的不断扩大,高职生的来源复杂,学生基础参差不齐。近几年的课程设计效果不理想。课程设计对一部分同学来说是很枯燥,学生只是按照设计指导书的各个步骤机械地代数据,并没有真正思考问题,没有达到设计的真正目的。为了让学生更好理解课程设计的内容,到达设计的目的,需要在教学方面做一些改革。笔者本着自己这些年来指导课程设计过程中发现的问题,不断思考,不断探索好的教学方法,从以下几个方面来对课程设计进行教学改革,提高课程设计的水平。
1把设计和教学融合在一起
课程设计一般都是安排在理论课程讲授完之后进行,时间一般是安排在期末两周时间。设计结束之后面临期末考试,大多数同学把精力都放在考试课程上,对设计不能尽心尽力,有的同学是敷衍了事,机械地参照指导书抄写说明书,里面问题很多。有的同学虽然也发现了问题,但时间紧张,就懒于修改参数,草草了事。最后一周绘制的装配图效果也是不太理想,完全没有达到设计的真正目的。如果能把设计穿插在理论教学中,比如讲完带传动就可以布置设计任务,把设计题目分组给学生,设计要求讲解清楚,把电动机的选择方法给学生讲解清楚,再讲解传动装置运动和动力参数的计算。学生利用课余时间就可以着手设计内容,完成电动机和带轮的设计计算。在课程内容齿轮传动讲解完之后,学生可以接着前面的带传动设计内容进行齿轮的设计。讲解完轴的设计内容之后,学生就可以设计轴的结构尺寸。每上完一部分与设计内容相关的知识点后,就让学生接着进行设计,让学生有足够的时间去考虑,设计的效果才理想,学生才得到真正设计能力的培养。
2设计参数多组化
以往的设计参数虽然也有很多组,但数据相差不大,最开始学生对设计都很感兴趣,随着设计内容的不断增加,有的同学觉得大家做的都差不多,和设计指导书也相差不大,渐渐就会失去兴趣,等着别的同学做完了直接抄写敷衍了事。可以把设计的参数变动大一些,每组的参数选择要求也不一样,这样就可以避免学生互相抄写。比如在带传动的设计中小带轮基准直径的选择,一个组的同学必须选择不一样的数值,带传动设计完了之后,让这组的同学互相对比,启发他们思考参数不一样会有什么影响,最终引导学生找出合理化参数设计。设计重在过程,而不是结果,通过不同的参数比较,让学生更直观理解了设计内容,锻炼了学生发现问题,分析问题和解决问题的能力。同时也激发了学生对设计的兴趣,不是简单的抄写,达到设计的目的。
3注重答辩,启发学生自己发现问题并解决问题
答辩是课程设计的最后一个环节,是检查学生实际掌握知识的情况和设计的成果,评定设计成绩的一个重要方面。虽然设计是提前布置,参数选择让学生选择不一样,但如果不答辩,也难区分是学生自己独立完成的,还是机械地抄写设计指导书。通过答辩,可以发现学生的一些问题,引导他们去解决问题。引导学生对设计过程进行全面分析和总结,弄清楚设计中每一个数据和公式的使用,对图纸上零件的结构有着清楚认识。学生在设计中完成的图纸和说明书还不能完全反映出学生的真实水平。只有通过答辩,才能看出学生的设计能力和综合能力。比如,有的同学设计带传动的时候,只是机械地选择带轮直径,但缺乏整个系统的考虑,有的同学的小带轮半径比电动机的中心大,学生还是没有发现问题,没有及时修改带轮直径,继续按这样的参数进行后面的设计,导致后面很多数据都不合理。设计完成后,答辩就是引导学生对整个系统一个全面的考虑,及时发现问题并解决问题,培养了学生综合分析问题的能力。
4培养学生CAD绘图能力
以往的课程设计要求学生绘制一张装配图和两张零件图,大多数都是手工绘图。由于设计说明书错误多,边绘图边修改说明书,有的尺寸是绘图过程中才能确定的。反复修改数据,部分学生感到烦,设计数据太多,基础差的同学甚至不知道该修改哪个数据。机械地参照指导书绘图,导致设计的尺寸和图纸中的尺寸不吻合,细节地方错误多。如果设计任务及早布置出来,学生做完一个零件的设计就用CAD绘制出零件图,并让老师检查。比如齿轮的零件图,只需要修改轮毂的孔径就可以了。最后集中几天到机房完成装配图的绘制,这样既锻炼了学生的CAD能力,同时又能保证是学生自己设计的尺寸,和说明书也吻合,达到设计的效果。对于成绩好的同学,还可以鼓励他们利用学过的三维软件绘制零件,并进行装配。在二维和三维之间不断转化,学生可以发现问题,并加于修改。总之,通过以上几个方面的改革,能较大程度改变课程设计中的一些问题,把课程设计穿插在理论教学中,针对性强,学生也容易接受。参数选择的多样化,能调动学生的主动性和积极性,激发学生对课程设计的兴趣,提高了设计效果。
作者:王桃芬 张彩芳 单位:重庆工程职业技术学院
参考文献:
[1]陈立德.机械设计基础课程设计指导书[M].北京:高等教育出版社,2009.
[2]蒙晓烨.浅谈高职《机械设计基础》课程设计的教学改革[J].科技信息,2011(29):298.
电子信息工程是国内高校中开设数量较多的一个专业,社会对该专业的学生需求量大。如何使电子信息工程的人才培养真正形成特色、让学生能力更强是值得共同思考和探索的问题。结合多年教学实践经验和社会信息反馈,我们认为树立并强化培养方向是电子信息工程专业人才培养的重要问题,让学生明确学习的每门课程有什么用、经历的每个教学环节对其有什么提高、以至于明白毕业后能够干什么。具体到专业方向课程设计而言,其组织实施要以整个专业的培养方向为指导,并最终服务于既定的人才培养方向,这也是专业方向课程设计在教学中能否发挥应有作用的关键。
1.1电子信息工程专业的培养方向初探
电子信息工程专业旨在培养具备扎实的电子技术和信息系统的理论基础知识,知识面宽,实践能力强,能从事电子及信息系统的研究、设计、制造和应用工作,富有创新精神的宽口径高级工程技术人才。知识面宽容易使学生产生困惑,往往形成“什么都学又都学不精”的印象。让学生的学习具有方向感,明白学习的众多课程之间有什么关系,学完之后能够具备什么能力,通过树立培养方向去除学生的这些疑问。从电子信息工程的专业名称及培养目标来看,该专业主要由“电子”和“信息”两方面构成;当然二者是不能简单分开的,但在学生培养过程中可有所侧重,即形成偏重于应用电子类和信息处理类的两大方向。应用电子方向强调学生在硬件方面的能力,通过电路、电子技术、微机原理、单片机、DSP、嵌入式系统、EDA等课程的学习和实践,以电子系统的设计开发为发展方向。信息处理方向则强调算法开发与软件编程能力,以信息处理与信息系统开发为主攻方向,重点课程包括信号与系统、数字信号处理、语言信号处理、数字图像处理、模式识别、计算方法、高级语言编程、数据库等。上述大部分课程都是电子信息工程两个方向的公共课,两个方向是不能截然分开的。
1.2课程设计的方向把握
对于电子信息工程两个不同方向的学生,专业方向课程设计的组织实施是分开进行的,即分成应用电子技术方向课程设计和信息处理方向课程设计,这两类设计课程都安排在学生修完各方向的主干课程之后。课程设计题目的拟定要体现方向性,如应用电子类的题目可设定为小型电子系统的开发设计,如“室温控制系统”、“智能小车”等的设计开发,信息处理类的题目如“语音识别”、“人脸识别”、“车牌检测”等。学生根据个人兴趣和知识结构确定不同的发展方向,选择相应的专业方向课程设计题目。完成各方向的设计题目需要的实验条件是不同的,相应的成果形式、成绩评定方式也不尽相同。
2专业方向课程设计实施实例
电子信息工程信息处理方向注重算法开发与编程实践,主要研究利用信号处理、图像处理与模式识别等信息分析处理手段及编程工具进行相关信息系统的开发设计,专业方向课程设计中常采用图像处理类的设计题目。数字图像处理是电子信息工程的专业课,同时也是一门综合性学科,其内容多、跨度大、覆盖面广,主要学习应用计算机对数字图像进行分析和处理的基本理论、方法。要求学生在掌握有关图像处理和图像分析的基本概念、基础理论、典型方法的基础上,掌握一定的编程实践技能[5-6]。充实设计内容并改进组织形式,通过课程设计促进学生对知识的掌握和应用能力的提高。
2.1图像处理类课程设计的拟定思想
图像处理类课程设计要突出两方面的内容,一是对图像处理基础理论的巩固提高和解决实际问题的能力训练,二是至少熟练掌握一门编程语言、选择适当开发平台实现具体的图像处理算法[7]。为此在题目选择、设计方案制定等方面应考虑以下几个问题。
(1)设计题目的选择。课程设计不同于教学过程中的实验,与之相比要更加突出设计性和综合性;而从工作量和难度上讲低于毕业设计。题目不能太大太难,必须是学生经过认真思考、查阅资料和分组讨论,利用所学知识能给出解决方案或提出思路。设计内容要突出实用性,可以是实际问题的简化。解决问题需要综合应用图像处理多方面的知识点,但要避免图像处理算法的简单叠加,讲究合理应用。
(2)开发平台的选择。针对具体的应用实例可以采用不同的开发平台,如利用普通计算机下的Windows或UNIX平台、利用DSP、FPGA或其他嵌入式开发平台。
(3)编程语言的选择。图像处理中主要的编程语言是VC和Matlab,二者优缺点都非常突出。VC功能强大但要做到熟练使用难度较高,Matlab中有图像处理工具箱、包含了大量可直接调用的图像处理函数,应用简单但程序运行速度偏慢。不同的设计题目可能适于在不同的开发平台下选择不同的编程语言来解决[8]。题目设计时不仅要考虑题目自身的难度,还要兼顾各开发平台及应用不同编程语言的难度差异,比如在Windows下应用Matlab可以选择难度稍大的题目,而使用DSP或VC的设计题目相应要简单一些。
2.2课程设计范例—基于DSP的车牌检测
按照课程设计大纲的要求,考虑到具体设计中的多方面因素,实际教学中设计了多个题目,学生可以根据自身知识水平及兴趣爱好进行选择。现举一个具体实例,借以说明图像处理课程设计的组织管理过程。车牌定位是进行车牌自动识别的前序步骤,定位结果对车牌的识别会产生决定性的影响。设计的主要内容是综合运用所学的图像处理及相关课程的知识,建立基于DSP图像处理综合实验平台的车牌检测定位系统。
(1)设计要求与指导
布置题目,给学生下达课程设计任务书,同时提供课程设计指导书,让学生明确设计题目要解决什么问题、具体完成哪些内容,以及大致的解决思路。该设计题目要求在DSP平台下完成,完成该题目的关键在于两点,即车牌检测方案的制定和DSP平台下的编程[9]。制定车牌检测方案首先要对含有车牌的图像进行分析,找出车牌区域有别于其他区域的特点,然后根据这些特点及所学图像处理知识设计检测方法。为了便于进行车牌检测,通常还需要对图像进行预处理以提高图像质量。要在DSP平台下完成该设计,必须熟悉DSP的开发环境,同时具备较强的编程实践和算法开发能力。与学生进行初步的沟通,使其明确要完成该设计题目,可以从如下几个方面入手。①分析车牌区域的特点及与图像中其他区域的主要差别。②设计车牌定位的实现方案,主要包括图像的预处理(如平滑、锐化、消除光照不均匀等)、车牌边缘提取、干扰区域抑制、牌照搜索与截取等。③利用DSP实验系统编程实现设计方案,处理结果要求实现车牌区域的自动截取。
(2)组织协调与方案制定
承担设计的课题小组选出组长负责课题分工及组员间工作的协调。课题组长选择平时成绩较好、组织协调能力强的同学担任。组员分工以能圆满完成课题任务为原则,兼顾个人特长和兴趣爱好。如动手能力和编程能力强的同学可主要负责DSP平台下图像编程工作,理论知识掌握得比较好的同学可主要负责算法分析与流程设计。当然,分工时也可以考虑有针对性地进行“补短”,通过课程设计促进各方面知识和能力的全面提高。针对车牌检测这一问题,课题小组制定了处理流程。即首先对采集到的车牌图像进行预处理,以降低噪声干扰;然后根据车牌区域的灰度特点选择适当阈值将图像二值化;提取图像边缘,并可利用数学形态学的开闭运算或自定义模板中值滤波进一步去除干扰;牌照区域搜索利用投影法,即通过检测图像向水平和竖直两个方向的投影数据确定车牌区域;最后根据投影检测的结果截取车牌子图像[10]。
(3)算法设计与编程实践
根据处理流程,分工实现各步处理算法开发与代码编程。经过程序调试及对多幅车牌图像的测试改进算法,以逐步提高车牌检测的可靠性和算法执行效率。采集到包含车牌的图像,经过预处理、二值化、边缘检测、投影法定位,最终得到车牌子图像,为后续针对车牌的识别分析等工作做好准备。
(4)设计总结
学生根据自己所做的工作对课程设计进行总结,提交课程设计报告。设计报告重点反映个人所做的工作,交待清楚课题背景和设计内容、方案选择与理论分析、方案实现方式、结果分析以及设计总结等内容。
3结束语
1、课程教学的弹性定制
1.1弹性教学内容制定
在计算机网络的教学中,不需要拘泥于课本结构按部就班的进行教学规划,反而可以根据互联网的特性进行弹性调节,将多种教学内容进行调整和条理,更加系统和全面的向学生开展教学活动。如实际的Internet网络包含两个主要结构,一个是实现,另一个是应用。而在Internet的实现中又分为物理实现和逻辑实现两部分;应用则存在多种成熟应用方式以及多种新兴应用方式。每一种实现和应用中又包含了诸多的内容,这些内容就是计算机网络课程的教学内容。通过这种教学模式的改变可以将教学内容整理成一个清晰的、层次分明的树,这样学生不仅会对计算机网络形成更加深刻的认识,还会多每一部分教学内容产生浓厚的学习兴趣。
1.2弹性课堂教学
课堂教学时间是有限的,如果仅仅依靠课堂时间让学生学习和理解教学内容是无法达到预期的教学效果的,这就要求在课堂教学方面也应该进行弹性化改革。一方面,学生应该对课程做一定的预习和准备,无论是整理不同教学内容的逻辑关系还是总结归纳问题,对提高教学效果都是有积极的帮助的。另一方面,教师应该对课堂时间进行规划和分配,改变传统的“你教我听”的模式,让学生参与到教学讨论中,不仅可以活跃课堂气氛,还能够在教师的引导下增强学生的学习深度和学习广度,掌握计算机网络课程的内涵。
2、课程实践的弹性定制
课程实践对于“计算机网络”这门课程具有非常重要的意义,是最核心的教学主体,因此在这门课程中实施弹性教学时必须将实验、课程设计以及实习等实践方式进行有效结合,向学生提供充分的动手实践环境,帮助学生真正掌握和引用计算机网络学习中学到的知识。首先,随着教育资源投入的不断加大,大部分高校都具有能够满足教学实验的教学环境和教学条件。但是传统教学模式的缺陷在于:实验题目落后。计算机网络课程中涉及的教学内容及相关技术发展速度非常快,只有与社会需求相符的实验内容才能够真正提高学生的学习效果。因此在实验环节中可以依照弹性教学的内涵选取或引入CCNA、CCNP中与社会关联较为密切的实验题目,或鼓励学生进行创新性实验。其次,课程设计是体现学生综合能力的主要方式之一,但是传统教学中,教师和学生对其并没有产生足够的重视度,只是按部就班的制定和完成一些较为容易实现,与课本教学内容没有较大差别的课程设计内容。课程设计的本质在于激励学生对已经学习和掌握的知识进行归纳和总结,通过与老师沟通,在自己最大能力范围内,将多个相关内容进行串联和综合应用,构成一个完整的课程设计方案,结果是失败还是成功并不是非常重要。这就要求教师利用自己的科研积淀以及对学生的个人能力进行分析,通过与学生讨论,扩大课程设计的内容,增强课程设计的弹性。再次,对于有能力的学校,教师应该有计划的组织学生进行实习或邀请与本课程关系密切的从业人员对其工作内容或他眼中的计算机网络进行讲解,帮助学生建立更为生动、更为真实的计算机网络认识。
3、课程考核的弹性定制
实行弹性考核方式更能够体现学生的综合能力,消除学生只为应试而学习的心态。常规的课程考核方式主要由学生平时成绩和理论考试成绩两部分内容组成,但是这两部分内容并不能够真正体现学生的学习水平和应用水平。对于评价学生的学习效果缺乏客观性。若改变现有的课程考核方式和教学评价方式,将其做弹性化处理,按照不同教学内容对学生的作用调整考核比重,增大课程设计、实验等实践内容所占比例,甚至加入现场实际操作考核等,让考核成绩更加客观、公平、真实。
针对目前计算机相关专业课程设计存在的不足,建立了与MOOC原理相结合的计算机专业课程设计的改革新模式,从资料提供、交流平台、评价机制和优秀案例展示等四方面探讨了新模式的组织和管理方式,并将此模式融入学生参与课程设计的整个过程。实践证明,该模式解决了教学和实践脱节的问题,调动了学生学习的积极性和主动性,培养了学生的专业素养。
关键词:
MOOC;课程设计;计算机专业;教学改革
课程设计是计算机相关专业必不可少的实践训练环节,是综合运用所学课程理论知识的过程。该环节要求学生将课本中分布独立学习的知识,在设计中综合加以应用,从而对所学知识有更进一步的理解、巩固、和发展,并掌握在理论学习时被忽略的细节和要点。通过课程设计,提高学生综合运用所学知识分析问题、解决问题的能力,同时,通过查找、运用设计资料,完成工程设计所必备的基本训练。
1教学现状
目前计算机科学与技术专业的课程设计主要包括:汇编语言程序设计实验周,数据结构课程设计,数据库课程实验周,算法程序设计实验周、软件大型实验周、硬件大型实验周。各个课程设计采取的组织形式是教师通过课程设计任务书提出具体任务要求,学生以小组为单位接受任务,整个设计过程中学生以自学为主,综合运用本课程学过的知识来分析、设计和实现具体任务,最终教师根据课程设计报告质量和学生验收答辩表现给出成绩评定。课程设计是指和课程相关的某项实践环节,更强调综合性、设计性。无论是从综合性、设计性要求上,还是从规模上,课程设计的复杂度都高于课程实验[1]。课程设计的主要目的是将学生引导到更复杂的问题求解和规模更大的系统构建上,引导学生迈出将所学知识用于解决实际问题的第一步。课程设计强调培养系统分析、设计和集成能力,其在系统性、设计性、独立性和创新性等方面,有比单独课内实验更有效且直接的作用[2]。然而,目前的教学效果并不令人满意。其原因在于整个课程设计体系仍存在不足,主要体现在以下方面。⑴课程设计题目缺乏创新性。课程设计的题目大部分来源于教学大纲,在一个大纲修订周期内,每届学生基本上使用的是相同的题目,对于部分自学能力差的学生可能直接导致抄袭的结果。⑵课程设计组织形式陈旧。目前的课程设计大部分是以学生小组为单位,在设计过程中要求学生分工合作,完成一个独立的课程设计题目。而在实际设计过程中,往往是能力强的同学成为设计骨干,那些缺乏学习积极性的学生,会对同组学生产生依赖性,对课程设计疲于应付,敷衍了事。⑶整个课程设计成绩评定机制存在弊端。目前课程设计的成绩评定的依据是软件成果,而对开发过程和软件的实用性不严格把关,缺少课程设计反馈机制,一些学生在课程设计结束之后也不明白自己和优秀同学之间的具体差距,造成学生只为考试过关而学,背离的课程设计教学环节的初衷。⑷教师在整个课程设计中缺少有效的引导和交流。这往往造成在学生课程设计答辩时才发现自己在设计过程中存在的问题,但是已经到了课程设计的尾声。教师作为任务的下达者,应在学生整个课程设计过程中给予监督和指导。
2MOOC及其优势
MOOC(MassiveOpenOnlineCourse,大规模开放在线课程)的出现归功于互联网技术与教育的成功结合,是一种新型的在线学习模式,颠覆了传统的网络教育的模式[3],开放性、大规模性、自主性、费用低廉是MOOC的主要特点。MOOC将教育的全过程在互联网上实施,MOOC不仅提供免费的优质资源、还提供完整的学习体验,在该平台上学习者可以进行学习、分享观点、做作业、参加考试、得到分数、拿到证书。MOOC课程以服务学生为首要任务,学生是MOOC的主体,教师由传统教育中的主体地位转变为为学生提供学习资源的服务者和与学生互动交流的成员之一,目的是通过MOOC充分调动学生学习的的主动性、自觉性、积极性和创造性[4]。MOOC的兴起给传统教育带来了巨大的变革,借鉴MOOC的基本原理,对传统计算机类课程设计进行改革,提出“与MOOC原理相结合的计算机类课程设计新模式的建立与探索”,目的在于通过该课程设计新模式提高学生学习的积极性,培养计算机专业学生的素养,提高学生解决实际问题的能力,为今后的毕业设计和科研工作打下坚实的基础。
3与MOOC原理相结合课程设计新模式的组织和管理
培养学生自主学习能力是MOOC重要理念,如何将MOOC原理融入课程设计平台,强化培养学生的独立实践能力和良好的科研素质,教师对学生自主学习过程的引导和及时互动,建立完善有效的监管和评价体系,调动学生学习的积极性和主动性[5],是课程设计改革的关键所在。总体来说,课程设计分为任务下达、项目设计和成绩评定三个步骤。学生首先要接受任务,查阅资料,对题目深刻理解,请教老师或与同学交流后,拿出设计方案,开始课程设计,教师在对学生设计过程中,可以要求学生提交阶段性设计成果,以此来把握学生的设计思路,发现问题及时反馈,最后对整个课程设计项目验收和评定成绩。将MOOC平台引入课程设计后,MOOC平台将在资料查阅、课题交流、阶段评价反馈、成绩反馈等方面对整个课程设计起到引导作用。融入MOOC原理的计算机类课程设计新模式基本框架如图1所示。⑴资料提供查阅资料是课程设计开始的第一步。面对当今互联网、图书馆中存在的海量资源,学生难以在有效的时间内迅速定位到自己想要的资料。因此在如何为课程设计提供丰富和有针对性的相关资料是MOOC平台的首要任务。
为了使学生对各个课程设计有直观认识,通过MOOC平台在课程设计开始阶段为学生展示一个成功的项目案例,通过案例激发学生的学习兴趣,树立学习信心。在后续的资料中,以该项目为实例,进行任务分解,对每个小任务依次分析。将课程设计的任务单元化是MOOC平台的特色之一。学生的水平参差不齐,学生可以根据自己实际情况选择自己需要的资料。资料的呈现形式也是多种多样,可以是长度适中(通常为10-15分钟)的视频资料、PPT、程序展示、优秀成果展示、教材推荐和文章推荐等。这些资料一般由教师提供,也可以是通过教师审核的由学生上传的资料。⑵交流平台基于MOOC的原理,在MOOC的学习方式上强调众包交互(Crowd-SourcedInteraction),众多学习者在虚拟或者现实的学习社区中,利用群体的智慧和有机的互动,共同探讨、实施并评估问题的解决方案[6]。在传统的课程设计中,虽然整个课程设计过程中都有教师指导,但是由于部分学生存在懒惰、畏难心理,导致教师没能在课程设计中对这类学生的课程设计起到很好的引导作用。在MOOC中,引入交流平台,以更好的引导学生完成课程设计,同时,可以将教学中的单一指导教师扩展为一个教师团队,使学生获得更广泛的指导。①设置在线答疑和讨论,教师及时帮助学生解除困惑。②将学生在设计过程中经常会出现的问题进行分析、总结和公示,避免学生走弯路。③针对某个具体问题,设置专区讨论,教师主导在线讨论。⑶完善课程设计评价机制MOOC平台中的评价机制主要体现在过程性评价和形成性评价上,将MOOC平台引入课程设计后,要避免以往只注重考核软件结果,忽略设计过程。根据课程特点,借助MOOC平台,教师要设置阶段考核节点,教师按照节点,及时跟踪学生的整个设计过程,每个阶段教师都要和学生交流,及时反馈。最后的设计是综合成绩,既要考虑最终的软件设计质量,也要与平时的阶段考核相结合,以促使学生重视整个课程设计过程,同时教师也能对整个课程设计起到很好的监督作用。⑷优秀成果展示以往的课程设计,成绩考核是课程设计的终点,成绩不理想的学生也不知道自己差在哪里,将MOOC平台引入课程设计后,在整个课程设计结束后,增加优秀成果展示环节,教师要通过MOOC平台向学生展示优秀的设计成果,同时增加成果点评,帮助学生寻找设计中存在的差距,切实提高学生的实践能力和创新能力。
4结束语
将MOOC原理引入计算机教育的实践教学环节,为实践教学和课堂教学搭建了互通桥梁。实践结果表明,新模式弥补了本科教学过程中实践环节的不足,有效地调动了学生的学习积极性和主动性,培养了学生的工程设计能力,教学效果明显得到提高。与MOOC原理相结合的计算机类课程设计的教学改革仍处于探索阶段,还需要广大计算机教育工作者长期不断的实践。
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一、《信息系统》课程教学面临的困境与现状
《信息系统》课程的授课对象是温州医学院信息系统与信息管理专业大四的学生。由于在实施此课程教学时学生已具有了多门计算机专业课程知识,如果教师还采用以往的教学方式———“教师讲解,学生模仿”,学生们可能会缺乏积极性,导致在学习过程中不会主动参与,课堂学习就变成以前的“教师讲,学生听,最后任何作品没留下”。为了达到教学效果的最大化,我们决定采用“以人为本”的多元化教学模式进行实践与研究。
二、以人为本的多元化教学模式的改革内容
“以人为本”就是“以学生为主体”进行教学,以培养学生的综合能力为本位。在实践课程中由学生选取自己感兴趣的主题去做,教师主导并帮助学生顺利完成知识的建构。这样,既能提高学生学习积极性和主观能动性,激发学生的学习兴趣,同时也杜绝了传统的填鸭式教育。其具体内容如下:
1.以学生自愿为主,教师统筹安排为辅原则对学生进行分组,避免各小组起点水平差距过于悬殊的情况。
2.每个小组自行选出小组长并由组长分配各个组员角色及需完成的任务。
3.每个小组自行进行课程设计的选题,并向教师递交可行性报告,经教师批准定下最终的课程设计题目。
4.组长定期向教师汇报工作进度和组员的工作表现。
5.系统完成后各小组交叉评阅,找出对方小组的优缺点,为答辩做好准备。
6.各小组进行PowerPoint演示答辩,其成绩为其他组别打分和教师打分的加权和。
7.教师跟据各小组的成绩,然后参考组长对小组成员的工作评价给出每个学生的最终实验分。
8.课程设计结束后,教师总结和评价各小组的表现,并指出需要改进的地方。
9.建立一个综合性的课程教学网站为学生提供课程资源以及行业应用实例,提供在线电子作业递交平台及师生间互动的电子交流平台等。
三、改革过程中需要解决的关键问题
1.保持各个学生小组的平衡,避免各小组水平差距过于悬殊。我们按照学生学号顺序进行了分组,如学号1~5的学生为一组,不过在分组前我们还是需要先通过辅导员了解了一下各个学生的大概情况,如果某些小组之间的确出现水平悬殊的情况,教师还是必须进行一些微调的。此外每小组的人数也是很有讲究的,根据我们的实践经验,各小组人数以5人~6人为宜。
2.保持学生与教师之间的动态平衡。当每个项目小组完成课程设计进入个小组交叉打分阶段时,如果实践课程的最终分数完全有学生决定,可能会出现一些小组乱打分(包括故意压分或太高分数)的现象,而致使结果有失公允。根据我们几年上课的经验,学生和教师各占50%的分权还是比较合适的。这样一来我们既充分发挥学生自身的主动性,又保证了教师控制全局的能力。
3.在教学过程中,最大限度的调动学生的积极性。我们在实践课程的每个检查阶段,对各小组的阶段性工作给出正面或反面的评价之外,这样可以激发各小组学生的好胜心。此外为了让个小组学生能博采众长,对其他小组设计的系统也能有个全面的认识,我们特别设置了“找茬分”,在最终答辩之前,让各个小组交叉检阅其他小组的系统,找到其他小组的一个缺陷则获得一个“找茬分”。
4.教师对每个小组的总结和评价可以起到画龙点睛的作用。教师的中肯评价可以激励课程设计做的好的小组,也鞭笞了做的不好的小组,这样一来有助于培养学生一个正确的荣辱观。教师做评价的方式可以比较诙谐和多样化,可以采用“颁奖仪式”的方式,教师颁奖同时讲出每个小组的特点和获奖理由。
5.为了使师生之间的沟通更直接和便捷,我们还建立了课程网络教学平台和BBS。课程网站不仅可以用来公布教师的通知,课件等信息,还可以让各小组的学生能够通过这个平台进行技术方面的交流。各小组的课程设计的成品和半成品都可以放在这个平台上,这样也方便其他小组的“找茬”。
四、总结
根据我们的实践经验,采用以人为本的多元化教学模式后,学生的学习积极性有了很大的提高,同时也对毕业设计的整个流程有了清楚的认识,提高了学生毕业设计的质量。采取这种教学模式的优势具体分析如下:
1.学生自己担当工作团队的各个角色,完成相应的任务分工。这样,既培养了学生良好的团队意识和集体观念,并且可提高表达交流的能力,为毕业实习和将来的就业打下坚实的基础。
关键词:校企联合;专业课程设计;网络工程专业;实践;实训教学
1目前课程设计的教学状况
本科教学中的锻炼学生设计能力的一个重要手段就是进行课程设计,它是加强学生实践能力的有效途径。课程设计的教学过程在多数学校中基本类似:教师先拟定一些课题,然后引导学生围绕某个课程题目和要求进行资料的查阅、方案的设计、实验模拟验证方案的正确性,最后撰写设计报告文档等一系列学习过程。为了方便指导,往往多年来使用几个相同的设计题目,内容和要求都不能满足社会的需要,缺乏对社会实际需求能力的锻炼,很大一部人学生只是为了完成设计而设计,缺乏设计兴趣,因此课程设计的实际效果比理想中的差很多。为了提高学生的创新思维能力、加强学生的工程实践能力与实际设计能力和培养学生解决实际问题的能力,结合我校学生的实际情况对课程设计进行了重新规划。2009年我校正式设置网络工程专业并开展招生工作,为了充分体现我校的办学定位和专业特色,本专业把改革与创新实践教学作为实现人才培养方案的主要落脚点。我国开设网络工程专业的时间并不长,但目前社会发展速度相当快,网络工程专业的课程设计可供参考的方案不多,因此进行网络工程相关课程设计是一项具有挑战性的工作。经过多年的校企合作办学,形成了较好的合作环境,因此打算探索一种校企合作联合实施的课程设计模式。经过6年的尝试,目前网络工程专业已经有5门课程按照校企合作共同培养实施完成的课程设计。结果表明,这些课程设计的教学效果非常不错,学生提高很大,由于融入了企业的实际项目,设计题目具有很好的实际意义,深受学生的欢迎和老师的好评。
2校企合作课程设计模式的实践
课程设计的要求与各校的课程教学目标和教学计划存在很大差异性,总体是将所学课程一门或多门中重要知识点综合起来,并要求在课程设计过程灵活运用,采取组织学生集中时间、统一地点地对学生进行培训指导,重点对课程设计的要求、设计技巧和使用的实验方法进行详细的指导,通过课程设计,使学生掌握项目设计的基本步骤和熟悉课程的主要内容。课程设计除了使学生理解、掌握和应用相关知识外,也培养学生灵活运用知识的实践能力,同时可以初步训练学生分析理论、设计方案、计算数据、查阅资料等各个方面的能力,最终使学生养成较为严谨的科研精神。一般情况下,校企合作模式下的课程设计就是学校邀请企事业单位的技术人员参与校内课程设计的指导教学和培训,并严格按照企业单位实际工程项目的要求,教学单位专业教师会协同参与,一道与企业技术人员全程指导和培训学生的课程设计,简单说就是课程设计项目化,图1展示了整个实施过程。由于企业单位是一个现实经济社会的运营主体,能直接感知经济社会的变化,更能明确人才的具体需求。而高等学校的专业教师绝大部分没有企业经历,不可能全面了解经济社会最近的变化,尤其对部分实际项目开发经验不足的教师。因此,探索校企合作模式的课程设计是非常必要的,这样企业可以把最新的变化传递给学生,学生进行跟踪,学到最新的知识,毕业后可以直接进入企业工作,为企业节省培训费用和创造价值。同时,将企业的优秀人才请进学校,可以弥补高校教师在企业经历上存在的不足,可以大幅提高学生解决实际项目的能力。
3课程设计的实施
为了加强网络工程专业学生实际项目的工程实践能力的培养,近几年来,我院与20多个企事业单位签订了校企合作培养协议,这些企业都是IT或DT企业,多年以来我们充分利用了企业的优势资源进行课程设计的建设,目前按照地域分布、专业分布建立了10多个相对稳定的实习基地,其中校内实习基地2个(网络工程实验、综合布线实验室),校外实习基地有北京千锋互联科技有限公司、长沙蓝狐网络、北京IBM软件、长沙中信教育中心、上海尚观有限公司实习基地、北京渥瑞达北美IT培训中心等相对固定的学生实验基地8个。
3.1课程设计的内容设计
面向校企合作的网络工程专业课程设计的内容都是以就业为导向,以提高学生的动手实践能力解决实际项目为主要目标。课程设计内容必须跟上时代的步伐,要随时更新,不能一成不变,让学生随时了解并掌握最新前沿知识,学会行业的需要的技能,了解和掌握企业的先进技术和行业的主流技术,保持与行业发展同步。通过课程设计让学生提前与社会的需求接轨,让学生在校也能体验企业岗位的责任和工作流程,从而提高学习兴趣和工作态度。近两年来,我院邀请了长沙蓝狐网络有限公司来院协助指导2010级、2011级网络工程专业学生“计算机网络”及“网络工程与设计”等课程的课程设计,每次课程设计期间公司将会派来3名技术人员与我院的任课教师一起进行为期1-2周的课程设计指导工作,设计工作完成后会邀请项目经理为学生做专业交流、技术讲座及设计总结。课程设计整个过程一般包括三个环节:选题、教学指导和培训、项目验收及成绩评定。课程设计的题目一般以企业的具体实际项目为题材。在开展课程设计之前,企业技术人员与任课教师共同讨论设计的选题,并且考虑到“目标性”“工程性”“可行性”及“自主性”四个方面确定本次课程设计的具体实施项目。对于大的工程项目企业技术员划分了多个子模块,每个模块细分为多个任务。有的时候,教师只划定一个要设计的大致框架,要求学生根据需求查阅相关资料,自主确定课程设计题目。在选定好课程设计的题目后,企业培训老师将进行与课题相关专题讲座,每讲完一个专题座后,要求完成1-2个实验项目。与我们合作的长沙蓝狐网络有限公司结合实际项目,编写了非常详细的课程设计实验指导书,还开发了多个与实验相关的模拟工具软件,并要求学生在模拟工具上完成相应的项目实验。所有课程设计实验项目全部安排在计算机学院四楼的网络工程实验室进行。学生可以在实验室的电脑上完成课程设计并进行模拟实验,也可以利用我院网络工程实验室现有的其他的网络工程设备来完成相应的实验。在做项目实验时,通过加强实验培训和手把手指导,企业技术工作人员和实验教师、任课教师一起共同来指导每个实验项目,保证了实验的完成质量和效率。实验验收完成后需要撰写项目的各类文档,并将文档装订成册交给指导老师或实验老师审阅。
3.2课程设计的成绩评定办法
课程设计的成绩主要根据课程设计期间的出勤、实验项目和规划方案的撰写及答辩情况进行综合评定。一般出勤占20%-30%(包括理论讲解考勤、专题讲座考勤、基础实验考勤),实验情况占40%,设计方案的撰写及答辩情况占30%-40%。对于考核的内容要求如下:(1)设计方案是否合理,是否具有创新性;(2)学生综合运用基础知识的程度;(3)课程设计的实验结果是否正确,实验运行状况是否良好;(4)文档撰写是否完整规范;(5)整个课程设计过程中的学习态度是否端正、团队合作意识是否明显。以上几点成绩评定客观合理,较好地反映了学生课程设计的情况。网络工程专业主要是培养具有能解决实际问题的、拥有较强的实践能力的工程应用型人才,通过课程设计重点检验学生的知识应用能力及操作技能,课程的考核仅仅通过理论考核或仅仅检查学生的项目结果是不能全面地反映学生对该课程的掌握情况和学生的实际应用能力的,项目化的课程设计重点关注设计过程和实践操作能力的训练过程。为此,在课程设计的教学过程中,注重实践环节的考核,能培养学生实际设计能力。
4校企合作课程设计的特点及创新点
由于网络工程专业实验设备昂贵,且工程实践环境不易构建等特殊性,根据我校的实际办学条件,主要存在经费不足、培养经验不足,具有企业实际工程项目经验的师资严重缺乏,实训实验辅导精力投入有限,很大程度上限制了网络工程专业的发展。因此开展校企合作模式,可以充分利用企业的优质资源,完善高校教学课程体系,丰富教学内容,提高教学质量,使学生在学校内就能得到企业的培训,降低学生的培训成本,实现走出学校就能直接上岗的教学目标,培养出真正具有实战能力的、工程能力强的综合性应用型人才。
4.1培养了教师队伍,提高了教学质量
通过校企合作可以促进师资队伍的培养,提高教师的工程训练技能水平,不出校门就逐渐把专业专职教师培养成为“双师型”教师,让老师们把扎实的基础理论知识和较高的教学水平应用到实际工程项目中,逐渐提高其专业实践能力和丰富的实际工程经验。学校还鼓励支持专业教师在寒暑假期间到企业学习,参与企业实际项目研发,感受企业项目开发全过程。通过校企合作,专业和实验教师就可以不去企业也能参与具体小企业项目,积累企业项目开发经验。另外,教师到企业挂职或顶岗也是一种不错的方式,这样有助于培养“双师型”教师,不仅提高教师的工程能力,也提高了教学质量,同时有助于专业建设和教师队伍建设。通过两年来的校企合作共同完成课程设计的教学任务,大量的实训实践课程任务让学生真正参与了企业实际项目,同时也让教师积累了工程实践经验,在以后实验实训课程的教学环节中就能更好地指导和辅导学生的实验实训项目。同时我院每年都组织学生去企业进行为期1-2周的专业见习,有趣的企业文化调动了学生的学习兴趣和积极性。
4.2教学内容与企业项目相结合
为了加大实践教学、理论与实践相结合,采用“企业项目驱动式教学模式”,把企业项目带到学校来让学生提前接触企业实际项目,通过校企合作开展课程设计教学工作,专业教师通过多次和企业的技术人员进行交流讨论,使其了解行业发展动态,通过参与课程设计的实际指导,也可以让企业技术人员与学校专业教师一起来制订下一届的人才培养方案和专业教学计划,使学校的专业教学计划紧跟市场前沿和企业的需求;根据企业人力资源的动态需求,结合和完善学校的各个教学环节,增强课程设计的有效性和针对性。同时,通过课程设计和企业实习能有效弥补企业生产与学校教育脱节的问题,锻炼和提高了学生解决实际项目中存在的实际问题的能力。通过对企业实际项目进行分解,提炼出富有实际意义的案例,融入到校企共同研究开发的教材中去,这样的教材更具有针对性,实现在校内就可以进行企业案例教学。这样,教学内容既符合企业对专业人才的要求,又满足企业的生产要求,让学生能运用所学知识更好地服务于企业,服务于社会。
4.3充分调动学生的学习主观能动性
校企合作模式下的课程设计能让学生与企业工程师面对面地一起进行实验实训,能很好地解决学生在平常学习中遇到的一些实际问题,并提前体验企业工程项目的实施过程,为以后更有针对性地进行专业知识点的学习奠定基础。学生能利用课程设计时间与企业的工程师交流探讨,实时了解市场需要什么样的人才,更清晰地明白专业学生能为企业做什么,需要准备什么知识和技能,以增强学生的求知欲望和学习兴趣,调动学生的学习积极性。学生通过参与企业实际项目的课程设计实训,让学生积累了企业工程项目的经验,使学生毕业后能更快地适应工作单位的工作和学习,也充分调动了学生课程设计的积极性。这样,学生不仅仅是为了完成任务而学习,而是能够主动自愿地去探索学习新的知识和探索新的方法,激发学生的学习热情和学习兴趣。在专业老师和企业实验老师的指导下,充分锻炼学生的实际工程能力,实现理论结合实际的教学目的,而且可以增进对毕业后工作的实际认识。
5总结及存在的问题
自2013年4月开始我院在网络工程专业2010级和2011级学生教学中进行了“计算机网络”和“网络工程与设计”等多门课的校企合作课程设计。实施这种教学模式以来,效果明显,不仅提高了学生的课程掌握水平,而且给学生实践的机会,提高了课程设计的质量。学生参与课程设计热情非常高,不再存在以往那种无故旷课、请假的现象,相比传统的课程设计模式,两年来取得了较好的课程设计教学效果。2010级和2011级网络工程专业学生有一半同学通过了“网络工程师”级别的“全国计算机技术与软件专业技术资格(水平)考试”,以陈炯昊为代表的三位同学分别取得CCNA和CCNP资格认证。这足以表明学生对网络知识的掌握情况还是比较好的,具有很高的专业水准。通过校企合作模式的课程设计,提高了学生对网络工程专业的学习兴趣,加强了学生的综合实践能力,以适应人才培养的需要。由于校企合作模式下的课程设计进行的时间还不长,我们还在不断的摸索当中,当然还存在一定的问题,例如课程设计会大幅增加教师的工作量,但课时补助少,这样会严重影响指导教师的工作积极性;企业人员参与课程设计,如何计算企业的费用问题是需要我们亟待解决的;如何构建一个校企合作的长效机制。针对以上种种问题,我们将继续努力,大胆探索,通过几届校企合作模式的尝试和探索,希望形成融合多种教学内容的创新型的课程设计模式,提高学生的实践动手能力和运用所学知识解决实际综合问题的能力,实现培养合格的、综合性能力强的应用型人才。
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论文摘要:以培养创新能力人才为目标,从课堂教学入手,对研究型大学路基路面工程课程教学方法展开研究,提出了以讨论法代替传统简单教学、经典基础理论与最新研究成果结合、实验课程穿插课堂教学、深化课程设计等改进措施,提高学生创新能力及解决复杂问题的能力。
路基路面工程是土木工程专业道路方向的一门专业主干课程。该课程涵盖知识点较多,主要集中在路基工程及路面工程两个部分,涉及交通工程学、材料科学、岩土工程学、工程地质及水文地质、结构工程等相关学科。课程一般设置约60学时。在开设该门课程之前,通常需要先完成道路建筑材料、交通工程学、公路勘测、土质土力学等课程的学习。传统课程设置目标要求学生在掌握一定专业知识的基础上,具备自主完成规定设计项目,综合运用所学知识解决实际问题的能力。教学型大学以招收本科层次的学生为主体,履行人才培养职能,塑造高水平技能型人才,注重学生掌握专业知识的广度。研究型大学侧重培养学生的创新能力,注重创新环境的建设,在教学环节过程中注重学生掌握专业知识的深度,并具备以现有知识为基础开展相似问题的分析和解决能力。以路基路面工程教学为例,教学型大学应力求学生对教学内容全面掌握,实现知识点掌握的广度要求。研究性大学以研究型人才培养为己任,注重课程热点问题掌握的深度。当前,区别对待研究型大学与教学型大学课程教学十分必要。传统填鸭式教学方式对于研究型大学教学目标的实现有一定影响,难以达到预期的教学深度和效果。此外,路基路面工程课程教学内容多,涉及范围广,传统被动的学习方式,很难实现对知识点的全面、深入掌握。鉴于此,开展课堂讨论式教学、经典基础理论与现阶段研究成果相结合、穿插实验课程、深化课程设计等教学改革意义深远。
一、讨论式教学
讨论式教学法是探究式教学的一种重要形式和方法。它强调在教师的精心准备和指导下,为实现一定的教学目标,通过预先设计、组织、启发学生就特定问题充分发表自己的见解,以培养学生的独立思考能力和创新精神[1]。该方法是以学生为中心,通过讨论学习提高学生的自学能力、推理能力、运用所学知识解决实际问题的能力。讨论式教学方法在素质教育和创新教育中扮演中非常重要的角色,它为发展学生的主体性,培养学生的创新思维提供了良好条件。
实施讨论式教学方法的前提是教师必须预先明确课堂讨论内容,讨论题目应紧扣教学内容要求,把握好题目的难度和深度,并提前3~5天下发题目给学生。教师应提前完成基础知识的讲授,在此基础上发挥学生自主学习的空间,通过查阅资料、小组内部讨论、互助学习完成相关内容,并在学习的过程中将自己难以解决的问题标注,留待课堂教学讨论时供大家探讨、解惑。教师应把握题目的讨论方向,注意课堂讨论的节奏,按照教学计划的设置,针对每个讨论题目预留足够的总结时间,解答学生在自主学习及课堂讨论过程中遇到的难点。讨论式教学对于提高学生学习兴趣,发挥创新意识,提高学生创新研究能力具有举足轻重的作用,有助于提高学生自主学习的能力,锻炼学生发现问题、解决问题的能力。
二、基础理论与研究成果结合
了解知识点当前的研究成果是激发学生学习积极性、拓展学习空间、培养研究意识的重要途径,常规本科阶段的学生往往处于被动学习状态,在片面强调考试成绩的大环境下,常常采取对书本知识硬性记忆,而忽视了知识点的应用及该知识点的拓展空间[2]。此现象在教学型大学中尤为常见。研究型大学以建设创新环境、培养创新能力为首要目标,在该类院校的课堂教学环节中,针对某个知识点,教师应向学生阐述该知识点最新的研究近况及当前研究现状中存在的问题。如在沥青路面设计部分,在讲解道路结构层位设计时,应阐述当前路面力学计算的研究现状以及以弹性层状体系为基础路面力学计算方法的局限及改进方向。
路基路面工程是一门发展较为迅速的学科,新的理论、新的施工机具、新的施工方法及管理方法每天都有变化,在基础理论知识的讲解过程中无视新成果的存在,势必会影响教学效果,无益于提高学生的学习效果。引入最新研究成果辅助教学的方法要求教师花费更多的时间去了解自己研究方向以外的科研成果,对任课教师提出了更高要求。本科教学内容较为宽泛,教师的工作是最大限度地提升学生创新意识,在有限学时的课堂教学中力求使学生获得最大的知识储备。
三、实验课程穿插课堂教学
实验教学是土木工程专业的一个极为重要的环节,它可以有效弥补课堂理论教学的不足,增强实践性。路基路面工程的先修实验课程基本来自道路建筑材料实验及土质土力学实验。如沥青三大指标测试、混合料油石比确定、土的塑液限等基础实验[3]。此处所指的实验课程并非前述此类基本实验,是指在教学过程中针对抽象难懂的知识点在教师指导下,学生自行设计模型、自行加载验证,丰富课堂理论教学的一种方式。如在进行沥青路面结构层底拉应力计算的教学中,可鼓励学生采用相似材料进行小型实验,采用贴应变片等技术方式完成加载、测试,验证课堂教学成果,加深学生对所学知识的理解,同时也应鼓励学生在实验室内针对理解存在偏差的问题进行深入研究。当前,本科阶段学生对实验室的利用较低,除了进行必须的实验课程外,学生很少在实验室进行相关研究学习。为培养学生自主创新的研究能力,研究型大学的实验室应全面开放,鼓励学生走进实验室,进行创新性实验。吉林大学近年来开展大学生创新实验计划就是以研究小组的方式在实验室内完成相应级别的科研项目,取得了丰硕的成绩。
四、深化课程设计
课程设计在土木工程相关专业中的地位极为重要。以道桥工程专业为例,设置课程设计的课程有公路勘测设计、结构设计原理、路基路面工程、桥梁工程等[4]。课程设计是对课程的全面总结,它以完成某一小课题的形式实现对整门课程的一个有效串接,将各个章节看似孤立的知识点有机地结合到一个大问题中来,使学生对课程的知识点充分掌握[5]。
笔者调研发现,当前路基路面工程课程设计存在以下问题:一是,大多数课程设计围绕理论计算部分,而且主要针对沥青路面结构层设计及水泥路面结构层设计两大部分展开,立题范围相对较小;二是课程设计的难度偏小,学生可以按照书中例题所示步骤机械地完成,没有发挥学生创新空间,收获较小,达不到课程设计的根本目标。分析路基路面工程课程设计中存在的问题,笔者建议采取深化路基路面工程课程设计的方式增强课程的教学成果,满足研究型大学创新环境建设目标的需求。一是,拓展路基路面工程课程设计的选题范围,实现课程设计的多样化,教师将课程设计题目分类,如设置实验类课程设计及计算类课程设计,学生可结合自己的研究兴趣自主选择。二是,加深课程设计的难度,鼓励学生查阅资料解决复杂问题。可将传统课程设计中进行道路结构层厚度计算的题目改为道路结构拉应力或者剪应力分布规律的分析。在分析问题、解决问题的过程中,教师应全程指导,随时解答学生疑惑,以实现高水平课程设计的预期目标。
参考文献:
[1] 陈保国.讨论式教学方法在路基路面工程教学中的探索与实践[J].高等建筑教育,2009,18(6):78-90.
[2] 丁华.道路建筑材料课程教学改革探讨[J].西南农业大学学报:社会科学版,2011,9 (5):204-206.
[3] 王宝民,刘伟.基于创新能力主线的建筑材料课程教学改革与过程优化[J].中国科教创新导刊,2010(11):13-15.
关键词:实验教学;课程设计;示范中心;电工电子
一、引言
在现代电子技术发展日新月异的今天,电工电子相关课程的教学模式受到了很大的冲击。随着大规模集成电路、计算机技术、信息处理技术的迅猛发展,电子系统的设计手段和方法也在不断更新。在实践教学过程中如何提高学生的实践能力,培养满足社会发展需要的优秀人才是高校工作者在教学工作中需要不断思考和探索的问题。
按照知识传授、能力培养、素质提高、协调发展的教育理念,以学生能力培养为核心,建立有利于培养学生实践能力和创新能力的实验教学体系,是北京交通大学国家级电工电子实验教学示范中心建设的目标之一。为此,示范中心设计了一系列基础性、设计性、综合性、创新性和研究性的实验内容。
为了强化电子类专业学生的综合设计能力,示范中心进行了电子类系列课程设计的教学设计。系列课程设计的教学目的是巩固加深相关电子技术课程的理论知识和综合使用技能。通过对一个具体实际应用系统的设计过程,让学生掌握系统设计的一般方法和设计流程,熟悉现代电子产品设计过程中常用的计算机辅助设计工具及其使用方法。
通过系列课程设计,加强实践环节,提高学生的实践技能,为学生在本科学习期间工程设计能力的培养打下坚实的基础。而这种工程实践能力无论是对于一名工程师还是一名研究人员都是非常重要的基本素质。
二、建设基础和建设理念
为加强实践教学,近年来示范中心开设了四门课程设计:电子技术课程设计、DSP技术课程设计、EDA技术课程设计、单片机技术课程设计。四门课程设计均单独授课、单独考核。2001年“电子电路实验系列课程改革”教学研究项目获得国家教学成果二等奖,2004年“数字电子技术课程建设的研究与实践”教学研究项目获得北京市教学成果一等奖。示范中心奠定的良好基础和全体教师的不懈努力,为课程设计的课程建设奠定了可持续发展的基础。目前电子技术课程设计的课程建设已经被列入学校精品课程建设的行列。
在课程设计的建设过程中,示范中心一贯强调具有鲜明时代特征的“一个优先、两个结合、三种意识”的教学思想。即强调师资队伍建设优先,建立一支教学水平与科研能力兼备、教育思想和知识结构先进、年龄结构合理的从事电子技术基础教学的师资队伍;强调课程建设和当前教学改革、人才培养目标相结合,课程建设和科研相结合;强调领先意识、精品意识和特色意识。按照我校“国内一流、国际知名”的发展定位来建设课程设计,使课程设计的教材、网络课程、电子教案、实验教学等内容形成立体化规模,适应时展需求。
三、课程建设与实践
先进的教学理念需要切实有效的教学方法与手段来实现,这些手段和方法需要符合学生的认知水平和教育规律。在近几年的实践教学工作中,示范中心针对课程设计的教学内容、实验教学方法、实验组织方式、考核方式等进行了研究、探索与实践。课程建设与实践工作主要表现在以下几个方面。
1.以学生为本,尊重学生的学习兴趣
“兴趣”是最好的老师,一旦学生对学习的内容产生了兴趣,那么学生的学习积极性将会得到极大的提高,学生的潜能也会得到最大的挖掘。
考虑到电子技术、单片机技术、DSP技术、EDA技术应用的广泛性和学生兴趣的迥异,目前每门课程设计均提供多个设计性题目。
在课程设计过程中,学生根据自己的兴趣自主选择设计题目。题目的难易程度有一定的差别,每个题目均有基本功能和扩展功能两个部分,基本功能是要求学生必须完成的设计工作,是对学生实践能力培养的最基本的要求;扩展功能有一定的难度,属于选做的设计工作,这部分设计工作给优秀学生提供了发展的空间。这种教学设计兼顾了不同层次学生的水平,满足分层教学的需求。课程设计中的设计题目是在充分考虑通信工程、自动化、电子科学与技术不同专业的特点,考虑了设计内容的实用性和先进性以及学生的实际情况确定的,设计题目基本符合学生的认知规律。
在进行设计选题过程中,学生不仅可以选择课程设计讲义中提供的设计题目,还可以选择讲义以外自拟的设计题目,但是需要指导教师的审核,以确定学生自拟的题目能够达到教学计划的要求,把好教学质量关。这样做不仅提高了学生的学习兴趣,同时不同题目的设计工作同时在开放的实验室进行,学生们可以互相交流,扩展了视野。
2.实验室开放,提供自主学习环境
课程设计的教学内容强调学生的学习自主性,强调学生的发展是在学生自主学习与外部条件的相互作用中完成的。
为了达到强化实践教学环节的效果,课程设计基本是集中在小学期进行。为了能够让学生自主地安排学习、设计时间,有更多的时间自主选择设计题目、优化设计方案,示范中心在开放实验室的前提下,提前一个月的时间安排设计工作,明确设计要求。通过课程设计指导教师对不同题目的设计思想、设计方案、设计流程、设计方法和调试注意事项等相关内容的介绍,让学生自主选择题目,进行方案论证,最终确定设计方案。自主性学习尊重了人的发展规律和学习规律的客观需求,是学生创新意识和创新能力形成的基本要素。
3.发挥网络教学优势,提高教学效率
由于课程设计题目多、方案多,在课程设计教学指导工作中,为了保证教学质量,提高教学效率,每位指导教师仅针对一两个设计题目精心准备教学,进行课程设计题目和内容的介绍。同时授课电子教案在示范中心的网站,方便了学生自主学习。
4.重视启发式教学
在教学中重视启发式教学,将传统的在实验室手把手的指导方式转变为启发式的引导。
在课程设计教学过程中,理论课中注重总体方案设计思想的介绍、设计步骤的讲解,注重技术课程设计过程中设计错误典型案例的介绍,以及减少设计错误的措施、调试方法和一些经验。理论教学仅介绍部分设计方案中核心芯片的功能,不提倡给学生提供具体的设计电路,注重启发式教学,鼓励学生的创新精神。
针对学生设计中出现的问题,帮助学生分析问题出现的原因,探讨解决问题的有效方法。鼓励学生自主学习,并注重学生创新能力的培养。
5.重视实践过程和学生综合素质的培养
在教学工作中,我们不仅注重学生课程设计的结果,更加重视学生的实践过程,重视学生在设计过程中的每个细节。示范中心希望通过四门独立设课的课程设计,加强学生查阅资料的能力、工艺素质、市场素质、团队精神以
及综合设计和实践能力的培养,从而达到强化学生综合实践能力目的。
课程设计的最终目标是设计完成一个功能系统的物理实现,因此购买材料、器件成为设计过程不可缺少的一个环节。在设计过程中要求学生在设计方案确定之前,进行市场调查,自己到电子市场购买元器件。这样做锻炼了学生查阅芯片资料、确定参数、寻求各器件替代品、灵活修改电路的能力。不仅培养了学生进行工程设计的成本意识,而且让学生熟悉了市场。
由于设计工作涉及面广,任务繁重,因此课程设计要求以3人小组的形式完成。学生自由组合,自己选出组长,组长根据小组选择的题目进行分工。这种方式锻炼了学生与他人之间的沟通能力和团结协作能力。在设计方案论证、资料检索、器件购买、问题分析等过程中,培养了学生的团队精神和合作意识,提高了学生的综合素质。
6.完善科学的考核制度
考核的目的是检验教与学的效果、促进教学内容的完善和教学方法的改进。目前课程设计的考核包括三个方面:设计结果、设计报告和答辩结果。设计报告有初期的总体方案设计报告和最终的设计报告。考核过程中不仅注重设计结果,更加重视设计过程,重视学生设计报告中的问题分析及解决方法,重视学生答辩过程中分析问题的能力。突出考查创新能力,多方位、多角度地考察和评价学生的能力。
四、教学方法比较
近几年示范中心尝试了三种课程设计教学方式。一是全部工作由实验室教师完成,根据自然班安排指导教师,实验室开放,学生任选设计题目。二是由实验教师和理论课教师共同承担设计指导工作,根据自然班安排指导教师,实验室开放,学生任选题目。三是实验教师和理论课教师共同指导,实验室开放,任选题目,但教师的安排不再是以班级为单位,而是以设计题目为单位,每位老师仅负责一到两个设计题目。
实验教学结果说明第三种教学方式教学效果较好,不仅指导教师人员充足,而且便于工作细化,保证了教学质量。另外,由于每个教师仅指导一至两个题目,不再是十几个题目、近百种设计方案,这样教师有更充沛的精力研究分析设计题目的教学方法和设计方案,便于精品课程的建设。
五、存在的问题和改进思想
目前存在的问题主要有两个。
一是课程的时间安排问题。课程设计的最佳教学时间应该是学生完成相关技术理论课程之后。目前由于学分制、选课制等一些客观因素的限制,课程设计进行时,部分学生尚未完成相关课程的理论学习,这样在一定程度上影响了课程设计的质量,同时在一定程度上限制了学生设计题目的选择范围。